概述

全球眾多的半導(dǎo)體超純水（UPW，Ultrapure Water）系統(tǒng)在清除污染物時，電除鹽（EDI，Electrodeionization）是不可少的重要工藝步驟。EDI技術(shù)利用離子交換（IX，Ion Exchange）樹脂、離子滲透膜和高電位，持續(xù)清除超純水中的離子污染物，同時在EDI模塊中再生出可用樹脂。對出水進行實時在線監(jiān)測，可以確保超純水質(zhì)量、正確控制EDI電壓、最大限度地提高工廠運營效率。

在EDI模塊中施加電壓，產(chǎn)生極性電場，使離子穿過交換樹脂層和離子滲透膜。在EDI模塊的離子交換層中，樹脂捕獲離子，產(chǎn)生不含離子的超純水，同時電位持續(xù)再生出可用樹脂。因此，EDI系統(tǒng)在日常運行中需要消耗大量電能。

實時監(jiān)測EDI出水

我們在研究EDI性能時，使用精確的在線型工藝監(jiān)測儀器，實時表征了EDI功率的不同設(shè)置對EDI出水中的硼、硅、電導(dǎo)率值的影響¹。研究發(fā)現(xiàn)，較高的功率設(shè)置可以更有效地去除硼和硅。但由于EDI電壓會促進形成離子形態(tài)的溶解二氧化碳，因此EDI電壓會提高超純水的凈電導(dǎo)率值。

過高的EDI功率除了增加能源成本外，還會降低超純水質(zhì)量。因此，確定EDI系統(tǒng)的最佳功率設(shè)置，對于確保超純水質(zhì)量和降低工廠運營成本來說至關(guān)重要。

總的來說，EDI出水質(zhì)量取決于給水質(zhì)量、樹脂效率、EDI功率。隨著時間推移，給水中的污染物含量和樹脂效率都會發(fā)生變化，因此只有對EDI功率進行最佳調(diào)控，才能保持工藝性能和水質(zhì)穩(wěn)定。為了正確控制EDI功率設(shè)置，必須監(jiān)測EDI出水中的污染物，這一點至關(guān)重要，能夠幫助用戶在能耗和運營成本方面實現(xiàn)最佳效益。

圖1是在實際應(yīng)用中EDI功率與出水中的硼、二氧化硅、電導(dǎo)率值之間的數(shù)據(jù)關(guān)系。

圖 1：EDI模塊功率與硼、二氧化硅、

電導(dǎo)率值之間的關(guān)系¹

在本研究中，半導(dǎo)體廠為了追蹤關(guān)鍵污染物的濃度和總體超純水質(zhì)量，使用Sievers在線型超純水（UPW）硼分析儀持續(xù)監(jiān)測EDI出水中的動態(tài)硼濃度。監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，EDI功率與水的純度呈正相關(guān)，且在電壓改變之后，污染物濃度需要一周或更長時間才能穩(wěn)定下來。半導(dǎo)體廠控制了污染物的清除效率，并通過實時在線監(jiān)測來不斷調(diào)整EDI功率，最大限度地降低了工廠運營能耗。

Sievers^® Boron Ultra

在線型超純水（UPW）硼分析儀

Sievers Boron Ultra在線型超純水硼分析儀是當前超純水質(zhì)量管理的最重要的基礎(chǔ)設(shè)備。此款分析儀提供無比的實時檢測功能，幫助生產(chǎn)廠主動管理離子交換工藝，預(yù)防離子污染事件，保護下游工藝，提高產(chǎn)品產(chǎn)量。此款分析儀采用先進技術(shù)，能夠幫助用戶作出更正確的工藝決策，確保最佳水質(zhì)和工藝效率。

Sievers Boron Ultra在線超純水硼分析儀

檢測范圍：0.010-100 ppb B

1. "Improving a High-Purity Water System by Advanced Analytical Techniques," Ultrapure Water Journal,