无尘室微量气悬污染物(AMC)之

按一下以編輯母片標題樣式,按一下以編輯母片,第二層,第三層,第四層,第五層,*,無塵室微量氣懸污染物,(AMC),之污染行為,何謂,AMC?,環境中有能力沈降於表面上形成單分子層,(monolayer),薄膜之氣態化學污染物質。,AMC,的污染濃度並未與目前的潔淨室等級形成直接關係，已有文獻報告指出,class 1,的,有機氣態污染物之濃度,可能比,class 10,還大,Kitajima,and Shiramizu,1997,。,曾有研究指出在等級為,class 100,潔淨室內,總有機氣態污染物,濃度約,100g/m,3,，,而,粒狀,污染物濃度在的潔淨室約為,20 ng/m,3,。,故潔淨室內氣態分子污染物沈積於晶圓表面的速率,(surface arrival rate),可能為微粒的數個階級以上。,AMC,背景與現況,隨著半導體元件的加工線寬由,0.25m,逐漸進入,0.18m,甚至到,0.13m,以下，製程環境中,微塵粒子,或,空降分子狀污染物,(airborne molecular contamination,AMC),對產品良率影響也就更加顯著。,懸浮粒狀污染物,(0.3m),ULPA 99.999%(0.12m).,Examples of T-topping,uncontaminated straight sidewall,low-level airborne contaminated slight tilt on the top of profile,Severely T-topped Apex E test wafer at ambient levels of only an 8-10 ppb concentration of,amines,.,SEM cross section of resist-coated wafer exposed to a 24-ppb concentration of,amines,for 11 minutes.,酸性物質,(Acids),鹼性物質,(Bases),凝縮性物質,(,Condesables,),摻雜物質,(,Dopants,),HF H,2,SO,4,HCl,HNO,3,H,3,PO,4,HBr,AMINE,NH,3,NMP,HMDS,B,2,H,6,BF,3,AsH,3,TCEP TEP TPP,DOP DBP DEP,Siloxanes BHT,Not Classified,H,2,O,2,O,3,IPA Acetone,SEMI Standard F21-95,1996,AMC,之分類,潔淨室內之 建築結構材質與塗料、接縫密封劑,機台材質,晶圓儲存盒,無塵衣、手套,作業人員,製程使用化學原料,(RCA,清洗溶液、光阻劑、顯影劑、去光阻劑等,),AMC,之污染來源,空調系統之外,氣,補氣,(,周界環境,),，或使用不適當的濾網，造成濾網材質釋氣,(outgas),。,SMIF/FOUP/Mini-environment,之材質釋氣。,管路老舊或人員疏失之意外洩露。,AMC,之污染來源,有機性,污染物,(),環境中較高濃度的有機性氣體,(,甲苯、二甲苯、乙酸正丁酯、長鏈式脂肪族碳氫化物,如,癸烷,(,decane,),與,寅烷,(,tridecane,),，,未必會沈積於晶圓表面上造成缺陷或污染，反而在環境中極為微量的物質,(,如,塑化劑或,amines,、,esters,等,),，其具有較高之吸附能力，故其沈積速率遠大於其他有機性氣體。,主要吸附在,晶圓表面,上的物質為具有,低蒸汽壓,、,高沸點,之高分子量物質如苯二甲酸二辛酯,(DOP),、,鄰,-,苯二甲酸二丁酯,(DBP),等與其他酯類、環狀矽化合物等。,Tamaoki,et al.(1995),有機性污染物,(),製程機台,內所使用之風機濾網機組,(FFU),的內部材質釋氣，其成分含有,有機矽化合物,與,添加劑,。,晶圓儲存盒或晶舟材質之,塑化劑,、,抗氧化劑,與,黏著劑,等添加劑。,晶圓儲存盒內充,氮氣,隔離在潔淨室外,或使用,化學過濾器,去除有機物時，可有效地把晶圓表面有機污染量降低,50%75%,以上。,Satio,(1995),材質,Outgassing,調查,掌握各種結構物質之有機逸散情形，就能進一步追縱污染來源與污染濃度形成速率。,故,材質,釋氣,(,outgassing,),調查,已成為潔淨室內的微污染控制主要方法之一。,目前已有許多學者針對不同廠牌之,晶舟,與,晶圓儲存盒,、潔淨室內不同,結構物質,有機物之逸散情形調查。,建立各潔淨室內之,base-line,在有突發或異常之濃度出現時，即可馬上判斷污染物與污染來源。,A,廠黃光區之有機氣體污染物圖譜,DBP:,0.12,g m,-3,low BP aromatics,150mm,wafer,air sampling pump,+Tenax GR,Both place into the chamber,微環境工作平台,微環境工作平台,晶圓表面沈積量,vs.,環境濃度,SiO,2,-filmed,Si,3,N,4,-filmed,4 hours,4 hr-exposure,DEP,DBP,DEP,與,DBP,沈積行為之差異,DBP,極性較大,DBP,分子之表面沈積量較,DEP,為大,SiO,2,薄膜,表面沈積動力,(I),C,s,:surface density(g/cm,2,),C,g,:ambient concentration(g/cm,3,),k,ads,:,adsorption rate constant,(cm,3,/g,min),k,des,:desorption rate constant(1/min),t :exposure time(min),表面沈積動力基礎吸附,/,脫附模式：,求解後：,DEP,表面沈積量與時間之關係,High,DEP mean concentration,(100,25,g/m,3,),Low,DEP mean concentration,(20,5,g/m,3,),Trend line,模式分析與模擬,C,g,values,(75,g/m,3,),(100,g/m,3,),Fitting,Eqn,.,k,de,s,=0.019 min,-1,k,ads,=2.3 cm/min,0.0,0.4,0.8,1.2,1.6,2.0,2.4,2.8,3.2,3.6,4.0,0,50,100,150,200,250,300,Exposure duration(min),surface concentration(ng cm,-2,),20,4,g m,-3,8,1.6,g m,-3,3,0.6,g m,-3,模式分析與模擬（低濃度）,表面沈積動力,(II),單層,(mono-layer),吸附,吸附飽和,DBP,表面沈積量與時間之關係,k,ads,=3,10,-4,m,3,g,-1,min,-1,k,des,=0.011 min,-1,C,max,=60,ng,cm,-2,Cg=2,g m,-3,Cg=15,g m,-3,Cg=50,g m,-3,Cg=0.1,g m,-3,多物種吸附,表面沈積動力,(III),Compound,k,ads,C,(s,-1,),k,des,(s,-1,),S,max,(,ng,cm,-2,),UV-O,3,treated SiO,2,surface,propionic,acid ester3,10,-4,6,10,-4,siloxane,(D9)4,10,-6,0 6.0,DOP2,10,-5,0,HF-cleaned,Si,wafer surface,propionic,acid ester4,10,-4,5,10,-4,siloxane,(D9)7,10,-6,4,10,-6,2.5,DOP2,10,-5,0,多物種,表面沈積量與時間之關係,附著係數,(,Sticking Coefficient),R,=,deposition rate,J,in,=molecular impingement flux,=mean molecular velocity,t =exposure time,”,sticking coefficient,”,之物裡定義為氣態分子,接觸,表面後,停留,於表面之部分,S,c,All arriving,surface molecules,Sticking into surface molecules,S,c,1-S,c,1,有機微污染之上限值評估,10g/m,3,=1.1 ppb(DEP),Maximum“sit-time”vs.ambient DEP concentration(SiO,2,thin-film),according to.the ITRS Roadmap(2001 edition).,2004,2016,ITRS Roadmap,previously determined for DEP,90 nm,25 nm,