用于泵送管线中的沉积物清洁的方法和设备

摘要

提供了真空泵送管线等离子体源。该等离子体源包括本体，所述本体限定沿中心纵向轴线延伸的大致柱形内部体积。所述本体具有用于联接到输入泵送管线的输入端口、用于联接到输出泵送管线的输出端口、以及围绕所述大致柱形内部体积设置的内表面。该等离子体源还包括：设置成邻近于返回电极的供应电极；阻挡介质构件，所述阻挡介质构件的至少一部分被定位在所述供应电极与所述返回电极之间。该等离子体源还包括由所述供应电极、所述返回电极和所述阻挡介质构件形成的介质阻挡放电结构。所述介质阻挡放电结构适于在所述大致柱形内部体积中产生等离子体。

说明书

本申请是申请号为201780006521.X、申请日为2017年1月12日、发明名称为“用于泵送管线中的沉积物清洁的方法和设备”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请是于2016年1月13日提交的美国申请序列号14/994,668的部分继续申请，上述申请由本申请的受让人拥有并且以引用的方式以其整体并入到本文。

技术领域

本发明总体上涉及等离子体源，所述等离子体源被构造成产生局部等离子体以清洁在半导体处理环境中的泵送管线的至少一部分。

背景技术

包括化学汽相沉积（CVD）处理的沉积处理常用于半导体装置的制造中。例如，在典型CVD处理中，反应物气体被引入到反应腔中并且被引导到受热基底以引发受控化学反应，该反应导致在基底的表面上沉积薄膜。在沉积处理期间，腔压力由连接在反应腔下游的一个或多个机械装置精确地控制，所述机械装置例如是真空阀。例如，隔离阀通常直接连接到反应腔的排气气体端口，节流阀位于隔离阀的下游，并且真空阀位于隔离阀和节流阀两者的更下游。在反应腔与真空泵之间的管道系统（例如，管道和阀）总体上被称为前级管线、粗抽管线（roughing line）或真空泵送管线。

在沉积处理期间，节流阀可在打开位置与关闭位置之间循环，以调节反应腔内部的气体压力。从反应物气体产生的材料的多数被沉积在反应腔中的基底表面上。然而，一些材料也沉积在反应腔之外的表面上，例如在节流阀上。由于不想要的材料在节流阀上积聚，因此可能会由于例如引入密封件磨损、负载增加、高扭矩驱动系统的需求和电导特征的改变而降低节流阀的使用寿命。最终，节流阀上的不想要的材料沉积物会削弱阀的精确操作，由此降低阀控制反应腔内部的气体压力的能力。沿真空泵送管线的其他真空阀可能会被不想要的材料沉积物相似地影响。此外，在闭环压力控制期间节流阀的位置可提供有用的诊断信息。然而，由于阀位置随着沉积物的量而改变，因此阀上的不想要的沉积物可能会限制阀定位作为系统中的其他改变的指示的有用性。

通常，操作者需要手动地移除机械系统中的阀以用于清洁或更换。这需要器械的停工期以及前级管线管道系统的通气。替代性地，远程等离子体源已经被用于泵和前级管线清洁，其中等离子体输出被引导在前级管线处，但不是非常接近阀以便提供优化的和针对性的部件清洁。

此外，在晶圆沉积处理期间，当反应物气体通过泵送管线被泵送离开处理腔时，从反应物气体产生的不想要材料也可沿真空泵送管线沉积。与节流阀相似，不想要的材料在真空泵送管线中的积聚可能会产生一系列问题，包括堵塞泵送管线和其他下游设备、干涉相关联的真空泵的正常操作、降低真空泵的使用寿命以及污染处理腔中的处理步骤。

发明内容

因此，需要系统和方法来提供阀（例如，节流阀）的自动的针对性的清洁，并且首先防止在在阀上的沉积。本发明提供用于产生局部等离子体的组件，该局部等离子体可基本上消除在阀上积聚的沉积物并且防止将来的沉积。例如，本发明提供与阀集成的等离子体源，以在对于阀来说存在沉积物问题的一个或多个目标位置处形成局部等离子体。

此外，需要系统和方法来提供真空泵送管线的自动清洁以及防止泵送管线中的沉积。本发明提供用于在真空泵送管线中产生局部等离子体的一个或多个组件，其可基本上消除在管线上的积聚的沉积物并且防止将来的沉积。例如，本发明提供与真空泵送管线集成的一个或多个等离子体源，以形成用于清洁管线的一个或多个部段的局部等离子体，而不与管线的功能干涉，例如降低沿泵送管线的电导或泵送速度或者阻挡泵送路径。

在一方面，提供了阀组件，该阀组件包括具有电接地表面的真空阀、以及邻近于真空阀的电接地表面的电极。阀组件还包括阻挡介质，所述阻挡介质的至少一部分被定位在所述电极与所述电接地表面之间。阀组件还包括由所述电接地表面、电极和阻挡介质形成的介质阻挡放电结构。所述介质阻挡放电结构适于在所述电接地表面上产生等离子体以处理所述真空阀的至少一部分。

在一些实施例中，阀组件还包括埋入电极组件，所述埋入电极组件包括所述电极、所述阻挡介质和隔离器介质。所述真空阀的本体和所述埋入电极组件可以是大致筒形的，使得所述本体和所述埋入电极组件沿纵向轴线同心地对齐。在一些实施例中，阀组件还包括联接到所述真空阀的本体的延伸部分，以用于将所述埋入电极组件紧固到所述真空阀。

在一些实施例中，所述电极被形成在所述阻挡介质的内表面上。在一些实施例中，所述电接地表面形成用于产生等离子体的接地电极。所述电极或电接地表面可包括所述真空阀的控制元件的至少一部分。在一些实施例中，所述阀组件还包括电源，所述电源被连接在所述电极与所述电接地表面之间以用于产生所述等离子体。

在一些实施例中，所述真空阀包括节流阀、隔离阀或摆阀（pendulum valve）中的至少一者。在一些实施例中，所述阻挡介质包括石英、氧化铝、氮化铝、玻璃或聚酰胺（polymide）中的至少一者。

在一些实施例中，所述真空阀、所述电极和所述阻挡介质包括整体式结构。替代性地，所述真空阀或所述电极中的每者是可更换可消耗的。

在另一方面，提供了方法，所述方法包括：提供包括本体和控制元件的真空阀；将所述本体或控制元件中的至少一者的表面电接地以形成电接地表面；以及将电极定位成邻近于所述真空阀的电接地表面。该方法还包括：将阻挡介质的至少一部分插入到所述电极与所述真空阀的电接地表面之间；以及使用所述电极、所述阻挡介质和所述电接地表面来形成介质阻挡放电结构。所述介质阻挡放电结构适于产生联接到所述真空阀的局部等离子体，以用于处理所述真空阀的至少一部分。

在一些实施例中，所述方法还包括：将所述电极定位在所述阻挡介质的内表面上。在一些实施例中，所述方法还包括：将所述电极和所述阻挡介质紧固到所述真空阀的本体。

在一些实施例中，所述方法还包括：在所述电极与所述电接地表面之间提供高压交流电（AC）以产生所述局部等离子体。在一些实施例中，在大约2 Torr下所述局部等离子体的功率为大约15瓦。

在一些实施例中，所述方法还包括：将所述真空阀和所述介质阻挡放电结构定位在晶圆处理腔下游。该方法还可包括：以晶圆处理腔的操作期间的预防模式或者在晶圆处理腔的操作之后的消除模式中的至少一者，使用所述局部等离子体来清洁所述真空阀的至少一部分。所述局部等离子体还可被用于清洁粗抽管线的邻近于真空阀的至少一部分。

所述预防模式可包括：与执行晶圆处理腔内的晶圆沉积处理相关联地在所述晶圆处理腔中产生主要（primary）等离子体；与晶圆处理腔内的晶圆沉积处理相关联地产生气态副产物，所述气态副产物从所述晶圆处理腔流动到所述真空阀；以及在执行所述晶圆处理腔内的晶圆沉积处理期间，产生联接到所述真空阀的局部等离子体，以防止所述气态副产物冷凝成所述真空阀上的固体沉积物。

所述消除模式可包括：与执行晶圆处理腔内的晶圆沉积处理相关联地在所述晶圆处理腔中产生主要等离子体；与晶圆处理腔内的晶圆沉积处理相关联地产生所述真空阀上的固体沉积物；以及在执行所述晶圆沉积处理之后，产生联接到所述真空阀的局部等离子体，以基本上蚀掉（etch away）所述真空阀上的固体沉积物。在一些实施例中，该消除模式还包括：在产生所述局部等离子体之前和/或产生所述局部等离子体时将清洁气体供应到所述真空阀。

在另一方面，提供真空泵送管线等离子体源。该等离子体源包括本体，所述本体限定沿中心纵向轴线延伸的大致柱形内部体积。所述本体具有用于联接到输入泵送管线的输入端口、用于联接到输出泵送管线的输出端口、以及围绕所述大致柱形内部体积设置的内表面。该等离子体源还包括：被设置成邻近于返回电极的供应电极；以及阻挡介质构件，所述阻挡介质构件的至少一部分被定位在所述供应电极与所述返回电极之间。该等离子体源还包括由所述供应电极、返回电极和阻挡介质构件形成的介质阻挡放电结构。所述介质阻挡放电结构的至少一部分被设置在所述本体中或在所述本体的内表面上，且所述介质阻挡放电结构适于在所述大致柱形内部体积中产生等离子体。

在一些实施例中，所述返回电极是电接地的。在一些实施例中，所述返回电极包括所述等离子体源的本体的电接地部分。在一些实施例中，所述返回电极和供应电极被嵌入到所述阻挡介质构件中。

在一些实施例中，所述大致柱形内部体积沿所述中心纵向轴线大致笔直地延伸。在一些实施例中，所述供应电极、阻挡介质构件或返回电极中的至少一者限定大致柱形内部体积。供应电极和返回电极可维持距中心纵向轴线大致相同的径向距离。

在一些实施例中，等离子体源还包括嵌入到所述本体中的冷却通道。所述冷却通道被构造成传导冷却液体通过所述本体。在一些实施例中，等离子体源还包括一个或多个翅片，所述翅片设置在所述本体的外表面上以用于冷却所述本体。

在一些实施例中，等离子体源还包括沿所述中心纵向轴线以交替布置定位的多个供应电极和多个返回电极。

在一些实施例中，等离子体源还包括次要（secondary）端口，所述次要端口设置在所述本体中并且与所述输入端口和所述输出端口间隔开。所述次要端口被构造成将气体流传导到所述本体的大致柱形内部体积中。

在又另一方面，提供了用于制造真空泵送管线等离子体源的方法。所述方法包括：提供本体，所述本体限定沿中心纵向轴线延伸的大致柱形内部体积。所述本体具有用于联接到泵送管线的输入的输入端口、用于联接到泵送管线的输出的输出端口、以及围绕所述中心纵向轴线设置以限定所述大致柱形内部体积的内表面。该方法还包括：将供应电极定位成邻近于返回电极；以及将阻挡介质构件的至少一部分定位在所述供应电极与所述返回电极之间。该方法还包括：使用所述供应电极、返回电极和阻挡介质构件来形成介质阻挡放电结构。所述介质阻挡放电结构的至少一部分被设置在所述本体中或在所述本体的内表面上，且所述介质阻挡放电结构适于在所述大致柱形内部体积中产生局部等离子体。

在一些实施例中，制造真空泵送管线等离子体源的方法还包括：将所述返回电极接地。在一些实施例中，所述方法还包括：通过将所述本体的至少一部分电接地来形成所述返回电极。在一些实施例中，所述方法还包括：将所述返回电极或所述供应电极中的至少一者嵌入到所述阻挡介质构件中。在一些实施例中，所述方法还包括：将供应电极、返回电极和阻挡介质构件定位在所述本体中或在所述本体的内表面上。

在一些实施例中，所述介质阻挡放电结构可以被构造成产生具有大约20瓦至大约1000瓦的功率的局部等离子体。

在一些实施例中，所述大致柱形内部体积与所述泵送管线是同轴的。

在一些实施例中，使用共烧技术来整体地形成包括隔离介质构件、阻挡介质构件和供应电极的介质阻挡放电结构的至少一部分。所述阻挡介质构件和隔离介质构件可包括一种或多种陶瓷材料。

在又另一方面，提供了用于清洁泵送管线的方法，所述泵送管线具有联接到所述泵送管线的多个直列式（inline）等离子体源。所述方法包括：将清洁气体从连接到泵送管线的晶圆处理腔供应到所述泵送管线；以及使用在所述泵送管线中流动的清洁气体来在所述多个直列式等离子体源中的一个或多个处产生局部等离子体，其中每个局部等离子体适于清洁所述泵送管线的至少一部分。该方法还包括：确定在所述一个或多个直列式等离子体源处的局部等离子体的一个或多个阻抗；以及监测所述一个或多个阻抗以检测所述清洁的终点。

在一些实施例中，所述多个直列式等离子体源中的至少一者在所述泵送管线的节流阀上游。直列式等离子体源可与所述多个直列式等离子体源中的邻近的等离子体源间隔开大约2米至大约3米。

在一些实施例中，检测所述清洁的终点包括：确定所监测的阻抗中的至少一者的稳态。在检测到所述终点之后可以停止向所述泵送管线供应所述清洁气体。此外，在检测到所述终点之后可以断开在所述一个或多个直列式等离子体源处的局部等离子体。

在一些实施例中，监测每个局部等离子体的电压或电流中的至少一者，基于所述电压或电流中的至少一者来确定一个或多个阻抗。

在一些实施例中，在每个直列式等离子体源的内表面上形成局部等离子体，直列式等离子体源的内表面限定形成所述泵送管线的部段的大致柱形内部体积。沿所述泵送管线和所述直列式等离子体源的大致柱形内部体积，电导可以是大致恒定的。

在一些实施例中，经由至少一个直列式等离子体源的端口将第二清洁气体注入到所述直列式等离子体源中的至少一个的内部体积中。可以以分布流型和/或环形流型沿所述泵送管线的壁引导所述第二清洁气体。

附图说明

通过参照结合附图考虑的下述说明可以更好地理解上文描述的本发明的优点以及其他优点。附图不一定按比例绘制，而是总体上将重点置于说明该技术的原理。

图1示出了氯化铵的示例性相图，氯化铵是前级管线中的常见副产物。

图2a-2c示出了多个示例性介质阻挡放电构造，可以基于所述构造来构造本发明的阀组件。

图3a和图3b示出了包括埋入电极组件的示例性阀组件的截面图，所述埋入电极组件被联接到分别以关闭位置和打开位置图示的节流阀。

图4示出了其中节流阀处于打开位置的图3a和图3b的阀组件的俯视图。

图5示出了在图3a和图3b的阀组件内的埋入电极组件的至少一部分的细节图。

图6a-6d示出了各种示例性电接地表面，所述电接地表面支持有关图3a和3b的埋入电极组件的放电和等离子体形成。

图7a和7b示出了图3a和3b的阀组件的截面图，其中产生局部等离子体以处理分别以关闭位置和打开位置图示的节流阀。

图8示出了包括局部等离子体的图7a和7b的阀组件的俯视图。

图9a和9b分别示出了示例性摆阀的侧视图和截面图，可基于所述摆阀形成阀组件以提供该阀的原位（in-situ）局部处理。

图10示出了示例性隔离阀的截面图，可基于所述隔离阀形成阀组件以提供该阀的原位局部处理。

图11示出了用于形成阀组件的示例性过程，所述阀组件例如是图3-10的阀组件。

图12示出了使用本发明的阀组件来以两种操作模式中的一种清洁阀的至少一部分的示例性过程，所述阀组件包括埋入电极组件和阀。

图13a和13b分别示出了被构造成联接到真空泵送管线的示例性等离子体源的外部图和截面图。

图14示出了被构造成联接到真空泵送管线的另一示例性等离子体源的截面图。

图15示出了被构造成联接到真空泵送管线的又另一示例性等离子体源的截面图。

图16示出了被构造成联接到真空泵送管线的又另一示例性等离子体源的截面图。

图17示出了图14的等离子体源的示意性截面，其包括用于接收次要流体的辅助端口。

图18示出了喷嘴组件的示例性设计，其被构造成形成次要流体的边界层或移动壁以用于引入到等离子体源的内部体积的至少一部段。

图19示出了被构造成在等离子体源的内部体积中形成分布的次要流体流的示例性设计。

图20示出了被构造成联接到真空泵送管线的又另一示例性等离子体源的截面图。

图21示出了示例性等离子体清洁组件，其包括一个或多个本发明的等离子体源以用于清洁该组件的泵送管线的至少一部段。

图22示出了图21的泵送管线，其中多个等离子体源沿其长度分布以用于清洁泵送管线。

图23a-23c示出了用于清洁图22的泵送管线的步骤的示例性序列。

图24示出了用于形成直列式等离子体源、例如形成图13-18的等离子体源的示例性过程。

图25示出了使用本发明的多个直列式等离子体源来清洁泵送管线的至少一部分的示例性过程。

具体实施方式

在沉积处理中，通常存在两种类型的这样的化学反应，所述化学反应可能会沿前级管线（也被称为真空泵送管线）或者在前级管线自身内在部件（例如，节流阀）上形成不想要的材料沉积物。一种类型的化学反应是速率限制反应，其中并非反应腔中的多数或所有反应物（例如，输入气体）都在晶圆平面处被消耗。而是，意图在晶圆上发生的反应也可发生在更下游和/或腔的外部。例如，供应到反应腔的气体可在被泵送出腔时继续反应。壁相互作用可增加这种速率限制反应的可能性，其中两种气体反应物被泵送出反应腔并且粘附到同一表面，在所述表面上随后发生反应以产生副产物。在一些情形中，壁相互作用更可能发生在阀的控制元件的表面（例如，在节流阀的挡板的背侧上）上，这是由于被泵送出反应腔的气体的涡流流型引起的。在一些情况下，高压（例如，低于大气压力）处理更可能经历速率限制反应。从速率限制反应产生的副产物可以呈固体和/或蒸汽的形式。另一类型的化学反应是反应物限制的，其中气体反应物在反应腔中的晶圆上被消耗，并且来自反应的副产物（可能呈固体形式）从反应腔被泵送并且通过前级管线向下游离开。在一些情况下，与来自速率限制反应的副产物相比，反应物限制反应可能得到更化学稳定的副产物。能够利用处理温度和压力来操纵在速率限制反应和反应物限制反应之间的转变。通常，从速率限制反应和反应物限制反应两者产生的固体和/或蒸汽副产物可变为在前级管线的一个或多个部件上或在前级管线自身中的不想要的材料沉积物。

图1示出了氯化铵的示例性相图，氯化铵是前级管线中的常见的化学稳定的副产物，其可从反应物限制反应产生。如所示出的，前级管线中的相对小的温度下降（例如，在大约10°C至30°C的范围中）可导致氯化铵从蒸汽到固体的冷凝102，固体是允许副产物在前级管线中的一个或多个表面上容易地积聚为不想要的沉积物的形式。此外，当前级管线被加热至大约150°C（这是常见的处理条件）时，大于约200m Torr的前级管线压力允许在这种不想要的冷凝发生之前的气体冷却的很小裕量（margin）。因此，沿前级管线的冷却可能会加速在前级管线中的部件上的材料沉积。例如，由于节流阀中的速度有可能在节流点处急剧增加，由于能量守恒，这可能会导致焓的降低、较低的气体温度以及节流阀附近的冷却。此外，根据焦耳-汤姆孙冷却的理论，即便具有恒定的焓，非理想气体表现可能会导致温度下降，其中下降的量十分依赖于气体、压力和/或温度条件。如图1中的氯化铵的示例性相图所示，节流阀附近的温度下降可能会导致副产物从蒸汽变化为容易地沉积在节流阀上的固体。因此，为了防止在前级管线部件上和/或前级管线上的沉积，需要系统和方法来增加环境温度以便维持气态副产物处于蒸汽状态。此外，需要系统和方法来减少/消除已经沉积在部件上的固体副产物。

在一个方面中，提供了一种阀组件，所述阀组件包括与阀集成的介质阻挡放电结构，其中阀组件可产生局部（localized）等离子体以防止阀上的沉积（例如，通过维持气态副产物处于其蒸汽形式来实现）和/或蚀掉阀上的现有沉积物（例如，通过与至少一种清洁气体相互作用来实现）。适合用于阀组件中的阀可以是任何类型的阀，例如真空阀，其可以是节流阀、隔离阀或摆阀。

图2a-2c示出了多个示例性介质阻挡放电构造，本发明的阀组件可以基于所述构造来构造。如所示出的，介质阻挡放电总体上包括电极202、至少一个阻挡介质层204、至少一个放电间隙206和电接地电极208。电源210被连接在电极202与地电极208之间。存在一个或多个阻挡介质层204与一个或多个放电间隙206在介质阻挡放电结构中的多种可能布置。例如，如图2a所示，阻挡介质层204可物理地接触电极202，其中放电间隙206位于阻挡介质204与地电极208之间。在图2b中，两个阻挡介质层204a、204b可物理地接触电极202、208中的每者，其中阻挡放电间隙206被夹在两个阻挡介质层之间。在图2c中，阻挡介质层204通过放电间隙206a和206b与电极202、208两者都物理地隔离。其他介质阻挡放电结构也是可能的并且落入本发明的范围内。在操作中，由于电源208提供在电极202与地电极208之间的高压交流电（AC），电荷迁移通过一个或多个阻挡介质层204并且聚集在这些层204的表面上。当表面电势达到击穿阈值电压时，AC波形的每半个周期发生大量的小放电以产生等离子体。如果持续能量源提供所需程度的离子化，从而克服导致放电等离子体消灭的重组过程，则该等离子体被维持。

图3a和图3b示出了包括埋入电极组件301的示例性阀组件300的截面图，所述埋入电极组件被联接到分别以关闭和打开位置示出的节流阀302。图4示出了其中节流阀302处于打开位置的图3a和3b的阀组件300的俯视图。如所示出的，阀组件300的节流阀302包括：控制元件304（例如，圆形挡板）；轴306，其用于使得控制元件304在打开位置和关闭位置之间旋转；以及本体308，当控制元件304处于打开位置中时气体流动通过该本体。节流阀302的本体308可以是筒形和盘形的，其具有中心开口324以适应控制元件304的移动。阀本体308可以由例如不锈钢或阳极化铝制成。阀本体308限定延伸通过开口324的纵向轴线A。节流阀302的电导是本体308的内表面（即，在开口324的周缘上的表面）与控制元件304的周缘之间的距离的函数。

节流阀本体308、控制元件304或轴306的至少一个表面可以电接地。在一些实施例中，一旦阀本体308的表面被电接地，则整个阀本体308变为电接地。通常，电接地表面310指代节流阀302的接地表面，由于埋入电极组件301相对于节流阀302的布置，局部等离子体被引导到所述电接地表面。由于等离子体试图占据尽可能最低的能量状态，其趋向于从埋入电极组件301到最接近埋入电极组件301的那个接地表面放电。因此，通过相对于节流阀302选择性地定位埋入电极组件301，操作者可利用集成的等离子体源执行阀302的期望部分的针对性的原位清洁。在一些情况下，电接地表面310可以是节流阀302的“润湿”表面或“内部真空暴露”表面。电接地表面310可以被定位在控制元件304、节流阀本体308、轴306上，或者在支持放电的节流阀302上的另一表面或接近该节流阀的另一表面上。

图5示出了在阀组件300内的图3a和3b的埋入电极组件301的至少一部分的细节图。如所示出的，埋入电极组件301包括电极312、阻挡介质314和隔离器介质316。电极312被夹在隔离器介质316与阻挡介质314之间，使得电极312形成在两个部件的内表面上。在一些实施例中，埋入电极组件301径向地围绕节流阀302的控制元件304，其中阻挡介质314沿径向方向（即，垂直于纵向轴线A的方向）最接近控制元件304，并且隔离器介质316沿径向方向最远离控制元件304。电极312也邻近于在节流阀302上或接近节流阀302的电接地表面310，其中阻挡介质314的至少一部分被定位在电极312与电接地表面310之间。在一些实施例中，隔离器介质316或阻挡介质314中的至少一者由石英、氧化铝、陶瓷材料（例如氮化铝）、玻璃或例如聚酰胺（例如，Klypton）的稳定的聚合物制成。在一些实施例中，电极312由钨制成。

参考图3a和3b，埋入电极组件301可与节流阀302的本体308相似地成形（例如，筒形或盘形），使得两个部件301、308可以同心地对齐并且沿纵向轴线A堆叠到一起。具体地，盘形埋入电极组件301可具有圆形的中心开口334，当埋入电极组件301被附接到阀302时，所述中心开口沿纵向轴线A与阀本体308的中心开口324大致对齐。在一些实施例中，电极312、阻挡介质314和隔离器介质316是筒形的并且可围绕纵向轴线A同心地布置以形成埋入电极组件301，其中电极312大致围绕阻挡介质314且隔离器介质316大致围绕电极312。在一些实施例中，埋入电极组件301包括例如由不锈钢制成的延伸部分315，其被构造成将埋入电极组件301紧固在节流阀302上。在一些实施例中，可使用一个或多个真空密封件320将电极312的基底附接到阀本体308。

总体上，阀组件300包括基于电接地表面310和埋入电极组件301而形成的介质阻挡放电结构。电源（未示出）可被连接在埋入电极组件301的电极312与电接地表面310之间以产生局部等离子体，所述局部等离子体被引导朝向电接地表面310以清洁所述表面以及其附近。在一些实施例中，通过相对于电接地表面310合适地设置电极312、隔离器介质316和/或阻挡介质314，阀组件300的介质阻挡放电结构可被构造成与图2a-2c的介质阻挡放电构造中的一者具有相似的几何结构和构造。例如，电接地表面310可起到与电接地电极208大致相同的功能，电极312可被构造成与电极202大致相同，阻挡介质314可被构造成与阻挡介质层204大致相同。此外，在埋入电极组件301与节流阀302的接地表面310之间的间隙可用作放电间隙，与图2a-2c的放电间隙206相似。

如上文所描述，电接地表面310可以是在支持放电的节流阀302上或接近节流阀302的任何表面，只要埋入电极组件301被定位成足够接近电接地表面310以通过介质阻挡放电来形成等离子体。图6a-6d示出了支持有关埋入电极组件301的放电和等离子体形成的各种示例性电接地表面310。如上文所描述，通过相对于节流阀302选择性地定位埋入电极组件301，操作者可选择所得等离子体放电所针对的电接地表面310。在图6a中，电接地表面310被定位在节流阀302的控制元件304上，等离子体可形成在位于埋入电极组件301与控制元件304的接地表面之间的放电间隙322中。在图6b中，电接地表面310位于阀本体308的内表面（例如，阀本体308的中心开口324的筒形内表面）上，并且等离子体可形成在位于埋入电极组件301与阀本体308的接地内表面之间的放电间隙322中。在图6c中，可选的第二阻挡介质602被插入到埋入电极组件301与位于阀本体308上的电接地表面310之间。该第二阻挡介质602可用于减少阻挡放电中的金属溅射。在一些实施例中，阳极化铝本体的阳极化层可用作第二阻挡介质602。电接地表面310可位于在阳极化层下面的铝层上。图6d示出了埋入电极组件606，其中供应电极608和返回（例如，接地）电极610两者被集成为具有共用隔离器介质612和共用阻挡介质614的一个结构。例如，供应电极608和返回电极610可被设置在隔离器介质612与阻挡介质614之间。放电间隙616可形成在供应电极608与返回电极610之间。

图7a和7b示出了阀组件300的截面图，其中产生局部等离子体702以处理分别以关闭和打开位置示出的节流阀303。图8示出了包括局部等离子体702的阀组件300的俯视图。如所示出的，等离子体放电702形成于电极312（沿埋入电极组件301的中心开口334的筒形内表面定位）与邻近的接地表面310（位于节流阀本体308的中心开口324的筒形内表面上）之间。等离子体702可以是沿中心开口324和334的筒形内表面形成的圆形薄层。等离子体702可以沿纵向轴线A与埋入电极组件301的隔离器介质316、电极312或阻挡介质314中的至少一者同心或平行。在操作中，等离子体放电702加热附近的阀302，其中电接地表面310暴露于最多量的热量。在一些实施例中，由阀组件300产生的等离子体放电在约2 Torr下可具有约15瓦的功率。

在一些实施例中，埋入电极组件301形成在节流阀302的一个部件上，而电接地表面310在节流阀302的另一部件上。例如，埋入电极组件301可形成在控制元件304上（例如，其中控制元件304是电极312），在该情形中，电接地表面310变为节流阀本体308的中心开口324的筒形内表面的至少一部分。相反情况也可被构造。具体地，埋入电极组件301可形成在阀本体308上（例如，阀本体308是电极312），而电接地表面310位于控制元件304上。在这些情况下，电极312或电接地表面310包括控制元件304的至少一部分。

在一些实施例中，阀组件300是整体式结构，其具有集成为单个部件的阀302和埋入电极组件301。在一些实施例中，阀组件300的每个部件（例如，阀302或埋入电极组件301）是可消耗的并且可以是可单独地更换的。此外，埋入电极组件301的部件（例如，隔离器介质316、电极312或阻挡介质314）可以是可消耗的并且可以单独更换的。

即便在上文针对节流阀来描述阀组件300，阀组件还可容易地适于清洁其他类型的真空阀，包括隔离阀或摆阀。总体上，本发明的阀组件可包括埋入电极组件和阀。埋入电极组件可由电极和至少一个阻挡介质构造成。阀的表面（或接近阀的表面）可以是电接地的。因此，阀组件能够从电接地表面和埋入电极组件形成介质阻挡放电。在操作中，介质阻挡放电产生等离子体电荷以处理该阀及其附近（例如，阀定位在其上的前级管线的至少一部分）。

图9a和9b分别示出了示例性摆阀900的侧视图和截面图，可基于所述摆阀形成阀组件以提供阀900的原位局部处理。如所示出的，摆阀900包括：控制元件904（例如，门）；以及轴906，该轴用于使得控制元件904沿方向905在暴露开口907的打开位置与覆盖开口907的关闭位置之间旋转。此外，摆阀900包括本体908，当控制元件904处于打开位置时，气体流动通过所述本体。阀本体908大致限定远端920和近端922。摆阀900的电导是由控制元件904相对于设置在本体908中的开口907来说的位置所限定的打开的量的函数。

摆阀900的至少一个表面，包括阀本体908的表面、控制元件904或轴906可以被电接地以形成电接地表面。例如，电接地表面可沿开口907的周缘定位在靠近控制元件904（即，可被控制元件904来覆盖或揭开）的表面910上。作为另一示例，电接地表面可被定位在接近开口907的在控制元件904远侧的表面912上。替代性地，电接地表面可以被定位在邻近于摆阀900的表面（未示出）上。在一些实施例中，与针对节流阀302在上文描述的埋入电极组件301相似的埋入电极组件（未示出）可被定位成邻近于摆阀900和电接地表面，以在埋入电极组件与电接地表面之间产生等离子体放电。

图10示出了示例性隔离阀1000的截面图，可基于所述隔离阀形成阀组件以提供阀1000的原位局部处理。隔离阀1000包括：控制元件1004（例如，鼻部件）；和轴1006，该轴用于使得控制元件1004沿竖直方向1005在暴露开口1007的打开位置与阻挡开口1007的关闭位置之间移动。此外，隔离阀1000包括本体1008，当控制元件1004处于打开位置时气体流动通过该本体。如所示出的，控制元件1004具有近侧表面1012和远侧表面1014，其中近侧表面1012具有连接到其上的弹簧1010，远侧表面1014具有附接到其上的一个或多个O形环1016。弹簧1010的延伸促使控制元件1004紧靠阀1000的本体1008的座部1018，使得O形环1016物理地接触座部1018以关闭开口1007。弹簧1010的缩回使得控制元件1004远离座部1018移动以揭开开口1007。隔离阀1000还可包括一个或多个波纹部1022，以从大气隔离真空并且同时允许控制元件1004沿竖直方向1005的运动。隔离阀1000的电导是由控制元件1004相对于座部1018的位置所限定的打开的量的函数。

隔离阀1000的至少一个表面，包括阀本体1008的表面、控制元件1004或轴1006可以被电接地以形成电接地表面。例如，电接地表面可以位于控制元件的远侧表面1014上。作为另一示例，电接地表面可位于阀本体1008的限定开口1007的表面1020上。在一些实施例中，与针对节流阀302在上文描述的埋入电极组件301相似的埋入电极组件（未示出）可被定位成邻近于隔离阀1000和电接地表面，以在埋入电极组件与电接地表面之间（例如，在开口1007中）产生等离子体放电。

图11示出了用于形成阀组件的示例性过程，所述阀组件例如是结合图3-10在上文描述的阀组件。该过程这样开始：提供真空阀（步骤1102），所述真空阀例如是节流阀302、摆阀900或隔离阀1000。该阀总体上包括本体和控制元件（例如，节流阀302的挡板304、摆阀900的门904、或隔离阀1000的鼻部件1004）。阀的本体或控制元件的表面可以电接地以形成电接地表面（步骤1104）。为了形成埋入电极组件，电极可被定位成邻近于真空阀的电接地表面（步骤1106），并且阻挡介质的至少一部分可插入到电极和电接地表面之间（步骤1108）。埋入电极组件可布置成使得电极位于阻挡介质的内表面上。在一些实施例中，隔离器介质也被包括在埋入电极组件中，其中电极布置在隔离器介质的内表面上。也就是说，电极可被夹在隔离器介质和阻挡介质之间。由此基于埋入电极组件（包括电极和阻挡介质）和电接地表面来形成介质阻挡放电结构（步骤1110）。介质阻挡放电结构适于例如在埋入电极组件与电接地表面之间产生耦合到真空阀的局部等离子体，以处理真空阀的至少一部分。可在电极与电接地表面之间供应高压交流电，以激活介质阻挡放电结构以产生局部等离子体。在一些实施例中，所得等离子体的功率在约2 Torr下是约15瓦。

在一些实施例中，本发明的阀组件位于用于在沉积处理中处理晶圆的反应腔的下游。如上文所描述，来自沉积处理的固体和/或蒸汽副产物可能会变为在反应腔下游的阀上的不想要的材料沉积物。因此，围绕前级管线中的阀形成阀组件使得能够实现阀的针对性的原位清洁。图12示出了使用本发明的阀组件以在两种操作模式中的一种中清洁阀的至少一部分的示例性过程，所述阀组件至少包括埋入电极组件和阀。该过程这样开始：在反应腔中产生主要等离子体，其与反应腔内的晶圆沉积处理相关联（步骤1202）。如上文所描述，晶圆沉积处理可潜在地导致在下游的真空阀上不想要的材料沉积物，这是由于产生可能会向下游流动到阀的气体副产物和/或可能会沉积在阀上的固体材料导致的（步骤1204）。确定反应腔中的晶圆沉积处理是速率限制处理（即，如果输入反应物气体中的一些不在晶圆平面处被消耗）还是反应物限制处理（即，如果输入反应物气体中的多数或全部在晶圆平面处被消耗）（步骤1206）。如果确定为反应物限制处理，则执行预防操作模式，其大致在反应腔中的沉积处理期间发生。否则，晶圆沉积处理是速率限制处理，并且在晶圆从反应腔被移除并且反应腔相对不活跃之后执行消除操作模式。如上文所描述，反应物限制反应趋向于比速率限制反应产生更化学稳定的副产物。当等离子体被施加到气态副产物时，所得热量还可将副产物中的许多分子分解为其组成元素。如果原始分子是化学稳定的（例如，来自于反应物限制反应），则其适于在等离子体加热之后重新形成为相同的稳定模块。然而，如果副产物中的原始分子是不稳定的（例如，来自于速率限制反应），则所分解的元素可能会形成为其他分子，所述其他分子可能会变为前级管线部件上的不想要沉积物。因此对于速率限制反应来说，在晶圆沉积期间不激活局部等离子体，这是因为在沉积期间局部等离子体加热可能会产生附加固体沉积物。然而，对于速率限制反应来说，在晶圆沉积之后可激活局部等离子体，以借助于某些清洁化学过程来清洁掉固体沉积物。

在预防操作模式中，包括了要被清洁的阀的阀组件可被激活（例如，通过施加高压交流电来实现）以在阀上的电接地表面与邻近的埋入电极组件之间产生局部等离子体（步骤1208）。可以在晶圆沉积处理的至少一部分期间维持局部等离子体以防止气态副产物冷凝为阀上的固体沉积物（步骤1210），其中气态副产物趋向于是化学稳定的。在一些实施例中，略微在反应腔中的晶圆沉积处理完成之后维持局部等离子体。因此，在预防操作模式中，反应腔中的主要等离子体和反应腔下游的阀组件中的局部等离子体可大致同时地发生或者至少在至少一部分时间上重叠。在预防模式中，阀组件的局部等离子体被用于加热气态副产物以使其保持处于蒸汽形式，即使当阀中的温度由于例如节流处理（如果阀是节流阀的话）而冷却时也是如此。因此，预防模式适于首先防止沉积发生，所述沉积是由于在阀中固有的压力降低功能期间气体的快速冷却造成的气体的冷凝导致的。

替代性地，在消除操作模式期间，阀组件可被激活以在执行反应腔中的晶圆沉积之后产生局部等离子体（步骤1212）。局部等离子体可蚀掉已经形成在阀上的固体沉积物。因此，在反应腔中的主要等离子体生成与阀组件中的局部等离子体生成之间可以基本上很少重叠或无重叠。在消除操作模式的一些实施例中，在激活阀组件中的局部等离子体之前，例如氟化或氯化气体（即，NF

在一些实施例中，提供控制电路（未示出）以自动化图12的处理。例如，在每次晶圆沉积处理期间或者在已经发生一定数量之后的沉积处理期间，控制电路可在预防模式中自动地操作阀组件。相似地，在每次晶圆沉积之后或者在一定数量的沉积处理之后，控制电路可在消除模式中自动地操作阀组件。在一些实施例中，控制电路包括电源，所述电源被构造成产生高压AC以激活阀组件中的局部等离子体。例如，电源可以是电流调节的电源，其能够提供约50 kHz的约600 V至1000 V。阀组件的等离子体放电适于固定（clamp）电压，并且电流调节控制等离子体的功率。在一些实施例中，多个阀组件可沿前级管线围绕多个阀构造。控制电路可独立地控制每个阀组件以根据需要清洁相应的阀。在一些实施例中，可相似地使用阀组件的阻挡放电结构以清洁前级管线管道系统而不是阀。例如，通常需要定期维护以用于移除处理沉积物的的前级管线可包括用于原位清洁的表面阻挡放电源。

在本发明的另一方面，提供了系统和方法以减少和/或消除真空泵送管线中的不想要沉积物积聚。在一些实施例中，提供一个或多个泵送管线等离子体源以用于处理这些不想要的副产物。这些等离子体源可基于针对图2a-2c在上文描述的介质阻挡放电原理被构造。例如，本发明的等离子体源可包括用于产生局部等离子体放电的介质阻挡放电结构。介质阻挡放电结构可通过下述部件来形成：（i）供应电极；（ii）被定位成邻近于供应电极的返回电极；以及（iii）阻挡介质材料，该阻挡介质材料至少一部分被定位在供应电极与返回电极之间。可在供应电极与返回电极之间供应高压交流电以激活介质阻挡放电结构，由此产生在介质阻挡放电结构内的局部等离子体。在一些实施例中，所得等离子体的功率是约20瓦至约1000瓦。强制对流或水冷却可被包括在等离子体源中以在所产生的等离子体中实现的更高功率强度。此外，本发明的等离子体源可与一个或多个泵送管线部段形成直列式连接，其中每个直列式等离子体源提供大致柱形内部体积，其允许来自泵送管线的气体从其中流动通过而不改变沿泵送管线的电导和/或泵送速度。每个等离子体源的等离子体可沿柱形内部体积的表面形成，以分解其中的气体流。通常，由于由直列式等离子体源所提供的低压力和长平均自由程，所得等离子体适于填充内部体积的整个直径的显著部分。

在本发明的上下文中，介质阻挡放电结构的供应电极通常指代从所连接的电源接收正电压（例如，约300至约2000 V）的电极。返回电极通常指代维持在相对于供应电极来说较低电压的电极。例如，返回电极可以电接地、浮空（float）（即，不连接到电源）、或相对于供应电极被偏置到负电压。在一些实施例中，介质阻挡放电结构的供应电极和返回电极两者都被嵌入到阻挡介质材料中，其中返回电极电接地或不接地（例如，浮空）。在一些实施例中，供应电极被嵌入到阻挡介质材料中，而电接地的返回电极位于阻挡介质材料之外。埋入电极组件通常指代这样的结构，该结构包括阻挡介质材料并且具有嵌入到阻挡介质材料中的供应电极或返回电极中的至少一者。

图13a和13b分别示出了被构造成联接到真空泵送管线的示例性等离子体源1300的外部图和截面图。等离子体源1300包括本体1302，该本体限定沿中心纵向轴线A延伸并且围绕该中心纵向轴线设置的大致柱形内部体积1304。在一些实施例中，等离子体源1300的大致柱形内部体积1304的至少一部分由本体1300的围绕内部体积1304设置的内表面限定。等离子体源1300的本体1302可由导电材料（例如，不锈钢或阳极化铝）制成。

本体1302具有沿纵向轴线A在近端处的输入端口1306以用于联接到输入泵送管线部段（未示出）、以及沿纵向轴线A在远端处的输出端口1308以用于联接到输出泵送管线部段（未示出）。因此，一旦等离子体源1300在输入端口1306处被连接到输入泵送管线部段并且在输出端口1308处被连接到输出泵送管线部段，则等离子体源1300变为总泵送管线的部段。此外，等离子体源1300的大致柱形内部体积1304可沿中心纵向轴线A是大致笔直的并且相对于输入泵送管线部段和输出泵送管线部段的内部体积来说是同轴的，使得所得泵送管线的内部通道是大致柱形的，在通道中不存在附加结构来阻挡其中的流体流。此外，无论流体是否正在行进通过输入/输出泵送管线部段的内部体积或者等离子体源1300的内部体积1304，都可贯穿所得泵送管线的内部通道维持大致恒定的泵送速度和/或电导。

图13a和13b的等离子体源1300可形成包括如下介质阻挡放电结构：（i）埋入电极组件1301，该埋入电极组件包括供应电极1312，该供应电极沿垂直于纵向轴线A的径向方向夹在阻挡介质材料1314与隔离器介质材料1316之间，以及（2）在埋入电极组件1301之外的返回电极。因此，供应电极1312可嵌入到埋入电极组件1301内的阻挡介质材料1314或隔离器介质材料1316中的至少一者中。埋入电极组件1301可围绕纵向轴线A设置在等离子体源本体1302的内表面上。埋入电极组件1301的供应电极1312可由例如铜的导电材料制成。介质阻挡放电结构的返回电极可包括等离子体源1300的本体1302，本体1302可电接地。因此在等离子体1300中，返回电极包括位于埋入电极组件1301之外的电接地等离子体源本体1302。阻挡介质材料1314和/或隔离介质材料1316可大致围绕埋入电极组件1301中的供应电极1312，以将供应电极1312从邻近的返回电极（即，等离子体源本体1306）和内部体积1304电隔离且物理地隔离。在一些实施例中，埋入电极组件1301与针对图5在上文描述的埋入电极组件301大致相同，其中供应电极1312与电极312大致相同，阻挡介质材料1314与阻挡介质314大致相同，且隔离介质材料1316与隔离器介质316大致相同。

如所示出的，埋入电极组件1301和等离子体源本体1302大致限定等离子体源1300的内部体积1304。例如，阻挡介质材料1314可限定内部体积1304的壁的至少一部分，并且暴露于处理气体。因此，阻挡介质1304防止供应电极1312暴露于处理气体。由于等离子体源本体1302和埋入电极组件1301的大致筒形形状，其对应内表面中的每个可维持与中心纵向轴线A大致相同的径向距离1318。

在操作中，在激活等离子体源1300中的介质阻挡放电结构之后，沿内部体积1304的表面形成等离子体放电。具体地，等离子体放电可形成在供应电极1312与返回电极（即，等离子体源本体1302）之间，并且维持围绕纵向轴线A的大致环形形状。在一些实施例中，等离子体放电可具有约20瓦至约1000瓦的功率。由于由等离子体源1300所提供的低压力和长平均自由程，等离子体适于填充内部体积1304的直径的显著部分。

图14示出了被构造成联接到真空泵送管线的另一示例性等离子体源1400的截面图。等离子体源1400可包括导电本体1402，导电本体1402限定沿中心纵向轴线A延伸并且围绕该中心纵向轴线设置的大致柱形内部体积1404。类似于等离子体源1300，本体1402具有沿纵向轴线A在近端处的输入端口1406以用于联接到输入泵送管线部段（未示出）、以及沿纵向轴线A在远端处的输出端口1408以用于联接到输出泵送管线部段（未示出）。等离子体源1400的大致柱形内部体积1404可沿中心纵向轴线A大致笔直并且相对于输入泵送管线部段和输出泵送管线部段的内部体积是同轴的，使得这些泵送管线部段维持大致恒定的泵送速度和/或电导。

等离子体源1400还形成有由埋入电极组件1401限定的介质阻挡放电结构，所述埋入电极组件围绕纵向轴线A设置在等离子体源本体1402的内表面上。埋入电极组件1401包括散布在一个或多个返回电极1413之间的一个或多个供应电极1412，其中供应电极1412和返回电极1413沿径向方向被设置在共用阻挡介质材料1414与共用隔离器介质材料1416之间。在一些实施例中，供应电极1412和返回电极1413被嵌入在阻挡介质材料1414或隔离器介质材料1416中的至少一者中。在一些实施例中，埋入电极组件1401与图6d的埋入电极组件606相似地构造。供应和返回电极1412、1413可沿纵向轴线A以交替布置的方式设置，使得每个供应电极1412沿纵向轴线A邻近于返回电极1413。因此，不同于等离子体源结构1300的埋入电极组件1301，埋入电极组件1401包括供应电极和返回电极1412、1413两者。返回电极1412可以电接地的或者相对于地是浮空的。等离子体源本体1402可以是电接地的。在返回电极1412设置成浮空的情况下，等离子体可形成在埋入电极组件1401的电极之间，但是可能不相对于接地的本体1402形成。在返回电极1412接地的情况下，等离子体可形成在埋入电极组件1401的电极之间，以及在接地本体1402与埋入电极组件1401中最接近的电极之间。阻挡介质材料1414和/或隔离器介质材料1416可大致围绕供应电极1412和返回电极1413中的每个，以使它们相对于彼此以及从周围的等离子体源本体1402和从内部体积1404电隔离且物理地隔离。

埋入电极组件1401和等离子体源本体1402可大致限定等离子体源1400的内部体积1404，处理气体在所述内部体积内流动。例如，阻挡介质1414可限定内部体积1404的壁的至少一部分并且暴露于处理气体。因此，阻挡介质1414可防止电极1412和1413暴露于处理气体。由于埋入电极组件1401和等离子体源本体1402的大致筒形形状，其对应内表面中的每个可维持与中心纵向轴线A大致相同的径向距离1418。此外，供应电极1412和返回电极1413可维持与中心纵向轴线A大致相同的径向距离。

与图13a和13b的等离子体源1300相比，图14的等离子体源1400的其中一个优势在于，由于在埋入电极组件1401中的供应电极1412和返回电极1413的数量增加，因此与由等离子体源1300所产生的等离子体相比，沿气体流的轴线（即，沿纵向轴线A）的所得等离子体增加。这继而增加清洁气体在等离子体中的驻留时间，这增加在较高质量流率或气体速度下的分解效率，意味着可通过清洁气体中分解的分子蚀掉更多不想要的副产物。

图15示出了被构造成联接到真空泵送管线的又另一示例性等离子体源1500的截面图。等离子体源1500形成由埋入电极组件1501限定的介质阻挡放电结构，埋入电极组件包括至少一个供应电极1512和至少一个返回电极1513，所述电极中的每个沿径向方向被设置在共用阻挡介质材料1514与共用隔离器介质材料1516之间。等离子体源1500与图14的等离子体源1400大致相似。两个等离子体源1400、1500之间的一个区别在于供应电极和返回电极在埋入电极组件1501中的布置。如图15所示，T形供应电极1512可由U形返回电极1513部分地围绕，其中隔离器介质材料1516的至少一部分和阻挡介质材料1514的至少一部分被夹这两个电极之间以将它们相对于彼此物理地分离。此外，阻挡和隔离器介质材料1514、1516可将电极1512、1513从附近的等离子体源本体1502和内部体积1505物理地分离且电分离。

在一些实施例中，等离子体源1500包括一个或多个冷却机构，所述冷却机构用于在等离子体源1500被激活时降低等离子体源1500的温度，由此允许在等离子体源1500中产生更高功率强度的等离子体。如所示出的，翅片1520可设置在等离子体源本体1502的外表面上，以通过空气的强制对流冷却提供散热。翅片可由导热材料（例如，铝）构造成。在一些实施例中，翅片1520被足够地定尺寸以当正在产生等离子体时维持等离子体源1500处于低于约100摄氏度的温度下。

图16示出了被构造成联接到真空泵送管线的又另一示例性等离子体源1600的截面图。等离子体源1600大致类似于图15的等离子体源1500。两个等离子体源1500、1600之间的一个区别在于所采用的冷却机构。如所示出的，至少一个冷却通道1620可设置在等离子体源1600的本体1602中，例如沿本体1602纵向延伸。冷却通道1620可被构造成从入口1622接收冷却液体（例如，水），沿等离子体本体1602的长度传导所述液体以在等离子体产生过程期间移除热量，并且经由出口1624传导液体从本体1602离开。在一些实施例中，多个冷却通道1620可被设置在等离子体源本体1602的不同部段中以最大化冷却。

参照图13-16在上文描述的等离子体源构造仅仅是说明性的。可在不脱离本发明的精神和范围的前提下作出形式和细节上的改变。在一个示例中，被指定为等离子体源1300、1400、1500、1600中的一个或多个供应电极和一个或多个返回电极的部件可在极性上相反，使得供应电极可起到返回电极的功能且反之亦然，并且同时仍保留有大致相同的等离子体产生能力。在另一示例中，针对等离子体源1500、1600在上文描述的空气冷却机构和/或液体冷却机构也可被构造在等离子体源1300和1400中的任一者中，以实现相似的冷却功能。

总体上，等离子体源1300、1400、1500、1600的介质阻挡放电结构根据针对图2a-2c在上文描述的等离子体放电原理来操作。因此，可对这些介质阻挡放电结构作出改变以实现在图2a-2c中描述的不同的等离子体产生构造，而不脱离本发明的精神和范围。例如，虽然未详细描述，但介质隔离器可被包括在等离子体源1300、1400、1500、1600的埋入电极组件中，以实现期望的等离子体放电功能。在一些实施例中，等离子体源1300、1400、1500、1600的其中至少一个埋入电极组件被形成为共烧陶瓷结构。例如，阻挡介质材料和/或介质隔离器材料可以是陶瓷并且形成为“坯体状态”（例如，在室温下）。然后，与阻挡介质和/或介质隔离器的陶瓷材料具有相似热膨胀系数的至少一种高温金属元素可在陶瓷材料上形成图案（pattern）。该高温金属可用作埋入电极组件的供应电极。所得结构在高温（例如，在约1550摄氏度至约1700摄氏度）下被压制（press）并共烧，以形成整体式结构。

在一些实施例中，等离子体源1300、1400、1500、1600中的一者或多者可包括如下特征，所述特征除了从等离子体源的输入端口（例如，输入端口1306）接收的主要流体之外还允许将次要流体（例如，次要气体）引入到等离子体源中。主要流体或次要流体中的至少一者可以是清洁气体，例如氟化或氯化气体（即，NF

图17示出了图14的等离子体源1400的示意性截面图，其包括用于接收次要流体（例如，清洁气体）的辅助端口1720。次要流体可补给由等离子体源1400经由输入端口1406接收的主要流体，其中主要流体可以是另一清洁气体，其可以与次要流体是相同的或者可以与次要流体不是相同的。具体地，等离子体源1400包括输入端口1406，输入端口1406可连接到与处理腔（未示出）流体连通的输入泵送管线部段（未示出）。处理腔可被定位在相对于等离子体源1400上游，使得来自处理腔的主要清洁气体可被泵送通过泵送管线。等离子体源1400可经由输入端口1406从处理腔接收主要清洁气体并且激活局部等离子体以与主要清洁气体相互作用，由此形成适于蚀掉泵送管线中的沉积物的原子团。关于该处理过程的细节在下文被描述。

此外，等离子体源1400可经由辅助端口1720（其可以是环形喷嘴）直接接收次要清洁气体。如所示出的，等离子体源1400的本体1402包括辅助端口1720，辅助端口1720具有暴露于本体1402的外表面的入口1722。辅助端口1720的入口1722可连接到次要清洁气体源（未示出）以用于注入到等离子体源1400中。在一些实施例中，控制器（未示出）可被定位在次要清洁气体源与辅助端口1720的入口1722之间，以馈送、泵送或以其他方式引入次要清洁气体到等离子体源1440并且控制、监测或调节所引入的气体的量。在一些实施例中，辅助端口1720大致嵌入到等离子体源1400的本体1402中并且与输入端口1406和输出端口1408间隔开。辅助端口1720可具有出口1724，该出口暴露于等离子体源1400的大致柱形内部体积1404并且与该大致柱形内部体积流体连通，以使其可将从入口1722接收的次要清洁气体引入到内部体积1404。辅助端口1720可嵌入到等离子体源1400的本体1402中靠近输入端口1406并且在埋入电极组件1401上游，而不接触埋入电极组件1401。

一旦在内部体积1404中，次要气体能够沿下游方向1726流动远离处理腔。例如，等离子体源1400可以以如下方式构造：允许次要清洁气体以环形流型靠近内部体积1404的壁沿下游方向1726流动。在环形喷嘴在辅助端口1720处具有较大孔径的实施方式中，等离子体尺寸受分子的平均自由程限制。因此，所得等离子体可能会靠近内部体积1404的壁形成。靠近内部体积1404的壁注入清洁气体会通过增加清洁气体在等离子体中的驻留时间来增加分解清洁气体的可能性。

通常，为了促进清洁气体的分解，气体可以以沿内部体积1404的壁引导气体流的方式被注入或以其他方式引入到内部体积1404中，以增加在等离子体中的驻留时间。图18示出了喷嘴组件1800的示例性设计，其被构造成形成次要流体的边界层或移动壁，以用于引入到等离子体源的内部体积（例如，等离子体源1400的内部体积1404）的至少一部分。图18的喷嘴组件1800的几何结构允许次要流体在一系列成角度的间隙（例如，喷嘴）1890、1892、1894中注入到内部体积1404中，其中每个间隙部段可包括阻挡放电部段（例如，内部体积1404的在其内形成等离子体的部段）。喷嘴组件1800具有大致中空筒形或管状形状并且包括：（i）上游轴环部段1822；（ii）下游间隔器环或部段1824；以及（iii）一个或多个模块化中间部段1826，其被构造为例如环形环，被定位在上游轴环1822与下游间隔器环1824之间并且连接到上游轴环1822和下游间隔器环1824。喷嘴组件1800可被布置成堆叠构造并且定位在其中副产物特别趋向于沉积的泵送管线的一个或多个部段中。在图18所示出的实施例中，喷嘴组件1800的至少一部分被定位在等离子体源1400的大致柱形内部体积1404的部段中，使得喷嘴组件1800在外部由等离子体源本体1402围绕。例如，喷嘴组件1800可与埋入电极组件1401集成或者被定位在埋入电极组件1401上游。在其他实施例中，喷嘴组件1800的至少一部分被定位在输入泵送管线部段的中空筒形体积内，该输入泵送管线部段被连接到等离子体源1400的输入端口1406。在又其他实施例中，喷嘴组件1800被定位在输入泵送管线部段与等离子体源1400相遇所在的接合部处，其中喷嘴组件1800的一部分设置在输入泵送管线部段的内部体积内，而喷嘴组件1800的其余部分设置在等离子体源1400的内部体积1404内。

类似于图17的辅助端口1720的辅助端口1820可设置在等离子体源1400的本体1402中，以将次要气体流引入到内部体积1404中。可在等离子体源本体1402的内表面1854与每个中间部段1826的外表面1879之间维持间隙，以使得能够形成足够的体积以便允许从辅助端口1820注入的次要气体流动通过由中间部段1826限定的多个槽1884。具体地，次要气体流动以便基本或完全填充在等离子体源本体1402的内表面1854与喷嘴组件1800的中间部段1826的外表面1879之间的体积，如由箭头B表明的。在一些实施例中，一个或多个O形环密封件（未示出）可被用于防止气体向上游流动并且引导大致所有气体流通过槽1884。在一些实施例中，多个中间部段1826沿纵向方向A被堆叠和/或交错布置，使得中间部段1826的每个槽1884被定位成邻近于上游轴环1822的平滑部分1877（属于最接近轴环1822的中间部段1826）或者另一中间部段1826的平滑部分1883（属于其余中间部段1826）。因此，间隙1890可形成在最接近轴环1822的中间部段1826的内表面1885与上游轴环1822的平滑部分1877之间。此外，间隙1892可形成在最接近下游间隔器1822的中间部段1826的平滑表面部分1883与间隔器1824的内表面1878之间。此外，多个间隙1894可形成在一个中间部段1826的内表面1885与另一中间部段1826的平滑表面1883之间。

经由辅助端口1820注入到等离子体源1400中的气体适于分散以便大致沿下游方向流动通过槽1884和间隙1890、1892、1894到内部体积1404中。然而，气体并不朝向纵向轴线A径向向内流动。而是，气体流被平滑部分1877、1883重新导向或偏转，使得所述气体覆盖或涂布并且沿中间部段1826的内表面1885和下游间隔器环1824的内表面1878环形地流动。更具体地，气体形成边界层或移动壁，其覆盖环形喷嘴组件1820的内表面1885、1878的至少大部分，并且沿大致轴向和下游方向（从处理腔）在环形喷嘴组件1820的内表面1885、1878上或沿所述内表面以环形流型流动。在一些实施例中，喷嘴组件1820大致与美国专利第5,827,370号的喷嘴组件或者美国专利第9,314,824号的环形喷嘴相似，这些文献通过引用以其全部内容并入到本文。

在一些实施例中，喷嘴组件1800是导电的，以当喷嘴组件1800被设置在泵送管线的部段内时提供用于电力传输的电接触的手段。因此，上游轴环部段1822、下游间隔器环或部段1824、或一个或多个模块化中间部段1826中的至少一者由导电材料构造成。虽然在等离子体源1400的上下文中描述了图17的辅助端口1720和图18的喷嘴组件1800，但是在其他实施例中，等离子体源1300、1500、1600中的任一者可包括用于接收次要清洁流体的相同或相似辅助端口1720和/或用于向次要清洁流体施加特定流型的喷嘴组件1800。

图19示出了被构造成在等离子体源的内部体积中（例如，在等离子体源1400的内部体积1404中）形成分布的次要流体流的示例性设计。如所示出的，一系列注入端口1952被形成在埋入电极组件1401中，以用于将清洁气体以分布的方式引入到内部体积1404中。在一些实施例中，每个注入端口1952被嵌入到埋入电极组件1401的隔离器介质材料1416和/或阻挡介质材料1414的部分中，而不接触电极1412、1413。例如，注入端口1952可沿中心纵向轴线A轴向地间隔开以及围绕内部体积1404在阻挡介质材料1414和隔离器介质材料1416内径向地间隔开。每个注入端口1952包括入口1954，其将等离子体源1400的外表面流体连接到在内部体积1404的壁上的出口1956。此外，每个注入端口1952可成角度以使得清洁气体在离开端口1952之后涂布内部体积1404的壁。在一些实施例中，清洁气体在离开注入端口1952之后朝向纵向轴线A径向向内流动。虽然在等离子体源1400的上下文中描述了图19的注入端口1952，但是在其他实施例中，等离子体源1300、1500、1600中的任一者可包括用于向次要清洁流体施加分布流型的相同或相似设计。

图20示出了被构造成联接到真空泵送管线1902的又另一示例性等离子体源1900的截面图。在一些实施例中，泵送管线1902在上游被连接到处理腔（未示出），以用于经由泵送管线1902的输入1910接收从处理腔排出的气体流。排气气体流可由泵（未示出）经由泵送管线1902泵送离开处理腔，所述泵在泵送管线1902的输出端口1912处在下游连接到泵送管线1902。

如所示出的，等离子体源1900包括呈盘管形状的螺旋本体1904，其被构造成围绕泵送管线1902的至少一部分的外部缠绕。螺旋本体1904包括用于接收清洁气体源的输入端口1906，所述清洁气体例如是氟化或氯化气体（即，NF

图21示出了示例性等离子体清洁组件2000，其包括本发明的一个或多个等离子体源以用于清洁该组件2000的泵送管线2004的至少一部段。如所示出的，等离子体清洁组件2000包括处理腔2006，用于例如使用化学汽相沉积（CVD）处理来处理腔2006内的晶圆2008。在沉积期间，沉积气体的一部分被沉积在晶圆2008上或在腔2006的壁上。其余未被消耗的气体模块连同部分反应的化合物和反应副产物一起通过与腔2006流体连通的真空泵送管线2004被泵送出处理腔2006。该排出的气体流中的化合物中的许多仍处于高度反应状态（reactive state）和/或包含可能会形成泵送管线2004中的不想要的沉积物的残留或颗粒物质。为了减少或消除泵送管线2004中的不想要沉积物，一个或多个等离子体源2002（例如，参照图13-19在上文描述的等离子体源）可被定位在处理腔2006下游并且与泵送管线2004直列式（in-line）联接。每个等离子体源2002可连接到泵送管线2004或替代该泵送管线的一部分。

如所示出的，等离子体源2002a被装配在位于其输入端口处的泵送管线部段2004a与位于其输出端口处的泵送管线部段2004b之间，使得等离子体源2002a形成泵送管线2004的部段。类似地，等离子体源2002b被连接在位于其输入端口处的泵送管线部段2004b与位于其输出端口处的泵送管线部段2004c之间，使得等离子体源2002b形成泵送管线2004的另一部段。这种定位允许来自等离子体腔2006的排出的气体必要地传送通过等离子体源2002的内部体积。等离子体源2002可被定位在沿泵送管线2004的任何位置处。在一些实施例中，至少一个等离子体源2002被定位在位于泵送管线2004内的节流阀2010的上游。在一些实施例中，至少一个等离子体源2002被定位成相对接近处理腔2006。虽然图21示出了两个等离子体源2002联接到泵送管线2004，但是可使用更少（例如，一个）或更多（例如，三个或四个）的等离子体源。

在沉积步骤之间的清洁操作中，例如氟化或氯化气体（即，NF

图22示出了图21的泵送管线2004，其中多个等离子体源2002沿其长度分布以用于清洁泵送管线2004。在清洁操作期间，当清洁气体行进通过泵送管线2004时，等离子体2100可在等离子体源2002中的每个处被激活，其中等离子体2100被大致约束并且局部化至每个等离子体源的内部体积。因此，当清洁气体行进通过对应的等离子体源2002并且被所产生的等离子体分解时，分解的气体分子的浓度可能在这些内部体积内达到峰值2102。然而，当行进的清洁气体移动离开等离子体源2002时，由于沿泵送管线2004的重新组合，所形成的分解的气体分子的浓度而趋向于沿流动路径减小2104，直到清洁气体移动到下一等离子体源2002，这再次增加/重新产生2106分解的分子的浓度，直到再次达到峰值2102。在一些实施例中，任何一对等离子体源2002之间的沿泵送管线2004的距离被优化，使得以足够的频率来重新产生分解的分子的浓度，以维持沿泵送管线2004的有效清洁能力。在一些实施例中，等离子体源2002沿泵送管线2004彼此间隔开大约2米至大约3米以维持有效的清洁。例如，如图22所示，每个等离子体源2002可与邻近的等离子体源2002间隔开大约2米。在一个实验中，当清洁气体流是小的（例如，大约50至大约100 sccm）时，在泵送管线2004内可发生清洁气体的几乎完全分解（例如，超过大约90%），其中每个等离子体源2002可以以相对低的功率（例如，大约50至大约100 W）操作。在一些实施例中，沿泵送管线的该类型的分布等离子体清洁可操作相对长的持续时间（例如，大约15分钟）和/或以不频繁的间隔（例如，每周）操作。

图23a-23c示出了用于清洁图22的泵送管线2004的步骤的示例性序列。如图23a所示，在清洁处理的开始时（时间=0），清洁气体（例如，NF

如图23b所示，在蚀掉/清洁处理已经沿泵送管线2004达到第二等离子体源2002b（时间=1）之后，由于F*浓度在第二等离子体源2002b处被补足，可蚀掉/清洁在第二等离子体源2002b与第三等离子体源2002c之间的泵送管线部段2004b中不需要的副产物2202。因此，第二等离子体源2002b周围的气体的化学成分主要包括氮气（N

如图23c所示，在蚀掉/清洁处理已经沿泵送管线2004达到最后等离子体源2002c（时间=2）之后，已经减少/消除在第二等离子体源2002b与第三等离子体源2002c之间的泵送管线部段2004b中的副产物2202。在第三等离子体源2002c处的气体的化学成分主要包括氮（N

下面的表1示出了用于参照图23a-23c在上文描述的清洁处理的在每个采样时间点（时间= 0、1和2）处进入每个等离子体源2002的气体的化学成分。

表1-用于图23a-23c的处理的在各个采样时间点处进入等离子体源2002的气体的化学成分。

对于该示例，供应到泵送管线2004的输入清洁气体是NF

在一些实施例中，研发了系统和方法以确定清洁处理的终点，在该终点处，在等离子体源处不再能够检测到代表不想要的副产物（例如，Si或SiO

图24示出了用于形成直列式等离子体源、例如形成图13-18的等离子体源的示例性过程。该过程这样开始：提供限定沿中心纵向轴线A延伸的大致柱形内部体积的本体（步骤2302），与分别对应于等离子体源1300、1400、1500、1600的本体1302、1402、1502、1602相似。直列式等离子体源的本体可具有用于联接到输入泵送管线部段的输入端口、以及用于联接到输出泵送管线部段的输出端口，使得等离子体源形成泵送管线的部段。此外，等离子体源本体限定大致柱形内部体积，该内部体积可以是大致笔直的并且相对于输入泵送管线部段和输出泵送管线部段的内部体积是同轴的。泵送管线中的所得内部通道可维持大致恒定的泵送速度和/或电导，无论流体是否正在行进通过输入/输出泵送管线部段或等离子体源。

为了形成等离子体源的介质阻挡放电结构，供应电极可被定位成邻近于返回电极（步骤2304），并且阻挡介质的至少一部分可被定位在供应电极与返回电极之间（步骤2306）。例如在等离子体源1300中，返回电极包括被定位成邻近于埋入电极组件1301的接地等离子体源本体1302，该埋入电极组件包括供应电极1312和阻挡介质材料1314。对比来说，在等离子体源1400、1500、1600中的每个中，返回电极与等离子体源本体分离，并且返回电极和供应电极两者都被包括在埋入电极组件中。总体上，返回电极可以电接地、浮空（即，不连接到电源）或偏置到相对于供应电极来说的负电压。埋入电极组件可被布置成使得供应电极和/或返回电极位于阻挡介质材料的内表面上，该阻挡介质材料暴露于等离子体源的内部体积。在一些实施例中，隔离器介质也被包括在埋入电极组件中。由此，介质阻挡放电结构被形成为包括供应电极、返回电极和阻挡介质构件（步骤2308）。介质阻挡放电结构适于在联接到泵送管线的直列式等离子体源中（例如，在等离子体源的内部体积中）产生局部等离子体，以清洁泵送管线的至少一部分。高压交流电可被供应在供应电极与返回电极之间，以激活介质阻挡放电结构以产生局部等离子体。

在一些实施例中，本发明的至少一个等离子体源与泵送线路直列式定位并且在晶圆处理腔的下游，与图21中所示出的等离子体清洁构造2000相似。如上文所描述，来自处理腔中的沉积处理的副产物可能会变为泵送管线的内表面中的不想要的材料沉积物。因此，将一个或多个等离子体源联接到泵送管线使得能够实现泵送管线的原位清洁，例如在处理腔的沉积操作之间进行。图25示出了使用多个本发明的直列式等离子体源来清洁泵送管线的至少一部分的示例性过程。多个直列式等离子体源可沿泵送管线的长度分布，相对于彼此以规则间隔被间隔开（例如，彼此相距大约2米至大约3米）。该过程这样开始：将清洁气体从连接至泵送管线的晶圆处理腔供应到泵送管线（步骤2402）。清洁气体可被用于清洁处理腔和泵送管线两者，通过在处理腔中或上游产生主要等离子体来清洁处理腔，并通过在多个直列式等离子体源中的一个或多个处产生局部等离子体来清洁泵送管线（步骤2404）。总体上，激活的主要等离子体和局部等离子体适于离子化和分解清洁气体以蚀掉分别在处理腔和泵送管线的壁上的沉积物。当清洁泵送管线时，可计算在每个激活的直列式等离子体源处的局部等离子体的阻抗（步骤2406）。例如，可通过测量对应的局部等离子体的电流和/或电压来计算这些阻抗。基于该阻抗，可确定对于泵送管线的清洁处理的终点（步骤2408）。为了作出这种确定，该过程可确定在预定时间段后是否已经达到与等离子体源中的至少一个相关联的阻抗的稳态。例如，如果在时间=1处在等离子体源处的阻抗与在时间=2处同一等离子体源的阻抗大致相同（例如，在阈值差内），则达到了稳态，这表明不想要的副产物大部分被清洁处理消除/消耗，并且不太可能发生阻抗的进一步改变。如果检测到清洁处理的终点（2410），则可断开局部等离子体和/或可停止向泵送管线供应清洁气体。然而，如果没有检测到终点（例如，至少一个等离子体源的阻抗在预定时间段内继续改变），则该过程继续以规则时间间隔监测局部等离子体的阻抗（步骤2406）以确定是否达到终点（步骤2408）。在一些实施例中，可以与主要清洁气体相同或不同的次要清洁气体供应被直接供应到直列式等离子体源中的一个或多个，以提高对应的等离子体源的清洁效率。

虽然本发明已经参照具体实施例被特别地示出和描述，但是本领域技术人员应当理解的是，可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的前提下，在其中作出形式和细节上的各种改变。