一种二相流雾化喷射清洗装置的制造方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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。
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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】
[0009]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。
[0010]为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下:
[0011]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:
[0012]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；
[0013]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；
[0014]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；
[0015]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。
[0016]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。
[0017]优选地，所述拉瓦尔喷管结构依次包括收缩管、窄喉、扩张管，所述收缩管和/或扩张管的纵截面具有直线或弧线形的管壁形状。
[0018]优选地，所述窄喉为一段定径管。
[0019]优选地，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。
[0020]优选地，所述预设角度为10?80°。
[0021]优选地，所述预设角度为30?60°。
[0022]优选地，所述液体导向出口和/或气体导向出口为直管或螺旋管形时，其截面形状包括圆形、三角形、多边形;优选地，所述气体导向出口和/或液体导向出口的直径或顶底高为I?ΙΟΟΟμπι;进一步优选地，所述气体导向出口和/或液体导向出口的直径或顶底高为200?400μπιο
[0023]优选地，所述进液管路由喷嘴主体的上端面中部或上端侧部进入喷嘴主体内连通液体管路，所述进气管路对应由喷嘴主体的上端侧部或上端面中部进入喷嘴主体内连通气体管路。
[0024]优选地，当所述进气管路由喷嘴主体的上端侧部进入喷嘴主体内连通气体管路时，在其气体进口下方的所述气体管路内环绕液体管路水平设置一气体隔板，所述气体隔板设有环绕液体管路的一系列不同尺寸的通孔，其按远离气体进口的方向尺寸依次减小。
[0025]优选地，所述通孔的形状包括圆形、三角形或多边形。
[0026]优选地，所述气体隔板设有一环绕液体管路的弧形通孔，其按远离气体进口的方向开口逐渐减小。
[0027]优选地，所述喷嘴主体的横截面形状为扇形，所述气液导向部件的多路液体分流管路以一与扇形轴线重合的液体分流管路为主干，并通过该主干液体分流管路连通液体管路下端，其他的液体分流管路对称分列其两侧，并与同侧扇形的边平行;液体分流管路以外区域形成出气网板，沿各液体分流管路设有两列分别朝向其两侧方向下倾并与喷嘴主体的垂直轴线呈预设角度设置的液体导向出口。
[0028]优选地，所述喷嘴主体的形状为水平的长条形，其内部沿长轴方向并列设有液体管路和气体管路，并各自连通进液管路、进气管路，在液体管路和气体管路底部、沿其长轴方向各自设有与其连通的若干列平行设置的液体导向出口、气体导向出口，各液体导向出口、气体导向出口在喷嘴主体的水平轴线两侧对称排列，并与该水平轴线呈相同的预设角度相向下倾设置，雾化颗粒导向出口围绕设于液体导向出口和气体导向出口下方。
[0029]优选地，所述喷嘴主体通过与其配合外设的旋转部件进行转动，在所述喷嘴主体一侧、沿其转动方向外设一垂直方向的保护罩。
[0030]优选地，所述喷嘴主体具有一球形部，所述旋转部件为环绕该球形部并可转动卡接的旋转卡扣;所述保护罩连接设于旋转卡扣下方，其具有弧形的遮挡面。
[0031 ]优选地，还包括一液体清洗管路，设于清洗腔内，并位于旋转平台的斜上方，其出口朝向旋转平台的中心设置;或者，液体清洗管路可连接设于喷淋臂上，其出口位于所述喷嘴主体一侧，并垂直向下设置。
[0032]本实用新型具有以下优点:
[0033]1、通过由液体导向出口和气体导向出口形成的雾化喷嘴结构，使其喷射的高速液体流与高速气体流产生充分地相互作用，并可通过调整管路流量，来形成颗粒尺寸均一、可调的超微雾化液滴，可大大缩小雾化颗粒尺寸，减小其具有的能量，避免对晶圆表面图形结构造成损伤；当雾化颗粒导向出口具有拉瓦尔喷管结构时，可在进气管路和进液管路保持流量不