ATOMAX 超細霧化噴嘴｜破解先進晶圓濕法工藝三維結構清洗與涂覆難題

發(fā)布日期：2026-08-21      瀏覽次數(shù)：156

ATOMAX二流體噴嘴

一、核心原理與技術基礎

ATOMAX 為日本外混合渦流型二流體噴嘴，液體與壓縮空氣在噴嘴頭部外部完成剪切破碎，并非噴嘴腔體內(nèi)部混合。液路采用直通大流道無1死角結構，無細小節(jié)流孔，抗堵塞能力強；標準工況產(chǎn)出平均5μm 超細霧滴，粒徑變異系數(shù) CV＜5%，霧滴集中度高，無大液滴飛濺。

• 氣、液兩路可獨立調(diào)壓，霧化粒徑、噴射動能、液體流量可連續(xù)調(diào)節(jié)，兼顧柔和霧化與適度清洗沖擊力。

• 材質(zhì)方案：SUS316L、哈氏合金、PTFE/PEEK 全非金屬 PK 系列，無 O?圈設計，規(guī)避金屬離子析出，適配半導體高純潔凈、強腐蝕藥液工況，滿足 ISO Class5 潔凈車間要求。

• 兩大主力系列：

1. AM 系列：微量?中小流量，5μm 級超細霧化，面向精密清洗、光刻膠噴涂；型號 AM6、AM12、AM25、AM45。

2. BN 系列：大流量，適配量產(chǎn)線大流量 DIW、高粘度藥液，面向蝕刻后、CMP 后批量清洗；型號 BN90、BN160、BN200?OST。

二、在晶圓濕法各工藝段應用場景

1、晶圓濕法清洗（前道核心，應用最1廣）

濕法清洗貫穿晶圓制造全流程，傳統(tǒng)單流體噴淋存在兩難：低壓去污不足，高壓易損傷 FinFET、3D?NAND、TSV 高深寬比微結構，產(chǎn)生結構坍塌、邊緣損傷；還存在深孔陰影效應，內(nèi)部清洗不干凈。ATOMAX 二流體霧化可實現(xiàn)化學藥液 + 微液滴物理擾動協(xié)同清洗。
表格

工藝工序	推薦型號	工藝價值
晶圓預清洗	AM6/AM12	超細霧均勻覆蓋整片晶圓，去除表面顆粒與有機污染物，顆粒污染物降低約 85%，不損傷裸硅表面。
光刻前清洗（SC1/SC2 藥液）	AM25/AM45	沖擊力可調(diào)，去除有機物、金屬離子，改善邊緣效應，保證光刻膠附著力。
蝕刻后清洗、去膠剝離	BN90/BN160	大流量，去除光刻膠殘渣、蝕刻聚合物副產(chǎn)物，缺陷密度下降 30%；適配去膠剝離機量產(chǎn)工況。
CMP 拋光后清洗	BN200?OST	可耐受含研磨顆粒清洗液，清除拋光殘渣、銅離子殘留，降低銅互連缺陷率。
離子注入后清洗	AM?PK 非金屬系列	耐強酸強堿，無金屬析出，去除表面結皮與注入層殘留，避免二次金屬污染。
TSV 硅通孔 / 3D 結構清洗	AM12/AM25	5μm 霧滴滲入高深寬比孔洞，改善陰影死角，實現(xiàn)孔內(nèi)各向同性清洗，避免結構坍塌。

工藝邏輯：依靠超細霧滴滲透微觀溝槽，氣液比例調(diào)節(jié)動能，做到 “去污足夠、沖擊可控"，解決先進制程三維結構清洗痛點。

2、濕法涂覆：光刻膠、抗反射層、鈍化層噴涂

傳統(tǒng)旋涂工藝耗材浪費大，TSV、RDL 重布線晶圓臺階覆蓋差，邊緣堆積 / 缺膠缺陷突出。

• AM6 為核心選型：最1低 0.02L/min 超微量輸出，膜厚誤差控制 ±0.5μm；針對 3D 晶圓非平面表面，霧化噴涂實現(xiàn)保形成膜，臺階覆蓋率優(yōu)于旋涂；光刻膠耗材節(jié)約約 30%，減少昂貴光刻膠損耗。

• 可用于抗反射涂層、晶圓表面鈍化保護層微量噴涂，無針孔、無流掛，適配 7nm 及以下先進制程的局部涂覆需求。

3、顯影、剝離、濕法刻蝕輔助噴霧

1. 顯影工藝：BN 系列提供均勻顯影液霧化供給，整片晶圓藥液分布一致，減少顯影不均、局部欠顯過顯；

2. 濕法刻蝕輔助：PK 全非金屬系列，適配酸性、堿性刻蝕藥液，用于局部藥液噴淋，避免金屬離子污染晶圓器件；

3. 封裝前晶圓清洗：AM/BN 組合，完成晶圓減薄后顆粒、研磨液殘留物去除，為后續(xù)鍵合、封裝做預處理。

三、相比傳統(tǒng)噴嘴的優(yōu)劣勢分析

?優(yōu)勢

1. 低損傷精密霧化：霧滴動能可控，可對 FinFET、3D?NAND、TSV 脆弱微結構完成清洗，降低器件機械損傷風險，適配先進節(jié)點制程。

2. 抗堵塞，稼動率高：直通大流道，無細小節(jié)流孔，可耐受含微量固體顆粒清洗液；維護周期遠長于普通精密二流體噴嘴，減少產(chǎn)線停機拆解頻次。

3. 高潔凈材質(zhì)體系：全非金屬 PK 系列規(guī)避金屬析出，適配 SC1/SC2、蝕刻液、剝離液等強腐蝕高純化學品，滿足半導體化學品兼容性要求。

4. 工藝窗口寬：氣液獨立可調(diào)，同一噴嘴可切換溫和清洗、中等擾動清洗，設備調(diào)試靈活，便于單片清洗機、濕法腔體集成改造。

5. 三維結構適配性強：5μm 霧滴可抵達溝槽、通孔內(nèi)部，緩解陰影效應，解決傳統(tǒng)噴淋清洗不到位痛點。

??局限性

1. 不適合超大流量直接沖洗工況：二流體霧化本質(zhì)為霧化噴淋，高沖擊力沖洗場景仍需要配合單流體 DIW 漂洗；

2. 壓縮空氣氣源要求高：半導體場景必須使用超高純干燥氮氣 / 潔凈 CDA，氣源含油、顆粒會直接造成晶圓污染，對前端供氣純化系統(tǒng)要求高；

3. 設備集成成本高于普通單流體噴嘴，更適合單片式濕法設備，大批量槽式清洗直接替換經(jīng)濟性一般；

4. 對安裝距離、噴射角度、晶圓旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速匹配有工藝調(diào)試門檻，需要做大量 DOE 參數(shù)驗證。

四、實際選型指南（晶圓濕法工藝）

1. 先進制程 7?28nm，TSV、3D?NAND、光刻膠噴涂：優(yōu)先AM6、AM12，PK 非金屬材質(zhì)，追求超細霧化、低金屬污染；

2. 光刻前清洗、中等流量精密清洗：AM25、AM45；

3. 量產(chǎn)蝕刻后清洗、CMP 后清洗、去膠機：BN160、BN200?OST；

4. 接觸強酸強堿、高純藥液、嚴禁金屬析出：必須選用PK/PCF 全非金屬系列，禁止普通 SUS 金屬款；

5. 集成建議：單片清洗機常采用多噴嘴陣列布置，配合晶圓旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)整片晶圓均勻霧化覆蓋。

五、行業(yè)應用總結

ATOMAX 外混合二流體噴嘴，核心價值在于解決先進制程三維晶圓 “既要洗干凈，又不能打壞器件"的濕法工藝矛盾，在單片清洗設備中應用成熟，可用于預清洗、蝕刻后清洗、CMP 后清洗、TSV 深孔清洗、光刻膠霧化涂覆等環(huán)節(jié)。
在成熟制程可提升良率，在 7nm?28nm 先進節(jié)點可解決傳統(tǒng)清洗手段難以處理的高深寬比結構清洗難題，但需要配套高純氣源，做好工藝參數(shù) DOE 驗證。