晶元盘(通常指的是晶圆承载盘)在半导体制造过程中扮演着至关重要的角色。
针对晶元盘的修复,主要取决于损伤的类型和程度。以下是一些常见的晶元盘损伤类型及其相应的修复方法:
一、损伤类型
第一类损伤:CVD碳化硅镀层破损,但石墨底材未外露。这类损伤包括裂纹、微裂纹、撞点、刮痕等。
第二类损伤:石墨底材外露。这类损伤较为严重,包括缺角、崩边、破点、裂缝、脱皮等,通常伴随着石墨底材的断裂。
二、修复方法
针对第一类损伤的修复
对于第一类损伤,由于石墨底材未外露,可以采用以下方法进行修复:
1.1涂抹碳膏与纯硅:首先,在损伤处涂抹一层碳膏,然后使用小支水彩笔或毛笔将其均匀涂抹。
接着,将纯硅颗粒或纯硅粉末(纯度至少98%以上)黏在碳膏上。纯硅受热后会转变成为液相硅,与碳膏热分解后留下的碳反应生长出碳化硅,从而填补损伤。
1.2使用硅黏土:另外,也可以将纯硅粉末与胶结剂混合制成硅黏土,然后将其揉成长条状或捏成球状,压贴在损伤处。
硅黏土在高温下会转化为液相硅,并与周围的碳化硅镀层合为一体。
将处理后的晶元盘放入真空高温炉中,加热至硅熔点以上的温度(通常为1450℃至1650℃),并保持一段时间(1至2小时);
让液相硅通过毛细渗透进入损伤中,反应生长出碳化硅,从而完成修复。
2. 针对第二类损伤的修复
对于第二类损伤,由于石墨底材已外露,修复方法略有不同:
2.1涂抹胶黏剂与纯硅:首先,使用胶黏剂(如压敏胶黏剂)涂抹在损伤处,以暂时固定纯硅。
然后,将纯硅颗粒或纯硅粉末直接黏满整个损伤处。或者,使用硅黏土进行修补。
2.2高温反应:将处理后的晶元盘放入真空高温炉中,加热至硅熔点以上的温度,让纯硅转化为液相硅,并通过毛细渗透进入石墨底材的孔隙中,反应生长出碳化硅。
这样可以在石墨底材表面形成一层连续且致密的碳化硅膜,隔绝MOCVD制程中的氨气,防止其直接侵蚀石墨底材。
三、注意事项
温度控制:在修复过程中,需要严格控制加热温度和时间,以避免对晶元盘造成二次损伤。
材料选择:碳膏、纯硅、胶黏剂等材料的选择需要符合修复要求,并确保其质量可靠。
检测与筛选:在每次MOCVD磊晶制程后,应对晶元盘进行检测,及时发现并处理损伤,防止其进一步扩大。
还可利用光刻;静电吸盘;目的是为了更好的吸附晶圆。
在刻蚀机中,如果晶圆不能在托盘上平整放置,则会造成刻蚀离子的轰击产生角度,同时,刻蚀时晶圆的散热情况也会严重影响刻蚀速率。
为了解决这些问题,工程师们开发了静电吸盘(Electrostatic Chuck),极大地提高了刻蚀质量和稳定性。通过总结,静电吸盘的实现可以分为以下三个设计。
静电吸盘的电极设计可以分为两种(如图所示),一是单电极,即整个铺满于静电吸盘;
二是双电极,正电压和负电压形成的电场来吸附晶圆,想比单电极,双电极具有更高的吸附力,以及更均匀的电场强度;
使晶圆紧密且均匀的吸附。那么电极是如何吸附晶圆的,其原理可以参考如下:
设计3:使用He气作为背冷气体,并通过稳定气压下He气的流量反应晶圆的散热情况
1. 为什么选择He气而不是其他气体?
· 高导热性:氦气具有非常高的热导率,约为156.7 mW/m·K(在室温下),远高于大多数其他气体(如氮气和空气)。
高导热性使得氦气能够迅速传递热量,确保晶圆在加工过程中温度的快速均匀分布,从而有效地控制晶圆的温度。
· 惰性气体特性:氦气是一种惰性气体,不会与其他物质发生化学反应。使用氦气作为冷却气体,不会引起晶圆材料或工艺过程中其他材料的化学反应,避免了可能的污染和反应副产物。
· 小分子尺寸:氦气的分子直径非常小,使其能够轻易地通过微小的通道和间隙。
这有助于氦气均匀地分布在晶圆和吸盘之间的微通道中,确保整个晶圆背面的冷却效果。
· 低粘度:氦气具有较低的粘度,意味着它能够以较高的流速通过微通道系统,进一步提高热传导效率。低粘度还减少了气体流动的阻力,使冷却系统运行更加高效。
· 安全性:氦气是一种无毒、无色、无味的气体,具有很高的安全性。即使在高温或真空环境中,氦气的使用也不会对操作人员或设备产生危害。
· 均匀冷却:氦气能够在晶圆背面形成均匀的气体层,提供均匀的冷却效果,避免了局部热点。
如何反应晶圆的散热情况?