半导体行业用超纯水设备的主要要求包括水质指标、设备配置、工艺流程和运维管理等方面。
水质指标要求
- 电阻率：半导体行业对超纯水的电阻率要求极高，通常需要达到18.2 MΩ·cm以上，部分工艺甚至要求接近18.3 MΩ·cm。电阻率越高，离子污染越低，例如钠、钾等碱金属离子可能导致晶体管漏电，重金属（如铜、铁）会改变半导体掺杂特性。
- 颗粒物：颗粒物要求通常≤10个/mL（尺寸≥0.22 μm），先进制程（如3nm以下）可能要求≤1个/mL。检测方法包括液体颗粒计数仪（如HIAC标准）
。 - 微生物：要求<1 CFU/mL（菌落数），部分工艺要求趋近于零。控制手段包括紫外线杀菌（UV）、膜过滤（如UF/MF）、臭氧处理，并采用氮封水箱防止二次污染。
- 金属离子与痕量元素：如钠（Na⁺）、钾（K⁺）、铁（Fe）、铜（Cu）、硼（B）、硅（Si）等需严格控制。例如，ASTM D5127-13(2018)对Type E-1.2水要求硅含量≤1 ppb，铜≤0.05 ppb。
- 有机污染物：总有机碳（TOC）通常≤5 ppb，部分工艺要求≤1 ppb。控制方式包括紫外线氧化或超滤（UF）去除有机物。
设备配置要求
- 预处理阶段：原水的初步净化包括多介质过滤和活性炭吸附技术，去除大颗粒悬浮物、胶体和部分有机物。预处理环节还需投加阻垢剂防止结垢，并通过软化器置换水中的钙镁离子
。 - 核心净化工艺：反渗透（RO）系统是超纯水制备的核心环节，利用半透膜的选择透过性，实现98%以上的离子去除率。半导体级RO膜通常采用聚酰胺复合材质，脱盐率高达99.5%。为进一步去除残留离子，系统会配置电去离子（EDI）装置，使产水电阻率稳定在15-17 MΩ·cm。
- 终端精制：采用紫外线氧化技术、超滤（UF）与纳米过滤等方法，进一步去除微量有机物和颗粒物。
工艺流程和维护管理
- 多级工艺：超纯水设备通常采用多级工艺逐级提纯，包括预处理、核心净化、终端精制等环节。
- 运维管理：设备需定期消毒管路和水箱，推荐使用紫外线杀菌、臭氧消毒或化学循环系统。水质监控系统实时显示电阻率、TOC等参数，超标自动报警；耗材如滤芯、RO膜需定期更换
