Ano ang isang electrostatic chuck (ESC)?

Ⅰ. Kahulugan ng produkto ng ESC

Electrostatic Chuck (ESC for short) is a device that uses electrostatic force to absorb and fix Silicon wafersoiba pang mga substrate. Malawakang ginagamit ito sa plasma etching (plasma etching), kemikal na singaw ng singaw (CVD), pisikal na pag -aalis ng singaw (PVD) at iba pang mga link sa proseso sa vacuum na kapaligiran ng semiconductor manufacturing.

Kung ikukumpara sa tradisyonal na mga mekanikal na fixtures, ang ESC ay maaaring mahigpit na ayusin ang mga wafer nang walang mekanikal na stress at polusyon, mapabuti ang kawastuhan at pagkakapare-pareho ng pagproseso, at isa sa mga pangunahing sangkap ng kagamitan ng mga proseso ng semiconductor na may mataas na katumpakan.

Ⅱ. Mga Uri ng Produkto (Mga Uri ng Electrostatic Chucks)

Ang mga electrostatic chuck ay maaaring nahahati sa mga sumusunod na kategorya ayon sa disenyo ng istruktura, mga materyales sa elektrod at mga pamamaraan ng adsorption:

1. Monopolar Esc

Istraktura: isang electrode layer + isang ground plane

Mga Tampok: Nangangailangan ng pantulong na helium (HE) o nitrogen (n₂) bilang isang insulating medium

Application: Angkop para sa pagproseso ng mga materyales na may mataas na impedance tulad ng SIO₂ at Si₃n₄

2. Bipolar Esc

Istraktura: Dalawang electrodes, ang positibo at negatibong mga electrodes ay naka -embed sa ceramic o polymer layer ayon sa pagkakabanggit

Mga Tampok: Maaari itong gumana nang walang karagdagang media at angkop para sa mga materyales na may mahusay na kondaktibiti

Mga kalamangan: mas malakas na adsorption at mas mabilis na tugon

3. Thermal Control (siya sa likuran ng paglamig ESC)

Pag -andar: Pinagsama sa backside cooling system (karaniwang helium), ang temperatura ay tiyak na kinokontrol habang inaayos ang wafer

Application: malawak na ginagamit sa plasma etching at mga proseso kung saan ang lalim ng etching ay kailangang tumpak na kontrolado

4. Ceramic EscMateryal: 

Ang mga mataas na pagkakabukod ceramic na materyales tulad ng aluminyo oxide (al₂o₃), aluminyo nitride (ALN), at silikon nitride (Si₃n₄) ay karaniwang ginagamit.

Mga Tampok: Ang paglaban sa kaagnasan, mahusay na pagganap ng pagkakabukod, at mataas na thermal conductivity.

III. Ang mga aplikasyon ng ESC sa semiconductor na katha 

1. Ang plasma etching ESC ay nag -aayos ng wafer sa silid ng reaksyon at napagtanto ang paglamig sa likod, pagkontrol sa temperatura ng wafer sa loob ng ± 1 ℃, sa gayon tinitiyak na ang pagkakapareho ng rate ng etching (pagkakapareho ng CD) ay kinokontrol sa loob ng ± 3%.

2. Ang pag -aalis ng singaw ng kemikal (CVD) ay maaaring makamit ang matatag na adsorption ng mga wafer sa ilalim ng mataas na mga kondisyon ng temperatura, epektibong sugpuin ang thermal deform, at pagbutihin ang pagkakapareho at pagdikit ng manipis na pag -aalis ng pelikula.

3. Ang pisikal na pag-aalis ng singaw (PVD) ESC ay nagbibigay ng pag-aayos ng contact upang maiwasan ang pagkasira ng wafer na dulot ng mekanikal na stress, at partikular na angkop para sa pagproseso ng mga ultra-manipis na wafer (<150μm).

4. Ion implantationAng kontrol ng temperatura at matatag na mga clamping na kakayahan ng ESC ay maiwasan ang lokal na pinsala sa ibabaw ng wafer dahil sa singil ng akumulasyon, tinitiyak ang kawastuhan ng control ng dosis ng pagtatanim.

5. Advanced Packagingin Chiplets at 3D IC Packaging, ang ESC ay ginagamit din sa Redistribution Layer (RDL) at pagproseso ng laser, na sumusuporta sa pagproseso ng mga hindi standard na laki ng wafer.

Iv. Mga pangunahing hamon sa teknikal 

1. Paghahawak ng Force DegradationProblem Paglalarawan: 

Matapos ang pangmatagalang operasyon, dahil sa pag-iipon ng elektrod o kontaminasyon sa ibabaw ng ceramic, bumababa ang lakas na may hawak na ESC, na nagiging sanhi ng pag-iwas o pagbagsak ng wafer.

Solusyon: Gumamit ng paglilinis ng plasma at regular na paggamot sa ibabaw.

2. Electrostatic Discharge (ESD) Panganib: 

Ang mataas na bias ng boltahe ay maaaring maging sanhi ng agarang paglabas, pagsira sa wafer o kagamitan.

Mga Countermeasures: Magdisenyo ng isang istraktura ng pagkakabukod ng multi-layer at pag-configure ng isang circuit ng pagsugpo sa ESD.

3. Temperatura na hindi pagkakapantay-pantay na dahilan: 

Hindi pantay na paglamig ng likod ng ESC o pagkakaiba sa thermal conductivity ng mga keramika.

Data: Kapag ang paglihis ng temperatura ay lumampas sa ± 2 ℃, maaari itong maging sanhi ng isang malalim na paglihis ng etching ng> ± 10%.

Solusyon: Mataas na thermal conductivity ceramics (tulad ng ALN) na may mataas na katumpakan na sistema ng control control (0-15 TORR).

4. Kontaminasyon ng DeposisyonProblem: 

Ang mga nalalabi na proseso (tulad ng CF₄, SIH₄ Decomposition Products) ay idineposito sa ibabaw ng ESC, na nakakaapekto sa kapasidad ng adsorption.

Countermeasure: Gumamit ng teknolohiyang paglilinis ng plasma in-situ at magsagawa ng regular na paglilinis pagkatapos ng pagpapatakbo ng 1,000 wafers.

V. Pangangailangan at alalahanin ng mga gumagamit