一种二流体清洗晶圆的装置的制作方法

本发明涉及半导体器件制造，具体为一种二流体清洗晶圆的装置。

背景技术：

1、在半导体晶圆加工制程中，晶圆经高温热处理、沉积、刻蚀等工序后，表面会附着颗粒污染物与工艺残留物，需通过二流体清洗工序完成表面洁净处理，以保障后续制程的良率与器件性能。二流体清洗凭借雾化液滴的温和冲击特性，是晶圆湿法清洗环节的核心工艺手段之一，对清洗力度的精准调控与工况适配能力有较高要求。

2、现有的二流体清洗装置多采用参数固定的喷嘴结构，依靠预先设定的供气压力与供液流量输出雾化射流完成清洗作业。但是参数固定的喷嘴结构的清洗气液比无法随晶圆表面温度动态自适应调节，面对高温态晶圆时清洗剥离能力不足，难以高效去除高温附着的顽固污染物；针对常温晶圆又易因冲击力偏高造成表面微结构损伤，无法在不同温度工况下同时兼顾清洗洁净度与晶圆表面完整性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种二流体清洗晶圆的装置，旨在改善现有技术中参数固定的喷嘴结构的问题。

2、本发明的目的通过如下技术方案实现：一种二流体清洗晶圆的装置，包括机架，所述机架的顶部固定连接有机械臂，机械臂的输出端转动设置有喷头；

3、所述喷头包括外管与输液管，外管的顶部设置有进气口，输液管与外管之间设置有中隔板，中隔板的底部固定连接有中管，输液管的内部设置有气液比自调节阀芯，外管的底部外侧设置有自回收件，输液管、中管、外管与自回收件之间设置有气液走向流道；

4、所述气液比自调节阀芯包括固定连接在中隔板中心位置的导热鳍片盘，导热鳍片盘的底部固定连接有导热轴，导热鳍片盘的顶部固定连接有隔热套筒，隔热套筒的内部滑动连接有双头活塞，且隔热套筒的下部空腔内部设置有石蜡块，石蜡块的顶部与双头活塞底部相抵，隔热套筒的下部空腔外部设置有泄压孔且泄压孔的斜方向向下设置，隔热套筒的上部空腔周向设置有多个连通管。

5、作为上述技术方案的进一步描述：

6、所述气液比自调节阀芯还包括固定连接在外管内壁上的环形限制条，环形限制条的内部设置有空心密封圈且空心密封圈与连通管的另一端相连通，外管的外部开设有多个旁通孔且旁通孔的内部开口与空心密封圈外侧相抵；

7、作为上述技术方案的进一步描述：

8、所述中隔板设置为多层环状结构，且中隔板的多层环板之间通过长方体状连接架相连接；

9、作为上述技术方案的进一步描述：

10、所述机架的底部设置有回收槽，机架的内顶部设置有固定机构，机架的顶部设置有储液箱，机架的外侧还设置有控制器与输气泵，控制器通过电线与储液箱内部的水泵、机械臂与输气泵相互电性连接；

11、作为上述技术方案的进一步描述：

12、所述输液管包括内管，内管的顶部与储液箱的输出端部相连接，内管的底部内侧设置有用于使得清洗液体旋转喷出的螺旋挡片；

13、作为上述技术方案的进一步描述：

14、所述自回收件包括转动设置在外管外侧的固定环，固定环的底部螺纹连接有环形回收罩，环形回收罩的内部设置有污物收纳槽，环形回收罩与中管之间设置有单向弯管；

15、作为上述技术方案的进一步描述：

16、所述气液走向流道包括旋流进液流道、主雾化流道、前置破膜气幕流道与回收流道，旋流进液流道设置为内管的中心空腔部位，主雾化流道设置在中管内侧壁与内管外侧壁之间，前置破膜气幕流道设置在中管外侧壁与外管内侧壁之间，回收流道设置在环形回收罩内部，前置破膜气幕流道的中部设置有文丘里负压流道，且单向弯管的两端分别连通回收流道与文丘里负压流道的喉管部位；

17、作为上述技术方案的进一步描述：

18、所述主雾化流道为环绕内层旋流进液流道的环形腔体，腔体前端向喷嘴轴线收敛，腔体最前端形成环形雾化狭缝，环形雾化狭缝喷出的高压气流斜向剪切内层旋流液膜完成雾化；

19、所述前置破膜气幕流道为包裹中层雾化气路的环形腔体，腔体前端背离喷嘴轴线向外扩张，腔体最前端形成环形气幕狭缝，环形气幕狭缝端面相较于中层环形雾化狭缝端面轴向向前突出，环形气幕狭缝喷出向外扩散的锥形气流幕，完整包裹内层雾化射流；

20、所述回收流道出口为环形狭缝，开口朝向工件且与喷嘴轴线呈向外倾斜状态，回收流道出口同轴套设于外层破膜气幕流道的环形气幕狭缝外围，回收流道出口通过文丘里负压流道产生的负压，通过环形狭缝式回收流道出口吸附剥离的炭粒与飞溅液滴；

21、作为上述技术方案的进一步描述：

22、所述固定机构包括设置在机架底部的电机以及电机输出端所固定的电机输出盘，电机输出盘的顶部固定连接有负压箱，负压箱的周向外侧开设有通压槽，负压箱的外侧转动连接有转动密封环，转动密封环的外部固定连接有负压抽取管且负压抽取管与输气泵相连通，负压箱的顶部设置有负压吸附盘且负压吸附盘的顶部通过负压吸附有晶圆。

23、较之现有技术而言，本发明的优点在于：

24、1、通过导热轴与导热鳍片盘将晶圆热量传导至隔热套筒内的石蜡块，配合双头活塞、连通管与空心密封圈结构带动旁通孔开度自动变化，结合旋流进液流道、主雾化流道与前置破膜气幕流道的同轴分层布设以及同步，通过高温工况下气液比自动升高，强化污染物剥离能力，以及常温工况下气液比平缓回落，避免损伤晶圆表面，实现了清洗力度随晶圆温度进行自适应匹配，提升了清洗均匀性与工况适配性。

25、2、通过旋流进液流道、主雾化流道与前置破膜气幕流道的同轴分层布设与端面错位设计，配合螺旋挡片带动液流形成旋转液膜、环形雾化狭缝剪切雾化、前置气幕预先作用的层级协同，实现了晶圆表面高效均匀清洗的有益效果。前置气幕率先作用破除表面气阻屏障，雾化射流携带旋转剪切力逐层剥离污染物，旋流形态保证晶圆平面各处受力均匀，既提升了污染物剥离效率与清洗洁净度，又避免直射水流冲击损伤晶圆表面，适配不同洁净要求的晶圆清洗工况。

1.一种二流体清洗晶圆的装置，包括机架（1），其特征在于：所述机架（1）的顶部固定连接有机械臂（8），机械臂（8）的输出端转动设置有喷头（9）；

2.根据权利要求1所述的一种二流体清洗晶圆的装置，其特征在于：所述气液比自调节阀芯（96）还包括固定连接在外管（92）内壁上的环形限制条（967），环形限制条（967）的内部设置有空心密封圈（968）且空心密封圈（968）与连通管（966）的另一端相连通，外管（92）的外部开设有多个旁通孔（969）且旁通孔（969）的内部开口与空心密封圈（968）外侧相抵。

3.根据权利要求1所述的一种二流体清洗晶圆的装置，其特征在于：所述中隔板（94）设置为多层环状结构，且中隔板（94）的多层环板之间通过长方体状连接架相连接。

4.根据权利要求1所述的一种二流体清洗晶圆的装置，其特征在于：所述机架（1）的底部设置有回收槽（2），机架（1）的内顶部设置有固定机构（3），机架（1）的顶部设置有储液箱（6），机架（1）的外侧还设置有控制器（5）与输气泵（7），控制器（5）通过电线与储液箱（6）内部的水泵、机械臂（8）与输气泵（7）相互电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种二流体清洗晶圆的装置，其特征在于：所述输液管（91）包括内管（911），内管（911）的顶部与储液箱（6）的输出端部相连接，内管（911）的底部内侧设置有用于使得清洗液体旋转喷出的螺旋挡片（912）。

6.根据权利要求5所述的一种二流体清洗晶圆的装置，其特征在于：所述自回收件（97）包括转动设置在外管（92）外侧的固定环（971），固定环（971）的底部螺纹连接有环形回收罩（972），环形回收罩（972）的内部设置有污物收纳槽（973），环形回收罩（972）与中管（95）之间设置有单向弯管（974）。

7.根据权利要求6所述的一种二流体清洗晶圆的装置，其特征在于：所述气液走向流道（98）包括旋流进液流道（981）、主雾化流道（982）、前置破膜气幕流道（983）与回收流道（984），旋流进液流道（981）设置为内管（911）的中心空腔部位，主雾化流道（982）设置在中管（95）内侧壁与内管（911）外侧壁之间，前置破膜气幕流道（983）设置在中管（95）外侧壁与外管（92）内侧壁之间，回收流道（984）设置在环形回收罩（972）内部，前置破膜气幕流道（983）的中部设置有文丘里负压流道，且单向弯管（974）的两端分别连通回收流道（984）与文丘里负压流道的喉管部位。

8.根据权利要求7所述的一种二流体清洗晶圆的装置，其特征在于：所述主雾化流道（982）为环绕内层旋流进液流道（981）的环形腔体，腔体前端向喷嘴轴线收敛，腔体最前端形成环形雾化狭缝，环形雾化狭缝喷出的高压气流斜向剪切内层旋流液膜完成雾化；

9.根据权利要求4所述的一种二流体清洗晶圆的装置，其特征在于：所述固定机构（3）包括设置在机架（1）底部的电机以及电机输出端所固定的电机输出盘（301），电机输出盘（301）的顶部固定连接有负压箱（302），负压箱（302）的周向外侧开设有通压槽（303），负压箱（302）的外侧转动连接有转动密封环（304），转动密封环（304）的外部固定连接有负压抽取管（305）且负压抽取管（305）与输气泵（7）相连通，负压箱（302）的顶部设置有负压吸附盘（306）且负压吸附盘（306）的顶部通过负压吸附有晶圆（4）。