超高純水技術在電子業的使用
來(lai)源：上海科程水處理技術有限公司 閱(yue)讀：1847 更新時間：2011-03-14 10:06前言
我們(men)在(zai)為大量電(dian)子業客戶服務(wu)過程中(zhong)發現電(dian)導(dao)率已不是判定(ding)水質好壞的唯一標準，而應(ying)更加(jia)注意粒子、二氧化硅對純(chun)水水質的影響。
電(dian)(dian)子(zi)(zi)工(gong)業有(you)(you)(you)大量的(de)(de)產(chan)(chan)(chan)品，其(qi)范圍從陰極射線管到諸如(ru)二極管和(he)晶體管的(de)(de)離(li)散裝置，直至公稱特(te)征尺寸小于0.5μm的(de)(de)最復(fu)雜的(de)(de)集成電(dian)(dian)路。集成電(dian)(dian)路的(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)，特(te)別是現代化(hua)(hua)的(de)(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)，有(you)(you)(you)區別于任何工(gong)業和(he)應用(yong)(yong)對(dui)高純度水的(de)(de)要求。鍋(guo)爐的(de)(de)水質要求是用(yong)(yong)離(li)子(zi)(zi)的(de)(de)含量表示的(de)(de)，并(bing)未涉(she)及粒(li)子(zi)(zi)的(de)(de)細菌。但電(dian)(dian)子(zi)(zi)工(gong)業需(xu)要考(kao)慮水的(de)(de)所有(you)(you)(you)污染物(wu)，包括離(li)子(zi)(zi)、有(you)(you)(you)機物(wu)、粒(li)子(zi)(zi)和(he)二氧化(hua)(hua)硅（HaShimoto等1990）。一般來(lai)說，電(dian)(dian)子(zi)(zi)工(gong)業用(yong)(yong)超純水作(zuo)表面清洗。在(zai)集成電(dian)(dian)路生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)過(guo)程中，裸露的(de)(de)硅經歷(li)多(duo)達(da)30或40道(dao)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)(chan)工(gong)序；在(zai)每一道(dao)工(gong)序中，導(dao)電(dian)(dian)的(de)(de)或絕緣的(de)(de)材料層被加到硅的(de)(de)表面。因此，在(zai)下一層加上之前，需(xu)用(yong)(yong)腐(fu)蝕性的(de)(de)化(hua)(hua)學藥(yao)品，如(ru)硫酸(suan)、氫氟(fu)酸(suan)蝕刻(ke)掉(diao)表面的(de)(de)一部分。
為了保證徹底(di)地漂洗(xi)和移除硅片表面的(de)(de)(de)(de)(de)化學藥物，在整(zheng)個化學蝕(shi)刻各(ge)工序間(jian)都需用(yong)超純水(shui)。其他的(de)(de)(de)(de)(de)電子產(chan)品制造過程也包括表面清洗(xi)，但集(ji)成電路(lu)的(de)(de)(de)(de)(de)尺(chi)寸大小，以致水(shui)中微量的(de)(de)(de)(de)(de)污染物能(neng)使硅片表面附上大量雜質(zhi)，使電路(lu)鈍化。諸(zhu)(zhu)如鈉離子和氯化物能(neng)吸附進電路(lu)的(de)(de)(de)(de)(de)某(mou)些層(ceng)(ceng)內，因而(er)改變了裝置(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)電特性及最(zui)終產(chan)品的(de)(de)(de)(de)(de)性質(zhi)。水(shui)中的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)機物有(you)(you)表面活(huo)性的(de)(de)(de)(de)(de)趨勢，因而(er)向(xiang)表面遷(qian)移，并(bing)和表面締合。即使低(di)含量溶解的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)機物也能(neng)附著在集(ji)成電路(lu)上，從而(er)破壞后續層(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)位置(zhi)。諸(zhu)(zhu)如細菌(jun)等(deng)粒子的(de)(de)(de)(de)(de)尺(chi)寸無疑地能(neng)超過更小的(de)(de)(de)(de)(de)集(ji)成電路(lu)的(de)(de)(de)(de)(de)特性尺(chi)寸，從而(er)毀壞附加層(ceng)(ceng)，或在相鄰電路(lu)間(jian)產(chan)生(sheng)電的(de)(de)(de)(de)(de)短路(lu)。
二氧化硅的去除
二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)硅具有(you)(you)不(bu)同于水中其他無機污染物的(de)(de)性(xing)質。二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)硅是(shi)非離子性(xing)的(de)(de)物質；在大多數進料水中，具有(you)(you)可(ke)檢出量(liang)的(de)(de)濃度。它(ta)能以單個(ge)分(fen)子或聚合成(cheng)一定(ding)分(fen)子量(liang)的(de)(de)膠體存在。在一定(ding)的(de)(de)濃度和PH條(tiao)件下，二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)硅會沉淀形成(cheng)單個(ge)粒(li)子。對(dui)此(ci)單個(ge)粒(li)子的(de)(de)去(qu)除，IX是(shi)無能為(wei)力的(de)(de)；但(dan)是(shi)RO對(dui)粒(li)狀二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)硅的(de)(de)去(qu)除是(shi)完(wan)全有(you)(you)效的(de)(de)，同時也能去(qu)除溶解的(de)(de)二(er)(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)硅。
高純水系統中的問題
因(yin)為RO系統(tong)是復(fu)雜的(de)(de)，高度(du)工程(cheng)監(jian)督的(de)(de)，有(you)運動部件的(de)(de)機械(xie)過程(cheng)，所以它(ta)們同所有(you)的(de)(de)設備系統(tong)一樣，受制(zhi)于同樣的(de)(de)缺點。但(dan)是，高純(chun)系統(tong)的(de)(de)某些特(te)性涉及特(te)殊的(de)(de)問題，為了避免對水質的(de)(de)嚴(yan)重的(de)(de)負(fu)面(mian)影響(xiang)，在(zai)設計和操作階(jie)段必須慎(shen)審地注意(yi)這些特(te)殊的(de)(de)問題。
1、再污染
在設計和開始工作階段必須強調這個問題。為了保證良好的性能，組件的制造材料應該在整個加工過程中保持潔凈狀態。從制造不當的膜上漂洗掉粒子是極端困難的。在裝膜之前，應該仔細漂洗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。當然，如同任何化學試劑一樣，這些氧化劑的濃度應保持低于會使RO單元的結構材料降解的濃度。
若(ruo)可能的話，RO單元一經操(cao)作，就(jiu)應保持(chi)連(lian)續(xu)運(yun)作。長時間停(ting)工，由(you)于細菌在透過(guo)液流(liu)道中的大量繁殖而產(chan)生粒子聚集。當RO單元重新使用時，產(chan)品水(shui)的細菌污染將(jiang)明(ming)顯增(zeng)加，需耗費很多時間沖洗。心要求獲得盡可能好的水(shui)質場合，必須將(jiang)RO產(chan)品水(shui)返至RO單元入(ru)口，以保證系統(tong)100%時間操(cao)作。
2、膜旁路
當水(shui)通(tong)過(guo)膜流動，而不是(shi)繞過(guo)膜流動時，可以體(ti)現RO的(de)(de)許多優點。在關(guan)注去除離子物質的(de)(de)場合(he)，膜旁路(lu)(lu)會降低產(chan)品水(shui)的(de)(de)質量，增(zeng)加精處理工(gong)序的(de)(de)費(fei)用(yong)。這尚不是(shi)嚴重的(de)(de)問(wen)(wen)題(ti)。然而，RO用(yong)作減(jian)少粒子的(de)(de)場合(he)，特別是(shi)半導體(ti)制造中，旁路(lu)(lu)問(wen)(wen)題(ti)便(bian)是(shi)一個(ge)嚴重的(de)(de)問(wen)(wen)題(ti)了。在即(ji)使只有很小(xiao)量的(de)(de)水(shui)發生膜旁路(lu)(lu)的(de)(de)情況下，產(chan)品水(shui)中的(de)(de)粒子濃度也會增(zeng)加許多倍。
膜旁路主要由兩個條件導致。第一，是膜片之間縫隙密封不嚴，它使進料水不首先通過膜而由膜片之間的咸水側流入透過液流道。這種情況較少見，最常見的是由產品水返回流入膜間的透過液隔網的透過水的流動造成的。若有足夠的壓力發生此回流，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出來。雖然縫隙受到破壞會發生這種情況，但是除非仔細監控RO單元，否則使用者覺察不出。
能(neng)夠(gou)發生這類情(qing)況的(de)(de)原因(yin)如下。當RO單元(yuan)的(de)(de)透過(guo)液排入位于較(jiao)高高度的(de)(de)貯藏時，貯藏中水的(de)(de)位頭能(neng)有足夠(gou)的(de)(de)壓力引(yin)起回流，即(ji)可破(po)壞(huai)膜(mo)間(jian)的(de)(de)縫隙。通常在(zai)RO透過(guo)液的(de)(de)排放(fang)處安裝單向(xiang)閥；但是有時即(ji)使加單向(xiang)閥，正常操作還是常遭破(po)壞(huai)，結果會使大(da)量的(de)(de)透過(guo)液泄漏，從(cong)而損害組(zu)件。
引起膜旁路的(de)(de)最常遇到(dao)的(de)(de)問題是(shi)O形(xing)(xing)密(mi)封環(huan)(huan)的(de)(de)泄(xie)漏(lou)。每個(ge)膜單(dan)元的(de)(de)兩端都有(you)用O形(xing)(xing)環(huan)(huan)密(mi)封的(de)(de)連接器(qi)(qi)。這是(shi)一個(ge)經濟(ji)的(de)(de)密(mi)封方法，在合適(shi)的(de)(de)情況下是(shi)十分有(you)效的(de)(de)。但是(shi)，為了使O形(xing)(xing)環(huan)(huan)密(mi)封嚴格，密(mi)封的(de)(de)部件必須是(shi)靜止(zhi)固(gu)定的(de)(de)，但在RO壓(ya)(ya)力(li)(li)容(rong)器(qi)(qi)中，這不(bu)容(rong)易作到(dao)，當泵啟動時(shi)，壓(ya)(ya)力(li)(li)容(rong)器(qi)(qi)中的(de)(de)壓(ya)(ya)力(li)(li)增加(jia)，容(rong)器(qi)(qi)拉(la)伸。同(tong)時(shi)，由于在咸水(shui)流道中水(shui)流動的(de)(de)拖曳，所有(you)有(you)力(li)(li)作用在膜單(dan)元上。由此引起膜單(dan)元在咸水(shui)流動方向上移動。
3、結論
高(gao)純水生產，必須嚴格控制粒子、細菌和(he)TOC含量是應用的關鍵過程。RO膜的質量必須不(bu)斷改進，工程公司必須加強對(dui)RO及超高(gao)純水系統(tong)的應用、設計和(he)操作更多的了(le)解(jie)。
