[實(shí)用新型]一種射流激光復(fù)合清洗系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201820517464.3
• 申請(qǐng)日: 2018-04-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN208390517U
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉清原;龍芋宏;周嘉;鮑家定;黃宇星;趙要武;焦輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B08B3/02
• 分類(lèi)號(hào): B08B3/02;B08B7/00
• 代理公司: 桂林市持衡專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 45107
• 代理人: 歐陽(yáng)波

本實(shí)用新型為一種射流激光復(fù)合清洗系統(tǒng)，本清洗系統(tǒng)包括空化射流裝置、激光清洗裝置；激光束和空化射流的中心線共面異軸，空化射流于工件表面產(chǎn)生水膜，激光束聚焦于水膜內(nèi)與工件表面保持距離，空化射流沖擊工件基材表面，產(chǎn)生水膜、水膜空化泡破潰沖擊清洗基材表面，同時(shí)激光聚焦于水膜內(nèi)，水膜在超熱狀態(tài)爆發(fā)沸騰、劇烈汽化，產(chǎn)生蒸汽泡沖擊基材表面，延長(zhǎng)空化射流的有效作用時(shí)間。激光束和空化射流協(xié)同作用于工作臺(tái)上的工件表面進(jìn)行清洗，效果明顯優(yōu)于現(xiàn)有清洗技術(shù)，可清除工件表面直徑大于50nm的固體顆粒，滿足晶圓基材表面加工要求。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及射流清洗技術(shù)，具體為采用空化射流的一種射流激光復(fù)合清洗系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著高精度半導(dǎo)體行業(yè)的飛速發(fā)展，對(duì)制作集成電路的硅電晶片——晶圓的要求不斷提高。晶圓表面附著的顆粒會(huì)遮蔽光刻工藝的光線，造成電路加工形貌的偏差。為解決晶圓表面清洗問(wèn)題，化學(xué)清洗技術(shù)、氣流水流清洗技術(shù)均在不斷改進(jìn)。但隨著集成電路向高精度發(fā)展，晶圓加工形貌尺寸已減小到微米量級(jí)。為達(dá)到加工精度，要求晶圓表面附著的固體顆粒最大尺寸為加工特征尺寸的1/10到1/4，即允許晶圓表面剩余的粘附顆粒最大尺寸為納米量級(jí)，意味著硅晶圓基材清洗時(shí)其表面的亞微米及以上尺寸的顆粒均需要清除掉。但是目前的化學(xué)方法、氣體射流或液體射流尚無(wú)法有效地清除附著于晶圓表面直徑一微米以下的固體顆粒。因?yàn)楫?dāng)附著的固體顆粒直徑減小時(shí)，其粘結(jié)力并不會(huì)隨顆粒直徑減小同步降低，而常規(guī)清洗方法對(duì)小顆粒的清洗力卻急劇衰減。

清洗力較強(qiáng)的濕法清洗技術(shù)需要化學(xué)藥品，這可能對(duì)材料引入污染。

激光的干清洗技術(shù)，因晶圓表面的固體顆粒會(huì)改變激光的光通量在顆粒周?chē)姆植迹す飧煞ㄇ逑磿?huì)造成晶圓表面損傷。

傳統(tǒng)水蒸氣輔助激光清洗，在晶圓表面產(chǎn)生水膜，在激光作用下水膜超熱狀態(tài)下發(fā)生爆發(fā)式沸騰、汽化，該過(guò)程中蒸汽泡使顆粒脫離、濺射，達(dá)到清洗的目的。該方法的通常將工件置于加濕的環(huán)境下，通過(guò)毛細(xì)現(xiàn)象沉積水膜，或者通過(guò)蒸汽噴淋在晶圓表面生成水膜。為了避免清洗過(guò)程濺射的顆粒在重力作用下掉落再次污染清洗區(qū)域，需要將工件的加工面倒置，從晶圓表面下部向上清洗其表面。工件夾裝不便，清洗也不便。

總之，現(xiàn)有的晶圓基材清洗設(shè)施面臨著清洗力受限、存在二次污染、工件清洗裝夾不便的問(wèn)題，無(wú)法勝任晶圓表面高要求的清洗。急需一種高清洗力、減少顆粒再次污染，同時(shí)便于工件夾裝的高效清洗裝置，以解決硅晶圓清洗面臨的問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是設(shè)計(jì)一種射流激光復(fù)合清洗系統(tǒng)，包括空化射流裝置、激光清洗裝置；激光束和空化射流的中心線共面異軸，空化射流于工件表面產(chǎn)生水膜，激光束聚焦于水膜內(nèi)與工件表面保持距離，激光束和空化射流協(xié)同作用于工作臺(tái)上的工件表面。空化射流沖擊工件基材表面，產(chǎn)生水膜、水膜空化泡破潰沖擊清洗基材表面，同時(shí)激光聚焦于水膜內(nèi)，水膜在超熱狀態(tài)爆發(fā)沸騰、劇烈汽化，產(chǎn)生蒸汽泡沖擊基材表面，延長(zhǎng)空化射流的有效作用時(shí)間。此外，經(jīng)空化噴嘴產(chǎn)生的水膜高速流動(dòng)，帶走清洗區(qū)的固體顆粒，達(dá)到?jīng)_洗的效果。

本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的一種射流激光復(fù)合清洗系統(tǒng)，包括水箱、射流加壓腔、空化射流噴嘴、激光器和工作臺(tái)，工作臺(tái)臺(tái)面為水平面，工件固定于工作臺(tái)臺(tái)面。水箱的出水管連接射流加壓腔，射流加壓腔的出口接有空化射流噴嘴。水箱中的水經(jīng)射流加壓腔加壓，高壓水流從空化射流噴嘴出射空化射流。激光器產(chǎn)生的激光束的聚焦點(diǎn)處于工件上方的水膜中。

所述空化射流于工件表面產(chǎn)生的水膜厚度d＝0.5mm～2mm，所述激光束的聚焦點(diǎn)處于工件上方的水膜內(nèi)，激光束的聚焦點(diǎn)與工件表面的距離為 d/3至d/2。

所述激光束的中心線垂直于工作臺(tái)臺(tái)面，空化射流的中心線與激光束中心線共面，二者的夾角為10°～45°。

激光器后接光纖激光整形器，對(duì)激光器發(fā)出的激光束整形，使能量密度達(dá)到預(yù)定值。