在超(chao)大规模集成电路制(zhi)造过(guo)(guo)程中(zhong)有(you)几(ji)百步(bu)工艺步(bu)骤(zhou)，晶圆需要在多达几(ji)百个工艺设备之(zhi)间(jian)来回传(chuan)输(shu)并进行加(jia)工检(jian)测。在加(jia)工过(guo)(guo)程中(zhong)，因为加(jia)工工艺涉及(ji)了光路、等离子(zi)体(ti)及(ji)带电粒子(zi)技术(shu)等，为了保(bao)证IC的制造质量，必须确保晶圆在工艺设备之间的传输过程中保持绝对的平稳，同时还需保证晶圆在加工载荷的作用下不会翘曲变形或偏移，这对晶圆的夹持技术提出了严格的要求。
在(zai)长达多(duo)年对(dui)(dui)半(ban)导(dao)体制造加(jia)工技(ji)术的(de)探索(suo)改进过(guo)程中，人(ren)们对(dui)(dui)于晶圆的(de)夹持尝试过(guo)不同的(de)方法。
（1）机(ji)械夹持方(fang)法
采(cai)用机械活动夹(jia)钳来夹(jia)持晶(jing)圆(yuan)，等到加(jia)工(gong)完毕后再将夹(jia)钳松(song)开(kai)取出晶(jing)圆(yuan)。但晶(jing)圆(yuan)对(dui)比(bi)与一般的机械加(jia)工(gong)件(jian)更加(jia)脆弱(ruo)并容易(yi)发生翘曲(qu)现象，同时(shi)对(dui)加(jia)工(gong)精度也要求更高(gao)。这种方法会(hui)使晶(jing)圆(yuan)的边缘(yuan)处造成损(sun)伤，同时(shi)很容易(yi)翘曲(qu)对(dui)其加(jia)工(gong)精度有很大影(ying)响。
（2）石蜡粘结方法(fa)
此方法(fa)将加热熔化的(de)粘(zhan)结(jie)剂渗入到(dao)晶(jing)(jing)圆(yuan)与夹具之间，通过对晶(jing)(jing)圆(yuan)加压使其可以平整地(di)固定在基板上(shang)。石(shi)蜡(la)粘(zhan)结(jie)法(fa)的(de)优(you)点在于，石(shi)蜡(la)柔(rou)软的(de)性质可以保(bao)护晶(jing)(jing)圆(yuan)不受损伤，基本(ben)无变(bian)形，加工(gong)后(hou)的(de)残(can)余变(bian)形也很小，可使晶(jing)(jing)圆(yuan)具有(you)很高的(de)平面度，且加工(gong)精度较高。但此方法(fa)的(de)缺点是，在整个(ge)夹持过程需要对石(shi)蜡(la)进行加热、粘(zhan)结(jie)、剥离及清洁，效率很低，同时粘(zhan)结(jie)剂会对晶(jing)(jing)圆(yuan)的(de)清洁度造(zao)成较大影响，并(bing)(bing)且很难保(bao)证(zheng)(zheng)石(shi)蜡(la)粘(zhan)结(jie)层(ceng)的(de)均匀性并(bing)(bing)保(bao)证(zheng)(zheng)无气(qi)泡(pao)。
（3）真空(kong)吸盘(pan)
真空吸盘最早是用来在平面(mian)磨(mo)床(chuang)中(zhong)夹持非金属工(gong)具的(de)，这种(zhong)真空吸盘由中(zhong)间(jian)(jian)的(de)多孔(kong)(kong)(kong)陶(tao)瓷(ci)和边(bian)缘的(de)密封环组成(cheng)。工(gong)作时利用多孔(kong)(kong)(kong)陶(tao)瓷(ci)上小孔(kong)(kong)(kong)将晶(jing)圆(yuan)与(yu)陶(tao)瓷(ci)表面(mian)之(zhi)间(jian)(jian)的(de)空气抽出，晶(jing)圆(yuan)由于(yu)负压(ya)被吸附在吸盘表面(mian)，从而固(gu)定。等到(dao)加(jia)工(gong)结束(shu)后，内部的(de)等离子水会(hui)从陶(tao)瓷(ci)表面(mian)孔(kong)(kong)(kong)内流出，使晶(jing)圆(yuan)较好的(de)剥离且同(tong)时清洗表面(mian)。
虽然真空(kong)吸(xi)(xi)盘(pan)在(zai)(zai)(zai)精密(mi)磨(mo)削加工(gong)中(zhong)应用(yong)广(guang)泛，但(dan)这(zhei)种方法明显(xian)的(de)缺陷是(shi)，当(dang)晶(jing)圆(yuan)被真空(kong)吸(xi)(xi)盘(pan)吸(xi)(xi)附(fu)在(zai)(zai)(zai)吸(xi)(xi)盘(pan)表面时(shi)，晶(jing)圆(yuan)会由于空(kong)气压(ya)力或者有微小颗粒吸(xi)(xi)入使局(ju)部变形，从而影响表面平(ping)整度，使加工(gong)精度下(xia)降。另外，晶(jing)圆(yuan)的(de)一些(xie)加工(gong)步骤需要(yao)在(zai)(zai)(zai)真空(kong)环境下(xia)进行(xing)，而真空(kong)吸(xi)(xi)盘(pan)在(zai)(zai)(zai)真空(kong)环境下(xia)则完全无法工(gong)作(zuo)，这(zhei)种情况(kuang)下(xia)只(zhi)能选择其他(ta)的(de)夹(jia)持方式来固定晶(jing)圆(yuan)。
（4）静电(dian)吸盘(pan)
这种方案通过(guo)静电吸(xi)附(fu)(fu)(fu)作(zuo)(zuo)用(yong)来固定晶(jing)圆(yuan)(yuan)，其优点在于(yu)(yu)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)作(zuo)(zuo)用(yong)均匀分布(bu)于(yu)(yu)晶(jing)圆(yuan)(yuan)表面，晶(jing)圆(yuan)(yuan)不(bu)会(hui)发(fa)生(sheng)翘曲变(bian)形，吸(xi)附(fu)(fu)(fu)作(zuo)(zuo)用(yong)力持续(xu)稳定，可以(yi)保证晶(jing)圆(yuan)(yuan)的(de)加工精度；静电吸(xi)盘对晶(jing)圆(yuan)(yuan)污染小，对晶(jing)圆(yuan)(yuan)无伤，可以(yi)应用(yong)于(yu)(yu)高真空环境中。
现代半(ban)导体制造工(gong)艺(yi)中晶圆(yuan)的(de)(de)加工(gong)过(guo)程(cheng)有(you)着多道工(gong)序(xu)(xu)，如等离(li)(li)子体浸没离(li)(li)子掺杂、离(li)(li)子注入、物理气相沉积(ji)、化学气相沉积(ji)等，每一道工(gong)序(xu)(xu)都需要保证晶圆(yuan)的(de)(de)平稳固定(ding)，静电吸盘的(de)(de)这些优势，使其已经成为应用最(zui)广泛的(de)(de)晶圆(yuan)夹持工(gong)具，是PVD、ETCH、离子注入等高端装备的核心部件。
静电吸盘吸附晶圆过(guo)程
小编(bian)在(zai)初步了解到静电(dian)吸盘时，发现国内陶瓷行业极(ji)少对此(ci)类高尖端应(ying)用(yong)领(ling)域有所涉及，许多从业人员(yuan)甚至(zhi)并不知(zhi)自己(ji)所做的陶瓷材料(liao)还有这方面(mian)的用(yong)途，国内在(zai)半导体领(ling)域，尤(you)其是第三代半导体——如今炒得火热的碳化硅半导体产业链的陶瓷材料应用，几乎算是一片空白。
目前(qian)普遍的静电吸盘技(ji)术主要(yao)是(shi)以氧化铝陶(tao)瓷(ci)或氮化(hua)铝陶(tao)瓷作为主体材料(liao)，因(yin)为陶瓷材料(liao)具有(you)良好的导热性(xing)，耐磨(mo)性(xing)及高硬度且对比金属材料(liao)在(zai)电(dian)绝缘方面有(you)着先(xian)天(tian)的优势。静电(dian)吸(xi)盘由于其功能的特殊性(xing)，要求其制造材料(liao)属于半导体材料(liao)（体电(dian)阻(zu)率在(zai)10-3~1010Ω·cm)，所以静电(dian)(dian)吸盘也并不是(shi)纯氧化铝(lv)或纯氮化铝(lv)制造(zao)，而是(shi)在其(qi)中加入了其(qi)他(ta)导电(dian)(dian)物质(zhi)使得其(qi)总体电(dian)(dian)阻率(lv)满足功能(neng)性要求。
成熟的静(jing)电吸盘产品(pin)目(mu)前仅有国外(wai)少(shao)数几家公司可以供应，如京瓷、NGK等(deng)，可以在(zai)京瓷的半导体(ti)领(ling)域产品中看(kan)到(dao)几种静电吸(xi)盘（ESC）常用材质分别为氧(yang)化铝陶瓷、氮(dan)化铝陶瓷及(ji)蓝宝石(shi)。
京(jing)瓷的(de)静电吸盘产品
对于普通的硅晶(jing)圆加工，高纯氧(yang)化铝或(huo)蓝宝石可以满足要(yao)求(qiu)，但若用在碳化硅晶(jing)圆加工，导热性就有所(suo)不足了，必须要(yao)用氮化铝才能(neng)达到(dao)要(yao)求(qiu)。
据闻，氮化铝在半导(dao)体(ti)领(ling)域的(de)(de)应用在国外已成为氮化铝陶瓷的(de)(de)主(zhu)要(yao)市场，目前芯片大(da)厂(chang)所用的(de)(de)半导(dao)体(ti)加工设备上的(de)(de)氮化铝静电吸盘，大(da)部分(fen)来自于NGK。最高端的静电吸盘甚至可以卖到几十万到上百万人民币，真不愧是陶瓷产品中的“奢侈品”。
目前成熟的(de)静(jing)电吸盘技术主要根据(ju)不同的(de)吸附(fu)力(li)类型分为J-R型静电吸盘(pan)及库仑力型静电吸盘(pan)。而无(wu)论是J-R型静电吸盘还是库仑力型静电吸盘的主体结构都是三部分:电介质吸附层、电极层、基底层，三部分都以(yi)层状(zhuang)结构(gou)叠合在静(jing)电吸盘(pan)内。一般的静(jing)电吸盘(pan)直接由这三层主(zhu)体机构(gou)构(gou)成并加入部分辅助结构(gou)如电极柱、导(dao)热通道、固定孔等(deng)。
但不(bu)同(tong)的(de)(de)晶(jing)圆加工工序，对(dui)静电(dian)吸盘的(de)(de)要求(qiu)也(ye)各不(bu)相同(tong)，用于不(bu)同(tong)应(ying)用要求(qiu)的(de)(de)静电(dian)吸盘在总体结(jie)构上往往不(bu)同(tong)，其次在电(dian)极(ji)层的(de)(de)设(she)计上也(ye)存在较(jiao)大(da)的(de)(de)差别，如双半圆双极(ji)型(xing)电(dian)极(ji)层、六相型(xing)电(dian)极(ji)层或是异形(xing)状(zhuang)电(dian)极(ji)层。
三层型(xing)(xing)静电吸盘模型(xing)(xing)
总体来说(shuo)世(shi)界范围(wei)内对于静电吸盘的(de)研究早已展开(kai)，国(guo)外已经存在(zai)少(shao)数公(gong)司掌握(wo)了较成(cheng)熟(shu)的(de)静电吸盘相关技(ji)术，但对于国(guo)内而言(yan)，这个领域整体还尚(shang)在(zai)起步阶段，国(guo)内目(mu)前没有(you)一家(jia)企业能做出(chu)相关的(de)成(cheng)熟(shu)产品(pin)，就连氮化铝陶瓷的(de)原材料也(ye)远(yuan)远(yuan)达不(bu)到要求的(de)技(ji)术指标，可(ke)谓是(shi)任重而道远(yuan)。
但(dan)随着芯片产(chan)业(ye)面(mian)临国(guo)外(wai)制裁(cai)的(de)局(ju)面(mian)越来越严重，扶持(chi)我国(guo)芯片产(chan)业(ye)链自(zi)主创新发(fa)展已成为(wei)必(bi)然(ran)趋势，而这必(bi)然(ran)也(ye)会要求整个产(chan)业(ye)从上(shang)游到(dao)下游全方位实现(xian)国(guo)产(chan)替代，尽(jin)管这条路十分艰难(nan)，但(dan)对(dui)于国(guo)内的(de)企业(ye)来说也(ye)是一种机遇。突破技术壁垒，早日打破国(guo)外(wai)的(de)垄断，让类似的(de)“奢侈品”不再那么高昂难买，希望这一天能够早日到来。
粉体圈 小(xiao)吉
