随着半导体制造技术的发展，尤其是随着晶体管线宽尺寸从0.13um到90nm，再到60nm以下，电阻电容延迟（RC Delay）对整个器件功能的影响越来越大。为了应对这种影响，新的材料不断得到应用：低电阻的铜（Cu）代替以前的铝（Al）成为新的金属互连线，金属之间的介质材料也从以前的TEOS SiO2到低介电常数的FSG，再到今天的更低介电常数的BD（blank diamond）。 同时，随着新材料的应用，大马士革（damascene）工艺，电镀铜（ECP，electrochemical plate）技术，化学机械研磨（CMP，chemical mechanical polish）技术等新的工艺和技术也不断地出现和发展。其中，化学机械研磨（CMP）技术作为大马士革（damascene）工艺的关键技术，对芯片良率的影响越来越大。为了提高产品的良率，业界对化学机械研磨工艺提出了很多要求，其中最重要的就是要保持研磨后硅片的清洁，不能有太多的缺陷（defect）。这对化学机械研磨工艺中的清洗技术，尤其是新材料（Cu，BD，etc.）的清洗提出了很高的要求。一般来说，现在先进的化学机械研磨清
洗技术主要由Mega Tank，Brush和Dryer三个清洗和干燥部分（Fig.1）所组成。下面以应用材料公司最新的300mm化学机械研磨清洗设备为例，简单介绍一下这三个部分的原理和功能。
Mega Tank
Mega Tank是在不直接接触硅片的情况下，利用高频的声波在清洗液体中的传播来达到将微粒（particle）从硅片表面分离并带走的过程。在Mega Tank中，是由三种主要的机制共同作用来达到分离带走微粒的目的。
1）微气穴（micro-cavitation） 在高频声场的作用下，在声波的负周期，清洗液中会产生微小的气穴。在声波的正周期，这些微气穴会破裂。微气穴的大小和能量与声波的频率有直接关系。声波的频率越高，微气穴的尺寸就越小。因此，足够小的微气穴的产生和破裂能够在不损伤器件的基础上将微粒从硅片的表面和沟槽中带走，从而达到清洗的目的。
2）声波流（acoustic streaming） 高强度的声波在液体中的传播会导致恒稳态的液体流动，这种流动简称声波流。声波流会在固体与液体的界面产生一层薄薄的流体动力边界层。边界层的厚度与声波的频率以及液体的宏观流速有关。较薄的边界层更有利于通过液体的流动将微粒带离硅片。
3）水分子的加速力（water molecular acceleration force） 变频器（transducer）的振动作用于液体中，将会使水分子同样以高频振动。有计算表明，高频声场中水分子的加速力大约是低频条件下的几十倍，甚至上百倍。从效果上看，水分子每秒几十万次对微粒的高频推拉比低频条件更有利于微粒从硅片上脱离。
因此，在Mega Tank中，微粒在微气穴和水分子加速力的作用下从硅片表面和沟槽中脱离，最后通过声波流被带走，从而达到清洗的目的。另外，如果在Mega Tank的清洗液中添加合适的化学试剂也将有助于微粒的脱离。在Mega Tank清洗过程中，声波的频率、能量，以及清洗液的化学成分和浓度都是非常重要的参数。
Brush
Brush是通过毛刷与硅片之间的相对运动，利用毛刷在硅片上的摩擦力将微粒从硅片上带走过程。基于这个原理，毛刷的转速，硅片的转速以及毛刷对硅片的压力都是非常重要的参数。其中，毛刷对硅片的压力业界通常用毛刷与硅片之间的间隙（gap）来衡量：间隙负得越多，毛刷对硅片的压力越大，摩擦力也就越大。但是，需要注意的是，摩擦力越大，毛刷在硅片上产生划痕和损伤的几率也就越大。因此，毛刷的转速，硅片的转速以及毛刷与硅片之间的间隙要根据具体的情况做具体的优化。另外，Brush中喷洒在硅片表面的化学液体对毛刷的清洗作用也有很大的影响。合适的化学液体能够破坏或减弱微粒、研磨料残留以及硅片表面材质之间的结合力，使毛刷更容易将微粒带离硅片表面。如果使用两个连续的Brush，那么在清洗过程中就能使用不同的化学液体，使化学机械研磨的清洗能够面对更加复杂的化学状况，清洗能力更强，清洗工艺更灵活。
Dryer
Dryer是将湿的硅片最终干燥的过程。由于在现代的半导体制造工艺中越来越多地使用低介电常数材料，化学机械研磨清洗干燥后经常会有水痕（water mark）缺陷（Fig.2）。水痕缺陷产生的原因是随着介电常数的降低，介质材料逐渐从亲水性（hydrophilic）向憎水性（hydrophobic）转变，水和介质材料的接触角（contact angle）也越来越大，传统清洗技术中的甩干法（SRD，Spin Rinse Dry）不能完全将硅片干燥。硅片上残留的水滴蒸发后，水滴中的杂质沉积在硅片