晶圆单片清洗机是半导体制造中用于单片晶圆表面清洁的关键设备，通过化学与物理结合的方式，去除颗粒、金属残留及氧化物，确保芯片性能与良率。以下是其详细介绍：

一、核心功能与技术原理

主要用途

用于去除晶圆表面的污染物（如颗粒、有机物、金属离子、光刻胶残留等），保障后续工艺（光刻、蚀刻、沉积）的精度和可靠性。

适用制程（如28nm以下）、MEMS器件、CMP后处理等场景。

技术原理

兆声波清洗：高频（1-3MHz）声波产生空化效应，剥离微小颗粒（＜0.1μm），避免机械损伤。

超声波清洗：低频（40kHz）振动增强污染物脱离，但可能对精密结构造成应力。

刷洗：软质刷轮（如PVA材料）配合旋转晶圆，清除顽固残留，压力控制需精确（50-200g/cm2）。

化学清洗：通过酸性/碱性溶液（如SC-1、SC-2、DHF）与污染物反应，生成可溶物质后冲洗干净。例如，SC-1（NH?OH + H?O?）去有机物，SC-2（HCl + H?O?）去金属残留。

物理辅助：

流体动力学设计：喷淋臂或浸没式清洗，结合CFD仿真优化流速与覆盖均匀性，减少边缘效应。

二、设备结构与关键组件

清洗槽与流体系统

槽体采用耐腐蚀材料（PFA、PTFE、石英），支持酸槽、水槽、干燥槽?？榛楹?。

喷淋臂或超声波发生器均匀分配清洗液，部分设备支持化学试剂滴胶系统（如NANO-MASTER SWC-3000），精准控制用量。

温控与监测系统

温度控制精度±0.5℃（如SC-2工艺需70-80℃），通过PID控制器调节加热或冷却。

在线监测参数包括pH、电导率、液体流速、颗粒浓度（激光散射传感器），实时反馈至PLC系统。

机械传输与干燥?？?/p>

旋干法（高速旋转甩干，3000-10000rpm）；

IPA蒸干（异丙醇置换水分后气吹）；

氮气吹扫（N? Blow）防止水痕残留。

晶圆承载台：真空吸附或陶瓷夹持，避免划伤，支持200mm、300mm、450mm晶圆。

干燥技术：

智能化与环保设计

自动化控制：触摸屏HMI设置参数，支持配方存储、故障报警及数据追溯（如每片晶圆清洗记录）。

废液处理：酸碱中和装置、废气吸附系统（活性炭过滤VOCs），部分设备支持废液回收（如HF分离处理）。

三、技术优势与应用场景

高均匀性与低损伤

兆声波能量均匀分布，避免局部过蚀或划痕，适用于带图案晶圆（如3D NAND）。

软毛刷或非接触式传输（气浮承载台）进一步减少机械应力。

高效与定制化

单片处理周期短（3-5分钟），支持“干进干出”一步工艺，节省DI水与化学液。

?？榛杓萍嫒荻嘀止ひ眨≧CA、DHF、SPM），可升级晶圆尺寸（如从200mm扩展到300mm）。

典型应用

制程：28nm以下节点的原子级清洁，需兆声波+化学滴胶联合处理。

CMP后清洗：去除抛光液残留，避免划伤与颗粒二次污染。

掩模版清洗：支持带?；つさ难谀０妫ㄈ缂贤釫UV掩模），无损干燥。

光伏与光学：硅片制绒、ITO玻璃清洗等场景。

四、挑战与未来趋势

当前挑战

颗粒二次污染：需优化过滤器（UF/UF+）与槽体光滑度2。

边缘清洗难题：通过调整喷淋角度或边缘刷压解决流体动力学导致的污染物堆积。

技术趋势

AI动优化：机器学习预测参数（如浓度、温度组合），提升效率与良率。

新型清洗技术：激光清洗（脉冲激光分解污染物）、等离子体辅助湿法清洗。

环保节能：化学液回收技术（离子交换树脂）、低能耗干燥方案（如Marangoni效应）。

晶圆单片清洗机是半导体制造的核心工艺设备，其性能直接影响芯片良率与可靠性。未来发展方向将聚焦智能化、原子级清洁技术及环保设计，以适配更小制程（如3nm以下）和新兴材料（如碳化硅、钙钛矿）的需求。