超纯水 (UPW) 是经过高度纯化的水，去除了所有矿物质、颗粒、细菌、微生物和溶解的气体。在芯片厂里，它也经常会被混称为 DI Water（去离子水），但国内通常把去离子水与超纯水分的比较开，其实去离子水是包含了超纯水的范畴，超纯水是标准更高的去离子水。

在半导体制造过程中，超纯水（Ultrapure Water, UPW）扮演着至关重要的角色。为了确保生产线的稳定性和产品质量，必须对UPW进行全面的监控和检测。

评估超纯水水质好坏，必须同时使用电阻值、溶氧值、TOC值、阻抗值 、 Particle值及其他中性污染物质（如SiO2）等指标来评估水质。

集成度：单片芯片上所容纳的元件数目，集成度越高，所容纳的元件数量越多。

UPW在芯片厂的作用

UPW系统制造工艺

UPW系统制造工艺分为三阶段：预处理、初级处理、精处理系统

• 预处理：去除较大的颗粒、悬浮物、胶状物质(氧化金属、氧化硅)，及有机酸、藻类等

• 初级处理：进一步去除悬浮物、离子、细菌、有机物、溶解气体等

• 抛光处理：再进一步去除微量杂质

超纯水主要测试指标

超纯水有很多可以参考的标准，如ISO标准、ASTM标准、SEMI标准，更多客户是参考国标GB/T 11446电子级水的技术指标, 大家可以看一下表1中的技术要求，I级与II级的杂质要求都是ppt等级，电阻抗、微颗粒、细菌等，甚至连标准外额外要求的TOC规格都非常严苛。

1、纯水设备电阻率测试(Resistivity test )

该测试要求超纯水需要处于温度在25摄氏度状况下，多数情况下工厂可以在线监控该项测试，即可以在超纯水的出水端安装一个电阻测试仪器，可以随时记录数据的变化。除了在线监控外，也可以送到实验中心进行测试。测试结果的判定可以根据产品的要求而定。如在电脑的磁头工厂，超纯水是直接用来清洗产品的，所以要求非常高，一般要求在15---18MΩ·cm之间。测试方法是根据美国材料实验协会的标准（ASTM）。

2、细菌测试（Bacteria test）

该测试监控超纯水中微生物的含量，表面上我们看到的是一杯非常透明的干净的水，其实在水里面有很多微生物的存在，相对来说，超纯水中的微生物会比我们饮用的自来水中少很多，因为超纯水的生产流程经过了多次过滤、消毒、紫外线杀菌等等过程。做该测试会耗时较长，具体做法是使用培养皿对超纯水进行细菌培植，到一定的时数后再使用放大镜看超纯水中有多少细菌生长出来。因为细菌需要养料才能生长，该测试就是根据该原理来测试细菌的数量。其判定结果是观测在100ml水中有多少个细菌，需要观测出不同大小的数量。

3、纯水设备液态尘粒测试（LPC test）

该测试是监控超纯水中一定粒径下粒子的含量，一般控制每毫升中离子的个数（个/ml）。该测试是超纯水非常重要的一个测试，也是监控超纯水的必测项目。在污染控制领域，一般对0.5um粒径的粒子的个数进行严格控制，如在电脑磁头行业的公司，一般标准控制在1000个/ml。不过到底定什么样的标准，可以根据产品特性来对超纯水的LPC做出限制，一般实验可以测试小到0.1um 到350um的粒径。该测试方法是根据ASTM D4327/5542条款尽心操作。

Vertex50测量和检测UPW系统中≥50nm    

Vertex50是一款遥遥领先的液体粒子计数器之一。它可以检测在超纯水系统（UPW）中≥50nm的颗粒，对于50nm的粒子具有准确的灵敏度。

Vertex 50检测粒径范围

Vertex50可以检测从50纳米到200纳米的粒子，以微米为单位，Vertex50的四个尺寸通道有如下：0.05µm  0.10µm  0.15µm  0.20µm；Vertex50的流速为100ml/分钟，采样率为5ml/分钟。Vertex50的误计数率在行业中最低，每毫升不到0.2次。这是至关重要的一点，因为低误差计数率是检测纳米范围内颗粒的关键，因为误报会导致数据不可用。很难确定这些计数是真实的还是错误的。

Vertex50校准验证 

Vertex50的校准流程详尽而系统，旨在确保各粒子通道的性能达到最优状态。该过程首先聚焦于粒子通道的有效范围，并通过一系列精密步骤验证其尺寸精度、计数准确性、灵敏度、零计数状态以及错误计数的控制情况。

校准的起始阶段，引入了具有可追溯性的参考粒子至每个通道，这些粒子在第一阶段中用于精确标定通道的颗粒尺寸识别能力。随后，进入第二阶段，系统通过两个连续的CLRW过滤阶段，确保通道内无残留颗粒，以此清洁并验证系统的零计数背景。

紧接着的第三阶段，再次引入具有可追溯性的颗粒，但这次它们被注入到一个稀释系统中。通过精确控制稀释比例，可以确保通道内颗粒的浓度是已知且可计算的。这一步骤对于验证系统在不同浓度下的计数精度和灵敏度至关重要。

整个校准过程中，每个通道都被独立且细致地测试，以确保Vertex50在复杂多变的应用环境中，仍能提供稳定可靠、高精度的粒子检测与分析结果。

Vertex50在UPW中污染检测的应用

Vertex50是专为在线监控精心打造的设备，它能够无缝对接LMS Express监控软件，实现数据趋势的实时追踪、详尽报告的自动生成，以及自动发送报警消息与即时通知功能。一旦监测到污染情况，Vertex50能迅速触发整个系统作出反应，确保对突发事件的即时应对。

       

上述数据来源于10nm过滤阶段的持续监测。历史数据显示，高计数现象频繁出现，经细致检查确认，当前过滤器已达到更换标准。为此，我们决定主动启动过滤器更换计划，并将其纳入既定的UPW（超纯水）服务维护体系中。根据该计划，过滤器将实施每6个月一次的定期更换策略。通过有效利用监控系统的实时数据及历史趋势回顾，我们能够精准安排服务事件，有效预防因过滤器故障导致的计划外停机，从而显著提升产品生产的连续性和产量。

北京中邦兴业作为美国Lighthouse核心代理服务商，各类仪器现货提供，可以提供技术工程师免费上门技术指导，方案沟通，可为不同的半导体企业提供定制化的超纯水监测方案，同时拥有专业技术团队，可以提供仪器校准、租赁、维修等一站式售后服务。