上节，我们讲了半导体制造过程中，三种常见的晶圆吸附技术，见文章
常见的晶圆吸附技术

今天，我们特别要对其中的静电吸附进行更详细的解析。静电吸盘在半导体设备中十分常见，它被广泛用作半导体制造工艺（PVD、CVD、ETCH）中固定硅片。详细了解其原理，构造，有助于优化相关工艺。

什么是ESC？

ESC，Electrostatic Chuck，即静电吸附。

当处理用于制造芯片的硅片和用于液晶面板的玻璃基板时，需要将它们吸附并固定在设备的真空室中。此时，传统的用爪子固定的方法很可能会划伤晶圆，并且对特定部位施加强力可能会导致碎裂。另外，如果采用真空吸附，则无法采用像吸盘那样减压吸附的方法。因此，出现了利用静电的方法。

ESC的三种吸附原理

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静电吸盘吸引力一般涉及三种吸附原理（库仑力、约翰逊-拉贝克力，梯度力）但并不总是只有一种力在起作用，多种力结合起来产生一种吸引物体的力。   

库仑力: 库仑力是电荷间的相互作用力，由库仑定律定义。在静电吸附中，当电压施加到吸附电极上时，将在晶圆和吸附表面之间产生电荷。这些电荷之间的相互吸引力就是库仑力。

约翰逊-拉贝克力（Johnson-Rahbek Force）: 当晶圆与吸附表面之间存在非常细微的间隙时，约翰逊-拉贝克力可能起作用。这种力的大小取决于施加的电压和接触面之间的距离。当施加电压时，这些间隙中的导电颗粒与两个接触表面产生相互作用。这种相互作用产生了一种吸引力，将晶圆牢固地吸附到了装置上。

电场梯度力: 在一个非均匀的电场中，更强的电场会在物体的一侧产生更大的力，而更弱的电场会在另一侧产生较小的力。这种力的差异就产生了一个有方向的总合力，即梯度力。梯度力通常与电场的非均匀分布有关。在静电吸附中，如果电场在晶圆和吸附表面之间不均匀分布，就会产生梯度力。这种力可以使晶圆向电场更强的区域移动。

ESC的结构

静电吸盘通常由disk，electrode,heater,baseplate组成，各组件的作用如下：

Disk（盘）: 这是静电吸盘的主要工作区域，晶圆直接与之接触并被吸附

Electrode（电极）:电极用于产生所需的静电力，通过施加电压产生电场，从而使物体吸附在盘上。

Heater（加热器）:加热器可用于控制静电吸盘的温度，这在许多半导体处理步骤中可能是必需的。

Baseplate（底板）:底板为整个静电吸盘提供结构支撑，并确保所有组件的正确对齐和稳定。

ESC的电源

电源是为静电吸盘提供电源的设备，它在吸附晶圆或其他物体时产生所需的电场。根据应用的不同，ESC电源可能需要提供不同的电压范围。有些应用可能需要更高的电压以产生更强的吸附力。

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