在復(fù)雜芯片、半導(dǎo)體材料等高精尖技術(shù)的發(fā)展之中,超純水設(shè)備其實起到了很大的助力作用。當(dāng)芯片的精密度越來越高,超純水作為生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的關(guān)鍵角色,對水質(zhì)純度的要求也越來越高。而相應(yīng)的制備技術(shù)也迅速發(fā)展起來,已成為工業(yè)用水中應(yīng)用廣泛的一個核心門類。
純水是一種無機化合物,化學(xué)式為H2O,具有一定結(jié)構(gòu)的液體。在液態(tài)水中,水的分子并不是以單個分子形式存在,而是有若干個分子以氫鍵締合形成水分子簇(H2O),因此水分子的取向和運動都將受到周圍其他水分子的明顯影響。
從學(xué)術(shù)角度講,純水是指化學(xué)純度極高的水,其主要應(yīng)用在生物醫(yī)藥、食品餐飲、化學(xué)化工、精密制造、冶金電力、航空航天、電子半導(dǎo)體等領(lǐng)域,目前尤以電子半導(dǎo)體領(lǐng)域?qū)兯|(zhì)要求最為嚴格。
半導(dǎo)體工業(yè)需要大量的超純水,隨著半導(dǎo)體工業(yè)的發(fā)展,對超純水水質(zhì)的要求日趨嚴格。當(dāng)前半導(dǎo)體工業(yè)的超純水的水質(zhì)指標(biāo)要求,甚至嚴格于我國國標(biāo)電子水的最高標(biāo)準(zhǔn)要求,如微粒子,TOC,電阻率,溶解氧等。因此,相比于其他行業(yè)的超純水,需要更加嚴格的深度處理技術(shù),如深度處理顆粒物,有機物,深度脫鹽,深度脫氣技術(shù)等等。其部分參考標(biāo)準(zhǔn)如下:
執(zhí)行GB_T 11446.1-2013電子級水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。電子級水的定義為電子和半導(dǎo)體工藝過程中所用的高純水。我國電子級水的標(biāo)準(zhǔn)將電子級水分為四個級別:Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級,該標(biāo)準(zhǔn)是參照美國ASTM電子級標(biāo)準(zhǔn)而制定的。電子級水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中所規(guī)定的各項指標(biāo)的主要依據(jù)有:1.微電子工藝對水質(zhì)的要求;2.制水工藝的水平;3.檢測技術(shù)的現(xiàn)狀。
中國國家電子級超純水規(guī)格GB/T11446-1997
超純水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)簡易版理解
目前國內(nèi)電子半導(dǎo)體行業(yè)用水普遍執(zhí)行電子級水EW-Ⅰ級標(biāo)準(zhǔn),或者更嚴格美國ASTM D5127-2013(2018)中Type E-1.2/1.3超純水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)
美國ASTM電子及半導(dǎo)體工業(yè)用超純水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)
半導(dǎo)體行業(yè)用水水質(zhì)中,電阻率,微粒子,氣泡(溶解氧,溶解氮)和TOC是非常重要的指標(biāo),略微差異,可能導(dǎo)致半導(dǎo)體元器件生產(chǎn)過程的產(chǎn)品質(zhì)量和合格率的下降,具體的影響如下:
TOC(總有機碳):影響光刻精度,影響芯片質(zhì)量。
DO(溶解氧):滋生細菌,形成氧化層,影響芯片質(zhì)量。
Boron(硼元素):影響P-N結(jié),影響芯片質(zhì)量。
Silica(硅元素):造成晶圓水斑,影響芯片質(zhì)量。
金屬離子:影響晶圓原子密度,影響芯片質(zhì)量。
微粒:影響光刻精度,導(dǎo)電微粒會直接導(dǎo)致短路。
詳細見下圖??傊?,水不夠純凈,就做不成合格的高端芯片。芯片越高端,所需純水的純度就越高。
在半導(dǎo)體生產(chǎn)中,超純水可以應(yīng)用于晶圓沖洗,化學(xué)品稀釋,化學(xué)機械研磨,潔凈室環(huán)境的加濕源等場合,超純水的品質(zhì)與半導(dǎo)體的良品率直接相關(guān),隨著半導(dǎo)體元器件尺寸縮小與精細度上升,超純水水質(zhì)技術(shù)要求也在不斷上升。
半導(dǎo)體工業(yè)芯片制造的主要流程如下
超純水在各流程中的基本作用如下:
1. 晶圓制備:超純水用于清潔、去除顆粒和化學(xué)雜質(zhì),確保晶圓表面的潔凈度,從而降低制造缺陷。
2. 光刻工藝:在半導(dǎo)體光刻工藝中,超純水用于洗凈掩膜板、鏡片和晶圓,以確保圖案的精確重復(fù)和光刻質(zhì)量。
3. 刻蝕和腐蝕:超純水在半導(dǎo)體刻蝕和腐蝕過程中用于冷卻和清洗,以維護工藝的精確性和一致性。
4. 化學(xué)機械拋光(CMP):CMP過程中使用超純水來冷卻、清洗和運輸晶圓,以確保CMP過程中表面的平坦性和質(zhì)量。
5.電子化學(xué)沉積(ECD):超純水用于清洗金屬薄膜、電解質(zhì)和其他材料,以確保電子化學(xué)沉積過程的準(zhǔn)確性和一致性。
6.設(shè)備冷卻和冷卻塔:超純水還用于半導(dǎo)體設(shè)備的冷卻,以保持設(shè)備在適宜的工作溫度下運行。
7.研究和開發(fā):半導(dǎo)體研究和開發(fā)實驗通常需要高純度水來確保實驗的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。
由于不同產(chǎn)業(yè)對水質(zhì)的要求也不同,高階半導(dǎo)體需要檢測≦0.1um,而其他產(chǎn)業(yè)則需要檢測0.1~200um不等的微粒等要求,北京中邦興業(yè)可以提供一系列相對應(yīng)的微粒子量測與監(jiān)控產(chǎn)品,廣泛應(yīng)用于各種廠務(wù)端和制程端的純水系統(tǒng),包括:半導(dǎo)體、面板、太陽能、LED、電路板等領(lǐng)域。
lighthouse液體微粒子計數(shù)器有多款型號,可滿足不同行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
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2. 快速檢測:能夠快速地對大量液體樣本進行檢測,提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
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