Applicazione dell'alimentatore ad alta tensione Wisman nel campo del mandrino elettrostatico

Specifiche di applicazione

Il mandrino elettrostatico è un dispositivo che utilizza il principio dell'adsorbimento elettrostatico per bloccare e fissare il materiale adsorbito, adatto all'ambiente del vuoto e del plasma; la funzione principale è quella di adsorbire fogli ultra-puliti (come il silicio) e di mantenere l'adsorbimento piatto, in grado di inibire la deformazione dell'adsorbimento nel processo, ma anche di regolare la temperatura dell'adsorbimento.

Struttura e principio del mandrino elettrostatico

1. Tipi

Si dividono fondamentalmente in due categorie. La classe Coulomb e la classe Johnsen-Rahbek. Entrambi i tipi di ventose si basano su cariche elettrostatiche per attrarre lo stesso sesso e fissare il wafer di silicio; sulla superficie in cui la ventosa entra in contatto con il wafer è presente uno strato di dielettrico. La maggior parte delle ventose in ceramica sono di tipo Coulomb, mentre le ventose in dielettrico misto sono di tipo Johnsen-Rahbek.

2. Come funziona

Le applicazioni pratiche dell'ESC si dividono in unipolari e bipolari (generalmente con tensione di polarizzazione).

Nello strato dielettrico della ventosa è incorporato un elettrodo a corrente continua (delle dimensioni del wafer di silicio, leggermente più piccolo) da collegare all'alimentazione in corrente continua ad alta tensione (a bassa corrente).

(1) Il principio dell'aspirazione

In assenza di plasma, quando l'elettrodo in corrente continua è collegato a un'alimentazione in corrente continua ad alta tensione (bassa corrente), la superficie del dielettrico produrrà una carica polarizzata (per le ventose Coulomb). Se si tratta di una ventosa di tipo hot-back, la superficie del dielettrico non ha solo una carica polarizzata, ma anche gran parte della carica libera, perché il dielettrico della ventosa JR ha una certa conduttività. La carica superficiale del dielettrico produrrà un campo elettrico, che produrrà ulteriormente una carica polarizzata sulla superficie del wafer posizionato sulla ventosa (può anche includere parte della carica libera, a seconda del tipo di wafer e della pellicola presente sulla superficie del wafer, conduttiva o isolante), e la carica distribuita sul retro del wafer è di polarità opposta alla carica distribuita sulla ventosa, in modo che il wafer venga assorbito dalla ventosa.

(2) Principio di rilascio

a. In assenza di plasma, se l'alimentazione in corrente continua ad alta tensione (bassa corrente) viene interrotta all'elettrodo in corrente continua (incorporato nel dielettrico della ventosa), se la carica distribuita sul retro del chip e la carica distribuita sulla ventosa sono cariche polarizzate, il chip viene rilasciato, cioè l'aspirazione scompare automaticamente.

b. In assenza di plasma, se parte della carica distribuita sul retro del wafer e la carica distribuita sulla ventosa sono cariche libere, anche se si spegne l'alimentazione in corrente continua ad alta tensione (bassa corrente) inserita nell'elettrodo in corrente continua (incorporato nel dielettrico della ventosa), il wafer non sarà completamente rilasciato, ovvero, c'è ancora una certa aspirazione elettrostatica dovuta alla carica residua. In questo caso, è solitamente necessaria una tensione statica inversa per eliminare la carica residua prima che il chip possa essere rilasciato.

c. In presenza di plasma, a causa dell'auto polarizzazione CC, anche se l'alimentazione CC ad alta tensione (a bassa corrente) collegata all'elettrodo CC (incorporato nel dielettrico della ventosa) viene spenta, il chip continuerà a essere attratto dalla ventosa - quando la tensione della ventosa è pari a zero. Ciò è dovuto al fatto che l'auto-bias DC svolge il ruolo della tensione della ventosa. In alcune cavità di reazione (non della macchina per incisione), non è nemmeno necessario utilizzare la tensione statica dell'alimentatore CC ad alta tensione (a bassa corrente) e l'auto-bilanciamento CC è sufficiente per completare il compito di assorbire il chip. Pertanto, dopo la lavorazione del chip, è necessario un menu di rilascio (ricetta di dechucking) per rilasciare il chip, altrimenti non è possibile rimuovere il chip dalla camera di reazione.

3. La funzione ESC

In generale, la forza di aspirazione della ventosa di tipo Jeroback è maggiore di quella di tipo Coulomb. Nelle macchine per l'incisione con requisiti di controllo della temperatura del chip elevati, si ricorre sempre più spesso alle ventose di tipo setback; il dielettrico è solitamente un materiale ceramico misto a nitruro di alluminio. Il nitruro di alluminio ha un'eccellente conduttività termica.

Nel processo di lavorazione dei wafer, il motivo per cui il wafer viene saldamente aspirato sulla superficie della ventosa è principalmente quello di aumentare il trasferimento di calore tra il wafer e la ventosa. Inoltre, il gas elio tra il retro del wafer e la superficie della ventosa è un mezzo importante per il trasferimento di calore.

Nella ventosa, oltre all'elettrodo a corrente continua, sono presenti elettrodi a radiofrequenza. L'elettrodo a radiofrequenza viene utilizzato per fornire la potenza di polarizzazione a radiofrequenza necessaria durante la lavorazione del wafer. In alcuni casi, l'ESC è collegato all'elettrodo attraverso un filtro.

Inoltre, le ventose necessitano anche di canali di circolazione del refrigerante e di vie aeree per l'elio. La sua progettazione richiede una cura particolare. Inoltre, la sua progettazione è limitata da altri aspetti, come il volume che non può essere troppo grande, altrimenti blocca o riduce la velocità di scarico della camera di reazione.

Wisman fornisce l'alimentazione per una gamma completa di mandrini elettronici, con funzioni che comprendono:

Uscita bipolare ad alta tensione (positiva/negativa),

Funzione di inversione della polarità di uscita per facilitare l'adsorbimento/desorbimento dei wafer,

La possibilità di rilevare lo stato del wafer attraverso la misurazione della capacità (mandrino Coulomb) o della corrente (mandrino JR),

Interfacce analogiche e digitali per una facile integrazione in vari sistemi,

Alta affidabilità, nessun relè meccanico,

Wisman dispone di un'ampia gamma di conoscenze teoriche di progettazione e di capacità produttive, per cui è in grado di offrire una vasta gamma di prodotti personalizzati per soddisfare un'ampia gamma di requisiti. A seconda dell'applicazione, le caratteristiche includono opzioni quali bias/offset ad alta tensione e filtraggio RF.