CN102641865A - 一种清洗雾化喷射装置 - Google Patents

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本发明涉及半导体晶片工艺技术领域，特别涉及一种清洗雾化喷射装置。该清洗雾化喷射装置，包括：上壳体、与上壳体连接的下壳体；上壳体为二阶圆筒状，包括第一阶壳体和第二阶壳体，第一阶壳体的横截面积小于第二阶壳体的横截面积；第一阶壳体设有可与功率放大器连接的电缆接头，第二阶壳体中设有换能器；下壳体的两侧壁设有通气孔隙，下壳体的中心位置设有雾化喷射通孔，通气孔隙与雾化喷射通孔相通且具有夹角。本发明提供的清洗雾化喷射装置，结构简单，集成度高，可有效实现喷射超微雾化液滴，在不损伤晶片表面图案的前提下，对晶片进行有效清洗，并最大程度的节约水资源。

Description

一种清洗雾化喷射装置
技术领域
本发明涉及半导体晶片工艺技术领域，特别涉及一种清洗雾化喷射装置。
背景技术
集成电路的制造工艺中存在数百道清洗工序，为了保证晶片材料表面的洁净度，清洗工序占了整个制造过程的30％。其中，该晶片指的是纯硅衬底的硅片和带有铜互连结构的硅片。据统计，每片200mm直径的硅衬底芯片，在整个制造中需耗用5吨高纯去离子水，再加上清洗中其它各种耗材的费用，将是一个十分高昂的数字。
而进一步地统计显示，整个半导体器件制造中超过50％的损失量都是由表面污染、清洗不彻底造成的。如颗粒污染会使光刻胶和掩模的接触不良，在对准与曝光过程中损伤胶膜和掩模版，引起分辨率下降，造成针孔、小岛等图形缺陷。在曝光过程中，如果掩模版或光刻胶膜上粘附颗粒，在图形转印后，就会引起图形的缺损或桥连，分别导致电路断路或短路。
目前对于铜互连芯片的清洗设备多以旋转喷射式为主，即芯片固定在清洗机的旋转卡盘上，随卡盘高速运动，在卡盘上方存在喷头喷射清洗液和去离子水。喷射的清洗液以很高的流量冲击硅片时，将产生一个物理作用力。喷射的使用和芯片旋转产生的离心力确保了减少化学试剂和去离子水的用量下的有效清洗。
但随着集成电路的迅速发展，尤其是铜互连线的线宽进一步减小，对清洗技术的要求越来越高，导致铜互连表面的清洗工艺随着线宽的减小其难度越来越大。而传统的清洗喷喷射技术存在大尺寸液滴或是喷射流，对65纳米及其以下工艺的芯片表面的图形的损伤越显严重，同时清洗液和去离子水的利用率较低，导致资源的极度浪费。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、实现喷射超微雾化液滴的清洗雾化喷射装置，以克服单纯的雾化机制产生大尺寸液滴或是喷射流，对65纳米及其以下工艺的芯片表面图形造成严重损伤、清洗液和去离子水的利用率低等缺陷。
(二)技术方案
为解决上述技术问题，本发明提供一一种清洗雾化喷射装置，其特征在于，包括：上壳体、与上壳体连接的下壳体；所述上壳体为二阶圆筒状，包括第一阶壳体和第二阶壳体，第一阶壳体的横截面积小于第二阶壳体的横截面积，所述第二阶壳体中设有换能器；所述下壳体的两侧壁设有第二通气孔，所述下壳体的中心位置设有雾化喷射通孔，所述第二通气孔与雾化喷射通孔相通且具有夹角。
进一步地，所述换能器包括呈圆筒状且其表面设有多个第一通气孔的换能器主体和耦合层，所述耦合层通过耦合层支撑部件固定在换能器主体内部。
进一步地，所述耦合层包括压电晶体和耦合片，所述压电晶体通过导电胶与耦合片连接。
进一步地，所述耦合片由单一介质或多种介质制成，其厚度为1/4波长的整数倍。
进一步地，还包括密封圈，所述密封圈设置于耦合层的下表面，用于密封耦合层和耦合层支撑部件。
进一步地，所述第一阶壳体的一侧设有进气孔，所述第二阶壳体的一侧设有进液孔。
进一步地，所述第二通气孔与雾化喷射通孔之间的夹角为20-70°。
进一步地，所述耦合层下表面与下壳体雾化喷射通孔上表面之间的垂直距离为1mm-10mm。
进一步地，所述换能器主体的侧壁至所述上壳体中的第二阶壳体内壁距离为1mm-10mm。
进一步地，所述第一通气孔的孔径为1-3mm，其由上至下按圆周切面方向依次排列在所述换能器主体上。
(三)有益效果
本发明提供的清洗雾化喷射装置，结构简单，集成度高，可有效实现喷射超微雾化液滴，在不损伤晶片表面图案的前提下，对晶片进行有效清洗，并最大程度的节约水资源。
附图说明
图1是本发明实施例清洗雾化喷射装置结构示意图；
图2是本发明实施例清洗雾化喷射装置俯视图；
图3是本发明实施例清洗雾化喷射装置组装示意图；
图4是本发明实施例清洗雾化喷射装置中换能器结构示意图；
图5是本发明实施例清洗雾化喷射装置中换能器剖面图。
图中：
1：电缆接头；2：上壳体；21：第一阶壳体；22：第二阶壳体；3：连接孔；4：换能器主体；5：耦合层支撑部件；6：第一通气孔；7：压电晶体；8：耦合层；9：第二通气孔；10：下壳体；11：雾化喷射通孔；12：密封圈；13：进液口；14：进气口；15：螺丝孔。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1-5所示，本发明清洗雾化喷射装置包括：上壳体2以及通过螺纹或其他连接方式连接在一起的下壳体10，该上壳体2由PVDF或其它抗腐蚀性高并且强度较好的非金属材料制成。上壳体2为二阶圆筒状，包括第一阶壳体21和第二阶壳体22，第一阶壳体21的横截面积小于第二阶壳体22的横截面积；该第一阶壳体21设有可与功率放大器(图未示)连接的电缆接头1，该第一阶壳体21上设有进气口14，第二阶壳体22上设有进液孔13。
第二阶壳体22的上表面设有连接孔3，通过螺栓、连接钉等方式用来固定换能器主体4，该换能器主体4为圆筒状，且其表面侧壁上均匀设有多个第一通气孔6，该第一通气孔6由上至下按圆周切面方向依次排列在换能器主体4上。该第一通气孔6的孔径为1mm-3mm，其形状较优为圆形、扇形或三角形。第一通气孔6可保护兆声系统内部换能器提供气动雾化所需气体源，使通入上壳体的液体由有层流转化为连续的湍流，为兆声系统提供冷却功能并雾化喷射装置内部净化干燥的作用。该换能器主体4内部设有耦合层8，该耦合层8通过耦合层支撑部件5固定于换能器主体4内部。如图1、图4和图5所示。其中，换能器主体4的侧壁至上壳体2中的第二阶壳体22内壁距离为1mm-10mm，该距离可以保证喷射流量的前提下，尽量使液体变成薄膜，更有利于在兆声振荡下分裂为更小的液滴。
其中，该耦合层8包括：压电晶体7和耦合片；该压电晶体7常用材料为经过极化处理的锆钛酸铅，其通过导电胶与耦合片紧密粘结在一起，其中耦合片由单一介质或多介质制成，其厚度为1/4波长的整数倍，并且其上表面可以通过螺钉压线连接电缆。另外，该喷射装置还包括密封圈12，该密封圈12设于耦合层的下表面上，用于将耦合层与耦合层支撑部件5进行密封。
下壳体10的两侧壁设有第二通气孔9，该下壳体10的中心位置设有雾化喷射通孔11，如图1和图3所示，上述位于侧壁的第二通气孔9和中心位置的雾化喷射通孔11相通并存在一定夹角，该夹角为20度到70度。该第二通气孔9与雾化喷射通孔11之间的角度为喷射的气体提供两方面的作用，一方面加快雾化液体从喷嘴喷射的速度，另一方面，加速雾化的效果，使雾化的液滴更小。
其中，雾化喷射通孔11长度与等效直径比为10∶1-30∶1，这样可以保证雾化的液滴分裂的更彻底、更均匀。例如：雾化液滴在固定直径的通孔中经过的距离越长，分裂的越彻底越均匀。第二通气孔9用于提供喷雾装置所需气体，加快液滴进一步分裂，加强雾化效果。另外，该雾化喷射装置下壳体10的侧壁带有一定的角度切面，该切面为制造带有一定倾斜角度的第二通气孔9提供支撑面。其中，耦合层8下表面到下壳体中心雾化喷射通孔11上表面的垂直距离为1mm-10mm。这样，可以保证喷射流量的前提下，尽量使液体变成薄膜，更有利于在兆声振荡下分裂为更小的液滴。
下面具有说明清洁雾化喷射装置的工作原理：
气体通过进气口14进入换能器主体4中，通过换能器主体4上的第一通气孔6喷射到换能器主体4和上壳体2之间的通道中。液体通过进液口13进入换能器主体4和上壳体2之间的通道中，从换能器主体4中的第一通气孔喷射出的气体喷射到上述通道中的液体，使液体在毛细管和气体喷射的作用下产生一定的分裂流，该分裂流流经耦合层8和下壳体10之间通道时，在兆声的作用下进一步分裂为超微液滴流。
通过电缆接头1与功率放大器连接对压电晶体7施加交变电压，压电晶体7在交变电压的作用下产生振动形成兆声波，兆声波通过耦合层8和下壳体10进行传播。经过兆声作用后产生的超微液滴流经过喷射装置下壳体10的雾化喷射通孔11喷射出去，在喷射出去前，在下壳体10的雾化喷射通孔11中受到下壳体10中第二通气孔9的气体作用，加速超微液滴流分解为单一的超微液滴。
本发明提供的清洗雾化喷射装置，结构简单，集成度高，可有效实现喷射超微雾化液滴，在不损伤晶片表面图案的前提下，对晶片进行有效清洗，并最大程度的节约水资源。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种清洗雾化喷射装置，其特征在于，包括：上壳体、与上壳体连接的下壳体；所述上壳体为二阶圆筒状，包括第一阶壳体和第二阶壳体，第一阶壳体的横截面积小于第二阶壳体的横截面积，所述第二阶壳体中设有换能器；所述下壳体的两侧壁设有第二通气孔，所述下壳体的中心位置设有雾化喷射通孔，所述第二通气孔与雾化喷射通孔相通且具有夹角。
2.如权利要求1所述的清洗雾化喷射装置，其特征在于，所述换能器包括呈圆筒状且其表面设有多个第一通气孔的换能器主体和耦合层，所述耦合层通过耦合层支撑部件固定在换能器主体内部。
3.如权利要求2所述的清洗雾化喷射装置，其特征在于，所述耦合层包括压电晶体和耦合片，所述压电晶体通过导电胶与耦合片连接。
4.如权利要求3所述的清洗雾化喷射装置，其特征在于，所述耦合片由单一介质或多种介质制成，其厚度为1/4波长的整数倍。
5.如权利要求3所述的清洗雾化喷射装置，其特征在于，还包括密封圈，所述密封圈设置于耦合层的下表面，用于密封耦合层和耦合层支撑部件。
6.如权利要求1所述的清洗雾化喷射装置，其特征在于，所述第一阶壳体的一侧设有进气孔，所述第二阶壳体的一侧设有进液孔。
7.如权利要求1所述的清洗雾化喷射装置，其特征在于，所述第二通气孔与雾化喷射通孔之间的夹角为20-70°。
8.如权利要求2所述的清洗雾化喷射装置，其特征在于，所述耦合层下表面与下壳体雾化喷射通孔上表面之间的垂直距离为1mm-10mm。
9.如权利要求1所述的清洗雾化喷射装置，其特征在于，所述换能器主体的侧壁至所述上壳体中的第二阶壳体内壁距离为1mm-10mm。
10.如权利要求2所述的清洗雾化喷射装置，其特征在于，所述第一通气孔的孔径为1-3mm，其由上至下按圆周切面方向依次排列在所述换能器主体上。
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