在半导体制造领域，设备零件的清洗等级要求极为严苛。随着芯片制造工艺向纳米级不断推进，半导体设备零件上哪怕极其微小的污染物，都可能对芯片的性能、良率甚至成品的可靠性产生灾难性影响。从光刻、蚀刻到沉积等一系列精密工艺，每一步都依赖于设备零件的超高洁净度，因此明确且严格执行清洗等级要求是保障半导体产品质量的基石。
清洗等级划分体系
国际与行业通用标准
目前，半导体行业广泛遵循国际半导体产业协会（SEMI）制定的相关标准，同时也参考 ISO（国际标准化组织）关于洁净室及相关受控环境的标准，如 ISO 14644 系列。在这些标准框架下，对半导体设备零件清洗等级有着细致的划分，主要围绕颗粒污染、金属污染、有机物污染等关键污染物的控制水平来界定。
基于污染物控制的等级细分
微粒污染控制等级：微粒污染是影响半导体制造的关键因素之一。在先进制程中，如极紫外光刻（EUV）工艺，要求晶圆表面颗粒残留需处于极小粒径范围，对于大尺寸晶圆，颗粒数要控制在极低水平。从清洗等级角度，最高等级要求在设备零件清洗后，表面几乎不存在可检测到的此类微小颗粒。例如在 SEMI 标准中，对应超高标准的清洗等级，会规定在特定检测条件下（如使用高分辨率扫描电子显微镜 SEM 观察），零件表面每平方厘米的微小粒径颗粒数不得超过某个极低数值。随着等级降低，允许的颗粒数量和粒径上限会逐渐放宽，但在关键工艺涉及的设备零件上，即使是较低等级也对微粒污染有着严格限制。
金属污染限制等级：金属杂质（如 Fe、Cu、Ni 等）会严重影响半导体器件的电学性能，导致短路或性能退化。半导体设备零件清洗针对金属污染有着严格的等级划分。最高清洗等级要求金属杂质含量处于极低水平，通过二次离子质谱（SIMS）等高精度检测手段进行监测。在较低等级中，金属杂质含量允许值会适当提高，但对于与芯片直接接触或参与关键电学过程的设备零件，金属污染控制等级依然处于严格范围，以确保半导体器件的性能稳定性。
有机物污染控制等级：有机物污染来源广泛，可能来自加工过程中的润滑剂、操作人员携带等。有机物会干扰光刻胶的性能、影响沉积薄膜的质量等。清洗等级划分中，对于高等级清洗，会要求设备零件表面有机物残留通过傅里叶变换红外光谱（FT-IR）等检测方法几乎检测不出。随着等级降低，允许的有机物残留量会有所上升，但在光刻、刻蚀等关键工艺设备的零件清洗上，对有机物污染控制仍需达到极低水平，以保障工艺的精确性和稳定性。
不同清洗等级对应的清洗技术与工艺
超高标准清洗等级（对应极关键工艺设备零件）
化学清洗与超声波协同工艺：多步化学清洗流程中，超声波清洗贯穿多个关键环节。脱脂阶段，将零件置于添加专用脱脂剂的超声波清洗槽内，通过超声波的高频振动，使脱脂剂更高效地渗透到零件表面的微小缝隙和盲孔中，加速油污等有机物的剥离。漂洗过程同样引入超声波辅助，在高电阻率纯水中，超声波产生的微小气泡破裂时产生的冲击力，能将残留的脱脂剂从零件表面彻底清除。酸洗环节，硝酸 / 氢氟酸混合液在超声波作用下，与金属杂质和氧化物的反应更充分，对于复杂结构零件的死角部位，超声波能促进酸液的循环流动，确保清洗无盲区。
高精度超声波参数控制：采用高频率超声波清洗设备（通常频率在数百千赫兹），以适应超小颗粒的去除需求。在清洗过程中，根据零件材质和污染程度，精确调节超声波功率密度，避免因功率过高对零件表面造成损伤。同时，通过持续的超声波作用，配合多次纯水漂洗，最终在高洁净度环境中完成干燥，确保零件表面达到近乎零污染的超高标准。
高标准清洗等级（用于重要工艺设备零件）
优化型超声波清洗应用：脱脂和漂洗步骤延续超声波辅助方式，但相较于超高标准，可适当降低超声波频率（一般在几十至一百多千赫兹）。酸洗时，针对对酸敏感的材质，通过调整超声波的作用时间和间歇模式，在保证清洗效果的同时，减少酸液对零件的侵蚀。例如，采用脉冲式超声波，即工作一段时间后暂停片刻，既能促进酸液与污染物的反应，又能避免局部温度过高对零件造成影响。
表面处理后的超声波精洗：零件经过细微抛光处理后，再次进行超声波清洗。此时使用低功率超声波，在高纯度纯水中对零件表面进行精洗，去除抛光过程中可能产生的微小磨屑，确保零件表面的顺滑连接，进一步减少污染物吸附位点。
中等标准清洗等级（针对一般性辅助设备零件）
常规超声波清洗流程：简化化学清洗步骤中，超声波清洗作为主要物理清洗手段。脱脂阶段，将零件放入含有适量脱脂剂的超声波清洗槽，利用中低频率超声波（通常在几十千赫兹）去除表面一般性污渍。酸洗环节可适当缩短超声波作用时间，降低清洗液浓度，在满足清洗要求的前提下提高效率。
组合式清洗方式：对于一些非关键表面，采用超声波清洗与手工擦洗结合的方式。先用超声波去除大部分污染物，再用浸泡过异丙醇的软布进行擦拭，既能保证清洗效果，又能降低成本。超声波清洗后，通过常规纯水漂洗和干燥处理，使零件达到中等清洗等级标准。
半导体设备零件清洗等级要求贯穿于半导体制造的整个产业链，从设备制造、安装调试到日常生产运行，每一个环节都对零件清洗等级有着严格把控。超声波清洗作为一种高效的物理清洗技术，在不同清洗等级中都发挥着关键作用，其与化学清洗的协同配合，为实现各等级的洁净度要求提供了有力保障。