TW202041293A - 一種晶圓表面顆粒清洗單旋噴嘴 - Google Patents

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彭博
李檀
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大陸商瀋陽芯源微電子設備股份有限公司
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Abstract

本發明屬於晶圓清洗領域，具體地說是一種晶圓表面顆粒清洗單旋噴嘴，噴嘴內芯上開設有液體通道，液體由液體通道的一端進入、由位於另一端的噴液口噴出；噴嘴內芯的一端插設於噴嘴外殼中，噴嘴外殼的一端與噴嘴內芯連接，另一端內部連接有噴嘴內塞，噴嘴內塞位於噴嘴外殼與噴嘴內芯之間；噴嘴內塞和噴嘴內芯之間以及噴嘴內塞和噴嘴外殼之間均留有供惰性氣體流通的空間，噴嘴外殼上分別開設有與兩個空間相連通的惰性氣體進氣口，噴嘴內塞上開設有佈風孔，兩個空間通過佈風孔連通，兩個空間內的惰性氣體在佈風孔內側匯合。本發明通過改變惰性氣體旋轉方向及惰性氣體加速度，同時配合清洗化學液流量，既對晶圓損傷小，又可以高效清洗晶圓。

Description

一種晶圓表面顆粒清洗單旋噴嘴
本發明屬於晶圓清洗領域，具體地說是一種晶圓表面顆粒清洗單旋噴嘴。
晶片製造領域，從90奈米以下起，晶片製造的良率就開始有所下降，主要原因之一就在於矽片上的顆粒物污染難以清洗。隨著線越做越細，到了45奈米以下，基本上整個工藝中，每兩步就要做一次清洗；如果想得到較高良率，幾乎每步工序都離不開清洗。隨著半導體工藝由2D走向3D，矽片清洗提出了新挑戰，圖形結構晶圓清洗相較於平坦表面的清洗，技術和要求都要複雜得多。隨著線寬減小，深寬比的增加，清洗工藝難度也迅速增大，矽片清洗的重要程度日益凸顯。為了提高晶圓製程的良率，急需一種既對晶圓損傷小，又可以高效清洗晶圓表面的清洗裝置。
為了滿足晶圓表面清洗要求、提高晶圓製程的良率，本發明的目的在於提供一種晶圓表面顆粒清洗單旋噴嘴。
本發明的目的是通過以下技術方案來實現的： 本發明包括噴嘴內芯、噴嘴外殼及噴嘴內塞，其中噴嘴內芯上開設有液體通道，液體由該液體通道的一端進入、由位於另一端的噴液口噴出；該噴嘴內芯的一端插設於噴嘴外殼中，該噴嘴外殼的一端與該噴嘴內芯連接，另一端內部連接有噴嘴內塞，該噴嘴內塞位於噴嘴外殼與噴嘴內芯之間；該噴嘴內塞和噴嘴內芯之間以及噴嘴內塞和噴嘴外殼之間均留有供惰性氣體流通的空間，該噴嘴外殼上分別開設有與噴嘴內塞和噴嘴內芯之間的空間以及與噴嘴內塞和噴嘴外殼之間的空間相連通的惰性氣體進氣口，該噴嘴內塞上開設有佈風孔，噴嘴內塞和噴嘴內芯之間的空間與噴嘴內塞和噴嘴外殼之間的空間通過該佈風孔連通，噴嘴內塞和噴嘴外殼之間的空間內的惰性氣體通過該佈風孔呈旋轉狀向噴嘴內塞和噴嘴內芯之間的空間內進氣，與噴嘴內塞和噴嘴內芯之間的空間內的惰性氣體匯合後，由該噴液口週邊的惰性氣體出口噴出，對由該噴液口噴出的液體霧化，晶圓表面通過被霧化後的液體進行清洗；其中：該噴嘴內塞上的佈風孔為多個，沿圓周方向均佈，每個佈風孔均呈「L」形，該「L」形的豎邊沿該噴嘴內塞的軸向開設，「L」形的橫邊沿噴嘴內塞的徑向開設，且該「L」形的橫邊傾斜於「L」形的豎邊；各該佈風孔的「L」形橫邊的傾斜方向均相同，該噴嘴內塞和噴嘴外殼之間的空間內的惰性氣體以順時針旋轉或逆時針旋轉向噴嘴內塞和噴嘴內芯之間的空間內進氣；該噴嘴內塞與噴嘴內芯之間的空間的上部為惰性氣體垂直加速區間、下部為位於佈風孔內側的匯合空間，中間為過渡段；該惰性氣體垂直加速區間及匯合空間均為圓柱狀，該過渡段為錐台 狀，該匯合空間的內徑大於該惰性氣體垂直加速區間的內徑；該惰性氣體出口位於匯合空間的下方，並環繞於該噴液口的週邊；該噴嘴外殼上沿徑向開設有惰性氣體進氣口A，該惰性氣體進氣口A與該惰性氣體垂直加速區間的上部相連通；該噴嘴內塞的一端與噴嘴外殼另一端的內部螺紋連接或過盈配合，該噴嘴內塞的另一端沿圓周方向均佈有多個佈風孔；該噴嘴外殼與噴嘴內塞之間的空間為惰性氣體旋轉環腔，該惰性氣體旋轉環腔環繞於該噴嘴內塞的週邊；該噴嘴外殼上沿徑向開設有惰性氣體進氣口B，該惰性氣體進氣口B與該惰性氣體旋轉環腔相連通；該噴嘴內芯可為一體結構或分為上下兩部分，當為一體結構時，與該噴嘴外殼螺紋連接或過盈配合；當該噴嘴內芯分為上下兩部分時，每部分與該噴嘴外殼之間為螺紋連接或過盈配合；該單旋噴嘴噴出端的端部為錐形結構，該惰性氣體出口也呈錐形。
本發明的優點與積極效果為：本發明通過改變惰性氣體旋轉方向(順時針或逆時針)及惰性氣體加速度，同時配合清洗化學液流量，可以達到既對晶圓損傷小，又可以高效清洗晶圓的目的。
1‧‧‧噴嘴內芯
2‧‧‧密封圈A
3‧‧‧惰性氣體進氣口A
4‧‧‧密封圈B
5‧‧‧惰性氣體旋轉環腔
6‧‧‧液體通道
7‧‧‧佈風孔
8‧‧‧噴嘴外殼
9‧‧‧惰性氣體垂直加速區間
10‧‧‧惰性氣體進氣口B
11‧‧‧噴嘴內塞
12‧‧‧噴液口
13‧‧‧惰性氣體出口
14‧‧‧匯合空間
15‧‧‧單旋噴嘴
圖1為本發明的內部結構剖視圖；圖2為本發明的噴嘴內塞的立體結構示意圖； 圖3為本發明的噴嘴內塞的仰視圖。
為利 貴審查委員了解本發明之技術特徵、內容與優點及其所能達到之功效，茲將本發明配合附圖及附件，並以實施例之表達形式詳細說明如下，而其中所使用之圖式，其主旨僅為示意及輔助說明書之用，未必為本發明實施後之真實比例與精準配置，故不應就所附之圖式的比例與配置關係解讀、侷限本發明於實際實施上的申請範圍，合先敘明。
在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「橫向」、「上」、「下」、「左」、「右」、「頂」、「底」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於圖式所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
下面結合附圖對本發明作進一步詳述。
如圖1所示，本發明包括噴嘴內芯1、噴嘴外殼8及噴嘴內塞11，其中噴嘴內芯1上沿軸向開設有液體通道6，液體由液體通道6的一端進入、由位於另一端端部的噴液口12噴出。噴嘴內芯1的一端(下端)插設於噴嘴外殼8中，該噴嘴外殼8的一端(上端)與噴嘴內芯1螺紋連接或過盈配合(本實施例為螺紋連接)，並通過密封圈A2實現密封；噴嘴外殼8的另一端(下端)內部螺紋連接有噴嘴內塞11，並通過密封圈B4實現密封，該噴嘴內塞11為直徑大於噴嘴內芯1下端直徑的圓柱體，用於改變惰性氣體流向，噴嘴內塞11位於噴嘴外殼8與噴嘴內芯1之間。為了保證噴嘴內芯1的同 軸度，噴嘴內芯1可為一體結構或分為上下兩部分，當為一體結構時，即為本實施例，噴嘴內芯1與噴嘴外殼8螺紋連接或過盈配合；當噴嘴內芯1分為上下兩部分時，每部分與噴嘴外殼8之間為螺紋連接或過盈配合。
噴嘴內塞11和噴嘴內芯1之間以及噴嘴內塞11和噴嘴外殼8之間均留有供惰性氣體流通的空間，該噴嘴外殼8上分別開設有與噴嘴內塞11和噴嘴內芯1之間的空間以及與噴嘴內塞11和噴嘴外殼8之間的空間相連通的惰性氣體進氣口。噴嘴內塞11與噴嘴內芯1之間的空間的上部為惰性氣體垂直加速區間9、下部為位於佈風孔7內側的匯合空間14，中間為過渡段；惰性氣體垂直加速區間9及匯合空間14均為圓柱狀，過渡段為錐台狀，該匯合空間14的內徑大於惰性氣體垂直加速區間9的內徑。噴嘴外殼8上沿徑向開設有惰性氣體進氣口A3，該惰性氣體進氣口A3與惰性氣體垂直加速區間9的上部相連通。惰性氣體出口13位於匯合空間14的下方，並環繞於噴液口12的週邊。單旋噴嘴15噴出端的端部為錐形結構，惰性氣體出口13也呈錐形。
噴嘴外殼8與噴嘴內塞11之間的空間為惰性氣體旋轉環腔5，該惰性氣體旋轉環腔5環繞於噴嘴內塞11的週邊。噴嘴外殼8上沿徑向開設有惰性氣體進氣口B10，該惰性氣體進氣口B10與惰性氣體旋轉環腔5相連通。噴嘴內塞11和噴嘴內芯1之間的空間(即匯合空間14)與噴嘴內塞11和噴嘴外殼8之間的空間(即惰性氣體旋轉環腔5)通過各佈風孔7連通。
本發明的惰性氣體進氣口A3及惰性氣體進氣口B10分別位於軸向截面的左右兩側，且分別通過管路與惰性氣體源相連，並在每根管路上均設置了閥門，閥門通過自動控制系統(本發明的自動控制系統為現 有技術)精確控制惰性氣體的流量。
如圖2、圖3所示，噴嘴內塞11的下端沿圓周方向均勻開設有多個佈風孔7，每個佈風孔7均呈「L」形，該「L」形的豎邊沿噴嘴內塞11的軸向開設，「L」形的橫邊沿噴嘴內塞11的徑向開設，且該「L」形的橫邊傾斜於「L」形的豎邊。各佈風孔7的「L」形橫邊的傾斜方向均相同，噴嘴內塞11和噴嘴外殼8之間的惰性氣體旋轉環腔5內的惰性氣體以順時針旋轉或逆時針旋轉向噴嘴內塞11和噴嘴內芯1之間的匯合空間14內進氣。
本發明的單旋噴嘴15採用聚四氟乙烯材質。
本發明的工作原理為：本發明的單旋噴嘴15以小於90°的傾斜角度設置於晶圓的上方，也可垂直設置於晶圓上方；單旋噴嘴15距離晶圓表面的高度要小於或等於20mm。液體通道6內的液體流量小於1000ml/min，惰性氣體垂直加速區間9及惰性氣體旋轉環腔5內通入的惰性氣體的壓力為小於或等於1Mpa，流量小於500L/min。
清洗晶圓時，液體由液體通道6的上端進入，經液體通道6後由下端的噴液口12噴出。
通過惰性氣體進氣口A3及惰性氣體進氣口B10分別向惰性氣體垂直加速區間9內和惰性氣體旋轉環腔5內通入惰性氣體，惰性氣體垂直加速區間9和惰性氣體旋轉環腔5相互獨立，惰性氣體旋轉環腔5中的惰性氣體通過各個佈風孔7後以順時針或逆時針的旋轉方向進入匯合空間14，再與由惰性氣體垂直加速區間9下來的惰性氣體最終匯合於佈風孔7內側的匯合空間14，再由噴液口12週邊環繞的惰性氣體出口13噴出，並與噴液口12 噴出的液體混合，液體被霧化後對晶圓的表面顆粒進行清洗。
上列詳細說明係針對本發明之一可行實施例之具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。
1‧‧‧噴嘴內芯
2‧‧‧密封圈A
3‧‧‧惰性氣體進氣口A
4‧‧‧密封圈B
5‧‧‧惰性氣體旋轉環腔
6‧‧‧液體通道
7‧‧‧佈風孔
8‧‧‧噴嘴外殼
9‧‧‧惰性氣體垂直加速區間
10‧‧‧惰性氣體進氣口B
11‧‧‧噴嘴內塞
12‧‧‧噴液口
13‧‧‧惰性氣體出口
14‧‧‧匯合空間
15‧‧‧單旋噴嘴

Claims (10)

  1. 一種晶圓表面顆粒清洗單旋噴嘴，包括噴嘴內芯(1)、噴嘴外殼(8)及噴嘴內塞(11)，其中該噴嘴內芯(1)上開設有液體通道(6)，液體由該液體通道(6)的一端進入、由位於另一端的噴液口(12)噴出；該噴嘴內芯(1)的一端插設於該噴嘴外殼(8)中，該噴嘴外殼(8)的一端與該噴嘴內芯(1)連接，另一端內部連接有該噴嘴內塞(11)，該噴嘴內塞(11)位於該噴嘴外殼(8)與該噴嘴內芯(1)之間；該噴嘴內塞(11)和該噴嘴內芯(1)之間以及該噴嘴內塞(11)和該噴嘴外殼(8)之間均留有供惰性氣體流通的空間，該噴嘴外殼(8)上分別開設有與該噴嘴內塞(11)和該噴嘴內芯(1)之間的空間以及與該噴嘴內塞(11)和該噴嘴外殼(8)之間的空間相連通的惰性氣體進氣口，該噴嘴內塞(11)上開設有該佈風孔(7)，該噴嘴內塞(11)和該噴嘴內芯(1)之間的空間與該噴嘴內塞(11)和該噴嘴外殼(8)之間的空間通過該佈風孔(7)連通，該噴嘴內塞(11)和該噴嘴外殼(8)之間的空間內的惰性氣體通過該佈風孔(7)呈旋轉狀向該噴嘴內塞(11)和該噴嘴內芯(1)之間的空間內進氣，與該噴嘴內塞(11)和該噴嘴內芯(1)之間的空間內的惰性氣體匯合後，由該噴液口(12)週邊的惰性氣體出口(13)噴出，對由該噴液口(12)噴出的液體霧化，晶圓表面通過被霧化後的液體進行清洗。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓表面顆粒清洗單旋噴嘴，其中，該噴嘴內塞(11)上的該佈風孔(7)為多個，沿圓周方向均佈，每個該佈風孔(7)均呈「L」形，該「L」形的豎邊沿該噴嘴內塞(11)的軸向 開設，該「L」形的橫邊沿該噴嘴內塞(11)的徑向開設，且該「L」形的橫邊傾斜於該「L」形的豎邊。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之晶圓表面顆粒清洗單旋噴嘴，其中，各該佈風孔(7)的該「L」形橫邊的傾斜方向均相同，該噴嘴內塞(11)和該噴嘴外殼(8)之間的空間內的惰性氣體以順時針旋轉或逆時針旋轉向該噴嘴內塞(11)和該噴嘴內芯(1)之間的空間內進氣。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓表面顆粒清洗單旋噴嘴，其中，該噴嘴內塞(11)與該噴嘴內芯(1)之間的空間的上部為惰性氣體垂直加速區間(9)、下部為位於該佈風孔(7)內側的匯合空間(14)，中間為過渡段。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之晶圓表面顆粒清洗單旋噴嘴，其中，該惰性氣體垂直加速區間(9)及該匯合空間(14)均為圓柱狀，該過渡段為錐台狀，該匯合空間(14)的內徑大於該惰性氣體垂直加速區間(9)的內徑；該惰性氣體出口(13)位於該匯合空間(14)的下方，並環繞於該噴液口(12)的週邊。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之晶圓表面顆粒清洗單旋噴嘴，其中，該噴嘴外殼(8)上沿徑向開設有惰性氣體進氣口A(3)，該惰性氣體進氣口A(3)與該惰性氣體垂直加速區間(9)的上部相連通。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓表面顆粒清洗單旋噴嘴，其中，該噴嘴內塞(11)的一端與該噴嘴外殼(8)另一端的內部螺紋連接或過盈配合，該噴嘴內塞(11)的另一端沿圓周方向均佈有多個該佈風孔(7)。
  8. 如申請專利範圍第1項該之晶圓表面顆粒清洗單旋噴嘴，其中，該噴嘴 外殼(8)與該噴嘴內塞(11)之間的空間為惰性氣體旋轉環腔(5)，該惰性氣體旋轉環腔(5)環繞於該噴嘴內塞(11)的週邊；該噴嘴外殼(8)上沿徑向開設有惰性氣體進氣口B(10)，該惰性氣體進氣口B(10)與該惰性氣體旋轉環腔(5)相連通。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓表面顆粒清洗單旋噴嘴，其中，該噴嘴內芯(1)可為一體結構或分為上下兩部分，當為一體結構時，與該噴嘴外殼(8)螺紋連接或過盈配合；當該噴嘴內芯(1)分為上下兩部分時，每部分與該噴嘴外殼(8)之間為螺紋連接或過盈配合。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓表面顆粒清洗單旋噴嘴，其中，該單旋噴嘴(14)噴出端的端部為錐形結構，該惰性氣體出口(13)也呈錐形。
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