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鄒小姐：13326633089 -
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在超大規(guī)模集成電路制造過程中有幾百步工藝步驟，晶圓需要在多達(dá)幾百個(gè)工藝設(shè)備之間來回傳輸并進(jìn)行加工檢測(cè)。在加工過程中，因?yàn)榧庸すに嚿婕傲斯饴?、等離子體及帶電粒子技術(shù)等，為了保證IC的制造質(zhì)量，必須確保晶圓在工藝設(shè)備之間的傳輸過程中保持絕對(duì)的平穩(wěn)，同時(shí)還需保證晶圓在加工載荷的作用下不會(huì)翹曲變形或偏移，這對(duì)晶圓的夾持技術(shù)提出了嚴(yán)格的要求。
在長(zhǎng)達(dá)多年對(duì)半導(dǎo)體制造加工技術(shù)的探索改進(jìn)過程中，人們對(duì)于晶圓的夾持嘗試過不同的方法。
（1）機(jī)械夾持方法
采用機(jī)械活動(dòng)夾鉗來夾持晶圓，等到加工完畢后再將夾鉗松開取出晶圓。但晶圓對(duì)比與一般的機(jī)械加工件更加脆弱并容易發(fā)生翹曲現(xiàn)象，同時(shí)對(duì)加工精度也要求更高。這種方法會(huì)使晶圓的邊緣處造成損傷，同時(shí)很容易翹曲對(duì)其加工精度有很大影響。
（2）石蠟粘結(jié)方法
此方法將加熱熔化的粘結(jié)劑滲入到晶圓與夾具之間，通過對(duì)晶圓加壓使其可以平整地固定在基板上。石蠟粘結(jié)法的優(yōu)點(diǎn)在于，石蠟柔軟的性質(zhì)可以保護(hù)晶圓不受損傷，基本無變形，加工后的殘余變形也很小，可使晶圓具有很高的平面度，且加工精度較高。但此方法的缺點(diǎn)是，在整個(gè)夾持過程需要對(duì)石蠟進(jìn)行加熱、粘結(jié)、剝離及清潔，效率很低，同時(shí)粘結(jié)劑會(huì)對(duì)晶圓的清潔度造成較大影響，并且很難保證石蠟粘結(jié)層的均勻性并保證無氣泡。
（3）真空吸盤
真空吸盤最早是用來在平面磨床中夾持非金屬工具的，這種真空吸盤由中間的多孔陶瓷和邊緣的密封環(huán)組成。工作時(shí)利用多孔陶瓷上小孔將晶圓與陶瓷表面之間的空氣抽出，晶圓由于負(fù)壓被吸附在吸盤表面，從而固定。等到加工結(jié)束后，內(nèi)部的等離子水會(huì)從陶瓷表面孔內(nèi)流出，使晶圓較好的剝離且同時(shí)清洗表面。
雖然真空吸盤在精密磨削加工中應(yīng)用廣泛，但這種方法明顯的缺陷是，當(dāng)晶圓被真空吸盤吸附在吸盤表面時(shí)，晶圓會(huì)由于空氣壓力或者有微小顆粒吸入使局部變形，從而影響表面平整度，使加工精度下降。另外，晶圓的一些加工步驟需要在真空環(huán)境下進(jìn)行，而真空吸盤在真空環(huán)境下則完全無法工作，這種情況下只能選擇其他的夾持方式來固定晶圓。
（4）靜電吸盤
這種方案通過靜電吸附作用來固定晶圓，其優(yōu)點(diǎn)在于吸附作用均勻分布于晶圓表面，晶圓不會(huì)發(fā)生翹曲變形，吸附作用力持續(xù)穩(wěn)定，可以保證晶圓的加工精度；靜電吸盤對(duì)晶圓污染小，對(duì)晶圓無傷，可以應(yīng)用于高真空環(huán)境中。
現(xiàn)代半導(dǎo)體制造工藝中晶圓的加工過程有著多道工序，如等離子體浸沒離子摻雜、離子注入、物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積等，每一道工序都需要保證晶圓的平穩(wěn)固定，靜電吸盤的這些優(yōu)勢(shì)，使其已經(jīng)成為應(yīng)用最廣泛的晶圓夾持工具，是PVD、ETCH、離子注入等高端裝備的核心部件。
靜電吸盤吸附晶圓過程
小編在初步了解到靜電吸盤時(shí)，發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)陶瓷行業(yè)極少對(duì)此類高尖端應(yīng)用領(lǐng)域有所涉及，許多從業(yè)人員甚至并不知自己所做的陶瓷材料還有這方面的用途，國(guó)內(nèi)在半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其是第三代半導(dǎo)體——如今炒得火熱的碳化硅半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的陶瓷材料應(yīng)用，幾乎算是一片空白。
目前普遍的靜電吸盤技術(shù)主要是以氧化鋁陶瓷或氮化鋁陶瓷作為主體材料，因?yàn)樘沾刹牧暇哂辛己玫膶?dǎo)熱性，耐磨性及高硬度且對(duì)比金屬材料在電絕緣方面有著先天的優(yōu)勢(shì)。靜電吸盤由于其功能的特殊性，要求其制造材料屬于半導(dǎo)體材料（體電阻率在10-3~1010Ω·cm)，所以靜電吸盤也并不是純氧化鋁或純氮化鋁制造，而是在其中加入了其他導(dǎo)電物質(zhì)使得其總體電阻率滿足功能性要求。
成熟的靜電吸盤產(chǎn)品目前僅有國(guó)外少數(shù)幾家公司可以供應(yīng)，如京瓷、NGK等，可以在京瓷的半導(dǎo)體領(lǐng)域產(chǎn)品中看到幾種靜電吸盤（ESC）常用材質(zhì)分別為氧化鋁陶瓷、氮化鋁陶瓷及藍(lán)寶石。
京瓷的靜電吸盤產(chǎn)品
對(duì)于普通的硅晶圓加工，高純氧化鋁或藍(lán)寶石可以滿足要求，但若用在碳化硅晶圓加工，導(dǎo)熱性就有所不足了，必須要用氮化鋁才能達(dá)到要求。
據(jù)聞，氮化鋁在半導(dǎo)體領(lǐng)域的應(yīng)用在國(guó)外已成為氮化鋁陶瓷的主要市場(chǎng)，目前芯片大廠所用的半導(dǎo)體加工設(shè)備上的氮化鋁靜電吸盤，大部分來自于NGK。最高端的靜電吸盤甚至可以賣到幾十萬到上百萬人民幣，真不愧是陶瓷產(chǎn)品中的“奢侈品”。
目前成熟的靜電吸盤技術(shù)主要根據(jù)不同的吸附力類型分為J-R型靜電吸盤及庫侖力型靜電吸盤。而無論是J-R型靜電吸盤還是庫侖力型靜電吸盤的主體結(jié)構(gòu)都是三部分:電介質(zhì)吸附層、電極層、基底層，三部分都以層狀結(jié)構(gòu)疊合在靜電吸盤內(nèi)。一般的靜電吸盤直接由這三層主體機(jī)構(gòu)構(gòu)成并加入部分輔助結(jié)構(gòu)如電極柱、導(dǎo)熱通道、固定孔等。
但不同的晶圓加工工序，對(duì)靜電吸盤的要求也各不相同，用于不同應(yīng)用要求的靜電吸盤在總體結(jié)構(gòu)上往往不同，其次在電極層的設(shè)計(jì)上也存在較大的差別，如雙半圓雙極型電極層、六相型電極層或是異形狀電極層。
三層型靜電吸盤模型
總體來說世界范圍內(nèi)對(duì)于靜電吸盤的研究早已展開，國(guó)外已經(jīng)存在少數(shù)公司掌握了較成熟的靜電吸盤相關(guān)技術(shù)，但對(duì)于國(guó)內(nèi)而言，這個(gè)領(lǐng)域整體還尚在起步階段，國(guó)內(nèi)目前沒有一家企業(yè)能做出相關(guān)的成熟產(chǎn)品，就連氮化鋁陶瓷的原材料也遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求的技術(shù)指標(biāo)，可謂是任重而道遠(yuǎn)。
但隨著芯片產(chǎn)業(yè)面臨國(guó)外制裁的局面越來越嚴(yán)重，扶持我國(guó)芯片產(chǎn)業(yè)鏈自主創(chuàng)新發(fā)展已成為必然趨勢(shì)，而這必然也會(huì)要求整個(gè)產(chǎn)業(yè)從上游到下游全方位實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代，盡管這條路十分艱難，但對(duì)于國(guó)內(nèi)的企業(yè)來說也是一種機(jī)遇。突破技術(shù)壁壘，早日打破國(guó)外的壟斷，讓類似的“奢侈品”不再那么高昂難買，希望這一天能夠早日到來。
粉體圈 小吉
