芯片清洗機械系統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、多反應槽模塊化設計、PLC/DCS控制系統

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

優勢：支持SECS/GEM通信協議與MES系統對接，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

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

創新設計：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）

工藝優化：結合掃頻技術（Sweep Frequency）避免駐波效應導致的清洗盲區；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%），中心區域增設背壓調節閥控制液膜厚度。

智能升級：集成流量傳感器與閉環反饋系統，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

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。

在線監測：配備光學發射光譜儀實時分析等離子體成分穩定性。

3. 批量處理系統（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，配合循環泵實現槽體內化學液湍流強度＞0.5m/s。

成本優勢：單位能耗較單片式設備降低40%，適合成熟制程大規模量產。