半导体清洗机设备 芯矽科技

半导体清洗机设备是半导体制造工艺中至关重要的一环。它主要用于去除半导体晶圆表面的各种杂质、污染物，包括灰尘、油脂、金属颗粒、有机物以及氧化层等。这些污染物可能来自前道工序的残留，如光刻胶、蚀刻产物，也可能来自外部环境的污染。清洗的目的在于确保晶圆表面的洁净度达到的标准，从而保证后续工艺如薄膜沉积、光刻、刻蚀等能够顺利进行，提高半导体器件的性能和良品率。

工作原理

湿法清洗

化学清洗：利用化学试剂与污染物发生化学反应，将其溶解或转化为可溶于清洗液的物质。例如，使用硫酸 - 双氧水混合液去除晶圆表面的有机污染物和金属离子。双氧水在酸性环境下具有强氧化性，能将有机物氧化分解，同时硫酸可以与金属离子反应生成硫酸盐，从而将其从晶圆表面去除。

物理清洗：通过流体力学原理，如喷射、超声波等手段，增强清洗效果。喷射清洗是利用高压液体对晶圆表面进行冲击，使污染物脱离表面。超声波清洗则是利用超声波在清洗液中产生的空化效应，形成微小气泡并破裂，产生的冲击力可以有效清除晶圆表面的微粒和污垢。

干法清洗

等离子体清洗：在真空腔体中，通过射频（RF）或其他方式产生等离子体。等离子体中的活性粒子如离子、电子和自由基等与晶圆表面的污染物发生化学反应或物理轰击。例如，氧气等离子体可以将有机污染物氧化成二氧化碳和水蒸气，从而将其去除。这种清洗方式具有干燥、无污染、清洗均匀等优点，适用于对湿度敏感的半导体工艺。

设备构成

清洗腔体

是容纳晶圆进行清洗的核心部件。对于湿法清洗机，清洗腔体通常由耐腐蚀材料制成，如聚四氟乙烯（PTFE）或不锈钢，以防止清洗液对腔体的腐蚀。腔体内部有晶圆承载装置，如晶圆架或传送带，用于固定和传输晶圆。在干法清洗机中，清洗腔体需要具备良好的真空密封性能，以保证等离子体的产生和维持。

清洗液供应系统（湿法清洗机）

包括清洗液储存罐、泵、管道和流量控制装置。清洗液根据不同的清洗配方进行调配，如酸性清洗液、碱性清洗液或有机溶剂清洗液。泵将清洗液从储存罐输送到清洗腔体，流量控制装置可以精确调节清洗液的流量和压力，以确保清洗效果的一致性。

废气处理系统（干法清洗机）

由于干法清洗过程中会产生一些反应废气，如等离子体清洗产生的挥发性有机化合物（VOCs）或反应副产物。废气处理系统通过吸附、催化分解或燃烧等方式对这些废气进行处理，使其达到环保排放标准。

控制系统

负责整个清洗过程的自动化控制。它可以设定清洗参数，如清洗时间、温度、清洗液浓度、等离子体功率等。同时，控制系统还能实时监测设备的运行状态，如清洗腔体的压力、温度、清洗液的液位等，并根据预设的程序进行自动调整，保证清洗过程的稳定性和可靠性。

设备优势

高效清洗：能够快速有效地去除晶圆表面的多种污染物，提高生产效率。无论是湿法清洗的强力化学溶解还是干法清洗的均匀轰击，都能在短时间内完成高质量的清洗。

高精度清洗：可以精确控制清洗参数，确保对晶圆表面不同部位、不同污染物都能进行精准清洗。这对于复杂结构的半导体器件尤为重要，如集成电路中的微小晶体管和连线。

兼容性好：能够适应不同类型、不同尺寸的半导体晶圆，并且可以与其他半导体制造设备如光刻机、刻蚀机等很好地配合，形成完整的生产线。

环保节能：现代半导体清洗机设备在设计和运行过程中越来越注重环保和节能。湿法清洗机通过优化清洗液回收系统，减少化学试剂的浪费和排放；干法清洗机则避免了湿法清洗后的干燥过程，降低了能源消耗。