半導(dǎo)體電子工業(yè)超純水系統(tǒng)中的TOC影響
在過(guò)去40年中，電子工業(yè)的發(fā)展已經(jīng)推動(dòng)蝕刻至硅芯片的電路數(shù)目指數(shù)級(jí)的增加。電路數(shù)目巨幅增加已使得線路寬度明顯減小，從而大幅提升了所用超純水的精確和連續(xù)測(cè)量的要求。
在半導(dǎo)體制造工藝中，對(duì)于純水設(shè)備和超純水系統(tǒng)中的離子和有機(jī)污染物方面有最嚴(yán)格的要求。在其超純水系統(tǒng)中控制和測(cè)量這些污染物已經(jīng)使半導(dǎo)體制造企業(yè)能夠提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)能。水凈化處理技術(shù)發(fā)展和這些污染物檢測(cè)儀器的創(chuàng)新在改善和檢測(cè)超純水水質(zhì)方面，已經(jīng)發(fā)揮了重大作用。接著這些進(jìn)步又推動(dòng)超純水中的各項(xiàng)污染物的允許極限值不斷降低。
總有機(jī)碳（TOC）分析技術(shù)是用于監(jiān)測(cè)超純水有機(jī)污染物含量和“健康的”的超純水系統(tǒng)的強(qiáng)有力工具。在過(guò)去數(shù)十年間，超純水TOC項(xiàng)的檢測(cè)極限降低了幾個(gè)數(shù)量級(jí)，導(dǎo)致TOC含量檢測(cè)極限從ppb級(jí)朝ppt級(jí)發(fā)展。隨著未來(lái)的新一代芯片技術(shù)預(yù)計(jì)將達(dá)到更窄的線寬，半導(dǎo)體制造企業(yè)對(duì)超純水的要求不僅是更低濃度含量的有機(jī)物和離子污染物，而且檢測(cè)儀器也需要能夠精確,快速地進(jìn)行檢測(cè)和響應(yīng)。
在水系統(tǒng)中的有機(jī)物來(lái)源
補(bǔ)給水是有機(jī)物的主要來(lái)源。和地下水相比地表水含有高含量的自然生成的有機(jī)物。但地下水源在許多地區(qū)已經(jīng)枯竭。因此，高純水水/蒸汽循環(huán)補(bǔ)給水的來(lái)源主要依靠地表水、再生水甚至市政污水。更加復(fù)雜的是，地表水的來(lái)源通常在有機(jī)物的濃度和類(lèi)型上有著明顯的季節(jié)性差異。水處理系統(tǒng)產(chǎn)水的有機(jī)物含量也有可能隨季節(jié)大范圍波動(dòng), 在一個(gè)季節(jié)產(chǎn)水有機(jī)物含量低但在另一個(gè)季節(jié)里的有機(jī)物含量可能面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)。。
原水水質(zhì)成分的巨大變化也會(huì)影響系統(tǒng)處理,比如雨季地表水通常含有較高的有機(jī)物成分旱季地下水的含鹽量較高。可以減少補(bǔ)給水中的有機(jī)物含量的單元處理操作包括改良的絮凝處理、膜處理工藝、終端氧化處理以及其他。水處理系統(tǒng)必須針根據(jù)具體的水質(zhì)成分和當(dāng)?shù)貤l件量身定做。
有機(jī)物的第二個(gè)最重要的來(lái)源是處理系統(tǒng)中離子交換樹(shù)脂。畢竟，樹(shù)脂顆粒由有機(jī)聚合物制成。樹(shù)脂物理破損分解后成為樹(shù)脂細(xì)微顆粒, 如果該樹(shù)脂細(xì)微顆粒不能通過(guò)適當(dāng)大小的過(guò)濾篩目脫除就會(huì)進(jìn)入工藝系統(tǒng)中。樹(shù)脂化學(xué)分解后可產(chǎn)生微量污染物：陽(yáng)離子樹(shù)脂產(chǎn)生磺酸，陰離子樹(shù)脂產(chǎn)生胺。此外，痕量級(jí)樹(shù)脂加工溶劑也被釋放出來(lái)進(jìn)入系統(tǒng)中。這些污染物可能在結(jié)構(gòu)中包括無(wú)機(jī)成分，如氯化物和硫酸鹽。
另外有機(jī)污染物直接來(lái)源自工藝和管網(wǎng)系統(tǒng)，包括泵潤(rùn)滑油、泵密封件、拋光樹(shù)脂和系統(tǒng)死水區(qū).
檢測(cè)機(jī)理
純水設(shè)備電導(dǎo)率是檢測(cè)離子污染物（通常為礦物質(zhì)）的常規(guī)和經(jīng)濟(jì)的監(jiān)測(cè)方式。電導(dǎo)率可以檢測(cè)出有機(jī)酸和有機(jī)堿，但對(duì)大多數(shù)有機(jī)污染物感應(yīng)不夠靈敏。基于這個(gè)原因，總有機(jī)碳（TOC）分析儀通過(guò)將有機(jī)物完全氧化成離子形式，形成碳酸，通過(guò)電導(dǎo)率方式來(lái)檢測(cè)有機(jī)物。通過(guò)有機(jī)物氧化前后的電導(dǎo)率的讀數(shù)差，從而實(shí)現(xiàn)TOC測(cè)量。
根據(jù)紫外線氧化/電導(dǎo)率測(cè)量在線TOC
汞燈發(fā)射出185 nm和254 nm的紫外線光
光,反應(yīng)物,接觸表面和接觸時(shí)間是反應(yīng)進(jìn)行的推動(dòng)因素
需要精確地轉(zhuǎn)換溫度和電導(dǎo)率
在超純水系統(tǒng)的最終去離子工藝段后進(jìn)行TOC監(jiān)測(cè)非常重要，目的是防止它們進(jìn)入后序精處理和系統(tǒng)管網(wǎng)中。上游和下游產(chǎn)物的另行測(cè)量可以幫助診斷有機(jī)物有無(wú)泄漏，例如，膜故障、離子交換樹(shù)脂退化或泵故障。另外, 在管網(wǎng)系統(tǒng)回路進(jìn)行TOC檢測(cè)可以降低生產(chǎn)線發(fā)生有機(jī)物污染的風(fēng)險(xiǎn).
純水設(shè)備通常原水為飲用水經(jīng)過(guò)多級(jí)處理工序制備而得。給水中的有機(jī)混合物包括自然生成的有機(jī)物與人工合成的有機(jī)物。前者主要是黃腐酸、腐殖酸和單寧酸形成一種復(fù)雜的混合物，主要來(lái)自樹(shù)葉和草的降解或來(lái)自泥炭或沼澤地區(qū)。此外，還有一些細(xì)菌、其他生物及其分泌產(chǎn)物。人工合成有機(jī)物的來(lái)源包括工業(yè)廢物和生活垃圾，如洗滌劑、溶劑和油類(lèi)，再加上農(nóng)用化學(xué)品，比如化肥、除草劑和殺蟲(chóng)劑。
由于水須經(jīng)處理才能滿(mǎn)足工業(yè)和市政用水的要求。在處理過(guò)程中很多雜質(zhì)被去除, 但也引入了一些其他雜貨，例如，來(lái)自塑料管材和儲(chǔ)罐中的增塑劑。通過(guò)和化學(xué)處理藥劑發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生一些其他的化合物，如氯氣和臭氧。在把原水處理成超純水的過(guò)程中，有機(jī)物可以通過(guò)下面的部分或全部水處理技術(shù)進(jìn)行脫除：反滲透、微過(guò)濾、離子交換、吸附和紫外線光氧化。這些水處理技術(shù)可以脫除大多數(shù)的污染物，僅留下極少量的各種各樣的雜質(zhì)。純水設(shè)備，實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備, 蘭州純水設(shè)備。
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