芯材向新，纯水筑基｜威立雅ELGA助力半导体材料研发与质量控制

当前驱体、湿电子化学品及先进封装材料的杂质控制进入ppt量级，实验用水也可能成为影响检测基线和数据可信度的变量。围绕不同的水质等级、产水量和连续供水需求，威立雅ELGA以两项半导体材料行业实践，展示从制备、储存到循环分配的电子级纯水解决方案。

半导体制程不断向更小尺度演进，对关键材料纯度、批次一致性和质量控制能力提出了更高要求。从前驱体、湿电子化学品到先进封装材料，微量金属离子、有机物或颗粒物都可能影响后续工艺稳定性、器件性能与产品良率。

与之对应，材料分析的检测限也在持续下探。当目标杂质已经低至ppt（万亿分之一）量级，实验室可能遇到一些更难排查的问题：空白样基线偏高、定量数据出现波动、微弱信号难以稳定识别。除了样品、试剂和仪器状态，实验中频繁使用的水，也可能成为干扰来源。

检测对象越纯，水越不只是普通实验耗材

在半导体材料研发和质量控制中，空白溶液与标准溶液配制、样品稀释、器皿清洗以及仪器分析等环节都可能使用纯水。如果水中残留痕量离子、总有机碳（TOC）、颗粒物或微生物，就可能抬高空白值和检测基线，甚至掩盖样品中的真实信号。

这意味着，在超痕量分析场景中，纯水不仅是试剂或清洗介质，也成为分析方法的一部分。稳定可靠的实验用水，有助于减少由水带来的背景干扰，为数据的准确性、重复性和可追溯性提供基础支持。

达到标准，还要把水稳定送到使用端

ASTM D5127-2013针对电子及半导体行业使用的超纯水提出水质建议，并按照不同应用设置相应等级。其关注范围不仅包括离子和金属元素，还涉及TOC、颗粒物、微生物等多类指标。

因此，判断一套纯水系统能否适应半导体材料场景，不能只看主机某一时刻的产水数据。项目设计还需要回答以下问题：

• 企业需要哪一种或哪几种等级的水？
• 日常用量、峰值流量和未来扩展需求是多少？
• 纯水经过储存、后处理和循环分配后，能否继续保持稳定？
• 当单台设备维护或用水负荷发生变化时，如何保障连续供应？

两家半导体材料企业面对的正是两组不同的问题。威立雅ELGA并未从单一设备型号出发，而是根据企业的业务和用水路径，分别配置相应的系统方案。

某半导体新材料企业

某半导体新材料企业超纯水系统现场

需求从哪里来：不同环节需要不同等级的水

该企业主要生产半导体前驱体产品。前驱体作为半导体工艺中的关键材料，其纯度与稳定性需要通过严格的生产控制和质量检测加以保障。随着业务规模和用水要求提升，企业的不同环节形成了分级用水需求：一部分环节需要较大流量的去离子水，另一部分环节则需要在此基础上进一步制备超纯水。

项目需要同时满足2000 L/h去离子水和1000 L/h超纯水的产水量，最终超纯水满足ASTM D5127-2013 E-1.1要求。同时，系统还要考虑高峰用水、单机维护等实际运行情况，避免某一台设备暂停运行影响整体供水。

方案如何应对：分级制水，双机互备

项目首先通过预处理系统将自来水处理至符合SIRION 2000进水要求。SIRION 2000产水进入3000 L储罐，一部分用于企业的PCW（工艺冷却水）用水，另一部分作为两台TERION S500的进水。

两台TERION S500制得的超纯水进入氮封储罐，再经过抛光混床和紫外处理后进入循环管道。两台设备既可互为备用，也可同时产水：当用水需求增加时，可以并行运行；当单台设备需要维护时，另一台可继续提供相应的制水能力。

通过从预处理、去离子水制备到超纯水后处理和循环分配的分级设计，系统兼顾了两种水质需求、较大产水量和连续运行要求。

某电子材料企业

某电子材料企业中央纯水系统现场

需求从哪里来：已有纯水仍不足以满足新的应用要求

该企业业务涉及半导体工艺制程材料、先进封装材料及显示材料等领域。不同材料的研发、生产与质量控制，对杂质水平和用水稳定性提出了更严格要求。

企业已经具备纯水来源，但现有水质仍需进一步提升。项目不仅要求降低已有纯水中的杂质，还要让处理后的超纯水以30 L/min的产水量进入循环管道，最终满足ASTM D5127-2013 E-1.3要求。

这类需求的难点并不只在制水主机。水经过储存和输送后，仍要以与应用相匹配的水质和流量到达使用端，因此深度纯化、后处理和循环分配需要统一设计。

方案如何应对：多级纯化后进入循环管道

针对这一目标，系统先通过EDI装置、紫外装置和过滤器，将企业已有纯水进一步处理为高纯水；随后进入ELGA RDS HFV一体化超纯水系统。

在RDS HFV系统中，水依次经过一级纯化柱、除硼柱、二级纯化柱、TOC紫外灯和除菌过滤器处理，最终进入用户循环管道。不同处理单元分别对应离子、有机物、硼和微生物等控制环节，使既有纯水经过进一步精制后达到目标水质。

该方案将“进一步做纯”和“稳定送达”作为一个完整问题处理，为电子材料相关应用提供与水质等级和流量要求相匹配的超纯水支持。

从企业需求出发，构建完整用水路径

第一个项目的需求，来自多种水质、大流量和连续供水之间的平衡；第二个项目的需求，则来自既有纯水的深度纯化和循环分配。两种方案的配置不同，但遵循相同的设计逻辑：先明确企业为什么需要这种水，再确定水质标准、产水量、储存方式、后处理流程和循环路径。

对于半导体材料研发与质量控制而言，纯水系统的价值不仅是“制得足够纯的水”，还在于使水质在不同用量、不同时间和不同使用点保持稳定。只有尽可能减少水本身带来的背景干扰，分析人员才能更有信心地区分真实信号与外来污染，为材料性能评价、工艺优化和产品质量控制提供可靠的数据基础。

随着电子信息产业向高性能、微型化和集成化方向飞速发展，电子材料作为产业链的基石，其研发创新与质量控制正面临前所未有的挑战与机遇。在这样的背景之下，作为全球水务技术领导者，威立雅聚焦半导体及新能源等领域的关键电子材料，深入钻研从保障芯片良率的超纯水到废水处理及回用和零排放的完整端到端解决方案。其中针对实验室痕量杂质检测中的纯水应用，ELGA为您提供优质高效的满足电子级超纯水的解决方案。