在电子工业超纯水系统中的TOC影响———在电子工业超纯水系统中的TOC影响

“水，随处可见……但没有一滴足够纯净。”        水是人类所使用的最常见的试剂。超纯水是电子工业在晶圆清洁与生产中所使用的耗量最大、效用最强的溶剂。          在过去40年中，电子工业的发展已经推动蚀刻至硅芯片的电路数目指数级的增加。电路数目巨幅增加已使得线路宽度明显减小，从而大幅提升了所用超纯水的精确和连续测量的要求。          在半导体制造工艺中，对于纯水和超纯水系统中的离子和有机污染物方面有最严格的要求。在其超纯水系统中控制和测量这些污染物已经使半导体制造企业能够提高产品质量和产能。水净化处理技术发展和这些污染物检测仪器的创新在改善和检测超纯水水质方面，已经发挥了重大作用。接着这些进步又推动超纯水中的各项污染物的允许极限值不断降低。         总有机碳（TOC）分析技术是用于监测超纯水有机污染物含量和“健康的”的超纯水系统的强有力工具。在过去数十年间，超纯水TOC项的检测极限降低了几个数量级，导致TOC含量检测极限从ppb级朝ppt级发展。随着未来的新一代芯片技术预计将达到更窄的线宽，半导体制造企业对超纯水的要求不仅是更低浓度含量的有机物和离子污染物，而且检测仪器也需要能够精确,快速地进行检测和响应。   在水系统中的有机物来源           补给水是有机物的主要来源。和地下水相比地表水含有高含量的自然生成的有机物。但地下水源在许多地区已经枯竭。因此，高纯水水/蒸汽循环补给水的来源主要依靠地表水、再生水甚至市政污水。更加复杂的是，地表水的来源通常在有机物的浓度和类型上有着明显的季节性差异。水处理系统产水的有机物含量也有可能随季节大范围波动, 在一个季节产水有机物含量低但在另一个季节里的有机物含量可能面临严峻考验。。          原水水质成分的巨大变化也会影响系统处理,比如雨季地表水通常含有较高的有机物成分旱季地下水的含盐量较高。可以减少补给水中的有机物含量的单元处理操作包括改良的絮凝处理、膜处理工艺、终端氧化处理以及其他。水处理系统必须针根据具体的水质成分和当地条件量身定做。          有机物的第二个最重要的来源是处理系统中离子交换树脂。毕竟，树脂颗粒由有机聚合物制成。树脂物理破损分解后成为树脂细微颗粒, 如果该树脂细微颗粒不能通过适当大小的过滤筛目脱除就会进入工艺系统中。树脂化学分解后可产生微量污染物：阳离子树脂产生磺酸，阴离子树脂产生胺。此外，痕量级树脂加工溶剂也被释放出来进入系统中。这些污染物可能在结构中包括无机成分，如氯化物和硫酸盐。   另外有机污染物直接来源自工艺和管网系统，包括泵润滑油、泵密封件、抛光树脂和系统死水区.   检测机理          电导率是检测离子污染物（通常为矿物质）的常规和经济的监测方式。电导率可以检测出有机酸和有机碱，但对大多数有机污染物感应不够灵敏。基于这个原因，总有机碳（TOC）分析仪通过将有机物完全氧化成离子形式，形成碳酸，通过电导率方式来检测有机物。通过有机物氧化前后的电导率的读数差，从而实现TOC测量。   根据紫外线氧化/电导率测量在线TOC  

• 汞灯发射出185 nm和254 nm的紫外线光
• 光,反应物,接触表面和接触时间是反应进行的推动因素
• 需要精确地转换温度和电导率

        在超纯水系统的最终去离子工艺段后进行TOC监测非常重要，目的是防止它们进入后序精处理和系统管网中。上游和下游产物的另行测量可以帮助诊断有机物有无泄漏，例如，膜故障、离子交换树脂退化或泵故障。另外, 在管网系统回路进行TOC检测可以降低生产线发生有机物污染的风险.          超纯水通常原水为饮用水经过多级处理工序制备而得。给水中的有机混合物包括自然生成的有机物与人工合成的有机物。前者主要是黄腐酸、腐殖酸和单宁酸形成一种复杂的混合物，主要来自树叶和草的降解或来自泥炭或沼泽地区。此外，还有一些细菌、其他生物及其分泌产物。人工合成有机物的来源包括工业废物和生活垃圾，如洗涤剂、溶剂和油类，再加上农用化学品，比如化肥、除草剂和杀虫剂。          由于水须经处理才能满足工业和市政用水的要求。在处理过程中很多杂质被去除, 但也引入了一些其他杂货，例如，来自塑料管材和储罐中的增塑剂。通过和化学处理药剂发生反应产生一些其他的化合物，如氯气和臭氧。在把原水处理成超纯水的过程中，有机物可以通过下面的部分或全部水处理技术进行脱除：反渗透、微过滤、离子交换、吸附和紫外线光氧化。这些水处理技术可以脱除大多数的污染物，仅留下极少量的各种各样的杂质。   UPW（超纯水）系统的TOC监测           微生物污染可能会引起晶元和芯片缺陷从而导致数百万美元的产品损失。水系统有机物和微生物污染之间直接的相关性难以查明，有机物含量是“健康”的水系统的一个重要指标。有机物是可能存在于管网系统、贮水箱、工艺单元或处理模块中的任何细菌的食物来源。对UPW（超纯水）系统的有机物含量进行精确、快速、方便的测量可以挽回因为产品损失而造成的数百万美元经济损失。         新款5000TOC传感器和770MAX分析仪所提供性能在满足这些要求的同时还提供诸如: 连续在线监控,维护量低,久经考验工业模块化设计和多参数功能。其界面直接连接770MAX，具备监控其他测量参数的附加功能。770MAX分析仪是电子工业的“黄金测量标准”， 5000TOC传感器作为这一多参数检测平台完美的补充,具有重要意义       进行TOC检测多年来一直是半导体产业水质检测标准所要求的，但由于成本和一些TOC分析仪的操作不便，仅对UPW（超纯水）系统及其管网有限的几个工艺点进行TOC检测。5000TOC传感器和770MAX多参数仪器可以对多个测量点进行监控，不仅经济实惠，而且也是在减少风险上不错的投资。。          采用5000TOC针对整个UPW（超纯水）系统来监测反渗透膜的完整性、紫外灯TOC脱除效果、树脂床的性能和有机物脱落，从而改善超纯水系统的运行性能, 具有很高的成本效益。            超纯水生产需要在整个处理过程中监测有机污染物。5000TOC传感器提供从反渗透产水到使用点的连续、快速和可靠的TOC水平监测。通过连续在线测量的5000TOC传感器确保TOC波动情况将不会被错过。         Thornton 5000TOC传感器和770MAX分析仪提供了一个理想、经济的分析工具。除TOC之外770MAX还可以同时配置3个其他分析传感器，包括电导率、pH值、ORP或溶氧量以及压力、液位或者流量传感器。770MAX也可以与两个5000TOC传感器连接，另外两个智能通路可以测量电导率、pH值或溶氧.另外还有两个脉冲流量通道可以利用。如果希望了解更多关于770MAX仪器的内容，请参见ML0067。如果希望了解更多关于5000TOC传感器的内容，请参见ML0103。