ATOMAX 超细雾化喷嘴｜破解先进晶圆湿法工艺三维结构清洗与涂覆难题

发布日期：2026-08-21      浏览次数：12

ATOMAX二流体喷嘴

一、核心原理与技术基础

ATOMAX 为日本外混合涡流型二流体喷嘴，液体与压缩空气在喷嘴头部外部完成剪切破碎，并非喷嘴腔体内部混合。液路采用直通大流道无1死角结构，无细小节流孔，抗堵塞能力强；标准工况产出平均5μm 超细雾滴，粒径变异系数 CV＜5%，雾滴集中度高，无大液滴飞溅。

• 气、液两路可独立调压，雾化粒径、喷射动能、液体流量可连续调节，兼顾柔和雾化与适度清洗冲击力。

• 材质方案：SUS316L、哈氏合金、PTFE/PEEK 全非金属 PK 系列，无 O‑圈设计，规避金属离子析出，适配半导体高纯洁净、强腐蚀药液工况，满足 ISO Class5 洁净车间要求。

• 两大主力系列：

1. AM 系列：微量‑中小流量，5μm 级超细雾化，面向精密清洗、光刻胶喷涂；型号 AM6、AM12、AM25、AM45。

2. BN 系列：大流量，适配量产线大流量 DIW、高粘度药液，面向蚀刻后、CMP 后批量清洗；型号 BN90、BN160、BN200‑OST。

二、在晶圆湿法各工艺段应用场景

1、晶圆湿法清洗（前道核心，应用最1广）

湿法清洗贯穿晶圆制造全流程，传统单流体喷淋存在两难：低压去污不足，高压易损伤 FinFET、3D‑NAND、TSV 高深宽比微结构，产生结构坍塌、边缘损伤；还存在深孔阴影效应，内部清洗不干净。ATOMAX 二流体雾化可实现化学药液 + 微液滴物理扰动协同清洗。
表格

工艺工序	推荐型号	工艺价值
晶圆预清洗	AM6/AM12	超细雾均匀覆盖整片晶圆，去除表面颗粒与有机污染物，颗粒污染物降低约 85%，不损伤裸硅表面。
光刻前清洗（SC1/SC2 药液）	AM25/AM45	冲击力可调，去除有机物、金属离子，改善边缘效应，保证光刻胶附着力。
蚀刻后清洗、去胶剥离	BN90/BN160	大流量，去除光刻胶残渣、蚀刻聚合物副产物，缺陷密度下降 30%；适配去胶剥离机量产工况。
CMP 抛光后清洗	BN200‑OST	可耐受含研磨颗粒清洗液，清除抛光残渣、铜离子残留，降低铜互连缺陷率。
离子注入后清洗	AM‑PK 非金属系列	耐强酸强碱，无金属析出，去除表面结皮与注入层残留，避免二次金属污染。
TSV 硅通孔 / 3D 结构清洗	AM12/AM25	5μm 雾滴渗入高深宽比孔洞，改善阴影死角，实现孔内各向同性清洗，避免结构坍塌。

工艺逻辑：依靠超细雾滴渗透微观沟槽，气液比例调节动能，做到 “去污足够、冲击可控"，解决先进制程三维结构清洗痛点。

2、湿法涂覆：光刻胶、抗反射层、钝化层喷涂

传统旋涂工艺耗材浪费大，TSV、RDL 重布线晶圆台阶覆盖差，边缘堆积 / 缺胶缺陷突出。

• AM6 为核心选型：最1低 0.02L/min 超微量输出，膜厚误差控制 ±0.5μm；针对 3D 晶圆非平面表面，雾化喷涂实现保形成膜，台阶覆盖率优于旋涂；光刻胶耗材节约约 30%，减少昂贵光刻胶损耗。

• 可用于抗反射涂层、晶圆表面钝化保护层微量喷涂，无针孔、无流挂，适配 7nm 及以下先进制程的局部涂覆需求。

3、显影、剥离、湿法刻蚀辅助喷雾

1. 显影工艺：BN 系列提供均匀显影液雾化供给，整片晶圆药液分布一致，减少显影不均、局部欠显过显；

2. 湿法刻蚀辅助：PK 全非金属系列，适配酸性、碱性刻蚀药液，用于局部药液喷淋，避免金属离子污染晶圆器件；

3. 封装前晶圆清洗：AM/BN 组合，完成晶圆减薄后颗粒、研磨液残留物去除，为后续键合、封装做预处理。

三、相比传统喷嘴的优劣势分析

✅优势

1. 低损伤精密雾化：雾滴动能可控，可对 FinFET、3D‑NAND、TSV 脆弱微结构完成清洗，降低器件机械损伤风险，适配先进节点制程。

2. 抗堵塞，稼动率高：直通大流道，无细小节流孔，可耐受含微量固体颗粒清洗液；维护周期远长于普通精密二流体喷嘴，减少产线停机拆解频次。

3. 高洁净材质体系：全非金属 PK 系列规避金属析出，适配 SC1/SC2、蚀刻液、剥离液等强腐蚀高纯化学品，满足半导体化学品兼容性要求。

4. 工艺窗口宽：气液独立可调，同一喷嘴可切换温和清洗、中等扰动清洗，设备调试灵活，便于单片清洗机、湿法腔体集成改造。

5. 三维结构适配性强：5μm 雾滴可抵达沟槽、通孔内部，缓解阴影效应，解决传统喷淋清洗不到位痛点。

⚠️局限性

1. 不适合超大流量直接冲洗工况：二流体雾化本质为雾化喷淋，高冲击力冲洗场景仍需要配合单流体 DIW 漂洗；

2. 压缩空气气源要求高：半导体场景必须使用超高纯干燥氮气 / 洁净 CDA，气源含油、颗粒会直接造成晶圆污染，对前端供气纯化系统要求高；

3. 设备集成成本高于普通单流体喷嘴，更适合单片式湿法设备，大批量槽式清洗直接替换经济性一般；

4. 对安装距离、喷射角度、晶圆旋转转速匹配有工艺调试门槛，需要做大量 DOE 参数验证。

四、实际选型指南（晶圆湿法工艺）

1. 先进制程 7‑28nm，TSV、3D‑NAND、光刻胶喷涂：优先AM6、AM12，PK 非金属材质，追求超细雾化、低金属污染；

2. 光刻前清洗、中等流量精密清洗：AM25、AM45；

3. 量产蚀刻后清洗、CMP 后清洗、去胶机：BN160、BN200‑OST；

4. 接触强酸强碱、高纯药液、严禁金属析出：必须选用PK/PCF 全非金属系列，禁止普通 SUS 金属款；

5. 集成建议：单片清洗机常采用多喷嘴阵列布置，配合晶圆旋转，实现整片晶圆均匀雾化覆盖。

五、行业应用总结

ATOMAX 外混合二流体喷嘴，核心价值在于解决先进制程三维晶圆 “既要洗干净，又不能打坏器件"的湿法工艺矛盾，在单片清洗设备中应用成熟，可用于预清洗、蚀刻后清洗、CMP 后清洗、TSV 深孔清洗、光刻胶雾化涂覆等环节。
在成熟制程可提升良率，在 7nm‑28nm 先进节点可解决传统清洗手段难以处理的高深宽比结构清洗难题，但需要配套高纯气源，做好工艺参数 DOE 验证。