電子行業水質標準與半導體超純水設備標準分析
【蘭州純水設備http://www.killzj.cn】①1.電子工業與超純水
在半導體制作工藝中，80%以上的工序要經過化學處理，而每一道化學處理都離不開超純水；在硅片的處理工序中，一半以上的工序經過超純水清洗后便直接進入高溫處理過程，此時如水中含有雜質便會進入硅片，造成器件性能下降成品率低。
電子工業提出的超純水電阻率≥18MΩ.cm (25℃),已極其接近理論純水水質18.3 MΩ.cm(25℃)。對電解質、DO、TOC、SIO2、顆粒及細菌等技術指標提出更高要求。如256 兆位的動態隨機儲存器生產工藝，光刻線條寬已達0.1 微米,要保證這一指標,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、 水質標準
超純水水質標準大多數由中科院半導體所主要制定。
2.1 電子級水國家標準:詳見表2.1
3、 超純水中雜質的污染源
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(包括硅膠和腐殖質膠體),天然水中還存在大量的非溶解性質,包括粘土、砂石、細菌、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備的材質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、同時還會帶來有機污染。
材質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
在測定水的導電性能時，與水的電阻值大小有關，電阻值大，導電性能差，電阻值小，導電性能就良好。根據歐姆定律，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、離子的電荷數以及離子的運動速度有關。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水的電導率
由于水中含有各種溶解鹽類，并以離子的形態存在，當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，使水溶液起導電作用。水的導電能力的強弱程度，就稱為電導度S（或稱電導）。電導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。水越純凈，含鹽量越少，電阻越大，電導度越小。超純水幾乎不能導電。電導的大小等于電阻值的倒數。即S=1/R，S=(1/ρ)·(F/L)。1/ρ就稱為電導率，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)
這些濃度的離子經計算而得到理論的電導率為:
c=0.055mS/cm 在 25°C
電阻率為電導率的倒數,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,其相對的兩側面之間的電阻,其單位是歐姆.厘米(Ω.cm)。水的電導率是電阻率的倒數，單位是西門子/厘米（s/cm）。
4．3水的溫度與電導率關系
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、極化效應、水的純度、測量溫度等。超純水的測量必須采用帶溫度補償的儀器進行在線測試，而且定期到法定機構計量校正。
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。
表4. 1 水的溫度(t)、電導率K、電阻率及溫度系數K 的關系
4.4 純水的電導率象征水中有導電能力的各種可溶性的電解質的含量,因此,通過測量水的電導率值可以近似的換算成總溶解性固體,此法換算出來的總溶液解性固體值對水處理設計仍然是重要的參考數據。蘭州去離子水設備，蘭州水處理設備，超純水設備，醫用GMP純化水設備。銀川純水設備。表4. 2 水的電導率\電阻率與溶解性固體之間的關系
|
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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