Demystificerende elektrostatische chuck-technologie (ESC) bij het hanteren van wafels

1. Wat is een ESC?

Een ESC maakt gebruik van elektrostatische krachten om wafers of substraten veilig vast te houden in de vacuümomgeving van verwerkingsapparatuur. Deze methode elimineert de kans op schade die gepaard gaat met traditionele mechanische klemmethoden, die krassen op kwetsbare oppervlakken kunnen veroorzaken of spanningsbreuken kunnen veroorzaken. In tegenstelling tot vacuümklauwplaten zijn ESC's niet afhankelijk van drukverschillen, waardoor meer controle en flexibiliteit bij het hanteren van wafers mogelijk is.

2. Drie principes van elektrostatische hechting

De aantrekkingskracht die door een ESC wordt gegenereerd, komt doorgaans voort uit een combinatie van drie elektrostatische principes: Coulomb-kracht, Johnson-Rahbek-kracht en gradiëntkracht. Hoewel deze krachten individueel kunnen optreden, werken ze vaak synergetisch samen om een ​​veilige houvast te creëren.

Coulomb-kracht:Deze fundamentele elektrostatische kracht ontstaat door de interactie tussen geladen deeltjes. Bij ESC's genereert een aangelegde spanning op de klemelektroden een elektrisch veld, waardoor tegengestelde ladingen op het wafer- en klemoppervlak worden geïnduceerd. De resulterende Coulomb-aantrekkingskracht houdt de wafel stevig op zijn plaats.

Johnson-Rahbek-strijdmacht:Wanneer er een kleine opening bestaat tussen de wafer en het oppervlak van de klauwplaat, komt de Johnson-Rahbek-kracht in het spel. Deze kracht, afhankelijk van de aangelegde spanning en spleetafstand, ontstaat door de interactie van geleidende deeltjes binnen deze microspleten met de geladen oppervlakken. Deze interactie genereert een aantrekkingskracht die de wafel in intiem contact met de spankop trekt.

Gradiëntkracht:In een niet-uniform elektrisch veld ervaren objecten een netto kracht in de richting van toenemende veldsterkte. Dit principe, bekend als gradiëntkracht, kan in ESC's worden benut door de elektrodegeometrie strategisch te ontwerpen om een ​​niet-uniforme veldverdeling te creëren. Deze kracht trekt de wafer naar het gebied met de hoogste veldintensiteit, waardoor een veilige en nauwkeurige positionering wordt gegarandeerd.

3. ESC-structuur

Een typische ESC bestaat uit vier belangrijke componenten:

Schijf:De schijf dient als het primaire contactoppervlak voor de wafer en is nauwkeurig bewerkt om een ​​vlakke, gladde interface te garanderen voor optimale hechting.

Elektrode:Deze geleidende elementen genereren de elektrostatische krachten die nodig zijn voor het aantrekken van wafels. Door een gecontroleerde spanning aan te leggen, creëren de elektroden het elektrische veld dat in wisselwerking staat met de wafer.

Verwarming:Geïntegreerde verwarmingselementen binnen de ESC zorgen voor nauwkeurige temperatuurregeling, een cruciaal aspect in veel halfgeleiderverwerkingsstappen. Dit maakt een nauwkeurig thermisch beheer van de wafer tijdens de verwerking mogelijk.

Grondplaat:De basisplaat biedt structurele ondersteuning voor de gehele ESC-assemblage, waardoor een goede uitlijning en stabiliteit van alle componenten wordt gegarandeerd.**