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細菌在電子行業(yè)高純水系統運行中的影響與防治

文章出處:網(wǎng)絡(luò ) 人氣:發(fā)表時(shí)間:2021-10-19

1、細菌的繁殖對半導體產(chǎn)品的影響

半導體工業(yè)大規格集成電路生產(chǎn)過(guò)種中的晶片加工、制罩、成膜工程、照相制版工程、刻蝕工程及其他(工模類(lèi)的洗凈)各洗凈工程都用高純水除去殘留晶片表面的藥品和微粒子等,高純水中若有離子、微粒子、微生物、有機物等,對晶片中的氧化膜、多結晶膜、配線(xiàn)等有不良影響,會(huì )造成晶片的電氣特性不可靠。例如,細菌的主要成份為碳、磷、鉀等,如果它附著(zhù)晶片表面而燒成,會(huì )因碳析出而短路;磷(五價(jià))擴散會(huì )使P型、N型半導體異常。

在高純水制取過(guò)程中除去的離子成份、膠體物質(zhì)、溶存氣體、微粒子及微生物中,微生物(即純水中的細菌類(lèi))是純水中唯一會(huì )增值的雜質(zhì),有藻類(lèi)、線(xiàn)狀菌、酵母、放線(xiàn)菌、細菌 類(lèi)等。

前四者因為要求營(yíng)養只存在于純水制造過(guò)程中的一次純水之前,一次純水以后細菌類(lèi)是唯一的微生物。經(jīng)過(guò)精混后電阻率達到18兆歐的高純水中可增值的細菌大都是Gram染性陰性的,在幾乎沒(méi)有營(yíng)養源的高純水中細菌也可以充分繁殖,對半導體工業(yè)的產(chǎn)品產(chǎn)生影響,降低成品率。其主要影響有下面三點(diǎn):

1、成巨大粒子而突起使圖案缺損,成異物而有損表面的平滑性。

2、SiO2膜的鋁膜之類(lèi)被著(zhù)膜的接著(zhù)性劣化。

3、攪亂以相當于ppm的atoms/cm3級控制的不純物P、Na、Ca、Cu等的濃度。

2、 細菌在純水制取過(guò)程中的影響與對策

高純水中細菌的繁殖不僅導致半導體制品成品率的下降,同時(shí)也給高純水制取的運行管理帶來(lái)很大的困難。接觸空氣、未經(jīng)殺菌的進(jìn)水、藥劑、器皿等都會(huì )使細菌進(jìn)入純水系統,系統中的樹(shù)脂間隙、纖維素膜(反滲透膜、超濾、微孔濾膜)表面、水箱和管道死角都是細菌積聚和繁殖的場(chǎng)所;在樹(shù)脂間隙中或膜面繁殖細菌 的結果,可能導致樹(shù)脂交換性能的降低和膜結構被破壞,即影響水質(zhì),又降低產(chǎn)水量,樹(shù)脂和膜的使用壽命縮短,運行成本增加,因此,在純水制取各個(gè)環(huán)節都必須 采取必要的殺菌措施,以保障整個(gè)系統的最終殺菌效果。

而純水制取過(guò)程中所采用的膜(反滲透膜、超濾膜等)都屬于醋酸纖維素膜,盡管其本身有好的除菌效果, 但經(jīng)過(guò)長(cháng)期使用后,細菌就會(huì )侵蝕這些膜,污染并惡化水質(zhì),使產(chǎn)水量下降。反滲透膜出水中細菌超標,導致后面混合離子交換柱的樹(shù)脂也受到污染。因為細菌等微 生物附著(zhù)于離子交換樹(shù)脂表面,降低了樹(shù)脂交換容量,堵塞樹(shù)脂層孔隙,引起壓力增加,造成樹(shù)脂結塊。細菌主要污染陰離子交換樹(shù)脂, 使其交換容量下降,再生劑耗量增大,出水水質(zhì)惡化,縮短樹(shù)脂使用壽命。針對這一情況,可在前面加入次氯酸鈉進(jìn)行殺菌,由于反滲透裝置出口水中殘留氯直接流 入后面離子交換裝置,若余氯超標會(huì )對樹(shù)脂起氧化破壞作用,導致離子交換樹(shù)脂的交換基分解或架橋切斷,體積膨脹,樹(shù)脂母體會(huì )溶出高分子有機物,此種高分子有 機物會(huì )吸著(zhù)于彼此的樹(shù)脂,招致有機物污染,樹(shù)脂的交換容量降低,出水水質(zhì)變差;因此,在添加次氯酸鈉殺滅細菌時(shí),一定要控制次氯酸鈉的加藥量,以免余氯超標導致離子交換樹(shù)脂被氧化分解。

通常樹(shù)脂進(jìn)水中游離氯含量要求小于0.1mg/l,反滲透膜進(jìn)水要求游離氯含量為0.2-1.0mg/L,因此決定控制反滲透裝置進(jìn)口余氯為0.5mg/L.

在高純水制取過(guò)程中,為了控制細菌繁殖,除了在反滲透膜入口添加次氯酸鈉溶液外,還需注意以下幾點(diǎn):

1、次氯酸鈉添加量應根據水源中細菌數進(jìn)行相應調整,除了定期對細菌數進(jìn)行檢測外,還應對混合離子交換柱入口游離氯進(jìn)行檢測,以免游離氯超標,影響樹(shù)脂的正常運行。

2、注意用水點(diǎn)旋塞的污染,使用頻率較小的旋塞容易成為微生物污染的對象,一旦污染,若不長(cháng)時(shí)間放水沖洗,無(wú)法恢復原狀態(tài)。

3、市售次氯酸鈉溶液容易氧化分解,若使用時(shí)間過(guò)長(cháng)或系統逢節假日停運時(shí)間較長(cháng),除了從水箱放水讓反滲透膜隔一段時(shí)間運行數小時(shí)、使系統保持活性外,也要對次氯酸鈉溶液適時(shí)進(jìn)行更換。

4、混合離子交換柱通常都采用一用一備的,細菌在靜止純水中能夠迅速繁殖,通常在備用混床投入運行前,對其進(jìn)行再生,以保證殺菌效果。

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