在半导体制造领域，清洗工艺贯穿于芯片生产的每一个环节，从晶圆制造到芯片封装，其重要性不言而喻。随着半导体技术不断朝着更小制程、更高集成度发展，对清洗工艺的精度、效率以及可靠性提出了前未有的挑战。日本 Atomax 公司推出的 AM 系列喷嘴，包括 AM6、AM12、AM25 和 AM45，凭借其设计和性能，在半导体清洗行业中脱颖而出，成为解决复杂清洗难题的关键设备。
一、Atomax 喷嘴 AM 系列概述
Atomax AM 系列喷嘴属于二流体喷嘴，其工作原理是利用高速气流与液体在喷嘴内部相互作用，将液体破碎并雾化成微小液滴。这种独特的设计使得喷嘴能够产生粒径极为细小且分布均匀的喷雾，为半导体清洗工艺提供了精准、高效的清洗方式。与传统喷嘴相比，Atomax AM 系列喷嘴在结构设计、雾化效果以及适用场景等方面都具有显著优势。
二、AM 系列喷嘴在半导体清洗行业的运用
（一）晶圆清洗环节
晶圆在进入后续复杂工艺之前，需要进行预清洗以去除表面的宏观污染物和颗粒。此时，Atomax AM6 和 AM12 喷嘴发挥着重要作用。它们能够将去离子水或弱碱性清洗液雾化成平均粒径约 5μm 的超细液滴，形成均匀且覆盖整个晶圆表面的喷雾。这种超细雾化产生的巨大液体表面积，极大地增强了清洗液与污染物的接触效率。同时，液滴适度的冲击力可有效去除尺寸在 0.1μm 以上的颗粒污染物，且不会对晶圆表面造成任何损伤。据测试，采用 Atomax AM6/AM12 喷嘴的预清洗工艺可使晶圆表面颗粒污染物减少 85% 以上，为后续工艺步骤创造了良好的基础条件。
光刻前的晶圆表面必须彻去除有机物残留、金属离子和微颗粒，以确保光刻胶能够均匀附着并实现图案的精确转移。AM25 和 AM45 喷嘴在此环节展现出独特优势。通过灵活调节气体与液体的压力比例，它们能够实现从温和清洗到强力清洗的模式切换，以适应不同类型污染物的清洗需求。在实际操作中，通常采用中等冲击力的喷雾模式，并配合专用的半导体清洗化学品，如 SC1、SC2 溶液，可同时高效去除有机和无机污染物。而且，Atomax 喷嘴出色的喷雾分布特性确保了清洗液能够均匀覆盖整个晶圆表面，包括容易被忽视的边缘区域，有效避免了传统清洗方法可能出现的边缘效应，保障了光刻前晶圆表面状态的一致性和高质量。
蚀刻工艺会在晶圆表面留下蚀刻副产物、聚合物以及未全去除的光刻胶等残留物，这些残留物化学组成复杂且附着性强，常规清洗方法难以彻清除。在蚀刻后清洗中，AM 系列喷嘴相互配合。例如，AM6/AM12 先利用超细雾化特性初步清理细微残留物，为后续清洗打下基础；接着，AM25/AM45 凭借较高的喷雾流量和处理能力，通过化学作用和物理冲击的协同效应，彻清除顽固的蚀刻残留，同时不损伤已形成的精细电路结构。实际生产数据表明，采用 Atomax AM 系列喷嘴组合进行蚀刻后清洗，可使缺陷密度降低 30% 以上，显著提高了产物的良品率。
离子注入过程中，光刻胶在高能离子轰击下会形成硬化的 “结皮"，且可能引入金属污染，这对清洗喷嘴的材料提出了特殊要求。Atomax AM 系列喷嘴提供了 SUS316L 不锈钢、PEEK 和 PTFE 等多种材质选项，能够耐受强酸强碱和有机溶剂，适用于各种离子注入后清洗环境。其简单的双组件结构设计避免了 O 型圈等易损件的使用，大大延长了在严苛化学环境中的使用寿命。以采用 PTFE 材质的 AM 系列喷嘴为例，能够有效应对离子注入后复杂的清洗挑战，确保晶圆表面的清洁度，为后续工艺的顺利进行提供保障。
先进制程 3D 结构清洗 - AM12/AM25 的关键作用
随着半导体器件结构向 3D 方向发展，如 FinFET、3D NAND 等，高深宽比结构的清洗成为难题。传统清洗方法由于 “阴影效应"，难以使清洗液深入复杂结构内部。Atomax AM12 和 AM25 喷嘴的超细雾化技术在此发挥关键作用。其产生的微小液滴能够更好地渗透到这些复杂结构的内部，解决清洗死角问题。同时，通过精确控制喷雾角度和晶圆旋转速度，可实现三维结构各向同性的均匀清洗，避免结构损伤或坍塌。在 7nm 以下先进制程中，Atomax AM12/AM25 喷嘴已成为众多半导体制造商解决 3D 结构清洗难题的关键工艺装备，有力推动了先进半导体制造技术的发展。
（二）光刻胶相关清洗
光刻胶均匀涂覆是光刻工艺的基础和关键步骤。传统的旋涂方法在处理大尺寸晶圆或特殊图形时，难以保证光刻胶的均匀性。Atomax AM6 和 AM12 喷嘴能够将光刻胶雾化成平均粒径约 5μm 的超细颗粒，实现高度均匀的喷涂覆盖。通过精确控制喷嘴与晶圆的距离、移动速度和喷雾角度，可在晶圆表面形成纳米级均匀度的光刻胶薄膜，厚度偏差控制在 ±1% 以内。这种精密的涂覆效果为后续曝光工艺提供了理想的光刻胶涂层基础，有效提高了光刻图案转移的精度和一致性，进而提升芯片制造的良品率。
旋涂工艺在晶圆边缘会形成较厚的胶体堆积，即边缘珠。若不及时去除，可能在后续工艺中产生颗粒污染，影响芯片质量。Atomax AM 系列喷嘴，尤其是 AM6 和 AM12，凭借超精细雾化能力，可将专用溶剂均匀喷洒到晶圆边缘区域，精确去除边缘珠而不影响主图形区。与传统液体喷射边缘珠去除方法相比，Atomax 雾化喷涂产生的溶剂分布更均匀，边界过渡区域更窄（可控制在 0.5mm 以内），大大提高了晶圆边缘区域的质量一致性。同时，其精确的流量控制可减少 30% 以上的溶剂消耗，不仅降低了生产成本，还减轻了废液处理的负担，实现了高效、环保的光刻胶边缘处理。
曝光显影后，晶圆表面会残留显影液和部分溶解的光刻胶成分，必须彻清除以避免影响后续蚀刻或离子注入工艺。在此过程中，Atomax AM 系列喷嘴与 BN 系列喷嘴（如 BN90）相互配合。AM 系列喷嘴先利用其精细雾化特性进行初步清洗，去除大部分松散的残留物；然后，BN90 喷嘴通过适中的喷雾流量和冲击力，进一步清除顽固残留，同时确保不会对已显影的图案造成损伤，大程度保证图案的保真度。这种协同清洗方式能够有效提高显影后清洗的效果和效率，为后续半导体制造工艺的顺利进行提供保障。
（叁）芯片封装清洗
在芯片封装过程中，封装基板表面可能存在灰尘、油脂等污染物，这些污染物会影响芯片与封装基板之间的连接可靠性以及电气性能。Atomax AM 系列喷嘴通过将清洗液雾化成细小液滴，能够对封装基板进行精确清洗，有效去除表面污染物，确保封装基板的清洁度。无论是对于传统的平面封装还是先进的 3D 封装，AM 系列喷嘴都能提供可靠的清洗解决方案，为芯片封装的高质量完成提供保障，提高芯片封装后的整体性能和稳定性。
芯片在封装前，其表面也需要进行精细清洗，以去除制造过程中残留的微小颗粒和杂质。Atomax AM6 和 AM12 喷嘴以其超细雾化能力和精确的喷雾控制，能够在不损伤芯片表面的前提下，有效清除芯片表面的污染物，确保芯片在封装时能够与封装材料实现良好的结合，提升芯片封装的质量和可靠性，减少因芯片表面不洁导致的封装缺陷和性能问题。
三、AM 系列喷嘴的使用优势
（一）超细颗粒雾化，实现高精度清洗
Atomax AM 系列喷嘴能够产生平均粒径约为 5μm 的超细颗粒喷雾，这种精细的雾化效果使清洗液能够深入到半导体器件表面的微观结构和细微缝隙中，有效去除微小颗粒、金属离子、有机物等顽固污染物。在晶圆清洗、光刻胶清洗以及芯片封装清洗等各个环节，超细颗粒雾化确保了清洗的均匀性和彻性，避免了因清洗不彻而导致的芯片性能下降或良品率降低。例如，在先进制程的 3D 结构清洗中，只有超细雾化的清洗液才能克服 “阴影效应"，实现高深宽比结构的方位清洗，而 Atomax AM 系列喷嘴恰好满足了这一需求。
（二）流量和压力精确控制，适应多样化工艺
AM 系列喷嘴具备精确的流量和压力调节功能，可以根据不同的半导体清洗工艺需求，精准控制气液的流量、压力和混合比例。在光刻胶涂覆过程中，通过精确调节喷嘴参数，能够确保光刻胶均匀地覆盖在晶圆表面，保证光刻工艺的精度和稳定性。在蚀刻后清洗、离子注入后清洗等环节，根据残留物的性质和清洗难度，灵活调整喷嘴的流量和压力，实现高效、温和或强力的清洗模式切换，满足多样化的清洗工艺要求，提高清洗工艺的适应性和灵活性。
（叁）高可靠性和稳定性，保障生产连续性
半导体制造过程高度连续且自动化程度高，任何设备故障都可能导致生产中断和巨大的经济损失。Atomax AM 系列喷嘴采用高品质材料和先进制造工艺，具有良好的抗堵塞性能和耐用性。其简单的内部结构设计，减少了易损件的数量，降低了堵塞风险。在长时间连续运行中，AM 系列喷嘴能够保持稳定的喷雾性能，减少因喷嘴故障而导致的生产停机时间，为半导体清洗生产线的稳定运行提供了可靠保障，提高了生产效率和产物质量的一致性。
（四）紧凑设计，便于集成与安装
AM 系列喷嘴采用模块化设计，体积小巧轻便。这种紧凑的设计使其能够轻松集成到现有的半导体清洗设备中，即使在空间有限的复杂清洗系统中也能灵活安装。无论是新设备的设计还是旧设备的升级改造，Atomax AM 系列喷嘴都能方便地适配，节省了设备空间和安装成本，提高了设备的整体集成度和运行效率，为半导体制造商提供了便捷的清洗解决方案。
（五）节能高效，降低运营成本
与传统喷嘴相比，Atomax AM 系列喷嘴在实现高效清洗的同时，能够显著降低能耗和清洗液的使用量。其高效的雾化技术使得清洗液能够充分发挥作用，减少了清洗液的浪费。在一些清洗工艺中，通过精确控制气液流量，可降低压缩空气的消耗。同时，由于清洗效率的提高，缩短了清洗时间，进一步降低了设备运行成本。在环保意识日益增强的今天，AM 系列喷嘴的节能高效特性不仅为公司节省了运营成本，还符合可持续发展的理念。
（六）材料多样，适应严苛化学环境
半导体清洗过程中，经常会使用到各种强酸强碱和有机溶剂等化学清洗剂，这对喷嘴材料提出了高的要求。Atomax AM 系列喷嘴提供多种材质选项，如 SUS316L 不锈钢、PEEK 和 PTFE 等。这些材料具有出色的耐腐蚀性，能够在严苛的化学环境中长期稳定运行，确保喷嘴在各种清洗工艺中都能正常工作，延长了喷嘴的使用寿命，减少了因材料腐蚀而导致的设备维护和更换成本，为半导体清洗工艺的长期稳定运行提供了可靠保障。
综上所述，日本 Atomax 喷嘴 AM6、AM12、AM25 和 AM45 在半导体清洗行业中凭借其独特的设计和性能，在晶圆清洗、光刻胶相关清洗以及芯片封装清洗等多个关键环节发挥着不可替代的作用。其超细颗粒雾化、精确流量压力控制、高可靠性稳定性、紧凑设计、节能高效以及多样材料选择等优势，为半导体制造商提供了高效、精准、可靠的清洗解决方案，有力推动了半导体制造技术的不断进步和发展。随着半导体行业对清洗工艺要求的持续提高，Atomax AM 系列喷嘴有望在未来发挥更加重要的作用，助力半导体产业迈向更高的发展阶段。
