電子產(chǎn)品生產(chǎn)中純水系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)和產(chǎn)品生產(chǎn)工藝對(duì)水質(zhì)的要求,結(jié)合系統(tǒng)規(guī)模、材料及設(shè)備供應(yīng)等情況,通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來(lái)選擇。純水系統(tǒng)的原水水質(zhì)因 各地區(qū)、城市的水源不同相差很大,有的城市以河水為水源,即使是河水,其河水的源頭和沿途流經(jīng)地區(qū)的地質(zhì)、地貌不同,水質(zhì)也是不同的;有的城市以井水為水 源,井的深度不同、地域不同、地質(zhì)構(gòu)造不同均會(huì)千差萬(wàn)別;現(xiàn)在不少城市的水源包括河水、湖水、井水等,有的城市各個(gè)區(qū)、段供水水質(zhì)也不相同。
純水系統(tǒng)的選擇,根據(jù)原水水質(zhì)的不同,差異很大,是否選擇原水預(yù)處理,預(yù)處理設(shè)備的種類(lèi)、規(guī)模都與原水水質(zhì)有關(guān)。因此電子工廠潔凈廠房的純水系統(tǒng)的選擇應(yīng)根據(jù)原水 水質(zhì)和電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝對(duì)水質(zhì)的要求,結(jié)合純水系統(tǒng)的產(chǎn)水量以及當(dāng)時(shí)、當(dāng)?shù)氐募兯O(shè)備、材料供應(yīng)等情況,綜合進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。
在超大規(guī)模集成電路的超純水水質(zhì)中,優(yōu)先關(guān)注的水質(zhì)指標(biāo)為:電阻率、微粒、TOC(總有機(jī)硅)、硅、堿金屬、堿土金屬、重金屬、溶解氧等。水溶液之所以導(dǎo)電,是因?yàn)樗懈鞣N溶解鹽都是以離子態(tài)存在的,在集成電路芯片制造過(guò)程中,與硅片接觸的水所含離子越多,對(duì)產(chǎn)品良率影響就越大。電阻率反映 了超純水中離子的含量,超純水的電阻率越高,其純度也就越高。一般來(lái)講,在25℃時(shí),理論純水的電阻率是18.25MΩ·cm。
微粒數(shù)也是衡量超純水純度的指標(biāo)。在集成電路光刻工序的清洗用水中如果含有不純物質(zhì)或微粒,將導(dǎo)致柵氧化膜厚度不均,產(chǎn)品圖形發(fā)生缺陷,耐壓性能變壞,一 般以圖形尺寸的1/10為粒徑的評(píng)價(jià)對(duì)象。超純水中的微量有機(jī)物會(huì)影響柵氧化膜的絕緣耐壓性能,堿金屬、堿土金屬、重金屬則使產(chǎn)品結(jié)晶不良,柵氧化膜的絕 緣耐壓性能變壞,而超純水中的溶解氧將促使硅片表面的氧化膜提前自然形成,有報(bào)道稱(chēng)甚至溶在水中的氮?dú)庖矊?duì)清洗效果帶來(lái)影響。在超純水中,細(xì)菌的影響與 TOC、微?;鞠嗤?,主要是因?yàn)樵谙到y(tǒng)里的繁殖使它成為有機(jī)物和微粒的發(fā)源地。
超純水制備系統(tǒng)需完備
當(dāng)了解了超純水中雜質(zhì)對(duì)器件的影響后,如何確定超純水系統(tǒng)流程以保證生產(chǎn)設(shè)備對(duì)超純水水質(zhì)的要求就成為超純水系統(tǒng)所要解決的首要問(wèn)題。集成電路工廠的純水 制備系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)及工藝生產(chǎn)設(shè)備要求的超純水水質(zhì)來(lái)確定,一般由下列4部分組成:預(yù)處理系統(tǒng)、一次純水處理系統(tǒng)、超純水制取系統(tǒng)、回收水系統(tǒng)
預(yù)處理的目的是去除水中所含的懸浮物、膠體、高分子有機(jī)物等雜質(zhì)。需要指出的是,活性炭對(duì)去除TOC有非常好的效果,但它也往往成為微生物的滋生地。因此,在預(yù)處理系統(tǒng)中采用活性炭處理單元時(shí),應(yīng)將活性炭處理單元的進(jìn)水調(diào)成酸性,以防止微生物滋生。
在超純水制備的一次純水處理系統(tǒng)中,往往要使用反滲透裝置(RO),且反滲透膜多以交聯(lián)芳香族聚酰胺復(fù)合膜為主,這類(lèi)膜的不足之處在于:抗氧化性差,氧化性物質(zhì)能導(dǎo)致膜聚合物分解,而活性炭恰恰對(duì)水中余氯、過(guò)氧水等氧化性物質(zhì)有良好的去除效果。
因此,在超大規(guī)模集成電路超純水制備的預(yù)處理系統(tǒng)中采用活性炭處理單元是十分必要的。一次純水處理系統(tǒng)的目的是對(duì)預(yù)處理系統(tǒng)的出水進(jìn)一步進(jìn)行處理,
代表性的裝置有反滲透、混合離子交換、一級(jí)膜脫氣、EDI(電再生脫鹽)、UV(紫外線)、一級(jí)拋光等。其中,反滲透、UV進(jìn)一步去除一次純水處理系統(tǒng)遺
留下來(lái)的TOC;混合離子交換既可去除一次純水處理系統(tǒng)遺留下來(lái)的TOC,也可去除SiO2;利用膜脫氣對(duì)預(yù)處理水中的溶解氧進(jìn)行處理;一級(jí)拋光采用高純樹(shù)脂,用來(lái)處理金屬離子。
超純水制取系統(tǒng)是為了去除一次純水處理系統(tǒng)中殘留的微量雜質(zhì)而設(shè)置的,值得注意的是,超純水制取系統(tǒng)在去除水中各種雜質(zhì)的同時(shí),如何保證去除設(shè)備因自身材
質(zhì)而引起的污染應(yīng)引起人們的高度關(guān)注。也就是說(shuō),一個(gè)完整的超純水系統(tǒng),不但要有合理的制水流程,而且還要對(duì)每個(gè)處理設(shè)備自身的微量溶出問(wèn)題進(jìn)行研究。此
外,超純水的輸送方法,配管、閥門(mén)材質(zhì)的選定也應(yīng)引起人們的高度重視。
超大規(guī)模集成電路清洗設(shè)備要求的水質(zhì)幾乎均為超純水,這些清洗設(shè)備用水點(diǎn)的排水幾乎全部可以回收,經(jīng)回收處理后的水一部分可以作為冷卻塔和廢氣洗滌塔的補(bǔ) 水,另一部分可以與超純水制備預(yù)處理系統(tǒng)的出水一起進(jìn)入預(yù)處理水池,作為超純水制備的補(bǔ)充水。目前,在實(shí)際工程中,水的回收率可以達(dá)到70%。要使回收水 系統(tǒng)達(dá)到良好的處理效果,除了需要確定合理的處理流程外,生產(chǎn)設(shè)備排水的分類(lèi)收集也是非常重要的,這樣做,可以防止高濃度TOC和其他不純物質(zhì)進(jìn)入回收水系統(tǒng)。
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