چاک الکترواستاتیک (ESC) چیست؟

ⅰ تعریف محصول ESC

چاک الکترواستاتیک (ESC برای کوتاه) وسیله ای است که از نیروی الکترواستاتیک برای جذب و رفع استفاده می کندویفرهای سیلیکونییابسترهای دیگربشر این ماده به طور گسترده ای در اچینگ پلاسما (اچینگ پلاسما) ، رسوب بخار شیمیایی (CVD) ، رسوب بخار فیزیکی (PVD) و سایر پیوندهای فرآیند در محیط خلاء تولید نیمه هادی استفاده می شود.

در مقایسه با وسایل مکانیکی سنتی ، ESC می تواند ویفرها را بدون استرس مکانیکی و آلودگی برطرف کند ، دقت پردازش و قوام را بهبود بخشد و یکی از مؤلفه های اصلی تجهیزات فرایندهای نیمه هادی با دقت بالا است.

ⅱ انواع محصول (انواع چاک های الکترواستاتیک)

چاک های الکترواستاتیک با توجه به طراحی ساختاری ، مواد الکترود و روشهای جذب می توانند به دسته های زیر تقسیم شوند:

1. یک قطبی ESC

ساختار: یک لایه الکترود + یک صفحه زمین

ویژگی ها: به هلیوم کمکی (HE) یا نیتروژن (N₂) به عنوان یک رسانه عایق نیاز دارد

کاربرد: مناسب برای پردازش مواد پرتحرک بالا مانند Sio₂ و Si₃n₄

2. ESC دو قطبی

ساختار: دو الکترود ، الکترودهای مثبت و منفی به ترتیب در لایه سرامیک یا پلیمری تعبیه شده اند

ویژگی ها: این می تواند بدون رسانه اضافی کار کند و برای موادی که دارای هدایت خوب هستند مناسب است

مزایا: جذب قوی تر و پاسخ سریعتر

3. کنترل حرارتی (او در پشت خنک کننده ESC)

عملکرد: همراه با سیستم خنک کننده پشتی (معمولاً هلیوم) ، دما دقیقاً هنگام رفع ویفر کنترل می شود

کاربرد: به طور گسترده ای در اچ و فرآیندهای پلاسما که در آن عمق اچینگ باید دقیقاً کنترل شود استفاده می شود

4. ESC CERAMICمواد: 

از مواد سرامیکی عایق بالا مانند اکسید آلومینیوم (Al₂o₃) ، نیترید آلومینیوم (ALN) و نیترید سیلیکون (SI₃N₄) استفاده می شود.

ویژگی ها: مقاومت در برابر خوردگی ، عملکرد عایق عالی و هدایت حرارتی بالا.

iii برنامه های ESC در ساخت نیمه هادی 

1. اچ پلاسما ESC ویفر را در محفظه واکنش برطرف می کند و خنک کننده پشت را متوجه می شود و دمای ویفر را در 1 ± کنترل می کند ، در نتیجه اطمینان می دهد که یکنواختی نرخ اچینگ (یکنواختی CD) در 3 ± کنترل می شود.

2. رسوب بخار شیمیایی (CVD) ESC می تواند در شرایط دمای بالا ، جذب پایدار ویفرها را بدست آورد ، به طور موثری تغییر شکل حرارتی را سرکوب کند و یکنواختی و چسبندگی رسوب فیلم نازک را بهبود بخشد.

3. رسوب بخار فیزیکی (PVD) ESC برای جلوگیری از آسیب ویفر ناشی از استرس مکانیکی ، تثبیت بدون تماس را فراهم می کند و به ویژه برای پردازش ویفرهای فوق العاده نازک (<150μm) مناسب است.

4. کاشت یون کنترل دما و قابلیت های پایدار بستر ESC از آسیب موضعی به سطح ویفر به دلیل تجمع بار جلوگیری می کند و از صحت کنترل دوز کاشت اطمینان می دهد.

5. چیپلت های بسته بندی پیشرفته و بسته بندی 3D IC ، ESC همچنین در لایه های توزیع مجدد (RDL) و پردازش لیزر استفاده می شود و از پردازش اندازه های ویفر غیر استاندارد پشتیبانی می کند.

IV چالش های فنی کلیدی 

1. نگه داشتن نیرو تخریب کننده توضیحات: 

پس از عمل طولانی مدت ، به دلیل پیری الکترود یا آلودگی سطح سرامیکی ، نیروی نگهدارنده ESC کاهش می یابد و باعث تغییر یا سقوط ویفر می شود.

راه حل: از تمیز کردن پلاسما و درمان منظم سطح استفاده کنید.

2. تخلیه الکترواستاتیک (ESD) خطر: 

تعصب ولتاژ بالا ممکن است باعث تخلیه فوری ، آسیب رساندن به ویفر یا تجهیزات شود.

اقدامات متقابل: یک ساختار عایق الکترود چند لایه را طراحی کرده و یک مدار سرکوب ESD را پیکربندی کنید.

3. دما غیر یکنواختی دلیل: 

خنک کننده ناهموار پشت ESC یا تفاوت در هدایت حرارتی سرامیک.

داده ها: هنگامی که انحراف دما بیش از 2 ℃ ℃ ، ممکن است باعث انحراف عمق اچینگ از 10 ± ٪ شود.

راه حل: سرامیک های هدایت حرارتی بالا (مانند ALN) با سیستم کنترل فشار با دقت بالا (0-15 TOR).

4. آلودگی رسوب: 

باقیمانده های فرآیند (مانند CF₄ ، محصولات تجزیه SIH₄) بر روی سطح ESC قرار می گیرند و بر ظرفیت جذب تأثیر می گذارد.

Countermeasure: از فناوری تمیز کردن در محل پلاسما استفاده کنید و بعد از اجرای 1000 ویفر ، تمیز کردن روتین را انجام دهید.

V. نیازها و نگرانی های اصلی کاربران