Was ist ein elektrostatisches Spannfutter (ESC)?

Bei der Halbleiterfertigung sind Präzision und Stabilität des Ätzprozesses von größter Bedeutung. Ein entscheidender Faktor für die Erzielung einer qualitativ hochwertigen Ätzung ist die Sicherstellung, dass die Wafer während des Prozesses vollkommen flach auf dem Tablett liegen. Jede Abweichung kann zu einem ungleichmäßigen Ionenbeschuss führen, was zu unerwünschten Winkeln und Schwankungen der Ätzraten führt. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, haben Ingenieure entwickeltElektrostatische Spannfutter (ESCs), die eine deutlich verbesserte Ätzqualität und -stabilität aufweisen. Dieser Artikel befasst sich mit dem Design und der Funktionalität von ESCs und konzentriert sich dabei auf einen Schlüsselaspekt: ​​die elektrostatischen Prinzipien hinter der Waferhaftung.

Elektrostatische Waferadhäsion

Das Prinzip dahinterESCDie Fähigkeit, einen Wafer sicher zu halten, liegt in seinem elektrostatischen Design. Es werden zwei primäre Elektrodenkonfigurationen verwendetESCs: Einzelelektroden- und Doppelelektroden-Designs.

Einzelelektroden-Design: Bei diesem Design ist die gesamte Elektrode gleichmäßig über die Fläche verteiltESCOberfläche. Es ist zwar wirksam, bietet jedoch ein moderates Maß an Haftkraft und Feldgleichmäßigkeit.

Dual-Elektroden-Design: Das Dual-Elektroden-Design nutzt jedoch sowohl positive als auch negative Spannungen, um ein stärkeres und gleichmäßigeres elektrostatisches Feld zu erzeugen. Dieses Design bietet eine höhere Haftkraft und stellt sicher, dass der Wafer fest und gleichmäßig auf der ESC-Oberfläche gehalten wird.

Wenn eine Gleichspannung an die Elektroden angelegt wird, entsteht zwischen den Elektroden und dem Wafer ein elektrostatisches Feld. Dieses Feld erstreckt sich durch die Isolierschicht und interagiert mit der Rückseite des Wafers. Das elektrische Feld bewirkt, dass sich die Ladungen auf der Waferoberfläche neu verteilen oder polarisieren. Bei dotierten Siliziumwafern bewegen sich freie Ladungen unter dem Einfluss des elektrischen Feldes – positive Ladungen bewegen sich in Richtung der negativen Elektrode und negative Ladungen in Richtung der positiven Elektrode. Bei undotierten oder isolierenden Wafern führt das elektrische Feld zu einer leichten Verschiebung interner Ladungen, wodurch Dipole entstehen. Durch die resultierende elektrostatische Kraft haftet der Wafer fest am Chuck. Die Stärke dieser Kraft kann mithilfe des Coulombschen Gesetzes und der elektrischen Feldstärke angenähert werden.