完善超純水系統提高IC制造良率

　　在電子工業(yè)中，集成電路特征尺寸不斷縮小，使得生產(chǎn)過(guò)程中超純水的水質(zhì)要求也愈來(lái)愈高。電子工廠(chǎng)潔凈廠(chǎng)房設計中純水供應是重要內容之一，各種電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝對純水水質(zhì)、水量要求均不相同。

　　IC制造應關(guān)注超純水水質(zhì)

　　電子產(chǎn)品生產(chǎn)中純水系統應根據原水水質(zhì)和產(chǎn)品生產(chǎn)工藝對水質(zhì)的要求，結合系統規模、材料及設備供應等情況，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟比較來(lái)選擇。純水系統的原水水質(zhì)因各地區、城市的水源不同相差很大，有的城市以河水為水源，即使是河水，其河水的源頭和沿途流經(jīng)地區的地質(zhì)、地貌不同，水質(zhì)也是不同的;有的城市以井水為水源，井的深度不同、地域不同、地質(zhì)構造不同均會(huì )千差萬(wàn)別;現在不少城市的水源包括河水、湖水、井水等，有的城市各個(gè)區、段供水水質(zhì)也不相同。所以純水系統的選擇，根據原水水質(zhì)的不同，差異很大，是否選擇原水預處理，預處理設備的種類(lèi)、規模都與原水水質(zhì)有關(guān)。因此電子工廠(chǎng)潔凈廠(chǎng)房的純水系統的選擇應根據原水水質(zhì)和電子產(chǎn)品生產(chǎn)工藝對水質(zhì)的要求，結合純水系統的產(chǎn)水量以及當時(shí)、當地的純水設備、材料供應等情況，綜合進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟比較確定。

　　在超大規模集成電路的超純水水質(zhì)中，優(yōu)先關(guān)注的水質(zhì)指標為：電阻率、微粒、TOC(總有機硅)、硅、堿金屬、堿土金屬、重金屬、溶解氧等。

　　水溶液之所以導電，是因為水中各種溶解鹽都是以離子態(tài)存在的，在集成電路芯片制造過(guò)程中，與硅片接觸的水所含離子越多，對產(chǎn)品良率影響就越大。電阻率反映了超純水中離子的含量，超純水的電阻率越高，其純度也就越高。一般來(lái)講，在25℃時(shí)，理論純水的電阻率是18.24MΩ·cm。

　　微粒數也是衡量超純水純度的指標。在集成電路光刻工序的清洗用水中如果含有不純物質(zhì)或微粒，將導致柵氧化膜厚度不均，產(chǎn)品圖形發(fā)生缺陷，耐壓性能變壞，一般以圖形尺寸的1/10為粒徑的評價(jià)對象。超純水中的微量有機物會(huì )影響柵氧化膜的絕緣耐壓性能，堿金屬、堿土金屬、重金屬則使產(chǎn)品結晶不良，柵氧化膜的絕緣耐壓性能變壞，而超純水中的溶解氧將促使硅片表面的氧化膜提前自然形成，有報道稱(chēng)甚至溶在水中的氮氣也對清洗效果帶來(lái)影響。在超純水中，細菌的影響與TOC、微?；鞠嗤?，主要是因為在系統里的繁殖使它成為有機物和微粒的發(fā)源地。

　　超純水制備系統需完備

　　當了解了超純水中雜質(zhì)對器件的影響后，如何確定超純水系統流程以保證生產(chǎn)設備對超純水水質(zhì)的要求就成為超純水系統所要解決的首要問(wèn)題。集成電路工廠(chǎng)的純水制備系統應根據原水水質(zhì)及工藝生產(chǎn)設備要求的超純水水質(zhì)來(lái)確定，一般由下列4部分組成：預處理系統、一次純水處理系統、超純水制取系統、回收水系統

　　預處理的目的是去除水中所含的懸浮物、膠體、高分子有機物等雜質(zhì)。需要指出的是，活性炭對去除TOC有非常好的效果，但它也往往成為微生物的滋生地。因此，在預處理系統中采用活性炭處理單元時(shí)，應將活性炭處理單元的進(jìn)水調成酸性，以防止微生物滋生。

　　在超純水制備的一次純水處理系統中，往往要使用反滲透裝置(RO)，且反滲透膜多以交聯(lián)芳香族聚酰胺復合膜為主，這類(lèi)膜的不足之處在于：抗氧化性差，氧化性物質(zhì)能導致膜聚合物分解，而活性炭恰恰對水中余氯、過(guò)氧水等氧化性物質(zhì)有良好的去除效果。因此，在超大規模集成電路超純水制備的預處理系統中采用活性炭處理單元是十分必要的。一次純水處理系統的目的是對預處理系統的出水進(jìn)一步進(jìn)行處理，代表性的裝置有反滲透、混合離子交換、一級膜脫氣、EDI(電再生脫鹽)、UV(紫外線(xiàn))、一級拋光等。其中，反滲透、UV進(jìn)一步去除一次純水處理系統遺留下來(lái)的TOC;混合離子交換既可去除一次純水處理系統遺留下來(lái)的TOC，也可去除SiO2;利用膜脫氣對預處理水中的溶解氧進(jìn)行處理;一級拋光采用高純樹(shù)脂，用來(lái)處理金屬離子。