从普通的一粒沙子到最终成为可供加工的硅片，先后要经过拉晶、硅锭加工、成型、抛光和清洗等环节，期间要经过拉晶、硅锭去头、滚圆、研磨、切片、倒角、刻蚀、抛光、清洗和检测等多个工艺，检测合格后的硅片便运到台积电和中芯国际等代工厂，然后再经过光刻、刻蚀、离子注入等工艺，最终变成一个个有特定功能的芯片。前面笔者通过多篇文章对硅片清洗前的工艺及设备做了解析，本文在前述文章的基础上对硅片运往代工厂的最后一道重要工序清洗做个总结，供大家参考。
硅片清洗工艺简介
在《一文了解集成电路制造过程中常见的沾污类型》一文中笔者对集成电路制造过程中常见的玷污类型做了归纳，主要有颗粒、金属杂质、有机物沾污、自然氧化层和静电释放五种，这些玷污可通过物理方法和化学方法等去除，其中湿法清洗是最常用的处理方法。
硅片清洗工艺是指通过物理和化学清洗方法，对抛光后的硅片表面上所产生的磨料颗粒、有机物颗粒及金属沾污等杂质污染去除掉，相应的设备是清洗机。一般来说硅片加工的每道工序结束前都要经过一次清洗，要求做到本工序流程的污染在本工序流程中清洗掉，以免影响下道工序的工艺质量，同时也可以避免交叉污染。
资料来源：上海硅产业招股书，阿尔法经济研究
硅片清洗的三大步骤是：经过最终抛光处理的硅片先要进行预清洗，然后再进行物理尺寸、电阻率、翘曲度和平整度等外挂检测，经检测合格后硅片便进入最终清洗工序。
在硅片清洗中常用的方法是RCA法，是由Kern和Puotinen等人首创的化学清洗方法，也是集成电路制造中一种典型的湿化学清洗法，其所用的清洗液主要有四种：由硫酸和双氧水配制而成的SC3（Standard Clean-3）清洗液，需要加热到120-150摄氏度；经过稀释的氢氟酸，温度需控制在20-25度；由氨水、双氧水和纯水混合而成的SC1（Standard Clean-1）清洗液，需加热到70-80度，以及由盐酸、双氧水和纯水混合而成的SC2（Standard Clean-2）清洗液，需加热到70-80度。
在实际应用中硅片清洗机一般采用RCA清洗+物理清洗+干燥组合工艺方案，干燥采用离心甩干并结合腔内洁净空气强对流干燥、马兰戈尼干燥、热氮气干燥、异丙醇气相干燥等方法。由于离心干燥对干燥后的硅片表面颗粒控制较差，一般用于200mm及以下尺寸硅片干燥，200/300mm硅片通常采用异丙醇气相干燥或马兰戈尼干燥，典型的硅片清洗机清洗工艺如下：
资料来源：公开资料整理，阿尔法经济研究
硅片清洗机的主要参数有：刻蚀硅片直径(mm)、清洗液类型、兆声波频率、干燥方式、清洗方式（如溶液循环溢流、在线加热）等。
国内外硅片清洗机厂商
国内硅片清洗机厂商有北方华创及孙公司Akrion系统有限公司、芯源微、中国电子科技集团45所和盛美半导体等；国外厂商主要有日本迪恩士、美国固态半导体（SSEC）等企业。
45所是国内专门从事电子元器件关键工艺设备技术、设备整机系统以及设备应用工艺研究开发和生产制造的国家重点科研生产单位，围绕集成电路制造设备、半导体照明器件制造设备、光伏电池制造设备、光电组件制造和系统集成与服务等五个重点技术领域，开发出了电子材料加工设备、芯片制造设备等六大系列产品，比较重要的设备有晶圆清洗设备、可用于6英寸及以下中小规模集成电路和MEMS等器件的光刻机以及可用于硅片、蓝宝石等硬质材料切割的多线切割机以及可用于3D先进封装技术的倒装芯片键合机等：
资料来源：中国电子科技集团45所官网，阿尔法经济研究
北方华创（002371.SZ）是以大规模集成电路制造工艺技术为核心，研发生产集成电路工艺设备、太阳能电池制造设备和真空热处理设备等产品的半导体设备制造企业，目前公司产品已经覆盖等离子体刻蚀、物理气相沉积、化学气相沉积、氧化扩散和清洗设备，公司Saqua系列12英寸堆叠式单片清洗机可用于90-28nm集成电路前道工艺中的成膜前/后清洗、栅极清洗、硅化物清洗、标准RCA清洗，以及后道工艺中的通孔刻蚀后的清洗、沟槽刻蚀后的清洗、衬垫去除后的清洗、钝化层清洗；Bpure系列全自动槽式清洗机主要用于8/12英寸28nm及以上节点集成电路、先进封装领域的清洗、刻蚀和光刻胶去除等工艺。
芯源微（688037.SH）是一家从事半导体专用设备研发、生产和销售的企业，产品主要包括光刻工序涂胶显影设备（涂胶/显影机、喷胶机）和单片式湿法设备（清洗机、去胶机、湿法刻蚀机），产品可用于6英寸及以下单晶圆处理（如LED芯片制造环节）及8/12英寸单晶圆处理（如集成电路制造前道加工及后道先进封装环节），技术上芯源微的清洗机用于0.13m及以下节点的物理清洗，盛美半导体主要用于40nm及以上节点的物理清洗，北方华创清洗机则可用于28nm及以上节点，技术上北方华创具有一定优势：
资料来源：芯源微招股书，阿尔法经济研究
迪恩士是全球领先的半导体设备供应商，公司总部位于日本，最初成立于1868年，1975年公司开发出了晶圆刻蚀机，随后四十多年里公司专注于半导体制造设备，尤其是清洗设备的研发与推广，迪恩士在上海设有子公司，在清洗设备领域公司具有强大的竞争优势。迪恩士的业务有半导体制造设备（SPE）、PCB设备（PE）、液晶制造设备（FT）、图像情报处理机器（GA）以及ICT解决方案等，截止2020财年第三季度公司70%的营收来自半导体制造设备，其中65%的营收来自单片清洗机，这其中60%的收入来自广泛用于7nm工艺节点的SU3200清洗机，技术上迪恩士远远领先于北方华创等国内企业，市占率也多年位居第一：
资料来源：日本迪恩士2020财年三季报，阿尔法经济研究
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