細(xì)菌在電子行業(yè)高純水系統(tǒng)運(yùn)行中的影響與防治
1、細(xì)菌的繁殖對半導(dǎo)體產(chǎn)品的影響
半導(dǎo)體工業(yè)大規(guī)格集成電路生產(chǎn)過種中的晶片加工、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(jī)物等,對晶片中的氧化膜、多結(jié)晶膜、配線等有不良影響,會造成晶片的電氣特性不可靠。例如,細(xì)菌的主要成份為碳、磷、鉀等,如果它附著晶片表面而燒成,會因碳析出而短路;磷(五價)擴(kuò)散會使P型、N型半導(dǎo)體異常。
在高純水制取過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(xì)菌類)是純水中唯一會增值的雜質(zhì),有藻類、線狀菌、酵母、放線菌、細(xì)菌 類等。
前四者因?yàn)橐鬆I養(yǎng)只存在于純水制造過程中的一次純水之前,一次純水以后細(xì)菌類是唯一的微生物。經(jīng)過精混后電阻率達(dá)到18兆歐的高純水中可增值的細(xì)菌大都是Gram染性陰性的,在幾乎沒有營養(yǎng)源的高純水中細(xì)菌也可以充分繁殖,對半導(dǎo)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膜的鋁膜之類被著膜的接著性劣化。
3、攪亂以相當(dāng)于ppm的atoms/cm3級控制的不純物P、Na、Ca、Cu等的濃度。
2、 細(xì)菌在純水制取過程中的影響與對策
高純水中細(xì)菌的繁殖不僅導(dǎo)致半導(dǎo)體制品成品率的下降,同時也給高純水制取的運(yùn)行管理帶來很大的困難。接觸空氣、未經(jīng)殺菌的進(jìn)水、藥劑、器皿等都會使細(xì)菌進(jìn)入純水系統(tǒng),系統(tǒng)中的樹脂間隙、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(xì)菌積聚和繁殖的場所;在樹脂間隙中或膜面繁殖細(xì)菌 的結(jié)果,可能導(dǎo)致樹脂交換性能的降低和膜結(jié)構(gòu)被破壞,即影響水質(zhì),又降低產(chǎn)水量,樹脂和膜的使用壽命縮短,運(yùn)行成本增加,因此,在純水制取各個環(huán)節(jié)都必須 采取必要的殺菌措施,以保障整個系統(tǒng)的最終殺菌效果。
而純水制取過程中所采用的膜(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)過長期使用后,細(xì)菌就會侵蝕這些膜,污染并惡化水質(zhì),使產(chǎn)水量下降。反滲透膜出水中細(xì)菌超標(biāo),導(dǎo)致后面混合離子交換柱的樹脂也受到污染。因?yàn)榧?xì)菌等微 生物附著于離子交換樹脂表面,降低了樹脂交換容量,堵塞樹脂層孔隙,引起壓力增加,造成樹脂結(jié)塊。細(xì)菌主要污染陰離子交換樹脂, 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(biāo)會對樹脂起氧化破壞作用,導(dǎo)致離子交換樹脂的交換基分解或架橋切斷,體積膨脹,樹脂母體會溶出高分子有機(jī)物,此種高分子有 機(jī)物會吸著于彼此的樹脂,招致有機(jī)物污染,樹脂的交換容量降低,出水水質(zhì)變差;因此,在添加次氯酸鈉殺滅細(xì)菌時,一定要控制次氯酸鈉的加藥量,以免余氯超標(biāo)導(dǎo)致離子交換樹脂被氧化分解。
通常樹脂進(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.
在高純水制取過程中,為了控制細(xì)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(yīng)根據(jù)水源中細(xì)菌數(shù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整,除了定期對細(xì)菌數(shù)進(jìn)行檢測外,還應(yīng)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(biāo),影響樹脂的正常運(yùn)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,若不長時間放水沖洗,無法恢復(fù)原狀態(tài)。
3、市售次氯酸鈉溶液容易氧化分解,若使用時間過長或系統(tǒng)逢節(jié)假日停運(yùn)時間較長,除了從水箱放水讓反滲透膜隔一段時間運(yùn)行數(shù)小時、使系統(tǒng)保持活性外,也要對次氯酸鈉溶液適時進(jìn)行更換。
4、混合離子交換柱通常都采用一用一備的,細(xì)菌在靜止純水中能夠迅速繁殖,通常在備用混床投入運(yùn)行前,對其進(jìn)行再生,以保證殺菌效果。
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