El agua ultrapura ( UPW ), agua de alta pureza o agua altamente purificada ( HPW ) es agua que ha sido purificada según especificaciones poco comunes y estrictas. El agua ultrapura es un término que se utiliza comúnmente en la industria para enfatizar el hecho de que el agua se trata con los más altos niveles de pureza para todos los tipos de contaminantes, incluidos: compuestos orgánicos e inorgánicos ; materia disuelta y particulada; volátil y no volátil ; reactiva e inerte; hidrófila e hidrófoba ; y gases disueltos .
El agua purificada al vapor (UPW) y el término comúnmente utilizado agua desionizada (DI) no son lo mismo. Además del hecho de que el UPW elimina las partículas orgánicas y los gases disueltos, un sistema UPW típico tiene tres etapas: una etapa de pretratamiento para producir agua purificada , una etapa primaria para purificar aún más el agua y una etapa de pulido, la parte más costosa del proceso de tratamiento. [A]
Varias organizaciones y grupos desarrollan y publican estándares asociados con la producción de UPW. Para la microelectrónica y la energía, incluyen Semiconductor Equipment and Materials International ( SEMI ) (microelectrónica y fotovoltaica ), American Society for Testing and Materials International (ASTM International) (semiconductores, energía), Electric Power Research Institute (EPRI) (energía), American Society of Mechanical Engineers (ASME) (energía) y International Association for the Properties of Water and Steam (IAPWS) (energía). Las plantas farmacéuticas siguen los estándares de calidad del agua desarrollados por las farmacopeas , de las cuales tres ejemplos son la Farmacopea de los Estados Unidos , la Farmacopea Europea y la Farmacopea Japonesa .
Los requisitos más utilizados para la calidad del agua ultrapura están documentados por ASTM D5127 "Guía estándar para agua ultrapura utilizada en las industrias electrónica y de semiconductores" [1] y SEMI F63 "Guía para agua ultrapura utilizada en el procesamiento de semiconductores". [2]
Las bacterias , partículas, fuentes orgánicas e inorgánicas de contaminación varían según una serie de factores, entre ellos el agua de alimentación para producir agua ultrapura, así como la selección de los materiales de las tuberías que se utilizan para transportarla. Las bacterias se expresan normalmente en unidades formadoras de colonias ( UFC ) por volumen de agua ultrapura. Las partículas se expresan en número por volumen de agua ultrapura. El carbono orgánico total (COT), los contaminantes metálicos y los contaminantes aniónicos se miden en términos adimensionales de partes por notación , como ppm, ppb, ppt y ppq. [ cita requerida ]
Las bacterias han sido mencionadas como una de las más obstinadas en esta lista para controlar. [3] Las técnicas que ayudan a minimizar el crecimiento de colonias bacterianas dentro de corrientes de UPW incluyen la higienización química o con vapor ocasional (que es común en la industria farmacéutica), la ultrafiltración (que se encuentra en algunas industrias farmacéuticas, pero principalmente en las de semiconductores), la ozonización y la optimización de los diseños de sistemas de tuberías que promueven el uso de criterios de Número de Reynolds para un flujo mínimo, [4] junto con la minimización de tramos muertos. En los sistemas UPW modernos y avanzados, normalmente se observan recuentos de bacterias positivos (superiores a cero) en instalaciones de nueva construcción. Este problema se aborda de manera eficaz mediante la higienización con ozono o peróxido de hidrógeno . Con un diseño adecuado del sistema de pulido y distribución, normalmente no se detectan recuentos de bacterias positivos durante todo el ciclo de vida del sistema UPW.
Las partículas en el agua ultrapura son la pesadilla de la industria de los semiconductores, ya que provocan defectos en los procesos fotolitográficos sensibles que definen características de tamaño nanométrico. En otras industrias, sus efectos pueden variar desde una molestia hasta defectos que ponen en peligro la vida. Las partículas se pueden controlar mediante filtración y ultrafiltración. Las fuentes pueden incluir fragmentos bacterianos, el desprendimiento de las paredes de los componentes dentro de la corriente mojada del conducto y la limpieza de los procesos de unión utilizados para construir el sistema de tuberías.
El carbono orgánico total en agua ultrapura puede contribuir a la proliferación bacteriana al proporcionar nutrientes, puede sustituir como carburo a otra especie química en un proceso térmico sensible, reaccionar de formas no deseadas con reacciones bioquímicas en el bioprocesamiento y, en casos graves, dejar residuos no deseados en las piezas de producción. El TOC puede provenir del agua de alimentación utilizada para producir agua ultrapura, de los componentes utilizados para transportar el agua ultrapura (aditivos en los productos de tuberías de fabricación o auxiliares de extrusión y agentes desmoldantes), de operaciones posteriores de fabricación y limpieza de sistemas de tuberías o de tuberías, accesorios y válvulas sucias.
La contaminación metálica y aniónica en los sistemas de UPW puede interrumpir los procesos enzimáticos en el bioprocesamiento , corroer los equipos en la industria de generación de energía eléctrica y provocar fallas a corto o largo plazo en los componentes electrónicos de los chips semiconductores y las células fotovoltaicas. Sus fuentes son similares a las del carbono orgánico total. Según el nivel de pureza necesario, la detección de estos contaminantes puede variar desde simples lecturas de conductividad (electrolítica) hasta instrumentación sofisticada como la cromatografía iónica (CI), la espectroscopia de absorción atómica (AA) y la espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente (ICP-MS).
El agua ultrapura se trata a través de múltiples pasos para cumplir con los estándares de calidad para los diferentes usuarios.
Las principales industrias que utilizan UPW son:
El término "agua ultrapura" se hizo popular a finales de la década de 1970 y principios de la de 1980 para describir la calidad particular del agua utilizada por estas industrias.
Si bien cada industria utiliza lo que denomina "agua ultrapura", los estándares de calidad varían, lo que significa que el agua ultrapura que utiliza una planta farmacéutica es diferente del que se utiliza en una fábrica de semiconductores o en una central eléctrica. Los estándares se basan en la aplicación. Por ejemplo, las plantas de semiconductores utilizan agua ultrapura como agente de limpieza, por lo que es importante que el agua no contenga contaminantes disueltos que puedan precipitarse o partículas que puedan alojarse en los circuitos y provocar fallos en los microchips. La industria energética utiliza agua ultrapura para producir vapor para impulsar turbinas de vapor; las instalaciones farmacéuticas utilizan agua ultrapura como agente de limpieza, así como ingrediente de productos, por lo que buscan agua libre de endotoxinas, microbios y virus.
En la actualidad, el intercambio iónico (IX) y la electrodesionización (EDI) son las principales tecnologías de desionización asociadas con la producción de agua ultrapura, en la mayoría de los casos después de la ósmosis inversa (OI). Dependiendo de la calidad de agua requerida, las plantas de tratamiento de agua ultrapura a menudo también cuentan con desgasificación , microfiltración , ultrafiltración , irradiación ultravioleta e instrumentos de medición (por ejemplo, carbono orgánico total [TOC], resistividad/conductividad , partículas, pH y mediciones especiales para iones específicos).
En un principio, el agua ablandada producida mediante tecnologías como la ablandación con zeolita o la ablandación con cal fría fue un precursor del tratamiento moderno de agua ultrapura. A partir de ahí, el término agua "desionizada" fue el siguiente avance, ya que las resinas sintéticas IX se inventaron en 1935 y luego se comercializaron en la década de 1940. Los primeros sistemas de agua "desionizada" dependían del tratamiento IX para producir "alta pureza", determinada mediante mediciones de resistividad o conductividad. Después de que surgieran las membranas de ósmosis inversa comerciales en la década de 1960, el uso de ósmosis inversa con tratamiento IX finalmente se volvió común. La EDI se comercializó en la década de 1980 y ahora esta tecnología se asocia comúnmente con el tratamiento de agua ultrapura.
El agua ultrapura se utiliza ampliamente en la industria de semiconductores, donde se requiere el más alto grado de pureza. La cantidad de agua de grado electrónico o de grado molecular que utiliza la industria de semiconductores es comparable al consumo de agua de una ciudad pequeña; una sola fábrica puede utilizar agua ultrapura (UPW) [5] a un ritmo de 2 MGD, o ~5500 m 3 /día. El agua ultrapura se produce generalmente en el lugar.
El uso del agua ultrapura varía: se puede utilizar para enjuagar la oblea después de la aplicación de productos químicos, para diluir los propios productos químicos, en sistemas ópticos para fotolitografía por inmersión o como complemento del fluido refrigerante en algunas aplicaciones críticas. El agua ultrapura se utiliza incluso a veces como fuente de humidificación para el entorno de la sala limpia . [6]
La aplicación principal y más crítica del UPW es la limpieza de obleas en y después del paso de grabado húmedo durante la etapa FEOL . [7] : 118 Las impurezas que pueden causar contaminación del producto o afectar la eficiencia del proceso (por ejemplo, la velocidad de grabado) deben eliminarse del agua durante la etapa de limpieza y grabado. En los procesos de pulido químico-mecánico, se utiliza agua además de reactivos y partículas abrasivas. A partir de 2002, 1-2 partes de moléculas contaminantes por un millón de unidades de agua se consideraban "agua ultrapura" (por ejemplo, de calidad para semiconductores). [7] : 118
Normas de calidad del agua para su uso en la industria de semiconductores
Se utiliza en otros tipos de fabricación de productos electrónicos de manera similar, como pantallas planas , componentes discretos (como LED ), platos de unidades de disco duro (HDD) y unidades de estado sólido NAND flash (SSD), sensores de imagen y procesadores de imagen/óptica a nivel de oblea (WLO) y fotovoltaica de silicio cristalino ; sin embargo, los requisitos de limpieza en la industria de semiconductores son actualmente los más estrictos. [5]
Un uso típico del agua ultrapura en las industrias farmacéutica y biotecnológica se resume en la siguiente tabla: [8]
Usos del agua ultrapura en las industrias farmacéutica y biotecnológica
Para ser utilizado en aplicaciones farmacéuticas y biotecnológicas para la producción de productos autorizados para el cuidado de la salud humana y veterinaria, debe cumplir con las especificaciones de las siguientes monografías de farmacopeas:
Nota: El agua purificada suele ser una monografía principal que hace referencia a otras aplicaciones que utilizan agua ultrapura.
El agua ultrapura se utiliza a menudo como un recurso esencial para aplicaciones de limpieza (según sea necesario). También se utiliza para generar vapor limpio para la esterilización.
La siguiente tabla resume las especificaciones de dos farmacopeas principales para “agua para inyección”:
Especificaciones de la farmacopea para agua inyectable
Validación de agua ultrapura y agua desionizada
La validación del agua ultrapura debe utilizar un enfoque de ciclo de vida basado en el riesgo. [15] [16] [17] [18] Este enfoque consta de tres etapas: diseño y desarrollo, calificación y verificación continua. Se deben utilizar las directrices reglamentarias actuales para cumplir con las expectativas reglamentarias. Los documentos de orientación típicos para consultar en el momento de redactar este documento son: FDA Guide to Inspections of High Purity Water Systems, High Purity Water Systems (7/93), [19] la EMEA CPMP/CVMP Note for Guidance on Quality of Water for Pharmaceutical Use (Londres, 2002), [20] y la monografía USP <1231> Water For Pharmaceutical Purposes. [21] Sin embargo, pueden existir documentos de otras jurisdicciones y es responsabilidad de los profesionales que validan los sistemas de agua consultarlos. Actualmente, la Organización Mundial de la Salud (OMS) [22] así como el Esquema de cooperación para la inspección farmacéutica (PIC/S) [23] desarrollaron documentos técnicos que describen los requisitos y estrategias de validación para los sistemas de agua.
En los sistemas de agua pura, la medición de la conductividad o resistividad electrolítica es el indicador más común de contaminación iónica. La misma medición básica se lee en unidades de conductividad de microsiemens por centímetro (μS/cm), típicas de las industrias farmacéutica y energética, o en unidades de resistividad de megohm-centímetros (MΩ⋅cm) utilizadas en las industrias de microelectrónica. Estas unidades son recíprocas entre sí. El agua absolutamente pura tiene una conductividad de 0,05501 μS/cm y una resistividad de 18,18 MΩ⋅cm a 25 °C, la temperatura de referencia más común con la que se compensan estas mediciones. Un ejemplo de la sensibilidad a la contaminación de estas mediciones es que 0,1 ppb de cloruro de sodio aumenta la conductividad del agua pura a 0,05523 μS/cm y reduce la resistividad a 18,11 MΩ⋅cm. [24] [25]
El agua ultrapura se contamina fácilmente por los restos de dióxido de carbono de la atmósfera que pasan a través de pequeñas fugas o se difunden a través de tubos de polímero de pared delgada cuando se utilizan líneas de muestreo para la medición. El dióxido de carbono forma ácido carbónico conductor en el agua. Por este motivo, las sondas de conductividad suelen insertarse de forma permanente directamente en la tubería principal del sistema de agua ultrapura para proporcionar un control continuo en tiempo real de la contaminación. Estas sondas contienen sensores de conductividad y temperatura para permitir una compensación precisa de la gran influencia de la temperatura en la conductividad de las aguas puras. Las sondas de conductividad tienen una vida útil de muchos años en los sistemas de agua pura. No requieren mantenimiento, salvo la verificación periódica de la precisión de la medición, normalmente anual.
El sodio suele ser el primer ion que atraviesa un intercambiador de cationes agotado. La medición del sodio puede detectar rápidamente esta condición y se utiliza ampliamente como indicador de la regeneración del intercambio de cationes. La conductividad del efluente de intercambio de cationes siempre es bastante alta debido a la presencia de aniones e iones de hidrógeno y, por lo tanto, la medición de la conductividad no es útil para este propósito. El sodio también se mide en muestras de agua y vapor de centrales eléctricas porque es un contaminante corrosivo común y se puede detectar en concentraciones muy bajas en presencia de mayores cantidades de amoníaco y/o tratamiento con aminas que tienen una conductividad de fondo relativamente alta.
La medición en línea de sodio en agua ultrapura utiliza habitualmente un electrodo selectivo de iones de sodio con membrana de vidrio y un electrodo de referencia en un analizador que mide una pequeña muestra de corriente lateral que fluye continuamente. El voltaje medido entre los electrodos es proporcional al logaritmo de la actividad o concentración de iones de sodio, según la ecuación de Nernst . Debido a la respuesta logarítmica, se pueden medir de forma rutinaria concentraciones bajas en rangos de subpartes por billón. Para evitar la interferencia de iones de hidrógeno, el pH de la muestra se eleva mediante la adición continua de una amina pura antes de la medición. La calibración a bajas concentraciones se realiza a menudo con analizadores automáticos para ahorrar tiempo y eliminar las variables de la calibración manual. [26]
Los procesos avanzados de fabricación de microelectrónica requieren concentraciones de oxígeno disuelto (OD) de un dígito a 10 ppb en el agua de enjuague ultrapura para evitar la oxidación de las películas y capas de obleas. El OD en el agua y el vapor de las centrales eléctricas debe controlarse a niveles de ppb para minimizar la corrosión. Los componentes de aleación de cobre en las centrales eléctricas requieren concentraciones de OD de un dígito a ppb, mientras que las aleaciones de hierro pueden beneficiarse de los efectos de pasivación de concentraciones más altas en el rango de 30 a 150 ppb.
El oxígeno disuelto se mide mediante dos tecnologías básicas: celda electroquímica o fluorescencia óptica. La medición electroquímica tradicional utiliza un sensor con una membrana permeable al gas. Detrás de la membrana, unos electrodos sumergidos en un electrolito desarrollan una corriente eléctrica directamente proporcional a la presión parcial de oxígeno de la muestra. La señal se compensa en función de la temperatura en función de la solubilidad del oxígeno en agua, la salida de la celda electroquímica y la velocidad de difusión del oxígeno a través de la membrana.
Los sensores de DO fluorescentes ópticos utilizan una fuente de luz, un fluoróforo y un detector óptico. El fluoróforo se sumerge en la muestra. La luz se dirige al fluoróforo que absorbe energía y luego reemite luz a una longitud de onda más larga . La duración e intensidad de la luz reemitida está relacionada con la presión parcial de oxígeno disuelto mediante la relación de Stern-Volmer . La señal se compensa por temperatura para la solubilidad del oxígeno en agua y las características del fluoróforo para obtener el valor de concentración de DO. [27]
La sílice es un contaminante perjudicial para el procesamiento de la microelectrónica y debe mantenerse en niveles inferiores a ppb. En la generación de energía a vapor, la sílice puede formar depósitos en las superficies de intercambio de calor, donde reduce la eficiencia térmica . En las calderas de alta temperatura, la sílice se volatilizará y se trasladará con el vapor, donde puede formar depósitos en las aspas de la turbina que reducen la eficiencia aerodinámica. Los depósitos de sílice son muy difíciles de eliminar. La sílice es la primera especie fácilmente medible que se libera de una resina de intercambio aniónico gastada y, por lo tanto, se utiliza como desencadenante de la regeneración de la resina aniónica. La sílice no es conductora y, por lo tanto, no se detecta por conductividad.
La sílice se mide en muestras de corriente lateral con analizadores colorimétricos. La medición agrega reactivos que incluyen un compuesto de molibdato y un agente reductor para producir un color complejo de silico-molibdato azul que se detecta ópticamente y está relacionado con la concentración de acuerdo con la ley de Beer-Lambert . La mayoría de los analizadores de sílice funcionan de manera semicontinua automatizada, aislando un pequeño volumen de muestra, agregando reactivos secuencialmente y permitiendo suficiente tiempo para que se produzcan las reacciones mientras se minimiza el consumo de reactivos. Las señales de visualización y salida se actualizan con cada resultado de medición de lote, generalmente en intervalos de 10 a 20 minutos. [28]
Las partículas en el agua ultrapura siempre han representado un problema importante para la fabricación de semiconductores, ya que cualquier partícula que caiga sobre una oblea de silicio puede tender un puente entre las vías eléctricas en el circuito del semiconductor. Cuando una vía se cortocircuita, el dispositivo semiconductor no funcionará correctamente; este fallo se denomina pérdida de rendimiento, uno de los parámetros más vigilados en la industria de los semiconductores. La técnica elegida para detectar estas partículas individuales ha sido hacer pasar un haz de luz (un láser) a través de un pequeño volumen de agua ultrapura y detectar la luz dispersada por las partículas (los instrumentos basados en esta técnica se denominan contadores de partículas láser o LPC). A medida que los fabricantes de semiconductores introducen cada vez más transistores en el mismo espacio físico, el ancho de línea del circuito se ha vuelto cada vez más estrecho. Como resultado, los fabricantes de LPC han tenido que utilizar láseres cada vez más potentes y detectores de luz dispersa muy sofisticados para seguir el ritmo. A medida que el ancho de línea se acerca a los 10 nm (un cabello humano tiene aproximadamente 100.000 nm de diámetro), la tecnología LPC se ve limitada por efectos ópticos secundarios y se requerirán nuevas técnicas de medición de partículas. Recientemente, en el Laboratorio Electrum (Instituto Real de Tecnología) de Estocolmo (Suecia) se ha puesto en práctica con éxito un nuevo método de análisis, denominado NDLS. El NDLS se basa en la instrumentación de dispersión dinámica de luz (DLS).
Otro tipo de contaminación en el agua ultrapura es el material inorgánico disuelto, principalmente sílice. El sílice es uno de los minerales más abundantes del planeta y se encuentra en todos los suministros de agua. Cualquier material inorgánico disuelto tiene el potencial de permanecer en la oblea mientras el agua ultrapura se seca. Una vez más, esto puede conducir a una pérdida significativa en el rendimiento. Para detectar trazas de material inorgánico disuelto, se utiliza comúnmente una medición de residuos no volátiles. Esta técnica implica el uso de un nebulizador para crear gotitas de agua ultrapura suspendidas en una corriente de aire. Estas gotitas se secan a alta temperatura para producir un aerosol de partículas de residuos no volátiles. Luego, un dispositivo de medición llamado contador de partículas de condensación cuenta las partículas de residuos para dar una lectura en partes por billón (ppt) en peso. [29]
El carbono orgánico total se mide más comúnmente oxidando los compuestos orgánicos en el agua a CO2 , midiendo el aumento en la concentración de CO2 después de la oxidación o delta CO2 , y convirtiendo la cantidad de delta CO2 medida en "masa de carbono" por unidad de concentración de volumen. El CO2 inicial en la muestra de agua se define como carbono inorgánico o CI. El CO2 producido a partir de los compuestos orgánicos oxidados y cualquier CO2 inicial ( CI) en conjunto se definen como carbono total o TC. El valor de TOC es entonces igual a la diferencia entre TC e CI. [30]
La oxidación de compuestos orgánicos a CO2 se logra más comúnmente en soluciones líquidas mediante la creación de especies químicas altamente oxidantes, el radical hidroxilo (OH•). La oxidación orgánica en un entorno de combustión implica la creación de otras especies de oxígeno molecular energizadas. Para los niveles típicos de TOC en sistemas UPW, la mayoría de los métodos utilizan radicales hidroxilo en la fase líquida.
Existen múltiples métodos para crear concentraciones suficientes de radicales hidroxilo necesarios para oxidar completamente los compuestos orgánicos en el agua a CO2 , y cada método es apropiado para diferentes niveles de pureza del agua. En el caso de las aguas crudas típicas que se alimentan al extremo frontal de un sistema de purificación UPW, el agua cruda puede contener niveles de TOC entre 0,7 mg/L y 15 mg/L y requiere un método de oxidación robusto que pueda garantizar que haya suficiente oxígeno disponible para convertir completamente todos los átomos de carbono en las moléculas orgánicas en CO2 . Los métodos de oxidación robustos que suministran suficiente oxígeno incluyen los siguientes métodos: luz ultravioleta (UV) y persulfato, persulfato calentado, combustión y oxidación supercrítica. A continuación, se presentan ecuaciones típicas que muestran la generación de radicales hidroxilo por persulfato.
S
2Oh2−
8+ hν (254 nm) → 2 SO−
4• y entonces−
4• + H
2O → HSO−
4+ OH •
Cuando la concentración de materia orgánica es inferior a 1 mg/L como TOC y el agua está saturada de oxígeno, la luz ultravioleta es suficiente para oxidar la materia orgánica a CO2 , este es un método de oxidación más simple. La longitud de onda de la luz ultravioleta para aguas con menor TOC debe ser inferior a 200 nm y normalmente es de 184 nm generada por una lámpara de vapor de Hg de baja presión. La luz ultravioleta de 184 nm es lo suficientemente energética para romper la molécula de agua en radicales OH y H. Los radicales de hidrógeno reaccionan rápidamente para crear H2 . Las ecuaciones son las siguientes:
H 2 O + hν (185 nm) → OH• + H • y H • + H • → H 2
Diferentes tipos de analizadores de TOC de UPW
IC (Carbono Inorgánico) = CO
2+ HCO−
3+ CO2−
3
TC (Carbono Total) = Carbono Orgánico + IC
TOC (Carbono orgánico total) = TC – IC
H2O + hν (185 nm) → OH• + H •
S
2Oh2−
8+ hν (254 nm) → 2 SO−
4•
ENTONCES−
4• + H
2O → HSO−
4+ OH •
Al probar la calidad del agua ultrapura, se debe tener en cuenta dónde se requiere esa calidad y dónde se debe medir. El punto de distribución o entrega (POD) es el punto en el sistema inmediatamente después del último paso de tratamiento y antes del circuito de distribución. Es la ubicación estándar para la mayoría de las pruebas analíticas. El punto de conexión (POC) es otro punto que se usa comúnmente para medir la calidad del agua ultrapura. Se encuentra en la salida de la válvula de derivación lateral o secundaria que se usa para el suministro de agua ultrapura a la herramienta.
Los análisis de agua ultrapura con muestras tomadas al azar son complementarios a las pruebas en línea o alternativos, según la disponibilidad de los instrumentos y el nivel de las especificaciones de calidad de agua ultrapura. El análisis de muestras tomadas al azar se realiza normalmente para los siguientes parámetros: metales, aniones, amonio, sílice (tanto disuelta como total), partículas mediante SEM (microscopio electrónico de barrido), TOC (compuestos orgánicos totales) y compuestos orgánicos específicos. [1] [2]
Los análisis de metales se realizan normalmente mediante espectrometría de masas con plasma acoplado inductivamente (ICP-MS ). El nivel de detección depende del tipo específico de instrumento utilizado y del método de preparación y manipulación de la muestra. Los métodos de última generación actuales permiten alcanzar niveles de sub-ppt (partes por billón) (< 1 ppt) que normalmente se prueban mediante ICP-MS. [31]
El análisis de aniones para los siete aniones inorgánicos más comunes (sulfato, cloruro, fluoruro, fosfato, nitrito, nitrato y bromuro) se realiza mediante cromatografía iónica (CI), alcanzando límites de detección de ppt de un solo dígito. La CI también se utiliza para analizar amoníaco y otros cationes metálicos. Sin embargo, ICPMS es el método preferido para metales debido a los límites de detección más bajos y su capacidad para detectar metales disueltos y no disueltos en UPW. La CI también se utiliza para la detección de urea en UPW hasta el nivel de 0,5 ppb. La urea es uno de los contaminantes más comunes en UPW y probablemente el más difícil de tratar.
El análisis de sílice en aguas superficiales ultrapuras incluye típicamente la determinación de sílice reactiva y total. [32] Debido a la complejidad de la química de la sílice, la forma de sílice medida se define por el método fotométrico (colorimétrico) como sílice reactiva al molibdato. Las formas de sílice que son reactivas al molibdato incluyen silicatos simples disueltos, sílice monomérica y ácido silícico, y una fracción indeterminada de sílice polimérica. La determinación de sílice total en agua emplea ICPMS de alta resolución, GFAA (absorción atómica en horno de grafito), [33] y el método fotométrico combinado con digestión con sílice. Para muchas aguas naturales, una medición de sílice reactiva al molibdato por este método de prueba proporciona una aproximación cercana de la sílice total y, en la práctica, el método colorimétrico se sustituye con frecuencia por otras técnicas que consumen más tiempo. Sin embargo, el análisis de sílice total se vuelve más crítico en aguas superficiales ultrapuras, donde se espera la presencia de sílice coloidal debido a la polimerización de sílice en las columnas de intercambio iónico. La sílice coloidal se considera más crítica que la disuelta en la industria electrónica debido al mayor impacto de las nanopartículas en el agua en el proceso de fabricación de semiconductores. Los niveles de sílice sub-ppb (partes por mil millones) hacen que sea igualmente complejo tanto para el análisis de sílice reactiva como para el total, por lo que a menudo se prefiere la opción de la prueba de sílice total.
Aunque las partículas y el carbono orgánico total (COT) se miden habitualmente mediante métodos en línea, existe un valor significativo en el análisis de laboratorio fuera de línea complementario o alternativo. El valor del análisis de laboratorio tiene dos aspectos: el costo y la especiación. Las instalaciones de agua ultrapura más pequeñas que no pueden permitirse comprar instrumentación en línea a menudo eligen las pruebas fuera de línea. El COT se puede medir en la muestra al azar a una concentración tan baja como 5 ppb, utilizando la misma técnica empleada para el análisis en línea (consulte la descripción del método en línea). Este nivel de detección cubre la mayoría de las necesidades de las aplicaciones electrónicas y farmacéuticas menos críticas. Cuando se requiere la especiación de los compuestos orgánicos para la resolución de problemas o con fines de diseño, la cromatografía líquida-detección de carbono orgánico (LC-OCD) proporciona un análisis eficaz. Este método permite la identificación de biopolímeros, húmicos, ácidos y neutros de bajo peso molecular, y más, al tiempo que caracteriza casi el 100% de la composición orgánica en agua ultrapura con un nivel de COT inferior a ppb. [34] [35]
Similar al TOC, el análisis de partículas SEM representa una alternativa de menor costo a las costosas mediciones en línea y, por lo tanto, es comúnmente un método de elección en aplicaciones menos críticas. El análisis SEM puede proporcionar recuento de partículas para tamaños de partículas de hasta 50 nm, que generalmente está en línea con la capacidad de los instrumentos en línea. La prueba implica la instalación del cartucho de filtro de captura SEM en el puerto de muestreo de UPW para muestrear en el disco de membrana con el tamaño de poro igual o menor que el tamaño objetivo de las partículas de UPW. Luego, el filtro se transfiere al microscopio SEM donde se escanea su superficie para detectar e identificar las partículas. La principal desventaja del análisis SEM es el largo tiempo de muestreo. Dependiendo del tamaño de poro y la presión en el sistema UPW, el tiempo de muestreo puede ser de entre una semana y un mes. Sin embargo, la robustez y estabilidad típicas de los sistemas de filtración de partículas permiten aplicaciones exitosas del método SEM. La aplicación de la espectroscopia de rayos X de energía dispersiva (SEM-EDS) proporciona un análisis de composición de las partículas, lo que hace que SEM también sea útil para sistemas con contadores de partículas en línea.
El análisis de bacterias se realiza normalmente siguiendo el método ASTM F1094. [36] El método de prueba cubre el muestreo y análisis de agua de alta pureza de sistemas de purificación de agua y sistemas de transmisión de agua mediante el grifo de muestreo directo y la filtración de la muestra recogida en la bolsa. Estos métodos de prueba cubren tanto el muestreo de líneas de agua como el posterior análisis microbiológico de la muestra mediante la técnica de cultivo. Los microorganismos recuperados de las muestras de agua y contados en los filtros incluyen tanto aerobios como anaerobios facultativos. La temperatura de incubación se controla a 28 ± 2 °C, y el período de incubación es de 48 h o 72 h, si el tiempo lo permite. Normalmente se recomiendan tiempos de incubación más largos para la mayoría de las aplicaciones críticas. Sin embargo, 48 horas suelen ser suficientes para detectar alteraciones de la calidad del agua.
Normalmente, el agua de alimentación de la ciudad (que contiene todos los contaminantes no deseados mencionados anteriormente) se lleva a través de una serie de pasos de purificación que, dependiendo de la calidad deseada de UPW, incluye filtración gruesa para partículas grandes, filtración de carbón, ablandamiento de agua, ósmosis inversa, exposición a luz ultravioleta (UV) para control de TOC y/o estática bacteriana, pulido mediante resinas de intercambio iónico o electrodesionización (EDI) y, finalmente, filtración o ultrafiltración .
Algunos sistemas utilizan retorno directo, retorno inverso o bucles serpentinos que devuelven el agua a un área de almacenamiento, lo que proporciona una recirculación continua, mientras que otros son sistemas de un solo uso que funcionan desde el punto de producción de UPW hasta el punto de uso. La acción de recirculación constante en el primero pule continuamente el agua con cada pasada. El segundo puede ser propenso a la acumulación de contaminación si se deja estancado sin uso.
En el caso de los sistemas de agua ultrapura modernos, es importante tener en cuenta los requisitos específicos del sitio y del proceso, como las limitaciones ambientales (por ejemplo, los límites de descarga de aguas residuales) y las oportunidades de recuperación (por ejemplo, si existe una cantidad mínima obligatoria de recuperación requerida). Los sistemas de agua ultrapura constan de tres subsistemas: pretratamiento, primario y pulido. La mayoría de los sistemas son similares en diseño, pero pueden variar en la sección de pretratamiento según la naturaleza de la fuente de agua.
Pretratamiento: El pretratamiento produce agua purificada . Los pretratamientos típicos empleados son ósmosis inversa de dos pasos , desmineralización más ósmosis inversa o HERO (ósmosis inversa de alta eficiencia). [37] [38] Además, el grado de filtración aguas arriba de estos procesos estará dictado por el nivel de sólidos suspendidos, turbidez y orgánicos presentes en el agua de origen. Los tipos comunes de filtración son multimedia, filtros retrolavables automáticos y ultrafiltración para la eliminación de sólidos suspendidos y reducción de turbidez y carbón activado para la reducción de orgánicos. El carbón activado también se puede utilizar para la eliminación de cloro aguas arriba de la ósmosis inversa de los pasos de desmineralización. Si no se utiliza carbón activado, se utiliza bisulfito de sodio para desclorar el agua de alimentación.
Primario: El tratamiento primario consiste en luz ultravioleta (UV) para la reducción orgánica, EDI y/o intercambio iónico en lecho mixto para la desmineralización. Los lechos mixtos pueden ser no regenerables (después de la EDI), regenerados in situ o externamente. El último paso de esta sección puede ser la eliminación del oxígeno disuelto mediante el proceso de desgasificación por membrana o desgasificación al vacío.
Pulido: El pulido consiste en la aplicación de rayos ultravioleta, intercambio de calor para controlar la temperatura constante en el suministro de agua ultrapura, intercambio de iones no regenerables, desgasificación por membrana (para pulir hasta alcanzar los requisitos finales de agua ultrapura) y ultrafiltración para alcanzar el nivel de partículas requerido. Algunas fábricas de semiconductores requieren agua ultrapura caliente para algunos de sus procesos. En este caso, el agua ultrapura pulida se calienta a una temperatura de entre 70 y 80 °C antes de ser enviada a la fábrica. La mayoría de estos sistemas incluyen recuperación de calor, en la que el exceso de agua ultrapura caliente que regresa de la fábrica va a una unidad de recuperación de calor antes de ser devuelto al tanque de alimentación de agua ultrapura para ahorrar en el uso de agua de calefacción o en la necesidad de enfriar el flujo de retorno de agua ultrapura caliente. [39]
Elimine los contaminantes en la parte más avanzada del sistema que sea práctica y rentable.
Flujo en estado estacionario en las secciones de reposición y primaria para evitar picos de TOC y conductividad (NO operación de arranque/parada). Recircular el exceso de flujo aguas arriba.
Minimizar el uso de productos químicos después de las unidades de ósmosis inversa.
Considere EDI y lechos mixtos primarios no regenerables en lugar de lechos primarios regenerados in situ o externamente para asegurar una composición de UPW de calidad óptima y minimizar el potencial de alteraciones.
Seleccione materiales que no aporten carbono orgánico total ni partículas al sistema, en particular en las secciones primaria y de pulido. Minimice el material de acero inoxidable en el circuito de pulido y, si se utiliza, se recomienda el pulido electrolítico.
Minimice los tramos muertos en las tuberías para evitar la posible propagación de bacterias.
Mantenga velocidades mínimas de erosión en la red de tuberías y distribución para garantizar un flujo turbulento. El mínimo recomendado se basa en un número de Reynolds de 3000 Re o superior. Este valor puede llegar hasta 10 000 Re según el nivel de comodidad del diseñador.
Utilice únicamente resina virgen en los lechos mixtos de pulido. Reemplace cada uno o dos años.
Suministrar UPW a la fabricación a un caudal y presión constantes para evitar alteraciones del sistema, como explosiones de partículas.
Utilice un diseño de circuito de distribución de retorno inverso para lograr el equilibrio hidráulico y evitar el reflujo (retorno al suministro).
La capacidad juega un papel importante en las decisiones de ingeniería sobre la configuración y el tamaño del sistema UPW. Por ejemplo, los sistemas de pulido de sistemas electrónicos más antiguos y de menor tamaño se diseñaron para criterios de velocidad de flujo mínima de hasta 60 cm (2 pies) por segundo al final de la tubería para evitar la contaminación bacteriana. Las fábricas más grandes requerían sistemas UPW de mayor tamaño. La figura a continuación ilustra el aumento del consumo impulsado por el mayor tamaño de las obleas fabricadas en las fábricas más nuevas. Sin embargo, para tuberías más grandes (impulsadas por un mayor consumo), el criterio de 60 cm (2 pies) por segundo significaba un consumo extremadamente alto y un sistema de pulido de gran tamaño. La industria respondió a este problema y, a través de una investigación exhaustiva, la elección de materiales de mayor pureza y un diseño de distribución optimizado, pudo reducir los criterios de diseño para el flujo mínimo, utilizando los criterios del número de Reynolds.
La figura de la derecha ilustra una coincidencia interesante: el diámetro más grande de la línea de suministro principal de agua ultrapura es igual al tamaño de la oblea en producción (esta relación se conoce como ley de Klaiber). El aumento del tamaño de las tuberías, así como del sistema en general, requiere nuevos enfoques para la gestión del espacio y la optimización del proceso. Como resultado, los sistemas de agua ultrapura más nuevos se parecen bastante, lo que contrasta con los sistemas de agua ultrapura más pequeños que podrían tener un diseño menos optimizado debido al menor impacto de la ineficiencia en la gestión de costos y espacio.
Otra consideración de capacidad está relacionada con la operatividad del sistema. Los sistemas de pequeña escala de laboratorio (capacidades de una docena de litros por minuto o unos pocos galones por minuto) no suelen contar con operadores, mientras que los sistemas de gran escala suelen funcionar las 24 horas del día, los 7 días de la semana, con operadores bien capacitados. Como resultado, los sistemas más pequeños están diseñados sin uso de productos químicos y con una menor eficiencia de agua y energía que los sistemas más grandes.
Las partículas presentes en el agua ultrapura son contaminantes críticos que dan lugar a numerosas formas de defectos en las superficies de las obleas. Con el gran volumen de agua ultrapura que entra en contacto con cada oblea, la deposición de partículas sobre la oblea se produce con facilidad. Una vez depositadas, las partículas no se eliminan fácilmente de las superficies de la oblea. Con el aumento del uso de productos químicos diluidos, las partículas presentes en el agua ultrapura son un problema no solo en el enjuague de las obleas con agua ultrapura, sino también debido a la introducción de partículas durante las limpiezas húmedas diluidas y el grabado, donde el agua ultrapura es un componente principal de los productos químicos utilizados.
Los niveles de partículas deben controlarse en tamaños de nm, y las tendencias actuales [¿ a partir de? ] se acercan a los 10 nm y tamaños más pequeños para el control de partículas en agua ultrapura. Si bien se utilizan filtros para el circuito principal, los componentes del sistema de agua ultrapura pueden contribuir a la contaminación adicional con partículas en el agua, y en el punto de uso, se recomienda una filtración adicional.
Los filtros deben estar fabricados con materiales ultralimpios y robustos, que no aporten sustancias orgánicas ni cationes/aniones al agua ultrapura, y deben someterse a pruebas de integridad en la fábrica para garantizar su fiabilidad y rendimiento. Los materiales más habituales son el nailon , el polietileno , la polisulfona y los fluoropolímeros . Los filtros suelen estar fabricados con una combinación de polímeros y, para su uso en agua ultrapura, se sueldan térmicamente sin utilizar adhesivos ni otros aditivos contaminantes.
La estructura microporosa del filtro es fundamental para proporcionar control de partículas y esta estructura puede ser isotrópica o asimétrica . En el primer caso, la distribución de poros es uniforme a través del filtro, mientras que en el segundo, la superficie más fina proporciona la eliminación de partículas, mientras que la estructura más gruesa proporciona soporte físico y reduce la presión diferencial general.
Los filtros pueden tener formatos de cartuchos en los que el agua ultrapura fluye a través de la estructura plisada y los contaminantes se recogen directamente en la superficie del filtro. Los ultrafiltros (UF) son comunes en los sistemas de agua ultrapura, compuestos por membranas de fibra hueca. En esta configuración, el agua ultrapura fluye a través de la fibra hueca, arrastrando los contaminantes hacia una corriente de desechos, conocida como corriente de retenido. La corriente de retenido es solo un pequeño porcentaje del flujo total y se envía a los desechos. El agua del producto, o la corriente de permeado, es el agua ultrapura que pasa a través de la piel de la fibra hueca y sale por el centro de la fibra hueca. El UF es un producto de filtración altamente eficiente para agua ultrapura, y el arrastre de las partículas hacia la corriente de retenido produce una vida útil extremadamente larga con solo una limpieza ocasional necesaria. El uso de UF en sistemas de agua ultrapura proporciona un excelente control de partículas de tamaños de partículas nanométricas de un solo dígito. [39]
Las aplicaciones en el punto de uso (POU) para la filtración UPW incluyen el grabado y limpieza en húmedo, el enjuague antes del secado con vapor o líquido de IPA, así como el enjuague UPW con dispensación de litografía después del revelado. Estas aplicaciones plantean desafíos específicos para la filtración UPW en el punto de uso.
Para el grabado y la limpieza en húmedo, la mayoría de las herramientas son procesos de una sola oblea, que requieren flujo a través del filtro según la demanda de la herramienta. El flujo intermitente resultante, que variará desde un flujo completo a través del filtro al iniciarse el flujo de UPW a través de la boquilla de pulverización, hasta un flujo de goteo. El flujo de goteo se mantiene normalmente para evitar un tramo muerto en la herramienta. El filtro debe ser robusto para soportar la presión y el bajo ciclo, y debe seguir reteniendo las partículas capturadas durante toda la vida útil del filtro. Esto requiere un diseño y una geometría de pliegues adecuados, así como un medio diseñado para optimizar la captura y retención de partículas. Algunas herramientas pueden utilizar una carcasa de filtro fija con filtros reemplazables, mientras que otras pueden utilizar cápsulas de filtro desechables para el UPW en el lugar de uso.
Para las aplicaciones de litografía , se utilizan pequeñas cápsulas de filtro. De manera similar a los desafíos que presentan las aplicaciones de grabado húmedo y limpieza en agua ultra pura, para el enjuague en agua ultra pura para litografía, el flujo a través del filtro es intermitente, aunque a un flujo y una presión bajos, por lo que la robustez física no es tan crítica. Otra aplicación de agua ultra pura para litografía es el agua de inmersión que se utiliza en la interfaz lente/oblea para la creación de patrones de litografía por inmersión a 193 nm. El agua ultra pura forma un charco entre la lente y la oblea, lo que mejora la apertura numérica, y el agua ultra pura debe ser extremadamente pura. La filtración en agua ultra pura se utiliza en el agua ultra pura justo antes del escáner paso a paso.
En el caso de las aplicaciones de UPW en el punto de uso, actualmente se utilizan filtros de menos de 15 nm para nodos avanzados 2x y 1x. Los filtros suelen estar hechos de nailon, polietileno de alta densidad (HDPE), poliarilsulfona (o polisulfona) o membranas de politetrafluoroetileno (PTFE), y el hardware suele estar compuesto de HDPE o PFA.
El tratamiento en el punto de uso se aplica a menudo en aplicaciones de herramientas críticas, como la litografía por inmersión y la preparación de máscaras, para mantener una calidad constante del agua ultrapura. Los sistemas de agua ultrapura ubicados en el edificio de servicios centrales proporcionan a la fábrica agua de calidad, pero es posible que no proporcionen una consistencia de purificación de agua adecuada para estos procesos.
En el caso de que pueda haber urea, THM, alcohol isopropílico (IPA) u otras especies de COT difíciles de eliminar (compuestos neutros de bajo peso molecular), se requiere un tratamiento adicional a través de un proceso de oxidación avanzada (AOP) que utilice sistemas. Esto es particularmente importante cuando se requiere alcanzar una especificación estricta de COT por debajo de 1 ppb. Se ha demostrado que estos compuestos orgánicos difíciles de controlar afectan el rendimiento y el desempeño del dispositivo, especialmente en los pasos de proceso más exigentes. Uno de los ejemplos exitosos del control de compuestos orgánicos en el punto de uso hasta un nivel de COT de 0,5 ppb es el AOP que combina persulfato de amonio y oxidación UV (consulte la química de persulfato + oxidación UV en la sección de medición de COT).
Los procesos de oxidación avanzada POU patentados disponibles pueden reducir de manera constante el TOC a 0,5 partes por mil millones (ppb), además de mantener una temperatura, oxígeno y partículas constantes que superan los requisitos de SEMI F063. [2] Esto es importante porque la más mínima variación puede afectar directamente el proceso de fabricación, influyendo significativamente en el rendimiento del producto. [39] [40]
La industria de semiconductores utiliza una gran cantidad de agua ultrapura para enjuagar los contaminantes de la superficie de las obleas de silicio que luego se convierten en chips de computadora. El agua ultrapura tiene, por definición, un nivel de contaminación extremadamente bajo, pero una vez que entra en contacto con la superficie de la oblea, arrastra sustancias químicas residuales o partículas de la superficie que luego terminan en el sistema de tratamiento de desechos industriales de la planta de fabricación. El nivel de contaminación del agua de enjuague puede variar mucho según el paso del proceso en particular que se esté enjuagando en ese momento. Un paso de "primer enjuague" puede llevar una gran cantidad de contaminantes y partículas residuales en comparación con un último enjuague que puede llevar cantidades relativamente bajas de contaminación. Las plantas de semiconductores típicas tienen solo dos sistemas de drenaje para todos estos enjuagues que también se combinan con desechos ácidos y, por lo tanto, el agua de enjuague no se reutiliza de manera efectiva debido al riesgo de contaminación que causa defectos en el proceso de fabricación.
Como se ha indicado anteriormente, el agua ultrapura no suele reciclarse en aplicaciones de semiconductores, sino que se recupera en otros procesos. Existe una empresa en los EE. UU., Exergy Systems, Inc. de Irvine, California, que ofrece un proceso patentado de reciclaje de agua desionizada. Este producto se ha probado con éxito en varios procesos de semiconductores.
Definiciones:
Las siguientes definiciones son utilizadas por ITRS: [6]
Recuperación y reciclaje de agua:
Algunas plantas de fabricación de semiconductores han estado utilizando agua recuperada para aplicaciones no relacionadas con el proceso, como aspiradores químicos, donde el agua de descarga se envía a los desechos industriales. La recuperación de agua también es una aplicación típica en la que el agua de enjuague usada de la planta de fabricación puede usarse en el suministro de torres de enfriamiento, el suministro de depuradores de escape o sistemas de reducción de puntos de uso. El reciclaje de UPW no es tan típico e implica recolectar el agua de enjuague de fabricación usada, tratarla y reutilizarla en el proceso de enjuague de obleas. Es posible que se requiera algún tratamiento de agua adicional para cualquiera de estos casos, dependiendo de la calidad del agua de enjuague usada y la aplicación del agua recuperada. Estas son prácticas bastante comunes en muchas instalaciones de semiconductores en todo el mundo, sin embargo, existe una limitación en la cantidad de agua que se puede recuperar y reciclar si no se considera la reutilización en el proceso de fabricación.
Reciclaje de UPW:
Durante décadas, muchos ingenieros de fabricación han desalentado el reciclaje del agua de enjuague del proceso de fabricación de semiconductores debido al riesgo de que la contaminación de los residuos químicos y las partículas pueda volver al agua de alimentación de agua ultrapura y provocar defectos en el producto. Los sistemas de agua ultrapura modernos son muy eficaces para eliminar la contaminación iónica hasta niveles de partes por billón (ppt), mientras que la contaminación orgánica de los sistemas de agua ultrapura aún se encuentra en niveles de partes por billón (ppb). En cualquier caso, el reciclaje del agua de enjuague del proceso para la reposición de agua ultrapura siempre ha sido una gran preocupación y hasta hace poco no era una práctica común. El aumento de los costos del agua y las aguas residuales en algunas partes de los EE. UU. y Asia ha empujado a algunas empresas de semiconductores a investigar el reciclaje del agua de enjuague del proceso de fabricación en el sistema de reposición de agua ultrapura. Algunas empresas han incorporado un enfoque que utiliza un tratamiento complejo a gran escala diseñado para las peores condiciones de la descarga combinada de aguas residuales. Más recientemente, se han desarrollado nuevos enfoques para incorporar un plan detallado de gestión del agua para intentar minimizar el costo y la complejidad del sistema de tratamiento.
Plan de gestión del agua:
La clave para maximizar la recuperación, el reciclaje y la reutilización del agua es contar con un plan de gestión del agua bien pensado . Un plan de gestión del agua exitoso incluye una comprensión completa de cómo se utilizan las aguas de enjuague en el proceso de fabricación, incluidos los productos químicos utilizados y sus subproductos. Con el desarrollo de este componente crítico, se puede diseñar un sistema de recolección de drenaje para separar los productos químicos concentrados de las aguas de enjuague moderadamente contaminadas y las aguas de enjuague ligeramente contaminadas. Una vez segregadas en sistemas de recolección separados, las corrientes de desechos de procesos químicos que alguna vez se consideraron pueden reutilizarse o venderse como una corriente de producto, y las aguas de enjuague pueden recuperarse.
Un plan de gestión del agua también requerirá una cantidad significativa de datos de muestra y análisis para determinar la segregación adecuada de los desagües, la aplicación de mediciones analíticas en línea, el control de las desviaciones y la tecnología de tratamiento final. La recolección de estas muestras y la realización de análisis de laboratorio pueden ayudar a caracterizar los diversos flujos de desechos y determinar el potencial de su respectiva reutilización. En el caso del agua de enjuague del proceso UPW, los datos del análisis de laboratorio se pueden utilizar para perfilar los niveles típicos y atípicos de contaminación que luego se pueden utilizar para diseñar el sistema de tratamiento del agua de enjuague. En general, es más rentable diseñar el sistema para tratar el nivel típico de contaminación que puede ocurrir el 80-90% del tiempo, luego incorporar sensores y controles en línea para desviar el agua de enjuague a los desechos industriales o a un uso no crítico, como torres de enfriamiento, cuando el nivel de contaminación excede la capacidad del sistema de tratamiento. Al incorporar todos estos aspectos de un plan de gestión del agua en una planta de fabricación de semiconductores, el nivel de uso de agua se puede reducir hasta en un 90%.
El acero inoxidable sigue siendo el material de elección para las tuberías de la industria farmacéutica. Debido a su aporte metálico, en la década de 1980 se eliminó la mayor parte del acero de los sistemas de agua ultrapura de microelectrónica y se lo reemplazó por polímeros de alto rendimiento de fluoruro de polivinilideno (PVDF), [1] perfluoroalcoxi (PFA), clorotrifluoroetileno de etileno (ECTFE) y politetrafluoroetileno (PTFE) en los EE. UU. y Europa. En Asia, el cloruro de polivinilo (PVC), el cloruro de polivinilo clorado (CPVC) y el polipropileno (PP) son populares, junto con los polímeros de alto rendimiento.
Los termoplásticos se pueden unir mediante diferentes técnicas de termofusión.
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