一种可自清洁的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，涉及一种具有自清洁功能的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上，并受到安装在旋转平台上的多个夹持部件夹持，夹持部件夹持着晶圆以进行高速旋转；同时，在晶圆的上方，清洗设备还设有喷淋臂，可通过喷淋臂向晶圆表面喷射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，以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。
[0009]此外，在单片湿法清洗设备上，清洗药液和超纯水等是通过固定在喷淋臂上的药液管路或者是喷嘴等清洗部件喷射在旋转的晶圆表面，完成表面清洗。当清洗工艺间隔时间较长时，需要对管路里残存的清洗药液进行预冲洗，使管路中充满新鲜的清洗药液，以保证工艺效果的一致性。预冲洗可以将管路里残存的化学药液置换掉，但是对于管路出口处，或者是喷嘴出口处残留的化学药液却作用很小。特别是对一些粘度较大的化学清洗药液，经过较长时间的待机后，会干燥形成一些形状不规则的颗粒，在后续的清洗工艺时被清洗药液带到晶圆表面，造成局部的缺陷，导致产品良率下降。
[0010]因此，还需要对清洗药液管路、喷嘴出口处残留化学药液的清洁方式进行优化改进，以保证工艺质量的一致性。
【实用新型内容】
[0011]本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种可自清洁的二相流雾化喷射清洗装置，通过设计将自清洁功能与二相流雾化喷射清洗结合起来的新喷嘴结构，不但可以有效解决造成晶圆图形侧壁和边角损伤的问题，而且可以使清洗装置喷嘴在清洗工艺过程中以及清洗结束后都能得到及时清洁，提高清洗质量和效率，节约清洗成本。
[0012]为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下:
[0013]—种可自清洁的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清洗，并进行自清洁，所述清洗装置包括:
[0014]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；
[0015]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；
[0016]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；
[0017]自清洁单元，围绕设于主体下部，其设有环绕雾化颗粒导向出口并朝向内侧下倾设置的清洁介质出口，所述清洁介质出口连通自清洁单元设有的清洁介质入口 ；
[0018]其中清洗时，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雾化颗粒，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雾化清洗，同时，由清洁介质出口倾斜喷出气体，对雾化颗粒导向出口的下端进行在线清洁，并防止清洗药液在雾化颗粒导向出口的侧壁上凝结成大的液滴，滴落到晶圆表面;晶圆清洗工艺结束以后，喷嘴在喷淋臂的带动下回到初始位置，由清洁介质出口倾斜喷出气体、液体或其雾化混合物，对雾化颗粒导向出口的下端进行离线清洁。
[0019]优选地，所述自清洁单元环绕雾化颗粒导向出口设有清洁介质缓冲腔，其分别连通清洁介质出口和清洁介质入口。
[0020]优选地，所述清洁介质缓冲腔朝向清洁介质出口方向口径逐渐缩小。
[0021]优选地，所述清洁介质出口朝向雾化颗粒导向出口内侧方向倾斜5-60°设置。
[0022]优选地，所述清洁介质出口的下端面低于雾化颗粒导向出口的下端面设置。
[0023]优选地，所述清洁介质出口的下端面低于雾化颗粒导向出口的下端面0.5-3毫米设置。
[0024]优选地，所述清洁介质出口为一圈连续的气隙或一圈均匀设置的气孔。
[0025]优选地，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。
[0026]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。
[0027]优选地，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。
[0028]本实用新型具有以下优点:
[0029]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变的情况下，使从装置末端出口射出的雾化颗粒具有更高的速度，以提高清洗效率。
[0030]2、当雾化颗粒导向出口具有竖直内壁结构时，通过雾化颗粒导向出口产生的垂直导