氣體分子污染物（AMC），又名為懸浮分子污染物/氣載分子污染物，是危害微電子生產工藝并導致成品率降低的分子態化學物質，大多出現在潔凈室和受控環境的大氣中。

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對于微電子潔凈室控制的挑戰在于AMC分子污染物的尺寸比粒子要小得多，會在半導體制造的柵底氧化、薄膜沉積、多晶硅和硅化物形成、接觸成型、光刻等多個關鍵工藝上對晶片表面、設備表面產生侵蝕，還會產生非控制性硼化物或磷化物摻雜、晶圓表面或光學鏡面產生陰霾、微粒產塵等危害，從而大大影響了產品的質量。

晶圓加工流程 圖源：泛林集團

AMC分類標準 圖源：AAF（愛美克）

根據化學品的特性，在國際半導體設備及材料協會在SEMIF21-1102的標準中將潔凈室中的空氣污染物分為四種，一是酸性污染物，包括鹽酸、硝酸、硫酸、氫氟酸等，能夠誘發硼污染；第二種是堿性污染物，主要是氨氣，會造成保護層顯影不良；第三種是可凝性污染物，第四種是摻雜性污染物，兩者會造成元件表面污染，如P/N翻轉、氧化膜老化，金屬離子造成結合不緊密等。這些AMC主要來源包括工藝排風、汽車尾氣、鍋爐排煙以及化工廠排氣等；潔凈室內AMC的來源包括管路泄漏、清洗和濕法刻蝕設備泄漏、建筑與設備材料氣體散發和潔凈室內人員攜帶等。

另一個挑戰在于，隨著大尺寸晶圓的普及，單個晶圓的成本增加，針對機臺控制納米級顆粒物和AMC污染的需求也相應增加。此外，在EUV機臺和多重曝光DUV光刻機中使用的無缺陷掩膜的成本上升，給廠務端的系統控制以及量測機臺和掩膜版存儲等微環境的污染控制系統帶來了壓力。

半導體工藝中，HEPA/ULPA過濾器是控制微粒污染的傳統技術。大多數潔凈室可以通過HEPA/ULPA過濾器控制大粒徑的懸浮污染微粒物，但隨著半導體產品工藝尺寸由微米級向納米級的趨勢挺進，小顆粒污染物對產品的影響越來越大。而這些懸浮分子污染物又很難通過HEPA/ULPA過濾器進行處理：

·?理論上，HEPA過濾器可以過濾掉99.97%以上0.3 μm以上粒徑的顆粒，ULPA過濾器可以過濾掉99.999 %以上120 nm以上粒徑的顆粒。AMC以氣相或蒸汽分子的形式存在于半導體潔凈室中，其粒徑通常只有 0.2nm～5nm，能暢通無阻地穿過 HEPA / ULPA過濾器。而且，空氣中AMC的濃度比顆粒要高得多。

·?測量結果表明，在 209D標準 100級（相當于 209E標準 M3.5級，或 ISO 14644-1標準 5級）潔凈室中，總氣態有機污染物濃度約為 100μg/m3，而顆粒污染物的濃度僅為 20 ng / m3，兩者相差 5000倍。在潔凈度最高的光刻間和刻蝕間中， AMC的濃度往往比其他工藝間更高。

所以，研究測量并控制AMC的濃度含量成為了眾多生產商關心的重要問題。

01AMC實時監測系統

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實踐證明，深紫外光刻工藝深受多種類微量污染物的影響，對很多微量污染物極為敏感，盡管隨著深紫外耐腐蝕材料技術的發展，已經減少了長時間持續實時監測，而實際上AMC的實時測量對產品質量的好壞至關重要。

而傳統的方法大多使用沖擊濾池、離子色譜法、化學熒光法，這些間接測量和分析方法速度太慢，操作過程太復雜，價格昂貴且測量結果不準確。

AMC在線監測系統?圖源：億天凈化

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半導體業者為了與其他競爭者拉出領先差異，對于 AMC 的全面性檢測標準要求日益嚴格。如中芯國際、臺積電等知名半導體大廠都已導入AMC在線（實時）監測系統，因為所有業者都了解，透過良率的提升，將是維持競爭優勢的最大命脈。

在線（實時）監測系統對于半導體生產過程非常重要。該系統可完全與高科技生產廠房潔凈環境管理需求相結合。在包括光刻、蝕刻、擴散、金屬化、薄膜、離子注入、量測機臺以及光罩或晶圓存儲區域和制程中，能夠滿足快速監視、警報、低濃度測量、寬測量范圍以及對多種氣體的高度敏感響應等半導體行業的剛性要求。實現對廠房內外的空氣質量進行評估，并獲取可作后續比對的關鍵數據，以確認目標污染物和可能對AMC控制系統運行產生影響的物質，進而通過杜絕關鍵性微污染物的過濾潔凈方法而達到良率提升的目的。

FOUP 內的 AMC 和顆粒物監測配套設備 圖源：PFEIFFER

光腔衰蕩光譜儀?圖源：中國科學院長春光機所

光腔衰蕩光譜技術是近年來興起的一種新型光譜檢測方法。該技術具有吸收光程長，不受光源強度起伏影響的特點，特別適合物質微弱吸收，而且裝置簡單、易于定量測量，被應用于鏡片反射率的精確測量（精確度高達10-4~10-6）和微量氣體檢測等方面。

02FFU風機過濾單元

從生產層面上看，微電子產品的制造工序復雜且繁多，其中許多關鍵工藝需要在恒溫、恒濕、超潔凈的無塵環境下進行。高效過濾風機組單元（FFU），在集成電路芯片制造領域已逐漸成為最主要的潔凈設計方案。主要在微循環風口設置化學過濾器。

自帶風機過濾機組 圖源：MayAir（美埃）

FFU群控系統 圖源：佰倫

FFU循環風系統，是由FFU提供循環空氣的動力，整個潔凈室的空氣通過若干臺小風機實現系統內的循環。FFU具有靈活性，可適應工藝變化，當芯片各制程工藝發展需要提高空氣潔凈度級別時，采取增加FFU數量或更換更高效率的過濾器的方法就可達到提高潔凈度等級的目的。

在AMC采樣測試與日常控制中，通常采用FFU加載化學氣體處理的解決方案，對實際環境中的空氣質量數據進行快速準確的提取和整理，并依此制定合理的解決方案。

化學過濾器的定義為空氣分子污染隔離用的過濾器，其原理是通過物理和化學結構來實現。過濾材料是過濾器的核心部分。化學過濾器的吸附材料有多種，如活性炭、氧化鋁、沸石、硅膠、離子交換樹脂等。

FFU作為核心元素之一，參與到微電子潔凈室立體化系統中

在集成電路芯片制造中，不同的工藝制程對潔凈度的要求不盡相同，例如光刻要求在1級的微環境下，而化學機械拋光（CMP）則只要求1000級的環境即可。采用FFU系統的潔凈室一般通過FFU的分布率來決定該潔凈室的潔凈等級，潔凈室的正壓通過新風量來控制，潔凈室溫濕度的控制通過循環空氣冷卻系統（RCU）和新風空調系統（MAU）完成。

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