Démystifier la technologie des mandrins électrostatiques (ESC) dans la manipulation des plaquettes

1. Qu'est-ce qu'un ESC ?

Un ESC utilise des forces électrostatiques pour maintenir en toute sécurité les tranches ou les substrats dans l'environnement sous vide de l'équipement de traitement. Cette méthode élimine le risque de dommages associés aux méthodes de serrage mécaniques traditionnelles, qui peuvent rayer des surfaces délicates ou provoquer des fractures de contrainte. Contrairement aux mandrins à vide, les ESC ne dépendent pas de différences de pression, ce qui permet un plus grand contrôle et une plus grande flexibilité dans la manipulation des plaquettes.

2. Trois principes d'adhésion électrostatique

La force d'attraction générée par un ESC résulte généralement d'une combinaison de trois principes électrostatiques : la force de Coulomb, la force de Johnson-Rahbek et la force de gradient. Même si ces forces peuvent agir individuellement, elles travaillent souvent en synergie pour créer une emprise sûre.

Force coulombienne :Cette force électrostatique fondamentale résulte de l’interaction entre particules chargées. Dans les ESC, une tension appliquée aux électrodes du mandrin génère un champ électrique, induisant des charges opposées sur la surface de la tranche et du mandrin. L’attraction coulombienne qui en résulte maintient fermement la plaquette en place.

Force Johnson-Rahbek :Lorsqu'un infime écart existe entre la surface de la plaquette et celle du mandrin, la force Johnson-Rahbek entre en jeu. Cette force, dépendante de la tension appliquée et de la distance entre les espaces, résulte de l'interaction des particules conductrices au sein de ces micro-espaces avec les surfaces chargées. Cette interaction génère une force attractive qui amène la plaquette en contact intime avec le mandrin.

Force de gradient :Dans un champ électrique non uniforme, les objets subissent une force nette dans le sens d’une intensité de champ croissante. Ce principe, connu sous le nom de force de gradient, peut être exploité dans les ESC en concevant stratégiquement la géométrie des électrodes pour créer une distribution de champ non uniforme. Cette force attire la plaquette vers la région de plus forte intensité de champ, garantissant un positionnement sûr et précis.

3. Structure du CES

Un ESC typique se compose de quatre composants clés :

Disque:Le disque sert de surface de contact principale pour la plaquette, usiné avec précision pour garantir une interface plate et lisse pour une adhérence optimale.

Électrode:Ces éléments conducteurs génèrent les forces électrostatiques nécessaires à l’attraction des plaquettes. En appliquant une tension contrôlée, les électrodes créent le champ électrique qui interagit avec la plaquette.

Chauffage:Les radiateurs intégrés au sein de l'ESC assurent un contrôle précis de la température, un aspect crucial dans de nombreuses étapes de traitement des semi-conducteurs. Cela permet une gestion thermique précise de la plaquette pendant le traitement.

Plaque de base :La plaque de base fournit un support structurel pour l'ensemble de l'ESC, garantissant un alignement et une stabilité corrects de tous les composants.**