Camfil（康斐尔）空气净化专家｜看不见的污染，看的见的伤害，浅析分子污染控制。

健康、高效  与“AMC”世界为敌

您可能听说过二氧化硫，硫化氢，二氧化氮，臭氧，煤油，甲醛和氨。但是您知道聚芳烃，挥发性有机化合物，苯，异氰酸酯和硅氧烷吗？这些只是建筑物外部或内部大气中以气态形式存在的化学物质的几个示例。他们统一叫做AMC。

空气分子污染物 (AMC) 对于高科技生产过程是关键性因素，特别是微电子行业，有机污染物是生产过程中的消极因素，会导致高科技公司因产品质量问题而产生的成本增加。AMC也简称“分子污染”，它包括了洁净室空气中出现的一系列污染物，具有以气体、蒸汽及空气浮尘状态出现；化学特性可以为有机的或者无机；包括酸、碱、聚合物添加剂、有机金属化合物、凝缩剂与添加剂等特征。

1 了解“AMC”

目前很多人对洁净室空气中的 AMC及其危害性还不够了解，在洁净室设计和工艺规范制定时也未考虑 AMC的控制要求。很多 AMC会影响员工的身体健康。很多在洁净室中工作的人都觉得空气不好，有些人会觉得头晕、恶心、胸闷、眼睛难受等，这都是由于空气中存在着大量 AMC的缘故。

理论上，HEPA过滤器可以过滤掉99.97%以上0.3 μm以上粒径的颗粒，ULPA过滤器可以过滤掉99.999 %以上120 nm以上粒径的颗粒。随着特征尺寸（CD）的不断缩小，越来越多的研究发现，尽管半导体洁净室号称是世界上最干净的地方，实际上却并不干净，空气中还存在着大量分子级污染物，如酸、碱、挥发性有机物、分子掺杂物等。这些污染物以气相或蒸汽分子的形式存在，简称 AMC，其粒径通常只有 0.2nm～5nm，能畅通无阻地穿过 HEPA / ULPA过滤器。而且，空气中AMC的浓度比颗粒要高得多。测量结果表明，在 209D标准 100级（相当于 209E标准 M3.5级，或 ISO 14644-1标准 5级）洁净室中，总气态有机污染物浓度约为 100μg/m3，而颗粒污染物的浓度仅为 20 ng / m3，两者相差 5000倍。在洁净度最高的光刻间和刻蚀间中， AMC的浓度往往比其他工艺间更高。这些 AMC会影响圆片和液晶基板加工质量和成品率，严重时还可能对产品造成致命的缺陷。分子污染控制解决方案有助于可持续发展：

1.AMC的分类 ：

（1）MA（Molecular Acids，酸性分子污染物）：MA为腐蚀性物质，其化学反应特性为电子受主，通常包括光刻、腐蚀工艺过程中逸出的氢氟酸、盐酸、硝酸、磷酸、硫酸等，还包括外部穿过高效过滤器进入洁净室的二氧化硫、亚硝酸等无机酸及草酸、醋酸等有机酸；

（2）MB（Molecular Bases，碱性分子污染物）：MB为腐蚀性物质，其化学反应特性为电子施主，包括 NH3、胺类（包括三甲胺、三乙胺、环己胺、二乙氨基乙醇、甲胺、二甲胺、乙醇胺等）、氨化物（如 N-甲基吡咯烷酮 NMP，为去胶剂或聚酰亚胺溶剂）、 HMDS（光刻胶助粘剂）、脲等；

（3）MC（Molecular Condensable Organic Compounds，可凝结的分子有机化合物）：MC通常是指在常压下沸点大于 150℃（也有人定义为沸点大于室温或 65℃）、容易凝结到物体表面的有机化合物，包括碳氢化合物、硅氧烷、邻苯二甲酸二辛酯（ DOP）、邻苯二甲酸二丁酯（ DBP）、邻苯二甲酸二乙酯（ DEP）、丁基化烃基甲苯（ BHT）、全氟高分子有机物与塑化剂等；

（4）MD（Molecular Dopants，分子掺杂物）：MD是指可改变半导体材料导电特性的化学元素，包括各种重金属及硼、有机磷酸盐、砷酸盐、 B2H6、 BF、AsH、磷酸三乙酯（ TEP）、磷酸三氯乙酯（TCEP）、磷酸三苯酯（ TPP）等。

2、AMC按照其大小来区分的三种状态

(1)、固态(微粒状的)：即直径在0.003到100微米，如灰尘、烟雾等；

(2)、液态(和蒸汽)：大概在1到9微米，如蒸汽、烟雾浮尘等；

(3)、气态：约在0.0003到0.007微米，如二氧化硫(SO2 )、二氧化氮(NO2)、臭氧(O3)、甲醛(HCHO)、硫化氢(H2S)、 二氧化碳(CO2 )等。

3、 AMC对半导体工业的影响

(1)AMC描述了广泛的化学品类型，这些化学品往往导致大量潜在的工艺流程问题。

(2)AMC几乎对亚微米器件生产的任何方面都产生影响，基本贯穿整个生产流程和器件的最终性能。

(3)半导体制造工艺所实现的300mm晶片、铜互连以及器材集合尺寸低于0.01微米的变化，正在加快相应制造环境向无分子污染( AMC)的方向转变。

(4)AMC控制正成为所有新型半导体制造设备设计要求中所必须的要点之一。

(5)MC空气分子污染物超标会引起一系列严重后果，比如晶圆废弃、停产、重新净化洁净室等。

4、洁净室内AMC潜在的污染源

(1)补给风(即从外来引入的新风)

(2)环流气体(洁净室内部产生)

洁净室内部AMC污染物来源包括:操作助剂、溶剂、制造设备、意外溢出和化学发射。

无空气分子污染物生产是理想的生产目标，通过污染物源头控制、传播控制，实时监控污染物浓度并结合多级过滤器以及新风系统来实现，持久监测AMC浓度，有助于掌握污染物源头、稳定生产、预防过滤器突发性寿命减少等。

5、AMC检测范围

主要测量痕量级ma酸性污染物（F、Cl、NO3、NO2、SO4）、mb碱性污染物（NH4)等。

2 AMC控制标准

综上所述，对 AMC实施控制已迫在眉睫。但是， AMC控制需要高昂的投资和运行费用。因此，各厂家应根据自己的工艺水平、产品档次等，对 AMC造成的损失与控制 AMC的费用进行综合考虑，选择合适的控制标准。在对 AMC实施控制的对策上，要注意以下几点：

（ 1）厂房选址应选择环境空气质量好的地段；

（ 2）保持厂区整洁；

（ 3）建造厂房时注意使废气排放口远离新风入口；

（ 4）对厂房建筑材料的沾污进行分析，选择使用经权威机构认定的材料；

（ 5）对刻蚀、溅射、 PVD、CVD设备维修区专门加装直接通往室外的局部抽风管道；

（6）在新风进气口安装空气洗涤装置，以去除空气中的无机酸和 NH3、SO2等；

（7）在对 AMC特别敏感的工艺间（如光刻）新风进气口安装长效型高风速（ V＞2.5 m / s）化学过滤器，在光刻机、光刻版存放柜的进气口风扇过滤装置的上游安装低风速型（ V＜1.0 m / s）化学过滤器；

（8）在回风系统安装高效型高风速（ 2.5 m / s＞V＞1.2 m / s）化学过滤器，以过滤掉洁净室内部产生的各种 AMC；

（9）为对 AMC敏感的工艺设备（如光刻机）安装微环境室，创造一个适宜的小环境；

（10）使用 PTFE（聚四氟乙烯）过滤网材料来代替目前使用的硼硅玻璃纤维过滤网材料，可改善过滤器下方及炉管区的硼污染；

（11）建造通风良好、内部空气循环（流速为4 200 L / min）的储存柜用来临时存放（ 20min～ 60min）刚经过干法腐蚀的圆片和液晶基板，来吹除圆片和液晶基板上的酸性气体 MA；

（12）在设备之间安装 SMIF，减少操作人员的活动，以减少 NH3和胺类的产生；

（13）对 AMC浓度高的管壳、清洗、干法和湿法腐蚀、 CVD等工作间加大进风量和排风量。

另外还要在以上对策基础上建立洁净室内部 AMC控制工作制度，完善对洁净室内 AMC的监测方法，对监测仪器需要进行谨慎选型，对洁净室内监测仪器的布局和安装需要进行科学设计。

3 分子污染测试与分析

1.对AMC进行分类和分析：

解决AMC问题的第一步是对洁净室空气进行仔细的化学分析。过程工程师可以从各种强大的分析技术中进行选择。通过所谓的“抓取采样”方法可获得最佳的灵敏度：通过收集设备“过滤”大量空气，然后在实验室中分析浓缩的样品中是否存在目标污染物。

对于现代洁净室，AMC的最佳特征是必须控制的另一个环境参数。SEMI / SEMATECH开发了一种AMC语言，可以对关键污染物的水平进行分类，并允许洁净室设计人员，承包商和工具制造商与工艺工程师进行交流。

反映了常见的颗粒空气质量分类。从表1中可以看出，该类别通过四个摩尔类别进一步详细说明：MA（酸），MB（碱），MC（可冷凝物）和MD（掺杂剂）。对于每个类别，该文档列出了洁净室中遇到的代表性污染物。

（2）对外气和循环使用的气体进行处理，可分别在MAU 和FFU 上增加化学过滤器处理。这也是目前业界普遍采取的措施（被动控制）。化学过滤器祛除酸碱主要是利用其化学吸附的原理，而物理吸附则对祛除凝缩剂和有机物较为有效。

（3）洁净室内使用的材料应采用低挥发或无挥发的材料，如墙板、密封胶、HEPA/ULPA、地板等（主动控制）

4 控制分子污染解决方案

01 过滤专家——Camfil

要分享控制分子污染的方案，首当其冲就想到了这个空气净化专家——Camfil。半个多世纪以来，Camfil一直在帮助人们呼吸清洁空气作为优质清洁空气解决方案的领先制造商，Camfil提供商业和工业空气过滤和污染控制系统，这些系统可以提高工人和设备的生产率，最大程度地减少能源消耗，并有益于人类健康和环境。

从头到尾，从设计到交付，再到产品的整个生命周期，Camfil做的工作是对人们和周围世界的影响是通过使用一种新的解决问题的方法，创新的设计，精确的过程控制以及对客户的强烈关注，Comfil努力节省更多，更少使用和寻找更好的方法，因此我们所有人都可以呼吸得更好。

02 解决方案案例：

1.检查气态污染物（分子空气测试）

对AMC进行分类和分析：

分子介质测试台和化学过滤器独特而全面的测试台就是在分子过滤领域进行大量投资的例子。在这种独特的设施中，全尺寸气体过滤器可在工作台上的各种温度和湿度条件下运行，并根据ISO 10121-1和10121-2对各种气体进行测试。然后，借助众多现代气体检测设备，确定效率和使用寿命。

分子空气测试

GIGACHECK活动

本地实验室（欧洲）

离线测量（2到6个小时的采样）

各种挥发性有机化合物的检测和定量，比Gigacheck或Citycheck更好的检测

离子检测器（F-，CI-，NO2，NO3-，SO42-，PO42-，NH4 +）

GIGACHECK被动式

离线，被动采样

挥发性有机化合物（苯，甲苯，辛烷，乙酸丁酯，乙苯，二甲苯和壬烷）

酸（H 2 S，SO 2，NO 2，NO，HNO 3）

碱（NH 3）

有机酸（HCl，HF，SO 2，乙酸，甲酸）

Ø 3

采样时间1天-1个月，具体取决于应用程序

腐蚀腐蚀：

离线，被动采样

根据ISA标准71.04-2013得出腐蚀等级

采样时间30天

交货时间（交货项目3天+报告10天）

ISA CHECK II

实时监控

根据ISA标准71.04-2013得出腐蚀等级

可以在Trosa，怡保和华盛顿的Camfil实验室提供支持

GIGAMONITOR（破坏性测试）

离线测量

破坏性测试（验尸测试）

评估分子过滤器的状况和剩余寿命

测定不同碳原子中的挥发性有机化合物和缩合物

酸和碱的剩余化学容量

2.以下主要领域提供解决方案：

腐蚀控制：保护敏感的电气过程控制系统免受石化，制浆和造纸，金属加工，CPU制造，废水处理设施和数据中心中的酸性气体的影响。腐蚀控制对于保护博物馆和存储设施中的文物也非常重要。

微电子学：半导体晶片，平面屏幕，硬盘驱动器和设备制造中的产量优化。防止空气中存在痕量浓度的外部和工艺化学品。

室内空气质量：保护诸如飞机场，办公室，医院或实验室等建筑物中的人员。

废气：保护人和环境免受工业设施废气中的气味和毒素的伤害。

03 产品选型

选择适用于AMC 的化学过滤器的要素：

（1）效率，即所祛除的气体浓度比例。

（2）兼容性，应以现存的或工艺所关注的所有污染分子气体为控制目标。

（3）容量，过滤器所能控制的污染分子气体的最大能力，通常由过滤媒介的密度决定，并关系到过滤器的使用寿命。

（4）压损，即气流通过过滤器时的压降损耗。

（5）洁净度，即适用于洁净室系统的化学过滤器不应释放新的气体分子或微粒分子到洁净室系统中。

Camfil通过认证的活性氧化铝吸附剂（CamPure™）以及塑料模块（CamCarb™），过滤器和吸附剂外壳（PSSA，VDB）或分析服务（腐蚀试样，ISA检查在线监控器，来自媒体的Mortem测试）。

在过去的20年中，Camfil市场上最清洁的产品GigaPleat™，彻底改变了微电子设备中的分子污染控制技术，该产品设计用于禁止碳粒子排放和放气的洁净室应用。GigaPleat可提供多种吸收剂，例如离子交换树脂或活性炭，以适应不同的化学物质，并存在于微电子设备中，例如酸，碱，缩合物，氧化剂，VOC，掺杂剂和耐火材料。

高性能产品最常用于废气领域，具有一系列所谓的深床产品（ProCarb），可用于高负荷和/或有效处理和安全壳应用的高要求（AntiCarb）。还包括用于通风系统的组合式过滤器，其空间有限，可以在单个过滤器相（CityCarb）中控制颗粒和气态化学物质。

GigaPleat NXPC

CC 6000

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