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赋能芯片制造:Nichirei超纯水装置为半导体行业保驾护航

发布时间:2025-08-23 点击量:28

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在纳米级的芯片制造世界中,一粒微尘都犹如一颗巨砾,一滴不纯的水都足以引发一场“海啸"。超纯水(UPW),作为集成电路制造中用量最大的“化学品",其纯度直接决定了芯片的良率、性能与可靠性。随着制程工艺不断逼近物理极限,对超纯水的要求也达到了未有的高度。在这一场关乎国家科技命脉的精密竞赛中,日本Nichirei(日冷)的电再生型超纯水生成装置,以其技术特性,正成为半导体工厂不可少的“护航者"。

一、 芯片制造的“生命线":为何超纯水如此关键?

在半导体车间,超纯水主要用于晶圆的清洗和刻蚀等关键工艺。任何微量的杂质,包括:

  • 离子污染物(Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cl⁻等):会导致栅极氧化层完整性退化、漏电流增加,直接降低器件寿命和可靠性。

  • 有机污染物(TOC):在晶圆表面形成有机膜,造成光刻胶附着力差、图形缺陷和氧化层空洞。

  • 颗粒和微生物:充当“掩膜",导致电路短路、开路或特性偏移。

这些杂质对于28纳米以下的先进制程而言,无疑是致命的。因此,超纯水必须是电阻率无限接近理论极限值(18.248 MΩ·cm @25°C)、TOC含量低于5ppb、且几乎不含颗粒和微生物的“绝对纯净"的水。

二、 Nichirei电再生技术:以“电"之名,捍卫纯度

传统超纯水制备中最后的离子去除环节,严重依赖离子交换树脂,而树脂再生则需要大量危险的酸、碱化学品。这一过程不仅带来安全风险、运行成本高昂,更可能导致水质波动和二次污染。

Nichirei的核心解决方案——电再生技术(连续电去离子,CEDI/EDI),彻颠这一模式:

  • 革命性原理:该装置在直流电场的作用下,不仅能够高效去除水中离子,更能利用电解水产生的H⁺和OH⁻离子实时、连续地再生离子交换树脂。这意味着,“生产"与“再生"同步进行,无需停机,更无需任何化学药剂。

  • 捍卫芯片制造的核心价值:

    1. 稳定,零波动:7x24小时持续产出电阻率稳定≥18.2 MΩ·cm的超纯水,消除了因树脂性能衰减或化学再生带来的水质周期性波动,为芯片的连续、大规模、高良率生产提供了坚实基础。

    2. 从源头杜绝污染:全程无化学药剂引入,从根本上消除了酸碱残留导致的钠、氯等特定离子污染风险,保护了价值连城的晶圆。

    3. 超低TOC表现:系统能有效控制总有机碳含量,满足先进制程对有机物近乎苛刻的要求。

三、 为半导体工厂带来的方位赋能

  1. 提升良率与产品可靠性:水质的绝对稳定和超高纯度,直接减少了由表面污染引起的芯片缺陷,是芯片高良品率的重要保障。

  2. 显著降低总拥有成本(TCO):

    • 省去化学品费用:无需采购、储存和处置酸碱。

    • 省去相关基础设施:节省了酸碱储罐、中和池及配套管道的建设和维护成本。

    • 减少停机时间:连续运行,无需因再生而停机,提升了设备利用率。

  3. 实现安全与绿色生产:

    • 本质安全:消除了工厂内运输、储存和使用危险化学品的安全隐患。

    • 环境友好:无有毒有害化学废液排放,极大减轻了废水处理压力,帮助芯片工厂实现更先进的ESG(环境、社会和治理)目标,打造绿色晶圆厂。

  4. 高度自动化与智能化:装置集成先进的PLC控制系统,可实时监控所有运行参数,实现无人值守操作,并完整记录水质数据,满足半导体行业对制程控制和可追溯性的严苛要求。

四、 成功应用的基石:系统化集成

Nichirei装置并非孤立存在,而是作为超纯水系统的“心脏"——核心除盐模块。一套为半导体服务的超纯水系统,通常以其为核心进行集成:

  • 前置屏障:多介质过滤、超滤、两级RO反渗透等,为EDI模块提供进水保障。

  • 后端精炼:在EDI之后,配合紫外线杀菌器、抛光混床、终端超滤等,最终产出符合E5、E6等半导体最高水质标准的超纯水。

  • 高标准材料:整个系统管路采用PVDF或超高纯度316L EP级不锈钢,确保系统本身不成为污染源。

结语

在摩尔定律的驱动下,芯片制造的竞争已深入到每一个基础要素。超纯水,这一看似平凡的资源,其制备技术已成为衡量一座晶圆厂先进程度的重要标尺。Nichirei的电再生型超纯水生成装置,以其前瞻性的技术理念——更稳定、更纯净、更经济、更绿色——契合了半导体产业向前发展的核心需求。它不仅是一项水处理设备,更是赋能先进芯片制造、为国之重器保驾护航的战略性技术基石。选择Nichirei,即是选择为未来的芯片生产,奠定一条无比纯净、可靠的生命线。