完善超純水系統(tǒng)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)過程中超純水的水質(zhì)要求也愈來愈高。電子工廠潔凈廠房設計中純水供應是重要內(nèi)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制造應關注超純水水質(zhì)

　　電子產(chǎn)品生產(chǎn)中純水系統(tǒng)應根據(jù)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(tǒng)規(guī)模、材料及設備供應等情況，通過技術經(jīng)濟比較來選擇。純水系統(tǒng)的原水水質(zhì)因各地區(qū)、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(qū)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)構造不同均會千差萬別;現(xiàn)在不少城市的水源包括河水、湖水、井水等，有的城市各個區(qū)、段供水水質(zhì)也不相同。所以純水系統(tǒng)的選擇，根據(jù)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、規(guī)模都與原水水質(zhì)有關。因此電子工廠潔凈廠房的純水系統(tǒng)的選擇應根據(jù)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(tǒng)的產(chǎn)水量以及當時、當?shù)氐募兯O備、材料供應等情況，綜合進行技術經(jīng)濟比較確定。

　　在超大規(guī)模集成電路的超純水水質(zhì)中，優(yōu)先關注的水質(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。一般來講，在25℃時，理論純水的電阻率是18.24MΩ·cm。

　　微粒數(shù)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為粒徑的評價對象。超純水中的微量有機物會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，有報道稱甚至溶在水中的氮氣也對清洗效果帶來影響。在超純水中，細菌的影響與TOC、微粒基本相同，主要是因為在系統(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)所要解決的首要問題。集成電路工廠的純水制備系統(tǒng)應根據(jù)原水水質(zhì)及工藝生產(chǎn)設備要求的超純水水質(zhì)來確定，一般由下列4部分組成：預處理系統(tǒng)、一次純水處理系統(tǒng)、超純水制取系統(tǒng)、回收水系統(tǒng)

　　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(tǒng)中采用活性炭處理單元時，應將活性炭處理單元的進水調(diào)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(tǒng)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、過氧水等氧化性物質(zhì)有良好的去除效果。因此，在超大規(guī)模集成電路超純水制備的預處理系統(tǒng)中采用活性炭處理單元是十分必要的。一次純水處理系統(tǒng)的目的是對預處理系統(tǒng)的出水進一步進行處理，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)、一級拋光等。其中，反滲透、UV進一步去除一次純水處理系統(tǒng)遺留下來的TOC;混合離子交換既可去除一次純水處理系統(tǒng)遺留下來的TOC，也可去除SiO2;利用膜脫氣對預處理水中的溶解氧進行處理;一級拋光采用高純樹脂，用來處理金屬離子。