微氣泡產生器是什麼？了解原理、應用、優缺點與選擇重點！

半導體產業中對於晶圓潔淨度的要求非常高，就算是微小的灰塵或髒污都有可能影響後續產線的製造品質，因此清洗流程的品質是決定晶圓良率的關鍵因素。微氣泡產生器是一項逐漸受到關注的輔助洗淨技術，可依污染物特性及製程需求，與純水沖洗、超音波、噴淋或刷洗等方式搭配使用。本文帶你了解微氣泡產生器的重要性，以及在半導體產業中常見的清洗技術有哪些，協助企業規劃適合的半導體清洗方案。

※微細氣泡（Fine Bubble）泛指直徑小於100 µm的氣泡，其中直徑約1～100 µm者稱為微氣泡（Microbubble），小於1 µm者稱為超微細氣泡（Ultrafine Bubble）。

微氣泡產生器是什麼？

微氣泡產生器是利用加壓、旋流和特殊噴嘴結構，進行微氣泡清洗技術的清洗設備。直徑約1～100 微米（µm）的微氣泡，深入到一般水流無法觸及的縫隙與死角後，微氣泡具有較大的氣液界面積，並可能呈現特定的表面電位。依水質、污染物及表面材質等條件，可透過界面作用、微尺度流動及氣泡搬送等機制，促進污染物剝離並降低再附著的可能性。

相較於其他清洗方式，微氣泡清洗技術兼具了保護脆弱結構，以及能夠充入空氣之外的特定氣體，精準去除髒污的優勢，更全面的提升清洗效果。目前已被廣泛的運用到各產業的清洗流程中。

微氣泡產生器的應用產業

半導體產業

半導體零組件與晶圓的結構非常精密，佈滿了許多肉眼看不到、也無法用一般水流清洗的微小縫隙。藉由微氣泡的氣液界面特性、表面電荷效應以及微尺度流動的作用，在適當的流量、氣泡粒徑與製程條件下，微氣泡可透過氣液界面及局部流動作用，輔助污染物剝離、搬送及再附著抑制。實際效果仍須依元件結構、污染物種類及清洗條件進行驗證，讓後續製程的品質變得更穩定。

工業清洗

傳統的工業清洗流程中通常會使用大量的化學藥劑，企業不只需要承擔採購藥劑的成本，還要另外處理廢液。導入微氣泡產生器後，在部分適用製程中，有機會減少化學清潔劑的使用量，或提升純水清洗及既有洗淨製程的效率，提升清洗效果的同時，不但節省成本，也減少對環境的負面影響。

水產養殖與農業灌溉

傳統打氣設備產生的氣泡沒這麼細緻，溶氧效率不佳可能造成養殖場的魚蝦抵抗力變差、容易生病；而在農業上如果灌溉水的溶氧量太低，提升水中溶氧有助於改善養殖水體環境；在農業灌溉與水耕系統中，也可能有助於維持根部供氧及養分吸收。實際效果會受到水質、作物種類、養殖密度及管理條件影響。

食品加工

除了設備，微氣泡產生器也會用來清洗蔬果以及食物容器。比起用一般水流沖洗，可用於輔助去除蔬果表面的泥沙、部分油脂及附著性污染物。對農藥殘留的去除效果則會因農藥種類、氣體種類、處理時間及設備條件而異，讓食品安全更升級。

環境工程

微氣泡產生器在環境工程主要是運用在廢水處理的階段。微氣泡會主動附著在水中的油脂及懸浮固體上，讓原本比較重的污染物浮上水面，後續的處理就更加容易，減輕整套廢水處理系統的負擔。

微氣泡產生器的優點

提升氣體的溶解效率

微氣泡產生器製造的細小氣泡能夠擴大氣體與水的接觸面積，讓氣體更快溶解於水中。微小氣泡具有較大的單位體積氣液界面積，並可延長氣液接觸時間，因此有助於提升氣體的質傳速度與利用效率。若使用氧氣、臭氧或二氧化碳等功能性氣體，也可依製程目的賦予水體不同的處理特性。因此微氣泡是許多企業都會導入的清洗技術之一。

提升顆粒去除率

在半導體產業中，顆粒去除率是工程師評估清洗設備的重要因素，微氣泡產生器的優勢是可以在不傷害結構的前提下，帶走一般水流清洗不到的污染物，將晶圓、光罩或精密零組件清洗乾淨。

符合ESG目標

在淨零碳排的趨勢下，半導體廠也面臨綠色轉型的壓力。微氣泡本質上屬於物理性清洗技術，只要在清洗流程中妥善運用，就可以有效減少化學清潔劑的使用量，是作為企業規劃ESG目標與綠色製程的重要設備。
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微氣泡產生器的缺點

初期設置成本高

要完整導入微氣泡清洗技術，除了設置微氣泡產生器之外，另需安裝泵浦、氣體供應系統以及監測儀。若是要運用在半導體產業中，還須進行現場產線評估的步驟才能執行安裝。在設置初期的金錢和時間成本都相對較高，企業在導入前可先評估預算與實際需求是否符合規劃。導入成本會依處理流量、材質潔淨度、氣體供應、泵浦及監測需求而異。半導體等高潔淨度用途通常還需要進行材質選定、污染管理及現場驗證。

技術門檻高

微氣泡是技術門檻相當高的清洗方式，需要高度依賴工程師精準的設定參數與設備設計來穩定控制氣泡的粒徑、濃度與分布。而且氣體的溶解效率很容易受到氣體種類、水溫及壓力的影響，如果沒有控制好相關的影響因素，就無法達到理想的清洗效果。

受氣體溶解度限制

微氣泡可提升氣液接觸面積及質傳效率，但液體中的平衡溶解濃度仍主要受到氣體種類、溫度、壓力及水質條件限制。當溶解氣體接近飽和後，繼續增加供氣量不一定能提高溶解濃度，反而可能造成氣泡粗大化或氣體利用率下降。但還是會受到氣體溶解度的限制。只要水中氣體已經達到飽和的狀態，就算持續增加氣體，也不會再提升清洗效果。

常見的半導體清洗技術

常見的半導體清洗技術主要可以分成「乾式清洗」與「濕式清洗」兩大種類，兩者的差異在於清洗介質的不同，並沒有絕對的優劣。根據清洗材料的不同選擇合適的清洗方式，才能達到最理想的清洗效果。
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半導體乾式清洗技術

乾式清洗是指不以液態清洗液為主要介質的處理方式，其作用機制可能包含物理剝離、光熱作用、離子轟擊或化學反應。適合局部處理、表面改質，或不宜接觸大量水分的元件。適合用於局部處理精密元件，或是對水分敏感的零組件。另外，清洗過程中不需要用到純水或化學藥劑的特性也比較符合永續發展的趨勢，可作為企業實現ESG目標的具體做法。

半導體乾式清洗技術比較表

（手機版表格可左右滑動）

半導體濕式清洗技術

濕式清洗是技術成熟也比較常使用的清洗技術，原理是利用純水與化學藥劑沖刷污染物，適合用來處理大範圍表面，清洗效率較高。再加上可以針對不同污染物調配適合的化學藥劑，可去除的污染物種類也更多。

半導體濕式清洗技術比較表

（手機版表格可左右滑動）

半導體清洗方案推薦：霖豐超音波＋微米氣泡洗淨方案

隨著半導體元件結構越來越精密，只靠單一清洗技術已經很難達到理想的清洗效果。霖豐股份有限公司推出超音波＋微米氣泡洗淨方案，結合超音波與微米氣泡兩種清洗技術，突破一般清洗技術的限制，協助企業優化清洗流程。
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打造雙重洗淨效果 

霖豐超音波＋微米氣泡洗淨方案採用由強至弱的雙段洗淨策略，先利用超音波所產生的空化、聲流及液體剪切作用，促進污染物從工件表面脫離。讓污染物迅速剝離元件表面，再搭配微氣泡與水流，協助已剝離污染物的搬送、排出，並降低再次附著於工件表面的可能性。兩者的協同效果，可以透過適當的頻率、功率、流量及處理時間設定，有望兼顧洗淨效率與低損傷需求。降低化學藥劑依賴，實現綠色清洗製程
超音波與微米氣泡技術都屬於物理洗淨技術，可以在減少化學藥劑依賴的情況下，達到更好的去污效果。相較於傳統濕式化學清洗方式，能夠減少廢液處理、降低環境負擔，讓清洗流程更符合綠色製程的發展方向。

結論

半導體的清洗方式有很多種類，根據製程需求選擇適合的清洗技術，才有助於達到良好的潔淨度，進而提升產品良率。霖豐深耕半導體產業超過40年，不僅提供專業的半導體清洗技術，同時重視永續發展。歡迎與我們聯繫，協助企業規劃最理想的半導體清洗方案。