当我们谈论芯片产业时，首先想到的就是光刻、刻蚀、沉积、离子注入、化学机械抛光（CMP）等工艺，在过去的一段时间内，《每日财报》基本对这些环节实现了覆盖。
今天要讲的是一个看起来不起眼但同样重要的环节——清洗。半导体清洗主要是为了去除芯片生产中产生的各种沾污杂质，是芯片制造中步骤最多的工艺，几乎贯穿整个作业流程。由于硅片的加工过程对洁净度要求非常高，所有与硅片接触的媒介都可能对硅片造成污染，硅片清洗的好坏对器件性能有严重的影响，因此几乎每一步加工都需要清除沾污。
在很多人看来，芯片生产中所用的清洗设备似乎并没有什么技术门槛，也就没有那么大的价值，但事实却并非如此，芯片制造是一个极其复杂和精致的产业，任何一环出现问题都会前功尽弃。
在半导体设备市场中，晶圆制造设备采购大约占整体的80%，测试设备大约占9%，封装设备大约占7%，其他设备大约占4%，同时清洗设备在晶圆制造设备中的采购费用占比约为6%，因此可以推算出清洗设备约占半导体设备投资的4.8%。
芯片良率的“保镖”
芯片制造需要在无尘室中进行，如果在制造过程中，有沾污现象，将影响芯片上器件的正常功能。据估计，80%的芯片电学失效都是由沾污带来的缺陷引起的。沾污杂质是指半导体制造过程中引入的任何危害芯片成品率及电学性能的物质，具体的沾污包括颗粒、有机物、金属和自然氧化层等。
一般来说，工艺越精细对于控污的要求越高，而且难度越大，随着半导体芯片工艺技术节点进入28纳米、14纳米等更先进等级，工艺流程的延长且越趋复杂，产线成品率也会随之下降。造成这种现象的一个原因就是先进制程对杂质的敏感度更高，小尺寸污染物的高效清洗更困难，解决的方法主要是增加清洗步骤。在80-60nm制程中，清洗工艺大约100多个步骤，而到了10nm制程，增至200多个清洗步骤。
根据清洗介质不同，半导体清洗技术主要分为湿法清洗和干法清洗两种工艺路线。湿法工艺是使用各种化学药液与晶圆表面各种杂质粒子发生化学反应，生成溶于水的物质，再用高纯水冲洗，依次去除晶圆表面各种杂质。干法工艺是不采用溶液的清洗技术，通过等离子清洗技术、汽相清洗技术或束流清洗技术来去除晶圆表面的杂质。
湿法工艺在达到晶圆表面的洁净度和平滑度方面通常优于干法工艺，并且是目前单晶圆清洗使用的标准工艺，应用于晶圆制造过程中90%以上的清洗步骤。
清洗设备主要可以分为单片清洗设备和槽式清洗机，槽式清洗机用于批量处理晶圆，单片清洗设备可以针对单个晶圆的清洗进行条件优化。
需要注意的是，单片清洗设备是目前市场的绝对主流。在过去的十年间，寻求提升清洗质量的晶圆制造商逐渐从批量清洗设备转向单片清洗设备。2019年，单片清洗设备的占比达到75%，而且随着集成电路特征尺寸的进一步缩小。单片清洗设备的运用更加广泛，未来占比有望逐步提高。
比如说，当工艺尺寸达到14nm之后，存储技术将会达到尺寸缩小的极限，存储芯片逐步从二维（2D）结构向三维（3D）结构推进。
例如在3D NAND（计算机闪存设备）制造工艺中，需将原来2D NAND中二维平面横向排列的串联存储单元改为垂直排列，通过增加立体层数，解决平面上难以微缩的工艺问题，堆叠层数也从32层、64 层向128层发展。
存储技术从2D向3D转变，清洗晶圆表面的基础上，还需在无损情况下清洗内部污染物，对清洗设备提出了更高的技术要求，清洗设备单台价值量不断提升，根据SEMI的预测，清洗设备市场未来几年复合增长率为6.8%。
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