晶圓清洗機（Wafer Cleaner）是半導體制造中的關鍵設備，用于去除晶圓表面的污染物（如顆粒、有機物、金屬殘留、氧化層等），確保后續光刻、蝕刻、沉積等工藝的良率與芯片性能。以下是其技術特點與核心要求的完整解析：

一、核心功能與工藝原理

污染物去除

顆粒清洗：通過化學腐蝕（如SC1、SC2溶液）或物理作用（兆聲波空化效應）剝離附著顆粒，避免劃傷光刻膠或導致電路短路。

有機物去除：利用硫酸-雙氧水（SPM）或氨水-雙氧水（SC1）溶液分解光刻膠殘留，保障表面潔凈度。

氧化層處理：稀釋氫氟酸（DHF）腐蝕原生氧化層，為原子層沉積（ALD）等工藝提供均勻表面。

工藝類型

濕法化學清洗：主流方法，通過噴淋、浸泡或溢流實現化學腐蝕（如RCA標準工藝）。

兆聲波清洗（Megasonic Cleaning）：高頻振動（1-3MHz）增強空化效應，靶向清除高深寬比結構（如FinFET、TSV孔）中的殘留物。

干燥技術：旋干（Spin Dry）、氣吹（N? Blow）或超臨界CO?干燥，避免水漬殘留導致缺陷。

二、關鍵技術要求

潔凈度控制

需達到納米級顆?？刂疲?lt;0.1μm），激光散射檢測（如KLA設備）實時監測潔凈度。

邊緣與中心區域均勻性誤差≤5%，避免局部污染引發電學失效。

低損傷設計

非接觸傳輸：伯努利吸盤或氣浮承載臺避免機械刮擦，兼容薄晶圓（厚度<100μm）。

柔性工藝：兆聲波替代傳統刷洗，減少物理應力；化學液濃度/溫度精確控制（±0.5℃）。

高效與兼容性

多槽模塊化設計：支持清洗→漂洗→干燥分階段處理，適應不同制程需求。

大尺寸兼容：可處理200mm至450mm晶圓，滿足3D NAND、EUV光刻前處理等工藝。

環保與成本優化

化學液閉路循環系統減少廢液排放，分類回收（如HF、H?O?分離）降低處理成本。

智能化監控（pH/溫度/流速傳感器）延長化學液壽命，部分設備集成AI算法優化參數。

三、行業應用與發展趨勢

應用領域：適用于硅片制造、封裝（如TSV、扇出型封裝）、光學玻璃清洗等場景。

技術升級：

單片清洗機（Single Wafer Cleaner）逐步替代槽式設備，提升產能與均勻性。

超臨界CO?干燥技術普及，解決傳統旋干導致的顆粒二次污染問題。

邊緣曝光（Edge Exposure）技術強化晶圓邊緣清洗，適配高深寬比結構需求。

晶圓清洗機通過化學腐蝕、兆聲波輔助及智能化控制，實現納米級潔凈度與低損傷工藝，是保障芯片良率的核心設備。未來趨勢將聚焦更高精度（如EUV前處理）、環保方案（無氟清洗）及AI驅動的參數優化，以滿足制程需求。