半導(dǎo)體純水系統(tǒng)

系統(tǒng)概述

• 重要性：半導(dǎo)體生產(chǎn)對水質(zhì)要求極高，水中的雜質(zhì)、顆粒、有機物、微生物等會對半導(dǎo)體產(chǎn)品的性能和質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重影響。例如，在芯片制造的光刻、蝕刻、清洗等關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)中，超純水作為溶劑、清洗劑或冷卻劑等，必須保證其極高的純度，否則會導(dǎo)致芯片短路、性能下降等問題。
• 水質(zhì)要求：電阻率通常要求大于 18MΩ.cm（25℃），同時對水中的電解質(zhì)、溶解氧、總有機碳（TOC）、二氧化硅、顆粒及細(xì)菌等雜質(zhì)的含量有著嚴(yán)格的限制，一般需達(dá)到接近理論純水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

工藝流程

• 預(yù)處理：通常包括機械過濾、活性炭過濾、軟化等步驟。機械過濾可去除水中的大顆粒雜質(zhì)；活性炭過濾用于吸附有機物和余氯，防止其對后續(xù)反滲透膜等造成損害；軟化則是去除水中的鈣、鎂等離子，防止在管道和設(shè)備中產(chǎn)生水垢，保護(hù)設(shè)備并提高后續(xù)處理效率。
• 反滲透（RO）：利用半透膜的原理，在壓力作用下，使溶劑（水）與溶質(zhì)分離，可有效去除水中的各種鹽份離子、顆粒、細(xì)菌等，是制取純水的關(guān)鍵步驟之一。通常會采用多級反滲透系統(tǒng)，以進(jìn)一步提高水質(zhì)。
• 離子交換：可選用陽床、陰床、混合床等離子交換樹脂，去除水中殘留的離子，進(jìn)一步提高水的純度。例如，陽床可去除水中的陽離子，陰床可去除陰離子，混合床則能同時去除陰陽離子。
• 電去離子（EDI）：是一種將離子交換技術(shù)、離子交換膜技術(shù)和離子電遷移技術(shù)相結(jié)合的純水制造技術(shù)。在直流電場作用下，水中的離子通過離子交換膜進(jìn)行定向遷移，從而實現(xiàn)對水質(zhì)的提純，無需酸堿再生，具有連續(xù)出水、水質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點，已在半導(dǎo)體純水系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。
• 后處理：包括紫外線殺菌、超濾等步驟，用于去除水中可能殘留的微生物、有機物和極微小顆粒，確保水質(zhì)達(dá)到半導(dǎo)體生產(chǎn)的高標(biāo)準(zhǔn)。例如，紫外線殺菌可破壞微生物的 DNA 結(jié)構(gòu)，使其失去活性。

主要設(shè)備

• 原水泵：為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的原水壓力，保證水能夠順利進(jìn)入預(yù)處理系統(tǒng)。
• 多介質(zhì)過濾器：內(nèi)部填充石英砂、無煙煤等多種過濾介質(zhì)，可去除水中的懸浮物、泥沙等大顆粒雜質(zhì)。
• 活性炭過濾器：利用活性炭的吸附作用，去除水中的有機物、余氯、色度等雜質(zhì)，改善水的口感和氣味。
• 軟化器：通過離子交換樹脂去除水中的鈣、鎂等離子，降低水的硬度，防止在后續(xù)設(shè)備和管道中產(chǎn)生水垢。
• 精密過濾器：通常采用微孔濾膜，可進(jìn)一步去除水中的微小顆粒雜質(zhì)，保護(hù)反滲透膜等關(guān)鍵設(shè)備。
• 反滲透膜組件：是反滲透系統(tǒng)的核心部件，可截留水中的雜質(zhì)和離子，使水得到初步凈化。
• EDI 模塊：由陰、陽離子交換膜和離子交換樹脂等組成，在電場作用下實現(xiàn)離子的定向遷移和去除，生產(chǎn)高純度的水。
• 純水箱：用于儲存經(jīng)過處理后的純水，為半導(dǎo)體生產(chǎn)提供穩(wěn)定的水源，并起到緩沖和調(diào)節(jié)用水需求的作用。
• 純水泵：將純水箱中的純水輸送到半導(dǎo)體生產(chǎn)的各個用水點，滿足生產(chǎn)過程中的用水壓力和流量要求。
• 紫外線殺菌器：利用紫外線照射殺滅水中的微生物，如細(xì)菌、病毒等，確保純水的微生物指標(biāo)符合半導(dǎo)體生產(chǎn)要求。
• 超濾裝置：采用超濾膜，可去除水中的大分子有機物、膠體、細(xì)菌等雜質(zhì)，進(jìn)一步提高水質(zhì)。

系統(tǒng)特點

• 高度自動化：采用先進(jìn)的控制系統(tǒng)和傳感器技術(shù)，能夠?qū)崟r監(jiān)測水質(zhì)、流量、壓力等關(guān)鍵參數(shù)，并根據(jù)實際需求進(jìn)行自動調(diào)節(jié)和優(yōu)化。例如，可實現(xiàn)自動反沖洗、自動加藥、自動切換設(shè)備等功能，減少人工干預(yù)，提高生產(chǎn)效率和穩(wěn)定性。
• 高純度水質(zhì)：通過多種先進(jìn)的水處理技術(shù)組合，如反滲透、離子交換、EDI 等，能夠有效去除水中的各種雜質(zhì)，生產(chǎn)出電阻率高達(dá) 18MΩ.cm 以上的超純水，滿足半導(dǎo)體制造對水質(zhì)的嚴(yán)苛要求。
• 穩(wěn)定可靠：設(shè)備采用優(yōu)質(zhì)的材料和制造工藝，確保在長時間運行過程中能夠保持穩(wěn)定的性能和精度。同時，系統(tǒng)具備完善的保護(hù)和報警功能，當(dāng)出現(xiàn)異常情況時能夠及時停機并發(fā)出警報，防止對設(shè)備和產(chǎn)品造成損害。
• 節(jié)能環(huán)保：注重節(jié)能和環(huán)保設(shè)計，采用節(jié)能型設(shè)備和技術(shù)，降低能耗和排放。例如，通過優(yōu)化工藝流程、提高設(shè)備的運行效率等方式，減少能源消耗；同時，對廢水進(jìn)行合理的處理和回用，實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，降低生產(chǎn)成本和對環(huán)境的影響。
• 定制化：可根據(jù)不同半導(dǎo)體生產(chǎn)企業(yè)的工藝要求、產(chǎn)量規(guī)模、用水點分布等因素，進(jìn)行定制化設(shè)計和制造，滿足企業(yè)的個性化需求。