净化厂房中气相分子沾污(AMC)的来源和危害
潘文伟;蔡蕾
【摘 要】越来越多的研究发现,在半导体圆片加工净化厂房中,除了存在空气悬浮颗粒沾污外,还存在以气相或蒸汽形式存在的分子污染物(Airborne Molecular Contaminants,AMC)。随着特征尺寸(CD)的不断缩小,AMC将会越来越严重地影响圆片加工质量和成品率,并会影响净化厂房内工作人员的身体健康。文章介绍了AMC的分类、来源、危害性、控制标准和方法,希望以此引起人们对AMC的重视,并采取相应的控制措施。% More and more investigations hanve shown that, as the criticle dimension (CD) continually shrinks, in addition to particle contamination, airborne molecular contaminants (AMC) in clean rooms have a detrimental effect on the process and product yield, as well as on the health of the operators and engineers working in clean rooms. The source, effects, control standards of AMC are described to help understand and take appropriate measures to control AMC.
【期刊名称】《电子与封装》
【年(卷),期】cbd是什么意思2012(000)012
【总页数】5页(P44-48)
【关键词】净化厂房;空气中分子污染物;酸性分子污染物;碱性分子污染物;可凝结的分子有机化合物;分子掺杂物
【作 者】潘文伟;蔡蕾
【作者单位】华润上华半导体有限公司,江苏无锡214035;中国电子科技集团公司第58研究所,江苏无锡214035
【正文语种】中 文
【中图分类】TN305.97
1 引言
在半导体圆片加工行业，人们很早就认识到颗粒沾污的危害性，并根据美国Federal Standard 209D、209E和国际标准化组织ISO 16441-1等标准，通过建造净化厂房，利用HEPA（High Efficiency Particulate Air filter，高效空气过滤器）或ULPA（Ultra Low Penet
ration Airfilter，超低穿透空气过滤器）来过滤掉空气中的悬浮颗粒。新建的半导体圆片加工厂，总是首先设计和建造净化厂房，然后再往里面安装和调试设备，开始运转和生产。经过几十年时间，净化厂房的颗粒过滤技术已相当成熟。理论上，HEPA过滤器可以过滤掉99.97%以上0.3µm以上粒径的颗粒，ULPA过滤器可以过滤掉99.999%以上120nm以上粒径的颗粒。
随着特征尺寸（CD）的不断缩小，越来越多的研究发现，尽管半导体净化厂房号称是世界上最干净的地方，实际上却并不干净，空气中还存在着大量分子级污染物，如酸、碱、挥发性有机物、分子掺杂物等。这些污染物以气相或蒸汽分子的形式存在，简称AMC，其粒径通常只有0.2nm～5nm，能畅通无阻地穿过HEPA/ULPA过滤器。而且，空气中AMC的浓度比颗粒要高得多。测量结果表明，在209D标准100级（相当于209E标准M3.5级，或ISO 14644-1标准5级）净化厂房中，总气态有机污染物浓度约为100μg/m3，而颗粒污染物的浓度仅为20ng/m3，两者相差5000倍。在洁净度最高的光刻间和刻蚀间中，AMC的浓度往往比其他工艺间更高。这些AMC会影响圆片加工质量和成品率，严重时还可能对产品造成致命的缺陷。
目前很多人对净化厂房空气中的AMC及其危害性还不够了解，在净化厂房设计和工艺规范制定时也未考虑AMC的控制要求。很多AMC会影响员工的身体健康。很多在净化厂房中工作的人都觉得空气不好，有些人会觉得头晕、恶心、胸闷、眼睛难受等，这都是由于空气中存在着大量AMC的缘故。本文简要介绍了AMC及其来源、危害性、控制标准和控制方法，希冀引起人们对AMC的重视，并采取相应的措施来减轻AMC的危害。
2 AMC的分类
市场部的职责2.1 SEMI的分类标准
写日记的格式根据SEMI（Semiconductor Equipment and Materials International，国际半导体设备和材料协会）于1995年发布的SEMI F21-95标准和2002年11月发布的SEMI F21-1102标准，AMC可分为下列四类：
莲菜凉拌怎么又白又脆（1）MA（Molecular Acids，酸性分子污染物）：MA为腐蚀性物质，其化学反应特性为电子受主，通常包括光刻、腐蚀工艺过程中逸出的氢氟酸、盐酸、硝酸、磷酸、硫酸等，还包括外部穿过高效过滤器进入净化厂房的二氧化硫、亚硝酸等无机酸及草酸、醋酸等有机
笑话的英文酸；（2）MB（Molecular Bas，碱性分子污染物）：MB为腐蚀性物质，其化学反应特性为电子施主，包括NH3、胺类（包括三甲胺、三乙胺、环己胺、二乙氨基乙醇、甲胺、二甲胺、乙醇胺等）、氨化物（如N-甲基吡咯烷酮NMP，为去胶剂或聚酰亚胺溶剂）、HMDS（光刻胶助粘剂）、脲等；（3）MC（Molecular Condensable Organic Compounds，可凝结的分子有机化合物）：MC通常是指在常压下沸点大于150℃（也有人定义为沸点大于室温或65℃）、容易凝结到物体表面的有机化合物，包括碳氢化合物、硅氧烷、邻苯二甲酸二辛酯（DOP）、邻苯二甲酸二丁酯（DBP）、邻苯二甲酸二乙酯（DEP）、丁基化烃基甲苯（BHT）、全氟高分子有机物与塑化剂等；（4）MD（Molecular Dopants，分子掺杂物）：MD是指可改变半导体材料导电特性的化学元素，包括各种重金属及硼、有机磷酸盐、砷酸盐、B2H6、BF3、AsH3、磷酸三乙酯（TEP）、磷酸三氯乙酯（TCEP）、磷酸三苯酯（TPP）等。
2.2 ISO的分类标准
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国际标准化组织（ISO）于2006年发布了ISO 14644-8标准，将AMC分为8类：酸（ac），碱（ba），生物毒性物质（bt），凝聚物（cd），腐蚀物（cr），掺杂剂（dp），有机物（or），氧化剂（ox）。
3 AMC的来源
净化厂房中AMC的主要来源可分为外部来源和内部来源两大类。
四班班徽3.1 外部来源
AMC的外部来源是指环境空气中存在的气相污染物，如车辆排放的废气、邻近工厂排放的废气、农业和畜牧业产生的气体、雾霾等，包括各种重金属、甲烷、O3、SOX、NOX等。其中SO2是最主要的污染，北方比南方严重，冬季比夏季严重，因为北方冬季取暖烧煤会释放出大量的SO2。这些气相分子污染物能穿过高效过滤器，随着新风被送入净化厂房内部。
AMC还有一个很严重、但被忽视的外部来源，就是净化厂房的废气排放洗涤塔不够高，而且离新风入口不够远，特别是遇到低气压时，净化厂房排出的大量含有酸、碱、有机物的废气会笼罩在厂房上空，从而被作为新风重新送回净化厂房。
3.2 内部来源
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净化厂房内的AMC更多是在净化厂房内部产生的，包括厂房建筑材料释出、设备和材料释出、腐蚀和光刻等工艺过程中化学药品逸散、人员产生、管路泄露、设备维护修理时散发等。
3.2.1 净化厂房建筑材料产生的AMC
净化厂房的密封材料、粘接材料、油漆、环氧树脂、合成橡胶、地板、墙壁等都会释出AMC。其中地板和油漆可能释出邻苯二甲酸二辛酯。密封材料、粘接材料可能释出硅氧烷和邻苯二甲酸盐。塑料、包装薄膜、窗帘等可能释出邻苯二甲酸盐，橡皮管、聚合物、塑料件等可能释出碳氢化合物。
据测量，新建厂房释出的可凝结有机物（MC）浓度很高，在前六个月内，塑料、油漆及其他建筑材料所释出的溶剂会快速下降，MC浓度降低。
据研究，净化厂房的HEPA/ULPA过滤器本身可能成为硼或磷沾污的来源。用来密封过滤网边缘的聚氨基甲酸乙酯材料和隔离过滤器片的密封胶中的阻燃剂可能释出有机磷酸盐类。在存在较高浓度的氢氟酸和在高湿度条件下，过滤器的滤网材料硼硅玻璃纤维可能释出挥发性的BF3。
3.2.2 工艺过程中泄漏与逸散的AMC
在圆片加工中要使用几十种气态或液态化学物质，包括硝酸、磷酸、硫酸、盐酸和HCl、氨水、氢氟酸、三氟甲烷、三氟化氮、二氯二氢硅、二氯乙烯、硅烷、双氧水、异丙醇、光刻胶、光刻胶去边剂、显影液、HMDS、CF4、SF6、C2F6、NH3、N2O、Cl2、HBr、F2、BCl3、O3、三氯硅烷等。在湿法腐蚀、清洗、光刻等工序可能会有NH3、胺类、氨化物（如N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰胺）、硫化物、二甲基硫（DMSO）、甲酚、N-甲基吡咯烷酮（NMP）及氢氟酸、盐酸、硝酸、磷酸、硫酸等逸出。在反应离子腐蚀、外延、CVD等工序，可能会有BCl3、BF3、BBr3、硼酸三甲酯、硼酸三乙酯等逸出。湿法腐蚀、清洗、TEOS/O3 工艺及使用DUV的光刻机可能会逸出O3。
