Please wait a minute...
 首页  期刊介绍 期刊订阅 联系我们 横山亮次奖 百年刊庆
 
最新录用  |  预出版  |  当期目录  |  过刊浏览  |  阅读排行  |  下载排行  |  引用排行  |  横山亮次奖  |  百年刊庆
清华大学学报(自然科学版)  2015, Vol. 55 Issue (7): 756-760    
  机械工程 本期目录 | 过刊浏览 | 高级检索 |
静电卡盘与晶圆之间稀薄气体传热的影响因素
孙钰淳, 程嘉, 路益嘉, 侯悦民, 季林红
清华大学 机械工程系, 摩擦学国家重点实验室, 北京 100084
Factors influcing rarefied gas heat transfer between a wafer and an electrostatic chuck
SUN Yuchun, CHENG Jia, LU Yijia, HOU Yuemin, JI Linhong
State Key Laboratory of Tribology, Department of Mechanical Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China
全文: PDF(1155 KB)  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 通过在晶圆背面填充稀薄气体的方式来对晶圆进行冷却或加热是等离子体刻蚀工艺中的一项关键技术。该文对晶圆与静电卡盘之间的稀薄气体传热问题进行了解析建模, 给出了一个适用于整个气压范围的气体导热解析表达式, 并用直接模拟Monte Carlo方法验证了其准确性。基于该解析模型, 还对气体压强、狭缝距离、热适应系数和气体温度等影响传热系数的参数进行了研究, 发现狭缝距离和气体温度对传热系数影响较弱, 即静电卡盘表面形貌(如凸台高度等)和刻蚀温度对于静电卡盘与晶圆之间的传热效果影响不大; 而气体压强和热适应系数都表现出对传热系数有明显的影响。因此, 在实际的刻蚀工艺中, 可以通过调节气体压强来改变静电卡盘与晶圆之间的传热效果。
服务
把本文推荐给朋友
加入引用管理器
E-mail Alert
RSS
作者相关文章
孙钰淳
程嘉
路益嘉
侯悦民
季林红
关键词 传热静电卡盘稀薄气体温度气压狭缝尺度热适应系数    
Abstract:Wafer cooling/heating by gas flow along the backside of the wafer is a key part of the plasma-etching process. The rarefied gas heat transfer across the gap between the wafer and the electrostatic chuck is modeled in this article with an analytical equation developed for the entire pressure range whose predictions are verified by direct simulation Monte Carlo results. The model is then used to investigate the effects of the gas pressure, gap size, accommodation coefficient and gas temperature on the heat transfer coefficient. The gap size and gas temperature have little influence, so the etching temperature and the surface profiles like the height have little effect on the heat transfer between the wafer and the electrostatic chuck. However, the gas pressure and the accommodation coefficient significantly impact the heat transfer coefficient. Therefore, changes in the gas pressure during the etching process will significantly affect the heat transfer between the wafer and the electrostatic chuck.
Key wordsheat transfer    electrostatic chuck    rarefied gas    temperature    pressure    gap size    accommodation coefficient
收稿日期: 2015-02-01      出版日期: 2015-07-15
ZTFLH:  TL331  
通讯作者: 季林红,教授,E-mail:jilh@tsinghua.edu.cn     E-mail: jilh@tsinghua.edu.cn
引用本文:   
孙钰淳, 程嘉, 路益嘉, 侯悦民, 季林红. 静电卡盘与晶圆之间稀薄气体传热的影响因素[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2015, 55(7): 756-760.
SUN Yuchun, CHENG Jia, LU Yijia, HOU Yuemin, JI Linhong. Factors influcing rarefied gas heat transfer between a wafer and an electrostatic chuck. Journal of Tsinghua University(Science and Technology), 2015, 55(7): 756-760.
链接本文:  
http://jst.tsinghuajournals.com/CN/  或          http://jst.tsinghuajournals.com/CN/Y2015/V55/I7/756
  图1 不同模型表达式下传热系数随气压的变化曲线
  图2 气体压强对于传热系数的影响(α=1,g=10μm)
  图3 气体温度对于传热系数的影响 (p=10Torr,α=0.5,g=10μm)
  图4 不同气压下狭缝距离对传热系数的影响 (α=1,T1=273K,T2=373K)
  图5 狭缝距离对传热系数的影响 (p=10Torr,α=0.5,T1=273K,T2=373K)
  图6 热适应系数对于传热系数的影响 (T1=273K,T2=373K,g=2μm)
  图7 热适应系数对于传热系数的影响 (p=10Torr,T1=273K,T2=373K,g=10μm)
[1] Brezmes A O, Breitkopf C. Simulation of inductively coupled plasma with applied bias voltage using COMSOL [J]. Vacuum, 2014, 109: 52-60.
[2] Woo J C, Kim S H, Kim C I. Etch characteristics of TiN/Al2O3 thin film by using a Cl2/Ar adaptive coupled plasma [J]. Vacuum, 2011, 86(4): 403-408.
[3] Kanno S, Edamura M, Yoshioka K, et al. High-temperature electrostatic chuck for nonvolatile materials dry etch [J]. J Vac Sci Technol B, 2005, 23(1): 113-118.
[4] Nojiri K. Dry Etching Technology for Semiconductors [M]. Cham, Switzerland: Springer International Publishing, 2015.
[5] Springer G. Heat transfer in rarefied gases [J]. Advances in Heat Transfer, 1971, 7: 163-218.
[6] Song S, Yovanovich M, Nho K. Thermal gap conductance: Effects of gas pressure and mechanical load [J]. J Thermophysics and Heat Transfer, 1992, 6(1): 62-68.
[7] Klick M, Bernt M. Microscopic approach to an equation for the heat flow between wafer and E-chuck [J]. J Vac Sci Technol B, 2006, 24(6): 2509-2517.
[8] Samir T. Improving Wafer Temperature Uniformity for Etch Application [D]. Lubbock: Texas Technology University, 2003.
[9] 刘静. 刻蚀工艺静电卡盘温度仿真及真空测温技术研究[D]. 北京: 北京工业大学, 2012. LIU Jing. Temperature Simulation on ESC in Etching Process and Study on Measurement Method with Vacuum System [D]. Beijing: Beijing University of Technology, 2012. (in Chinese)
[10] Moon M D, Gambino J P, Adderly S A, et al. The effect of backside roughness on Al interconnect dimensions for RF CMOS SOI devices [C]//Proc Advanced Semiconductor Manufacturing Conference (ASMC) 25th Annual SEMI. New York, 2014: 384-388.
[11] Kennard E. Kinetic Theory of Gases [M]. New York: McGraw-Hill, 1938.
[12] Dushman S, Lafferty J M, Brown S C. Scientific foundations of vacuum technique [J]. American Journal of Physics, 1962, 30(8): 612.
[13] Bird G A. DS1V Program [R/OL]. [2014-12-30]. http://www.gab.com.au/.
[1] 安瑞楠, 林鹏, 陈道想, 安邦, 高阳阳. 锚碇大体积混凝土智能通水温控方法与系统[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2024, 64(4): 601-611.
[2] 贺胜, 疏学明, 胡俊, 张雷, 张伽, 张嘉乐, 周扬. 基于消防大数据的电气火灾风险预测预警方法[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2024, 64(3): 478-491.
[3] 贾旭宏, 汤婧, 马俊豪, 田威, 张晓宇, 代尚沛, 丁思婕. 低气压富氧环境对典型织物燃烧特性的影响[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2024, 64(1): 164-172.
[4] 胡钰文, 闫晓, 宫厚军, 王艳林, 周磊. 耦合传热并联矩形通道流动不稳定性数值研究[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(8): 1257-1263.
[5] 刘倩, 桂南, 杨星团, 屠基元, 姜胜耀. 竖直通道内饱和蒸汽凝结换热数值模拟[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(8): 1273-1281.
[6] 安瑞楠, 林鹏, 陈道想, 安邦, 卢冠楠, 林之涛. 超大混凝土结构温度梯度监测与温度场演化[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(7): 1050-1059.
[7] 李大玉, 赵坤, 周魁斌, 孙鹏辉, 武金模. 背板对聚甲基丙烯酸甲酯向下火蔓延的影响[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(5): 783-791.
[8] 刘宇, 赵淼, 张章, 贾贺, 黄伟. 锥形减速结构流场热化学非平衡仿真[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(3): 386-393,413.
[9] 侯雨晨, 曹彬, 朱颖心, 崔秀青, 王婧, 贾欣雨, 张楠. 冬季室内热环境与糖尿病关联性初探[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(12): 1994-2004.
[10] 刘依明, 许沛琪, 刘念雄. 高寒地区典型办公建筑南向组合式外窗热工设计优化[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(11): 1878-1886.
[11] 李忠炜, 李肖飞, 唐祚洲, 徐文婷, 宋蔷. 热重法测量极低饱和蒸气压的方法优化[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(11): 1833-1843.
[12] 操凯, 李亚运, 付明, 郭贤, 刘小勇, 宋舆涵. 基于暖体假人的消防员降温背心热传递及降温性能分析[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(10): 1548-1557.
[13] 段君瑞, 何明铭, 胡皓玮, 纪杰. 正向风作用下的对开口腔室火灾行为[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(10): 1502-1511.
[14] 刘智远, 李行, 周汛. 送风环境下地铁车厢火灾温度分布[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(10): 1529-1536.
[15] 刘子平, 孙俊. 含分布式内热源复合平板等效导热系数模型[J]. 清华大学学报(自然科学版), 2023, 63(1): 104-113.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
版权所有 © 《清华大学学报(自然科学版)》编辑部
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发 技术支持:support@magtech.com.cn