[实用新型]一种气液二相流雾化清洗装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体清洗设备领域，更具体地，涉及一种气液气液二相流雾化清洗装置。

背景技术

随着半导体集成电路制造技术的高速发展，集成电路芯片的图形特征尺寸已进入到深亚微米阶段，导致芯片上超细微电路失效或损坏的关键沾污物(例如颗粒)的特征尺寸也随之大为减小。

在集成电路的制造工艺过程中，半导体晶圆通常都会经过诸如薄膜沉积、刻蚀、抛光等多道工艺步骤。而这些工艺步骤就成为沾污物产生的重要场所。为了保持晶圆表面的清洁状态，消除在各个工艺步骤中沉积在晶圆表面的沾污物，必须对经受了每道工艺步骤后的晶圆表面进行清洗处理。因此，清洗工艺成为集成电路制作过程中最普遍的工艺步骤，其目的在于有效地控制各步骤的沾污水平，以实现各工艺步骤的目标。

为了清除晶圆表面的沾污物，在进行单片湿法清洗工艺时，晶圆将被放置在清洗设备的旋转平台(例如旋转卡盘)上，并按照一定的速度旋转；同时向晶圆的表面喷淋一定流量的清洗药液，对晶圆表面进行清洗。

在通过清洗达到去除沾污物目的的同时，最重要的是要保证对晶圆、尤其是对于图形晶圆表面图形的无损伤清洗。

随着集成电路图形特征尺寸的缩小，晶圆表面更小尺寸的沾污物的去除难度也在不断加大。因此，很多新型清洗技术在清洗设备上也已得到较广泛的应用。其中，在单片湿法清洗设备上，利用雾化清洗技术可以进一步改善清洗工艺的效果。在雾化清洗过程中，雾化颗粒会对晶圆表面的液膜产生一个冲击力，并在液膜中形成快速传播的冲击波。冲击波作用于颗粒污染物上时，一方面可以加快污染物从晶圆表面脱离的过程；另一方面，冲击波会加速晶圆表面清洗药液的流动速度，促使颗粒污染物更快地随着药液的流动而被带离晶圆表面。

然而，目前常见的雾化清洗装置所产生的雾化颗粒尺寸较大，且雾化颗粒所具有的能量也较高，当这些雾化清洗装置应用在65纳米及以下技术代的晶圆清洗工艺中时，很容易造成表面图形损伤等问题。

因此，需要通过对雾化装置的结构进行深入设计，来进一步缩小雾化颗粒的尺寸，并减小其所携带的能量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种新的气液二相流雾化清洗装置，通过合理的结构设计，以及相应的工艺参数调整，可达到精细雾化的效果，实现晶圆表面的无损伤清洗，具有操作简单、重复性好的优点。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种气液二相流雾化清洗装置，用于对放置在清洗设备旋转平台上的晶圆进行雾化清洗，所述清洗装置包括：

主体，可动悬设于所述清洗设备的旋转平台上方或斜上方；

第一～第三入口接头，设于所述主体上，所述第一入口接头用于通入清洗药液，所述第二、第三入口接头用于分别通入高压气体；

喷嘴，设于所述主体下方，包括一中央气体喷嘴和若干雾化喷嘴，各所述雾化喷嘴在所述中央气体喷嘴下方围绕其垂直中轴线对称下倾设置，各所述雾化喷嘴的中轴线在所述中央气体喷嘴的中轴线上交汇于一点，每个所述雾化喷嘴通过一个第一Laval喷管同时连接第一、第二入口接头，所述中央气体喷嘴通过一个第二Laval喷管连接第三入口接头；

其中，由所述第一入口接头通入的清洗药液和所述第二入口接头通入的高压气体，在各所述第一Laval喷管的入口处汇聚后形成气液二相流第一级雾化药液，并经所述第一Laval喷管加速后从各所述雾化喷嘴喷出，在交汇处产生碰撞后形成第二级雾化药液，同时，由所述第三入口接头通入的高压气体经所述第二Laval喷管加速后从所述中央气体喷嘴喷出，在交汇处与第二级雾化药液产生碰撞后形成第三级雾化药液，并加速向下运动至晶圆表面，以进行移动雾化清洗。

优选地，所述主体内设有第一、第二主腔体，所述第一入口接头通过所述第一主腔体分别连接至各所述第一Laval喷管的入口，所述第二入口接头通过所述第二主腔体分别连接至各所述第一Laval喷管的入口。

优选地，所述第一主腔体通过第一通道分别连接至各所述第一Laval喷管的入口，所述第二主腔体通过第二通道分别连接至各所述第一Laval喷管的入口。

优选地，所述雾化喷嘴的数量为至少二个，并在水平圆周上均匀分布。

优选地，所述主体的下方设有导向喷管，用于对形成的第三级雾化药液进行导向。

优选地，所述导向喷管为圆形、方形或长条形。

优选地，所述导向喷管内设有第三Laval喷管。

优选地，所述主体连接所述清洗设备的喷淋支架。