佳洁净水机在半导体行业主要的净化工艺为:去颗粒物工艺(包括微粒子和T-Si等),脱盐工艺,去有机物(TOC和杀菌)和脱气工艺(深度脱氧等)。其中各个工艺的组合,根据不同的原水水质及处理水水质要求等而有所差异。
1.颗粒物去除工艺
超纯水中制造中颗粒物的去除方法一般是过滤去除或者吸附去除,不同尺寸的颗粒物所需的工艺也有差异。传统的纯水制造工艺中,颗粒物的处理一般是多介质过滤器(MMF) +活性炭过滤器(ACF),在半导体行业超纯水的制造中,对颗粒物尺寸的要求更加严格,甚至严格到50nm微粒子的程度日,且目前很多半导体公司要求微粒子(小于50nm)的数量需小于100个/L。所以仅仅MMF+ACF,很难达到要求。这个需要用精密膜过滤装置进一步处理微小尺寸的颗粒物,如微滤(MF),超滤(UF),纳滤(NF)和反渗透(RO)等等。MF的孔径在0.02~10um,UF的过滤孔径在0.001~0.02um,反渗透的孔径为0.0001~0.001um,理论上组合膜过滤装置,能满足对颗粒物去除的要求。
半导体工业超纯水制造工艺中,一般去除颗粒物,分为初始过滤,如MMF+ACF等;中端过滤装置,如RO前端的安全过滤器等:为了保证RO稳定高效运行,需要RO入口水SDI<5;终端过滤,一般是设置在最终端,通常是UF膜过滤装置。所有工序完成后,可能前段过程中会有少量散落的微小颗粒,对微粒子进行最后的深度处置。
2.脱盐工艺
脱盐工艺即去除水中离子的工艺,电阻率是水中离子含量的表征。常规的脱盐工艺为RO浓缩工艺,离子交换树脂的吸附工艺和电去离子(EDI) 工艺等等。
半导体行业超纯水对于电阻率的要求非常严格,电阻率大于18.2(MQcm),理论上几乎不含离子,常规的单一工艺很难达到这一要求。一般都是几种工艺联合使用,如树脂+RO+EDI等,各地自来水的离子含量也各有差别,根据不同的情况调整工艺组合情况,一般在颗粒物初级去除后,就需要进行脱盐工艺。
3.去有机物工艺
由于超纯水的原水通常是自来水,我国的国标规定的自来水没有TO C的标准,代表有机物含量的指标是CODmn,限值是3ppm,常规的自来水中的TO C大概在1~3ppm左右。表1中对TO C的要求是ppb级的, 所以对于TOC的处理也是需要多级工艺处理才可能达到水质要求。ACF、UF、RO和EDI等都有处理TOC的能力。通常经过这些前端处理,TOC大概降至10~30ppb左右,再通过TO C-UV灯装置,能将TOC降至小于1ppb,最终达到半导体工厂的超纯水水质要求。
5.其他
对于超纯水的出水水质控制,除了上述的要求,还有出水温度,出水压力等要求。由于最终要求的超纯水要求特别严格,所以超纯水制造工艺中,除了各种处理工艺,对于设备的材质要求也很高,不合适的材质可能导致杂质溶出,造成二次污染,目前超纯水的过流材料一般是PVDF,PTFE,PFA等材质的特别稳定的高分子合成材料(10)。设备自动化程度,设备运行的过程控制与管理等,也是半导体工业超纯水制造和使用的时候,需要解决和重视的问题。
当然,佳洁净水机在半导体超纯水制造系统中要达到稳定有效的运行,还涉及到容器与管道接触材料,自动化控制,设备维护和日常管理等等。
山东华芯半导体纯水设备系统未完工的安装现场图
1.颗粒物去除工艺
超纯水中制造中颗粒物的去除方法一般是过滤去除或者吸附去除,不同尺寸的颗粒物所需的工艺也有差异。传统的纯水制造工艺中,颗粒物的处理一般是多介质过滤器(MMF) +活性炭过滤器(ACF),在半导体行业超纯水的制造中,对颗粒物尺寸的要求更加严格,甚至严格到50nm微粒子的程度日,且目前很多半导体公司要求微粒子(小于50nm)的数量需小于100个/L。所以仅仅MMF+ACF,很难达到要求。这个需要用精密膜过滤装置进一步处理微小尺寸的颗粒物,如微滤(MF),超滤(UF),纳滤(NF)和反渗透(RO)等等。MF的孔径在0.02~10um,UF的过滤孔径在0.001~0.02um,反渗透的孔径为0.0001~0.001um,理论上组合膜过滤装置,能满足对颗粒物去除的要求。
半导体工业超纯水制造工艺中,一般去除颗粒物,分为初始过滤,如MMF+ACF等;中端过滤装置,如RO前端的安全过滤器等:为了保证RO稳定高效运行,需要RO入口水SDI<5;终端过滤,一般是设置在最终端,通常是UF膜过滤装置。所有工序完成后,可能前段过程中会有少量散落的微小颗粒,对微粒子进行最后的深度处置。
2.脱盐工艺
脱盐工艺即去除水中离子的工艺,电阻率是水中离子含量的表征。常规的脱盐工艺为RO浓缩工艺,离子交换树脂的吸附工艺和电去离子(EDI) 工艺等等。
半导体行业超纯水对于电阻率的要求非常严格,电阻率大于18.2(MQcm),理论上几乎不含离子,常规的单一工艺很难达到这一要求。一般都是几种工艺联合使用,如树脂+RO+EDI等,各地自来水的离子含量也各有差别,根据不同的情况调整工艺组合情况,一般在颗粒物初级去除后,就需要进行脱盐工艺。
3.去有机物工艺
由于超纯水的原水通常是自来水,我国的国标规定的自来水没有TO C的标准,代表有机物含量的指标是CODmn,限值是3ppm,常规的自来水中的TO C大概在1~3ppm左右。表1中对TO C的要求是ppb级的, 所以对于TOC的处理也是需要多级工艺处理才可能达到水质要求。ACF、UF、RO和EDI等都有处理TOC的能力。通常经过这些前端处理,TOC大概降至10~30ppb左右,再通过TO C-UV灯装置,能将TOC降至小于1ppb,最终达到半导体工厂的超纯水水质要求。
5.其他
对于超纯水的出水水质控制,除了上述的要求,还有出水温度,出水压力等要求。由于最终要求的超纯水要求特别严格,所以超纯水制造工艺中,除了各种处理工艺,对于设备的材质要求也很高,不合适的材质可能导致杂质溶出,造成二次污染,目前超纯水的过流材料一般是PVDF,PTFE,PFA等材质的特别稳定的高分子合成材料(10)。设备自动化程度,设备运行的过程控制与管理等,也是半导体工业超纯水制造和使用的时候,需要解决和重视的问题。
当然,佳洁净水机在半导体超纯水制造系统中要达到稳定有效的运行,还涉及到容器与管道接触材料,自动化控制,设备维护和日常管理等等。
山东华芯半导体纯水设备系统未完工的安装现场图