Что такое электростатический патрон (ESC)?

Ⅰ. Определение продукта ESC

Электростатический патрон (ESC для короткого) - это устройство, которое использует электростатическую силу для поглощения и исправленияСиликоновые пластиныилиДругие субстратыПолем Он широко используется в травлении плазмы (травление в плазме), химическом осаждении паров (ССЗ), физическом осаждении паров (PVD) и других процессах в вакуумной среде полупроводникового производства.

По сравнению с традиционными механическими приспособлениями ESC может твердо зафиксировать пластины без механического напряжения и загрязнения, повысить точность и согласованность обработки и является одним из ключевых компонентов оборудования высокопроизводительных полупроводниковых процессов.

Ⅱ. Типы продуктов (типы электростатических патронов)

Электростатические патроны можно разделить на следующие категории в соответствии с конструктивной конструкцией, электродными материалами и методами адсорбции:

1. Монополярный ESC

Структура: один слой электрода + одна плоскость заземления

Особенности: требует вспомогательного гелия (HE) или азота (n₂) в качестве изоляционной среды

Применение: подходит для обработки материалов с высоким импедансом, таких как SIO₂ и Si₃n₄

2. Биполярный ESC

Структура: два электрода, положительные и отрицательные электроды встроены в керамический или полимерный слой соответственно

Особенности: он может работать без дополнительных средств массовой информации и подходит для материалов с хорошей проводимостью

Преимущества: более сильная адсорбция и более быстрый ответ

3. Термический контроль (он охлаждающий ESC)

Функция: в сочетании с системой охлаждения на задней части (обычно гелий) температура точно контролируется при фиксации пластины

Применение: широко используется в плазменном травлении и процессах, где необходимо точно контролировать глубину травления

4. Керамический ESCМатериал: 

Обычно используются высокоизоляционные керамические материалы, такие как оксид алюминия (Al₂o₃), нитрид алюминия (Aln) и нитрид кремния (Si₃n₄).

Особенности: коррозионная стойкость, превосходная изоляция и высокая теплопроводность.

Iii. Применение ESC в полупроводнике 

1. ESC в плазме фиксирует пластину в реакционной камере и реализует охлаждение обратного охлаждения, контролируя температуру пластины в пределах ± 1 ℃, что обеспечивает тем самым, что равномерность скорости травления (однородность CD) контролируется в пределах ± 3%.

2. ESC химического отложения пара (CVD) может достичь стабильной адсорбции пластиков в условиях высокой температуры, эффективно подавлять тепловую деформацию и улучшать однородность и адгезию тонкого пленки.

3. Физическое осаждение паров (PVD) ESC обеспечивает бесконтактную фиксацию для предотвращения повреждения пластины, вызванного механическим напряжением, и особенно подходит для обработки ультратонких пластин (<150 мкм).

4. Ионная имплантация. Контроль температуры и стабильные возможности зажима ESC предотвращают локальное повреждение поверхности пластины из -за накопления заряда, обеспечивая точность контроля дозы имплантации.

5. Advanced Packagingin Chipsts и 3D-упаковку IC, ESC также используется в перераспределении уровнях (RDL) и лазерной обработке, поддерживая обработку нестандартных размеров пластин.

IV Ключевые технические проблемы 

1. Удерживание силы деградации 

После долгосрочной работы, из-за старения электродов или загрязнения поверхности керамической поверхности, сила удержания ESC уменьшается, в результате чего пластина сдвигается или падает.

Решение: используйте чистку плазмы и регулярную обработку поверхности.

2. Риск электростатического разряда (ESD): 

Высокое смещение напряжения может привести к мгновенному разряду, повреждая пластину или оборудование.

Контрмеры: разработать многослойную структуру изоляции электродов и настроить схему подавления ESD.

3. Температура неравномерность Причина: 

Неравномерное охлаждение задней части ESC или разница в теплопроводности керамики.

Данные: После того, как отклонение температуры превышает ± 2 ℃, это может вызвать отклонение глубины травления> ± 10%.

Решение: Керамика высокой теплопроводности (например, Aln) с высокой системой управления давлением (0–15 Torr).

4. Загрязнение осаждения. 

Остатки процессов (такие как CF₄, продукты разложения SIH₄) находятся на поверхности ESC, что влияет на адсорбционную способность.

Contrmeasure: используйте технологию очистки в плазме на месте и выполните обычную очистку после запуска 1000 пластин.

V. Основные потребности и проблемы пользователей