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威思曼静电卡盘系统 (ESC)介绍
发布时间:2024-03-18    来源:Tom    浏览量:304


      静电吸盘 (ESC) 用于多种半导体工艺中以固定晶圆加工过程中。 ESC 采用带有集成电极的吸盘,这些电极通过高压偏置,在吸盘和晶圆之间建立静电保持力,从而“夹持”晶圆。

      目前,大多数静电吸盘电源制造商使用低速直流信号来控制静电吸盘。这使他们能够控制 ESC 的电压设定点以及钳位和解除钳位功能的顺序。虽然这提供了基本的 ESC 操作,但该技术限制了可应用于 ESC 的偏置信号的复杂性。为了提供更复杂的波形,威思曼 将微处理器控制的任意波形发生器与高速高压和静电电压表结合在一起,以便可以生成和监控各种钳位序列,从而优化波形发生器的性能。通过控制 HV 信号的斜坡、过冲和持续时间来实现夹持和释放过程。

      威思曼 通过在一台仪器中提供任意波形发生器与高速高压和晶圆状态监控的完整解决方案,进一步推进了该技术的集成度。这样可以轻松生成具有定制上升时间、受控过冲、可调偏置和复杂后沿形状的波形。

      该系统可以优化为每个晶圆静电吸附应用提供有效 ESC 操作所需的静电力分布。由于有效的 ESC 操作必须解决最短夹紧时间、晶圆加工过程中夹紧力的变化以及晶圆充电控制以尽量减少晶圆“粘”在压板上等问题。从而实现晶圆的柔性夹持,稳定加紧,柔性释放,杜绝了晶圆的夹持或释放导致的晶圆的爆裂导致的对装备的污染,中性电荷处理解决微污染问题。

      威思曼将高速高压技术与任意波形生成技术的结合,为半导体工具制造商提供了一种控制静电卡盘的新方法,具有更好的夹紧、更有效的去夹紧和最小的剩余晶圆电荷。威思曼提供了一个开发系统和一个易于使用的生产驱动程序配置,用户可以根据自己的装备的特点编辑需要的适合的吸附、夹持、释放、晶圆在静电吸盘上的状态的检测。

随着线宽缩小到低于目前的 45 nm 技术水平,静电放电 (ESD) 造成的加工损坏成为一个严重的问题。同样,定制 ESC 波形下降沿形状的能力最大限度地减少了 ESD 的可能性,并使产品对下一代处理更具吸引力,因此能够灵活地创建不同的波形将成为工艺工具制造商的战略优势。

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     威思曼静电卡盘电源系统,由一套上位机软件(用于用户自由编辑波形用);一套硬件静电卡盘高压电源组成。使 ESC 卡盘制造商能够快速轻松地开发和评估使用自己的工具实现的夹紧性能自定义波形。静电卡盘高压电源是一个紧凑的设备,可接受下载优化的高压波形程序,有助于用户快速轻松地将新的一种夹持、释放设计出来。 下面将详细讨论它们。

任意高压波形技术 威思曼ESC 均采用任意波形发生器技术,并使用易于使用的软件,允许用户创建和评估各种波形。当任意波形发生器与高速高压电源耦合时,ESC将具有前所未有的性能。

      威思曼 ESC 软件和硬件允许用户使用 Excel 或使用威思曼的波形生成软件轻松创建波形文件。生成的波形文件会转换为模拟信号,并由 ESC 高压电源中的 威思曼 HV 高速高压电源进行跟随 。几乎任何波形都是可能的。为了说明该技术的实用性,图3 中显示了该应用的一个非常有用的波形。 波形具有故意过冲以将晶圆牢固地拉入,并且具有振荡尾部,旨在最大限度地减少可能残留在晶圆上的任何残余电荷。工艺完成后的晶圆。

      威思曼上位机软件包括评估各种波形由设计工程师制作,允许用户快速轻松地构建波形。这是通过使用威思曼自带的波形或者用鼠标画出来。如图4所示,用于威思曼 ESC的软件将ESC波形分为三个部分,称为箝位,过程和去箝位。这些分段通过任意波形的架构无缝地执行发电机。可以创建一个段库,使优化过程更加方便。该软件还处理增益因子,从而将垂直单位转换为千伏自动。一旦在ESC系统中确定了正确的三个段,就可以合成波形可以建立和加载到威思曼 ESC。.

      对于威思曼的波形存储在主机PC中,数据流传输到静电吸盘高压电源,可以通过USB下载到静电吸盘高压电源的非易失性RAM里。波形设计是独立的软件,但是不能脱离威思曼的静电吸盘高压电源,他们是一套完整的架构。

      偏置电压偏移:在工艺室中的等离子体的影响之一是在ESC处产生一个电压偏移。该电压与电极电压一起改变了卡盘上的电位差,并可能导致通过卡盘电介质或晶片本身的放电。任何一种情况都能导致吸盘或晶圆损坏。为了考虑到这种偏移量,ESC设计者在等离子体存在的时间内对每个卡盘电极信号施加一个偏置电压。这增加了一个阶段,并从另一个阶段中进行了减法。 用户可以编程两个极性的偏置电压量,用威思曼的软件可以轻松编辑偏置电压偏移。

      独特的晶圆传感器- 威思曼 ESC系统的一个新颖特点是使用了一种技术它检测晶圆片在卡盘上是否存在和状态。通过叠加一个小交流信号处理到直流电平上,采用威思曼独有的算法,卡盘与晶片之间可以测量电容。测量的结果,表明硅片的是否放在卡盘上还是没放在卡盘上,也可以检测晶圆片是否被成功夹紧,也可以检测出是否完全释放。状态通过通信端口送到主机PC界面。同时通过算法获得工作电流。

      静电技术——ESC关注的一个问题是处理后留在晶片上的剩余电荷量。与等离子体或离子束过程相关的高压和载流子的存在可以很容易使晶片表面带电。此外,如果被处理的晶片上有电介质,即使晶片接地,表面电荷也会被捕获。残留电荷可导致晶片释放时间增加,静电放电导致晶片损伤,静电吸引导致微污染水平增加。因此,有必要设计一种晶片除尘系统,使处理后的晶片接近中性。确定晶片上的静电电压水平并不简单。传统电压表的输入阻抗将使晶片放电,因此测量将误报未带电的晶片。需要一个超高阻抗静电电压表来进行这个测量。威思曼静电吸附高压电源采用独特的传感技术,且它通过算法自动消除静电荷。