ما هو تشاك الكهروستاتيكي (ESC)؟

ⅰ. تعريف منتج ESC

تشاك الإلكتروستاتيكي (ESC for Short) هو جهاز يستخدم القوة الكهروستاتيكية لامتصاص وإصلاحرقائق السيليكونأوركائز أخرى. يستخدم على نطاق واسع في حفر البلازما (حفر البلازما) ، ترسب البخار الكيميائي (CVD) ، ترسب البخار الفيزيائي (PVD) وروابط العمليات الأخرى في بيئة الفراغ لتصنيع أشباه الموصلات.

بالمقارنة مع التركيبات الميكانيكية التقليدية ، يمكن لـ ESC إصلاح رقائق الجمع دون إجهاد ميكانيكي وتلوث ، وتحسين دقة المعالجة والاتساق ، وهي واحدة من مكونات المعدات الرئيسية لعمليات أشباه الموصلات عالية الدقة.

ⅱ. أنواع المنتجات (أنواع الخنازير الإلكتروستاتيكية)

يمكن تقسيم الخنازير الإلكتروستاتيكية إلى الفئات التالية وفقًا للتصميم الهيكلي ومواد الإلكترود وطرق الامتزاز:

1. Monopolar Esc

Structure: one electrode layer + one ground plane

الميزات: يتطلب الهيليوم المساعدة (HE) أو النيتروجين (N₂) كوسيلة عازلة

التطبيق: مناسبة لمعالجة مواد عالية التبعية مثل sio₂ و si₃n₄

2. ثنائي القطب ESC

الهيكل: يتم تضمين اثنين من الأقطاب الكهربائية ، الأقطاب الإيجابية والسلبية في طبقة السيراميك أو البوليمر على التوالي

الميزات: يمكن أن تعمل بدون وسائط إضافية وهي مناسبة للمواد ذات الموصلية الجيدة

المزايا: امتصاص أقوى واستجابة أسرع

3. التحكم الحراري (انه الخلفي تبريد ESC)

الوظيفة: جنبا إلى جنب مع نظام التبريد الخلفي (عادة الهيليوم) ، يتم التحكم في درجة الحرارة بدقة أثناء إصلاح الرقاقة

التطبيق: يستخدم على نطاق واسع في حفر البلازما والعمليات التي يجب أن يتم فيها التحكم في عمق الحفر بدقة

4. سيراميك ESCمادة: 

عادة ما تستخدم مواد السيراميك عالي العزل مثل أكسيد الألومنيوم (al₂o₃) ، نيتريد الألومنيوم (ALN) ، ونيتريد السيليكون (si₃n₄).

الميزات: مقاومة التآكل ، أداء عزل ممتاز ، والتوصيل الحراري العالي.

ثالثا. تطبيقات ESC في تصنيع أشباه الموصلات 

1. يحدد حفر البلازما ESC الويفر في غرفة التفاعل ويدرك تبريد الظهر ، ويتحكم في درجة حرارة الويفر في حدود ± 1 ℃ ، مما يضمن التحكم في توحيد معدل الحفر (توحيد CD) في غضون ± 3 ٪.

2. ترسب البخار الكيميائي (CVD) يمكن أن يحقق ESC امتصاصًا مستقرًا للرقائق في ظل ظروف درجات الحرارة المرتفعة ، وقمع التشوه الحراري بشكل فعال ، ويحسن توحيد وتصاق ترسيب الفيلم الرقيق.

3. يوفر ترسب البخار المادي (PVD) ESC تثبيتًا بدون تلامس لمنع أضرار الويفر الناتجة عن الإجهاد الميكانيكي ، وهو مناسب بشكل خاص لمعالجة رقائق رقيقة للغاية (<150μm).

4. أيون زرع. التحكم في درجة الحرارة وقدرات التثبيت المستقرة لـ ESC تمنع الأضرار المحلية لسطح الرقاقة بسبب تراكم الشحن ، مما يضمن دقة التحكم في جرعة الزرع.

5. تشيبليتات التغليف المتقدمة وتغليف IC ثلاثي الأبعاد ، يتم استخدام ESC أيضًا في طبقات إعادة التوزيع (RDL) ومعالجة الليزر ، مما يدعم معالجة أحجام الويفر غير القياسية.

رابعا. التحديات الفنية الرئيسية 

1. الوصف لتدهور القوة القابضة: 

بعد التشغيل على المدى الطويل ، بسبب شيخوخة الإلكترود أو تلوث السطح الخزفي ، تنخفض قوة عقد ESC ، مما تسبب في تحول الرقاقة أو تساقطها.

الحل: استخدام تنظيف البلازما والمعالجة السطحية العادية.

2. الخطر التفريغ الكهروستاتيكي (ESD): 

قد يسبب تحيز الجهد العالي تفريغًا فوريًا أو إتلافًا للرقاقة أو المعدات.

التدابير المضادة: تصميم هيكل عزل القطب متعدد الطبقات وتكوين دائرة قمع ESD.

3. 

التبريد غير المتكافئ لخلف ESC أو الاختلاف في الموصلية الحرارية للسيراميك.

البيانات: بمجرد أن يتجاوز انحراف درجة الحرارة ± 2 ℃ ، قد يسبب انحراف عمق الحفر> ± 10 ٪.

الحل: سيراميك الموصلية الحرارية العالية (مثل ALN) مع نظام التحكم في الضغط عالي الدقة (0-15 Torr).

4. ترسب التلوث: 

يتم إيداع بقايا العمليات (مثل CF₄ ، منتجات تحلل SIH₄) على سطح ESC ، مما يؤثر على قدرة الامتزاز.

إجراءات مضادة: استخدم تقنية التنظيف في البلازما في الموقع وأداء التنظيف الروتيني بعد تشغيل 1000 رقائق.

V. الاحتياجات الأساسية والمخاوف من المستخدمين