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高纯水设备电导率说明分析

前言

我们在为大量电子业客户服务过程中发现电导率已不是判

定水质好坏的唯一标准，而应更加注意粒子、二氧化硅对纯水水

质的影响。

电子工业有大量的产品，其范围从阴极射线管到诸如二极管

和晶体管的离散装置，直至公称特征尺寸小于0.5μm的最复杂

的集成电路。集成电路的生产，特别是现代化的生产，有区别于

任何工业和应用对高纯度水的要求。锅炉的水质要求是用离子的

含量表示的，并未涉及粒子的细菌。但电子工业需要考虑水的所

有污染物，包括离子、有机物、粒子和二氧化硅(HaShimoto等

1990)。一般来说，电子工业用超纯水作表面清洗。在集成电路

生产过程中，裸露的硅经历多达30或40道生产工序;在每一道

工序中，导电的或绝缘的材料层被加到硅的表面。因此，在下一

层加上之前，需用腐蚀性的化学药品，如硫酸、氢氟酸蚀刻掉表

面的一部分。

为了保证彻底地漂洗和移除硅片表面的化学药物，在整个化

学蚀刻各工序间都需用超纯水。其他的电子产品制造过程也包括

表面清洗，但集成电路的尺寸大小，以致水中微量的污染物能使

硅片表面附上大量杂质，使电路钝化。诸如钠离子和氯化物能吸
附进电路的某些层内，因而改变了装置的电特性及最终产品的性

质。水中的有机物有表面活性的趋势，因而向表面迁移，并和表

面缔合。即使低含量溶解的有机物也能附着在集成电路上，从而

破坏后续层的位置。诸如细菌等粒子的尺寸无疑地能超过更小的

集成电路的特性尺寸，从而毁坏附加层，或在相邻电路间产生电

的短路。

二氧化硅的去除

二氧化硅具有不同于水中其他无机污染物的性质。二氧化硅

是非离子性的物质;在大多数进料水中，具有可检出量的浓度。

它能以单个分子或聚合成一定分子量的胶体存在。在一定的浓度

和PH条件下，二氧化硅会沉淀形成单个粒子。对此单个粒子的

去除，IX是无能为力的;但是RO对粒状二氧化硅的去除是完全

有效的，同时也能去除溶解的二氧化硅。

高纯水系统中的问题

因为RO系统是复杂的，高度工程监督的，有运动部件的机

械过程，所以它们同所有的设备系统一样，受制于同样的缺点。

但是，高纯系统的某些特性涉及特殊的问题，为了避免对水质的

严重的负面影响，在设计和操作阶段必须慎审地注意这些特殊的

问题。

1、再污染
在设计和开始工作阶段必须强调这个问题。为了保证良好的

性能，组件的制造材料应该在整个加工过程中保持洁净状态。从

制造不当的膜上漂洗掉粒子是极端困难的。在装膜之前，应该仔

细漂洗RO的管件和压力容器。添加消毒剂，如过氧化氢，在最

初漂洗期间能够帮助去除这类粒子。当然，如同任何化学试剂一

样，这些氧化剂的浓度应保持低于会使RO单元的结构材料降解

的浓度。

若可能的话，RO单元一经操作，就应保持连续运作。长时

间停工，由于细菌在透过液流道中的大量繁殖而产生粒子聚集。

当RO单元重新使用时，产品水的细菌污染将明显增加，需耗费

很多时间冲洗。心要求获得尽可能好的水质场合，必须将RO产

品水返至RO单元入口，以保证系统100%时间操作。

2、膜旁路

当水通过膜流动，而不是绕过膜流动时，可以体现RO的许

多优点。在关注去除离子物质的场合，膜旁路会降低产品水的质

量，增加精处理工序的费用。这尚不是严重的问题。然而，RO

用作减少粒子的场合，特别是半导体制造中，旁路问题便是一个

严重的问题了。在即使只有很小量的水发生膜旁路的情况下，产

品水中的粒子浓度也会增加许多倍。
膜旁路主要由两个条件导致。第一，是膜片之间缝隙密封不

严，它使进料水不首先通过膜而由膜片之间的咸水侧流入透过液

流道。这种情况较少见，最常见的是由产品水返回流入膜间的透

过液隔网的透过水的流动造成的。若有足够的压力发生此回流，

则膜间的缝隙将爆裂。若该回流是明显的，并影响许多组件，则

组件性能的下降会立即显现出来。虽然缝隙受到破坏会发生这种

情况，但是除非仔细监控RO单元，否则使用者觉察不出。

能够发生这类情况的原因如下。当RO单元的透过液排入位

于较高高度的贮藏时，贮藏中水的位头能有足够的压力引起回流，

即可破坏膜间的缝隙。通常在RO透过液的排放处安装单向阀;

但是有时即使加单向阀，正常操作还是常遭破坏，结果会使大量

的透过液泄漏，从而损害组件。

引起膜旁路的最常遇到的问题是O形密封环的泄漏。每个膜

单元的两端都有用O形环密封的连接器。这是一个经济的密封方

法，在合适的情况下是十分有效的。但是，为了使O形环密封严

格，密封的部件必须是静止固定的，但在RO压力容器中，这不

容易作到，当泵启动时，压力容器中的压力增加，容器拉伸。同

时，由于在咸水流道中水流动的拖曳，所有有