CN117457546A - 一种半导体晶圆清洗、刻蚀专用三流体喷嘴 - Google Patents

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Abstract

本发明属于晶圆制造技术领域，尤其是一种半导体晶圆清洗、刻蚀专用三流体喷嘴，包括集成壳，所述集成壳的中心线处沿长度方向上开设有针孔，所述针孔的内壁滑动套接有前端呈锥形状的控针，所述集成壳的嘴前端螺纹套接有与所述控针锥形段活动套接的喷液部。该半导体晶圆清洗、刻蚀专用三流体喷嘴，通过设置微控部，能够通过控制控针与第一间隙之间的大小，来实现精准控制第一间隙内的液体流量，因为第一间隙的出液口径、液体流量流速、控针的直径和锥度都属于已知数据，再结合控针的伸缩长度，就能够轻而易举的得到控针需要伸缩的长度，以此就能够快速简单实现数字化，且通过螺纹旋转的螺距来保证控针伸缩长度的精准度。

Description

一种半导体晶圆清洗、刻蚀专用三流体喷嘴
技术领域
本发明涉及晶圆制造技术领域，尤其涉及一种半导体晶圆清洗、刻蚀专用三流体喷嘴。
背景技术
在现有半导体晶圆单片刻蚀时需要使用到喷嘴，从而实现将酸液或者氮气等几种不同的液体以及气体同时从喷嘴内喷出，但现有技术中对于喷嘴的口径调节技术，大多数采用的是直接改变喷嘴口径大小或者流量或流速的方式实现调节，即，采用口径大小以实现对喷嘴的流量以及流速的效果。
如中国专利网站上公开的公告号CN113134434A的晶圆表面颗粒清洗喷嘴，其使用所述气体输送管与所述气体导向部连通，所述气体导向部与所述气液混合部连通，所述气液混合部与所述外壳的外部相通。以便于通过导入惰性气体，进一步对液滴的速度进行调节。此现有技术是通过加入惰性气体的流量来实现对喷嘴流速调节的。
还有，在公告号为US20140291416A1的一种不使用化学试剂的用于光刻掩模的特殊清洁喷嘴，其通过气体喷射喷嘴和相对于喷射喷嘴的中心线 CL 同心排列，气体喷射嘴最好有一个逐渐减小的内径小于分支的直径，供气到喷嘴以增加气体的速度。此现有技术亦是通过改变喷嘴内径来实现调控速度的。
以上通过调控液体或气体流量以及通过控制喷嘴内径的方式来实现对喷嘴内液体或者气体最终流出速度的调节方式存在以下不足之处：
通过控制气体或液体的速度来调节喷嘴的速度时，需要对每种液体的速度进行调节才能实现调节的动作，且需要预先做精准计算才能达到预定效果，尤其面对在线调节的场景时，需要专业人员分析以及结合专业的调控程序方可实现调节，这种调控不可控因素很多。
采用改变喷嘴内径的方式来调节时，其本质是横向拦截的方式，压力越大，对调节结构的要求越大，否则容易损坏调节结构，而由于喷嘴的尺寸有限，对结构的材质要求会更高，极易损坏。
即，现有技术中的喷嘴不能够实现简单的数字化调节。
发明内容
基于现有的喷嘴不能够实现简单的数字化调节的技术问题，本发明提出了一种半导体晶圆清洗、刻蚀专用三流体喷嘴。
本发明提出的一种半导体晶圆清洗、刻蚀专用三流体喷嘴，包括集成壳，所述集成壳的中心线处沿长度方向上开设有针孔，所述针孔的内壁滑动套接有前端呈锥形状的控针。
所述集成壳的嘴前端螺纹套接有与所述控针锥形段活动套接的喷液部。
所述集成壳的嘴后端设有用于控制所述控针沿所述针孔轴心线方向移动的微控部。
所述集成壳的外表面开设有接口，通过所述接口分别螺纹连接有气管接头以及液管接头。
所述微控部带动所述控针来回移动后改变所述控针锥形段与所述喷液部之间的第一间隙，以实现控制从所述喷液部喷出液体或气体的流量。
优选地，其中一个所述接口与所述针孔的内壁连通，另两个所述接口延伸至所述集成壳的嘴前端端面处呈上下错位分布。
优选地，所述喷液部包括与所述针孔螺纹连通的喷管，所述喷管的前端内壁与所述控针的前端锥形状表面相适配，从其中一个所述接口内喷来的液体或气体最终沿所述第一间隙内喷出，以实现第一流体的喷出动作。
优选地，所述喷管的外表面固定套接有分流环，所述分流环的表面环形阵列开设有流体孔，所述分流环的内端面固定安装有螺纹紧贴所述集成壳嘴前端端面的所述分割环，通过所述分割环将另两个所述接口隔离。
优选地，所述集成壳的前端端面还固定安装有螺纹环，所述螺纹环的外表面通过螺纹套螺纹连接有嘴头，所述嘴头的中心处与所述喷管的外表面活动套接后形成第二间隙，另两个所述接口中靠近中心处的所述接口中喷出的流体沿所述第二间隙喷出后形成第二流体的喷出动作。
优选地，所述嘴头的壁厚处开设有出口向所述第二间隙喷射的第三间隙孔，另两个所述接口中远离中心处的所述接口中喷出的流体沿所述第三间隙孔喷出后形成第三流体的喷出动作。
优选地，所述微控部包括通过内六角螺栓固定在所述集成壳嘴后端端面的端盖，所述端盖与所述集成壳嘴后端之间的空腔内壁滑动设置有活塞，所述活塞的中心处与所述控针的尾部表面固定套接，所述针孔的内壁固定插接有与所述控针滑动连接的密封塞。
优选地，所述活塞与所述密封塞之间的空腔内壁处开设有干涉孔，所述干涉孔的内壁螺纹连接有用于通入气体或液体的连接头。
优选地，所述端盖的外端面中心处固定插接有固定刻度管，所述固定刻度管的内壁转动连接有将所述活塞向所述集成壳嘴前端顶出的顶杆，所述固定刻度管的内端面固定连接有将所述活塞向所述集成壳嘴后端拉动的拉力弹簧。
优选地，所述固定刻度管的外端外表面通过连接螺栓转动套接有活动刻度管，通过旋转所述活动刻度管在所述固定刻度管的读数来确定所述控针滑动的长度。
本发明中的有益效果为：
1、通过设置喷液部，能够通过从轴线方向上改变第一间隙的大小，从而实现精准控制第一间隙流出液体的流量，且相比于沿直径方向横向拦截方式，对拦截液体的材质要求没有太多要求，沿液体流向方向设置，受力面积小，不容易损坏。
2、通过设置微控部，能够通过控制控针与第一间隙之间的大小，来实现精准控制第一间隙内的液体流量，因为第一间隙的出液口径、液体流量流速、控针的直径和锥度都属于已知数据，再结合控针的伸缩长度，就能够轻而易举的得到控针需要伸缩的长度，以此就能够快速简单实现数字化，且通过螺纹旋转的螺距来保证控针伸缩长度的精准度。
附图说明
图1为本发明提出的一种半导体晶圆清洗、刻蚀专用三流体喷嘴的示意图；
图2为本发明提出的一种半导体晶圆清洗、刻蚀专用三流体喷嘴的爆炸图；
图3为本发明提出的一种半导体晶圆清洗、刻蚀专用三流体喷嘴的喷液部爆炸图；
图4为本发明提出的一种半导体晶圆清洗、刻蚀专用三流体喷嘴的微控部爆炸图；
图5为本发明提出的一种半导体晶圆清洗、刻蚀专用三流体喷嘴的半剖立体图；
图6为本发明提出的一种半导体晶圆清洗、刻蚀专用三流体喷嘴的间隙分布立体图；
图7为本发明提出的一种半导体晶圆清洗、刻蚀专用三流体喷嘴的第一间隙立体图；
图8为本发明提出的一种半导体晶圆清洗、刻蚀专用三流体喷嘴的第二间隙立体图；
图9为本发明提出的一种半导体晶圆清洗、刻蚀专用三流体喷嘴的第三间隙孔立体图。
图中：1、集成壳；2、针孔；3、控针；4、喷液部；41、第一间隙；42、喷管；43、分流环；44、流体孔；45、分割环；46、螺纹环；47、嘴头；48、第二间隙；49、第三间隙孔；410、螺纹套；5、微控部；51、端盖；52、活塞；53、密封塞；54、干涉孔；55、连接头；56、固定刻度管；57、顶杆；58、拉力弹簧；59、活动刻度管；510、连接螺栓；511、复位弹簧；6、接口；61、气管接头；62、液管接头；7、弹簧夹套。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
参照图1-图9，一种半导体晶圆清洗、刻蚀专用三流体喷嘴，包括集成壳1，为了方便集成壳1的安装，在集成壳1的外表面处使用螺栓固定个弹簧夹套7，以此方便集成壳1的安装与调节。
如图1-图3以及图5-图6所示，为了能够实现调节孔径流动液体的流量大小，在所述集成壳1的中心线处沿长度方向上开设有针孔2，所述针孔2的内壁滑动套接有前端呈锥形状的控针3。所述集成壳1的嘴前端螺纹套接有与所述控针3锥形段活动套接的喷液部4。
为了能够简单精确的控制喷液部4的流量，在所述集成壳1的嘴后端设有用于控制所述控针3沿所述针孔2轴心线方向移动的微控部5。
所述微控部5带动所述控针3来回移动后改变所述控针3锥形段与所述喷液部4之间的第一间隙41，以实现控制从所述喷液部4喷出液体或气体的流量。
所述集成壳1的外表面开设有接口6，通过所述接口6分别螺纹连接有气管接头61以及液管接头62。进一步地，其中一个所述接口6与所述针孔2的内壁连通，另两个所述接口6延伸至所述集成壳1的嘴前端端面处呈上下错位分布。
调节孔径流动液体的流量大小具体是这样实施的：如图2-图3以及图5-图7所示，所述喷液部4包括与所述针孔2螺纹连通的喷管42，所述喷管42的前端内壁与所述控针3的前端锥形状表面相适配，从其中一个所述接口6内喷来的液体或气体最终沿所述第一间隙41内喷出，以实现第一流体的喷出动作。
进一步地，所述喷管42的外表面固定套接有分流环43，所述分流环43的表面环形阵列开设有流体孔44，所述分流环43的内端面固定安装有螺纹紧贴所述集成壳1嘴前端端面的所述分割环45，通过所述分割环45将另两个所述接口6隔离。
进一步地，如图2-图3以及图5-图8所示，所述集成壳1的前端端面还固定安装有螺纹环46，所述螺纹环46的外表面通过螺纹套410螺纹连接有嘴头47，所述嘴头47的中心处与所述喷管42的外表面活动套接后形成第二间隙48，另两个所述接口6中靠近中心处的所述接口6中喷出的流体沿所述第二间隙48喷出后形成第二流体的喷出动作。
进一步地，如图2-图3以及图5-图9所示，所述嘴头47的壁厚处开设有出口向所述第二间隙48喷射的第三间隙孔49，另两个所述接口6中远离中心处的所述接口6中喷出的流体沿所述第三间隙孔49喷出后形成第三流体的喷出动作。
通过设置喷液部4，能够通过从轴线方向上改变第一间隙41的大小，从而实现精准控制第一间隙41流出液体的流量，且相比于沿直径方向横向拦截方式，对拦截液体的材质要求没有太多要求，沿液体流向方向设置，受力面积小，不容易损坏。
如图1-图2以及图4-图9所示，喷液部4简单精确被控制的方案具体是这样的：首先，所述微控部5包括通过内六角螺栓固定在所述集成壳1嘴后端端面的端盖51，所述端盖51与所述集成壳1嘴后端之间的空腔内壁滑动设置有活塞52，所述活塞52的中心处与所述控针3的尾部表面固定套接，所述针孔2的内壁固定插接有与所述控针3滑动连接的密封塞53。
为了避免出现问题以及增加后备控制的方案，在所述活塞52与所述密封塞53之间的空腔内壁处开设有干涉孔54，所述干涉孔54的内壁螺纹连接有用于通入气体或液体的连接头55，通过连接头55通入气体，实现气动控制的效果：充气时就能够使得通过气压向后推动活塞52，此时只需要将控针3与活塞52螺纹连接即可，吸气时，就能够产生负压，利用负压将活塞52带动控针3向前滑动，实现控制的效果。当出现问题时，也可通过连接头55通气实现控针3与活塞52的脱离与活动插接的动作，以此实现检验控针3的灵敏度以及状态。
为了能够清楚精确的控制控针3的移动距离，在所述端盖51的外端面中心处固定插接有固定刻度管56，所述固定刻度管56的内壁转动连接有将所述活塞52向所述集成壳1嘴前端顶出的顶杆57，所述固定刻度管56的内端面固定连接有将所述活塞52向所述集成壳1嘴后端拉动的拉力弹簧58。
进一步地，所述固定刻度管56的外端外表面通过连接螺栓510转动套接有活动刻度管59，通过旋转所述活动刻度管59在所述固定刻度管56的读数来确定所述控针3滑动的长度。
为了防止连接螺栓510出现松动而影响读数的问题发生，在固定刻度管56与活动刻度管59活动套接处设有将连接螺栓510始终向外弹出的复位弹簧511，通过设置复位弹簧511，能够增加连接螺栓510与顶杆57螺纹连接的预紧力，降低因螺纹配合间隙而引起的尺寸误差问题。
通过设置微控部5，能够通过控制控针3与第一间隙41之间的大小，来实现精准控制第一间隙41内的液体流量，因为第一间隙41的出液口径、液体流量流速、控针3的直径和锥度都属于已知数据，再结合控针3的伸缩长度，就能够轻而易举的得到控针3需要伸缩的长度，以此就能够快速简单实现数字化，且通过螺纹旋转的螺距来保证控针3伸缩长度的精准度。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种半导体晶圆清洗、刻蚀专用三流体喷嘴，包括集成壳（1），其特征在于：所述集成壳（1）的中心线处沿长度方向上开设有针孔（2），所述针孔（2）的内壁滑动套接有前端呈锥形状的控针（3）；
所述集成壳（1）的嘴前端螺纹套接有与所述控针（3）锥形段活动套接的喷液部（4）；
所述集成壳（1）的嘴后端设有用于控制所述控针（3）沿所述针孔（2）轴心线方向移动的微控部（5）；
所述集成壳（1）的外表面开设有接口（6），通过所述接口（6）分别螺纹连接有气管接头（61）以及液管接头（62）；
所述微控部（5）带动所述控针（3）来回移动后改变所述控针（3）锥形段与所述喷液部（4）之间的第一间隙（41），以实现控制从所述喷液部（4）喷出液体或气体的流量。
2.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆清洗、刻蚀专用三流体喷嘴，其特征在于：其中一个所述接口（6）与所述针孔（2）的内壁连通，另两个所述接口（6）延伸至所述集成壳（1）的嘴前端端面处呈上下错位分布。
3.根据权利要求2所述的一种半导体晶圆清洗、刻蚀专用三流体喷嘴，其特征在于：所述喷液部（4）包括与所述针孔（2）螺纹连通的喷管（42），所述喷管（42）的前端内壁与所述控针（3）的前端锥形状表面相适配，从其中一个所述接口（6）内喷来的液体或气体最终沿所述第一间隙（41）内喷出，以实现第一流体的喷出动作。
4.根据权利要求3所述的一种半导体晶圆清洗、刻蚀专用三流体喷嘴，其特征在于：所述喷管（42）的外表面固定套接有分流环（43），所述分流环（43）的表面环形阵列开设有流体孔（44），所述分流环（43）的内端面固定安装有螺纹紧贴所述集成壳（1）嘴前端端面的分割环（45），通过所述分割环（45）将另两个所述接口（6）隔离。
5.根据权利要求4所述的一种半导体晶圆清洗、刻蚀专用三流体喷嘴，其特征在于：所述集成壳（1）的前端端面还固定安装有螺纹环（46），所述螺纹环（46）的外表面通过螺纹套（410）螺纹连接有嘴头（47），所述嘴头（47）的中心处与所述喷管（42）的外表面活动套接后形成第二间隙（48），另两个所述接口（6）中靠近中心处的所述接口（6）中喷出的流体沿所述第二间隙（48）喷出后形成第二流体的喷出动作。
6.根据权利要求5所述的一种半导体晶圆清洗、刻蚀专用三流体喷嘴，其特征在于：所述嘴头（47）的壁厚处开设有出口向所述第二间隙（48）喷射的第三间隙孔（49），另两个所述接口（6）中远离中心处的所述接口（6）中喷出的流体沿所述第三间隙孔（49）喷出后形成第三流体的喷出动作。
7.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆清洗、刻蚀专用三流体喷嘴，其特征在于：所述微控部（5）包括通过内六角螺栓固定在所述集成壳（1）嘴后端端面的端盖（51），所述端盖（51）与所述集成壳（1）嘴后端之间的空腔内壁滑动设置有活塞（52），所述活塞（52）的中心处与所述控针（3）的尾部表面固定套接，所述针孔（2）的内壁固定插接有与所述控针（3）滑动连接的密封塞（53）。
8.根据权利要求7所述的一种半导体晶圆清洗、刻蚀专用三流体喷嘴，其特征在于：所述活塞（52）与所述密封塞（53）之间的空腔内壁处开设有干涉孔（54），所述干涉孔（54）的内壁螺纹连接有用于通入气体或液体的连接头（55）。
9.根据权利要求7所述的一种半导体晶圆清洗、刻蚀专用三流体喷嘴，其特征在于：所述端盖（51）的外端面中心处固定插接有固定刻度管（56），所述固定刻度管（56）的内壁转动连接有将所述活塞（52）向所述集成壳（1）嘴前端顶出的顶杆（57），所述固定刻度管（56）的内端面固定连接有将所述活塞（52）向所述集成壳（1）嘴后端拉动的拉力弹簧（58）。
10.根据权利要求9所述的一种半导体晶圆清洗、刻蚀专用三流体喷嘴，其特征在于：所述固定刻度管（56）的外端外表面通过连接螺栓（510）转动套接有活动刻度管（59），通过旋转所述活动刻度管（59）在所述固定刻度管（56）的读数来确定所述控针（3）滑动的长度。
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