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TWI847038B - 具有電漿處理系統和熱處理系統的工件處理裝置 - Google Patents

具有電漿處理系統和熱處理系統的工件處理裝置 Download PDF

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TWI847038B
TWI847038B TW110118215A TW110118215A TWI847038B TW I847038 B TWI847038 B TW I847038B TW 110118215 A TW110118215 A TW 110118215A TW 110118215 A TW110118215 A TW 110118215A TW I847038 B TWI847038 B TW I847038B
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Ｐ 萊姆貝西斯
Ａ 旺斯德勒
Ｄ 赫茲勒
Ｊ 錫伯雷
羅爾夫 佈雷芒斯多費爾
曉晅 楊
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美商得昇科技股份有限公司
大陸商北京屹唐半導體科技股份有限公司
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Abstract

本公開提出了一種用於組合工件的電漿處理和熱處理的裝置。該裝置包括處理室、與處理室分開且設置在處理室的第一側的電漿室、以及配置為在電漿室中產生電漿的電漿源。石英工件支撐體設置在處理室內，該工件支撐體配置為支撐工件。一個或多個配置為加熱工件的輻射熱源設置在處理室的第二側且與第一側相對的側上。在工件支撐體與一個或多個熱源之間設置真空介電窗。此外，該裝置包括配置為獲得指示工件溫度的溫度測量值的溫度測量系統。

Description

具有電漿處理系統和熱處理系統的工件處理裝置
本公開總體涉及半導體處理裝置，例如可操作以執行工件的電漿處理和熱處理的設備。
電漿處理廣泛地用於半導體工業中，用於材料沉積、材料改性、材料去除以及半導體晶片和其它基板的相關處理。電漿源(例如，電感耦合電漿源、電容耦合電漿源、微波電漿源、電子迴旋共振電漿源等)通常用於電漿處理，以產生用於處理基板的高密度電漿和反應性物質。電漿中的反應性物質可包括帶正電的離子和帶負電的離子、帶負電的電子、電荷中性的自由基和其它高能的中性粒子。為了避免材料的電荷損壞，來自遠端電漿室中產生的電漿的帶電物質可以被過濾掉，而電荷中性自由基和其它高能中性粒子可以穿過分離柵格進入處理室以處理基板，例如半導體晶片。
熱處理也用於半導體晶片和其它基板的處理。通常，如本文所使用的熱處理室是指加熱工件的裝置，所述工件例如半導體工件。這種裝置可包括用於支撐一個或多個工件的支撐板和用於加熱工件的能量 源，例如加熱燈、雷射器或其它熱源。在熱處理期間，工件可以在受控環境下加熱。
許多熱處理製程需要在一定溫度範圍內加熱工件，使得在工件上發生各種化學和物理轉變。例如，在快速熱處理期間，工件可以在通常小於幾分鐘的持續時間內由燈陣列從約300℃加熱到約1,200℃的溫度。在這些過程中，主要目標可以是根據各種期望的加熱方案可靠且準確地測量和控制工件的溫度。
在半導體晶片和其它基板的製程流程中，可以有順序地進行電漿處理和熱處理步驟。代替用於電漿處理和熱處理的兩個單獨的處理裝置，能夠對工件進行電漿處理和熱處理二者的單個處理裝置對於減少製造週期時間和製造成本是理想的。此外，在半導體和其它基板的處理流程中，處理步驟可能需要對工件同時進行電漿處理和熱處理。因此，期望一種能夠對工件進行電漿處理和熱處理二者的處理裝置。
本公開的實施例的實施態樣和優點將在以下描述中部分地闡述，或者可以從描述中得知，或者可以通過實施例的實踐得知。
本發明的示例實施態樣涉及一種用於處理工件的處理裝置。該處理裝置包括：處理室；電漿室，與所述處理室分開，設置在所述處理室的第一側；氣體輸送系統，所述氣體輸送系統組態為將一種或多種製程氣體輸送至所述電漿室；電漿源，配置為在所述電漿室中由所述一種或多種製程氣體產生電漿；工件支撐體，設置在所述處理室內，所述工件 支撐體配置為支撐工件，所述工件支撐體包括石英，其中，所述工件的背側面向所述工件支撐體；一個或多個輻射熱源，配置在所述處理室的所述第一側的相對側，所述相對側也是第二側，所述一個或多個輻射熱源配置為從所述工件的所述背側加熱所述工件；真空介電窗，設置在所述工件支撐體與所述一個或多個輻射熱源之間；工件溫度測量系統，配置為在溫度測量波長範圍處以獲得指示所述工件的溫度的溫度測量值；以及工件溫度控制系統，配置為控制對輻射熱源供電。
參照以下描述和所附請求項，將更好地理解各種實施例的這些和其它特徵、實施態樣和優點。併入本說明書並構成本說明書的一部分的附圖示出了本公開的實施例，並且與描述一起用於解釋相關原理。
100:處理裝置
108、108a、108b:真空介電窗
109:保護環
110、110a、110b:處理室
112、112a、112b:工件支撐體
114、114a、114b:工件
115:支撐銷
120、120a、120b:電漿室
122:介電質側壁
124:頂板
125:電漿室內部
128:法拉第遮罩體
130:感應線圈
132:匹配網路
134:RF功率產生器
135:電漿源
140:熱源
141:加熱燈
150:發射器
151、151a、151b:氣體分配通道
155、155a、155b:氣體輸送系統
158、158a、158b:閥
159、159a、159b:進料氣體管線
160:不透明區域
161:透明區域
166:反射率感測器
167、168:溫度測量裝置
175:控制器
180:門
185、185a、185b:氣體流量控制器
200、200a、200b:分離柵格
210:第一柵格板
220:第二柵格板
800:反射器
802:冷卻通道
804:箭頭
806:箭頭
900、900a、900b:旋轉軸
910:泵送板
912、913:泵送通道
920:旋轉裝置
921:排氣口
1000:氣口
1002:氣體
1200:處理裝置
1202:壁
在參照附圖的說明書中闡述了針對本領域普通技術人員的實施例的詳細討論，其中：圖1示出了根據本公開的示例實施態樣的示例處理系統；圖2示出了根據本公開的示例實施態樣的示例處理系統；圖3示出了根據本公開的示例實施態樣的示例處理系統的一部分；圖4示出了根據本公開的示例性實施態樣的示例泵送板；圖5示出了根據本公開的示例實施例的示例處理系統；圖6示出了根據本公開的示例實施例的示例處理系統；圖7示出了根據本公開的示例實施例的示例溫度測量系統； 圖8示出了根據本公開的示例實施例的示例後電漿氣體噴射系統；圖9示出了根據本公開的示例實施態樣的示例處理系統；以及圖10示出了根據本公開的示例實施態樣的方法的示例流程圖。
現在將詳細參照實施例，在附圖中示出了實施例的一個或多個示例。每個示例是作為對實施例的解釋而提供的，而不是對本公開的限制。實際上，對於本領域技術人員來說明顯的是，在不背離本公開的範圍或精神的情況下，可以對實施例進行各種修改和變化。例如，作為一個實施例的一部分示出或描述的特徵可與另一實施例一起使用，以產生又一實施例。因此，本公開的各實施態樣旨在覆蓋這樣的修改和變化。
各種工件加工處理可能需要電漿處理、熱處理或兩者。通常，電漿處理和熱處理(例如快速熱處理)必須在不同的裝置或處理室中進行，以便精確地控制製程參數。此外，在電漿和熱處理期間，可能難以獲得工件的精確工件溫度測量值。
因此，本公開的各實施態樣提供了許多技術效果和益處。例如，本文提供的處理裝置允許在同一處理室中進行電漿和熱處理二者的能力，從而減少半導體處理工廠中的製造週期時間、製造成本和總裝置占 地面積。此外，本文提供的裝置包括溫度測量系統，能夠在處理期間精確地確定工件中心和周邊處兩者的工件溫度。
可以對本公開的這些示例實施例進行變化和修改。如在說明書中所使用的，單數形式“一”、“和”以及“該(所述)”包括複數指示物，除非上下文另外清楚地指明。“第一”、“第二”、“第三”等的使用被用作識別字，並且不一定指示任何順序、暗示的或其它。為了說明和討論的目的，可以參照“基板”"或“工件”來討論示例實施態樣。使用本文提供的公開內容，本領域普通技術人員將理解，本公開的示例性實施態樣可與任何合適的工件一起使用。專有名詞“約”與數值結合使用是指在所述數值的20%內。
圖1示出了可以用於執行根據本公開的示例實施例的過程的示例處理裝置100。如圖所示，處理裝置100包括處理室110和與處理室110分開的電漿室120。處理室110包括工件支撐體112或基座，工件支撐體112或基座可操作以保持待處理的工件114(例如半導體晶片)。在該示例說明中，電漿由感應耦合電漿源135在電漿室120(即，電漿產生區域)中產生，並且期望的物質通過分離柵格200從電漿室120傳輸到工件114的表面。
為了說明和討論的目的，參照電感耦合電漿源討論本公開的各實施態樣。使用本文提供的公開內容，本領域普通技術人員將理解，在不偏離本公開範圍的情況下，可以使用任何電漿源(例如，電感耦合電漿源、電容耦合電漿源等)。
電漿室120包括介電質側壁122和頂板124。介電質側壁122、頂板124和分離柵格200限定電漿室內部125。介電質側壁122可以由介電質材料、例如石英和/或氧化鋁形成。介電質側壁122可以由陶瓷材料形成。電感耦合電漿源135可包括感應線圈130，感應線圈130設置為鄰近電漿室120周圍的介電質側壁122。感應線圈130通過合適的匹配網路132耦合到RF功率產生器134。感應線圈130可由任何合適的材料形成，包括適於在電漿室120內誘發電漿的導電材料。製程氣體可從氣體輸送系統155和環形氣體分配通道151或其它合適的氣體引入機構提供到腔室內部125。當感應線圈130由來自RF功率產生器134的RF功率激勵時，可在電漿室120中產生電漿。在特定實施例中，處理裝置100可包括任選的接地法拉第遮罩體128，以減少感應線圈130對電漿的電容耦合。接地法拉第遮罩體128可由任何合適的材料或導體形成，包括與感應線圈130類似或基本類似的材料。
如圖1所示，分離柵格200將電漿室120與處理室110分開。分離柵格200可用於從由電漿室120中的電漿產生的混合物中進行離子過濾，以產生經過濾的混合物。經過濾的混合物可以暴露於處理室110中的工件114。
在一些實施例中，分離柵格200可以是多板分離柵格。例如，分離柵格200可包括以彼此平行的關係隔開的第一柵格板210和第二柵格板220。第一柵格板210和第二柵格板220可以分開一定距離。
第一柵格板210可以具有第一柵格圖案，該第一柵格圖案具有多個孔。第二柵格板220可以具有第二柵格圖案，該第二柵格圖案具有多個孔。第一柵格圖案可以與第二柵格圖案相同或不同。帶電粒子可 以在它們通過分離柵格中的每個柵格板210、220的孔的路徑中在壁上重新結合。中性物質(例如，自由基)可以相對自由地流動通過第一柵格板210和第二柵格板220中的孔。孔的尺寸和每個柵格板210和220的厚度可以影響帶電粒子和中性粒子的透過性。
在一些實施例中，第一柵格板210可以由金屬(例如鋁)或者其它導電材料製成，和/或第二柵格板220可以由導電材料或者介電質材料(例如石英、陶瓷等)製成。在一些實施例中，第一柵格板210和/或第二柵格板220可以由其它材料、例如矽或者碳化矽製成。在柵格板由金屬或其它導電材料製成的情況下，柵格板可接地。在一些實施例中，柵格元件可包括具有一個柵格板的單個柵格。
在一些實施例中，柵格板可以具有設置在其中的一個或者多個冷卻機構，用於在處理裝置的操作期間冷卻柵格板。例如，可在柵格板中設置一個或多個冷卻通道。空氣或流體(例如水)可被泵送通過冷卻通道以降低柵格板的溫度。其它已知的冷卻化學品可以被泵送通過冷卻通道以冷卻柵格板。
工件114可以是任何合適的工件或包括任何合適的工件，例如半導體工件，例如矽晶片。在一些實施例中，工件114可以是摻雜矽晶片或包括摻雜矽晶片。例如，可摻雜矽晶片，使得矽晶片的電阻率大於約0.1Ω．cm，例如大於約1Ω．cm。
現在將參照圖1-8討論處理裝置的示例實施例。如圖1所示，根據本公開的示例實施態樣，裝置100可包括氣體輸送系統155，氣體輸送系統155配置為例如經由氣體分配通道151或其它分配系統 (例如，噴頭)將製程氣體輸送到電漿室120。氣體輸送系統可包括多個進料氣體管線159。可使用閥158和/或氣體流量控制器185來控制進料氣體管線159，以將期望量的氣體輸送至電漿室中作為製程氣體。氣體輸送系統155可用於輸送任何合適的製程氣體。示例的製程氣體包括含氧氣體(例如O2、O3、N2O、H2O)、含氫氣體(例如H2、D2)、含氮氣體(例如N2、NH3、N2O)、含氟氣體(例如CF4、C2F4、CHF3、CH2F2、CH3F、SF6、NF3)、含烴氣體(例如CH4)或它們的組合。可根據需要添加含有其它氣體的其它進料氣體管線。在一些實施例中，製程氣體可與惰性氣體混合，該惰性氣體可被稱為“載體”氣體，例如He、Ar、Ne、Xe或N2。控制閥158可用於控制各供給氣體管線的流速，以使製程氣體流入電漿室120中。在實施例中，氣體輸送系統155可以用氣體流量控制器185控制。
待處理的工件114在處理室110中由工件支撐體112支撐。工件支撐體112可被操作以在熱處理期間支撐工件114(例如，工件支撐板)。在一些實施例中，工件支撐體112可配置為支撐多個工件114，以便同時進行處理。在一些實施例中，工件支撐體112可以在熱處理之前、期間和/或之後旋轉工件114。在一些實施例中，工件支撐體112可以是透明的和/或以其它方式配置為允許至少一些輻射至少部分地穿過工件支撐體112，包括從熱源140到工件114的輻射、從發射器150到工件114的輻射、從工件114到溫度測量裝置167和168的輻射、以及發射器150的由工件114反射到反射率感測器166的輻射。例如，在一些實施例中，可以選擇工件支撐體112的材料以允許期望的輻射穿過工件支撐體112，諸如由工件114和/或發射器150發射的輻射。 在一些實施例中，工件支撐體112可以是石英材料或包括石英材料，例如不含羥基的石英材料。
工件支撐體112可包括一個或多個從工件支撐體112延伸的支撐銷115，例如至少三個支撐銷。在一些實施例中，工件支撐體112可與處理室110的頂部隔開，例如與分離柵格200隔開。在一些實施例中，支撐銷115和/或工件支撐體112能夠從熱源140傳遞熱量和/或從工件114吸收熱量。在一些實施例中，支撐銷115可由石英製成。
處理裝置還可包括穿過真空介電窗108的旋轉軸900，旋轉軸900配置為在處理室110中支撐工件支撐體112。例如，旋轉軸900在一端聯接至工件支撐體112，並且另一端周圍聯接至能夠使旋轉軸900旋轉360°的旋轉裝置920(如圖3所示)。例如，在工件114的處理(例如，熱處理)期間，工件114可以連續地旋轉，使得由一個或多個熱源140產生的熱量可以均勻地加熱工件114。在一些實施例中，工件114的旋轉在工件114上形成徑向加熱區域，這能夠有助於在加熱迴圈期間提供良好的溫度均勻性控制。
在某些實施例中，應理解，旋轉軸900的一部分配置於處理室110中，而旋轉軸900的另一部分以使得可在處理室110中維持真空壓力的方式配置於處理室110外部。例如，在工件114的處理期間，可能需要在處理室110中維持真空壓力。另外，在處理期間將需要旋轉工件114。因此，旋轉軸900被定位成穿過真空介電窗108並位於處理室110中，使得旋轉軸900能夠有助於工件114的旋轉，同時在處理室110中維持真空壓力。
在其它實施例中，旋轉軸900可聯接至平移裝置，該平移裝置(圖中未示出)能夠以豎向方式上下移動旋轉軸900和工件支撐體112。例如，當從處理室110裝載或卸載工件114時，可能希望經由工件支撐體112升高工件114，使得移出裝置可用於容易地到達工件114並將工件114從處理室110移出。示例性移出裝置可包括機器人基座。在其它實施例中，工件支撐體112可能需要豎向移動，以便對處理室110和與處理室110相關聯的元件提供例行維護。可聯接到旋轉軸900的合適的平移裝置包括波紋管或能夠以豎向運動平移旋轉軸900的其它機械或電氣裝置。
處理裝置100可包括一個或多個熱源140。在一些實施例中，熱源140可包括一個或多個加熱燈141。例如，包括一個或多個加熱燈141的熱源140可發射熱輻射以加熱工件114。在一些實施例中，例如，熱源140可以是寬頻輻射源，包括弧光燈、白熾燈、鹵素燈、任何其它合適的加熱燈或它們的組合。在一些實施例中，熱源140可以是單色輻射源，包括發光碘化物、雷射碘化物、任何其它合適的加熱燈或它們的組合。熱源140可包括加熱燈141的元件，其例如定位成加熱工件114的不同區域。在加熱工件114的同時，可以控制供應給每個加熱區域的能量。此外，還可以以開環方式控制施加到工件114的各個區域的輻射的量和/或類型。在這種配置中，在手動優化之後，可以預先確定各個加熱區域之間的比例。在其它實施例中，可以基於工件114的溫度以閉環方式控制施加到工件114的各個區域的輻射的量和/或類型。
在一些實施例中，例如反射器800(例如，反射鏡)的導向元件可配置為將輻射從熱源140引導至處理室110中。在某些實施例 中，反射器800可配置為將來自一個或多個加熱燈141的輻射朝向工件114和/或工件支撐體112引導。例如，一個或多個反射器800可如圖5和圖6所示相對於熱源140設置。可在反射器800之間或之內設置一個或多個冷卻通道802。如圖6中的箭頭804所示，環境空氣可以穿過一個或多個冷卻通道802以冷卻一個或多個熱源140，例如加熱燈141。
根據本公開的示例實施態樣，可在熱源140與工件支撐體112之間設置一個或多個真空介電窗108。根據本公開的示例實施態樣，真空介電窗108可設置在工件114和熱源140之間。真空介電窗108可配置為選擇性地阻擋由熱源140發射的輻射(例如，寬頻輻射)的至少一部分進入處理室110的一部分。例如，真空介電窗108可包括不透明區域160和/或透明區域161。如本文所用，“不透明”是指對於給定波長通常具有小於約0.4(40%)的透射率，並且“透明”是指對於給定波長通常具有大於約0.4(40%)的透射率。
不透明區域160和/或透明區域161可以定位成使得不透明區域160阻擋來自熱源140的某些波長下的雜散輻射，並且透明區域161允許例如發射器150、反射率感測器166和/或溫度測量裝置167、168對處理室110中的工件114在被不透明區域160阻擋的波長下沒有阻擋。這樣，真空介電窗108能夠有效地保護處理室110免受給定波長的熱源140的污染，同時仍然允許熱源140加熱工件114。不透明區域160和透明區域161通常可以分別被定義為對特定波長不透明和透明，即至少對於特定波長的輻射，不透明區域160是不透明的，而透明區域161是透明的。
包括不透明區域160和/或透明區域161的真空介電窗108可以由任何合適的材料和/或構造形成。在一些實施例中，真空介電窗108可以是石英材料或包括石英材料。此外，在一些實施例中，不透明區域160可以是或包括含羥基(OH)的石英，例如羥基(OH-)摻雜的石英，並且透明區域161可以是不含羥基的石英或包括不含羥基的石英。根據本公開，羥基摻雜的石英能夠表現出期望的波長阻擋性質。例如，羥基摻雜的石英能夠阻擋具有約2.7微米波長的輻射，其可以對應於處理裝置100中的一些感測器(例如，反射率感測器166和溫度測量裝置167、168)工作下的溫度測量波長，而不含羥基的石英可以對具有約2.7微米波長的輻射是透明的。因此，羥基摻雜的石英區域能夠保護感測器(例如，反射率感測器166和溫度測量裝置167、168)免受處理室110中的波長的雜散輻射(例如，來自熱源140)，並且不含羥基的石英區域可以至少部分地設置在感測器的視場內，以允許感測器獲得熱處理系統內的波長下的測量值。
因此，在實施例中，真空介電窗108包括對溫度測量波長範圍內的輻射的至少一部分透明的一個或多個透明區域161和對溫度測量波長範圍內的輻射的一部分不透明的一個或多個不透明區域160。一個或多個不透明區域160配置為阻擋由熱源140發射的在溫度測量波長範圍內的寬頻輻射的至少一部分。
保護環109可用於減輕來自工件114的一個或多個邊緣的輻射的邊緣效應。保護環109可圍繞工件114的周邊定位。此外，在實施例中，處理裝置包括圍繞工件114設置的泵送板910。例如，圖4示出了可以在所提供的實施例中使用的示例泵送板910。泵送板910包括 一個或多個泵送通道912、913，以便於氣體流過處理室110。例如，泵送板910可包括圍繞工件114配置的連續泵送通道912。連續泵送通道912可包括環形開口，該環形開口配置為允許氣體從工件114的第一側(例如頂側)流到工件的第二側(例如背側)。連續泵送通道912可圍繞保護環109同心設置。附加的抽吸通道913可以設置在泵送板910中，以便於氣體在處理室110中運動。泵送板910可以是石英材料或包括石英材料。此外，在一些實施例中，泵送板910可以是或包括含羥基(OH)的石英，例如羥基摻雜的石英(例如，含有顯著含量羥基的石英)。根據本公開，羥基摻雜的石英能夠表現出期望的波長阻擋性質。
可以在處理室110中設置一個或多個排氣口921，一個或多個排氣口921配置為將氣體泵送出處理室110，使得可以在處理室110中維持真空壓力。例如，製程氣體可以從電漿室120流過一個或多個分離柵格200，並且按照圖6中所示的箭頭進入處理室110。製程氣體暴露於工件114，然後圍繞工件114的任一側流動，並且經由一個或多個排氣口921從處理室110排出。製程氣體的流動如圖6中的箭頭806所示。一個或多個泵送板910可以圍繞工件114的外周設置，以便於製程氣體流動。隔離門180在打開時允許工件114進入處理室110，並且在關閉時使得處理室110密封，使得可以在處理室110中維持真空壓力，從而可以對工件114執行熱處理。
在實施例中，處理裝置100可包括控制器175。控制器175控制處理室110中的各種元件以引導工件114的處理。例如，控制器175可用於控制熱源140。另外和/或可替代地，控制器175可用於控制工件溫度測量系統，包括例如發射器150、反射率感測器166和/或溫 度測量裝置167、168。控制器175也可以執行一個或多個製程參數，例如控制氣體流量控制器185和改變處理室110的條件，以便在工件114的處理期間保持處理室中的真空壓力。控制器175可包括例如一個或多個處理器和一個或多個記憶體裝置。一個或多個記憶體裝置可以存儲電腦可讀指令，當由一個或多個處理器執行時，這些電腦可讀指令使得一個或多個處理器執行操作，諸如本文描述的控制操作中的任何一個。
特別地，圖1-2示出了可用於工件溫度測量系統的某些元件，包括一個或多個溫度測量裝置167、168。在實施例中，溫度測量裝置167相對於溫度測量裝置168位於更居中的位置。例如，溫度測量裝置167可以設置在工件支撐體112的中心線上或中心線附近，使得當工件114設置在工件支撐體112上時，溫度測量裝置167可以獲得對應於工件114中心的溫度測量值。溫度測量裝置168可設置在工件支撐體112中心線的外部位置，使得溫度測量裝置168可測量工件114沿工件114外周的溫度。因此，溫度測量系統包括能夠在工件114上的不同位置處測量工件114的溫度的一個或多個溫度測量裝置。溫度測量裝置167、168可包括能夠感測從工件114發射的輻射的一個或多個感測器，例如高溫計。溫度測量裝置167、168也可包括一個或多個能夠感測由發射器發射並由工件反射的輻射的反射部分的感測器，這將在下面更詳細地討論。
例如，在一些實施例中，溫度測量裝置167、168可配置為測量由工件114發射的在溫度測量波長範圍下的輻射。例如，在一些實施例中，溫度測量裝置167、168可以是高溫計，該高溫計配置為測量由工件發射的處於溫度測量波長範圍內的波長的輻射。在不透明區域160 包括羥基摻雜的石英的實施例中，可以選擇波長，使得透明區域161對例如2.7微米透明和/或不透明區域160對其不透明。第一波長可另外對應於由工件114發射的黑體輻射的波長。因此，溫度測量波長範圍可包括2.7微米。
在一些實施例中，溫度測量系統包括一個或多個發射器150和一個或多個反射率感測器166。例如，在實施例中，工件溫度測量系統還可包括發射器150，發射器150配置為發射以傾斜角度指向工件114的輻射。在實施例中，發射器150可以配置為發射紅外輻射。由發射器150發射的輻射在本文中也可被稱為校準輻射(calibration radiation)。由發射器150發射的輻射可以被工件114反射，形成由反射率感測器166收集的輻射的反射部分。工件114的反射率可以由入射到反射率感測器166上的輻射的反射部分的強度來表示。對於不透明工件114，工件114的發射率可隨後由工件114的反射率來計算。同時，由工件114發射的輻射可以由溫度測量裝置167和168中的感測器測量。在一些實施例中，由工件114發射並由溫度測量裝置167和168中的感測器測量的這種輻射不構成由發射器150發射並由工件114反射的校準輻射的反射部分。最後，可基於由工件114發射的輻射結合工件114的發射率來計算工件114的溫度。
由發射器(例如發射器150)發射的和/或由感測器(例如反射率感測器166和/或溫度測量裝置167、168中的感測器)測量的輻射可以具有一個或多個相關波長。例如，在一些實施例中，發射器可以是或包括發射輻射的窄帶發射器，使得所發射的輻射的波長範圍在數值的公差內，諸如在數值的10%內，在這種情況下，發射器由數值來指代。在 一些實施例中，這可以通過發射寬頻光譜(例如，普朗克光譜)的寬頻發射器和配置為僅使寬頻光譜內的窄帶通過的諸如光學陷波濾波器的光學濾波器的組合來實現。類似地，感測器可以配置為測量數值波長處(例如，在其公差內)的窄帶輻射的強度。例如，在一些實施例中，諸如高溫計的感測器可包括配置為測量(例如選擇用於測量)特定窄帶波長的一個或多個頭部。
根據本公開的示例實施態樣，一個或多個透明區域161可至少部分地設置在發射器150和/或反射率感測器166的視場中。例如，發射器150和反射率感測器166可以在透明區域161透明的溫度測量波長範圍下操作。例如，在一些實施例中，發射器150和/或反射率感測器166可以在2.7微米下操作。如圖1和圖2所示，透明區域161可以定位成使得輻射流(通常由虛線表示)從發射器150出發，通過透明區域161，被工件114反射，並由反射率感測器166收集，而不被真空介電窗108(例如不透明區域160)阻擋。類似地，不透明區域160可以設置在真空介電窗108上的在發射和反射的輻射流之外的區域中，以保護工件114、尤其是保護反射率感測器166免受來自熱源140的溫度測量波長範圍內的輻射。例如，在一些實施例中，可包括透明區域161以用於在2.7微米波長下操作的感測器和/或發射器。
在一些實施例中，發射器150和/或反射率感測器166可以是鎖相的。例如，在一些實施例中，發射器150和/或反射率感測器166可以根據鎖相機制來操作。例如，儘管不透明區域160可配置為阻擋來自熱源140的第一波長處的大部分雜散輻射，但在一些情況下，如上所述，雜散輻射仍然可被反射率感測器166感知到。根據鎖相機制操 作發射器150和/或反射率感測器166能夠即便存在雜散輻射也有助於提高強度測量的精度。
如圖7所示，參照圖表250、260討論示例鎖相機制。圖表250示出了由發射器150在溫度測量波長範圍內發射的輻射IIR的輻射強度隨時間(例如，在對工件114執行的處理過程的整個持續時間內)的變化。如圖表250所示，可以調變由發射器150發射的輻射強度。例如，發射器150可以在強度調製的情況下將校準輻射發射到工件114上。例如，由發射器150發射的輻射強度可以被調製為脈衝251。在一些實施例中，輻射可以由發射器150以脈衝模式發射。在一些其它實施例中，發射器150的恒定輻射可由旋轉斬波輪(圖中未示出)週期性地阻擋。斬波輪可包括一個或多個阻擋部和/或一個或多個通過部。斬波輪可以在發射器150的視場內轉動，使得來自發射器150的恒定輻射流被斬波輪的阻擋部間歇地中斷，並利用斬波輪的通過部通過。因此，由發射器150發射的恒定輻射流可以被調製為具有與斬波輪旋轉相對應的脈衝頻率的脈衝251。脈衝頻率可以被選擇為或包括與處理裝置100中的其它元件的操作幾乎沒有重疊或沒有重疊的頻率。例如，在一些實施例中，脈衝頻率可以是約130Hz。在一些實施例中，130Hz的脈衝頻率能夠是特別有利的，因為熱源140可配置為基本上不發射具有130Hz頻率的輻射。另外和/或可替代地，可以基於脈衝頻率而使反射率感測器166鎖相。例如，處理裝置100(例如，控制器175)可基於發射器150的以脈衝頻率調製且從工件114反射的校準輻射而使測量(例如工件114的反射率測量)脫離反射率感測器166。這樣，處理裝置100能夠在來自反射率感測器166的測量值上減少來自雜散輻射的干擾。在實施 例中，可以至少部分地基於脈衝頻率，將至少一個反射率測量與一個或多個感測器脫離。
類似地，圖表260示出了由反射率感測器166測量的反射輻射強度IR隨時間的變化。圖表260示出了隨著時間的推移(例如隨著工件114溫度增加)，腔室中的雜散輻射(由雜散輻射曲線261示出)會增加。這可歸因於例如工件114的發射率增大，相應地工件114的反射率相對於工件114的溫度升高、熱源140的強度增大和/或與工件114的處理有關的各種其它因素而減小。
在發射器150不發射輻射的時間點期間，反射率感測器166可以獲得對應於雜散輻射曲線261的測量值(例如雜散輻射測量值)。類似地，在發射器150發射輻射(例如脈衝251)的時間點期間，反射率感測器166可以獲得對應於總輻射曲線262的測量值(例如總輻射測量值)。然後，可以基於指示雜散輻射曲線261的該資訊來校正反射率測量值。
雖然示例實施例公開了反射率感測器166用於收集由發射器150發射的反射輻射，但是本公開不限於此。在某些實施例中，一個或多個加熱燈141可以用於發射類似于如本文所述的發射器150的輻射。例如，由一個或多個加熱燈141發射的輻射可包括第一輻射分量和第二輻射分量。發射的第一輻射分量配置為加熱工件114，而發射的第二輻射分量以脈衝頻率被調變。由一個或多個加熱燈141發射的經調製的第二輻射分量的一部分可以被工件114反射並被反射率感測器166收集，從而可以獲得工件114的反射率測量值。
在其它某些實施例中，溫度測量裝置167、168也可以配置有能夠以與反射率感測器166類似的方式起作用的感測器。即，溫度測量裝置167、168也可收集經調製的輻射(例如校準輻射)的反射部分，該反射部分可用於確定工件114的反射率測量值。在一些實施例中，處理裝置(例如控制器175)可以將工件114的第一輻射測量和工件114的第二反射率測量與反射率感測器166和/或溫度測量裝置167、168脫離。工件114的第二反射率測量是基於由發射器150、或者一個或多個加熱燈141發射的輻射的以脈衝頻率調變的反射部分。
在某些實施例中，工件溫度控制系統可用於控制對熱源140供電，以便調節工件114的溫度。例如，在某些實施例中，工件溫度控制系統可以是控制器175的一部分。在一些實施例中，工件溫度控制系統可配置為獨立於由溫度測量系統獲得的溫度測量值而改變對熱源140供電。然而，在其它實施例中，工件溫度控制系統可配置為至少部分地基於工件114的一個或多個溫度測量值來改變對熱源140供電。可以應用閉環回饋控制來調節對熱源140供電，使得熱源140施加到工件114的能量將工件加熱到不高於期望溫度。因此，工件114的溫度可通過熱源140的閉環回饋控制來保持，例如通過控制熱源140的功率來保持。
如上所述，熱源140能夠在加熱波長範圍內發射輻射，並且溫度測量系統能夠獲得關於溫度測量波長範圍的溫度測量值。因此，在某些實施例中，加熱波長範圍不同於溫度測量波長範圍。
圖8示出了根據本公開的示例實施例的在分離柵格處的示例後電漿氣體注入。將參照圖1的處理裝置100作為示例來討論圖8。
根據本公開的示例實施態樣，處理裝置100可包括一個或多個氣口1000，該一個或多個氣口1000配置為將氣體注入到流過分離柵格200的中性物質中。例如，氣口1000可操作以在多板分離柵格中的柵格板之間注入氣體(例如冷卻氣體)。以此方式，分離柵格可提供到中性物質中的後電漿氣體注入。後電漿氣體注入可提供許多技術效果和益處。在一些實施例中，可以注入氣體以控制製程的均勻性特性。例如，可以注入中性氣體(例如惰性氣體)以對工件控制均勻性，例如在徑向方向上的均勻性。在一些其它實施例中，可以注入冷卻氣體以控制穿過分離柵格的自由基的能量。
分離柵格200可以是多板分離柵格(例如，圖1所示的雙板柵格、三板柵格、四板柵格等)。如圖8所示，處理裝置100可包括氣口1000，氣口1000配置為在第一柵格板210和第二柵格板220之間注入氣體1002，例如在形成於第一柵格板210和第二柵格板220之間的通道中注入氣體1002。更特別地，在電漿中產生的離子和中性物質的混合物可暴露於第一柵格板210。氣口1000可將氣體1002或其它物質注入到流經第一柵格板210的中性物質中。穿過第二柵格板220的中性物質可暴露於工件。在一些實施例中，氣口1000可在分離柵格200下方且工件114的表面上方的位置處將氣體1002直接注入到處理室110中。
來自氣口1000的氣體1002或其它物質可以處於比來自電漿室120的自由基更高或更低的溫度，或者可以與來自電漿室120的自由基具有相同的溫度。通過控制穿過分離柵格200的游離基的能量，可以使用氣體來調節或校正處理裝置100內的均勻性，例如游離基均勻性。非製程氣體可包括稀釋氣體(例如氮氣(N2))和/或惰性氣體(例 如氦氣(He)、氬氣(Ar)或其它惰性氣體)。在一些實施例中，氣體1002可以是惰性氣體，例如氦氣、氮氣和/或氬氣。
在實施例中，處理裝置可以具有如圖9所示的雙工件配置，例如，處理裝置1200包括電漿室120a、120b和處理室110a、110b。在實施例中，處理室110a、110b可由壁1202分隔。然而，在其它實施例中，預期處理室110包括未分隔的處理室(圖中未示出)。如圖所示，工件支撐體112a、112b設置在處理室110a、110b中，用於支撐工件114a、114b。一個或多個熱源140a、140b設置在處理室110a、110b的與電漿室120a、120b相對的一側。一個或多個分離柵格200a、200b將處理室110a、110b與電漿室120a、120b分開。一個或多個真空介電窗108a、108b設置在熱源140a、140b與工件支撐體112a、112b之間。一個或多個溫度測量裝置167a、167b配置為獲得工件114a、114b的溫度測量值，也可以相對於處理室110a、110b進行設置。雖然僅示出了溫度測量裝置167a、167b，但是雙工件處理裝置1200也可包括如本文所述的溫度測量系統的其它元件，包括發射器150、反射率感測器166、溫度測量裝置168等(圖9中未示出)。
旋轉軸900a、900b聯接至工件支撐體112a、112b，用於在處理室110a、110b中旋轉工件支撐體112a、112b。旋轉軸900a、900b的一部分可設置在處理室110a、110b中，而旋轉軸900a、900b的其它部分設置在處理室110a、110b的外部，從而能夠在旋轉軸900a、900b促進工件114a、114b的旋轉的同時，在處理室110a、110b中保持真空壓力。
裝置1200可包括氣體輸送系統155a、155b，氣體輸送系統155a、155b配置為例如經由氣體分配通道151a、151b或其它分配系統(例如噴頭)將製程氣體輸送至處理室110a、110b。氣體輸送系統155a、155b可包括多個進料氣體管線159a、159b。可以使用閥158a、158b和/或氣體流量控制器185a、185b控制進料氣體管線159a、159b，以將期望量的氣體輸送到電漿室中作為製程氣體。氣體輸送系統155a、155b可用於輸送任何合適的製程氣體。控制閥158a、158b可用於控制每個進料氣體管線的流速，以使製程氣體流入處理室110a、110b。在一些實施例中，氣體輸送系統155a、155b可由氣體流量控制器185a、185b控制。在一些其它實施例中，氣體輸送系統155可以是包括聯接至單個氣體分配管線的進料氣體管線159的整體系統，該單個氣體分配管線能夠經由氣體分配通道151(圖中未示出)將製程氣體輸送到電漿室120a、120b中。
這種雙工件配置允許處理多個工件。例如，工件可以在處理室110a中被傳送和處理，而另一工件在處理室110b中被同時處理。例如，第一處理室110a中的工件可以經由合適的電漿和/或熱處理來處理，而第二處理室110b中的另一工件可以經由合適的電漿和/或熱處理來處理。
圖10示出了根據本公開的示例實施態樣的一個示例方法(700)的流程圖。將參照圖1的處理裝置100通過示例的方式討論方法(700)。可以在任何合適的處理裝置中實施方法(700)。圖10為了說明和討論的目的示出了以特定循序執行的步驟。使用本文提供的公開內容，本領域普通技術人員將理解，在不脫離本公開範圍的情況下，本文描 述的任何方法的各步驟可以省略、擴展、同時執行、重排和/或以各種方式修改。另外，在不偏離本公開範圍的情況下，可以執行各種步驟(未示出)。
在(702)，該方法可包括將工件114放置在處理裝置100的處理室110中。處理室110可以與電漿室120分開(例如由分離柵格200分開)。例如，該方法可包括將工件114放置在圖1的處理室110中的工件支撐體112上。工件114可包括一個或多個層，所述一個或多個層包括矽、二氧化矽、碳化矽、一種或多種金屬、一種或多種介電質材料或它們的組合。
在(704)，該方法包括允許製程氣體進入電漿室。例如，製程氣體可以經由包括氣體分配通道151的氣體輸送系統155進入電漿室120。氣體輸送系統155可用於輸送能夠從工件114蝕刻至少一個材料層的製程氣體。例如，製程氣體可包括含氧氣體(例如O2、O3、N2O、H2O)、含氫氣體(例如H2、D2)、含氮氣體(例如N2、NH3、N2O)、含氟氣體(例如CF4、C2F4、CHF3、CH2F2、CH3F、SF6、NF3)、含烴氣體(例如CH4)或它們的組合。在一些實施例中，製程氣體可與惰性氣體混合，該惰性氣體可被稱為“載體”氣體，例如He、Ar、Ne、Xe或N2。控制閥158可用於控制各供給氣體管線的流速，以使製程氣體流入電漿室120中。氣體流量控制器185可以用於控制製程氣體的流量。
在(706)，該方法包括使用在電漿室120中誘導的電漿由製程氣體產生一種或多種物質。例如，為了產生一種或多種物質、或者自由基，可以用來自RF功率產生器134的RF功率來激勵感應線圈 130，以在電漿室120中由製程氣體產生電漿。所產生的電漿可包括一種或多種物質，該一種或多種物質包括自由基。合適的自由基可包括能夠從工件去除部分材料或材料層的蝕刻劑自由基。可以產生能夠改變工件114的表面性質的其它自由基。例如，可以產生能夠在工件的一部分上選擇性地沉積材料層的自由基。可產生能夠改變工件上材料層的化學或材料組成的自由基，包括但不限於表面清潔、表面平滑、材料氧化、材料氮化、材料摻雜等。合適的自由基的示例包括氫自由基、氧自由基、氟自由基及它們的組合。在一些實施例中，在電漿室中產生的電漿是包含一個或多個自由基的遠端電漿，該一個或多個自由基例如為氫自由基、氟自由基、氧自由基及它們的組合。
在(708)，該方法包括過濾一種或多種物質以產生經過濾的混合物。為了產生經過濾的混合物，可以經由將電漿室120與處理室110分開的分離柵格200來過濾一種或多種物質，以產生期望的自由基。分離柵格200可用於從由電漿室120中的電漿產生的混合物中進行離子過濾，以產生經過濾的混合物。經過濾的混合物可以含有一種或多種自由基。
在一些實施方案中，分離柵格200可配置為以大於或等於約90%、例如大於或等於約95%的效率過濾離子。離子過濾的效率百分比是指相對於混合物中離子總數從混合物中除去的離子量。例如，約90%的效率表示在過濾期間除去了約90%的離子。約95%的效率表明在過濾期間除去了約95%的離子。
在一些實施例中，分離柵格可以是多板分離柵格。多板分離柵格可具有平行的多個分離柵格板。可以選擇柵格板中的孔的佈置和對準，以提供用於離子過濾的期望效率，例如大於或等於約95%。
在一些實施例中，一個或多個分離柵格板可包括設置在其中的一個或多個冷卻通道。該方法可包括通過將水泵送通過一個或多個冷卻通道來冷卻一個或多個分離柵格。
此外，在一些實施例中，該方法包括允許非製程氣體通過分離柵格處或下方的一個或多個氣體注入口，以調節穿過分離柵格的自由基的能量。
在(710)，該方法包括將工件暴露於經過濾的混合物。經過濾的混合物可包括一種或多種能夠改性工件114表面的自由基。例如，經過濾的混合物可包括能夠從工件114剝離材料的一種或多種自由基。在其它實施例中，經過濾的混合物可包括能夠在工件114上沉積材料層的一種或多種自由基。在其它實施例中，經過濾的混合物可包括能夠改變工件114的表面上的一個或多個材料層的化學組成、或者化學或機械性質的一種或多種自由基。
在(712)處，該方法包括發射指向工件的一個或多個表面的輻射以加熱工件。例如，一個或多個熱源140可包括一個或多個加熱燈141。如本文先前所述，可使用其它合適的熱源。在一些實施例中，例如反射器800(例如反射鏡)的導向元件可配置為將輻射從熱源140引導至處理室110中並朝向工件114和/或工件支撐體112。
在某些實施例中，在加熱工件期間，工件114可在處理室110中旋轉。例如，聯接至工件支撐體112的旋轉軸900可用於使處理室110中的工件114旋轉。
將工件114暴露於經過濾的混合物(710)和將輻射發射在工件處(712)可以交替進行，直到實現工件的期望處理。在其它實施例中，可能需要將工件114暴露於經過濾的混合物，同時將輻射發射在工件處以加熱工件。根據製程參數，製程氣體可以經由一個或多個排氣口921從處理室110中移除。
在(714)，該方法包括獲得指示工件114的溫度的溫度測量值。例如，如本文先前所述，一個或多個溫度測量裝置167、168、發射器150和/或反射率感測器166可用於獲得指示工件114的溫度的溫度測量值。在一些實施例中，溫度測量可包括：由一個或多個發射器將校準輻射發射在工件的一個或多個表面處；由一個或多個反射率感測器測量由一個或多個發射器發射並由工件的一個或多個表面反射的校準輻射的反射部分；以及至少部分地基於反射部分來確定工件114的反射率。在一些實施例中，工件反射率測量可以通過如下來實現：以脈衝頻率調變由一個或多個發射器發射的輻射；以及至少部分地基於脈衝頻率使至少一個測量脫離一個或多個反射率感測器。工件114的發射率可由工件114的反射率確定。在一些其它實施例中，一個或多個感測器、例如溫度測量裝置167、168中的那些感測器可用於實現來自工件114的直接照射測量。一個或多個真空介電窗108可用於阻擋由一個或多個加熱燈141發射的寬頻輻射的至少一部分入射到一個或多個感測器(例如溫度測量裝置167、 168或反射率感測器166中的那些感測器)上。工件141的溫度可以根據工件114的輻射和發射率來確定。
在實施例中，如圖10中的各箭頭所指示的，該方法可包括以各種順序或組合列出的步驟。例如，在某些實施例中，工件114可放置在處理室110中，並在工件114的電漿處理之前暴露於來自熱源140的輻射。在其它實施例中，在獲得工件114的溫度測量值之後，工件114可經受電漿處理或熱處理製程。將工件114暴露於經過濾的混合物、將輻射發射在工件114處、以及獲得工件114的溫度測量值可以交替進行，直到完成工件114的期望處理。在其它實施例中，可能需要將工件114暴露於經過濾的混合物，同時將輻射發射在工件114處以加熱工件114。可以獲得溫度測量值，直到工件處理完成。根據所需的處理參數，可以以任何方式交替或重複本文提供的步驟。
在其它實施例中，預期工件114可放置在處理室110中，然後工件114可暴露於輻射，例如以將工件114加熱到某一處理或預處理溫度。在工件114暴露於輻射並達到期望的預處理溫度之後，工件114可以經受電漿處理製程。
在(716)，停止電漿產生，停止氣體流入電漿室和/或處理室，並且停止輻射發射，從而結束工件處理。
在(718)，該方法包括從處理室110移出工件。例如，工件114可以從處理室110中的工件支撐體112移出。然後，可以調整處理裝置以用於將來處理另外的工件。
本發明的其它實施態樣由以下條款的主題提供：
一種用於在處理裝置中處理工件的方法，所述方法包括：將所述工件放置在處理室中的工件支撐體上，所述工件支撐體包括石英；使一種或多種製程氣體進入電漿室；使用所述電漿室中的電感耦合電漿源從電漿中的所述一或多種製程氣體產生一或多種物質；使用一個或多個分離柵格過濾所述一種或多種物質，以產生含有一種或多種自由基的經過濾的混合物；將所述工件暴露於含有一種或多種自由基的所述經過濾的混合物；由一個或多個輻射熱源發射指向工件的一個或多個表面的輻射，以加熱所述工件的表面的至少一部分；以及獲得指示所述工件的溫度的溫度測量值。
根據任一前述條款所述的方法，還包括利用至少部分地設置在所述處理室中的旋轉軸使所述工件在所述處理室中旋轉。
根據任一前述條款所述的方法，還包括在所述處理室中保持真空壓力。
根據任一前述條款所述的方法，使用一個或多個排氣口從所述處理室移出氣體。
根據任一前述條款所述的方法，還包括圍繞所述工件設置泵送板，所述泵送板提供用於引導製程氣體流穿過所述處理室的一個或多個通道。
根據任一前述條款所述的方法，其中，所述製程氣體包括含氧氣體、含氫氣體、含氮氣體、含烴氣體、含氟氣體或它們的組合。
根據任一前述條款所述的方法，其中，獲得指示所述工件的溫度的溫度測量值包括：由一個或多個發射器將校準輻射發射在所述工 件的一個或多個表面處；由一個或多個感測器測量由所述一個或多個發射器發射並由所述工件的所述一個或多個表面反射的所述校準輻射的反射部分；以及至少部分地基於反射部分來確定指示所述工件的溫度的第一溫度測量值。
根據任一前述條款所述的方法，其中所述方法還包括：由所述一個或多個發射器以脈衝頻率發射輻射；以及至少部分地基於所述脈衝頻率使至少一個測量與所述一個或多個感測器脫離。
根據任一前述條款所述的方法，還包括：通過一個或多個真空介電窗阻擋由配置為加熱所述工件的一個或多個加熱燈發射的寬頻輻射的至少一部分入射到一個或多個感測器上。
根據任一前述條款所述的方法，包括交替地將所述工件暴露於所述含有一種或多種自由基的經過濾的混合物以及由一個或多個熱源發射指向工件的一個或多個表面的輻射以加熱所述工件的表面的至少一部分。
根據前述條款中任一項所述的方法，包括通過將流體泵送通過設置在所述一個或多個分離柵格中的一個或多個冷卻通道來冷卻所述一個或多個分離柵格。
根據任一前述條款所述的方法，還包括允許非製程氣體通過所述分離柵格處或下方的一個或多個氣體注入口。
根據任一前述條款所述的方法，還包括停止電漿產生、停止製程氣體的流動、或停止發射輻射。
根據任一前述條款所述的方法，還包括從所述處理室移出 所述工件。
儘管已針對本主題的特定示例性實施例詳細描述了本發明，但應瞭解，所屬領域的技術人員在獲得對上文的理解後可容易地產生對此些實施例的更改、變化和等效物。因此，本公開的範圍是通過示例的方式而不是通過限制的方式，並且本公開不排除包括對本領域普通技術人員將容易明顯的對本主題的此種修改、變化和/或添加。
100:處理裝置
108:真空介電窗
109:保護環
110:處理室
112:工件支撐體
114:工件
115:支撐銷
120:電漿室
122:介電質側壁
124:頂板
125:電漿室內部
128:法拉第遮罩體
130:感應線圈
132:匹配網路
135:電漿源
140:熱源
151:氣體分配通道
155:氣體輸送系統
158:閥
159:進料氣體管線
160:不透明區域
161:透明區域
166:反射率感測器
167、168:溫度測量裝置
175:控制器
180:門
185:氣體流量控制器
200:分離柵格
210:第一柵格板
220:第二柵格板
900:旋轉軸
910:泵送板
920:旋轉裝置
921:排氣口

Claims (23)

  1. 一種處理裝置，用於處理工件，所述工件具有頂側和與所述頂側相對的背側，所述處理裝置包括： 處理室； 電漿室，與所述處理室分開，設置在所述處理室的第一側； 氣體輸送系統，配置為將一種或多種製程氣體輸送至所述電漿室； 電漿源，配置為在所述電漿室中由所述一種或多種製程氣體產生電漿； 工件支撐體，設置在所述處理室內，所述工件支撐體配置為支撐工件，所述工件支撐體包括石英，其中，所述工件的所述背側面向所述工件支撐體； 一個或多個輻射熱源，配置在所述處理室的所述第一側的相對側、即第二側，所述一個或多個輻射熱源配置為從所述工件的所述背側加熱所述工件； 真空介電窗，設置在所述工件支撐體與所述一個或多個輻射熱源之間； 工件溫度測量系統，配置為在溫度測量波長範圍處獲得指示所述工件的所述背側的溫度的溫度測量值；以及 工件溫度控制系統，配置為控制對所述輻射熱源的供電。
  2. 根據請求項1所述的處理裝置，其中，所述電漿源是電感耦合電漿源。
  3. 根據請求項2所述的處理裝置，其中，在所述電感耦合電漿源和所述電漿室之間設置接地的法拉第遮罩體。
  4. 根據請求項1所述的處理裝置，其中，所述電漿室和所述處理室由一個或多個分離柵格分開。
  5. 根據請求項4所述的處理裝置，其中，所述一個或多個分離柵格包括設置在其中的一個或多個冷卻通道。
  6. 根據請求項4所述的處理裝置，其中，所述處理裝置還包括一個或多個氣體注入口，所述一個或多個氣體注入口配置為在一個或多個分離柵格之間注入氣體。
  7. 根據請求項4所述的處理裝置，其中，所述一個或多個分離柵格設置成能夠過濾所述電漿以在所述處理室中產生經過濾的混合物，以使所述工件的所述頂側能夠暴露於所述經過濾的混合物。
  8. 根據請求項1所述的處理裝置，其中，所述真空介電窗包含石英。
  9. 根據請求項1所述的處理裝置，其中，所述真空介電窗包括：一個或多個透明區域，對所述溫度測量波長範圍內的至少一部分輻射透明；以及一個或多個不透明區域，對所述溫度測量波長範圍內的所述一部分輻射不透明，其中，所述一個或多個不透明區域配置為阻擋由所述輻射熱源發射的所述溫度測量波長範圍內的寬頻輻射的至少一部分。
  10. 根據請求項9所述的處理裝置，其中，所述真空介電窗包含石英，且所述一個或多個不透明區域包含比所述一個或多個透明區域更高的羥基（OH）基團含量。
  11. 根據請求項1所述的處理裝置，其中，所述溫度測量波長範圍包括2.7微米。
  12. 根據請求項1所述的處理裝置，其中，所述處理裝置包括旋轉系統，所述旋轉系統包括穿過所述真空介電窗的旋轉軸，所述旋轉軸配置為在所述處理室中旋轉所述工件支撐體。
  13. 根據請求項12所述的處理裝置，其中，所述旋轉軸的第一部分設置在所述處理室中，並且所述旋轉軸的第二部分設置在所述處理室的外部，使得能夠在所述處理室中保持真空壓力。
  14. 根據請求項1所述的處理裝置，其中，所述處理裝置還包括圍繞所述工件設置的泵送板，所述泵送板包括用於引導氣體流穿過所述處理室的一個或多個通道。
  15. 根據請求項1所述的處理裝置，其中，所述一個或多個輻射熱源配置為發射寬頻輻射以加熱所述工件。
  16. 根據請求項1所述的處理裝置，其中，所述一個或多個輻射熱源配置為發射加熱波長範圍處的單色輻射，其中，所述加熱波長範圍不同於所述溫度測量波長範圍。
  17. 根據請求項1所述的處理裝置，其中，所述工件溫度測量系統組態為獲得所述工件的反射率測量值。
  18. 根據請求項17所述的處理裝置，其中，所述工件溫度測量系統包括： 一個或多個發射器，配置為發射在所述溫度測量波長範圍內的校準輻射；以及 一個或多個感測器， 其中，從所述一個或多個發射器發射的所述校準輻射的至少一部分被所述工件反射並且被所述一個或多個感測器收集。
  19. 根據請求項18所述的處理裝置，其中，所述發射器以調製強度的方式將所述校準輻射發射到所述工件上。
  20. 根據請求項1所述的處理裝置，其中，所述溫度測量系統包括第一高溫計和第二高溫計，其中，所述第一高溫計設置成針對所述工件的中心取得所述工件的溫度測量值，並且所述第二高溫計設置成針對所述工件的周邊取得所述工件的溫度測量值。
  21. 根據請求項1所述的處理裝置，其中，所述溫度控制系統組態為獨立於所述溫度測量值而改變對所述一個或多個輻射熱源的所述供電。
  22. 根據請求項1所述的處理裝置，其中，所述溫度控制系統組態為至少部分基於所述工件的所述溫度測量值而改變向所述一個或多個輻射熱源的所述供電。
  23. 根據請求項1所述的處理裝置，其中，所述一個或多個輻射熱源配置為發射加熱波長範圍處的輻射以加熱所述工件，並且所述加熱波長範圍不同於所述溫度測量波長範圍。
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