ความแตกต่างระหว่างหัวจับสุญญากาศและหัวจับไฟฟ้าสถิต

เนื่องจากการเชื่อมโยงหลักที่ขาดไม่ได้ในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ความเสถียรและความแม่นยำของเทคโนโลยีการจับยึดเวเฟอร์จึงส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการผลิตชิปและคุณภาพของอุปกรณ์สำเร็จรูป หัวจับสุญญากาศและหัวจับไฟฟ้าสถิตเป็นโซลูชันการจับยึดเวเฟอร์หลักสองแบบสำหรับการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ แม้ว่าทั้งสองอย่างจะอยู่ในหัวจับเวเฟอร์ แต่ก็มีโครงสร้าง คุณลักษณะด้านประสิทธิภาพ และสถานการณ์ที่เกี่ยวข้องกันมาก

1. หลักการทำงานที่แตกต่างกัน

หัวจับสุญญากาศอาศัยแรงกดดันด้านลบเพื่อยึดเวเฟอร์ให้เข้าที่ อากาศถูกดึงออกผ่านท่อที่เชื่อมต่อกับปั๊มสุญญากาศ ทำให้เกิดแรงดันลบใต้แผ่นเวเฟอร์เพื่อยึดแผ่นเวเฟอร์หรือสารตั้งต้นเข้ากับพื้นผิวของหัวจับอย่างแน่นหนา ฐานของ Chuck ได้รับการกลึงอย่างแม่นยำจากเซรามิกหรือโลหะ และพื้นผิวการดูดซับประกอบด้วยแผ่นเซรามิกที่มีรูพรุนซึ่งติดตั้งเข้ากับรูเจาะบนฐาน โดยที่ขอบจะยึดติดและปิดผนึกไว้กับฐาน  เมื่อเชื่อมต่อกับปั๊มสุญญากาศผ่านช่องพรุนขนาดเล็กภายในของแผ่นเซรามิก หัวจับจะสร้างโซนสุญญากาศที่ต่ำกว่าความดันบรรยากาศมาก จึงยึดแผ่นเวเฟอร์ไว้แน่น

หัวจับไฟฟ้าสถิตใช้โครงสร้างหลักที่มีอิเล็กโทรดฝังอยู่ภายในฐานโลหะ หุ้มด้วยชั้นไดอิเล็กตริกเซรามิกประสิทธิภาพสูง พวกเขาสร้างสนามไฟฟ้าสถิตบนพื้นผิวเพื่อกระตุ้นประจุไฟฟ้าบนชิ้นงาน ทำให้เกิดแรงดึงดูดทางไฟฟ้าสถิตไปยังแคลมป์เวเฟอร์หรือซับสเตรต เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้า สนามไฟฟ้าสถิตที่รุนแรงจะเกิดขึ้นระหว่างอิเล็กโทรด เซรามิกไดอิเล็กทริก และเวเฟอร์โดยให้แรงยึดจับตั้งแต่หลายพันถึงหมื่น Pascals เพื่อการยึดเกาะเวเฟอร์ที่เสถียร

2. ข้อดีด้านประสิทธิภาพที่แตกต่างกัน

หัวจับสุญญากาศเข้ากันได้กับเวเฟอร์ที่มีขนาดแตกต่างกันและขั้นตอนการทำงานที่หลากหลาย ช่วยให้สามารถยึดเวเฟอร์ได้อย่างมั่นคงระหว่างการประมวลผล เมื่อเปรียบเทียบกับหัวจับแบบไฟฟ้าสถิต จะมีต้นทุนการผลิตและการบำรุงรักษาต่ำ เนื่องจากมีโครงสร้างภายในที่ค่อนข้างเรียบง่าย

อย่างไรก็ตาม เมื่อเวเฟอร์ผ่านกระบวนการที่ต้องดำเนินการในสภาพแวดล้อมสุญญากาศหรือแรงดันต่ำ เช่น การสะสมของไอสารเคมี หัวจับสุญญากาศที่ใช้ความแตกต่างของแรงดันไม่สามารถตอบสนองความต้องการของกระบวนการได้ นอกจากนี้ เมื่อเวเฟอร์ถูกยึดไว้ด้วยหัวจับสุญญากาศ แรงดันอากาศอาจทำให้เวเฟอร์เสียรูป ส่งผลให้เกิดการดีดตัวหลังการประมวลผล ซึ่งอาจส่งผลให้พื้นผิวเป็นคลื่น ความเรียบไม่ดี และลดความแม่นยำในการตัดเฉือนบนแผ่นเวเฟอร์ที่ผ่านการประมวลผล

หัวจับไฟฟ้าสถิตใช้การดูดซับแบบไร้สัมผัสซึ่งให้แรงจับยึดที่สม่ำเสมอและกระจายสม่ำเสมอ ซึ่งจะช่วยป้องกันการบิดเบี้ยวของแผ่นเวเฟอร์ การบิดเบี้ยว และความเสียหายได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยคงความเรียบที่ดีเยี่ยมเพื่อความแม่นยำในการตัดเฉือนที่สูงขึ้น ด้วยการระบายความร้อนด้านหลังด้วยฮีเลียมเพื่อการกระจายอุณหภูมิที่สม่ำเสมอ หัวจับไฟฟ้าสถิตจึงรองรับการควบคุมอุณหภูมิเวเฟอร์ที่แม่นยำ

ข้อเสีย หัวจับแบบไฟฟ้าสถิตมีโครงสร้างที่ซับซ้อนโดยมีมาตรฐานที่เข้มงวดอย่างยิ่งในด้านความเรียบของพื้นผิว ความเรียบ และโครงสร้างจุลภาคขนาดไมครอน ความแม่นยำระดับไมครอนสำหรับคุณสมบัติระดับจุลภาคทำให้เกิดอุปสรรคทางเทคนิคในระดับสูงในการกำหนดสูตรวัตถุดิบ การเผาผนึก และการตกแต่งพื้นผิว การควบคุมอุณหภูมิยังคงเป็นความท้าทายทางเทคนิคหลัก ESC แบบอิเล็กทริกอะลูมิเนียมไนไตรด์ (AlN) สำหรับการกระจายความร้อนที่เพิ่มขึ้นเกี่ยวข้องกับกระบวนการผลิตที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น ข้อกำหนดทางเทคนิคหลายมิติที่เข้มงวดทำให้ราคาผลิตภัณฑ์สูงขึ้น และต้องมีการตรวจสอบและบำรุงรักษาระบบไฟฟ้าสถิตเป็นประจำเพื่อรับประกันการทำงานที่มั่นคง

3. ฟิลด์แอปพลิเคชันหลักที่แตกต่างกัน

ด้วยความเรียบสูง ความขนานที่เหนือกว่า พื้นผิวที่สม่ำเสมอหนาแน่น ความแข็งแรงเชิงกลสูง การซึมผ่านของอากาศที่สม่ำเสมอ และการปรับสภาพที่ง่ายดาย หัวจับสุญญากาศจึงถูกนำมาใช้เพื่อยึดและขนย้ายชิ้นงานที่เรียบและปิดผนึกอย่างดี เช่น แผ่นโลหะและพื้นผิวพลาสติก ภายในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ พวกเขาให้บริการกระบวนการทำให้แผ่นเวเฟอร์บางลง หั่นเป็นลูกเต๋า การบด การทำความสะอาด และกระบวนการบำบัดเวเฟอร์อื่นๆ ซึ่งสามารถแก้ไขปัญหาทั่วไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ เช่น การเยื้องของแผ่นเวเฟอร์ การสลายชิปด้วยไฟฟ้าสถิต และการปนเปื้อนของอนุภาค

ออกแบบมาสำหรับชิ้นงานที่เรียบและไม่นำไฟฟ้า หัวจับไฟฟ้าสถิตเป็นตัวพาเวเฟอร์ที่สะอาดเป็นพิเศษสำหรับสภาพแวดล้อมสุญญากาศและพลาสมาโดยเฉพาะ มีการใช้งานกันอย่างแพร่หลายในกระบวนการพลาสมาและเซมิคอนดักเตอร์สูญญากาศ รวมถึงการกัดแบบแห้ง, PECVD, CVD ความร้อน, การสะสมไอทางกายภาพ (PVD), การฝังไอออน และการพิมพ์หินอัลตราไวโอเลตขั้นรุนแรง (EUVL)