热处理设备及热处理设备的工作方法与流程

本发明涉及半导体，尤其涉及一种热处理设备及热处理设备的工作方法。

背景技术：

1、在半导体制造领域，经常利用热处理设备将晶圆快速加热至一定温度从而进行各种工艺处理，快速热处理(rapid thermal processing，rtp)是指将晶圆快速加热到设定的温度，在短时间内进行快速热处理的方法。目前，快速热处理已成为半导体制造领域不可或缺的一项工艺，用于氧化、退火、金属硅化物的形成和快速热化学沉积。

2、实现快速热处理工艺的设备叫做热处理设备，由于热处理设备腔体属于密闭空间，当打开腔体保养时，腔体内部会接触到大气，大气中含有的微量气化物就会附着在腔体及内部深槽，在吹气的过程中会导致晶圆表面气体的不流畅，在晶圆表面堆积从而对晶圆表面产生损伤，并且杂质会在晶圆的表面产生纳米级别的微颗粒，降低了晶圆表面的形成质量。

3、所以，目前急需快去将去除杂质的方法，以提升热处理后晶圆表面的形成质量。

技术实现思路

1、本发明解决的问题是提供一种热处理设备及热处理设备的工作方法，以提升晶圆表面气流的顺畅，减少气流堆积对晶圆表面的损伤，同时减少晶圆表面杂质的产生，具有较广泛的使用范围。

2、为解决上述问题，本发明提供一种热处理设备，包括：炉腔；位于所述炉腔内的晶圆基座；位于所述炉腔内的温度控制装置，用于控制所述晶圆基座的温度；位于所述炉腔外部的温度补偿装置，用于对所述炉腔的侧壁进行加热补偿；位于所述炉腔外的晶圆转运装置，用于将所述炉腔外部的所述晶圆转运到所述晶圆基座上；位于所述炉腔内的吹气装置，用于沿着垂直于所述晶圆的表面的方向朝着所述晶圆的表面进行吹气；控制模块，包括温控单元和吹扫单元；所述温控单元用于在所述晶圆转运装置将所述炉腔外部的所述晶圆转运到所述晶圆基座上的过程中，控制所述温度控制装置对所述晶圆基座进行升温处理，同时控制所述温度补偿装置对所述炉腔的侧壁进行加热补偿；当所述晶圆转运装置的高度与所述晶圆基座的高度之间的差值达到3毫米时，所述吹扫单元用于控制所述吹气装置沿着垂直于所述晶圆的表面朝着所述晶圆的表面进行第一次吹气，且气体沿着平行于所述晶圆的表面方向运动；当所述晶圆固定到所述晶圆基座上时，所述吹扫单元用于控制所述吹气装置沿着垂直于所述晶圆的表面朝着所述晶圆的表面进行第二次吹气，且气体沿着平行于所述晶圆的表面方向运动。

3、可选的，所述晶圆基座投影到所述炉腔的侧壁上的位置与所述温度补偿装置在所述炉腔的侧壁上的位置对应。

4、可选的，所述温度补偿装置包括套设在所述炉腔的外壁上的第一部件和与所述第一部件连通设计的第二部件。

5、可选的，当所述温度补偿装置对所述炉腔的侧壁进行加热补偿所述炉腔的侧壁温度时，热介质通过所述第二部件传送到所述第一部件内。

6、相应的，本发明还提供一种热处理设备的工作方法，包括：上述的热处理设备；提供晶圆；通过所述晶圆转运装置将所述炉腔外部的所述晶圆转运到所述晶圆基座上；所述温控单元在所述晶圆转运装置将所述炉腔外部的所述晶圆转运到所述晶圆基座上的过程中，控制所述温度控制装置对所述晶圆基座进行升温处理，同时控制所述温度补偿装置对所述炉腔的侧壁进行加热补偿；当所述晶圆转运装置的高度与所述晶圆基座的高度之间的差值达到3毫米时，所述吹扫单元控制所述吹气装置沿着垂直于所述晶圆的表面朝着所述晶圆的表面进行第一次吹气，且气体沿着平行于所述晶圆的表面方向运动；当所述晶圆固定到所述晶圆基座上时，所述吹扫单元控制所述吹气装置沿着垂直于所述晶圆的表面朝着所述晶圆的表面进行第二次吹气，且气体沿着平行于所述晶圆的表面方向运动。

7、可选的，所述第一次吹气的气体体积与所述第二次吹气的气体体积总和为10l。

8、可选的，所述第一次吹气的气体流速小于所述第二次吹气的气体流速。

9、可选的，所述晶圆基座投影到所述炉腔的侧壁上的位置与所述温度补偿装置在所述炉腔的侧壁上的位置对应。

10、可选的，在所述晶圆固定到所述晶圆基座上之前，还包括所述温控单元控制所述温度控制装置对所述晶圆基座进行降温处理，直至所述晶圆基座的温度达到所述晶圆的制程温度。

11、可选的，所述温度补偿装置包括套设在所述炉腔的外壁上的第一部件和与所述第一部件连通设计的第二部件。

12、可选的，当所述温度补偿装置对所述炉腔的侧壁进行加热补偿所述炉腔的侧壁温度时，热介质通过所述第二部件传送到所述第一部件内。

13、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

14、本发明技术方案的热处理设备中，晶圆基座用于固定晶圆；温度控制装置用于控制晶圆基座的温度；温度补偿装置用于对炉腔的侧壁进行加热补偿炉腔的侧壁温度；晶圆转运装置用于将炉腔外部的晶圆转运到晶圆基座上；吹气装置用于沿着垂直于所述晶圆的表面的方向朝着所述晶圆的表面进行吹气；控制模块包括温控单元和吹扫单元，在晶圆转运装置将炉腔外部的晶圆转运到晶圆基座上的过程中温控单元控制温度控制装置对晶圆基座进行升温处理同时控制温度补偿装置对炉腔的侧壁进行加热补偿，当晶圆转运装置的高度与晶圆基座的高度之间的差值达到3毫米时，吹扫单元控制吹气装置沿着垂直于晶圆的表面朝着晶圆的表面进行第一次吹气，且气体沿着平行于晶圆的表面方向运动；当晶圆固定到晶圆基座上时，吹扫单元控制吹气装置沿着垂直于晶圆的表面朝着晶圆的表面进行第二次吹气，且气体沿着平行于所述晶圆的表面方向运动；当晶圆转运装置的高度与晶圆基座的高度之间的差值达到3毫米时，晶圆表面气体能够活动的范围变小，气体能变化的方向就变少，减少了由于气体的扰流而造成气化物附着在炉腔内壁难以消除的风险；同时第一次吹气配合晶圆转运装置与晶圆基座的高度差实现对气流方向的确定并且配合温度补偿装置减了炉腔侧壁与晶圆基座之间的温度差，减少炉腔侧壁上冷凝水的产生，利用晶圆转运装置与晶圆基座之间高度差配合第一次吹气和第二次吹气以及温度补偿装置，不仅使得晶圆表面气流顺畅避免气流堆积对晶圆表面的损伤，而且温度补偿装置减少冷凝水落到晶圆表面，保证晶圆表面的形成质量，具有较广泛的使用范围。

技术特征：

1.一种热处理设备，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述热处理设备，其特征在于，所述晶圆基座投影到所述炉腔的侧壁上的位置与所述温度补偿装置在所述炉腔的侧壁上的位置对应。

3.如权利要求1所述热处理设备，其特征在于，所述温度补偿装置包括套设在所述炉腔的外壁上的第一部件和与所述第一部件连通设计的第二部件。

4.如权利要求3所述热处理设备，其特征在于，当所述温度补偿装置对所述炉腔的侧壁进行加热补偿所述炉腔的侧壁温度时，热介质通过所述第二部件传送到所述第一部件内。

5.一种热处理设备的工作方法，其特征在于，包括：

6.如权利要求5所述的热处理设备的工作方法，其特征在于，所述第一次吹气的气体体积与所述第二次吹气的气体体积总和为10l。

7.如权利要求5所述的热处理设备的工作方法，其特征在于，所述第一次吹气的气体流速小于所述第二次吹气的气体流速。

8.如权利要求5所述的热处理设备的工作方法，其特征在于，所述晶圆基座投影到所述炉腔的侧壁上的位置与所述温度补偿装置在所述炉腔的侧壁上的位置对应。

9.如权利要求5所述的热处理设备的工作方法，其特征在于，在所述晶圆固定到所述晶圆基座上之前，还包括所述温控单元控制所述温度控制装置对所述晶圆基座进行降温处理，直至所述晶圆基座的温度达到所述晶圆的制程温度。

10.如权利要求5所述的热处理设备的工作方法，其特征在于，所述温度补偿装置包括套设在所述炉腔的外壁上的第一部件和与所述第一部件连通设计的第二部件。

11.如权利要求10所述的热处理设备的工作方法，其特征在于，当所述温度补偿装置对所述炉腔的侧壁进行加热补偿所述炉腔的侧壁温度时，热介质通过所述第二部件传送到所述第一部件内。

技术总结一种热处理设备及热处理设备的工作方法，包括：炉腔；位于炉腔内的晶圆基座；位于炉腔内的温度控制装置，用于控制晶圆基座的温度；位于炉腔外部的温度补偿装置，用于对炉腔的侧壁进行加热补偿；位于炉腔外的晶圆转运装置，用于将炉腔外部的晶圆转运到晶圆基座上；位于炉腔内的吹气装置，用于沿着垂直于晶圆的表面的方向朝着晶圆的表面进行吹气；控制模块，包括温控单元和吹扫单元；温控单元用于在晶圆转运装置将炉腔外部的晶圆转运到晶圆基座上的过程中，控制温度控制装置对晶圆基座进行升温处理，同时控制温度补偿装置对炉腔的侧壁进行加热补偿；减少气流堆积对晶圆表面的损伤，同时减少晶圆表面杂质的产生，具有较广泛的使用范围。技术研发人员：刘远鹏,李苏受保护的技术使用者：中芯南方集成电路制造有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/14