CN116635992A - 具有真空退火反射器控制的工件处理装置 - Google Patents

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曼努埃尔·森
罗尔夫·布雷门斯多夫
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Abstract

提供了工件处理装置。工件处理装置可以包括处理腔室和被设置在处理腔室内的工件支撑件上的工件。工件处理装置可以包括：气体输送系统；和一个或多个排气口，一个或多个排气口用于从处理腔室中移除气体，使得可以维持真空压力。工件处理装置可以包括辐射加热源，辐射加热源被配置为加热工件。工件处理装置还可以包括多个反射器。工件处理装置可以包括控制系统，控制系统被配置为控制反射器的一个或多个位置。

Description

具有真空退火反射器控制的工件处理装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年12月22日提交的名称为“Workpiece Processing Apparatuswith Vacuum Anneal Reflector Control”的美国临时申请63/129,108号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开总体上涉及半导体处理设备，诸如能够操作以执行工件的热处理的设备。
背景技术
工件处理装置(例如，热处理系统)可以限定处理腔室，该处理腔室被配置为容纳工件，诸如半导体晶片。在热处理期间，可以在处理腔室内部加热工件。工件温度的不均匀性可能随着工件温度的增加而发展，这可能导致与工件相关联的异常或其它缺陷。
附图说明
在参考附图的说明书中针对本领域普通技术人员阐述了实施例的详细讨论，其中：
图1描绘了根据本公开的示例实施例的工件处理装置；
图2描绘了根据本公开的示例实施例的工件处理装置的反射器阵列；
图3描绘了根据本公开的示例方面的与被施加到工件的背侧上的辐射对应的加热区域；
图4描绘了根据本公开的示例方面的被施加到工件的背侧上的辐射；
图5描绘了根据本公开的示例实施例的用于控制工件处理装置的操作的方法的流程图；
图6描绘了根据本公开的示例实施例的用于控制工件处理装置的操作的方法的流程图；
图7描绘了根据本公开的示例实施例的工件处理装置；
图8描绘了根据本公开的示例实施例的工件处理装置的反射器阵列；
图9描绘了根据本公开的示例实施例的工件处理装置。
具体实施方式
现在将详细地参考实施例，该实施例的一个或多个示例如附图所示。每个示例是为了解释实施例而提供的，而非对本公开的限制。事实上，对于本领域普通技术人员而言显而易见的是，在不脱离本公开的范围或精神的情况下，可以对实施例进行各种修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一实施例一起使用，以产生又一实施例。因此，本公开的方面旨在涵盖这样的修改和变化。
本公开的示例方面涉及用于工件的热处理的系统和方法。在热处理期间控制工件的温度均匀性对于减少与工件相关联的缺陷和其它不均匀性是重要的。在典型的热处理系统中，工件被旋转以增加从辐射加热源发射的辐射的均匀施加。在期望维持真空的热处理系统中，可能难以旋转工件。此外，在使用传统的固定传感器来测量工件的温度的处理系统中，如果不使工件旋转经过固定传感器，则可能难以获得工件的温度分布。在这方面，可能更加难以维持工件的温度均匀性。
根据本公开的示例方面，工件处理装置(例如，在热处理工艺期间在其中维持真空的工件处理装置)包括控制系统，该控制系统被配置为调整反射器的位置以控制辐射到工件上的施加，以补偿被配置为旋转工件的旋转系统的缺少。根据本公开的示例方面，工件处理装置可以包括可控反射器，可控反射器被配置为引导从辐射加热源发射的辐射，该辐射加热源被设置在工件与反射器之间。反射器可以与辐射加热源呈大体垂直的关系，诸如在垂直的约20度内，使得辐射以格栅状图案被施加到工件的背侧。例如，辐射加热源可以沿着格栅状图案的y轴线将辐射发射到工件的背侧上，并且反射器可以沿着格栅状图案的x轴线将辐射引导到工件的背侧上。辐射加热源与反射器之间的大体垂直的关系可以被控制为到工件的背侧上的辐射的“像素”。此外，控制系统能够通过调整反射器的位置来控制辐射的像素。以这种方式，根据本公开的示例方面的工件处理装置允许根据需要将辐射引导到工件的部分上以维持工件的温度均匀性的改进能力。
此外，控制系统能够至少部分地基于指示工件的温度分布的数据来控制反射器，以便增加辐射到工件上的均匀施加。例如，通过获得整个工件的温度测量，控制系统可以检测工件的一个部分相对于工件的另一部分是否处于更高的温度。作为响应，控制系统可以调整反射器的位置，以减少被引导到具有更高温度的部分上的辐射量。替代地，控制系统可以获得指示工件的一个部分相对于工件的另一部分处于更低温度的温度测量。因此，控制系统可以调整反射器的位置，以增加被引导到具有更低温度的工件的部分上的辐射量。以这种方式，通过至少部分地基于工件的温度分布来控制将辐射引导到工件的背侧上的反射器，控制系统可以在热处理期间在不旋转工件的情况下维持温度均匀性。
根据本公开的一些实施例，如果需要，工件处理装置可以被配置为旋转工件支撑件，同时维持处理腔室内部的真空压力。工件处理装置可以包括可控反射器，可控反射器被配置为引导从辐射加热源发射的热量，该辐射加热源被设置在工件支撑件和反射器之间。反射器可以与辐射加热源呈大体平行的关系，诸如在平行的约20度内，使得旋转轴可以耦接到工件支撑件的端部上。工件处理装置可以使工件支撑件旋转经过固定传感器，以获得被设置在工件支撑件上的工件的温度分布，并且至少部分地基于与工件的部分相关联的温度差来调整反射器。此外，由于反射器与辐射加热源之间的大体平行的关系，可以朝向工件支撑件与旋转轴耦接的部分施加增加的辐射量。以这种方式，工件处理装置可以通过控制与辐射加热源具有大体平行的关系的反射器的位置来维持温度均匀性。
本公开的示例方面提供了许多技术效果和益处。例如，通过以本申请中公开的方式控制反射器，在可能难以旋转工件的情况下，诸如，当工件被维持在真空中时，可以通过模拟工件的旋转来改善热均匀性。以这种方式，可以减少由于缺少从辐射加热源发射的热量的均匀施加而导致的工件中的缺陷和其它不均匀性。此外，工件处理装置可以被配置为获得工件的温度分布，并且至少部分地基于该温度分布来控制将辐射引导到工件上的反射器的位置。
出于说明和讨论的目的，将参考“工件”、“晶片”或半导体晶片讨论本公开的方面。如本文所用的，与数值结合使用的术语“约”旨在是指在规定数值的20％以内。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”可以互换使用，以将一个构件与另一个构件区分开，并且不旨在表示单个构件的位置或重要性。
现在参考图，将详细地讨论本公开的示例实施例。图1至图4描绘了根据本公开的示例实施例的工件处理装置100的各个方面。如图1所示，工件处理装置100可以包括气体输送系统155，气体输送系统155被配置为例如经由气体分配通道140将工艺气体输送到处理腔室105。气体输送系统可以包括多个进气管线159。可以使用阀158和/或气体流量控制器185控制进气管线159，以将期望量的气体输送到处理腔室中作为工艺气体。
气体输送系统155可以用于输送任何合适的工艺气体。示例工艺气体包括含氧气体(例如O2、O3、N2O、H2O)、含氢气体(例如H2、D2)、含氮气体(例如N2、NH3、N2O)、含氟气体(例如CF4、C2F4、CHF3、CH2F2、CH3F、SF6、NF3)、含烃气体(例如CH4)，或它们的组合。可以根据需要添加含有其它气体的其它进气管线。在一些实施例中，工艺气体可以与惰性气体混合，该惰性气体可以被称为“载”气，诸如He、Ar、Ne、Xe，或N2。
参考图1所讨论的气体仅出于示例目的而提供。使用本文提供的公开的本领域普通技术人员应理解，可以在不偏离本公开的范围的情况下，使用任何合适的工艺气体。
如图1所示，工件处理装置100可以包括一个或多个气体分配板156，一个或多个气体分配板156围绕处理腔室105的第一侧、诸如顶侧设置。处理腔室105的第一侧可以与处理腔室105的第二侧、诸如底侧相对。一个或多个气体分配板156可以用于更均匀地分散处理腔室105中的工艺气体。工艺气体可以由分配通道140输送并穿过一个或多个气体分配板156，以在处理腔室105中更均匀且均衡地分配气体，从而确保工件120的顶侧被均匀地暴露于工艺气体。在实施例中，气体分配板可以包括多个孔或通道，多个孔或通道被配置为便于处理腔室105中的工艺气体的均匀分配。
如图1进一步所示，被设置在处理腔室105中的一个或多个排气口921被配置为将气体泵出处理腔室105，使得可以在处理腔室105中维持真空压力。例如，暴露于工件120的工艺气体可以围绕工件120的任一侧流动，并且可以经由一个或多个排气口921从处理腔室105中排出。一个或多个泵送板910可以围绕工件120的外周边设置，以便于工艺气体流动。隔离门180在打开时允许工件120进入处理腔室105，并且在关闭时允许处理腔室105被密封，使得在工件120的热处理期间可以在处理腔室105中维持真空压力。
如图1中所描绘的，待处理的工件120被工件支撑件112支撑在处理腔室105中。工件120可以是或包括任何合适的工件，诸如半导体工件，诸如硅晶片。在一些实施方式中，工件可以是半导体晶片。然而，应当明白，半导体晶片可以由任何合适类型的半导体材料形成。形成半导体晶片的半导体材料的示例可以包括但不限于硅、锗或III-V半导体。然而，在不偏离本公开的范围的情况下，可以使用其它合适的工件。
在一些实施方式中，工件支撑件112可以是或包括任何合适的支撑结构，该支撑结构被配置为在处理腔室105中支撑工件120。例如，工件支撑件112可以是能够操作以在热处理期间支撑工件120的工件支撑件112。在一些实施例中，工件支撑件112可以被配置为支撑多个工件120，以用于由工件处理装置同时进行热处理。工件支撑件112可以是透过的，和/或除此之外，被配置为允许至少一些辐射至少部分地穿过工件支撑件112。在一些实施例中，工件支撑件112可以是或包括石英材料，诸如无羟基石英材料。
如图1所示，保护环109可以用于减少来自工件120的一个或多个边缘的辐射的边缘效应。保护环109可以围绕工件120设置。进一步的，在实施例中，处理装置包括泵送板910，泵送板910围绕工件120和/或保护环109设置。例如，泵送板910可以包括一个或多个泵送通道，一个或多个泵送通道便于气体流动通过处理腔室105。泵送板910可以是或包括石英材料。此外，在一些实施例中，泵送板910可以是或包括含有显著水平的羟基(OH)基团的石英，也被称为掺羟基石英。
如图1中进一步示出的，工件支撑件112可以包括从工件支撑件112延伸的一个或多个支撑销115，诸如至少三个支撑销。在一些实施例中，工件支撑件112可以与处理腔室105的顶部间隔开。在一些实施例中，支撑销115和/或工件支撑件112可以传递来自热源150的热量和/或从工件120吸收热量。在一些实施例中，支撑销115可以由石英制成。
根据本公开的示例方面，介电窗口107可以被设置在工件支撑件112与辐射加热源150之间。介电窗口107可以被配置为选择性地阻挡由辐射加热源150发射的辐射的至少一部分进入处理腔室105的一部分。在一些实施例中，介电窗口107可以是或包括含羟基(OH)石英，诸如掺羟基(OH-)石英，和/或可以是或包含无羟基石英。
工件处理装置100可以包括一个或多个辐射加热源150。在一些实施例中，辐射加热源150中的一个可以围绕处理腔室105的第二侧、诸如处理腔室105的底侧设置。因此，辐射加热源150可以将辐射发射到工件120的表面、诸如第二表面、诸如背侧上。例如，工件120的背侧可以面向工件支撑件112。
工件处理装置100可以包括导向元件，诸如，多个反射器160(例如，反射镜)。在一些实施例中，多个反射器160可以围绕处理腔室105的第二侧、诸如处理腔室的底侧设置。如图1所示，辐射加热源150可以被定位在工件120与多个反射器160之间。例如，辐射加热源150可以被设置在距工件的背侧第一距离处，并且多个反射器160可以被设置在距工件的背侧第二距离处，使得第二距离大于第一距离。在一些实施例中，多个反射器160可以将辐射引导朝向工件120和/或工件支撑件112，以加热工件120。例如，多个反射器160可以将从热源150发射的辐射引导到工件120的表面、诸如背侧上。
如图1中所描绘的，工件处理装置100可以包括热像仪170(例如，红外相机)，热像仪170被配置为获得指示与工件120相关联的温度分布的热图像数据(例如，红外图像数据)。温度分布可以指示整个工件上的温度的空间分布。例如，温度分布可以指示在工件上的第一位置处的第一温度，并且还可以指示在工件上的与第一位置不同的第二位置处的第二温度。
在一些实施方式中，热像仪170可以包括互补金属氧化物半导体(CMOS)相机。然而，应当明白，相机可以包括任何合适类型的相机，该相机被配置为获得指示与工件120相关联的温度分布中的一个或多个不均匀性的热图像数据。在一些实施方式中，热像仪170可以具有约每秒一千帧的快门速度。在替代实施方式中，热像仪170可以具有约每秒一万帧的快门速度。还应当明白，热像仪170的透镜可以具有任何合适的焦距。例如，在一些实施方式中，透镜的焦距可以小于约30厘米。在替代实施方式中，透镜的焦距可以小于约10厘米。
如图1所示，工件处理装置100可以包括控制器190。如下面将更详细地讨论的，控制器190被配置为调整多个反射器160的一个或多个位置，以维持工件120的温度均匀性。例如，控制器190可以经由连接线(图2中所描绘的)或其它合适的有线和/或无线接口来控制多个反射器160。根据本公开的示例方面，控制器190可以包括传感器(例如，热像仪、高温计、发射器，和/或接收器)，传感器被配置为获得指示与工件120相关联的温度分布的数据。以这种方式，在维持真空的同时，在处理腔室105中旋转或不旋转工件120的情况下，可以减少由于施加到工件120的不均匀辐射而导致的工件120中的缺陷和其它不均匀性。
现在参考图2，辐射加热源150可以相对于多个反射器160设置，以增加对工件120的辐射的均匀施加。图2描绘了工件120的俯视图，该俯视图具有所示的工件120的顶表面，诸如前侧121，并且具有被设置在工件120下方的介电窗口107。辐射加热源150可以包括一个或多个加热灯，诸如加热灯151，一个或多个加热灯被配置为朝向工件120的表面、诸如背侧发射热辐射，以在热处理期间加热工件120。在一些实施例中，例如，加热灯151可以是任何宽带辐射源，宽带辐射源包括弧光灯、白炽灯、卤素灯，任何其它合适的加热灯，或它们的组合。在一些实施例中，加热灯151可以是单色辐射源，单色辐射源包括发光二极管、激光二极管，任何其它合适的加热灯，或它们的组合。
如图2所示，辐射加热源150可以包括以大体平行的关系设置的加热灯151的阵列。例如，辐射加热源150的每个加热灯151可以呈大体平行的关系，诸如在平行的20度内，诸如在平行的5度内，诸如在平行的0.1度内。
如图2中所描绘的，多个反射器160可以包括以大体平行的关系设置的可控反射器161的阵列。例如，多个反射器160中的每个可控反射器161可以呈大体平行的关系，诸如在平行的20度内，诸如在平行的5度内，诸如在平行的0.1度内。在一些实施例中，可控反射器161中的一个或多个可以经由连接线或其它合适的有线和/或无线接口连接到控制器190。
如图2中进一步示出的，辐射加热源150可以与多个反射器160呈大体垂直的关系，诸如在垂直的20度内，诸如在垂直的5度内，诸如在垂直的0.1度内。例如，一个或多个辐射加热源150可以在与y轴线对应的第一方向上延伸，并且多个反射器160可以在与x轴线对应的第二方向上延伸。第一方向可以与第二方向大体上正交。
图3描绘了与被施加到工件120的表面的辐射对应的加热区域。参考图2至图3，包括加热灯151的阵列的辐射加热源150可以发射辐射以加热工件120的不同区域，诸如辐射加热区域350。例如，加热灯151可以朝向工件120的背侧122发射辐射，以加热辐射加热区域351。此外，由包括可控反射器161的阵列的反射器160引导的辐射可以加热工件120的不同区域，诸如反射加热区域360。例如，可控反射器161可以将辐射引导朝向工件120的背侧122，以加热反射加热区域361。
在一些实施例中，辐射可以以格栅状图案被施加到工件120的背侧122。例如，辐射加热源150可以与多个反射器160呈大体垂直的关系，诸如在垂直的20度内，诸如在垂直的5度内，诸如在垂直的0.1度内。辐射加热源150可以沿着y轴线将辐射发射到工件120的背侧122上，以在辐射加热区域350处加热工件。类似地，多个反射器160可以沿着x轴线将辐射引导到工件120的背侧122上，以在反射加热区域360处加热工件。以这种方式，从辐射加热源150发射的辐射与从反射器160引导的辐射可以被控制为到工件120的背侧122上的辐射的“像素”，以加热工件120。在一些实施例中，辐射的像素可以通过调整可控反射器161的一个或多个位置、控制从辐射加热源150发射的辐射量和/或控制从辐射加热源150发射的辐射类型来控制。
图4描绘了处理装置100的简化实施例。如图4所示，多个反射器可以将辐射加热源150发射的辐射引导到工件120的不同部分上。例如，可控反射器161可以将一定量的辐射461引导朝向工件120的一部分，诸如第二部分132。由热像仪170(例如红外相机)获得的热图像数据(例如红外图像数据)可以指示与工件120相关联的温度分布。例如，数据可以指示工件120的一部分、诸如第一部分131相对于工件120的剩余部分、诸如第二部分132处于更高的温度。替代地，热图像数据可以指示工件120的第一部分131相对于工件120的第二部分132处于更低的温度。控制器可以至少部分地基于与工件120相关联的温度分布来调整可控反射器161的位置，以在不旋转工件120的情况下增加辐射到工件120上的均匀施加，同时在处理腔室105中维持真空，该控制器可以经由连接线或其它合适的有线和/或无线接口连接到可控反射器161中的一个或多个。
图5描绘了根据本公开的示例方面的一个示例方法(500)的流程图。将参考图1至图4的处理装置100通过示例的方式讨论方法(500)。可以在任何合适的处理装置中实施方法(500)。出于说明和讨论的目的，图5描绘了以特定顺序执行的步骤。使用本文提供的公开的本领域普通技术人员应理解，可以在不偏离本公开的范围的情况下，省略、扩展、同时执行、重新排列和/或以各种方式修改本文描述的任何方法的各种步骤。此外，可以在不偏离本公开的范围的情况下，执行各种步骤(未示出)。
在(502)处，方法500可以包括：将工件120放置在处理装置100的处理腔室105中。例如，该方法可以包括将工件120放置到图1的处理腔室105中的工件支撑件112上。工件120可以包括一个或多个层，一个或多个层包括硅、二氧化硅、碳化硅、一种或多种金属、一种或多种介电材料，或它们的组合。
在(504)处，方法500包括：允许工艺气体进入处理腔室105。例如，可以允许工艺气体经由包括气体分配通道140的气体输送系统155进入处理腔室105。在一些实施例中，工艺气体可以包括含氧气体(例如O2、O3、N2O、H2O)、含氢气体(例如H2、D2)、含氮气体(例如N2、NH3、N2O)、含氟气体(例如CF4、C2F4、CHF3、CH2F2、CH3F、SF6、NF3)、含烃气体(例如CH4)，或它们的组合。在一些实施例中，工艺气体可以与惰性气体混合，诸如载气，诸如He、Ar、Ne、Xe或N2。控制阀158可以用于控制每条进气管线的流速，以使工艺气体流入处理腔室105中。附加地或替代地，气体流量控制器185可以用于控制工艺气体的流量。
参考方法500所讨论的气体仅出于示例目的而提供。使用本文提供的公开的本领域普通技术人员应理解，可以在不偏离本公开的范围的情况下，使用任何合适的工艺气体。
在(506)处，方法500包括：控制处理腔室105中的真空压力。例如，一种或多种气体可以经由一个或多个排气口921从处理腔室105中排出。进一步的，控制器190还可以实施一个或多个工艺参数，从而改变处理腔室105的条件，以便在工件120的热处理期间维持处理腔室105中的真空压力。例如，当工艺气体被引入处理腔室105中时，控制器190可以实施指令以从处理腔室105中移除工艺气体，使得可以在处理腔室105中维持期望的真空压力。控制器190可以包括例如一个或多个处理器和一个或多个存储设备。一个或多个存储设备可以存储计算机可读指令，当由一个或多个处理器执行时，计算机可读指令使得一个或多个处理器执行操作，诸如本文所描述的控制操作中的任意一者。
在(508)处，方法500包括：发射导向工件的一个或多个表面、诸如工件120的背侧122处的辐射，以加热工件120。例如，包括一个或多个加热灯151的辐射加热源150可以发射热辐射，以加热工件120。在某些实施例中，导向元件、诸如多个反射器160(例如反射镜)可以被配置为将从辐射加热源发射的热辐射引导朝向工件120和/或工件支撑件112。辐射加热源150可以被设置在处理腔室105的底侧上，以便在工件120位于工件支撑件112顶部时将辐射发射在工件120的背侧122处。
在(510)处，方法500包括：获得指示与工件120相关联的温度分布的数据。在示例实施例中，可以从热像仪170中获得数据，热像仪170被配置为获得指示与工件120相关联的温度分布的热图像数据(例如，红外图像数据)。替代地或附加地，如下面讨论的图7中所描绘的，可以从一个或多个传感器获得数据，一个或多个传感器包括高温计767、768、发射器765和/或接收器766，一个或多个传感器被配置为获得指示与工件720的表面相关联的温度分布的数据。
在(512)处，方法500包括：至少部分地基于在(510)处获得的数据来控制多个反射器160的位置。如下面将更详细地讨论的，在(510)处获得的数据可以指示工件的第一部分相对于工件的第二部分是处于更高还是更低的温度。基于该数据，控制器190可以调整反射器160的位置，以在热处理期间维持工件120的温度均匀性。
在(514)处，停止工艺气体流入处理腔室105中，并且停止辐射加热源150的辐射发射，从而结束工件处理。
在(516)处，方法500包括：从处理腔室105中移除工件120。例如，可以从处理腔室105中的工件支撑件112中移除工件120。然后，可以调节处理装置100，以用于附加工件的未来处理。
在实施例中，图5中所描绘的方法可以包括以各种顺序或组合列出的步骤。例如，在某些实施例中，将工件120放置在处理腔室105中，并且在允许工艺气体进入处理腔室105之前，将工件120暴露于辐射。可以允许工艺气体进入处理腔室105中，同时将辐射发射在工件120的背侧122处。进一步的，在允许工艺气体进入处理腔室105的同时，在将辐射发射在工件120的背侧处的同时，和/或在获得温度测量的同时，可以在处理腔室105中维持真空压力。
此外，根据本公开的示例方面，如下面讨论的图7中所描绘的，在工件720的热处理期间，可以在处理腔室705中旋转工件720。可以旋转工件作为图5中所描绘的方法500的附加和/或替代步骤。
图6描绘了根据本公开的示例实施例的用于控制处理系统的操作的方法的流程图。应当明白，可以使用参考图1至图4所讨论的工件处理装置100实施方法600。出于说明和讨论的目的，图6描绘了以特定顺序执行的步骤。使用本文提供的公开的本领域普通技术人员应理解，可以在不偏离本公开的范围的情况下，调整、修改、重新排列、同时执行或以各种方式修改方法600的各个步骤。
在(610)处，方法600可以包括：由工件处理装置的控制器获得指示与被设置在处理腔室内的工件相关联的温度分布的数据。在示例实施例中，可以从热像仪170中获得数据，热像仪170被配置为获得指示与工件120相关联的温度分布的热图像数据(例如，红外图像数据)。替代地或附加地，如下面讨论的图7中所描绘的，可以从一个或多个传感器获得数据，一个或多个传感器包括高温计767、768、发射器765，和/或接收器766，一个或多个传感器被配置为获得指示与工件720的表面相关联的温度分布的数据。
在(620a)处，方法600可以包括：确定工件的第一部分相对于工件的第二部分处于更高的温度。例如，如图4所示，在(610)处获得的数据可以包括指示与工件120的第一部分131相关联的第一温度和与工件120的第二部分132相关联的第二温度的数据。数据可以指示工件120的第一部分131相对于工件120的第二部分132处于更高的温度。
在(630a)处，方法600可以包括：调整反射器的位置以减少被引导到第一部分上的辐射量。在某些实施例中，多个反射器160(例如，反射镜)可以被配置为将从辐射加热源150发射的辐射引导朝向工件120和/或工件支撑件112。多个反射器160可以包括可控反射器161的阵列，可控反射器161被定位为例如加热工件120的不同区域，诸如反射加热区域360。在第一位置，例如，可控反射器161可以将辐射461引导到工件120的第一部分131上。在第二位置，可控反射器161可以将辐射461引导到工件120的第二部分132上。随着工件温度的增加，在(610)处获得的数据可以在(620a)处指示工件120的第一部分131相对于工件120的第二部分132处于更高的温度。控制器190可以控制可控反射器161从所述第一位置调整到所述第二位置，使得所述第二位置减少可控反射器161引导到工件120的第一部分131上的辐射量。
在(620b)处，方法600可以包括：确定工件的第一部分相对于工件的第二部分处于更低的温度。例如，在(610)处获得的数据可以指示工件120的第一部分131相对于工件120的第二部分132处于更低的温度。
在(630b)处，方法600可以包括：调整反射器的位置以增加被引导到第一部分上的辐射量。例如，在第一位置，可控反射器161可以将辐射461引导到工件120的第一部分131上。在第二位置，可控反射器161可以将辐射461引导到工件120的第二部分132上。随着工件温度的增加，在(610)处获得的数据可以在(620b)处指示工件120的第一部分131相对于工件120的第二部分132处于更低的温度。控制器190可以控制可控反射器161从所述第二位置调整到所述第一位置，使得所述第一位置增加可控反射器161引导到工件120的第一部分131上的辐射量。
现在参考图7至图8，根据本公开的实施例提供了工件处理装置。例如，工件处理装置700可以具有旋转系统，该旋转系统被配置为在处理腔室705中维持真空的同时旋转工件支撑件712。特别地，图7描绘了工件支撑件712，工件支撑件712支撑被设置在处理腔室705中的工件720。一个或多个辐射加热源750被设置在处理腔室705的第二侧上，诸如如图所示被设置在处理腔室705的底侧上。介电窗口707被设置在辐射加热源750与工件支撑件712之间。
如图7中所描绘的，工件处理装置700可以包括一个或多个传感器，诸如高温计767、768，一个或多个传感器被配置为获得指示与工件720相关联的温度分布的数据。例如，高温计767、768可以被配置为测量由工件发射的在温度测量波长范围内的波长的辐射。该波长可以是或包括如下波长：介电窗口707的透光区域776对该波长是透过的，和/或介电窗口707的不透光区域775对该波长是不透过的。经由高温计767、768获得的数据可以包括多个温度测量。此外，多个温度测量中的每个温度测量可以与整个工件720的表面上的不同位置相关联。应当明白，与晶片旋转相结合，经由固定的高温计767、768获得的数据可以指示与工件720的表面相关联的温度分布的不均匀性。
在一些实施例中，工件处理装置700的一个或多个传感器包括一个或多个发射器765和一个或多个接收器766，一个或多个接收器766被配置为获得指示与工件720相关联的温度分布的数据。发射器765可以被配置为发射信号(通常由虚线指示)，该信号从工件720反射离开。反射信号(通常由虚线指示)可以经由设备的接收器766接收。应当明白，工件处理装置700的控制器790可以被配置为至少部分地基于由发射器765发射的信号的一个或多个参数(例如，相位、振幅)与经由接收器766接收的反射信号之间的差异来确定工件的反射率。在一些实施例中，基于工件720发射的辐射，结合工件720的反射率，可以计算工件720的温度分布。
工件处理装置700可以包括气体输送系统755，气体输送系统755被配置为例如经由气体分配通道740或其它分配系统(例如，喷头)将工艺气体输送到处理腔室705。例如，工艺气体可以由分配通道740输送并穿过一个或多个气体分配板756，以在处理腔室705中更均匀且均衡地分配气体。气体输送系统755可以包括多个进气管线759。可以使用阀758和/或气体流量控制器785控制进气管线759，以将期望量的气体输送到处理腔室705中作为工艺气体。气体输送系统755可以用于输送任何合适的工艺气体。被设置在处理腔室705中的一个或多个排气口921被配置为将气体泵出处理腔室705，使得可以在处理腔室705中维持真空压力。
工件处理装置700还可以包括旋转轴710，旋转轴710穿过介电窗口707并且被配置为支撑在处理腔室705中的工件支撑件712。例如，旋转轴710于一端耦接到工件支撑件712，并且围绕另一端耦接到能够使旋转轴710旋转360°的旋转设备(图7中未示出)。例如，在工件720的热处理期间，工件720可以被持续旋转，使得由辐射加热源750发射的辐射可以均衡地加热工件720。在一些实施例中，工件720的旋转在工件720上形成径向加热区域，这可以有助于在加热循环期间提供良好的温度均匀性控制。
在某些实施例中，应当明白，旋转轴710的一部分被设置在处理腔室705中，而旋转轴710的另一部分以这样的方式被设置在处理腔室705外部，即，以使得可以在处理腔室705中维持真空压力的方式。例如，当工件720在热处理期间被旋转时，可能需要在处理腔室705中维持真空压力。因此，旋转轴710被定位通过介电窗口707并位于处理腔室705中，使得旋转轴710可以便于工件720的旋转，同时在处理腔室705中维持真空压力。
工件处理装置700可以包括一个或多个辐射加热源750。在一些实施例中，辐射加热源750中的一个可以围绕处理腔室705的第二侧、诸如处理腔室的底侧设置。因此，辐射加热源750可以将辐射发射到工件720的表面、诸如第二表面、诸如背侧上。
如图7所示，工件处理装置700可以包括导向元件，诸如，多个反射器760(例如，反射镜)。在一些实施例中，多个反射器760可以围绕处理腔室705的第二侧、诸如处理腔室的底侧设置。如图7所示，辐射加热源750可以被定位在工件720和多个反射器760之间。例如，辐射加热源750可以被设置在距工件的背侧第一距离处，并且多个反射器760可以被设置在距工件的背侧第二距离处，使得第二距离大于第一距离。在一些实施例中，多个反射器760可以将辐射引导朝向工件720和/或工件支撑件712，以加热工件720。例如，多个反射器760可以将从辐射加热源750发射的辐射引导到工件720的表面、诸如背侧上。
如图8中所描绘的，辐射加热源750可以相对于多个反射器760设置，以增加对工件720的辐射的均匀施加。特别地，图8描绘了工件720的俯视图，该俯视图具有所示的工件720的顶表面，诸如前侧721，并且具有被设置在工件720下方的介电窗口707。在一些实施例中，辐射加热源750可以包括加热灯、诸如加热灯751的阵列，加热灯被配置为朝向工件720的表面、诸如背侧发射热辐射，以加热工件720。辐射加热源750的部分可以被分隔以提供用于使旋转轴710耦接到工件支撑件712的端部的空间。在一些实施例中，多个反射器760可以包括可控反射器761的阵列，可控反射器761被配置为将辐射加热源750发射的辐射引导朝向工件720。多个反射器760的部分可以被分隔以提供用于使旋转轴710耦接到工件支撑件712的端部的空间。在一些实施例中，可控反射器761中的一个或多个可以经由连接线或其它合适的有线和/或无线接口连接到控制器790。
如图8中进一步示出的，辐射加热源750可以与多个反射器760呈大体平行的关系，诸如在平行的20度内，诸如在平行的5度内，诸如在平行的0.1度内。例如，辐射加热源750和多个反射器760都可以在第一方向上延伸。辐射加热源750和多个反射器760之间的这种大体平行的关系允许增加的辐射量被引导朝向工件支撑件712与旋转轴710耦接的部分。
图9描绘了可以用于执行根据本公开的示例实施例的工艺的示例工件处理装置900。例如，图1的工件处理装置100可以被配置为执行图9中所描绘的工艺。如图1中进一步示出的，例如，图9描绘了处理腔室105，处理腔室105包括工件支撑件112或基座，工件支撑件112或基座能够操作以诸如通过支撑销115保持和/或支撑待处理的工件120。一个或多个辐射加热源150被设置在处理腔室105的第二侧上，诸如如图所示被设置在处理腔室105的底侧上。介电窗口107被设置在辐射加热源150与工件支撑件112之间。工件处理装置900还可以包括热像仪170(例如，红外相机)，热像仪170被配置为获得指示与工件120相关联的温度分布的热图像数据(例如，红外图像数据)。
根据本公开的示例实施例，工件处理装置900可以包括控制器190，控制器190被配置为经由连接线(图2中所描绘的)或其它合适的有线和/或无线接口来调整多个反射器160的一个或多个位置。
在一些实施例中，工件处理装置100可以包括等离子体源935，等离子体源935被配置为在等离子体腔室920中由一种或多种工艺气体生成等离子体。如所示出的，工件处理装置100包括处理腔室105和与处理腔室105分隔开的等离子体腔室920。在该示例说明中，通过感应耦合等离子体源935在等离子体腔室920(即，等离子体生成区域)中生成等离子体，并且期望的物质通过分离格栅组件905从等离子体腔室920被导引到工件120的表面。在一些实施例中，暴露于工件120的工艺气体可以围绕工件120的任一侧流动，并且可以经由一个或多个排气口921从处理腔室105中排出。一个或多个泵送板910可以围绕工件120的外周边设置，以便于工艺气体流动。隔离门180在打开时允许工件120进入处理腔室105，并且在关闭时允许处理腔室105被密封，使得在工件120的热处理期间可以在处理腔室105中维持真空压力。
出于说明和讨论的目的，参考感应耦合等离子体源来讨论本公开的方面。使用本文提供的公开的本领域普通技术人员应理解，可以在不偏离本公开的范围的情况下，使用任何等离子体源(例如，感应耦合等离子体源、电容耦合等离子体源等)。
等离子体腔室920包括介电侧壁922和顶棚924。介电侧壁922、顶棚924和分离格栅905限定等离子体腔室内部925。介电侧壁922可以由介电材料、诸如石英和/或氧化铝形成。介电侧壁922可以由陶瓷材料形成。感应耦合等离子体源935可以包括感应线圈930，感应线圈930围绕等离子体腔室920、邻近介电侧壁922设置。感应线圈930通过合适的匹配网络932耦合到RF功率发生器934。感应线圈930可以由任何合适的材料形成，包括适合于在等离子体腔室920内感应等离子体的导电材料。工艺气体可以从气体供应和环形气体分配通道951或其它合适的气体引入机构提供到腔室内部925。当利用来自RF功率发生器934的RF功率激励感应线圈930时，可以在等离子体腔室920中生成等离子体。在特定实施例中，工件处理装置900可以包括可选的接地法拉第屏蔽928，以减少感应线圈930到等离子体的电容耦合。接地法拉第屏蔽928可以由任何合适的材料或导体形成，包括与感应线圈930类似或大致类似的材料。
如图9所示，分离格栅905将等离子体腔室920与处理腔室105分隔开。分离格栅905可以用于从由等离子体腔室920中的等离子体生成的混合物中执行离子过滤，以生成经过滤的混合物。经过滤的混合物可以被暴露于在处理腔室105中的工件120。在一些实施例中，分离格栅905可以包括第一格栅板913和第二格栅板915，第一格栅板913和第二格栅板915以彼此平行的关系间隔开。
尽管已经参考其特定示例实施例详细地描述了本主题，但是应当明白，本领域普通技术人员在获得对前述内容的理解后，可以容易地产生对这些实施例的改变、变化和等效物。因此，本公开的范围是示例性的而非限制性的，并且题述公开不排除包括对于本领域普通技术人员来说是显而易见的对本主题的这些修改、变化和/或添加。

Claims (20)

1.一种工件处理装置，用于处理工件，所述工件处理装置包括：
处理腔室，具有第一侧和与所述处理腔室的所述第一侧相对的第二侧；
气体输送系统，被配置为将一种或多种工艺气体输送到所述处理腔室；
一个或多个排气口，用于从所述处理腔室中移除气体，使得能够维持真空压力；
工件支撑件，被设置在所述处理腔室内，所述工件支撑件被配置为支撑所述工件，其中，所述工件的背侧面向所述工件支撑件；
一个或多个辐射加热源，被配置在所述处理腔室的所述第二侧上，所述一个或多个辐射加热源被配置在距所述工件的所述背侧第一距离处，所述一个或多个辐射加热源被配置为从所述工件的所述背侧加热所述工件；
介电窗口，被设置在所述工件支撑件与所述一个或多个辐射加热源之间；
多个反射器，被配置在所述处理腔室的所述第二侧上距所述工件的所述背侧第二距离处，所述第二距离大于所述第一距离；以及
控制系统，被配置为控制所述多个反射器的一个或多个位置。
2.根据权利要求1所述的工件处理装置，其中，所述一个或多个辐射加热源以与所述多个反射器大体垂直的关系设置，所述一个或多个辐射加热源在第一方向上延伸，并且所述多个反射器在与所述第一方向正交的第二方向上延伸。
3.根据权利要求1所述的工件处理装置，其中，所述控制系统被配置为：
获得指示与所述工件相关联的温度分布的数据；以及
至少部分地基于指示所述温度分布的所述数据控制所述多个反射器的所述一个或多个位置。
4.根据权利要求3所述的工件处理装置，还包括：
一个或多个传感器，被配置为获得指示与所述工件相关联的所述温度分布的所述数据。
5.根据权利要求4所述的工件处理装置，其中，所述一个或多个传感器包括热像仪，并且其中所述数据包括热图像数据。
6.根据权利要求1所述的工件处理装置，其中，所述工件支撑件是固定的。
7.根据权利要求3所述的工件处理装置，其中，当所述数据指示所述工件的第一部分相对于所述工件的第二部分处于更高的温度时，所述控制系统被配置为：控制所述多个反射器中的至少一个反射器的一个或多个位置从第一位置调整到第二位置，使得所述第二位置减少所述至少一个反射器从所述一个或多个加热源引导到所述工件的所述第一部分上的辐射量。
8.根据权利要求3所述的工件处理装置，其中，当所述数据指示所述工件的第一部分相对于所述工件的第二部分处于更低的温度时，所述控制系统被配置为：控制所述多个反射器中的至少一个反射器的一个或多个位置从第一位置调整到第二位置，使得所述第二位置增加所述至少一个反射器从所述一个或多个辐射加热源引导到所述工件的所述第一部分上的辐射量。
9.根据权利要求1所述的工件处理装置，其中，所述一个或多个辐射加热源包括一个或多个加热灯，并且其中所述工件支撑件包括石英，所述介电窗口包括石英。
10.根据权利要求1所述的工件处理装置，还包括等离子体源，被配置为在等离子体腔室中由所述一种或多种工艺气体生成等离子体。
11.一种用于控制工件处理装置的操作的方法，所述工件处理装置包括一个或多个辐射加热源，被定位在设置于工件支撑件上的工件与定位在处理腔室内的多个反射器之间，所述方法包括：
由所述工件处理装置的气体输送系统允许一种或多种工艺气体进入所述处理腔室；
维持所述处理腔室中的真空压力；
由所述工件处理装置的所述一个或多个辐射加热源发射辐射，以加热所述工件的至少一部分；
由所述工件处理装置的控制器获得指示与所述工件相关联的温度分布的数据；以及
由所述控制器至少部分地基于指示所述温度分布的所述数据来控制多个反射器的一个或多个位置。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，当所述工件的第一部分相对于所述工件的第二部分处于更高的温度时，控制所述多个反射器的所述一个或多个位置包括：
由所述控制器控制所述多个反射器中的至少一个反射器的一个或多个位置从第一位置调整到第二位置，使得所述第二位置减少所述至少一个反射器从所述一个或多个加热源引导到所述工件的所述第一部分上的辐射量。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，当所述工件的第一部分相对于所述工件的第二部分处于更低的温度时，控制所述多个反射器的所述一个或多个位置包括：
由所述控制器控制所述多个反射器中的至少一个反射器的一个或多个位置从第一位置调整到第二位置，使得所述第二位置增加所述至少一个反射器从所述一个或多个加热源引导到所述工件的所述第一部分上的辐射量。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，获得指示与所述工件相关联的所述温度分布的所述数据包括：由所述控制器经由所述工件处理装置的热像仪获得所述数据，并且其中所述数据包括热图像数据。
15.根据权利要求11所述的方法，其中，获得指示与所述工件相关联的所述温度分布的所述数据包括：由所述控制器经由所述工件处理装置的高温计获得所述数据。
16.根据权利要求11所述的方法，还包括：
维持所述工件支撑件的位置，使得所述工件支撑件在所述工件处理装置中不旋转。
17.根据权利要求11所述的方法，其中，由所述一个或多个辐射加热源发射辐射包括：从一个或多个加热灯发射辐射。
18.一种工件处理装置，用于处理工件，所述工件处理装置包括：
处理腔室，具有第一侧和与所述处理腔室的所述第一侧相对的第二侧；
气体输送系统，被配置为将一种或多种工艺气体输送到所述处理腔室；
一个或多个排气口，用于从所述处理腔室中移除气体，使得能够维持真空压力；
工件支撑件，被设置在所述处理腔室内，所述工件支撑件被配置为支撑所述工件，其中，所述工件的背侧面向所述工件支撑件；
旋转系统，被配置为旋转所述工件支撑件；
一个或多个辐射加热源，被配置在所述处理腔室的所述第二侧，所述一个或多个辐射加热源被配置在距所述工件的所述背侧第一距离处，所述一个或多个辐射加热源被配置为从所述工件的所述背侧加热所述工件；
介电窗口，被设置在所述工件支撑件与所述一个或多个辐射加热源之间；
多个反射器，被配置在所述处理腔室的所述第二侧上距所述工件的所述背侧第二距离处，所述第二距离大于所述第一距离，所述多个反射器以与所述一个或多个辐射加热源大体平行的关系设置；
一个或多个传感器，被配置为获得指示与所述工件相关联的温度分布的数据；以及
控制系统，被配置为控制所述多个反射器的一个或多个位置。
19.根据权利要求18所述的工件处理装置，其中，从所述一个或多个传感器获得的所述数据包括多个温度测量，每个温度测量与所述工件的表面上的不同位置相关联。
20.根据权利要求18所述的工件处理装置，其中，所述控制系统被配置为：
至少部分地基于指示与所述工件相关联的所述温度分布的所述数据，控制所述多个反射器中的至少一个反射器的一个或多个位置。
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