超纯水技术在半导体行业的应用

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超纯水技术在半导体行业的应用

文章出处:网责任编辑:作者:人气:-发表时间:2016-01-23 13:42:00

 

随着超纯水技术在半导体行业的应用口益广泛,半导体制造单位对超纯水的要求也越来越高。半导体行业是一个高能耗的行业。在半导体产品制造过程中,由于生产设备的精密性和生产工艺的复杂性,对其配套设施提出了很高的要求,尤其对作为半导体行业血脉的超纯水系统更是高之又高。
1超纯水制造工艺
半导体行业超纯水制造工艺可以概述为4个部分,分别为预处理部分、RO部分、电去离子部分和抛光混床部分。在有些半导体厂中,也有用“阴床十阳床”代替电去离子装置的,主要根据原水水质和产水水质对弱电解质的要求而定,这里主要探讨常用的电去离子工艺。
1.1预处理部分
预处理的作用是对原水进行粗加工。提供符合Ro进水要求的给水。其主要用来去除原水中的悬浮物、胶体,使SD≤4;去除游离氯等氧化性物质;去除部分有机物;降低LSI ,避免碳酸盐结垢。
在超纯水制造工艺中,传统预处理方式是“多介质过滤器+活性炭过滤器”。而该半导体制造厂采用了“粗过滤器+超滤装置”作为超纯水系统的预处理部分,主要原因如下:
(I)传统的预处理过程中SDI值不好控制,一般>5,不利于后续的一级反渗透系统的运行;而超滤装置的出水SDI值比较稳定(}1),能够有效地保证一级反渗透系统的运行。
(2)传统的预处理方式占地而积大,而“粗过滤器+超滤装置”占地而积小,节约了基建费用。
(3)与传统的预处理方式在更换填料时需要大量的人力和物力相比,超滤装置的更换比较方便。
(4)近年来,由于超滤技术的不断成熟,系统能够稳定安全地运行,而且超滤膜的价格也有了大幅度的降低,在一次性投资和运行维护费用上跟传统的预处理方式相比差不多。
1。2反渗透部分
在半导体行业中,反渗透部分多采用双级反渗透工艺,以确保后续工艺的安全性。通过双级反渗透,可去除水中超过99%的悬浮物、胶体,98%以上的溶解盐,大部分的微生物、TOC和部分CO2。
该半导体制造厂也采用双级反渗透工艺,同时将双级反渗透拆分成两个独立的部分,这样就更加有效地保证了系统的连续运行,即使在更换反渗透膜或在线清洗反渗透膜时,也不会造成整个工厂大而积的停水,确保了关键部位的连续用水。
该半导体厂采取在一级反渗透前增加SBS,MDC加药装置,保证了一级反渗透系统的安全运行;在一级反渗透和二级反渗透之间增加一套加碱装置,可提高二级反渗透系统的脱盐率。
1.3电去离子部分
对反渗透出水进行深度脱盐,终产水的电阻率能>15 。目前市场上比较常用的电去离子深度除盐装置模块有两种类型,分别为EDI模块和CEDI模块,两种模块的具体性能对比如表1所示。    
该半导体制造厂采用CEDI模块,同时将CEDI模块分成独立的两个部分,在清洗CEDI模块或更换CEDI模块时可以分组进行,不会造成大而积的停水,确保了关键部位的连续用水。
1.4抛光混床部分
由于半导体制造行业对超纯水的水质要求很高,故在纯水箱后输送管道上增加抛光混床,可保证超纯水系统产水的稳定性和一致性川。实际应用中基本都是采用双级抛光混床。
2节能降耗
超纯水制造工艺从原水进水到产品水出水的回收率一般都<50%,极大地浪费了水资源,同时也增加了半导体制造单位的运行成本。因而,优化超纯水处理工艺、节能减排非常重要。
以该半导体制造厂为例阐述一下超纯水系统的节能减排措施。该超纯水系统涉及到的排水主要有3个部分,分别为超滤反洗排水、一级RO浓水排水和CEDI浓水排水。笔者就不同类型的排水提出回收利用措施。
2.1超滤反洗排水
考虑到该公司现有的风淋冷却系统的补水用量很大,为更好回收利用超滤反洗排水,该公司在室外建了一个废水收集池,在收集超滤反洗排水的同时还将系统内的零散流水(分析取样排水等)一同收集,经沉降处理后,该部分水可用作风淋冷却系统的补水或用来灌溉绿地等。
2.2一级RO浓水排水
一级RO系统的水回收率一般不超过75%,因而其浓水排水量较大,回收利用的价值较高,该废水的离子含量和可溶性物质含量较高,约为自来水的4倍。为此该公司在系统内设计一个收集水箱,专门用来收集一级RO浓水,浓水一部分直接用于浇灌绿地、冲洗厕所和擦地,一部分则进入RO回用装置,对此废水进行再次浓缩,RO回用装置产水进入超纯水系统的超滤产水箱内,浓水排入污水处理系统。
2.3 CEDI浓水排水
在该半导体制造厂的超纯水系统中,CEDI浓水直接回收至双级RO系统的中间水箱内而有些双级RO系统未设置中间水箱,但是考虑到系统的安全性和CEDI浓水回收利用,增加中间水箱还是必要的。
近年来,超纯水应用技术取得了跨越式发展,重要标志是膜技术的广泛应用。膜技术用于超纯水处理工程,工艺简单、运行维护方便,同时增加终端抛光混床技术.超纯水的水质稳定可靠.受到半导体行业的普遍认同。
同时,随着半导体行业产品成本的不断压缩,对超纯水工艺的水资源利用率要求也越来越高,在超纯水处理工艺中实行节能减排也顺应了当今社会发
展的需要。

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