Wat is een elektrostatische chuck (ESC)?

Ⅰ. ESC -productdefinitie

Elektrostatische chuck (kortweg ESC) is een apparaat dat elektrostatische kracht gebruikt om te absorberen en te reparerensiliciumwafelsofAndere substraten. Het wordt veel gebruikt bij plasma -ets (plasma -ets), chemische dampafzetting (CVD), fysische dampafzetting (PVD) en andere procesverbindingen in de vacuümomgeving van de productie van halfgeleiders.

In vergelijking met traditionele mechanische armaturen kan ESC wafels stevig vaststellen zonder mechanische stress en vervuiling, de verwerkingsnauwkeurigheid en consistentie verbeteren en een van de belangrijkste componenten van apparatuur van hoogwaardige halfgeleiderprocessen.

Ⅱ. Producttypen (soorten elektrostatische klootzakken)

Elektrostatische klootzakken kunnen worden onderverdeeld in de volgende categorieën volgens structureel ontwerp, elektrodenmaterialen en adsorptiemethoden:

1. Monopolar esc

Structuur: één elektrodelaag + één grondvlak

Kenmerken: Vereist hulp helium (HE) of stikstof (N₂) als een isolerend medium

Toepassing: geschikt voor het verwerken van materialen met hoge impedantieverlening zoals Sio₂ en Si₃n₄

2. Bipolaire esc

Structuur: twee elektroden, de positieve en negatieve elektroden zijn respectievelijk ingebed in de keramische of polymeerlaag

Kenmerken: het kan werken zonder extra media en is geschikt voor materialen met goede geleidbaarheid

Voordelen: sterkere adsorptie en snellere reactie

3. Thermische regeling (hij Backside Cooling ESC)

Functie: gecombineerd met het koelsysteem van de achterkant (meestal helium), wordt de temperatuur nauwkeurig geregeld terwijl de wafer wordt bevestigd

Toepassing: veel gebruikt bij plasma -etsen en processen waarbij de etsdiepte nauwkeurig moet worden gecontroleerd

4. Keramische escMateriaal: 

Keramische materialen met hoge isolatie zoals aluminiumoxide (al₂o₃), aluminiumnitride (ALN) en siliciumnitride (Si₃n₄) worden meestal gebruikt.

Kenmerken: corrosieweerstand, uitstekende isolatieprestaties en hoge thermische geleidbaarheid.

Iii. Toepassingen van ESC in halfgeleiderfabricage 

1. Plasma -ets ESC bevestigt de wafer in de reactiekamer en realiseert terugkoeling, waardoor de wafeltemperatuur binnen ± 1 ℃ wordt geregeld, waardoor de etssnelheiduniformiteit (CD -uniformiteit) binnen ± 3%wordt geregeld.

2. Chemische dampafzetting (CVD) ESC kan stabiele adsorptie van wafels onder hoge temperatuuromstandigheden bereiken, de thermische vervorming effectief onderdrukken en de uniformiteit en hechting van dunne filmafzetting verbeteren.

3. Fysieke dampafzetting (PVD) ESC biedt contactloze fixatie om waferschade veroorzaakt door mechanische stress te voorkomen en is met name geschikt voor de verwerking van ultradunne wafels (<150μm).

4. Ionimplantatie De temperatuurregeling en stabiele klemmogelijkheden van ESC voorkomen lokale schade aan het wafeloppervlak als gevolg van ladingaccumulatie, waardoor de nauwkeurigheid van de dosiscontrole van implantatie wordt gewaarborgd.

5. Geavanceerde verpakkingen inchipetten en 3D-IC-verpakkingen, ESC wordt ook gebruikt in herverdelingslagen (RDL) en laserverwerking, ter ondersteuning van de verwerking van niet-standaard wafelgroottes.

IV. Belangrijke technische uitdagingen 

1. Beschrijving van krachtafbraakprobleem: 

Na langdurige werking, vanwege veroudering van elektrode of keramische oppervlakverontreiniging, neemt de ESC-vasthoudkracht af, waardoor de wafel verschuift of eraf valt.

Oplossing: gebruik plasma -reiniging en regelmatige oppervlaktebehandeling.

2. Elektrostatisch ontlading (ESD) Risico: 

Hoge spanningsvoorkeur kan onmiddellijke ontlading veroorzaken, waardoor de wafel of apparatuur wordt beschadigd.

Tegenmaatregelen: ontwerp een meerlagige elektrode-isolatiestructuur en configureer een ESD-onderdrukkingscircuit.

3. Temperatuur Niet-uniformiteit Reden: 

Ongelijke koeling van de achterkant van het ESC of het verschil in thermische geleidbaarheid van keramiek.

Gegevens: Zodra de temperatuurafwijking groter is dan ± 2 ℃, kan dit een etsdiepte -afwijking van> ± 10%veroorzaken.

Oplossing: Hoge thermische geleidbaarheidskeramiek (zoals ALN) met een hoge precisie HE-drukcontrolesysteem (0-15 Torr).

4. Depositie ContaminationProblem: 

Procesresten (zoals CF₄, SIH₄ -ontledingsproducten) worden afgezet op het oppervlak van de ESC, die de adsorptiecapaciteit beïnvloeden.

Tegenmaatregel: gebruik plasma in-situ reinigingstechnologie en voer routinematige reiniging uit na het uitvoeren van 1.000 wafels.

V. Kernbehoeften en zorgen van gebruikers