浅谈半导体洁净室建设过程中的AMC控制

郑冠武

摘要：从半导体领域AMC的种类描述开始，阐述半导体洁净室建设过程中的AMC的控制，通过实际案例的三个阶段分级控制，把握基本的要点，可以指导类似洁净室厂房建设过程的AMC控制。

关键词：半导体厂房;空气分子污染;控制;取样与监测;

近几年，随着半导体行业上升至国家战略布局产业，国内的半导体工程建设进入了阶段性高潮，8英寸及以上、55纳米～14纳米的制程已成为主流，摩尔定律依然在印证行业的发展速度，日渐成熟的国内洁净室工程建设领域已逐渐不存在关键技术壁垒，但洁净室内的AMC因其危害较大，且不能随时量化及时跟踪控制，AMC的控制依然还存在盲区，因而在洁净室建设及生产过程逐渐被重视起来。

1认识AMC

（1）半导体行业定义：与ISO发布的标准不同，SEMI发布的标准将AMC分为四类，①MA：酸性分子污染物，如HF、SO2、CL2等;②MB：碱性分子污染物，如NH3等;③MC：可凝性分子有机化合物，如SiH4，碳氢化合物等;④MD：掺杂物，如磷、硼等，以气态、液态（蒸汽或烟雾浮尘）及固态存在，气态最难控制。

（2）危害：MA和MB主要是产生化学腐蚀性气相物质，MC能够在产品的表面产生凝结的气相物质，MD能够改变半导体材料导电性，但是，这些实验室能够呈现出的现象在洁净室建设初期是无法评估的，也不能直观反映出来，但事实证明，建设过程中产生并残留的及生产制造过程中产生的AMC会通过物理和化学反应侵蚀厂房和工艺设备材料、改变产品表面特定、改变掺杂作用等，最终影响甚至改变正常工艺制程，可能大大降低产品良率。

（3）來源：如图1示，AMC污染源分两大部分，1）室外大气，主要来源于外部环境中的气相污染物，如厂区内外的工业废气、汽车废气、自然环境挥发等，为MA和MB的主要来源;2）室内环境，主要来源于厂房建设及临时用材料（如环氧、涂料、油漆、胶及胶水、塑料制品等）、施工工序（如焊接、热熔、切割打磨等）、室内人员、工艺生产过程中的气体或化学品的泄露、散发、挥发等，其中工艺生产中产生的气体或化学品挥发是MA和MB的主要来源，室内人员在环境温度偏高，身体出汗时会散发比平时高出很多的NH3，有挥发性的建材是MC的主要来源，MD主要来源于洁净室内的高效过滤器，但随着低硼滤芯及PTFE滤材的采用，高效过滤器已不是关注重点。

2 建设过程中的AMC控制

根据上述AMC的来源分析可以看出，厂房主体结构及洁净室建设过程中所产生的AMC是重要的来源，也应该是工程承包方重点关注的关键，在借鉴HACCP体系思路，制定洁净室污染控制流程（如图2示），结合洁净室建设过程中洁净施工管制的三级管理模式，AMC控制也可分为三个阶段进行逐级管控，以下为某12英寸芯片洁净室项目的三个阶段的控制要点：

（1）一阶段：洁净室未封闭，主要控制点为材料的选用和使用（参考图3）。①应选用挥发性小的材料，②易挥发材料进入施工现场前，应在露天空间进行晾晒，并周期性取样监测挥发物浓度，根据浓度降低的情况（参考图4）和施工现场的需要，分批使用。本阶段通过手持式VOC浓度检测仪完成。

（2）二阶段：本阶段为洁净室封闭至FFU启动，核心是加大洁净室空气置换。①继续执行一阶段对材料的要求;②施工区域内应进行正压送风，以免外部大气直接进入洁净室区域，有条件的加快封闭施工区域内的空气置换;③设置初、中效过滤器，启动水洗段处理新风，逐步提高新风洁净度和降低新风的AMC浓度;④加强人员和材料管制，规范人员进出及行为，禁止不必要的临时用材料的使用;⑥严禁不合理的施工工序和燃油机械设备的使用等;⑦对室外环境、新风入口、新风出口、施工区域分点设置周期性环境监测点，并形成曲线（参考图5），对后续管控提供数据支持，异常点要做分析报告，找出污染源，制定相应措施（如图6）。本阶段通过手持式VOC浓度检测仪及推车是VOC检测设备配合完成。

（3）三阶段：本阶段为洁净室检测阶段，也是最关键阶段，核心是化学过滤器的正确使用和洁净室参数受控。①继续执行二阶段措施;②MAU机组内的酸、碱化学过滤器，FFU入口端的酸、碱、有机化学过滤器正式投入使用，并达到预定的设计过滤效率;②FMCS全面上线使用，洁净室内正压受控并形成合理的气流组织及压差梯度;④尽量减少洁净室人员数量，清除多余临时性防护用材料;⑤设置周期性检测点，结合化学实验室的分析仪器，取样分析并形成分析报告。本阶段主要由第三方或业主化学实验室检测完成。

3结束语

在半导体行业及LTPS和AMOLED面板行业，施工承包单位多是以“玄学”的心态在看待AMC，随着大量项目的实施和有效数据收集及越来越多的专业化学实验室和先进的检测设备的投入使用，工程领域的工程师们一定会对AMC的认知整体提升，本文通过实际的案例，把AMC在建设过程的控制通过阶段及逐级控制实际操作，辅助以科技手段，期望能在行业相关后续项目建设中能发挥一些作用。

参考文献;

[1] GBT36306-2018《洁净室及相关受控环境空气化学污染控制指南》.

[2]国际半导体设备及材料协会SEMI F21-1102标准（2012）.

[3]曹国新.气态分子污染物的控制研究.洁净与空调技术.2015年.

（作者单位：中国电子系统工程第二建设有限公司）