電子行業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)與半導(dǎo)體超純水設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)分析
【蘭州純水設(shè)備http://smarts-edu.cn】①1.電子工業(yè)與超純水
在半導(dǎo)體制作工藝中，80%以上的工序要經(jīng)過化學(xué)處理，而每一道化學(xué)處理都離不開超純水；在硅片的處理工序中，一半以上的工序經(jīng)過超純水清洗后便直接進(jìn)入高溫處理過程，此時如水中含有雜質(zhì)便會進(jìn)入硅片，造成器件性能下降成品率低。
電子工業(yè)提出的超純水電阻率≥18MΩ.cm (25℃),已極其接近理論純水水質(zhì)18.3 MΩ.cm(25℃)。對電解質(zhì)、DO、TOC、SIO2、顆粒及細(xì)菌等技術(shù)指標(biāo)提出更高要求。如256 兆位的動態(tài)隨機(jī)儲存器生產(chǎn)工藝，光刻線條寬已達(dá)0.1 微米,要保證這一指標(biāo),超純水中顆粒徑就得≤0.05μm,而且≥0.05μm 不得超過500 個/升超純水。
2、 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)
超純水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)大多數(shù)由中科院半導(dǎo)體所主要制定。
2.1 電子級水國家標(biāo)準(zhǔn):詳見表2.1
3、 超純水中雜質(zhì)的污染源
3.1 制備超純水的水源
由于水是一種溶解能力很強(qiáng)的溶劑,因此天然水中含有各種鹽類和化合物,溶有CO2, 還有膠體(包括硅膠和腐殖質(zhì)膠體),天然水中還存在大量的非溶解性質(zhì),包括粘土、砂石、細(xì)菌、微生物、藻類、浮游生物、熱源等等。
3.2 材料的影響:
制備超純水的材料設(shè)備的材質(zhì)都是用金屬和塑料制成的,金屬在水中會有痕量溶解,造成金屬離子污染。一些高分子材料在合成時常常加入各種添加劑、增塑劑紫外吸光劑著色劑，引入大量的金屬、非金屬雜質(zhì)、同時還會帶來有機(jī)污染。
材質(zhì)的污染主要以污染值來衡量，所謂污染值是指，單位面積的材料使單位體積的純水電阻率的增加值。表3.2 分別列出了各種材料的污染值和TOC 的溶出值。
表3.2 各種材料的污染值(TOC 的溶出值)
4水的電阻值
在測定水的導(dǎo)電性能時，與水的電阻值大小有關(guān)，電阻值大，導(dǎo)電性能差，電阻值小，導(dǎo)電性能就良好。根據(jù)歐姆定律，在水溫一定的情況下，水的電阻值R大小與電極的垂直截面積F成反比，與電極之間的距離L成正比。
水的電阻率的大小，與水中含鹽量的多少，水中離子濃度、離子的電荷數(shù)以及離子的運(yùn)動速度有關(guān)。因此，純凈的水電阻率很大，超純水電阻率就更大。水越純，電阻率越大。
4.1水的電導(dǎo)率
由于水中含有各種溶解鹽類，并以離子的形態(tài)存在，當(dāng)水中插入一對電極時，通電之后，在電場的作用下，帶電的離子就產(chǎn)生一定方向的移動，水中的陰離子移向陽極，陽離子移向陰極，使水溶液起導(dǎo)電作用。水的導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱程度，就稱為電導(dǎo)度S（或稱電導(dǎo)）。電導(dǎo)度反映了水中含鹽量的多少，是水的純凈程度的一個重要指標(biāo)。水越純凈，含鹽量越少，電阻越大，電導(dǎo)度越小。超純水幾乎不能導(dǎo)電。電導(dǎo)的大小等于電阻值的倒數(shù)。即S=1/R，S=(1/ρ)·(F/L)。1/ρ就稱為電導(dǎo)率，其國際制單位為西·米-1(S·m-1)
理論上,水中由于水本身的電解作用而只存在兩種離子即 H+ 和OH-, 其濃度如下
[H+] = [OH-] = 10-7 eq/l (or 10-10 eq/ml)
這些濃度的離子經(jīng)計算而得到理論的電導(dǎo)率為:
c=0.055mS/cm 在 25°C
電阻率為電導(dǎo)率的倒數(shù),所以
R=18. 2MΩ.CM在25°C
電阻率的檢測:電阻率在線測試儀(中科院半導(dǎo)體所參加起草制定)
電阻率是指在一定的溫度下,邊長1cm 的立方體水,其相對的兩側(cè)面之間的電阻,其單位是歐姆.厘米(Ω.cm)。水的電導(dǎo)率是電阻率的倒數(shù)，單位是西門子/厘米（s/cm）。
4．3水的溫度與電導(dǎo)率關(guān)系
影響水的電阻率值的因素很多,例如測量方法、電極方向、電容效應(yīng)、極化效應(yīng)、水的純度、測量溫度等。超純水的測量必須采用帶溫度補(bǔ)償?shù)膬x器進(jìn)行在線測試，而且定期到法定機(jī)構(gòu)計量校正。
溫度校正是將測量的電阻率值換算到25℃時的電阻率值，以便于比較不同水質(zhì)。
表4. 1 水的溫度(t)、電導(dǎo)率K、電阻率及溫度系數(shù)K 的關(guān)系
4.4 純水的電導(dǎo)率象征水中有導(dǎo)電能力的各種可溶性的電解質(zhì)的含量,因此,通過測量水的電導(dǎo)率值可以近似的換算成總?cè)芙庑怨腆w,此法換算出來的總?cè)芤航庑怨腆w值對水處理設(shè)計仍然是重要的參考數(shù)據(jù)。蘭州去離子水設(shè)備，蘭州水處理設(shè)備，超純水設(shè)備，醫(yī)用GMP純化水設(shè)備。銀川純水設(shè)備。表4. 2 水的電導(dǎo)率\電阻率與溶解性固體之間的關(guān)系
|
溫度℃ |
電阻率MΩ.CM |
溫度℃ |
電阻率MΩ.CM |
|
0 |
86.21 |
|
|
|
5 |
59.9 |
55 |
4.75 |
|
10 |
43.31 |
60 |
3.97 |
|
15 |
31.87 |
65 |
3.32 |
|
20 |
23.92 |
70 |
2.89 |
|
25 |
18.24 |
75 |
2.445 |
|
30 |
14 |
80 |
2.14 |
|
35 |
11.08 |
85 |
1.87 |
|
40 |
8.82 |
90 |
1.66 |
|
45 |
7.11 |
95 |
1.45 |
|
50 |
5.77 |
100 |
1.27 |
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