CN117995657B - 晶圆预处理方法及晶圆预处理装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种晶圆预处理方法及晶圆预处理装置，晶圆预处理方法包括升温步骤、降温步骤和自清洁步骤，升温步骤能够加热晶圆、实现对晶圆的去杂或者调温，降温步骤能够冷却晶圆、实现对晶圆的调温，自清洁步骤能够清洁反应腔、清除残余污染物；晶圆预处理装置利用一个反应腔实现了上述晶圆预处理方法，通过单机设备满足多样的晶圆预处理需要，并通过自清洁机构实现自理、避免腔内沉积污染物影响对晶圆的预处理。

Description

晶圆预处理方法及晶圆预处理装置

技术领域

本申请涉及半导体制造设备技术领域，尤其是一种晶圆预处理方法及晶圆预处理装置。

背景技术

晶圆在制备过程中会内含杂气或者表面附着杂质，在对晶圆进行刻蚀、镀膜等后处理前，需要去除这类污染物，以便于后处理作业。

常见的去杂方式就是利用高温烘烤晶圆，再配合吹气避免污染物重新附着。常规的晶圆生产线都是根据工艺对应布置各装置，例如在后处理装置之前布置预处理装置，晶圆先经过预处理装置、完成去杂后再送入后处理装置，由于生产线是根据特定工艺进行各设备的流水线布置，因此，预处理装置通常会预设好腔内温度和吹气流量、以统一的方式顺序逐一处理晶圆。

但由于工艺误差，每一晶圆具有的污染物量都是不确定的，预设好的预处理方式以同样的温度和气流直接作业、往往无法保证去杂效果。

同时，常规的预处理装置只能进行去杂作业，晶圆在去杂后处于高温状态、无法直接进行后处理，此时，还需要布置中转腔等待晶圆自然降温，作业效率低。

另外，反应腔内，尤其是腔顶、腔底及角落极易残留污染物，长期使用，腔内环境差，会影响晶圆去杂效果；若仅是利用反应腔对晶圆进行调温，腔内残留的污染物还会附着到晶圆上。

发明内容

本申请的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供一种晶圆预处理方法及晶圆预处理装置。

为实现以上技术目的，本申请提供了一种晶圆预处理方法，包括升温步骤、降温步骤和自清洁步骤；

升温步骤包括：

A1.预热载台，使得载台温度达300℃；

A2.晶圆上料，使得晶圆悬于载台上，反应腔封闭；

A3.对晶圆进行预吹气，使得反应腔内气压达5Torr；

A4.增大气流流量，直至晶圆升温至第一预设温度；

A5.减小气流流量，对反应腔进行抽气，使得反应腔内气压保持5Torr;

A6.确认晶圆去杂效果，完成去杂，结束升温步骤；

降温步骤包括：

B1.预冷载台，使得载台温度达10℃；

B2.晶圆上料，使得晶圆悬于载台上，反应腔封闭；

B3.对晶圆进行预吹气，使得反应腔内气压达5Torr；

B4.增大气流流量，直至晶圆降温至第二预设温度；

B5.确认晶圆冷却效果，完成冷却，结束降温步骤；

自清洁步骤包括：

C1.加热反应腔，使得反应腔升温至70℃，以便于烘出附着在反应腔内的污染物；

C2.对反应腔内吹气，以便于吹除污染物；

C3.确认反应腔的清洁效果，自清洁完成，反应腔降温，结束吹气；

对晶圆进行预处理时，先通过升温步骤，利用高温和吹气去除晶圆上的污染物，再通过降温步骤，将晶圆冷却至方便进行后处理的温度；或者，通过升温步骤完成对晶圆的去杂后，晶圆先进行后处理，再通过降温步骤进行冷却；或者，晶圆在后处理过程中温度变化，通过升温步骤或者降温步骤对晶圆进行温度调控；

定时或者按需对反应腔进行自清洁步骤。

进一步地，A3中：预吹气阶段的吹气流量为100sccm，持续时长为10-15s；和/或，吹入的气体为氩气；和/或，吹入的气体为高温气体；和/或，吹气的同时进行抽气，抽气流量低于吹气流量，从而通过气流流动净化反应腔内的气体环境；和/或，A3结束，晶圆温度达不低于80℃。

进一步地，A4中，吹气流量增大至350sccm；和/或，A4中，吹气流量增大后持续30-35s；和/或，A5中，吹气流量减小至50sccm；和/或，A5中，吹气流量减小后持续2-5s，再对反应腔进行抽气；和/或，A5中，抽气流量由大变小，先快速抽去逸到气体中的污染物、再配合吹气维持腔内气压；和/或，A6中，通过检测腔内的气体成分或者检测抽出的气体成分，确认晶圆是否完成去杂；和/或，A6中，保持载台温度300℃，吹气流量50sccm，抽气流量50sccm，直至确认晶圆完成去杂，结束升温步骤。

进一步地，B3中：预吹气阶段的吹气流量为100sccm，持续时长为10-15s；和/或，吹入的气体为氩气；和/或，吹入的气体为低温气体；和/或，吹气的同时进行抽气，抽气流量低于吹气流量，从而通过气流流动净化反应腔内的气体环境；和/或，B3结束，晶圆温度不高于220℃。

进一步地，B4中，吹气流量增大至350sccm；和/或，B4中，吹气流量增大后持续40-50s；和/或，B5中，保持载台温度10℃，吹气流量减小至50sccm，抽气流量50sccm，持续2-10s，直至确认晶圆降温至不高于12℃，结束降温步骤。

进一步地，C1中：通过加热载台，间接促使反应腔升温；和/或，反应腔上设有加热件，加热件能够直接促使反应腔升温；和/或，C1持续90-95s，确保反应腔升温并维持于70℃。

进一步地，C2中，吹气流量为350sccm；和/或，C2中，抽气真空度为10^(-5)PA；和/或，C2持续110-120s；和/或，反应腔上设有加热件，C1中，载台升温、间接加热反应腔，加热件工作、直接加热反应腔，C2结束后，加热件停止工作，载台保持加热状态，继续吹气，持续130-140s，直至反应腔降温至不高于25℃，停止吹气。

本申请还提供了一种晶圆预处理装置，用于上述晶圆预处理方法，晶圆预处理装置包括：反应腔，用于为晶圆预处理提供空间；载台，设于反应腔内；温控机构，用于调控载台的温度；抱具，设于载台上方，用于承托晶圆；吹气模块，连通供气设备和反应腔；抽气模块，连通负压设备和反应腔；自清洁机构，自清洁机构包括加热件，加热件设于反应腔上；预处理晶圆时，抱具将晶圆固定在载台上方，载台通过热传递对晶圆进行去杂或调温，供气设备和负压设备配合，稳定反应腔内的气压；反应腔内残留污染物时，启动自清洁机构，通过加热反应腔，配合气流流动清除污染物。

进一步地，吹气模块包括两个进气块，两个进气块沿竖直方向布置，进气块内设有供气体流通的气道；反应腔的侧壁上设有安装孔，吹气模块设于安装孔中；自清洁机构还包括进气驱动件，进气驱动件用于驱使吹气模块沿安装孔做伸缩运动；进气驱动件驱使吹气模块朝向反应腔内运动时，吹气模块能够探出安装孔，两个进气块相互远离、其中一个气道倾斜向上延伸、其中另一个气道倾斜向下延伸；进气驱动件驱使吹气模块远离反应腔运动时，吹气模块能够收回安装孔内，两个进气块相互靠近、两个气道能够水平延伸。

进一步地，反应腔的侧壁上设有多个安装孔，多个安装孔沿圆周方向间隔布置，任一安装孔中设置有一组吹气模块；和/或，反应腔包括固定壁和旋转壁，旋转壁可转动地设置在固定壁上，安装孔和吹气模块设于旋转壁上，自清洁过程中，旋转壁能够通过自转改变吹气模块的吹气朝向。

本申请提供了一种晶圆预处理方法，包括升温步骤、降温步骤和自清洁步骤，升温步骤能够加热晶圆、实现对晶圆的去杂或者调温，降温步骤能够冷却晶圆、实现对晶圆的调温，自清洁步骤能够清洁反应腔、清除残余污染物；通过升温步骤和降温步骤，利用一个反应腔即可实现晶圆的去杂和调温，同时，通过载台的预调温、以及作业过程中气流流量的变化，能够优化晶圆的预处理效果；通过自清洁步骤，又能够主动清洁反应腔，避免反应腔内大量沉积污染物、损害晶圆。

本申请还提供了一种晶圆预处理装置，包括反应腔、载台、温控机构、抱具、吹气模块、抽气模块和自清洁机构，晶圆预处理装置能够实现上述晶圆预处理方法，通过单机设备满足多样的晶圆预处理需要，并通过自清洁机构实现自理、避免腔内沉积污染物影响对晶圆的预处理。

附图说明

图1为本申请提供的一种晶圆预处理装置的结构示意图；

图2为图1所示的晶圆预处理装置另一种状态下的结构示意图；

图3为本申请提供的一种吹气模块的结构示意图；

图4为图3所示的吹气模块另一种状态下的结构示意图；

图5为本申请提供的另一种晶圆预处理装置的结构示意图；

图6为本申请提供的一种四传热板联动处于受热状态下的结构示意图；

图7为图6所示的四传热板联动处于传热状态下的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

本申请提供了一种晶圆预处理方法，包括升温步骤、降温步骤和自清洁步骤。

其中，升温步骤能够通过高温烘出晶圆上的污染物，再配合吹气清除逸出的污染物，从而实现对晶圆的去杂。另外，升温步骤还能够实现对晶圆的加热，使得晶圆具备所需的高温；例如，一些后处理作业中，晶圆需要在高温环境下作业，为避免晶圆因骤然升温而损害结构，可以先通过升温步骤对晶圆进行调温，使得晶圆预备基础温度后，再令晶圆前往后处理设备，如此还能够促进晶圆进行后处理。

降温步骤能够通过低温使得晶圆降温，以便于晶圆恢复室温或者降温至后处理所需的合适温度。例如，晶圆经过高温去杂后、仍保持在300℃左右，不利于传输和后处理，此时，可以直接通过降温步骤冷却晶圆。又例如，晶圆经过一道后处理后处于高温状态下、不适宜进行下一道后处理，若等待晶圆自然冷却必然耗时且影响工作效率，亦可以通过降温步骤对其进行调温。

在利用反应腔进行晶圆去杂作业后，反应腔内往往会残余污染物，尤其是反应腔的腔顶、腔底和角落中，一旦沾染污染物，污染物附着后在正常工艺流程下难以去除。反应腔内的污染物累积、会反向影响对晶圆的去杂，导致在工艺预设的时长下难以完全实现清洁，尤其是在晶圆进行调温时，在温度和吹气的影响下，残余的污染物很容易附着到晶圆上。

为此，通过自清洁步骤对反应腔进行独立清洁。实际作业时，可以在每次晶圆去杂后进行一次自清洁步骤，也可以定时或者定期进行一次自清洁步骤，还可以通过腔内环境监测、确认腔内残余污染物再进行一次自清洁步骤。

本申请并不限定升温步骤、降温步骤和自清洁步骤的作用时机。

具体地，升温步骤包括：

A1.预热载台，使得载台温度达300℃；

A2.晶圆上料，使得晶圆悬于载台上，反应腔封闭；

A3.对晶圆进行预吹气，使得反应腔内气压达5Torr；

A4.增大气流流量，直至晶圆升温至第一预设温度；

A5.减小气流流量，对反应腔进行抽气，使得反应腔内气压保持5Torr;

A6.确认晶圆去杂效果，完成去杂，结束升温步骤。

一实施方式中，通过升温步骤实现对晶圆的去杂。

在晶圆进入反应腔前预热载台，既能够确认设备进入升温阶段，又能够提高作业效率。晶圆到位后，使得反应腔封闭，确保反应腔内高温且能够维持高温状态，并便于控制腔内气压，且能够防止污染物外溢。预吹气一定时长，对反应腔进行缓慢增压，促进晶圆升温的同时，气体轻扫晶圆、吹开污染物。反应腔内气压达预设值后，增大吹气流量，晶圆快速升温，污染物快速逸出并由气体吹开。晶圆升温至去杂所需温度后，减小吹气流量，配合抽气实现对逸出污染物的清洁，保持反应腔内气压稳定，确保晶圆在平衡环境下完成去杂。通过检测晶圆表面、腔内的气体成分或者抽出的气体成分，确认晶圆是否达到去杂所需的效果，完成去杂，结束升温步骤。

另一实施方式中，通过升温步骤实现对晶圆的调温。

在晶圆进入反应腔前预热载台，既能够确认设备进入升温阶段，又能够提高作业效率。晶圆到位后，使得反应腔封闭，确保反应腔内高温且能够维持高温状态，并便于控制腔内气压，且能够防止污染物外溢。配合吹气和抽气，保证反应腔内气压稳定，直至晶圆升温至所需温度，结束升温步骤。

需要补充的是，由于升温作业的主要目的是将晶圆加热至所需温度，因此，采用升温步骤进行调温时，可以不改变吹气流量和抽气流量，也可以不确认去杂效果；按照预设步骤确认晶圆被加热至所需温度后，即可结束升温步骤、取出晶圆。

还需要补充的是，去杂作业中，第一预设温度为去杂所需温度，如300℃；而升温作业中，第一预设温度为晶圆加热所需达到的温度，可以是任意高于当前晶圆温度的温度。

具体地，降温步骤包括：

B1.预冷载台，使得载台温度达10℃；

B2.晶圆上料，使得晶圆悬于载台上，反应腔封闭；

B3.对晶圆进行预吹气，使得反应腔内气压达5Torr；

B4.增大气流流量，直至晶圆降温至第二预设温度；

B5.确认晶圆冷却效果，完成冷却，结束降温步骤。

一实施方式中，先通过升温步骤，利用高温和吹气除去晶圆上的污染物，再通过降温步骤，将晶圆冷却至方便进行后处理的温度。

开启反应腔，使得晶圆远离载台，利用外界环境促使反应腔内降温；与此同时，预冷载台、使得载台主动降温，如此，既能够确认设备进入降温阶段，又能够提高降温效率。载台预冷到预设温度后，使得晶圆回到载台处、并封闭反应腔，以便于控制腔内气压并维持腔内低温。预吹气一定时长，对反应腔进行缓慢增压，气体轻扫晶圆、促进晶圆降温。反应腔内的气压达预设值后，增大吹气流量，使得气体大幅度吹扫晶圆、进一步促进晶圆降温。晶圆降温至后处理所需低温后，减小吹气流量，配合抽气实现腔内气体流通，保持反应腔内气压稳定、气体清洁，同时确保晶圆在平衡环境下完成降温。通过检测晶圆的温度、腔内的温度或者抽出气体的温度，确认晶圆是否达到所需温度，完成冷却，结束降温步骤。

另一实施方式中，通过升温步骤完成对晶圆的去杂后，晶圆先进行后处理，再通过降温步骤进行冷却。

开启反应腔，以便于晶圆离开；确认晶圆需要返回降温后，在晶圆进入反应腔前预冷载台、使得载台主动降温，如此，既能够确认设备进入降温阶段，又能够提高降温效率。载台预冷到预设温度后，晶圆上料，反应腔封闭，以便于控制腔内气压并维持腔内低温。预吹气一定时长，对反应腔进行缓慢增压，气体轻扫晶圆、促进晶圆降温。反应腔内气压达预设值后，增大吹气流量，使得气体大幅度吹扫晶圆、进一步促进晶圆降温。晶圆降温至第二预设温度后，减小吹气流量，配合抽气实现腔内气体流通，保持反应腔内气压稳定、气体清洁，同时确保晶圆在平衡环境下完成降温。通过检测晶圆的温度、腔内的温度或者抽出气体的温度，确认晶圆是否达到所需温度，完成冷却，结束降温步骤。

又一实施方式中，晶圆在后处理过程中温度变化，通过升温步骤或者降温步骤对晶圆进行温度调控。

需要解释的是，晶圆在接受特定的后处理后，通常会具备一定温度，而该温度下的晶圆不适宜进行输送或者接受后道处理，此时，可以通过升温步骤或者降温步骤，在封闭的反应腔内、利用载台传热实现晶圆的调温。

需要补充的是，第二预设温度为晶圆冷却所需到达温度，可以是任意低于当前晶圆温度的温度。

具体地，自清洁步骤包括：

C1.加热反应腔，使得反应腔升温至70℃，以便于烘出附着在反应腔内的污染物；

C2.对反应腔内吹气，以便于吹除污染物；

C3.确认反应腔的清洁效果，自清洁完成，反应腔降温，结束吹气。

一实施方式中，完成一次对晶圆的去杂作业后，就进行一次自清洁作业。

载台保持加热状态，晶圆离开反应腔后，反应腔再次封闭，通过载台的热辐射等待反应腔升温至70℃，以便于附着在腔壁上的污染物逸出；通过气体吹扫腔体，避免污染物二次沉积；配合抽气抽出污染物，实现腔内清洁；通过检测腔壁、腔内的气体成分或者抽出的气体成分，确认反应腔内是否清洁，完成自清洁，结束自清洁步骤。

另一实施方式中，定期对反应腔进行一次自清洁。

例如，每天进行一次自清洁步骤；等待反应腔结束晶圆预处理作业，随后对反应腔进行自清洁。

又例如，每完成十次预处理作业，就对反应腔进行一次自清洁。

综上，通过升温步骤和降温步骤，利用一个反应腔即可实现晶圆的去杂和调温，同时，通过载台的预调温、以及作业过程中气流流量的变化，能够优化晶圆的预处理效果。通过自清洁步骤，又能够主动清洁反应腔，避免反应腔内大量沉积污染物、损害晶圆。

可选地，升温步骤的A3中，预吹气阶段的吹气流量为100sccm，持续时长为10-15s。

可选地，升温步骤的A3中，吹入的气体为氩气。氩气为惰性气体，不易与晶圆反应，尤其是在高温环境下，有利于清洁效果。

可选地，升温步骤的A3中，吹入的气体为高温气体。

例如，在供气设备中布置加热组件，在气体吹入反应腔前，通过加热组件预热气体，使得气体具备一定温度，能够避免气体温度低而影响腔内温度和晶圆温度。使得气体温度接近第一预设温度，气体还能够辅助对晶圆进行传热，促进晶圆升温至第一预设温度。

可选地，吹气的同时进行抽气，抽气流量低于吹气流量，从而通过气流流动净化反应腔内的气体环境。

例如，进入A3，开始预吹气，吹气流量为100sccm，与此同时，开始预抽气，抽气流量为20sccm；由于抽气流量低于吹气流量，腔内气压依然能够缓慢上升，同时，气体缓慢流通，能够净化腔内气体环境。预抽气2-10s后，停止抽气，以便于反应腔增压至5Torr。使得反应腔内具备一定气压，有利于污染物逸出晶圆。

可选地，A3结束，晶圆温度达不低于80℃。

确认晶圆正常升温，有利于了解系统是否正常运行。若A3结束，晶圆温度低于80℃，说明烘烤阶段存在问题，如晶圆与载台之间存在遮挡物阻碍热传递，或者气体影响晶圆升温等。如此，发现问题即可停止升温步骤，方便操作人员介入确认问题、解决问题。

可选地，升温步骤的A4中，吹气流量增大至350sccm。

可选地，升温步骤的A4中，吹气流量增大后持续30-35s。

随着晶圆不断升温，在压强环境下，晶圆上的污染物会快速逸出，增大吹气流量，增大气流吹扫晶圆的力，有利于快速吹走污染物、避免污染物停留在晶圆附近；同时，腔内气压不断增大，内含在晶圆中的污染物能够很好地被析出。

可选地，升温步骤的A5中，吹气流量减小至50sccm。

晶圆被加热到去杂所需的第一预设温度后，基本完成了对晶圆本身的清洁，此时，减小吹气流量，避免逸出的污染物沉积即可。

可选地，升温步骤的A5中，吹气流量减小后持续2-5s，再对反应腔进行抽气。

通过小气流增压，确保腔内气压达到预设值（若A4结束腔内气压已达预设值，可以直接减小吹气流量并进行抽气），如此，再配合抽气，便于快速统一A5阶段的腔内气压变化，从而保证晶圆在统一气压环境下等待去杂结束。

可选地，升温步骤的A5中，抽气真空度为10^(-5)PA。

可选地，升温步骤的A5中，抽气流量由大变小，先快速抽去逸到气体中的污染物、再配合吹气维持腔内气压。

例如，进入A5，吹气流量减小至50sccm，抽气流量为100sccm，先利用大流量抽气交换腔内气体、快速排去逸出的污染物，持续5-10s后，将抽气流量减小为50sccm，再次平衡腔内气压。

可选地，升温步骤的A6中，通过检测腔内的气体成分或者检测抽出的气体成分，确认晶圆是否完成去杂。

例如，吹入腔内的气体为氩气，将气体检测设备的检测端设置在腔内，通过检测腔内的气体成分，确认气体内氩气的含量，即可确认腔内气体是否清洁，进而确认去杂是否完成。

又例如，气体检测设备的检测端设置在负压设备的抽气路径上，通过检测抽出的气体是否清洁，即可确认腔内的气体是否清洁，进而确认去杂是否完成。

可选地，升温步骤的A6中，保持载台温度300℃，吹气流量50sccm，抽气流量50sccm，直至确认晶圆完成去杂，结束升温步骤。

有些晶圆上附着的污染物量较大，按照升温步骤正常的时间节点进行处理，可能会存在去杂不尽的问题，此时，升温步骤还具备延时去杂阶段，将晶圆保持再反应腔内，维持反应腔内的温度和气压，直至检测到晶圆完成去杂。

一具体实施例中，通过升温步骤对晶圆进行去杂。

载台预先升温至300℃；

晶圆到位，反应腔封闭，预吹气流量100sccm，吹拂10s，读取腔内气压直至确认腔内气压达5Torr，晶圆升温至83℃；

吹气流量增大为350sccm，持续32s，确认晶圆升温至300℃；

吹气流量减小为50sccm，抽气真空度10^(-5)PA，抽气流量50sccm，持续2s；

确认晶圆是否完成去杂；

否，保持载台300℃、吹气流量50sccm、抽气流量50sccm，持续50s；

是，完成去杂，结束升温步骤。

可选地，降温步骤的B3中，预吹气阶段的吹气流量为100sccm，持续时长为10-15s。

可选地，降温步骤的B3中，吹入的气体为氩气。氩气为惰性气体，不易与晶圆反应，有利于清洁效果。

可选地，降温步骤的B3中，吹入的气体为低温气体。

例如，在供气设备中布置冷却组件，在气体吹入反应腔前，通过冷却组件预冷气体，使得气体降温，能够避免气体温度高而影响腔内温度和晶圆温度。使得气体温度接近第二预设温度，气体还能够辅助冷却晶圆，促进晶圆降温至第二预设温度。

可选地，降温步骤的B3中，吹气的同时进行抽气，抽气流量低于吹气流量，从而通过气流流动净化反应腔内的气体环境。

例如，进入B3，开始预吹气，吹气流量为100sccm，与此同时，开始预抽气，抽气流量为20sccm；由于抽气流量低于吹气流量，腔内气压依然能够缓慢上升，同时，气体缓慢流通，能够先净化腔内的气体环境。预抽气2-10s后，停止抽气，以便于反应腔增压至5Torr。

可选地，B3结束，晶圆温度不高于220℃。

确认晶圆正常降温，有利于了解系统是否正常运行。若B3结束，晶圆温度高于220℃，说明降温阶段存在问题，如晶圆与载台之间存在遮挡物阻碍热传递，或者气体影响晶圆降温等。如此，发现问题即可停止降温步骤，方便操作人员介入确认问题、解决问题。

可选地，降温步骤的B4中，吹气流量增大至350sccm。

可选地，降温步骤的B4中，吹气流量增大后持续40-50s。

随着腔内温度下降，气体分子不活跃，腔内压力下降，可能会损害晶圆。因此，在降温步骤中利用吹气保证腔内具备合适的气压，从而保护晶圆。

可选地，降温步骤的B5中，保持载台温度10℃，吹气流量减小至50sccm，抽气流量50sccm，持续2-10s，直至确认晶圆降温至不高于12℃，结束降温步骤。

晶圆降温至第二预设温度后，减小吹气流量，配合抽气交换腔内气体、避免气体中掺杂的污染物沉积到晶圆上，并通过稳定腔内气压，确认晶圆的降温情况，以便于正常开启反应腔。

一具体实施例中，通过降温步骤对刚完成去杂的晶圆进行冷却。

反应腔开启，晶圆远离载台，晶圆的温度为300℃；

载台预先降温至10℃；

晶圆到位，反应腔封闭，预吹气流量100sccm，吹拂10s，读取腔内气压直至确认腔内气压达5Torr，晶圆降温至201℃；

吹气流量增大为350sccm，持续46s，晶圆降温至13℃；

吹气流量减小为50sccm，抽气真空度10^(-5)PA，抽气流量50sccm，持续2s，晶圆降温至12℃；

完成冷却，结束降温步骤。

可选地，自清洁步骤的C1中，通过加热载台，间接促使反应腔升温。

由于载台具备温控能力，因此，可以仅依赖载台的升温，通过反应腔封闭、等待腔内及腔壁升温至70℃。

可选地，自清洁步骤的C1中，反应腔上设有加热件，加热件能够直接促使反应腔升温。

其中，加热件可采用加热棒、电阻丝、灯泡等加热构件；可以将加热件设置在反应腔外、使得加热件贴近反应腔的外壁设置；也可以将加热件设置在反应腔内、使得加热件贴近反应腔的内壁设置；还可以将加热件设置在反应腔的腔壁内。本申请并不限定加热件的具体构型和安装方式，只要加热件能够高效、准确地实现对反应腔腔壁的加热即可。

通过加热件加热反应腔的腔壁，即使有污染物附着在腔壁上，通过高温也能够烘出污染物。

一具体实施例中，进行自清洁作业，反应腔封闭，载台升温，加热件启动，载台通过热辐射间接促使反应腔升温，加热件直接作用于反应腔、促使反应腔升温，载台和加热件配合，能够全面、高效地实现对反应腔腔壁的烘烤，进而实现对污染物的清洁。

可选地，C1持续90-95s，确保反应腔升温并维持于70℃。

不同于晶圆可能是因为成分、加工工艺导致内含污染物，必须依赖高温高压才能析出污染物，反应腔内沾染的污染物通常只是简单的沉积，因此，使得腔体、腔壁温度达70℃，即可避免污染物完全粘附在腔壁上。

在不通气的情况下，使得反应腔达到并维持70℃一段时间，能够很好地使得污染物与腔壁之间的粘结力降低。

可选地，自清洁步骤的C2中，吹气流量为350sccm。

经过一段时间的加热后，启动供气设备，吹入气流扫开污染物。

可选地，自清洁步骤的C2中，抽气真空度为10^(-5)PA。

由于自清洁阶段不需要控制腔内气压，因此，可以同时进行吹气和抽气，也可以先吹后抽。保证抽气真空度，使得抽气流量与吹气流量一致，即可利用气体交换抽出含有污染物的气体，实现腔内清洁。

可选地，C2持续110-120s。

保持腔内气体流通，交换腔内气体，实现腔内清洁。

在C2阶段，亦能够通过检测腔内的气体成分或者检测抽出的气体成分，确认反应腔是否完成清洁。

可选地，自清洁步骤的C2中，吹入的气体为惰性气体，如氦气、氩气等。

可选地，反应腔上设有加热件，C1中，载台升温、间接加热反应腔，加热件工作、直接加热反应腔，C2结束后，加热件停止工作，载台保持加热状态，继续吹气，持续130-140s，直至反应腔降温至不高于25℃，停止吹气。

正常情况下，C2阶段结束，自清洁已完成，但因为反应腔内布置有载台、抱具等结构，边角较多，可能会存在污染物被堵在角落中的情况，若反应腔马上整体降温，尚未被完全排出的污染物可能因为冷却再次沉积。因此，载台保持加热，既能够减缓反应腔的降温速度、确保残余的污染物继续在气流作用下被完全抽出，又能够避免污染物沉积在载台上。

一具体实施例中，对反应腔进行自清洁。

反应腔封闭，载台升温至300℃；

加热件工作，持续95s，腔体温度达70℃；

开始吹气，吹气流量为350sccm，同时开始抽气，抽气流量为350sccm，持续118s；

加热件停止工作，持续132s；

腔体降温至23℃，停止吹气和抽气。

本申请还提供了一种晶圆预处理装置，用于实现上述晶圆预处理方法，晶圆预处理装置包括：反应腔1，用于为晶圆预处理提供空间；载台2，设于反应腔1内；温控机构，用于调控载台2的温度；抱具3，设于载台2上方，用于承托晶圆；吹气模块10，连通供气设备和反应腔1；抽气模块4，连通负压设备和反应腔1；自清洁机构，自清洁机构包括加热件5，加热件5设于反应腔1上；预处理晶圆时，抱具3将晶圆固定在载台2上方，载台2通过热传递对晶圆进行去杂或调温，供气设备和负压设备配合，稳定反应腔1内的气压；反应腔1内残留污染物时，启动自清洁机构，通过加热反应腔1，配合气流流动清除污染物。

具体可结合参照图1和图2，图示实施例中，载台2设于反应腔1的底部，温控机构可设于载台2内、也可贴近设置在载台2外；温控机构包括加热组件和冷却组件，加热组件可采用加热棒、电阻丝、灯泡等能够实现升温的机构，冷却组件可采用管道通过通气或通液等方式实现降温。

工作时，抱具3将晶圆抱在载台2上、或者使得晶圆贴近载台2，载台2即可通过热传递改变晶圆的温度。

可选地，温控机构还包括测温组件，用于检测预处理过程中晶圆的温度。

测温组件可采用热电偶、TC Wafer等；将测温组件集成布置在载台2、抱具3或者腔壁上，即可准确监测晶圆的温度，确认晶圆是否达到所需温度。

继续参照图1和图2，图示实施例中，吹气模块10设于反应腔1的一侧、所在高度位置接近载台2的台面；如此，吹气时，气流能够吹向靠近载台2的晶圆，从而保证对晶圆的清洁效果。抽气模块4设于反应腔的底部，且抽气模块4与吹气模块10相对；如图示实施例中，吹气模块10设置在右侧上方，抽气模块4设置在左侧底部；如此，抽气时，气流能够很好地流经整个腔体，保证气流的流通路程和流通时长，有利于保证吹扫范围、提高清洁效果。

可选地，供气设备通过吹气模块10向反应腔内供应惰性气体，如氦气、氩气等。如此，能够避免气体与晶圆发生反应，保证清洁效果。

可选地，供气设备与吹气模块10连通的管路上设有加热组件和/或冷却组件；气体通过加热组件升温，供气设备即可供入热气，以便于通过气流辅助加热晶圆；气体通过冷却组件降温，供气设备即可供入冷气，以便于通过气流辅助冷却晶圆。

可选地，本申请提供的晶圆预处理装置还包括气体检测组件，气体检测组件用于检测反应腔1内的气体成分，或者，用于检测负压设备抽出的气体的成分，从而根据气体成分确认对晶圆去杂是否成功。

可选地，吹气模块10包括两个进气块11，两个进气块11沿竖直方向布置，进气块11内设有供气体流通的气道；反应腔1的侧壁上设有安装孔，吹气模块10设于安装孔中；自清洁机构还包括进气驱动件12，进气驱动件12用于驱使吹气模块10沿安装孔做伸缩运动；进气驱动件12驱使吹气模块10朝向反应腔1内运动时，吹气模块10能够探出安装孔，两个进气块11相互远离、其中一个气道倾斜向上延伸、其中另一个气道倾斜向下延伸；进气驱动件12驱使吹气模块10远离反应腔运动时，吹气模块10能够收回安装孔内，两个进气块11相互靠近、两个气道能够水平延伸。

具体可结合参照图3和图5，图示实施例中，反应腔上对称设置有两组吹气模块10，以设置在右侧的一组吹气模块10进行说明，两个进气块11沿上下方向并排布置；吹气模块还包括连接块13，两个进气块11的右端均与连接块13相连、并分别通过转轴14可转动地设置连接块13上；安装孔沿左右方向延伸，安装孔的左端连通反应腔；安装孔的右端水平延伸，左端设置呈喇叭状，右端的上表面自右向左上倾斜、下表面自右向左下倾斜；进气驱动件12可采用气缸、电缸等直线驱动件；进气驱动件12的活动端与连接块13相连、能够驱使连接块13沿安装孔做水平运动；进气驱动件12驱使连接块13自右向左运动时，两个进气块11逐渐探出安装孔，受到右端倾斜面的影响，设置在上的进气块11会向上倾斜、设置在下的进气块11会向下倾斜，而进气块11内的气道会随之倾斜，气体通过倾斜的气道吹出时，即可吹向反应腔1的顶面和底面。控制进气驱动件12的输出量、调整进气块11的探出程度，即可调整进气块11中气道的倾斜程度，以便于气道对准所需吹气的方向（如对准载台2或腔的边角），进而实现针对性吹气，促使气流吹净污染物。

进一步地，两个进气块11之间设置有弹性件15，弹性件15可采用弹簧、弹片，也可采用橡胶等弹性材料制成；两个进气块11回收时，弹性件15被压缩；两个进气块11探出时，弹性件15伸展，弹性件15能够推动两个进气块11反向倾斜转动。

可选地，反应腔1的侧壁上设有多个安装孔，多个安装孔沿圆周方向间隔布置，任一安装孔中设置有一组吹气模块10。

增设吹气模块10，能够实现多点吹气，确保自清洁过程中气体能够吹向全部的污染物可能沉积的位置。使得每个吹气模块10中的进气块11都能够独立转动，实际使用时，还能够根据需要适应性调整各进气块11的吹气方向。若有需要，自清洁过程中，使得进气驱动件12驱使吹气模块10往复运动、使得进气块11不断往复摆动，还能够制造变向气流，进一步提高气体吹扫的全面性和针对性。

可选地，反应腔1包括固定壁1a和旋转壁1b，旋转壁1b可转动地设置在固定壁1a上，安装孔和吹气模块10设于旋转壁1b上，自清洁过程中，旋转壁1b能够自转。

具体可参照图5，图示实施例中，反应腔1的主体大致呈筒状，反应腔1的侧壁分为上、中、下三段，上段和下段为固定壁1a，中段为旋转壁1b，旋转壁1b可转动地设置在两段固定壁1a之间，旋转壁1b上设置有两组吹气模块10。

自清洁过程中，旋转壁1b绕反应腔1的纵向中心轴自转，吹气模块10随之旋转，如此，吹气模块10能够更全面地吹扫腔内。

为方便实现旋转壁1b的自转，一实施例中，旋转壁1b的外周面设置呈齿轮状；自清洁机构还包括旋转驱动件6，旋转驱动件6可采用电机、旋转气缸等，旋转驱动件6的活动端设有主动齿轮7，主动齿轮7与旋转壁1b的外周面啮合；自清洁作业时，旋转驱动件6启动，驱使主动齿轮7旋转，主动齿轮7带动旋转壁1b转动，实现吹气模块10的位置变化。

可选地，自清洁机构还包括底传热板21，底传热板21具有受热状态和传热状态；底传热板21处于受热状态时，底传热板21贴近载台2，载台2的温度能够传递到底传热板21上；底传热板21处于传热状态时，底传热板21贴近反应腔1的腔底、能够将自身的热量传递给反应腔1的腔底、以便于烘出反应腔1腔底附着的污染物。

具体可参照图1和图2，图示实施例中，处于受热状态时，底传热板21贴合设置在载台2的底面；底传热板21采用金属材料制备，载台2升温时，底传热板21亦受热升温；底传热板21与升降驱动件（如气缸、电缸等）相连；需要进行反应腔1自清洁时，升降驱动件驱使底传热板21下降、使得底传热板21靠近反应腔1的腔底。

进一步地，抽气模块4设于反应腔1的腔底；处于传热状态时，底传热板21与反应腔1的腔底之间具有间隔；如此，吹入腔内的气体在流向抽气模块4时，会自然地流入底传热板21与腔底的间隔内；底传热板21能够将受到的热量传递给腔底壁，并能够缩小腔底的暴露空间，以便于辅助腔底的升温和保温，同时，间隔还能够引导气体在底部快速流通，从而促进腔底的清洁。

可选地，自清洁机构还包括顶传热板22，顶传热板22亦具有受热状态和传热状态，顶传热板22处于受热状态时、贴近载台2，顶传热板22处于传热状态时、能够贴近腔顶。

具体可参照图1和图2，图示实施例中，处于受热状态时，顶传热板22贴合设置在载台2的顶面；顶传热板22采用金属材料制备，载台2升温时，顶传热板22亦受热升温；顶传热板22与升降驱动件（如气缸、电缸等）相连；需要进行反应腔1自清洁时，升降驱动件驱使顶传热板22上升，顶传热板22逐渐靠近腔顶，顶传热板22能够将受到的热量传递给腔顶、从而烘出腔顶上附着的污染物。

可选地，当自清洁机构同时具有底传热板21和顶传热板22时，通过双旋丝杆或者双向气缸连接二者，从而利用单驱动实现双板双向运动。

可选地，处于传热状态时，顶传热板22与腔顶之间具有间隔。

可选地，自清洁机构还包括侧传热板23，侧传热板23亦具有受热状态和传热状态，侧传热板23处于受热状态时、贴近载台2，侧传热板23处于传热状态时、能够贴近反应腔1的侧壁。

具体可参照图1和图2，图示实施例中，自清洁机构包括多个侧传热板23，处于受热状态时，多个侧传热板23沿圆周方向、环绕设置在载台2的外周；侧传热板23采用金属材料制备，载台2升温时，侧传热板23亦受热升温；侧传热板23与平移驱动件（如气缸、电缸等）相连；需要进行反应腔1自清洁时，平移驱动件驱使侧传热板23向反应腔1的内壁平移，侧传热板23逐渐靠近反应腔1的侧壁，侧传热板23能够将受到的热量传递给反应腔1的侧壁、从而烘出侧壁上附着的污染物。

可选地，处于传热状态时，侧传热板23与反应腔1的侧壁之间具有间隔。

当自清洁机构同时具有底传热板21和侧传热板23时，传热状态下，使得侧传热板23与反应腔1的侧壁间隔、并使得底传热板21与反应腔的底壁间隔，间隔即可形成窄流通道，窄流通道能够引导气流吹向腔壁和底部转角部位。

一具体实施例中，参照图6和图7，自清洁机构包括底传热板21、顶传热板22和两块侧传热板23；处于受热状态时，四块传热板均贴合载台2设置；为方便四块传热板进入传热状态，自清洁机构还包括传热驱动件24和楔形块25，传热驱动件24可采用气缸、电缸等驱动构件，传热驱动件24用于驱使楔形块25做水平运动；楔形块25的一端连接传热驱动件24、另一端接触底传热板21、顶传热板22和两块侧传热板23；楔形块25的另一端设置呈锥台状、具有四个相向倾斜的斜面；底传热板21和顶传热板22沿第一方向相对设置、与其中一对斜面滑动连接；两块侧传热板23沿第二方向相对设置、与其中另一对斜面滑动连接，第二方向垂直于第一方向；传热驱动件24驱使楔形块25水平运动时，底传热板21和顶传热板22能够相互靠近远离，与此同时，两块侧传热板23亦能够相互靠近或远离。

更具体地，图6和图7所示的实施例中，楔形块25的右端，上表面设有自左向右下倾斜的滑槽，顶传热板22的底部可转动地设置有滚轮，顶传热板22通过滚轮滑动设置在楔形块25上表面的倾斜滑槽内；下表面设有自左向右上倾斜的滑槽，底传热板21的顶部可转动地设置有滚轮，底传热板21通过滚轮滑动设置在楔形块25下表面的倾斜滑槽内；前表面设有自左向右、沿垂直纸面方向向后倾斜的滑槽，其中一个侧传热板23的后面可转动地设置有滚轮，该侧传热板23通过滚轮滑动设置在楔形块25前表面的倾斜滑槽内；后表面设有自左向右、沿垂直纸面方向向前倾斜的滑槽，其中另一个侧传热板23的前面可转动地设置有滚轮，该侧传热板23通过滚轮滑动设置在楔形块25后表面的倾斜滑槽内；传热驱动件24驱使楔形块25自左向右运动时，四个传热板相互远离、进入传热状态；传热驱动件24驱使楔形块25自右向左运动时，四个传热板相互靠近、进入受热状态。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种晶圆预处理方法，其特征在于，包括升温步骤、降温步骤和自清洁步骤；

所述升温步骤包括：

A1.预热载台，使得载台温度达300℃；

A2.晶圆上料，使得晶圆悬于载台上，反应腔封闭；

A3.对晶圆进行预吹气，使得反应腔内气压达5Torr；

A4.增大气流流量，直至晶圆升温至第一预设温度；

A5.减小气流流量，对反应腔进行抽气，使得反应腔内气压保持5Torr;

A6.确认晶圆去杂效果，完成去杂，结束升温步骤；

所述降温步骤包括：

B1.预冷载台，使得载台温度达10℃；

B2.晶圆上料，使得晶圆悬于载台上，反应腔封闭；

B3.对晶圆进行预吹气，使得反应腔内气压达5Torr；

B4.增大气流流量，直至晶圆降温至第二预设温度；

B5.确认晶圆冷却效果，完成冷却，结束降温步骤；

所述自清洁步骤包括：

C1.加热反应腔，使得反应腔升温至70℃，以便于烘出附着在反应腔内的污染物；

C2.对反应腔内吹气，以便于吹除污染物；

C3.确认反应腔的清洁效果，自清洁完成，反应腔降温，结束吹气；

对晶圆进行预处理时，先通过所述升温步骤，利用高温和吹气去除晶圆上的污染物，再通过所述降温步骤，将晶圆冷却至方便进行后处理的温度；或者，通过所述升温步骤完成对晶圆的去杂后，晶圆先进行后处理，再通过所述降温步骤进行冷却；或者，晶圆在后处理过程中温度变化，通过所述升温步骤或者所述降温步骤对所述晶圆进行温度调控；

定时或者按需对反应腔进行所述自清洁步骤。

2.根据权利要求1所述的晶圆预处理方法，其特征在于，A3中：

预吹气阶段的吹气流量为100sccm，持续时长为10-15s；

和/或，吹入的气体为氩气；

和/或，吹入的气体为高温气体；

和/或，吹气的同时进行抽气，抽气流量低于吹气流量，从而通过气流流动净化反应腔内的气体环境；

和/或，A3结束，晶圆温度达不低于80℃。

3.根据权利要求1或2所述的晶圆预处理方法，其特征在于，A4中，吹气流量增大至350sccm；

和/或，A4中，吹气流量增大后持续30-35s；

和/或，A5中，吹气流量减小至50sccm；

和/或，A5中，吹气流量减小后持续2-5s，再对反应腔进行抽气；

和/或，A5中，抽气流量由大变小，先快速抽去逸到气体中的污染物、再配合吹气维持腔内气压；

和/或，A6中，通过检测腔内的气体成分或者检测抽出的气体成分，确认晶圆是否完成去杂；

和/或，A6中，保持载台温度300℃，吹气流量50sccm，抽气流量50sccm，直至确认晶圆完成去杂，结束所述升温步骤。

4.根据权利要求1所述的晶圆预处理方法，其特征在于，B3中：

预吹气阶段的吹气流量为100sccm，持续时长为10-15s；

和/或，吹入的气体为氩气；

和/或，吹入的气体为低温气体；

和/或，吹气的同时进行抽气，抽气流量低于吹气流量，从而通过气流流动净化反应腔内的气体环境；

和/或，B3结束，晶圆温度不高于220℃。

5.根据权利要求1或4所述的晶圆预处理方法，其特征在于，B4中，吹气流量增大至350sccm；

和/或，B4中，吹气流量增大后持续40-50s；

和/或，B5中，保持载台温度10℃，吹气流量减小至50sccm，抽气流量50sccm，持续2-10s，直至确认晶圆降温至不高于12℃，结束所述降温步骤。

6.根据权利要求1所述的晶圆预处理方法，其特征在于，C1中：

通过加热载台，间接促使反应腔升温；

和/或，反应腔上设有加热件，加热件能够直接促使反应腔升温；

和/或，C1持续90-95s，确保反应腔升温并维持于70℃。

7.根据权利要求1或6所述的晶圆预处理方法，其特征在于，C2中，吹气流量为350sccm；

和/或，C2中，抽气真空度为10^(-5)PA；

和/或，C2持续110-120s；

和/或，反应腔上设有加热件，C1中，载台升温、间接加热反应腔，加热件工作、直接加热反应腔，C2结束后，加热件停止工作，载台保持加热状态，继续吹气，持续130-140s，直至反应腔降温至不高于25℃，停止吹气。

8.一种晶圆预处理装置，其特征在于，用于实现权利要求1-7任一项所述的晶圆预处理方法，所述晶圆预处理装置包括：

反应腔（1），用于为晶圆预处理提供空间；

载台（2），设于所述反应腔（1）内；

温控机构，用于调控所述载台（2）的温度；

抱具（3），设于所述载台（2）上方，用于承托晶圆；

吹气模块（10），连通供气设备和所述反应腔（1）；

抽气模块（4），连通负压设备和所述反应腔（1）；

自清洁机构，所述自清洁机构包括加热件（5），所述加热件（5）设于所述反应腔（1）上；

预处理晶圆时，所述抱具（3）将晶圆固定在所述载台（2）上方，所述载台（2）通过热传递对晶圆进行去杂或调温，所述供气设备和所述负压设备配合，稳定所述反应腔（1）内的气压；

所述反应腔（1）内残留污染物时，启动自清洁机构，通过加热所述反应腔（1），配合气流流动清除污染物。

9.根据权利要求8所述的晶圆预处理装置，其特征在于，所述吹气模块（10）包括两个进气块（11），两个所述进气块（11）沿竖直方向布置，所述进气块（11）内设有供气体流通的气道；

所述反应腔（1）的侧壁上设有安装孔，所述吹气模块（10）设于所述安装孔中；

所述自清洁机构还包括进气驱动件（12），所述进气驱动件（12）用于驱使所述吹气模块（10）沿所述安装孔做伸缩运动；

所述进气驱动件（12）驱使所述吹气模块（10）朝向所述反应腔（1）内运动时，所述吹气模块（10）能够探出所述安装孔，两个所述进气块（11）相互远离、其中一个所述气道倾斜向上延伸、其中另一个所述气道倾斜向下延伸；

所述进气驱动件（12）驱使所述吹气模块（10）远离所述反应腔运动时，所述吹气模块（10）能够收回所述安装孔内，两个所述进气块（11）相互靠近、两个所述气道能够水平延伸。

10.根据权利要求9所述的晶圆预处理装置，其特征在于，所述反应腔（1）的侧壁上设有多个所述安装孔，多个所述安装孔沿圆周方向间隔布置，任一所述安装孔中设置有一组所述吹气模块（10）；

和/或，所述反应腔（1）包括固定壁（1a）和旋转壁（1b），所述旋转壁（1b）可转动地设置在所述固定壁（1a）上，所述安装孔和所述吹气模块（10）设于所述旋转壁（1b）上，自清洁过程中，所述旋转壁（1b）能够通过自转改变所述吹气模块（10）的吹气朝向。