可使從裝置末端出口射出的霧化顆粒具有更高的速度，以提高清洗效率。如圖1所示，該拉瓦爾噴管結(jié)構(gòu)自上而下依次包括收縮管7-1、窄喉7-2和擴(kuò)張管7-3。
[0046]在拉瓦爾噴管的收縮管部分，氣體運(yùn)動(dòng)遵循“截面小處流速大，截面大處流速小”的規(guī)律，因此氣流不斷被加速。達(dá)到窄喉時(shí)，氣體的流速超過(guò)音速，而超音速的流體在擴(kuò)張管部分運(yùn)動(dòng)時(shí)不再遵循上述規(guī)律，而是恰恰相反，截面越大，流速越快。因此，可以利用該原理，將霧化顆粒導(dǎo)向出口 7設(shè)計(jì)成具有拉瓦爾噴管的結(jié)構(gòu)，來(lái)使從清洗裝置射出的霧化顆粒具有更高的速度，以提高清洗效率，節(jié)約清洗所消耗的清洗藥液和高壓氣體。
[0047]請(qǐng)參閱圖3，圖3是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例二中的一種具有氣體保護(hù)的二相流霧化噴射清洗裝置結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，作為不同的實(shí)施方式，霧化顆粒導(dǎo)向出口7也可具有豎直的內(nèi)壁結(jié)構(gòu)7-4，其作用是使運(yùn)動(dòng)方向與噴嘴主體垂直軸向不平行的霧化顆粒撞擊在霧化顆粒導(dǎo)向出口7的側(cè)壁7-4上，以保證所有到達(dá)晶圓表面液膜的霧化顆粒的運(yùn)動(dòng)方向垂直于晶圓，防止橫向剪切力造成對(duì)晶圓表面圖形結(jié)構(gòu)的破壞。
[0048]請(qǐng)參閱圖1或圖3。氣體保護(hù)單元8圍繞設(shè)于主體3下部，其設(shè)有環(huán)繞霧化顆粒導(dǎo)向出口 7并朝向其外側(cè)方向向下傾斜設(shè)置的保護(hù)氣體出口 8-2，用于在晶圓上方形成氣體保護(hù)層，將晶圓與腔室中的空氣隔絕，防止晶圓中的硅與腔室空氣中的氧氣接觸發(fā)生反應(yīng)。為了在霧化顆粒導(dǎo)向出口 7周圍形成一圈均勻的氣體保護(hù)層，所述保護(hù)氣體出口 8-2可為圖示一圈水平均勻設(shè)置的氣孔;或者，請(qǐng)參閱圖4，圖4是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例三中的一種具有氣體保護(hù)的二相流霧化噴射清洗裝置外形結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，以具有圓形橫截面的噴嘴主體3為例，所述進(jìn)液管路2由噴嘴主體3的上端面中部進(jìn)入噴嘴主體內(nèi)連通液體管路，所述進(jìn)氣管路1對(duì)應(yīng)由噴嘴主體3的上端側(cè)部進(jìn)入噴嘴主體內(nèi)連通氣體管路;氣體保護(hù)單元8為近似桶形，也具有圓形的橫截面，并圍繞設(shè)于主體3下部，其上端與主體密合連接，下端為開(kāi)口。作為不同的實(shí)施方式，圖示本實(shí)施例中的所述保護(hù)氣體出口 8-2也可為一圈連續(xù)的氣隙。
[0049]請(qǐng)繼續(xù)參閱圖4。所述氣體保護(hù)單元8還設(shè)有保護(hù)氣體入口8-1，保護(hù)氣體入口 8-1由氣體保護(hù)單元8的側(cè)面通入，用于連通所述保護(hù)氣體出口8-2?？赏ㄟ^(guò)保護(hù)氣體入口8-1向保護(hù)氣體出口 8-2通入保護(hù)氣體。
[0050]請(qǐng)繼續(xù)參閱圖1或圖3。所述氣體保護(hù)單元8還設(shè)有環(huán)繞霧化顆粒導(dǎo)向出口7的保護(hù)氣體緩沖腔8-3，保護(hù)氣體緩沖腔8-3的一端連通保護(hù)氣體出口 8-2，另一端連通保護(hù)氣體入口 8-1。保護(hù)氣體緩沖腔8-3用于對(duì)從保護(hù)氣體入口 8-1通入的保護(hù)氣體進(jìn)行緩沖，使保護(hù)氣體進(jìn)入緩沖腔后可在整個(gè)圓周范圍內(nèi)均勻分布，并可以相同的壓力從保護(hù)氣體出口8-2噴出。保護(hù)氣體入口 8-1可以在氣體保護(hù)單元8的側(cè)面設(shè)置一個(gè)，也可以均勻地設(shè)置多個(gè)，以實(shí)現(xiàn)保護(hù)氣體沿圓周方向的均勻分布。
[0051]作為一優(yōu)選的實(shí)施方式，所述保護(hù)氣體出口8-2可朝向晶圓邊緣的落點(diǎn)方向傾斜設(shè)置。作為進(jìn)一步優(yōu)選，保護(hù)氣體出口 8-2還可朝向距晶圓邊緣1?5cm的落點(diǎn)方向傾斜設(shè)置?？梢愿鶕?jù)所需清洗的晶圓直徑，來(lái)調(diào)整所述保護(hù)氣體出口 8-2的傾斜角度設(shè)置。
[0052]請(qǐng)參閱圖5-圖6，圖5-圖6是本實(shí)用新型較佳實(shí)施例四中的一種具有氣體保護(hù)的二相流霧化噴射清洗裝置位于清洗腔內(nèi)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，在清洗腔15內(nèi)裝有旋轉(zhuǎn)平臺(tái)14，旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上設(shè)有夾持單元11，用于固定晶圓16;旋轉(zhuǎn)平臺(tái)通過(guò)電機(jī)13驅(qū)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)。在清洗腔下方設(shè)有廢液回收單元，可通過(guò)腔體底部的廢液回收出口 12排出清洗過(guò)程中的廢液。本實(shí)用新型清洗裝置的噴嘴主體3懸設(shè)在清洗腔內(nèi)，并可在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)的上方充分移動(dòng)。噴嘴主體可通過(guò)進(jìn)液管路2和進(jìn)氣管路1連接至噴淋臂9上并固定。氣體保護(hù)單元8的保護(hù)氣體入口 8-1的管路也可以延伸連接至噴淋臂9上并固定。
[0053]請(qǐng)參閱圖5。本實(shí)用新型的一種具有氣體保護(hù)的二相流霧化噴射清洗裝置還包括一液體清洗管路10，設(shè)于清洗腔內(nèi)，并可位于旋轉(zhuǎn)平臺(tái)14的斜上方，例如，可設(shè)置在清洗腔15的內(nèi)壁側(cè)上方，其出口朝向旋轉(zhuǎn)平臺(tái)14的中心設(shè)置。
[0054]當(dāng)進(jìn)行二相流霧化清洗工藝時(shí)，除了在霧化噴嘴內(nèi)部通過(guò)進(jìn)液管路、液體管路引入的一路清洗液體外，還額外需要一個(gè)大流量的液體清洗管路10，其作用是在晶圓16表面形成一層完全覆蓋、均勻分布的清洗液體薄膜。單獨(dú)依靠二相流霧化噴嘴產(chǎn)生的液體霧化顆?？赡懿蛔阋愿采w整個(gè)晶圓的面積，同時(shí)也無(wú)法形成最佳的清洗效果。當(dāng)從二相流霧化顆粒導(dǎo)向出口噴出的高速霧化顆粒撞擊在晶圓表面的清洗液體薄膜中時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)沖擊力，并在液膜中形成快速傳播的沖擊波。該沖擊波作用于顆粒污染物上時(shí)，一方面可以加快污染物從晶圓表面脫離的過(guò)程;另一方面，沖擊波會(huì)加速晶圓表面清洗藥液的流動(dòng)速度，促使顆粒污染物更快地隨著藥液的流動(dòng)而被帶離晶圓表面。
[0055]在進(jìn)行清洗時(shí)，所述噴淋臂9可如圖7所示的運(yùn)動(dòng)軌跡，帶動(dòng)噴嘴主體3作過(guò)晶圓16圓心的圓弧往復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)14上的晶圓16進(jìn)行移動(dòng)霧化清洗。
[0056]請(qǐng)繼續(xù)參閱圖5。大流量液體從液體清洗管路的大流量液體入口10-2進(jìn)入，從大流量液體出口噴出，其噴射角度可通過(guò)大流量液體噴射角度調(diào)整單元10-1進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，使大流量液體能夠噴射到晶圓的中心位置。工藝過(guò)程中，大流量液體清洗管路先開(kāi)啟，噴射清洗藥液，直到清洗藥液完全覆蓋晶圓表面，此時(shí)開(kāi)啟二相流霧化噴嘴并開(kāi)始清洗。二相流霧化噴嘴清洗過(guò)程中，大流量液體管路可以保持開(kāi)啟、或者關(guān)閉、或者間歇性開(kāi)啟，取決于進(jìn)液管路流量、大流量液體流量、晶圓轉(zhuǎn)速等工藝參數(shù)。
[0057]請(qǐng)參閱圖6。還可以采用將液體清洗管路10連接安裝在噴淋臂9上的方式，使液體清洗管路10的大流量液體出口位于所述噴嘴主體3的一側(cè)，并垂直向下設(shè)置。與圖5所示結(jié)構(gòu)的區(qū)別在于，大流量液體清洗管路10固定在噴淋臂9上后，可隨著噴嘴主體3的擺動(dòng)而同步進(jìn)行圓弧擺動(dòng)。
[0058]此外，作為進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)，還可以在所述進(jìn)氣管路1、保護(hù)氣體入口8-1的管路上設(shè)置用于調(diào)節(jié)氣體流量的氣體流量調(diào)節(jié)閥；還可進(jìn)一步在所述進(jìn)液管路2上設(shè)置用于調(diào)節(jié)液體流量的液體流量調(diào)節(jié)閥;還可以在大流量的液體清洗管路10上設(shè)置用于調(diào)節(jié)液體流量的大流量液體流量調(diào)節(jié)閥；還可以在所述進(jìn)氣管路1、進(jìn)液管路2、保護(hù)氣體入口 8-1的管路以及大流量的液體清洗管路10上設(shè)置用于控制開(kāi)關(guān)的氣動(dòng)閥。
[0059]上述本實(shí)用新型的具有氣體保護(hù)的二相流霧化噴射清洗裝置的霧化噴嘴形成霧化顆粒的原理如下:進(jìn)液管路中的清洗液體沿著噴嘴主體內(nèi)的液體管路進(jìn)入呈發(fā)散狀的液體分流管路，并從液體導(dǎo)向出口噴出；由于液體導(dǎo)向出口的總面積小于進(jìn)液管路和液體管路的截面積，使得清洗液體產(chǎn)生加速，同時(shí)被分割成若干個(gè)直徑在微米量級(jí)的