[发明专利]具有超声或兆声振荡的二相流雾化清洗装置及清洗方法

权利要求书

1.一种具有超声或兆声振荡的二相流雾化清洗装置，用于对放置在清洗腔内旋转平台上的晶圆进行超声波或兆声波雾化清洗，其特征在于，所述清洗装置包括：

喷嘴主体，其内部设有液体管路，沿液体管路内壁表面装有超声波或兆声波发生单元，环绕液体管路设有气体管路，喷嘴主体下端设有气液导向部件，气液导向部件以一定对称关系水平设有连通液体管路的多路液体分流管路，各液体分流管路之间具有连通气体管路的出气网板，出气网板垂直设有密布的多数个气体导向出口，沿各液体分流管路设有与喷嘴主体轴线呈预设角度下倾的多数个液体导向出口；

进液管路和进气管路，连接设于一喷淋臂上，并分别连通喷嘴主体内的液体管路、气体管路，所述喷淋臂带动喷嘴主体作过晶圆圆心的圆弧往复运动；

雾化颗粒导向出口，围绕设于气液导向部件下方，其为拉瓦尔喷管结构或具有竖直的内壁；

其中，通过超声波或兆声波发生单元产生超声波或兆声波振荡，将其超声波或兆声波能量传导至流经的清洗液体内，使由液体导向出口喷出的清洗液体与由气体导向出口喷出的气体在气液导向部件下方相交形成的雾化颗粒具有超声波或兆声波能量，并在雾化颗粒导向出口的加速或垂直导向作用下向下喷向晶圆表面进行超声波或兆声波雾化清洗。

2.根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，所述超声波或兆声波发生单元包括朝向液体管路内部方向依次相连设置的压电材料和耦合层，所述压电材料通过接线柱与外部电路连接，以将接收的电信号转化为压电材料的振荡能量，形成高频振荡，并将产生的超声波或兆声波振荡能量依次传导至耦合层及液体管路中的清洗液体内。

3.根据权利要求2所述的清洗装置，其特征在于，所述压电材料和耦合层为相套合的环形，其环绕液体管路内壁设置，并与液体管路内壁表面相平齐。

4.根据权利要求2所述的清洗装置，其特征在于，所述压电材料和耦合层为相连的片形，并与液体管路内壁表面相平齐设置。

5.根据权利要求4所述的清洗装置，其特征在于，所述片形的压电材料和耦合层具有与液体管路内壁相吻合的弧度。

6.根据权利要求2-5任意一项所述的清洗装置，其特征在于，所述耦合层表面涂覆有一层耐腐蚀涂层。

7.根据权利要求6所述的清洗装置，其特征在于，所述耐腐蚀涂层的厚度为1-500微米。

8.根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，所述气液导向部件的多路液体分流管路以液体管路下端为共同连通点，并按均匀的辐条状设置，相邻液体分流管路之间形成近似扇形的出气网板，各液体分流管路的液体导向出口位于出气网板下方，并朝向其对应一侧出气网板的气体导向出口方向向下倾斜设置。

9.根据权利要求8所述的清洗装置，其特征在于，所述液体分流管路具有与喷嘴主体的垂直轴线呈预设角度下倾的一端面，所述液体导向出口由该端面垂直引出。

10.根据权利要求1所述的清洗装置，其特征在于，还包括一液体清洗管路，设于清洗腔内，其位于旋转平台的斜上方、出口朝向旋转平台的中心设置；或者，液体清洗管路连接设于喷淋臂上，其出口位于所述喷嘴主体一侧，并垂直向下设置。

11.一种使用权利要求1～10任意一项所述的具有超声或兆声振荡的二相流雾化清洗装置的清洗方法，其特征在于，包括：设定超声波或兆声波发生单元的工作频率和功率，设定喷淋臂的运动轨迹和清洗工艺菜单，开始清洗工艺，先启动晶圆转动，并打开液体清洗管路，向晶圆表面大流量喷射清洗液体，以在晶圆表面形成一层均匀分布的清洗液体薄膜；接着打开进液管路和进气管路，向喷嘴主体内的液体管路通入一定流量的清洗液体、向气体管路通入一定流量的气体，同时打开超声波或兆声波发生单元，通过压电材料将接收的电信号转化为振荡能量，形成高频振荡，并将产生的超声波或兆声波振荡能量依次传导至耦合层及液体管路中的清洗液体内，使由液体导向出口喷出的清洗液体与由气体导向出口喷出的气体在气液导向部件下方相交形成的雾化颗粒具有超声波或兆声波能量，并在雾化颗粒导向出口的垂直导向或拉瓦尔喷管结构的加速作用下，射入晶圆表面的清洗液体薄膜层内，形成局域的振荡，以对晶圆进行超声波或兆声波雾化清洗。

12.根据权利要求11所述的清洗方法，其特征在于，所述液体清洗管路和进液管路中通入的清洗液体可以相同、也可以不同。