晶圆材料对J-R型静电卡盘吸附力影响的研究

静电卡盘是半导体以及光学设备中关键器件之一,主要起到固定衬底快速加热的作用。本研究中搭建了真空腔室平台,并依据气体背吹法,测试了约翰逊-拉别克型静电卡盘对不同电压下不同材料晶圆的吸附力。本文通过对氧化层电学性质及静电卡盘凸点结构的研究,得出静电卡盘对具有氧化层晶圆的吸附力来自于静电卡盘表面电荷与晶圆内硅材料之间吸附力的结论。并且利用等效电容法,建立了计算不同材料晶圆对静电卡盘吸附力影响的仿真模型。通过实验与仿真的结果表明,相同吸附电压下,静电卡盘对具有氧化层晶圆的吸附力大于静电卡盘对纯硅晶圆的吸附力。静电卡盘对晶圆吸附力的大小随着氧化层厚度的增加,先增加后减少。本文的研究对J-R效应理论的完善以及静电卡盘的设计及优化具有重要指导意义。为半导体设备的发展提供重要的理论基础。

库仑型静电卡盘吸附力受电极结构及晶圆氧化层影响的研究

静电卡盘是半导体领域中关键器件,主要起到支撑固定晶圆的作用。文章利用麦克斯韦仿真软件计算了静电卡盘工作时,电极周围电压分布,得到了电极边缘效应小于4%,电极边缘效应对吸附力的影响可以忽略不计的结论;并依据等效电容的方法建立了计算库仑型静电卡盘吸附力的仿真模型。研究搭建了真空腔室,并依据气体背吹法,测试了两款具有不同电极结构的静电卡盘的吸附力,以及静电卡盘对不同材料晶圆的吸附力。实验与仿真的结果表明,库仑型静电卡盘吸附力的大小与电极面积成正比,电极结构几乎不会影响静电卡盘的吸附力;相同吸附电压下,对于背面氧化层厚度在500 nm以内的晶圆来说,晶圆的氧化层对库仑型静电卡盘吸附力的影响低于2%,可以忽略。文章的研究对库仑型静电卡盘的设计及优化具有重要指导意义。为半导体设备的发展提供重要的理论基础。