具体实施方式

现在将详细参照实施例，在附图中示出了实施例的一个或多个示例。每个示例是作为对实施例的解释而提供的，而不是对本公开的限制。实际上，对于本领域技术人员来说明显的是，在不背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与另一实施例一起使用，以产生又一实施例。因此，本公开的各方面旨在覆盖这样的修改和变化。

各种工件加工处理可能需要等离子体处理、热处理或两者。通常，等离子体处理和热处理(例如快速热处理)必须在不同的装置或处理室中进行，以便精确地控制工艺参数。此外，在等离子体和热处理期间，难以获得工件的精确工件温度测量值。

因此，本公开的各方面提供了许多技术效果和益处。例如，本文提供的等离子体处理装置允许在同一处理室中进行等离子体和热处理二者的能力，从而节省制作时间和金钱，并且可以减少半导体处理工厂中的总装置占地面积。此外，本文提供的装置包括旋转系统，所述旋转系统包括能够在处理期间有效地旋转工件的磁致动器。

可以对本公开的这些示例实施例进行变化和修改。如在说明书中所使用的，单数形式“一”、“和”以及“该(所述)”包括复数指示物，除非上下文另外清楚地指明。“第一”、“第二”、“第三”等的使用被用作标识符，并且不一定指示任何顺序、暗示的或其它。为了说明和讨论的目的，可以参照“衬底”"或“工件”来讨论示例方面。使用本文提供的公开内容，本领域普通技术人员将理解，本公开的示例性方面可与任何合适的工件一起使用。术语“约”与数值结合使用是指在所述数值的20％内。

图1示出了可以用于执行根据本公开的示例实施例的过程的示例等离子体处理装置100。如图所示，等离子体处理装置100包括处理室110和与处理室110分开的等离子体室120。处理室110包括工件支撑体112或基座，工件支撑体112或基座可操作以保持待处理的工件114(例如半导体晶片)。在该示例说明中，等离子体由感应耦合等离子体源135在等离子体室120(即，等离子体产生区域)中产生，并且期望的物质通过分离栅格组件200从等离子体室120传输到工件114的表面。

工件114可以是任何合适的工件或包括任何合适的工件，例如半导体工件，例如硅晶片。在一些实施例中，工件114可以是轻掺杂硅晶片或包括轻掺杂硅晶片。例如，可掺杂轻掺杂硅晶片，使得硅晶片的电阻率大于约0.1Ω·cm，例如大于约1Ω·cm。

为了说明和讨论的目的，参照电感耦合等离子体源讨论本公开的各方面。使用本文提供的公开内容，本领域普通技术人员将理解，在不偏离本公开范围的情况下，可以使用任何等离子体源(例如，电感耦合等离子体源、电容耦合等离子体源等)。

等离子体室120包括电介质侧壁122和顶板124。电介质侧壁122、顶板124和分离栅格200限定等离子体室内部125。电介质侧壁122可以由电介质材料、例如石英和/或氧化铝形成。电介质侧壁122可以由陶瓷材料形成。电感耦合等离子体源135可包括感应线圈130，感应线圈130设置为邻近等离子体室120周围的电介质侧壁122。感应线圈130通过合适的匹配网络132耦合到RF功率发生器134。感应线圈130可由任何合适的材料形成，包括适于在等离子体室120内诱发等离子体的导电材料。工艺气体可从气体供应源155和环形气体分配通道151或其它合适的气体引入机构(例如喷头)提供到腔室内部125。当感应线圈130由来自RF功率发生器134的RF功率激励时，可在等离子体室120中产生等离子体。在特定实施例中，等离子体处理装置100可包括任选的接地法拉第屏蔽体128，以减少感应线圈130对等离子体的电容耦合。接地法拉第屏蔽体128可由任何合适的材料或导体形成，包括与感应线圈130类似或基本类似的材料。

如图1所示，分离栅格200将等离子体室120与处理室110分开。分离栅格200可用于从由等离子体室120中的等离子体产生的混合物中进行离子过滤，以产生经过滤的混合物。经过滤的混合物可以暴露于处理室110中的工件114。

在一些实施例中，分离栅格200可以是多板分离栅格。例如，分离栅格200可包括以彼此平行的关系隔开的第一栅格板210和第二栅格板220。第一栅格板210和第二栅格板220可以分开一定距离。

第一栅格板210可以具有第一栅格图案，该第一栅格图案具有多个孔。第二栅格板220可以具有第二栅格图案，该第二栅格图案具有多个孔。第一栅格图案可以与第二栅格图案相同或不同。带电粒子可以在它们通过分离栅格中的每个栅格板210、220的孔的路径中在壁上重新结合。中性物质(例如，自由基)可以相对自由地流动通过第一栅格板210和第二栅格板220中的孔。孔的尺寸和每个栅格板210和220的厚度可以影响带电粒子和中性粒子的透过性。

在一些实施例中，第一栅格板210可以由金属(例如铝)或者其它导电材料制成，和/或第二栅格板220可以由导电材料或者电介质材料(例如石英、陶瓷等)制成。在一些实施例中，第一栅格板210和/或第二栅格板220可以由其它材料、例如硅或者碳化硅制成。在栅格板由金属或其它导电材料制成的情况下，栅格板可接地。在一些实施例中，栅格组件可包括具有一个栅格板的单个栅格。

在一些实施例中，栅格板可以具有设置在其中的一个或者多个冷却机构，用于在处理装置的操作期间冷却栅格板。例如，可在栅格板中设置一个或多个冷却通道。空气或流体(例如水)可被泵送通过冷却通道以降低栅格板的温度。其它已知的冷却化学品可以被泵送通过冷却通道以冷却栅格板。

现在将参照图1-5和8-12讨论处理装置的示例实施例。如图1所示，根据本公开的示例方面，装置100可包括气体输送系统155，气体输送系统155配置为例如经由气体分配通道151或其它分配系统(例如，喷头)将工艺气体输送到等离子体室120。气体输送系统可包括多个进料气体管线159。可使用阀158和/或气体流量控制器185来控制进料气体管线159，以将期望量的气体输送至等离子体室中作为工艺气体。气体输送系统155可用于输送任何合适的工艺气体。示例的工艺气体包括含氧气体(例如O₂、O₃、N₂O)、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。可根据需要添加含有其它气体的其它进料气体管线。在一些实施例中，工艺气体可与惰性气体混合，该惰性气体可被称为“载体”气体，例如He、Ar、Ne、Xe或N₂。控制阀158可用于控制各供给气体管线的流速，以使工艺气体流入等离子室120中。在实施例中，气体输送系统155可以用气体流量控制器185控制。

待处理的工件114在处理室110中由工件支撑体112支撑。工件支撑体112可以是可被操作以在热处理期间支撑工件114(例如，工件支撑板)的工件支撑体。工件支撑体112可以是配置为支撑工件114的任何合适的支撑结构或包括配置为支撑工件114的任何合适的支撑结构，例如以在处理室110中支撑工件114。在一些实施例中，工件支撑体112可配置为支撑多个工件114，以便通过热处理系统同时进行热处理。在一些实施例中，工件支撑体112可以在热处理之前、期间和/或之后旋转工件114。在一些实施例中，工件支撑体112可以是透明的和/或以其它方式配置为允许至少一些电磁辐射至少部分地穿过工件支撑体112。例如，在一些实施例中，可以选择工件支撑体112的材料以允许期望的电磁辐射穿过工件支撑体112，诸如由工件114发射的电磁辐射。在一些实施例中，工件支撑体112可以是石英材料或包括石英材料，例如不含羟基的石英材料。

工件支撑体112可包括一个或多个从工件支撑体112延伸的支撑销115，例如至少三个支撑销。在一些实施例中，工件支撑体112可与处理室110的顶部隔开，例如与分离栅格220隔开。在一些实施例中，支撑销115和/或工件支撑体112能够从热源140传递热量和/或从工件114吸收热量。在一些实施例中，支撑销115可由石英制成。

处理装置100可包括一个或多个热源140。在一些实施例中，热源140可包括一个或多个加热灯141。例如，包括一个或多个加热灯的热源140可发射电磁辐射以加热工件114。在一些实施例中，例如，热源140可以是宽带电磁辐射源，包括弧光灯、卤钨素灯、任何其它合适的加热灯或它们的组合。在一些实施例中，热源140可以是单色电磁辐射源，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。热源140可包括加热灯141的组件，其例如定位成加热工件114的不同区域。在加热工件114的同时，可以控制供应给每个加热区域的能量。此外，还可以以开环方式控制施加到工件114的各个区域的辐射的量。在这种配置中，在手动优化之后，可以预先确定各个加热区域之间的比例。在其它实施例中，可以闭环方式控制施加到工件114的各个区域的辐射的量。

在某些实施例中，例如反射器800(例如，反射镜)的导向元件可配置为将来自一个或多个加热灯141的电磁辐射朝向工件114和/或工件支撑体112引导。例如，一个或多个反射器800可如图4-5和图11-12所示相对于热源140设置。可在反射器800之间或之内设置一个或多个冷却通道802。如图5和12中的箭头804所示，环境空气可以穿过一个或多个冷却通道802以冷却一个或多个热源140，例如加热灯141。

根据本公开的示例方面，可在热源140与工件支撑体112之间设置一个或多个电介质窗口108。根据本公开的示例方面，窗口108可设置在工件114和热源140之间。窗口108可配置为选择性地阻挡由热源140发射的电磁辐射(例如，宽带辐射)的至少一部分进入处理室110的一部分。例如，窗口108可包括不透明区域160和/或透明区域161。如本文所用，“不透明”是指对于给定波长通常具有小于约0.4(40％)的透射率，并且“透明”是指对于给定波长通常具有大于约0.4(40％)的透射率。

不透明区域160和/或透明区域161可以定位成使得不透明区域160阻挡来自热源140的某些波长下的杂散辐射，并且透明区域161允许装置100的其他部件在被不透明区域160阻挡的波长下与处理室110中的辐射自由地相互作用。这样，窗口108能够有效地保护处理室110免受给定波长的热源140的污染，同时仍然允许热源140加热工件114。不透明区域160和透明区域161通常可以分别被定义为对特定波长不透明和透明，即至少对于特定波长的电磁辐射，不透明区域160是不透明的，而透明区域161是透明的。

包括不透明区域160和/或透明区域161的窗口108可以由任何合适的材料和/或构造形成。在一些实施例中，电介质窗口108可以是石英材料或包括石英材料。此外，在一些实施例中，不透明区域160可以是或包括含羟基(OH)的石英，例如羟基掺杂的石英(例如，含有显著的量的羟基基团的石英)，和/或透明区域161可以是不含羟基的石英或包括不含羟基的石英(例如，含有最少量羟基基团的石英)。选择羟基掺杂的石英材料和不含羟基的石英材料的优点可包括易于制造。另外，根据本公开，羟基掺杂的石英和不含羟基的石英能够表现出期望的波长阻挡性质。例如，羟基掺杂的石英能够阻挡具有约2.7微米波长的辐射，而不含羟基的石英对于具有约2.7微米波长的辐射可以是透明的。

可以在处理室110中设置一个或多个排气口921，一个或多个排气口921配置为将气体泵送出处理室110，使得可以在处理室110中维持真空压力。例如，工艺气体可以从等离子体室120流过一个或多个分离栅格200，并且按照图5和12中所示的箭头进入处理室110。工艺气体暴露于工件114，然后围绕工件114的任一侧流动，并且经由一个或多个排气口921从处理室110排出。工艺气体的流动如图5和12中的箭头806所示。一个或多个泵送板910可以围绕工件114的外周设置，以便于工艺气体流动。

在实施例中，装置100可包括控制器175。控制器175控制处理室110中的各种部件以引导工件114的处理。例如，控制器175可用于控制热源140。另外和/或可替代地，控制器175可用于控制门180。控制器175可包括例如一个或多个处理器和一个或多个存储器装置。一个或多个存储器装置可以存储计算机可读指令，当由一个或多个处理器执行时，这些计算机可读指令使得一个或多个处理器执行操作，诸如本文描述的控制操作中的任何一个。

在某些实施例中，装置100配置为包括能够旋转工件114的旋转机构。例如，在处理工件114的期间(例如热处理)，工件114能够持续旋转，使得由一个或多个热源140产生的热量可以均匀地加热工件114。在一些实施例中，工件114的旋转在工件114上形成径向加热区域，这有助于均匀地加热工件114，并且在加热循环期间可提供良好的时序控制。

例如，如图1-5所示，装置100包括旋转机构，该旋转机构包括旋转轴900。该旋转轴被设置成使得它穿过电介质窗口并进入处理室110。旋转轴900配置为在处理室110中支撑工件支撑体112。例如，旋转轴900在一端联接至工件支撑体112，并且另一端周围联接至能够使旋转轴900旋转360°的磁致动器920。磁致动器920可以是能够产生磁力的任何装置。例如，磁致动器920可以产生磁力场，该磁力场能够影响旋转轴900，使得旋转轴可以围绕其中心轴旋转。

在某些实施例中，应理解，旋转轴900的一部分设置于处理室110中，而旋转轴900的另一部分以可在处理室110中维持真空压力的方式设置于处理室110的外部。例如，在工件114的处理期间，可能需要在处理室110中维持真空压力。另外，在处理期间将需要旋转工件114。因此，旋转轴900被定位成穿过电介质窗108并位于处理室110中，使得旋转轴900能够有助于工件114的旋转，同时在处理室110中维持真空压力。

在实施例中，磁致动器920可包括用于将旋转运动与旋转轴结合的旋转运动馈通装置，该旋转运动馈通装置包括由磁极环分开的磁体形成的动态磁密封件，该环可以与轴一体形成以形成随轴旋转的磁性系统。在U.S.5,975,536描述了旋转运动馈通系统的合适示例，其通过引用而并入本文中。

铁磁流体密封的旋转馈通件作为通过真空室的壁传递运动的装置在本领域是众所周知的。图6和7示出了典型的旋转运动馈通装置923。该旋转运动馈通装置采用壳体910、轴承912和旋转轴900，以及非旋转地固定在壳体910内的磁体系统916。磁体系统916包括至少一个环形磁体918和相关的磁极片部件917。由轴的外部和磁极片部件的内部界定的小环形间隙922充满铁磁流体924(铁磁颗粒胶态悬浮在低蒸气压流体中)，该铁磁流体924由磁体系统916产生的强磁场固定。铁磁流体允许旋转轴900自由地转动但是阻挡气体沿轴轴向地流动。图5和6示出的具体设计使用四个环形磁体918和五个磁极环917以生成八个密封间隙922。其他磁性设计、例如一个具有两个磁极环的环形磁体是众所周知的。

在旋转馈通件中的两个位置完成密封。第一密封是由旋转轴900和磁极片917之间的铁磁流体提供的动态密封。第二密封是由用于密封壳体和磁极片917的外径之间的空间的O环形930或其他材料提供的静态密封。

旋转轴900可由能够受磁力影响的铁磁材料形成。在实施例中，旋转轴900可由适于在特意的处理(真空)环境中使用的铁磁材料形成，在该环境中，旋转轴900的一端暴露于环境大气926，并且相对端延伸穿过一个或多个电介质窗口(例如电介质窗口108)到处理室110中的真空环境中。例如，对于大多数应用，磁性不锈钢(例如，17-4PH)可以用作旋转轴900的材料。几种铁磁流体不锈钢是众所周知的用于铁磁流体旋转馈通件的合适材料。他们中的任何一种都可以与本公开结合使用。

在其他实施例中，旋转轴900可联接至平移装置，该平移装置能够以竖向方式上下移动旋转轴900和工件支撑体112(未示出)。例如，当从处理室110装载或卸载工件114时，可能希望经由工件支撑体112升高工件114，使得移出装置可用于容易地到达工件114并将工件114从处理室110移出。示例性移出装置可包括机器人基座。在其它实施例中，工件支撑体112可能需要竖向移动，以便对处理室110和与处理室110相关联的元件提供例行维护。可联接到旋转轴900的合适的平移装置包括波纹管或能够以竖向运动平移旋转轴900的其它机械或电气装置。

现在参考图8-12，在实施例中，磁致动器920可包括围绕工件114设置的磁悬浮装置950。例如，在某些实施例中，磁悬浮装置950围绕处理室110的外壁设置在工件114周围。在其他实施例中，预期磁悬浮装置可设置在处理室110中。然而在其他实施例中，磁悬浮装置950的某些部件、例如转子可设置在处理室110内，并且磁悬浮装置950的其他部件、诸如磁体可设置在处理室110的壁的外部。磁悬浮装置950能够产生用于使工件114悬浮和旋转的磁场。磁悬浮装置950围绕处理室110定位并且可固定在固定位置。例如，在处理期间，工件114放置在工件支撑体112的顶部的一个或多个销115上。磁悬浮装置950相对于工件支撑体112定位，使得当磁悬浮装置950产生磁场时，工件支撑体112旋转，这使工件114旋转。磁悬浮装置950可磁联接至工件支撑体112。在其他实施例中，预期磁悬浮装置950相对于工件114定位，使得当磁悬浮装置950产生磁场时，工件114从一个或多个销115上升起并且在磁场作用下旋转。同样，在某些实施例中，磁悬浮装置950配置为在竖向方向上移动工件114。磁悬浮装置950可包括从瑞士苏黎世的Levitronics处可获得的那些磁悬浮装置。

图13示出了根据本公开的示例实施例的在分离栅格处的示例后等离子体气体注入。将参照图1的处理装置100作为示例来讨论图13。

根据本公开的示例方面，处理装置100可包括一个或多个气口1000，该一个或多个气口1000配置为将气体注入到流过分离栅格200的中性物质中。例如，气口1000可操作以在多板分离栅格中的栅格板之间注入气体(例如冷却气体)。以此方式，分离栅格可提供到中性物质中的后等离子体气体注入。后等离子体气体注入可提供许多技术效果和益处。例如，可以注入气体以控制工艺的均匀性特性。例如，可以注入中性气体(例如惰性气体)以对工件控制均匀性，例如在径向方向上的均匀性。可以注入冷却气体以控制穿过分离栅格的自由基的能量。

分离栅格200可以是多板分离栅格(例如，图1所示的双板栅格、三板栅格、四板栅格等)。如图13所示，处理装置100可包括气口1000，气口1000配置为在栅格板210和栅格板220之间注入气体1002，例如在形成于栅格板210和栅格板220之间的通道中注入气体1002。更特别地，在等离子体中产生的离子和中性物质的混合物可暴露于栅格板210。气口1000可将气体1002或其它物质注入到流经栅格板210的中性物质中。穿过栅格板220的中性物质可暴露于工件。在一些实施例中，气口1000可在分离栅格200下方且工件114的表面上方的位置处将气体1002直接注入到处理室110中。

来自气口1000的气体1002或其它物质可以处于比来自等离子体室120的自由基更高或更低的温度，或者可以与来自等离子体室120的自由基具有相同的温度。通过控制穿过分离栅格200的游离基的能量，可以使用气体来调节或校正等离子体处理装置100内的均匀性，例如游离基均匀性。非工艺气体可包括稀释气体(例如氮气(N₂))和/或惰性气体(例如氦气(He)、氩气(Ar)或其它惰性气体)。在一些实施例中，气体1002可以是惰性气体，例如氦气、氮气和/或氩气。

在实施例中，处理装置可以具有如图14-15所示的双配置，例如，处理装置1200包括等离子体室120a、120b和处理室110a、110b。在实施例中，处理室110a、110b可由壁1202分隔。然而，在其它实施例中，预期处理室110包括未分隔的处理室。如图所示，工件支撑体112a、112b设置在处理室110a、110b中，用于支撑工件114a、114b。一个或多个热源140a、140b设置在处理室110a、110b的与等离子体室120a、120b相对的一侧。一个或多个分离栅格200a、200b将处理室110a、110b与等离子体室120a、120b分开。一个或多个电介质窗口108a、108b设置在热源140a、140b与工件支撑体112a、112b之间。

装置1200可包括气体输送系统155a、155b，气体输送系统155a、155b配置为例如经由气体分配通道151a、151b或其它分配系统(例如喷头)将工艺气体输送至处理室110a、110b。气体输送系统155a、155b可包括多个进料气体管线159a、159b。可以使用阀158a、158b和/或气体流量控制器185a、185b控制进料气体管线159a、159b，以将期望量的气体输送到等离子体室中作为工艺气体。气体输送系统155a、155b可用于输送任何合适的工艺气体。控制阀158a、158b可用于控制每个进料气体管线的流速，以使工艺气体流入处理室110a、110b。在实施例中，气体输送系统155a、155b可由气体流量控制器185a、185b控制。在实施例中，气体分配系统155可以是包括联接至单个气体分配管线的进料气体管线159的整体系统，该单个气体分配管线能够经由气体分配通道151(图中未示出)将工艺气体输送到等离子体室110a、110b中。

如图15所示，旋转轴900a、900b联接至工件支撑体112a、112b，以旋转处理室110a、110b中的工件支撑体112a、112b。旋转轴900a、900b联接至磁致动器920a、920b。旋转轴900a、900b的一部分可设置在处理室110a、110b中，而旋转轴900a、900b的其他部分设置在处理室110a、110b外部，使得旋转轴900a、900b有助于工件114a、114b的旋转的同时，可以维持处理室110a、110b内的真空压力。在其他实施例中，如图16所示，旋转系统包括磁致动器，该磁致动器包括设置在处理室110a、110b中的磁悬浮装置950a、950b。例如，磁悬浮装置可牢固地固定在工件支撑体112a、112b和/或工件114a、114b的周围。磁悬浮装置950a、950b固定在处理室110a、110b内部的固定位置。

这种双配置允许处理多个工件。例如，工件可以在处理室110a中被传送和处理，而另一工件在处理室110b中被同时处理。例如，第一处理室110a中的工件可以经由合适的等离子体和/或热处理来处理，而第二处理室110b中的另一工件可以经由合适的等离子体和/或热处理来处理。

现在参考图16，示出了可以在所提供的实施例中使用的示例泵送板910。泵送板910包括一个或多个泵送通道912、913，用于气体流过处理室110。例如，泵送板910可包括围绕工件114配置的连续泵送通道912。连续泵送通道912可包括环形开口，该环形开口配置为允许气体从工件114的第一侧(例如顶侧)流到工件的第二侧(例如底侧)。连续泵送通道912可围绕保护环109同心设置。附加的抽吸通道913可以设置在泵送板910中，以便于气体在处理室110中运动。保护环109可用于减少来自工件114的一个或多个边缘的辐射的边缘效应。保护环109可围绕工件114的外周定位。

泵送板910可以是石英材料或包括石英材料。此外，在一些实施例中，泵送板910可以是或包括羟基掺杂的石英。根据本公开，羟基掺杂的石英能够表现出期望的波长阻挡性质。

图17示出了根据本公开的示例方面的一个示例方法(700)的流程图。将参照图1的处理装置100通过示例的方式讨论方法(700)。可以在任何合适的等离子体处理装置中实施方法(700)。图17为了说明和讨论的目的示出了以特定顺序执行的步骤。使用本文提供的公开内容，本领域普通技术人员将理解，在不脱离本公开范围的情况下，本文描述的任何方法的各步骤可以省略、扩展、同时执行、重排和/或以各种方式修改。另外，在不偏离本公开范围的情况下，可以执行各种步骤(未示出)。

在(702)，该方法可包括将工件114放置在等离子体处理装置100的处理室110中。处理室110可以与等离子体室120分开(例如由分离栅格组件分开)。例如，该方法可包括将工件114放置在图1的处理室110中的工件支撑体112上。工件114可包括一个或多个层，所述一个或多个层包括硅、二氧化硅、碳化硅、一种或多种金属、一种或多种电介质材料或它们的组合。

在(704)，该方法包括允许工艺气体进入等离子体室。例如，工艺气体可以经由包括气体分配通道151的气体输送系统155进入等离子体室120。气体输送系统155可用于输送能够从工件114蚀刻至少一个材料层的工艺气体。例如，工艺气体可包括含氧气体(例如O₂、O₃、N₂O)、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，工艺气体可与惰性气体混合，该惰性气体可被称为“载体”气体，例如He、Ar、Ne、Xe或N₂。控制阀158可用于控制各供给气体管线的流速，以使工艺气体流入等离子室120中。气体流量控制器185可以用于控制工艺气体的流量。

在(706)，该方法包括使用在等离子体室120中诱导的等离子体由工艺气体产生一种或多种物质。例如，为了产生一种或多种物质、或者自由基，可以用来自RF功率发生器134的RF功率来激励感应线圈130，以在等离子体室120中由工艺气体产生等离子体。所产生的等离子体可包括一种或多种物质，该一种或多种物质包括自由基。合适的自由基可包括能够从工件去除部分材料或材料层的蚀刻剂自由基。可以产生能够改变工件114的表面性质的其它自由基。例如，可以产生能够在工件的一部分上选择性地沉积材料层的自由基。可产生能够改变工件上材料层的化学或材料组成的自由基，包括但不限于表面清洁、表面平滑、材料氧化、材料氮化、材料掺杂等。合适的自由基的示例包括氢自由基、氧自由基、氟自由基及它们的组合。在一些实施例中，在等离子体室中产生的等离子体是包含一个或多个自由基的远程等离子体，该一个或多个自由基例如为氢自由基、氟自由基、氧自由基及它们的组合。

在(708)，该方法包括过滤一种或多种物质以产生经过滤的混合物。为了产生经过滤的混合物，可以经由将等离子体室120与处理室110分开的分离栅格200来过滤一种或多种物质，以产生期望的自由基。分离栅格200可用于从由等离子体室120中的等离子体产生的混合物中进行离子过滤，以产生经过滤的混合物。经过滤的混合物可以含有一种或多种自由基。

在一些实施方案中，分离栅格200可配置为以大于或等于约90％、例如大于或等于约95％的效率过滤离子。离子过滤的效率百分比是指相对于混合物中离子总数从混合物中除去的离子量。例如，约90％的效率表示在过滤期间除去了约90％的离子。约95％的效率表明在过滤期间除去了约95％的离子。

在一些实施例中，分离栅格可以是多板分离栅格。多板分离栅格可具有平行的多个分离栅格板。可以选择栅格板中的孔的布置和对准，以提供用于离子过滤的期望效率，例如大于或等于约95％。

在一些实施例中，一个或多个分离栅格板可包括设置在其中的一个或多个冷却通道。该方法可包括通过将流体泵送通过一个或多个冷却通道来冷却一个或多个分离栅格。

此外，在一些实施例中，该方法包括允许非工艺气体通过分离栅格处或下方的一个或多个气体注入口，以调节穿过分离栅格的自由基的能量。

在(710)，该方法包括将工件暴露于经过滤的混合物。经过滤的混合物可包括一种或多种能够改性工件114表面的自由基。例如，经过滤的混合物可包括能够从工件114剥离材料的一种或多种自由基。在其它实施例中，经过滤的混合物可包括能够在工件上沉积材料层的一种或多种自由基。在其它实施例中，经过滤的混合物可包括能够改变工件的表面上的一个或多个材料层的化学组成、或者化学或机械性质的一种或多种自由基。

在(712)处，该方法包括在处理室110中旋转工件114。例如，可以在处理室110中旋转工件114，同时热源140发射辐射。如图1所示，旋转轴900联接至工件支撑体112并且还联接至磁致动器920。可以使用磁致动器920来旋转旋转轴900，从而旋转工件支撑体112和其上的工件114。在其他实施例中，磁悬浮装置950可以旋转工件114。例如，如图8所示，磁悬浮装置950可以磁联接至工件支撑体112，使得磁悬浮装置950产生的磁力可以旋转处理室110中的工件支撑体112和其上的工件114。在其他实施例中，磁悬浮装置950可以磁联接至工件114，使得磁悬浮装置950产生的磁力可以从工件支撑体112升起工件114并旋转工件114。

在(714)处，该方法包括发射指向工件的一个或多个表面的辐射以加热工件。例如，一个或多个热源140可包括一个或多个加热灯141。例如，包括一个或多个加热灯的热源140可发射电磁辐射以加热工件114。可以使用如本文所述的示例热源140。在某些实施例中，例如反射器800(例如反射镜)的导向元件可配置为将电磁辐射从一个或多个加热灯141引导至工件114和/或工件支撑体112。

将工件114暴露于经过滤的混合物、旋转工件和将辐射发射在工件处可以交替进行，直到实现工件的期望处理。在其它实施例中，可能需要将工件114暴露于经过滤的混合物，同时将辐射发射在工件处以加热工件。根据工艺参数，工艺气体可以经由一个或多个排气口921从处理室110中移除。

在一些实施例中，如图10中的各箭头所指示的，该方法可包括以各种顺序或组合列出的步骤。例如，在某些实施例中，工件114可放置在处理室110中，并在工件114的等离子体处理之前暴露于辐射。将工件114暴露于经过滤的混合物、将辐射发射在工件114处、以及旋转工件114可以交替进行，直到完成工件114的期望处理。在其它实施例中，可能需要将工件114暴露于经过滤的混合物，同时将辐射发射在工件114处以加热工件。事实上，为了均匀地加热工件114，工件114可以在暴露于辐射的同时旋转。根据所需的处理参数，可以以任何方式交替或重复本文提供的步骤。

在其它实施例中，预期工件114可放置在处理室110中，然后工件114可暴露于辐射，例如以将工件114加热到某一处理或预处理温度。在工件114达到预处理温度之后，工件114可以暴露于期望的热处理和/或等离子体处理。

在(716)，停止等离子体产生，停止气体流入等离子体室和/或处理室，并且停止辐射发射，从而结束工件处理。

在(718)，该方法包括从处理室110移出工件。例如，工件114可以从处理室110中的工件支撑体112移出。然后，可以调整等离子体处理装置以用于将来处理另外的工件。

本发明的其它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，所述方法包括：将所述工件放置在处理室中的工件支撑体上；使一种或多种工艺气体进入等离子体室；使用所述等离子体室中的电感耦合等离子体源从等离子体中的所述一或多种工艺气体产生一或多种物质；使用一个或多个分离栅格过滤所述一种或多种物质，以产生含有一种或多种自由基的经过滤的混合物；将所述工件暴露于含有一种或多种自由基的所述经过滤的混合物；由一个或多个辐射热源发射指向工件的一个或多个表面的辐射，以加热所述工件的表面的至少一部分；以及经由包括磁致动器的旋转系统旋转所述处理室中的所述工件。

根据任一前述条款所述的方法，其中，所述旋转系统包括联接至所述磁致动器的旋转轴，所述旋转轴至少部分地设置在所述处理室中。

根据任一前述条款所述的方法，其中，所述旋转轴的第一部分设置在处理室中，并且所述旋转轴的第二部分设置在所述处理室的外部，使得可以维持所述处理室中的真空压力。

根据任一前述条款所述的方法，其中，所述磁致动器设置在所述处理室中的固定位置处。

根据任一前述条款所述的方法，其中，所述磁致动器包括能够生成磁场以旋转所述工件的磁悬浮装置。

根据任一前述条款所述的方法，还包括在所述处理室中保持真空压力。

根据任一前述条款所述的方法，还包括使用一个或多个排气口从所述处理室移出气体。

根据任一前述条款所述的方法，还包括围绕所述工件设置泵送板，所述泵送板提供用于引导工艺气体流穿过所述处理室的一个或多个通道。

根据任一前述条款所述的方法，其中，所述工艺气体包括含氧气体、含氢气体、含氮气体、含烃气体、含氟气体或它们的组合。

根据任一前述条款所述的方法，包括交替地将所述工件暴露于所述含有一种或多种自由基的经过滤的混合物以及由一个或多个热源发射指向工件的一个或多个表面的辐射以加热所述工件的表面的至少一部分。

根据任一前述条款所述的方法，包括使用一个或多个排气口从所述处理室移出工艺气体。

根据前述条款中任一项所述的方法，包括通过将流体泵送通过设置在所述一个或多个分离栅格中的一个或多个冷却通道来冷却所述一个或多个分离栅格。

根据任一前述条款所述的方法，还包括停止等离子体产生、停止工艺气体的流动、或停止发射辐射。

根据任一前述条款所述的方法，还包括从所述处理室移出所述工件。

根据任一前述条款所述的方法，还包括允许非工艺气体通过所述分离栅格处或下方的一个或多个气体注入口以调节穿过所述分离栅格的自由基的能量。

尽管已针对本主题的特定示例性实施例详细描述了本发明，但应了解，所属领域的技术人员在获得对上文的理解后可容易地产生对此些实施例的更改、变化和等效物。因此，本公开的范围是通过示例的方式而不是通过限制的方式，并且本公开不排除包括对本领域普通技术人员将容易明显的对本主题的此种修改、变化和/或添加。