静电吸盘（Electrostatic Chuck，简称 ESC）在现代高科技制造工艺中发挥着重要作用，尤其是在处理硅晶片等精密物体时。它们通过静电力牢牢固定工件，避免了传统机械夹具或真空吸力的使用，简化了制造流程。与真空吸盘不同，静电吸盘不依赖于压差，从而可以在晶圆处理方面实现更好的控制和灵活性。静电吸盘广泛应用在半导体制造中的等离子蚀刻、化学气相沉积 (CVD) 和离子注入等工艺中。

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ESC在目前的刻蚀设备中，一般使用ESC作为下电极。ESC是静电让wafer吸住，同时使wafer保持固定的温度。早期传统固定wafer的方式是由机械的方式压住wafer周边，让wafer固定在电极之上，但这会产生两个明显缺点：①wafer中央不够紧贴电极；②wafer被机械夹具所压住的部分无法被刻蚀。

一、ESC原理以及吸附原理

ESC就结构上而言，分为单极型（Monopolar）以及双极型（Bipolar）两种类型。ESC原理一言蔽之即在wafer与电极之间，使正负电荷相互吸引的库仑力起作用，让wafer吸附在电极上。

ESC因材料的导电性差异，可分为库仑力型ESC和Johnson-Rahbek（约翰逊-拉别克）型ESC两种。库仑力型ESC在wafer与ESC之间隔着绝缘体（常用氧化铝陶瓷、聚酰亚胺材料），并无电荷的移动。当在ESC电极上施加3000V的高电压时，wafer背面有相反性的电荷被激发，wafer借由此电荷间的库仑力的作用而被吸附。因为库仑力型ESC并无电荷移动，所以Chuck/Dechuck的应答性佳。然而，由于吸附力小，吸附必须用高电压。

Johnson-Rahbek型ESC在wafer与ESC之间插入具有某种程度的导电性的材料。当在ESC电极上施加电压时，由于电荷在陶瓷中移动而集中在表面附近，使得正负电荷距离接近，具有吸附力大的特点。

二、Wafer温度控制的原理

wafer的温度控制，是由被控温的ESC与wafer背面通过热接触而间接进行。冷却液循环流动来使得ESC保持固定在相应的温度。由于从ESC朝向wafer的热传递仅靠物理的接触并不充分，目前在wafer与ESC之间冲He flow以帮助热传导。由于He比空气及其他刻蚀气体轻，分子运动的速率快，在wafer与ESC之间往返以传递热能，且He的热传导率约为空气及其他刻蚀气体的6倍，能够很好的进行控温。