半導體潔凈室氣態(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、汽車機車尾氣排放等，它們通常經(jīng)由新風空調(diào)箱再吸回潔凈室內(nèi)。它的去除方式主要是在新風空調(diào)箱內(nèi)設置對于酸性污染物和堿性污染物可高效凈化、針對有機化合物的有限空氣洗滌器和作用與酸堿性污染物、有機化合物的化學過濾器。

內(nèi)部污染大致包括化學品、機臺設備、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，建筑結構材質(zhì)、涂料、機臺內(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機組單元(FFU),主要在微循環(huán)風口設置化學過濾器。 

潔凈室氣態(tài)分子污染物AMC檢測SEMIF21-1102的標準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，指常壓下沸點大于室溫且會在表面凝結的化學物質(zhì)但不包含水；第四種是摻雜性污染物，可改變半導體物質(zhì)之電性能化學元素，如硼、磷、砷和金屬離子等。

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

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

氣態(tài)分子污染物(Airborne molecular contaminant,AMC),是對半導體制程良率可能產(chǎn)生負面影響的氣態(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。因激光光源限制，一臺CRDS設備一般只能檢測一種或者幾種化合物，同時數(shù)據(jù)時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，同時獲得秒級響應和pptV級別的檢測限。搭配的高分辨率TOF飛行時間質(zhì)譜的全譜記錄讓Vocus Cl-TOF具有數(shù)據(jù)回溯分析的功能，這在半導體需管控AMC種類不斷擴充的前提下顯得尤其重要。

在潔凈室技術中，污染不僅包括嚴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)生負面的影響。

去除方法

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

化學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結構來實現(xiàn)。通常實際選用是要根據(jù)污染物種類、濃度和處理風量等條件來選擇合適的化學過濾器。目前的化學過濾器是選擇性的吸附氣體，而不是機械地“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吸附。