一、定義與核心功能

濕法刻蝕清洗設備是通過化學腐蝕液對半導體晶圓、金屬薄膜或介質層進行選擇性去除的工藝設備，主要用于：

圖形化刻蝕：在光刻膠掩模下去除特定區域材料，形成電路圖案（如晶體管柵極、互連線）。

表面清理：去除切割、研磨或光刻后的殘留污染物（如氧化層、聚合物、顆粒）。

層間處理：在薄膜沉積前清理基底表面，增強附著力與均勻性。

其核心價值在于低成本、高選擇性，尤其適合大尺寸或復雜三維結構的加工（如TSV、Bumping）。

二、技術原理與分類

刻蝕機制

硅片腐蝕

金屬去除

化學腐蝕：利用酸、堿或鹽溶液與材料發生化學反應，例如：

電化學輔助：通過施加電流加速反應，提升刻蝕速率（如銅post-CMP清洗）。

工藝分類

定向刻蝕：各向異性腐蝕（如KOH腐蝕硅），用于形成V形槽或垂直側壁。

等向刻蝕：各向同性腐蝕（如HF-HNO?緩沖液），適用于平滑拐角或釋放懸浮結構。

混合模式：結合化學與物理作用（如超聲波增強液流），提升深孔覆蓋率。

三、設備架構與關鍵模塊

反應腔體

材料：PFA、PTFE等耐腐蝕材質，兼容強酸/堿環境。

結構：單片式（單機自動化）或批式槽（多片同時處理），支持12英寸/8英寸晶圓。

藥液系統

配比與輸送：自動調配腐蝕液濃度（如DHF、SC1、BOE），實時監測pH/ORP值。

溫度控制：±0.5℃精度，避免反應速率波動（如低溫刻蝕減少H2O2分解）。

過濾與回收：0.1μm過濾器去除顆粒，廢液電解再生（如銅離子電解提取）。

機械系統

噴淋/旋轉：噴頭陣列實現均勻覆蓋，旋轉卡盤（300-1000rpm）增強液流交換。

超聲輔助：空化效應剝離頑固殘留，適用于窄縫或高深寬比結構（如3D NAND）。

后處理模塊

漂洗：DI水或IPA置換，防止化學殘留。

干燥：離心甩干、熱風或真空烘干，避免水痕缺陷。

四、應用場景與行業價值

半導體制造

前道工藝：柵極氧化層刻蝕、淺溝槽隔離（STI）清洗。

封裝：TSV深孔刻蝕（深度>100μm）、扇出型FOPLP Bumping制備。

存儲芯片：3D NAND多層堆疊中的犧牲層去除（如多晶硅刻蝕）。

新能源與微納加工

光伏電池：硅片制絨（KOH各向異性腐蝕），提升光吸收效率。

MEMS器件：釋放微型結構（如諧振器、加速度計），清除犧牲層（如多晶硅）。

特殊材料處理

玻璃/石英：HF酸腐蝕制備光纖端面或光學鏡片。

金屬基板：PCB電鍍后除膠，確保線路連通性。

五、技術挑戰與創新方向

核心痛點

選擇性控制：需精確區分底層材料（如刻蝕氧化硅時保護下方金屬電極）。

深孔均勻性：高深寬比結構（如5:1 TSV）易出現側壁腐蝕不均。

微粒污染：腐蝕產物（如硅屑）二次吸附導致良率下降。

前沿技術

混合刻蝕：化學+電化學聯合工藝，提升速率與選擇性（如鉭氮化物刻蝕）。

綠色化學：無氟體系（如檸檬酸替代HF）或生物降解溶劑，降低環保壓力。

AI驅動優化：機器學習預測腐蝕速率，動態調整參數（如流速、溫度）。