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半導(dǎo)體工業(yè)超純水設(shè)備是專為半導(dǎo)體生產(chǎn)而設(shè)計的關(guān)鍵設(shè)備。它采用多級過濾、反滲透、離子交換等先進(jìn)技術(shù),能有效去除水中的顆粒、有機(jī)物、微生物及各種離子。產(chǎn)出的超純水電阻率,幾乎不含任何雜質(zhì)。該設(shè)備確保了半導(dǎo)體制造過程中晶圓清洗、蝕刻等環(huán)節(jié)的用水品質(zhì),防止因水質(zhì)問題導(dǎo)致產(chǎn)品缺陷。其具有高效、穩(wěn)定、可靠的特點(diǎn),為半導(dǎo)體工業(yè)的高質(zhì)量生產(chǎn)提供了堅實(shí)的保障,是半導(dǎo)體企業(yè)的重要設(shè)備。
半導(dǎo)體工業(yè)超純水設(shè)備通常采用以下工藝:
一、預(yù)處理
多介質(zhì)過濾器:
活性炭過濾器:
軟化器:
作用:去除原水中的鈣、鎂離子,降低水的硬度,防止在后續(xù)處理過程中形成水垢。硬水中的鈣、鎂離子在加熱或與其他物質(zhì)反應(yīng)時,會形成碳酸鈣、碳酸鎂等沉淀物,即水垢,影響設(shè)備的運(yùn)行效率和壽命。
舉例:在半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中,高硬度的水可能會導(dǎo)致管道、設(shè)備結(jié)垢,影響水的流量和壓力,甚至損壞設(shè)備。軟化器通過離子交換的方式,將水中的鈣、鎂離子置換為鈉離子,從而降低水的硬度。
二、反滲透處理
保安過濾器:
反滲透裝置:
作用:反滲透是超純水設(shè)備的核心工藝之一,它利用半透膜的原理,在壓力的作用下,使水通過半透膜而鹽分等雜質(zhì)被截留,從而達(dá)到去除水中各種離子、有機(jī)物、微生物等的目的,生產(chǎn)出高純度的水。
舉例:反滲透膜的孔徑非常小,只有 0.0001 微米左右,可以有效地去除水中的溶解性固體、細(xì)菌、病毒等。反滲透裝置一般由反滲透膜元件、壓力容器、高壓泵等組成。在半導(dǎo)體工業(yè)中,反滲透水通常作為進(jìn)一步處理的水源,以滿足更高的水質(zhì)要求。
三、深度除鹽處理
離子交換樹脂:
作用:通過離子交換的方式,進(jìn)一步去除水中的離子雜質(zhì),使水的電阻率達(dá)到更高的水平。離子交換樹脂通常分為陽離子交換樹脂和陰離子交換樹脂,分別用于去除水中的陽離子和陰離子。
舉例:當(dāng)反滲透水通過離子交換樹脂時,水中的陽離子(如鈉離子、鈣離子等)與陽離子交換樹脂中的氫離子進(jìn)行交換,水中的陰離子(如氯離子、硫酸根離子等)與陰離子交換樹脂中的氫氧根離子進(jìn)行交換,從而使水中的離子雜質(zhì)被去除,水的電阻率得到提高。在半導(dǎo)體工業(yè)中,離子交換樹脂通常用于生產(chǎn)電阻率高達(dá) 18.2 MΩ?cm 的超純水。
EDI(電去離子)裝置:
作用:EDI 是一種新型的深度除鹽技術(shù),它結(jié)合了離子交換和電滲析的原理,在電場的作用下,使水中的離子通過離子交換膜遷移到濃水室,從而實(shí)現(xiàn)水的深度除鹽。EDI 裝置具有連續(xù)運(yùn)行、無需化學(xué)再生、出水水質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
舉例:在半導(dǎo)體工業(yè)中,EDI 裝置通常與離子交換樹脂聯(lián)合使用,進(jìn)一步提高水的電阻率和純度。EDI 裝置可以去除水中的微量離子雜質(zhì),使超純水的水質(zhì)達(dá)到更高的標(biāo)準(zhǔn),滿足半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中對水質(zhì)的嚴(yán)格要求。
四、后處理
紫外線殺菌器:
作用:對超純水進(jìn)行殺菌消毒,防止微生物污染。紫外線殺菌器利用紫外線的殺菌作用,破壞微生物的 DNA 結(jié)構(gòu),使其失去活性。
舉例:經(jīng)過深度除鹽處理后的超純水可能會在儲存和輸送過程中受到微生物的污染,通過紫外線殺菌器可以有效地殺滅水中的細(xì)菌、病毒等微生物,保證超純水的衛(wèi)生質(zhì)量。在半導(dǎo)體工業(yè)中,微生物污染可能會導(dǎo)致晶圓表面出現(xiàn)缺陷,影響產(chǎn)品質(zhì)量,因此紫外線殺菌器是超純水設(shè)備中的一部分。
超濾裝置:
作用:去除超純水中的微小顆粒和膠體物質(zhì),進(jìn)一步提高水的純度。超濾裝置采用超濾膜過濾的方式,超濾膜的孔徑一般在 0.01 微米至 0.1 微米之間,可以有效地去除水中的微小顆粒、膠體、細(xì)菌等雜質(zhì)。
舉例:在半導(dǎo)體生產(chǎn)過程中,超純水的純度要求非常高,任何微小的顆?;蚰z體物質(zhì)都可能對產(chǎn)品質(zhì)量產(chǎn)生影響。超濾裝置可以作為最后一道屏障,確保超純水的純度達(dá)到半導(dǎo)體工業(yè)的要求。
終端過濾器:
作用:安裝在超純水設(shè)備的出水口,進(jìn)一步去除水中的殘留顆粒雜質(zhì),確保出水的質(zhì)量。終端過濾器通常采用微孔濾芯過濾的方式,濾芯的精度可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇。
舉例:在半導(dǎo)體工業(yè)中,終端過濾器可以選擇 0.22 微米或 0.1 微米的濾芯,以確保超純水在輸送到生產(chǎn)設(shè)備之前沒有任何顆粒雜質(zhì)。終端過濾器的更換周期一般較短,需要定期進(jìn)行檢查和更換,以保證超純水的質(zhì)量。
半導(dǎo)體工業(yè)超純水設(shè)備的常見工藝,不同的半導(dǎo)體企業(yè)可以根據(jù)自身的生產(chǎn)需求和水質(zhì)情況,對工藝進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和優(yōu)化。同時,為了確保超純水設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行和出水質(zhì)量,還需要進(jìn)行定期的維護(hù)和保養(yǎng),包括更換濾芯、清洗膜元件、檢測水質(zhì)等。