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干货分享I深入了解AMC过滤

更新时间:2023-08-01浏览:1339次

 

 

背景 
backdrop
 
  随着后摩尔时代的到来,芯片线宽越来越小,台积电已经有3nm成熟的量产工艺。先进的制程工艺对环境洁净度的要求也越来越高,任何微小的杂质都可能对芯片造成不可挽回的损伤。制程工厂的洁净车间需要管控的污染物已经不仅仅局限在颗粒杂质、液态水珠,而是已经精确到分子级污染物。
 
什么是AMC
 
  危害生产工艺并因此导致成品率降低的空气中的分子态化学物质,称为“分子级污染物”(或气载分子污染物),英文简称“AMC” (Airborne molecular contamination)。AMC是指对半导体工厂产生负面影响的各种化学分子(不是颗粒)污染物,国际半导体技术与材料协会(SEMI)根据AMC的化学性质以及对生产工艺的危害,对其分为四类:酸性(MA)﹑ 碱性(MB), 可凝性(MC)和掺杂性(MD)。
 
AMC来源
 
  外部
 
  环境空气中含有数千种化学物质
 
  工业排放
 
  农业化肥、发酵等
 
  燃烧(供暖、交通)
 
  光化学
 
  内部
 
  工艺化学品(PGMEA,  IPA,  HMDS,  TMAH,Slurry)
 
  人体排出气体:NH3,醋酸,甲醛(吸烟者甲醛排放含量是非吸烟者的10倍)
 
  香水、古龙水、沐浴露、头发、指甲、彩妆产品
 
  材料出气
 
  墙体、塑料、包装
 
  工具本身的组件
 
AMC对半导体制程工艺的影响
 
Science & Technology
 
  电镀工艺:酸会影响电化学过程,从而影响半导体晶圆的平整化和表面质量;机分子可沉积在晶圆上,造成局部蚀刻或电镀变化在ECP过程中。这可能导致碟形侵蚀特征结构的形成,影响制造设备的性能和可靠性。
 
  CVD/PVD成膜工艺:AMC会影响沉积过程,导致薄膜质量和均匀性的变化;AMC还可以从环境空气转移到沉积工具或其他工艺步骤,导致整个半导体制造过程中的污染问题;空气中的分子污染会降低CVD/PVD设备的性能和使用寿命。
 
  CMP:AMC会影响CMP过程中的平面化过程,导致半导体晶圆表面质量的变化;空气污染物会沉积在晶圆表面,导致缺陷形成;空气中的分子污染会物影响CMP垫料和浆料的性能和寿命。
 
  WET:空气中的污染物可与腐蚀剂或清洗液相互作用,改变其酸/碱成分、浓度或反应性;在湿式蚀刻和清洁过程中,AMC会导致表面缺陷的形成; 空气中的分子污染会影响湿蚀刻和清洁过程中使用的化学品的消耗和效率。
 
  Dry Etch:在干式蚀刻过程中,AMC会引起蚀刻速率的变化,从而导致不一致的结果;空气污染物会沉积在晶圆表面,导致污染和缺陷的形成;AMC会影响干蚀刻过程中使用的等离子体的稳定性和控制。
 
  Litho:AMC会影响光刻成像质量,导致图案保真度和关键尺寸的变化;在光刻过程中,空气污染物会沉积在晶圆片表面,导致缺陷形成;AMC可以从环境空气转移到光刻工具或其他工艺步骤,在整个半导体制造过程中造成污染问题;空气中的分子污染会降低光刻中使用的光学元件的性能,例如透镜或反射镜。
 
  Metrology:AMC会影响计量测量的准确性和可靠性;在计量过程中,空气污染物可以沉积在样品表面,导致污染问题;AMC会在计量测量中引入变异性,导致结果不一致;空气中的分子污染会影响计量设备的性能和可靠性;与amc相关的问题可能会损害计量数据的完整性和可追溯性。
 
如何保障车间空气清洁度
Science & Technology
 
  对于先进半导体制程车间的FFU系统,通常使用AMC过滤和HAPA过滤组合来确保车间内的洁净度符合工艺要求。
 

  

  除了在车间顶部和地板安装过滤组合外
 
  作为确保车间洁净度的第一道保护,厂务AMC过滤产品安装在通风系统中,为晶圆厂环境提供清洁无污染的空气高效去除空气中的酸、碱和有机化合物,提高产量过滤介质由活性炭、处理过的碳和离子交换树脂混合而成
 
  AMC过滤器
 
  用于半导体行业的AMC过滤器可以分为几个部分,化学吸附过滤器(活性炭或氧化铝)、粘合介质面板(活性炭形成单片(单片)面板)等。
 
  AMC过滤器采用的过滤介质主要有经化学处理的活性炭和离子交换树脂。
 
  处理碳利用有机分⼦和吸附表⾯的分⼦间键(基于范德华⼒)吸附空气种的有机分子及强酸,如果没有反应或转化发⽣,通常 是可逆的。较⼤和更极化的分⼦可以取代较⼩的分⼦(例如:DBP会取代甲苯,如果它击相同的位置)
 

 

普通碳和经过化学处理的碳
 
  普通的碳只能通过吸附作用拦截有机物和保留酸,经过化学处理的碳同时具备物理吸附和化学吸附功能
 
  离子交换树脂采用化学吸附建对碱分子进行吸附。
 
  AMC过滤器是化学过滤器, AMC过滤器通过物理吸附和化学吸附去除气相污染物中。  
 
  HEPA过滤器  
 
  在所有应用中,AMC化学过滤器下游都有HEPA过滤器来捕获颗粒。HEPA 是英语high efficiency particle air filter的缩写形式,ULPA是英语 ultra low penetration air filter的缩写形式。
 
  根据EN1822 分级,HEPA分为五个等级,即H10﹑H11﹑H12﹑H13和H14;ULPA分为三个等级,即U15﹑H16和H17。HEPA和ULPA过滤器是洁净室的心脏,所以要保证洁净室的洁净度,要对过滤器进行逐台扫描检测对于HEPA 高效过滤器和ULPA超高效过滤器,一定要知道该过滤器的“最易穿透粒径MPPS”是多少。

 

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