什么是半导体制造行业超纯水设备？

    【洛阳净淼水处理设备有限公司为您解答】净水设备和水处理设备根据不同的用途和使用场景，分化出各种各样的设备组合，洛阳净淼公司拥有二十年行业经验，为您提供各种水处理设备采购方案以及售后服务。

    【工作原理】

    预处理阶段

    机械过滤：半导体制造行业超纯水设备首先会进行机械过滤。通常会使用多层不同精度的过滤器，如砂滤器和精密过滤器。砂滤器能够去除水中较大颗粒的悬浮物，像泥沙、铁锈等，而精密过滤器（一般精度在1-5μm）可以进一步拦截细小颗粒，防止这些杂质对后续的反渗透膜等核心部件造成损坏。

    活性炭吸附：接着是活性炭过滤环节。活性炭过滤器利用活性炭的多孔结构，有效吸附水中的有机物、余氯和异味。在半导体制造中，水中的有机物和余氯可能会与化学试剂发生反应，或者在光刻等工艺中产生不良影响，所以去除这些物质至关重要。

    软化处理（可选）：如果原水硬度较高，软化器会发挥作用。软化器内的离子交换树脂与水中的钙、镁离子进行交换，降低水的硬度。因为硬水在半导体制造过程中可能导致设备结垢，影响热交换效率，并且水中的钙、镁离子可能会干扰芯片制造的精密化学反应。

    反渗透（RO）阶段

    这是超纯水制备的关键环节。在一定压力下，原水通过半透膜。半透膜的孔隙极小，只允许水分子通过，而几乎所有的无机盐、重金属离子、胶体、细菌、病毒等杂质都会被截留。反渗透过程能去除水中约95%-99%的盐分，大大降低水中杂质含量，为后续深度净化提供基础。例如，对于含有较多盐分的地下水或地表水，经过反渗透处理后，其含盐量可以大大降低，为后续的深度净化提供良好基础。

    离子交换阶段

    阳离子交换树脂：用于吸附水中的阳离子，如钙、镁、铁等金属离子，同时释放出氢离子。通过这种方式，有效去除水中的阳离子杂质。

    阴离子交换树脂：它能够吸附水中的阴离子，如氯离子、硫酸根离子等，同时释放出氢氧根离子。阴阳离子交换树脂联合使用，如在混床离子交换柱中，能高效去除水中的离子，使水的电阻率显著提高，满足半导体制造行业对超纯水高纯度的要求。在半导体制造中，超纯水的电阻率通常要求达到18。2MΩ・cm以上，以确保水中的离子浓度极低，避免对半导体器件性能产生影响。

    超滤（UF）阶段（可选）

    超滤膜的孔径一般在0。001-0。1μm之间，它允许水和小分子溶质通过，而截留大分子物质，如蛋白质、多糖、细菌等。在半导体制造行业中，超滤主要用于进一步去除水中可能存在的生物大分子，确保超纯水的质量，防止这些大分子对芯片制造过程造成干扰。例如，在光刻工艺中，水中的大分子杂质可能会影响光刻胶的性能，进而影响芯片的精度。

    紫外线杀菌（UV）阶段（可选）

    紫外线杀菌是利用特定波长（通常为254nm）的紫外线照射，破坏微生物的DNA或RNA结构，从而杀死细菌、病毒等微生物。在半导体制造超纯水设备中，紫外线杀菌器用于确保水中的微生物指标符合要求，防止微生物在芯片制造过程中滋生，影响芯片质量和性能。微生物可能会在半导体表面形成污染物，影响器件的电学性能和可靠性。

    终端精处理阶段

    终端过滤器：一般采用0。22μm或0。1μm的微孔滤膜，用于去除水中残留的微粒和微生物，确保超纯水的水质达到半导体制造行业的最高标准。在芯片制造过程中，即使是微小的颗粒也可能会导致芯片短路或其他性能缺陷，所以终端过滤非常重要。

    【主要组成部分】

    预处理系统

    精密过滤器：采用PP（聚丙烯）滤芯，过滤精度一般在1-5μm，能有效去除水中的大颗粒杂质，保护后续的反渗透膜等关键部件。

    活性炭过滤器：内部填充优质活性炭，通过吸附作用去除水中的有机物和余氯。活性炭的质量和填充量对吸附效果有重要影响。

    软化器（根据原水情况）：含有离子交换树脂，用于降低原水的硬度。其交换容量和再生周期是重要参数，交换容量决定软化器处理水的量，再生周期影响设备维护频率。

    反渗透系统

    高压泵：为反渗透过程提供所需的压力，使原水能够克服渗透压通过反渗透膜。压力一般在1-10MPa之间，具体压力根据反渗透膜的类型和原水性质而定。

    反渗透膜组件：通常采用卷式或中空纤维式反渗透膜。这些膜的脱盐率和水通量是关键性能指标，脱盐率越高、水通量越大，反渗透效果越好。

    离子交换系统

    阳离子交换柱：填充阳离子交换树脂，用于去除水中的阳离子。树脂的类型和交换容量影响阳离子的去除效果。

    阴离子交换柱：内部填充阴离子交换树脂，用于去除水中的阴离子。其性能同样受树脂类型和交换容量的影响。

    混床离子交换柱（可选）：将阴阳离子交换树脂混合在一起，能同时去除水中的阴阳离子，进一步提高水的纯度。

    超滤系统（可选）

    超滤膜组件：可以是平板式、管式或中空纤维式。超滤膜的材质一般为聚砜、聚丙烯腈等，这些材料具有良好的化学稳定性和机械性能。

    紫外线杀菌系统（可选）

    紫外线灯管：发出紫外线用于杀菌消毒。灯管的功率和寿命是关键参数，功率一般在15-40W之间，使用寿命约为8000-10000小时。

    石英套管：用于保护紫外线灯管，同时保证紫外线能够有效地照射到水中。石英套管具有良好的紫外线透过率和化学稳定性。

    终端精处理系统

    终端过滤器：一般采用0。22μm或0。1μm的微孔滤膜，用于去除水中残留的微粒和微生物，确保超纯水的水质达到半导体制造行业的最高标准。

    储水单元：超纯水储水箱通常采用优质的塑料或不锈钢材料，以避免对超纯水造成污染。储水箱内部设有液位传感器，可以控制设备的制水和供水过程。

    【应用场景】

    芯片制造的清洗环节

    在芯片制造过程中，硅片等材料需要经过多次清洗，以去除表面的杂质、颗粒和化学残留物。超纯水用于这些清洗步骤，确保芯片表面的纯净度。例如，在化学机械抛光（CMP）后，使用超纯水冲洗可以有效去除抛光液残留，防止其对芯片性能产生影响。

    光刻工艺

    光刻是芯片制造的关键工艺之一，超纯水用于配制光刻胶溶液以及清洗光刻设备。水中的杂质可能会影响光刻胶的分辨率和精度，进而影响芯片的集成度和性能。例如，在光刻胶涂布前，使用超纯水对硅片进行预清洗，可以提高光刻胶与硅片的附着力。

    化学气相沉积（CVD）和物理气相沉积（PVD）

    在这些工艺中，超纯水用于设备的清洗和一些辅助反应。例如，在CVD设备中，超纯水可以用于清洗反应室内部的沉积物，保证反应环境的纯净度，从而提高薄膜沉积的质量，确保芯片的电学性能和稳定性。

    【维护与保养要点】

    定期更换滤芯和滤膜

    预处理单元中的精密过滤器、活性炭过滤器的滤芯以及终端精处理单元中的微孔滤膜等都需要定期更换。滤芯和滤膜的使用寿命取决于原水质量和设备使用频率。例如，精密过滤器的PP滤芯可能3-6个月更换一次，终端0。22μm的微孔滤膜可能3-6个月就需要更换，以确保过滤效果。

    监测反渗透膜和离子交换树脂的性能

    反渗透膜的脱盐率和水通量会随着使用时间的延长而下降，需要定期监测。可以通过测量进水和产水的电导率来评估反渗透膜的性能。离子交换树脂在使用一段时间后会饱和，需要进行再生或更换。阳离子交换树脂可以用酸溶液再生，阴离子交换树脂可以用碱溶液再生，当再生效果不佳时，应考虑更换树脂。

    紫外线灯管的更换和石英套管清洁

    紫外线杀菌单元中的灯管有一定使用寿命，一般为8000-10000小时。接近使用寿命极限时，需要及时更换。同时，要定期清洁石英套管，避免灰尘等杂质影响紫外线透过率。

    清洗和消毒设备

    定期对设备进行清洗和消毒是防止微生物滋生和杂质积累的重要措施。可以使用专门的清洗剂对设备各部件进行清洗，如用柠檬酸清洗反渗透膜组件，用氢氧化钠溶液清洗离子交换柱等。消毒可采用化学消毒剂或紫外线消毒等方式。

    【选购要点】

    水质指标符合行业高标准

    半导体制造行业对超纯水的水质要求极为严格。除了电阻率要达到18。2MΩ・cm以上外，还对水中的颗粒数（如要求小于0。1μm的颗粒数每毫升少于10个）、有机物含量（以TOC计，通常要求低于10ppb）、微生物含量（几乎为零）等指标有严格规定。在选购设备时，要确保其能够生产出符合这些要求的超纯水。

    产水量合适

    根据半导体制造企业的实际用水量和用水高峰情况来选择设备的产水量。由于芯片制造过程用水量较大，且对水的供应稳定性要求高，如果产水量过小，可能无法满足生产需求；如果产水量过大，会增加设备成本和能源消耗。例如，一个大型半导体工厂每天需要大量的超纯水用于芯片制造，就需要选择产水量较大的设备。

    设备的稳定性和可靠性

    半导体制造过程需要持续稳定的超纯水供应。要选择采用高质量部件、成熟技术，且具有完善故障报警和自动保护功能的设备。例如，设备应能在水压、水质等条件变化时自动调整运行参数，确保稳定的产水质量。同时，设备的故障停机时间应尽可能短，以减少对芯片制造过程的影响。

    易于维护和操作

    设备应易于维护，包括方便更换滤芯、滤膜，易于监测和再生离子交换树脂等。操作界面要简单易懂，便于工作人员使用。例如，设备的控制系统应有清晰的指示灯和操作按钮，能直观显示运行状态和故障信息。

    售后服务完善

    选择有良好售后服务的厂家，包括设备的安装调试、技术培训、维修保养等服务。在设备出现故障时，厂家能及时提供技术支持，并有足够的备件，确保设备尽快恢复运行。因为半导体制造是连续的工业生产过程，设备停机时间过长会造成巨大的经济损失。

    【净水设备应用场景】

    1、各种学校：大学、小学、初中、高中、实验中学、中小学、幼儿园。

    2、各种培训机构：舞蹈班、美术班、等等。

    3、各种办公场所：企事业单位、集团公司、会议室、写字楼、办公室。

    4、各种娱乐生活场所：宾馆、客房、食堂、厨房、餐厅、奶茶店、酒吧、卡拉OK厅。

    5、各种公共场所：火车站、汽车站、工地、工厂车间、社区、小区、医疗中心、医院。