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    干貨分享I深入了解AMC過濾

    發布時間:2023-08-01瀏覽:509次

     

     

    背景 
    backdrop
     
      隨著后摩爾時代的到來,芯片線寬越來越小,臺積電已經有3nm成熟的量產工藝。先進的制程工藝對環境潔凈度的要求也越來越高,任何微小的雜質都可能對芯片造成不可挽回的損傷。制程工廠的潔凈車間需要管控的污染物已經不僅僅局限在顆粒雜質、液態水珠,而是已經精確到分子級污染物。
     
    什么是AMC
     
      危害生產工藝并因此導致成品率降低的空氣中的分子態化學物質,稱為“分子級污染物”(或氣載分子污染物),英文簡稱“AMC” (Airborne molecular contamination)。AMC是指對半導體工廠產生負面影響的各種化學分子(不是顆粒)污染物,國際半導體技術與材料協會(SEMI)根據AMC的化學性質以及對生產工藝的危害,對其分為四類:酸性(MA)﹑ 堿性(MB), 可凝性(MC)和摻雜性(MD)。
     
    AMC來源
     
      外部
     
      環境空氣中含有數千種化學物質
     
      工業排放
     
      農業化肥、發酵等
     
      燃燒(供暖、交通)
     
      光化學
     
      內部
     
      工藝化學品(PGMEA,  IPA,  HMDS,  TMAH,Slurry)
     
      人體排出氣體:NH3,醋酸,甲醛(吸煙者甲醛排放含量是非吸煙者的10倍)
     
      香水、古龍水、沐浴露、頭發、指甲、彩妝產品
     
      材料出氣
     
      墻體、塑料、包裝
     
      工具本身的組件
     
    AMC對半導體制程工藝的影響
     
    Science & Technology
     
      電鍍工藝:酸會影響電化學過程,從而影響半導體晶圓的平整化和表面質量;機分子可沉積在晶圓上,造成局部蝕刻或電鍍變化在ECP過程中。這可能導致碟形侵蝕特征結構的形成,影響制造設備的性能和可靠性。
     
      CVD/PVD成膜工藝:AMC會影響沉積過程,導致薄膜質量和均勻性的變化;AMC還可以從環境空氣轉移到沉積工具或其他工藝步驟,導致整個半導體制造過程中的污染問題;空氣中的分子污染會降低CVD/PVD設備的性能和使用壽命。
     
      CMP:AMC會影響CMP過程中的平面化過程,導致半導體晶圓表面質量的變化;空氣污染物會沉積在晶圓表面,導致缺陷形成;空氣中的分子污染會物影響CMP墊料和漿料的性能和壽命。
     
      WET:空氣中的污染物可與腐蝕劑或清洗液相互作用,改變其酸/堿成分、濃度或反應性;在濕式蝕刻和清潔過程中,AMC會導致表面缺陷的形成; 空氣中的分子污染會影響濕蝕刻和清潔過程中使用的化學品的消耗和效率。
     
      Dry Etch:在干式蝕刻過程中,AMC會引起蝕刻速率的變化,從而導致不一致的結果;空氣污染物會沉積在晶圓表面,導致污染和缺陷的形成;AMC會影響干蝕刻過程中使用的等離子體的穩定性和控制。
     
      Litho:AMC會影響光刻成像質量,導致圖案保真度和關鍵尺寸的變化;在光刻過程中,空氣污染物會沉積在晶圓片表面,導致缺陷形成;AMC可以從環境空氣轉移到光刻工具或其他工藝步驟,在整個半導體制造過程中造成污染問題;空氣中的分子污染會降低光刻中使用的光學元件的性能,例如透鏡或反射鏡。
     
      Metrology:AMC會影響計量測量的準確性和可靠性;在計量過程中,空氣污染物可以沉積在樣品表面,導致污染問題;AMC會在計量測量中引入變異性,導致結果不一致;空氣中的分子污染會影響計量設備的性能和可靠性;與amc相關的問題可能會損害計量數據的完整性和可追溯性。
     
    如何保障車間空氣清潔度
    Science & Technology
     
      對于先進半導體制程車間的FFU系統,通常使用AMC過濾和HAPA過濾組合來確保車間內的潔凈度符合工藝要求。
     

      

      除了在車間頂部和地板安裝過濾組合外
     
      作為確保車間潔凈度的第一道保護,廠務AMC過濾產品安裝在通風系統中,為晶圓廠環境提供清潔無污染的空氣高效去除空氣中的酸、堿和有機化合物,提高產量過濾介質由活性炭、處理過的碳和離子交換樹脂混合而成
     
      AMC過濾器
     
      用于半導體行業的AMC過濾器可以分為幾個部分,化學吸附過濾器(活性炭或氧化鋁)、粘合介質面板(活性炭形成單片(單片)面板)等。
     
      AMC過濾器采用的過濾介質主要有經化學處理的活性炭和離子交換樹脂。
     
      處理碳利用有機分?和吸附表?的分?間鍵(基于范德華?)吸附空氣種的有機分子及強酸,如果沒有反應或轉化發?,通常 是可逆的。較?和更極化的分?可以取代較?的分?(例如:DBP會取代甲苯,如果它擊相同的位置)
     

     

    普通碳和經過化學處理的碳
     
      普通的碳只能通過吸附作用攔截有機物和保留酸,經過化學處理的碳同時具備物理吸附和化學吸附功能
     
      離子交換樹脂采用化學吸附建對堿分子進行吸附。
     
      AMC過濾器是化學過濾器, AMC過濾器通過物理吸附和化學吸附去除氣相污染物中。  
     
      HEPA過濾器  
     
      在所有應用中,AMC化學過濾器下游都有HEPA過濾器來捕獲顆粒。HEPA 是英語high efficiency particle air filter的縮寫形式,ULPA是英語 ultra low penetration air filter的縮寫形式。
     
      根據EN1822 分級,HEPA分為五個等級,即H10﹑H11﹑H12﹑H13和H14;ULPA分為三個等級,即U15﹑H16和H17。HEPA和ULPA過濾器是潔凈室的心臟,所以要保證潔凈室的潔凈度,要對過濾器進行逐臺掃描檢測對于HEPA 高效過濾器和ULPA超高效過濾器,一定要知道該過濾器的“最易穿透粒徑MPPS”是多少。

     

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