晶圆表面颗粒清洗单旋喷嘴的制作方法

本实用新型属于晶圆清洗领域，具体地说是一种晶圆表面颗粒清洗单旋喷嘴。

背景技术：

芯片制造领域，从90纳米以下起，芯片制造的良率就开始有所下降，主要原因之一就在于硅片上的颗粒物污染难以清洗。随着线越做越细，到了45纳米以下，基本上整个工艺中，每两步就要做一次清洗；如果想得到较高良率，几乎每步工序都离不开清洗。随着半导体工艺由2D走向3D，硅片清洗提出了新挑战，图形结构晶圆清洗相较于平坦表面的清洗，技术和要求都要复杂得多。随着线宽减小，深宽比的增加，清洗工艺难度也迅速增大，硅片清洗的重要程度日益凸显。为了提高晶圆制程的良率，急需一种既对晶圆损伤小，又可以高效清洗晶圆表面的清洗装置。

技术实现要素：

为了满足晶圆表面清洗要求、提高晶圆制程的良率，本实用新型的目的在于提供一种晶圆表面颗粒清洗单旋喷嘴。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

本实用新型包括喷嘴内芯、喷嘴外壳及喷嘴内塞，其中喷嘴内芯上开设有液体通道，液体由该液体通道的一端进入、由位于另一端的喷液口喷出；所述喷嘴内芯的一端插设于喷嘴外壳中，该喷嘴外壳的一端与所述喷嘴内芯连接，另一端内部连接有喷嘴内塞，所述喷嘴内塞位于喷嘴外壳与喷嘴内芯之间；所述喷嘴内塞和喷嘴内芯之间以及喷嘴内塞和喷嘴外壳之间均留有供惰性气体流通的空间，该喷嘴外壳上分别开设有与喷嘴内塞和喷嘴内芯之间的空间以及与喷嘴内塞和喷嘴外壳之间的空间相连通的惰性气体进气口，所述喷嘴内塞上开设有布风孔，喷嘴内塞和喷嘴内芯之间的空间与喷嘴内塞和喷嘴外壳之间的空间通过该布风孔连通，喷嘴内塞和喷嘴外壳之间的空间内的惰性气体通过所述布风孔呈旋转状向喷嘴内塞和喷嘴内芯之间的空间内进气，与喷嘴内塞和喷嘴内芯之间的空间内的惰性气体汇合后，由所述喷液口外围的惰性气体出口喷出，对由所述喷液口喷出的液体雾化，晶圆表面通过被雾化后的液体进行清洗；

其中：所述喷嘴内塞上的布风孔为多个，沿圆周方向均布，每个布风孔均呈“L”形，该“L”形的竖边沿所述喷嘴内塞的轴向开设，“L”形的横边沿喷嘴内塞的径向开设，且该“L”形的横边倾斜于“L”形的竖边；

各所述布风孔的“L”形横边的倾斜方向均相同，所述喷嘴内塞和喷嘴外壳之间的空间内的惰性气体以顺时针旋转或逆时针旋转向喷嘴内塞和喷嘴内芯之间的空间内进气；

所述喷嘴内塞与喷嘴内芯之间的空间的上部为惰性气体垂直加速区间、下部为位于布风孔内侧的汇合空间，中间为过渡段；

所述惰性气体垂直加速区间及汇合空间均为圆柱状，所述过渡段为锥台状，该汇合空间的内径大于所述惰性气体垂直加速区间的内径；所述惰性气体出口位于汇合空间的下方，并环绕于所述喷液口的外围；

所述喷嘴外壳上沿径向开设有惰性气体进气口A，该惰性气体进气口A与所述惰性气体垂直加速区间的上部相连通；

所述喷嘴内塞的一端与喷嘴外壳另一端的内部螺纹连接或过盈配合，该喷嘴内塞的另一端沿圆周方向均布有多个布风孔；

所述喷嘴外壳与喷嘴内塞之间的空间为惰性气体旋转环腔，该惰性气体旋转环腔环绕于所述喷嘴内塞的外围；所述喷嘴外壳上沿径向开设有惰性气体进气口B，该惰性气体进气口B与所述惰性气体旋转环腔相连通；

所述喷嘴内芯可为一体结构或分为上下两部分，当为一体结构时，与所述喷嘴外壳螺纹连接或过盈配合；当所述喷嘴内芯分为上下两部分时，每部分与所述喷嘴外壳之间为螺纹连接或过盈配合；

所述单旋喷嘴喷出端的端部为锥形结构，所述惰性气体出口也呈锥形。

本实用新型的优点与积极效果为：

本实用新型通过改变惰性气体旋转方向(顺时针或逆时针)及惰性气体加速度，同时配合清洗化学液流量，可以达到既对晶圆损伤小，又可以高效清洗晶圆的目的。

附图说明

图1为本实用新型的内部结构剖视图；

图2为本实用新型喷嘴内塞的立体结构示意图；

图3为本实用新型喷嘴内塞的仰视图；

其中：1为喷嘴内芯，2为密封圈A，3为惰性气体进气口A，4 为密封圈B，5为惰性气体旋转环腔，6为液体通道，7为布风孔，8 为喷嘴外壳，9为惰性气体垂直加速区间，10为惰性气体进气口B， 11为喷嘴内塞，12为喷液口，13为惰性气体出口，14为汇合空间， 15为单旋喷嘴。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

如图1所示，本实用新型包括喷嘴内芯1、喷嘴外壳8及喷嘴内塞11，其中喷嘴内芯1上沿轴向开设有液体通道6，液体由液体通道 6的一端进入、由位于另一端端部的喷液口12喷出。喷嘴内芯1的一端(下端)插设于喷嘴外壳8中，该喷嘴外壳8的一端(上端)与喷嘴内芯1螺纹连接或过盈配合(本实施例为螺纹连接)，并通过密封圈A2实现密封；喷嘴外壳8的另一端(下端)内部螺纹连接有喷嘴内塞11，并通过密封圈B4实现密封，该喷嘴内塞11为直径大于喷嘴内芯1下端直径的圆柱体，用于改变惰性气体流向，喷嘴内塞 11位于喷嘴外壳8与喷嘴内芯1之间。为了保证喷嘴内芯1的同轴度，喷嘴内芯1可为一体结构或分为上下两部分，当为一体结构时，即为本实施例，喷嘴内芯1与喷嘴外壳8螺纹连接或过盈配合；当喷嘴内芯1分为上下两部分时，每部分与喷嘴外壳8之间为螺纹连接或过盈配合。

喷嘴内塞11和喷嘴内芯1之间以及喷嘴内塞11和喷嘴外壳8之间均留有供惰性气体流通的空间，该喷嘴外壳8上分别开设有与喷嘴内塞11和喷嘴内芯1之间的空间以及与喷嘴内塞11和喷嘴外壳8之间的空间相连通的惰性气体进气口。喷嘴内塞11与喷嘴内芯1之间的空间的上部为惰性气体垂直加速区间9、下部为位于布风孔7内侧的汇合空间14，中间为过渡段；惰性气体垂直加速区间9及汇合空间14均为圆柱状，过渡段为锥台状，该汇合空间14的内径大于惰性气体垂直加速区间9的内径。喷嘴外壳8上沿径向开设有惰性气体进气口A3，该惰性气体进气口A3与惰性气体垂直加速区间9的上部相连通。惰性气体出口13位于汇合空间14的下方，并环绕于喷液口 12的外围。单旋喷嘴15喷出端的端部为锥形结构，惰性气体出口13 也呈锥形。

喷嘴外壳8与喷嘴内塞11之间的空间为惰性气体旋转环腔5，该惰性气体旋转环腔5环绕于喷嘴内塞11的外围。喷嘴外壳8上沿径向开设有惰性气体进气口B10，该惰性气体进气口B10与惰性气体旋转环腔5相连通。喷嘴内塞11和喷嘴内芯1之间的空间(即汇合空间14)与喷嘴内塞11和喷嘴外壳8之间的空间(即惰性气体旋转环腔5)通过各布风孔7连通。

本实用新型的惰性气体进气口A3及惰性气体进气口B10分别位于轴向截面的左右两侧，且分别通过管路与惰性气体源相连，并在每根管路上均设置了阀门，阀门通过自动控制系统(本实用新型的自动控制系统为现有技术)精确控制惰性气体的流量。

如图2、图3所示，喷嘴内塞11的下端沿圆周方向均匀开设有多个布风孔7，每个布风孔7均呈“L”形，该“L”形的竖边沿喷嘴内塞11的轴向开设，“L”形的横边沿喷嘴内塞11的径向开设，且该“L”形的横边倾斜于“L”形的竖边。各布风孔7的“L”形横边的倾斜方向均相同，喷嘴内塞11和喷嘴外壳8之间的惰性气体旋转环腔5内的惰性气体以顺时针旋转或逆时针旋转向喷嘴内塞11和喷嘴内芯1之间的汇合空间14内进气。

本实用新型的单旋喷嘴15采用聚四氟乙烯材质。

本实用新型的工作原理为：

本实用新型的单旋喷嘴15以小于90°的倾斜角度设置于晶圆的上方，也可垂直设置于晶圆上方；单旋喷嘴15距离晶圆表面的高度要小于或等于20mm。液体通道6内的液体流量小于1000ml/min，惰性气体垂直加速区间9及惰性气体旋转环腔5内通入的惰性气体的压力为小于或等于1Mpa，流量小于500L/min。

清洗晶圆时，液体由液体通道6的上端进入，经液体通道6后由下端的喷液口12喷出。

通过惰性气体进气口A3及惰性气体进气口B10分别向惰性气体垂直加速区间9内和惰性气体旋转环腔5内通入惰性气体，惰性气体垂直加速区间9和惰性气体旋转环腔5相互独立，惰性气体旋转环腔 5中的惰性气体通过各个布风孔7后以顺时针或逆时针的旋转方向进入汇合空间14，再与由惰性气体垂直加速区间9下来的惰性气体最终汇合于布风孔7内侧的汇合空间14，再由喷液口12外围环绕的惰性气体出口13喷出，并与喷液口12喷出的液体混合，液体被雾化后对晶圆的表面颗粒进行清洗。