>> 磷酸对Doping问题之影响探讨

 

提起Doping，大家都会比较直接地想到硼，就笔者个人而言，也是如此，总以为是硼，特别是来自于HEPA / ULPA玻纤滤网中的硼。

直到笔者接触到一个实际案例，从各种迹象判断，可以断定是磷污染，而且硼也被制程人员排除了可能性，但在空气中总是无法顺利地采集到磷酸，碰到这种情形就不禁令人怀疑，到底哪儿出了问题？

由于有这样的疑问，因此开启了对磷酸的兴趣，本期即拟与读者分享对这个问题的看法。

>> 前言

前言

当你在外气滤网上检测出了PO₄^3-，同时又确认是外气中的磷对产品有影响，可是却无法在外气中检测出磷，您有何想法？

• 空气中真的没有磷？
  

• 产品对磷之敏感度，一定要ppb level才有影响？

接下来，我们将介绍我们的想法与做法。

我们选择的是第二个想法，我们怀疑一开始认定磷一定要ppb level才有影响的想法，如果不是ppb level；那就是ppt level，如果是ppt level，则外气的变化又占了什么样的角色。

我们尝试利用简单的微分方程式及Step function来说明以上的问题。

 

>> 磷酸浓度确认

磷酸浓度确认

很幸运地，在2006 ITRS Yield Enhancement 中，有提到关于Dopant Gas的相关内容，如表一所示，其建议是10pptM ! 同时，也定义24hr witness wafer之表面最大沉积量。

                             ITRS Yield Enhancement Wafer Environmental Contamination Control

                                                          对Dopabnt数据的汇整与讨论

 

但若以磷酸而言10 pptM约为0.038 μg/m³ ，十分地低，因此，我们参考 Furnance的环境需求，并假设磷酸的Sticking Coefficient为E = 1 × 10^-6 ，我们初步以0. 25 μg/m³ 为计算的Critical concentration。

 

>> 讨论外气对Doping的影响

讨论外气对Doping的影响

我们假设 cleanroom 内有一定的磷酸扩散量，因此，在外气没有磷酸的情况下，室内磷酸的浓度为0. 25 μg/m³，此时产品处在临界状态下。

我们更进一步假设，外气磷酸浓度的变化如下图，在某一时刻，磷酸由 ~ 0 μg/m³增至0.25 μg/m³，再至0.5 μg/m³，并有两个0.75 μg/m³的peak !

其实，这样的浓度并不易测得，尤其离子色谱对磷酸的感度并不好，不易将侦测极限往下做，因此，即使是0.75μg/m³也未必会被检出。

那么，这样的外气浓度变化又会令产品产生什么效应呢？

我们利用差分方程式的方法，求解瞬时解，如下图。其实可以发现，外气只要有一丁点增量，哪怕是不易被检出的浓度，对产品也会造成影响！

 

>> 室内化学品扩散的影响

室内化学品扩散的影响

磷酸的另外一个来源除了外气之外，就是内部，比如化学品的扩散。

我们也将化学品的扩散用step function 来表示，利用差分方式求解瞬时解，如下图。

其中，上图是化学品扩散的时间点，维持0.1hr，同时与外气磷酸的产生时间进行比较。

我们可以发现，除非室内化学品的扩散量十分大，否则，外气仍占有较大的影响。

 

>> 来源

来源

若真的有磷酸，从哪来？

很明显，是从排气的scrubber来的，近年来台湾厂房集中，经常有彼此交互污染的情形，而磷酸虽然很容易被 scrubber捉下来，但却仍有少量被携带出，从而在大气中扩散。

虽然携带出的磷酸是少量的，但对Doping而言却是大量的。

 

>> 结论

结论

我们发现：

1. 磷酸的浓度不一定要高，才会对产品影响，但越低的磷酸浓度，却越不易被检测出来。

2. 外气的磷酸浓度虽然不高，但只要出现，就有可能威胁产品。

3. 室内化学品扩散量固然也是威胁之一，但必须有大量的扩散才有明显的影响。