O que é um mandril eletrostático (ESC)?

Ⅰ. Definição do produto ESC

Chuck eletrostático (ESC para curto) é um dispositivo que usa força eletrostática para absorver e consertarAs bolachas de silícioouOutros substratos. É amplamente utilizado na gravação plasmática (gravura plasmática), deposição de vapor químico (DCV), deposição de vapor físico (PVD) e outros links de processo no ambiente a vácuo da fabricação de semicondutores.

Comparado aos acessórios mecânicos tradicionais, o ESC pode fixar firmemente as bolachas sem estresse e poluição mecânicas, melhorar a precisão e consistência do processamento e é um dos principais componentes do equipamento dos processos de semicondutores de alta precisão.

Ⅱ. Tipos de produtos (tipos de mandíbulas eletrostáticas)

Os chucks eletrostáticos podem ser divididos nas seguintes categorias de acordo com o projeto estrutural, os materiais de eletrodo e os métodos de adsorção:

1. Monopolar Esc

Estrutura: uma camada de eletrodo + um plano de aterramento

Recursos: requer hélio auxiliar (HE) ou nitrogênio (n₂) como um meio isolante

Aplicação: Adequado para processamento de materiais de alta impedância, como SiO₂ e Si₃n₄

2. Bipolar ESC

Estrutura: Dois eletrodos, os eletrodos positivos e negativos são incorporados na camada de cerâmica ou polímero, respectivamente

Recursos: ele pode funcionar sem mídia adicional e é adequado para materiais com boa condutividade

Vantagens: adsorção mais forte e resposta mais rápida

3. Controle térmico (ele do resfriamento da parte traseira ESC)

Função: Combinado com o sistema de resfriamento traseiro (geralmente hélio), a temperatura é controlada com precisão ao fixar a bolacha

Aplicação: amplamente utilizado na gravura e nos processos de plasma onde a profundidade de gravação precisa ser controlada com precisão

4. CERAMIC ESCMaterial: 

Materiais cerâmicos de alto isolamento, como óxido de alumínio (Al₂o₃), nitreto de alumínio (ALN) e nitreto de silício (Si₃n₄) geralmente são utilizados.

Características: Resistência à corrosão, excelente desempenho de isolamento e alta condutividade térmica.

Iii. Aplicações de ESC em fabricação de semicondutores 

1. A gravura plasmática ESC conserta a bolacha na câmara de reação e realiza resfriamento nas costas, controlando a temperatura da bolacha dentro de ± 1 ℃, garantindo assim que a uniformidade da taxa de gravação (uniformidade do CD) seja controlada em ± 3%.

2. A deposição de vapor químico (DCV) ESC pode obter adsorção estável de bolachas sob condições de alta temperatura, suprimir efetivamente a deformação térmica e melhorar a uniformidade e adesão da deposição de filme fino.

3. A deposição física de vapor (PVD) ESC fornece fixação sem contato para impedir os danos causados ​​pela wafer causados ​​pelo estresse mecânico e é particularmente adequado para o processamento de bolachas ultrafinas (<150μm).

4. Implante de íons O controle de temperatura e as capacidades estáveis ​​de fixação do ESC impedem danos locais à superfície da wafer devido ao acúmulo de carga, garantindo a precisão do controle da dose de implantação.

5. CHIPRETOS AVANÇADOS DE PAPAGEM E PAPAGEM 3D IC, o ESC também é usado em camadas de redistribuição (RDL) e processamento a laser, apoiando o processamento de tamanhos de bolacha fora do padrão.

4. Principais desafios técnicos 

1. Desenho de degradação da força de retenção Descrição do problema: 

Após a operação de longo prazo, devido ao envelhecimento do eletrodo ou contaminação da superfície de cerâmica, a força de retenção da ESC diminui, fazendo com que a bolacha mude ou caia.

Solução: Use limpeza de plasma e tratamento de superfície regular.

2. Risco de descarga eletrostática (ESD): 

Viés de alta tensão pode causar descarga instantânea, danificar a bolacha ou o equipamento.

Contra-medidas: Projete uma estrutura de isolamento de eletrodos de várias camadas e configure um circuito de supressão de ESD.

3. Razão da não uniformidade da temperatura: 

Resfriamento desigual da parte de trás da ESC ou diferença na condutividade térmica da cerâmica.

Dados: Uma vez que o desvio da temperatura exceda ± 2 ℃, pode causar um desvio de profundidade de gravação de> ± 10%.

Solução: Cerâmica de alta condutividade térmica (como ALN) com alta precisão HE Sistema de controle de pressão (0–15 Torr).

4. Problema de contaminação de deposição: 

Os resíduos de processo (como CF₄, produtos de decomposição SIH₄) são depositados na superfície do ESC, afetando a capacidade de adsorção.

Contudo: Use a tecnologia de limpeza no local plasmática e execute a limpeza de rotina depois de executar 1.000 bolachas.

V. Necessidades e preocupações principais dos usuários