手動片盒清洗機是半導(dǎo)體制造中用于清潔晶圓承載片盒（Cassette）的專用設(shè)備，通過化學(xué)濕法、物理輔助及手動操作結(jié)合，實現(xiàn)高效、精準(zhǔn)的污染控制。以下是其技術(shù)原理、核心功能及應(yīng)用場景的詳細解析：

一、技術(shù)原理與核心功能

化學(xué)濕法清洗

酸性溶液：如DHF（稀釋氫氟酸）去除SiC/Si表面氧化層（SiO?），SC-1（NH?OH/H?O?）去除有機物及顆粒。

堿性溶液：如BOE（緩沖氧化物刻蝕液，HF/NH?F）處理金屬污染，KOH腐蝕SiC襯底殘留。

去離子水（DIW）沖洗：多級純水噴淋或浸沒，確保無化學(xué)殘留。

物理輔助清洗

超聲波/兆聲波：低頻超聲波（20-40kHz）剝離大顆粒，高頻兆聲波（1-3MHz）清除亞微米顆粒（>10nm）。

流體動力學(xué)：湍流模式（如噴射流或旋轉(zhuǎn)離心）增強藥液覆蓋，避免溝槽/孔洞殘留。

溫度與時間控制

精確控溫（±0.5℃）優(yōu)化化學(xué)反應(yīng)速率，避免高溫損傷（如金屬擴散或氧化）。

分槽式設(shè)計支持多步驟工藝（預(yù)洗→主洗→漂洗→干燥），單次清洗周期5-20分鐘。

二、結(jié)構(gòu)設(shè)計與關(guān)鍵組件

槽體材質(zhì)與兼容性

耐腐蝕材料：PFA涂層石英槽、PTFE內(nèi)襯或聚丙烯（PP），耐受HF、H?SO?等強酸及KOH等強堿。

模塊化槽組：3-12個槽體串聯(lián)，支持RCA標(biāo)準(zhǔn)清洗、SC-1/SC-2工藝及自定義配方。

機械與自動化系統(tǒng)

晶圓傳輸：機械臂或滾輪傳送12/8/6英寸晶圓，兼容FOUP（前開式晶圓盒）自動上下料。

噴霧系統(tǒng)：頂部/底部雙向噴淋，配合離心旋轉(zhuǎn)（如200-500rpm）實現(xiàn)均勻覆蓋。

在線監(jiān)測：實時檢測pH、電導(dǎo)率、顆粒濃度（如液態(tài)PDIA）及藥液溫度，反饋至PLC控制系統(tǒng)。

干燥技術(shù)

離心干燥：高速旋轉(zhuǎn)（2000-3000rpm）甩干水分，避免水斑殘留。

真空烘干/IPA脫水：用于敏感材料（如光刻膠殘留），防止表面氧化。

三、核心工藝應(yīng)用與優(yōu)勢

典型清洗場景

光刻后清潔：去除光刻膠殘留及顯影液（如TMAH），避免圖形邊緣粗糙化。

刻蝕后處理：清除反應(yīng)副產(chǎn)物（如聚合物、金屬氟化物），防止缺陷進入CVD/PVD步驟。

鍵合前準(zhǔn)備：清潔臨時鍵合界面（如Si-Si直接鍵合），提升3D封裝（如HB-MRAM）的層間粘合力。

技術(shù)優(yōu)勢

高均勻性：多向噴淋與旋轉(zhuǎn)晶圓架設(shè)計，確保邊緣與中心污染清除一致性（±5%顆粒密度差異）。

低成本：化學(xué)耗材利用率高（如DIW循環(huán)使用），單片清洗成本較單槽降低30%-50%。

大尺寸兼容：支持12英寸及以上晶圓，適配制程（5nm及以下節(jié)點）的嚴苛潔凈度要求。

槽式晶圓清洗機通過化學(xué)濕法、物理輔助及自動化控制的協(xié)同，實現(xiàn)高效、低成本、高均勻性的納米級清潔，是半導(dǎo)體前道制程（光刻、刻蝕）和封裝（3D集成、鍵合）的核心設(shè)備。