超纯水(UPW,Ultra Pure Water)顾名思义,是在水中仅保留构成水的氢和氧,把水中所含的无机物、微粒、细菌、微生物、溶解气体等全部去除后的纯水。因为去除了离子成分,也被称为去离子水(DIW,De-ionized Water)。
通过离子交换、反渗透装置、膜过滤、蒸馏等二十多个工序生产出的超纯水,离子性杂质被去除,固形物、菌类、有机物、溶解物等污染物含量极低是其特点。与其他纯度的水相比,其电阻率也更高,几乎不导电。正因为如此,可以像在空气中一样在超纯水中运行电子设备。在半导体制造、核电、生物工程等特殊产业中必须使用超纯水,也正是基于这些特性。
尤其是在展开尖端技术竞争的半导体产业中,超纯水的作用尤为重要。半导体从一块芯片完成为止,需要反复经过所谓“八大工序”等大量工艺。超纯水主要用于这些各类工序前后的清洗作业。例如,在蚀刻工序后清洗被削去晶圆后残留的碎屑,或在离子注入工序后清洗残留的离子。晶圆抛光或晶圆切割时也会使用超纯水。如果不使用超纯水清洗处理纳米级超精细工艺的半导体,就可能产生颗粒(微粒),从而引发缺陷。也就是说,为了提高半导体生产效率即良品率,超纯水清洗是必不可少的。通常,切削一片6英寸晶圆就要使用1吨以上的超纯水。根据全球水产业调查机构全球水情报(GWI,Global Water Intelligence)的数据,截至2021年,全球半导体企业对超纯水的利用率约为40%。
尽管超纯水在工艺过程中必不可少,以至于被称为半导体的“生命之水”,但在“半导体强国”韩国,此前一直没有生产超纯水的技术。韩国自1983年首次生产晶圆以来,一直在日本企业设计的设施中获取超纯水供应。直到2021年,环境部启动了“高纯度工业用水(超纯水)国产化技术开发项目”,国产化进程才开始加速。最近,水处理专业企业Hansung Cleantech也成功实现了与超纯水相关设备的国产化。业内认为,只有连设备一并实现国产化,才能被认可为“国产超纯水”。
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