CN105188249A - 确定反应室的介质表面上导电膜的存在 - Google Patents

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Abstract

一方面，等离子体系统包括：介质壳体，其包围反应室的一部分；导电线圈，其沿着所述壳体的周边延伸；以及发生器，其用于提供第一电信号给所述线圈，以在所述反应室中生成等离子体。所述系统附加地还包括：位于所述反应室内部的探测器，所述探测器与电接地至少在将第一电信号提供给所述线圈的时候电绝缘，以及一个或多个处理单元，其用于基于所感测的第二电信号确定度量标准，所述度量标准表明所述壳体的内表面上导电材料的沉积或者移除的量度。

Description

确定反应室的介质表面上导电膜的存在
技术领域
本发明大体上涉及等离子体系统和工艺，更具体地说，本发明涉及用于确定等离子体系统的反应室的壳体上导电膜的存在的系统和工艺。
背景技术
电感耦合式等离子体(ICP)系统可以被用于其他应用中的各种各样的微制造工艺，包括衬底清洗工艺、表面调理工艺、薄膜沉积工艺、蚀刻工艺和清洗工艺。在ICP系统中，发生器将射频(RF)电供应信号提供给ICP系统的导电线圈。当穿越所述导电线圈时，所述供应信号在所述导电线圈周围生成时变电磁场，所述导电线圈通过工艺气体以电磁感应的方式生成时变电流。这些电流和相关电压提供电场和电能以从工艺气体中产生等离子体。
发明内容
在本发明所描述的主题的一个方面中，描述了一种系统，其包括等离子体源系统。所述等离子体系统，其包括：介质壳体，其包围反应室的一部分；导电线圈，其沿着所述壳体的周边延伸；以及发生器，其用于提供第一电信号给所述线圈，以在所述反应室中生成等离子体。所述系统附加地还包括：位于所述反应室内部的探测器，所述探测器与电接地至少在将第一电信号提供给所述线圈的时候电绝缘。所述系统附加地还包括：感测装置，其用于在将第一电信号提供给所述线圈的时候感测通过等离子体在所述探测器中生成的第二电信号。所述系统附加地还包括：一个或多个处理单元，其用于基于所感测的第二电信号确定度量标准，所述度量标准表明所述壳体的内表面上导电材料的沉积或者移除的量度。
在一些实施方式中，所述等离子体系统是电感耦合式等离子体系统，并且所述第一和第二电信号是射频(RF)信号。在一些实施方式中，一个或多个所述处理单元包括硬件或软件，所述硬件或软件用于移除所感测的第二电信号中频率与所述第一电信号的频率不同的成分。在一些实施方式中，所述度量标准是经过滤的所述第二电信号的电压幅值。
在一些实施方式中，所述等离子体用于处理衬底，所述处理导致所述壳体的内表面上导电材料的沉积。在一些这种实施方式中，一个或多个所述处理单元进一步用于：确定所述度量标准的值是否已经达到阈值，所述阈值表明所述壳体的内表面上导电材料的沉积已经达到预先确定的量度。在一些这种实施方式中，当确定所述度量标准的值已经达到所述阈值时，输出指示以清洗所述壳体或者启动清洗工艺以清洗所述壳体。在一些上述实施方式中，所述工艺用于在所述衬底的导电表面之上或者之下沉积或者形成WFx物质。在一些其他实施方式中，所述工艺用于在所述衬底上沉积导电材料。
在一些其他实施方式中，所述等离子体用在清洗工艺中以移除先前沉积在所述壳体的内表面上的导电材料。在一些这种实施方式中，一个或多个所述处理单元进一步用于：确定所述度量标准在一个时段上的值是否已经变成基本上稳定的状态，所述稳定的状态表明所述壳体的内表面上导电材料的移除已经基本完成。在一些其他实施方式中，当确定所述度量标准的值已经变成基本上稳定的状态时，所述处理单元进一步用于输出清洗工艺已完成的指示或者使清洗工艺结束。
在一些实施方式中，所述等离子体系统进一步包括用于在反应室中支撑所述衬底的导电平台(例如基座)。在一些这种实施方式中，所述平台充当探测器或者包括探测器。
在另一方面，一种方法包括：通过第一发生器将第一电信号提供给等离子体系统的线圈，以便在所述等离子体系统的反应室中生成等离子体，所述反应室至少部分地被介质壳体包围。所述方法附加地还包括：当提供所述第一电信号给所述线圈的时候，通过感测装置感测通过等离子体在探测器中生成的第二电信号的电气特性，所述探测器布置在所述反应室内部。所述方法附加地还包括：基于所述电气特性确定度量标准，所述度量标准表明所述壳体的内表面上导电材料的沉积或者移除的量度。
在一些实施方式中，所述等离子体系统是电感耦合式等离子体系统，并且所述第一和第二电信号是射频(RF)信号。在一些实施方式中，所述方法进一步包括：从所感测的第二电信号中移除所感测的第二电信号中频率与所述第一电信号的频率不同的成分。在一些实施方式中，所述度量标准是经过滤的所述第二电信号的电压幅值。
在一些实施方式中，所述等离子体用于处理衬底，所述处理导致所述壳体的内表面上导电材料的沉积。在一些这种实施方式中，所述方法进一步包括：确定所述度量标准的值是否已经达到阈值，所述阈值表明所述壳体的内表面上导电材料的沉积已经达到预先确定的量度。在一些这种实施方式中，当确定所述度量标准的值已经达到所述阈值时，所述方法进一步包括：输出指示以清洗所述壳体或者启动清洗工艺以清洗所述壳体。在一些上述实施方式中，所述工艺用于在所述衬底的导电表面上或者下沉积或者形成WFx物质。在一些其他实施方式中，所述工艺用于在所述衬底上沉积导电材料。
在一些其他实施方式中，所述等离子体用在清洗工艺中以移除沉积在所述壳体的内表面上的导电材料。在一些这种实施方式中，所述方法进一步包括：确定所述度量标准在一个时段上的值是否已经变成基本上稳定的状态，所述稳定的状态表明所述壳体的内表面上导电材料的移除已经基本完成。在一些这种实施方式中，当确定所述度量标准的值已经变成基本上稳定的状态时，所述方法进一步包括：输出清洗工艺已完成的指示或者使清洗工艺结束。
下面参考附图进一步对这些方面和其他方面进行描述。
附图说明
图1显示了适于与各种实施方式一起使用的示例性的电感耦合等离子体(ICP)系统的示意性描述。
图2显示了图1的示例性的ICP系统的示例性组件的框图。
图3显示了一流程图，该流程图说明了用于确定等离子体系统的反应室的壳体的内表面上的导电材料的沉积尺寸的示例性工艺。
图4显示了一流程图，该流程图说明了用于确定同时运行的清洁工艺何时或者是否已经完成等离子体系统的反应室的壳体的内表面上的导电材料沉积物的去除。
具体实施方式
在下面的描述中，为了对公开的实施方式的理解提供背景和帮助，阐述了许多具体的细节和例子。没有这些具体细节中的一些或者全部，该公开的实施方式也可被实施。在一些例子中，没有详细描述公知的工艺步骤或操作，以免不必要地使该公开的实施方式变得难以理解。尽管是结合具体的实施方式和附图描述该公开的实施方式，但是应当理解的是，该公开的实施方式并不限于这些具体的实施方式。此外，除非另外说明，连词“或”在适当的情况下在此处意指包括的意思；也就是说，措辞“A、B或C”意指包括下列可能性：“A”、“B”、“C”、“A和B”、“B和C”、“A和C”以及“A、B和C”。
在此处中描述和提及的各种实施方式总体是指用于确定等离子体系统的反应室的壳体上的导电膜的存在的系统和工艺。一些实施方式更具体地涉及用于确定电感耦合等离子体(ICP)系统的反应室的壳体上的导电膜的积累量的工艺。在一些这样的实施方式中，用于确定导电膜的积累量的工艺与用于在ICP系统的反应室内处理基板的等离子体促进工艺一起执行。一些其他的实施方式更具体地涉及用于确定何时或者是否ICP系统的反应室的壳体上的导电膜积累物已被去除。在一些这样的实施方式中，用于确定何时或者是否该导电膜已被去除的工艺与用于清洁ICP系统的反应室的壳体的等离子体促进工艺一起执行。
ICP系统能够被用于多种半导体器件制造和其他微制造工艺中，这些工艺包括基板清洁工艺、金属清洁工艺、表面休整工艺、薄膜沉积(例如等离子增强化学气相沉积)工艺、蚀刻(例如反应-离子蚀刻)工艺以及室清洁工艺等等。例如，ICP系统产生的等离子体能被用于在沉积钨层之前清洁基板，或者在沉积附加的层之前从金属触点上去除金属氧化物。图1显示了适于与各种实施方式一起使用的示例性ICP系统100的示意性描述的截面侧视图。ICP系统100包括反应室102(也称作“等离子体室”)，其中等离子体在该反应室中产生，并且制造、清洁或其它等离子体增强或等离子体制造工艺在该反应室中执行。在不同的实施方式中，反应室102被例如半球圆顶状的壳体104包围。壳体104由例如铝氧化物(Al2O3)之类的介电材料形成。感应线圈106(也称作“线圈”)沿着壳体的周界(perimeter)排列。例如，感应线圈106可围绕壳体104的外表面以多个绕组的方式排列。感应线圈可以铜或者其它高导电材料形成。
发生器108为感应线圈106供电。在一些实施方式中，发生器108是中频RF(MFRF)发生器。中频范围通常指300千赫(kHz)至1兆赫(MHz)之间的无线电频率。在操作器件，发生器108产生提供至感应线圈106的RF交流(AC)供给信号。在一些具体的实施方式中，发生器108被配置成产生具有频率范围为大约330kHz至大约460kHz的供给信号。发生器108将该供给信号经由阻抗匹配网络110传送至感应线圈106。
在反应室102内，基座112支撑待处理的基板114。例如，基板114可以是半导体(例如硅(Si))晶片或者玻璃或者其它基板材料。在一些实施方式中，基座112可包括卡盘(也称作“夹盘”或“平台”)以在处理期间将基板114固定在适当位置，尽管在其它实施方式中，可以不包括卡盘。当包括卡盘时，卡盘可以是静电卡盘、机械卡盘或者适于使用在产业或者研究中的各种其它类型的卡盘。在一些实施方式中，ICP系统100还包括传热子系统，其用于提供传热以在各种工艺中控制基板114的温度。例如，该传热子系统能经由基座底部中的管腔内的线控制传向基座112的热传递或传自基座的热传递。在其它实施方式中，ICP系统100可不包括传热子系统。
在一些实施方式中，ICP系统100另外包括高频RF(HFRF)发生器116。例如，该HFRF发生器116能提供HFRF电信号至基座112以在处理期间电偏置(electricallybias)基板114，例如，通过管腔115内的导线或电极。此外，在一个或多个处理步骤中，HFRF发生器116能被用于将带电粒种吸引至基板114。例如，通过电容耦合，HFRF发生器116的电能能经由基座112的电极被提供至基板114。在一些其它的实施方式中，发生器116能被配置成提供小于或大于RF频率的另一个频率范围内的偏压。在一些其它的实施方式中，发生器116经由阻抗匹配网络111将电信号传送给基座112。
在操作期间，一种或多种处理气体(例如，氩气(Ar)、氢气(H2)或者氮气(N2)等等)经由一个或多个入口118被引入。正是该一种或多种处理气体被ICP系统100部分电离和离解成离子和基团(radicals)。在一些应用中，在输入反应室102之前，预先混合处理气体。在一些实施方式中，能通过包括一个或多个孔口的气体供应入口装置引入处理气体。孔口中的一些能够沿着与基板114的暴露表面相交的注入方向导定向一种或多种处理气体。在一些其它的实施方式中，能够从主要气体环120引入气体或气体混合物。在各种应用中，气体环120能将气体导向基板114的表面。例如，注入器能被连接至主要气体环120以将气体或气体混合物中的至少一些导入反应室102并导向基板114。经由出口122从反应室102排出处理气体。真空泵(例如，涡轮分子泵)通常被用于将处理气体排出以在反应室102内维持合适的低的压强。
图2显示了图1的示例性的ICP系统100的示例性的组件的框图。ICP系统100包括系统控制器224(或者与系统控制224结合或者与系统控制器224通讯)，该系统控制器包括用于根据各种实施方式控制处理操作的软件或者其它计算机可读指令。例如，控制器224能控制图1显示的ICP系统100的一个或多个硬件组件。具体地，控制器224能够使得LFRF发生器108、HFRF发生器116、匹配网络110和111以及ICP系统100的其它组件的自动控制或者用户控制成为可能。在一些实施方式中，控制器224包括一个或多个存储软件或者其它计算机可读指令的存储装置226，或者控制器224与该一个或多个存储装置226通讯。控制器224还包括一个或多个处理器(也称为“处理器单元”)，其被配置成执行取自存储装置226的计算机可读指令，以便硬件(例如，发生器108、匹配网络110以及ICP系统200的其它组件)能执行本文中描述的工艺。
在一些示例性实施方式中，此处描述的包括参照图3和图4描述的ICP系统100和工艺300和400的系统和工艺能够结合基板(例如半导体晶片或者其它基板)的处理、使用各种光刻图案化(lithographicpatterning)、沉积或处理工具或工艺使用。这种工艺可以是用于集成电路(IC)装置、其它半导体装置、显示器、LED、光伏板等等的较大的工艺的一部分。例如，装置可包括存储芯片、处理单元、模拟或数字电路或者其它电气装置或组件。在一些实施方式中，ICP系统100可以是一组系统内的较大的系统或单独的系统的集成部分，所述一组系统中的每个系统用于在晶片的处理中执行一个或多个工艺。例如，ICP系统100可以是更大的化学气相沉积(CVD)系统的一部分。
上面提及的每个IC或者其它装置通常包括众多的电路或元件，例如晶体管、互连和封装元件等等。可以使用各种图案化技术通过蚀刻将各种特征蚀刻入半导体晶片或者其它基板的表面(或者沉积在该表面上的薄膜)内或者以其它方式在半导体晶片或者其它基板的表面上形成各种特征。光刻图案化通常包括下述步骤中的一些或全部，通过使用一个或多个工艺、工具或者系统实现每个步骤：(1)使用旋涂或喷涂工具将光刻胶施加在基板上；(2)使用热板或炉子或紫外线(UV)固化工具固化光刻胶；(3)使用诸如晶片曝光机之类的工具将光刻胶暴露在可见光、UV或者X射线下；(4)使用诸如湿式清洗台之类的工具通过显影该光刻胶以选择性地去除光刻胶的一部分，从而图案化暴露的光刻胶；(5)通过使用干式或者等离子体辅助蚀刻工具将光刻胶图案转移到下方的薄膜或者基板上；以及(6)使用诸如RF或微波等离子光刻胶剥离器之类的工具将光刻胶去除。
能够由ICP系统100生产、处理或者以其它方式加工的特征能够被用于例如随后的电气元件的形成中，以用于诸如晶体管、电容器、电感器或者内存存储单元之类的电路元件的接触点。在各种应用中，在特征形成之后，利用沉积工艺(例如使用热化学气相沉积工艺)将导电材料沉积在特征内或特征上。例如，随后用共形的(conformal)导电薄膜覆盖一些特征。可用导电材料填充一些其它的特征。在一些示例性应用中，ICP源系统100被用于将导电金属、导电金属合金或者其它导电材料(例如钨(W))沉积在各种特征上以形成诸如接触点、通孔和插头等之类的导电元件。用于形成导电元件的特征通常是较小(例如微米级或纳米级)的、相对狭窄的，并且包括相对少量的金属。随着半导体制造商趋向于更小的技术节点，金属沉积(或金属涂覆)工艺面临着比例和集成挑战，例如在导电元件中最小化电阻以满足日益先进的装置的更低的功耗和更高的速度需求。可通过例如确保各自的特征被完全填充导电材料(例如钨)的方式来降低诸如接触点、通孔和插头之类的导电元件的电阻。
在纳米级或微米级的尺度，在导电元件内的即使是微小的瑕疵也可能影响最终的器件的性能或者导致器件损坏。例如，在特征的开口处的沉积的导电材料的增长的悬垂部分已经限制了利用传统的CVD工艺和技术用导电材料填充纳米级特征。该增长的悬垂部分最终会导致在特征的底部被完全填充之前各自的特征开口完全封闭。在所形成的导电元件内的这样的空隙会导致导电元件具有更高的电阻并且最终会对导电元件造成损害，使得它们失效或者是它们不能起到设计的预期使用的目的。
为了避免围绕特征开口的悬垂部分的形成，在各种实施方式或者应用中，沉积工艺以沉积和处理步骤的多次重复的方式进行。具体地，每个沉积步骤(除了最后沉积步骤的情况)之后进行处理步骤。在一个具体的实例应用中，ICP源系统100通过形成和维持等离子体来执行每个处理步骤，所述形成和维持等离子体将引入到反应室102的三氟化氮(NF3)分解成氮离子和氟离子。氟基团是活跃的处理剂，其与在先沉积步骤中在特征的开口内或开口周围沉积的钨材料的表面上或附近的钨原子结合以形成例如WFX类物质(例如WF6)。这些物质抑制或者延缓随后的钨材料在特征的开口内或开口周围的沉积。在一些实施方式中，这样的氟基团也被用作活跃的蚀刻剂以蚀刻特征的开口，从而允许下次沉积步骤到达特征的底部区域。在一些其它的实施方式中，蚀刻步骤被定位在特征开口的等离子体处理步骤代替。在一些实施方式或者应用中，控制器220可执行预定数量的沉积和处理步骤的重复。在一些例子中，最少执行两个沉积步骤和一个中间的处理步骤。尽管在一些其它的例子中，根据例如特征的深度、复杂性或者其它几何特性，可执行若干沉积步骤和若干中间的处理步骤。在一些其它的例子中，测量沉积的钨的厚度的相对尺寸(例如通过光学终点检测方法)并且将其提供至控制器220，该控制器然后确定是否钨的沉积已完成。例如，控制器220可通过将估计厚度与目标厚度进行比较来作出决定。
因为每个处理步骤利用等离子体来沉积或形成WFX或其它物质，该处理步骤会导致钨(或其它导电材料)沉积在壳体104的内表面(邻近反应室102)。例如，在处理步骤中使用的等离子体会导致之前沉积在处理晶片上的钨中的一些溅射，被溅射的钨微粒中的一些会沉积在壳体104的内表面上。在一些例子中，该不期望的沉积会被由HFRF发生器116提供至基座112的HFRF电信号加速或恶化。例如，如上所述，由HFRF发生器116提供的HFRF电信号能被用于偏压晶片以调控等离子体以调整处理步骤的深度或者WF6或其他物质的形成。
具体实施方式
常规的技术和系统不包括用来确定无意中沉积在壳体104的内表面上的累积的钨或者其它导电薄膜的量、厚度或者分布的方法。许多ICP系统的壳体通常是对人眼不可见的。相反，在许多常规的系统和处理中，在处理了预定数量的晶片之后(例如，所述数量可以是基于每个晶片所需的处理步骤的数量)，清洁壳体的内表面。此外，在许多常规的系统和处理中，没有办法判定清洁过程何时完成；即，何时从ICP系统壳体的内表面上去除或者大致去除了钨或其它导电薄膜。在一些传统的系统和处理中，分析排出腔室的气体，以试图确定钨材料是否驻留在壳体的内表面上。例如，如果排出腔室的气体包含钨物质，那么可以推断去除处理尚未完成。在其他一些传统的系统和处理中，涂有牺牲氧化物(例如，二氧化硅(SiO2))的测试晶片被引入等离子体室持续预定时间段，在该预定时间段期间清洁处理是活跃的。在清洁的预定时间段之后，将晶片移除并进行检查。由于在等离子体清洁处理中使用的气体或者气体组合物通常对于待去除的金属或其它导电材料(例如，钨)是有选择性的，因此，当清洁处理完成时，等离子体开始启动蚀刻晶片上的氧化物，这在某些情况下可以用肉眼观察到。在一些常规的系统和处理中，重复清洁处理一直到肉眼观察表明晶片上的所有氧化物都已经通过等离子体被蚀刻。这通常需要等离子体清洁处理的多次重复(例如，几十次或者甚至上百次以上)，这会是费时的，特别是考虑到氧化物测试晶片通常被拆下来用于在清洁处理的每次重复之后进行检查和更换成新的测试晶片。氧化物晶片的去除、更换和检查可以是自动化的，但该氧化物测试晶片方法仍然是间接测量方法，并且还可能将副产物和物质潜在地引入ICP系统，所述副产物和物质可能是不需要的并且对核心处理本身是有害的。
所述ICP系统100的点燃、维持或调节反应室102内的等离子体的能力依赖于位于感应线圈106和在反应室102中产生的等离子体之间的适当绝缘阻碍物的存在。壳体104的功能之一(除了作为用于处理气体的容器以外)是提供该介电阻碍物。如上所述，通过ICP系统100执行的一个或多个处理的意外结果是在壳体104的内表面上金属或其他导电性薄膜的沉积和累积。随着导电薄膜在壳体104的内表面上的累积增厚并且导电性薄膜在壳体104周围的分布增加，所述ICP源系统100的点燃、维持或调节在反应室102内的等离子体的能力可日益受阻或降低，并且系统中被处理的连续晶片的一致性可能会受到影响。
各种实施方式可与在如上所述的特征中用以沉积导电金属(如钨)的各种沉积和处理工艺结合使用或在所述各种沉积和处理工艺完成之后进行。虽然本文公开的各种实施方式是以涉及钨的沉积、处理或去除的应用为参考进行描述，但本文公开的实施方式一般可以与涉及其他金属(例如，铝)、金属合金(如WN)或其它导电材料的应用结合使用。
图3示出了用于判定在等离子体系统的反应室壳体的内表面上导电材料的沉积度量的示例性工艺300示例流程图。例如，工艺300可以被用来判定导电材料(例如钨)在图1的ICP系统100的壳体104的内表面上的沉积。在一个示例性实施方式中，工艺300通过以上述在沉积步骤之后执行的每一个等离子体促进的中间处理步骤的启动而开始或者与该中间处理步骤同时进行。例如，由于已经生成等离子体用于处理步骤，因此可以同时使用该等离子体来促进工艺300。在其他实施方式中，工艺300可以在其他等离子体促进的处理步骤之前、期间或之后使用，所述其他等离子体促进的处理步骤导致或者可能导致导电膜在等离子体系统的内表面上沉积。在一些这样的实施方式中，等离子体在反应室102中生成，特别用于判定ICP系统100的壳体104上的导电材料的沉积。
在块302中，LFRF发生器108提供第一RF电信号以在反应室102内生成等离子体。再次，由LFRF发生器108提供的RF电信号可同时用于生成用于如上所述等离子体促进处理工艺的等离子体。在一些实施方式中，LFRF发生器108提供具有在约200伏(V)至约8000伏的范围内的电压值的第一RF电信号到感应线圈106。在一个实施方式示例中，LFRF发生器108提供约2000V的第一RF电信号。在一些实施方式中，LFRF发生器108提供在约200千赫兹(kHz)至1000kHz的范围内的频率的第一RF电信号到感应线圈106。在可用于上述处理工艺(或下面所述的清洁/去除工艺400)中的一个实施方式示例中，LFRF发生器提供约400kHz的第一RF电信号。
当提供第一RF电信号到感应线圈106时，线圈上的高电压经由位于线圈和点燃等离子体的腔室内的气体之间的电容耦合引起反应室102内的电场。由于等离子体是本身导电的，因此所述感应耦合电磁场基于供应到感应线圈106的第一RF电信号在等离子体中诱发增强电离程度和等离子体密度的电流。此外，由于在感应线圈106和探测器(例如，基座112)之间的路径或区域中的阻抗，因此随着线圈上所生成的电压的作用，电压信号被提供给探测器(例如，这样的电压可在几十至几百伏的范围内)。所述阻抗由介于感应线圈106和等离子体之间的感应耦合以及电介质壳体104的阻抗所生成。电压信号经由等离子体传递到探测器(例如，基座112)，在该探测器处被感测作为第二RF电信号。由于由探测器所接收的第二RF电信号是基于供给到感应线圈106的第一RF电信号，因此所述第二RF电信号将包括具有与第一RF电信号的频率相同的频率的信号成分。
在块304中，感测装置228开始感测经由位于反应室102中的探测器所接收的第二RF电信号。在不同实施方式中，探测器可以一般是位于反应室102内任何合适的金属制的或其他导电性的电极或结构，其与壳体104的电接地电隔离。但如上所述，在一些实施方式中，基座112的导电顶部起到作为探测器的作用。在某些情况下，基座112的顶部的较大表面面积可以增加本文所述的各种实施方式的有效性。在某些其它实施方式中，ICP系统100可以包括特别设计和放置的探测器，特别用于工艺300中以及用于以下参照图4描述的工艺400中。感测装置228可位于ICP系统100内的几乎任何位置，或者以其它方式与探测器集成或与探测器电连通。在一些实施方式中，感测装置228包括诸如示波器之类的感测工具以感测从探测器接收到的第二RF电信号。在某些其它实施方式中，感测装置228利用更简单的或特别设计的感测工具感测第二RF电信号，所述感测工具能够感测到具有位于产生由LFRF发生器所提供的第一RF电信号的频率范围内的频率的电信号。
在一些实施方式中，感测装置228发送由探测器所接收的第二RF电信号的感测波形到信号处理单元230，该信号处理单元230用于在块306中过滤或以其他方式对感测波形进行处理。虽然被描述为一个独立的模块，但应当理解的是，块304和306以及下述的其它块可以同时和大致实时地执行；即，当由感测装置228从探测器接收到第二RF电信号时，感测装置将感测波形发送到或以其他方式通信到信号处理单元230进行处理(也应当理解，工艺300可以在每个处理步骤的期间和整个过程中连续或周期性地进行)。在一些实施方式中，信号处理单元230包括用于对感测波形执行一个或多个后处理操作的软件。在一些实施方式中，信号处理单元被包含在控制器224内。在一些这样的实施方式中，信号处理单元230由一个或多个软件模块构成，所述一个或多个软件模块包括由控制器224内一个或多个处理器执行的计算机可读指令。在一些其他的实施方式中，信号处理单元230可与控制器224分离。在一些这样的实施方式中，信号处理单元230可与控制器224通信。在一些独立的实施方式中，信号处理单元230可以由硬件构成，该硬件包括例如电容、模拟集成电路、微处理器或这些或其它物理组件中的一种或多种的组合。在其它实施方式中，信号处理单元230可包括任何适当的硬件和软件的组合。
在一些实现方式中，信号处理单元230执行傅立叶变换以将所述第二RF电信号的时域表示变换为频域表示，从而允许去除第二RF电信号中与由LFRF发生器108供给(例如，通过频率滤波)的第一RF电信号的频率(例如400kHz)不同的成分。然后处理单元可以使用逆傅立叶变换来将第二RF电信号的频域滤波后的表示变换到除去了其它频率成分的时域表示。此外，在一些实施方式中，第三HFRF电信号(例如，13.56兆赫(MHz)的偏置信号)通过HFRF发生器116供给到基座112(例如，用于如上所述将晶片偏置)，信号处理单元230还可以使用刚刚描述的傅立叶变换方法来去除由第三HFRF电信号所带来的第二RF电信号的成分。
在块308中，信号处理单元230对经滤波和处理后的第二RF电信号进行分析，以产生基于该信号的电特性的度量标准，其可用于指示何时导电层在壳体104的内侧上的沉积或分布已达到阈值。在某些其它实施方式中，信号处理单元230发送经滤波和处理后的第二RF电信号到控制器224，其然后生成度量标准。在一个度量标准的实施例中，信号处理单元230(或控制器224)可以对经滤波和处理后的第二RF电信号进行分析，以判定具有与第一RF电信号相同频率的第二RF电信号的成分中的电压幅值。
当介电壳体104是干净的时候，第二RF电信号的直流电压的振幅基本上是恒定的(稳定状态)。然而，由于导电膜沉积在壳体104的内表面上，感应线圈106上产生的电压信号也与导电膜电容耦合。随着导电膜围绕壳体104的内表面的沉积增加，并且由于导电膜在整个膜分配电压信号，作为第一RF电信号与膜耦合的结果，感应线圈106上产生更多的电压信号，导致在探测器感测到的第二RF信号的振幅的增加。另外，随着导电膜围绕壳体104的表面的分布的增加，尤其是朝向探测器，电压信号所必须经过的在反应室102中的较弱导电等离子体到探测器的距离有效地减小，这也可导致第二RF信号的振幅的增加。另外，随着导电膜的厚度的增加，膜的阻抗降低。随着膜的阻抗降低，通过该膜所经历的电压信号的压降减小，其结果是，在探测器处测得的第二RF电信号的振幅增大。因此，更普遍地，第二RF电信号的振幅根据导电材料在反应室102的介电壳体104的内表面上的堆积而变化。
在一些实施方式中，在块310，信号处理单元230(或控制器224)确定第二RF电信号的度量标准(例如，电压振幅)是否已经达到或超过一个阈值。例如，该阈值可以是电压值，该电压值表示导电膜在壳体上的沉积已经达到准予清洁操作的程度。在不同的实施方式中，该阈值可以是理论上的或由经验确定。在一些实施方式中，当已达到阈值时，在块312，控制器224输出给用户指示(例如通过显示器或其它视觉或听觉提示)，表明该壳体104应清洗或应尽快清洁。在某些其它实施方式中，控制器224启动清洗程序，在这一过程中处理晶片或其它衬底被自动移除，并且清洗处理开始。
图4示出了一流程图，其示出一个示例的工艺400，其用于确定并行清洗处理何时或是否完成导电材料在等离子体系统的反应室的壳体的内表面上的堆积的去除。例如，工艺400可以用于确定导电材料，如钨，何时已被从图1的ICP系统100的壳体104的内表面上除去。在一个示例实施方式中，工艺400随着清洗处理的开始而开始，并且与清洗处理并行运行。在一个具体的示例应用中，ICP系统100通过形成和维持将引入反应室的NF3气体分解为氮和氟物质(离子和自由基)的等离子体来执行清洗处理。所述氟自由基是蚀刻(和去除)沉积在介电壳体104的内表面上的钨的活性清洁剂。
在块402，LFRF发生器108提供第一RF电信号，以产生在反应室102内的等离子体。再一次，由LFRF发生器108提供的RF电信号可被同时用于产生用于等离子体促进清洁处理的等离子体。在一些实施方式中，LFRF发生器108以大约200伏(V)到大约8000伏的范围内的电压值提供第一RF电信号到感应线圈106。在一个示例实施方式中，LFRF发生器108以大约2000伏提供第一RF电信号。在一些实施方式中，LFRF发生器108以大约200千赫兹(kHz)至1000千赫范围内的频率提供第一RF电信号到感应线圈106。在一个可被用于清洁/移除处理的示例性实施方式中，所述LFRF发生器108在大约400千赫提供第一RF电信号。
再有，如上所述，当第一RF电信号被提供给感应线圈106，该线圈通过在该线圈和位于点燃和维持等离子体的腔室内的气体之间的感应耦合在反应室102中诱发电场。在块404，感测装置228开始检测通过位于反应室102内的探测器接收的第二RF电信号。如上所述，在各种实施方式中，探测器一般可以是位于反应室102内的任何合适的金属或其他导电电极或结构，其与地和壳体104的壁电绝缘。但如上所述，在一些实施方式中，基座112的导电顶部起探测器的作用。
在一些实施方式中，感测装置228将检测到的通过探测器接收的第二RF电信号的波形传送到信号处理单元230，所述信号处理单元在块406过滤或另外处理所述检测到的波形。虽然被描述为独立的模块，但是应当理解的是，块404和406以及其他下文描述的块可以同时和基本上实时地执行；即，当第二RF电信号通过感测装置228被从探测器接收，感测装置将检测到的波形发送或以其他方式传达给所述信号处理单元230进行处理(也应当理解为，工艺400可以在并发运行清洁处理期间或在整个并发运行清洁处理过程中持续或定期地执行)。
在一些实施方式中，信号处理单元230进行傅立叶变换来将所述第二RF电信号的时域表示变为频域表示，以允许去除所述第二RF电信号中与由LFRF发生器108(例如，通过频率滤波)供给的第一RF电信号的频率(例如400千赫)不同的成分。随着其他频率成分的去除，然后所述处理单元可以用逆傅立叶变换将所述第二RF电信号的滤波的频域表示变为时域表示。
在块408，信号处理单元230分析已滤波和处理的第二RF电信号以在所述信号的电特性的基础上产生一个度量标准，所述信号的电特性可被用来指示在壳体104的内侧的导电层何时已被去除。在某些其它实施方式中，信号处理单元230将已滤波和处理的第二RF电信号传送到控制器224，所述控制器随后产生所述度量标准。如上所述，度量标准的一个示例中，信号处理单元230(或控制器224)可以分析已滤波和处理的第二RF电信号以确定具有与第一RF电信号相同频率的第二RF电信号的振幅。
当导电材料的堆积在清洁处理过程中被除去，所述第二RF电信号的电压振幅的幅度将减小。当介电壳体104干净时，第二RF电信号的电压振幅是基本上不变的。稳态值将指示导电膜的除去是彻底的，因为没有其他将导致电压振幅改变的改变变量。在一些实施方式中，在块410，通过在一段时间内检查所述度量标准的值，信号处理单元230(或控制器224)确定第二RF电信号的度量标准(例如，电压振幅)是否已达到一个稳态值。在一些实施方式中，当所述度量标准的值达到一个稳态值，在块412，控制器224输出给用户指示(例如通过显示器或其它视觉或听觉提示)，指示在所述壳体104上的导电膜已被移除。在某些其它实施方式中，控制器224在块412自动终止清洁处理。
虽然为了清楚理解，详细地描述了前述的实施方式，但显而易见的是，某些变化和修改可在所附权利要求的范围内实行。应当注意，有许多实现所公开的实施方式的过程、系统和设备的其它替代方式。例如，在一些其他实施方式中，本文所描述的装置、设备、方法和工艺可以在电容耦合等离子体(CCP)源系统(例如，在一个合适的低频率)而不是如前文所述的ICP源系统中实施。因此，所描述的实施方式将被认为是说明性的而非限制性的，并且实施方式不限于本文给出的详细说明。

Claims (20)

1.一种系统，其包括：
等离子体系统，其包括：
介质壳体，其包围反应室的一部分；
导电线圈，其沿着所述壳体的周边延伸；以及
发生器，其用于提供第一电信号给所述线圈，以在所述反应室中生成等离子体；
位于所述反应室内部的探测器，所述探测器与电接地至少在将所述第一电信号提供给所述线圈的时候电绝缘；
感测装置，其用于在将所述第一电信号提供给所述线圈的时候感测通过等离子体在所述探测器中生成的第二电信号；以及
一个或多个处理单元，其用于基于所感测的第二电信号确定度量标准，所述度量标准表明所述壳体的内表面上导电材料的沉积或者移除的量度。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述等离子体系统是电感耦合式等离子体系统。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一和第二电信号是射频(RF)信号。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，一个或多个所述处理单元包括硬件或软件，所述硬件或软件用于移除所感测的第二电信号中频率与所述第一电信号的频率不同的成分。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述度量标准是所述第二电信号的电压幅值。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其中：
所述等离子体用于处理衬底，所述处理导致所述壳体的内表面上导电材料的沉积；以及
一个或多个所述处理单元进一步用于：
确定所述度量标准的值是否已经达到阈值，所述阈值表明所述壳体的内表面上导电材料的沉积已经达到预先确定的量度；以及
当确定所述度量标准的值已经达到所述阈值时，输出指示以清洗所述壳体或者启动清洗工艺以清洗所述壳体。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述工艺用于在所述衬底的导电表面之上或者之下沉积或者形成WFx物质。
8.根据权利要求6所述的系统，其中，所述工艺用于在所述衬底上沉积导电材料。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其中：
所述等离子体用在清洗工艺中以移除先前沉积在所述壳体的内表面上的导电材料；并且
一个或多个所述处理单元进一步用于：
确定所述度量标准在一个时段上的值是否已经变成基本上稳定的状态，所述稳定的状态表明所述壳体的内表面上导电材料的移除已经基本完成；以及
当确定所述度量标准的值已经变成基本上稳定的状态时，输出清洗工艺已完成的指示或者使清洗工艺结束。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其中，所述系统进一步包括用于在所述反应室中支撑所述衬底的导电平台。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述平台充当所述探测器或者包括所述探测器。
12.一种方法，其包括：
通过第一发生器将第一电信号提供给等离子体系统的线圈，以便在所述等离子体系统的反应室中生成等离子体，所述反应室至少部分地被介质壳体包围；
当提供所述第一电信号给所述线圈的时候，通过感测装置感测通过等离子体在探测器中生成的第二电信号的电气特性，所述探测器布置在所述反应室内部；以及
基于所述电气特性确定度量标准，所述度量标准表明所述壳体的内表面上导电材料的沉积或者移除的量度。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述等离子体系统是电感耦合式等离子体系统。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一和第二电信号是射频(RF)信号。
15.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括：从所感测的第二电信号中移除所感测的第二电信号中频率与所述第一电信号的频率不同的成分。
16.根据权利要求12所述的方法，其中，所述度量标准是所述第二电信号的电压幅值。
17.根据权利要求12至16中任一项所述的方法，其中：
所述等离子体用于处理衬底，所述处理导致所述壳体的内表面上导电材料的沉积；并且
所述方法进一步包括：
确定所述度量标准的值是否已经达到阈值，所述阈值表明所述壳体的内表面上导电材料的沉积已经达到预先确定的量度；以及
当确定所述度量标准的值已经达到所述阈值时，输出指示以清洗所述壳体或者启动清洗工艺以清洗所述壳体。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述工艺用于在所述衬底的导电表面之上或者之下沉积或者形成WFx物质。
19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述工艺用于在所述衬底上沉积导电材料。
20.根据权利要求12至16中任一项所述的方法，其中：
所述等离子体用在清洗工艺中以移除沉积在所述壳体的内表面上的导电材料；并且
所述方法进一步包括：
确定所述度量标准在一个时段上的值是否已经变成基本上稳定的状态，所述稳定的状态表明所述壳体的内表面上导电材料的移除已经基本完成；以及
当确定所述度量标准的值已经变成基本上稳定的状态时，输出清洗工艺已完成的指示或者使清洗工艺结束。
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