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摘要
? ? ? 隨著半導(dǎo)體器件的生產(chǎn)階段深入到亞 100 納米范圍,監(jiān)測(cè)空氣分子污染 (AMC) 已成為潔凈室管理的關(guān)鍵要素。本文根據(jù)過(guò)去十年的研究報(bào)告,全面介紹了當(dāng)前對(duì) AMC 的理解,特別是對(duì)有機(jī)來(lái)源的理解。從回顧 AMC 問(wèn)題的時(shí)間順序發(fā)展和 AMC 分類(lèi)的幾種方法開(kāi)始,本文還研究了幾種可用的環(huán)境采樣和表面分析方法的優(yōu)點(diǎn)。本文的重點(diǎn)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)將有機(jī) AMC 的表面形態(tài)和豐度與其物理和化學(xué)特性相關(guān)聯(lián),來(lái)解決有機(jī) AMC 的表面沉積潛力,連同描述單一和多種污染物情況的沉積速率的動(dòng)力學(xué)模型。此外,本文還考察了 AMC 控制策略的當(dāng)前進(jìn)展,特別是化學(xué)過(guò)濾技術(shù)的發(fā)展。
介紹
? ? ? 潔凈室的設(shè)計(jì)是為了最大限度地提高環(huán)境敏感材料(微電子和制藥元件或產(chǎn)品)、工藝(晶圓制造)或操作(醫(yī)療程序)的生產(chǎn)率和產(chǎn)量。然而,只有在晶圓制造工藝領(lǐng)域,潔凈室的概念才足夠統(tǒng)一,因此空氣潔凈度要求之間的比較才變得有意義;因此,關(guān)于微污染的討論嚴(yán)格集中在半導(dǎo)體潔凈室環(huán)境上。多年來(lái),潔凈度是指盡量減少潔凈室中的空氣傳播顆粒,以防止形成產(chǎn)品缺陷。這一要求促使半導(dǎo)體潔凈室的設(shè)計(jì)分類(lèi)為嚴(yán)格顆粒定義的環(huán)境,例如 10 級(jí) (ISO 4)、100 級(jí) (ISO 5) 潔凈室。對(duì)溫度和濕度、壓力均勻性、氣流速度和分布、噪聲和振動(dòng)水平以及靜電放電控制的進(jìn)一步限制已成為為滿(mǎn)足所需產(chǎn)品產(chǎn)量和可靠性的半導(dǎo)體器件制造建立關(guān)鍵環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)做法.
在晶圓上沉積有機(jī) AMC (oAMC)
? ? ? AMC 的采樣和分析.— 空氣中揮發(fā)性和半揮發(fā)性有機(jī)污染物的采樣和分析已得到完善和標(biāo)準(zhǔn)化。氣相污染物很容易通過(guò)填充有聚合物或碳質(zhì)材料或其混合物的吸附劑的吸附管提取,以選擇- 有效保留不同化學(xué)性質(zhì)的化合物,例如疏水性和極性。然后對(duì)采樣管進(jìn)行定量和定性分析,最常見(jiàn)的是通過(guò)氣相色譜 (GC) 與質(zhì)譜儀 (MS) 聯(lián)用。許多研究人員已經(jīng)應(yīng)用類(lèi)似的方法來(lái)分析室內(nèi)空氣和潔凈室空氣。例如,Otake 等人 ?使用 GC-MS 證明了木炭管收集的樣品的低檢測(cè)限,然后依次通過(guò)超聲和離心進(jìn)行溶劑(甲苯)萃取和分離。Toda 等人 24 還使用 GC-MS 技術(shù)同時(shí)測(cè)定了潔凈室中幾種磷酸鹽和鄰苯二甲酸酯的空氣中濃度。他們通過(guò)基于硅膠的小柱收集這些有機(jī)污染物。
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結(jié)論
? ? ? 對(duì)半導(dǎo)體器件制造潔凈室中硅晶片表面的有機(jī)可冷凝分子污染物的沉積進(jìn)行了審查。與空氣傳播的分子污染相關(guān)的問(wèn)題已得到越來(lái)越多的認(rèn)可,尤其是當(dāng)電路圖案的關(guān)鍵特征低于 100 nm 時(shí)。盡管 ITRS 在未來(lái)幾代設(shè)備的技術(shù)路線圖中實(shí)施了有機(jī)和無(wú)機(jī) AMC 的閾值污染水平,但這些值主要來(lái)自基于有限數(shù)量的案例研究對(duì)缺陷密度的觀察。僅僅在幾年前,研究人員才致力于研究旨在評(píng)估除氣來(lái)源和 AMC 的沉積行為,尤其是有機(jī)性質(zhì)的。已經(jīng)闡明,根據(jù)晶片的表面處理和曝光時(shí)間,可以從晶片表面檢測(cè)到不同組的有機(jī) AMC。一般來(lái)說(shuō),分子量較小或蒸氣壓較高的有機(jī)化合物在初始暴露期間往往會(huì)占據(jù)晶片表面,但分子量較大的有機(jī)化合物在較長(zhǎng)的暴露時(shí)間內(nèi)獲得吸附的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
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