超純水技術在半導體行業的應用

隨著超純水技術在半導體行業的應用口益廣泛，半導體制造單位對超純水的要求也越來越高。半導體行業是一個高能耗的行業。在半導體產品制造過程中，由于生產設備的精密性和生產工藝的復雜性，對其配套設施提出了很高的要求，尤其對作為半導體行業血脈的超純水系統更是高之又高。

1超純水制造工藝

半導體行業超純水制造工藝可以概述為4個部分，分別為預處理部分、RO部分、電去離子部分和拋光混床部分。在有些半導體廠中，也有用“陰床十陽床”代替電去離子裝置的，主要根據原水水質和產水水質對弱電解質的要求而定，這里主要探討常用的電去離子工藝。

1.1預處理部分

預處理的作用是對原水進行粗加工.提供符合Ro進水要求的給水。其主要用來去除原水中的懸浮物、膠體，使SD≤4;去除游離氯等氧化性物質;去除部分有機物;降低LSI ,避免碳酸鹽結垢。

在超純水制造工藝中，傳統預處理方式是“多介質過濾器+活性炭過濾器”。而該半導體制造廠采用了“粗過濾器+超濾裝置”作為超純水系統的預處理部分，主要原因如下:

(I)傳統的預處理過程中SDI值不好控制，一般>5，不利于后續的一級反滲透系統的運行;而超濾裝置的出水SDI值比較穩定(}1)，能夠有效地保證一級反滲透系統的運行。

(2)傳統的預處理方式占地而積大，而“粗過濾器+超濾裝置”占地而積小，節約了基建費用。

(3)與傳統的預處理方式在更換填料時需要大量的人力和物力相比，超濾裝置的更換比較方便。

(4)近年來，由于超濾技術的不斷成熟，系統能夠穩定安全地運行，而且超濾膜的價格也有了大幅度的降低，在一次性投資和運行維護費用上跟傳統的預處理方式相比差不多。

1.2反滲透部分

在半導體行業中，反滲透部分多采用雙級反滲透工藝，以確保后續工藝的安全性。通過雙級反滲透，可去除水中超過99%的懸浮物、膠體，98%以上的溶解鹽，大部分的微生物、TOC和部分CO2。

該半導體制造廠也采用雙級反滲透工藝，同時將雙級反滲透拆分成兩個獨立的部分，這樣就更加有效地保證了系統的連續運行，即使在更換反滲透膜或在線清洗反滲透膜時，也不會造成整個工廠大而積的停水，確保了關鍵部位的連續用水。

該半導體廠采取在一級反滲透前增加SBS,MDC加藥裝置，保證了一級反滲透系統的安全運行;在一級反滲透和二級反滲透之間增加一套加堿裝置，可提高二級反滲透系統的脫鹽率。

1.3電去離子部分

對反滲透出水進行深度脫鹽，zui終產水的電阻率能>15 。目前市場上比較常用的電去離子深度除鹽裝置模塊有兩種類型，分別為EDI模塊和CEDI模塊，兩種模塊的具體性能對比如表1所示。    

該半導體制造廠采用CEDI模塊，同時將CEDI模塊分成獨立的兩個部分，在清洗CEDI模塊或更換CEDI模塊時可以分組進行，不會造成大而積的停水，確保了關鍵部位的連續用水。

1.4拋光混床部分

由于半導體制造行業對超純水的水質要求很高，故在純水箱后輸送管道上增加拋光混床，可保證超純水系統產水的穩定性和一致性川。實際應用中基本都是采用雙級拋光混床。

2節能降耗

超純水制造工藝從原水進水到產品水出水的回收率一般都<50%，極大地浪費了水資源，同時也增加了半導體制造單位的運行成本。因而，優化超純水處理工藝、節能減排非常重要。

以該半導體制造廠為例闡述一下超純水系統的節能減排措施。該超純水系統涉及到的排水主要有3個部分，分別為超濾反洗排水、一級RO濃水排水和CEDI濃水排水。筆者就不同類型的排水提出回收利用措施。

2.1超濾反洗排水

考慮到該公司現有的風淋冷卻系統的補水用量很大，為更好回收利用超濾反洗排水，該公司在室外建了一個廢水收集池，在收集超濾反洗排水的同時還將系統內的零散流水(分析取樣排水等)一同收集，經沉降處理后，該部分水可用作風淋冷卻系統的補水或用來灌溉綠地等。

2.2一級RO濃水排水

一級RO系統的水回收率一般不超過75%，因而其濃水排水量較大，回收利用的價值較高，該廢水的離子含量和可溶性物質含量較高，約為自來水的4倍。為此該公司在系統內設計一個收集水箱，專門用來收集一級RO濃水，濃水一部分直接用于澆灌綠地、沖洗廁所和擦地，一部分則進入RO回用裝置，對此廢水進行再次濃縮，RO回用裝置產水進入超純水系統的超濾產水箱內，濃水排入污水處理系統。

2.3 CEDI濃水排水

在該半導體制造廠的超純水系統中，CEDI濃水直接回收至雙級RO系統的中間水箱內而有些雙級RO系統未設置中間水箱，但是考慮到系統的安全性和CEDI濃水回收利用，增加中間水箱還是必要的。

近年來，超純水應用技術取得了跨越式發展，重要標志是膜技術的廣泛應用。膜技術用于超純水處理工程，工藝簡單、運行維護方便，同時增加終端拋光混床技術.超純水的水質穩定可靠.受到半導體行業的普遍認同。

同時，隨著半導體行業產品成本的不斷壓縮，對超純水工藝的水資源利用率要求也越來越高，在超純水處理工藝中實行節能減排也順應了當今社會發