在洁净室管理领域，人们已经在谈论着分子污染；现在是把智能型控制系统用上去的时候了。本文将介绍这种系统的运作。
可以肯定地说，在高技术制造业对洁净室环境管理的要求中，已经纳入对空气传播的分子污染(AMC)的控制。
在通风和加压过程中使用的空气的净化，从循环气流中清除排放物，以及净化工艺过程的排放物和排气气流正是这种控制系统的一些重要应用。正如洁净室中有AMC控制的很多应用，洁净室管理人员也有很多控制方案可以选择。
由于需要考虑的问题很多，针对具体的应用，污染控制工程师应该如何做出适当的选择？下面就是你在准备建立一个成功的AMC控制时需要理解的问题和一些必要的步骤。

AMC分类
在选择AMC控制系统的过程中，首先要考虑的因素是所要控制的AMC类型和数量。当前在补充的空气或循环空气中可能存在许多污染物，但是也许只有少数污染物需要严格控制。
对污染物进行分类，这样可以把相似类型的污染物归为一类，可以更直接、更容易地选择适当的控制系统。
SEMI标准F-21-1102是根据化学性质──酸、碱、凝结晶体或掺杂物──对洁净室中的AMC进行分类的，按照对暴露在空气中的晶片所产生相似影响的材料进行分类，提供一种描绘环境特性的方法。这项标准的目的是按照分子(非颗粒状)污染的程度对洁净室划分级别。类别的定义如下：
● 酸：一种腐蚀性材料，其化学反应是得到电子；
● 碱：一种腐蚀性材料，其化学反应是失去电子；
● 可凝结物质：一种能够凝结在清洁表面的化学物质(水除外)；
● 掺杂物：一种改变半导体材料的电性质的化学元素。
另一种描绘AMC的方法是根据对暴露在空气中的人员的潜在影响而言。在这方面，我们能一般按照严重程度由高到低的顺序对AMC进行分类，分为有毒的，腐蚀性的，刺激性的或有异味的。

图1 在低浓度气体条件下进行测
试是测试过滤器的最佳方法，但也
是最昂贵的。

考虑到最近公众越来越关注在半导体制造过程中，职员频繁暴露于可能存在的毒性和危险物料中，在设计AMC控制系统时，既要考虑到保护产品，也要考虑到保护人。下面的定义与人员保护有关：
● 有毒的：能导致活组织的伤害、中央神经系统损伤，或在极端情况下导致死亡的物质；
● 腐蚀性的：可能引起建筑或其内部物品恶化或者造成损伤的物质；
● 刺激性的: 可能对一个暴露在其中的人员造成不适，或者可能造成永久性损伤的物质；
● 有异味的: 主要是影响嗅觉的物质。
尽管这些分类并不明确，但是至少可以让AMC 控制系统设计师知道，目前存在什么类型的污染物，必须把它们控制到什么程度。
但是，即使有了一个分类系统, 它也不能保证你可以很快地选出一个最经济有效的AMC控制系统。无论如何，分类能帮助你确定是否需要对污染进行绝对的控制，还是使用控制部分污染物的系统。

确定AMC控制系统的规格
关于AMC以及AMC对洁净室影响方面，制造商已经有了丰富的知识和深入的了解。他们完全明白AMC控制应该用在哪里，以及这么用的理由。随着对AMC相关知识的了解加深，他们对AMC控制系统的期望也相应地提高了。
实际上，一些制造商对选择适当的控制系统的很敏锐，主要反映在他们对控制规范的关注上。有的也许要求至少把90%的目标污染物清除掉；有的制造商则将AMC控制极限定在1 ppb或者更低；有的甚至要求系统至少工作一年才更换过滤器。这些要求看起来很严格，但现行的规范要求上述三项都要达到。
有一些制造商坚持非得一种用于AMC控制的“全能过滤器”不可，他们要求用一只过滤器必须符合所有有关污染物的全部控制标准。然而，对于含氯化合物要用一种过滤器；对于氨要用另外一种；对于有机化合物还要其他类型的。用于有毒气体的过滤器/系统与用于异味气体控制的过滤器/系统，是不一样的。
那么，您是希望污染控制的效果好还是希望污染控制系统的寿命长? 您是要绝对控制某一种污染物还是对某一类的污染物相对地进行控制呢? 这些只是AMC控制系统设计师必须考虑的一些问题，即使他的顾客不能了解其涵义：
● 按清除污染的效率提出指标：AMC控制系统清除污染的效率可以看作是通过物理或者化学手段清除某种污染物或某类污染物的比例。
许多制造商能够提供系统的测试数据，用清除效率随时间的变化来表示。但这些测试几乎都是在加速的情况下完成的，测试时污染物的浓度很高，是实际使用时的三到四倍。
虽然现在可以实际地预测过滤器的效率，但是许多制造商现在要求在低浓度气体的条件下测定过滤器效率的等级(参见图1)。这是测定过滤器性能的最佳方法；但是，这种测试方法更加复杂，需要很长时间才能完成，而且花费较大。
对于特定的污染物和过滤器组合，提供效率级别的一个主要问题是，任何一个级别都一定包含时间因素。如果规范要求清除效率最低为90%，最终用户希望这适用于过滤器的整个使用期。
然而，多数测试进行的时间只是足够提供“最初的”效率，而且测试在进行一个小时、八个小时，二十四小时后就停止。所有这些只是告诉你，这种过滤器在特定污染量之下的性能，并不代表测试期间之外的性能。
测定效率曲线能够提供一些其他指示；但是，它仍然无法保证在实际使用情况下的性能。而且对某种污染物是很好的系统可能在处理混合气体时表现很差。
● 污染物极限：一些制造厂家具体地研究了与AMC 相关的工序问题，工作做得很不错，使得他们能够确定对于某一种或更多污染物的控制水平。控制规范通常要求在光刻区中氨水浓度低于1ppb，或在电镀过程中氯化合物或氢氟酸(HF)浓度低于1ppb。
不管周围环境中氯、氨或HF的浓度是多少，在系统的使用期内，AMC 控制系统要保证受控环境的浓度不超过1ppb。根据四周的环境，要求过滤器的效率最低为50%、80%、95%等等。如果有可能出现瞬时高浓度的情况，则要求过滤器效率高于99%，以维持AMC控制系统产生的环境浓度在1 ppb以下。
● 使用寿命：使用AMC控制时，运行费用总是需要考虑的主要因素，然而，它也可能是在最后做出购买决定时考虑的主要因素。预算过程、生产计划、资本支出、或只是顾客原先设想的过滤器在更换之前工作时间的长短，这些都有可能是确定过滤器使用期限的依据。
测试确定AMC控制产品对某一特定污染物排污能力和效率测试一样遵守相同规程。在规定的气流(典型的，过滤器的最大额定气流)下，将一种已知浓度的污染物送到另一指定终点，最终用户就能计算出被清除的废气量。
介质的消耗量以体积容量(g/cc)或重量百分比来计算，可用来估计在给定条件下介质的消耗率，以及该类型过滤器的使用寿命。
但是对于以上涉及到的各种类型的污染物，我们必须为它们提供在特定应用中的总消耗率。由于总的污染体积、污染物的特性、相关的安全问题以及时间和费用的不确定，这个方法不是实际可行的。
使用这些计算排污量的设备对于产品的使用寿命的评估很有用, 并且如果采用一种保守的方法, 这些评估能成为确定过滤器产品寿命的有效工具(参见表1) 。

最后，更换过滤器的时间是根据经验。按照实际使用的情况，各个AMC控制系统中所用的过滤器，更换的时间间隔是不同的，以保证性能最佳。
这些并不是制造商想要听到的，因为他们希望确定维护的日程表和预算。但现实是，根据对一、两种目标污染物测定的过滤器测试，同时又不知道系统的总污染量，在这种情况下，是不可能预测更不能够保证过滤器的使用寿命。

最后的考虑
虽说制定AMC 控制系统的指标是一件困难的工作，若加以妥善考虑，你还是可以为大多数应用提出一种有效而经济的解决方法。
请考虑以下五点:
一、AMC对洁净室人员的健康直接造成威胁还是主要是异味控制的问题呢? 在保护人员方面，要求对有害污染物进行百分之百的控制，但是对异味的控制可以用总体效率不超过50%的系统来实现。在工艺保护方面，要求性能非常高，但那不意味着绝对控制。许多规范现在要求90%清除效率，这是现实的。
二、接受过滤器性能试验的实际结果──针对一个特定的应用，可以对不同的系统加以比较。针对某种污染物的清除效率或者清除能力的测试数据不能绝对地用来预测一个系统的性能。它只是告诉你两种竞争的系统之间存在性能方面的差别。
三、要求厂方提供污染物浓度在产生或接近预期使用条件下的性能数据。如果系统性能和/或者过滤器使用寿命是根据加速的测试结果得到的，那么要考虑到气体浓度不要超过在实际使用时预期浓度的两个数量级。
四、过滤器产品寿命不应该是性能指标的一部分。对于所有系统，都要估计过滤器的寿命。但是, 估计寿命只能作为相互比较的参考，不能当作是绝对寿命。在缺乏全面污染而不是仅仅存在几种特定污染物的情况下得到的性能数据，是不可能用来估计使用寿命的。在用直接对气体进行监测、反应型监测或者取样的方法来监测过滤器的性能时，性能的监测应当与系统启动同时开始进行。
五、使用多级AMC控制系统。对于洁净室微粒控制，需要多级过滤才能在保护区域内达到所要求的洁净程度，同样，AMC控制系统也应该如此考虑。应该使用“预过滤”尽可能清除许多“很糟糕的”AMC。这样做能够保护并且最后面的过滤器的过滤能力，让它能够高效率地把人们关注的污染物大量地清除掉。对于具体的混合污染物，一个设计得当、安装良好和定期维护的AMC控制系统的排污效率可以达到90%以上。

作者简介
chris Muller是美国乔治亚州Doraville市Purafil有限公司的技术支持经理。他在AMC控制和反应性监视仪在洁净室的应用方面著述甚多。他已经发表五十多篇文章，并编写了四本手册。他是IEST资深成员，是研究洁净室环境的WG-CC012工作小组成员，负责AMC过滤系统设计方面问题的WG-CC035工作小组成员。他还在WG-CC008从事气相吸收的研究工作。可以通过电邮与他联系： chris_Muller@purafil.com。