芯片洗干儀在晶圓制造中的核心作用，是通過(guò)清洗、沖洗與干燥三位一體的工藝，確保晶圓表面達(dá)成極低粒子、極低離子污染與無(wú)殘留狀態(tài)。本文從基本原理、主要組成、常用工藝與性能指標(biāo)等方面，系統(tǒng)闡述洗干儀如何在工藝節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、可重復(fù)的潔凈效果。

洗干儀通常由清洗室、去離子水與化學(xué)清洗槽、循環(huán)泵與流路、過(guò)濾系統(tǒng)，以及干燥單元組成。其核心原理是在受控溫度、流速與化學(xué)作用下，讓晶圓與清洗液充分接觸，通過(guò)界面剪切和邊界層剝離帶走表面顆粒、有機(jī)物及微量離子，并通過(guò)過(guò)濾循環(huán)降低再污染風(fēng)險(xiǎn)。

干燥單元通過(guò)旋干、熱風(fēng)吹拂，或Marangoni干燥等方式快速移除水膜，水痕與二次污染。典型路徑是先用去離子水沖洗，再經(jīng)干燥階段實(shí)現(xiàn)低殘留、均勻干燥，以確保后續(xù)工藝對(duì)潔凈度的要求得到滿足。

工藝參數(shù)層面，清洗溫度、化學(xué)濃度、循環(huán)流速、停留時(shí)間以及干燥條件共同決定潔凈效果。不同工藝節(jié)點(diǎn)對(duì)粒子數(shù)、離子、表面粗糙度及干燥均勻性有不同要求，設(shè)備設(shè)計(jì)需兼顧材料耐腐蝕、閥門與管路無(wú)泡性，以及對(duì)超純水系統(tǒng)的穩(wěn)定供給。

性能評(píng)估通常以粒子計(jì)數(shù)、離子含量、濕膜殘留與干燥均勻性為主，輔以重復(fù)性與良率指標(biāo)。對(duì)于大尺寸晶圓，設(shè)備的流道設(shè)計(jì)、加熱/冷卻能力和清洗面積直接影響產(chǎn)線產(chǎn)能與良率。

選型要點(diǎn)包括晶圓尺寸、清洗化學(xué)需求、工藝路線與潔凈級(jí)別的綜合考慮，關(guān)注化學(xué)兼容性、材料耐腐蝕、能源消耗與自動(dòng)化水平，并評(píng)估與上游清洗或下游干燥設(shè)備的聯(lián)動(dòng)性。

維護(hù)要點(diǎn)包括定期更換過(guò)濾器、監(jiān)控藥液質(zhì)量、保持純水系統(tǒng)穩(wěn)定、以及清潔干燥口與傳感器。常見故障如水路堵塞、溫控不穩(wěn)、干燥不均，應(yīng)通過(guò)流程復(fù)核和部件更換來(lái)排查。

綜上，芯片洗干儀通過(guò)化學(xué)清洗、物理沖洗與高效干燥的協(xié)同作用，提供晶圓表面的高潔凈度與良好干燥狀態(tài)，是提升光刻與沉積工藝質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備。未來(lái)在材料耐受性、節(jié)能設(shè)計(jì)與自動(dòng)化診斷方面仍有持續(xù)改進(jìn)空間，以穩(wěn)定性與可重復(fù)性為核心進(jìn)行優(yōu)化。

超聲波測(cè)厚儀是根據(jù)超聲波脈沖反射原理來(lái)進(jìn)行厚度測(cè)量的，當(dāng)探頭發(fā)射的超聲波脈沖通過(guò)被測(cè)物體到達(dá)材料分界面時(shí)，脈沖被反射回探頭，通過(guò)測(cè)量超聲波在材料中傳播的時(shí)間來(lái)確定被測(cè)材料的厚度。凡能使超聲波以一恒定速度在其內(nèi)部傳播的各種材料均可采用此原理測(cè)量。按此原理設(shè)計(jì)的測(cè)厚儀可對(duì)各種板材和各種加工零件作測(cè)量，也可以對(duì)生產(chǎn)設(shè)備中各種管道和壓力容器進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)它們?cè)谑褂眠^(guò)程中受腐蝕后的減薄程度?？蓮V泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、造船、航空、航天等各個(gè)領(lǐng)域。
使用技巧：
1、一般測(cè)量方法：
（1）在一點(diǎn)處用探頭進(jìn)行兩次測(cè)厚，在兩次測(cè)量中探頭的分割面要互為90°，取較小值為被測(cè)工件厚度值。
（2）30mm 多點(diǎn)測(cè)量法：當(dāng)測(cè)量值不穩(wěn)定時(shí)，以一個(gè)測(cè)定點(diǎn)為ZX，在直徑約為30mm 的圓內(nèi)進(jìn)行多次測(cè)量，取Z小值為被測(cè)工件厚度值。
2、測(cè)量法：在規(guī)定的測(cè)量點(diǎn)周圍增加測(cè)量數(shù)目，厚度變化用等厚線表示。
3、連續(xù)測(cè)量法：用單點(diǎn)測(cè)量法沿指定路線連續(xù)測(cè)量，間隔不大于5mm。
4、網(wǎng)格測(cè)量法：在指定區(qū)域劃上網(wǎng)格，按點(diǎn)測(cè)厚記錄。此方法在高壓設(shè)備、不銹鋼襯里腐蝕監(jiān)測(cè)中廣泛使用。
影響超聲波測(cè)厚儀示值的因素：
[/b]（1）工件表面粗糙度過(guò)大，造成探頭與接觸面耦合效果差，反射回波低，甚至無(wú)法接收到回波信號(hào)。對(duì)于表面銹蝕，耦合效果極差的在役設(shè)備、管道等可通過(guò)砂、磨、挫等方法對(duì)表面進(jìn)行處理，降低粗糙度，同時(shí)也可以將氧化物及油漆層去掉，露出金屬光澤，使探頭與被檢物通過(guò)耦合劑能達(dá)到很好的耦合效果。
（2）工件曲率半徑太小，尤其是小徑管測(cè)厚時(shí)，因常用探頭表面為平面，與曲面接觸為點(diǎn)接觸或線接觸，聲強(qiáng)透射率低（耦合不好）?？蛇x用小管徑專用探頭（6mm ）,能較的測(cè)量管道等曲面材料。
（3）檢測(cè)面與底面不平行，聲波遇到底面產(chǎn)生散射，探頭無(wú)法接受到底波信號(hào)。
（4）鑄件、奧氏體鋼因組織不均勻或晶粒粗大，超聲波在其中穿過(guò)時(shí)產(chǎn)生嚴(yán)重的散射衰減，被散射的超聲波沿著復(fù)雜的路徑傳播，有可能使回波湮沒(méi)，造成不顯示?？蛇x用頻率較低的粗晶專用探頭（2.5MHz）。
（5）探頭接觸面有一定磨損。常用測(cè)厚探頭表面為丙烯樹脂，長(zhǎng)期使用會(huì)使其表面粗糙度增加，導(dǎo)致靈敏度下降，從而造成顯示不正確。可選用500#砂紙打磨，使其平滑并保證平行度。如仍不穩(wěn)定，則考慮更換探頭。
（6）被測(cè)物背面有大量腐蝕坑。由于被測(cè)物另一面有銹斑、腐蝕凹坑，造成聲波衰減，導(dǎo)致讀數(shù)無(wú)規(guī)則變化，在極端情況下甚至無(wú)讀數(shù)。
（7）被測(cè)物體（如管道）內(nèi)有沉積物，當(dāng)沉積物與工件聲阻抗相差不大時(shí)，測(cè)厚儀顯示值為壁厚加沉積物厚度。 
（8）當(dāng)材料內(nèi)部存在缺陷（如夾雜、夾層等）時(shí)，顯示值約為公稱厚度的70%，此時(shí)可用超聲波探傷儀進(jìn)一步進(jìn)行缺陷檢測(cè)。
（9）溫度的影響。一般固體材料中的聲速隨其溫度升高而降低，有試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，熱態(tài)材料每增加100°C，聲速下降1%。對(duì)于高溫在役設(shè)備常常碰到這種情況。應(yīng)選用高溫專用探頭（300－600°C），切勿使用普通探頭。
（10）層疊材料、復(fù)合（非均質(zhì)）材料。要測(cè)量未經(jīng)耦合的層疊材料是不可能的，因超聲波無(wú)法穿透未經(jīng)耦合的空間，而且不能在復(fù)合（非均質(zhì)）材料中勻速傳播。對(duì)于由多層材料包扎制成的設(shè)備（像尿素高壓設(shè)備），測(cè)厚時(shí)要特別注意，測(cè)厚儀的示值僅表示與探頭接觸的那層材料厚度。 
（12）耦合劑的影響。耦合劑是用來(lái)排除探頭和被測(cè)物體之間的空氣，使超聲波能有效地穿入工件達(dá)到檢測(cè)目的。如果選擇種類或使用方法不當(dāng)，將造成誤差或耦合標(biāo)志閃爍，無(wú)法測(cè)量。因根據(jù)使用情況選擇合適的種類，當(dāng)使用在光滑材料表面時(shí)，可以使用低粘度的耦合劑；當(dāng)使用在粗糙表面、垂直表面及頂表面時(shí)，應(yīng)使用粘度高的耦合劑。高溫工件應(yīng)選用高溫耦合劑。其次，耦合劑應(yīng)適量使用，涂抹均勻，一般應(yīng)將耦合劑涂在被測(cè)材料的表面，但當(dāng)測(cè)量溫度較高時(shí)，耦合劑應(yīng)涂在探頭上。 
（13）聲速選擇錯(cuò)誤。測(cè)量工件前，根據(jù)材料種類預(yù)置其聲速或根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)塊反測(cè)出聲速。當(dāng)用一種材料校正儀器后（常用試塊為鋼）又去測(cè)量另一種材料時(shí)，將產(chǎn)生錯(cuò)誤的結(jié)果。要求在測(cè)量前一定要正確識(shí)別材料，選擇合適聲速。
（14）應(yīng)力的影響。在役設(shè)備、管道大部分有應(yīng)力存在，固體材料的應(yīng)力狀況對(duì)聲速有一定的影響，當(dāng)應(yīng)力方向與傳播方向一致時(shí)，若應(yīng)力為壓應(yīng)力，則應(yīng)力作用使工件彈性增加，聲速加快；反之，若應(yīng)力為拉應(yīng)力，則聲速減慢。當(dāng)應(yīng)力與波的傳播方向不一至?xí)r，波動(dòng)過(guò)程中質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)軌跡受應(yīng)力干擾，波的傳播方向產(chǎn)生偏離。根據(jù)資料表明，一般應(yīng)力增加，聲速緩慢增加。 
（15）金屬表面氧化物或油漆覆蓋層的影響。金屬表面產(chǎn)生的致密氧化物或油漆防腐層，雖與基體材料結(jié)合緊密，無(wú)名顯界面，但聲速在兩種物質(zhì)中的傳播速度是不同的，從而造成誤差，且隨覆蓋物厚度不同，誤差大小也不同。

1、萃取劑

超臨界萃取所用的萃取劑為超臨界流體。

超臨界流體是介于氣液之間的一種既非氣態(tài)又非液態(tài)的物態(tài)，這種物質(zhì)只能在其溫度和壓力超過(guò)臨界點(diǎn)時(shí)才能存在。

超臨界流體的密度較大，與液體相仿，而它的粘度又較接近于氣體。因此超臨界流體是一種十分理想的萃取劑。

2、超臨界流體的溶劑強(qiáng)度取決于萃取的溫度和壓力利用這種特性，只需改變萃取劑流體的壓力和溫度，就可以把樣品中的不同組分按在流體中溶解度的大小，先后萃取出來(lái)。

（1）在低壓下弱極性的物質(zhì)先萃取，隨著壓力的增加，極性較大和大分子量的物質(zhì)與基本性質(zhì)，所以在程序升壓下進(jìn)行超臨界萃取不同萃取組分，同時(shí)還可以起到分離的作用。

（2）溫度變化體現(xiàn)在影響萃取劑的密度與溶質(zhì)的蒸汽壓兩個(gè)因素，在低溫區(qū)（仍在臨界溫度以上），溫度升高降低流體密度，而溶質(zhì)蒸汽壓增加不多，因此，萃取劑的溶解能力時(shí)的升溫可以使溶質(zhì)從流體萃取劑中析出，溫度進(jìn)一步升高到高溫區(qū)時(shí)，雖然萃取劑的密度進(jìn)一步降低，但溶質(zhì)蒸汽壓增加，揮發(fā)度提高，萃取率不但不會(huì)減少反而有增大的趨勢(shì)。

（3）除壓力與溫度外，在超臨界流體中加入少量其他溶劑也可改變它對(duì)溶質(zhì)的溶解能力。其作用機(jī)理至今尚未完全清楚。通常加入量不超過(guò)10％，且以極性溶劑甲醇、異丙醇等居多。加入少量的極性溶劑，可以使超臨界萃取技術(shù)的適用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大到極性較大化合物。

二、超臨界萃取的實(shí)驗(yàn)裝置與萃取方式

1、超臨界萃取的實(shí)驗(yàn)裝置

多功能超臨界多元流體分步萃取、重組萃取、有毒物成份萃取囘收、超低微量成份萃取回收、精餾、萃取精餾、逆溛萃取、液液萃取、萃取冷凍結(jié)晶、多元溶媒的全封閉循環(huán)系統(tǒng)以及保健食品的膨化、脫色、脫硫、脫腥異味、著色、加香等的精制加工工業(yè)試驗(yàn)裝置。

單純超臨界CO2萃取成套設(shè)備

2、超臨界流體萃取的流程如附圖所示，它包括：

（1）超臨界流體發(fā)生源，由萃取劑儲(chǔ)瓶、高壓泵及其他附屬裝置組成，其功能是將萃取劑由常溫壓態(tài)轉(zhuǎn)化為超臨界流體。

（2）超臨界流體萃取部分，由樣品萃取管及附屬裝置組成，處于超臨界態(tài)的萃取劑在這里將被萃取的溶質(zhì)從樣品基質(zhì)中溶解出來(lái)，隨著流體的流動(dòng)，使含被萃取溶質(zhì)的流體與樣品基體分開。

（3）溶質(zhì)減壓吸附分離部分，由噴口及吸收管組成，萃取出來(lái)的溶質(zhì)及流體，必須由超臨界態(tài)經(jīng)噴口減壓降溫轉(zhuǎn)化學(xué)常溫常壓態(tài)，此時(shí)流體揮發(fā)逸出，而溶質(zhì)在吸收管內(nèi)多孔填料表面，用合適溶劑洗吸收管，就可把溶質(zhì)洗脫收集備用。高壓泵--萃取管--吸收管--收集器--超臨界流體鋼瓶--溶劑洗脫泵

2、超臨界萃取的方式

超臨界流體萃取的方式可分為：

a、動(dòng)態(tài)法：簡(jiǎn)單、方便、快速，特別適合于萃取在超臨界流體萃取劑中溶解度很大的物質(zhì)，而且樣品基體又很容易被超臨界流體滲透的場(chǎng)合。

b、靜態(tài)法：適合于萃取與樣品基體較難分離或在萃取劑流體內(nèi)溶解度下大的物質(zhì)，也適合于樣品基體較為致密、超臨界流體不易滲透的場(chǎng)合，但萃取速度較慢。

三、超臨界流體及萃取條件的選擇

1、超臨界流體的選擇

基本原理為：

CO2的臨界溫度（Tc）和臨界壓力（Pc）分別為31.05℃和7.38MPa，當(dāng)處于這個(gè)臨界點(diǎn)以上時(shí)，此時(shí)的CO2同時(shí)具有氣體和液體雙重特性。它既近似于氣體，粘度與氣體相近；又近似于液體，密度與液體相近，但其擴(kuò)散系數(shù)卻比液體大得多。是一個(gè)優(yōu)良的溶劑，能通過(guò)分子間的相互作用和擴(kuò)散作用將許多物質(zhì)溶解。同時(shí)，在稍高于臨界點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)，壓力稍有變化，即引起其密度的很大變化，從而引起溶解度的較大變化。因此，超臨界CO2可以從基體中將物質(zhì)溶解出來(lái)，形成超臨界CO2負(fù)載相，然后降低載氣的壓力或升高溫度，超臨界CO2的溶解度降低，這些物質(zhì)就沉淀出來(lái)（解析）與CO2分離，從而達(dá)到提取

分離的目的。

不同的物質(zhì)由于在CO2中的溶解度不同或同一物質(zhì)在不同的壓力和溫度下溶解狀況不同，使這種提取分離過(guò)程具有較高的選擇性。

CO2是目前用得最 多的超臨界流體，它不但是很強(qiáng)的溶劑，可以萃取食品加工中范圍很廣的化合物，而且相對(duì)來(lái)說(shuō)，性質(zhì)穩(wěn)定，價(jià)格便宜，無(wú)毒，不燃燒，可循環(huán)使用。因此特別適用于萃取揮發(fā)和熱敏性物質(zhì)。與傳統(tǒng)溶劑正己烷、二氯甲烷相比，具有顯著的優(yōu)越性。

從溶劑強(qiáng)度考慮，超臨界氨氣是最 佳選擇，但氨很易與其他物質(zhì)反應(yīng)，對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，而且日常使用太危險(xiǎn)。超臨界甲醇也是很好的溶劑，但由于它的臨界溫度很高，在室溫條件下是液體，提取后還需要復(fù)雜的濃縮步驟而無(wú)法采用，低烴類物質(zhì)因可燃易爆，也不如CO2那樣使用廣泛。

2、萃取條件的選擇

萃取條件的選擇有幾種情況：

（1）是用同一種流體選擇不同的壓力來(lái)改變提取條件，從而提取出不同類型的化合物；

（2）是根據(jù)提取物在不同條件下，在超臨界流體中的溶解性來(lái)選擇合適的提取條件；

（3）是將分析物沉積在吸附劑上，用超臨界流體洗脫，以達(dá)到分類選擇提取的目的；

（4）是對(duì)極性較大的組分，可直接將甲醇加入樣品中，用超臨界CO2提取，或者用另

一個(gè)泵按一定比例泵入甲醇與超臨界CO2，來(lái)達(dá)到增加萃取劑強(qiáng)度的目的。

影響萃取效率的因素除了萃取劑流體的壓力、組成、萃取溫度外，萃取過(guò)程的時(shí)間及吸收管的溫度出會(huì)影響到萃取及收集的效率，萃取時(shí)間取決于兩個(gè)因素：

（1）是被萃取物在流體中的溶解度，溶解度越大，萃取效率越高，速度也越快；

（2）是被萃取物質(zhì)在基體中的傳質(zhì)速率越大，萃取越完全，效率也越高。收集器或吸收管的溫度也會(huì)影響到回收率，降低溫度有利于提高回收率。

超臨界流體減壓后，用于收集提取物的方法主要有兩類：

（1）離線SFE：操作簡(jiǎn)單，只需要了解提取步驟，樣品提取物可用其他合適的方法分析。

（2）在線SFE或聯(lián)機(jī)SFE：不僅需要了解SFE，還要了解色譜條件，而且樣品提取物不適用于其他方法分析，其優(yōu)點(diǎn)主要是消除了提取和色譜分析之間的樣品處理過(guò)程，并且由于是直接將提取物轉(zhuǎn)移到色譜柱中而有可能達(dá)到最 大的靈敏度。

三、超臨界流體萃取在食品工業(yè)的應(yīng)用實(shí)例

超臨界流體萃取在食品中的應(yīng)用，主要是近20年的事情。在食品加工中，幾乎都采用CO2作為萃取劑。

1、植物油的萃?。ù蠖?、向日葵、可可、咖啡、棕櫚等的種子）

2、動(dòng)物油的萃?。~油、肝油等）

3、從茶、咖啡中脫除咖啡 因，啤酒花的萃?。上r(nóng)藥的污染）

茶葉中富含咖啡 因，約占干物量的2%~5%，咖 啡因是一種生物堿，對(duì)人體新陳代謝有著廣泛的影響，有些是有益的，有些就是不很合乎需要，過(guò)量消費(fèi)咖 啡因會(huì)影響健康，有些人吃進(jìn)很少的咖 啡因也受不了。

早在50年代就出現(xiàn)了脫咖啡 因紅茶，起初都是使用有機(jī)溶劑法，該方法會(huì)改變茶葉的色、香、味、形，尤其是不可避免地存在有機(jī)溶劑殘留。隨著超臨界流體萃取技術(shù)研究應(yīng)用的深入，人們轉(zhuǎn)而使用超臨界CO2萃取技術(shù)來(lái)生產(chǎn)脫咖啡 因紅茶。

4、食品的脫脂（無(wú)脂淀粉、油炸食品等）

5、香料的萃取

6、植物色素的萃取及各種物質(zhì)的脫色、脫臭超臨界CO2的性質(zhì)與正己烷的極性相似，因此特別適于萃取脂溶性成分。如β-胡蘿卜素、辣椒紅素、煙脂樹橙、葉黃素等。此外，通過(guò)使用不同的夾帶劑，可以改變CO2的極性，從而使萃取范圍擴(kuò)大。

利用超臨界CO2萃取海藻中的胡蘿卜素。用丙酮作夾帶劑，可提高萃取率。