性能提升解决方案
相对介电常数与被夹持物电性特征
库伦力学模型夹持机理静电卡盘具有对被夹持物广泛的夹持性能,其夹持强度排序为:导体>半导体>绝缘体,在无等离子体情况下,导体材料(如金属导电材料)被静电卡盘极化后具有较强的自由电荷、半导体材料(如硅晶片)在被静电卡盘极化后自由电荷和极化电荷同时并存、绝缘材料(如蓝宝石)或禁带宽度较大的材料(如碳化硅)被静电卡盘极化后仅有“极化电荷”或少量的“自由电荷”。自由电荷可以快速且大量的在被夹持物的表面或内部“迁移”,与静电卡盘极化电介质层形成极性相反的排列矩阵,自由电荷与电介质层极化电荷完成相互的夹持。
在库伦力学模型夹持机理静电卡盘中,电介质的相对介电常数越高,对夹持物的夹持力就越大;被夹持物的导电性能越强(自由电荷),静电卡盘的电介质层“极化电荷”对夹持物的夹持力就越大。
迥斯热背力学模型夹持机理静电卡盘电介质的电性特征介于半导体和绝缘体之间,其表面存有微量的“自由电荷”和“极化电荷”并存,在极化后半导体材料(如硅晶片)产生的“自由电荷”在晶片表面“迁移”与静电卡盘极化电介质层形成极性相反的排列矩阵;产生的“极化电荷”则就近与静电卡盘极化电介质层形成极性相反的排列矩阵。被夹持物的导电性能越强,静电卡盘的电介质层“极化电荷”对夹持物的夹持力就越大。
迥斯热背力学模型夹持机理静电卡盘在“自由电荷”和“极化电荷”双层作用下,对晶片的夹持力远高于单纯的库伦力学模型夹持机理静电卡盘。
电极组布局与密度
随着集成电路向更先进制程发展,对静电卡盘的性能要求也逐渐提高,静电卡盘不仅需要满足硅晶片等半导体材料的夹持,也需满足绝缘晶圆衬底材料(如蓝宝石)或禁带宽度较大的材料碳化硅(SiC)衬底材料。
为提高库伦力学模型夹持机理静电卡盘夹持力,目前主流的方式是寻找具有较高“相对介电常数”和“耐压绝缘”强度高的材料,同时减少电介质层的厚度。受限于材料学科的发展,仅能在聚酰亚胺材料基础上进行增强改性处理,这种方式在一定程度上解决了目前存在的问题。结合静电场的分布仿真演算,在聚酰亚胺材料基础上进行增强改性处理技术的基础上,进行“电极组优化”,遵循“叉指电极”布局的逻辑,对电极组图案进行优化,并结合材料学科进行“电极组密度”优化,这种方式称为“电极组优化技术”。增加电极组密度、减少相邻电极组间距、增加环形静电场电荷分布是“电极组优化技术”的核心。