半導體清洗機治具（如晶圓載具、夾具、花籃等）的清洗是確保半導體制造良率的關鍵環節，其清洗方法需兼顧污染物去除效率、材料兼容性和潔凈度要求。以下是治具清洗的詳細流程和技術方案：

一、清洗目標污染物

殘留顆粒：光刻膠、蝕刻產物、拋光液殘留（如SiO?、Al?O?）。

有機物：光刻膠殘留（如PR）、助焊劑、指紋油污。

金屬污染：銅、鋁、鎳等金屬沉積物（來自電鍍或蝕刻工藝）。

氧化層：自然氧化形成的SiO?或金屬氧化物。

二、清洗方法分類

1. 濕法化學清洗

流程：

預清洗：

使用DI水（去離子水）沖洗，去除表面松散顆粒。

配合超聲波(40kHz～1MHz）增強顆粒剝離。

化學浸泡：

酸性溶液：如SC-1去除有機物和金屬污染。

堿性溶液：如SC-2

去除氧化層和重金屬。

專用蝕刻液：如HF（氫氟酸）用于去除硅氧化物殘留。

漂洗：

多級DI水沖洗，避免化學液殘留。

干燥：

離心干燥、IPA（異丙醇）置換干燥或氮氣吹掃，防止水痕殘留。

適用場景：

批量清洗（如花籃、晶舟），適合去除頑固污染物。

注意：需根據治具材質（如不銹鋼、石英、塑料）選擇化學配方，避免腐蝕。

2. 超聲波清洗

原理：

利用超聲波空化效應產生微射流，剝離附著在治具表面的顆粒和薄膜。

參數設置：

頻率：

40kHz～1MHz（高頻適合微小顆粒，低頻適合大顆粒）。

功率密度：

0.5～5W/cm 

2，避免過高導致治具損傷。

清洗液：DI水+少量表面活性劑（如中性清潔劑）。

適用場景：

復雜結構治具（如多孔載具、夾爪）的深層清潔。

注意：需控制超聲時間（5～15分鐘），避免空化腐蝕。

3. 等離子清洗

原理：

通過輝光放電產生等離子體（如O?、Ar、CF?），利用活性粒子轟擊污染物，實現物理和化學雙重去除。

工藝參數：

氣體：O?（去有機物）、Ar（物理轟擊）、CF?（去氟污染物）。

功率：

100W～1kW，根據治具尺寸調整。

時間：5～30分鐘。

適用場景：

精密治具（如光罩夾具、微縮載具）的納米級清潔。

優勢：無液體殘留，適合怕濕潤的部件（如陶瓷、金屬）。

4. 兆聲波清洗（Miracle Wave）

原理：

高頻超聲波與化學液協同作用，產生均勻分布的空化泡，溫和剝離污染物。

特點：

避免傳統超聲的局部過熱和侵蝕問題。

適用于超薄或易碎治具（如玻璃載具、PDMS模具）。

應用：

封裝中TSV（硅通孔）載具的清潔。

5. 機械刷洗（干式或濕式）

干式刷洗：

使用軟質刷毛（如尼龍、PVA）配合真空吸附固定治具，旋轉刷洗表面。

適用：大顆粒污染物去除（如切割后陶瓷基板）。

濕式刷洗：

在清洗液中結合刷洗，去除頑固殘留（如焊錫殘留）。

注意：需控制刷壓力和速度，避免劃傷表面。

三、清洗后處理與檢測

干燥：

離心干燥：高速旋轉甩干水分。

IPA置換：先用IPA浸泡，再逐步替換為DI水，最后氮氣吹干。

真空干燥：適用于熱敏感材料（如塑料治具）

潔凈度檢測：

顆粒檢測：激光顆粒計數器

殘留檢測：FTIR（傅里葉紅外光譜）分析有機物殘留，或EDX檢測金屬污染。

目視檢查：顯微鏡下觀察是否無劃痕、水印或污漬。

四、注意事項

材質兼容性：

不銹鋼治具：耐酸堿，但需避免強氧化劑（如濃硝酸）。

石英/陶瓷治具：耐HF以外的多數酸液，但脆性大需防機械沖擊。

塑料治具（如PFA、PVC）：僅適用溫和化學液（如DI水+中性清潔劑）。

污染交叉防控：

不同工藝的治具分開清洗，避免金屬/有機物交叉污染。

清洗機定期維護，更換化學液和過濾濾芯。

成本優化：

批量清洗優先采用濕法+超聲波，單件精密治具用等離子或兆聲波。

回收利用化學液（如DI水循環系統），減少耗材消耗。