News. Semicon. Überwachung von Reinstwasser im kritischen Produktionsprozess. Perspektiven in der Reinstwasseranalytik THORNTON

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1 Semicon Perspektiven in der Reinstwasseranalytik 11 News THORNTON Leading Pure Water Analytics Überwachung von Reinstwasser im kritischen Produktionsprozess Ein Festplattenhersteller verwendet den Sensor 5000TOC von Mettler- Toledo Thornton, um die Produktion zu maximieren und das Abwasseraufkommen zu minimieren. Unternehmensprofil Unser Kunde gehört im Bereich New Technology zu den weltweit führenden Herstellern. An einem seiner Standorte in Südchina hat er sich auf die Produktion von innovativen Festplatten spezialisiert. Die Produktpalette umfasst Speichermedien mit Größen von 1 Zoll, 2,5 Zoll und 3,5 Zoll sowie Einzellösungen für spezifische Marktanforderungen. Die Bedeutung der TOC- Überwachung Das Reinstwassersystem des Werks hat eine Kapazität von 120 Tonnen / Stunde und wird in erster Linie für die Reinigung der gesamten Fertigungslinie eingesetzt. Die Produktion beläuft sich auf 1,7 Millionen Discs pro Jahr, wobei «Disc» sich auf das Kernelement der Festplattenspeicher bezieht. Während der Herstellung der Discs folgt auf nahezu jeden einzelnen Prozessschritt eine gründliche Reinigung. Dabei kommen große Mengen an Reinstwasser zum Einsatz. Die Qualität des Reinstwassers hat einen direkten Einfluss auf die Wirksamkeit des Reinigungsprozesses sowie auf die Produktqualität. Deshalb gibt es strenge Anforderungen an die Wasserqualität: Bei einer Temperatur von 25 C sollte die TOC-Konzentration zwischen 2 und 5 ppb liegen. Der spezifische Widerstand sollte ca. 18,1 MΩ 3 cm betragen. Würde die TOC-Konzentration des Reinstwassers den vorgegebenen Wert überschreiten, könnten sich verheerende Auswirkungen ergeben: Die in der Fertigungslinie hergestellten Discs könnten un-

2 brauchbar werden. Gleichzeitig würde eine Verschmutzung des Fertigungssystems mit organischen Stoffen zu erheblichen wirtschaftlichen Verlusten und zeitaufwendigen Produktionsausfällen führen. Für die Überwachung der TOC-Werte im Wasseraufbereitungssystem und an der Wasserentnahmestelle des Leitungssystems hat das Unternehmen zwei Sensoren 5000TOC von THORNTON installiert. Der Sensor 5000TOC im Aufbereitungssystem des Reinstwassers stellt sicher, dass die Qualität des Wassers mit den Konzentrationsvorgaben für Prozesswasser übereinstimmt und dass das Aufbereitungssystem einwandfrei funktioniert. Der Sensor am Entnahmepunkt garantiert, dass TOC-Verunreinigungen im Leitungssystem sofort erkannt werden, so dass eine organische Verschmutzung des Reinstwassers während Lagerung und Verteilung verhindert werden kann. Kurze Ansprechzeiten und darauffolgende Kontrollausgabe Während der Disc-Produktion muss eine In-line-TOC-Überwachung durchgeführt werden, damit kein Reinstwasser unzureichender Qualität in die Fertigungslinie gelangt. Für diesen Zweck bietet der Sensor 5000TOC gegenüber Sensoren anderer Hersteller einen erheblichen Vorteil: Messungen und Ausgabedaten können alle zwei Sekunden aktualisiert werden, während bei Konkurrenzprodukten dazu Intervalle zwischen sechs und zehn Minuten notwendig sind. Solch lange Intervalle würden dazu führen, dass bei einer zu hohen TOC-Konzentration unter Umständen zwischen zwölf und 20 Tonnen an unzureichendem Reinstwasser in verschiedene Fertigungslinien geleitet würden. Dies hätte, wie unser Kunde es ausdrückt, «unvorstellbare Konsequenzen». Da der 5000TOC zudem über verschiedene elektrische Relais und eine analoge Signalausgabe verfügt, können Anwender Einheiten wie Transferpumpe und Steuerventile problemlos ein- und ausschalten, anpassen oder in Alarmmodus versetzen. Die automatische Steuerung und Überwachung sind damit kinderleicht. Der Chefingenieur des Werks drückt es so aus: «In vielen Aspekten ist der 5000TOC im Vergleich zu anderen ähnlichen Geräten unübertroffen. Für Industrieanwendungen ist dies ein wirklich genauer, stabiler und bequemer In-line-TOC-Sensor.» Herausgeber Mettler-Toledo AG Process Analytics Im Hackacker Urdorf Schweiz Bilder Mettler-Toledo AG Gradts, Fotorezekne, Silverv Dreamstime.com Technische Änderungen vorbehalten. Mettler-Toledo AG 08/09 Gedruckt in der Schweiz. 5000TOC-Sensor 2 METTLER TOLEDO Semicon News 11

3 Optimales Verfahren In-line-Sensorlösungen für TOC-Messungen in Echtzeit Transmitter 770MAX Stabile Leistung und verringerter Wartungsaufwand Die TOC-Messung des 5000TOC beruht auf einer kontinuierlichen Messung der Differenzleitfähigkeit nach UV-Oxidation. Da keine beweglichen Teile wie Wandler, Dosierpumpe, Filter, Kunstharze, semipermeable Membranen etc. vorhanden sind, ist eine TOC-Verschmutzung des Instruments ausgeschlossen. Andere TOC- Instrumente enthalten jedoch die oben erwähnten Komponenten. Da sie zudem Batchproben analysieren, ist bei ihnen eine Verunreinigung von Biofilm durch stehendes Wasser und hohe TOC-Konzentrationen unvermeidlich. Bei diesen Instrumenten müssen die für Verunreinigungen anfälligen beweglichen Teile daher häufig ausgetauscht werden. Durch den Wechsel von Komponenten müssen die Instrumente zudem häufig kalibriert werden. All diese Faktoren beeinträchtigen die Instrumentenstabilität erheblich, führen zu einem vermehrten Wartungs- aufwand und erhöhen damit Betriebs- und Wartungskosten. Beim 5000TOC fällt als einzige Routinewartung hingegen nur der regelmäßige Austausch der UV-Lampe an, und dieser Vorgang dauert bei einem geübten Ingenieur lediglich ca. drei Minuten. Kundendienst jederzeit verfügbar Da Mettler-Toledo Thornton zu den weltweit führenden Herstellern von Messinstrumenten gehört, stehen die Experten des Kundendiensts allen Kunden mit einem professionellen Kundendienst zur Verfügung. Der Leiter unseres Kundendienstes meint: «Mettler-Toledo Thornton bietet hochwertigen Kundendienst mit kurzen Reaktionszeiten. Alle technischen Dienstleistungen in Zusammenhang mit dem Betrieb von TOC- und anderen Produkten sowie alltägliche Kalibrierdienstleistungen sind hervorragend.» 5000TOC kann den TOC-Gehalt von Reinund Reinstwasseranwendungen dauerhaft überwachen. Die kompakte Bauweise dieses Sensors für Industrieanwendungen ermöglicht eine problemlose Integration in Aufbereitungssysteme für Reinstwasser, Leitungssysteme und andere Betriebsgeräte. Das Instrument steht zur Wand- oder Rohrmontage zur Verfügung und ist so die ideale Lösung für industrielle Anwendungen. Als Teil der Smart Sensor-Serie 770MAX ist eine schnelle und einfache Installation und Inbetriebnahme möglich. Die Kombination innovativer Sensortechnologie mit den Funktionen des Die Palette an TOC-Sensoren der 5000TOC / 550TOC-Reihe von Mettler-Toledo Thornton ermöglichen TOC-Messungen in Echtzeit. In-line- Messungen reduzieren die Verschwendung von Wasser und verhindern Produktivitätsverluste durch zu hohe TOC-Werte. Weitere Informationen finden Sie unter: Multiparameter-Transmitters 770MAX macht das Messsystem 5000TOC zu einem leistungsstarken Instrument für die Prozessüberwachung des normalen Betriebs von Wasseraufbereitungssystemen und davon abhängender Produktion. Informationen wie auch Sie Produktionsaufwand und Abwasseraufkommen in Ihrem Werk minimieren können, finden Sie unter: MTP01 TOC-Sensor 5000TOC MTP02 Multiparameter Transmitter 770MAX METTLER TOLEDO Semicon News 11 3

4 Vielseitige Messsysteme Ozonierungssystem Für Produktqualität ausschlaggebend Um für einen neuen Produktionsprozess die Versorgung mit hygienisch unbedenklichem Wasser sicherzustellen, installierte ein Hersteller von qualitativ hochwertigen Filtern ein von THORNTON Instrumenten überwachtes Ozonsystem. Ein problematischer Systemaufbau Die Bereitstellung von Patronenfiltern für verschiedenste Reinstwasseranwendungen stellt eine Herausforderung dar, bei der Qualität die wichtigste Rolle spielt. Als ein Hersteller seine Geschäftstätigkeit ausweitete und neue Geräte zur Überprüfung der Filterintegrität benötigte, wandte man sich an ein erfahrenes Unternehmen im Bereich Wasserberatung und -dienstleistungen. Nachdem die strengen Spezifikationen für das System und die zu verwendenden Geräte festgelegt worden waren, arbeitete der Berater mit dem Hersteller das endgültige System aus. Die Vorgaben betrafen die Bereiche und Grenzwerte für Ozon, Leitfähigkeit und gelösten Sauerstoff und berücksichtigten zudem die Notwendigkeit einer Temperaturüberwachung. Entscheidung für THORNTON Instrumente Obwohl der Kunde in älteren Bereichen seiner Anlage Messinstrumente anderer Hersteller einsetzte, entschied er sich aufgrund des hervorragenden Rufs und der breiten Akzeptanz innerhalb der Reinstwasserindustrie zur Messung von Leitfähigkeit, Ozon und gelösten Sauerstoff für Instrumente von THORNTON. Besonders der Vorteil, alle diese Parameter mit einer einzigen Instrumententafel messen zu können, überzeugte ihn. Zwei 770MAX für vier Parameter Tatsächlich sind lediglich zwei Instrumente 770MAX notwendig, um alle Messpunkte abzudecken und die Werte auszugeben. Die Messpunkte umfassen fünf Stellen für Ozon, zwei für Leitfähigkeit, eine für gelösten Sauerstoff und zwei für Temperatur. Ein weiterer Faktor bei der Wahl der Instrumentation betraf die einfache Wartung von Ozon- und Sauerstoffsensoren, deren Membranmodule besonders einfach auszuwechseln sind. Zudem war dem Kunden bewusst, dass die ökonomische Zusammenstellung dieser Messgeräte ein kostengünstiges Messsystem hoher Qualität darstellte. Messungen an wichtigen Punkten Im Verteilsystem ist in zwei großen Kreisläufen mit jeweils verschiedenen Entnahmestellen eine Fließgeschwindigkeit von 760 L / min. gegeben. Ozonmessungen werden nach dem Ozonierungssystem, am Auslass des Lagertanks und nach der UV- Einheit zur Ozonzerstörung vorgenommen. Damit soll sichergestellt werden, dass im normalen Betrieb kein Ozon an die Entnahmestellen gelangt. Die Entnahmestellen werden regelmäßig gesperrt, damit das ganze Verteilsystem durch Ozonbehandlung desinfiziert werden kann. Am Ende der Kreisläufe befinden sich zwei weitere Messpunkte, an denen überprüft wird, dass die für die Desinfektion erforderlichen Ozonwerte im ganzen System erreicht werden. Der Ozonmesspunkt nach der UV- Einheit zur Ozonzerstörung führt eine konstante Überwachung des Fließwegs durch, um im normalen Betrieb zu verhindern, dass nach der UV-Einheit noch Restozon vorhanden ist. Schlussfolgerung Wieder einmal beweisen sich THORNTON Instrumente als vielseitige Multiparameter- Plattform für genaue und zuverlässige Prozessüberwachung. Der Kunde erwägt nun den Einsatz weiterer THORNTON Instrumente für die Überwachung von Fließgeschwindigkeit, Durchflussmenge, Leitfähigkeit und Temperatur in anderen Verteilkreisläufen und Behandlungsgeräten seiner Anlage. Informationen wie auch Sie Ihre Anlage mit Hilfe von THORNTON Instrumenten verbessern können, finden Sie unter: MTP03 Ozonsensor MTP04 Multiparameter Transmitter 770MAX Transmitter 770MAX 4 METTLER TOLEDO Semicon News 11

5 Kalibriersystem für Widerstandssensoren Sichere Leistung und Normerfüllung bei Reinstwassersensoren Die Überwachung der Qualität von Reinstwasser, das in der Mikroelektronik verwendet wird, stellt höchste Anforderungen an die Genauigkeit der Messung des spezifischen Widerstands. Autoloop gewährleistet den zuverlässigen und genauen Betrieb der Widerstandssensoren von THORNTON. Reinstwasser Bei der Herstellung mikroelektronischer Bauteile ist Reinstwasser der wichtigste Hilfsstoff. Reinstwasser kommt mit allen Produkten und Prozessgeräten in Kontakt, sei es beim Spülen, Befeuchten von Reinräumen oder der Herstellung von Prozesslösungen. Um eine ausreichende Wasserqualität zu gewährleisten, werden verschiedenste Arten von Unreinheiten peinlich genau beobachtet. Bedeutung der Leitfähigkeitsmessung Der Widerstand ist ein analytischer Messparameter, mit dem Fremdionen in der Herstellung von Reinstwasser gemessen werden. Die Echtzeit-Messung des Widerstands spielt bei der industriellen Behandlung von Reinstwasser bereits seit Jahrzehnten eine wichtige Rolle. Zudem betrachtet SEMI seit Jahren die Widerstandsmessung als wichtigsten Faktor für die Anforderungen an reineres Wasser und genauere Strukturbreiten-Messgeräte. THORNTON gehört im Bereich von Leitfähigkeitssensoren für Reinstwasser zu den führenden Herstellern. Ein großer Teil unseres Erfolgs beruht dabei seit den frühen 1990er Jahren auf der Entwicklung und dem Einsatz von Autoloop, einer Serie von Reinstwassersystemen, die als interne Kalibrierwerkzeuge für Widerstandssensoren eingesetzt werden. Hochmoderne Kalibriersysteme Unsere Produktions- und F & E-Teams entwickelten das neueste Autoloop-System für die Erprobung und Kalibrierung aller neuen und bereits auf dem Markt befindlichen Reinstwasser-Widerstandssensoren von THORNTON. Autoloop besteht aus hochmodernen Werkstoffen, die für Reinstwasser geeignet sind, die Kalibriermethodik verbessern und als Schutz gegen mögliche Kontamination oder unerwünschte Einwirkungen auf die Kalibrierung einwirken. Autoloop arbeitet nach einem strengen Reinigungs- und Kalibrierverfahren, das die Messgenauigkeit und Rückverfolgbarkeit der Sensoren von THORNTON gewährleistet. Am Ende jeder Sensorkalibrierung werden automatisch ein spezifisches Zertifikat und ein Strichcode ausgedruckt. Jedes Kalibrierzertifikat führt die Zell- und Temperaturkonstanten des Sensors mit Rückverfolgbarkeit gemäß den Vorgaben in NIST und ASTM D1125 und 5391 auf. So kann Autoloop sicherstellen, dass alle Sensoren noch vor der Auslieferung neuer oder rekalibrierter Sensoren an unsere Kunden die strengsten Industrienormen und Richtlinien erfüllen und übertreffen. Höhere Genauigkeit mehr Normerfüllung Die korrekte Kalibrierung von Widerstandssensoren und integriertem Temperatursensor ist für die Genauigkeit und Normerfüllung aller Widerstands-Messsysteme unentbehrlich. Die langjährige Erfahrung, über die THORNTON in den Bereichen Widerstandsmessung und Temperaturkompensation verfügt, gewährleistet eine genaue und nachvollziehbare Kalibrierung jedes getesteten Sensors. Dank Autoloop setzt Mettler-Toledo Thornton, Weltmarktführer bei Widerstandsmessungen von Flüssigkeiten, weiterhin globale Standards für Präzision, Kalibrierung und Rückverfolgbarkeit. Weitere Informationen finden Sie unter: MTP05 THORNTON Leitfähigkeitsmesssysteme METTLER TOLEDO Semicon News 11 5

6 Die THORNTON-Lösung Ein Transmitter, viele Parameter für TOC, ph, Leitfähigkeit, gelösten Sauerstoff... THORNTON-Lösung Mettler-Toledo Thornton ist der Marktführer für kritische Messungen bei der Rein- und Reinstwasseranalyse. Multiparameter-Instrumente für Ihre Prozesse Unser Produkt 770MAX ist ein Multiparameter-Messgerät mit einer breiten Palette an Sensoroptionen. Der Inline-Sensor 5000TOC kann organische Kontaminierungen in Echtzeit feststellen. Neben den TOC-Sensoren stellt THORNTON auch Sensoren für die Messung von ph / Redox, gelöstem Sauerstoff / gelöstem Ozon, Leitfähigkeit, Durchfluss und Druck her. Durchfluss Smart-Sensoren Multiparameter-Gerät 770MAX Sensor 5000TOC für kontinuierliche TOC-Messungen ph für Reinstwasseranwendungen 2-Pol-, 4-Pol- und induktive Leitfähigkeitssensoren ph / Redox Smart-Sensoren gelöster Sauerstoff / gelöstes Ozon 6 METTLER TOLEDO Semicon News 11

7 Vorteile durch THORNTON Umfassende Komplettlösungen für für die Reinwasseranalyse aus einer Hand. Weniger Platzbedarf und geringere Kosten pro Parameter dank der umfassenden Fähigkeiten des Multiparameter-Transmitters. Transmitter 770MAX Druck / Füllstand Der Sensor 5000TOC ermöglicht jederzeit In-line-TOC-Messungen in Echtzeit. Smart-Sensoren Der TOC Sensor benötigt keine Gase oder Reagenzien, die gehandhabt, gelagert oder ersetzt werden müssen. Da es keine beweglichen Teile gibt, sind die Routinewartungsarbeiten minimal. Leitfähigkeit Die Smart Sensor-Technologie ermöglicht «Plug and Measure»- Kommunikation zwischen Sensor und Transmitter. Smart-Sensoren Die sterilisierbaren Sensoren verfügen über eine außergewöhnlich lange Lebensdauer. TOC METTLER TOLEDO Semicon News 11 7

8 Gehen Sie on-line mit METTLER TOLEDO Senken Sie die Wartungskosten mit ph-messung von THORNTON Bei einer Messung des ph-werts von reinem Wasser an der Entnahmestelle müssen eine Reihe von Maßnahmen getroffen werden, um eine effiziente Prozesssteuerung zu gewährleisten. Die wartungsarmen ph-elektrode von Mettler-Toledo Thornton eignet sich für einen großen Anwendungsbereich in der Prozessindustrie. Es stehen Sensoren mit einer großen Bandbreite verschiedener ph-empfindlicher Glasmembranen zur Verfügung, wodurch bestmögliche Ergebnisse unter verschiedenen Betriebsbedingungen gewährleistet sind. Der THORNTON M300 Transmitter für die ph-messung an Entnahmestellen bietet einen integrierten PID-Regler, Grenzwertfunktionen für Min / Max-Werte zur Auslösung von Alarmen, Ausgabe der Messwerte über analoge 0/4 20 ma Stromausgänge sowie eine automatische Temperaturkompensation. Mettler-Toledo GmbH Prozessanalytik Ockerweg 3, D Gießen Tel: Fax: prozess@mt.com Mettler-Toledo Ges. m. b. H. Südrandstraße 17, A-1230 Wien Tel: Fax: prozess@mt.com Mettler-Toledo (Schweiz) GmbH Im Langacher, Postfach CH-8606 Greifensee Tel: Fax: salesola.ch@mt.com Besuchen Sie uns im Internet