
半導(dǎo)體芯片制造中,高純度水是核心輔料,貫穿晶圓清洗、蝕刻等全流程。而水中微量氟離子,堪稱影響產(chǎn)品品質(zhì)、威脅環(huán)境的“隱形殺手",其精準(zhǔn)檢測(cè)是行業(yè)需要的技術(shù)環(huán)節(jié)。
氟離子是半導(dǎo)體生產(chǎn)的必然工藝副產(chǎn)物。含氟試劑廣泛用于晶圓蝕刻、清洗,未全反應(yīng)的氟化物會(huì)混入廢水,成為氟離子主要來源。
此外,冷卻劑、清洗劑等輔料也可能含氟,導(dǎo)致氟離子在水循環(huán)系統(tǒng)累積。無論是工藝廢水還是回用超純水,氟離子都需嚴(yán)格管控。
納米級(jí)制程對(duì)水質(zhì)要求高,低濃度氟離子也會(huì)引發(fā)問題:腐蝕晶圓金屬薄膜與絕緣層,導(dǎo)致電路缺陷、良品率下降;同時(shí)干擾光刻等后續(xù)工藝精度。
回用水中氟離子超標(biāo)會(huì)形成“污染循環(huán)",晶圓廠通常將其內(nèi)控濃度設(shè)為0.1mg/L以下,遠(yuǎn)超常規(guī)排放標(biāo)準(zhǔn)。
氟化物有毒且易累積,不當(dāng)排放會(huì)污染水土、危害人體健康。國(guó)內(nèi)外已出臺(tái)嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn),管控半導(dǎo)體行業(yè)氟離子排放。
國(guó)標(biāo)GB39731-2020規(guī)定,氟化物直接排放限值10mg/L、間接排放20mg/L;地方標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán),以上海DB31/199-2018為例,直接排放限值收緊至8mg/L,還強(qiáng)制在線監(jiān)測(cè)設(shè)備具備校準(zhǔn)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及遠(yuǎn)程傳輸功能,超標(biāo)將面臨重罰。
其中分光光度法、離子色譜法因精度或成本問題,在半導(dǎo)體行業(yè)較少用于量產(chǎn)工藝監(jiān)測(cè),僅作特殊樣品驗(yàn)證。
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