工作原理
半导体清洗机分为湿法清洗(主流)、干法清洗两大类,核心目标:去除晶圆表面微颗粒、光刻胶残留、有机物、重金属离子、原生氧化层,同时不损伤精细线路、高深宽比结构,满足原子级洁净要求。
1、湿法清洗(批量槽式 / 单晶圆旋转喷淋式)
- 化学反应清洗(RCA 标准工艺)
- SC1(氨水 + 双氧水 + 超纯水):氧化分解有机物、剥离表面微颗粒;
- SC2(盐酸 + 双氧水 + 超纯水):溶解铁、铜、钠等重金属离子;
- 稀 HF(DHF):可控去除表面自然氧化层,活化硅基底表面。
- 物理辅助去污
- 兆声波(0.8~1.2MHz):温和空化效应剥离纳米级微粒,不伤精密图案,先进制程***;
- 常规超声波(28kHz/40kHz):空化冲击力更强,多用于成熟制程批量除大颗粒;
- 旋转喷淋、二流体喷淋、PVA 软刷擦拭,定向冲刷顽固附着物。
- 漂洗 + 无痕干燥超高纯度去离子水多级漂洗去除药液残留,搭配旋干、马兰戈尼 IPA 干燥、真空干燥,杜绝水印、水渍、图案倒塌。
- 碳氢密闭机型:溶剂溶解油污有机物,配套蒸馏回收、氮气防爆密闭,适合封装段高洁净除油。
2、干法清洗(先进制程专用)
等离子清洗、紫外臭氧清洗、超临界 CO₂清洗,无液相毛细效应,避免微小结构坍塌,用于 7nm 及以下先进节点、3D 封装精细清洗。
二、技术参数
- 适配晶圆规格:4/6/8/12 英寸硅片;兼容 Si、SiC、GaN、GaAs 化合物半导体衬底
- 声波配置
- 超声波:28kHz/40kHz,功率密度可控,成熟制程批量清洗;
- 兆声波:800kHz–1.2MHz,低损伤去除≥20nm 超细颗粒
- 温控精度:20~95℃可调,控温精度 ±0.5℃,片内温差<3℃
- 水质要求:超纯水电阻率≥18.2MΩ・cm,半导体级
- 药液系统:浓度控制误差≤±0.5%,在线实时配比、循环过滤再生
- 过滤等级:多级精密过滤,终端滤芯精度 0.05μm
- 洁净性能
- 颗粒去除率>99.9%,可清除≥0.02μm 微粒;
- 金属离子残留≤1×10¹⁰ atoms/cm²;
- 有机残留≤0.1ng/cm²
- 干燥方式:高速旋干(1000–5000rpm)、马兰戈尼干燥、真空干燥、氮气吹扫
- 腔体材质:高纯 PFA、PTFE、石英,无金属离子析出污染
- 洁净厂房等级:整机 Class 1~Class 10 洁净环境配置,HEPA 滤网过滤效率 99.999%
- 机型分类
- 批式槽式:25~50 片 / 篮批量处理,适合 28nm 以上成熟制程;
- 单晶圆旋转式:单片独立腔体、无交叉污染,适配先进制程
三、应用范围
清洗工件
硅晶圆、碳化硅 / 氮化镓功率半导体衬底、化合物半导体基片、光刻版(掩模版)、封装芯片、倒装芯片、TSV 通孔晶圆、存储芯片晶圆、芯片载具、陶瓷封装基座、引线框架等。
前道晶圆制造应用
- 光刻前后清洗、刻蚀后残胶清洗、离子注入后污染物去除;
- PVD/CVD 薄膜沉积前表面活化预处理;
- CMP 研磨后浆料、硅泥颗粒清洗;
- 氧化层生长、扩散工艺前基底超净处理;
- 先进制程 FinFET、GAA、3D NAND 高深孔结构无损清洗。
后道封装测试应用
- 晶圆减薄、划片后粉尘、切削液清洗;
- 焊盘除氧化、引线键合前表面洁净处理;
- 塑封、点胶、植球前除油污、脱模剂、粉尘;
- 倒装芯片底部填充、BGA 间隙残留助焊剂清洗;
- 成品芯片可靠性测试前洁净处理。
功率半导体与第三代半导体
新能源汽车 SiC、GaN 器件晶圆清洗、光伏硅片清洗、射频器件衬底精密洁净制程。