半导体清洗设备是半导体制造过程中不可或缺的关键设备，用于去除晶圆表面的污染物（如颗粒、有机物、金属离子、氧化物等），确保后续工艺（光刻、沉积、蚀刻等）的良率和产品性能。根据清洗原理，主要分为湿法清洗和干法清洗两类，其中湿法清洗占主流（占比超过90%）。

主流清洗技术及设备

1.湿法清洗设备

原理：利用化学溶液（如酸、碱、溶剂）与污染物发生化学反应，结合物理手段（超声波、喷淋、旋转）去除杂质。

典型设备：

喷淋式清洗机：通过喷嘴将化学液均匀喷洒至晶圆表面，适用于单片清洗，具有高效、均匀性好的特点。

超声波清洗机：利用高频声波振动产生空化效应，剥离微小颗粒和有机物，适用于精密结构（如3D NAND）。

旋转喷射式清洗机：结合旋转晶圆承载台与化学液喷射，增强流体冲击力，适合高粘度污染物清洗。

核心组件：

耐腐蚀槽体（PFA/PTFE/石英材质）；

流体分配系统（喷淋臂、超声波发生器、液体循环过滤模块）；

温控系统（±0.5℃精度，支持加热与冷却）；

干燥模块（旋干法、氮气吹扫或IPA脱水法）。

2. 干法清洗设备

原理：不依赖液体化学剂，通过物理或化学手段去除污染物。

典型设备：

等离子清洗机：利用等离子体中的活性粒子（如氧、氩离子）与表面污染物反应，适用于去除有机物和氧化层。

激光清洗机：通过激光束直接烧蚀污染物，精度高但成本昂贵，多用于特殊工艺。

紫外线清洗装置：利用紫外光分解有机物，常用于光刻胶残留处理。

3. 混合清洗设备

趋势：集成湿法与干法工艺，实现多功能清洗。例如，先通过湿法去除重金属离子，再利用等离子体处理残留有机物。

关键技术参数与设计特点

均匀性控制：

喷淋臂对称分布与流体仿真优化，减少晶圆边缘与中心清洗差异3；

兆声波（>1MHz）替代传统超声波，避免损伤精密结构3。

低损伤设计：

非接触式传输（气浮或磁悬浮承载台）；

化学液循环过滤（0.1μm颗粒过滤器）防止二次污染。

智能化与自动化：

PLC+HMI控制：支持工艺参数编程（温度、流速、旋转速度等）；

数据追溯：记录每片晶圆清洗参数，支持SPC统计与AI优化3；

远程监控：集成SCADA系统，对接MES平台实现工厂智能化管理。

环保与安全：

废液分类回收（如HF、H₂O₂分离处理）；

酸碱中和装置与废气吸附系统（活性炭过滤或化学洗涤）；

SEMI S8/S2合规设计，配备防爆与泄漏检测功能。

应用场景与典型工艺

前道清洗（晶圆制造）：

RCA清洗（SC-1去有机物→SC-2去金属→DHF去氧化层）；

光刻后残留光刻胶清洗、蚀刻后金属污染去除。

后道清洗（封装测试）：

存储卡匣（FOUP）清洁，避免晶圆运输污染；

老化载具翻新，延长设备寿命。

先进制程适配：

支持Chiplet、3D封装等工艺的高精度清洗需求；

兼容第三代半导体（SiC/GaN）材料污染控制。