文章简介：分子污染：亟待清除
Muller现在经常遇到客户要求将环境中的某些化学物降低到万亿分之一（ppt），但却没有支持这种极端要求的任何信息。“一些人仅仅觉得他们要用新一代设备，所以必须用比现在质量更好的空气。但是还必须考虑效益问题。系统可以设计成将分子污染控制到ppt水平，可是要考虑成本的合理性。正像对于微粒污染将洁净室环境设计为1级或10级一样，对于分子污染，设计为ppt还是ppb控制水平也同样有严重的成本问题。”
他还警告，不应该将分子污染控制系统作为降低成本的途径。“与由于污染事故造成的一天的晶片生产废料相比，这种支付仅仅是一个很小的量。仅一天生产损失就相当于几百万元的设备损失。”
图2 Entegris RSP3 Clarilite传送盒有助于防止光掩模板阴霾。 箭头表示正在对微环境进行吹扫，以清除可能有害的污染物，为传送盒内的光掩模板保持干净的环境。照片由Entegris提供。
要做出最好的经济选择，工厂管理者应投入精力调查找出污染事故的原因，研究污染物与大气中其他化学品的协同效应问题。Muller认为，“解决方案可能是需要三个过滤器来控制三种具体的化学物，也可能是在工艺开始时只用一个较普通的预过滤器来过滤多种污染物。对于一级洁净室，可能需要4到5级微粒过滤器，但仅需要一台化学过滤器。用一台过滤器不可能解决所有要解决的问题。”
在判断一台化学过滤器的性能或者寿命时不能仅靠卖主提供的数据，因为卖主的室内试验数据可能不能反应真实的洁净室条件或试验协议。Muller鼓励厂家要求第三方在接近环境条件下进行试验，试验报告应包括测量数据、测量数据的结论及测量数据的含义。“多年来，我们谆谆告诫用户不要仅仅依赖卖主的性能测试数据，卖主的性能测试数据仅作为出发点来评价卖主的产品质量，还要请第三方进行测试。”他说。应注意到这会将那些不把用户的最佳利益放在第一位的卖主淘汰掉。
在使用化学过滤器的过程中，定期对它们的性能进行监控有助于避免损失。工程科学咨询公司（Natick MA）管理科学家代表Allyson Hartzell补充到。她说：“因为在环境中各种污染物密度程度不同，发生事故也会缩短过滤器的寿命，所以不可能预测一台过滤器的寿命周期。要确定过滤器的寿命效能，必须能对过滤器的上游和下游进行监测”。
清除技术的趋势
增加更精密的化学过滤系统是向空气和气体的分子污染控制及其他污染控制迈出的重要步骤，这些解决方法应与其他污染控制方式共同作用。对微环境增加过滤器以及吹扫空气是对超精密工艺步骤增加的更高一层控制。
对工艺步骤进行隔离，减少环境空气的污染是一种发展的趋势，近几年来越来越流行。因为这种方法能够使工厂管理者对小面积关键步骤需要的污染控制进行定制，从而减少了对更大空间的控制。当前的发展趋势是采用氮气吹扫，因为工厂管理者在极力减小表面分子污染的影响问题。吹扫涉及隔离室内工艺步骤的周围环境，采用超纯惰性气体如氮气进行吹扫，消除光路中和暴露表面上的全部环境空气，从而极大地减少表面污染产生问题的机会。
Camenzind说：“在大部分300mm和200mm厂里，晶片大部分时间放在在前开口传送盒（FOUP）中或传送盒中。” 增加UHP吹扫气体作为附加控制，特别是在支持向实现深紫外线（DUV）光学迅速增长方面，用更短的波长来生产高密度存储和处理器芯片。“更短的波长，特别是193纳米，将成为半导体厂的主力军。”
为了成功利用DUV光致抗蚀光刻技术，在空中的氨、胺和NMP的含量要降低到最小程度，并要进行控制和监视。大多数DUV光刻胶基于化学放大设计原理，包括与主聚合物链相连的保护组酸催化解块。现已发现由扩散在整个光刻胶膜的光致酸发生剂因光分解产生的酸性物质容易被空气中污染物中和，干扰酸的扩散，从而引起缺陷。
令人遗憾的是，表面污染很容易给这些紫外线光刻系统带来麻烦，因为实际表明，多数化学物极易吸收较短的波长。这种效应在光刻胶的暴露表面特别显著，在暴露表面上，哪怕只有10ppb气态氨污染或17ppb气态N-甲基吡咯烷酮出现在T形顶部光刻胶面上，就会影响关键尺寸。
“显微光刻系统可能包含60个或更多独立光学表面，因此每个光学表面百分之一的光的损失就会引起大约一半系统传输的损失”，Camenzind指出。“在较高的光流下，表面吸附性也可能降低小型光学系统的寿命”。
Entegris公司是一家位于明尼苏达州的材料整合管理公司，其300毫米产品营销经理Tracy Niebeling 对此表示赞同。他说：“在300毫米产品的90纳米技术中，采用的全都是隔离技术”。他同时指出由光掩模板上混浊缺陷造成的代价可能会很高。“这在采用DUV光刻设备的工厂中是非常尖锐的问题。”由于周围的分子污染物和水气在光掩模板出现杂质沉积时，光掩模板就会产生混浊。
用氮或干净的干空气吹扫前开口传送盒（FOUP）可除去空气中的分子污染，这种污染可能会损坏集成电路，极大地影响生产产量。实践证明将硅晶片保持在惰性环境中也会提高某些生产工艺，这种方法已经用来在存放架或在工艺等待静止时保护传送盒或前开口传送盒中的晶片。
为了在前开口传送盒小室打开时完全避免污染，可用单向流或循环系统通过微环境前端的出口提供连续氮气或干净的干空气气流。但是，这种方法非常昂贵。大多数前开口传送盒在环境的底部上有进口/出口，带有计算好的流速，可有效地更换旧环境，不会在系统中产生不必要的流动。
这些小室包括严格的空气分子污染过滤器，可过滤氨、胺和二氧化硫以及其他酸、碱和二氧化硫，达到万亿分之几（ppt）的水平，从而保护透镜系统，防止污染程度增长。因为所有材料都有一定程度的释气，室内连续地用超纯惰性气体冲洗，可以消除微量释气污染。
责任编辑：JJSKT
