欧美日韩亚洲系列,国产清纯美女被强啪AV,成人性爱视频免费在线播放,日韩精品免费一区二区在线观看

半導體工業(yè)超純水技術指標及其制備

發(fā)布日期:2023-11-02 16:32:13    文章編輯:反滲透純水設備|純水設備|超純水設備|去離子設備-東莞市杰邦水處理有限公司    閱讀量: 695

一、半導體行業(yè)超純水水質標準

半導體工業(yè)需要大量的超純水,隨著半導體工業(yè)的發(fā)展,對超純水水質的要求日趨嚴格。當前半導體工業(yè)的超純水的水質指標要求,甚至嚴格于我國國標電子水的最高標準要求,如微粒子,TOC,電阻率,溶解氧等。因此,相比于其他行業(yè)的超純水,需要更加嚴格的深度處理技術,如深度處理顆粒物,有機物,深度脫鹽,深度脫氣技術等等。其部分參考標準如下:

ASTM-D5127-2007《美國電子學和半導體工業(yè)用超純水標準》

半導體超純水設備


中國國家電子級超純水規(guī)格GB/T11446-1997

半導體超純水設備


超純水水質標準簡易版理解

半導體超純水設備


二、為什么半導體行業(yè)對水質要求這么高?

半導體行業(yè)用水水質中,電阻率,微粒子,氣泡(溶解氧,溶解氮)和TOC是非常重要的指標,略微差異,可能導致半導體元器件生產過程的產品質量和合格率的下降,具體的影響如下:

TOC(總有機碳):影響光刻精度,影響芯片質量。

DO(溶解氧):滋生細菌,形成氧化層,影響芯片質量。

Boron(硼元素):影響P-N結,影響芯片質量。

Silica(硅元素):造成晶圓水斑,影響芯片質量。

金屬離子:影響晶圓原子密度,影響芯片質量。

微粒:影響光刻精度,導電微粒會直接導致短路。

詳細見下圖。總之,水不夠純凈,就做不成合格的高端芯片。芯片越高端,所需純水的純度就越高。

半導體超純水設備


三、半導體行業(yè)超純水應用場景

在半導體生產中,超純水可以應用于晶圓沖洗,化學品稀釋,化學機械研磨,潔凈室環(huán)境的加濕源等場合,超純水的品質與半導體的良品率直接相關,隨著半導體元器件尺寸縮小與精細度上升,超純水水質技術要求也在不斷上升。

半導體工業(yè)芯片制造的全流程,主要流程如下
半導體超純水設備

超純水在各流程中的基本作用如下:

1. 晶圓制備:超純水用于清潔、去除顆粒和化學雜質,確保晶圓表面的潔凈度,從而降低制造缺陷。

2. 光刻工藝:在半導體光刻工藝中,超純水用于洗凈掩膜板、鏡片和晶圓,以確保圖案的精確重復和光刻質量。

3. 刻蝕和腐蝕:超純水在半導體刻蝕和腐蝕過程中用于冷卻和清洗,以維護工藝的精確性和一致性。

4. 化學機械拋光(CMP): CMP過程中使用超純水來冷卻、清洗和運輸晶圓,以確保CMP過程中表面的平坦性和質量。

5.電子化學沉積(ECD):超純水用于清洗金屬薄膜、電解質和其他材料,以確保電子化學沉積過程的準確性和一致性。

6.設備冷卻和冷卻塔:超純水還用于半導體設備的冷卻,以保持設備在適宜的工作溫度下運行。

7.研究和開發(fā):半導體研究和開發(fā)實驗通常需要高純度水來確保實驗的準確性和可重復性。

半導體超純水設備


四、半導體行業(yè)超純水工藝設計

鑒于上述種種,芯片行業(yè)的超純水制備需要經過以下凈化工藝,分別為去顆粒物工藝(包括微粒子和T-Si等),脫鹽工藝,去有機物(TOC和殺菌)和脫氣工藝(深度脫氧等)。其中各個工藝的組合,根據不同的原水水質及處理水水質要求等而有所差異。

顆粒物去除工藝

超純水中制造中顆粒物的去除方法一般是過濾去除或者吸附去除,不同尺寸的顆粒物所需的工藝也有差異。傳統的純水制造工藝中,顆粒物的處理一般是多介質過濾器(MMF)+活性炭過濾器(ACF),在半導體行業(yè)超純水的制造中,對顆粒物尺寸的要求更加嚴格,甚至嚴格到50nm微粒子的程度,且目前很多半導體公司要求微粒子(小于50nm)的數量需小于100個/L。所以僅僅MMF+ACF,很難達到要求。這個需要用精密膜過濾裝置進一步處理微小尺寸的顆粒物,如微濾(MF),超濾(UF),納濾(NF)和反滲透(RO)等等。

MF的孔徑在0.02~10μm,UF的過濾孔徑在0.001~0.02μm,反滲透的孔徑為0.0001~0.001μm,理論上組合膜過濾裝置,能滿足對顆粒物去除的要求。

半導體工業(yè)超純水制造工藝中,一般去除顆粒物,分為初始過濾,如MMF+ACF等;中端過濾裝置,如RO前端的安全過濾器等:為了保證RO穩(wěn)定高效運行,需要RO入口水SDI<5;終端過濾,一般是設置在最終端,通常是MF膜過濾裝置。所有工序完成后,可能前段過程中會有少量散落的微小顆粒,對微粒子進行最后的深度處置。

脫鹽工藝

脫鹽工藝即去除水中離子的工藝,電阻率是水中離子含量的表征。常規(guī)的脫鹽工藝為RO濃縮工藝,離子交換樹脂的吸附工藝和電去離子(EDI)工藝等等。

半導體行業(yè)超純水對于電阻率的要求非常嚴格,電阻率大于18.2(MΩ*cm),理論上幾乎不含離子,常規(guī)的單一工藝很難達到這一要求。一般都是幾種工藝聯合使用,如樹脂+RO+EDI+拋光樹脂等,各地自來水的離子含量也各有差別,根據不同的情況調整工藝組合情況,一般在顆粒物初級去除后,就需要進行脫鹽工藝。

去有機物工藝

由于超純水的原水通常是自來水,我國的國標規(guī)定的自來水沒有TOC的標準,代表有機物含量的指標是CODmn,限值是3ppm(3000ppb),常規(guī)的自來水中的TOC大概在1~3ppm左右。表中對TOC的要求是ppb(μg/L)級的,所以對于TOC的處理也是需要多級工藝處理才可能達到水質要求。ACF、UF、RO和EDI 等都有處理TOC的能力。通常經過這些前端處理,TOC大概降至10~30ppb左右,再通過TOC-UV燈裝置,能將TOC降至小于1ppb,最終達到半導體工廠的超純水水質要求。

脫氣工藝(這個是重點)

常規(guī)的超純水制造中,脫氣的工藝一般是物理脫氣,熱力除氣,化學脫氣,膜脫氣。物理脫氣如常用的脫氣塔,用物理攪拌的方法脫除水中的溶解性二氧化碳;熱力除氣,利用溫度越高,水中氣體溶解性越低的物理學特征,通過加熱來去除溶解性氣體;化學脫氣一般是水中加入還原性的化學物質,如亞硫酸鈉,氫氣等等,用于還原溶解氧(DO),去除水中溶解氧;脫氣膜是比較先進的工藝,脫氣效果也比較好,通過憎水纖維膜將液相和氣相分開,在氣相抽真空,使得氣體被去除,液相中的氣體就會擴散到氣相中,從而達到去除溶解性氣體的作用。

脫氣膜內裝有大量的中空纖維,纖維的壁上有微小的孔,水分子不能通過這種小孔,而氣體分子卻能夠穿過。工作時,水流在一定的壓力下從中空纖維的里面通過,而中空纖維的外面在真空泵的作用下將氣體不斷的抽走,并形成一定的負壓,這樣水中的氣體就不斷從水中經中空纖維向外溢出,從而達到去除水中氣體的目的,脫氣膜中裝有大量的中空纖維可以擴大氣液界面的面積,從而使脫氣速度加快。國內已有最新研發(fā)的具有高效脫除率的脫氣膜產品,膜脫氣裝置的,,出水二氧化碳濃度可小于1ppm,低濃度氨水的可小于2ppb也能到達5ppm??蓮V泛用于電子、鍋爐補給水系統和氨氮廢水的處理。

行業(yè)的不同,對于溶解性氣體的要求也不一樣,對于半導體行業(yè)的溶解性氣體,我國國標對于電子水的規(guī)定中沒有這些指標,但是近年的半導體行業(yè),對于溶解氧(DO)的要求甚至嚴格到小于1ppb,所以去除水中的溶解氧是技術難點,在去除的同時,還要保證隔絕空氣,對于容器和管道的氣密性要求非常嚴格。通常半導體工業(yè)超純水深度脫氣是通過多級脫氣膜聯合運行,才能達到這一要求,且對脫氣膜的性能要求也特別高。

對于超純水的出水水質控制,除了上述的要求,還有出水溫度,出水壓力等要求。由于最終要求的超純水要求特別嚴格,所以超純水制造工藝中,除了各種處理工藝,對于設備的材質要求也很高,不合適的材質可能導致雜質溶出,造成二次污染,目前超純水的過流材料一般是PVDF,PTFE,PFA等材質的特別穩(wěn)定的高分子合成材料。

芯片行業(yè)超純水工藝參考設計圖如下:

半導體超純水設備

分享到: