氣液兩相霧化流量可控清洗裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供了一種氣液兩相霧化流量可控清洗裝置，涉及半導(dǎo)體晶片工藝【技術(shù)領(lǐng)域】，包括氣體主管路、液體支管路、壓電晶體，所述氣體主管路的下端外側(cè)壁設(shè)有與其貼合的環(huán)形結(jié)構(gòu)的壓電晶體，通過(guò)控制所述壓電晶體的電壓使所述壓電晶體產(chǎn)生形變，從而控制所述氣體主管路的孔徑，改變所述氣體主管路中氣體的壓力和流速。本實(shí)用新型通過(guò)合理控制清洗介質(zhì)的流量和流速，調(diào)整晶片徑向不同位置的腐蝕速率，提高晶片的腐蝕均一性；在工藝過(guò)程中氣流方向與晶片表面的溝槽結(jié)構(gòu)相垂直，促進(jìn)溝槽中雜質(zhì)向流體主體的傳遞，提高清洗的效率和效果，同時(shí)，有利于節(jié)約液相流體。
【專(zhuān)利說(shuō)明】氣液兩相霧化流量可控清洗裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬半導(dǎo)體晶片工藝【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種氣液兩相霧化清洗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在隨著集成電路特征尺寸進(jìn)入到深亞微米階段，集成電路晶片制造工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，集成電路的制造工藝中存在數(shù)百道清洗工序，清洗工序占了整個(gè)制造過(guò)程的30 %。
[0003]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)，產(chǎn)生一個(gè)物理作用力，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納米及其以下工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)和污染物清洗掉。
[0004]在清洗工藝過(guò)程中，還出現(xiàn)了其他問(wèn)題，例如:噴射藥液腐蝕晶片表面，尤其對(duì)于單片清洗機(jī)，由于晶片旋轉(zhuǎn)有徑向的線(xiàn)速度差異，徑向上兩點(diǎn)角速度ω相同，線(xiàn)速度為rx? ω，離晶片圓心越近，線(xiàn)速度越小，清洗藥液液膜越厚，藥液滯留時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，容易造成晶片中心的腐蝕速率大于邊緣，使腐蝕后的晶片表面形成中心凹陷的鍋狀。
[0005]如圖1所示，晶片表面很容易出現(xiàn)中間薄，邊緣厚的凹陷結(jié)構(gòu)，而腐蝕均勻性差會(huì)嚴(yán)重影響晶片質(zhì)量。因此，調(diào)整晶片徑向不同位置的腐蝕速率，提高晶片的腐蝕均勻性成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問(wèn)題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本實(shí)用新型的目的是提供一種氣液兩相霧化清洗裝置。
[0007]本實(shí)用新型目的通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0008]本實(shí)用新型提供了一種氣液兩相霧化流量可控清洗裝置，所述裝置包括與旋轉(zhuǎn)臂連接的氣液兩相霧化噴頭，所述旋轉(zhuǎn)臂帶動(dòng)所述氣液兩相霧化噴頭在晶片邊緣與晶片中心之間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)；所述噴頭包括氣體主管路、液體支管路、壓電晶體，所述氣體主管路的下端外側(cè)壁設(shè)有與其貼合的環(huán)形結(jié)構(gòu)的壓電晶體，所述液體支管路設(shè)在所述壓電晶體的下方并與所述氣體主管路相通；通過(guò)控制所述壓電晶體的電壓使所述壓電晶體產(chǎn)生形變，從而控制所述氣體主管路的孔徑，改變所述氣體主管路中氣體的壓力和流速。其中，所述噴頭與所述旋轉(zhuǎn)臂是一體的或以螺旋結(jié)構(gòu)、卡套結(jié)構(gòu)方式連接。
[0009]其中，所述氣體主管路與所述壓電晶體的接觸面為向出氣口收縮的錐形面。
[0010]其中，所述旋轉(zhuǎn)臂為中空結(jié)構(gòu)。
[0011]其中，所述液體支管路位于旋轉(zhuǎn)臂內(nèi)部。
[0012]其中，所述氣體主管路位于旋轉(zhuǎn)臂內(nèi)部。[0013]其中，所述氣體主管路的孔徑大于所述液體支管路的孔徑。
[0014]其中，所述氣體主管路中為氣相，可以是N2、C02等。
[0015]所述液體支管路中為液相流體，可以是化學(xué)藥液或超純水等。
[0016]本實(shí)用新型提供了一種氣液兩相霧化的清洗裝置，該噴頭產(chǎn)生霧化流體的工作原理為:當(dāng)氣體主管路中有高速氣流時(shí),氣體主管路與液體支路連接處會(huì)形成負(fù)壓,促使液體支管中的液體經(jīng)過(guò)該區(qū)域會(huì)霧化，動(dòng)能增大，增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，可加快晶片表面溝槽中雜質(zhì)和污染物的液相流體的擴(kuò)散和傳遞。
[0017]所述氣液兩相霧化清洗裝置包括流量控制裝置，通過(guò)在所述氣體主管路的下端外側(cè)壁設(shè)有與其貼合的環(huán)形結(jié)構(gòu)的壓電晶體，改變電壓使壓電晶體產(chǎn)生形變，所述氣體支管路的孔徑隨壓電晶體的形變而變大或變小。當(dāng)氣體主管路孔徑變大時(shí)，這時(shí)氣體主管路與液體支路的連接處的負(fù)壓降低，噴頭氣液兩相流體流速降低，流量變大，對(duì)晶片的腐蝕效率提高；當(dāng)氣體主管路孔徑變小時(shí)，這時(shí)氣體主管路與液體支路的連接處的負(fù)壓上升，噴頭氣液兩相流體流速加快，流量變小，對(duì)晶片的腐蝕效率降低。
[0018]工藝過(guò)程開(kāi)始時(shí)，噴頭從晶片一端邊緣進(jìn)入，在晶片邊緣向中心這段過(guò)程中，控制壓電晶體產(chǎn)生形變，使氣體主管路的孔徑由大變小，流量也隨之由大變小，直至經(jīng)過(guò)晶片中心,轉(zhuǎn)換為氣體主管路的孔徑由小變大,流量也隨之由小變大,加快晶片邊緣腐蝕,待噴頭到達(dá)晶片另一端邊緣，再次換為氣體主管路的孔徑由大變小，流量也隨之由大變小，直至晶片中心后,轉(zhuǎn)換為氣體主管路的孔徑由小變大,流量也隨之變大,如此往復(fù)進(jìn)行清洗工藝，最終達(dá)到提高晶片腐蝕均勻性的目的。
[0019]本實(shí)用新型的有益效果:
[0020]1、本實(shí)用新型通過(guò)合理控制清洗介質(zhì)的流量和流速，調(diào)整晶片徑向不同位置的腐蝕速率，提高晶片的腐蝕均一性。
[0021]2、本實(shí)用新型在工藝過(guò)程中氣流方向與晶片表面的溝槽結(jié)構(gòu)相垂直，促進(jìn)溝槽中雜質(zhì)向流體主體的傳遞，提高清洗的效率和效果。同時(shí)，有利于節(jié)約液相流體。
[0022]3、本實(shí)用新型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)的沖擊力小，減少了對(duì)晶片的破壞。
[0023]4、本實(shí)用新型中高動(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)帶出晶片表面，同時(shí)可以減少因液滴濺射帶來(lái)的污染。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0025]圖1為現(xiàn)有晶片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的氣液兩相霧化流量可控清洗裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的氣液兩相霧化清洗工藝的示意圖。
[0028]圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明如下:
[0029]1、晶片；2、氣體主管路；3、壓電晶體；4、液體支管路；5、氣體介質(zhì)；6、霧狀介質(zhì)；7、液體介質(zhì)；8、旋轉(zhuǎn)臂；9、噴頭；10、錐形面；11、噴頭運(yùn)動(dòng)軌跡；12、從晶片邊緣到晶片中心流量減少；13、從晶片中心到晶片邊緣流量變大。
【具體實(shí)施方式】
[0030]以下將配合圖式及實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，藉此對(duì)本實(shí)用新型如何應(yīng)用技術(shù)手段來(lái)解決技術(shù)問(wèn)題并達(dá)成技術(shù)功效的實(shí)現(xiàn)過(guò)程能充分理解并據(jù)以實(shí)施。
[0031]實(shí)施例一
[0032]如圖2所示，本實(shí)用新型提供了一種氣液兩相霧化流量可控清洗裝置，所述裝置包括與旋轉(zhuǎn)臂8連接的氣液兩相霧化噴頭9，所述旋轉(zhuǎn)臂8帶動(dòng)所述氣液兩相霧化噴頭9在晶片I邊緣與晶片I中心之間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)；所述噴頭9包括氣體主管路2、液體支管路4、壓電晶體3 ;所述氣體主管路2的下端外側(cè)壁設(shè)有與其貼合的環(huán)形結(jié)構(gòu)的壓電晶體3，所述液體支管路4設(shè)在所述壓電晶體3的下方并與所述氣體主管路2相通；通過(guò)控制所述壓電晶體3的電壓使所述壓電晶體3產(chǎn)生形變，從而控制所述氣體主管路2的孔徑，改變所述氣體主管路2中氣體介質(zhì)5的壓力和流速。
[0033]其中，所述噴頭9與所述旋轉(zhuǎn)臂8是一體的或以螺旋結(jié)構(gòu)、卡套結(jié)構(gòu)方式連接。
[0034]其中，所述氣體主管路2與所述壓電晶體3的接觸面為向出氣口收縮的錐形面10。
[0035]其中，所述旋轉(zhuǎn)臂8為中空結(jié)構(gòu)。
[0036]其中，所述液體支管路4位于旋轉(zhuǎn)臂8內(nèi)部。
[0037]其中，所述氣體主管路2位于旋轉(zhuǎn)臂8內(nèi)部。
[0038]其中，所述氣體主管路2的孔徑大于所述液體支管路4的孔徑。
[0039]其中，所述氣體主管路2中為氣體介質(zhì)5，可以是N2、C02等。
[0040]所述液體支管路中為液體介質(zhì)7，可以是化學(xué)藥液或超純水等。
[0041]本實(shí)用新型中噴頭9產(chǎn)生霧化流體的工作原理為:當(dāng)氣體主管路2中有高速氣流時(shí),氣體主管路2與液體支管路4連接處會(huì)形成負(fù)壓，促使液體支管路4中的液體介質(zhì)7經(jīng)過(guò)該區(qū)域形成霧化介質(zhì)6，動(dòng)能增大，增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，可加快晶片表面溝槽中雜質(zhì)和污染物的液相流體的擴(kuò)散和傳遞。
[0042]所述氣液兩相霧化清洗裝置包括流量控制裝置，通過(guò)設(shè)置流量控制裝置，可以調(diào)整晶片徑向不同位置的腐蝕速率。流量控制裝置為在所述氣體主管路2的下端外側(cè)壁設(shè)有與其貼合的環(huán)形結(jié)構(gòu)的壓電晶體3，改變電壓使壓電晶體3產(chǎn)生形變，所述氣體支管路2的孔徑隨壓電晶體3的形變而變大或變小。當(dāng)氣體主管路2孔徑變大時(shí)，這時(shí)氣體主管路2與液體支管路4的連接處的負(fù)壓降低，噴頭氣液兩相流體流速降低，流量變大，對(duì)晶片I的腐蝕效率提高；當(dāng)氣體主管路2孔徑變小時(shí)，這時(shí)氣體主管路2與液體支管路4的連接處的負(fù)壓上升，噴頭氣液兩相流體流速加快，流量變小，對(duì)晶片I的腐蝕效率降低。
[0043]實(shí)施例二
[0044]如圖3所示，本實(shí)用新型還提供了一種基于所述氣液兩相霧化流量可控清洗裝置的清洗方法:
[0045]S1、提供待清洗的旋轉(zhuǎn)晶片1，所述噴頭9從晶片I 一端邊緣開(kāi)始工作；
[0046]S2、從晶片I邊緣到晶片I中心過(guò)程中，控制壓電晶體3電壓使氣體主管路2的孔徑逐漸變小且流量逐漸降低；至晶片I中心到晶片I邊緣過(guò)程中，控制壓電晶體3電壓使氣體主管路2的孔徑逐漸變大且流量逐漸升高；
[0047]S3、從晶片I另一端邊緣到晶片I中心過(guò)程中，控制壓電晶體3電壓使氣體主管路2的孔徑逐漸變小且流量逐漸降低；至晶片I中心到晶片I邊緣過(guò)程中，控制壓電晶體3電壓使氣體主管路2的孔徑逐漸變大且流量逐漸升高；
[0048]S4、重復(fù)步驟S2至S3的清洗工藝，直至完成晶片I腐蝕均勻。
[0049]本實(shí)用新型的清洗方法采用從晶片邊緣到晶片中心流量減少12與從晶片中心到晶片邊緣流量變大13交替的方法，其中，噴頭9的運(yùn)動(dòng)軌跡11，避免了霧化的小液滴容易在晶片I表面干燥形成水痕的問(wèn)題。工藝過(guò)程開(kāi)始時(shí)，噴頭9從晶片I 一端邊緣進(jìn)入，在晶片I邊緣向中心這段過(guò)程中，控制壓電晶體3產(chǎn)生形變，使氣體主管路2的孔徑由大變小，流量也隨之由大變小，直至經(jīng)過(guò)晶片I中心，轉(zhuǎn)換為氣體主管路2的孔徑由小變大，流量也隨之由小變大,加快晶片I邊緣腐蝕,待噴頭9到達(dá)晶片I另一端邊緣，再次換為氣體主管路2的孔徑由大變小，流量也隨之由大變小，直至晶片I中心后，轉(zhuǎn)換為氣體主管路2的孔徑由小變大，流量也隨之變大，如此往復(fù)進(jìn)行清洗工藝，最終達(dá)到提高晶片腐蝕均勻性的目的。
[0050]本實(shí)用新型通過(guò)合理控制清洗介質(zhì)的流量和流速，調(diào)整晶片徑向不同位置的腐蝕速率，提高晶片的腐蝕均一性。本實(shí)用新型在工藝過(guò)程中氣流方向與晶片表面的溝槽結(jié)構(gòu)相垂直，促進(jìn)溝槽中雜質(zhì)向流體主體的傳遞，提高清洗的效率和效果。同時(shí)，有利于節(jié)約液相流體。本實(shí)用新型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)的沖擊力小，減少了對(duì)晶片的破壞。本實(shí)用新型中聞動(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)帶出晶片表面，同時(shí)可以減少因液滴濺射帶來(lái)的污染。
[0051]上述清洗方法可以用上述氣液兩相霧化流量可控清洗裝置或結(jié)構(gòu)類(lèi)似的裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0052]上述說(shuō)明示出并描述了本實(shí)用新型的若干優(yōu)選實(shí)施例，但如前所述，應(yīng)當(dāng)理解本實(shí)用新型并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對(duì)其他實(shí)施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述實(shí)用新型構(gòu)想范圍內(nèi)，通過(guò)上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識(shí)進(jìn)行改動(dòng)。而本領(lǐng)域人員所進(jìn)行的改動(dòng)和變化不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍，則都應(yīng)在本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種氣液兩相霧化流量可控清洗裝置，其特征在于，所述裝置包括與旋轉(zhuǎn)臂連接的氣液兩相霧化噴頭，所述旋轉(zhuǎn)臂帶動(dòng)所述氣液兩相霧化噴頭在晶片邊緣與晶片中心之間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)；所述噴頭包括氣體主管路、液體支管路、壓電晶體,所述氣體主管路的下端外側(cè)壁設(shè)有與其貼合的環(huán)形結(jié)構(gòu)的壓電晶體，所述液體支管路設(shè)在所述壓電晶體的下方并與所述氣體主管路相通；通過(guò)控制所述壓電晶體的電壓使所述壓電晶體產(chǎn)生形變，從而控制所述氣體主管路的孔徑，改變所述氣體主管路中氣體的壓力和流速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣液兩相霧化流量可控清洗裝置，其特征在于，所述噴頭與所述旋轉(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所述的氣液兩相霧化流量可控清洗裝置，其特征在于，所述氣體主管路與所述壓電晶體的接觸面為向出氣口收縮的錐形面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣液兩相霧化流量可控清洗裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)臂為中空結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣液兩相霧化流量可控清洗裝置，其特征在于，所述液體支管路位于旋轉(zhuǎn)臂內(nèi)部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣液兩相霧化流量可控清洗裝置，其特征在于，所述氣體主管路位于旋轉(zhuǎn)臂內(nèi)部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣液兩相霧化流量可控清洗裝置，其特征在于，所述氣體主管路的孔徑大于所述液體支管路的孔徑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣液兩相霧化流量可控清洗裝置，其特征在于，所述氣體主管路中為氣相，所述液體支管路中為液相流體。
【文檔編號(hào)】H01L21/02GK203721681SQ201420074215
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年2月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月20日
【發(fā)明者】蘇宇佳, 吳儀 申請(qǐng)人:北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司