Was ist ein elektrostatischer Chuck (ESC)?

Ⅰ. ESC -Produktdefinition

Elektrostatisches Chuck (kurz ESC) ist ein Gerät, das eine elektrostatische Kraft zum Absorbieren und Fixieren verwendetSiliziumwaferoderAndere Substrate. Es wird häufig bei der Plasmaetching (Plasmaetching), der chemischen Dampfabscheidung (CVD), der physikalischen Dampfablagerung (PVD) und anderer Prozessverbindungen in der Vakuumumgebung der Halbleiterherstellung verwendet.

Im Vergleich zu herkömmlichen mechanischen Vorrichtungen kann ESC Wafer ohne mechanische Spannung und Verschmutzung fest reparieren, die Verarbeitungsgenauigkeit und -konsistenz verbessern und eine der wichtigsten Gerätekomponenten von hochpräzisen Halbleiterprozessen ist.

Ⅱ. Produkttypen (Arten von elektrostatischen Chicks)

Elektrostatische Chicks können gemäß strukturellem Design, Elektrodenmaterialien und Adsorptionsmethoden in die folgenden Kategorien unterteilt werden:

1. Monopolares Esc

Struktur: eine Elektrodenschicht + eine gemahlene Ebene

Merkmale: Erfordert Hilfshelium (HE) oder Stickstoff (N₂) als Isoliermedium

Anwendung: Geeignet für die Verarbeitung von Materialien mit hoher Impedanz wie SiO₂ und Si₃n₄

2. Bipolar ESC

Struktur: Zwei Elektroden, die positiven und negativen Elektroden sind in die Keramik- oder Polymerschicht eingebettet

Merkmale: Es kann ohne zusätzliche Medien funktionieren und eignet sich für Materialien mit guter Leitfähigkeit

Vorteile: stärkere Adsorption und schnellere Reaktion

3. Thermalkontrolle (er zurückkühlte ESC)

Funktion: In Kombination mit dem Kühlsystem nach hinten (normalerweise Helium) wird die Temperatur genau gesteuert, während der Wafer repariert wird

Anwendung: In Plasma -Radierung und Prozessen häufig verwendet, bei denen die Ätztiefe genau kontrolliert werden muss

4. Keramik EscMaterial: 

Normalerweise werden in der Regel eine Keramikmaterialien mit hoher Isolation Keramik wie Aluminiumoxid (Al₂o₃), Aluminiumnitrid (ALN) und Siliziumnitrid (si₃n₄) verwendet.

Merkmale: Korrosionsbeständigkeit, ausgezeichnete Isolationsleistung und hohe Wärmeleitfähigkeit.

III. Anwendungen von ESC bei der Herstellung von Halbleiter 

1. Plasma -Äst -ESC fixiert den Wafer in der Reaktionskammer und realisiert die Rückenkühlung, wodurch die Wafertemperatur innerhalb von ± 1 ℃ gesteuert wird, wodurch sichergestellt wird, dass die Ätzrate -Gleichmäßigkeit (CD -Gleichmäßigkeit) innerhalb von ± 3%gesteuert wird.

2. CVD (Chemische Dampfabscheidung) ESC kann unter hohen Temperaturbedingungen eine stabile Adsorption von Wafern erreichen, die thermische Deformation effektiv unterdrücken und die Gleichmäßigkeit und Adhäsion der Ablagerung von Dünnfilmen verbessern.

3. Die PVD (Physical Dampor Deposition) ESC bietet eine kontaktlose Fixierung, um eine durch mechanische Spannung verursachte Waferschädigung zu verhindern, und eignet sich besonders für die Verarbeitung von ultradeinnen Wafern (<150 μm).

4. Ionenimplantation Die Temperaturkontrolle und stabile Klemmfähigkeiten von ESC verhindern aufgrund der Ladungsansammlung die lokale Schädigung der Waferoberfläche, um die Genauigkeit der Implantationsdosiskontrolle zu gewährleisten.

5. Advanced PackagingIn-Chiplets und 3D-IC-Verpackungen, ESC, wird auch in Umverteilungsschichten (RDL) und Laserverarbeitung verwendet, wodurch die Verarbeitung nicht standardmäßiger Wafergrößen unterstützt wird.

Iv. Wichtige technische Herausforderungen 

1. Beschreibung der Kraftabbauprobleme: 

Nach dem langfristigen Betrieb nimmt die ESC-Haltekraft aufgrund von Elektrodenalterung oder Keramikoberflächenkontamination ab, wodurch sich der Wafer verschiebt oder abfällt.

Lösung: Verwenden Sie die Plasmareinigung und die regelmäßige Oberflächenbehandlung.

2. Risiko für elektrostatische Entladung (ESD): 

Eine Hochspannungsverzerrung kann eine momentane Entladung verursachen, die den Waffel oder die Ausrüstung beschädigen.

Gegenmaßnahmen: Entwerfen Sie eine mehrschichtige Elektroden-Isolationsstruktur und konfigurieren Sie einen ESD-Unterdrückungskreis.

3. Vernunft: Temperaturungleichmäßigkeit: 

Ungleichmäßige Abkühlung der Rückseite des ESC oder Unterschied in der thermischen Leitfähigkeit der Keramik.

Daten: Sobald die Temperaturabweichung ± 2 ℃ überschreitet, kann sie zu einer Ätztiefenabweichung von> ± 10%führen.

Lösung: Keramik mit hoher thermischer Leitfähigkeit (z. B. ALN) mit hoher Präzisions-Druckkontrollsystem (0–15 Torr).

4. Ablagerungskontaminationsproblem: 

Prozessreste (z. B. CF₄, Sih₄ -Zersetzungsprodukte) werden auf der Oberfläche des ESC abgelagert und beeinflussen die Adsorptionskapazität.

Gegenmaßnahme: Verwenden Sie die Plasma-In-situ-Reinigungstechnologie und führen Sie die routinemäßige Reinigung durch, nachdem Sie 1.000 Wafer betrieben haben.

V. Kernbedürfnisse und Bedenken der Benutzer