Làm sáng tỏ công nghệ mâm cặp tĩnh điện (ESC) trong xử lý wafer

1. ESC là gì?

ESC sử dụng lực tĩnh điện để giữ chắc chắn các tấm bán dẫn hoặc chất nền trong môi trường chân không của thiết bị xử lý. Phương pháp này giúp loại bỏ khả năng hư hỏng liên quan đến các phương pháp kẹp cơ học truyền thống, có thể làm trầy xước các bề mặt mỏng manh hoặc gây ra gãy xương do ứng suất. Không giống như mâm cặp chân không, ESC không dựa vào chênh lệch áp suất, cho phép kiểm soát tốt hơn và linh hoạt hơn trong việc xử lý tấm bán dẫn.

2. Ba nguyên lý bám dính tĩnh điện

Lực hấp dẫn do ESC tạo ra thường phát sinh từ sự kết hợp của ba nguyên lý tĩnh điện: lực Coulomb, lực Johnson-Rahbek và lực gradient. Mặc dù các lực lượng này có thể hành động riêng lẻ nhưng chúng thường phối hợp với nhau để tạo ra một chỗ dựa an toàn.

Lực Coulomb:Lực tĩnh điện cơ bản này phát sinh từ sự tương tác giữa các hạt tích điện. Trong ESC, điện áp đặt vào các điện cực của mâm cặp sẽ tạo ra một điện trường, tạo ra các điện tích trái dấu trên bề mặt wafer và mâm cặp. Lực hút Coulomb thu được sẽ giữ tấm wafer ở đúng vị trí.

Lực Johnson-Rahbek:Khi có một khe hở nhỏ giữa bề mặt wafer và mâm cặp, lực Johnson-Rahbek sẽ phát huy tác dụng. Lực này, phụ thuộc vào điện áp đặt vào và khoảng cách khe hở, phát sinh từ sự tương tác của các hạt dẫn điện trong các khe hở vi mô này với các bề mặt tích điện. Sự tương tác này tạo ra một lực hấp dẫn kéo tấm bán dẫn tiếp xúc chặt chẽ với mâm cặp.

Lực chuyển màu:Trong điện trường không đều, các vật chịu một lực tổng theo hướng tăng cường độ trường. Nguyên lý này, được gọi là lực gradient, có thể được khai thác trong ESC bằng cách thiết kế hình học điện cực một cách chiến lược để tạo ra sự phân bố trường không đồng nhất. Lực này kéo wafer về phía vùng có cường độ trường cao nhất, đảm bảo định vị chính xác và an toàn.

3. Cấu trúc ESC

Một ESC điển hình bao gồm bốn thành phần chính:

Đĩa:Đĩa đóng vai trò là bề mặt tiếp xúc chính cho wafer, được gia công chính xác để đảm bảo bề mặt phẳng, mịn để có độ bám dính tối ưu.

Điện cực:Những phần tử dẫn điện này tạo ra lực tĩnh điện cần thiết cho lực hút tấm bán dẫn. Bằng cách áp dụng một điện áp được điều khiển, các điện cực sẽ tạo ra điện trường tương tác với tấm bán dẫn.

Máy sưởi:Bộ gia nhiệt tích hợp trong ESC cung cấp khả năng kiểm soát nhiệt độ chính xác, một khía cạnh quan trọng trong nhiều bước xử lý chất bán dẫn. Điều này cho phép quản lý nhiệt chính xác của wafer trong quá trình xử lý.

Tấm đế:Tấm đế cung cấp hỗ trợ cấu trúc cho toàn bộ tổ hợp ESC, đảm bảo sự liên kết phù hợp và độ ổn định của tất cả các bộ phận.**