在芯片制造过程中,超纯水的品质直接影响芯片的良率和性能。后端净水过滤设备作为超纯水制备的最后一道防线,承担着去除痕量杂质、稳定水质参数的重要职责,确保进入光刻、蚀刻等核心工艺的水达到 18.2MΩ・cm 的电子级标准。本篇文章我将为您详细介绍后端净水过滤的关键设备及其功能。
一、预处理设备:去除粗杂质,保护后续精密系统
多介质过滤器:填充不同粒径的石英砂、无烟煤,去除原水中的悬浮物、胶体颗粒,将浊度降至 0.5NTU 以下,避免划伤后续膜元件。
活性炭过滤器:采用椰壳活性炭,吸附原水中的余氯使其降至 0.1ppb 以下、农药、洗涤剂等小分子有机物和异味,防止氯氧化反渗透膜和树脂。
软化器 / 超滤(UF):软化器(钠离子交换树脂交换钙镁离子)降低水的硬度,防止后续系统结垢;超滤膜进一步去除胶体、微生物,降低污染风险,尤其适合高浊度原水。
二、深度脱盐设备:核心脱盐与纯化
反渗透(RO)系统,配套保安过滤器(0.2μm 滤芯),防止微粒进入 RO 膜。
一级 RO:采用低压高脱盐率膜,去除 95% 以上的离子和 90% 的有机物,产水电阻率 1-5MΩ・cm;
二级 RO:进一步脱盐,离子去除率超 99.5%,有机物(TOC)降至 5ppb 以下,产水电阻率 5-10MΩ・cm。
电去离子EDI模块:在电场作用下,通过离子交换树脂和膜深度除盐,无需化学再生,将二级 RO 产水中的 SiO₂、CO₂等痕量离子去除,产水电阻率提升至 15-18MΩ・cm,TOC<3ppb。
三、终端精制设备:去除痕量杂质
抛光混床:由电子级阴、阳离子交换树脂组成,吸附 EDI 产水中的K⁺、Ca²⁺等ppt 级痕量离子,将电阻率稳定在 18.2MΩ・cm,是超纯水的 “最后脱盐屏障”。
紫外线(UV)氧化器:采用 185nm 深紫外光,氧化水中残留的小分子有机物,将其降至 1ppb 以下,避免有机物污染芯片表面。
终端超滤:用 0.02μm 孔径膜,截留水中树脂碎片、微生物尸体等微小颗粒,确保产水颗粒数(≥0.1μm)<1 个 /mL。
终端微滤器:安装在光刻、蚀刻等设备入口,用 0.1μm 或 0.05μm 滤芯,作为 “最后一道防线”,截留任何可能的微量杂质。
四、辅助系统:保障稳定与防污染
加药系统有阻垢剂:防止 RO 膜结垢;还原剂:去除原水中的余氯,保护 RO 膜;pH 调节剂:优化 RO 进水 pH,提升脱盐效率。
循环与储水系统:316L 不锈钢水箱(内壁电解抛光,避免溶出杂质):循环泵维持水流速 > 1m/s,防止微生物滋生和微粒沉积;在线监测系统:实时监测电阻率、TOC、颗粒数、温度等参数,数据及时更新,超标时自动报警并切换至备用系统,确保水质零波动。
总而言之,芯片制造业的过滤净水设备是 “层层递进” 的精密系统:预处理粗筛大颗粒→RO/EDI 脱盐去离子→终端设备精滤除痕量杂质,最终为光刻、蚀刻等核心工艺提供 “无离子、无有机物、无颗粒” 的超纯水,保障芯片良率和性能。
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