一種氣液兩相霧化清洗裝置及清洗方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種氣液兩相霧化清洗裝置，涉及半導(dǎo)體晶片工藝技術(shù)領(lǐng)域，所述裝置包括氣液兩相霧化噴頭，還包括液相流體的流量控制裝置。本發(fā)明專利技術(shù)的氣液兩相霧化清洗裝置在清洗過(guò)程中增加了垂直于晶片溝槽的物理力，促進(jìn)晶片溝槽中雜質(zhì)和污染物向液相流體主體的傳遞，提高了清洗的效率和效果；同時(shí)本發(fā)明專利技術(shù)通過(guò)液相流體的流量控制裝置來(lái)降低液相流量，采用霧化流體沖洗晶片表面，減少了對(duì)晶片的破壞。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及半導(dǎo)體晶片エ藝
，特別涉及。
技術(shù)介紹
隨著集成電路特征尺寸進(jìn)入到深亞微米階段，集成電路晶片制造エ藝中所要求的晶片表面的潔凈度越來(lái)越苛刻，為了保證晶片材料表面的潔凈度，集成電路的制造エ藝中存在數(shù)百道清洗エ序，清洗エ序占了整個(gè)制造過(guò)程的30 %。·進(jìn)ー步地統(tǒng)計(jì)顯示，整個(gè)半導(dǎo)體器件制造中超過(guò)50%的損失量都是由表面污染、清洗不徹底造成的。在清洗過(guò)程中，液相流體由位于晶片上方的噴頭噴射于晶片上，噴射的液相以很高的流量沖擊晶片時(shí)，將產(chǎn)生ー個(gè)物理作用力。晶片表面溝槽中的雜質(zhì)和污染物被液相流體腐蝕，溶解或懸浮于液相流體中，高速的沖擊カ及下方晶片的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力使液相流體離開晶片表面，同時(shí)將雜質(zhì)和污染物帶走，從而達(dá)到清洗效果，但是傳統(tǒng)的エ藝中雜質(zhì)和污染物向液相流體主體的傳遞較差，影響了清洗的效率和效果，改善溝槽中雜質(zhì)和污染物向液相流體的傳遞可以提高清洗效率和清洗效果。但是隨著晶片圖形的尺寸越來(lái)越小，高速噴射流體對(duì)圖形的損害不能忽視。傳統(tǒng)的清洗噴射技術(shù)存在大尺寸液滴或是噴射流，對(duì)65納米及其以下エ藝的晶片表面的圖形的損傷越顯嚴(yán)重，同時(shí)液相流體的利用率較低，導(dǎo)致資源的極度浪費(fèi)。為了減少對(duì)圖形的損害，現(xiàn)在都在研究納米噴射技術(shù)，即噴射出來(lái)的流體是霧狀的，由許許多多的納米級(jí)的液滴組成。噴頭噴出的液滴，落在晶片表面，將晶片表面的圖形結(jié)構(gòu)上的雜質(zhì)和污染物清洗棹。相比大液滴或連續(xù)的流體而言，納米噴射技術(shù)的確能從ー定程度上減小對(duì)圖形的損害，但是噴射出來(lái)的霧狀納米液滴同樣是以比較高的速度噴射到晶片上，如果這些高速的納米液滴直接與圖形接觸，由于液滴尺寸小，更容易進(jìn)入晶片特征尺寸的內(nèi)部，可能會(huì)造成更深層次的損傷，并且噴射下來(lái)的流體并不都是垂直噴射落到晶片上的，這樣斜入射的流體又會(huì)對(duì)圖形的側(cè)壁和邊角造成更大的損傷。因此，促進(jìn)雜質(zhì)和污染物向液相流體主體的傳遞、減小霧化流體對(duì)晶片的破壞是現(xiàn)在亟待解決的問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何促進(jìn)雜質(zhì)和污染物向液相流體主體的傳遞，以提高清洗的效率和效果；如何減小霧化流體對(duì)晶片的破壞及節(jié)約液相流體。(ニ)技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)提供了一種氣液兩相霧化清洗裝置。本專利技術(shù)提供的氣液兩相霧化清洗裝置包括氣液兩相霧化噴頭，所述氣液兩相霧化噴頭為雙層夾套結(jié)構(gòu)，包括噴嘴、旋轉(zhuǎn)臂、氣體導(dǎo)管、液體導(dǎo)管，所述噴嘴與旋轉(zhuǎn)臂連接，所述氣體導(dǎo)管和液體導(dǎo)管固定在旋轉(zhuǎn)臂上，且氣體導(dǎo)管和液體導(dǎo)管上均設(shè)有氣動(dòng)閥。其中，所述噴嘴與旋轉(zhuǎn)臂是一體的或以螺旋結(jié)構(gòu)、卡套結(jié)構(gòu)方式連接。其中，所述旋轉(zhuǎn)臂為中空結(jié)構(gòu)。其中，所述液體導(dǎo)管位于旋轉(zhuǎn)臂內(nèi)部。液體導(dǎo)管上設(shè)有ー個(gè)氣動(dòng)閥。其中，所述氣體導(dǎo)管位于旋轉(zhuǎn)臂內(nèi)部。氣體導(dǎo)管上設(shè)有ー個(gè)氣動(dòng)閥。其中，所述噴嘴包括中心管路和外層套管，所述中心管路與液體導(dǎo)管相連或者液體導(dǎo)管出ロ端固定直接作為中心管路；所述外層套管與氣體導(dǎo)管相連。 其中，所述噴嘴有良好的密封性。其中，所述中心管路中是液相流體，可以是化學(xué)藥液或超純水等。其中，所述外層套管中是氣相，可以是N2、CO2等。所述氣液兩相霧化清洗裝置還包括液相流體的流量控制裝置，所述液相流體的流量控制裝置與液體導(dǎo)管的進(jìn)液一端相連，所述液相流體的流量控制裝置為并聯(lián)結(jié)構(gòu)，包括供液端管路、第一分支管路、第二分支管路和連接噴頭端，所述供液端管路設(shè)置ー個(gè)針閥，串聯(lián)ー個(gè)氣動(dòng)閥，之后連接兩個(gè)并聯(lián)分支管路，在第一分支管路設(shè)置ー個(gè)氣動(dòng)閥，用于液相エ藝的供液；第二分支管路依次串聯(lián)ー個(gè)針閥和ー個(gè)氣動(dòng)閥，用于氣液兩相エ藝供液，兩分支管路匯合成一條管路，為連接噴頭端，并設(shè)置回吸閥。在保證回吸閥穩(wěn)定工作的條件下，同時(shí)關(guān)閉供液端管路上游的控制兩條并聯(lián)分支管路的氣動(dòng)閥，開啟氣體導(dǎo)管上的氣動(dòng)閥，開啟外層套管中的N2能夠作為N2I藝臂。S卩，可發(fā)揮N2エ藝臂的功能，因此，本專利技術(shù)可以省去傳統(tǒng)エ藝的N2エ藝臂。本專利技術(shù)還提供了一種基于所述氣液兩相霧化清洗裝置的清洗方法。本專利技術(shù)所述的氣液兩相霧化清洗裝置在清洗過(guò)程中，采用氣液兩相與單液相交替的エ藝，當(dāng)所述氣液兩相霧化清洗裝置不包括液相流體的流量控制裝置吋，采用單液相エ藝時(shí)，氣液兩相霧化噴頭的氣體導(dǎo)管的氣動(dòng)閥關(guān)閉，液體導(dǎo)管的氣動(dòng)閥開啟；米用氣液兩相エ藝吋，同時(shí)開啟氣體導(dǎo)管和液體導(dǎo)管的氣動(dòng)閥。當(dāng)氣液兩相同時(shí)開啟時(shí)，所述外層套管中的氣相對(duì)所述中心管路中的液相產(chǎn)生環(huán)向剪切作用，可促使所述中心管路中的液體霧化，動(dòng)能増大，増加了垂直于晶片溝槽的物理力，加強(qiáng)了對(duì)晶片溝槽的沖擊，可加快晶片溝槽中雜質(zhì)和污染物的液相流體的擴(kuò)散和傳遞。將液相流體的流量控制在ー個(gè)較小值，即能達(dá)到減小流體對(duì)晶片的沖擊和節(jié)約液相流體的目的。噴嘴中噴射的霧狀流體沖洗晶片表面，形成了ー層晶片表層液面，該過(guò)程中増加了垂直于晶片溝槽的物理力，促進(jìn)晶片溝槽中雜質(zhì)和污染物向霧狀流體的傳遞，提高了清洗的效率和效果。エ藝過(guò)程開始，噴嘴從晶片一端邊緣進(jìn)入，采用單液相エ藝沖洗，直到經(jīng)過(guò)晶片中心，換為氣液兩相エ藝噴射沖洗，將晶片溝槽中的雜質(zhì)和污染物趕到晶片邊緣，待噴嘴到達(dá)晶片另一端邊緣，再次換為單液相エ藝沖洗，噴嘴返回晶片中心后，換為氣液兩相エ藝噴射沖洗，再次到達(dá)晶片邊緣，換為單液相エ藝沖洗，如此往復(fù)進(jìn)行清洗。但是,氣液兩相流體沖洗晶片表面,動(dòng)能增大,對(duì)圖形結(jié)構(gòu)形成沖擊，當(dāng)所述氣液兩相霧化清洗裝置包括液相流體的流量控制裝置時(shí)，本專利技術(shù)通過(guò)液相流體的流量控制裝置來(lái)降低液相流量，由于霧化流體的質(zhì)量小，對(duì)晶片表面結(jié)構(gòu)的沖擊カ小，保護(hù)圖形結(jié)構(gòu)不被損壞。本專利技術(shù)所述的氣液兩相霧化清洗裝置在清洗過(guò)程中，采用氣液兩相與單液相交替的エ藝，其中，液體流量通過(guò)前述液相流體的流量控制裝置來(lái)控制采用單液相エ藝時(shí)，所述流量控制裝置的第二分支管路氣動(dòng)閥關(guān)閉，第一分支管路氣動(dòng)閥開啟，流量由供液端管路的針閥控制，所述氣液兩相霧化噴頭的氣體導(dǎo)管的氣動(dòng)閥關(guān)閉，液體導(dǎo)管的氣動(dòng)閥開啟；采用氣液兩相エ藝時(shí)，液相流體的流量降低為適當(dāng)值，通過(guò)控制液相流量來(lái)調(diào)整霧狀流體，所述流量控制裝置的第一分支管路的氣動(dòng)閥關(guān)閉，第二分支管路氣動(dòng)閥和針閥開啟，流量由第二分支管路的針閥控制，同吋，開啟所述氣液兩相霧化噴頭氣體導(dǎo)管和液體導(dǎo)管的氣動(dòng)閥，即開啟外層套管中的％等氣相。エ藝過(guò)程開始，噴嘴從晶片一端邊緣進(jìn)入，采用單液相エ藝沖洗，直到經(jīng)過(guò)晶片中心，換為氣液兩相エ藝噴射沖洗，將晶片表面雜質(zhì)和污染物趕到晶片邊緣，待噴嘴到達(dá)晶片另一端邊緣，再次換為單液相エ藝沖洗，噴嘴返回晶片中心后，換為氣液兩相エ藝噴射沖洗，再次到達(dá)晶片邊緣，換為單液相エ藝沖洗，如此往復(fù)進(jìn)行清洗。(三)有益效果(I)本專利技術(shù)的氣液兩相霧化清洗裝置包括氣液兩相霧化噴頭，清洗過(guò)程中采用氣液兩相與單液相交替的エ藝，該過(guò)程中増加了垂直于晶片溝槽的物理力，促進(jìn)晶片溝槽中雜質(zhì)和污染物向液相流體主體的傳遞，提高了清洗的效率和效果，同時(shí)，有利于節(jié)約液相流體。(2)本專利技術(shù)通過(guò)液相流體的流量控制裝置來(lái)降低液相流量，采用霧化流體沖洗晶片表面，由于霧化流體的質(zhì)量小，對(duì)晶片表面結(jié)構(gòu)的沖擊カ小，減少了對(duì)晶片的破壞。(3)本專利技術(shù)中高動(dòng)能的氣液兩相流體由晶片中心推向邊緣，有利于將雜質(zhì)和污染物帶出晶片表面，同時(shí)可以減少因液滴濺射帶來(lái)的污染。(4)本專利技術(shù)的氣液兩相霧化清洗裝置在清洗過(guò)程中采用液相與氣液兩相本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種氣液兩相霧化清洗裝置，其特征在于，所述裝置包括氣液兩相霧化噴頭，所述氣液兩相霧化噴頭為雙層夾套結(jié)構(gòu)，包括噴嘴、旋轉(zhuǎn)臂、氣體導(dǎo)管、液體導(dǎo)管，所述噴嘴與旋轉(zhuǎn)臂連接，所述氣體導(dǎo)管和液體導(dǎo)管固定在旋轉(zhuǎn)臂上，且氣體導(dǎo)管和液體導(dǎo)管上均設(shè)有氣動(dòng)閥。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種氣液兩相霧化清洗裝置，其特征在于，所述裝置包括氣液兩相霧化噴頭，所述氣液兩相霧化噴頭為雙層夾套結(jié)構(gòu)，包括噴嘴、旋轉(zhuǎn)臂、氣體導(dǎo)管、液體導(dǎo)管，所述噴嘴與旋轉(zhuǎn)臂連接，所述氣體導(dǎo)管和液體導(dǎo)管固定在旋轉(zhuǎn)臂上，且氣體導(dǎo)管和液體導(dǎo)管上均設(shè)有氣動(dòng)閥。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述噴嘴與旋轉(zhuǎn)臂是一體的或以螺旋結(jié)構(gòu)、卡套結(jié)構(gòu)方式連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)臂為中空結(jié)構(gòu)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述液體導(dǎo)管位于旋轉(zhuǎn)臂內(nèi)部。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述氣體導(dǎo)管位于旋轉(zhuǎn)臂內(nèi)部。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述噴嘴包括中心管路和外層套管，所述中心管路與液體導(dǎo)管相連或者液體導(dǎo)管出口端固定直接作為中心管路；所述外層套管與氣體導(dǎo)管相連。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述中心管路中是液相流體，所述外層套管中是氣相。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述裝置還包括液相流體的流量控制裝置，所述液相流體的流量控制裝置與液體導(dǎo)管的進(jìn)液一端相連，所述液相流體的流量控制裝置為并聯(lián)結(jié)構(gòu)，包括供液端管路、第一分支管...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蘇宇佳，吳儀，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：