[实用新型]一种二相流雾化喷射清洗装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体清洗设备技术领域，更具体地，涉及一种二相流 雾化喷射清洗装置。

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。同时液相流体的利用 率较低，导致资源的极度浪费。

为了减少对晶圆表面图形的损伤，需要进一步缩小喷射出的液体颗粒的 尺寸，并且更好地控制雾化颗粒的运动方向、运动速度、运动轨迹以及均匀 性等，来减小液体颗粒对图形侧壁和边角的损伤，提高清洗质量和效率，节 约清洗成本。

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，提供一种结构 简单、重复性好的二相流雾化喷射清洗装置，通过合理的结构设计以及相应 的工艺参数调整，完成气液两相雾化过程，形成尺寸均一的超微液体颗粒喷 雾，并利用载气使雾化颗粒以一定的动能垂直运动至晶圆表面，完成对晶圆 的移动雾化清洗过程，可减小液体颗粒对晶圆图形侧壁和边角的损伤，提高 清洗质量和效率，节约清洗成本。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种二相流雾化喷射清洗装置，用于对放置在清洗腔内旋转平台上的 晶圆进行雾化清洗，所述清洗装置包括：

喷嘴主体，其内部设有液体管路，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；所述液体导向出口 和/或气体导向出口为直管形、螺旋管形或拉瓦尔喷管结构；

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，由液体导向出口喷出的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雾化颗粒，并经雾化颗粒导向出口向下喷向晶圆表面。

优选地，所述喷嘴主体的横截面形状包括圆形、三角形或多边形，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。