晶圆预处理方法及晶圆预处理装置与流程

本技术涉及半导体制造设备，尤其是一种晶圆预处理方法及晶圆预处理装置。

背景技术：

1、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。

2、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。

3、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。

4、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。

5、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。

技术实现思路

1、本技术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。

2、为实现以上技术目的，本技术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；

3、升温步骤包括：

4、a1.预热载台，使得载台温度达300℃；

5、a2.晶圆上料，使得晶圆悬于载台上，反应腔封闭；

6、a3.对晶圆进行预吹气，使得反应腔内气压达5torr；

7、a4.增大气流流量，直至晶圆升温至第一预设温度；

8、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;

9、a6.确认晶圆去杂效果，完成去杂，结束升温步骤；

10、降温步骤包括：

11、b1.预冷载台，使得载台温度达10℃；

12、b2.晶圆上料，使得晶圆悬于载台上，反应腔封闭；

13、b3.对晶圆进行预吹气，使得反应腔内气压达5torr；

14、b4.增大气流流量，直至晶圆降温至第二预设温度；

15、b5.确认晶圆冷却效果，完成冷却，结束降温步骤；

16、自清洁步骤包括：

17、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；

18、c2.对反应腔内吹气，以便于吹除污染物；

19、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；

20、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；

21、定时或者按需对反应腔进行自清洁步骤。

22、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℃。

23、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。

24、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℃。

25、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。

26、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℃。

27、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。

28、本技术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。

29、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。

30、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。

31、本技术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。

32、本技术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。