文章简介：分子污染：亟待清除
对于半导体和其他高科技工厂管理人员来说，提高产量、避免昂贵的零件的更换是他们的主要目的，而对表面污染的控制已经成为他们的圣杯（梦寐以求的愿望）。随着几何尺寸降低到纳米级，与以前任何一代技术相比，化学污染物更容易在洁净室和工艺设备中肆虐。空气分子污染（AMC）、表面分子污染（SMC）和气体中的污染可能导致光掩模板和光学系统出现性能降级、金属腐蚀、抗蚀性缺陷和电气缺陷等问题。解决这些问题的方法有以下几种：
● 使用AMC过滤器净化空气。 IEST第35工作组正在制订测试洁净室或微环境的AMC过滤器的标准。
● 使用UHP清洁干燥空气（CDA）或者惰性吹扫气体。
● 将晶片和光掩模板放在密封箱内减少与空气的接触。
● 使用群集设备连续完成几个工艺过程，使最敏感步骤不与引起表面分子污染（SMC）的空气污染（AMC）接触。
使最敏感的步骤之间的工艺等待时间最短。例如，几乎所有刻蚀设备现在都有涂胶显影机直接与每个步进机连接起来，缩小延误，减少空气污染。
吹扫技术已成为许多芯片厂家的一种优选的解决方法，用这种方法将污染程度按体积计算降低到十亿分之几或更低的水平（ppbv），这对于精密昂贵的刻蚀和检验设备尤其重要。但是这就像只用一把钥匙开一把锁，并不是一个通用的解决办法。在对单个设备和整个设施实施污染控制时，工厂管理者必须正确地权衡隔离、过滤、监控和成本等问题。
表面
位于乔治亚州的空气过滤系统制造厂Purafil公司的技术总监chris Muller说，在半导体制造中，几何尺寸减小得非常快。因此，仅仅是污染，即使是分子水平上的污染，不通过化学或电气反应，都会造成破坏。“某些化学沉积大得足能像微粒一样起作用。在器件尺寸为65纳米或更小时，局部分子污染物凝聚或不同分子污染物之间形成的反应产物的沉积就像电桥一样会使电路发生短路。因此，即使不引起腐蚀，仍然是一个问题。”
Balazs分析服务部的高级技术顾问Mark Camenzind指出理解分子污染就是确定在空气或气体中有什么，什么东西会在表面上产生问题。Balazs是Air Liquide Electronics U.S.LP公司的分部，该公司经营ISO 17025标准实验室，擅长于鉴定超痕量水平上污染的技术。Camenzind还说，“表面是最容易产生问题的地方”，原因如下：
● 表面污染可使表面质量降低，如光学系统、晶片、掩模和检测设备起雾，或铜、铝及其他金属涂敷的腐蚀。
● 表面沉积物如掺杂剂等在高温工艺步骤中会渗透到基质上，从而影响电阻和阈值电压等电气性能。
● 沉积物可能影响到下一层，引起氮化硅、多晶硅、栅氧化层、阻挡层和晶种层上的外延故障或缺陷。
某层的顶面将成为下一个层的接口。该接口的污染可引起两层之间的粘合失效、接触电阻、陷阱电荷、磁性缺陷及其他问题。
Camenzind指出，“十年前，半导体工业协会（SIA）和国际半导体设备与材料协会（SEMI）的焦点集中在空气污染问题上；而现在国际半导体技术蓝图（ITRS）把焦点更多地放在表面和气体杂质上。”
污染物可能是有机物、无机物、离子或者聚合物的混合物。他说：“问题是晶片上是什么物质”。“你必须注意污染对你的工艺的影响。某些污染物如果不影响工艺过程，就不会有伤害。”
这听起来简单，但是鉴别哪种污染物、污染物的混合物或化学分解物会导致污染是不容易解决的问题。例如，一些含硅的化合物可能撞击每个表面后离开，但是当它们与193纳米紫外线反应时，它们可以分解，在透镜表面上产生永久性的沉积。
图1 每个芯片的光刻成本。
来自周围环境空气、气体、净化箱和其他材料的释气、异丙醇蒸汽、进料和维修引起的后部污染都可能产生表面永久性污染，从而产生问题和缺陷。由于等离子对密封圈、闸阀和O型密封圈的攻击可引起的其他分子污染问题。现在像氨、四甲基氢氧化铵（TMAH）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）等污染物是在制造环境中考虑的重要问题。对于空气分子污染（AMC）的控制，氨、AMC和TMAH列在F21 -1102标准语言的基础清单和SEMATECH的0.25微米工艺指南中。
洁净室环境中存在着大量的化学污染源。但是，挑战性的问题是识别哪种化学品或者化学品的化合物会产生问题，需要滤除哪些化学物。Purafil公司的Muller说：“这是不可能盲目地解决的。可能没有一种解决办法能解决具体单一化学品，因为这种环境中通常总是多种污染物在相互作用着。”
他认为孤立地测量单个化学品的影响是目光短浅的，因为这不会告诉我们各种污染物同时存在时会发生什么情况。“如果将过滤系统集中在单一化学品上，就不能解决整个问题”。例如，离子交换过滤器可以极好地除去氨但是不能除去胺。“可能会除去一个问题，而出现另一个问题，而且还可能引起附加的性能损失。”
同时，试图过滤掉环境中每种化学品，在经济上也是行不通的。“不会总是需要将空气中存在的东西都降到低水平，需要合理地解决的是用过滤器达到什么目标而不用付出过大”，Muller说。“必须找出在洁净室环境以及微环境中要处理的污染物和正确的控制水平。”
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