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邹小姐：13326633089 -
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在(zai)超大规模集成电路制造过程(cheng)中有几百步工(gong)艺步骤(zhou)，晶圆需(xu)要(yao)在(zai)多达几百个工(gong)艺设备之间来(lai)回传输并进行加工(gong)检测。在(zai)加工(gong)过程(cheng)中，因为(wei)加工(gong)工(gong)艺涉及了(le)光路、等(deng)离子(zi)(zi)体及带电粒子(zi)(zi)技术等(deng)，为(wei)了(le)保证(zheng)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。
在长(zhang)达多年(nian)对半导体制造加工技术的探(tan)索改(gai)进过(guo)程中，人们对于晶圆的夹持尝试过(guo)不同(tong)的方(fang)法。
（1）机械夹持方(fang)法
采用机械(xie)活(huo)动夹(jia)钳来夹(jia)持晶(jing)圆，等到加(jia)工(gong)(gong)完(wan)毕后再(zai)将夹(jia)钳松开取出晶(jing)圆。但晶(jing)圆对(dui)比(bi)与(yu)一般的(de)机械(xie)加(jia)工(gong)(gong)件更加(jia)脆弱(ruo)并(bing)容易发生翘曲现象，同时对(dui)加(jia)工(gong)(gong)精度也要求更高。这(zhei)种方法会使晶(jing)圆的(de)边(bian)缘(yuan)处造成(cheng)损伤(shang)，同时很(hen)容易翘曲对(dui)其加(jia)工(gong)(gong)精度有很(hen)大影响。
（2）石蜡(la)粘结方(fang)法
此方法将加热熔化的(de)粘(zhan)结剂渗入到晶(jing)(jing)圆(yuan)(yuan)(yuan)与夹具之间，通过(guo)对晶(jing)(jing)圆(yuan)(yuan)(yuan)加压使其可以平整地(di)固定在(zai)基板上。石(shi)(shi)蜡(la)粘(zhan)结法的(de)优点在(zai)于，石(shi)(shi)蜡(la)柔软的(de)性(xing)质可以保(bao)护晶(jing)(jing)圆(yuan)(yuan)(yuan)不受损(sun)伤，基本无变形，加工后(hou)的(de)残(can)余变形也很小，可使晶(jing)(jing)圆(yuan)(yuan)(yuan)具有很高(gao)的(de)平面度，且(qie)加工精度较高(gao)。但此方法的(de)缺点是，在(zai)整个夹持(chi)过(guo)程需要对石(shi)(shi)蜡(la)进行加热、粘(zhan)结、剥离及清洁(jie)，效率(lv)很低，同(tong)时粘(zhan)结剂会对晶(jing)(jing)圆(yuan)(yuan)(yuan)的(de)清洁(jie)度造成较大影响，并且(qie)很难保(bao)证石(shi)(shi)蜡(la)粘(zhan)结层(ceng)的(de)均匀性(xing)并保(bao)证无气(qi)泡(pao)。
（3）真(zhen)空吸盘
真(zhen)空(kong)(kong)吸(xi)盘最早是用(yong)来在平面(mian)磨床中夹持非(fei)金属(shu)工(gong)具(ju)的(de)，这种(zhong)真(zhen)空(kong)(kong)吸(xi)盘由中间(jian)的(de)多孔(kong)(kong)陶瓷(ci)和边(bian)缘的(de)密封环组(zu)成。工(gong)作时(shi)利用(yong)多孔(kong)(kong)陶瓷(ci)上(shang)小(xiao)孔(kong)(kong)将晶(jing)(jing)圆(yuan)与陶瓷(ci)表(biao)面(mian)之间(jian)的(de)空(kong)(kong)气(qi)抽出，晶(jing)(jing)圆(yuan)由于负压被吸(xi)附在吸(xi)盘表(biao)面(mian)，从(cong)而固定。等到加工(gong)结束后(hou)，内部的(de)等离子水会从(cong)陶瓷(ci)表(biao)面(mian)孔(kong)(kong)内流出，使(shi)晶(jing)(jing)圆(yuan)较好的(de)剥离且同时(shi)清(qing)洗表(biao)面(mian)。
虽然真(zhen)空(kong)吸(xi)盘(pan)在(zai)精密磨削(xue)加(jia)工中应用广泛，但这种方法明显的(de)缺(que)陷是，当晶(jing)圆(yuan)被真(zhen)空(kong)吸(xi)盘(pan)吸(xi)附在(zai)吸(xi)盘(pan)表(biao)面时，晶(jing)圆(yuan)会由于空(kong)气压力(li)或者有微小颗粒吸(xi)入使(shi)局部变形，从而影响(xiang)表(biao)面平整度(du)，使(shi)加(jia)工精度(du)下降。另外，晶(jing)圆(yuan)的(de)一些(xie)加(jia)工步骤需要在(zai)真(zhen)空(kong)环(huan)境下进行，而真(zhen)空(kong)吸(xi)盘(pan)在(zai)真(zhen)空(kong)环(huan)境下则完全无法工作(zuo)，这种情(qing)况下只能(neng)选(xuan)择其他的(de)夹持方式来(lai)固定晶(jing)圆(yuan)。
（4）静电吸盘
这种方案(an)通过静电(dian)(dian)吸(xi)附(fu)作(zuo)用来固定(ding)晶(jing)(jing)(jing)圆(yuan)(yuan)，其优点在于吸(xi)附(fu)作(zuo)用均匀分布于晶(jing)(jing)(jing)圆(yuan)(yuan)表面，晶(jing)(jing)(jing)圆(yuan)(yuan)不(bu)会(hui)发生翘曲变形，吸(xi)附(fu)作(zuo)用力持续稳定(ding)，可以(yi)(yi)保证晶(jing)(jing)(jing)圆(yuan)(yuan)的加工精度(du)；静电(dian)(dian)吸(xi)盘对晶(jing)(jing)(jing)圆(yuan)(yuan)污染(ran)小，对晶(jing)(jing)(jing)圆(yuan)(yuan)无伤，可以(yi)(yi)应用于高真空环(huan)境中。
现代半导体制(zhi)造工艺中晶圆的(de)加工过程有(you)着多道工序，如等离(li)子体浸没离(li)子掺杂、离(li)子注入、物理气相(xiang)沉积、化学气相(xiang)沉积等，每一道工序都需要保证晶圆的(de)平稳固(gu)定，静电吸盘(pan)的(de)这些(xie)优势，使其已经成为(wei)应(ying)用最广泛的(de)晶圆夹(jia)持工具(ju)，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程
小编在初步了解(jie)到(dao)静电(dian)吸(xi)盘时(shi)，发现国(guo)(guo)内陶(tao)瓷(ci)行业(ye)极(ji)少(shao)对此类高尖(jian)端应用领域(yu)有(you)所(suo)(suo)涉及，许多从业(ye)人员甚至并不(bu)知(zhi)自己所(suo)(suo)做(zuo)的陶(tao)瓷(ci)材料还有(you)这(zhei)方面(mian)的用途，国(guo)(guo)内在半(ban)导体(ti)领域(yu)，尤其是(shi)第三代半(ban)导体(ti)——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。
目前普(pu)遍(bian)的静电吸盘技术主要(yao)是(shi)以氧化铝陶瓷(ci)或氮化铝陶瓷(ci)作为主(zhu)体(ti)材(cai)料(liao)(liao)，因为陶瓷(ci)材(cai)料(liao)(liao)具有(you)良好的(de)导热(re)性(xing)，耐磨性(xing)及高硬度且对比金属材(cai)料(liao)(liao)在电绝缘(yuan)方面有(you)着先天的(de)优势。静(jing)电吸盘由于(yu)其(qi)功(gong)能(neng)的(de)特殊(shu)性(xing)，要求其(qi)制造材(cai)料(liao)(liao)属于(yu)半导体(ti)材(cai)料(liao)(liao)（体(ti)电阻(zu)率在10-3~1010Ω·cm)，所以静电(dian)(dian)吸盘(pan)也并不是(shi)纯(chun)氧化(hua)铝(lv)或纯(chun)氮化(hua)铝(lv)制造，而是(shi)在其(qi)中(zhong)加入了其(qi)他导(dao)电(dian)(dian)物质使(shi)得其(qi)总体(ti)电(dian)(dian)阻(zu)率(lv)满足功能性要求。
成熟的静电吸盘产品目(mu)前仅有(you)国外少数几家公司可以(yi)供(gong)应，如京瓷、NGK等(deng)，可以在京瓷的半导体(ti)领域产(chan)品(pin)中看到几种(zhong)静电吸盘（ESC）常用材质分别为氧化铝陶(tao)瓷(ci)(ci)、氮化铝陶(tao)瓷(ci)(ci)及蓝宝石。
京(jing)瓷的静电吸盘产(chan)品
对于普(pu)通的硅晶圆(yuan)(yuan)加(jia)工(gong)，高纯氧化铝或蓝宝石可以满足(zu)(zu)要(yao)求(qiu)，但(dan)若用在碳(tan)化硅晶圆(yuan)(yuan)加(jia)工(gong)，导热性(xing)就有所不足(zu)(zu)了，必须要(yao)用氮化铝才能达到要(yao)求(qiu)。
据闻，氮(dan)(dan)化铝在(zai)(zai)半(ban)导体领(ling)域的应用在(zai)(zai)国外(wai)已成为氮(dan)(dan)化铝陶瓷的主(zhu)要市(shi)场，目(mu)前(qian)芯片大(da)厂(chang)所用的半(ban)导体加工(gong)设备上的氮(dan)(dan)化铝静电吸(xi)盘，大(da)部分来自(zi)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(cheng)熟的(de)静电吸(xi)盘技术主要(yao)根据(ju)不同的(de)吸(xi)附(fu)力类(lei)型分(fen)为(wei)J-R型静电吸盘(pan)及(ji)库仑力型静电(dian)吸盘。而无论是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(ceng)(ceng)、电极(ji)层(ceng)(ceng)、基底层(ceng)(ceng)，三部(bu)分都(dou)以层(ceng)状结(jie)构(gou)叠合在静(jing)电吸(xi)盘内(nei)。一般(ban)的(de)静(jing)电吸(xi)盘直接由这三层(ceng)主体(ti)机构(gou)构(gou)成并加入部(bu)分辅(fu)助结(jie)构(gou)如电极柱、导热通道、固定孔(kong)等。
但不(bu)同的晶圆加工工序(xu)，对静(jing)电吸盘的要求也各(ge)不(bu)相(xiang)同，用(yong)于不(bu)同应(ying)用(yong)要求的静(jing)电吸盘在总体结构上(shang)往(wang)往(wang)不(bu)同，其次在电极(ji)(ji)层(ceng)的设计上(shang)也存在较大的差别，如(ru)双(shuang)半圆双(shuang)极(ji)(ji)型(xing)电极(ji)(ji)层(ceng)、六相(xiang)型(xing)电极(ji)(ji)层(ceng)或是(shi)异形状电极(ji)(ji)层(ceng)。
三层型静电(dian)吸盘模(mo)型
总体(ti)来说世(shi)界(jie)范围(wei)内(nei)(nei)对于(yu)静电吸盘(pan)的(de)(de)(de)研究(jiu)早已展开，国外已经(jing)存在(zai)少数(shu)公(gong)司掌(zhang)握了(le)较(jiao)成熟(shu)的(de)(de)(de)静电吸盘(pan)相关(guan)技(ji)术，但对于(yu)国内(nei)(nei)而言，这个(ge)领域整体(ti)还尚在(zai)起步阶段，国内(nei)(nei)目前没有一家企业能做出相关(guan)的(de)(de)(de)成熟(shu)产品，就连氮化铝(lv)陶瓷(ci)的(de)(de)(de)原材料也远远达不(bu)到要求的(de)(de)(de)技(ji)术指标，可谓是任重(zhong)而道远。
但(dan)随着芯(xin)片产(chan)(chan)(chan)业面临国(guo)外(wai)制(zhi)裁(cai)的(de)局面越(yue)来越(yue)严(yan)重，扶持我(wo)国(guo)芯(xin)片产(chan)(chan)(chan)业链自主创新发展已(yi)成为必然趋势，而(er)这必然也会(hui)要求整个产(chan)(chan)(chan)业从上游(you)到下游(you)全方位实现国(guo)产(chan)(chan)(chan)替(ti)代，尽(jin)管这条路十(shi)分(fen)艰难，但(dan)对于国(guo)内的(de)企(qi)业来说也是一种机遇。突(tu)破技术壁垒，早日打破国(guo)外(wai)的(de)垄断，让类(lei)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(ti)圈 小吉
