芯片清洗機械系統(tǒng)是半導體制造過程中確保晶圓表面潔凈度的關鍵設備，其分類和技術特點如下：

一、按自動化程度分類

1. 全自動晶圓清洗機（Automated Wafer Cleaner）

核心配置：機械臂傳輸系統(tǒng)、多反應槽模塊化設計、PLC/DCS控制系統(tǒng)

典型流程：上料→預沖洗→主洗→中和→純水漂洗→干燥→下料全流程無人化操作

優(yōu)勢：支持SECS/GEM通信協(xié)議與MES系統(tǒng)對接，實現配方參數自動載入和數據追溯；產能可達每小時處理50片以上（以300mm晶圓計）。

2. 半自動清洗工作站（Semi-automatic Tool）

適用場景：研發(fā)實驗室或小批量生產，操作人員需手動放置/取出晶圓并啟動程序

靈活性特點：可快速更換不同化學試劑罐，適配實驗級新工藝開發(fā)需求；通常配備觸摸屏界面進行基礎參數設置。

3. 手動操作臺（Manual Bench Station）

結構組成：獨立式超聲清洗槽+恒溫加熱板+氮組合

應用定位：用于故障分析時的局部去污處理，或驗證新型清洗方案的小樣測試。

二、按清洗方式技術路線劃分

1. 超聲波清洗系統(tǒng)

頻率范圍：28kHz~40kHz（低頻粗洗）、78kHz~1MHz（高頻精洗）雙模式可選

創(chuàng)新設計：采用變截面喇叭口換能器提升能量密度均勻性；配備振幅調制功能防止敏感結構受損。

典型應用：去除光刻膠殘留后的大塊顆粒物清理。

2. 兆聲波清洗模塊

技術突破：工作頻率＞800kHz，產生納米級微射流穿透高深寬比結構（如3D NAND溝道）

工藝優(yōu)化：結合掃頻技術（Sweep Frequency）避免駐波效應導致的清洗盲區(qū)；搭配旋轉卡盤實現覆蓋。

性能指標：可有效清除＜10nm尺寸的二氧化硅微屑。

3. 噴淋式清洗單元

流體動力學設計：扇形分布噴嘴矩陣保證徑向流速一致性（偏差＜±5%），中心區(qū)域增設背壓調節(jié)閥控制液膜厚度。

智能升級：集成流量傳感器與閉環(huán)反饋系統(tǒng)，實時補償因過濾器堵塞導致的壓差變化。

典型用途：金屬互連線工藝后的銅離子去除。

  4. 冷凍干燥系統(tǒng)

工作原理：將低溫（-40℃）冷媒注入密閉腔室使水分直接升華，避免傳統(tǒng)熱風干燥引起的表面張力變形。

關鍵參數：升溫速率控制在2℃/min以內以防止熱應力開裂；最終露點溫度低于-70℃確保干燥。

優(yōu)勢領域：原子層沉積（ALD）前驅體吸附層的無損去除。

三、特殊功能型專用設備

1. 電化學清洗機（ECD Equipment）

工作機制：在電解池中施加脈沖偏壓（典型值±5V），通過陽極溶解效應去除頑固金屬污染物。

電極配置：鉑網柵作為對電極，鈦基涂銥鉭氧化物涂層提高耐腐蝕性。

工藝窗口：電流密度維持在10~50mA/cm2區(qū)間以保證選擇性刻蝕比＞10:1。

2. 等離子體清洗腔室

氣體選擇策略：O?/Ar混合氣體產生自由基進行有機污染物分解；添加少量H?提升表面活化能。

能量控制：射頻功率可調范圍100W~3kW，匹配不同材料的擊穿閾值；采用脈沖調制模式降低基底損傷風險。

在線監(jiān)測：配備光學發(fā)射光譜儀實時分析等離子體成分穩(wěn)定性。

3. 批量處理系統(tǒng)（Batch Processing System）

載具設計：使用FOUP（Front Opening Unified Poud）標準料盒裝載25片/盒，兼容SMIF接口自動搬運。

工藝均一性保障：旋轉卡盤轉速設定為15RPM±1，配合循環(huán)泵實現槽體內化學液湍流強度＞0.5m/s。

成本優(yōu)勢：單位能耗較單片式設備降低40%，適合成熟制程大規(guī)模量產。