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晶圓盒清洗機（FOUP/FOSB Cleaner）是半導體制造中用于清潔存儲晶圓的容器（如Front Opening Unified Pod, FOUP）的專用設備。晶圓盒在運輸、存儲過程中易吸附環境污染物（如顆粒、有機物、金屬離子等），若未徹底清潔，可能導致晶圓表面污染，影響良率。該設備通過物理或化學手段去除盒內殘留雜質，確保晶圓存儲環境的高度潔凈，是半導體前道制程（FEOL）與后道封裝（BEOL）的關鍵環節。

核心技術原理

清洗方式

濕法清洗：采用化學溶劑（如DIW去離子水、IPA醇類、酸性/堿性溶液）結合超聲波或噴淋，溶解并沖刷污染物。

干法清洗：利用等離子體、紫外線或高壓氣流去除有機物或顆粒，適用于敏感材料。

復合清洗：濕法+干法結合，提升清潔效率與均勻性。

污染物去除機制

顆粒清除：通過高速流體沖刷（如高壓噴淋、兆聲波空化效應）剝離微小顆粒。

有機物分解：紫外線或臭氧氧化分解有機殘留，等離子體增強反應活性。

金屬離子去除：酸性/螯合劑溶液溶解金屬污染物，配合DIW沖洗防止二次污染。

設備結構與核心組件

進料系統

自動裝載機構：支持FOUP/FOSB的機械臂抓取或傳送帶輸入，兼容多尺寸晶圓盒（如12寸、14寸）。

防塵罩設計：防止外界顆粒進入清洗腔，保持潔凈環境。

清洗模塊

超聲波清洗槽：高頻超聲波（80kHz~1MHz）產生空化效應，剝離頑固顆粒和有機物。

噴淋臂與旋轉臺：360°噴淋覆蓋盒體內部，旋轉臺確保清洗均勻性。

等離子體模塊（可選）：用于去除殘留有機物或活化表面，提升后續工藝兼容性。

干燥系統

熱氮烘干：高溫氮氣吹掃快速干燥，避免水漬殘留。

真空干燥腔：低溫抽真空脫水，適用于敏感材料晶圓盒。

IPA（異丙醇）脫水：蒸汽置換水分，無接觸干燥防損傷。

控制與監測系統

PLC+HMI人機界面：預設清洗程序（如時間、溫度、流速），支持參數自定義與數據存儲。

顆粒檢測傳感器：實時監測清洗后晶圓盒的潔凈度（如激光粒子計數器）。

RFID識別：讀取晶圓盒ID，自動匹配清洗工藝參數。

廢氣與廢液處理

酸堿中和系統：處理化學液排放，符合環保標準。

排風過濾裝置：活性炭吸附或化學洗滌塔處理揮發性有機物（VOC）。

應用場景

前道制程（FEOL）

光刻前晶圓盒清潔，避免運輸過程中吸附的顆粒污染晶圓。

蝕刻/沉積工藝后存儲容器的污染物去除，防止交叉污染。

后道封裝（BEOL）

封裝測試環節的老化晶圓盒翻新，延長設備使用壽命。

存儲卡匣（如FOSB）的定期維護，確保芯片運輸潔凈度。

特殊工藝需求

第三代半導體（SiC/GaN）晶圓盒清潔，適應高硬度材料特性。

先進封裝（如Chiplet、3D NAND）中微小結構晶圓盒的高精度清洗。