Qu'est-ce qu'un mandrin électrostatique (ESC)?

Ⅰ. Définition du produit ESC

Chuck électrostatique (ESC pour faire court) est un appareil qui utilise la force électrostatique pour absorber et réparerAffinages en siliciumouAutres substrats. Il est largement utilisé dans la gravure du plasma (gravure du plasma), le dépôt de vapeur chimique (CVD), le dépôt physique de vapeur (PVD) et d'autres liaisons de processus dans l'environnement sous vide de la fabrication de semi-conducteurs.

Par rapport aux luminaires mécaniques traditionnels, l'ESC peut fermement réparer les plaquettes à régler sans contrainte mécanique et pollution, améliorer la précision et la cohérence du traitement, et est l'un des composants d'équipement clés des processus semi-conducteurs de haute précision.

Ⅱ. Types de produits (types de mandrins électrostatiques)

Les enfants électrostatiques peuvent être divisés en catégories suivantes en fonction de la conception structurelle, des matériaux d'électrode et des méthodes d'adsorption:

1. ESC monopolaire

Structure: une couche d'électrode + un plan de sol

Caractéristiques: nécessite l'hélium auxiliaire (HE) ou l'azote (n₂) comme milieu isolant

Application: Convient pour le traitement des matériaux à haute impédance tels que Sio₂ et Si₃n₄

2. ESC bipolaire

Structure: Deux électrodes, les électrodes positives et négatives sont intégrées respectivement dans la couche céramique ou polymère

Caractéristiques: il peut fonctionner sans support supplémentaire et convient aux matériaux avec une bonne conductivité

Avantages: adsorption plus forte et réponse plus rapide

3. Contrôle thermique (il refroidisse arrière ESC)

Fonction: combinée avec le système de refroidissement arrière (généralement en hélium), la température est contrôlée avec précision tout en fixant la plaquette

Application: largement utilisé dans la gravure du plasma et les processus où la profondeur de gravure doit être contrôlée avec précision

4. ESC en céramiqueMatériel: 

Les matériaux en céramique à isolation élevée tels que l'oxyde d'aluminium (al₂o₃), le nitrure d'aluminium (ALN) et le nitrure de silicium (Si₃n₄) sont généralement utilisés.

Caractéristiques: résistance à la corrosion, excellentes performances d'isolation et conductivité thermique élevée.

Iii. Applications de l'ESC dans la fabrication de semi-conducteurs 

1. La gravure du plasma ESC fixe la tranche dans la chambre de réaction et se rend compte du refroidissement du dos, contrôlant la température de la tranche à ± 1 ℃, garantissant ainsi que l'uniformité du taux de gravure (uniformité CD) est contrôlée à ± 3%.

2. Le dépôt de vapeur chimique (CVD) peut obtenir une adsorption stable des TAL dans des conditions à haute température, supprimer efficacement la déformation thermique et améliorer l'uniformité et l'adhésion du dépôt de couches minces.

3. Le dépôt de vapeur physique (PVD) ESC fournit une fixation sans contact pour éviter les dommages causés par les tranches causés par la contrainte mécanique, et est particulièrement adapté au traitement des plaquettes ultra-minces (<150 μm).

4. Implantation ionique Le contrôle de la température et les capacités de serrage stables de l'ESC empêchent les dommages locaux à la surface de la plaquette en raison de l'accumulation de charge, garantissant la précision du contrôle de la dose d'implantation.

5. Packaging Advanced PackagingIn Chiplets et Packaging 3D IC, ESC est également utilisé dans les couches de redistribution (RDL) et le traitement au laser, prenant en charge le traitement des tailles de plaquettes non standard.

Iv. Défis techniques clés 

1. Dégradation de la force de maintien des description du problème: 

Après un fonctionnement à long terme, en raison du vieillissement des électrodes ou de la contamination de la surface de la céramique, la force de maintien de l'ESC diminue, provoquant le décalage ou la chute de la tranche.

Solution: Utilisez le nettoyage du plasma et le traitement de surface ordinaire.

2. Risque de décharge électrostatique (ESD): 

Le biais haute tension peut provoquer une décharge instantanée, endommager la tranche ou l'équipement.

Contre-mesures: concevez une structure d'isolation d'électrode multicouche et configurez un circuit de suppression ESD.

3. Raison de non-uniformité de la température: 

Refroidissement inégal de l'arrière de l'ESC ou différence de conductivité thermique de la céramique.

Données: Une fois que l'écart de température dépasse ± 2 ℃, il peut provoquer une déviation de profondeur de gravure de> ± 10%.

Solution: céramique de conductivité thermique élevée (comme l'ALN) avec un système de contrôle de pression HE à haute précision (0–15 Torr).

4. Dépôt ContaminationProble: 

Les résidus de processus (tels que CF₄, les produits de décomposition SIH₄) sont déposés à la surface de l'ESC, affectant la capacité d'adsorption.

Contre-mesure: utilisez la technologie de nettoyage du plasma in situ et effectuez un nettoyage de routine après avoir exécuté 1 000 plaquettes.

V. Besoins et préoccupations de base des utilisateurs