淺談半導(dǎo)體潔凈室建設(shè)過程中的AMC控制

鄭冠武

摘要：從半導(dǎo)體領(lǐng)域AMC的種類描述開始，闡述半導(dǎo)體潔凈室建設(shè)過程中的AMC的控制，通過實(shí)際案例的三個(gè)階段分級控制，把握基本的要點(diǎn)，可以指導(dǎo)類似潔凈室廠房建設(shè)過程的AMC控制。

關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體廠房;空氣分子污染;控制;取樣與監(jiān)測;

近幾年，隨著半導(dǎo)體行業(yè)上升至國家戰(zhàn)略布局產(chǎn)業(yè)，國內(nèi)的半導(dǎo)體工程建設(shè)進(jìn)入了階段性高潮，8英寸及以上、55納米～14納米的制程已成為主流，摩爾定律依然在印證行業(yè)的發(fā)展速度，日漸成熟的國內(nèi)潔凈室工程建設(shè)領(lǐng)域已逐漸不存在關(guān)鍵技術(shù)壁壘，但潔凈室內(nèi)的AMC因其危害較大，且不能隨時(shí)量化及時(shí)跟蹤控制，AMC的控制依然還存在盲區(qū)，因而在潔凈室建設(shè)及生產(chǎn)過程逐漸被重視起來。

1認(rèn)識AMC

（1）半導(dǎo)體行業(yè)定義：與ISO發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)不同，SEMI發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)將AMC分為四類，①M(fèi)A：酸性分子污染物，如HF、SO2、CL2等;②MB：堿性分子污染物，如NH3等;③MC：可凝性分子有機(jī)化合物，如SiH4，碳?xì)浠衔锏?④MD：摻雜物，如磷、硼等，以氣態(tài)、液態(tài)（蒸汽或煙霧浮塵）及固態(tài)存在，氣態(tài)最難控制。

（2）危害：MA和MB主要是產(chǎn)生化學(xué)腐蝕性氣相物質(zhì)，MC能夠在產(chǎn)品的表面產(chǎn)生凝結(jié)的氣相物質(zhì)，MD能夠改變半導(dǎo)體材料導(dǎo)電性，但是，這些實(shí)驗(yàn)室能夠呈現(xiàn)出的現(xiàn)象在潔凈室建設(shè)初期是無法評估的，也不能直觀反映出來，但事實(shí)證明，建設(shè)過程中產(chǎn)生并殘留的及生產(chǎn)制造過程中產(chǎn)生的AMC會(huì)通過物理和化學(xué)反應(yīng)侵蝕廠房和工藝設(shè)備材料、改變產(chǎn)品表面特定、改變摻雜作用等，最終影響甚至改變正常工藝制程，可能大大降低產(chǎn)品良率。

（3）來源：如圖1示，AMC污染源分兩大部分，1）室外大氣，主要來源于外部環(huán)境中的氣相污染物，如廠區(qū)內(nèi)外的工業(yè)廢氣、汽車廢氣、自然環(huán)境揮發(fā)等，為MA和MB的主要來源;2）室內(nèi)環(huán)境，主要來源于廠房建設(shè)及臨時(shí)用材料（如環(huán)氧、涂料、油漆、膠及膠水、塑料制品等）、施工工序（如焊接、熱熔、切割打磨等）、室內(nèi)人員、工藝生產(chǎn)過程中的氣體或化學(xué)品的泄露、散發(fā)、揮發(fā)等，其中工藝生產(chǎn)中產(chǎn)生的氣體或化學(xué)品揮發(fā)是MA和MB的主要來源，室內(nèi)人員在環(huán)境溫度偏高，身體出汗時(shí)會(huì)散發(fā)比平時(shí)高出很多的NH3，有揮發(fā)性的建材是MC的主要來源，MD主要來源于潔凈室內(nèi)的高效過濾器，但隨著低硼濾芯及PTFE濾材的采用，高效過濾器已不是關(guān)注重點(diǎn)。

2 建設(shè)過程中的AMC控制

根據(jù)上述AMC的來源分析可以看出，廠房主體結(jié)構(gòu)及潔凈室建設(shè)過程中所產(chǎn)生的AMC是重要的來源，也應(yīng)該是工程承包方重點(diǎn)關(guān)注的關(guān)鍵，在借鑒HACCP體系思路，制定潔凈室污染控制流程（如圖2示），結(jié)合潔凈室建設(shè)過程中潔凈施工管制的三級管理模式，AMC控制也可分為三個(gè)階段進(jìn)行逐級管控，以下為某12英寸芯片潔凈室項(xiàng)目的三個(gè)階段的控制要點(diǎn)：

（1）一階段：潔凈室未封閉，主要控制點(diǎn)為材料的選用和使用（參考圖3）。①應(yīng)選用揮發(fā)性小的材料，②易揮發(fā)材料進(jìn)入施工現(xiàn)場前，應(yīng)在露天空間進(jìn)行晾曬，并周期性取樣監(jiān)測揮發(fā)物濃度，根據(jù)濃度降低的情況（參考圖4）和施工現(xiàn)場的需要，分批使用。本階段通過手持式VOC濃度檢測儀完成。

（2）二階段：本階段為潔凈室封閉至FFU啟動(dòng)，核心是加大潔凈室空氣置換。①繼續(xù)執(zhí)行一階段對材料的要求;②施工區(qū)域內(nèi)應(yīng)進(jìn)行正壓送風(fēng)，以免外部大氣直接進(jìn)入潔凈室區(qū)域，有條件的加快封閉施工區(qū)域內(nèi)的空氣置換;③設(shè)置初、中效過濾器，啟動(dòng)水洗段處理新風(fēng)，逐步提高新風(fēng)潔凈度和降低新風(fēng)的AMC濃度;④加強(qiáng)人員和材料管制，規(guī)范人員進(jìn)出及行為，禁止不必要的臨時(shí)用材料的使用;⑥嚴(yán)禁不合理的施工工序和燃油機(jī)械設(shè)備的使用等;⑦對室外環(huán)境、新風(fēng)入口、新風(fēng)出口、施工區(qū)域分點(diǎn)設(shè)置周期性環(huán)境監(jiān)測點(diǎn)，并形成曲線（參考圖5），對后續(xù)管控提供數(shù)據(jù)支持，異常點(diǎn)要做分析報(bào)告，找出污染源，制定相應(yīng)措施（如圖6）。本階段通過手持式VOC濃度檢測儀及推車是VOC檢測設(shè)備配合完成。

（3）三階段：本階段為潔凈室檢測階段，也是最關(guān)鍵階段，核心是化學(xué)過濾器的正確使用和潔凈室參數(shù)受控。①繼續(xù)執(zhí)行二階段措施;②MAU機(jī)組內(nèi)的酸、堿化學(xué)過濾器，F(xiàn)FU入口端的酸、堿、有機(jī)化學(xué)過濾器正式投入使用，并達(dá)到預(yù)定的設(shè)計(jì)過濾效率;②FMCS全面上線使用，潔凈室內(nèi)正壓受控并形成合理的氣流組織及壓差梯度;④盡量減少潔凈室人員數(shù)量，清除多余臨時(shí)性防護(hù)用材料;⑤設(shè)置周期性檢測點(diǎn)，結(jié)合化學(xué)實(shí)驗(yàn)室的分析儀器，取樣分析并形成分析報(bào)告。本階段主要由第三方或業(yè)主化學(xué)實(shí)驗(yàn)室檢測完成。

3結(jié)束語

在半導(dǎo)體行業(yè)及LTPS和AMOLED面板行業(yè)，施工承包單位多是以“玄學(xué)”的心態(tài)在看待AMC，隨著大量項(xiàng)目的實(shí)施和有效數(shù)據(jù)收集及越來越多的專業(yè)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室和先進(jìn)的檢測設(shè)備的投入使用，工程領(lǐng)域的工程師們一定會(huì)對AMC的認(rèn)知整體提升，本文通過實(shí)際的案例，把AMC在建設(shè)過程的控制通過階段及逐級控制實(shí)際操作，輔助以科技手段，期望能在行業(yè)相關(guān)后續(xù)項(xiàng)目建設(shè)中能發(fā)揮一些作用。

參考文獻(xiàn);

[1] GBT36306-2018《潔凈室及相關(guān)受控環(huán)境空氣化學(xué)污染控制指南》.

[2]國際半導(dǎo)體設(shè)備及材料協(xié)會(huì)SEMI F21-1102標(biāo)準(zhǔn)（2012）.

[3]曹國新.氣態(tài)分子污染物的控制研究.潔凈與空調(diào)技術(shù).2015年.

（作者單位：中國電子系統(tǒng)工程第二建設(shè)有限公司）