半导体行业对超纯水水质要求远高于普通行业,核心监测指标需精准把控,直接关联芯片良品率,具体要求如下:
电阻率:衡量水中离子含量,常温(25℃)下需达 18.2 兆欧以上,确保水中离子极低,避免影响半导体元器件性能;
TOC(总有机碳):控制水中有机物污染,需≤0.5PPB,防止有机物干扰光刻精度,导致芯片质量下降;
颗粒物:严格限制颗粒大小与数量,≥0.05 微米的颗粒物每升不超过 100 个,避免颗粒物造成光刻偏差或电路短路;
溶解氧:需<1PPB,防止溶解氧过高滋生细菌、形成氧化层,影响晶圆表面质量与芯片性能;
PH 值:需稳定在特定范围,避免酸碱失衡对晶圆清洗、化学品稀释等工艺造成不良影响。
针对核心指标,需搭配专业监测设备与方法,实现全流程水质管控:
颗粒物监测:采用液体粒子计数器,实时检测超纯水中颗粒物数量,确保清洁度符合生产要求;
化学指标监测:借助在线电化学仪器,实时监测 TOC、电阻率、溶解氧、PH 值:
集成监测系统:搭建在线实时监测系统,结合传感器与数据分析技术,实时传输数据至中控,同时支持远程监控与遥控,提升监测效率;
超纯水制备监测:超纯水源自自来水,需经 ACF、UF、RO、EDI 等多级工艺预处理(TOC 降至 10-30PPB),再通过 TOC-UV 灯降至≤0.5PPB,全程需监测处理前后水质,确保达标。
监测周期:无固定标准,需根据生产工况、水质变化灵活调整,通常需每日定期采样检测,频次依据生产需求设定,确保及时发现水质波动;
监测意义:
提前预警:及时发现水质异常(如 TOC 超标、溶解氧升高),避免因水质问题导致生产中断或产品不良;
保障质量:精准管控水质,适配晶圆冲洗、光刻、刻蚀、机械抛光等关键工艺,提升芯片良品率;
适配技术升级:随着半导体元器件尺寸缩小、精度提升,监测需同步升级设备精度与范围,满足更高水质要求。