CN113611633B - 晶圆烘烤腔室及其晶圆预清洁方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种晶圆烘烤腔室，包括腔体和设置在腔体上的第一传片口，腔体内部包括烘烤区和过渡区，其中，烘烤区用于对进入烘烤区内的晶圆进行去气工艺，过渡区用于对由第一传片口传入至过渡区内的晶圆进行预热以及对由烘烤区传入过渡区内的晶圆进行暂存，且过渡区中设置有传输装置和加热装置，传输装置用于承载并传输晶圆，加热装置用于对由晶圆烘烤腔室的外部传入的晶圆进行加热。在本发明中，晶圆烘烤腔室的过渡区设置有用于对晶圆进行加热的加热装置，从而可以在传输装置将晶圆转移至烘烤区前，对晶圆进行预热，以提高晶圆进入烘烤区时的初始温度，进而缩短了晶圆在去气工艺中的升温时间，提高了工艺效率。本发明还提供一种晶圆预清洁方法。

Description

晶圆烘烤腔室及其晶圆预清洁方法

技术领域

本发明涉及半导体工艺设备领域，具体地，涉及一种晶圆烘烤腔室和一种通过该晶圆烘烤腔室实现的晶圆预清洁方法。

背景技术

半导体制造是对材料进行精细加工，同时对材料及加工工艺严格控制的行业，其对工序的严格要求，源于半导体器件对材料内杂质的敏感。因此，在半导体制造过程中，对杂质的卡控十分必要。

在半导体加工晶圆之前，常需要对晶圆进行去气以及表面预清洁处理，以确保晶圆表面足够洁净，满足后续半导体工艺对晶圆洁净度的要求。晶圆的去气环节一般在烘烤腔室(degas chamber)完成，在烘烤腔室内，晶圆被加热到一定温度，使某些杂质气化，随后再采用某些方式将气化杂质带离腔室。

在半导体制造过程中，往往需要在晶圆上沉积特定的高纯度的材料薄膜，为了保证沉积薄膜的纯度，避免制造过程杂质的引入，常用的方法是将各个功能的腔室通过洁净的传输平台集成在一起，例如半导体行业常见的物理气相沉积设备(PVD)、化学气相沉积设备(CVD)以及原子层沉积设备(ALD)。图1是现有技术中一种半导体薄膜沉积设备的结构示意图，其包括：晶圆片盒装载位(LoadingPart)1、半导体设备前端模块(EFEM)2、预装载台(Loadlock)3、各种工艺腔室4、传输平台内传输机械手5、传输平台6。设备工作时，晶圆片盒装载在晶圆片盒装载位1上，半导体设备前端模块2内的机械手将晶圆取出并传送到预装载台3，预装载台3内的晶圆被传输平台内机械手传给各个工艺腔室，完成相应的工艺。

在半导体工艺中，工艺时间最长的工艺腔室为整个系统的产能瓶颈，只有减少最长工艺时长腔室的工艺时间，才能提升整个设备的产能。而在半导体薄膜沉积设备中，晶圆在烘烤腔室中进行预清洁处理所需的时间最长。因此，如何提高晶圆的预清洁效率，成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在提供一种晶圆烘烤腔室及其晶圆预清洁方法，该晶圆烘烤腔室能够提高晶圆的预清洁处理效率。

为实现上述目的，作为本发明的第一个方面，提供一种晶圆烘烤腔室，包括腔体和设置在腔体上的第一传片口，所述腔体内部包括烘烤区和过渡区，其中，所述烘烤区用于对进入所述烘烤区内的晶圆进行去气工艺，所述过渡区用于对由所述第一传片口传入至所述过渡区内的晶圆进行预热以及对由所述烘烤区传入所述过渡区内的晶圆进行暂存，且所述过渡区中设置有传输装置和加热装置，所述传输装置用于承载并传输晶圆，所述加热装置用于对由所述晶圆烘烤腔室的外部传入的晶圆进行加热。

可选地，所述过渡区中还设置有冷却装置，所述冷却装置用于对由所述烘烤区转移至所述过渡区的晶圆进行冷却。

可选地，所述传输装置包括水平驱动机构和承载结构，所述承载结构用于承载传入至所述过渡区的晶圆，所述水平驱动机构用于驱动所述承载结构沿水平方向运动。

可选地，所述加热装置包括加热灯，所述承载结构与所述加热灯相对且设置于所述加热灯下方，所述加热灯用于照射所述承载结构上的晶圆，以对所述晶圆进行加热。

可选地，所述冷却装置包括冷却基座和用于驱动所述冷却基座升降的第一升降机构，所述冷却基座的顶部具有用于与晶圆接触的冷却接触面，且所述冷却接触面上形成有形状与所述承载结构对应的容纳槽。

可选地，所述冷却基座的冷却接触面上形成有喷气孔，所述冷却基座的内部设置有喷气组件，所述喷气组件用于通过所述喷气孔向所述晶圆的底面喷射冷却气体，所述冷却基座的上方设置有压环，用于将所述晶圆向下按压在所述冷却接触面上。

可选地，所述承载结构包括多根朝向所述烘烤区并沿水平方向延伸的支撑条，所述容纳槽包括多个与所述支撑条同向延伸的容纳子槽，且多根所述支撑条能够一一对应地容纳于多个所述容纳子槽。

可选地，每根所述支撑条上还设置有多个支撑柱，且所述多个支撑柱均可容纳于所在支撑条对应的所述容纳子槽中，所述承载结构通过多个所述支撑柱与所述晶圆接触。

可选地，所述第一升降机构包括沿竖直方向延伸且部分设置在所述晶圆烘烤腔室中的第一升降轴，所述第一升降轴的顶端与所述冷却基座的底部固定连接，所述第一升降轴的底端穿过所述晶圆烘烤腔室腔体的底壁，所述第一升降机构用于驱动所述第一升降轴带动所述冷却基座升降；

所述冷却基座中形成有冷却液通道，所述第一升降轴中形成有沿所述第一升降轴的长度方向延伸的冷却液管路，所述冷却液管路与所述冷却液通道连通，用于向所述冷却液通道提供冷却液。

可选地，所述第一升降轴的外部套设有第一波纹管，所述第一波纹管的一端与所述冷却基座的底部密封连接，所述第一波纹管的另一端与所述腔体的底壁上与所述第一升降轴对应的通孔密封连接。

可选地，所述水平驱动机构包括沿所述承载结构的运动方向延伸且部分设置在所述晶圆烘烤腔室中的传动轴，所述传动轴的一端与所述传动轴的端部固定连接，所述传动轴的另一端穿过所述晶圆烘烤腔室腔体的侧壁，所述水平驱动机构用于驱动所述传动轴带动所述承载结构水平运动；

所述传动轴的外部套设有第二波纹管，所述第二波纹管的一端与所述承载结构密封连接，所述第一波纹管的另一端与所述腔体的侧壁上与所述传动轴对应的通孔密封连接。

可选地，所述烘烤区中设置有烘烤组件和晶圆承载装置，所述晶圆承载装置包括可升降的片匣和用于驱动所述片匣升降的第二升降机构，所述片匣具有沿竖直方向间隔设置的多个承载位，所述烘烤组件用于对所述片匣上的晶圆进行烘烤。

可选地，所述烘烤组件包括反光筒和多组加热灯，每组所述加热灯均环绕所述晶圆承载装置周向间隔设置，且不同组的所述加热灯之间沿竖直方向间隔设置，所述反光筒环绕所述晶圆承载装置及所述加热灯设置，以形成所述烘烤区，所述反光筒的内壁用于反射所述加热灯发出的光线，所述反光筒上形成有第二传片口，所述传输装置通过所述第二传片口在所述烘烤区与所述过渡区之间传输晶圆。

作为本发明的第二个方面，提供一种晶圆预清洁方法，所述方法通过前面所述的晶圆烘烤腔室实现，所述方法包括：

在所述传输装置接收由所述第一传片口传入至所述过渡区内的晶圆，控制所述加热装置对所述传输装置上承载的晶圆进行第一预定时长的加热；

控制所述传输装置将加热后的晶圆传入至所述烘烤区，所述烘烤区持续对所述烘烤区内的晶圆进行去气工艺；

所述方法还包括：

控制所述传输装置将完成去气工艺的晶圆由所述烘烤区取出并转移至所述过渡区，以待所述晶圆传出所述晶圆烘烤腔室。

可选地，所述过渡区中还设置有冷却装置，所述方法还包括：

控制所述冷却装置对所述传输装置由所述烘烤区转移至所述过渡区的所述晶圆进行冷却。

可选地，所述冷却装置包括冷却基座和用于驱动所述冷却基座升降的第一升降机构，所述冷却基座的顶部具有用于与晶圆接触的冷却接触面，且所述冷却接触面上形成有形状与所述承载结构对应的容纳槽，所述控制所述冷却装置对所述传输装置由所述烘烤区转移至所述过渡区的所述晶圆进行冷却，包括：

控制所述第一升降机构驱动所述冷却基座上升，使所述承载结构容纳于所述容纳槽内，并使所述晶圆的底面与所述冷却基座的冷却接触面接触；

经过第二预定时间，控制所述第一升降机构驱动所述冷却基座下降，使所述承载结构离开所述容纳槽并拾取所述晶圆。

可选地，所述冷却基座的冷却接触面上形成有喷气孔，所述冷却基座的内部设置有喷气组件，所述冷却基座的上方设置有压环，所述控制所述冷却装置对所述传输装置由所述烘烤区转移至所述过渡区的所述晶圆进行冷却，包括：

控制所述第一升降机构驱动所述冷却基座上升，使所述承载结构容纳于所述容纳槽内，并使所述压环将所述晶圆按压在所述冷却接触面上；

控制所述喷气组件通过所述喷气孔向所述晶圆的底面喷射冷却气体；

经过第二预定时间，控制所述第一升降机构驱动所述冷却基座下降，使所述承载结构离开所述容纳槽并拾取所述晶圆。

在本发明提供的晶圆烘烤腔室和晶圆预清洁方法中，烘烤区用于对进入烘烤区内的晶圆进行去气工艺，而过渡区设置有用于对由晶圆烘烤腔室外部传入的晶圆进行加热的加热装置，从而可以在传输装置将晶圆转移至烘烤区前，对晶圆进行加热，以提高晶圆进入烘烤区时的初始温度，进而缩短了晶圆在去气工艺中的升温时间，提高了预清洁工艺的工艺效率，进而提高了系统总体产能。并且，晶圆的初始温度接近烘烤温度，从而在新的晶圆进入烘烤区时不会对烘烤区内部的整体温度产生较大影响，从而提高了预清洁工艺的稳定性。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是现有技术中一种半导体薄膜沉积设备的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的晶圆烘烤腔室的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的晶圆烘烤腔室中承载装置的一种运动状态的示意图；

图4是本发明实施例提供的晶圆烘烤腔室中承载装置的另一种运动状态的示意图；

图5是本发明实施例提供的晶圆烘烤腔室中冷却装置的另一种运动状态的示意图；

图6是本发明实施例提供的晶圆烘烤腔室中冷却装置的另一种运动状态的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

为解决上述技术问题，作为本发明的一个方面，提供一种晶圆烘烤腔室，如图2、图3、图4所示，该晶圆烘烤腔室包括腔体600和设置在腔体600上的第一传片口610，腔体600的内部包括沿晶圆传入方向依次设置的过渡区(即图3中腔体600内部的右侧区域)和烘烤区(即图3中腔体600内部由反光筒420所包围的左侧区域)，烘烤区用于对进入烘烤区内的晶圆进行去气工艺(即，将晶圆保持在烘烤温度持续一定时间，使得晶圆上的杂质气化)，过渡区用于对由第一传片口610传入至过渡区内的晶圆进行预热以及对由烘烤区传入过渡区内的晶圆进行暂存，且过渡区中设置有传输装置(包括承载结构210、传动轴221等结构)和加热装置100，传输装置用于承载并传输晶圆，加热装置100用于对由晶圆烘烤腔室的外部传入的晶圆进行加热(即预热)。

本发明实施例对烘烤区如何在去气工艺中将晶圆保持在烘烤温度不做具体限定，例如，可选地，如图2、图3所示，烘烤区中设置有烘烤组件和晶圆承载装置，晶圆承载装置包括可升降的片匣310

(cassette)和用于驱动片匣310升降的第二升降机构，片匣310具有沿竖直方向间隔设置的多个承载位，烘烤组件用于对片匣310上的晶圆进行烘烤。具体地，烘烤组件包括反光筒420和多组加热灯410，每组加热灯410均环绕晶圆承载装置周向间隔设置，且不同组的加热灯410之间沿竖直方向间隔设置，反光筒420环绕晶圆承载装置及加热灯410设置，以形成烘烤区，反光筒420的内壁用于反射加热灯410发出的光线，以提高光线的利用率及光照强度的均匀性，反光筒420上形成有第二传片口421，传输装置通过第二传片口421在烘烤区与过渡区之间传输晶圆。

需要说明的是，在本发明实施例中，烘烤区内部始终维持在较高温度，因此烘烤区中保持温度所需的功率较低，加热灯410无功率输出或极小功率输出，而加热装置100用于输出大功率，在短时间内对过渡区接收的烘烤前的晶圆进行高强度加热，因加热装置100位于过渡区，因此其输出的大功率并不会影响烘烤区中温度的稳定性。

在本发明中，晶圆烘烤腔室的腔体600内部包括烘烤区和过渡区，烘烤区用于对进入烘烤区内的晶圆进行去气工艺，而过渡区设置有用于对由晶圆烘烤腔室外部传入的晶圆进行加热的加热装置100，从而可以在传输装置将晶圆转移至烘烤区前，对晶圆进行加热，以提高晶圆进入烘烤区时的初始温度，进而缩短了晶圆在去气工艺中的升温时间，提高了预清洁工艺的工艺效率，进而提高了系统总体产能。并且，晶圆的初始温度接近烘烤温度，从而在新的晶圆进入烘烤区时不会对烘烤区内部的整体温度产生较大影响，从而提高了预清洁工艺的稳定性。

本发明实施例对传输装置的结构不做具体限定，例如，作为本发明的一种可选实施方式，如图2所示，传输装置包括水平驱动机构和承载结构210，承载结构210用于承载传入至过渡区的晶圆，水平驱动机构用于驱动承载结构210及其上承载的晶圆沿水平方向运动。

为提高过渡区内气体环境的稳定性，并避免与晶圆表面接触，以防止对晶圆表面造成破坏，作为本发明的一种优选实施方式，如图2所示，加热装置100包括加热灯，承载结构210与加热灯相对且设置于加热灯下方，加热灯用于照射位于承载结构210的晶圆，以对该晶圆进行加热。

在本发明实施例中，承载结构210的初始位置可以与加热灯相对，晶圆由腔室外部的机械手(经壳体在过渡区侧壁上形成的第一传片口)传入晶圆烘烤腔室后，被放置在承载结构210上，加热灯可直接开启，并对晶圆进行照射，通过高强度的光线(如卤素光)对晶圆进行快速加热，从而在避免与晶圆接触的同时实现对晶圆进行快速加热。

需要说明的是，在进行去气工艺后，需待晶圆温度恢复至较低温度再进行后续传输(传出晶圆烘烤腔室并进行后续工艺流程)，为提高完成去气工艺的晶圆的冷却效率，进一步提高系统产能，优选地，如图2所示，过渡区中还设置有冷却装置，冷却装置用于对由烘烤区转移至过渡区的晶圆进行冷却。为提高传输装置与冷却装置之间交接晶圆的便捷性，作为本发明的一种优选实施方式，如图2、图5、图6所示，冷却装置包括冷却基座510和用于驱动冷却基座510升降的第一升降机构(包括第一升降轴521)，冷却基座510的顶部具有用于与晶圆接触的冷却接触面，且冷却接触面上形成有形状与承载结构210对应的容纳槽511。

第一升降机构用于在传输装置将晶圆转移至过渡区后，驱动冷却基座510升高至承载结构210进入容纳槽511，以使晶圆落在冷却接触面上。具体地，如图5所示，在传输装置沿水平方向转移晶圆10时，第一升降机构将冷却基座510保持在较低位置，承载结构210在行进过程中可自由掠过冷却基座510上方。如图6所示，当承载结构210携带烘烤后的晶圆10回到初始位置时，第一升降机构将冷却基座510升高，使承载结构210(支撑条211及支撑柱212)进入容纳槽511中，进而使晶圆10落在冷却基座510的冷却接触面上。

在本发明实施例中，冷却装置包括冷却基座510和用于驱动冷却基座510升降的第一升降机构，冷却基座510的冷却接触面上形成有形状与承载结构210对应的容纳槽511，当传输装置将烘烤后的晶圆沿水平方向转移至过渡区后，第一升降机构将冷却基座510抬升至承载结构210进入容纳槽511中，即可使冷却接触面与晶圆接触，提高了装置之间交接晶圆的便捷性，简化了装置结构。并且，冷却接触面仅与晶圆的底面接触，不会对晶圆的正面造成遮挡，提高了晶圆烘烤腔室的工艺适应性。

发明人在研究中发现，晶圆的底面与冷却基座510的冷却接触面均难以实现绝对光滑，因此晶圆与冷却基座510之间的实际接触面积较小。而由于去气工艺过程中需(通过真空泵700)在腔体600中形成负压以抽取烘烤区中的气体，将晶圆表面的杂质升华产生的气体排出，因此在低压状态下晶圆与冷却基座510之间的空隙中气体浓度较低，使得晶圆与冷却基座510之间直接换热或通过空隙中的气体间接换热的换热效率均不理想。

为解决上述技术问题，作为本发明的一种可选实施方式，可向腔体600中通入气体到一定压力，从而在保持低压的同时提高晶圆与冷却基座510之间的气体浓度，在一定程度上加快晶圆冷却效率。

为进一步提高晶圆的冷却效率，作为本发明的一种优选实施方式，冷却基座510的冷却接触面上形成有喷气孔，冷却基座510的内部设置有喷气组件，喷气组件用于通过喷气孔向晶圆的底面喷射冷却气体，冷却基座510的上方设置有压环，用于将晶圆向下按压在冷却基座510的冷却接触面上，以在冷却气体的喷射过程中保持晶圆位置不变(压环固定设置在腔体600中，基座510上升，则压环相对于冷却接触面下降，直至将晶圆压紧在冷却接触面上，基座510下降，则压环相对于冷却接触面上升并松开晶圆)。

在本发明实施例中，对晶圆进行冷却时，先通过压环将晶圆固定在冷却基座510上，再由喷气组件通过喷气孔向晶圆的底面喷射冷却气体，从而以喷射出的冷却气体为导热介质，实现晶圆与冷却基座510之间的快速换热，极大地提高了晶圆的冷却效率。

需要说明的是，压环固定晶圆时需要接触晶圆正面，将不可避免地对晶圆正面的某些区域进行遮挡，在后面的预清洁工艺以及膜沉积工艺等半导体工艺中，采用压环固定晶圆时，存在压环影响清洁效果、影响成膜效果的问题，因此要求不能对晶圆表面进行遮挡。而去气工艺中压环仅在冷却阶段接触晶圆，并不会对晶圆表面杂质的去除效果造成影响。

需要说明的是，在本发明中，无论采用前面向腔体600中通入气体的方案，还是采用后面压环固定、喷射冷却气体的方案，均能够缩短系统产能瓶颈工艺时长，实现提高系统产能，具体地：

以耗时较高的通入气体方案为例，在现有的半导体工艺设备中，在片匣310可装载43片晶圆的情况下，烘烤步骤所需时间为30min，则每片晶圆所需去气工艺时长约为42s，加上晶圆在烘烤腔室中缓慢升温的时长，晶圆在烘烤过程中所需的时长为120s，而烘烤后晶圆还需要90s进行空冷冷却，因此预清洁工艺所需时长为210s，后续在其他腔室中进行的薄膜工艺时长为80s。显然，系统产能瓶颈工艺时长为烘烤腔室所需的时长，即210s，如何缩短这210s是提升机台产能的关键。

而在本发明实施例中，同样采用通入气体进行冷却的方案，采用相同片匣310(装载43片晶圆)，每片晶圆所需去气工艺时长约为42s，加热时间可忽略不计(通过过渡区中加热灯的卤素光对晶圆进行快速加热)，每片晶圆在烘烤过程中所需的时长约为42s，加上冷却时长90s，则晶圆在烘烤过程中所需的时长为132s，即，将系统产能的瓶颈工艺时长缩短为132s，从而极大地提高了系统总体产能。

本发明实施例对加热装置100如何对承载结构上的晶圆进行加热不做具体限定，例如，加热装置100可向晶圆喷射高温气体以对晶圆进行加热，或者直接与晶圆表面接触换热。

为提高装置位置布局的合理性，作为本发明的一种优选实施方式，如图2至图5所示，传输装置还包括连接臂230，传动轴221沿水平驱动机构的进给方向与第一升降轴521错开，且沿竖直方向与冷却基座510的活动范围错开，传动轴221位于晶圆烘烤腔室内的一端通过连接臂230与承载结构210连接。

具体地，如图5、图6所示，连接臂230可以包括相互连接的竖直段和水平段，其中，竖直段沿竖直方向设置，水平段沿水平方向设置，传动轴221位于晶圆烘烤腔室内的一端依次通过竖直段和水平段与承载结构210连接。

可选地，晶圆承载装置与传输装置之间也通过相同的配合方式交接晶圆，具体地，如图2所示，第二升降机构用于将待接收至烘烤区的晶圆的承载位升降至第一高度(略低于承载结构210上的晶圆的高度)，并在承载结构210进入片匣310后，将待接收晶圆的承载位升高至第二高度(略高于原位于承载结构210上的晶圆的高度)，使晶圆落在待接收晶圆的承载位上，或者，将待取出烘烤区的晶圆对应的承载位升降至第二高度，并在承载结构210进入片匣310后，将待取出的晶圆对应的承载位降低至第一高度，使晶圆落在承载结构210上。

如图3至图4所示，承载结构210可携带晶圆通过反光筒420上的第二传片口421进入烘烤区，通过第二升降机构升降片匣310即可配合承载结构210实现晶圆取放。在本发明实施例中，传输装置仅存在水平进给，装置复杂程度低，提高了装置传输晶圆的平稳性，并提高了传输装置、第一升降机构和第二升降机构的维护成本。

为提高冷却基座510与晶圆之间的有效接触面积，承载结构210在水平面上的投影优选为镂空图案或条形图案。为提高晶圆烘烤腔室传输结构之间配合的稳定性，进一步优选地，承载结构210包括多根朝向烘烤区并沿水平方向延伸的支撑条211，容纳槽511包括多个与支撑条211同向延伸的容纳子槽，且多根支撑条211能够一一对应地容纳于多个容纳子槽。可选地，承载结构210还包括连接部213，多个支撑条211的同侧端均与连接部213固定连接，连接部213与连接臂230固定连接。

在本发明实施例中，容纳子槽的两端延伸至冷却基座510的两侧，承载结构210包括多根沿承载结构210运动方向延伸的支撑条211，从而降低了对传输结构进给量的精度要求，即便传输结构沿水平方向的进给量出现微小偏差，承载结构210(的支撑条211)与容纳槽511(容纳子槽)侧壁之间的距离仍不会改变，进给量的微小偏差并不会导致冷却基座510在上升过程中与传输结构发生刮擦或碰撞，从而提高了晶圆烘烤腔室传输结构之间配合的稳定性，进而提高了半导体工艺设备的安全性。

为提高承载结构210与晶圆之间接触的稳定性，优选地，每根支撑条211上还设置有多个支撑柱212，且多个支撑柱212均可容纳于所在支撑条211对应的容纳子槽中，承载结构210通过多个支撑柱212与晶圆接触。在本发明实施例中，承载结构210通过多个支撑条211上的多个支撑柱212与晶圆接触，从而不必控制支撑条211的上表面与晶圆的底面保持平行，降低了支撑条211的加工工艺要求，并且，承载结构210通过多个支撑柱212与晶圆进行(近似)点接触，与面接触相比，每个支撑柱212与晶圆之间的压强更大，从而能够避免晶圆在承载结构210上发生滑移，提高了承载结构210与晶圆之间接触的稳定性。

作为本发明的一种可选实施方式，如图2所示，晶圆烘烤腔室还可以包括真空泵700，腔体600对应于烘烤区的侧壁上形成有排气口，真空泵700与排气口连接，用于通过排气口抽取烘烤区中的气体，以将晶圆表面的杂质在烘烤时升华产生的气体排出。

为降低半导体工艺设备的维护成本，延长运动机构的使用寿命，作为本发明的一种优选实施方式，如图2、图5、图6所示，第一升降机构包括沿竖直方向延伸且部分设置在晶圆烘烤腔室中的第一升降轴521，第一升降轴521的顶端与冷却基座510的底部固定连接，第一升降轴521的底端穿过晶圆烘烤腔室腔体600的底壁，第一升降机构用于驱动第一升降轴521带动冷却基座510升降。

在本发明实施例中，第一升降机构的驱动部分设置在工艺腔室下方，仅通过第一升降轴521进入工艺腔室并连接冷却基座510，从而避免了第一升降机构的驱动部分与腔室内部的气体接触，降低了半导体工艺设备的维护保养成本，延长了第一升降机构的使用寿命。

同样地，如图2所示，水平驱动机构包括沿承载结构210的运动方向延伸且部分设置在晶圆烘烤腔室中的传动轴221，传动轴221的一端与承载结构210固定连接，传动轴221的另一端穿过晶圆烘烤腔室腔体600的侧壁，水平驱动机构用于驱动传动轴221带动承载结构210水平运动；

如图2所示，第二升降机构包括沿竖直方向延伸且部分设置在晶圆烘烤腔室中的第二升降轴321，第二升降轴321的顶端与卡匣的底部固定连接，第二升降轴321的底端穿过晶圆烘烤腔室腔体600的底壁，第二升降机构用于驱动第二升降轴321带动卡匣升降。

在第一升降机构通过第一升降轴521连接冷却基座510的情况下，为提高设备集成度，作为本发明的一种优选实施方式，如图2、图5、图6所示，冷却基座510中形成有冷却液通道，第一升降轴521中形成有沿第一升降轴521的长度方向延伸的冷却液管路523，冷却液管路523与冷却液通道连通，用于向冷却液通道提供冷却液。

在本发明实施例中，第一升降机构的第一升降轴521以及冷却基座510的供液管路均通过晶圆烘烤腔室底部的同一通孔进入腔室中，提高了设备的整体集成度，并提高了设备的整体气密性。

本发明实施例对如何封闭烘烤腔室底部即侧壁上的通孔不作具体限定，例如，作为本发明的一种可选实施方式，如图2至图6所示，第一升降轴521的外部套设有第一波纹管522，第一波纹管522的一端与冷却基座510的底部密封连接，第一波纹管522的另一端与腔体600的底壁上与第一升降轴521对应的通孔密封连接。

同样地，传动轴221的外部套设有第二波纹管222，第二波纹管222的一端与传动轴221的端部密封连接，第一波纹管522的另一端与腔体600的侧壁上与传动轴221对应的通孔密封连接；

第二升降轴321的外部套设有第三波纹管322，第三波纹管322的一端与卡匣的底部密封连接，第三波纹管322的另一端与腔体600的底壁上与第二升降轴321对应的通孔密封连接。

作为本发明的第二个方面，提供一种晶圆预清洁方法，该方法通过本发明实施例提供的的晶圆烘烤腔室实现，该方法包括：

步骤S1、在传输装置接收由第一传片口传入至过渡区内的晶圆后，控制加热装置对传输装置上承载的晶圆进行第一预定时长的加热；

步骤S2、控制传输装置将加热后的晶圆传入至烘烤区，烘烤区持续对烘烤区内的晶圆进行去气工艺；

该方法还包括：

步骤S3、控制传输装置将完成去气工艺的晶圆由烘烤区取出并转移至过渡区，以待晶圆传出晶圆烘烤腔室。

作为本发明的一种优选实施方式，如图2所示，加热装置100包括加热灯，控制加热装置对传输装置上承载的晶圆进行加热的步骤S1具体包括：

控制加热灯对传输装置上承载的晶圆进行第一预定时长的照射。本发明实施例对第一预定时长的大小不作具体限定，可由技术人员根据烘烤区内的温度自行设定。

为提高完成去气工艺的晶圆的冷却效率，进一步提高系统产能，优选地，如图2所示，过渡区中还设置有冷却装置，该方法还包括：

步骤S4、控制冷却装置对传输装置由烘烤区转移至过渡区的晶圆进行冷却。

为提高传输装置与冷却装置之间交接晶圆的便捷性，作为本发明的一种优选实施方式，如图2、图5、图6所示，冷却装置包括冷却基座510和用于驱动冷却基座510升降的第一升降机构(包括第一升降轴521)，冷却基座510的顶部具有用于与晶圆接触的冷却接触面，且冷却接触面上形成有形状与承载结构210对应的容纳槽511。控制冷却装置对传输装置由烘烤区转移至过渡区的晶圆进行冷却的步骤S4具体包括：

步骤S41、控制第一升降机构驱动冷却基座上升，使承载结构容纳于容纳槽内，并使晶圆的底面与冷却基座的冷却接触面接触；

步骤S42、经过第二预定时间，控制第一升降机构驱动冷却基座下降，使承载结构离开容纳槽并拾取晶圆。

为进一步提高晶圆的冷却效率，作为本发明的一种优选实施方式，冷却基座510的冷却接触面上形成有喷气孔，冷却基座510的内部设置有喷气组件，喷气组件用于通过喷气孔向晶圆的底面喷射冷却气体，冷却基座510的上方设置有压环，用于将晶圆向下按压在冷却基座510的冷却接触面上。在本发明实施例中，控制冷却装置对传输装置由烘烤区转移至过渡区的晶圆进行冷却的步骤S4具体包括：

控制第一升降机构驱动冷却基座上升，使承载结构容纳于容纳槽内，并使压环将晶圆按压在冷却接触面上；

控制喷气组件通过喷气孔向晶圆的底面喷射冷却气体；

经过第二预定时间，控制第一升降机构驱动冷却基座下降，使承载结构离开容纳槽并拾取晶圆。该第二预定时间可由技术人员根据以及喷气组件喷射冷却气体的流量自行确定，在一定范围内喷气组件喷射冷却气体的流量越大，则所需的第二预定时间越短。

优选地，晶圆承载装置与传输装置之间也通过相同的配合方式交接晶圆，具体地，晶圆承载装置包括可升降的片匣310和用于驱动片匣310升降的第二升降机构，片匣310具有沿竖直方向间隔设置的多个承载位，烘烤组件用于对片匣310上的晶圆进行烘烤。

如图2所示，该方法还包括：

在传输装置将加热后的晶圆传入至烘烤区时，控制第二升降机构将待接收至烘烤区的晶圆的承载位升降至第一高度(略低于承载结构210上的晶圆的高度)，并在承载结构210进入片匣310后，将待接收晶圆的承载位升高至第二高度(略高于原位于承载结构210上的晶圆的高度)，使晶圆落在待接收晶圆的承载位上；

在传输装置将完成去气工艺的晶圆由烘烤区取出时，控制第二升降机构将待取出烘烤区的晶圆对应的承载位升降至第二高度，并在承载结构210进入片匣310后，将待取出的晶圆对应的承载位降低至第一高度，使晶圆落在承载结构210上。

在本发明提供的晶圆预清洁方法中，晶圆烘烤腔室的腔体600内部包括烘烤区和过渡区，过渡区中设置的加热装置100能够对由晶圆烘烤腔室外部传入的晶圆进行预热，以提高晶圆进入烘烤区时的初始温度，进而缩短了晶圆在去气工艺中的升温时间，提高了预清洁工艺的工艺效率，进而提高了系统总体产能。并且，晶圆的初始温度接近烘烤温度，从而在新的晶圆进入烘烤区时不会对烘烤区内部的整体温度产生较大影响，从而提高了预清洁工艺的稳定性。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (16)

1.一种晶圆烘烤腔室，其特征在于，包括腔体和设置在腔体上的第一传片口，所述腔体内部包括烘烤区和过渡区，其中，所述烘烤区用于对进入所述烘烤区内的晶圆进行去气工艺，所述过渡区用于对由所述第一传片口传入至所述过渡区内的晶圆进行预热以及对由所述烘烤区传入所述过渡区内的晶圆进行暂存，且所述过渡区中设置有传输装置和加热装置，所述传输装置用于承载并传输晶圆，所述加热装置用于对由所述晶圆烘烤腔室的外部传入的晶圆进行加热；

所述过渡区中还设置有冷却装置，所述冷却装置用于对由所述烘烤区转移至所述过渡区的晶圆进行冷却；所述冷却装置包括冷却基座，所述冷却基座的顶部具有用于与晶圆接触的冷却接触面，所述冷却接触面上形成有容纳槽；

所述传输装置包括承载结构，所述承载结构用于承载传入至所述过渡区的晶圆；所述承载结构包括多根朝向所述烘烤区并沿水平方向延伸的支撑条，每根所述支撑条上设置有多个支撑柱，且所述支撑条以及所述支撑柱均能够容纳于所述容纳槽中，所述容纳槽的形状与所述承载结构对应，所述承载结构通过多个所述支撑柱与所述晶圆接触。

2.根据权利要求1所述的晶圆烘烤腔室，其特征在于，所述传输装置还包括水平驱动机构，所述水平驱动机构用于驱动所述承载结构沿水平方向运动。

3.根据权利要求2所述的晶圆烘烤腔室，其特征在于，所述加热装置包括加热灯，所述承载结构与所述加热灯相对且设置于所述加热灯下方，所述加热灯用于照射所述承载结构上的晶圆，以对所述晶圆进行加热。

4.根据权利要求2所述的晶圆烘烤腔室，其特征在于，所述冷却装置还包括用于驱动所述冷却基座升降的第一升降机构。

5.根据权利要求4所述的晶圆烘烤腔室，其特征在于，所述冷却基座的冷却接触面上形成有喷气孔，所述冷却基座的内部设置有喷气组件，所述喷气组件用于通过所述喷气孔向所述晶圆的底面喷射冷却气体，所述冷却基座的上方设置有压环，用于将所述晶圆向下按压在所述冷却接触面上。

6.根据权利要求4所述的晶圆烘烤腔室，其特征在于，所述容纳槽包括多个与所述支撑条同向延伸的容纳子槽，且多根所述支撑条能够一一对应地容纳于多个所述容纳子槽。

7.根据权利要求6所述的晶圆烘烤腔室，其特征在于，所述多个支撑柱均可容纳于所在支撑条对应的所述容纳子槽中。

8.根据权利要求4所述的晶圆烘烤腔室，其特征在于，所述第一升降机构包括沿竖直方向延伸且部分设置在所述晶圆烘烤腔室中的第一升降轴，所述第一升降轴的顶端与所述冷却基座的底部固定连接，所述第一升降轴的底端穿过所述晶圆烘烤腔室腔体的底壁，所述第一升降机构用于驱动所述第一升降轴带动所述冷却基座升降；

所述冷却基座中形成有冷却液通道，所述第一升降轴中形成有沿所述第一升降轴的长度方向延伸的冷却液管路，所述冷却液管路与所述冷却液通道连通，用于向所述冷却液通道提供冷却液。

9.根据权利要求8所述的晶圆烘烤腔室，其特征在于，所述第一升降轴的外部套设有第一波纹管，所述第一波纹管的一端与所述冷却基座的底部密封连接，所述第一波纹管的另一端与所述腔体的底壁上与所述第一升降轴对应的通孔密封连接。

10.根据权利要求2至9中任意一项所述的晶圆烘烤腔室，其特征在于，所述水平驱动机构包括沿所述承载结构的运动方向延伸且部分设置在所述晶圆烘烤腔室中的传动轴，所述传动轴的一端与所述承载结构固定连接，所述传动轴的另一端穿过所述晶圆烘烤腔室腔体的侧壁，所述水平驱动机构用于驱动所述传动轴带动所述承载结构水平运动；

所述传动轴的外部套设有第二波纹管，所述第二波纹管的一端与所述承载结构密封连接，所述第二波纹管的另一端与所述腔体的侧壁上与所述传动轴对应的通孔密封连接。

11.根据权利要求2至9中任意一项所述的晶圆烘烤腔室，其特征在于，所述烘烤区中设置有烘烤组件和晶圆承载装置，所述晶圆承载装置包括可升降的片匣和用于驱动所述片匣升降的第二升降机构，所述片匣具有沿竖直方向间隔设置的多个承载位，所述烘烤组件用于对所述片匣上的晶圆进行烘烤。

12.根据权利要求11所述的晶圆烘烤腔室，其特征在于，所述烘烤组件包括反光筒和多组加热灯，每组所述加热灯均环绕所述晶圆承载装置周向间隔设置，且不同组的所述加热灯之间沿竖直方向间隔设置，所述反光筒环绕所述晶圆承载装置及所述加热灯设置，以形成所述烘烤区，所述反光筒的内壁用于反射所述加热灯发出的光线，所述反光筒上形成有第二传片口，所述传输装置通过所述第二传片口在所述烘烤区与所述过渡区之间传输晶圆。

13.一种晶圆预清洁方法，其特征在于，所述方法通过权利要求1至12中任意一项所述的晶圆烘烤腔室实现，所述方法包括：

在所述传输装置接收由所述第一传片口传入至所述过渡区内的晶圆，控制所述加热装置对所述传输装置上承载的晶圆进行第一预定时长的加热；

控制所述传输装置将加热后的晶圆传入至所述烘烤区，所述烘烤区持续对所述烘烤区内的晶圆进行去气工艺；

所述方法还包括：

控制所述传输装置将完成去气工艺的晶圆由所述烘烤区取出并转移至所述过渡区，以待所述晶圆传出所述晶圆烘烤腔室。

14.根据权利要求13所述的晶圆预清洁方法，其特征在于，所述方法还包括：

控制所述冷却装置对所述传输装置由所述烘烤区转移至所述过渡区的所述晶圆进行冷却。

15.根据权利要求14所述的晶圆预清洁方法，其特征在于，所述传输装置还包括水平驱动机构，所述水平驱动机构用于驱动所述承载结构沿水平方向运动；所述冷却装置还包括用于驱动所述冷却基座升降的第一升降机构，所述控制所述冷却装置对所述传输装置由所述烘烤区转移至所述过渡区的所述晶圆进行冷却，包括：

控制所述第一升降机构驱动所述冷却基座上升，使所述承载结构容纳于所述容纳槽内，并使所述晶圆的底面与所述冷却基座的冷却接触面接触；

经过第二预定时间，控制所述第一升降机构驱动所述冷却基座下降，使所述承载结构离开所述容纳槽并拾取所述晶圆。

16.根据权利要求15所述的晶圆预清洁方法，其特征在于，所述冷却基座的冷却接触面上形成有喷气孔，所述冷却基座的内部设置有喷气组件，所述冷却基座的上方设置有压环，所述控制所述冷却装置对所述传输装置由所述烘烤区转移至所述过渡区的所述晶圆进行冷却，包括：

控制所述第一升降机构驱动所述冷却基座上升，使所述承载结构容纳于所述容纳槽内，并使所述压环将所述晶圆按压在所述冷却接触面上；

控制所述喷气组件通过所述喷气孔向所述晶圆的底面喷射冷却气体；

经过第二预定时间，控制所述第一升降机构驱动所述冷却基座下降，使所述承载结构离开所述容纳槽并拾取所述晶圆。

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