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1 AMC 控制技術-談化學濾網 黃蒨芸 正研究員 康育豪 研究員 工研院能環所 新竹縣竹東鎮中興路四段 195 64 前言: 半導體製程線寬不斷下降,進入奈米製程後 對於製程環境的需求焦點從微顆粒污染轉移至更 為小的氣相分子污染物(AMCAirborne Molecular Contamination),在 12”晶圓廠良率提昇上,AMC 的防治是關鍵技術之一。使用化學濾網是關鍵的手 段之ㄧ。隨著石化業的進步,環境的污染物逐漸多 樣性;除了半導體製程外,在生活環境面、作業環 境安全、環境保護等都面臨類似的氣態分子污染的 問題,也因此氣體濾除濾網的使用越來越普遍。預 期未來相關的濾除與清淨裝置將會有大幅成長。氣 態污染物的特性不同於微塵粒,所以處理的機制會 截然不同。空氣污染控制技術已發展多年,多偏向 高污染濃度或排氣端的技術研發,亦不同於本文將 要述及的微量氣態污染處理技術。本文中將針對潔 淨室內製程環境及 IAQ (室內空氣品質)議題下微 污染 AMC 的控制方法,包含化學濾網的應用、原 理及性能測試系統。國內廠商的 12”廠已陸續投 產,產能也逐漸提昇,若能保持 12”技術的優勢, 預期未來全球半導體的製造重心仍然會在台灣。但 目前 AMC 化學濾網的技術多由國外廠商掌握,因 此為協助國內的半導體產業發展,維持技術領先, 實有必要發展國內自主的化學濾網技術。工研院 AMC 化學濾網實驗室的設立係基於此背景,目的 在提供國內半導體業者一個測試化學濾網性能的 實驗站,協助業者建立 AMC 防治技術,以期在未 來建立化學濾網產業。除了專門針對半導體製程的 AMC 化學濾網測試外,此研究建立的技術也可作 為一般氣體濾除濾網的應用。事實上隨著石化業的 進步,環境的污染物逐漸多樣性;除了半導體製程 外,在生活環境面、作業環境安全、環境保護等都 面臨類似的氣態分子污染的問題,也因此氣體濾除 濾網的使用越來越普遍。其他在一般化學作業中逸 散的氣態化學物質對員工的危害也逐漸受到重 視,因此預期未來相關的濾除與清淨裝置將會有大 幅成長。此 AMC 實驗室建立的目的主要在協助化 學濾網的技術開發,建置的設備同時可提供我國產 品公正實驗室驗證,掌握國際技術發展脈動,協助 廠商開發新產品技術,促進國內氣體濾除與清淨產 業發展。 AMC 議題: AMC Airborne Molecular Contamination 縮寫,由字面的意義來看其初始狀態為氣相且行為 似單一分子的氣態污染物,為環境中有能力沈降於 材料表面上形成單分子層薄膜之氣態化學污染物 質。由於隨著奈米科技的發展,半導體元件的加工 線寬由 0.25μm 逐漸進入 0.18μm 甚至到 0.13μm 下,製程環境中微塵粒子或空降分子狀污染物對產 品良率影響也就更加顯著。污染控制的重點轉移到

AMC 控制技術- 談化學濾網

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  • 1. AMC - 195 64 AMC (AMCAirborne Molecular Contamination) 12AMC AMC AMC AMC IAQ AMC , 12 12 AMC AMC AMC Airborne Molecular Contamination 0.25m 0.18m 0.13m 1

2. B.P. >150 F (65.6 C) MX-NX AMC SEMI Nppt ISO/DIS 14644-8 AMC (Semiconductor Equipment and Materials International) SEMI F21-95 F21-112 AMC AMC (Acids) AMC SEMI-F21 AMC (Bases)(Condensables) (Dopants), ISO ISO 1 ( NH3)()(1) MAAcids ISO-AMC Class N(x)N=log10[concentration in g/m3]x : SEMI 10-4 g/m3(2) MBBasesISO-AMC Class -4(or)10-6 g/m3SEMI (3) MCCondensablesISO-AMC Class -6(NH3) 2.ISO/DIS 14644-8AMC(o 150 F(4) MDDopants - single specie()(- a group of species)()ac acid ba base 1.SEMI AMC bt biotoxic cd condensable HF H2SO4 HCl (AAcids) cr corrosive HNO3,H3PO4HBr AMINENH3NMPdp dopant(BBases)HMDS or organicsilicone (ChydrocarbonsDOPox oxidantCondensables)DBPDEPBHTB2H6 BF3 AsH3 (D Dopants)TEP TCEPTPP2 3. AMC part per million 10-6ppbpart per billion 10-9 pptpart per trillion10-12 5 AMC 10%3040%2530% 1. 2030%2. 3.()4.() 5.() (SOx) (NOx)6. (VOCs)(O3)7. 8. (NH3)(H2S)(HCl) PVC (NH3) aminesArsine (AsH3) Boron trifluoride (BF3) N-methyl pyrollidione (NMP) VOCs 1 AMC (,10-10m) HEPA ULPA 1/1,000~1/10,000 1.m AMC ppm 3 4. c. FFU AMC 2a. d. b. AHU for OAAHU for Recirculation Air 2. AMC AMC Thermal treatment Catalytical oxdation AbsorptionAdsorption 4 5. active site AMC HCl AMC KI adsorption surface force adsorbent i adsorbate ii iii physisorption chemisorption 5% 800m2/g 100 2nm 0.4~0.5ml/g 2~10nm 300m2/g ( HVAC ) diffusion gradient 100 A-type X-type Y-type mordenite ZSM-5 0.3~1nm300~1000m2/g 5 6. 13X 5A 13X / 1nm 500~2000m2/g 100 () 3 , breakthrough Ppenetration=100C up/Cdown [%] =100C up- C down/C down [%] Eefficiency=100-P [%] 6 7. 3 1 2 2 34 media1 567 8 1 1 3 2 2 3 3 7 8. 3. 1 2 3 4. 12 Outgas 5 ()(1) C in C out= 100 %(1) C in Cin (ppm)Cout (ppm) 6(2):Q=C1V{aa 10-2+ba(t)dt 10-2}10-3(2) Q (g) 5. 6.8 9. 7 Full-Scale Gas Filter Testing Facility 6 - - -nozzle 9 9 (TSI 8386) 9 (Va.)(Vn) 9 (Va) (u) HEPA (3) 2.1% 1.5% 740ppb 3.8% 4 (600600mm) 5V a Vn (0.3~2.5 m/sec)n 4 ~ 64 CMM (m3/min) Va 1u= 100% , 10 ~n 35 50 ~ 95RH 0.15 mg/m3 V1 + V2 + Vn , n1~9 .3Va = n 9 10. 7 8 10 11. 4 23320~26505%45~55% 0.3~2.5 m/s 4 ~64 CMMDEPNH3 HEPA/Chemical filter 0.1mg/m3 3220V60HZ 5 mm570~610 mm570~610mm 50~300 6 11050ppb ~50ppm Toluene 100~2500g m-3298DEP(~300ppb) Ammonia-33.510ppb~10ppm V1 V2V3V4V5 V6V7V8 V9 9. 11 12. 1.Kinhead, D.A, Forecast of Airborne Molecular Contamination Limits for 0.25 Micron High PerformanceLogic Process, Technology Transfer Report 95052812A-TR, SEMATECH, May 31, (1995). 2. Tamaoki, M., K. Nishiki, A. Shimazaki, Y. Sasaki and S. Yanagi, The Effect of Airborne Contaminants inthe Cleanroom for ULSI Manufacturing Process, IEEE/SEMI Adv. Semicond. Manufac. Conf., pp.322-326(1995). 3. MacDonald, S.A., W.D. Hinsberg, H.R. Wendt, N.J. Clecak, C.G. Willson and C.D. Snyder, AirborneContamination of a Chemically Amplified Resist. 1. Identification of Problem, Chem. Mater., Vol. 5, No.3, pp. 348-356 (1993). 4. Sugimoto, F. and S. Okamura, Adsorption Behavior of Organic Contaminants on a Silicon Wafer Surface,J. Electrochem. Soc., Vol. 146, No. 7, pp. 2725-2729 (1999). 5. pp.107-113 (1999) 6. MediaApplication GuideDocument, Purafil Inc., USA,Itis available via http://www.purafil.com/library.htm 7. Kanzawa K. and J. Kitano, A Semiconductor Device Manufacturers Efforts Controlling and Evaluating Atmospheric Pollution, IEEE/SEMI Advanced Semiconductor Manufacturing Conference, pp.190-193 (1995). 8. JIS B 9901, Gas-Removal- Method of Test for Performance of Gas-Removal Filters, JIS . (1997) 9. ISO/TS 11155-2, Road Vehicles- Air Filters for Passenger Compartments- Part 2: Test for GaseousFiltration, ISO Standard, USA, (2002). 10. NT VVS 109, Filters: Adsorption Gas Filter ISSN 0283-7226, Nordtest Method, Nordic InnovationCentre, (1996). It is available via http://www.norden.org.12