Apakah Chuck Electrostatic (ESC)?

Ⅰ. Definisi produk ESC

Electrostatic Chuck (ESC untuk Pendek) adalah peranti yang menggunakan daya elektrostatik untuk menyerap dan memperbaikiwafer silikonatausubstrat lain. Ia digunakan secara meluas dalam etsa plasma (etching plasma), pemendapan wap kimia (CVD), pemendapan wap fizikal (PVD) dan pautan proses lain dalam persekitaran vakum pembuatan semikonduktor.

Berbanding dengan lekapan mekanikal tradisional, ESC dapat membetulkan wafer tanpa tekanan dan pencemaran mekanikal, meningkatkan ketepatan pemprosesan dan konsistensi, dan merupakan salah satu komponen peralatan utama proses semikonduktor ketepatan tinggi.

Ⅱ. Jenis Produk (Jenis Chuck Electrostatic)

Chucks elektrostatik boleh dibahagikan kepada kategori berikut mengikut reka bentuk struktur, bahan elektrod dan kaedah penjerapan:

1. Monopolar Esc

Struktur: Satu lapisan elektrod + satu satah tanah

Ciri -ciri: Memerlukan helium tambahan (HE) atau nitrogen (n₂) sebagai medium penebat

Permohonan: Sesuai untuk memproses bahan impedans tinggi seperti Sio₂ dan Si₃n₄

2. Bipolar Esc

Struktur: Dua elektrod, elektrod positif dan negatif masing -masing tertanam dalam lapisan seramik atau polimer

Ciri -ciri: Ia boleh berfungsi tanpa media tambahan dan sesuai untuk bahan dengan kekonduksian yang baik

Kelebihan: penjerapan yang lebih kuat dan tindak balas yang lebih cepat

3. Kawalan Thermal (dia Backside Cooling ESC)

Fungsi: Digabungkan dengan sistem penyejukan belakang (biasanya helium), suhu dikawal dengan tepat semasa menetapkan wafer

Permohonan: Digunakan secara meluas dalam etsa plasma dan proses di mana kedalaman etsa perlu dikawal dengan tepat

4. Seramik EscBahan: 

Bahan seramik penebat yang tinggi seperti aluminium oksida (Al₂o₃), aluminium nitrida (ALN), dan silikon nitrida (Si₃n₄) biasanya digunakan.

Ciri -ciri: Rintangan kakisan, prestasi penebat yang sangat baik, dan kekonduksian terma yang tinggi.

Iii. Aplikasi ESC dalam fabrikasi semikonduktor 

1. Plasma etching ESC membetulkan wafer dalam ruang tindak balas dan menyedari penyejukan belakang, mengawal suhu wafer dalam ± 1 ℃, dengan itu memastikan bahawa keseragaman kadar etsa (keseragaman CD) dikawal dalam ± 3%.

2. Pemendapan wap kimia (CVD) ESC dapat mencapai penjerapan stabil wafer di bawah keadaan suhu tinggi, dengan berkesan menindas ubah bentuk haba, dan meningkatkan keseragaman dan lekatan pemendapan filem nipis.

3. Pemendapan wap fizikal (PVD) ESC menyediakan penetapan tanpa sentuh untuk mengelakkan kerosakan wafer yang disebabkan oleh tekanan mekanikal, dan sangat sesuai untuk pemprosesan wafer ultra-tipis (<150μm).

4. ION IMPLANTASI Kawalan suhu dan keupayaan pengapit yang stabil ESC mencegah kerosakan tempatan ke permukaan wafer disebabkan oleh pengumpulan caj, memastikan ketepatan kawalan dos implantasi.

5. Chiplets Packagingin Advanced dan pembungkusan IC 3D, ESC juga digunakan dalam lapisan pengagihan semula (RDL) dan pemprosesan laser, menyokong pemprosesan saiz wafer yang tidak standard.

Iv. Cabaran teknikal utama 

1. Memegang daya degradasi kuasa Penerangan: 

Selepas operasi jangka panjang, disebabkan penuaan elektrod atau pencemaran permukaan seramik, daya memegang ESC berkurangan, menyebabkan wafer beralih atau jatuh.

Penyelesaian: Gunakan pembersihan plasma dan rawatan permukaan biasa.

2. Risiko pelepasan elektrostatik (ESD): 

Bias voltan tinggi boleh menyebabkan pelepasan serta -merta, merosakkan wafer atau peralatan.

Countermeasures: Reka bentuk struktur penebat elektrod pelbagai lapisan dan mengkonfigurasi litar penindasan ESD.

3. 

Penyejukan yang tidak rata dari belakang ESC atau perbezaan kekonduksian terma seramik.

Data: Sebaik sahaja sisihan suhu melebihi ± 2 ℃, ia boleh menyebabkan sisihan kedalaman etsa> ± 10%.

Penyelesaian: Seramik kekonduksian terma yang tinggi (seperti ALN) dengan ketepatan tinggi sistem kawalan tekanan HE (0-15 Torr).

4. Pencemaran Pencemaran: 

Sisa -sisa proses (seperti CF₄, produk penguraian SIH₄) disimpan di permukaan ESC, yang mempengaruhi kapasiti penjerapan.

CounterMeasure: Gunakan teknologi pembersihan plasma in-situ dan melakukan pembersihan rutin selepas menjalankan 1,000 wafer.

V. keperluan teras dan kebimbangan pengguna