晶圆盒清洗机（FOUP/FOSB Cleaner）是半导体制造中用于清洁存储晶圆的容器（如Front Opening Unified Pod, FOUP）的专用设备。晶圆盒在运输、存储过程中易吸附环境污染物（如颗粒、有机物、金属离子等），若未彻底清洁，可能导致晶圆表面污染，影响良率。该设备通过物理或化学手段去除盒内残留杂质，确保晶圆存储环境的高度洁净，是半导体前道制程（FEOL）与后道封装（BEOL）的关键环节。

核心技术原理

清洗方式

湿法清洗：采用化学溶剂（如DIW去离子水、IPA醇类、酸性/碱性溶液）结合超声波或喷淋，溶解并冲刷污染物。

干法清洗：利用等离子体、紫外线或高压气流去除有机物或颗粒，适用于敏感材料。

复合清洗：湿法+干法结合，提升清洁效率与均匀性。

污染物去除机制

颗粒清除：通过高速流体冲刷（如高压喷淋、兆声波空化效应）剥离微小颗粒。

有机物分解：紫外线或臭氧氧化分解有机残留，等离子体增强反应活性。

金属离子去除：酸性/螯合剂溶液溶解金属污染物，配合DIW冲洗防止二次污染。

设备结构与核心组件

进料系统

自动装载机构：支持FOUP/FOSB的机械臂抓取或传送带输入，兼容多尺寸晶圆盒（如12寸、14寸）。

防尘罩设计：防止外界颗粒进入清洗腔，保持洁净环境。

清洗模块

超声波清洗槽：高频超声波（80kHz~1MHz）产生空化效应，剥离顽固颗粒和有机物。

喷淋臂与旋转台：360°喷淋覆盖盒体内部，旋转台确保清洗均匀性。

等离子体模块（可选）：用于去除残留有机物或活化表面，提升后续工艺兼容性。

干燥系统

热氮烘干：高温氮气吹扫快速干燥，避免水渍残留。

真空干燥腔：低温抽真空脱水，适用于敏感材料晶圆盒。

IPA（异丙醇）脱水：蒸汽置换水分，无接触干燥防损伤。

控制与监测系统

PLC+HMI人机界面：预设清洗程序（如时间、温度、流速），支持参数自定义与数据存储。

颗粒检测传感器：实时监测清洗后晶圆盒的洁净度（如激光粒子计数器）。

RFID识别：读取晶圆盒ID，自动匹配清洗工艺参数。

废气与废液处理

酸碱中和系统：处理化学液排放，符合环保标准。

排风过滤装置：活性炭吸附或化学洗涤塔处理挥发性有机物（VOC）。

应用场景

前道制程（FEOL）

光刻前晶圆盒清洁，避免运输过程中吸附的颗粒污染晶圆。

蚀刻/沉积工艺后存储容器的污染物去除，防止交叉污染。

后道封装（BEOL）

封装测试环节的老化晶圆盒翻新，延长设备使用寿命。

存储卡匣（如FOSB）的定期维护，确保芯片运输洁净度。

特殊工艺需求

第三代半导体（SiC/GaN）晶圆盒清洁，适应高硬度材料特性。

先进封装（如Chiplet、3D NAND）中微小结构晶圆盒的高精度清洗。