超纯水的水质要求
在大规模集成电路制造过程中,每一阶段结束后,都要用水冲洗。因为在进行微米级的微细加工时,必须绝对避免同会使半导体性能变坏的杂质接触,还要防止杂质进入气路导管。为了达到这一目的,用于冲洗的水要经过严格提纯,这种水称为超纯水。
超纯水的水质要求接近于理论纯水。这样的超纯水无法从自然获得,必须通过
超纯水机系统精炼,超纯水的精炼分为一次纯水处理和二次纯水处理。将向各车间供应的纯水集中处理是一次纯水处理,各车间各自进行的处理是二次纯水处理。
一次纯水处理的水源有城市自来水、工业用水、河流的水、地下水、井水等,应根据水源和水的性质进行相应过滤等前处理。然后用逆渗透膜和离子交换膜去除微细的悬浮微粒子和溶解于其中的物质,以得到接近要求的水质。由于一次纯水已很干净,所以也非常容易溶解其他物质,在贮存和运输过程中,一定要小心使其不被重新污染。
为了保证水质完全符合要求,在使用现场还要再次使用
超纯水系统进行精炼,即进行二次纯水处理。二次纯水处理设备就安装在制造半导体器件的超净房间里,或放在它的附近,二次纯水处理设备包括有紫外线杀菌装置,非再生性盒式离子交换装置、微过滤器和超级过滤的薄膜过滤器等。
超纯水的制备
超纯水是用反渗透法对进入离子交换树脂的原水预脱盐,然后用超滤和微孔过滤除去水中的微粒和微生物。采用电渗析法预脱盐效果不如反渗透法。世界各国、各公司的纯水条件有所不同,有些还规定了溶解气体,PH值、金属离子、氯化物、总固体、非挥发性固体、挥发性固体等的含量。
采用反渗透法制造超纯水的优点为:脱盐率高,产水量大,化学试剂消耗少,劳动强度低,水质稳定,离子交换树脂寿命长,终端过滤器寿命延长;缺点为:需要高压设备,原水利用率只有75%-80%,膜要进行定期清洗。
所有流程均包括预处理、离子交换、紫外线杀菌与膜分离装置。在用水点之前均设有膜分离装置作为终端设备,同时设有循环流程使水质稳定,防止菌类污染。
膜制备纯水应注意的问题有:纯水的活度高,极易溶解气体,吸收二氧化碳,所以设备必须严格密封或充氮保护。采用不锈钢管输送,内表面要经酸洗,尽量缩短输送距离。同时要经常杀菌防止微生物污染。新设备运转前要对正个系统进行灭菌,用活性炭和阳离子交换树脂在温度105℃下,灭菌30-60min。或将树脂转变为钠型后再用0.5%NaCLO溶液浸1-3h。或用0.5%-1%甲醛进行3-8h的循环或浸泡。一般一个月灭菌一次,对制药工业每周灭菌一次。气体的除尘、除菌、超净过滤,一般采用纤维素酯和聚四氟乙烯微孔滤膜。