跟着半导体职业塌缩到更小的节点和/或选用 3D
NAND等杂乱的体系结构，以持续追逐或代替摩尔定律，业界重视的焦点往往是制程优化和化学配方改进。业界好像很少考虑辅佐技能，而此类技能关于满意当今纤细特征和杂乱结构的需求而言相同重要。在半导体制作制程中，曾经化学品的交给并未被视为要害范畴之一，但现在正变得越来越重要。
以加仑玻璃瓶为例，它用于包装、存储、运送和交给洁净的制程用化学品，如光刻胶、蚀刻剂、前驱体、电介质等。多年来，这些容器关于其时的使命而言是适宜的并且经济上很合算。但是，
跟着今日的制作制程运用比以往更多的化学物质 – 在某些状况下乃至多达 20 种不同的化学物质 –
怎么运送这些常常易挥发且腐蚀性的配方，一起坚持它们的纯度，对制作进程来说是至关重要的。本白皮书探讨了依靠传统玻璃瓶所带来的应战，探究了不同的代替办法，终究提出了应对这些应战的可行性处理计划。
玻璃容器面对的应战
晶圆厂和操作人员的安全、本钱、可持续性以及对元件良率的影响是很要害的制作问题，在贮存、运送和交给洁净化学品的进程中有必要予以考虑。很惋惜，玻璃瓶作为其时的处理计划，为上述一切方面带来了应战。一般来说，与玻璃瓶有关的问题能够依照安全性、灵活性和完整性应战来进行分类。
安全性应战包含玻璃瓶破损、溢出、因密封不妥导致的走漏以及由此带来的环境影响。灵活性应战源自于当今先进的晶圆厂。现在很难找到能够避免人为衔接过错的玻璃瓶。完整性应战是指任何或许导致化学物质污染，然后致使晶圆和元件缺点的要素。这包含微量金属的进入、微粒污染、可提取的有机物、水分和氧化。下面，让我们看看其间一些问题的根本原因。
健康与安全
玻璃瓶破损是形成晶圆厂工人受伤的主要原因。伴跟着晶圆厂的扩建和提效，一些晶圆厂将玻璃瓶交给搬运到了远离地上的运送体系中。
由于玻璃瓶的习惯性较差，欠好拿放，这种开展趋势给玻璃瓶带来了另一个难题。玻璃瓶十分易碎， 从 30
厘米的高度落下便可摔碎;并且，假如玻璃瓶在轨迹中未固定好，破损的或许性也会添加。随后发生的化学品溢出或许会导致操作人员呈现健康问题。其间的许多化学成分都具有腐蚀性，并且易燃。这些化学物质释放到洁净室环境中会带来引发火灾的危险，使东西操作人员暴露在有害的烟雾和化学品中，并污染洁净的空间，然后需求本钱昂扬的整理作业并形成出产中止。
运用手指拿放沉重的玻璃瓶而形成的劳损损伤是运用玻璃瓶的另一个缺点，并且晶圆厂的扩建更加重了这一问题。在不改动玻璃瓶规划的状况下经过选用更大的容器来削减换瓶频次的做法，则会添加操作人员受伤以及相关诉讼的或许性。
业界现已注意到由于这些问题导致的晶圆厂安全危险的添加。尤其是在韩国，先进技能制作商正加倍尽力，以便用更安全的容器来代替玻璃瓶。
本钱添加
玻璃瓶在半导体供给链中的旅程从玻璃瓶制作商处开端。为饮料业出产玻璃瓶的供货商相同也供给化学品供货商所运用的棕色的工业级加仑玻璃容器。但是，由于半导体商场不是这些供货商的优先供货目标，这些玻璃瓶的规划并未考虑到半导体的运用和洁净要求。因而，它们的运营功率较低。由于最小发货量一般为
10 万瓶，因而化学品供货商一般每次需求收购和贮存多达 50 万瓶，这就添加了制作本钱。
宽松的玻璃瓶制作规范意味着化学品供货商有必要对其接纳的一切玻璃瓶进行检查。在某些状况下，40%
的玻璃瓶会由于不符合洁净室规范而被拒收。此外，这些玻璃瓶的洁净度也达不到半导体化学品所需的规范。它们在运用前和运用后有必要进行清洗，并且一旦触摸到化学品，就不能再循环运用。
更有粘性的化学品(例如用于涂层制程的聚酰亚胺)是加压配送的。玻璃中的一个小疤痕都会导致玻璃瓶决裂。为了避免呈现这种状况，这些玻璃瓶会被放置在一个压力容器中，以保持玻璃瓶表里的压力。这些辅佐容器体系的安全设备体积巨大，占用了名贵的晶圆厂空间。
一切这些问题或许会导致因出产线中止、晶圆厂停产而引发的很多意外本钱以及清洁洁净室所需的本钱。
运用问题
辅佐容器体系的另一个副作用是晶圆污染。玻璃是由硅制成的，其间含有微量金属，这些金属能够进入到化学品中，影响其纯度。这在 7
纳米节点中成为了一个问题，会导致晶圆呈现缺点。
在盛放溶剂的状况下，有必要为玻璃瓶排气以减轻压力。但是，化学品暴露在环境中也会改动其浓度。由于容器没有内衬，加压气体会与瓶内的化学品触摸，并在管路中引入微气泡。切换到新的玻璃瓶时，操作人员有必要将气泡从管路中排出——将气泡倾倒到排放管中，添加了发生废物的或许性。
误操作问题(即东西操作人员在管路中换错化学品)也或许会污染制作制程。关于上述两种状况，化学相容性问题会明显影响良率。
可持续性
为了确认用于化学品贮存、运送和交给的玻璃瓶对环境的影响，业界依照日本政府拟定的指导方针展开了一项独立研讨。这项研讨确认，制作、运送和处理玻璃瓶的产品生命周期有较高的碳排放，并且玻璃瓶终究对环境有害^1。
为了保证安全地存储、运送和交给在半导体元件制作中运用的化学品，一起还要做到经济实惠和环保，这就促进抢先的制作商寻觅玻璃容器的代替品。
怎么代替玻璃容器
业界早已开端测验处理玻璃瓶面对的问题。玻璃容器的代替品现已在商场上呈现。虽然职业中 75% 的公司依然运用玻璃瓶，但 25%
的公司已选用塑料瓶。但是，并不是一切可用的塑料瓶都能供给安全、环保和经济实惠的处理计划^2。
三年前，一些半导体制作公司开端测验用聚乙烯制作的瓶子来代替玻璃瓶。这个项目由于多个原因而失利了。首要，制作塑料容器的资料与所运用的制程化学品不相容。正如前面说到的，化学相容性或许会对元件良率发生相当大的影响，因而需求认真对待。它的形状也不像玻璃瓶，因而，需求对现有东西进行改造才干运用，这使得本钱过高而无法担负。在试用聚乙烯瓶几个月之后，制作商又改回运用玻璃瓶。
另一种经过探究但被抛弃的办法是，在玻璃外表涂覆维护资料来削减破损。较厚的维护层使玻璃瓶过于粗笨，
无法放入到轨迹中。虽然事实证明这种计划关于晶圆厂和化学品供货商来说本钱都较高，但仍是一种值得考 虑的备选计划。本钱较高的原因是，它需求对东西进
行修改以习惯更大的容器尺度，并且要求选用自动化 充填制程。
寻觅适宜的处理计划
经过 20 年的开展，一种代替玻璃容器的产品，即第一代选用内衬的瓶体系，被证明与其他代替产品比较是最 佳挑选。自从 2011
年一家抢先的集成元件制作商首要 开端选用镀铜的制程，这种新式的瓶体系现在占有了全球光刻技能商场份额的 20%，并且从 2017 年开端在 10
纳米节点制程中运用。
这个体系的共同之处是能够避免误操作并进步良率，这也是一些公司选用它的初衷。每个塑料容器都顺便各自的 SmartCap™，SmartCap™
上有一个共同的键码，它有必要与具有相同代码的相应接头配对运用。这就避免了因操作人员犯错而导致的过错衔接问题。
一家亚洲制作商遭到此体系的启示，但并不满意其在 7
纳米及以下的一切制程中选用此体系现有的方式，正在带头从头规划一种塑料容器，以满意更严厉的要求。例如，为了最大程度地削减东西转化的作业，晶圆厂正在寻求规划一种防漏瓶来替换玻璃瓶。它的熔出微量金属有必要很少并且具有化学相容性。
这些尽力催生出了下一代瓶体系，该体系经过从内衬到轨迹东西的关闭途径配送化学品，然后维护化学物质不会遭到外部污染。这也可避免溶剂的蒸腾损耗。此外，
这种瓶子共同的形状规划能够使化学品运用率到达 99.6% 以上。
为了添加维护，它还选用了外壳二级防护。外层包装资料供给了强壮的紫外线 (UV) 隔绝，可维护光刻胶化学品免受永久性危害。
这种瓶子的外形尺度与玻璃瓶相同。这种容器分量更轻、强度更高且不易破碎，并具有全氟烷氧基烷烃 (PFA) 瓶体以及由聚四氟乙烯 (PTFE)
制成的内衬，而该内衬可拆卸、替换和焚化。内衬进行了彻底密封，以避免蒸腾。可拆卸的内衬使得外包装能够循环运用。内衬具有隔绝功用，可将化学品与外部气体隔脱离。因而，与曾经运用的玻璃瓶不同，现在不需求辅佐的压力容器。
这种新规划的另一个长处是容器充填分量。装满化学品的玻璃容器重约 5.3 千克，而塑料代替品的充填分量为 4.1
千克——就规范的一加仑瓶而言，两者分量相差 20%。
这些不易碎的下一代聚乙烯容器尺度更小，所需包装资料更少，然后削减了运送本钱。考虑到光刻胶化学品的保质期较短，因而需选用航空运送。这种新规划可完成更低本钱的运送。
在日本的晶圆厂，玻璃瓶处理的本钱为 2-3 美元/瓶。而处理选用 PTFE/PFA
内衬的聚乙烯瓶简直不需求任何费用。这是由于，虽然内衬无法重复运用，但很简单从瓶中拆下并存储在 55
加仑的大桶中。当这些大桶装满后，便可运送到废品处理公司并付出一些象征性的费用(这部分费用将由制作商予以补偿)。废品处理公司然后会将它们出售给动力发电厂进行燃烧。此外，外包装是彻底能够循环运用的。总而言之，此体系规划为尽或许多地重复运用或循环运用，以削减糟蹋。
总结
多年来，玻璃瓶一直是半导体器材制作进程中存储、运送和配送化学品的规范容器。跟着器材尺度越来越小，
玻璃瓶成为了导致元器材缺点的新本源。除此之外，跟着晶圆厂的规划扩大和自动化程度进步，人们对安全性日益重视，这促进业界开发玻璃容器的代替品。
开始运用塑料容器代替玻璃容器的测验很快失利了。其时只要某些塑料能够运用，而必要的额定包装本钱使这些塑料容器变得不切实际。主要由亚洲元件制作商推进的新测验获得了一个可行的、可在全球规模施行的处理计划。这种以聚乙烯内衬为根底的瓶体系选用
PTFE/ PFA
内衬，彻底密封规划，削减了经过溢出或蒸腾发生的化学品废物。这种瓶体系分量更轻、强度更高并且不易破碎，比较玻璃瓶更为安全，并且运送本钱更低。
本白皮书探讨了依靠传统玻璃瓶所带来的应战，探究了不同的代替办法，终究提出了应对这些应战的可行性处理计划。
