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全自動單片晶圓清洗機是半導體制造中用于高效、精準清潔晶圓表面的關鍵設備，其技術發展與工藝創新直接影響芯片良率和生產效率。以下是對該設備的詳細介紹：

一、核心功能與技術原理

清洗目標

去除晶圓表面的顆粒、有機物、金屬離子及氧化層，確保表面潔凈度滿足光刻、蝕刻等后續工藝需求。

適用于8-12英寸晶圓，兼容硅片、化合物半導體（如GaN、SiC）及先進封裝基板。

技術原理

物理與化學協同作用：結合兆聲波（MHz級高頻聲波）空化效應、化學藥液（如SC1、DHF）腐蝕、二流體（去離子水+N?）噴射及離心甩干等技術，實現亞微米級顆粒剝離和分子級污染清除。

單片獨立處理：逐片清洗避免交叉污染，尤其適合14nm以下節點的FinFET或GAA結構晶圓

二、關鍵模塊與創新設計

傳輸與校正系統

高精度機械手（定位精度±0.1mm）配合視覺對位系統，實現晶圓無損抓取與校正，避免移位誤差。

中轉校正機構通過弧形夾持板調整晶圓位置，確保清洗工藝對準。

多槽工藝配置

典型流程包括預清洗、主清洗、漂洗、干燥等單元，部分設備支持12個以上工藝槽（如SC1堿洗、DHF蝕刻、IPA干燥），適應復雜制程需求。

模塊化設計允許快速切換工藝（如從銅制程切換為氮化鎵清洗）。

清洗與干燥技術

背面清洗：采用離心夾持組件（限位座+擋針+離心搭扣）固定晶圓，配合毛刷擺臂或二流體噴嘴去除顆粒。

正面清洗：真空吸盤吸附晶圓，高壓去離子水擺臂或兆聲波清洗去除有機物，避免表面損傷。

干燥技術：表面張力梯度干燥（Marangoni drying）或異丙醇（IPA）蒸汽干燥，減少水痕殘留，確保表面含水量低于5個分子層。

智能控制系統

在線監測電導率、pH值、顆粒數量，實時調整藥液濃度（偏差≤±2%）和工藝參數。

部分設備集成AI算法優化參數（如降低過氧化氫消耗15%），提升效率與環保性。

三、應用優勢與典型場景

核心優勢

高潔凈度：缺陷密度降低30%以上，滿足28nm及以下節點要求。

高效率：單片清洗周期短（如60秒），產能可達200片/小時（8腔體配置）。

低損耗：真空吸附與離心夾持避免晶圓破損，良率提升顯著。

應用場景

前道制程：光刻膠去除、蝕刻后清洗、沉積前表面準備。

先進封裝：TSV硅通孔、3D堆疊結構的深孔清洗，污染物去除率超99.9%。

化合物半導體：GaN、SiC晶圓的特定工藝清洗，支持斜面噴射與真空抽吸。