Vad är elektrostatisk chuck (ESC)?

Vid halvledartillverkning är precisionen och stabiliteten i etsningsprocessen avgörande. En kritisk faktor för att uppnå högkvalitativ etsning är att se till att wafers ligger helt plant på brickan under processen. Varje avvikelse kan leda till ojämnt jonbombardement, vilket orsakar oönskade vinklar och variationer i etsningshastigheter. För att möta dessa utmaningar har ingenjörer utvecklatElektrostatiska chuckar (ESC), som avsevärt har förbättrat etsningskvaliteten och stabiliteten. Den här artikeln fördjupar sig i designen och funktionaliteten hos ESC:er, med fokus på en nyckelaspekt: ​​de elektrostatiska principerna bakom wafervidhäftning.

Elektrostatisk wafervidhäftning

Principen bakomESCs förmåga att säkert hålla en wafer ligger i dess elektrostatiska design. Det finns två primära elektrodkonfigurationer som används iESCs: design med en elektrod och dubbla elektroder.

Enkelelektroddesign: I denna design är hela elektroden jämnt spridd överESCyta. Även om den är effektiv, ger den en måttlig nivå av vidhäftningskraft och fältlikformighet.

Design med dubbla elektroder: Designen med dubbla elektroder använder dock både positiva och negativa spänningar för att skapa ett starkare och mer enhetligt elektrostatiskt fält. Denna design erbjuder högre vidhäftningskraft och säkerställer att wafern hålls tätt och jämnt över ESC-ytan.

När en DC-spänning appliceras på elektroderna genereras ett elektrostatiskt fält mellan elektroderna och skivan. Detta fält sträcker sig genom det isolerande lagret och samverkar med skivans baksida. Det elektriska fältet gör att laddningarna på skivans yta omfördelas eller polariseras. För dopade kiselskivor rör sig fria laddningar under påverkan av det elektriska fältet - positiva laddningar rör sig mot den negativa elektroden och negativa laddningar rör sig mot den positiva elektroden. I fallet med odopade eller isolerande wafers orsakar det elektriska fältet en liten förskjutning av interna laddningar, vilket skapar dipoler. Den resulterande elektrostatiska kraften fäster fast skivan vid chucken. Styrkan av denna kraft kan approximeras med hjälp av Coulombs lag och den elektriska fältstyrkan.