[发明专利]新式气体喷射器、电浆处理系统及电浆处理方法

说明书

本揭露公开了一种新式气体喷射器、电浆处理系统及电浆处理方法。用于半导体处理系统的气体喷射器，包括管子和安装在管子的下游端上的至少一个喷嘴头，其中至少一个喷嘴允许流体连通，以将气体从管子的上游端经过气体喷射器的至少一个喷嘴排放到围绕管子的下游端的环境大气中，其中至少一个喷嘴包括：主体，以及至少一个适配器，适配器包括多个流量调节元件以改变在下游端气体的流动方向，其中多个流量调节元件各自构造和配置成使得在气体喷射器内表面上的膜积聚减少。

技术领域

本揭露涉及用于半导体处理系统的气体喷射器与电浆处理系统及其方法。

背景技术

半导体处理涉及许多不同的化学和物理过程。使用各种材料的多层相互关联的图案构建集成电路；透过化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)、物理气相沉积(physical vapor deposition,PVD)及/或磊晶生长来产生材料层。使用光阻剂掩模和湿式和干式蚀刻技术将一些层图案化。随着集成电路的复杂性不断地增加，在制造过程中经常使用透过电浆处理形成的膜，例如，用于互连介电层的氧化物或氮化物的沉积和蚀刻。许多在反应室中进行的这些过程会在反应室的内表面上以及设备元件的暴露表面上(例如，气体喷射器、台、厚度监视器、视窗、加热器、电线等)形成膜。反应室内的膜积聚(filmbuildup)可能在制程过程中爆发，从而在基板表面上产生不可接受的高程度的微粒污染。在某些情况下，随着时间的推移，膜积聚也会影响半导体加工条件，例如气体压力和流速。为了克服这些问题，需要频繁和常规地清洁半导体处理反应室，以实现和保持高产量。

可以透过称为非原位清洁制程(ex-situ cleaning process)的湿式清洁制程从反应室的内表面去除不希望的膜积聚。这种从诸如管式炉等的反应器中去除污染物的方法是耗时的，其涉及物理性地拆卸管式炉并移除晶圆舟皿(wafer boat)，以允许管子和晶圆舟皿冷却，将它们浸泡在湿式化学浴中，用去离子水冲洗它们，使它们干燥，重新安装，热稳定，检查泄漏，并处理重新认证以确保管子清洁没有改变膜沉积条件。整个过程可能需要几个小时，且在此期间系统无法进行晶圆生产。此外，非原位清洁增加了管子破裂、交叉污染和处理大量酸性清洁溶液的风险。

另一方面，也可以透过使用电浆辅助蚀刻的干式清洁方法从反应室的内表面除去膜积聚，这是基于在同一反应室的原位电浆源或与反应室分开的远程电浆源的原位清洁制程(in-situ cleaning process)。这种原位电浆清洁使用气相化学反应，透过将膜积聚转化为可以从反应室真空泵出的挥发性物质从而去除膜积聚。与湿式清洁相比，此方法透过使用反应性电浆可以相当快速地去除沉积物，从而最小化工具停机时间，然而，当清洁在狭窄空间(例如，气体喷射器管子的内表面)中形成的膜积聚时，此方法仍然缺乏效率。此外，由于重复的清洁过程，气体喷射器喷嘴中的开口尺寸可能由于过度的过蚀刻而改变，这将导致喷射压力的变化。这种压力变化可能会影响腔室的环境，并且可能会不利地影响加工(蚀刻或沉积)特性。因此，可能需要频繁地更换气体喷射器喷嘴头，这将增加维护成本并影响此过程的经济性。因此，需要一种新的气体喷射器设计和一种可以有效清洁气体喷射器喷嘴头的方法，以最小化膜积聚的形成，使潜在的污染最小化并提高产量。而且，需要进一步最小化对喷嘴头的损害，使得喷射压力和加工特性不会受到不利的影响。

发明内容

本揭露提供一种用于半导体处理系统的气体喷射器，包含：管子以及至少一喷嘴头。至少一喷嘴头安装在管子的下游端上，其中至少一喷嘴允许流体连通以将气体从管子的上游端透过气体喷射器的至少一喷嘴排放到围绕管子的下游端的环境大气中，其中至少一喷嘴包含：主体以及至少一适配器。至少一适配器包含多个流量调节元件，以改变下游端的气体的流动方向，其中，流量调节元件各自构造和配置成使得在气体喷射器的多个内表面上的膜积聚减少。