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完善超純水系統提高IC制造良率


     在電子工業中,集成電路特征尺寸不斷縮小,使得生產過程中超純水的水質要求也愈來愈高。電子工廠潔凈廠房設計中純水供應是重要內容之一,各種電子產品生產工藝對純水水質、水量要求均不相同。

     電子產品生產中應根據原水水質和產品生產工藝對水質的要求,結合系統規模、材料及設備供應等情況,通過技術經濟比較來選擇。純水系統的原水水質因 各地區、城市的水源不同相差很大,有的城市以河水為水源,即使是河水,其河水的源頭和沿途流經地區的地質、地貌不同,水質也是不同的;有的城市以井水為水 源,井的深度不同、地域不同、地質構造不同均會千差萬別;現在不少城市的水源包括河水、湖水、井水等,有的城市各個區、段供水水質也不相同。

      純水系統的選擇,根據原水水質的不同,差異很大,是否選擇原水預處理,預處理設備的種類、規模都與原水水質有關。因此電子工廠潔凈廠房的純水系統的選擇應根據原水 水質和電子產品生產工藝對水質的要求,結合純水系統的產水量以及當時、當地的純水設備、材料供應等情況,綜合進行技術經濟比較確定。

       在超大規模集成電路的超純水水質中,優先關注的水質指標為:電阻率、微粒、TOC(總有機硅)、硅、堿金屬、堿土金屬、重金屬、溶解氧等。水溶液之所以導電,是因為水中各種溶解鹽都是以離子態存在的,在集成電路芯片制造過程中,與硅片接觸的水所含離子越多,對產品良率影響就越大。電阻率反映 了超純水中離子的含量,超純水的電阻率越高,其純度也就越高。一般來講,在25℃時,理論純水的電阻率是18.25MΩ·cm。

       微粒數也是衡量純度的指標。在集成電路光刻工序的清洗用水中如果含有不純物質或微粒,將導致柵氧化膜厚度不均,產品圖形發生缺陷,耐壓性能變壞,一 般以圖形尺寸的1/10為粒徑的評價對象。超純水中的微量有機物會影響柵氧化膜的絕緣耐壓性能,堿金屬、堿土金屬、重金屬則使產品結晶不良,柵氧化膜的絕 緣耐壓性能變壞,而超純水中的溶解氧將促使硅片表面的氧化膜提前自然形成,有報道稱甚至溶在水中的氮氣也對清洗效果帶來影響。在超純水中,細菌的影響與 TOC、微粒基本相同,主要是因為在系統里的繁殖使它成為有機物和微粒的發源地。


  超純水制備系統需完備

    當了解了超純水中雜質對器件的影響后,如何確定超純水系統流程以保證生產設備對超純水水質的要求就成為超純水系統所要解決的首要問題。集成電路工廠的純水 制備系統應根據原水水質及工藝生產設備要求的超純水水質來確定,一般由下列4部分組成:預處理系統、一次純水處理系統、、回收水系統

     預處理的目的是去除水中所含的懸浮物、膠體、高分子有機物等雜質。需要指出的是,活性炭對去除TOC有非常好的效果,但它也往往成為微生物的滋生地。因此,在預處理系統中采用活性炭處理單元時,應將活性炭處理單元的進水調成酸性,以防止微生物滋生。

       在超純水制備的一次純水處理系統中,往往要使用(RO),且爱游戏平台下载膜多以交聯芳香族聚酰胺復合膜為主,這類膜的不足之處在于:抗氧化性差,氧化性物質能導致膜聚合物分解,而活性炭恰恰對水中余氯、過氧水等氧化性物質有良好的去除效果。

因此,在超大規模集成電路超純水制備的預處理系統中采用活性炭處理單元是十分必要的。一次的目的是對預處理系統的出水進一步進行處理, 代表性的裝置有爱游戏平台下载、混合離子交換、一級膜脫氣、EDI(電再生脫鹽)、UV(紫外線)、一級拋光等。其中,爱游戏平台下载、UV進一步去除一次純水處理系統遺 留下來的TOC;混合離子交換既可去除一次純水處理系統遺留下來的TOC,也可去除SiO2;利用膜脫氣對預處理水中的溶解氧進行處理;一級拋光采用高純樹脂,用來處理金屬離子。
    超純水制取系統是為了去除一次純水處理系統中殘留的微量雜質而設置的,值得注意的是,超純水制取系統在去除水中各種雜質的同時,如何保證去除設備因自身材 質而引起的污染應引起人們的高度關注。也就是說,一個完整的超純水系統,不但要有合理的制水流程,而且還要對每個處理設備自身的微量溶出問題進行研究。此 外,超純水的輸送方法,配管、閥門材質的選定也應引起人們的高度重視。

    超大規模集成電路清洗設備要求的水質幾乎均為超純水,這些清洗設備用水點的排水幾乎全部可以回收,經回收處理后的水一部分可以作為冷卻塔和廢氣洗滌塔的補 水,另一部分可以與超純水制備預處理系統的出水一起進入預處理水池,作為超純水制備的補充水。目前,在實際工程中,水的回收率可以達到70%。要使回收水 系統達到良好的處理效果,除了需要確定合理的處理流程外,生產設備排水的分類收集也是非常重要的,這樣做,可以防止高濃度TOC和其他不純物質進入回收水系統。


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