ASTM D5127-13 电子和半导体行业用超纯水标准指南

美国材料与试验协会（ASTM）发布的《ASTM D5127-13电子与半导体工业用超纯水标准指南》标准描述了与电子和半导体工业生产相关的水质建议。

该标准包括七种水分类，其中包括线宽低至0,032微米的水。在所有情况下，建议都是针对分配点的水。

在生产过程中，水用于清洗和冲洗半导体元件。水还用于清洁和蚀刻过程、产生用于氧化硅表面的蒸汽、制备光掩模以及沉积发光材料。其他应用包括固态器件、薄膜器件、通信激光器、发光二极管、光电探测器、印刷电路、存储器件、真空管器件或电解器件的开发和制造。

需要与本文所述不同水质的用户应参考其他水标准，例如 ASTM D1193-06 试剂水标准规范和 ASTM D5196-06 生物应用级水标准指南。

就本标准而言，除了《ASTM D1129-13 水的标准术语》标准中给出的术语和定义外，还适用以下定义：

• 细菌总数是根据 ASTM F1094 标准测试方法测定的指定样本中可培养微生物的总数，不包括专性厌氧生物。
• 总有机碳（TOC）是指通过规定的ASTM测试方法之一消除无机碳反应后测得的碳。

本标准推荐了电子、微电子工业所需的用水质量。需要高纯度的水来防止生产过程中产品的污染，因为污染是不可接受的，并且会导致电子设备效率低下。水的纯度范围是根据生产工艺定义的。超纯水类型由设备线宽定义。在所有情况下，水质建议均适用于配送点。污染限值取决于当前的污染规格和可用的分析方法（在合适的洁净实验室或使用在线仪器进行）。按照当前行业惯例采用线上和线下方式。可能需要对样品进行浓缩，以测量标准中提供的“电子和半导体工业配送点的水要求”表中指定水平的污染物。

本标准描述了七种类型的电子级水。在所有情况下，水质建议均适用于配送点。分类如下：

• E-1 类：该水被归类为微电子用水，用于生产线宽在 0,5 至 1,0 µm 之间的设备。
• E-1.1 类：该水被归类为微电子用水，用于生产线宽在 0,25 至 0,35 µm 之间的设备。
• E-1.2 类：该水被归类为微电子用水，用于生产线宽在 0,09 至 0,18 µm 之间的设备。
• E-1.3 类：该类水被归类为微电子水，用于生产线宽在 0,065 至 0,032 µm 之间的设备。这种类型的水是大批量生产的终极实用纯度水，专为最关键的微电子用途而设计。
• E-2 型：该水被归类为微电子水，用于生产尺寸在 1 至 5 µm 之间的设备。
• E-3 型：此类水被归类为大电子水，用于生产尺寸大于 5 µm 的设备。该等级可用于生产较大的部件和一些不受微量杂质影响的较小的部件。
• E-4 型：此类水可归类为用于配制电镀溶液和其他用水质量较低的应用的水。

用于生产电子级水的水系统组件应分为五个常规工艺段，以简化系统组件的组织。这些操作如下：

• 预处理：此类处理涉及添加各种类型的混凝剂、絮凝剂、澄清剂、沉淀池和颗粒过滤系统（包括沙滤器、一次性过滤元件、超滤膜和其他颗粒去除系统）。吸附剂或捕集床可能包括绿砂、活性炭和各种针对特定有机和无机杂质的合成材料。
• 海水淡化：该过程是生产所有等级超纯水的基础，可能涉及离子交换、反渗透、电渗析、连续电极电离或上述所有过程的多个过程。系统的规模决定了海水淡化工艺组合的选择。应考虑不同工艺的各种配置，包括双床和混合床除盐、使用各种膜类型的多级反渗透、电极电离和电渗析。
• 有机和生物去除系统：去除生物和有机污染物是任何用于制备超纯水的系统的重要补充。溶解的有机化合物除了存在于原水中之外，还可能在处理过程中在系统中积聚。减少生物污垢的方法包括添加过氧化氢和臭氧。为了获得辐射的最大效果，必须考虑水流和浊度等变量，以及铁、腐殖酸和黄腐酸等某些污染物的程度。随着有机物被破坏，总有机碳减少。
• 颗粒去除：超纯水生产中的颗粒去除不同于预处理，预处理是去除较大的悬浮物。所有类型的颗粒（生物、有机或无机）都会对电子元件的生产产生重大影响。去除颗粒物的过程通常包括使用平面、圆柱形或褶皱的微孔膜结构。
• 储存和分配系统：电子级水在生产过程中的储存至关重要，因为杂质会根据杂质的溶解度、接触面积以及水、空气、保持材料或它们的组合之间的接触时间按比例添加到水中。由于尽量减少水与储存容器的接触非常重要，因此也应尽量减少储存量。应使用高纯度氮气覆盖储存水上方的大气。

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