Razlike med vakuumskimi in elektrostatičnimi vpenjali

Stabilnost in natančnost tehnologije držanja rezin kot nepogrešljive ključne povezave v proizvodnji polprevodnikov neposredno vplivata na učinkovitost proizvodnje čipov in kakovost končne naprave. Vakuumske in elektrostatične vpenjalne glave sta glavni rešitvi za držanje rezin za proizvodnjo polprevodnikov. Čeprav oba spadata med vpenjalne glave za rezine, se močno razlikujeta po zgradbi, značilnostih delovanja in uporabnih scenarijih.

1. Različna delovna načela

Vakuumske vpenjalne glavezanašajte se na podtlak, da zadržite rezine na mestu. Zrak se črpa preko cevovodov, povezanih z vakuumsko črpalko, ki ustvarja podtlak pod rezino za trdno pritrditev rezin ali substratov na površino vpenjala. Chuckovo podnožje je natančno strojno obdelano iz keramike ali kovine, njegova adsorpcijska površina pa je sestavljena iz porozne keramične plošče, nameščene v protiizvrtino na podstavku, s svojim obodom pritrjenim in zatesnjenim na podlago.  Vpenjalna glava, povezana z vakuumsko črpalko prek notranjih mikroporoznih kanalov keramične plošče, ustvari vakuumsko območje daleč pod atmosferskim tlakom in tako trdno pritrdi rezino.

Elektrostatične vpenjalne glave imajo strukturo jedra z elektrodami, vgrajenimi v kovinsko podlago, prekrito z visoko zmogljivo keramično dielektrično plastjo. Na svoji površini ustvarjajo elektrostatično polje, ki inducira električne naboje na obdelovancih, kar ustvarja elektrostatično privlačnost za vpenjanje rezin ali substratov. Pri uporabi napetosti nastane močno elektrostatično polje med elektrodama, keramičnim dielektrikom inoblat, ki zagotavlja zadrževalno silo od nekaj tisoč do deset tisoč Pascalov za stabilno fiksacijo rezin.

2. Različne prednosti delovanja

Vakuumske vpenjalne glave so združljive z rezinami različnih dimenzij in različnih delovnih procesov, kar zagotavlja stabilno fiksacijo rezin med obdelavo. V primerjavi z elektrostatičnimi vpenjalnimi glavami jih odlikujejo nizki stroški izdelave in vzdrževanja zaradi relativno enostavne notranje strukture.

Ko pa so rezine podvržene postopkom, ki zahtevajo delovanje v vakuumu ali okolju z nizkim tlakom, kot je nanašanje s kemično paro, vakuumske vpenjalne glave, ki se zanašajo na razlike v tlaku, ne morejo izpolniti zahtev postopka. Poleg tega, ko rezine držijo na mestu vakuumske vpenjalne glave, lahko zračni pritisk povzroči deformacijo rezin, kar povzroči odboj po obdelavi. To lahko povzroči valovito površino, slabo ravnost in zmanjšano natančnost obdelave obdelane rezine.

Elektrostatične vpenjalne glavesprejme brezkontaktno adsorpcijo, ki ponuja dosledno, enakomerno porazdeljeno vpenjalno silo. To učinkovito preprečuje zvijanje rezin, popačenje in poškodbe ter ohranja odlično ravnost za večjo natančnost obdelave. Elektrostatične vpenjalne glave so opremljene s hlajenjem na hrbtni strani s helijem za enakomerno porazdelitev temperature in podpirajo natančno regulacijo temperature rezin.

Po drugi strani pa imajo elektrostatične vpenjalne glave zapletene strukture z izjemno strogimi standardi za ravnost površine, gladkost in mikrostrukturo v mikronskem merilu. Natančnost na mikronski ravni za mikro funkcije ustvarja visoke tehnične ovire pri formuliranju surovin, sintranju in končni obdelavi površin. Nadzor temperature ostaja osrednji tehnični izziv; ESC iz aluminijevega nitrida (AlN) za izboljšano odvajanje toplote vključujejo še bolj zapletene proizvodne procese. Stroge večdimenzionalne tehnične zahteve zvišujejo ceno izdelka, redni pregledi in vzdrževanje elektrostatičnih sistemov pa so obvezni za zagotovitev stabilnega delovanja.

3. Različna glavna področja uporabe

Z visoko ravnostjo, vrhunsko vzporednostjo, gosto enakomerno teksturo, visoko mehansko trdnostjo, enakomerno prepustnostjo zraka in enostavnim obnavljanjem se vakuumske vpenjalne glave uporabljajo za pritrjevanje in transport ravnih, dobro zatesnjenih obdelovancev, kot so kovinske plošče in plastične podlage. Znotraj proizvodnje polprevodnikov služijo tanjšanju rezin, rezanju, brušenju, čiščenju in drugim postopkom obdelave rezin, s čimer učinkovito rešujejo običajne težave, vključno z vdolbinami rezin, elektrostatično razgradnjo čipov in kontaminacijo z delci.

Elektrostatične vpenjalne glave, zasnovane za ravne, neprevodne obdelovance, so izjemno čisti nosilci rezin, namenjeni vakuumskim in plazemskim okoljem. Široko se uporabljajo v plazemskih in vakuumskih polprevodniških procesih, vključno s suhim jedkanjem, PECVD, toplotnim CVD, fizikalnim naparjevanjem (PVD), ionsko implantacijo in ekstremno ultravijolično litografijo (EUVL).