半导体清洗机治具（如晶圆载具、夹具、花篮等）的清洗是确保半导体制造良率的关键环节，其清洗方法需兼顾污染物去除效率、材料兼容性和洁净度要求。以下是治具清洗的详细流程和技术方案：

一、清洗目标污染物

残留颗粒：光刻胶、蚀刻产物、抛光液残留（如SiO?、Al?O?）。

有机物：光刻胶残留（如PR）、助焊剂、指纹油污。

金属污染：铜、铝、镍等金属沉积物（来自电镀或蚀刻工艺）。

氧化层：自然氧化形成的SiO?或金属氧化物。

二、清洗方法分类

1. 湿法化学清洗

流程：

预清洗：

使用DI水（去离子水）冲洗，去除表面松散颗粒。

配合超声波(40kHz～1MHz）增强颗粒剥离。

化学浸泡：

酸性溶液：如SC-1去除有机物和金属污染。

碱性溶液：如SC-2

去除氧化层和重金属。

专用蚀刻液：如HF（氢氟酸）用于去除硅氧化物残留。

漂洗：

多级DI水冲洗，避免化学液残留。

干燥：

离心干燥、IPA（异丙醇）置换干燥或氮气吹扫，防止水痕残留。

适用场景：

批量清洗（如花篮、晶舟），适合去除顽固污染物。

注意：需根据治具材质（如不锈钢、石英、塑料）选择化学配方，避免腐蚀。

2. 超声波清洗

原理：

利用超声波空化效应产生微射流，剥离附着在治具表面的颗粒和薄膜。

参数设置：

频率：

40kHz～1MHz（高频适合微小颗粒，低频适合大颗粒）。

功率密度：

0.5～5W/cm 

2，避免过高导致治具损伤。

清洗液：DI水+少量表面活性剂（如中性清洁剂）。

适用场景：

复杂结构治具（如多孔载具、夹爪）的深层清洁。

注意：需控制超声时间（5～15分钟），避免空化腐蚀。

3. 等离子清洗

原理：

通过辉光放电产生等离子体（如O?、Ar、CF?），利用活性粒子轰击污染物，实现物理和化学双重去除。

工艺参数：

气体：O?（去有机物）、Ar（物理轰击）、CF?（去氟污染物）。

功率：

100W～1kW，根据治具尺寸调整。

时间：5～30分钟。

适用场景：

精密治具（如光罩夹具、微缩载具）的纳米级清洁。

优势：无液体残留，适合怕湿润的部件（如陶瓷、金属）。

4. 兆声波清洗（Miracle Wave）

原理：

高频超声波与化学液协同作用，产生均匀分布的空化泡，温和剥离污染物。

特点：

避免传统超声的局部过热和侵蚀问题。

适用于超薄或易碎治具（如玻璃载具、PDMS模具）。

应用：

封装中TSV（硅通孔）载具的清洁。

5. 机械刷洗（干式或湿式）

干式刷洗：

使用软质刷毛（如尼龙、PVA）配合真空吸附固定治具，旋转刷洗表面。

适用：大颗粒污染物去除（如切割后陶瓷基板）。

湿式刷洗：

在清洗液中结合刷洗，去除顽固残留（如焊锡残留）。

注意：需控制刷压力和速度，避免划伤表面。

三、清洗后处理与检测

干燥：

离心干燥：高速旋转甩干水分。

IPA置换：先用IPA浸泡，再逐步替换为DI水，最后氮气吹干。

真空干燥：适用于热敏感材料（如塑料治具）

洁净度检测：

颗粒检测：激光颗粒计数器

残留检测：FTIR（傅里叶红外光谱）分析有机物残留，或EDX检测金属污染。

目视检查：显微镜下观察是否无划痕、水印或污渍。

四、注意事项

材质兼容性：

不锈钢治具：耐酸碱，但需避免强氧化剂（如浓硝酸）。

石英/陶瓷治具：耐HF以外的多数酸液，但脆性大需防机械冲击。

塑料治具（如PFA、PVC）：仅适用温和化学液（如DI水+中性清洁剂）。

污染交叉防控：

不同工艺的治具分开清洗，避免金属/有机物交叉污染。

清洗机定期维护，更换化学液和过滤滤芯。

成本优化：

批量清洗优先采用湿法+超声波，单件精密治具用等离子或兆声波。

回收利用化学液（如DI水循环系统），减少耗材消耗。