Différences entre les mandrins à vide et les mandrins électrostatiques

En tant que maillons essentiels indispensables dans la fabrication de semi-conducteurs, la stabilité et la précision de la technologie de maintien des plaquettes ont un impact direct sur l’efficacité de la production des puces et la qualité du dispositif fini. Les mandrins à vide et les mandrins électrostatiques sont les deux principales solutions de maintien de plaquettes pour la fabrication de semi-conducteurs. Bien que les deux appartiennent à des mandrins de plaquettes, ils diffèrent considérablement par leur structure, leurs caractéristiques de performance et leurs scénarios applicables.

1. Différents principes de travail

Mandrins à videcomptez sur une pression négative pour maintenir les plaquettes en place. L'air est extrait via des canalisations reliées à une pompe à vide, formant une pression négative sous la tranche pour fixer fermement les tranches ou les substrats à la surface du mandrin. La base de Chuck est usinée avec précision à partir de céramique ou de métal, et sa surface d'adsorption est constituée d'une plaque de céramique poreuse insérée dans un lamage de la base, dont la périphérie est collée et scellée à la base.  Connecté à une pompe à vide via des canaux microporeux internes de la plaque en céramique, le mandrin génère une zone de vide bien en dessous de la pression atmosphérique, fixant ainsi fermement la plaquette.

Les mandrins électrostatiques adoptent une structure centrale avec des électrodes intégrées à l'intérieur d'une base métallique, recouverte d'une couche diélectrique en céramique haute performance. Ils génèrent un champ électrostatique sur leur surface pour induire des charges électriques sur les pièces, créant ainsi une attraction électrostatique pour serrer les plaquettes ou les substrats. Lorsqu'une tension est appliquée, un fort champ électrostatique se forme entre les électrodes, le diélectrique céramique ettranche, délivrant une force de maintien de plusieurs milliers à dizaines de milliers de Pascals pour une fixation stable de la plaquette.

2. Différents avantages en termes de performances

Les mandrins à vide sont compatibles avec des tranches de différentes dimensions et différents flux de travail, offrant une fixation stable des tranches pendant le traitement. Comparés aux mandrins électrostatiques, ils présentent de faibles coûts de fabrication et de maintenance en raison de leurs structures internes relativement simples.

Cependant, lorsque les tranches subissent des processus nécessitant un fonctionnement sous vide ou dans un environnement à basse pression, comme le dépôt chimique en phase vapeur, les mandrins à vide s'appuyant sur des différences de pression ne peuvent pas répondre aux exigences du processus. De plus, lorsque les tranches sont maintenues en place par des mandrins à vide, la pression de l'air peut provoquer une déformation de la tranche, entraînant un rebond après le traitement. Cela peut entraîner une surface ondulée, une mauvaise planéité et une précision d'usinage réduite sur la tranche traitée.

Mandrins électrostatiquesadopter une adsorption sans contact, offrant une force de serrage constante et uniformément répartie. Cela empêche efficacement la déformation, la distorsion et les dommages des plaquettes, préservant ainsi une excellente planéité pour une plus grande précision d'usinage. Équipés d'un refroidissement arrière à l'hélium pour une répartition uniforme de la température, les mandrins électrostatiques permettent une régulation précise de la température des plaquettes.

Par contre, les mandrins électrostatiques ont des structures complexes avec des normes extrêmement strictes en matière de planéité, de douceur et de microstructures à l'échelle micronique. La précision au niveau du micron pour les microcaractéristiques crée des barrières techniques élevées dans la formulation des matières premières, le frittage et la finition de surface. Le contrôle de la température reste un défi technique majeur ; Les ESC diélectriques en nitrure d'aluminium (AlN) pour une meilleure dissipation thermique impliquent des processus de production encore plus compliqués. Des exigences techniques multidimensionnelles strictes font grimper le prix du produit, et une inspection et un entretien réguliers des systèmes électrostatiques sont obligatoires pour garantir un fonctionnement stable.

3. Différents domaines d'application principaux

Avec une planéité élevée, un parallélisme supérieur, une texture uniforme et dense, une résistance mécanique élevée, une perméabilité à l'air uniforme et un reconditionnement facile, les mandrins à vide sont utilisés pour fixer et transporter des pièces plates et bien scellées telles que des tôles et des substrats en plastique. Dans le cadre de la fabrication de semi-conducteurs, ils servent à l'amincissement, au découpage en dés, au meulage, au nettoyage et à d'autres processus de traitement des plaquettes, résolvant efficacement les problèmes courants tels que les indentations des plaquettes, la dégradation électrostatique des puces et la contamination par les particules.

Conçus pour les pièces plates et non conductrices, les mandrins électrostatiques sont des supports de plaquettes ultra-propres dédiés aux environnements sous vide et plasma. Ils sont largement déployés dans les processus de semi-conducteurs au plasma et sous vide, notamment la gravure sèche, le PECVD, le CVD thermique, le dépôt physique en phase vapeur (PVD), l'implantation ionique et la lithographie ultraviolette extrême (EUVL).