Различия между вакуумными и электростатическими патронами

Стабильность и точность технологии крепления пластин, являющейся незаменимым звеном в производстве полупроводников, напрямую влияют на эффективность производства чипов и качество готовых устройств. Вакуумные патроны и электростатические патроны являются двумя основными решениями для крепления пластин в производстве полупроводников. Хотя оба относятся к держателям пластин, они сильно различаются по конструкции, эксплуатационным характеристикам и применимым сценариям.

1. Различные принципы работы

Вакуумные патроныполагаться на отрицательное давление, чтобы удерживать пластины на месте. Воздух извлекается через трубопроводы, подключенные к вакуумному насосу, создавая отрицательное давление под пластиной, чтобы прочно прикрепить пластины или подложки к поверхности патрона. Основание патрона изготовлено с высокой точностью из керамики или металла, а его адсорбционная поверхность состоит из пористой керамической пластины, вставленной в расточенное отверстие в основании, при этом ее периферия приклеена и герметизирована к основанию.  Подключенный к вакуумному насосу через внутренние микропористые каналы керамической пластины патрон создает зону вакуума, давление которой значительно ниже атмосферного, таким образом надежно закрепляя пластину.

Электростатические патроны имеют сердечниковую структуру с электродами, встроенными в металлическое основание, покрытое высокоэффективным керамическим диэлектрическим слоем. Они генерируют электростатическое поле на своей поверхности, индуцируя электрические заряды на заготовках, создавая электростатическое притяжение для зажима пластин или подложек. При подаче напряжения между электродами, керамическим диэлектриком ивафля, обеспечивающий удерживающую силу от нескольких тысяч до десятков тысяч Паскалей для стабильной фиксации пластин.

2. Различные преимущества производительности

Вакуумные патроны совместимы с пластинами разных размеров и различными технологическими процессами, обеспечивая стабильную фиксацию пластин во время обработки. По сравнению с электростатическими патронами они отличаются низкими затратами на производство и обслуживание благодаря относительно простой внутренней конструкции.

Однако, когда пластины подвергаются процессам, требующим работы в вакууме или среде низкого давления, например химическому осаждению из паровой фазы, вакуумные патроны, работающие из-за разницы давлений, не могут соответствовать технологическим требованиям. Кроме того, когда пластины удерживаются на месте с помощью вакуумных зажимов, давление воздуха может вызвать деформацию пластины, что приведет к ее отскоку после обработки. Это может привести к волнистой поверхности, плохой плоскостности и снижению точности обработки обрабатываемой пластины.

Электростатические патроныиспользовать бесконтактную адсорбцию, обеспечивая постоянную, равномерно распределенную силу зажима. Это эффективно предотвращает коробление, искажение и повреждение пластин, сохраняя превосходную плоскостность и повышая точность обработки. Электростатические патроны, оснащенные гелиевым охлаждением с обратной стороны для равномерного распределения температуры, обеспечивают точное регулирование температуры пластин.

С другой стороны, электростатические патроны имеют сложную конструкцию с чрезвычайно строгими стандартами в отношении плоскостности поверхности, гладкости и микроструктуры. Микронная точность микроэлементов создает высокие технические барьеры при составлении рецептуры сырья, спекании и отделке поверхности. Контроль температуры остается основной технической проблемой; Диэлектрические ЭСК из нитрида алюминия (AlN) для улучшенного отвода тепла требуют еще более сложных производственных процессов. Строгие многомерные технические требования повышают цену продукта, а регулярные проверки и техническое обслуживание электростатических систем являются обязательными для обеспечения стабильной работы.

3. Различные основные области применения.

Обладая высокой плоскостностью, превосходной параллельностью, плотной однородной текстурой, высокой механической прочностью, равномерной воздухопроницаемостью и легкостью восстановления, вакуумные патроны используются для фиксации и транспортировки плоских, хорошо запечатанных заготовок, таких как металлические листы и пластиковые подложки. В производстве полупроводников они обслуживают процессы утонения пластин, нарезки кубиками, шлифования, очистки и других процессов обработки пластин, эффективно решая распространенные проблемы, включая вмятины на пластинах, электростатический пробой чипов и загрязнение частиц.

Электростатические патроны, предназначенные для плоских, непроводящих заготовок, представляют собой сверхчистые держатели пластин, предназначенные для работы в условиях вакуума и плазмы. Они широко используются в плазменных и вакуумных полупроводниковых процессах, включая сухое травление, PECVD, термическое CVD, физическое осаждение из паровой фазы (PVD), ионную имплантацию и литографию в крайнем ультрафиолете (EUVL).