CN116791198A - 外延炉清洗方法、装置、电子设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请属于清洗碳化硅外延炉的技术领域，公开了一种外延炉清洗方法、装置、电子设备及存储介质，该方法包括：获取外延炉反应室中石墨件在清洗前的碳化硅信息，设置外延炉反应室为真空的清洗环境，调节外延炉反应室中石墨托盘的运动状态为旋转状态，利用氩气和三氟化氯气，基于预设的温度范围和预设的压力范围，结合真空的清洗环境和石墨托盘的旋转状态，对外延炉反应室进行清洗，得到清洗后的碳化硅信息，对比清洗前的碳化硅信息和清洗后的碳化硅信息，确定清洗效果，通过设置真空环境、维持石墨托盘的旋转状态和调节对应的温度及压力，利用氩气和三氟化氯气，对外延炉进行清洗，提高了外延炉清洗的效率。
Description
技术领域
本申请涉及清洗碳化硅外延炉的技术领域，具体而言，涉及一种外延炉清洗方法、装置、电子设备及存储介质。
背景技术
第三代半导体材料SiC（碳化硅）具有禁带宽度大、击穿场强高、电子饱和漂移速度快等优点，是制作耐高温、高频、大功率、高压器件的理想材料。SiC功率器件已被广泛应用于5G通信、智能电网、轨道交通、新能源汽车等领域。
现有的水平式SiC高温外延设备，在衬底表面形成SiC薄膜的同时，还会在反应室的石墨件表面沉积SiC杂质，这些杂质通常呈颗粒状，而并非薄膜。随着外延生长次数的增加，SiC颗粒在石墨件表面堆积的数量就会来越多、体积也会越来越大。其中一些不牢固的颗粒很容易从石墨件表面脱落，混入正在生长的SiC外延台阶流中，使得SiC外延薄膜表面形成诸如三角形缺陷、掉落物等各种表面缺陷。对于现有的水平单片式外延设备，在生产实践中发现：每生长累计厚度约400~500um的SiC外延膜，就必须清理反应室，否则会出现残余坚固的SiC颗粒沉积在反应室的石墨遮罩与载片基座缝隙处。而传统的外延炉反应室清理方法通过手动清理或化学试剂浸泡的方式都很难去除残余坚固的SiC颗粒。
因此，为了解决现有的外延炉清洗方法难以去除残余坚固的碳化硅颗粒的技术问题，亟需一种外延炉清洗方法、装置、电子设备及存储介质。
发明内容
本申请的目的在于提供一种外延炉清洗方法、装置、电子设备及存储介质，通过设置真空环境、维持石墨托盘的旋转状态和调节对应的温度及压力，利用氩气和三氟化氯气，对外延炉进行清洗，解决现有的外延炉清洗方法难以去除残余坚固的碳化硅颗粒的问题，省去繁琐的开腔清理流程，能够有效的清理碳化硅颗粒，提高了外延生产效率和石墨件的使用寿命，提高了外延炉的清洗效率。
第一方面，本申请提供了一种外延炉清洗方法，用于对碳化硅外延炉进行清洗，包括步骤：
获取外延炉反应室中石墨件在清洗前的碳化硅信息；
设置所述外延炉反应室为真空的清洗环境；
调节所述外延炉反应室中石墨托盘的运动状态为旋转状态；
利用氩气和三氟化氯气，基于预设的温度范围和预设的压力范围，结合所述真空的清洗环境和所述石墨托盘的旋转状态，对所述外延炉反应室进行清洗，得到清洗后的碳化硅信息；
对比所述清洗前的碳化硅信息和所述清洗后的碳化硅信息，确定清洗效果。
本申请提供的外延炉清洗方法可以实现对外延炉进行清洗，通过设置真空环境、维持石墨托盘的旋转状态和调节对应的温度及压力，利用氩气和三氟化氯气，对外延炉进行清洗，解决现有的外延炉清洗方法难以去除残余坚固的碳化硅颗粒的问题，省去繁琐的开腔清理流程，能够有效的清理碳化硅颗粒，提高了外延生产效率和石墨件的使用寿命，提高了外延炉的清洗效率。
可选地，获取外延炉反应室中石墨件在清洗前的碳化硅信息之前，还包括：
当所述外延炉反应室中累计生长的碳化硅薄膜厚度到达预设的第一厚度时，启动清洗程序，以对所述外延炉反应室进行清洗。
可选地，设置所述外延炉反应室为真空的清洗环境，包括：
清理所述外延炉反应室内的残留气体；
对所述外延炉反应室进行抽真空操作，得到所述外延炉反应室的真空的清洗环境。
本申请提供的外延炉清洗方法可以实现对外延炉进行清洗，通过设置外延炉反应室为真空的清洗环境，以保证外延炉反应室不漏气，有利于提高外延炉的清洗效率。
可选地，所述预设的温度范围包括第一温度范围和第二温度范围；所述预设的压力范围包括第一压力范围和第二压力范围；利用氩气和三氟化氯气，基于预设的温度范围和预设的压力范围，结合所述真空的清洗环境和所述石墨托盘的旋转状态，对所述外延炉反应室进行清洗，得到清洗后的碳化硅信息，包括：
确定所述外延炉反应室处于所述真空的清洗环境，以及所述石墨托盘处于所述旋转状态；
设置所述外延炉反应室的压力和温度在第一压力范围和第一温度范围内，并输入预设的第一阈值流量的氩气；
基于所述第一温度范围和所述第二压力范围，利用氩气和三氟化氯气，对所述外延炉反应室进行清洗；
调节所述外延炉反应室的压力和温度在标准大气压和第二温度范围内，得到清洗后的碳化硅信息。
本申请提供的外延炉清洗方法可以实现对外延炉进行清洗，通过氩气、三氟化氯气、预设的温度范围和预设的压力范围，对外延炉反应室进行清洗，能够有效的清理外延炉反应室内的碳化硅颗粒，提高了外延炉的清洗效率。
可选地，基于所述第一温度范围和所述第二压力范围，利用氩气和三氟化氯气，对所述外延炉反应室进行清洗，包括循环执行多次的步骤：
基于所述第一温度范围和所述第一压力范围，在预设的第一周期内，输入所述第二阈值流量的氩气和预设的第三阈值流量的三氟化氯气到所述外延炉反应室；
调节所述外延炉反应室的压力在第二压力范围内，停止输入三氟化氯气，以及在预设的第二周期内，将氩气的输入流量加大至第四阈值流量。
可选地，调节所述外延炉反应室的压力和温度在标准大气压和第二温度范围内，得到清洗后的碳化硅信息，包括：
停止输入氩气，并将所述外延炉反应室的压力和温度调节在标准大气压和第二温度范围内，以结束所述外延炉反应室的清洗过程；
获取所述外延炉反应室的所述清洗后的碳化硅信息。
可选地，对比所述清洗前的碳化硅信息和所述清洗后的碳化硅信息，确定清洗效果，包括：
提取所述清洗前的碳化硅信息中外延片表面的第一颗粒总数和第一缺陷个数；
提取所述清洗后的碳化硅信息中外延片表面的第二颗粒总数和第二缺陷个数；
对比所述第一颗粒总数和所述第二颗粒总数，以及对比所述第一缺陷个数和所述第二缺陷个数，确定所述清洗效果。
第二方面，本申请提供了一种外延炉清洗装置，用于对碳化硅外延炉进行清洗，包括：
获取模块，用于获取外延炉反应室中石墨件在清洗前的碳化硅信息；
设置模块，用于设置所述外延炉反应室为真空的清洗环境；
调节模块，用于调节所述外延炉反应室中石墨托盘的运动状态为旋转状态；
清洗模块，用于利用氩气和三氟化氯气，基于预设的温度范围和预设的压力范围，结合所述真空的清洗环境和所述石墨托盘的旋转状态，对所述外延炉反应室进行清洗，得到清洗后的碳化硅信息；
对比模块，用于对比所述清洗前的碳化硅信息和所述清洗后的碳化硅信息，确定清洗效果。
该外延炉清洗装置，通过设置真空环境、维持石墨托盘的旋转状态和调节对应的温度及压力，利用氩气和三氟化氯气，对外延炉进行清洗，解决现有的外延炉清洗方法难以去除残余坚固的碳化硅颗粒的问题，省去繁琐的开腔清理流程，能够有效的清理碳化硅颗粒，提高了外延生产效率和石墨件的使用寿命，提高了外延炉的清洗效率。
第三方面，本申请提供了一种电子设备，包括处理器和存储器，所述存储器存储有所述处理器可执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，运行如前文所述外延炉清洗方法中的步骤。
第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时运行如前文所述外延炉清洗方法中的步骤。
有益效果：本申请提供的外延炉清洗方法、装置、电子设备及存储介质，通过设置真空环境、维持石墨托盘的旋转状态和调节对应的温度及压力，利用氩气和三氟化氯气，对外延炉进行清洗，解决现有的外延炉清洗方法难以去除残余坚固的碳化硅颗粒的问题，省去繁琐的开腔清理流程，能够有效的清理碳化硅颗粒，提高了外延生产效率和石墨件的使用寿命，提高了外延炉的清洗效率。
附图说明
图1为本申请实施例提供的外延炉清洗方法的流程图。
图2为本申请实施例提供的外延炉清洗装置的结构示意图。
图3为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图。
图4为外延炉反应室的结构示意图。
图5为碳化硅外延片表面颗粒数量在清洗前和清洗后的对比示意图。
图6为碳化硅外延片表面缺陷数量在清洗前和清洗后的对比示意图。
标号说明：1、获取模块；2、设置模块；3、调节模块；4、清洗模块；5、对比模块；11、感应线圈；12、石墨毡；13、石英管；14、下游石墨遮罩；15、下半月石墨件；16、气悬浮石墨管道；17、石墨基座；18、上游石墨遮罩；19、石墨托盘；20、上半月石墨件；21、碳化硅衬底；301、处理器；302、存储器；303、通信总线。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参照图1，图1是本申请一些实施例中的一种外延炉清洗方法，用于对碳化硅外延炉进行清洗，包括：
步骤S101，获取外延炉反应室中石墨件在清洗前的碳化硅信息；
步骤S102，设置外延炉反应室为真空的清洗环境；
步骤S103，调节外延炉反应室中石墨托盘的运动状态为旋转状态；
步骤S104，利用氩气和三氟化氯气，基于预设的温度范围和预设的压力范围，结合真空的清洗环境和石墨托盘的旋转状态，对外延炉反应室进行清洗，得到清洗后的碳化硅信息；
步骤S105，对比清洗前的碳化硅信息和清洗后的碳化硅信息，确定清洗效果。
该外延炉清洗方法，通过设置真空环境、维持石墨托盘的旋转状态和调节对应的温度及压力，利用氩气和三氟化氯气，对外延炉进行清洗，解决现有的外延炉清洗方法难以去除残余坚固的碳化硅颗粒的问题，省去繁琐的开腔清理流程，能够有效的清理碳化硅颗粒，提高了外延生产效率和石墨件的使用寿命，提高了外延炉的清洗效率。
具体地，在步骤S101中，获取外延炉反应室中石墨件在清洗前的碳化硅信息之前，还包括：
当外延炉反应室中累计生长的碳化硅薄膜厚度到达预设的第一厚度时，启动清洗程序，以对外延炉反应室进行清洗。
当外延炉反应室中生长的碳化硅薄膜的总厚度累计达到400~500um（即预设的第一厚度）时，就会启动清洗程序，对反应室做一次清洗。
具体地，在步骤S101中，获取外延炉反应室中生长的碳化硅外延片（利用清洗前的外延炉制备碳化硅外延片，得到该碳化硅外延片），测试其表面颗粒总数和缺陷（三角形缺陷）个数，以获取清洗前的碳化硅信息（即碳化硅信息包括碳化硅外延片的表面颗粒总数和缺陷个数）。请参阅图4，图4为外延炉反应室的结构示意图，其中，包括感应线圈11，石墨毡12，石英管13，下游石墨遮罩14，下半月石墨件15，气悬浮石墨管道16，石墨基座17，上游石墨遮罩18，石墨托盘19，上半月石墨件20，碳化硅衬底21，其中，由下游石墨遮罩14、下半月石墨件15、石墨基座17、上游石墨遮罩18、石墨托盘19和上半月石墨件20组成石墨件，碳化硅衬底21为碳化硅外延片。
具体地，在步骤S102中，设置外延炉反应室为真空的清洗环境，包括：
清理外延炉反应室内的残留气体；
对外延炉反应室进行抽真空操作，得到外延炉反应室的真空的清洗环境。
在步骤S102中，通入20~50slm流量的Ar（氩气）约2~3min，吹扫外延炉反应室，以清理外延炉反应室内的残留气体，如H2（氢气）等气体。
对外延炉反应室进行抽真空操作，执行抽真空操作可由外延炉反应室自动执行，外延炉反应室会先执行抽低真空操作，再执行抽高真空操作，得到外延炉反应室的真空的清洗环境，真空的清洗环境的真空度要达到1E-4mbar~9E-4mbar。
高真空和低真空是指气体压强范围的不同。在高真空状态下，气体的压强非常低，气体的分子数密度非常小，几乎可以忽略不计。而在低真空状态下，气体的压强较高，气体分子数密度较高，但仍然可以保持分子间的自由运动。
具体地，在步骤S103中，调节外延炉反应室中石墨托盘的运动状态为旋转状态，并在清洗过程中维持石墨托盘的旋转状态。将反应室的石墨托盘调节为旋转状态，使石墨托盘的转速与进行外延生长时的转速相同（该转速约60转每分钟，但不限于此），目的是为了使后续清洗过程中通入的ClF3（三氟化氯气）能更充分的接触SiC颗粒并与之反应，达到更理想的清洗效果。
具体地，在步骤S104中，预设的温度范围包括第一温度范围和第二温度范围；预设的压力范围包括第一压力范围和第二压力范围；利用氩气和三氟化氯气，基于预设的温度范围和预设的压力范围，结合真空的清洗环境和石墨托盘的旋转状态，对外延炉反应室进行清洗，得到清洗后的碳化硅信息，包括：
确定外延炉反应室处于真空的清洗环境，以及石墨托盘处于旋转状态；
设置外延炉反应室的压力和温度在第一压力范围和第一温度范围内，并输入预设的第一阈值流量的氩气；
基于第一温度范围和第二压力范围，利用氩气和三氟化氯气，对外延炉反应室进行清洗；
调节外延炉反应室的压力和温度在标准大气压和第二温度范围内，得到清洗后的碳化硅信息。
在步骤S104中，先确定外延炉反应室处于真空的清洗环境，以及石墨托盘处于旋转状态，控制外延炉反应室的压力在800~900mbar（即第一压力范围）内，温度在800~900℃（即第一温度范围）内，调节外延炉反应室的蝶阀为开度状态，通入流量为2~3slm（即第一阈值流量）的Ar作为载气。
传统的外延炉反应室自清洗方法是将反应室（外延炉反应室）温度控制在400℃以下、压力控制在800mbar以下，这种方法是针对SiC薄膜进行清洗，由于SiC薄膜形状规则、分布均匀、各向异性差别小，所以使用高浓度ClF3就可以快速去除石墨件上沉积的SiC薄膜。但是水平式高温外延炉的反应室的石墨件上沉积的并非SiC薄膜，而是SiC颗粒。由于这些颗粒在反应室内会反复经过高温并重结晶，分布也并不均匀，仅靠通入高浓度ClF3并不能有效去除SiC颗粒，单纯通过增加清洗时间还会腐蚀石墨件表面。故采用“低浓度ClF3清洗+大流量Ar吹扫”循环来克服以上困难。另外将清洗温度提高至800~900℃，是为了增加ClF3与SiC颗粒的反应速率；同时提高反应室的压力至800~900mbar，是为了减慢 ClF3气体在反应室的流速，相当于增加ClF3气体在反应室的停留时间。
具体地，在步骤S104中，基于第一温度范围和第二压力范围，利用氩气和三氟化氯气，对外延炉反应室进行清洗，包括循环执行多次的步骤：
基于第一温度范围和第一压力范围，在预设的第一周期内，输入第二阈值流量的氩气和预设的第三阈值流量的三氟化氯气到外延炉反应室；
调节外延炉反应室的压力在第二压力范围内，停止输入三氟化氯气，以及在预设的第二周期内，将氩气的输入流量加大至第四阈值流量。
例如，在步骤S104中，循环执行多次以下步骤（循环次数为3~10次）：
1)维持外延炉反应室的压力和温度不变（在第一压力范围和第一温度范围内），通入流量为200~300sccm（即第三阈值流量）的ClF3气体，对反应室的上下半月石墨件（上半月石墨件20和下半月石墨件15）、石墨遮罩（下游石墨遮罩14和上游石墨遮罩18）以及载片基座（石墨基座17）等表面沉积的SiC颗粒进行原位清洗，清洗时间为2~5min（即预设的第一周期），通入ClF3的流量与载气Ar的流量比例控制在1:10左右，即通入载气Ar的流量为2000~3000sccm（即第二阈值流量）。
2)维持外延炉反应室在第一温度范围内，调节外延炉反应室的压力在20~50mbar（即第二压力范围）内，停止输入ClF3气体，将载气Ar的输入流量加大至20~50slm（即第四阈值流量），对反应室进行吹扫，置换掉残留在反应室内的SiF4、CF4和Cl2等反应产物，吹扫时间为2~3min（即预设的第二周期）。
如果碳化硅外延片表面缺陷很多，也可灵活增加清洗的循环次数，可根据实际情况添加循环次数。
具体地，在步骤S104中，调节外延炉反应室的压力和温度在标准大气压和第二温度范围内，得到清洗后的碳化硅信息，包括：
停止输入氩气，并将外延炉反应室的压力和温度调节在标准大气压和第二温度范围内，以结束外延炉反应室的清洗过程；
获取外延炉反应室的清洗后的碳化硅信息。
在步骤S104中，停止输入Ar，将外延炉反应室的压力调节为标准大气压，将温度进行降温，等待温度降至100℃以下（即第二温度范围），结束反应室的自清洗工艺流程（清洗过程），获取外延炉反应室的清洗后的碳化硅信息（即利用清洗后的外延炉制备碳化硅外延片，并测试该碳化硅外延片表面颗粒总数和缺陷（三角形缺陷）个数，得到清洗后的碳化硅信息）。
具体地，在步骤S105中，对比清洗前的碳化硅信息和清洗后的碳化硅信息，确定清洗效果，包括：
提取清洗前的碳化硅信息中外延片表面的第一颗粒总数和第一缺陷个数；
提取清洗后的碳化硅信息中外延片表面的第二颗粒总数和第二缺陷个数；
对比第一颗粒总数和第二颗粒总数，以及对比第一缺陷个数和第二缺陷个数，确定清洗效果。
在步骤S105中，对比清洗前的碳化硅信息和清洗后的碳化硅信息，即对比第一颗粒总数和第二颗粒总数，以及对比第一缺陷个数和第二缺陷个数，确定清洗效果，例如，若第二颗粒总数相对第一颗粒总数的减少率不小于预设的第一减少阈值，且第二缺陷个数相对第一缺陷个数的减少率不小于预设的第二减少阈值，则判定清洗效果合格，并结束清洗，否则判定清洗效果不合格，并再次进行清洗。
例如，如图5、图6所示，图5为碳化硅外延片表面颗粒数量在清洗前和清洗后的对比示意图，图6为碳化硅外延片表面缺陷数量在清洗前和清洗后的对比示意图，其中，图5、图6中的横坐标为清洗方法，图5、图6中的纵坐标为个数，图5中的小方块为碳化硅外延片表面颗粒数量，图6中的小三角形为碳化硅外延片表面缺陷数量，a为外延炉清洗前，b为通过本发明完整的外延炉清洗方法进行清洗后，c为外延炉清洗方法C进行清洗后，d为通过外延炉清洗方法D进行清洗后，e为通过外延炉清洗方法E进行清洗后，其中，外延炉清洗方法C、外延炉清洗方法D、外延炉清洗方法E为本发明外延炉清洗方法经过改变不同的清洗条件得到的外延炉清洗方法，外延炉清洗方法C为将本发明的外延炉清洗方法中的石墨托盘保持静止状态，外延炉清洗方法D为将本发明的外延炉清洗方法中的石墨托盘保持静止状态，采用传统清洗方法中的清洗温度条件和单次的清扫循环次数，E为将本发明的外延炉清洗方法中的石墨托盘保持静止状态，采用传统清洗方法中的清洗压力条件和单次的清扫循环次数。从图5、图6可以看出，通过本发明完整的外延炉清洗方法进行清洗后，碳化硅外延片表面的颗粒总数和缺陷个数的减少幅度最大，且清洗效果最明显，由此得出，本发明的外延炉清洗方法能非常快捷且有效的清理SiC外延炉反应室的残余沉积物。
由上可知，该外延炉清洗方法，通过获取外延炉反应室中石墨件在清洗前的碳化硅信息，设置外延炉反应室为真空的清洗环境，调节外延炉反应室中石墨托盘的运动状态为旋转状态，利用氩气和三氟化氯气，基于预设的温度范围和预设的压力范围，结合真空的清洗环境和石墨托盘的旋转状态，对外延炉反应室进行清洗，得到清洗后的碳化硅信息，对比清洗前的碳化硅信息和清洗后的碳化硅信息，确定清洗效果；从而，通过设置真空环境、维持石墨托盘的旋转状态和调节对应的温度及压力，利用氩气和三氟化氯气，对外延炉进行清洗，解决现有的外延炉清洗方法难以去除残余坚固的碳化硅颗粒的问题，省去繁琐的开腔清理流程，能够有效的清理碳化硅颗粒，提高了外延生产效率和石墨件的使用寿命，提高了外延炉的清洗效率。
参考图2，本申请提供了一种外延炉清洗装置，用于对碳化硅外延炉进行清洗，包括：
获取模块1，用于获取外延炉反应室中石墨件在清洗前的碳化硅信息；
设置模块2，用于设置外延炉反应室为真空的清洗环境；
调节模块3，用于调节外延炉反应室中石墨托盘的运动状态为旋转状态；
清洗模块4，用于利用氩气和三氟化氯气，基于预设的温度范围和预设的压力范围，结合真空的清洗环境和石墨托盘的旋转状态，对外延炉反应室进行清洗，得到清洗后的碳化硅信息；
对比模块5，用于对比清洗前的碳化硅信息和清洗后的碳化硅信息，确定清洗效果。
该外延炉清洗装置，通过设置真空环境、维持石墨托盘的旋转状态和调节对应的温度及压力，利用氩气和三氟化氯气，对外延炉进行清洗，解决现有的外延炉清洗方法难以去除残余坚固的碳化硅颗粒的问题，省去繁琐的开腔清理流程，能够有效的清理碳化硅颗粒，提高了外延生产效率和石墨件的使用寿命，提高了外延炉的清洗效率。
具体地，获取模块1在获取外延炉反应室中石墨件在清洗前的碳化硅信息之前，执行：
当外延炉反应室中累计生长的碳化硅薄膜厚度到达预设的第一厚度时，启动清洗程序，以对外延炉反应室进行清洗。
当检测到外延炉反应室中生长的碳化硅薄膜的总厚度累计达到400~500um（即预设的第一厚度）时，就会启动清洗程序，对反应室做一次清洗。
具体地，获取模块1在执行时，获取外延炉反应室中生长的碳化硅外延片（利用清洗前的外延炉制备碳化硅外延片，得到该碳化硅外延片），测试其表面颗粒总数和缺陷（三角形缺陷）个数，以获取清洗前的碳化硅信息（即碳化硅信息包括碳化硅外延片的表面颗粒总数和缺陷个数）。请参阅图4，图4为外延炉反应室的结构示意图，其中，包括感应线圈11，石墨毡12，石英管13，下游石墨遮罩14，下半月石墨件15，气悬浮石墨管道16，石墨基座17，上游石墨遮罩18，石墨托盘19，上半月石墨件20，碳化硅衬底21，其中，由下游石墨遮罩14、下半月石墨件15、石墨基座17、上游石墨遮罩18、石墨托盘19和上半月石墨件20组成石墨件，碳化硅衬底21为碳化硅外延片。
具体地，在步骤S102中，设置外延炉反应室为真空的清洗环境，包括：
清理外延炉反应室内的残留气体；
对外延炉反应室进行抽真空操作，得到外延炉反应室的真空的清洗环境。
在步骤S102中，通入20~50slm流量的Ar（氩气）约2~3min，吹扫外延炉反应室，以清理外延炉反应室内的残留气体，如H2（氢气）等气体。
对外延炉反应室进行抽真空操作，执行抽真空操作可由外延炉反应室自动执行，外延炉反应室会先执行抽低真空操作，再执行抽高真空操作，得到外延炉反应室的真空的清洗环境，真空的清洗环境的真空度要达到1E-4mbar~9E-4mbar。
高真空和低真空是指气体压强范围的不同。在高真空状态下，气体的压强非常低，气体的分子数密度非常小，几乎可以忽略不计。而在低真空状态下，气体的压强较高，气体分子数密度较高，但仍然可以保持分子间的自由运动。
具体地，调节模块3在执行时，调节外延炉反应室中石墨托盘的运动状态为旋转状态，并在清洗过程中维持石墨托盘的旋转状态。将反应室的石墨托盘调节为旋转状态，使石墨托盘的转速与进行外延生长时的转速相同（该转速约60转每分钟，但不限于此），目的是为了使后续清洗过程中通入的ClF3（三氟化氯气）能更充分的接触SiC颗粒并与之反应，达到更理想的清洗效果。
具体地，预设的温度范围包括第一温度范围和第二温度范围；预设的压力范围包括第一压力范围和第二压力范围；清洗模块4在利用氩气和三氟化氯气，基于预设的温度范围和预设的压力范围，结合真空的清洗环境和石墨托盘的旋转状态，对外延炉反应室进行清洗，得到清洗后的碳化硅信息的时候，执行：
确定外延炉反应室处于真空的清洗环境，以及石墨托盘处于旋转状态；
设置外延炉反应室的压力和温度在第一压力范围和第一温度范围内，并输入预设的第一阈值流量的氩气；
基于第一温度范围和第二压力范围，利用氩气和三氟化氯气，对外延炉反应室进行清洗；
调节外延炉反应室的压力和温度在标准大气压和第二温度范围内，得到清洗后的碳化硅信息。
清洗模块4在执行时，先确定外延炉反应室处于真空的清洗环境，以及石墨托盘处于旋转状态，控制外延炉反应室的压力在800~900mbar（即第一压力范围）内，温度在800~900℃（即第一温度范围）内，调节外延炉反应室的蝶阀为开度状态，通入流量为2~3slm（即第一阈值流量）的Ar作为载气。
传统的外延炉反应室自清洗方法是将反应室（即外延炉反应室）温度控制在400℃以下、压力控制在800mbar以下，这种方法是针对SiC薄膜进行清洗，由于SiC薄膜形状规则、分布均匀、各向异性差别小，所以使用高浓度ClF3就可以快速去除石墨件上沉积的SiC薄膜。但是水平式高温外延炉的反应室的石墨件上沉积的并非SiC薄膜，而是SiC颗粒。由于这些颗粒在反应室内会反复经过高温并重结晶，分布也并不均匀，仅靠通入高浓度ClF3并不能有效去除SiC颗粒，单纯通过增加清洗时间还会腐蚀石墨件表面。故采用“低浓度ClF3清洗+大流量Ar吹扫”循环来克服以上困难。另外将清洗温度提高至800~900℃，是为了增加ClF3与SiC颗粒的反应速率；同时提高反应室的压力至800~900mbar，是为了减慢 ClF3气体在反应室的流速，相当于增加ClF3气体在反应室的停留时间。
具体地，清洗模块4在基于第一温度范围和第二压力范围，利用氩气和三氟化氯气，对外延炉反应室进行清洗的时候，循环执行多次的步骤：
基于第一温度范围和第一压力范围，在预设的第一周期内，输入第二阈值流量的氩气和预设的第三阈值流量的三氟化氯气到外延炉反应室；
调节外延炉反应室的压力在第二压力范围内，停止输入三氟化氯气，以及在预设的第二周期内，将氩气的输入流量加大至第四阈值流量。
清洗模块4在执行时，循环执行多次以下步骤（循环次数为3~10次）：
1)维持外延炉反应室的压力和温度不变（在第一压力范围和第一温度范围内），通入流量为200~300sccm（即第三阈值流量）的ClF3气体，对反应室的上下半月石墨件（上半月石墨件20和下半月石墨件15）、石墨遮罩（下游石墨遮罩14和上游石墨遮罩18）以及载片基座（石墨基座17）等表面沉积的SiC颗粒进行原位清洗，清洗时间为2~5min（即预设的第一周期），通入ClF3的流量与载气Ar的流量比例控制在1:10左右，即通入载气Ar的流量为2000~3000sccm（即第二阈值流量）。
2)维持外延炉反应室在第一温度范围内，调节外延炉反应室的压力在20~50mbar（即第二压力范围）内，停止输入ClF3气体，将载气Ar的输入流量加大至20~50slm（即第四阈值流量），对反应室进行吹扫，置换掉残留在反应室内的SiF4、CF4和Cl2等反应产物，吹扫时间为2~3min（即预设的第二周期）。
如果碳化硅外延片表面缺陷很多，也可灵活增加清洗的循环次数，可根据实际情况添加循环次数。
具体地，清洗模块4在调节外延炉反应室的压力和温度在标准大气压和第二温度范围内，得到清洗后的碳化硅信息的时候，执行：
停止输入氩气，并将外延炉反应室的压力和温度调节在标准大气压和第二温度范围内，以结束外延炉反应室的清洗过程；
获取外延炉反应室的清洗后的碳化硅信息。
清洗模块4在执行时，停止输入Ar，将外延炉反应室的压力调节为标准大气压，将温度进行降温，等待温度降至100℃以下（即第二温度范围），结束反应室的自清洗工艺流程（清洗过程），获取外延炉反应室的清洗后的碳化硅信息（即利用清洗后的外延炉制备碳化硅外延片，并测试该碳化硅外延片表面颗粒总数和缺陷（三角形缺陷）个数，得到清洗后的碳化硅信息）。
具体地，对比模块5在对比清洗前的碳化硅信息和清洗后的碳化硅信息，确定清洗效果的时候，执行：
提取清洗前的碳化硅信息中外延片表面的第一颗粒总数和第一缺陷个数；
提取清洗后的碳化硅信息中外延片表面的第二颗粒总数和第二缺陷个数；
对比第一颗粒总数和第二颗粒总数，以及对比第一缺陷个数和第二缺陷个数，确定清洗效果。
对比模块5在执行时，对比清洗前的碳化硅信息和清洗后的碳化硅信息，即对比第一颗粒总数和第二颗粒总数，以及对比第一缺陷个数和第二缺陷个数，确定清洗效果，例如，若第二颗粒总数相对第一颗粒总数的减少率不小于预设的第一减少阈值，且第二缺陷个数相对第一缺陷个数的减少率不小于预设的第二减少阈值，则判定清洗效果合格，并结束清洗，否则判定清洗效果不合格，并再次进行清洗。
例如，如图5、图6所示，图5为碳化硅外延片表面颗粒数量在清洗前和清洗后的对比示意图，图6为碳化硅外延片表面缺陷数量在清洗前和清洗后的对比示意图，其中，图5、图6中的横坐标为清洗方法，图5、图6中的纵坐标为个数，图5中的小方块为碳化硅外延片表面颗粒数量，图6中的小三角形为碳化硅外延片表面缺陷数量，a为外延炉清洗前，b为通过本发明的外延炉清洗装置中完整的清洗流程进行清洗后，c为外延炉清洗方法C进行清洗后，d为通过外延炉清洗方法D进行清洗后，e为通过外延炉清洗方法E进行清洗后，其中，外延炉清洗方法C、外延炉清洗方法D、外延炉清洗方法E为本发明外延炉清洗装置经过改变不同的清洗条件得到的外延炉清洗方法，外延炉清洗方法C为将本发明的外延炉清洗装置中的石墨托盘保持静止状态，外延炉清洗方法D为将本发明的外延炉清洗装置中的石墨托盘保持静止状态，采用传统清洗方法中的清洗温度条件和单次的清扫循环次数，E为将本发明的外延炉清洗装置中的石墨托盘保持静止状态，采用传统清洗方法中的清洗压力条件和单次的清扫循环次数。从图5、图6可以看出，通过本发明完整的外延炉清洗方法进行清洗后，碳化硅外延片表面的颗粒总数和缺陷个数的减少幅度最大，且清洗效果最明显，由此得出，本发明的外延炉清洗装置所使用的清洗方法能非常快捷且有效的清理SiC外延炉反应室的残余沉积物。
由上可知，该外延炉清洗装置，通过获取外延炉反应室中石墨件在清洗前的碳化硅信息，设置外延炉反应室为真空的清洗环境，调节外延炉反应室中石墨托盘的运动状态为旋转状态，利用氩气和三氟化氯气，基于预设的温度范围和预设的压力范围，结合真空的清洗环境和石墨托盘的旋转状态，对外延炉反应室进行清洗，得到清洗后的碳化硅信息，对比清洗前的碳化硅信息和清洗后的碳化硅信息，确定清洗效果；从而，通过设置真空环境、维持石墨托盘的旋转状态和调节对应的温度及压力，利用氩气和三氟化氯气，对外延炉进行清洗，解决现有的外延炉清洗方法难以去除残余坚固的碳化硅颗粒的问题，省去繁琐的开腔清理流程，能够有效的清理碳化硅颗粒，提高了外延生产效率和石墨件的使用寿命，提高了外延炉的清洗效率。
请参照图3，图3为本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图，本申请提供一种电子设备，包括：处理器301和存储器302，处理器301和存储器302通过通信总线303和/或其他形式的连接机构（未标出）互连并相互通讯，存储器302存储有处理器301可执行的计算机程序，当电子设备运行时，处理器301执行该计算机程序，以执行上述实施例的任一可选的实现方式中的外延炉清洗方法，以实现以下功能：获取外延炉反应室中石墨件在清洗前的碳化硅信息，设置外延炉反应室为真空的清洗环境，调节外延炉反应室中石墨托盘的运动状态为旋转状态，利用氩气和三氟化氯气，基于预设的温度范围和预设的压力范围，结合真空的清洗环境和石墨托盘的旋转状态，对外延炉反应室进行清洗，得到清洗后的碳化硅信息，对比清洗前的碳化硅信息和清洗后的碳化硅信息，确定清洗效果。
本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时，执行上述实施例的任一可选的实现方式中的外延炉清洗方法，以实现以下功能：获取外延炉反应室中石墨件在清洗前的碳化硅信息，设置外延炉反应室为真空的清洗环境，调节外延炉反应室中石墨托盘的运动状态为旋转状态，利用氩气和三氟化氯气，基于预设的温度范围和预设的压力范围，结合真空的清洗环境和石墨托盘的旋转状态，对外延炉反应室进行清洗，得到清洗后的碳化硅信息，对比清洗前的碳化硅信息和清洗后的碳化硅信息，确定清洗效果。其中，存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器（Static Random Access Memory, 简称SRAM），电可擦除可编程只读存储器（Electrically Erasable Programmable Read-OnlyMemory, 简称EEPROM），可擦除可编程只读存储器（Erasable Programmable Read OnlyMemory, 简称EPROM），可编程只读存储器（Programmable Red-Only Memory, 简称PROM），只读存储器（Read-Only Memory, 简称ROM），磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
另外，作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，既可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
再者，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种外延炉清洗方法，用于对碳化硅外延炉进行清洗，其特征在于，包括步骤：
获取外延炉反应室中石墨件在清洗前的碳化硅信息；
设置所述外延炉反应室为真空的清洗环境；
调节所述外延炉反应室中石墨托盘的运动状态为旋转状态；
利用氩气和三氟化氯气，基于预设的温度范围和预设的压力范围，结合所述真空的清洗环境和所述石墨托盘的旋转状态，对所述外延炉反应室进行清洗，得到清洗后的碳化硅信息；
对比所述清洗前的碳化硅信息和所述清洗后的碳化硅信息，确定清洗效果。
2.根据权利要求1所述的外延炉清洗方法，其特征在于，获取外延炉反应室中石墨件在清洗前的碳化硅信息之前，还包括：
当所述外延炉反应室中累计生长的碳化硅薄膜厚度到达预设的第一厚度时，启动清洗程序，以对所述外延炉反应室进行清洗。
3.根据权利要求1所述的外延炉清洗方法，其特征在于，设置所述外延炉反应室为真空的清洗环境，包括：
清理所述外延炉反应室内的残留气体；
对所述外延炉反应室进行抽真空操作，得到所述外延炉反应室的真空的清洗环境。
4.根据权利要求1所述的外延炉清洗方法，其特征在于，所述预设的温度范围包括第一温度范围和第二温度范围；所述预设的压力范围包括第一压力范围和第二压力范围；利用氩气和三氟化氯气，基于预设的温度范围和预设的压力范围，结合所述真空的清洗环境和所述石墨托盘的旋转状态，对所述外延炉反应室进行清洗，得到清洗后的碳化硅信息，包括：
确定所述外延炉反应室处于所述真空的清洗环境，以及所述石墨托盘处于所述旋转状态；
设置所述外延炉反应室的压力和温度在第一压力范围和第一温度范围内，并输入预设的第一阈值流量的氩气；
基于所述第一温度范围和所述第二压力范围，利用氩气和三氟化氯气，对所述外延炉反应室进行清洗；
调节所述外延炉反应室的压力和温度在标准大气压和第二温度范围内，得到清洗后的碳化硅信息。
5.根据权利要求4所述的外延炉清洗方法，其特征在于，基于所述第一温度范围和所述第二压力范围，利用氩气和三氟化氯气，对所述外延炉反应室进行清洗，包括循环执行多次的步骤：
基于所述第一温度范围和所述第一压力范围，在预设的第一周期内，输入所述第二阈值流量的氩气和预设的第三阈值流量的三氟化氯气到所述外延炉反应室；
调节所述外延炉反应室的压力在第二压力范围内，停止输入三氟化氯气，以及在预设的第二周期内，将氩气的输入流量加大至第四阈值流量。
6.根据权利要求4所述的外延炉清洗方法，其特征在于，调节所述外延炉反应室的压力和温度在标准大气压和第二温度范围内，得到清洗后的碳化硅信息，包括：
停止输入氩气，并将所述外延炉反应室的压力和温度调节在标准大气压和第二温度范围内，以结束所述外延炉反应室的清洗过程；
获取所述外延炉反应室的所述清洗后的碳化硅信息。
7.根据权利要求1所述的外延炉清洗方法，其特征在于，对比所述清洗前的碳化硅信息和所述清洗后的碳化硅信息，确定清洗效果，包括：
提取所述清洗前的碳化硅信息中外延片表面的第一颗粒总数和第一缺陷个数；
提取所述清洗后的碳化硅信息中外延片表面的第二颗粒总数和第二缺陷个数；
对比所述第一颗粒总数和所述第二颗粒总数，以及对比所述第一缺陷个数和所述第二缺陷个数，确定所述清洗效果。
8.一种外延炉清洗装置，用于对碳化硅外延炉进行清洗，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取外延炉反应室中石墨件在清洗前的碳化硅信息；
设置模块，用于设置所述外延炉反应室为真空的清洗环境；
调节模块，用于调节所述外延炉反应室中石墨托盘的运动状态为旋转状态；
清洗模块，用于利用氩气和三氟化氯气，基于预设的温度范围和预设的压力范围，结合所述真空的清洗环境和所述石墨托盘的旋转状态，对所述外延炉反应室进行清洗，得到清洗后的碳化硅信息；
对比模块，用于对比所述清洗前的碳化硅信息和所述清洗后的碳化硅信息，确定清洗效果。
9.一种电子设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器存储有所述处理器可执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，运行如权利要求1-7任一项所述外延炉清洗方法中的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时运行如权利要求1-7任一项所述外延炉清洗方法中的步骤。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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