超声波喷嘴通过高频振动将液体雾化成细小的液滴，并以低速均匀地喷洒到基材表面。这种技术无需额外压力，喷嘴不易堵塞，且能够精准地控制喷雾量和分布。与传统压力喷嘴相比，超声波喷嘴大幅降低了喷涂速度和材料消耗，从而减少了溢出和环境污染。
自20世纪80年代中期以来，超声波喷嘴在半导体制造中被广泛应用，特别是在硅和砷化镓晶片上涂覆光刻胶显影剂。该显影剂是一种能够显示光学步进器成像电路的化学物质。喷涂过程中，通过旋转晶片使显影剂均匀分布。超声波喷嘴的柔和且连续的喷雾模式能提升显影效率、减少材料浪费，并显著提高关键尺寸的控制精度。据研究，超声波喷涂能节省多达70%的材料消耗。
传统旋涂通常从缓慢旋转或静止的基板开始，将液体均匀喷洒后，基板高速旋转，以均匀分布涂层。超声波喷涂的优势在于柔和的喷雾和连续的材料补充，不仅降低了反弹颗粒的形成，还进一步提高了涂层的均匀性和显影效率。该技术的优点使得其在半导体制造中逐渐取代传统工艺，并显著减少材料浪费，提升生产质量。
超低流速超声喷嘴带来的可能性
超声波喷嘴有了一个新的令人兴奋的应用领域，那就是光刻胶的旋涂。开发了一种在200毫米的硅晶片上超声波喷洒光刻胶的方法。这种方法可以大幅降低涂层材料的用量，只需大约1.3毫升，而且可以保持与传统的消耗更多材料的分配方法相同的晶片均匀性。
相比之下，一家主要的光刻胶供应商说，用传统的分配技术在200毫米的晶片上涂层I线光刻胶时，平均每次分配要消耗3到3.5毫升。这些应用光刻胶的方法通常是将材料以连续的流形式沉积在晶片的中心或者以螺旋形式沉积在晶片上，然后让晶片缓慢旋转。在任何一种情况下，旋涂过程中的离心力都会将大部分材料（超过99%）抛出。最后留下的薄膜才是最终的涂层。这些化学品的成本高达3220美元/升。因此，如果能够减少60%的消耗量，就会带来显著的和巨大的成本节约。
空气污染是设备制造商一直不愿意使用喷雾工艺的一个主要原因。具体来说，喷雾会导致干燥的空气中的光刻胶颗粒重新沉积在晶片表面的可能性。
超声波光刻加工的优势
超声波喷嘴利用高频振动将液体雾化成细小的滴，以低速度喷洒到基材上。这种技术不需要压力，也不会堵塞，而且可以精确且重复地控制喷雾的量和分布。与传统的压力喷嘴相比，超声波喷嘴的喷雾速度和材料消耗都大大降低了，从而减少了溢出和环境污染。
超声波喷嘴在光刻加工中有着重要的应用。半导体制造商使用它们在硅和砷化镓晶片基板上旋涂光刻胶显影剂，这是一种可以显示出光学步进器成像电路的化学物质。旋涂的过程是先将喷嘴插入到晶片上方，然后快速旋转晶片，使涂层均匀分布。由于超声波喷嘴的喷雾柔和且持续，可以提高化学活性，提高显影效率，减少反弹和材料浪费。据报道，这种技术可以节省高达70%的材料，并改善关键尺寸的控制。
与传统的旋涂相比，超声波喷嘴的优势在于它们可以更均匀地分布材料，而且减少了液体分布对表面张力的依赖。传统的旋涂是将材料以水坑或流的形式沉积在晶片的一部分上，然后依靠离心力将其分散到表面。这个过程需要精确地控制温度和溶剂蒸发率，以保证涂层的完整性和均匀性。而超声波喷嘴则是将材料以雾化的形式喷洒在晶片的整个表面，形成连续的薄膜。这样就不需要考虑溶剂蒸发和表面力的问题，也不会产生溅射和背面沉积。
超声波喷嘴的工作方式是，它们位于晶片上方的一个臂上，可以从中心到边缘或反之移动。它们产生直径高达0.5英寸的喷雾包络，覆盖了整个表面。在分配过程中，流量会变化，以适应晶片不同部分的表面移动速度。这样可以保证涂层的均匀性和质量。