绿色半导体晶圆厂创新型精确环境设计与解决无尘室污染物之移除技术.PDF

綠色半導體晶圓廠創新型精確環境設計與解決無塵室污染物之移除技術 1 2 2 朱良堃 連上舜 陳昭賢 1 台灣積體電路製造股份有限公司F3 廠 lkzhu@ 2 台灣積體電路製造股份有限公司F3 廠 sslien@ 2 台灣積體電路製造股份有限公司F3 廠 jhchenx@ 摘要 1. 前言 隨著國內高科技半導體技術不斷發展下，製程 元件與線寬已逐漸進入32 奈米世代，如此高階製 AMC(Airborne Molecular Contamination)懸浮氣 程技術下，各製程環境中之氣態分子污染物質 態污染物意指環境中有能力沈積或吸附於產品 (airborne molecular contaminant, AMC) ，已成為影 wafer 表面形成一薄膜層之化學污染物質。而無塵 響製程良率之關鍵因子，而氣態分子污染物其污染 室的環境是採用循環式的空調系統，一但有 AMC 途徑，可藉由化學反應(酸鹼反應、氧化還原反應) 高污染化學品外洩，除了人員安全上的問題之外， 與產品元件產生反應或以物理性吸附沈積方式於 另產品的良率也非常容易受影響，然而在尋求 晶圓表面或曝光鏡頭表面形成薄膜，將造成晶圓產 AMC 控制方法之前，最迫切需求就是能夠了解製 品元件之缺陷或製程可靠度降低。目前國內各半導 程環境中存在污染物的種類與特性。美國國際半導 體廠已開始重視AMC 議題，特別是高階晶圓廠。 體設備與材料公會(Semiconductor Equipment and 本研究之創新型 Precise-Environment 設計為 Materials International ，SEMI)在其所公佈之 SEMI 流量自動平衡(Auto Balance flow) ，此設計理念即 standard F21-95(1995) 中，即將無塵室空氣分子污染 是為確保機台下方的負壓排氣抽風量高於 ULPA 物AMC 區分為四類： (1) 酸性(Acids) ：腐蝕性物 送風量時，機台內部形成小負壓區，此時機台外面 質，具有化學反應中的電子接受者之反應特性。 的大環境之乾淨空氣經由機台兩側被帶入形成自 如：氫氟酸、硫酸、氫氯酸、硝酸、磷酸、氫溴酸。 動平衡氣流。此設計方式之優點不僅可避免負壓排 簡稱為MA 。(2) 鹼性(Bases) ：亦為腐蝕性物質， 氣抽風量過大而將 particle 吸入至精確環境 在化學反應中為電子提供者，此類之化合物容易與 (Precise-Environment)內而影響產品，亦可確保氯離 酸性物質作用產生鹽類(salt) 。如：氨、氫氧化銨、 子[Cl-]污染源獲得極佳的控制，避免發生金屬腐蝕 四甲基氫氧化銨、三甲基氨、三乙基氨、六甲基雙 逸 散 (Metal Corrosion Outgassing) 。 矽烷、1-甲基 2-比咯啶酮、環己基氨、二乙基氨乙 Precise-Environment 安裝後經實際驗證[Cl-] 濃度 醇、甲基氨、二甲基氨、二乙醇氨、嗎啡林。簡稱 明顯從1.057 降到0.04 ppbv ，改善率高達96% ， 為MB 。(3) 凝結物(Condensables, MC) ：定義為在 因此我們評估廠區內的 AMC 高污染機台安裝 常壓下，沸點高於室溫且可以凝結在乾淨表面之化 Precise-Environment 之可行性，經調查後其重要機 學物質(水除外) ，所以在半導體廠會凝結於晶圓 台包括Metal etching 、Poly