淺談半導體潔凈室建設過程中的AMC控制

鄭冠武

摘要：從半導體領域AMC的種類描述開始，闡述半導體潔凈室建設過程中的AMC的控制，通過實際案例的三個階段分級控制，把握基本的要點，可以指導類似潔凈室廠房建設過程的AMC控制。

關鍵詞：半導體廠房;空氣分子污染;控制;取樣與監測;

近幾年，隨著半導體行業上升至國家戰略布局產業，國內的半導體工程建設進入了階段性高潮，8英寸及以上、55納米～14納米的制程已成為主流，摩爾定律依然在印證行業的發展速度，日漸成熟的國內潔凈室工程建設領域已逐漸不存在關鍵技術壁壘，但潔凈室內的AMC因其危害較大，且不能隨時量化及時跟蹤控制，AMC的控制依然還存在盲區，因而在潔凈室建設及生產過程逐漸被重視起來。

1認識AMC

（1）半導體行業定義：與ISO發布的標準不同，SEMI發布的標準將AMC分為四類，①MA：酸性分子污染物，如HF、SO2、CL2等;②MB：堿性分子污染物，如NH3等;③MC：可凝性分子有機化合物，如SiH4，碳氫化合物等;④MD：摻雜物，如磷、硼等，以氣態、液態（蒸汽或煙霧浮塵）及固態存在，氣態最難控制。

（2）危害：MA和MB主要是產生化學腐蝕性氣相物質，MC能夠在產品的表面產生凝結的氣相物質，MD能夠改變半導體材料導電性，但是，這些實驗室能夠呈現出的現象在潔凈室建設初期是無法評估的，也不能直觀反映出來，但事實證明，建設過程中產生并殘留的及生產制造過程中產生的AMC會通過物理和化學反應侵蝕廠房和工藝設備材料、改變產品表面特定、改變摻雜作用等，最終影響甚至改變正常工藝制程，可能大大降低產品良率。

（3）來源：如圖1示，AMC污染源分兩大部分，1）室外大氣，主要來源于外部環境中的氣相污染物，如廠區內外的工業廢氣、汽車廢氣、自然環境揮發等，為MA和MB的主要來源;2）室內環境，主要來源于廠房建設及臨時用材料（如環氧、涂料、油漆、膠及膠水、塑料制品等）、施工工序（如焊接、熱熔、切割打磨等）、室內人員、工藝生產過程中的氣體或化學品的泄露、散發、揮發等，其中工藝生產中產生的氣體或化學品揮發是MA和MB的主要來源，室內人員在環境溫度偏高，身體出汗時會散發比平時高出很多的NH3，有揮發性的建材是MC的主要來源，MD主要來源于潔凈室內的高效過濾器，但隨著低硼濾芯及PTFE濾材的采用，高效過濾器已不是關注重點。

2 建設過程中的AMC控制

根據上述AMC的來源分析可以看出，廠房主體結構及潔凈室建設過程中所產生的AMC是重要的來源，也應該是工程承包方重點關注的關鍵，在借鑒HACCP體系思路，制定潔凈室污染控制流程（如圖2示），結合潔凈室建設過程中潔凈施工管制的三級管理模式，AMC控制也可分為三個階段進行逐級管控，以下為某12英寸芯片潔凈室項目的三個階段的控制要點：

（1）一階段：潔凈室未封閉，主要控制點為材料的選用和使用（參考圖3）。①應選用揮發性小的材料，②易揮發材料進入施工現場前，應在露天空間進行晾曬，并周期性取樣監測揮發物濃度，根據濃度降低的情況（參考圖4）和施工現場的需要，分批使用。本階段通過手持式VOC濃度檢測儀完成。

（2）二階段：本階段為潔凈室封閉至FFU啟動，核心是加大潔凈室空氣置換。①繼續執行一階段對材料的要求;②施工區域內應進行正壓送風，以免外部大氣直接進入潔凈室區域，有條件的加快封閉施工區域內的空氣置換;③設置初、中效過濾器，啟動水洗段處理新風，逐步提高新風潔凈度和降低新風的AMC濃度;④加強人員和材料管制，規范人員進出及行為，禁止不必要的臨時用材料的使用;⑥嚴禁不合理的施工工序和燃油機械設備的使用等;⑦對室外環境、新風入口、新風出口、施工區域分點設置周期性環境監測點，并形成曲線（參考圖5），對后續管控提供數據支持，異常點要做分析報告，找出污染源，制定相應措施（如圖6）。本階段通過手持式VOC濃度檢測儀及推車是VOC檢測設備配合完成。

（3）三階段：本階段為潔凈室檢測階段，也是最關鍵階段，核心是化學過濾器的正確使用和潔凈室參數受控。①繼續執行二階段措施;②MAU機組內的酸、堿化學過濾器，FFU入口端的酸、堿、有機化學過濾器正式投入使用，并達到預定的設計過濾效率;②FMCS全面上線使用，潔凈室內正壓受控并形成合理的氣流組織及壓差梯度;④盡量減少潔凈室人員數量，清除多余臨時性防護用材料;⑤設置周期性檢測點，結合化學實驗室的分析儀器，取樣分析并形成分析報告。本階段主要由第三方或業主化學實驗室檢測完成。

3結束語

在半導體行業及LTPS和AMOLED面板行業，施工承包單位多是以“玄學”的心態在看待AMC，隨著大量項目的實施和有效數據收集及越來越多的專業化學實驗室和先進的檢測設備的投入使用，工程領域的工程師們一定會對AMC的認知整體提升，本文通過實際的案例，把AMC在建設過程的控制通過階段及逐級控制實際操作，輔助以科技手段，期望能在行業相關后續項目建設中能發揮一些作用。

參考文獻;

[1] GBT36306-2018《潔凈室及相關受控環境空氣化學污染控制指南》.

[2]國際半導體設備及材料協會SEMI F21-1102標準（2012）.

[3]曹國新.氣態分子污染物的控制研究.潔凈與空調技術.2015年.

（作者單位：中國電子系統工程第二建設有限公司）