在半导体芯片制造行业，在晶圆的化学物理处理过程中，无论是在抛光还是研磨等环节，由于化学反应以及研磨微粒的存在，必然会对晶圆引入表面玷污。因此在晶圆制程中必须要进行有效清洗。超声波清洗作为湿法清洗的关键环节，其清洗效果的好坏直接影响最终的晶圆清洗效果。

超声清洗原理

超声清洗的原理是由超声波发生器发出高频振荡电流，经由压电陶瓷换能器转换为机械振动波传入到清洗介质中，从而在液态介质中产生空化作用和声波流两种现象，在这两种现象的合力下将附着在晶元表面的污染颗粒去除用以达到理想的清洗效果。

空化作用

空化作用是指液体中的微小气泡核在超声场中震动、生长并不断聚集声场能量，当能量达到某个阈值时，空化气泡急剧崩溃闭合。气泡的寿命约0.1μs，它在急剧崩溃时可释放出巨大的能量，并产生速度约为110m/s、有强大冲击力的微射流，致使碰撞密度高达1.5kg/cm ²，在此冲击力的作用下，可将附着在晶圆表面的污染颗粒剥离到清洗介质中，再被不断流动的清洗液带走。

声波流是指清洗液在振动能量的作用下产生快速流动。快速流动的液体可以对附着在圆表面的颗粒产生剥离力，当剥离力大于同时作用于颗粒的范德华力以及静电力时，颗粒即被剥离晶圆表面，并被快速流动的液体带走。颗粒的受力模型如图1 所示，图中MR 表示颗粒受到的剥离力矩，MA 为粘附力矩，FDrag 为剥离力，FAdhesion 为粘附力（静电力及范德华力），Felec double layer 为双电层力，R 为颗粒半径，a 为颗粒与晶圆表面的接触半径。

根据流体力学，由于分子间摩擦力的作用，在晶圆与液体的接触面上会存在一个静止或缓慢移动的边界层，小的颗粒可能被这层界面保护而难收到声波流产生的推力。边界层的厚度与振动频率密切相关，频率越高，边界层越薄，从而可去除的颗粒尺寸越小。一般超声清洗适用于清除的颗粒大小在0.4μm 以上。