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半導(dǎo)體超純水設(shè)備如何實現(xiàn)超高純度水質(zhì)？
在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，超純水是關(guān)鍵原料，其純度直接影響芯片的性能與良品率。半導(dǎo)體超純水設(shè)備通過一系列復(fù)雜的工藝流程和技術(shù)手段，確保水質(zhì)達到超高純度標(biāo)準(zhǔn)。以下是其主要實現(xiàn)方法：
一、預(yù)處理階段
預(yù)處理是超純水制備的第一步，主要目的是去除水中的懸浮固體、顆粒物、微生物、有機物和部分離子。預(yù)處理工藝通常包括以下幾個環(huán)節(jié)：
1、原水箱與原水泵：儲存原水并提供穩(wěn)定的供水壓力。
2、石英砂過濾器：通過物理過濾去除水中的大顆粒懸浮物。
3、活性炭過濾器：吸附水中的有機物、氯等雜質(zhì)，降低水的化學(xué)需氧量（COD）。
4、軟水器：利用離子交換樹脂去除水中的鈣、鎂等硬度離子，防止后續(xù)設(shè)備結(jié)垢。
5、保安過濾器：進一步去除水中的微小顆粒，確保進入后續(xù)系統(tǒng)的水質(zhì)。
二、主處理階段
在主處理階段，超純水設(shè)備采用多種先進的水處理技術(shù)來進一步凈化水質(zhì)：
1、反滲透（RO）技術(shù)：通過半透膜在高壓下將水分子與溶解鹽類、有機物、微生物等雜質(zhì)分離，去除率可達99%以上。這一技術(shù)能夠有效降低水的電導(dǎo)率和總?cè)芙夤腆w（TDS）。
2、電去離子（EDI）技術(shù)：EDI技術(shù)結(jié)合了離子交換樹脂和電滲析技術(shù)，利用電場的作用使水中的離子定向遷移并被吸附在樹脂上，從而進一步去除水中的離子。EDI系統(tǒng)能夠?qū)⑺碾娮杪侍岣叩?5MΩ·cm以上。
3、離子交換樹脂：在EDI之后，通常還會使用離子交換樹脂進行深度脫鹽處理，進一步提高水質(zhì)的純度。離子交換樹脂能夠吸附水中的微量離子，使產(chǎn)水的電阻率達到18MΩ·cm甚至更高。
三、精處理階段
精處理階段是為了確保水質(zhì)達到半導(dǎo)體生產(chǎn)所需的超高純度標(biāo)準(zhǔn)，通常包括以下步驟：
1、拋光混床：拋光混床是超純水制備的最后一步，通過高純度的離子交換樹脂進一步去除水中的微量雜質(zhì)，確保產(chǎn)水的電阻率達到18.2MΩ·cm。
2、紫外線消毒：紫外線消毒技術(shù)用于殺滅水中的細菌和微生物，確保水質(zhì)的生物安全性。
3、TOC去除：通過TOC-UV燈裝置或活性炭過濾器去除水中的有機碳，確保水質(zhì)中的總有機碳（TOC）含量低于1ppb。
4、脫氣處理：在半導(dǎo)體超純水生產(chǎn)工藝中，溶解氧和二氧化碳的去除非常重要。通常會在EDI后或拋光混床前安裝脫氣裝置，采用高純氮氣吹掃和真空組合模式，將水中的溶解氧降低到10ppb以下，甚至更低。
四、水質(zhì)監(jiān)測與自動化控制
半導(dǎo)體超純水設(shè)備通常配備先進的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)和自動化控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測水質(zhì)參數(shù)，如電阻率、TOC、pH值等，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果自動調(diào)整設(shè)備的運行狀態(tài)，確保水質(zhì)的穩(wěn)定性和可靠性。自動化控制系統(tǒng)還可以實現(xiàn)設(shè)備的自動啟停、故障報警和遠程監(jiān)控，提高設(shè)備的運行效率和管理水平。
通過上述多級工藝的協(xié)同作用，半導(dǎo)體超純水設(shè)備能夠有效去除水中的各種雜質(zhì)，確保水質(zhì)達到超高純度標(biāo)準(zhǔn)，滿足半導(dǎo)體生產(chǎn)對水質(zhì)的嚴苛要求。這種高純度的水質(zhì)對于半導(dǎo)體制造過程中的清洗、蝕刻、光刻等工藝至關(guān)重要，能夠有效提高芯片的性能和良品率。
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