Demystifying Electrostatic Chuck (ESC) teknologi i waferhåndtering

1. Hvad er en ESC?

En ESC bruger elektrostatiske kræfter til sikkert at holde wafers eller substrater i vakuummiljøet i behandlingsudstyr. Denne metode eliminerer potentialet for skader forbundet med traditionelle mekaniske fastspændingsmetoder, som kan ridse sarte overflader eller fremkalde spændingsbrud. I modsætning til vakuumpatroner er ESC'er ikke afhængige af trykforskelle, hvilket muliggør større kontrol og fleksibilitet i waferhåndtering.

2. Tre principper for elektrostatisk adhæsion

Den tiltrækningskraft, der genereres af en ESC, stammer typisk fra en kombination af tre elektrostatiske principper: Coulomb-kraft, Johnson-Rahbek-kraft og gradientkraft. Selvom disse kræfter kan virke individuelt, arbejder de ofte synergistisk for at skabe et sikkert hold.

Coulomb Force:Denne grundlæggende elektrostatiske kraft opstår fra interaktionen mellem ladede partikler. I ESC'er genererer en påført spænding til borepatronelektroderne et elektrisk felt, der inducerer modsatte ladninger på waferen og patronoverfladen. Den resulterende Coulomb-attraktion holder waferen på plads.

Johnson-Rahbek Force:Når der er et lille mellemrum mellem waferen og patronoverfladen, kommer Johnson-Rahbek-kraften i spil. Denne kraft, afhængig af den påførte spænding og mellemrumsafstand, opstår fra interaktionen af ​​ledende partikler i disse mikrogab med de ladede overflader. Denne interaktion genererer en tiltrækkende kraft, der trækker waferen i intim kontakt med patronen.

Gradientkraft:I et uensartet elektrisk felt oplever objekter en nettokraft i retning af stigende feltstyrke. Dette princip, kendt som gradientkraft, kan udnyttes i ESC'er ved strategisk at designe elektrodegeometrien for at skabe en uensartet feltfordeling. Denne kraft trækker waferen mod området med højeste feltintensitet, hvilket sikrer sikker og præcis positionering.

3. ESC-struktur

En typisk ESC består af fire nøglekomponenter:

Disk:Disken fungerer som den primære kontaktflade for waferen, præcist bearbejdet for at sikre en flad, glat grænseflade for optimal vedhæftning.

Elektrode:Disse ledende elementer genererer de elektrostatiske kræfter, der er nødvendige for wafer-tiltrækning. Ved at påføre en kontrolleret spænding skaber elektroderne det elektriske felt, der interagerer med waferen.

Varmeapparat:Integrerede varmelegemer i ESC giver præcis temperaturkontrol, et afgørende aspekt i mange halvlederbehandlingstrin. Dette muliggør præcis termisk styring af waferen under behandlingen.

Grundplade:Bundpladen giver strukturel støtte til hele ESC-enheden, hvilket sikrer korrekt justering og stabilitet af alle komponenter.**