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細菌在電子行業高純水系統運行中的影響與防治--東莞新長江水務13711990013
廣東.東莞新長江水處理   2017/9/27 22:26:33 作者:東莞新長江   來源:東莞新長江   字體:

1、 細菌的繁殖對半導體產品的影響

半導體工業大規格集成電路生產過種中的晶片加工、制罩、成膜工程、照相制版工程、刻蝕工程及其他(工模類的洗凈)各洗凈工程都用高純水除去殘留晶片表面的藥品和微粒子等,高純水中若有離子、微粒子、微生物、有機物等,對晶片中的氧化膜、多結晶膜、配線等有不良影響,會造成晶片的電氣特性不可靠。例如,細菌的主要成份為碳、磷、鉀等,如果它附著晶片表面而燒成,會因碳析出而短路;磷(五價)擴散會使P型、N型半導體異常。
   
   

在高純水制取過程中除去的離子成份、膠體物質、溶存氣體、微粒子及微生物中,微生物(即純水中的細菌類)是純水中唯一會增值的雜質,有藻類、線狀菌、酵母、放線菌、細菌類等。前四者因為要求營養只存在于線水制造過程中的一次純水之前,一次純水以后細菌類是唯一的微生物。經過精混后電阻率達到18兆歐的高純水中可增值的細菌大都是Gram染性陰性的,在幾乎沒有營養源的高純水中細菌也可以充分繁殖,對半導體工業的產品產生影響,降低成品率。其主要影響有下面三點:1、成巨大粒子而突起使圖案缺損,成異物而有損表面的平滑性。2、SiO2膜的鋁膜之類被著膜的接著性劣化。3、攪亂以相當于ppm的atoms/cm3級控制的不純物P、Na、Ca、Cu等的濃度。

2、細菌在純水制取過程中的影響與對策

高純水中細菌的繁殖不僅導致半導體制品成品率的下降,同時也給高純水制取的運行管理帶來很大的困難。接觸空氣、未經殺菌的進水、藥劑、器皿等都會使細菌進入純水系統,系統中的樹脂間隙、纖維素膜(反滲透膜、超濾、微孔濾膜)表面、水箱和管道死角都是細菌積聚和繁殖的場所;在樹脂間隙中或膜面繁殖細菌的結果,可能導致樹脂交換性能的降低和膜結構被破壞,即影響水質,又降低產水量,樹脂和膜的使用壽命縮短,運行成本增加,因此,在純水制取各個環節都必須采取必要的殺菌措施,以保障整個系統的最終殺菌效果。而純水制取過程中所采用的膜(反滲透膜、超濾膜等)都屬于醋酸纖維素膜,盡管其本身有好的除菌效果,但經過長期使用后,細菌就會侵蝕這些膜,污染并惡化水質,使產水量下降。反滲透膜出水中細菌超標,導致后面混合離子交換柱的樹脂也受到污染。因為細菌等微生物附著于離子交換樹脂表面,降低了樹脂交換容量,堵塞樹脂層孔隙,引起壓力增加,造成樹脂結塊。細菌主要污染陰離子交換樹脂,使其交換容量下降,再生劑耗量增大,出水水質惡化,縮短樹脂使用壽命。針對這一情況,可在前面加入次氯酸鈉進行殺菌,由于反滲透裝置出口水中殘留氯直接流入后面離子交換裝置,若余氯超標會對樹脂起氧化破壞作用,導致離子交換樹脂的交換基分解或架橋切斷,體積膨脹,樹脂母體會溶出高分子有機物,此種高分子有機物會吸著于彼此的樹脂,招致有機物污染,樹脂的交換容量降低,出水水質變差;因此,在添加次氯酸鈉殺滅細菌時,一定要控制次氯酸鈉的加藥量,以免余氯超標導致離子交換樹脂被氧化分解。通常樹脂進水中游離氯含量要求小于0.1mg/l,反滲透膜進水要求游離氯含量為0.2-1.0mg/L,因此決定控制反滲透裝置進口余氯為0.5mg/L.
   
   

在高純水制取過程中,為了控制細菌繁殖,除了在反滲透膜入口添加次氯酸鈉溶液外,還需注意以下幾點:

1、次氯酸鈉添加量應根據水源中細菌數進行相應調整,除了定期對細菌數進行檢測外,還應對混合離子交換柱入口游離氯進行檢測,以免游離氯超標,影響樹脂的正常運行。

2、注意用水點旋塞的污染,使用頻率較小的旋塞容易成為微生物污染的對象,一旦污染,若不長時間放水沖洗,無法恢復原狀態。

3、市售次氯酸鈉溶液容易氧化分解,若使用時間過長或系統逢節假日停運時間較長,除了從水箱放水讓反滲透膜隔一段時間運行數小時、使系統保持活性外,也要對次氯酸鈉溶液適時進行更換。

4、混合離子交換柱通常都采用一用一備的,細菌在靜止純水中能夠迅速繁殖,通常在備用混床投入運行前,對其進行再生,以保證殺菌效果。--東莞新長江水務科技有限公司13711990013 黃生

 

   
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