1. 超純水在半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)中的應(yīng)用需求
 
隨著半導(dǎo)體行業(yè)競爭的日趨激烈，半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)對超純水的質(zhì)量、純度要求不斷提高，超純水在半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)中的質(zhì)量和穩(wěn)定性對半導(dǎo)體設(shè)備及芯片產(chǎn)品的良率、性能、品質(zhì)和可靠性等多方面產(chǎn)生重要影響。因此，如何優(yōu)化半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)中超純水的生產(chǎn)工藝和水質(zhì)檢測技術(shù)，以滿足半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)對高純度、高品質(zhì)的超純水的需求，已成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)研究和探討的重要課題。
 
2. 超純水的生產(chǎn)工藝及設(shè)備
 
超純水生產(chǎn)系統(tǒng)主要由預(yù)處理、一級反滲透（RO）處理、二級反滲透處理、混床處理、紫外線殺菌、超濾（UF）等設(shè)備組成。超純水的生產(chǎn)工藝主要包括預(yù)處理、反滲透膜和混床處理、紫外線殺菌及超濾等處理工藝。
 
（1）預(yù)處理：預(yù)處理的主要目的是減少原水中的懸浮物、顆粒物、濁度、余氯、電導(dǎo)率等。常見的預(yù)處理設(shè)備包括原水罐、多媒體過濾器、活性炭過濾器、軟化器等。
 
（2）混床處理：將反滲透處理后的水進行深度去離子處理，以降低水中的電導(dǎo)率�；齑仓械年栯x子和陰離子樹脂可以將水中的陽離子和陰離子完全吸附，使水的電導(dǎo)率降低到極低水平。超濾
 
（3）UF：超濾是通過外壓作用使液體和部分小分子物質(zhì)通過一種選擇性能的膜，留下大分子物質(zhì)和顆粒物的過程。主要用于去除水中的細菌、大分子有機物等。
 
（4）RO反滲透是一種通過半透膜濾除水中雜質(zhì)的技術(shù)，可以用于水的凈化和海水淡化。RO反滲透技術(shù)的核心是半透膜，其具有高通透性和選擇性，可以將水中的溶解性固體、溶解性氣體、有機物等雜質(zhì)濾除，從而獲得高純度的水。
RO反滲透技術(shù)的工作原理是，將水通過高壓泵送入半透膜模組，水分子可以通過半透膜，而雜質(zhì)則被濾除。經(jīng)過RO反滲透處理后的水質(zhì)量高，可以用于飲用水、工業(yè)用水、電子行業(yè)用水等。
RO反滲透技術(shù)的優(yōu)點是：處理效率高、占地面積小、操作簡便、處理成本低、處理后水質(zhì)高。缺點是：需要高壓泵提供高壓力，能耗較高；半透膜易受到污染，需要定期更換。
反滲透膜：將原水中可溶性鹽分、有機物以及細菌等去除，達到設(shè)定的水質(zhì)標準。通常采用一級反滲透和二級反滲透處理，一級反滲透設(shè)備的主要目的是達到一定的去鹽率，同時預(yù)防二級反滲透膜的污染；二級反滲透設(shè)備進一步提高水質(zhì)。
 
（5）EDI技術(shù)（Electrodeionization）可以制備超純水，通常指電子級水（Electronic Grade Water，EGW）。與傳統(tǒng)的去離子技術(shù)不同，EDI技術(shù)可以使水的電阻率達到18 MΩ·cm以上，玻璃級別的純度。
 
制備超純水的EDI系統(tǒng)流程通常包括3個系統(tǒng)：一級RO預(yù)處理，二級EDI超純水系統(tǒng)和循環(huán)RO系統(tǒng)。首先，一級RO預(yù)處理可以去除大部分離子、雜質(zhì)和溶解性固體，以減輕EDI系統(tǒng)的工作壓力。其次，EDI超純水系統(tǒng)可以進一步去除電導(dǎo)率非常低的離子和有機物。*后，循環(huán)RO系統(tǒng)主要是為了回收EDI系統(tǒng)廢水并減少水的消耗，降低操作成本。
 
EDI技術(shù)制備的超純水質(zhì)量高、純度穩(wěn)定、操作成本低、廢水回收利用率高。在微電子制造、藥物制造、食品加工等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。
（6））紫外線殺菌：紫外線（UV）是一種有效的殺菌手段，可以破壞微生物DNA和RNA，使其失去活性，達到殺菌消毒的目的。
3. 水質(zhì)關(guān)鍵檢查點要求達到的技術(shù)指標
 
半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)對超純水的技術(shù)指標要求非常高，主要包括以下幾個方面：
（1）電阻率：電阻率是表征水質(zhì)純度的一個重要指標，一般要求達到18.2MΩ·cm（25℃）。
（2）硅、磷、鋁等微量元素濃度：要求對這些微量元素的濃度進行嚴格控制，一般要求在數(shù)ppb甚至ppt水平。
（3）細菌及細菌內(nèi)毒素：要求對細菌數(shù)量進行嚴格控制，一般要求細菌數(shù)量不大于10cfu /100ml，內(nèi)毒素不大于0.25EU/ml。
（4）余氯：作為消毒劑的氯對半導(dǎo)體設(shè)備有腐蝕性，因此要求對水中的余氯進行嚴格控制，一般要求在數(shù)ppb水平。
（5）顆粒物：對水中顆粒物的濃度要求嚴格控制，通常要求在0.1μm-1.0μm大小的顆粒物濃度不大于50個/ml。
 
4. 在線水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)及設(shè)備
在線水質(zhì)監(jiān)測可以實時獲取超純水的水質(zhì)數(shù)據(jù)，對半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)線具有重要指導(dǎo)意義，有利于對設(shè)備狀態(tài)進行實時了解和調(diào)整。常用的在線水質(zhì)監(jiān)測設(shè)備和技術(shù)包括：
 
（1）電導(dǎo)率監(jiān)測：電導(dǎo)率監(jiān)測是實時檢測超純水電導(dǎo)率的一種監(jiān)測手段，以確保其水質(zhì)達到要求。常見的電導(dǎo)率監(jiān)測儀器有HACH、YSI、ENDRESS HAUSER等品牌。
 
（2）余氯監(jiān)測：余氯在線監(jiān)測技術(shù)監(jiān)測進膜前余氯的去除，主要包括DPD比色法和膜極法。HACH公司的CL17分析器和KINGMILL上海清淼光電KM-CL400是DPD比色法在線監(jiān)測余氯的一種典型設(shè)備，具有監(jiān)測結(jié)果準確、操作簡便等優(yōu)點。
 
（3）硬度監(jiān)測：硬度在線監(jiān)測在軟化水監(jiān)測出水水質(zhì)和樹脂的再生情況，主要采用EDTA滴定法，可以實時了解水中鈣鎂離子的含量。常見硬度監(jiān)測設(shè)備主要包括HACH 、上海清淼光電等品牌。
 
5. 結(jié)論
 
隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)過程中的超純水質(zhì)量要求越來越高，對超純水生產(chǎn)工藝、設(shè)備、技術(shù)要求以及在線水質(zhì)檢測技術(shù)進行了探討。通過優(yōu)化純水站設(shè)備配置和在線監(jiān)測技術(shù)，可以更好地保障半導(dǎo)體芯片生產(chǎn)過程中的超純水質(zhì)量，提高半導(dǎo)體芯片的良率和性能，降低生產(chǎn)成本，從而為我國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展提供有力支持。