Vad är en elektrostatisk chuck (ESC)?

Ⅰ. ESC -produktdefinition

Elektrostatisk chuck (ESC för kort) är en enhet som använder elektrostatisk kraft för att absorbera och fixakiselskivorellerandra underlag. Det används allmänt vid plasmaetsning (plasmaetching), kemisk ångavsättning (CVD), fysisk ångavsättning (PVD) och andra processlänkar i vakuummiljön för halvledarproduktion.

Jämfört med traditionella mekaniska fixturer kan ESC fast fixa skivor utan mekanisk stress och förorening, förbättra bearbetningsnoggrannhet och konsistens och är en av de viktigaste utrustningskomponenterna i halvledarprocesser med hög precision.

Ⅱ. Produkttyper (typer av elektrostatiska chuckar)

Elektrostatiska chuckar kan delas in i följande kategorier enligt strukturell design, elektrodmaterial och adsorptionsmetoder:

1. Monopolar ESC

Struktur: Ett elektrodskikt + ett markplan

Funktioner: kräver hjälphelium (HE) eller kväve (N₂) som ett isolerande medium

Tillämpning: Lämplig för bearbetning av högimpedansmaterial såsom Sio₂ och Si₃n₄

2. Bipolär ESC

Struktur: Två elektroder, de positiva och negativa elektroderna är inbäddade i keramik respektive polymerskiktet

Funktioner: Det kan fungera utan ytterligare media och är lämpligt för material med god konduktivitet

Fördelar: starkare adsorption och snabbare svar

3. Termisk kontroll (han baksida kylning ESC)

Funktion: Kombinerat med kylsystemet i baksidan (vanligtvis helium) styrs temperaturen exakt vid fixering av skivan

Tillämpning: Används allmänt vid plasmaetning och processer där etsningsdjupet måste kontrolleras exakt

4. Keramisk escMaterial: 

Keramiska material med hög isolering såsom aluminiumoxid (Al₂o₃), aluminiumnitrid (ALN) och kiselnitrid (Si₃n₄) används vanligtvis.

Funktioner: Korrosionsmotstånd, utmärkt isoleringsprestanda och hög värmeledningsförmåga.

Iii. Applikationer av ESC i halvledartillverkning 

1. Plasmaetching ESC fixar skivan i reaktionskammaren och realiserar tillbaka kylning och kontrollerar skivtemperaturen inom ± 1 ℃, vilket säkerställer att etsningshastigheten enhetlighet (CD -enhetlighet) styrs inom ± 3%.

2. Kemisk ångavsättning (CVD) ESC kan uppnå stabil adsorption av skivor under höga temperaturförhållanden, undertrycka effektivt termisk deformation och förbättra enhetligheten och vidhäftningen av tunnfilmavlagring.

3. Fysisk ångavsättning (PVD) ESC tillhandahåller kontaktlös fixering för att förhindra skivskador orsakade av mekanisk stress och är särskilt lämplig för bearbetning av ultratunna skivor (<150 um).

4. Jonimplantation Temperaturkontrollen och stabila klämmöjligheterna för ESC förhindrar lokal skada på skivytan på grund av laddningens ackumulering, vilket säkerställer noggrannheten för implantationsdoskontroll.

5. Avancerade förpackningskamlar och 3D IC-förpackning, ESC används också i omfördelningsskikt (RDL) och laserbearbetning, vilket stödjer behandling av icke-standardstorlekar.

Iv. TYCKLIGA TEKNISKA UTMÄRKNINGAR 

1. Håll kraften DegradationProblem Beskrivning: 

Efter långvarig drift, på grund av elektrod åldrande eller keramisk ytföroreningar, minskar ESC-hållkraften, vilket får skivan att växla eller falla av.

Lösning: Använd plasmarengöring och regelbunden ytbehandling.

2. Elektrostatisk urladdning (ESD) Risk: 

Högspänningsförspänning kan orsaka omedelbar urladdning, vilket skadar skivan eller utrustningen.

Motåtgärder: Designa en flerskiktselektrodisoleringsstruktur och konfigurera en ESD-undertryckningskrets.

3. Temperatur ojämnhetsskäl: 

Ojämn kylning av baksidan av ESC eller skillnaden i keramikens värmeledningsförmåga.

Data: När temperaturavvikelsen överstiger ± 2 ℃ kan det orsaka en etsningsdjupavvikelse på> ± 10%.

Lösning: Keramik med hög värmeledningsförmåga (såsom ALN) med högprecision HE-tryckkontrollsystem (0–15 torr).

4. Deposition föroreningsproblem: 

Processrester (såsom CF₄, SIH₄ -nedbrytningsprodukter) deponeras på ytan av ESC, vilket påverkar adsorptionskapaciteten.

Motåtgärd: Använd rengöringsteknik i plasma och utföra rutinrengöring efter att ha kört 1 000 skivor.

V. Kärnbehov och oro för användare