1. 超純水在半導體芯片生產中的應用需求
隨著半導體行業競爭的日趨激烈，半導體芯片生產對超純水的質量、純度要求不斷提高，超純水在半導體芯片生產中的質量和穩定性對半導體設備及芯片產品的良率、性能、品質和可靠性等多方面產生重要影響。因此，如何優化半導體芯片生產中超純水的生產工藝和水質檢測技術，以滿足半導體芯片生產對高純度、高品質的超純水的需求，已成為半導體產業研究和探討的重要課題。
2. 超純水的生產工藝及設備
超純水生產系統主要由預處理、一級反滲透（RO）處理、二級反滲透處理、混床處理、紫外線殺菌、超濾（UF）等設備組成。超純水的生產工藝主要包括預處理、反滲透膜和混床處理、紫外線殺菌及超濾等處理工藝。
（1）預處理：預處理的主要目的是減少原水中的懸浮物、顆粒物、濁度、余氯、電導率等。常見的預處理設備包括原水罐、多媒體過濾器、活性炭過濾器、軟化器等。
（2）混床處理：將反滲透處理后的水進行深度去離子處理，以降低水中的電導率。混床中的陽離子和陰離子樹脂可以將水中的陽離子和陰離子完全吸附，使水的電導率降低到極低水平。超濾
（3）UF：超濾是通過外壓作用使液體和部分小分子物質通過一種選擇性能的膜，留下大分子物質和顆粒物的過程。主要用于去除水中的細菌、大分子有機物等。
（4）
RO反滲透是一種通過半透膜濾除水中雜質的技術，可以用于水的凈化和海水淡化。RO反滲透技術的核心是半透膜，其具有高通透性和選擇性，可以將水中的溶解性固體、溶解性氣體、有機物等雜質濾除，從而獲得高純度的水。
RO反滲透技術的工作原理是，將水通過高壓泵送入半透膜模組，水分子可以通過半透膜，而雜質則被濾除。經過RO反滲透處理后的水質量高，可以用于飲用水、工業用水、電子行業用水等。
RO反滲透技術的優點是：處理效率高、占地面積小、操作簡便、處理成本低、處理后水質高。缺點是：需要高壓泵提供高壓力，能耗較高；半透膜易受到污染，需要定期更換。
反滲透膜：將原水中可溶性鹽分、有機物以及細菌等去除，達到設定的水質標準。通常采用一級反滲透和二級反滲透處理，一級反滲透設備的主要目的是達到一定的去鹽率，同時預防二級反滲透膜的污染；二級反滲透設備進一步提高水質。
（5）EDI技術（Electrodeionization）可以制備超純水，通常指電子級水（Electronic Grade Water，EGW）。與傳統的去離子技術不同，EDI技術可以使水的電阻率達到18 MΩ·cm以上，玻璃級別的純度。
制備超純水的EDI系統流程通常包括3個系統：一級RO預處理，二級EDI超純水系統和循環RO系統。首先，一級RO預處理可以去除大部分離子、雜質和溶解性固體，以減輕EDI系統的工作壓力。其次，EDI超純水系統可以進一步去除電導率非常低的離子和有機物。*后，循環RO系統主要是為了回收EDI系統廢水并減少水的消耗，降低操作成本。
EDI技術制備的超純水質量高、純度穩定、操作成本低、廢水回收利用率高。在微電子制造、藥物制造、食品加工等領域有廣泛的應用。
（6））紫外線殺菌：紫外線（UV）是一種有效的殺菌手段，可以破壞微生物DNA和RNA，使其失去活性，達到殺菌消毒的目的。
3. 水質關鍵檢查點要求達到的技術指標
半導體芯片生產對超純水的技術指標要求非常高，主要包括以下幾個方面：
（1）電阻率：電阻率是表征水質純度的一個重要指標，一般要求達到18.2MΩ·cm（25℃）。
（2）硅、磷、鋁等微量元素濃度：要求對這些微量元素的濃度進行嚴格控制，一般要求在數ppb甚至ppt水平。
（3）細菌及細菌內毒素：要求對細菌數量進行嚴格控制，一般要求細菌數量不大于10cfu /100ml，內毒素不大于0.25EU/ml。
（4）余氯：作為消毒劑的氯對半導體設備有腐蝕性，因此要求對水中的余氯進行嚴格控制，一般要求在數ppb水平。
（5）顆粒物：對水中顆粒物的濃度要求嚴格控制，通常要求在0.1μm-1.0μm大小的顆粒物濃度不大于50個/ml。
4. 在線水質監測技術及設備
在線水質監測可以實時獲取超純水的水質數據，對半導體芯片生產線具有重要指導意義，有利于對設備狀態進行實時了解和調整。常用的在線水質監測設備和技術包括：
（1）電導率監測：電導率監測是實時檢測超純水電導率的一種監測手段，以確保其水質達到要求。常見的電導率監測儀器有HACH、YSI、ENDRESS HAUSER等品牌。
（2）余氯監測：余氯在線監測技術監測進膜前余氯的去除，主要包括DPD比色法和膜極法。HACH公司的CL17分析器和KINGMILL上海清淼光電KM-CL400是DPD比色法在線監測余氯的一種典型設備，具有監測結果準確、操作簡便等優點。
（3）硬度監測：硬度在線監測在軟化水監測出水水質和樹脂的再生情況，主要采用EDTA滴定法，可以實時了解水中鈣鎂離子的含量。常見硬度監測設備主要包括HACH 、上海清淼光電等品牌。
5. 結論
隨著半導體產業的發展，對半導體芯片生產過程中的超純水質量要求越來越高，對超純水生產工藝、設備、技術要求以及在線水質檢測技術進行了探討。通過優化純水站設備配置和在線監測技術，可以更好地保障半導體芯片生產過程中的超純水質量，提高半導體芯片的良率和性能，降低生產成本，從而為我國半導體產業的快速發展提供有力支持。
