ASTM D5127-13 電子和半導體產業用超純水標準指南

美國材料與試驗協會（ASTM）發布的《ASTM D5127-13電子與半導體工業用超純水標準指南》標準描述了與電子和半導體工業生產相關的水質建議。

該標準包括七種水分類，其中包括線寬低至0,032微米的水。在所有情況下，建議都是針對分配點的水。

在生產過程中，水用於清洗和沖洗半導體元件。水也用於清潔和蝕刻過程、產生用於氧化矽表面的蒸氣、製備光掩模以及沉積發光材料。其他應用包括固態裝置、薄膜裝置、通訊雷射、發光二極體、光電偵測器、印刷電路、儲存裝置、真空管裝置或電解元件的開發和製造。

需要與本文所述不同水質的使用者應參考其他水標準，例如 ASTM D1193-06 試劑水標準規範和 ASTM D5196-06 生物應用級水標準指南。

就本標準而言，除了《ASTM D1129-13 水的標準術語》標準中給出的術語和定義外，還適用以下定義：

• 細菌總數是根據 ASTM F1094 標準測試方法測定的指定樣本中可培養微生物的總數，不包括專性厭氧生物。
• 總有機碳（TOC）是指透過規定的ASTM測試方法之一來消除無機碳反應後測得的碳。

本標準推薦了電子、微電子工業所需的用水品質。需要高純度的水來防止生產過程中產品的污染，因為污染是不可接受的，並且會導致電子設備效率低下。水的純度範圍是根據生產流程定義的。超純水類型由設備線寬定義。在所有情況下，水質建議均適用於配送點。污染限值取決於目前的污染規格和可用的分析方法（在合適的潔淨實驗室或使用線上儀器進行）。依照目前行業慣例採用線上和線下方式。可能需要對樣品進行濃縮，以測量標準中提供的「電子和半導體工業配送點的水要求」表格中指定水平的污染物。

本標準描述了七種類型的電子級水。在所有情況下，水質建議均適用於配送點。分類如下：

• E-1 類：該水被歸類為微電子用水，用於生產線寬在 0,5 至 1,0 µm 之間的設備。
• E-1.1 類：該水被歸類為微電子用水，用於生產線寬在 0,25 至 0,35 µm 之間的設備。
• E-1.2 類：該水被歸類為微電子用水，用於生產線寬在 0,09 至 0,18 µm 之間的設備。
• E-1.3 類：此類水被歸類為微電子水，用於生產線寬在 0,065 至 0,032 µm 之間的設備。這種類型的水是大量生產的終極實用純度水，專為最關鍵的微電子用途而設計。
• E-2 型：該水被歸類為微電子水，用於生產尺寸在 1 至 5 µm 之間的設備。
• E-3 型：此類水被歸類為大電子水，用於生產尺寸大於 5 µm 的設備。此等級可用於生產較大的部件和一些不受微量雜質影響的較小的部件。
• E-4 型：此類水可歸類為用於配製電鍍溶液和其他用水品質較低的應用的水。

用於生產電子級水的水系統組件應分為五個常規製程段，以簡化系統組件的組織。這些操作如下：

• 預處理：此類處理涉及添加各種類型的混凝劑、絮凝劑、澄清劑、沉澱池和顆粒過濾系統（包括沙濾器、一次性過濾元件、超濾膜和其他顆粒去除系統）。吸附劑或捕集床可能包括綠砂、活性碳和各種針對特定有機和無機雜質的合成材料。
• 海水淡化：此製程是生產所有等級超純水的基礎，可能涉及離子交換、逆滲透、電滲析、連續電極電離或上述所有製程的多個製程。系統的規模決定了海水淡化製程組合的選擇。應考慮不同製程的各種配置，包括雙床和混合床除鹽、使用各種膜類型的多級逆滲透、電極電離和電滲析。
• 有機和生物去除系統：去除生物和有機污染物是任何用於製備超純水的系統的重要補充。溶解的有機化合物除了存在於原水中之外，還可能在處理過程中在系統中累積。減少生物污垢的方法包括添加過氧化氫和臭氧。為了獲得輻射的最大效果，必須考慮水流和濁度等變量，以及鐵、腐植酸和黃腐酸等某些污染物的程度。隨著有機物被破壞，總有機碳減少。
• 顆粒去除：超純水生產中的顆粒去除不同於預處理，預處理是去除較大的懸浮物。所有類型的顆粒（生物、有機或無機）都會對電子元件的生產產生重大影響。去除顆粒物的過程通常包括使用平面、圓柱形或褶皺的微孔膜結構。
• 儲存和分配系統：電子級水在生產過程中的儲存至關重要，因為雜質會根據雜質的溶解度、接觸面積以及水、空氣、保持材料或它們的組合之間的接觸時間按比例添加到水中。由於盡量減少水與儲存容器的接觸非常重要，因此也應盡量減少儲存量。應使用高純度氮氣覆蓋儲存水上方的大氣。

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