[发明专利]双流体喷嘴、清洗装置、清洗方法及半导体装置制造方法

说明书

本发明涉及一种清洗用双流体喷嘴，详细说，是一种清除附着在半导体基板等上面的污物的清洗用双流体喷嘴。此外，这种发明还涉及一种利用前述清洗用双流体喷嘴清除掉附着在基板上的污物的清洗装置。

一般地，在半导体的制造过程中，半导体晶片表面上沾有各种污物。例如，当利用CVD法或者喷镀法对半导体晶片的表面镀以绝缘膜或金属膜时，其表面上便沾有颗粒状的污物。此外，当通过干腐蚀形成图案后会沾有保护层的残余或金属污染物。作为清除这些污物的一种方法，过去，常采用高压喷水清洗、冰清洗器清洗、及利用清洗用双流体喷嘴的液滴喷射进行清洗的方法。

图17表示利用被称为高压喷水清洗的方法进行清洗的过去的清洗装置的模式图。该清洗装置中，载物台6的上面固定着半导体晶片，由马达使其回转。相对于该半导体晶片5的位置，配设着自纯水加压器68通过配管并与其相连接的高压喷嘴69。

这种清洗方法中，首先，由纯水加压器68将纯水等液体的压力加压至50～100kgf/cm²(kg重/cm²)的高压，然后通过配管提供给高压喷嘴69。高压喷嘴69上开有直径为0.1mm左右的孔，液体通过该孔被连续地喷射到半导体晶片5上。在喷射的液体与半导体晶片5的表面发生冲击的作用下，沾附在半导体晶片5表面上的污物便被除掉，从而实现清洗。

此种清洗方法存在的问题在于：清洗力低，不能充分地除掉1μm以下的粒子。为提高清洗力，虽可通过给液体增加更大的压力来提高液体由高压喷嘴69喷射出的速度，但却会增大纯水加压器的尺寸，因此，经济上决非上策。作为一个具体实例，当液体的供给压力为100kgf/cm²时，液体的喷射速度为130m/sec左右。

图18表示以前的清洗用双流体喷嘴70的剖面图。清洗用双流体喷嘴70，设有气体通过其内部的第1管路72和由第1管路72外侧贯通第1管路72侧壁、其前端部延伸到第1管路72内、液体通过其内部的第2管路73。第2管路73的前端部沿着与第1管路72延伸方向相同的方向延伸。

图19表示采用了这种清洗用双流体喷嘴70的诸如半导体晶片用的清洗装置的结构模型图。该清洗装置设有清洗罩8、固定清洗罩8内半导体晶片5的载物台6、使该载物台回转的马达7、将液滴面向半导体晶片5表面喷射的清洗用双流体喷嘴70、向清洗用双流体喷嘴70提供加压气体的气体供给系统2a、向清洗用双流体喷嘴70提供加压液体的液体供给系统3a。清洗罩8与排气口相连通。此外，还设有夹持、并使清洗用双流体喷嘴70移动的机械臂4。

下面，说明这种清洗装置的动作。将半导体晶片5固定在载物台6上，以规定转数回转。由气体供给系统2a将加压气体、及由液体供给系统3a将加压液体分别提供给清洗用双流体喷嘴70。在清洗用双流体喷嘴70中，如图18所示，将气体与液体相混合，液体变成粒状的液滴1，该液滴1在第1管路72内(图中a～b段之间)经气体的喷流作用被加速，并由第1管路72的前端喷出。喷出的液滴1，如图19所示，与半导体晶片5的表面碰撞，清除掉附着在半导体晶片5的表面上的污物。从半导体晶片5上除掉的污物和与半导体晶片5的表面碰撞后飞散开的液滴1及从清洗用双流体喷嘴70内喷出的气体，均由清洗罩8内经排气口9排出。清洗时，为保证半导体晶片的整体清洗，可通过夹持清洗用双流体喷嘴70并使其移动的机械臂(手)4，使清洗用双流体喷嘴70沿着半导体晶片5的表面呈水平方向移动。

该清洗装置的清洗力比前述的高压喷水清洗方法的清洗能力要高，此外，其工作成本也比以往的冰清洗器清洗方法要便宜，同时，这种清洗装置，还可将清洗力控制在很宽的范围内，所以没有细微模型的破坏，同时，也不会给硬度小的金属膜带来损伤。不过，与冰清洗器清洗方法相比存在着清洗效果低的问题，有关理由说明如下。

在清洗用双流体喷嘴的清洗中，其清洗力与液滴的速度相对应。液滴的速度，是依据气体的流量、液体的流量、清洗用双流体喷嘴70的第1管路72内的距离(指a～b间的距离)及其间的第1管路72内侧的截面面积决定的。例如，若设气体的流量为200L/min、液体的流量为100L/min、a～b间的距离为100mm、第一管路72的内径为4.35mm，则液滴的速度是224m/sec。一般情况下，由于清洗用双流体喷嘴的形状是固定的，故液滴的速度，是通过气体的流量和液体的流量来决定的，特别地，由体积较大的气体流量支配。