Apa itu chuck elektrostatik (ESC)?

Ⅰ. Definisi produk ESC

Chuck elektrostatik (singkatnya ESC) adalah perangkat yang menggunakan gaya elektrostatik untuk menyerap dan memperbaikiSilicon Wafersatausubstrat lain. Ini banyak digunakan dalam etsa plasma (etsa plasma), deposisi uap kimia (CVD), deposisi uap fisik (PVD) dan hubungan proses lainnya dalam lingkungan vakum pembuatan semikonduktor.

Dibandingkan dengan perlengkapan mekanis tradisional, ESC dapat dengan kuat memperbaiki wafer tanpa tekanan mekanis dan polusi, meningkatkan akurasi dan konsistensi pemrosesan, dan merupakan salah satu komponen peralatan utama dari proses semikonduktor presisi tinggi.

Ⅱ. Jenis produk (jenis chuck elektrostatik)

Chuck elektrostatik dapat dibagi menjadi kategori berikut sesuai dengan desain struktural, bahan elektroda dan metode adsorpsi:

1. Monopolar ESC

Struktur: Satu lapisan elektroda + satu bidang tanah

Fitur: Membutuhkan bantu helium (HE) atau nitrogen (N₂) sebagai media isolasi

Aplikasi: Cocok untuk memproses bahan impedansi tinggi seperti SiO₂ dan Si₃n₄

2. Bipolar ESC

Struktur: Dua elektroda, elektroda positif dan negatif masing -masing tertanam dalam lapisan keramik atau polimer

Fitur: Ini dapat bekerja tanpa media tambahan dan cocok untuk materi dengan konduktivitas yang baik

Keuntungan: Adsorpsi yang lebih kuat dan respons yang lebih cepat

3. Kontrol Termal (dia pendingin belakang ESC)

Fungsi: Dikombinasikan dengan sistem pendingin bagian belakang (biasanya helium), suhunya dikontrol secara tepat saat memperbaiki wafer

Aplikasi: banyak digunakan dalam etsa plasma dan proses di mana kedalaman etsa perlu dikontrol secara tepat

4. Keramik escBahan: 

Bahan keramik isolasi tinggi seperti aluminium oksida (al₂o₃), aluminium nitrida (ALN), dan silikon nitrida (Si₃n₄) biasanya digunakan.

Fitur: Resistensi korosi, kinerja isolasi yang sangat baik, dan konduktivitas termal yang tinggi.

AKU AKU AKU. Aplikasi ESC dalam fabrikasi semikonduktor 

1. ESC ESC Plasma memperbaiki wafer di ruang reaksi dan menyadari pendinginan kembali, mengendalikan suhu wafer dalam ± 1 ℃, dengan demikian memastikan bahwa keseragaman laju etsa (keseragaman CD) dikontrol dalam ± 3%.

2. Deposisi Uap Kimia (CVD) ESC dapat mencapai adsorpsi wafer yang stabil dalam kondisi suhu tinggi, secara efektif menekan deformasi termal, dan meningkatkan keseragaman dan adhesi deposisi film tipis.

3. Deposisi Uap Fisik (PVD) ESC memberikan fiksasi tanpa kontak untuk mencegah kerusakan wafer yang disebabkan oleh tekanan mekanis, dan sangat cocok untuk pemrosesan wafer ultra-tipis (<150μm).

4. Imon Ion Kontrol suhu dan kemampuan penjepitan yang stabil dari ESC mencegah kerusakan lokal pada permukaan wafer karena akumulasi muatan, memastikan keakuratan kontrol dosis implantasi.

5. Chiplet kemasan lanjutan dan kemasan IC 3D, ESC juga digunakan dalam lapisan redistribusi (RDL) dan pemrosesan laser, mendukung pemrosesan ukuran wafer non-standar.

Iv. Tantangan teknis utama 

1. Holding Force DegradationProblem Deskripsi: 

Setelah operasi jangka panjang, karena penuaan elektroda atau kontaminasi permukaan keramik, gaya penahan ESC berkurang, menyebabkan wafer bergeser atau jatuh.

Solusi: Gunakan pembersihan plasma dan perawatan permukaan biasa.

2. Risiko pelepasan elektrostatik (ESD): 

Bias tegangan tinggi dapat menyebabkan pelepasan instan, merusak wafer atau peralatan.

Penanggulangan: Desain struktur isolasi elektroda multi-lapisan dan konfigurasikan sirkuit penekanan ESD.

3. Suhu tidak keseragaman alasan: 

Uneven cooling of the back of the ESC or difference in thermal conductivity of ceramics.

Data: Setelah deviasi suhu melebihi ± 2 ℃, dapat menyebabkan penyimpangan kedalaman etsa> ± 10%.

Solusi: Keramik konduktivitas termal tinggi (seperti ALN) dengan sistem kontrol tekanan HE presisi tinggi (0-15 Torr).

4. Deposisi Kontaminasi Masalah: 

Residu proses (seperti CF₄, produk dekomposisi SIH₄) diendapkan pada permukaan ESC, yang mempengaruhi kapasitas adsorpsi.

Penanggulangan: Gunakan teknologi pembersihan in-situ plasma dan lakukan pembersihan rutin setelah menjalankan 1.000 wafer.

V. Kebutuhan inti dan kekhawatiran pengguna