你知道半導(dǎo)體中的“吸盤”指的是什么嗎？
“吸盤”是指“將工件固定在車床等設(shè)備上的工具或固定方法”。在半導(dǎo)體制造過程中，工件是晶圓，固定工具是吸盤。將“吸盤”想象為固定晶圓的底座可能更容易理解。
本期的主題是“ESC”吸盤。ESC吸盤在半導(dǎo)體設(shè)備中十分常見，廣泛用于固定半導(dǎo)體制造工藝（PVD、CVD、ETCH）中的硅晶片。
現(xiàn)在，我們來介紹一下什么是“ESC吸盤”。
1.什么是ESC？
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ESC（靜電吸盤）是一種利用靜電力或其他電力來吸附晶圓的吸盤。
作為芯片材料的硅晶片和用于液晶面板的玻璃基板被放置在處理室中進(jìn)行處理，因此必須通過抽吸將它們保持在設(shè)備內(nèi)部的真空室中。
傳統(tǒng)的方法通常包括安裝爪子等導(dǎo)向裝置（機(jī)械夾具）或制造真空將晶圓固定在吸盤上（真空吸盤）。
傳統(tǒng)方法是使用真空吸盤或?qū)蚱鲗⒕A固定到吸盤上，但由于對(duì)晶圓施加物理力，晶圓的變形和損壞非常明顯。
因此，諸如ESC之類的利用電力（靜電）而不向晶圓施加物理力的方法被引入，并且現(xiàn)在被用于許多精密工藝中。
2.ESC的三大吸附原理
靜電吸盤的吸附原理一般有三種，每種情況下都是通過靜電等電力作用來吸附物體。
靜電吸盤有哪三種類型？
1）庫侖力靜電吸盤
利用庫侖力的靜電吸盤是一種通過向吸盤施加高電壓來進(jìn)行吸附的方法。
庫倫力是電荷之間的相互作用，由庫倫定律定義。
庫倫定律指出，作用在兩個(gè)帶電粒子（帶電粒子）之間的力與兩個(gè)粒子的電荷量的乘積成正比，與粒子之間的距離的平方成反比。正負(fù)電荷之間會(huì)產(chǎn)生吸引力，這種吸引力稱為庫倫力。
當(dāng)向靜電吸盤內(nèi)的電極施加電壓時(shí)，晶片內(nèi)的正離子和負(fù)離子就會(huì)分離。這時(shí)正離子移動(dòng)到負(fù)極，負(fù)離子移動(dòng)到正極，從而產(chǎn)生電荷之間的相互吸引力（庫倫力），這就是吸附的機(jī)理。
對(duì)于使用庫侖力的靜電吸盤需要注意介電層的厚度。根據(jù)介電層的厚度，施加電壓的方式和帶電離子的運(yùn)動(dòng)會(huì)有所不同，這可能會(huì)影響吸附力。
2）約翰遜-拉貝克力（Johnson-Rahbek）靜電吸盤
利用約翰遜-拉貝克力的靜電吸盤是一種通過調(diào)整吸盤表面介電層的絕緣性，使少量漏電流流過晶圓間隙來吸附晶圓的方法。
該吸附力的大小也與前面提到的庫倫力有關(guān)，并且根據(jù)施加的電壓和接觸表面之間的距離而變化。
當(dāng)施加電壓時(shí)，這些間隙內(nèi)的導(dǎo)電顆粒與兩個(gè)接觸表面相互作用。這種相互作用會(huì)產(chǎn)生一種吸引力，將晶片牢牢吸附在靜電吸盤上。
與庫倫靜電吸盤相比，使用約翰遜-拉貝克力的靜電吸盤可以在較低的電壓下保持較大的吸力。
在使用約翰遜-拉貝克力的靜電吸盤中，漏電流根據(jù)介電膜的電阻率而變化，因此吸附力可能根據(jù)表面狀況而變化。
3）梯度力靜電吸盤
利用梯度力的靜電吸盤是一種通過在吸盤上交替放置正負(fù)電極并利用兩個(gè)電極之間產(chǎn)生的“電場(chǎng)”來吸引物體的方法。
在這種正極和負(fù)極的非均勻電場(chǎng)中，強(qiáng)電場(chǎng)會(huì)在物體的一側(cè)產(chǎn)生較大的力，而弱電場(chǎng)則會(huì)在另一側(cè)產(chǎn)生較小的力。這種力的差異會(huì)產(chǎn)生單向的電荷流，將晶片吸引到強(qiáng)電場(chǎng)的方向，使其被吸附。
梯度力可以通過縮小正、負(fù)電極之間的間距和減少介電層的厚度來有效地增加吸附力。
3.ESC的結(jié)構(gòu)
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靜電吸盤通常由盤、電極、加熱器和底板組成，各部分的作用如下：
加熱器僅用于需要熱量的過程。例如，在涉及熱處理（例如成膜和蝕刻）的工藝中，可以結(jié)合靜電吸盤和加熱器。
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