靜電吸盤 (ESC) 用于多種半導(dǎo)體工藝中以固定晶圓加工過程中。 ESC 采用帶有集成電極的吸盤，這些電極通過高壓偏置，在吸盤和晶圓之間建立靜電保持力，從而“夾持”晶圓。
目前，大多數(shù)靜電吸盤電源制造商使用低速直流信號(hào)來控制靜電吸盤。這使他們能夠控制 ESC 的電壓設(shè)定點(diǎn)以及鉗位和解除鉗位功能的順序。雖然這提供了基本的 ESC 操作，但該技術(shù)限制了可應(yīng)用于 ESC 的偏置信號(hào)的復(fù)雜性。為了提供更復(fù)雜的波形，威思曼 將微處理器控制的任意波形發(fā)生器與高速高壓和靜電電壓表結(jié)合在一起，以便可以生成和監(jiān)控各種鉗位序列，從而優(yōu)化波形發(fā)生器的性能。通過控制 HV 信號(hào)的斜坡、過沖和持續(xù)時(shí)間來實(shí)現(xiàn)夾持和釋放過程。
威思曼 通過在一臺(tái)儀器中提供任意波形發(fā)生器與高速高壓和晶圓狀態(tài)監(jiān)控的完整解決方案，進(jìn)一步推進(jìn)了該技術(shù)的集成度。這樣可以輕松生成具有定制上升時(shí)間、受控過沖、可調(diào)偏置和復(fù)雜后沿形狀的波形。
該系統(tǒng)可以優(yōu)化為每個(gè)晶圓靜電吸附應(yīng)用提供有效 ESC 操作所需的靜電力分布。由于有效的 ESC 操作必須解決最短夾緊時(shí)間、晶圓加工過程中夾緊力的變化以及晶圓充電控制以盡量減少晶圓“粘”在壓板上等問題。從而實(shí)現(xiàn)晶圓的柔性夾持，穩(wěn)定加緊，柔性釋放，杜絕了晶圓的夾持或釋放導(dǎo)致的晶圓的爆裂導(dǎo)致的對(duì)裝備的污染，中性電荷處理解決微污染問題。
威思曼將高速高壓技術(shù)與任意波形生成技術(shù)的結(jié)合，為半導(dǎo)體工具制造商提供了一種控制靜電卡盤的新方法，具有更好的夾緊、更有效的去夾緊和最小的剩余晶圓電荷。威思曼提供了一個(gè)開發(fā)系統(tǒng)和一個(gè)易于使用的生產(chǎn)驅(qū)動(dòng)程序配置，用戶可以根據(jù)自己的裝備的特點(diǎn)編輯需要的適合的吸附、夾持、釋放、晶圓在靜電吸盤上的狀態(tài)的檢測(cè)。
隨著線寬縮小到低于目前的 45 nm 技術(shù)水平，靜電放電 (ESD) 造成的加工損壞成為一個(gè)嚴(yán)重的問題。同樣，定制 ESC 波形下降沿形狀的能力最大限度地減少了 ESD 的可能性，并使產(chǎn)品對(duì)下一代處理更具吸引力，因此能夠靈活地創(chuàng)建不同的波形將成為工藝工具制造商的戰(zhàn)略優(yōu)勢(shì)。
威思曼靜電卡盤電源系統(tǒng)，由一套上位機(jī)軟件（用于用戶自由編輯波形用）；一套硬件靜電卡盤高壓電源組成。使 ESC 卡盤制造商能夠快速輕松地開發(fā)和評(píng)估使用自己的工具實(shí)現(xiàn)的夾緊性能自定義波形。靜電卡盤高壓電源是一個(gè)緊湊的設(shè)備，可接受下載優(yōu)化的高壓波形程序，有助于用戶快速輕松地將新的一種夾持、釋放設(shè)計(jì)出來。 下面將詳細(xì)討論它們。
任意高壓波形技術(shù) 威思曼ESC 均采用任意波形發(fā)生器技術(shù)，并使用易于使用的軟件，允許用戶創(chuàng)建和評(píng)估各種波形。當(dāng)任意波形發(fā)生器與高速高壓電源耦合時(shí)，ESC將具有前所未有的性能。
威思曼 ESC 軟件和硬件允許用戶使用 Excel 或使用威思曼的波形生成軟件輕松創(chuàng)建波形文件。生成的波形文件會(huì)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，并由 ESC 高壓電源中的 威思曼 HV 高速高壓電源進(jìn)行跟隨 。幾乎任何波形都是可能的。為了說明該技術(shù)的實(shí)用性，圖3 中顯示了該應(yīng)用的一個(gè)非常有用的波形。 波形具有故意過沖以將晶圓牢固地拉入，并且具有振蕩尾部，旨在最大限度地減少可能殘留在晶圓上的任何殘余電荷。工藝完成后的晶圓。
威思曼上位機(jī)軟件包括評(píng)估各種波形由設(shè)計(jì)工程師制作，允許用戶快速輕松地構(gòu)建波形。這是通過使用威思曼自帶的波形或者用鼠標(biāo)畫出來。如圖4所示，用于威思曼 ESC的軟件將ESC波形分為三個(gè)部分，稱為箝位，過程和去箝位。這些分段通過任意波形的架構(gòu)無縫地執(zhí)行發(fā)電機(jī)?？梢詣?chuàng)建一個(gè)段庫，使優(yōu)化過程更加方便。該軟件還處理增益因子，從而將垂直單位轉(zhuǎn)換為千伏自動(dòng)。一旦在ESC系統(tǒng)中確定了正確的三個(gè)段，就可以合成波形可以建立和加載到威思曼 ESC。.
對(duì)于威思曼的波形存儲(chǔ)在主機(jī)PC中，數(shù)據(jù)流傳輸?shù)届o電吸盤高壓電源，可以通過USB下載到靜電吸盤高壓電源的非易失性RAM里。波形設(shè)計(jì)是獨(dú)立的軟件，但是不能脫離威思曼的靜電吸盤高壓電源，他們是一套完整的架構(gòu)。
偏置電壓偏移：在工藝室中的等離子體的影響之一是在ESC處產(chǎn)生一個(gè)電壓偏移。該電壓與電極電壓一起改變了卡盤上的電位差，并可能導(dǎo)致通過卡盤電介質(zhì)或晶片本身的放電。任何一種情況都能導(dǎo)致吸盤或晶圓損壞。為了考慮到這種偏移量，ESC設(shè)計(jì)者在等離子體存在的時(shí)間內(nèi)對(duì)每個(gè)卡盤電極信號(hào)施加一個(gè)偏置電壓。這增加了一個(gè)階段，并從另一個(gè)階段中進(jìn)行了減法。 用戶可以編程兩個(gè)極性的偏置電壓量，用威思曼的軟件可以輕松編輯偏置電壓偏移。
獨(dú)特的晶圓傳感器- 威思曼 ESC系統(tǒng)的一個(gè)新穎特點(diǎn)是使用了一種技術(shù)它檢測(cè)晶圓片在卡盤上是否存在和狀態(tài)。通過疊加一個(gè)小交流信號(hào)處理到直流電平上，采用威思曼獨(dú)有的算法，卡盤與晶片之間可以測(cè)量電容。測(cè)量的結(jié)果，表明硅片的是否放在卡盤上還是沒放在卡盤上，也可以檢測(cè)晶圓片是否被成功夾緊，也可以檢測(cè)出是否完全釋放。狀態(tài)通過通信端口送到主機(jī)PC界面。同時(shí)通過算法獲得工作電流。
靜電技術(shù)——ESC關(guān)注的一個(gè)問題是處理后留在晶片上的剩余電荷量。與等離子體或離子束過程相關(guān)的高壓和載流子的存在可以很容易使晶片表面帶電。此外，如果被處理的晶片上有電介質(zhì)，即使晶片接地，表面電荷也會(huì)被捕獲。殘留電荷可導(dǎo)致晶片釋放時(shí)間增加，靜電放電導(dǎo)致晶片損傷，靜電吸引導(dǎo)致微污染水平增加。因此，有必要設(shè)計(jì)一種晶片除塵系統(tǒng)，使處理后的晶片接近中性。確定晶片上的靜電電壓水平并不簡(jiǎn)單。傳統(tǒng)電壓表的輸入阻抗將使晶片放電，因此測(cè)量將誤報(bào)未帶電的晶片。需要一個(gè)超高阻抗靜電電壓表來進(jìn)行這個(gè)測(cè)量。威思曼靜電吸附高壓電源采用獨(dú)特的傳感技術(shù)，且它通過算法自動(dòng)消除靜電荷。
