TW201720538A - 二相流霧化噴射清洗裝置 - Google Patents

Abstract

一種二相流霧化噴射清洗裝置，通過在噴嘴主體內設置帶有預設角度的液體導向出口的多路液體分流管路，以及帶有垂直氣體導向出口的出氣網板，可使噴射出的高速液體流與高速氣體流產生充分地相互作用，形成顆粒尺寸均一、可調的超微霧化液滴，並在霧化顆粒導向出口的加速及導向作用下向下噴向晶圓表面進行移動霧化清洗；本發明可大大縮小霧化顆粒尺寸，減小其具有的能量，從而可避免對晶圓表面圖形結構造成損傷，並可提高清洗品質和效率，節約清洗成本，還可通過設置超音波或百萬赫超音波發生單元、氣體保護單元、自清潔單元以及旋轉部件實現噴嘴的多功能化。

Description

二相流霧化噴射清洗裝置

本案係關於半導體清洗設備技術領域，更具體地，涉及一種二相流霧化噴射清洗裝置。本申請案主張2015年12月10日申請之大陸申請案第201521027544.3號、第201521028786.4號、第201521027568.9號、第201521028612.8號之優先權，該等案至全文以引用的方式併入本文中

隨著半導體積體電路製造技術之高速發展，積體電路晶片之圖形特徵尺寸已進入到深亞微米階段，導致晶片上超細微電路失效或損壞之關鍵沾污物（例如顆粒）之特徵尺寸亦隨之大為減小。

在積體電路製造工藝過程中，半導體晶圓通常都會經過諸如薄膜沉積、刻蝕、拋光等多道工藝步驟。而這些工藝步驟則成為沾污物產生之重要場所。為了保持晶圓表面之清潔狀態，消除各個工藝步驟中沉積於晶圓表面之沾污物，必須對經受每道工藝步驟後之晶圓表面進行清洗處理。因此，清洗工藝成為積體電路製作過程中最普遍之工藝步驟，其目的在於有效地控制各步驟之沾污水平，以實現各工藝步驟之目標。

上為了清除晶圓表面之沾污物，在進行單片濕法清洗工藝時，晶圓將被放置於清洗設備之旋轉平臺（例如旋轉卡盤）上，並按照一定速度旋轉；同時向晶圓表面噴淋一定流量之清洗藥液，對晶圓表面進行清洗。

在透過清洗達到去除沾污物目的之同時，最重要係要保證對晶圓、尤其是對於晶圓表面圖形之無損傷清洗。

隨著積體電路圖形特徵尺寸之縮小，晶圓表面更小尺寸沾污物之去除難度亦在不斷加大。因此，很多新型清洗技術在清洗設備上亦已得到較廣泛之應用。其中，在單片濕法清洗設備上，利用霧化清洗技術可以進一步改善清洗工藝效果。在霧化清洗過程中，霧化顆粒會對晶圓表面之液膜產生一衝擊力，並在液膜中形成快速傳播之衝擊波。衝擊波作用於顆粒污染物上時，一方面可以加快污染物從晶圓表面脫離之過程；另一方面，衝擊波會加速晶圓表面清洗藥液之流動速度，促使顆粒污染物更快地隨著藥液之流動而被帶離晶圓表面。

然而，目前習知的霧化清洗裝置所產生之霧化顆粒尺寸較大，且霧化顆粒所具有之能量亦較高，當這些霧化清洗裝置應用於65納米及以下技術代之晶圓清洗工藝中時，很容易造成表面圖形損傷等問題。同時液相流體之利用率較低，導致資源之極度浪費。

因此，為了減少對晶圓表面圖形之損傷，需要進一步縮小噴射出之液體顆粒之尺寸，並且更好地控制霧化顆粒之運動方向、運動速度、運動軌跡以及均勻性等，以減小液體顆粒對圖形側壁及邊角之損傷，提高清洗品質及效率，節約清洗成本。

在另一方面，伴隨著積體電路製造工藝之不斷進步，半導體器件之體積正變得越來越小，這也導致了非常微小之顆粒亦變得足以影響半導體器件之製造及性能。對於這些微小顆粒，傳統流體清洗方法並不能夠非常有效地去除它們。這是由於在半導體晶圓表面和清洗液體之間存在著一相對靜止之邊界層。當附著在晶圓表面之顆粒直徑小於邊界層之厚度時，清洗液體之流動就無法對顆粒產生作用。

為了改善該問題，超音波或百萬赫超音波清洗被引入半導體清洗工藝。超音波或百萬赫超音波能量可以在水中產生微小氣泡，當氣泡爆開時所產生之震動於晶圓表面之液膜中形成衝擊波。由於衝擊波之速度很快，導致晶圓表面和清洗液體之間之邊界層減薄，使污染顆粒暴露於流動之清洗藥液中，這將有助於剝離那些附著於晶圓上之微小顆粒，從而洗淨晶圓。

然而採用超音波或百萬赫超音波清洗技術在提高沾污物去除效率之同時，亦無可避免地帶來了對於晶圓圖形之損傷問題。這主要是由於超音波或百萬赫超音波之能量於媒介中係以波狀傳遞的，在某些特定位置，會由於波峰能量之疊加而產生一能量密度很高之區域，當該區域產生之氣泡破裂時其能量遠遠高於晶圓表面圖形結構之強度，而導致圖形損傷之出現。

因此，需要提高超音波或百萬赫超音波能量在晶圓表面之覆蓋均勻性，以有效控制晶圓表面圖形損傷問題之出現，並提高晶圓表面顆粒污染物之去除效率。

此外，在進行化學藥液及超純水清洗之過程中，晶圓表面材料更容易受到損傷或發生一些化學反應。例如，在DHF清洗工藝中，先通過噴淋臂向晶圓表面噴射DHF，將晶圓表面之自然氧化層完全腐蝕掉；然後噴射超純水對晶圓表面進行沖洗，將晶圓表面之殘留藥液及反應產物沖掉；最後，再通過噴射氮氣對晶圓表面進行乾燥完成整個工藝過程。在這個過程中，晶圓表面之裸矽材料與工藝腔室中之氧氣非常容易發生反應，生成二氧化矽，導致晶圓表面材料發生變化，對後續工藝造成影響。因此，需要在工藝過程中，對整個腔室中之氧氣含量進行控制。

同時，在上述對晶圓進行氮氣乾燥之過程中，如果工藝控制地不好，會在晶圓表面出現Watermark（水痕）缺陷。Watermark形成之主要機理係在氮氣乾燥過程中，因乾燥不完全而殘餘在晶圓表面之水中融入了與氧反應而生成之SiO₂ ，並進一步形成H₂ SiO₃ 或HSiO₃ -之沉澱。當晶圓表面之水揮發後，該些沉澱即形成平坦狀水痕。此外，在上述清洗過程中，更經常出現晶圓邊緣棱上有液滴未乾燥徹底之現象，這對於晶圓清洗品質亦造成了一定的影響。

因此，需要於上述工藝過程中，對整個腔室中之氧氣含量進行控制；並需要對乾燥工藝進行優化，實現整個晶圓範圍之完全乾燥。

於其它方面，在單片濕法清洗設備上，清洗藥液及超純水等係透過固定於噴淋臂上之藥液管路或者噴嘴等清洗部件噴射於旋轉的晶圓表面，完成表面清洗。當清洗工藝間隔時間較長時，需要對管路裡殘存之清洗藥液進行預沖洗，使管路中充滿新鮮的清洗藥液，以保證工藝效果之一致性。預沖洗可以將管路裡殘存之化學藥液置換掉，但對於管路出口處，或噴嘴出口處殘留之化學藥液卻作用很小。特別是對一些粘度較大之化學清洗藥液，經過較長時間之待機後，會乾燥形成一些形狀不規則之顆粒，於後續清洗工藝時被清洗藥液帶至晶圓表面，造成局部缺陷，導致產品良率下降。

因此，還需要對清洗藥液管路、噴嘴出口處殘留化學藥液之清洗方式進行優化改進，以保證工藝品質之一致性。

在其它方面，常規之清洗工藝只能去除晶圓中心區域之污染物，而不能有效去除晶圓邊緣之污染物。而晶圓邊緣之污染物如果得不到很好的去除，將會導致至少兩方面危害：其一係晶圓邊緣之污染物，如金屬離子，會擴散到晶圓中心區域，進而污染整個晶圓，從而降低半導體器件之製造良率；其二係晶圓邊緣之污染物會通過邊緣夾、晶圓夾以及晶圓盒等之使用而轉移到其它晶圓上，造成對其它晶圓之污染。

因此，還需要考慮使清洗液體之噴射方向能夠根據需要進行調節，來實現對晶圓邊緣之清洗，提高晶片製造之良率。

本案之目的係在於克服習知技術存在的上述缺陷，提供一種二相流霧化噴射清洗裝置。

根據本發明之目的，本發明之技術方案如下：本發明提供了一種可形成超微霧化顆粒之二相流霧化噴射清洗裝置，用於對放置於一清洗腔內一旋轉平臺上之晶圓進行霧化清洗，該清洗裝置包含： 一噴嘴主體，其內部設有一液體管路，環繞該液體管路設有一氣體管路，該噴嘴主體下端設有一氣液導向部件，該氣液導向部件以一定對稱關係水平設有連通該液體管路之多路液體分流管路，該些液體分流管路之間具有一連通該氣體管路之出氣網板，該出氣網板垂直設有密佈的複數個氣體導向出口，沿該些液體分流管路設有與該噴嘴主體之軸線呈預設角度下傾之複數個液體導向出口；該些液體導向出口及/或該些氣體導向出口為直管形、螺旋管形或拉伐爾(Laval)噴管結構； 一進液管路及一進氣管路，連接設於一噴淋臂上，並分別連通該噴嘴主體內之液體管路及氣體管路，該噴淋臂帶動該噴嘴主體作經過該晶圓圓心之圓弧往復運動； 一霧化顆粒導向出口，圍繞設於該氣液導向部件之下方，其為拉伐爾(Laval)噴管結構或具有豎直內壁；       其中，由該液體導向出口噴出之液體與由該氣體導向出口噴出之氣體在該氣液導向部件下方相交形成霧化顆粒，並經該霧化顆粒導向出口向下噴向晶圓表面以進行移動霧化清洗。

本案之上述二相流霧化噴射清洗裝置，可透過合理結構設計以及相應工藝參數調整，完成氣液兩相霧化過程，形成尺寸均一之超微液體顆粒噴霧，並利用載氣使霧化顆粒以一定動能垂直運動至晶圓表面，完成對晶圓之移動霧化清洗過程，可減小液體顆粒對晶圓圖形側壁及邊角之損傷，提高清洗品質及效率，節約清洗成本。

根據本發明之另一個目的，本發明更提供了一種噴射方向可調之二相流霧化噴射清洗裝置，不僅可以垂直角度進行晶圓清洗，更可以傾斜角度朝向晶圓邊緣進行清洗，在上述之第一種二相流霧化噴射清洗裝置基礎上，通過外設一與該噴嘴主體配合之旋轉部件，使該噴嘴主體相對該旋轉部件進行轉動，以朝向晶圓邊緣進行清洗，並在該噴嘴主體一側、沿其轉動方向外設一垂直方向之保護罩，以阻擋濺射之清洗液體。

本發明之上述噴射方向可調之二相流霧化噴射清洗裝置，通過設計一與噴嘴主體配合之旋轉部件，可使噴嘴主體朝向晶圓邊緣進行清洗，以有效去除晶圓邊緣之污染物，提高晶片製造良率；保護罩可以阻擋濺射之清洗液體，防止造成對晶圓中心之二次污染。

本發明具有以下優點：

1、通過液體導向出口及氣體導向出口形成霧化噴嘴結構，使其噴射之高速液體流與高速氣體流產生充分地相互作用，並可通過調整管路流量，形成顆粒尺寸均一、可調之超微霧化液滴，可大大縮小霧化顆粒尺寸，減小其能量，避免對晶圓表面圖形結構造成損傷；當霧化顆粒導向出口具有拉伐爾(Laval)噴管結構時，可在進氣管路及進液管路保持流量不變之情況下，使從裝置末端出口射出之霧化顆粒具有更高的速度，以提高清洗效率。

2、當霧化顆粒導向出口具有豎直內壁結構時，通過霧化顆粒導向出口產生之垂直導向作用，在工藝過程中可使氣流方向與晶圓表面相垂直，促進表面溝槽圖形中之雜質向流體主體傳遞，提高清洗的效率，改善清洗效果，並可減少霧化顆粒對晶圓表面圖形結構之橫向剪切力，防止晶圓表面圖形結構之損傷。

3、可形成尺寸均一、可調之霧化顆粒沖洗晶圓表面，由於霧化顆粒質量小，而且還可使晶圓表面預先形成一層由液體清洗管路以大流量噴射所形成之清洗液體薄膜，從而可減少對晶圓表面結構之衝擊力，並可減少對晶圓表面圖形結構之損傷；同時，可利用霧化顆粒撞擊清洗液體薄膜時產生之衝擊波作用於顆粒污染物上，一方面可以加快污染物從晶圓表面脫離之過程，另一方面，衝擊波會加速晶圓表面清洗藥液之流動速度，促使顆粒污染物更快地隨著藥液之流動而被帶離晶圓表面。

4、帶有螺旋形液體/氣體導向出口之噴嘴氣液導向部件之設計，可改善清洗液體之霧化效率，減小霧化顆粒的直徑，提高霧化顆粒之均勻性；而帶有拉伐爾(Laval)噴管結構之液體/氣體導向出口之設計，可使液體/氣體從其出口噴出時具有更高的速度。

5、噴嘴主體可以設計成為扇形、三角形、多邊形或條狀，能夠提高噴嘴之覆蓋面積，增大霧化噴嘴在同一時間之清洗面積，改善清洗均勻性，提高裝置之清洗效率。

6、通過在氣體管路內設置氣體隔板，可實現均勻的氣體流場分佈，改善霧化顆粒尺寸及數量分佈之均勻性。

7、帶有超音波或百萬赫超音波能量之清洗藥液經過二相流霧化裝置霧化以後，形成霧化顆粒；由於霧化顆粒進入晶圓表面清洗藥液薄膜時在時間和空間上均係隨機分佈的，因此，霧化顆粒所攜帶之超音波或百萬赫超音波能量就不會形成穩定的能量干涉場，也即提高了超音波或百萬赫超音波能量在晶圓表面之覆蓋均勻性，可以有效地控制產生晶圓表面圖形損傷問題之出現。

8、相比於現有之清洗裝置，具有超音或者百萬赫超音振盪之二相流霧化清洗裝置所產生之霧化顆粒進入晶圓表面的清洗藥液薄膜中時，除了霧化顆粒本身動能在液膜內形成衝擊波以外，霧化顆粒所具有之超音波或百萬赫超音波能量亦傳遞至清洗藥液薄膜內，可形成直進流，或由於空化作用造成微氣泡破裂，可以更有效地在液膜中形成衝擊波，從而提高晶圓表面顆粒污染物之去除效率，縮短工藝時間，節約清洗藥液及高純氣體之使用量，節約生產成本，減少環境影響。

9、在進行二相流霧化噴射清洗過程中，保護氣體從保護氣體出口傾斜噴出，在晶圓上方形成氣體保護，可防止晶圓與腔室空氣中之氧氣反應；在乾燥過程中，二相流霧化噴嘴之進液管路關閉，進氣管路及保護氣體出口保持開啟，達成對晶圓中心及邊緣整體表面快速進行乾燥之目的，可代替單獨噴射乾燥氣體進行乾燥之現有噴淋臂形式，使清洗設備腔室結構得以簡單化。

10、在進行二相流霧化噴射清洗過程中，將氣體作為清潔介質由清潔介質入口進入，經清潔介質緩衝腔緩衝後可實現沿圓周均勻之壓力分佈，然後從清潔介質出口向霧化顆粒導向出口內側傾斜噴出，在起到線上清潔的同時，可將沿著霧化顆粒導向出口側壁流下之清洗液體通過高速氣體之作用重新回到二相流霧化噴嘴出口正下方，並在霧化顆粒作用下重新進行霧化，防止霧化顆粒在霧化顆粒導向出口側壁上凝結成大的液滴，沿側壁流下，滴落在晶圓表面而造成缺陷或清洗不均勻等問題；當二相流霧化噴嘴清洗工藝結束以後，噴淋臂擺動到初始位置，離開晶圓上方，打開清潔介質入口，通入氣體、液體或者二者之混合物所形成的霧化液體，對霧化顆粒導向出口下端進行離線清潔，可有效避免清洗藥液殘留在出口形成凝結顆粒，為下一次清洗工藝作好準備。因此，本發明採用之自清潔單元結構，可以使清洗裝置噴嘴在清洗工藝過程中以及清洗結束後都能得到及時清潔。

11、噴嘴主體外部增設旋轉部件及保護罩結構，可使噴嘴與晶圓表面成一定角度，朝向遠離晶圓中心方向，對準晶圓邊緣清洗，以有效去除晶圓邊緣之污染物，並可防止清洗液體濺射造成二次污染。

為讓本發明之上述和其它特徵和優點能更明顯易懂，以下將參照相關圖式，說明依本案較佳實施例之一種二相流霧化噴射清洗裝置。

需要說明的是，在下述的具體實施方式中，在詳述本發明實施方式時，為了清楚地表示本發明的結構以便於說明，特對附圖中之結構不依照一般比例繪圖，並進行局部放大、變形及簡化處理，因此，應避免以此作為對本發明的限定來加以理解。

在以下本發明具體實施方式中，先請參閱圖1與圖2，圖1與圖2係為本發明實施例之具有圓形噴嘴主體之一種二相流霧化噴射清洗裝置之結構示意圖。如圖1所示，其顯示本發明清洗裝置之外形結構。本發明之二相流霧化噴射清洗裝置，從外部看包含：一噴嘴主體3、一進液管路2、一進氣管路1、一位於噴嘴主體下端之霧化顆粒導向出口4。其中噴嘴主體3之橫截面形狀可包含圓形、三角形或多邊形，以及扇形、長條形等，本發明不作限定。本實施例以具有圓形之噴嘴主體為例，對本發明的二相流霧化噴射清洗裝置結構進行詳細說明。

如圖2所示，其顯示圖1清洗裝置之內部結構。在噴嘴主體3內部設有一液體管路6，環繞液體管路設有一氣體管路5。進液管路2及進氣管路1分別連通噴嘴主體3內之液體管路6及氣體管路5，分別用於通入清洗液體、氣體。在噴嘴主體3下端、即位於液體管路6及氣體管路5下方設有一氣液導向部件7，用於將液體管路6中之清洗液體及氣體管路5中之清洗氣體導出並形成霧化顆粒，然後經霧化顆粒導向出口4向下噴向晶圓表面。霧化顆粒導向出口4圍繞設於氣液導向部件7下方，其具有圖示之拉伐爾（Laval）噴管結構8，或者也可具有豎直的內壁結構（請後續參考圖7）。

為提高霧化顆粒從清洗裝置末端射出之速度，可以對霧化顆粒導向出口4之結構進行優化，將霧化顆粒導向出口4設計成為具有拉伐爾噴管之結構，從而在進氣管路1及進液管路2之流量保持不變的情況下，可使從裝置末端出口射出之霧化顆粒具有更高速度，以提高清洗效率。如圖2所示，該拉伐爾(Laval)噴管結構8自上而下依次包括收縮管、窄喉、擴張管。

利用拉伐爾(Laval)原理，將霧化顆粒導向出口4設計成具有拉伐爾(Laval)噴管結構8，來使從清洗裝置射出之霧化顆粒具有更高速度，以提高清洗效率，節約清洗所消耗之清洗藥液和氣體。

接下來請參閱圖3至圖8，圖3至圖8係為圖2之不同結構變化圖。如圖3所示，作為一可選之實施方式，在拉伐爾(Laval)噴管結構8中，窄喉部可採用一段定徑管形式，即在收縮管及擴張管的兩部分錐形管中間加入一段直徑固定之過渡部分。這樣可使得氣體在通過窄喉之定徑管段後，其絕大部分在定徑管的約束下仍能以垂直的方向噴射到晶圓表面。

如圖3至圖6所示，作為不同之實施方式，拉伐爾(Laval)噴管結構8之收縮管及擴張管其中之一或兩者之縱截面可具有直線或弧線形之管壁形狀，即為錐形管或近似碗形結構，以便對經過之氣流速度及方向進行適當地調節。

如圖7所示，作為不同之實施方式，霧化顆粒導向出口4亦可具有豎直之內壁結構4-1，其作用係使運動方向與噴嘴主體3垂直軸向不平行之霧化顆粒撞擊在霧化顆粒導向出口4之內壁結構4-1上，以保證所有到達晶圓表面液膜之霧化顆粒之運動方向垂直於晶圓，防止橫向剪切力造成對晶圓表面圖形結構之破壞。

作為不同之可選方式，如圖1至圖6所示，進液管路2可由噴嘴主體3之上端面中部進入噴嘴主體3內連通液體管路6，進氣管路1對應可由噴嘴主體3之上端側部進入噴嘴主體3內連通氣體管路5。亦可以如圖8所示，進液管路2由噴嘴主體3之上端側部進入噴嘴主體3內連通液體管路6（在此種情況下，進液管路2需要進入噴嘴主體3內並穿過氣體管路5連通至液體管路6之上端側部），進氣管路1對應由噴嘴主體3之上端面中部進入噴嘴主體內連通氣體管路5。進液管路2及進氣管路1在噴嘴主體3上之接入口也可位於其它部位，並可採用其它接入方式，本發明不作限定。

請接著參閱圖9至圖14，圖9至圖14係為圖2中氣液導向部件之不同結構變化放大圖。以具有圓形橫截面之噴嘴主體為例，如圖9所示，氣液導向部件7以一定對稱關係水平設有連通液體管路之多路液體分流管路9，例如在本實施例中，氣液導向部件之多路液體分流管路9以液體管路下端13為共同連通點，並按均勻輻條狀設置；各液體分流管路9之間具有連通氣體管路之出氣網板10，例如在本實施例中，相鄰液體分流管路9之間形成扇形出氣網板；出氣網板10垂直設有密佈之複數個氣體導向出口12，沿各液體分流管路9設有與噴嘴主體3垂直軸線呈預設角度下傾之複數個液體導向出口11，例如在本實施例中，各液體分流管路9之液體導向出口11係位於出氣網板10下方，並朝向其對應一側（圖示為左側）出氣網板10之氣體導向出口12方向向下傾斜設置。在實際製作時，可在液體分流管路9下端加工出一個與噴嘴主體3之垂直軸線呈一角度(預設角度之餘角)下傾之端面，然後將液體導向出口11由該端面垂直引出即可。作為可選的實施方式，當上述預設角度在10～80°之間時，可具有較好之霧化顆粒形成效果；而當上述預設角度在30～60°之間時，可具有更好之霧化顆粒形成效果。多路液體分流管路9亦可按照其它適用之對稱方式進行設置，例如魚骨形、同心圓形等，只要滿足各液體導向出口11以一定預設角度朝向一側氣體導向出口12設置即可。

液體導向出口11及/或氣體導向出口12可為直管形、螺旋管形或拉伐爾(Laval)噴管結構8。為改善清洗液體之霧化效率，減小霧化顆粒之直徑，提高霧化顆粒之均勻性，可將噴嘴氣液導向部件7中之氣體導向出口及/或液體導向出口設計成為螺旋狀。如圖10所示，其顯示一種帶有螺旋管形液體導向出口之噴嘴氣液導向部件之俯視示意圖。當清洗藥液以一定速度從液體導向出口11噴出時，由於其螺旋結構之導向作用，在慣性力之作用下，清洗藥液會自發地形成一薄層，從而增大了與氣體導向出口12噴出氣體之間相互作用面積，可以更高效地形成顆粒尺寸均一之微米級、納米級霧化顆粒，從而提高清洗效率，減少圖形損傷。

當液體導向出口及/或氣體導向出口為直管或螺旋管形時，其截面形狀可包含圓形、三角形、多邊形。如圖9所示，其顯示一種具有圓形液體導向出口11及圓形氣體導向出口12之噴嘴氣液導向部件7之示意圖；如圖11所示，其顯示一種具有三角形液體導向出口11及圓形氣體導向出口12之噴嘴氣液導向部件7之示意圖；如圖12所示，其顯示一種具有圓形液體導向出口11及三角形氣體導向出口12之噴嘴氣液導向部件7之示意圖；如圖13所示，其顯示一種具有三角形液體導向出口11及三角形氣體導向出口12之噴嘴氣液導向部件7之示意圖。

可選地，液體導向出口11及/或氣體導向出口12之圓形直徑或三角形、多邊形頂底高可為1～1000μm；優選地，液體導向出口及/或氣體導向出口之圓形直徑或三角形、多邊形頂底高可為200～400μm。

如圖14所示，作為一優選實施方式，氣體導向出口12及/或液體導向出口11可以設計成具有拉伐爾(Laval)噴管結構8，使氣體及/或液體從出口噴出時具有更高之速度。在圖示之本實施例中，將氣體導向出口12加工成具有拉伐爾噴管之結構。並且，此處拉伐爾(Laval)噴管結構8亦可具有定徑管結構以及具有錐形或碗形截面之多種不同結構組合（請參考圖3至圖6加以理解）。

為提高本發明清洗裝置之清洗效率，可對噴嘴主體之形狀進行優化，以提高噴嘴之覆蓋面積。其中，噴嘴主體還可以設計成為三角形，扇形，多邊形或條狀。

請參閱圖15至圖17，圖15至圖17係為本發明一較佳實施例中具有三角形噴嘴主體之一種二相流霧化噴射清洗裝置之結構示意圖。如圖15所示，噴嘴主體3具有三角形柱體之外形結構，進液管路2設置在三角形柱體之上端面中部，進氣管路1設置在三角形柱體之上端側部；如圖16所示之噴嘴主體3豎直截面，氣體管路5具有與噴嘴主體3相同形狀之三角形管路內部形狀，霧化顆粒導向出口4位於液體分流管路9下方，其具有豎直之內壁，且與噴嘴主體3之三角形輪廓相吻合；沿各液體分流管路9設有朝向一側或兩側方向下傾、並與噴嘴主體3之垂直軸線呈例如10～80°預設角度設置之一列或兩列液體導向出口11；如圖17所示，三個液體分流管路9在液體管路下端13共同連通液體管路，並分別固定至噴嘴主體3之三角形頂點部位，形成對稱結構，出氣網板設置在液體分流管路9之間，其上加工有密佈的氣體導向出口12。本例中之霧化顆粒導向出口亦可以採用拉伐爾(Laval)噴管結構形式。

請參閱圖18至圖21，圖18至圖21係為本發明一較佳實施例中具有扇形噴嘴主體之一種二相流霧化噴射清洗裝置之結構示意圖。如圖18所示，噴嘴主體3具有扇形柱體之外形結構，進液管路2設置在扇形柱體之上端面中部，進氣管路1設置在扇形面之上端；如圖19所示之噴嘴主體豎直截面，氣體管路5具有與噴嘴主體3相同形狀之扇形管路內部形狀，霧化顆粒導向出口4位於液體分流管路9下方，其具有豎直之內壁，且與噴嘴主體3之扇形輪廓相吻合；如圖20所示，其示意性地顯示了氣液導向部件之七個液體分流管路9以其中間一個與扇形軸線重合之液體分流管路為主幹，並通過該主幹液體分流管路連通液體管路6之下端，其餘六個液體分流管路9對稱分列其兩側，並與同側扇形之邊平行；液體分流管路9以外區域形成出氣網板，其上加工有密佈之氣體導向出口12；如圖21所示，沿各液體分流管路9設有兩列分別朝向圖示左右兩側方向下傾、並與噴嘴主體之垂直軸線呈例如10～80°的預設角度設置之液體導向出口11。扇形二相流霧化噴射清洗裝置之優點係可同時覆蓋晶圓中心到晶圓邊緣之一扇形區域，增大霧化噴嘴在同一時間之清洗面積，提高清洗效率，改善清洗均勻性。本例中之霧化顆粒導向出口亦可以採用拉伐爾(Laval)噴管結構形式。

請參閱圖22與圖23，圖22與圖23係為本發明一較佳實施例中具有五邊形噴嘴主體之一種二相流霧化噴射清洗裝置之結構示意圖。如圖22所示，噴嘴主體3具有五邊形柱體之外形結構，進液管路2設置在五邊形柱體之上端面中部，進氣管路1設置在五邊形柱體其中一側邊之上端；如圖23所示之噴嘴主體豎直截面，霧化顆粒導向出口4位於液體分流管路9下方，其具有豎直之內壁，且與噴嘴主體3之五邊形輪廓相吻合；五個液體分流管路9在液體管路下端共同連通液體管路，並分別固定至噴嘴主體之五邊形頂點部位，形成對稱結構，沿各液體分流管路9設有朝向一側方向下傾、並與噴嘴主體3之垂直軸線呈例如10～80°之預設角度設置之液體導向出口11；出氣網板設置在液體分流管路之間，其上加工有密佈之氣體導向出口12。本例中霧化顆粒導向出口亦可以採用拉伐爾(Laval)噴管結構形式。

請參閱圖24與圖25，圖24與圖25係為本發明一較佳實施例中具有長條形噴嘴主體之一種二相流霧化噴射清洗裝置之結構示意圖。如圖24所示，噴嘴主體3具有水平的長條形外形結構，進液管路2、進氣管路1從其一端通入主體，並各自連通主體內之液體管路6及氣體管路5；如圖25所示之噴嘴主體豎直截面，在主體內沿其長軸方向並列設有液體管路6及氣體管路5；在液體管路6底部、沿其長軸方向設有與其連通之若干列平行設置之微孔狀液體導向出口11（例如圖示之五列），在氣體管路5底部、沿其長軸方向同樣設有與其連通之若干列平行設置之微孔狀氣體導向出口12（例如圖示之五列），各液體導向出口11及氣體導向出口12在噴嘴主體3之水平軸線兩側對稱排列，並與該水平軸線呈例如10～80°相同之預設角度相向下傾設置，以便射出之清洗藥液及氣體能相交產生撞擊，形成超細霧化顆粒；此結構實際上係將氣液導向部件之液體分流管路與液體導向出口相結合、將出氣網板與氣體導向出口相結合之另一種形式的設計；霧化顆粒導向出口4圍繞設於液體導向出口11及氣體導向出口12下方，其具有豎直之內壁，且與噴嘴主體3之矩形輪廓相吻合。本例中霧化顆粒導向出口亦可以採用拉伐爾(Laval)噴管結構形式。

請參閱圖26，圖26係為一種噴嘴主體內氣體管路內部流場非均勻分佈之示意圖。如圖26所示所述進氣管路1由噴嘴主體3之上端側部（圖示為左側）進入噴嘴主體內並連通氣體管路5時，其通入之氣體進入氣體管路後，會形成一個非均勻分佈之流場。在遠離氣體進口之方向上，氣體較多，而在靠近氣體進口下方則形成一個氣體相對較少之區域。這會導致在霧化顆粒導向出口4處形成之霧化顆粒具有非均勻之尺寸分佈、數量分佈及空間分佈（圖示以不同深淺以示區別）。

請接著參閱圖27至圖32，圖27至圖32係為本發明一較佳實施例中具有氣體隔板之一種二相流霧化噴射清洗裝置結構示意圖。如圖27所示，為改善噴嘴氣體管路內氣體流場之均勻性，可在氣體進口下方之氣體管路5內、環繞液體管路6水平設置一氣體隔板14，並在該氣體隔板14上加工出環繞液體管路6之一系列不同尺寸之通孔15。並且，可如圖28所示，將通孔15（圖例為圓孔）按其遠離氣體進口之方向直徑依次減小之方式來加工。

請繼續參閱圖28至圖30。氣體隔板14上通孔15之形狀可包含圓形、三角形或多邊形。如圖28所示，其通孔形狀為尺寸依次變小之圓形；如圖29所示，其通孔形狀為尺寸依次變小之三角形；如圖30所示，其通孔形狀為尺寸依次變小之五邊形。

如圖31所示，更可以採用在該氣體隔板14上加工出一環繞液體管路6之弧形通孔15形式來調節氣流。如圖32所示，該弧形通孔15可按其遠離氣體進口之方向開口逐漸減小之方式（圖示由左向右方向）加工。

請參閱圖33，圖33係為本發明一較佳實施例中具有超音波或百萬赫超音波振盪之一種二相流霧化噴射清洗裝置之結構示意圖。如圖33所示，本發明之二相流霧化噴射清洗裝置更可包含超音波或百萬赫超音波發生單元16，其沿著液體管路6之內壁表面設置。通過超音波或百萬赫超音波發生單元16產生超音波或百萬赫超音波振盪，可將其超音波或百萬赫超音波能量傳導至流經之清洗液體內，使由液體導向出口噴出之清洗液體與由氣體導向出口噴出之氣體在氣液導向部件7下方相交所形成之霧化顆粒具有超音波或百萬赫超音波能量，並在本實施例具有豎直內壁的霧化顆粒導向出口4之垂直導向作用下、或其它具有拉伐爾(Laval)噴管結構之霧化顆粒導向出口之加速作用下，向下噴向晶圓表面進行超音波或百萬赫超音波霧化清洗。

請參閱圖34，圖34係為圖33中超音波或百萬赫超音波發生單元之局部結構放大圖。如圖34所示，超音波或百萬赫超音波發生單元16包括壓電材料16-1和耦合層16-2，壓電材料16-1和耦合層16-2在朝向液體管路6內部之方向依次相連設置。壓電材料16-1通過接線柱16-3與外部電路連接，以將接收之電訊號轉化為壓電材料16-1之振盪能量，形成高頻振盪，並將產生之超音波或百萬赫超音波振盪能量依次傳導至耦合層16-2及液體管路6中之清洗液體內。

請繼續參閱圖34。作為一優選實施方式，壓電材料16-1及耦合層16-2採用一外一內相套合之環形形式貼合在一起，並環繞液體管路6之內壁設置，使得從其一側斷面看，壓電材料16-1及耦合層16-2兩者朝向液體管路6內部方向依次相連設置。耦合層16-2向液體管路內部方向露出，並與液體管路的內壁相平齊，以免對清洗液體之流動產生影響。

請繼續參閱圖34，作為進一步優選之實施方式，可在耦合層16-2之表面再塗覆一層耐腐蝕塗層16-4，例如含氟塑料或聚酯材料等，其作用係為防止液體清洗介質對耦合層16-2及壓電材料16-1造成腐蝕，產生污染。耐腐蝕塗層16-4之厚度以1-500微米為宜，且最好使得耐腐蝕塗層塗覆後與液體管路的內壁相平齊。

請參閱圖35，圖35係為本發明另一較佳實施例中具有超音波或百萬赫超音波振盪之一種二相流霧化噴射清洗裝置之結構示意圖。如圖35所示，當進液管路2由噴嘴主體3之上端側部進入噴嘴主體內連通液體管路6、進氣管路1對應由噴嘴主體3之上端面中部進入噴嘴主體內連通氣體管路5時，作為一可選實施方式，超音波或百萬赫超音波發生單元16還可設置在液體管路6之上端內壁位置。

請參閱圖36，圖36係為圖35中超音波或百萬赫超音波發生單元之局部結構放大圖。如圖36所示，超音波或百萬赫超音波發生單元16同樣包括壓電材料16-1及耦合層16-2。此處的壓電材料16-1及耦合層16-2可採用相連之片形形式，並朝下向液體管路6之內部依次相連設置。進液管路與液體管路之連接入口2-6位元於超音波或百萬赫超音波發生單元之下方側部。片形之壓電材料16-1和耦合層16-2可具有與液體管路6內壁相吻合之弧度。壓電材料通過接線柱與外部電路連接，以將接收的電訊號轉化為壓電材料之振盪能量，形成高頻振盪，並將產生之超音波或百萬赫超音波振盪能量依次傳導至耦合層及液體管路中之清洗液體內。耦合層16-2表面同樣可塗覆一層耐腐蝕塗層16-4，並且，耐腐蝕塗層16-4之厚度同樣以1-500微米為宜，且最好使得耐腐蝕塗層塗覆後與液體管路之內壁相平齊。

請參閱圖37，圖37係為本發明一較佳實施例中一種具有氣體保護之二相流霧化噴射清洗裝置之結構示意圖。如圖37所示，本發明之二相流霧化噴射清洗裝置還可包括圍繞設於噴嘴主體下部之氣體保護單元17，其設有環繞霧化顆粒導向出口4並朝向外側下傾設置之保護氣體出口17-2。當進行清洗時，可由保護氣體出口17-2傾斜噴出保護氣體，在晶圓上方形成氣體保護層，將晶圓與腔室中之空氣隔絕，防止晶圓中之矽與腔室空氣中之氧氣接觸發生反應；並可在進行乾燥時，將進液管路2關閉，由霧化顆粒導向出口4噴出乾燥氣體並由保護氣體出口17-2噴出保護氣體，共同對晶圓整體表面進行快速乾燥。

為了在霧化顆粒導向出口4周圍形成一圈均勻之氣體保護層，保護氣體出口17-2可為圖37所示之一圈水平均勻設置之氣孔；或者，請參閱圖38，圖38係為圖37中清洗裝置之外形結構示意圖。如圖38所示，以具有圓形橫截面之噴嘴主體3為例，進液管路2由噴嘴主體3之上端面中部進入噴嘴主體內連通液體管路，進氣管路1對應由噴嘴主體3之上端側部進入噴嘴主體內連通氣體管路；氣體保護單元17為近似桶形，亦具有圓形橫截面，並圍繞設於主體下部，其上端與主體密合連接，下端為開口。作為不同之實施方式，圖示本實施例中保護氣體出口17-2亦可為一圈連續的氣隙。

請繼續參閱圖38，氣體保護單元17更設有保護氣體入口17-1，保護氣體入口17-1可由氣體保護單元之側面通入，用於連通保護氣體出口17-2。可通過保護氣體入口17-1向保護氣體出口17-2通入保護氣體。

請繼續參閱圖37，氣體保護單元17更設有環繞霧化顆粒導向出口4之保護氣體緩衝腔17-3，保護氣體緩衝腔17-3一端連通保護氣體出口17-2，另一端連通保護氣體入口17-1。保護氣體緩衝腔用於對從保護氣體入口通入之保護氣體進行緩衝，使保護氣體進入緩衝腔後可在整個圓周範圍內均勻分佈，並可以相同的壓力從保護氣體出口噴出。保護氣體入口17-1可以在氣體保護單元的側面設置一個（參見圖例），亦可以沿氣體保護單元圓周方向均勻地設置多個，以實現保護氣體沿圓周方向之均勻分佈。

作為一優選之實施方式，保護氣體出口17-2可朝向晶圓邊緣之落點方向傾斜設置。作為進一步優選，保護氣體出口更可朝向距晶圓邊緣1～5cm之落點方向傾斜設置。可以根據所需清洗之晶圓的直徑，來調整保護氣體出口之傾斜角度設置。

請參閱圖39，圖39係為本發明一較佳實施例之一種可自清潔的二相流霧化噴射清洗裝置之結構示意圖。如圖39所示，本發明之二相流霧化噴射清洗裝置還可包括圍繞設於噴嘴主體下部之自清潔單元18，其設有環繞霧化顆粒導向出口4並朝向內側下傾設置之清潔介質出口18-2。當進行清洗工藝時，可由清潔介質出口18-2朝向霧化顆粒導向出口4下端方向傾斜噴出氣體，對霧化顆粒導向出口4之下端進行線上清潔，並可使沿著霧化顆粒導向出口內側壁上流下之清洗液體通過高速氣體的作用重新回到霧化顆粒導向出口之正下方，在霧化氣體的作用下重新進行霧化，防止清洗液體之霧化顆粒在霧化顆粒導向出口側壁上凝結成大的液滴，沿側壁流下，滴落在晶圓表面而造成缺陷或清洗不均勻等問題；而當晶圓清洗工藝結束後，在噴淋臂之帶動下將噴嘴主體擺到初始位置，由清潔介質出口18-2傾斜噴出氣體、液體或其霧化混合物，對霧化顆粒導向出口4之下端進行離線清潔。為了在霧化顆粒導向出口周圍形成一圈均勻高壓氣流，清潔介質出口18-2可為圖示之一圈水平設置之連續氣隙。或者作為不同之實施方式，亦可以將清潔介質出口加工成一圈水平均勻設置之氣孔。

請參閱圖40，圖40係為圖39中清洗裝置之外形結構示意圖。如圖40所示，以具有圓形橫截面之噴嘴主體為例，進液管路2由噴嘴主體3之上端面中部進入噴嘴主體內連通液體管路，進氣管路1對應由噴嘴主體3之上端側部進入噴嘴主體內連通氣體管路；自清潔單元18可為近似倒置之錐形，亦具有圓形橫截面，並圍繞設於主體下部，其上端與主體密合連接，下端以清潔介質出口18-2作為開口。

請繼續參閱圖40，自清潔單元還設有清潔介質入口18-3，清潔介質入口18-3可由自清潔單元之錐形上端面進入，用於連通清潔介質出口18-2。可通過清潔介質入口18-3向清潔介質出口18-2通入清潔介質。

請參閱圖41，圖41係為圖39中自清潔單元之結構放大圖。如圖41所示，自清潔單元還設有環繞霧化顆粒導向出口4之清潔介質緩衝腔18-1，清潔介質緩衝腔18-1之下端連通清潔介質出口18-2，上端連通清潔介質入口18-3。清潔介質緩衝腔用於對從清潔介質入口通入之清潔介質進行緩衝，使清潔介質進入緩衝腔後可在整個圓周範圍內均勻分佈，並可以相同的壓力從清潔介質出口噴出。清潔介質入口18-3可以在自清潔單元之上端面設置一個，亦可以沿自清潔單元圓周方向均勻地設置多個，以實現清潔介質沿圓周方向更好的均勻分佈。

請繼續參閱圖41，作為一優選實施方式，通過將自清潔單元18加工成倒錐形，可使清潔介質緩衝腔18-1朝向清潔介質出口18-2方向口徑逐漸縮小設置，即其具有逐漸縮小的腔室橫斷面。此結構設計可使清潔介質在清潔介質出口處獲得增速。

請繼續參閱圖41，作為一優選的實施方式，清潔介質出口18-2可朝向霧化顆粒導向出口4之內側方向傾斜5-60°設置。並且，為了更好地將沿霧化顆粒導向出口側壁上流下之清洗液體通過清潔介質出口噴出之高速氣體的作用，重新彙聚到霧化顆粒導向出口的正下方，可使得清潔介質出口之下端面18-4低於霧化顆粒導向出口之下端面4-2設置，其高度差為圖示的H。作為一具體的優選實施方式，清潔介質出口之下端面與霧化顆粒導向出口之下端面高度差H可為0.5-3毫米。

本發明更通過設計一種噴射方向可調之二相流霧化噴射清洗裝置，可在進行正常清洗同時，實現對晶圓邊緣清洗，從而提高晶片製造良率。請參閱圖42與圖43，圖42與圖43係為本發明一較佳實施例中的一種噴射方向可調之二相流霧化噴射清洗裝置之結構示意圖。如圖42所示，可在上述本發明二相流霧化噴射清洗裝置之基礎上，在噴嘴主體3之外部，通過與其配合設置之旋轉部件、例如旋轉卡扣19使噴嘴主體3可在旋轉卡扣19內進行轉動。並且，還可在該噴嘴主體一側、沿其轉動方向外設一垂直方向之保護罩20，例如可在旋轉卡扣19下方延伸安裝一個具有一定寬度遮擋面之弧形保護罩20，並垂直向下設置。如圖43所示，可將噴嘴主體3之外形加工出一個球形部，旋轉卡扣19可分為上下接合之兩部分，並具有與噴嘴主體球形部外形相配合之卡接內腔，以將噴嘴主體3之球形部卡住，使噴嘴主體3可與旋轉卡扣19之間實現相對轉動。

清洗時，將晶圓固定在清洗腔內之旋轉平臺上，以一定速度旋轉；將噴嘴主體轉動至與晶圓表面成一定角度，並朝向遠離晶圓中心方向，對準晶圓邊緣進行清洗。清洗液體濺射起來後大部分飛向晶圓以外之方向，少部分飛向晶圓中心之液體撞擊在保護罩20上，向下滴落在晶圓表面，在晶圓旋轉離心力之作用下，甩離晶圓，可防止造成對晶圓中心之二次污染。對噴嘴主體3角度之調整可以採用手動調整，或者在噴嘴主體上方加裝電機，通過傳動裝置改變二相流霧化噴嘴相對於晶圓表面之方向。

請參閱圖44與45，圖44與45係為本發明一較佳實施例之一種二相流霧化噴射清洗裝置位於清洗腔內時之結構示意圖。如圖44所示，在清洗腔27內裝有一旋轉平臺26，旋轉平臺上設有一夾持單元23，用於固定晶圓28；旋轉平臺通過一電機25驅動可實現旋轉。在清洗腔27下方設有一廢液回收單元，可通過腔體底部之廢液回收出口24排出清洗過程中之廢液。本發明清洗裝置之噴嘴主體3懸設於清洗腔27內，並可在旋轉平臺26上方充分移動。噴嘴主體3可通過進液管路2和進氣管路1連接至噴淋臂21上並固定。

請參閱圖44，本發明之二相流霧化噴射清洗裝置更包括一液體清洗管路22，其設於清洗腔27內，並可位於旋轉平臺26之斜上方，例如，可設置在清洗腔27之內壁側上方，其出口朝向旋轉平臺26之中心設置。

當進行二相流霧化清洗工藝時，除了在霧化噴嘴內部通過進液管路、液體管路引入的一路清洗液體外，還額外需要一個大流量液體清洗管路22，其作用係在晶圓28表面形成一層完全覆蓋、均勻分佈之清洗液體薄膜。單獨依靠二相流霧化噴嘴產生之液體霧化顆粒可能不足以覆蓋整個晶圓之面積，同時亦無法形成最佳之清洗效果。當從二相流霧化顆粒導向出口噴出之高速霧化顆粒撞擊在晶圓表面的清洗液體薄膜中時，會產生一個衝擊力，並在液膜中形成快速傳播之衝擊波。該衝擊波作用於顆粒污染物上時，一方面可以加快污染物從晶圓表面脫離之過程；另一方面，衝擊波會加速晶圓表面清洗藥液之流動速度，促使顆粒污染物更快地隨著藥液流動而被帶離晶圓表面。

在進行清洗時，噴淋臂21可如圖46所示之運動軌跡，帶動噴嘴主體3作經過晶圓28圓心之圓弧往復運動，對旋轉平臺26上之晶圓進行移動霧化清洗。

請繼續參閱圖44，大流量液體從液體清洗管路22之大流量液體入口22-2進入，從大流量液體出口噴出，其噴射角度可通過大流量液體噴射角度調整單元22-1進行相應調整，使大流量液體能夠噴射到晶圓28之中心位置。工藝過程中，大流量液體清洗管路22先開啟，噴射清洗藥液，直至清洗藥液完全覆蓋晶圓表面，此時開啟二相流霧化噴嘴並開始清洗。二相流霧化噴嘴清洗過程中，大流量液體管路可以保持開啟、或者關閉、或者間歇性開啟，取決於進液管路流量、大流量液體流量、晶圓轉速等工藝參數。

請參閱圖45，還可以採用將液體清洗管路22連接安裝於噴淋臂21上之方式，使液體清洗管路22之大流量液體出口位於噴嘴主體3一側，並垂直向下設置。與圖44所示結構之區別在於，大流量液體清洗管路22固定於噴淋臂21上後，可隨著噴嘴主體3之擺動而同步進行圓弧擺動。

此外，作為進一步之優化設計，還可以在進氣管路、保護氣體入口以及清潔介質入口之管路上設置用於調節氣體流量之氣體流量調節閥，還可進一步在進液管路上設置用於調節液體流量之液體流量調節閥。其中，可將進氣管路中之氣體流量控制在10L/min～150L/min之間，優選在60～100L/min之間，將進液管路中之液體流量控制在10ml/min～500ml/min之間，優選在50ml/min～200ml/min之間。

還可在大流量液體清洗管路上設置用於調節液體流量之大流量液體流量調節閥，其流量可控制在100ml/min～2000ml/min之間，優選在500ml/min～1000ml/min之間。

還可以在進氣管路、進液管路、保護氣體入口及清潔介質入口之管路以及大流量液體清洗管路上設置用於控制開關之氣動閥。

上述本發明之二相流霧化噴射清洗裝置之霧化噴嘴形成霧化顆粒之原理如下：進液管路中之清洗液體沿著噴嘴主體內之液體管路進入呈發散狀之液體分流管路，並從液體導向出口噴出；由於液體導向出口之總面積小於進液管路和液體管路之截面積，使得清洗液體產生加速，同時被分割成若干個直徑在微米量級之液體流，並以預設角度斜向射出。同樣的，進氣管路之氣體通過噴嘴主體內之氣體管路底部之氣體導向出口射出，形成若干個直徑在微米量級之氣體流，並沿著噴嘴主體之垂直軸向方向射出。氣體流與液體流在氣體導向出口下方發生作用，液體流被打散形成超微霧化顆粒。超微霧化顆粒形成以後，在氣體流之作用下，向下作加速運動。對於具有豎直管壁結構之霧化顆粒導向出口，運動方向與噴嘴主體之垂直軸向方向不平行之超微霧化顆粒會撞擊在霧化顆粒導向出口之側壁上，重新彙聚成為大的液滴，通過管壁流下，以此保證從霧化顆粒導向出口噴射出之霧化顆粒之運動方向均勻一致。

此外，當本發明之上述二相流霧化噴射清洗裝置還設有超音波或百萬赫超音波發生單元時，在晶圓清洗過程中，清洗藥液由進液管路進入噴嘴液體管路，並將其充滿。從外部電路輸入之電訊號經過壓電材料接線柱傳導至壓電材料內，形成高頻振盪，並將產生之超音波和百萬赫超音波振盪能量依次傳導經過耦合層和耐腐蝕塗層，最終到達清洗藥液內。清洗藥液從噴嘴氣液導向部件之液體導向出口噴出後，與氣體導向出口噴出之高速氣體作用，形成霧化顆粒，並獲得加速。此時霧化顆粒已具有超音波或百萬赫超音波能量，並經過霧化顆粒導向出口射出後進入晶圓表面之清洗藥液薄膜內，形成局部振盪，完成對顆粒污染物的清洗。

當本發明之上述二相流霧化噴射清洗裝置還設有氣體保護單元時，可在打開液體清洗管路同時打開保護氣體入口，其中清洗時，由保護氣體出口傾斜噴出之保護氣體在晶圓上方形成氣體保護層，可防止晶圓與腔室中的氧氣接觸；乾燥時，關閉進液管路，由霧化顆粒導向出口噴出之乾燥氣體和由保護氣體出口噴出之保護氣體可共同對晶圓整體表面進行快速乾燥。

當本發明之上述二相流霧化噴射清洗裝置還設有自清潔單元時，可在進行二相流霧化噴射清洗過程中，將氣體作為清潔介質由清潔介質入口進入，經清潔介質緩衝腔緩衝後可達到沿圓周均勻之壓力分佈，然後從清潔介質出口向霧化顆粒導向出口內側傾斜噴出，在起到線上清潔的同時，亦可將沿著霧化顆粒導向出口側壁上流下之清洗液體通過高速氣體之作用重新回到二相流霧化噴嘴出口之正下方，並在霧化顆粒之作用下重新進行霧化，防止霧化顆粒在霧化顆粒導向出口側壁上凝結成大的液滴，沿側壁流下，滴落在晶圓表面而造成缺陷或清洗不均勻等問題；當二相流霧化噴嘴清洗工藝結束以後，噴淋臂擺動到初始位置，離開晶圓上方，打開清潔介質入口，通入氣體、液體或者二者的混合物所形成之霧化液體，對霧化顆粒導向出口的下端進行離線清潔，可有效避免清洗藥液殘留在出口形成凝結顆粒，為下一次清洗工藝作好準備。

當本發明之上述二相流霧化噴射清洗裝置還具有噴射方向可調之功能時，在進行清洗時，將晶圓固定在旋轉平臺上，以一定速度旋轉，噴嘴轉動與晶圓表面成一定角度，朝向遠離晶圓中心方向，對準晶圓邊緣進行清洗；清洗藥液濺射起來後大部分飛向晶圓以外之方向，少部分飛向晶圓中心之液體撞擊在保護罩上，向下滴落在晶圓表面，在晶圓旋轉離心力之作用下，甩離晶圓，防止造成晶圓中心之二次污染。

下面通過具體實施方式，對使用本發明上述之二相流霧化噴射清洗裝置之清洗方法進行詳細說明。

首先，設定噴淋臂21之運動軌跡和清洗工藝菜單，開始清洗工藝。

先將晶圓28通過晶圓固定裝置（例如圖44、45中的夾持單元23）固定在旋轉平臺26上，並在電機25之帶動下以一定速度作旋轉運動。

接著，打開液體清洗管路22並調節好流量，向晶圓表面大流量噴射清洗液體，以在晶圓表面形成一層均勻分佈的清洗液體薄膜。

然後，在一定時間以後，優選在3s～10s之間，打開進液管路2並調節好流量，向噴嘴主體3內之液體管路6通入清洗液體；同時打開進氣管路1，向噴嘴主體3內之氣體管路5通入一定流量之氣體，使從液體導向出口11噴出之清洗液體以預設角度傾斜射向從氣體導向出口12噴出之氣體並發生霧化作用形成超微霧化顆粒。可通過調節進液管路2和進氣管路1之流量，來調整霧化液體顆粒之尺寸。

生成的霧化液體顆粒在高速氣體之帶動下，並在霧化顆粒導向出口4豎直內壁結構4-1之垂直導向或拉伐爾(Laval)噴管結構8之加速作用下，垂直射入晶圓表面之清洗液體薄膜層內，增加作用在污染物上的物理作用力，同時帶動清洗液薄層之振動，加快污染物向清洗藥液流體之傳遞過程，提高清洗效率，更好地完成霧化清洗工藝。

作為一優選的實施方式，可通過調節管路上所設置之流量調節閥，將液體清洗管路22之清洗液體流量控制為100～2000ml/min，將進液管路2之清洗液體流量控制為10～500ml/min，以及將進氣管路1之氣體流量控制為10～150L/min，以便形成尺寸均一之超微霧化顆粒。

進一步優選地，可將液體清洗管路22之清洗液體流量控制為500～1000ml/min，將進液管路2之清洗液體流量控制為50～200ml/min，將進氣管路1之氣體流量控制為60～100L/min，以形成尺寸更加均一之超微霧化顆粒。

作為其它優選之實施方式，本發明之液體清洗管路22和進液管路2中通入的清洗液體可包括清洗藥液或超純水。特別的，液體清洗管路22和進液管路2中通入之清洗液體可以相同、亦可以不同。具體採用哪種液體，可根據實際需要而定。

此外，上述清洗方法還可包括在清洗工藝開始前，設定超音波或百萬赫超音波發生單元16之工作頻率和功率，並在打開進液管路和進氣管路的同時，打開超音波或百萬赫超音波發生單元，通過壓電材料16-1將接收之電訊號轉化為振盪能量，形成高頻振盪，並將產生之超音波或百萬赫超音波振盪能量依次傳導至耦合層16-2及液體管路中之清洗液體內，使由液體導向出口噴出之清洗液體與由氣體導向出口噴出之氣體在氣液導向部件下方相交形成的霧化顆粒具有超音波或百萬赫超音波能量，並在霧化顆粒導向出口4之垂直導向或拉伐爾(Laval)噴管結構之加速作用下，射入晶圓表面之清洗液體薄膜層內，形成局部振盪，增加作用在污染物上之物理作用力，同時帶動清洗液薄層之振動，加快污染物向清洗藥液流體之傳遞過程，提高清洗效率，以對晶圓進行超音波或百萬赫超音波霧化清洗。

上述清洗方法還可包括在開始清洗工藝時的清洗階段，在打開液體清洗管路的同時，打開氣體保護單元17之保護氣體入口17-1，通入一定流量之保護氣體，並由保護氣體出口17-2傾斜噴出，在晶圓上方形成氣體保護層，使晶圓與氧氣隔絕，以在氣體保護下對晶圓進行移動霧化清洗；在後續的乾燥階段，關閉進液管路，保持進氣管路1和保護氣體入口17-1開啟，然後向氣體管路5通入一定流量之乾燥氣體，向保護氣體緩衝腔17-3、保護氣體出口17-2通入一定流量之保護氣體，使從霧化顆粒導向出口4垂直噴出之乾燥氣體和從保護氣體出口17-2傾斜噴出之保護氣體將晶圓之整體表面覆蓋，以共同對晶圓進行快速乾燥。

當使用氣體保護時，作為可選之實施方式，液體清洗管路和進液管路中通入之清洗液體可包括化學藥液例如DHF或超純水，進氣管路和保護氣體入口中通入之氣體可包括氮氣、氬氣或二氧化碳。特別的，液體清洗管路和進液管路中通入之清洗液體可以相同、亦可以不同；並且進氣管路和保護氣體入口通入之氣體可以相同、亦可以不同。具體採用哪種氣體和液體，可根據實際需要而定。

此外，作為其它優選之實施方式，在上述清洗和乾燥階段，可使保護氣體朝向晶圓邊緣的落點方向噴射，優選可使保護氣體朝向晶圓邊緣1～5cm的落點方向噴射。並可根據所需清洗之晶圓的直徑大小，來調整保護氣體之噴射角度及流量。

在乾燥階段，還可通過噴淋臂21之帶動，將清洗裝置（主體）固定在晶圓中心上方，以靜止狀態噴射乾燥氣體及保護氣體；或者還可以使清洗裝置（主體）在噴淋臂之帶動下，作經過晶圓圓心之圓弧往復運動來噴射乾燥氣體及保護氣體。

上述清洗方法還可包括在開始清洗工藝時，在打開進液管路和進氣管路的同時，打開自清潔單元18之清潔介質入口18-3，通入一定流量之氣體作為清潔介質，並由清潔介質出口18-2傾斜噴出，例如朝向霧化顆粒導向出口4內側方向傾斜5°-60°噴射，對霧化顆粒導向出口4之下端進行線上清潔，並使沿霧化顆粒導向出口內壁流下之清洗液體在高速氣體作用下向霧化顆粒導向出口之正下方彙聚，然後在霧化顆粒的作用下重新被霧化，參與霧化清洗，以阻止清洗液體滴落；在清洗結束後，將噴淋臂21擺動到初始位置，離開晶圓上方，向清潔介質入口18-3通入氣體、液體或其霧化混合物，並由清潔介質出口18-2向內側傾斜噴出，例如朝向霧化顆粒導向出口內側方向傾斜5-60°噴射，對霧化顆粒導向出口4之下端進行離線清潔。

當進行噴嘴的清潔時，作為可選之實施方式，本發明之液體清洗管路和進液管路中通入之清洗液體可包括清洗藥液或超純水，進氣管路和清潔介質入口中通入之氣體可包括氮氣、二氧化碳或壓縮空氣。清潔介質入口中通入之液體清潔介質可以是超純水或其它清潔溶液。特別的，液體清洗管路和進液管路中通入之清洗液體可以相同、亦可以不同；並且所述進氣管路和清潔介質入口通入之氣體可以相同、亦可以不同。具體採用哪種氣體和液體，可根據實際需要而定。

上述清洗方法還可包括在進行清洗時，將晶圓固定在旋轉平臺上，以一定速度旋轉；然後轉動噴嘴，與晶圓表面成一定角度，朝向遠離晶圓中心方向，對準晶圓邊緣進行清洗，以有效去除晶圓邊緣之污染物，提高晶片製造的良率；同時借助保護罩阻擋濺射起來之清洗藥液，使其向下滴落在晶圓表面，在晶圓旋轉離心力之作用下，甩離晶圓，防止造成晶圓中心的二次污染。

綜上所述，本發明具有以下顯著特點：

1、通過由液體導向出口和氣體導向出口形成霧化噴嘴結構，使其噴射之高速液體流與高速氣體流產生充分地相互作用，並可通過調整管路流量，來形成顆粒尺寸均一、可調之超微霧化液滴，可大大縮小霧化顆粒尺寸，減小其具有的能量，避免對晶圓表面圖形結構造成損傷；當霧化顆粒導向出口具有拉伐爾(Laval)噴管結構時，可在進氣管路和進液管路保持流量不變的情況下，使從裝置末端出口射出之霧化顆粒具有更高速度，以提高清洗效率。

2、當霧化顆粒導向出口具有豎直內壁結構時，通過霧化顆粒導向出口產生之垂直導向作用，在工藝過程中可使氣流方向與晶圓表面相垂直，促進表面溝槽圖形中的雜質向流體主體傳遞，提高清洗效率，改善清洗效果，並可減少霧化顆粒對晶圓表面圖形結構之橫向剪切力，防止晶圓表面圖形結構之損傷。

3、可形成尺寸均一、可調之霧化顆粒沖洗晶圓表面，由於霧化顆粒之質量小，而且還可使晶圓表面預先存在一層由液體清洗管路以大流量噴射形成之清洗液體薄膜，從而可減少對晶圓表面結構之衝擊力，並可減少對晶圓表面圖形結構之損傷；同時，可利用霧化顆粒撞擊清洗液體薄膜時產生之衝擊波作用於顆粒污染物上，一方面可以加快污染物從晶圓表面脫離之過程，另一方面，衝擊波會加速晶圓表面清洗藥液之流動速度，促使顆粒污染物更快地隨著藥液之流動而被帶離晶圓表面。

4、帶有螺旋形液體/氣體導向出口之噴嘴氣液導向部件設計，可改善清洗液體之霧化效率，減小霧化顆粒的直徑，提高霧化顆粒之均勻性；而帶有拉伐爾(Laval)噴管結構之液體/氣體導向出口設計，可使液體/氣體從其出口噴出時具有更高速度。

5、噴嘴主體可以設計成為扇形、三角形、多邊形或條狀，能夠提高噴嘴之覆蓋面積，增大霧化噴嘴在同一時間之清洗面積，改善清洗均勻性，提高裝置之清洗效率。

6、通過在氣體管路內設置氣體隔板，可實現均勻的氣體流場分佈，改善霧化顆粒尺寸和數量分佈之均勻性。

7、帶有超音波或百萬赫超音波能量之清洗藥液經過二相流霧化裝置之霧化以後，形成霧化顆粒；由於霧化顆粒進入晶圓表面清洗藥液薄膜時在時間和空間上都係為隨機分佈的，因此，霧化顆粒所攜帶之超音波或百萬赫超音波能量就不會形成穩定之能量干涉場，也即提高了超音波或百萬赫超音波能量在晶圓表面之覆蓋均勻性，可以有效地控制產生晶圓表面圖形損傷問題之出現。

8、相比於現有之清洗裝置，具有超音波或者百萬赫超音波振盪之二相流霧化清洗裝置所產生之霧化顆粒進入晶圓表面之清洗藥液薄膜中時，除了霧化顆粒本身動能在液膜內形成衝擊波以外，霧化顆粒所具有的超音波或百萬赫超音波能量亦傳遞至清洗藥液薄膜內，可形成直進流，或由於空化作用形成微氣泡之破裂，可以更有效地在液膜中形成衝擊波，從而提高晶圓表面顆粒污染物之去除效率，縮短工藝時間，節約清洗藥液和高純氣體之使用量，節約生產成本，減少環境影響。

9、在進行二相流霧化噴射清洗過程中，保護氣體從保護氣體出口傾斜噴出，在晶圓上方形成氣體保護，可防止晶圓與腔室空氣中的氧氣反應；在乾燥過程中，二相流霧化噴嘴之進液管路關閉，進氣管路和保護氣體出口保持開啟，起到了對晶圓中心及邊緣整體表面快速進行乾燥之目的，可代替單獨噴射乾燥氣體進行乾燥之現有噴淋臂形式，使清洗設備腔室結構得以簡單化。

10、在進行二相流霧化噴射清洗過程中，將氣體作為清潔介質由清潔介質入口進入，經清潔介質緩衝腔緩衝後可達到沿圓周均勻之壓力分佈，然後從清潔介質出口向霧化顆粒導向出口內側傾斜噴出，在起到線上清潔的同時，可將沿著霧化顆粒導向出口側壁上流下之清洗液體通過高速氣體之作用重新回到二相流霧化噴嘴出口之正下方，並在霧化顆粒之作用下重新進行霧化，防止霧化顆粒在霧化顆粒導向出口側壁上凝結成大的液滴，沿側壁流下，滴落在晶圓表面而造成缺陷或清洗不均勻等問題；當二相流霧化噴嘴清洗工藝結束以後，噴淋臂擺動到初始位置，離開晶圓上方，打開清潔介質入口，通入氣體、液體或者二者之混合物所形成之霧化液體，對霧化顆粒導向出口的下端進行離線清潔，可有效避免清洗藥液殘留在出口形成凝結顆粒，為下一次清洗工藝作好準備。因此，本發明採用之自清潔單元結構，可以使清洗裝置噴嘴在清洗工藝過程中以及清洗結束後都能得到及時清潔。

11、噴嘴主體外部增設旋轉部件和保護罩結構，可使噴嘴與晶圓表面成一定角度，朝向遠離晶圓中心方向，對準晶圓邊緣清洗，以有效去除晶圓邊緣之污染物，並可防止清洗液體濺射造成之二次污染。

以上該僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本案之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。

＜本發明＞
1‧‧‧進氣管路
2‧‧‧進液管路
2-6‧‧‧進液管路與液體管路之連接入口
3‧‧‧噴嘴主體
4‧‧‧霧化顆粒導向出口
4-1‧‧‧內壁結構
4-2‧‧‧霧化顆粒導向出口之下端面
5‧‧‧氣體管路
6‧‧‧液體管路
7‧‧‧氣液導向部件
8‧‧‧拉伐爾(Laval)噴管結構
9‧‧‧液體分流管路
10‧‧‧出氣網板
11‧‧‧液體導向出口
12‧‧‧氣體導向出口
13‧‧‧液體管路下端
14‧‧‧氣體隔板
15‧‧‧通孔
16‧‧‧超音波或百萬赫超音波發生單元
16-1‧‧‧壓電材料
16-2‧‧‧耦合層
16-3‧‧‧接線柱
16-4‧‧‧耐腐蝕塗層
17‧‧‧氣體保護單元
17-1‧‧‧保護氣體入口
17-2‧‧‧保護氣體出口
17-3‧‧‧保護氣體緩衝腔
18‧‧‧自清潔單元
18-1‧‧‧清潔介質緩衝腔
18-2‧‧‧清潔介質出口
18-3‧‧‧清潔介質入口
18-4‧‧‧清潔介質出口之下端面
19‧‧‧旋轉卡扣
20‧‧‧保護罩
21‧‧‧噴淋臂
22‧‧‧液體清洗管路
22-1‧‧‧大流量液體噴射角度調整單元
22-2‧‧‧大流量液體入口
23‧‧‧夾持單元
24‧‧‧廢液回收出口
25‧‧‧電機
26‧‧‧旋轉平臺
27‧‧‧清洗腔
28‧‧‧晶圓
H‧‧‧清潔介質出口之下端面與霧化顆粒導向出口之下端面高度差

圖1與圖2係為本發明實施例之具有圓形噴嘴主體之一種二相流霧化噴射清洗裝置之結構示意圖； 圖3至圖8係為圖2之不同結構變化圖； 圖9至圖14係為圖2中氣液導向部件之不同結構變化放大圖； 圖15至圖17係為本發明一較佳實施例中具有三角形噴嘴主體之一種二相流霧化噴射清洗裝置之結構示意圖； 圖18至圖21係為本發明一較佳實施例中具有扇形噴嘴主體之一種二相流霧化噴射清洗裝置之結構示意圖； 圖22與圖23係為本發明一較佳實施例中具有五邊形噴嘴主體之一種二相流霧化噴射清洗裝置之結構示意圖； 圖24與圖25係為本發明一較佳實施例中具有長條形噴嘴主體之一種二相流霧化噴射清洗裝置之結構示意圖； 圖26係為一種噴嘴主體內氣體管路內部流場非均勻分佈示意圖； 圖27至圖32係為本發明一較佳實施例中具有氣體隔板之一種二相流霧化噴射清洗裝置之結構示意圖； 圖33係為本發明一較佳實施例中具有超音波或百萬赫超音波振盪之一種二相流霧化噴射清洗裝置之結構示意圖； 圖34係為圖33中超音波或百萬赫超音波發生單元之局部結構放大圖； 圖35係為本發明另一較佳實施例中具有超音波或百萬赫超音波振盪之一種二相流霧化噴射清洗裝置結構示意圖； 圖36係為圖35中超音波或百萬赫超音波發生單元之局部結構放大圖； 圖37係為本發明一較佳實施例中一種具有氣體保護之二相流霧化噴射清洗裝置之結構示意圖； 圖38係為圖37中清洗裝置之外形結構示意圖； 圖39係為本發明一較佳實施例中一種可自清潔之二相流霧化噴射清洗裝置之結構示意圖； 圖40係為圖39中清洗裝置之外形結構示意圖； 圖41係為圖39中自清潔單元之結構放大圖； 圖42與圖43係為本發明一較佳實施例中一種噴射方向可調之二相流霧化噴射清洗裝置之結構示意圖； 圖44與圖45係為本發明一較佳實施例中一種二相流霧化噴射清洗裝置位於清洗腔內時之結構示意圖；以及 圖46係為清洗過程中噴淋臂之運動軌跡示意圖。

1‧‧‧進氣管路

2‧‧‧進液管路

3‧‧‧噴嘴主體

4‧‧‧霧化顆粒導向出口

4-1‧‧‧內壁結構

5‧‧‧氣體管路

6‧‧‧液體管路

7‧‧‧氣液導向部件

Claims (20)

1. 一種二相流霧化噴射清洗裝置，用於對放置於一清洗腔內一旋轉平臺上之晶圓進行清洗，該清洗裝置包含： 一噴嘴主體，其內部設有一液體管路，環繞該液體管路設有一氣體管路，該噴嘴主體下端設有一氣液導向部件，該氣液導向部件以一定對稱關係水平設有連通該液體管路之多路液體分流管路，該些液體分流管路之間具有一連通該氣體管路之出氣網板，該出氣網板垂直設有密佈的複數個氣體導向出口，沿該些液體分流管路設有與該噴嘴主體之軸線呈預設角度下傾之複數個液體導向出口；該些液體導向出口及/或該些氣體導向出口為直管形、螺旋管形或拉伐爾(Laval)噴管結構； 一進液管路及一進氣管路，連接設於一噴淋臂上，並分別連通該噴嘴主體內之液體管路及氣體管路，該噴淋臂帶動該噴嘴主體作經過晶圓圓心之圓弧往復運動； 一霧化顆粒導向出口，圍繞設於該氣液導向部件下方，其為拉伐爾(Laval)噴管結構或具有一豎直內壁結構； 　　其中，由該液體導向出口噴出之液體與由該氣體導向出口噴出之氣體在該氣液導向部件下方相交形成霧化顆粒，並經該霧化顆粒導向出口向下噴向晶圓表面進行移動霧化清洗。
2. 如申請專利範圍第1項之二相流霧化噴射清洗裝置，該噴嘴主體之橫截面形狀為圓形、三角形或多邊形，該氣液導向部件之多路液體分流管路以該液體管路之下端為共同連通點，並按均勻輻條狀設置，相鄰液體分流管路之間之出氣網板形狀為近似扇形，每一上述液體分流管路具有與該噴嘴主體之垂直軸線呈一角度下傾之一端面，該端面位於該出氣網板下方，該液體導向出口由該端面垂直引出，並朝向其對應一側之出氣網板之氣體導向出口方向設置。
3. 如申請專利範圍第1項所述之二相流霧化噴射清洗裝置，該拉伐爾(Laval)噴管結構依次包括一收縮管、一窄喉、一擴張管，該收縮管及/或擴張管之縱截面具有一直線或弧線形之管壁形狀，該窄喉為一段定徑管。
4. 如申請專利範圍第1項所述之二相流霧化噴射清洗裝置，該噴嘴主體之橫截面形狀為扇形，該氣液導向部件之多路液體分流管路以一與該扇形之軸線相重合之液體分流管路為主幹液體分流管路，並通過該主幹液體分流管路連通該液體管路之下端，其餘液體分流管路對稱分列於該主幹液體分流管路之兩側，並與同側扇形之邊平行；該些液體分流管路以外區域形成該出氣網板，沿各液體分流管路設有兩列分別朝向其兩側方向下傾並與該噴嘴主體之垂直軸線呈預設角度設置之液體導向出口。
5. 如申請專利範圍第1項所述之二相流霧化噴射清洗裝置，該噴嘴主體之形狀為水平的長條形，其內部沿該長條形之長軸方向並列設有各自連通該進液管路和該進氣管路之該液體管路和該氣體管路，在該液體管路和該氣體管路底部各自設有與其連通之若干列沿該長條形之長軸方向平行設置之液體導向出口和氣體導向出口，各液體導向出口、氣體導向出口在該噴嘴主體之水平軸線兩側對稱排列，並與該水平軸線呈相同之預設角度相向下傾設置，該霧化顆粒導向出口圍繞設於該液體導向出口和該氣體導向出口下方。
6. 如申請專利範圍第1項所述之二相流霧化噴射清洗裝置，該進氣管路由該噴嘴主體之上端側部進入該噴嘴主體內連通該氣體管路，在其氣體進口下方之氣體管路內水平設置一環繞該液體管路之氣體隔板，該氣體隔板設有環繞該液體管路之一系列通孔，該些通孔具有不同尺寸並按遠離該氣體進口之方向尺寸依次減小之方式設置。
7. 如申請專利範圍第1項所述之二相流霧化噴射清洗裝置，該進氣管路由該噴嘴主體之上端側部進入該噴嘴主體內連通該氣體管路，在其氣體進口下方之氣體管路內水平設置一環繞該液體管路之氣體隔板，該氣體隔板設有一環繞該液體管路之弧形通孔，其按遠離該氣體進口之方向開口逐漸減小之方式設置。
8. 如申請專利範圍第1項所述之二相流霧化噴射清洗裝置，更包含一超音波或百萬赫超音波發生單元，其沿該液體管路內壁表面設置；藉由該超音波或百萬赫超音波發生單元產生超音波或百萬赫超音波振盪，將其超音波或百萬赫超音波能量傳導至流經之清洗液體內，使由該液體導向出口噴出之清洗液體與由該氣體導向出口噴出之氣體在該氣液導向部件下方相交所形成之霧化顆粒具有超音波或百萬赫超音波能量，並在該霧化顆粒導向出口之加速或垂直導向作用下向下噴向晶圓表面進行超音波或百萬赫超音波霧化清洗。
9. 如申請專利範圍第8項所述之二相流霧化噴射清洗裝置，該超音波或百萬赫超音波發生單元包括朝向該液體管路內部方向依次相連設置之一壓電材料及一耦合層，該壓電材料通過一接線柱與一外部電路連接，以將接收之電訊號轉化為該壓電材料之振盪能量，形成高頻振盪，並將產生之超音波或百萬赫超音波振盪能量依次傳導至該耦合層及該液體管路中之清洗液體內。
10. 如申請專利範圍第9項所述之二相流霧化噴射清洗裝置，該壓電材料和該耦合層為相套合之環形或相疊加之片形，並與該液體管路內壁表面相平齊設置。
11. 如申請專利範圍第9項或第10項所述之二相流霧化噴射清洗裝置，該耦合層表面塗覆有一耐腐蝕塗層。
12. 如申請專利範圍第1項所述之二相流霧化噴射清洗裝置，更包含一圍繞設於該噴嘴主體下部之氣體保護單元，其設有一保護氣體入口以及一環繞該霧化顆粒導向出口並朝向外側下傾設置之保護氣體出口，該保護氣體出口連通該保護氣體入口；其中清洗時，由該保護氣體出口傾斜噴出之保護氣體在晶圓上方形成一氣體保護層，防止該晶圓與腔室中之氧氣接觸；乾燥時，關閉該進液管路，由該霧化顆粒導向出口噴出之乾燥氣體和由該保護氣體出口噴出之保護氣體共同對該晶圓之整體表面進行快速乾燥。
13. 如申請專利範圍第12項所述之二相流霧化噴射清洗裝置，該氣體保護單元設有一環繞該霧化顆粒導向出口之保護氣體緩衝腔，其分別連通該保護氣體出口和該保護氣體入口；該保護氣體出口為一圈連續的氣隙或一圈均勻設置的氣孔，並朝向該晶圓邊緣之落點方向傾斜設置。
14. 如申請專利範圍第1項所述之二相流霧化噴射清洗裝置，更包含一圍繞設於該噴嘴主體下部之自清潔單元，其設有一清潔介質入口以及一環繞該霧化顆粒導向出口並朝向內側下傾設置之清潔介質出口，該清潔介質出口連通該清潔介質入口；其中清洗時，由該清潔介質出口傾斜噴出氣體，對該霧化顆粒導向出口之下端進行線上清潔，並防止清洗藥液在該霧化顆粒導向出口之側壁上凝結成大的液滴，滴落至該晶圓之表面；晶圓清洗工藝結束以後，該噴嘴主體在該噴淋臂之帶動下回到初始位置，由該清潔介質出口傾斜噴出氣體、液體或其霧化混合物，對該霧化顆粒導向出口之下端進行離線清潔。
15. 如申請專利範圍第14項所述之二相流霧化噴射清洗裝置，該自清潔單元設有一環繞該霧化顆粒導向出口之清潔介質緩衝腔，其分別連通該清潔介質出口和該清潔介質入口，該清潔介質緩衝腔朝向該清潔介質出口方向口徑逐漸縮小，該清潔介質出口為一圈連續的氣隙或一圈均勻設置的氣孔。
16. 如申請專利範圍第14項或第15項所述之二相流霧化噴射清洗裝置，該清潔介質出口之下端面低於該霧化顆粒導向出口之下端面設置。
17. 如申請專利範圍第1項所述之二相流霧化噴射清洗裝置，該噴嘴主體通過與其配合外設之一旋轉部件進行轉動，在該噴嘴主體一側、沿其轉動方向外設一垂直方向之保護罩。
18. 如申請專利範圍第17項所述之二相流霧化噴射清洗裝置，該噴嘴主體具有一球形部，該旋轉部件為環繞該球形部並可轉動卡接之一旋轉卡扣；該保護罩連接設於該旋轉卡扣下方，其具有弧形遮擋面。
19. 如申請專利範圍第1項所述之二相流霧化噴射清洗裝置，更包含一液體清洗管路，其設於該清洗腔內，並位於該旋轉平臺之斜上方，其出口朝向該旋轉平臺之中心設置。
20. 如申請專利範圍第1項所述之二相流霧化噴射清洗裝置，更包含一液體清洗管路，其連接設於該噴淋臂上，其出口位於該噴嘴主體一側，並垂直向下設置。