在半導體先進制程中,超高純度液體化學品及超純水的使用,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品及超純水的純度,與晶圓與芯片的良率緊緊相關。而SEMI F57,正是守護這些 “工業血液" 從儲罐到機臺全程潔凈的重要標準,是先進制程量產階段關鍵合規參考依據。
1、行業背景:先進制程發展追求更高潔凈度
伴隨著先進制程的不斷發展,制程節點從28nm一路升級到14nm、7nm,芯片內部結構越來越小巧精密,對潔凈度的要求也更加苛刻。僅對液體化學品本身的純度進行管控,已不足以滿足目前的潔凈度管控需求,故而現在更多的廠家和工程師開始關注輸送管道、閥門、過濾器等運輸過程中的“隱形污染源"。
在沒有行業統一標準的過去,配件品質參差不齊,雜質析出問題頻發,為了解決這一行業痛點,國際半導體產業協會制定出臺SEMI F57行業標準,統一規范藥液輸送所用管材、配件的材質等級與潔凈要求,成為半導體行業通用的潔凈生產硬性依據。
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,覆蓋高純液體化學品與超純水(UPW)輸送全場景,包括:
材質:PFA、PVDF等半導體專用高純聚合物;
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:廠務化學品輸送、機臺化學液分配、超純水循環系統;
不同產品對應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 | ? | ? | ? | ? |
氣動調節器 | ? | ? | ? | ? |
手動調節器 | ? | ? | ? | ? |
管路 | ? | ? | ? | ? |
過濾器外殼 | ? | ? | ? | ? |
除氣模塊 | ? | ? | ? | - |
量具保護 | ? | ? | ? | - |
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境下的析出安全性,確保輸送過程不向液體化學品釋放金屬、陰離子、有機物、顆粒等污染物,最終實現:
保證藥液純度:避免管路析出和顆粒脫落污染高純化學品,保障終端藥液品質穩定;
降低制程風險:減少晶圓表面缺陷(顆粒、金屬殘留、有機雜質),提升芯片良率;
統一行業基準:為組件廠商與芯片廠提供統一的質量判定依據。
4、測試方案
SEMI F57測試方案大致步驟如下:
● 樣品準備: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行定量分析。
5、限值要求
SEMI F57(現行版 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) |
機加工件 (外徑<250 mm) | ≤0.60 (≤24) |
機加工件 (250 mm ≤ 外徑 ≤ 315 mm) | ≤1.00 (≤40) |
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