退火清洗机

退火清洗机是半导体、光伏及材料加工领域中用于去除退火工艺后表面污染物（如氧化层、颗粒、金属残留及有机物）的关键设备。退火过程（如快速热退火RTP、晶圆扩散退火）会导致材料表面形成SiO₂氧化层或吸附杂质，若未清洁，将影响后续制程（如光刻、镀膜）的良率。该设备通过化学腐蚀、物理清洗及高温处理的协同作用，实现高效、无损清洗，确保材料表面洁净度和工艺兼容性。

一、核心技术原理

化学腐蚀工艺

SC-1（碱性清洗）：NH₄OH + H₂O₂组合，去除有机物和部分金属污染，温度70-80℃。

SC-2（酸性清洗）：HCl + H₂O₂组合，去除重金属离子（如Fe、Cu），钝化表面。

氢氟酸（HF）清洗：去除退火形成的SiO₂氧化层，反应式为 ${\text{SiO}}_2+4\text{HF}\to {\text{SiF}}_4+2{\text{H}}_2\text{O}$SiO2+4HF→SiF4+2H2O。需精确控制HF浓度（5%-20%）和时间（<5分钟），避免过腐蚀。

SC-1/SC-2溶液：

物理清洗技术

超声波清洗：低频（25-40kHz）空化效应剥离亚微米颗粒，适用于平面材料。

兆声波清洗（Megasonic）：高频（>800kHz）非接触式微射流冲刷，避免损伤敏感表面，适合精密部件。

高温灰化（High-Temperature Ashing）

原理：在惰性或氧化气氛中（如N₂/O₂），通过高温（800-1200℃）分解有机物，碳化后挥发。

应用：去除光刻胶残留或退火炉管脱落的碳颗粒，常与化学清洗结合使用。

等离子清洗

功能：通过O₂/Ar等离子体轰击表面，去除顽固有机物并活化表面，提升后续工艺附着力。

二、设备结构设计

清洗槽体

材质：耐腐蚀性材料（如PTFE、石英、PFA），避免金属污染。

结构：多槽模块化设计（如6-12槽），分阶段实现腐蚀→超声→漂洗→干燥流程。

化学液分配系统

精准控温：PID加热模块，温度范围20-80℃，满足SC-1/SC-2工艺需求。

自动配比：在线监测HF浓度和pH值，实时调整化学液比例。

超声/兆声系统

换能器布局：底部或侧向布置，频率可调（25-800kHz），功率密度均匀分布。

兆声发生器：高频压电陶瓷振片，适用于高精度清洗（如光掩膜版）。

干燥单元

旋干（Spin Dry）：高速旋转（2000-5000rpm）甩干水分，适用于平面晶圆。

氮气吹扫（N₂ Blow）：高纯度氮气（99.999%）快速干燥，防止氧化或静电吸附。

IPA置换干燥：异丙醇（IPA）替换水后挥发，实现干燥，避免水渍残留。

三、关键工艺参数

退火清洗机通过化学腐蚀、物理清洗与高温处理的协同作用，高效去除退火后表面的氧化层、颗粒及污染物，其多槽自动化设计、精准参数控制及耐腐蚀材料选择，确保了材料的超高洁净度和表面完整性，是半导体、光伏及薄膜电池制造的关键设备。