背景
backdrop
隨著后摩爾時(shí)代的到來(lái)，芯片線(xiàn)寬越來(lái)越小，臺(tái)積電已經(jīng)有3nm成熟的量產(chǎn)工藝。先進(jìn)的制程工藝對(duì)環(huán)境潔凈度的要求也越來(lái)越高，任何微小的雜質(zhì)都可能對(duì)芯片造成不可挽回的損傷。制程工廠的潔凈車(chē)間需要管控的污染物已經(jīng)不僅僅局限在顆粒雜質(zhì)、液態(tài)水珠，而是已經(jīng)精確到分子級(jí)污染物。
什么是AMC
危害生產(chǎn)工藝并因此導(dǎo)致成品率降低的空氣中的分子態(tài)化學(xué)物質(zhì)，稱(chēng)為“分子級(jí)污染物”(或氣載分子污染物)，英文簡(jiǎn)稱(chēng)“AMC” (Airborne molecular contamination)。AMC是指對(duì)半導(dǎo)體工廠產(chǎn)生負(fù)面影響的各種化學(xué)分子(不是顆粒)污染物，國(guó)際半導(dǎo)體技術(shù)與材料協(xié)會(huì)(SEMI)根據(jù)AMC的化學(xué)性質(zhì)以及對(duì)生產(chǎn)工藝的危害，對(duì)其分為四類(lèi)：酸性(MA)﹑ 堿性(MB), 可凝性(MC)和摻雜性(MD)。
AMC來(lái)源
外部
環(huán)境空氣中含有數(shù)千種化學(xué)物質(zhì)
工業(yè)排放
農(nóng)業(yè)化肥、發(fā)酵等
燃燒(供暖、交通)
光化學(xué)
內(nèi)部
工藝化學(xué)品(PGMEA, IPA, HMDS, TMAH，Slurry)
人體排出氣體:NH3，醋酸，甲醛(吸煙者甲醛排放含量是非吸煙者的10倍)
香水、古龍水、沐浴露、頭發(fā)、指甲、彩妝產(chǎn)品
材料出氣
墻體、塑料、包裝
工具本身的組件
AMC對(duì)半導(dǎo)體制程工藝的影響
Science & Technology
電鍍工藝：酸會(huì)影響電化學(xué)過(guò)程，從而影響半導(dǎo)體晶圓的平整化和表面質(zhì)量；機(jī)分子可沉積在晶圓上，造成局部蝕刻或電鍍變化在ECP過(guò)程中。這可能導(dǎo)致碟形侵蝕特征結(jié)構(gòu)的形成，影響制造設(shè)備的性能和可靠性。
CVD/PVD成膜工藝：AMC會(huì)影響沉積過(guò)程，導(dǎo)致薄膜質(zhì)量和均勻性的變化；AMC還可以從環(huán)境空氣轉(zhuǎn)移到沉積工具或其他工藝步驟，導(dǎo)致整個(gè)半導(dǎo)體制造過(guò)程中的污染問(wèn)題；空氣中的分子污染會(huì)降低CVD/PVD設(shè)備的性能和使用壽命。
CMP：AMC會(huì)影響CMP過(guò)程中的平面化過(guò)程，導(dǎo)致半導(dǎo)體晶圓表面質(zhì)量的變化；空氣污染物會(huì)沉積在晶圓表面，導(dǎo)致缺陷形成；空氣中的分子污染會(huì)物影響CMP墊料和漿料的性能和壽命。
WET：空氣中的污染物可與腐蝕劑或清洗液相互作用，改變其酸/堿成分、濃度或反應(yīng)性；在濕式蝕刻和清潔過(guò)程中，AMC會(huì)導(dǎo)致表面缺陷的形成； 空氣中的分子污染會(huì)影響濕蝕刻和清潔過(guò)程中使用的化學(xué)品的消耗和效率。
Dry Etch：在干式蝕刻過(guò)程中，AMC會(huì)引起蝕刻速率的變化，從而導(dǎo)致不一致的結(jié)果；空氣污染物會(huì)沉積在晶圓表面，導(dǎo)致污染和缺陷的形成；AMC會(huì)影響干蝕刻過(guò)程中使用的等離子體的穩(wěn)定性和控制。
Litho：AMC會(huì)影響光刻成像質(zhì)量，導(dǎo)致圖案保真度和關(guān)鍵尺寸的變化；在光刻過(guò)程中，空氣污染物會(huì)沉積在晶圓片表面，導(dǎo)致缺陷形成；AMC可以從環(huán)境空氣轉(zhuǎn)移到光刻工具或其他工藝步驟，在整個(gè)半導(dǎo)體制造過(guò)程中造成污染問(wèn)題；空氣中的分子污染會(huì)降低光刻中使用的光學(xué)元件的性能，例如透鏡或反射鏡。
Metrology：AMC會(huì)影響計(jì)量測(cè)量的準(zhǔn)確性和可靠性；在計(jì)量過(guò)程中，空氣污染物可以沉積在樣品表面，導(dǎo)致污染問(wèn)題；AMC會(huì)在計(jì)量測(cè)量中引入變異性，導(dǎo)致結(jié)果不一致；空氣中的分子污染會(huì)影響計(jì)量設(shè)備的性能和可靠性；與amc相關(guān)的問(wèn)題可能會(huì)損害計(jì)量數(shù)據(jù)的完整性和可追溯性。
如何保障車(chē)間空氣清潔度
Science & Technology
對(duì)于先進(jìn)半導(dǎo)體制程車(chē)間的FFU系統(tǒng)，通常使用AMC過(guò)濾和HAPA過(guò)濾組合來(lái)確保車(chē)間內(nèi)的潔凈度符合工藝要求。
除了在車(chē)間頂部和地板安裝過(guò)濾組合外
作為確保車(chē)間潔凈度的第一道保護(hù)，廠務(wù)AMC過(guò)濾產(chǎn)品安裝在通風(fēng)系統(tǒng)中，為晶圓廠環(huán)境提供清潔無(wú)污染的空氣高效去除空氣中的酸、堿和有機(jī)化合物，提高產(chǎn)量過(guò)濾介質(zhì)由活性炭、處理過(guò)的碳和離子交換樹(shù)脂混合而成
AMC過(guò)濾器
用于半導(dǎo)體行業(yè)的AMC過(guò)濾器可以分為幾個(gè)部分，化學(xué)吸附過(guò)濾器(活性炭或氧化鋁)、粘合介質(zhì)面板(活性炭形成單片(單片)面板)等。
AMC過(guò)濾器采用的過(guò)濾介質(zhì)主要有經(jīng)化學(xué)處理的活性炭和離子交換樹(shù)脂。
處理碳利用有機(jī)分?和吸附表?的分?間鍵(基于范德華?)吸附空氣種的有機(jī)分子及強(qiáng)酸，如果沒(méi)有反應(yīng)或轉(zhuǎn)化發(fā)?，通常 是可逆的。較?和更極化的分?可以取代較?的分?(例如:DBP會(huì)取代甲苯，如果它擊相同的位置)
普通碳和經(jīng)過(guò)化學(xué)處理的碳
普通的碳只能通過(guò)吸附作用攔截有機(jī)物和保留酸，經(jīng)過(guò)化學(xué)處理的碳同時(shí)具備物理吸附和化學(xué)吸附功能
離子交換樹(shù)脂采用化學(xué)吸附建對(duì)堿分子進(jìn)行吸附。
AMC過(guò)濾器是化學(xué)過(guò)濾器， AMC過(guò)濾器通過(guò)物理吸附和化學(xué)吸附去除氣相污染物中。
HEPA過(guò)濾器
在所有應(yīng)用中，AMC化學(xué)過(guò)濾器下游都有HEPA過(guò)濾器來(lái)捕獲顆粒。HEPA 是英語(yǔ)high efficiency particle air filter的縮寫(xiě)形式，ULPA是英語(yǔ) ultra low penetration air filter的縮寫(xiě)形式。
根據(jù)EN1822 分級(jí)，HEPA分為五個(gè)等級(jí)，即H10﹑H11﹑H12﹑H13和H14；ULPA分為三個(gè)等級(jí)，即U15﹑H16和H17。HEPA和ULPA過(guò)濾器是潔凈室的心臟，所以要保證潔凈室的潔凈度，要對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行逐臺(tái)掃描檢測(cè)對(duì)于HEPA 高效過(guò)濾器和ULPA超高效過(guò)濾器，一定要知道該過(guò)濾器的“最易穿透粒徑MPPS”是多少。
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