Che cos'è un Chuck elettrostatico (ESC)?

Ⅰ. Definizione del prodotto ESC

Il mandrino elettrostatico (ESC in breve) è un dispositivo che utilizza la forza elettrostatica per assorbire e correggerewafer di silicioOAltri substrati. È ampiamente utilizzato nell'attacco al plasma (attacco al plasma), alla deposizione di vapore chimico (CVD), alla deposizione di vapore fisico (PVD) e ad altri collegamenti di processo nell'ambiente a vuoto della produzione di semiconduttori.

Rispetto ai tradizionali apparecchi meccanici, ESC può correggere saldamente i wafer senza sollecitazione meccanica e inquinamento, migliorare l'accuratezza e la coerenza dell'elaborazione ed è uno dei componenti chiave dell'attrezzatura dei processi di semiconduttore ad alta precisione.

Ⅱ. Tipi di prodotto (tipi di manichini elettrostatici)

I mandrini elettrostatici possono essere divisi nelle seguenti categorie in base alla progettazione strutturale, ai materiali degli elettrodi e ai metodi di adsorbimento:

1. ESC monopolare

Struttura: uno strato di elettrodo + un piano di terra

Caratteristiche: richiede elio ausiliario (lui) o azoto (N₂) come mezzo isolante

Applicazione: adatto per l'elaborazione di materiali ad alta impedenza come SiO₂ e Si₃n₄

2. ESC bipolare

Struttura: due elettrodi, gli elettrodi positivi e negativi sono incorporati rispettivamente nello strato ceramico o polimerico

Caratteristiche: può funzionare senza supporti aggiuntivi ed è adatto a materiali con buona conduttività

Vantaggi: adsorbimento più forte e risposta più rapida

3. Controllo termico (egli ESC del raffreddamento sul retro)

Funzione: combinata con il sistema di raffreddamento posteriore (di solito elio), la temperatura è controllata con precisione durante la correzione del wafer

Applicazione: ampiamente utilizzato nell'attacco al plasma e nei processi in cui la profondità di attacco deve essere controllata con precisione

4. ESC in ceramicaMateriale: 

Vengono generalmente utilizzati materiali ceramici ad alto isolamento come ossido di alluminio (Al₂o₃), nitruro di alluminio (ALN) e nitruro di silicio (Si₃n₄).

Caratteristiche: resistenza alla corrosione, eccellenti prestazioni di isolamento e alta conducibilità termica.

Iii. Applicazioni di ESC nella fabbricazione di semiconduttori 

1. ESC di incisione al plasma corregge il wafer nella camera di reazione e realizza il raffreddamento indietro, controllando la temperatura del wafer entro ± 1 ℃, garantendo così che l'uniformità della velocità di attacco (uniformità CD) sia controllata entro ± 3%.

2. La deposizione di vapore chimico (CVD) ESC può ottenere un adsorbimento stabile dei wafer in condizioni di alta temperatura, sopprimere efficacemente la deformazione termica e migliorare l'uniformità e l'adesione della deposizione di film sottile.

3. ESC per la deposizione di vapore fisico (PVD) fornisce una fissazione senza contatto per prevenire il danno da wafer causato dalla sollecitazione meccanica ed è particolarmente adatto per l'elaborazione di wafer ultra-sottili (<150μm).

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5. Impiaggi avanzati di chiplet e imballaggi IC 3D, ESC viene utilizzato anche nei livelli di ridistribuzione (RDL) e nell'elaborazione laser, supportando l'elaborazione di dimensioni del wafer non standard.

IV. Sfide tecniche chiave 

1. Holding Force DegradationProblem Descrizione: 

Dopo il funzionamento a lungo termine, a causa dell'invecchiamento dell'elettrodo o della contaminazione della superficie ceramica, la forza di mantenimento dell'ESC diminuisce, causando il cambio del wafer o cadere.

Soluzione: utilizzare la pulizia del plasma e il trattamento superficiale regolare.

2. Rischio di scarico elettrostatico (ESD): 

La distorsione ad alta tensione può causare scarico istantaneo, danneggiando il wafer o l'attrezzatura.

Contromisure: progettare una struttura di isolamento dell'elettrodo multistrato e configurare un circuito di soppressione ESD.

3. Temperatura di non uniformità Motivo: 

Raffreddamento irregolare del retro dell'ESC o differenza nella conducibilità termica della ceramica.

Dati: una volta che la deviazione di temperatura supera ± 2 ℃, può causare una deviazione di profondità di incisione> ± 10%.

Soluzione: ceramica ad alta conducibilità termica (come ALN) con sistema di controllo della pressione HE ad alta precisione (0-15 torr).

4. Deposizione Contaminazione Problema: 

I residui di processo (come CF₄, prodotti di decomposizione SIH₄) sono depositati sulla superficie dell'ESC, influenzando la capacità di adsorbimento.

Contromisura: utilizzare la tecnologia di pulizia del plasma in situ ed eseguire la pulizia di routine dopo aver eseguito 1.000 wafer.

V. Nei bisogni e preoccupazioni di base degli utenti