對(duì)半導(dǎo)體行業(yè)而言，如何制造符合需求的超純水非常重要。這其中，硼是一個(gè)很重要的水質(zhì)指標(biāo)。一些研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用來(lái)作為芯片清洗的超純水含有過(guò)量的硼時(shí)，就會(huì)對(duì)產(chǎn)品良率產(chǎn)生一定的影響。國(guó)際半導(dǎo)體協(xié)會(huì)(SEMI)在2021年的半導(dǎo)體制程用超純水指南中建議，在終端超濾后，超純水的硼濃度應(yīng)小于50ppt;某些先進(jìn)制程或關(guān)連產(chǎn)業(yè) (例如:芯片上游原料或制程所需的化學(xué)藥品)對(duì)超純水硼濃度的要求甚至達(dá)到小于1ppt的水準(zhǔn)。因此，要如何在不影響其他水質(zhì)的情況下，將水中的硼有效去除、維持水質(zhì)穩(wěn)定是終端用戶與工程公司共同面臨的課題，接下來(lái)我們一起探討傳統(tǒng)超純水系統(tǒng)主要的除硼工藝與其限制。

為什么RO、EDI無(wú)法根本解決硼污染的問(wèn)題?
 

傳統(tǒng)常見(jiàn)的超純水處理流程，在初級(jí)處理回路，可以除硼的處理單元包括強(qiáng)堿陰離子交換樹(shù)脂(SBA)、反滲透(RO)與電除鹽設(shè)備(EDI)。其中SBA對(duì)硼的選擇性很低、操作交換容量也很小，所以很容易受到其他陰離子的影響而造成泄漏，RO在pH為中性的環(huán)境下，對(duì)硼的去除率也不高，所以也很難有效控制硼的濃度，EDI雖然可以達(dá)到較高的脫硼率，但它會(huì)隨著內(nèi)裝的樹(shù)脂性能衰退，影響到它的脫硼效果，在設(shè)備使用的中、后期，會(huì)有較高的硼泄漏風(fēng)險(xiǎn)。

在傳統(tǒng)的超純水拋光循環(huán)回路，僅有拋光混床的強(qiáng)堿陰離子交換樹(shù)脂具有除硼的效果，但因?yàn)閺?qiáng)堿陰離子交換樹(shù)脂對(duì)硼的選擇性很小、操作交換容量也很低，因此，它的出口硼濃度，可能在短期內(nèi)即會(huì)穿透;此外，拋光混床出口硼濃度也會(huì)受到進(jìn)流硼濃度突升的影響。因此，若要有效控制硼在使用點(diǎn)的濃度，除非在進(jìn)超純水水箱前就控制硼濃度在所需的水質(zhì)以下，否則，單靠拋光混床樹(shù)脂是很難將硼穩(wěn)定的控制在50ppt或更低的濃度以下。

選擇性除硼樹(shù)脂是一種帶有甲基葡萄糖胺基的螯合型樹(shù)脂，它可以借由樹(shù)脂上的糖基與硼酸形成絡(luò)和物，有效地將水中的硼去除，而且它不會(huì)受到其他陰離子的影響，因此具有很高的脫硼率與交換容量。但不管是工業(yè)級(jí)別的除硼樹(shù)脂或是飲用水級(jí)別的除硼樹(shù)脂，對(duì)超純水系統(tǒng)而言，它的有機(jī)物滲出量依然偏高，因此，僅能用于前處理或置于RO前，無(wú)法直接使用在超純水系統(tǒng)的拋光段。


杜邦水處理于2019年開(kāi)發(fā)生產(chǎn)了均球顆粒、半導(dǎo)體級(jí)別的除硼螯合樹(shù)脂AmberTec™ UP7530，這款樹(shù)脂不僅具有很好的除硼性能，更重要的是它的純凈度。AmberTec™ UP7530樹(shù)脂的有機(jī)物沖洗下降趨勢(shì)，在12小時(shí)內(nèi)(600BV)TOC即能沖洗至小于3ppb，顯示該樹(shù)脂的純凈度非常高、有機(jī)物滲出量非常低。因此，可直接用于超純水系統(tǒng)的拋光段。

杜邦同品牌除硼樹(shù)脂使用效果對(duì)比

杜邦與其他品牌除硼樹(shù)脂效果對(duì)比

綜上所述，杜邦半導(dǎo)體級(jí)別的除硼樹(shù)脂AmberTec™UP7530具有優(yōu)異的除硼性能與非常低的TOC滲出量。因此可直接應(yīng)用于超純水拋光段。從前述的案例可知，AmberTec™ UP7530可以取代拋光強(qiáng)堿陰離子交換樹(shù)脂延長(zhǎng)它的使用壽命達(dá)10倍以上，與其它品牌的超純水級(jí)除硼樹(shù)脂比較AmberTec™UP7530所需的TOC沖洗時(shí)間更短，可以更快的上線而且使用壽命延長(zhǎng)了33%以上，對(duì)于水質(zhì)要求更高的芯片產(chǎn)業(yè)可以同時(shí)達(dá)到使用點(diǎn)硼<1ppt且TOC<1ppb的水質(zhì)。

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