The study of Airborne Molecular Contaminant(AMC), contaminant source and monitoring system

      作者：吴维明 郝美功 上海申和热磁电子有限公司

      [摘要] AMC控制涵盖三大步骤: 1）评估相应设施内部与外部的空气质量；2）设计、筛选与建立AMC控制系统；3）对受控环境与AMC控制系统的控制效果进行过程监测^[1]。此次将通过研究某半导体制造工厂应用AMC控制程序的案例，与大家一起探讨关于以上三个步骤的具体内容。通过研究大家可以了解AMC并掌握如何制定正确的AMC评估战略、描述与建立AMC控制原则和规范、理解AMC控制系统的设计理念。|||

      Abstract AMC control covered by the 3 major steps: 1) the appropriate facilities to assess internal and external air quality; 2) the design, selection and the establishment of AMC control System of systems; 3) controlled environment with the AMC control system to control the effect of the process of monitoring [1]. The study by a semiconductor manufacturing plant AMC control of application procedures for the case, together with you to explore more on the specific details of the three steps. Through research we can understand the charge and AMC .How to hold the right to develop a strategic assessment of the AMC, and described the establishment of norms and principles of control of AMC, AMC understanding of the control system design.

      [关键词] 空气传播分子污染物 污染源头 根除控制 实时监控

      Keywords Airborne Molecular Contaminant; Contaminant Source; deracinate for a cortol ;

       real time monitoring

       * Silicon DeptⅡ,Shanghai Shenhe Thermo-magnetics Electronics co.,ltd

      

      一、引 言

       集成电路工业，自1958年世界上第一块硅（Si）集成电路诞生以来经过48年的发展，现今已进入巨大规模集成电路（ULSI）发展时期。半导体工业制作的集成电路组件尺寸（CD）越来越小，2005年还是大批量的生产90nm，但到2006年至2007年65nm以及45nm的也开始投产（表1），随着12英寸硅片技术的成熟，在一块小小的芯片上，就可以整合更多的器件，而且随着技术越来越快的发展，不仅对设备的要求就要越来越精密、可靠，而且对工艺制造环境的要求也是越来越严格。

      |||

       而洁净室就是一个为环境敏感物质与产品打造的工艺制造环境，主要用于提高成品率与产量。而经过几十年的发展，洁净室中最早被认识并加以控制的空气颗粒过滤技术已是一门“成熟”的科学技术，并能够灵活的被应用在每个微小环境中。而一些微小的化学挥发性气体往往会被忽略，但实际它们对很多加工处理过程有害，特别是在集成电路工业，同时它们亦可能造成一定的人体健康危害。因此为了能够提供一个“更洁净”的生产环境，近年来空气传播分子污染物AMC（Airborne Molecular Contaminant）也逐渐被认识并加以重视。

      

      二、认识AMC

       (一) 什么是AMC?

       术语“空气传播分子污染”（AMC），也简称“分子污染”，它包括了洁净室空气中出现的一系列污染物，其一般都具有以下特征：

      1. 以气体、蒸汽及空气浮尘状态出现；

      2. 其化学特性可以为有机的或者无机的；

      3. 包括酸、碱、聚合物添加剂、有机金属化合物、凝缩剂与添加剂。

       如按照其大小来区分，可以分为三种形态：

      1. 固态（微粒状的），即直径在0.003到100微米，如灰尘、烟雾等；

      2. 液态（和蒸汽），大概在1到9微米，如蒸汽、烟雾浮尘等；

      3. 气态，约在0.0003到0.007微米， 如二氧化硫（SO₂ ）、二氧化氮（NO₂）、臭氧（O₃）、甲醛（HCHO）、硫化氢（H₂S）、二氧化碳（CO₂ ）等。

      (二) AMC的SEMI F21-01定义

       酸：一种腐蚀性物质，其在化学反应中吸收一个电子。

       碱：一种腐蚀性物质，其在化学反应中释放一个电子。

       凝缩器：一种能在清洁表面（水除外）产生凝结的化学物质。

       添加剂： 一种改变半导体材料电性质的化学元素。

      (三) AMC对半导体工业的影响

      1. AMC描述了广泛的化学品类型，这些化学品往往导致大量潜在的工艺流程问题。

      2. AMC几乎对亚微米器件生产的任何方面都产生影响，基本贯穿整个生产流程和器件的最终性能。
3. 半导体制造工艺所实现的300mm晶片、铜互连以及器材集合尺寸低于0.01微米的变化，正在加快相应制造环境向无分子污染（AMC）的方向转变。

      4. AMC控制正成为所有新型半导体制造设备设计要求中所必须的要点之一。

      (四) 晶圆加工实例

       在洁净室内一般AMC浓度在几十ppb就可以使在此工艺制造环境中加工的硅晶圆表面生成彩色状颗粒，特征如下：

      1. 聚光下呈彩色颗粒状（图1），且随放置时间加长而恶化，发生的代表品种为重掺砷的品种。
|||

      2. 电子束照射约20秒后颗粒消失（图2），且通过SEM分析没有发现有金属成份。



      （五）实施AMC控制的流程

       AMC控制已经发展为三级进程的流程，以实现最佳的控制效果：

      1. 评估设施内部和外部环境空气质量，从而确定潜在的污染源；

      2. 筛选和认证AMC控制系统；

      3. 同时进行受控环境和AMC控制系统的监测。

      

      三、洁净室内AMC潜在的污染源

       在一个半导体制造工厂的洁净室内，主要潜在的污染源头主要有以下地方：

      （一）补给风（即从外来引入的新风）

      在当今世界许多环境中，周围环境气体包含一定水平的臭氧、硫化物、氮氧化合物和挥发性有机化合物（VOC），如来自汽车排气和燃烧过程的硫化物和氮氧化物、来自沿海区域大气中的氮气和硼、来自农业行为的氨水和胺等，再加上半导体制造工厂自身所排放出大量的工业废气（图3）。



      （二）环流气体（洁净室内部产生）

       洁净室内部AMC污染物来源包括：操作助剂、溶剂、制造设备、意外溢出和化学发射。例如散发来自操作工具和化学补给线、酸来自于未干的油漆、交叉污染物产生于制造区域之间或大量气态化学储藏区域，另外建筑和结构材料以及洁净室人员也会排放出一定量的AMC污染物。

      

      四、筛选和认证AMC控制系统

      （一）确定AMC控制规格

       为了达到一个可接受程度的污染物控制，以相对经济的角度而言，一个集合了污染源控制、稀释与去除控制的方案是必不可少的。而AMC控制规格应根据各个制造商的产<