CN116724385A - 具有热处理系统的工件处理装置 - Google Patents

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迪特尔·赫兹勒
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Abstract

展示了一种用于工件热处理的处理装置。所述处理装置包括处理腔、设置在处理腔内的工件支撑件、配置为从处理腔的第一侧向处理腔内流入一种或多种工艺气体的气体传输系统、设置在处理腔第二侧的一个或多个辐射热源、设置在工件支撑件和所述一个或多个辐射热源之间的一个或多个介电窗、配置为旋转所述一个或多个辐射热源的旋转系统和配置在温度测量波长范围内来获得指示工件背面温度测量值的工件温度测量系统。

Description

具有热处理系统的工件处理装置
本申请要求2020年12月28日提交的名为“具有热处理系统的工件处理装置”的第63/130,969号美国临时专利申请的优先权，其通过引用合并于此。
技术领域
本公开总体涉及半导体处理设备，例如可操作对工件进行热处理的设备。
背景技术
热处理通常用于半导体工业的各种应用，除了包括氧化和氮化的材料表面处理之外，还包括但不限于植入后掺杂剂激活，导电和介电材料的退火。通常，本文使用的热处理腔是指加热工件，例如半导体工件的装置。这种装置包括支撑一个或多个工件的支撑板和加热工件的能量源，例如加热灯、激光或其他热源。在热处理期间，该工件可以根据处理状态在控制条件下加热。许多热处理工艺要求在一定温度范围内加热工件，使得在工件被制造成装置时会发生各种化学和物理转变。例如，在快速热处理期间，可以通过灯阵列加热工件使经过通常少于几分钟的时间段后温度从约300℃到约1200℃。热处理装置的改善是各种所需加热方案中有效测量和控制工件温度所需要的。
发明内容
本公开的实施方式的方面和优势将会在以下描述中被部分地阐述，或者可以从该描述中了解到，或者可以从该实施方式的实践中了解到。
本公开的示例性方面涉及处理工件的处理装置。该处理装置包括处理腔，具有第一侧和与处理腔的第一侧相反的第二侧；工件支撑件，设置在处理腔内，该工件支撑件配置为支撑该工件，其中该工件的背面面对该工件支撑件；气体输送系统，配置为使一种或多种工艺气体从该处理腔的第一侧流入该处理腔；一个或多个辐射热源，设置在处理腔的第二侧，该一个或多个辐射热源配置为从工件背面加热工件；旋转系统，配置为旋转该一个或多个辐射热源；一个或多个介电窗，设置在该工件支撑件和该一个或多个辐射热源之间；和工件温度测量系统，配置在温度测量波长范围内获得指示工件背面温度的温度测量值。
本公开的示例性方面还涉及处理工件的处理装置。该处理装置包括处理腔，具有第一侧和与处理腔的第一侧相反的第二侧；工件支撑件，设置在处理腔内，该工件支撑件配置为支撑该工件，其中该工件的背面面对该工件支撑件；气体输送系统，配置为使一种或多种工艺气体流入该处理腔中；第一组的一个或多个辐射热源，设置在处理腔的第一侧，该第一组的一个或多个辐射热源配置为从工件正面加热工件；第二组的一个或多个辐射热源，设置在处理腔的第二侧，该第二组的一个或多个辐射热源配置为从工件背面加热工件；第一介电窗，设置在该设置在处理腔第一侧的第一组的一个或多个辐射热源和工件之间；第二介电窗，设置在工件和设置在处理腔的第二侧的第二组的一个或多个辐射热源之间；和旋转系统，配置为旋转该第一组的一个或多个辐射热源和/或该第二组的一个或多个辐射热源；和工件温度测量系统，配置在温度测量波长范围，获得指示工件背面温度的温度测量值。
参考以下描述和所附的权利要求，会更好地理解各种实施方式的这些和其他的特征、方面和优势。包括在说明书中并构成其一部分的附图，阐明了本公开的实施方式，并和描述一起用于解释相关原则。
附图说明
指向本领域普通技术人员的实施方式的详细讨论将在说明书中参考附图阐述，其中：
图1描述了根据本公开的示例性方面的示例性处理系统；
图2描述了根据本公开的示例性方面的示例性处理系统；
图3描述了根据本公开的示例性方面的示例性处理系统；
图4描述了根据本公开的示例性方面的示例性处理系统；
图5描述了根据本公开的示例性方面的示例性处理系统；
图6描述了根据本公开的示例性方面的示例性处理系统；
图7描述了根据本公开的示例性方面的示例性温度测量系统；
图8描述了根据本公开的示例性方面的示例性泵送板；
图9描述了根据本公开的示例性方面的示例性方法流程图。
具体实施方式
将详细描述实施方式，其一个或多个实施例在附图中阐明。以解释实施方式的方式提供每个实施例，而不是限制本公开。事实上，对本领域技术人员明显的是，可以对实施方式做出各种修改和变形而不偏离本公开的范围或精神。例如，作为一个实施方式的一部分阐明或描述的特征可以和另一个实施方式一起使用来产生更进一步的实施方式。因此，本公开的方面涵盖此类修饰和变形。
各种工件处理处理可需要在处理腔中受控条件下的热处理。例如，工件的热处理可包括用一个或多个辐射热源加热工件背面或正面。在加热期间，通常希望旋转工件使得工件经历均匀加热。因此，开发了用于旋转工件本身的装置和机械。然而，仍然需要用于均匀加热工件的改进的装置。
因此，本公开的方面提供了一些技术效果和优点。例如，此处提供的处理装置允许有旋转辐射热源的能力。因此，该工件在处理期间不必须要在加热腔中被旋转。辐射热源自身的旋转使得处理过程中均匀的热分布而不必须要旋转工件。例如，一些用于旋转工件的装置会导致损坏工件。进一步，该处理装置能够在处理期间获得准确的工件温度测量值。
可以对本公开的示例性实施方式进行变形和修饰。如说明书中所用，单数形式“一个”“和”和“该”包括复数对象，除非文中另有明确的指示。“第一”“第二”“第三”等的使用都用作标识，而不是一定以暗示的或其他的方式指示某种顺序。为了阐明或讨论的目的，可以参考“基底”、“工件”或“工件”来讨论示例性方面。那些使用此处提供的公开的本领域技术人员会理解，本公开的示例性方面可以在任何合适的工件上使用。术语“约”和数值的结合使用是指在规定数值20％以内。
现在将参考图1-6讨论处理装置的示例性实施方式。如图1所示，根据本公开的示例性方面，该装置100可包括气体输送系统155，配置为例如通过气体分配通道151向处理腔110中输送工艺气体。该气体输送系统可包括许多供气体管道159。该供气体管道159可以使用阀门158和/或气流控制器185控制，来向处理腔中输送所需量的气体作为工艺气体。该气体输送系统155可以用于任何合适工艺气体的输送。示例性工艺气体包括，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)、含碳氢化合物的气体(例如CH4)或其组合。需要时可增加含有其他气体的其他供气管道。在一些实施方式中，该工艺气体可以和惰性气体混合，该惰性气体可称作“载体”气体，例如He、Ar、Ne、Xe或N2。可以用控制阀门158来控制每个供气管道流入处理腔110中的工艺气体的流速。在实施方式中，可以用气流控制器185控制该气体输送系统155。
如图1所示，该气体输送系统可以被设置在处理腔110的第一侧，例如该处理腔的正面。因此，该气体输送装置155可以向处理腔的正面提供工艺气体。因此，通过气体输送系统155输送的工艺气体首先暴露至在处理腔110中的工件114的正面。
在实施方式中，该处理装置100可以包括一个或多个气体分配板156，设置在处理腔110的第一侧。该一个或多个气体分配板156可以用于在处理腔内更均匀地分散工艺气体。可以通过分配通道151输送工艺气体，并通过一个或多个气体分配板156来在处理腔110内更均匀地分配气体，因此确保工件114的正面均匀地暴露于工艺气体中。在实施方式中，该气体分配板可以包括许多孔和通道，配置为促进工艺气体在处理室110中的均匀分布。
待处理的工件114在处理腔110中用工件支撑件112支撑。工件114可以是或者包括任何合适的工件，例如半导体工件，例如硅片。在一些实施方式中，工件114可以是或者包括掺杂的硅片。例如，可以掺杂硅片使得硅片的电阻率大于约0.1Ω·cm，例如大于约1.0Ω·cm。
工件支撑件112可以是或者包括任何合适的支撑结构，配置为在处理腔110中支撑工件114。例如，该工件支撑件112可以是工件支撑件112，可在热处理期间支撑工件114(例如，工件支撑板)。在一些实施方式中，工件支撑件112可以被配置为通过热处理系统在热处理同时支撑多个工件114。在一些实施方式中，工件支撑件112可以在热处理之前/期间/之后旋转工件114。在一些实施方式中，工件支撑件112可以是透射的和/或其他的，配置为允许至少一些辐射至少部分地穿过工件支撑件112。例如，在一些实施方式中，可以选择工件支撑件112的材料来允许所需的辐射穿过工件支撑件112，例如工件114和/或发射器150发射的辐射。在一些实施方式中，工件支撑件112可以是或者包括石英材料，例如无羟基石英材料。
工件支撑件112可以包括一个或多个支撑销115，例如至少三个从工件支撑件112延伸出的支撑销。在一些实施方式中，工件支撑件112可以与处理腔110的顶部隔开。在一些实施方式中，该支撑销115和/或工件支撑件112可以传递来自热源140的热量和/或吸收来自工件114的热量。在一些实施方式中，该支撑销可以由石英制成。
处理装置100可以包括一个或多个热源140。在一些实施方式中，热源140可以包括一个或多个加热灯141。例如，包括一个或多个加热灯141的热源140可以发射热辐射以加热工件114。在一些实施方式中，例如，热源140可以是宽带辐射源，包括弧光灯、白炽灯、卤素灯及任何其他合适的加热灯或其组合。在一些实施方式中，热源140可以是校准辐射源，包括发光碘化物、激光碘化物及任何其他合适的加热灯或其组合。该热源140可包括加热灯141的集合，例如被安置用于加热工件114的不同区域。在加热工件114的同时，可以控制向每个加热区域供应的能量。进一步地，也可以用开环方式控制应用于工件114不同区域的辐射的量和/或类型。在此配置中，在不同加热区域之间的比率可以在手动优化后预先确定。在其他实施方式中，应用于工件114不同区域中的辐射的量和/或类型也可以基于工件114的温度以闭环方式控制。
在一些实施方式中，导向性部件诸如，例如，反射器800(例如，镜子)可以配置为将辐射从热源140导向处理腔110中。在一些实施方式中，反射器800可以配置为将辐射从一个或多个加热灯141导向工件114和/或工件支撑件112。例如，一个或多个反射器800可以如图2-3和图5-6所示地相对于热源140设置。可以在反射器800之间或内部设置一个或多个冷却通道802。如图3和图6通过箭头所示的，环境空气可以穿过该一个或多个冷却通道802来冷却该一个或多个热源140，例如加热灯141。
现在参考图4-6，第一组的一个或多个热源140可以设置在处理腔110的底侧，且第二组的一个或多个热源140可以设置在处理腔110的顶侧。例如，该设置在处理腔110底侧的热源140，当其在工件支撑件112顶部时可以用于加热工件114的背面。该设置在处理腔110顶部的热源140，当工件114在工件支撑件112上面时可以用于加热工件114的正面。
根据本公开的示例性方面，可以在热源140和工件支撑件112之间设置一个或多个介电窗106、108。根据本公开的示例性方面，介电窗106、108可以设置在工件114和热源140之间。窗106、108可以配置为选择性地阻挡热源140发射的至少一部分辐射进入处理腔110的一部分。例如，窗106、108可以包括不透射区域160和/或透射区域161。如此处所用，“不透射的”意味着一般对给定波长，具有少于约0.4(40％)的透过率，而“透射的”意味着一般对给定波长，具有大于约0.4(40％)的透过率。在一些实施方式中，该一个或多个介电窗106、108包含石英，且该一个或多个不透射区域160包含比该一个或多个透射区域161更高水平的羟基(OH)基团。
可定位不透射区域160和/或透射区域161，使得不透射区域160可以阻挡来自热源140的一些波长的杂散辐射，且透射区域161可以使得，例如，发射器150、热源140、反射传感器166和/或温度测量器件167、168在被不透射区域160的阻挡的波长处在处理腔中对辐射没有阻挡。用这种方式，该窗106、108可以有效地屏蔽处理腔110免于在给定波长处受热源140的辐射污染，同时允许来自热源140的辐射加热工件114。不透射区域160和透射区域161一般被分别定义为对特定波长不透射和透射；也就是说，至少对于特定波长的辐射，该不透射区域160是不透射的且该透射区域161是透射的。
窗106、108包括不透射区域160和/或透射区域161，可以以任何合适的材料和/或结构形成。在一些实施方式中，介电窗106、108可以是或者包括石英材料。此外，在一些实施方式中，不透射区域160可以是或者包括含有羟基(OH)的石英，例如羟基(OH-)掺杂的石英，且透射区域161可以是或者包括无羟基石英。羟基掺杂的石英可以表现出根据本发明的所需的波长阻挡性能。例如，羟基掺杂的石英可以阻挡具有的波长为约2.7微米的辐射，其对应于在该波长处一些传感器(例如反射传感器166和温度测量器件167、168)在处理装置100中运行的温度测量波长，而无羟基石英可对具有波长为约2.7微米的辐射是透射的。因此，该羟基掺杂的石英区域可以屏蔽传感器(例如反射传感器166和温度测量器件167、168)免于受到处理腔110中波长的杂散辐射(例如来自热源140的)，并且该无羟基石英区域可以至少部分地被设置在传感器的视野范围内，使得传感器在热处理系统内的波长处获得测量值。
用旋转系统900来旋转热源140。如所描述的，该旋转系统900配置为在处理工件112期间旋转热源140。因此，在一些实施方式中，该旋转系统900用于旋转热源140，而工件112在处理腔110中保持静止。
可在处理腔110中设置一个或多个排气口921，该排气口配置为从处理腔110中泵出气体，使得可以在处理腔110内保持真空压力。例如，工艺气体可根据图3和图6中描述的箭头流经处理腔110。该工艺气体暴露至工件114，然后绕着工件114的两侧流动，经由一个或多个排气口921从处理腔110中排出。工艺气体流在图3和图6中由箭头806所示。可在工件114的外径周围设置一个或多个泵送板910来促进工艺气体流动，这将会在下文的以下图片的方面中更具体地讨论。当隔离门180打开时，允许工件114进入处理腔110，且当其关闭时，使得处理腔110密封，使得可以在处理腔110中保持真空压力，使得可以对工件114进行热处理。
在实施方式中，该装置100可以包括控制器175。该控制器175控制处理腔中的各种部件，以指导工件114的处理。例如，控制器175可以用于控制热源140。另外和/或可选地，控制器175可以用于控制热源140和/或工件温度测量系统，包括，例如，发射器150、反射传感器166和/或温度测量器件167、168。该控制器175还能够实行一个或多个工艺参数，例如控制气体流动控制器185和改变处理腔110的条件，来保持在处理工件114时处理腔中的真空压力。该控制器175可以包括，例如，一个或多个处理器和一个或多个存储器件。该一个或多个存储器件可以存储电脑可读的指令，当被一个或多个处理器执行时，这些指令导致该一个或多个处理器进行操作，例如此处描述的任何的控制操作。
特别地，图1和图4描述了一些在工件温度测量系统中有用的部件，包括一个或多个温度测量器件167、168。在实施方式中，温度测量器件167定位于比温度测量器件168更中心的位置。例如，温度测量器件167可以被设置在工件支撑件112上面或接近工件支撑件112的中线，使得当工件114被设置在工件支撑件112上时，温度测量器件167能够获得对应于工件114中心的温度测量值。温度测量器件168设置在工件支撑件112的中线外部的位置，使得温度测量器件168可以沿着工件114的外围测量工件114的温度。因此，该温度测量系统包括能够在工件114不同位置测量工件114温度的一个或多个温度测量器件。温度测量器件167、168可包括高温计。温度测量器件167、168还可包括一个或多个传感器，能够传感从工件114发射的辐射和/或能够传感由发射器发射并由工件反射的辐射的被反射部分，其将在下文更详细地讨论。
例如，在一些实施方式中，温度测量器件167、168可配置为测量工件114在温度测量波长范围内发射的辐射。例如，在一些实施方式中，温度测量器件167、168可以是高温计，配置为测量工件在温度测量波长范围内的波长处发射的辐射。该波长可以是或者包括透射区域161对其透射和/或不透射区域160对其不透射的波长，例如在2.7微米，在实施方式中不透射区域160包括羟基掺杂的石英。此外，该波长可额外对应于工件114发射的黑体辐射的波长。因此该温度测量波长范围可包括2.7微米。
在一些实施例中，该温度测量系统包括一个或多个发射器150和一个或多个反射传感器166。例如，在实施方式中，该工件温度测量通好包括发射器150，配置为向工件114发射以斜角导向的辐射。在实施方式中，发射器150可以配置为发射红外辐射。该辐射由发射器150发射，也可能在本文被称作校准辐射。在一些实施方式中，该发射器150通过强度调制向工件发射校准辐射，如将会在下文进一步描述。由发射器150发射的辐射可以被工件114反射，形成辐射的反射部分，其被反射传感器166收集。该工件114的反射率可以由入射在反射传感器166上的辐射的反射部分的强度表示。对于不透射的工件114，工件114的发射率可以进一步从工件114的反射率计算。同时，由工件114发射的辐射可以由温度测量器件167和168中的传感器测量。在一些实施方式中，这种由工件114发射并由温度测量器件167、168中传感器测量的辐射不构成校准辐射的反射部分，其由发射器150发射并由工件114反射。最后，工件114的温度可以基于工件114发射的辐射并结合工件114的发射率计。
由发射器(例如发射器150)发射和/或由传感器(例如反射传感器166和/或温度测量器件167、168中的传感器)测量的辐射可以具有一个或多个相关波长。例如，在一些实施方式中，发射器可以是或者包括窄带发射器，其发射辐射，使得该发射的辐射的波长范围在数值的公差范围内，例如在数值的10％以内，在这种情况下该发射器由数值指示。在一些实施方式中，这个可以通过结合发射宽带波谱(例如普朗克波谱)的宽带发射器和光学滤波器，例如配置为只通过宽带波谱中的窄带的光学陷波滤波器来实现。相似地，传感器可以被配置为在(例如，公差范围内的)数值的波长下测量窄带辐射的强度。例如，在一些实施方式中，传感器，例如高温计，可以包括一个或多个头，配置为测量(例如选作测量的)特定窄带波长。
根据本公开的示例性方面，一个或多个透射区域161可以至少部分地设置在发射器150和/或反射传感器166的视场内。例如，发射器150和反射传感器166可以在温度测量波长范围内操作，在此波长范围下透射区域161是透射的。例如，在一些实施例中，发射器150和/或反射传感器166可以在2.7微米下操作。如图1和图4所阐明的，可以使该透射区域161定位，使得辐射流从发射器150开始(一般用虚线表示)，穿过透射区域161，被工件114反射，并被反射传感器166收集，而没有被窗108(例如不透射区域160)阻挡。相似地，不透射区域160可以被设置在窗108上的区域中，该区域在被发射的和被反射的辐射流以外以屏蔽工件114，尤其是反射传感器166，免于来自热源140的温度测量波长范围内的辐射。例如，在一些实施方式中，可以包括透射区域161，用于在2.7微米波长下操作的传感器和/或发射器。
在一些实施方式中，发射器150和/或反射传感器166可以是锁相的。例如，在一些实施方式中，发射器150和/或反射传感器166可以根据锁相状态操作。例如，尽管不透射区域160可以被配置为在第一波长处阻挡来自热源140的大多数杂散辐射，然而在一些情况下，反射传感器166还能够感受到杂散辐射，如上所述。根据锁相状态操作该发射器150和/或反射传感器166有利于在强度测量中改善准确性，无论是否存在杂散辐射。
如图7所示，关于图标250和260讨论示例锁相状态。图标250描述了由发射器150发射的在温度测量波长范围内的辐射IIR随时间(例如，随着在工件114上实施的处理工艺的持续时间)的辐射强度。如图标250所阐明的，由发射器150发射的辐射强度是可以被调制的。例如，该发射器150可以通过强度调制向工件114发射校准辐射。例如，由发射器150发射的辐射强度可以被调制成脉冲251。在一些实施方式中，发射器150以脉冲模式发射辐射。在一些其他实施方式中，可以通过旋转调制盘(图中没有显示)周期性地阻挡发射器150的恒定辐射。调制盘可以包括一个或多个阻挡部分和/或一个或多个通过部分。调制盘可以移除发射器150的视野范围，因此来自发射器150的恒定辐射源流通过调值板的阻挡部分被间歇性地打断，通过调制板的通过部分通过。因此，发射器150发射的恒定辐射源流可以被调制成脉冲251，其具有对应于调制板旋转的脉冲频率。该脉冲频率被选择为是或者包括与处理装置100中其他的部件的操作几乎没有任何重叠的频率。例如，在一些实施方式中，该脉冲频率可以是约130Hz。在一些实施方式中，130Hz的脉冲频率是特别有优势的，因为热源140可以配置为基本不发射频率为130Hz的辐射。另外地和/或可选地，反射传感器166可以是基于辐射频率的锁相的。例如，基于在脉冲频率调制并由工件114反射的发射器150发射的校准辐射，该处理装置100(例如控制器175)能够分离来自反射传感器166的测量值(例如工件114的反射率测量值)。以这种方式，处理装置100可以降低来自反射传感器166的测量值中的杂散辐射的干扰。在实施方式中，可以至少部分地基于脉冲频率从一个或多个传感器分离至少一个反射测量值。
相似地，图标260描述了由反射传感器166随时间测量的反射辐射强度IR。图标260阐明了，腔中的杂散辐射(由曲线261阐明)会随着时间(例如随着工件114温度上升)增加。这可以归于，例如，相对于工件114温度上升，工件114发射率的增加和相应地工件114反射率的降低，热源140强度的增加，和/或各种与处理工件114有关的各种其他因素。
在发射器150不发射辐射的时间点期间，反射传感器166能够获得对应于杂散辐射曲线261的测量值(例如杂散辐射测量值)。类似地，在发射器发射辐射(例如脉冲251)的时间点期间，反射传感器166能够获得对应于总辐射曲线262的测量值(例如总辐射测量值)。该反射测量值可以进一步基于这个指示杂散辐射曲线261的信息进行校正。
尽管示例实施方式公开了反射传感器166用于收集由发射器150发射的被反射的辐射，该公开没有被如此限制。在一些实施方式中，一个或多个加热灯141可被用于发射辐射，类似于在本文所描述的发射器150的那样。例如，由一个或多个加热灯141发射的辐射可以包括第一辐射成分和第二辐射成分。该发射的第一辐射成分配置为加热工件114，而该发射的第二辐射成分以脉冲频率调制。由一个或多个加热灯141发射的经调制的第二辐射成分的一部分可以被工件114反射并被反射传感器166收集，使得可以获得工件114的反射率测量值。
在其他的一些实施方式中，温度测量器件167、168也能配置具有与反射传感器166以相似方式作用的传感器。也就是，温度测量器件167、168也可以收集被调制辐射的反射部分，例如校准辐射，其可以用于确定工件114的反射率测量值。在一些实施方式中，该处理装置(例如控制器175)可以从反射传感器166和/或温度测量器件167、168分离工件114的第一辐射测量值和工件114的第二反射辐射测量值。该工件114的第二辐射反射率辐射测量基于在脉冲频率下调制的由反射器150或一个或多个加热灯141发射的辐射的反射部分。
在一些实施方式中，为了调节工件114的温度，工件温度控制系统可以用于控制给热源140的功率供应。例如，在一些实施方式中，该工件温度控制系统可以是控制器175的一部分。在实施方式中，该工件温度控制系统可以配置为独立于由温度测量系统获得的温度测量值地改变给热源140的功率供应。然而，在其他实施方式中，该工件温度控制系统可以配置为至少部分地基于一个或多个工件114的温度测量值改变给热源140的功率供应。可以应用闭环反馈控制来调节给热源140的功率供应，使得施加于工件114的来自热源140的能量将加热工件至不高于所需温度。因此，工件114的温度可以通过热源140的闭环反馈控制保持，例如通过控制热源140的功率。
如所描述的，该热源140能够在加热波长范围内发射辐射并且该温度测量系统能够获得关于温度测量波长范围的温度测量值。因此，在一些实施方式中，该加热波长范围区别于温度测量波长范围。
使用保护环109来缩小来自工件114的一个或多个边缘的辐射的边缘效应。该保护环109可围绕工件114设置。此外，在实施方式中，该处理装置包括泵送板910，设置为围绕工件114和/或保护环109。例如，图8表明了一个可以在提供的实施方式中使用的示例泵送板910。该泵送板910包括促进气体流过处理腔110的一个或多个泵送通道912、913。例如，该泵送板910包括连续泵送通道912，配置为围绕工件114。该连续泵送通道912可以包括圆孔，配置为允许气体从工件114的一侧，例如正面，到工件114的第二侧，例如背面。该连续泵送通道912可以被同心地设置为围绕保护环109。额外的泵送通道913可以被设置在泵送板910中以促进气体在处理腔110中移动。该泵送板910可以是或者包括含有显著水平的羟基(OH)基团的石英，也就是羟基掺杂的石英。羟基掺杂的石英可以表现出根据本公开的所需的波长阻挡性能。
图9描述了根据本公开的示例性方面的一个示例方法(700)的流程图。将参考图1或图4的处理装置100或600通过实施例来讨论该方法(700)。该方法(700)可以在任何合适的处理装置中使用。为了阐述和讨论的目的，图9示出了以特定顺序进行的步骤。那些使用本文提供的公开的本领域技术人员会理解，本文描述的任何方法的各种步骤是可以被省略、扩展、同时执行、重新排列和/或以各种方法修改而没有脱离本公开的范围。此外，各种步骤(没有阐明)可以不脱离本公开地执行。
在(702)中，该方法可包括将工件114放置在处理装置100的处理腔110中。例如，该方法可包括将工件114放置在图1的处理腔110中的工件支撑件112上。该工件114可以包括一个或多个层，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其组合。
在(704)中，可选地，该方法包括允许工艺气体进入处理腔110。例如，工艺气体可以通过包括气体分布通道151的气体传输系统155进入处理腔110。例如，该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)、含碳氢化合物的气体(例如CH4)或其组合。在一些实施方式中，该工艺气体可以和惰性气体混合，例如载体气体，例如He、Ar、Ne、Xe或N2。可以用控制阀门158来控制每个供气管道的流速，以使工艺气体流入处理腔110。可使用气流控制器185控制工艺气体的流动。
在(706)中，该方法包括控制处理腔110中的真空压力。例如，可以通过一个或多个排气口921将一种或多种气体从处理腔110抽出。此外，控制器175也可以实施一种或多种处理参数，改变处理腔110的条件来保持在工件114处理过程中处理腔110中的真空压力。例如，在工艺气体被引入处理腔110时，控制器175能够实施指令来从处理腔110中移除工艺气体，使得可以保持处理腔110中所需的真空压力。该控制器175包括，例如，一个或多个处理器和一个或多个存储器件。该一个或多个存储器件可以存储电脑可读的指令，当被一个或多个处理器执行时导致一个或多个处理器进行操作，例如本文所述的任何控制操作。
在(707)中，该方法包括旋转一个或多个热源140。例如，可以使用旋转系统900来旋转一个或多个热源140。该旋转系统900可以用于旋转定位在处理腔110第一侧上或者处理腔110第二侧上或者两侧上的热源140。
在(708)中，该方法包括发射朝向工件的一个或多个表面的辐射，例如工件的背面，以加热工件。例如，含有一个或多个加热灯141的热源140能够发射热辐射以加热工件114。在一些实施方式中，例如，热源140可以是宽带热辐射源，包括弧光灯、白炽灯、卤素灯、任何其他合适的加热灯或其组合。在一些实施方式中，热源140可以是校准辐射源，包括发光碘化物、激光碘化物及任何其他合适的加热灯或其组合。在一些实施方式中，导向性部件，例如举个例子，反射器(例如镜子)可以配置为将加热辐射从一个或多个加热灯141导向工件114和/或工件支撑件112上。为了当工件114在工件支撑件112上面时向工件114的背面发射辐射，该一个或多个热源140可以设置在处理腔110的底侧。
在(710)中，可选地，该方法包括发射导向工件114的一个或多个表面的辐射，例如工件114的正面，以加热工件114。例如，如图4所示，为了当工件114在工件支撑件112上面时向工件114的正面发射辐射，该处理装置600可以包括设置在处理腔110正面的一个或多个热源140。该一个或多个热源140可包括一个或多个加热灯141。示例性热源140可以包括本文前面所描述的那些。在一些实施方式中，导向性部件，例如举个例子，反射器(例如镜子)可以配置为将加热辐射从一个或多个加热灯141导向工件114和/或工件支撑件112。
在一些实施方式中，在工件114的加热期间，工件114可以在处理腔110中旋转。例如，可以用耦合至工件支撑件112的转轴900，以在处理腔110中旋转工件114。
在(712)中，可选地，该方法包括获得指示工件114温度的温度测量值。例如，一个或多个温度测量器件167、168、传感器166和/或发射器150可以用于获得指示工件114温度的温度测量值。例如，在实施方式中，通过：利用一个或多个发射器向工件的一个或多个表面发射校准辐射；利用一个或多个传感器测量由一个或多个发射器发射并由工件的一个或多个表面反射的校准辐射的反射部分；以及至少部分地基于反射部分确定工件114的反射率。在一些实施方式中，该工件反射率测量值可以通过在脉冲频率下调制一个或多个发射器中的至少一个获得；并从至少部分基于脉冲频率的一个或多个传感器分离至少一个测量值。工件114的发射率可以通过工件114的反射率确定。在一些其他实施方式中，使用一个或多个传感器来获得来自工件114的直接辐射测量值。可以使用一个或多个窗阻挡至少一部分的由一个或多个加热灯141发射的宽带辐射入射到温度测量器件167、168和反射传感器166上。工件114的温度可以通过工件114的辐射和发射率来确定。
在(714)中，停止工艺气体流入处理腔和热源140辐射发射，因此结束工件处理。
在(716)中，该方法包括将工件114从处理腔110中取出。例如，工件114可以被从处理腔110中的工件支撑件112上取下。然后该处理装置可被调节用于额外工件的下一步处理。
在实施方式中，如图9中各种箭头所阐明的，该方法可包括以不同顺序或结合的所列的步骤。例如，在一些实施方式中，工件114被放置在处理腔110中，并在允许工艺气体进入处理腔110中之前暴露于辐射中。此外，该辐射可以交替地发射在工件114的背面和工件114的正面，或者辐射可以在处理腔110中同时发射到工件114的正面和背面。工艺气体可以被允许进入处理腔110中，同时在工件114的正面或背面发射辐射。进一步，可以在处理腔110中保持真空压力，同时工艺气体被允许进入处理腔110中，在工件114的正面和背面发射辐射，和/或获得温度测量值。此外，可以在向工件的前面或背面发射辐射的步骤之前、期间和/或之后通过旋转系统900旋转热源140。
本发明的其他方面由以下条款的主题提供：
一种用于在处理装置中处理工件的方法，该工件包含正面和背面，该方法包括：将工件放置在设置于处理腔内的工件支撑件上，允许一种或多种工艺气体进入处理腔，保持处理腔内的真空压力，通过一个或多个辐射热源发射导向工件的一个或多个表面的辐射以加热工件的至少一部分表面，旋转该一个或多个辐射热源，以及获得指示工件温度的温度测量值。
任何先前的条款的方法，其中由一个或多个辐射热源发射导向工件的一个或多个表面的辐射包含在工件正面发射辐射。
任何先前的条款的方法，其中由一个或多个辐射热源发射导向工件的一个或多个表面的辐射包含在工件背面发射辐射。
任何先前的条款的方法，使用一个或多个排气口从处理腔中移除气体。
任何先前的条款的方法，还包含在工件周围设置泵送板，该泵送板提供一个或多个通道，用于将工艺气体导向通过处理腔。
任何先前的条款的方法，其中工艺气体包含含氧气体、含氢气体、含氮气体、含碳氢化合物的气体、含氟气体或其组合。
任何先前的条款的方法，其中获得指示工件反射率的测量值，包含：通过一个或多个发射器在工件的一个或多个表面发射校准辐射；通过一个或多个传感器测量由一个或多个发射器发射并由工件的一个或多个表面反射的校准辐射的反射部分；以及至少部分地基于反射部分确定工件的反射率。
任何先前的条款的方法，其中该方法还包括：在脉冲频率下调制由一个或多个发射器发射的校准辐射和至少部分地基于脉冲频率隔离，从一个或多个传感器分离至少一个测量值。
任何先前的条款的方法，还包含：通过一个或多个窗阻挡由配置为加热工件的一个或多个加热灯发射的至少一部分宽带辐射入射到一个或多个传感器上。
任何先前的条款的方法，还包含阻止工艺气体的流动或发射辐射。
任何先前的条款的方法，还包含从处理腔移出工件。
尽管本主题已经详细描述了关于其具体示例性实施方式，应当理解的是，本领域技术人员在获得了对前述的理解后，可以容易地对这些实施例产生改变、变化和等同物产生替代物。因此，本公开的范围是示例的方式而不是以限制的方式，且本主题公开不排除包括这些对本领域技术人员明显的本主题的修改、变化和/或添加。

Claims (20)

1.一种处理工件的处理装置，所述工件具有正面和与正面相反的背面，所述处理装置包括：
处理腔，具有第一侧和与所述处理腔的第一侧相反的第二侧；
工件支撑件，设置在所述处理腔内，所述工件支撑件配置为支撑所述工件，其中所述工件的背面面向所述工件支撑件；
气体输送系统，配置为使一种或多种工艺气体从所述处理腔的第一侧流入所述处理腔中；
一个或多个辐射热源，设置在所述处理腔的第二侧，所述一个或多个辐射热源配置为从所述工件的背面加热所述工件；和
旋转系统，配置为旋转所述一个或多个辐射热源；
一个或多个介电窗，设置在所述工件支撑件和所述一个或多个辐射热源之间。
2.根据权利要求1所述的处理装置，包括一个或多个排气口，用于从所述处理腔中移除气体，使得能够保持真空压力。
3.根据权利要求1所述的处理装置，包括一个或多个气体分配板，设置在所述处理腔的第一侧，其中设置一个或多个气体分配板，使得所述一种或多种工艺气体在处理腔中能够更均匀地暴露至所述工件的正面。
4.根据权利要求1所述的处理装置，其中，所述一个或多个介电窗包含石英，且所述工件支撑件包含石英。
5.根据权利要求1所述的处理装置，其中，所述一个或多个辐射热源配置为发射宽带辐射以加热所述工件。
6.根据权利要求5所述的处理装置，其中，所述一个或多个介电窗包含一个或多个透射区域以及一个或多个不透射区域，所述一个或多个透射区域对温度测量波长范围内的至少一部分辐射是透射的，所述一个或多个不透射区域对所述温度测量波长范围内的辐射是不透射的，其中所述一个或多个不透射区域配置为阻挡所述辐射热源发射的所述温度测量波长范围内的至少一部分宽带辐射。
7.根据权利要求6所述的处理装置，其中，所述一个或多个介电窗包含石英，且所述一个或多个不透射区域比所述一个或多个透射区域包含更高水平的羟基(OH)基团。
8.根据权利要求1所述的处理装置，其中，所述一个或多个辐射热源配置为在加热波长范围内发射单色辐射，其中所述加热波长范围不同于温度测量波长范围。
9.根据权利要求1所述的处理装置，包括工件温度测量系统，配置在温度测量波长范围内，获得指示工件背面温度的温度测量值。
10.根据权利要求9所述的处理装置，其中，所述工件温度测量系统配置为获得所述工件的反射率测量值。
11.根据权利要求10所述的处理装置，其中，所述温度测量系统包括：
一个或多个发射器，配置在温度测量波长范围内发射校准辐射；和
一个或多个传感器，其中由所述一个或多个发射器发射的至少一部分校准辐射被所述工件反射，并被所述一个或多个传感器收集。
12.根据权利要求11所述的处理装置，其中，所述发射器通过强度调制向所述工件发射所述校准辐射。
13.一种处理工件的处理装置，所述工件具有正面和与所述正面相反的背面，所述处理装置包括：
处理腔，具有第一侧和与所述处理腔的第一侧相反的第二侧；
工件支撑件，设置在所述处理腔内，所述工件支撑件配置为支撑所述工件，其中所述工件的背面面向所述工件支撑件；
气体输送系统，配置为使一种或多种工艺气体流入所述处理腔；
第一组的一个或多个辐射热源，设置在所述处理腔的第一侧，所述第一组的一个或多个辐射热源配置为从所述工件的正面加热所述工件；
第二组的一个或多个辐射热源，设置在所述处理腔的第二侧，所述第二组的一个或多个辐射热源配置为从所述工件的背面加热所述工件；
第一介电窗，设置在所述工件和设置在所述处理腔的第一侧的上述第一组的一个或多个辐射热源之间；
第二介电窗，设置在所述工件支撑件和设置在所述处理腔的第二侧的所述第二组的一个或多个辐射热源之间；
旋转系统，配置为旋转所述第一组的一个或多个辐射热源或所述第二组的一个或多个辐射热源中至少之一；和
工件温度测量系统，配置在温度测量波长范围，获得指示工件背面温度的温度测量值。
14.根据权利要求13所述的处理装置，包括一个或多个排气口，用于从所述处理腔移除气体，使得能够保持真空压力。
15.根据权利要求13所述的处理装置，其中，所述第一介电窗和第二介电窗包含石英，且所述工件支撑件包含石英。
16.根据权利要求13所述的处理装置，其中，所述一个或多个辐射热源配置为发射宽带辐射以加热所述工件。
17.根据权利要求13所述的处理装置，其中，所述第一介电窗和第二介电窗包含一个或多个透射区域以及一个或多个不透射区域，所述一个或多个透射区域对至少温度测量波长范围内的一部分辐射是透射的，所述一个或多个不透射区域对温度测量波长范围内的辐射是不透射的，其中所述一个或多个不透射区域配置为阻挡由所述辐射热源发射的温度测量波长范围内的至少一部分宽带辐射。
18.根据权利要求17所述的处理装置，其中，所述第一介电窗和第二介电窗包含石英，且所述一个或更多不透射区域包含比所述一个或多个透射区域更高水平的羟基(OH)基团。
19.根据权利要求13所述的处理装置，其中，所述一个或多个辐射热源配置为在加热波长范围内发射单色辐射，其中所述加热波长范围不同于温度测量波长范围。
20.根据权利要求13所述的处理装置，其中，所述工件温度测量系统，配置为获得所述工件的反射率测量值。
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