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。混床中的陽離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。