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為什么半導(dǎo)體晶片要反復(fù)“洗澡”?一文看懂全自動(dòng)晶片清洗機(jī)的科技含量

作者: 深圳市科偉達(dá)超聲波設(shè)備有限公司發(fā)表時(shí)間:2025-06-17 15:21:17瀏覽量:42

在半導(dǎo)體制造的整個(gè)過(guò)程中,有一個(gè)步驟比光刻還頻繁、比刻蝕還精細(xì),那就是清洗。 一塊晶圓在從硅片變成芯片的全過(guò)程中,平均要經(jīng)歷50到100次清洗,而每一次清洗的失敗,都有可能讓整個(gè)批次報(bào)廢。 你可能會(huì)好奇...
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在半導(dǎo)體制造的整個(gè)過(guò)程中,有一個(gè)步驟比光刻還頻繁、比刻蝕還精細(xì),那就是清洗。

一塊晶圓在從硅片變成芯片的全過(guò)程中,平均要經(jīng)歷50到100次清洗,而每一次清洗的失敗,都有可能讓整個(gè)批次報(bào)廢。

你可能會(huì)好奇,一臺(tái)“清洗機(jī)”究竟有多重要?本文將帶你了解:全自動(dòng)半導(dǎo)體晶片清洗機(jī)的技術(shù)原理、清洗流程、設(shè)備構(gòu)造,以及為什么它是芯片制造中不可或缺的核心裝備。

一、晶片為什么要反復(fù)清洗?

在半導(dǎo)體制造中,晶片表面會(huì)不斷沉積和刻蝕各種材料,每一個(gè)工藝步驟都會(huì)帶來(lái)微小顆粒、化學(xué)殘留、金屬雜質(zhì)等污染物。如果不及時(shí)清除,輕則影響蝕刻精度,重則導(dǎo)致電路短路或器件失效。

舉個(gè)例子,如果一個(gè)0.1微米的顆粒粘附在晶片上,就可能遮擋幾根金屬連線。而芯片的最小線寬早已達(dá)到7nm甚至更低,對(duì)潔凈度的要求可想而知。

所以說(shuō),清洗不僅是“清潔”,更是良率和可靠性的保障。

二、傳統(tǒng)清洗與現(xiàn)代清洗的差距

早期的晶片清洗多以化學(xué)槽浸泡+人工轉(zhuǎn)運(yùn)為主,存在以下問(wèn)題:

人工操作難以控制一致性;

化學(xué)液殘留嚴(yán)重,造成交叉污染;

清洗后的干燥效率低,易產(chǎn)生水跡或斑痕;

潔凈室要求高,但設(shè)備自身排氣差。

隨著芯片制程向更小節(jié)點(diǎn)推進(jìn),傳統(tǒng)清洗方式已無(wú)法滿足先進(jìn)制程的精度需求,必須依賴(lài)更高效、更潔凈的全自動(dòng)清洗系統(tǒng)。

KWD-10280SHT全自動(dòng)半導(dǎo)體晶片清洗機(jī)

三、全自動(dòng)半導(dǎo)體晶片清洗機(jī)的技術(shù)亮點(diǎn)

現(xiàn)代晶圓清洗設(shè)備,尤其是應(yīng)用在8英寸、12英寸晶片制程中的機(jī)型,往往具備如下核心功能:

1. 高潔凈度多工藝集成

清洗流程通常包括:

中壓噴洗:去除表面顆粒和有機(jī)殘留;

超聲波清洗(80KHz/120KHz):通過(guò)空化作用深度清洗微顆粒,適合清理圖形邊緣和孔洞;

多級(jí)高純DI水漂洗:使用去離子水防止殘留物回沉;

熱風(fēng)切水干燥:高速空氣刀+純凈熱風(fēng)聯(lián)合干燥,防止水斑;

搖動(dòng)機(jī)構(gòu):均勻清洗晶片全表面,避免邊緣殘留。

2. 智能控制系統(tǒng)

采用工控機(jī)+PLC聯(lián)合控制,可精準(zhǔn)控制:

清洗時(shí)間、溫度、頻率;

各階段化學(xué)液配比;

清洗臂路徑、夾持壓力;

整體流程自動(dòng)執(zhí)行,避免人為誤差。

并可與MES系統(tǒng)連接,實(shí)現(xiàn)工藝追溯與智能調(diào)度。

3. 材料與結(jié)構(gòu)優(yōu)化

整機(jī)采用全不銹鋼封閉結(jié)構(gòu),配備排氣系統(tǒng),減少揮發(fā)污染;內(nèi)部加熱采用迷宮式加熱裝置,升溫速度快且均勻;高效HEPA過(guò)濾烘干系統(tǒng)確保烘干區(qū)潔凈等級(jí)符合百級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

4. 高耐溫與耐腐蝕性

考慮到常用清洗液如氫氟酸、硫酸、氨水等具有強(qiáng)腐蝕性,清洗腔體及噴嘴部位使用特殊材料包覆,具備長(zhǎng)期耐腐蝕性能。同時(shí),內(nèi)部系統(tǒng)能承受高溫?zé)崴?熱風(fēng)環(huán)境(一般70℃以上),確保干燥徹底。

四、設(shè)備應(yīng)用與行業(yè)意義

這類(lèi)清洗設(shè)備是芯片制造工廠(Fab)中不可或缺的核心工藝裝備,適用于:

光刻前清洗(去除表面殘留)

蝕刻后清洗(移除殘膜、金屬顆粒)

薄膜沉積前清洗(保證膜層均勻性)

CMP后清洗(清除拋光殘?jiān)?

也廣泛應(yīng)用于第三代半導(dǎo)體(SiC/GaN)領(lǐng)域中,尤其適用于高硬度晶片的潔凈處理。

五、總結(jié)

芯片制造如同“雕刻微觀建筑”,每一個(gè)微粒都可能成為“塌方隱患”。而清洗,就是為這座微觀大廈保駕護(hù)航的“看不見(jiàn)的工程師”。

全自動(dòng)半導(dǎo)體晶片清洗機(jī)看似只是“洗洗更健康”,實(shí)則承載了高潔凈、高效率、高精度的三重使命。未來(lái),隨著制程節(jié)點(diǎn)的繼續(xù)推進(jìn),這類(lèi)設(shè)備的重要性將愈加凸顯。

如果你對(duì)芯片制造、潔凈工藝或高端裝備感興趣,歡迎評(píng)論區(qū)繼續(xù)討論。

如需后續(xù)關(guān)于光刻機(jī)、離子注入、硅片制備等內(nèi)容,也可以留言告訴我,下期繼續(xù)講解半導(dǎo)體工廠的“幕后英雄”。

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