[发明专利]雾化清洗装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体晶片工艺技术领域，尤其涉及一种用于半导体晶片清洗的雾化清洗装置和方法。 

背景技术

半导体晶片主要为纯硅衬底的硅片和带有铜互连结构的硅片。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，对半导体晶片的清洗技术要求越来越高。要得到高质量的半导体器件，仅仅除去硅片表面的沾污已不再是最终的要求，在清洗过程中造成的表面缺陷、表面粗糙度等已成为同样重要的参数。目前，由于清洗不佳引起的器件失效已超过集成电路制造总损失中的一半。要得到高质量的半导体器件，硅片必须具有非常洁净的表面。超洁净表面是指不存在粒子、金属、有机物及水分等污染物和自然氧化膜，具有原子级的平整度的表面，而传统的清洗喷射技术采用喷射流或大尺寸液滴，对65纳米及其以下工艺的硅片表面的图形造成严重损伤，清洗效果明显不佳，同时清洗液和去离子水的利用率低，造成了极度浪费。为此超微液滴喷射技术的开发及研究已成为重点。 

目前形成超微液滴雾化喷射装置主要采用机械雾化式、介质雾化式、超声雾化式和静电雾化式，但是单纯的雾化机制无法满足对半导体清洗技术的需求。 

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合气动雾化原理和兆声波雾化原理的雾化清洗装置和方法。 

（二）技术方案 

为达上述目的，本发明的雾化清洗装置包括冷却结构、气动雾化结构以及固定于所述气动雾化结构之上谐振雾化结构，所述冷却结构固定于所述谐振雾化结构之上，所述谐振雾化结构包括换能器和谐振器，所述谐振器上设有排液孔，所述气动雾化结构上开有第二进液孔、第二进气孔和雾化喷射口，所述排液孔与所述第二进液孔相连，所述第二进液孔与所述雾化喷射口连通，所述第二进气孔和所述雾化喷射口连通。 

优选的，所述排液孔与所述第二进液孔通过导管相连；所述冷却结构为上端封闭且下端开口的圆柱形壳体，冷却结构的侧壁上设有第三进气孔和排气孔，所述冷却结构的封闭端设有电缆接头，所述电缆接头与所述换能器相连。 

所述冷却结构的内部从封闭端向下延伸出与所述冷却结构的侧壁同心的第二环状薄壁，所述第二环状薄壁与所述冷却结构的侧壁之间的空间为第二外环，所述第二环状薄壁内的空间为第二内环，所述第三进气孔设置于冷却结构的封闭端且与所述第二内环相连，所述排气孔设置于所述冷却结构的侧壁上且与所述第二外环相连，所述第二环状薄壁下端均布有连通第二外环与第二内环的第二通孔。 

所述换能器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，所述耦合片位于所述谐振器之上且将所述冷却结构的下端密封。 

所述耦合片由单一介质或多介质制成，厚度为1/4波长的整数倍。 

所述谐振器为上端开口且下端封闭的圆筒结构，其上端开口通过所述耦合片密封，所述谐振器的侧壁上还设有第一进气孔、第一进液孔。 

所述谐振器的内部从封闭端向上延伸出与所述谐振器的侧壁同心的第一环状薄壁，所述第一环状薄壁与所述谐振器的侧壁之间的空间为第一外环，所述第一环状薄壁内的空间为第一内环，所述第一进气孔和所述第一进液孔设置于所述谐振器的侧壁上且与所述第一外环连 通，所述排液孔设置于第一环状薄壁上部且与所述第一内环连通，所述谐振器的侧壁上开有安装导管的第一安装孔，所述第一环状薄壁下端均布有连通第一外环与第一内环的第一通孔。 

在所述第一外环与所述耦合片之间设有一个圆环形挡板，所述挡板下部沿轴向延伸出凸出部分，使挡板的横截面成“T”字型，所述挡板下部的凸出部分插入第一外环并与第一外环上部粘合。 

所述挡板的下端面在所述第一通孔之上，所述挡板上开有用于安装导管的第二安装孔。 

所述气动雾化结构为圆柱体，在所述气动雾化结构的中心轴上开孔形成雾化喷射口，在所述气动雾化结构的径向开有第二进液孔。 

所述气动雾化结构的上端设有法兰，所述冷却结构、谐振器和气动雾化结构通过螺栓固定连接。 

根据所述的雾化清洗装置进行雾化清洗的方法，包括以下步骤： 

S1.将第一进气孔、第二进气孔和第三进气孔与外部气路连接，将第一进液孔与外部液路连接； 

S2.将电缆接头与功率放大器连接，将交变电压施加给压电晶体，使压电晶体产生振动形成兆声波，使谐振器内的液体分裂成超微液滴流并通过导管进入气动雾化结构；