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大口径静电卡盘的制造涉及大面积陶瓷介电层材料控制、金属基底与多层复合结构的钎焊、复杂冷却流道及气路设计、以及精密的模拟仿真技术。纯度达99%以上的静电卡盘用介电陶瓷材料、大口径多层钎焊技术、电极钎焊技术、模拟解析技术,并成功制作出450mm静电卡盘样机及验证其性能。
先进产品对标:研究团队对 Lam Research 和 TEL 等海外主要半导体设备的静电卡盘进行了成分、微观结构及电学特性分析,发现其正向高纯度、微细晶粒、低孔隙率方向发展。
Y_2O_3$陶瓷材料优势:相比传统的 Al_2O_3,Y_2O_3体系具有更高的耐等离子体性(耐腐蚀性约为 Al_2O_3的10倍)以及更高的介电常数,能有效减少局部电场集中并防止电弧(现象。
黑色化(Black Y_2O_3)工艺:为了增强辐射传热效率并隐藏内部电极图形(保障安全与防止外观瑕疵),研究人员通过添加碳(Nano carbon、微米碳或酚醛树脂前驱体)成功研制出具备优异直流电阻率和介电性能的黑色 Y_2O_3 基静电卡盘介电材料。
开发了针对铝合金(Al-Mg-Si 系列)基底的大面积及多层钎焊工艺,解决了冷却流道和气路在高温接合时的变形、堵塞及漏气问题。
实现了金属接合强度达到母材强度的 75% 以上,超声波探伤接合率超过 96%,满足苛刻的热循环与气密性要求。
开展了静电卡盘内部温度分布、冷却水流道设计以及热应力的模拟仿真,优化了晶圆表面的温度均一性控制。