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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(jì)的關(guān)鍵設(shè)備。它采用多級(jí)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(jiān)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:
作用:吸附原水中的有機(jī)物、余氯、異味等,改善水的口感和化學(xué)性質(zhì)?;钚蕴烤哂芯薮蟮谋缺砻娣e和豐富的微孔結(jié)構(gòu),能夠有效地吸附水中的各種污染物。
舉例:如果原水中含有余氯,會(huì)對(duì)后續(xù)的反滲透膜造成損害,通過活性炭過濾器可以去除余氯,保護(hù)反滲透膜。同時(shí),活性炭還可以吸附水中的有機(jī)物,降低水中的 COD(化學(xué)需氧量)值。
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(shí),會(huì)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(huì)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(yáng)離子交換樹脂和陰離子交換樹脂,分別用于去除水中的陽(yáng)離子和陰離子。
舉例:當(dāng)反滲透水通過離子交換樹脂時(shí),水中的陽(yáng)離子(如鈉離子、鈣離子等)與陽(yáng)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(chǎng)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(duì)水質(zhì)的嚴(yán)格要求。
四、后處理
紫外線殺菌器:
作用:對(duì)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(huì)在儲(chǔ)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(huì)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(duì)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(duì)工藝進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和優(yōu)化。同時(shí),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(cè)水質(zhì)等。