在半導(dǎo)體先進(jìn)制程中,超高純度液體化學(xué)品及超純水的使用,貫通著從晶圓清洗到刻蝕沉積的每一道濕制程。這代表著超高純度液體化學(xué)品及超純水的純度,與晶圓與芯片的良率緊緊相關(guān)。而SEMI F57,正是守護(hù)這些 “工業(yè)血液" 從儲罐到機(jī)臺全程潔凈的重要標(biāo)準(zhǔn),是先進(jìn)制程量產(chǎn)階段關(guān)鍵合規(guī)參考依據(jù)。
1、行業(yè)背景:先進(jìn)制程發(fā)展追求更高潔凈度
伴隨著先進(jìn)制程的不斷發(fā)展,制程節(jié)點從28nm一路升級到14nm、7nm,芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)越來越小巧精密,對潔凈度的要求也更加苛刻。僅對液體化學(xué)品本身的純度進(jìn)行管控,已不足以滿足目前的潔凈度管控需求,故而現(xiàn)在更多的廠家和工程師開始關(guān)注輸送管道、閥門、過濾器等運輸過程中的“隱形污染源"。
在沒有行業(yè)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的過去,配件品質(zhì)參差不齊,雜質(zhì)析出問題頻發(fā),為了解決這一行業(yè)痛點,國際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會制定出臺SEMI F57行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),統(tǒng)一規(guī)范藥液輸送所用管材、配件的材質(zhì)等級與潔凈要求,成為半導(dǎo)體行業(yè)通用的潔凈生產(chǎn)硬性依據(jù)。
2、測試對象
SEMI F57的測試對象聚焦超高純度(UHP)聚合物材料及核心組件,覆蓋高純液體化學(xué)品與超純水(UPW)輸送全場景,包括:
材質(zhì):PFA、PVDF等半導(dǎo)體專用高純聚合物;
組件:管道、彎頭、閥門、過濾器殼體、流量計、傳感器、接頭等流體接觸部件;
場景:廠務(wù)化學(xué)品輸送、機(jī)臺化學(xué)液分配、超純水循環(huán)系統(tǒng);
不同產(chǎn)品對應(yīng)的測試項目可見下表:
樣品 類型 | 離子 污染物 | 金屬 污染物 | 總有機(jī)碳(TOC) | 表面 粗糙度 |
小球 | ? | ? | ? | ? |
氣動閥 | ? | ? | ? | ? |
電動閥 | ? | ? | ? | ? |
手動閥 | ? | ? | ? | ? |
截止閥 | ? | ? | ? | ? |
流量計: 無運動部件 | ? | ? | ? | ? |
流量計: 有運動部件 | ? | ? | ? | ? |
流量控制器 | ? | ? | ? | ? |
氣動調(diào)節(jié)器 | ? | ? | ? | ? |
手動調(diào)節(jié)器 | ? | ? | ? | ? |
管路 | ? | ? | ? | ? |
過濾器外殼 | ? | ? | ? | ? |
除氣模塊 | ? | ? | ? | - |
量具保護(hù) | ? | ? | ? | - |
連接件 | ? | ? | ? | - |
管道 | ? | ? | ? | ? |
儲罐、容器、桶 | - | - | - | SEMI F40 未包括 |
傳感器: 有移動部件 | ? | ? | ? | - |
傳感器: 無移動部件 | ? | ? | ? | - |
泵 | ? | ? | ? | ? |
3、測試目的
核心目的是驗證聚合物材料及組件在高溫高純流體環(huán)境下的析出安全性,確保輸送過程不向液體化學(xué)品釋放金屬、陰離子、有機(jī)物、顆粒等污染物,最終實現(xiàn):
保證藥液純度:避免管路析出和顆粒脫落污染高純化學(xué)品,保障終端藥液品質(zhì)穩(wěn)定;
降低制程風(fēng)險:減少晶圓表面缺陷(顆粒、金屬殘留、有機(jī)雜質(zhì)),提升芯片良率;
統(tǒng)一行業(yè)基準(zhǔn):為組件廠商與芯片廠提供統(tǒng)一的質(zhì)量判定依據(jù)。
4、測試方案
SEMI F57測試方案大致步驟如下:
● 樣品準(zhǔn)備:用超純水沖洗去除樣品表面吸附的污染物;
● 浸泡提取:用提取液(常規(guī)為超純水)在85℃條件下浸泡7天;
● 分析測試:完成提取后,使用IC、ICP-MSMS等儀器,對浸泡液中的污染物濃度進(jìn)行定量分析。
5、限值要求
SEMI F57(現(xiàn)行版 SEMI F57-0622)采用85℃超純水浸泡的加速老化測試,要求極其嚴(yán)苛:
離子污染限值 | |
離子污染物 | 限值μg/m2 |
NH4+ | 100 |
Br- | 100 |
Cl- | 100 |
F- | 20000 |
NO3- | 100 |
NO2- | 100 |
PO43- | 100 |
SO42- | 100 |
金屬離子污染限值 | |||
污染物 | 限值μg/m2 | 污染物 | 限值μg/m2 |
Al | ≤5 | Li | ≤2 |
As | ≤2 | Mg | ≤2 |
Sb | ≤2 | Mn | ≤5 |
Ba | ≤15 | Ni | ≤1 |
B | ≤30 | K | ≤10 |
Cd | ≤2 | Na | ≤10 |
Ca | ≤ 10 | Sr | ≤0.5 |
Cr | ≤1 | Ti | ≤2 |
Cu | ≤10 | Sn | ≤2 |
Fe | ≤5 | V | ≤2 |
Pb | ≤1 | Zn | ≤5 |
總有機(jī)碳(TOC)限值 | |
污染物 | 限值μg/m2 |
TOC | ≤40000 |
表面粗糙度要求 | |
樣件類型 | 限值(Ra最大值) μm(μin) |
擠壓件 (外徑<250 mm) | ≤0.25 (≤10) |
擠壓件 (250 mm ≤ 外徑 ≤ 315 mm) | ≤0.45 (≤18) |
注塑件 (外徑<250 mm) | ≤0.35 (≤14) |
注塑件 (250 mm ≤ 外徑 ≤ 315 mm) | ≤0.50 (≤20) |
機(jī)加工件 (外徑<250 mm) | ≤0.60 (≤24) |
機(jī)加工件 (250 mm ≤ 外徑 ≤ 315 mm) | ≤1.00 (≤40) |
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