濕法去膠清洗機是半導體制造中用于去除光刻膠殘留的專用設備，通過化學溶劑溶解膠體，結合物理沖刷（如超聲波、噴淋或旋轉刷洗）實現高效清潔。其核心目標在于清除晶圓表面或器件上的光刻膠（包括正膠和負膠），同時避免對底層材料（如金屬互連、氧化層或低k介質）造成損傷，為后續工藝（如刻蝕、沉積或封裝）提供潔凈表面。

工作原理與技術路徑

1. 化學去膠機制

溶劑選擇：根據光刻膠類型（正性/陰性）選用特定溶劑，例如：

正膠去除：常用N-甲基吡咯烷酮（NMP）、丙二醇甲醚（PGMEA）或堿性溶液（如TMAH）。

負膠去除：需更強溶劑（如氟化溶劑）或臭氧預處理。

反應原理：溶劑滲透膠體，破壞分子鏈結構，使其軟化或分解，便于后續剝離。

2. 物理輔助手段

超聲波/兆聲波：通過空化效應增強溶劑滲透，尤其適用于深孔（如TSV）或高深寬比結構。

旋轉刷洗：機械摩擦去除頑固膠體，常用于邊緣或死角區域。

噴淋沖洗：高速流體沖走溶解的膠渣，確保無殘留。

3. 工藝流程

預濕潤：DI水或低濃度溶劑預濕晶圓，防止溶劑快速揮發。

化學浸泡/噴淋：晶圓在溶劑槽中靜置或動態噴淋，溶解膠體。

超聲強化（可選）：提升復雜結構的去膠效率。

機械刷洗（可選）：針對頑固殘留區域。

純水沖洗：去除溶劑殘留，避免交叉污染。

干燥：熱風或離心干燥，防止水痕殘留。

設備結構與關鍵組件

1. 主體架構

機架與腔體：采用耐腐蝕材料（如SUS316L不銹鋼），部分接觸區覆蓋PFA涂層以抵御強酸/堿腐蝕。

工藝槽體：分設多個槽位（如溶劑槽、水洗槽、干燥槽），配備獨立控溫與液體循環系統。

傳輸系統：機械臂或旋轉機構實現晶圓在不同槽體間的自動轉移，支持多尺寸晶圓（如8吋、12吋）。

2. 核心模塊

溶劑供應與回收系統：

精確配比化學液，實時監測濃度與溫度。

溶劑回收裝置（如蒸餾或過濾）降低使用成本，減少危廢。

超聲波/兆聲波模塊：頻率可調（如1MHz以上），針對深孔結構設計。

旋轉刷洗頭：軟質刷毛（如尼龍或PVA）避免劃傷晶圓，壓力可調。

排風與環保系統：臺面下抽風+槽蓋局部排氣，處理揮發性有機物（VOCs）。

3. 自動化控制

PLC或工業PC：預設工藝參數（時間、溫度、轉速），支持配方存儲與調用。

在線監測：實時檢測液體濁度、pH值或電導率，確保清洗效果一致性。

技術優勢與局限性

1. 優勢

高效去膠：化學與物理協同作用，清除膠體及顆粒殘留。

材料兼容性好：可調整溶劑配方，適應不同底層材料（如銅、鋁、硅氧化物）。

成本可控：溶劑可回收，設備維護成本低于干法設備（如等離子體灰化機）。

適用廣泛：覆蓋消費電子（如OLED屏幕）、半導體前道（光刻后清洗）、封裝（TSV/Bumping）等場景。

2. 局限性

液體管理復雜：溶劑殘留可能導致交叉污染，需嚴格烘干工藝。

深孔均勻性挑戰：高深寬比結構（如3D NAND）依賴兆聲波或多次噴淋。

環保壓力：強溶劑（如NMP）需特殊廢液處理，符合ROHS或REACH法規。

應用領域與典型場景

1. 半導體制造

前道工藝：光刻后去除殘留光刻膠，避免影響刻蝕或沉積均勻性。

封裝：TSV硅通孔清洗、扇出型封裝（Fan-out）中的臨時膠去除。

MEMS/功率器件：深槽結構去膠，確保器件性能穩定。

2. 消費電子

OLED屏幕制造：去除像素界定層（PDL）光刻膠，提升顯示均勻性。

芯片封裝：Bumping工藝后清洗焊盤，避免膠體導致虛焊。

3. 其他領域