半導(dǎo)體潔凈室氣態(tài)分子污染檢測與控制

氣態(tài)分子污染物AMC的來源

潔凈室中的AMC來源分為外部污染和內(nèi)部污染。外部污染大致包括煙囪排放、汽車機(jī)車尾氣排放等，它們通常經(jīng)由新風(fēng)空調(diào)箱再吸回潔凈室內(nèi)。它的去除方式主要是在新風(fēng)空調(diào)箱內(nèi)設(shè)置對于酸性污染物和堿性污染物可高效凈化、針對有機(jī)化合物的有限空氣洗滌器和作用與酸堿性污染物、有機(jī)化合物的化學(xué)過濾器。

內(nèi)部污染大致包括化學(xué)品、機(jī)臺設(shè)備、潔凈室內(nèi)作業(yè)人員、潔凈室內(nèi)建材等。特別是新建的廠房，建筑結(jié)構(gòu)材質(zhì)、涂料、機(jī)臺內(nèi)部材質(zhì)、接縫密封劑、晶圓儲存盒、PVC手套等塑膠材質(zhì)等都會對環(huán)境造成一定的影響。它的去除方式主要是通過高效過濾風(fēng)機(jī)組單元(FFU),主要在微循環(huán)風(fēng)口設(shè)置化學(xué)過濾器。 

潔凈室氣態(tài)分子污染物AMC檢測SEMIF21-1102的標(biāo)準(zhǔn)中將潔凈室中的空氣污染物分為四種，一是酸性污染物，包括鹽酸、硝酸、硫酸、氫氟酸等；**種是堿性污染物，主要是氨氣；第三種是可凝性污染物，指常壓下沸點(diǎn)大于室溫且會在表面凝結(jié)的化學(xué)物質(zhì)但不包含水；第四種是摻雜性污染物，可改變半導(dǎo)體物質(zhì)之電性能化學(xué)元素，如硼、磷、砷和金屬離子等。

十幾年前國際半導(dǎo)體組織結(jié)合ITRS技術(shù)，對潔凈室內(nèi)AMC種類進(jìn)行整理定義。2017年以后IRDS設(shè)備與系統(tǒng)路線圖被業(yè)界了解，AMC物種遠(yuǎn)不局限于MC、MA、MB及MD等。

氣態(tài)分子污染物(AMC)基于國際半導(dǎo)體設(shè)備和系統(tǒng)線路圖，不同制程節(jié)點(diǎn)要求下潔凈室內(nèi)AMC上限濃度一覽。

氣態(tài)分子污染物(Airborne molecular contaminant,AMC),是對半導(dǎo)體制程良率可能產(chǎn)生負(fù)面影響的氣態(tài)污染物的統(tǒng)稱。

現(xiàn)行的AMC檢測方法，普遍受到儀器數(shù)據(jù)輸出頻率低或者物種覆蓋范圍較小的限制。例如常見的在線色譜質(zhì)譜聯(lián)用通常每30分鐘才能出一組數(shù)據(jù)，而且耗材和維護(hù)人力成本較高。另一類常見的在線分析方式是光譜法，比如以光腔衰蕩光譜(CRDS)為代表的激光吸收光譜技術(shù)。因激光光源限制，一臺CRDS設(shè)備一般只能檢測一種或者幾種化合物，同時(shí)數(shù)據(jù)時(shí)間分辨率是分鐘級別。這也是IRDS路線圖中對各種類的AMC都推薦某幾種設(shè)備組合的主要原因。

質(zhì)譜儀可以覆蓋AMC的幾大主要種類，同時(shí)獲得秒級響應(yīng)和pptV級別的檢測限。搭配的高分辨率TOF飛行時(shí)間質(zhì)譜的全譜記錄讓Vocus Cl-TOF具有數(shù)據(jù)回溯分析的功能，這在半導(dǎo)體需管控AMC種類不斷擴(kuò)充的前提下顯得尤其重要。

在潔凈室技術(shù)中，污染不僅包括嚴(yán)格意義上的灰塵的微粒，還包括任何有干擾作用的固體、液體、氣體、熱和電磁，所以需要小心控制與生產(chǎn)者有關(guān)的環(huán)境，這可能會對產(chǎn)品生產(chǎn)過程和制造質(zhì)量產(chǎn)生負(fù)面的影響。

去除方法

半導(dǎo)體生產(chǎn)制程包含有精密的微機(jī)電和積體電路，對生產(chǎn)環(huán)境潔凈度的要求特別嚴(yán)格，因此其整個(gè)制造過程都是在嚴(yán)格控制的潔凈室環(huán)境下完成的。

化學(xué)過濾器的定義為空氣分子污染隔離用的過濾器，其原理是通過物理和化學(xué)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。通常實(shí)際選用是要根據(jù)污染物種類、濃度和處理風(fēng)量等條件來選擇合適的化學(xué)過濾器。目前的化學(xué)過濾器是選擇性的吸附氣體，而不是機(jī)械地“過濾”雜質(zhì)。吸附是固體物質(zhì)表面對氣體或液體分子的吸附現(xiàn)場，其中固體物質(zhì)是吸附劑，被吸附的物質(zhì)稱為吸附質(zhì)。吸附可分為物理吸附和化學(xué)吸附。