超高純水技術(shù)在電子業(yè)的使用

前言

我們在為大量電子業(yè)客戶服務(wù)過程中發(fā)現(xiàn)電導(dǎo)率已不是判定水質(zhì)好壞的唯一標(biāo)準(zhǔn)，而應(yīng)更加注意粒子、二氧化硅對純水水質(zhì)的影響。

電子工業(yè)有大量的產(chǎn)品，其范圍從陰極射線管到諸如二極管和晶體管的離散裝置，直至公稱特征尺寸小于0.5μm的最復(fù)雜的集成電路。集成電路的生產(chǎn)，特別是現(xiàn)代化的生產(chǎn)，有區(qū)別于任何工業(yè)和應(yīng)用對高純度水的要求。鍋爐的水質(zhì)要求是用離子的含量表示的，并未涉及粒子的細(xì)菌。但電子工業(yè)需要考慮水的所有污染物，包括離子、有機(jī)物、粒子和二氧化硅（HaShimoto等1990）。一般來說，電子工業(yè)用超純水作表面清洗。在集成電路生產(chǎn)過程中，裸露的硅經(jīng)歷多達(dá)30或40道生產(chǎn)工序；在每一道工序中，導(dǎo)電的或絕緣的材料層被加到硅的表面。因此，在下一層加上之前，需用腐蝕性的化學(xué)藥品，如硫酸、氫氟酸蝕刻掉表面的一部分。

為了保證徹底地漂洗和移除硅片表面的化學(xué)藥物，在整個化學(xué)蝕刻各工序間都需用超純水。其他的電子產(chǎn)品制造過程也包括表面清洗，但集成電路的尺寸大小，以致水中微量的污染物能使硅片表面附上大量雜質(zhì)，使電路鈍化。諸如鈉離子和氯化物能吸附進(jìn)電路的某些層內(nèi)，因而改變了裝置的電特性及最終產(chǎn)品的性質(zhì)。水中的有機(jī)物有表面活性的趨勢，因而向表面遷移，并和表面締合。即使低含量溶解的有機(jī)物也能附著在集成電路上，從而破壞后續(xù)層的位置。諸如細(xì)菌等粒子的尺寸無疑地能超過更小的集成電路的特性尺寸，從而毀壞附加層，或在相鄰電路間產(chǎn)生電的短路。

二氧化硅的去除

二氧化硅具有不同于水中其他無機(jī)污染物的性質(zhì)。二氧化硅是非離子性的物質(zhì)；在大多數(shù)進(jìn)料水中，具有可檢出量的濃度。它能以單個分子或聚合成一定分子量的膠體存在。在一定的濃度和PH條件下，二氧化硅會沉淀形成單個粒子。對此單個粒子的去除，IX是無能為力的；但是RO對粒狀二氧化硅的去除是完全有效的，同時也能去除溶解的二氧化硅。

高純水系統(tǒng)中的問題

因?yàn)镽O系統(tǒng)是復(fù)雜的，高度工程監(jiān)督的，有運(yùn)動部件的機(jī)械過程，所以它們同所有的設(shè)備系統(tǒng)一樣，受制于同樣的缺點(diǎn)。但是，高純系統(tǒng)的某些特性涉及特殊的問題，為了避免對水質(zhì) 的嚴(yán)重的負(fù)面影響，在設(shè)計和操作階段必須慎審地注意這些特殊的問題。

1、再污染

在設(shè)計和開始工作階段必須強(qiáng)調(diào)這個問題。為了保證良好的性能，組件的制造材料應(yīng)該在整個加工過程中保持潔凈狀態(tài)。從制造不當(dāng)?shù)哪ど掀吹袅Ｗ邮菢O端困難的。在裝膜之前，應(yīng)該仔細(xì)漂洗RO的管件和壓力容器。添加消毒劑，如過氧化氫，在最初漂洗期間能夠幫助去除這類粒子。當(dāng)然，如同任何化學(xué)試劑一樣，這些氧化劑的濃度應(yīng)保持低于會使RO單元的結(jié)構(gòu)材料降解的濃度。
若可能的話，RO單元一經(jīng)操作，就應(yīng)保持連續(xù)運(yùn)作。長時間停工，由于細(xì)菌在透過液流道中的大量繁殖而產(chǎn)生粒子聚集。當(dāng)RO單元重新使用時，產(chǎn)品水的細(xì)菌污染將明顯增加，需耗費(fèi)很多時間沖洗。心要求獲得盡可能好的水質(zhì)場合，必須將RO產(chǎn)品水返至RO單元入口，以保證系統(tǒng)100%時間操作。同時可以查看中國污水處理工程網(wǎng)更多技術(shù)文檔。

2、膜旁路

當(dāng)水通過膜流動，而不是繞過膜流動時，可以體現(xiàn)RO的許多優(yōu)點(diǎn)。在關(guān)注去除離子物質(zhì)的場合，膜旁路會降低產(chǎn)品水的質(zhì)量，增加精處理工序的費(fèi)用。這尚不是嚴(yán)重的問題。然而，RO用作減少粒子的場合，特別是半導(dǎo)體制造中，旁路問題便是一個嚴(yán)重的問題了。在即使只有很小量的水發(fā)生膜旁路的情況下，產(chǎn)品水中的粒子濃度也會增加許多倍。

膜旁路主要由兩個條件導(dǎo)致。第一，是膜片之間縫隙密封不嚴(yán)，它使進(jìn)料水不首先通過膜而由膜片之間的咸水側(cè)流入透過液流道。這種情況較少見，最常見的是由產(chǎn)品水返回流入膜間的透過液隔網(wǎng)的透過水的流動造成的。若有足夠的壓力發(fā)生此回流，則膜間的縫隙將爆裂。若該回流是明顯的，并影響許多組件，則組件性能的下降會立即顯現(xiàn)出來。雖然縫隙受到破壞會發(fā)生這種情況，但是除非仔細(xì)監(jiān)控RO單元，否則使用者覺察不出。
能夠發(fā)生這類情況的原因如下。當(dāng)RO單元的透過液排入位于較高高度的貯藏時，貯藏中水的位頭能有足夠的壓力引起回流，即可破壞膜間的縫隙。通常在RO透過液的排放處安裝單向閥；但是有時即使加單向閥，正常操作還是常遭破壞，結(jié)果會使大量的透過液泄漏，從而損害組件。

引起膜旁路的最常遇到的問題是O形密封環(huán)的泄漏。每個膜單元的兩端都有用O形環(huán)密封的連接器。這是一個經(jīng)濟(jì)的密封方法，在合適的情況下是十分有效的。但是，為了使O形環(huán)密封嚴(yán)格，密封的部件必須是靜止固定的，但在RO壓力容器中，這不容易作到，當(dāng)泵啟動時，壓力容器中的壓力增加，容器拉伸。同時，由于在咸水流道中水流動的拖曳，所有有力作用在膜單元上。由此引起膜單元在咸水流動方向上移動。

3、結(jié)論

高純水生產(chǎn)，必須嚴(yán)格控制粒子、細(xì)菌和TOC含量是應(yīng)用的關(guān)鍵過程。RO膜的質(zhì)量必須不斷改進(jìn)，工程公司必須加強(qiáng)對RO及超高純水系統(tǒng)的應(yīng)用、設(shè)計和操作更多的了解。?