半導體 Fab 的工程師說「AMC 超標」——他們其實在講四件完全不同的事，用的濾網也完全不同。
AMC 是什麼
AMC（Airborne Molecular Contamination，氣態分子污染物）是半導體製程中最棘手的敵人之一。跟粒子污染不同，AMC 是氣態的——你用 HEPA / ULPA 再怎麼過濾也擋不住，因為這些分子比 HEPA 的目標粒徑小了三個數量級。
一個直覺的比喻：粒子污染像灰塵落在桌上，你用抹布（HEPA）擦得掉。AMC 像味道飄在空氣裡，你得用活性炭（化學濾網）才能吸附。
在先進製程（7 nm 以下），AMC 的容許濃度已經降到 ppb（十億分之一）甚至 ppt（兆分之一） 等級。一個指紋的有機揮發物就能毀掉一整批晶圓。
SEMI F21 的四大分類
SEMI F21 把 AMC 分成四大類，代號 MA、MB、MC、MD。這不是學術分類，而是直接對應不同的濾網策略——所以搞懂分類就等於搞懂選型。
SEMI F21 AMC 四大分類
分子污染物（AMC）依化學性質分成 4 類 — 每一類的「來源」和「危害機制」完全不同，濾網選型也不同
| 代碼 | 名稱 | 成分舉例 | 常見來源 | 半導體危害 |
|---|---|---|---|---|
| MA | Acids（酸類） | HF、HCl、HNO₃、H₂SO₄、SOₓ、NOₓ | 製程排氣回流、outdoor air SOₓ/NOₓ、清潔劑 | 腐蝕金屬線路（Cu、Al）、破壞光阻 |
| MB | Bases（鹼類） | NH₃、NMP、TMAH、胺類 | 光阻顯影液（TMAH）、清洗液、混凝土、人體 | T-topping（光阻膨脹）、CD 偏移、良率掉 |
| MC | Condensables（可凝結有機物） | DOP、DBP、矽氧烷、高沸點 VOC | 密封膠、塑膠外殼、潤滑油、建材 | 在晶圓表面形成薄膜、影響蝕刻均勻度 |
| MD | Dopants（摻雜物） | B（硼）、P（磷）、As（砷）化合物 | 玻璃纖維（B₂O₃）、HEPA 濾網本身、鄰近爐管排氣 | 非預期摻雜 → 閾值電壓偏移 → 元件不合格 |
SEMI F21 定義的是「分類框架」，不是具體的濃度上限。各 Fab 依自身製程節點與良率目標，在 SEMI F21 框架下定義各類的容許濃度（通常以 ppb 為單位）。例如先進 EUV 製程的 MA 類容許濃度可能只有 < 0.1 ppb，成熟製程可能 < 10 ppb。
| 分類 | 代號 | 代表物質 | 白話翻譯 |
|---|---|---|---|
| Acids | MA | HF、HCl、SOx、NOx | 會腐蝕金屬互連的「酸性氣體」 |
| Bases | MB | NH₃、NMP、TMAH、胺類 | 會讓光阻變質的「鹼性氣體」 |
| Condensables | MC | 有機矽氧烷、DOP、塑化劑蒸氣 | 會在晶圓表面凝結成薄膜的「有機可凝物」 |
| Dopants | MD | 硼（B）、磷（P）化合物蒸氣 | 會改變半導體電性的「摻雜物」 |
各類來源、危害、影響
MA（酸性氣體）
來源：蝕刻製程排氣回流、外氣中的 SOx/NOx、清洗液蒸氣
危害：腐蝕銅 / 鋁互連線路、侵蝕光罩上的鉻膜、讓接點電阻飆高
Fab 裡的真實場景：銅製程的 CMP 區排放含 HF 的氣體，如果 MAU（外氣處理機）的化學濾網失效，HF 會順著空調進入微影區，造成光罩鉻膜被蝕刻——而且因為是 ppb 等級的微量，不會馬上被發現，通常是幾天後良率突然下降才查出來。
MB（鹼性氣體）
來源：光阻顯影液（TMAH）蒸氣、清潔劑中的氨、人員呼出的胺類
危害：讓化學增幅型光阻（CAR）的酸觸發反應被中和，造成 T-topping（線寬上方膨大），這在 EUV 微影的極窄線寬下是致命的
Fab 裡的真實場景：微影區的 TMAH 容許濃度已經降到 < 1 ppb。一位工程師戴手套但沒戴面罩進入微影區，呼出的微量氨就可能讓附近的晶圓曝光失敗。
更多 NMP、TMAH、硼控制的細節，請參考 AMC NMP / TMAH / 硼控制。
MC（有機可凝物）
來源：密封膠、塑膠管路、HEPA 框架的揮發物、人員使用的化妝品 / 護手霜
危害：在晶圓表面凝結成奈米級有機薄膜，干擾閘極氧化層的成長均勻性
Fab 裡的真實場景：某 Fab 更換了一批新的 HEPA 框架，用的是不同牌子的密封膠。三天後爐管區的閘極氧化層厚度開始飄移——根因是新密封膠的有機矽氧烷揮發量比舊的高 5 倍。
這也是為什麼 [500°C 耐高溫 HEPA](/news/muki-500c-hepa-outgassing-test/) 的發氣試驗這麼重要——玻纖 HEPA 本身就是 MC / MD 的潛在來源。
MD（摻雜物）
來源：硼矽玻纖（HEPA 濾材本身）、含硼的清潔劑、磷酸系蝕刻液蒸氣
危害：硼 / 磷沉積在晶圓表面，直接改變 MOSFET 的閾值電壓——最隱蔽的污染
Fab 裡的真實場景：傳統 HEPA 用硼矽玻纖做濾材，在高溫爐管（800°C+）前端使用時，玻纖本身會釋放微量硼蒸氣。這就是為什麼爐管區已經全面改用無硼玻纖或 PTFE 膜濾材的 HEPA / ULPA。
各類對應的濾網策略
一片濾網搞不定全部 AMC，因為四類的吸附 / 反應機制完全不同。
AMC 四大分類 × 對應濾網策略
不同類型的 AMC 需要不同的化學濾材 — 沒有一種濾網能同時搞定全部四類
| AMC 分類 | 建議濾材 | 去除機制 | 選型重點 |
|---|---|---|---|
| MA | 化學活性炭（酸性氣體專用）+ 含浸 KOH / Na₂CO₃ | 化學吸附（中和反應） | 注意 HF 需要專用配方，一般含浸炭對 HF 效果差 |
| MB | 含浸磷酸 / 檸檬酸活性炭 | 化學吸附（酸鹼中和） | NH₃ 濃度波動大時需加大碳量；TMAH 分子大，選孔徑要配合 |
| MC | 未含浸活性炭（物理吸附）或合成吸附劑 | 物理吸附（Van der Waals 力） | 矽氧烷（siloxane）特別黏、不可逆吸附，碳壽命短需頻繁更換 |
| MD | PTFE 濾材 HEPA（無硼）+ 含浸活性炭（硼專用） | 避免 HEPA 本身釋放硼 + 化學吸附硼化物 | 先進製程（< 7 nm）幾乎全面改用 PTFE HEPA 取代玻纖 HEPA |
實務上半導體 Fab 會在 MAU / AHU 的不同段落串聯多種化學濾網，依序處理 MA → MB → MC → MD。高階 Fab 還會在 FFU 前加裝最後一道化學濾網，作為「最後防線」。
| AMC 類別 | 濾網策略 | 濾材 / 吸附劑 |
|---|---|---|
| MA（酸） | 化學濾網（含浸鹼性試劑） | 活性炭含浸 KOH 或 Na₂CO₃ |
| MB（鹼） | 化學濾網（含浸酸性試劑） | 活性炭含浸 H₃PO₄ 或檸檬酸 |
| MC（有機） | 化學濾網（高表面積活性炭） | 未含浸或特殊含浸活性炭 |
| MD（摻雜物） | 特殊化學濾網 + HEPA 源頭管控 | 含浸活性炭 + 無硼 HEPA |
注意：MA 用的是含浸鹼的活性炭、MB 用的是含浸酸的活性炭——兩者裝反會適得其反。這也是為什麼化學濾網不能只看「有沒有活性炭」，要看含浸了什麼。
更多化學濾網的選型邏輯，請參考 AMC 化學濾網深度解析。
為什麼一片濾網搞不定全部
四個理由：
- 1MA 和 MB 的吸附劑互斥：酸性氣體用含浸鹼的碳、鹼性氣體用含浸酸的碳。一片碳不可能同時是酸性和鹼性
- 2MC 需要大孔表面積：有機可凝物分子較大，需要中孔 / 大孔結構的活性炭，跟 MA / MB 用的微孔碳不同
- 3MD 不只靠化學濾網：摻雜物控制的源頭是 HEPA 本身（無硼玻纖 / PTFE 膜），不是在 HEPA 後面再加一層化學濾網就能解決
- 4壽命差異大：MA / MB 的化學濾網壽命取決於含浸量和挑戰濃度，MC 的壽命取決於碳重量，MD 的壽命取決於 HEPA 玻纖種類。四類的更換週期不同
所以大多數先進 Fab 的 MAU → FFU 路徑上，會安裝 2–4 段不同配方的化學濾網，分別對應不同的 AMC 類別。
先進製程的特殊要求
在 EUV 微影（7 nm 以下）和高介電材料（High-k）製程中，AMC 控制進入了另一個量級：
- ▸MB 容許濃度 < 0.1 ppb（傳統製程是 < 10 ppb，差 100 倍）
- ▸MC 容許濃度 < 1 ppb
- ▸MD（硼）容許濃度 < 0.01 ppb
這些要求意味著：
- ▸化學濾網的更換頻率大幅增加（從半年換一次 → 每季甚至每月）
- ▸監測系統必須即時在線（不能靠每週採樣送實驗室）
- ▸HEPA 的選材從「有沒有硼」變成「每一個零件的揮發物都要管」
濾網效率測試標準請參考 ASHRAE 145.2 化學濾網測試，了解化學濾網的穿透曲線怎麼讀。
常見問題
Q：SEMI F21 跟 ASHRAE 145.2 什麼關係？
A：SEMI F21 定義「要過濾什麼」（AMC 的分類與容許濃度），ASHRAE 145.2 定義「怎麼測濾網效率」（化學濾網的穿透曲線測試方法）。兩者是互補的——先用 F21 決定你的 Fab 需要擋哪幾類 AMC、容許濃度多少，再用 145.2 的方法去驗證你選的化學濾網能不能撐夠久。
Q：我的 Fab 用 28 nm 製程，需要分這麼細嗎？
A：28 nm 的 AMC 容許濃度比 7 nm 寬鬆很多（通常 MA/MB 容許 10–50 ppb），但仍然需要分類。實務上 28 nm Fab 至少需要 MA + MB 的獨立化學濾網；MC 和 MD 可以視環境決定。如果你的 Fab 有爐管製程（氧化、擴散），MD 控制仍然重要。
Q：MA 跟 MB 同時存在會中和嗎？
A：理論上酸鹼會中和，但 AMC 的濃度是 ppb 等級，中和反應的速率和完成度在這個濃度下非常低。而且中和產物（鹽類微粒）反而會變成粒子污染。所以不能靠「它們會中和」來省略任一類的化學濾網。
Q：化學濾網要多久換一次？
A：沒有統一答案，取決於挑戰濃度、濾網容量、容許穿透率。一般原則：先進 Fab（7 nm 以下）每 3–6 個月、成熟製程（28 nm 以上）每 6–12 個月。但最準的做法是用 ASHRAE 145.2 的穿透曲線預測壽命，搭配線上監測即時決策。
Q：怎麼量測 AMC 濃度？
A：依類別不同：MA / MB 常用離子層析儀（IC）或即時氣體監測器（如 PPB 級 NH₃ 偵測器）；MC 用 GC-MS 或 FID；MD（硼）用 ICP-MS。先進 Fab 已經在 MAU 出口、FFU 出口、工具進氣口設即時監測點，不再靠離線採樣。
