半導體清洗設備是半導體制造過程中不可或缺的關鍵設備，用于去除晶圓表面的污染物（如顆粒、有機物、金屬離子、氧化物等），確保后續工藝（光刻、沉積、蝕刻等）的良率和產品性能。根據清洗原理，主要分為濕法清洗和干法清洗兩類，其中濕法清洗占主流（占比超過90%）。

主流清洗技術及設備

1.濕法清洗設備

原理：利用化學溶液（如酸、堿、溶劑）與污染物發生化學反應，結合物理手段（超聲波、噴淋、旋轉）去除雜質。

典型設備：

噴淋式清洗機：通過噴嘴將化學液均勻噴灑至晶圓表面，適用于單片清洗，具有高效、均勻性好的特點。

超聲波清洗機：利用高頻聲波振動產生空化效應，剝離微小顆粒和有機物，適用于精密結構（如3D NAND）。

旋轉噴射式清洗機：結合旋轉晶圓承載臺與化學液噴射，增強流體沖擊力，適合高粘度污染物清洗。

核心組件：

耐腐蝕槽體（PFA/PTFE/石英材質）；

流體分配系統（噴淋臂、超聲波發生器、液體循環過濾模塊）；

溫控系統（±0.5℃精度，支持加熱與冷卻）；

干燥模塊（旋干法、氮氣吹掃或IPA脫水法）。

2. 干法清洗設備

原理：不依賴液體化學劑，通過物理或化學手段去除污染物。

典型設備：

等離子清洗機：利用等離子體中的活性粒子（如氧、氬離子）與表面污染物反應，適用于去除有機物和氧化層。

激光清洗機：通過激光束直接燒蝕污染物，精度高但成本昂貴，多用于特殊工藝。

紫外線清洗裝置：利用紫外光分解有機物，常用于光刻膠殘留處理。

3. 混合清洗設備

趨勢：集成濕法與干法工藝，實現多功能清洗。例如，先通過濕法去除重金屬離子，再利用等離子體處理殘留有機物。

關鍵技術參數與設計特點

均勻性控制：

噴淋臂對稱分布與流體仿真優化，減少晶圓邊緣與中心清洗差異3；

兆聲波（>1MHz）替代傳統超聲波，避免損傷精密結構3。

低損傷設計：

非接觸式傳輸（氣浮或磁懸浮承載臺）；

化學液循環過濾（0.1μm顆粒過濾器）防止二次污染。

智能化與自動化：

PLC+HMI控制：支持工藝參數編程（溫度、流速、旋轉速度等）；

數據追溯：記錄每片晶圓清洗參數，支持SPC統計與AI優化3；

遠程監控：集成SCADA系統，對接MES平臺實現工廠智能化管理。

環保與安全：

廢液分類回收（如HF、H?O?分離處理）；

酸堿中和裝置與廢氣吸附系統（活性炭過濾或化學洗滌）；

SEMI S8/S2合規設計，配備防爆與泄漏檢測功能。

應用場景與典型工藝

前道清洗（晶圓制造）：

RCA清洗（SC-1去有機物→SC-2去金屬→DHF去氧化層）；

光刻后殘留光刻膠清洗、蝕刻后金屬污染去除。

后道清洗（封裝測試）：

存儲卡匣（FOUP）清潔，避免晶圓運輸污染；

老化載具翻新，延長設備壽命。

先進制程適配：

支持Chiplet、3D封裝等工藝的高精度清洗需求；

兼容第三代半導體（SiC/GaN）材料污染控制。