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有效控制AMC的化学过滤方案
白晓清，王小兵 （康斐尔过滤设备有限公司.上海200336） 摘要：AMC对微电子制程存在潜在严重危害并会导致成品率降低.
将传统检测方法和Gigacheck或 Gigamonitor相结合，会得到更多的AMC信息.
化学过滤器是去除AMC的有效手段，评价化学过滤器的 指标不仅要考察吸附效率、吸附容量等指标，还必频对化学过滤器整体进行测试，从面能够提供对特定的 AMC有很强针对性和突出去除效果的化学过滤解决方案.
关键词：化学过滤方案：AMC控制：吸附效率：吸附容量：化学过滤器实验台：Gigacheck： Gigamonitor 中图分类号：TN305.94文献标识码：B文章编号：1003-353X（2005)12-0052-05 EffectiveControlofAMCbyMolecularFiltration BAI Xiao-qing WANG Xiao-bing (Camfil Farr Filtratios Co. Ltd Shanghal 200336 China) Abstract: Airborne Molecular Contaminants (AMC) have a potential to adversely affect micro- electronics manufacturing process reducing yields. More information about AMC can be obtained if a traditional test method is bined with some new methods Gigacheck and Gigamonitor. Chemical filter is one of most effective measures to remove AMC. To provide an effective chemical filtration go siaed suoad ure uo pseq uo jou eon aae oads nog uonos filter such as adsorptive eficiency and adsorptive capacity but also on the test for a full-scale chemical filter on a Chemical Filter Test Rig.
Chemical Filter Test Rig; Gigacheck: Gigamonitor
面，与表面质量有关的污染问题SMC也变得越来 1前言越受到人们的重视.
因此，在微电子制程中，对 在微电子制造过程中，HEPA和ULPA过滤器AMC或SMC进行恰当的检测分析和有效控制就显 是保证集成半导体器件、磁盘驱动器以及液晶显示得无为重要.
行业等制程洁净环境的关键措施之一.
然面，尽管对微电子制造业来说，空气中危害生产工艺和 HEPA和ULPA过滤技术对于消除临界尺寸0.01μm以产品并因此引起成品率降低的化学物质，称为“分 上的灰尘粒子非常有效，但对于尺寸比灰尘小得多子级污染物”（或气载分子污染物），简称 的分子污染物AMC却显得无能为力.
现代微电子“AMC”.SEMI将AMC定义为四大类：分子酸 的生产正朝看小型化和大型化不同方向发展：集成（MA）、分子碱（MB）、可凝性有机污染物 电路和驱动磁盘日益缩小：液晶显示器TFT或LCD（MC或Organics）以及掺杂剂（MD）.
变得更大.随看这种制造趋势的发展，AMC对于当MA浓度达到儿个ppb时，就可能引起铝膜 制程的潜在危害越来越受到人们的关注口.
另一方和铜膜腐蚀：在产品和工艺设备表面凝结，导致电 52半导体技术第30卷第12期2005 年 12 月
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支撑技术 gTeog1 子元件腐蚀：在芯片中发生金属触点腐蚀等.
材料和结构设计，尽可能地增强气体分子和吸附剂 由于MB会和MA发生化合作用形成盐类，对之间的对流、扩散和传质，并最大化地利用吸附材 铝和铜有腐蚀作用：还可能在芯片、磁盘以及显示料.
器上产生一些薄雾状物质.
另外，深紫外（DUV）同时，化学过滤器要含有足够量的吸附剂，以 光刻胶在显影剂的作用下，容易被空气中的碱性物便具有足够长的吸附容量和使用寿命.
质中和，从而产生显影缺陷.
●限力-使用能耗：在保证一定含炭量的前提 空气中的MC的污染源很多，几乎遍布整个工下，应通过优化材料结构和过滤器结构来获得尽可 艺处理区域.
例如邻苯二甲酸盐、硅酮和增塑剂能低的阻力，使能耗降低，对洁净室庞大的回风系 等，会导致半导体和磁盘驱动器生产过程中的薄膜统来说，低阻尤为重要， 和光刻胶的层分离现象：邻苯二甲酸盐可以分解成洁净-无发尘、无挥发：要求化学过滤器 碳化硅，会影响氧化栅极的完整性.
硅和磷酸盐本身应尽量少发尘或不发尘、无挥发或低挥发以及 会破坏光掩膜.
尽量避免副反应物，否则化学过滤器又成了制程中 MD会给硅带来有害的n型掺杂（P）和p型新的污染源.
掺杂（B），10ppb左右的MD就会对产品的良率 产生致命影响.3如何选择使用有效的化学过滤器 在电子元件的表面发生起雾状凝聚物或有污点我们在实践中会发现，选择能有效去除AMC 的现象，就是表面污染的一个典型例子.
的化学过滤器并不像想象的那么简单，例如，作为 化学过滤器重要的性能指标一吸附效率和吸附容 2化学过滤器的性能指标量，在使用过程中，会受到周围环境温度、湿度、 由于表面污染SMC与AMC密切相关，在此我风速、浓度以及浓度变化的影响，而且，由于半 们主要讨论如何去除AMC，AMC对微电子制程导体制程中通常使用大量不同的化学品，这就使得 的某些工艺环节有很多致命的潜在危害，应尽量采化学过滤器一定会与一些化学药品直接接触，接触 取主动方式做好预防工作，例如尽量减少生产中使的结果有三种情况：（1）过滤器本身（包括滤 用的化学物质污染、洁净室和设备中使用低挥发性料、边框、密封材料等）与所接触的化学物质无 的材料等，然面，事实上洁净室中将不可避免地存任何反应.
（2）与所接触的化学物质发生化学反 在AMC.
多年的理论和实践证明，物理和化学吸应，但是对制程没有危害，可能对操作人员的健康 附是低浓度气体污染物最为经济有效的去除方法，有一些影响.
（3）与所接触的化学物质发生化学 几乎可以去除的气体污染物，是一项安全、可反应，产生新的AMC，将对制程带来潜在的危 靠、成熟的化学过滤解决方案，害. 那么，如果决定使用化学过滤方案，应该重那么，如何对化学过滤器的有效性和可靠性做 点考虑哪些技术指标和参数来评估过滤器呢？
一种出判新呢？
有效的方法是采用CE综合因素比较法：适用性3.1化学过滤器一定要经过整体检测 (Compatibility），吸附效率（Efficiency），吸附容量（1）化学过滤器整体检测必要性 (Capacity），阻力-使用能耗（Energy loss）和洁对化学过滤器滤料的检测是必要的.
滤料测试 净-无发尘、无挥发（Cleanliness）.
台对化学过滤器用到的原材料都要在一系列条 适用性：一种化学过滤器只针对一种/一件下测试评估，并且在多种气体或蒸气中测试.
同 组气体污染物.因此某种化学过滤器对有机污染物时，为了开发新的滤料和质量控制，要通过多种平 的测试数据绝对不能代表其对酸性或碱性物质的去行试验进行模拟评估，图1为化学滤料的实验台， 除性能.
绝大多数供应商没有过滤器成品测试装备，通 吸附容量：用不同材料吸附不同的气体，吸常采用滤料的测试数据来推算过滤器的性能数据.
附容量是不同的.
化学过滤器应通过采用优质的原 December 2005 Semiconductor Technology Vol. 30 No. 12 53
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表1实验参数 参数流量/m/h温度/C相对湿度/%常用试剂 数位100-40005-50 20 -90甲苯，二氧化硫， '2硫化氢氯化氢
安息酸等 同VOC吸附容量和效率的测试曲线.
由图可见，同 一个过滤器在相同的测试条件下对不同的VOC吸附 图1化学滤料的实验台效率是不同的.
然而，过滤器的性能数据并不简单地等于滤料介质3.2AMC的检测 的数据乘以滤料的用量.
实际上，过滤器中的气流 分布和滤料的充分利用同滤料的用量同样重要，因 为化学过滤材料的宏观物理特性和阻力在使用过程 中通常不变化，不同滤料部位的风速并不像灰尘过E. 滤器逐渐趋于一致，如果化学过滤器内部的结构设 计不好，空气自始至终都只能从阻力低的滤料或结 构处通过，其它地方根本得不到有效利用，因此， 化学过滤器的整体内部结构和气流分布非常重要.
阳容量 这也是为什么吸附材料的测试数据并不等于过滤器图3不同VOC吸财容量和效率的测试曲线 成品测试结果的原因.
（2）化学过滤器实验台要选择有效的化学过滤器，必须尽量多地知道 为了验证化学过滤器是否符合相应的指标以及目标AMC的信息.
另外，根据不同需要，化学 在实际工况下的使用效果，应该在出厂前对化学过过滤器会安装在不同的位置：微环境、吊项、循 滤器的整体性能进行检测，而不是拿到客户那里微环风或新风空调箱中.
因此要通过检测才能获得需 试验，让客户蒙受巨大的经济损失.
图2是化学过要的AMC信息，检测内容至少包括： 滤器的实验台.
位于康斐尔瑞典总部的化学过滤器追踪确定AMC的主要真正来源，来源是室 （molecularfiltertestrig）实验台是世界上少有的内、是室外还是工艺本身？
确定化学污染的程度、以及需要去除的主要 污染物 ●确定污染物的浓度水平以及可接受的浓度水 平，以便选择合适的化学过滤器和系统方式.
然面，微电子制程环境的AMC信息的获得决 不是一朝一夕的事，因为即使同一地点在不同时 间、不同工况所采集的数据都可能是不同的.
我国 大多数微电子厂都是人工采样，就好比一个巡视的 警察正巧抓住一个列徒一样，如果该警察没有巡视 图2化学过滤器的实验台此地，歹徒一样犯罪，但是却可以逃之天天.
有 几个化学测试台之一，也是世界过滤领域唯一的实验些率导体厂安装了有AMC实时监测系统，但却不 台：足以检测到低浓度的AMC，更不能预测化学过滤 表1为典型的实验参数，也可以根据用户要器的使用寿命和更换周期.
求，测出设定工况下化学过滤器的性能.
图3为不（1）化学过滤器使用寿命的预测 54丰导体技术第30客第12期2005年12月
支撑盐术 . Copopa 用户通常很关心过滤器能用是多长时间，即使地测出气载污染物AMC的方法一Gigacheck.
用寿命.
性炭过滤器的吸附效率在使用过程中不断Camfil的Gigacheck是一种非常优秀的被动采样方 衰减，当降到最低允许效率值，即有害气体浓度超法，图5是Gigacheck产品以及检测分析结果.
由 标时过滤器报废，在这之前的使用时间称为使用寿图可见，洁净环境中各种酸性污染物的比例一目了 命.
然面，如果有人脱口就能说出某个化学过滤器然，为业主选择有针对性的化学过滤器提供了非常 的使用寿命，就非常值得怀疑了，因为化学过滤器有意义的参考，在洁净室和需要测量的地方放置 的使用寿命与很多因素有关，诸如压力、温度、湿Gigacheck，可以根据需要得到一周或一个月的平 度、气体污染物种类、气体浓度、使用风量、滞均测量值，评估某一段时期内AMC的平均浓度.
留时间等等，Camfil的Gigamonitor的检测方法，Gigacheck的特点在于： 可以为客户提供很多关于AMC的信息，图4为用 Gigamonitor测出化学过滤器对不间沸点VOC吸附 容量.
由图可见，过滤器对于高沸点的VOC，在 2004年2月、2004年8月、2005年2月和2005年
M1 309 10 0 0NO NO PO30 要 (a) Gigacheck（b）分析结果 图5AMC 检润产品Gigacheck 跟踪化学过滤器的使用消耗程度： 检测空气中不能经空气采样分析出来的浓度 图4过游暴对VOC已经使用的吸影容量过低的污染气体成分和浓度：
●能够检测出被化学过滤器所吸附的污染 8月的吸附量分别为2%、15%、48%和90%：对物质以及它们在空气中的相对含量： 于低沸点的V0C，在2004年2月、2004年8月、安装方便和费用低，该方法不适合检测变化 2005年2月和2005年8月的吸附量分别为1%、5剧烈的浓度或者瞬时值.
%、15%和22%.
通过分析可知，到2005年8月， 该化学过滤器对于低沸点的VOC的吸附还剩下78%3.3模拟软件 的剩余量，但是对高沸点的VOC的剩余吸附容量为根据目前的知识，对制程造成危害的AMC必 10%，接近饱和.
如果高沸点的VOC的存在恰好须低于某一阔值，ITRS预测的浓度水平就是微电子 对制程的潜在危害很大，这时就要考虑将要更换化企业为避免尽量少的损失而需要达到的合理水平.
学过滤器了，然而，在实际应用中，AMC受很多因素的影响， 因此，“Gigamonitor”服务可以从使用中的包括：流型、洁净室内部和外部的AMC发生源和 化学过滤器滤料上取样，米分析滤料上有关数据，产生率以及分子过滤器在系统中不同的安装位置 并与新材料上的数据进行对比，估算出已经消耗的等. 比例和程度，从面预计剩余吸附量或使用寿命.
此为了解决这些复杂的计算，对不同化学过滤器 外，通过比较测试，能分析出原来不知道的有可能解决方案的快速评估，一个有效的模拟软件是洁净 对工艺有害的AMC，能够及时采取相应的措施.
室设计师和直接用户选择化学过滤器的有利工具.
（2）其他检测方法用户只需输入洁净室的相关数据和AMC浓度，选 在洁净室和空调系统中，还有一种能够有选择择过滤器类型、数量和安装位置以及不同终阻力的 December 2005 Semiconduetor Technology Vol. 30 No. 12 55
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果，并且预计使用寿命或更换周期，以便用户能够 及时更换失效的化学过滤器，真正起到应有的作 用.
（4）在实际使用条件下，化学过滤器本身不 "仅要洁净、不发尘或少发尘，还要避免不良的副产 物（二次污染），不产生其它外的对工艺有害的 AMC和异味.
参考文献： 图6Camfi的化学过滤器模拟软件[t]王小兵.使用空气过滤器创造卫生舒适的室内环境[刀.供
热与制冷.2003(6)：18-23. 值就能够计算出污染物生成速度和稳态浓度和化学[2]Classification of Airborne Molecular Contaminant 过滤器的使用寿命.
Levels in Clean Environments Semiconductor Equip-
mest and Materials International SEM1 F21- 5结论1102View CA 1995. （1）AMC对生产工艺和产品存在潜在危害井[3] Yield Enhancemest. Semiconductor Industry Association. ITRS: 2003 updated. 会导致成品率降低，因而需要有效的化学过滤器能[4]G.Gallet C. Ecob M.Forslund.Recent advances iw 够对半导体制程中某些特定的AMC有很强的针对性standardization measures and control of AMC. ICCCS 和突出的去除效果.
2004Bons/Germany:265 -275. （2）化学过滤器整体一定要通过实验台测试，作者简介： 过滤器滤料数据不能代替过滤器整体性能数据，不自理，文，遇士，康楚尔过滤设备有限公司技术市场总望，主 应把没有测试的化学过滤器直接供给用户，让用户要从事洁净技术、过滤器和热能工程领城的研究.
蒙受巨大的经济损失.
王小具，男，颁士，毕业于同济大学暖道专业，其硕士阶股的研
究误题为活性炭在舒适性（IAQ）和净室中的应用，毕业后一直在洁净技 （3）要能估计化学过滤器的使用效率或效术和过滤额域工作近10年.
目前为康斐尔（中国）总载，主持中国地 区的运责和管理工作.
（上楼第51页） [2] CHINI A COFFIE R MENEGHESSON G et el. 2.1A/52(11):2536 540. mm current density A1GaN/GaN HEMT[J]. Electron[6]张小玲，昌长志，谢雪松，等.A1GaN/GaN HEMT 器 Lett 2003 39(7):625.件的研制[J].半导体学报 2003 24（8）：847. [3] KUMAR V KULIEV A. TANAKA T et al. High[7]邵刚，刘新字，和致经，等，董宝石村底A1GaN/GaN 功 transconductance enhancement-mode AlGaN/GaN率HEMT研究[J].电子器件，2004，27(3):381. HEMTs on SiC substrate. [J]. Electron Lett 2003 39[s]都刚，刘新字，和致经，等，高性能ImmAIGaN/GaN (24):1758.功率HEMTs研制[J].率导体学推，2005，26（1):88. [4] XING H L DORA Y CHINI A eI a/. High breakdown（收稿日期：） voltage AIGaN/GaN HEMTs achieved by multiple field plate[J]. IEEE Electrom Device Lett 2004 25(4):作者简介： 161.王要（1966一），男，中国电子科性集团公或第十二研究所高级 [5] OKAMOTO Y ANDO Y HATAYA K er al. Improved工程师，主要从事宽禁带平导体器件和光电添件的开发和研制工作； 海震（1965一），男，高级工程师，副主任，主要从事GaAs power performance for recessed-gate A1GaN-GaN和定梦带半导体电子器件的研制工作： heterostructure FET with a field modulating plate[J].张志国（1976一），男，河北香河人，中国电子科技集公司 IEEE Trans on Microwave Theory and Tech 2004 第十三研究所与河北工业大学其同培养博士研究生，现从事GaN器件的 研制及特性的研究工作.
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