جوهر تشاك الكهربائي الثابت ESC هو تحقيق تثبيت دقيق بدون اتصال لقطع العمل الرقيقة مثل الصفيحات والركائز الزجاجية بفضل الحث الكهربائي الثابت وقوة المجال الكهربائي. في جوهرها ، إنه نظام امتصاص سعة قابل للتحكم ، مناسب لظروف العمل القاسية لأشباه الموصلات مثل بيئات الفراغ والبلازما. وفي الوقت نفسه ، يتكيف مع متطلبات العملية المختلفة من خلال آليات الامتصاص المختلفة.
يتميز بنية تشبه الشطيرة: الطبقة السفلية هي لوحة أساسية لدعم ودمج الدائرة ، وتتكون الطبقة الوسطى من الأقطاب المعدنية (أحادية القطب أو ثنائية القطب أو متعددة القطب) ، وتغطى الطبقة السطحية بطبقة عازلة وموصلة حراريا مصنوعة من مواد مثل نيتريد الألومنيوم وأكسيد الألومنيوم. أثناء التشغيل ، تعمل قطعة العمل كاللوحة العليا للمكثف ، والكهرباء المدمج كاللوحة السفلية ، والطبقة العازلة كوسيط عزل ، مما يشكل هيكل سعة كامل يضع الأساس لتوليد المجال الكهربائي.
في التطبيقات العملية ، تستمد قوة الامتصاص بشكل رئيسي من ثلاث آليات ، تتكيف كل منها مع احتياجات سيناريوهات مختلفة. الأول هو امتصاص قوة كولومب ، تنطبق على الطبقات العازلة المثالية. عند تطبيق الجهد المستمر عالي الجهد ، يولد القطب الكهربائي حقلا كهربائيا يحفز الشحنات المعاكسة على الجزء الخلفي من قطعة العمل ، وتحقق قوة كولومب التي تولدها الشحنات المعاكسة الامتصاص. توفر هذه الآلية قوة امتصاص موحدة ، وتمنع تشوه قطعة العمل ، وهي مناسبة للعمليات التي تتطلب مسطحة عالية. يرتبط حجم قوة كولومب بشكل إيجابي بالثابت العازل، والجهد المطبق ومنطقة الامتصاص، ويرتبط سلبا بسمك الطبقة العازلة. ثانيا هو امتصاص قوة جونسون-رهبيك (J-R) ، الآلية الصناعية السائدة ، مناسبة للطبقات العازلة لشبه الموصلات المنشأة (مع تيار التسرب الضعيف). تتراكم الشحنات في فجوات صغيرة على سطح الاتصال لتشكيل حقل كهربائي صغير ، والقوة الناتجة هي قوة J-R. تتطلب هذه الآلية جهدًا أقل (500-800 فولت) وتولد قوة امتصاص أقوى ، والتي يمكن أن تتغلب على ضغط تبريد الهيليوم وتتكيف مع الخشنة الطفيفة على سطح الاتصال. ثالثا هو امتصاص قوة التدرج ، والتي تظهر بشكل شائع في التصاميم مع ترتيب متعدد الأقطاب المتناوب. تشكل الأقطاب الكهربائية الإيجابية والسلبية حقلا كهربائيا غير موحد، وتنتج القوة الناتجة في اتجاه واحد عن طريق فرق الإجهاد على جانبي قطعة العمل. يمكن تعزيز قوة الامتصاص عن طريق تحسين مسافة الأقطاب وسمك الطبقة العازلة ، مما يجعلها مناسبة لقطع العمل ذات الأشكال الخاصة.
على سبيل المثال ، يتم تقسيم عملية العمل الكاملة إلى ثلاث خطوات ، والتي تحقق في نفس الوقت تثبيت قطعة العمل والتحكم في درجة الحرارة. الخطوة 1: تحديد موقع قطعة العمل - يتم نقل الصفيحة إلى سطح الطبقة العازلة للشاك وتعديلها لموقع التركيب. الخطوة 2: الامتصاص الكهربائي الثابت - يطبق جهاز التحكم جهدًا محددًا على الأقطاب الكهربائية (تتطلب مساعدة البلازما لشحن قطعة العمل في وضع أحادي القطب ، في حين يتم استقطاب قطعة العمل مباشرة في وضع ثنائي القطب) ، ويتم تحقيق الامتصاص عن طريق قوة كولومب أو قوة J-R. يجب أن تكون قوة الامتصاص أكبر من ضغط تبريد الهيليوم الخلفي لضمان التثبيت الثابت. الخطوة 3: المعالجة والإفراج - أثناء المعالجة ، تقوم الطبقة العازلة بتوصيل الحرارة ، ويتم تنظيم درجة حرارة الصفيحة عن طريق تنسيق غاز الهيليوم مع نظام التبريد المدمج. بعد المعالجة ، يتم قطع الجهد وتطبيق جهد القضاء على الثابت العكسي للقضاء على الشحنات المتبقية وتجنب الالتصاق قطعة العمل ، تليها نقل الوافيك.
استنادا إلى مبدأ الامتصاص بدون اتصال ، يحل تشاك الكهربائي الثابت ESC بشكل أساسي مشاكل الخدوش والتشوه الناجمة عن التشديد الميكانيكي التقليدي ، وكذلك فشل امتصاص الفراغ في بيئات الفراغ العالية جدا. في نفس الوقت ، تمكن الخصائص المادية للطبقة العازلة وتصميم الأقطاب الكهربائية متعددة المناطق من تحقيق التحكم الموحد في درجة الحرارة بشكل متزامن أثناء عملية الامتصاص ، مما يلبي تمامًا المتطلبات الصارمة لدقة واستقرار عمليات أشباه الموصلات الأساسية مثل حفر البلازما وزرع الأيونات وترسب الأفلام الرقيقة.