웨이퍼 처리에 사용되는 ESC(정전기척) 기술에 대한 이해

1. ESC란 무엇입니까?

ESC는 정전기력을 활용하여 처리 장비의 진공 환경 내에서 웨이퍼나 기판을 안전하게 고정합니다. 이 방법은 섬세한 표면을 긁거나 응력 균열을 유발할 수 있는 전통적인 기계적 클램핑 방법과 관련된 손상 가능성을 제거합니다. 진공 척과 달리 ESC는 압력 차이에 의존하지 않으므로 웨이퍼 처리 시 더 큰 제어력과 유연성을 제공합니다.

2. 정전기 접착의 3가지 원리

ESC에 의해 생성된 인력은 일반적으로 쿨롱 힘, 존슨-라벡 힘, 경사력이라는 세 가지 정전기 원리의 조합에서 발생합니다. 이러한 힘은 개별적으로 작용할 수 있지만, 보안을 유지하기 위해 시너지 효과를 발휘하는 경우가 많습니다.

쿨롱 힘:이 기본적인 정전기력은 하전 입자 간의 상호 작용으로 인해 발생합니다. ESC에서는 척 전극에 인가된 전압이 전기장을 생성하여 웨이퍼와 척 표면에 반대 전하를 유도합니다. 결과적인 쿨롱 인력은 웨이퍼를 제자리에 단단히 고정시킵니다.

존슨-라벡 힘:웨이퍼와 척 표면 사이에 미세한 간격이 있으면 Johnson-Rahbek 힘이 작용합니다. 적용된 전압과 갭 거리에 따라 달라지는 이 힘은 이러한 마이크로 갭 내의 전도성 입자와 대전된 표면의 상호 작용으로 인해 발생합니다. 이러한 상호 작용은 웨이퍼를 척과 긴밀하게 접촉시키는 인력을 생성합니다.

기울기 힘:불균일한 전기장에서 물체는 전계 강도가 증가하는 방향으로 순 힘을 경험합니다. 경사력(gradient force)으로 알려진 이 원리는 전극 기하학적 구조를 전략적으로 설계하여 불균일한 필드 분포를 생성함으로써 ESC에서 활용될 수 있습니다. 이 힘은 가장 높은 전계 강도가 있는 영역쪽으로 웨이퍼를 끌어당겨 안전하고 정확한 위치 지정을 보장합니다.

3. ESC 구조

일반적인 ESC는 네 가지 주요 구성 요소로 구성됩니다.

디스크:디스크는 웨이퍼의 기본 접촉 표면 역할을 하며 최적의 접착을 위해 평평하고 부드러운 인터페이스를 보장하도록 정밀하게 가공되었습니다.

전극:이러한 전도성 요소는 웨이퍼 인력에 필요한 정전기력을 생성합니다. 제어된 전압을 적용함으로써 전극은 웨이퍼와 상호 작용하는 전기장을 생성합니다.

히터:ESC 내에 통합된 히터는 많은 반도체 처리 단계에서 중요한 측면인 정밀한 온도 제어를 제공합니다. 이를 통해 처리 중에 웨이퍼의 정확한 열 관리가 가능해집니다.

바닥판:베이스플레이트는 전체 ESC 어셈블리에 대한 구조적 지지를 제공하여 모든 구성 요소의 적절한 정렬과 안정성을 보장합니다.**