一、核心概念與作用

半導體晶圓清洗設備是半導體制造中用于去除晶圓表面污染物（如顆粒、有機物、金屬離子、氧化物）的關鍵工藝設備，確保晶圓表面達到原子級潔凈度。其核心目標包括：

去除顆粒：避免光刻缺陷（如掩膜污染）或蝕刻不均。

清除有機物：防止光刻膠殘留影響薄膜附著力或電性能。

去金屬化：避免銅、鈉等金屬雜質導致器件漏電或氧化層擊穿。

表面鈍化：通過化學氧化或氫氟酸處理，為后續(xù)制程（如CVD/PVD）提供穩(wěn)定表面。

二、技術分類與核心工藝

濕法清洗

化學配方：基于RCA標準（如SC-1：NH?OH/H?O?去有機物；SC-2：HCl/H?O?去金屬；DHF：稀釋HF去氧化層），通過噴淋、浸泡或超聲波輔助溶解污染物。

兆聲波清洗：MHz級高頻聲波產生空化效應，剝離微小顆粒（＜0.1μm），避免機械接觸損傷。

超臨界CO?干燥：替代傳統(tǒng)IPA干燥，避免表面張力導致裂紋或顆粒殘留，適用于3D結構（如TSV）。

干法清洗

等離子體清洗：O?/Ar等離子體轟擊表面，去除光刻膠殘留及有機污染物，適用于窄縫、深孔結構。

紫外光清洗：UV輻照分解有機物，配合臭氧（O?）增強氧化能力，用于光罩（Mask）清潔。

物理聯(lián)合工藝

刷洗+噴淋：軟質刷毛（如PVA）配合化學液去除頑固顆粒，用于邊緣或背面清洗。

流體力學設計：通過湍流控制或旋轉噴淋臂實現晶圓表面均勻覆蓋，減少液膜殘留。

三、關鍵模塊與性能指標

核心功能模塊

預處理：DIW（去離子水）預沖洗+兆聲波粗洗，去除大顆粒（＞1μm）。

主清洗：多槽聯(lián)動（化學槽/等離子體腔/超聲槽），支持多步工藝組合（如去膠→去金屬→鈍化）。

后處理：超臨界CO?干燥+真空熱風，控制表面應力＜5MPa，防止圖案變形。

性能指標

潔凈度：顆粒殘留＜5顆/cm2（≥0.1μm），金屬污染＜0.01ppb（Fe/Cu/Ni）。

均勻性：±1%腐蝕速率偏差（如300mm晶圓邊緣與中心一致）。

產能：單次清洗周期＜20分鐘（視工藝復雜度），支持24小時連續(xù)運行。

智能化控制

實時監(jiān)測：激光顆粒計數器（≥0.1μm靈敏度）、pH/溫度傳感器、RFID晶圓識別。

AI參數優(yōu)化：機器學習分析污染類型（金屬/顆粒/有機物），動態(tài)調整清洗時間、溫度及化學濃度。

四、應用場景與行業(yè)價值

核心場景

光刻前后清潔：去除光刻膠殘留（如EUV光罩清洗）、提升光刻膠附著力。

蝕刻后處理：清除蝕刻副產物（如聚合物、金屬再沉積）。

CVD/PVD前預處理：確保薄膜沉積的均勻性與附著力。

技術挑戰(zhàn)與解決方案

深孔結構清洗：兆聲波+等離子體聯(lián)合工藝解決3D NAND溝道污染物問題。

低應力工藝：超臨界干燥技術避免TSV（硅通孔）結構形變（＜0.1μm翹曲）。

環(huán)保合規(guī)：封閉式廢液回收系統(tǒng)（中和+重金屬沉淀）滿足REACH/RoHS標準。