半导体用静电吸盘是什么？陶瓷产品中的奢侈品！
VLSI制造过程中有数百个工艺步骤，晶圆需要在数百个工艺设备之间来回转移并进行加工和检查。在加工过程中，由于加工技术涉及光路、等离子体和带电粒子技术，为了保证IC的制造质量，需要保证晶圆在工艺设备之间的转移过程中保持绝对稳定。圆在加工载荷的作用下不会翘曲、变形或移位，这对晶圆夹持技术提出了严格的要求。
在多年来探索和改进半导体制造加工技术的过程中，人们尝试了不同的夹持晶圆的方法。
(1)机械夹紧方式
采用机械活动夹具夹紧晶圆，加工完成后松开夹具取出晶圆。但与普通机加工件相比，晶圆更脆弱、更容易产生翘曲，同时也要求更高的加工精度。这种方法会对晶圆边缘造成损伤，而且容易翘曲，对其加工精度影响很大。
(2)石蜡粘接法
这种方法将加热熔化的粘合剂渗透到晶圆和夹具之间，并对晶圆加压，使其能够平整地固定在基板上。石蜡键合法的优点是石蜡的柔软性可以保护晶圆不被损坏，而且基本不会变形。加工后的残余变形也很小，可以使晶圆具有较高的平整度和较高的加工精度。但这种方法的缺点是整个装夹过程中需要对石蜡进行加热、粘合、剥离和清洗，效率很低。同时，粘合剂会对晶圆的清洁度产生很大的影响，并且很难保证石蜡的粘合层均匀且无气泡。
(3) 真空吸盘
真空吸盘最初用于在平面磨床上固定非金属工具。这种真空吸盘由中间的多孔陶瓷和边缘的密封圈组成。在操作过程中，多孔陶瓷上的小孔用于抽出晶片和陶瓷表面之间的空气。由于负压，晶圆被吸附在吸盘表面，从而被固定。加工完成后，内部的等离子水会从陶瓷表面的小孔中流出，使晶圆更好地剥离，同时清洁表面。
虽然真空吸盘在精密研磨中应用广泛，但这种方法的明显缺陷是，当真空吸盘将晶圆吸附在吸盘表面时，晶圆会因气压或吸气而产生局部变形。微小颗粒，从而影响晶圆的质量。表面平整度降低加工精度。另外，晶圆的一些加工步骤需要在真空环境下进行，而真空吸盘根本无法在真空环境下工作。这种情况下只能选择其他夹持方式来固定晶圆。
(4)静电吸盘
该方案采用静电吸附来固定晶圆。优点是吸附均匀分布在晶圆表面，晶圆不会翘曲变形，吸附力持续稳定，可以保证晶圆的加工精度；静电吸盘对晶圆污染小，不损伤晶圆，可在高真空环境下使用。
现代半导体制造技术中的晶圆加工工艺涉及等离子浸没离子掺杂、离子注入、物理气相沉积、化学气相沉积等多道工序，每道工序都需要保证晶圆的稳定固定和静电的稳定。查克。这些优点使其成为应用最广泛的晶圆夹持工具，也是PVD、ETCH、离子注入等高端设备的核心部件。
晶圆静电吸盘吸附工艺
小编在最初了解静电吸盘时发现，国内陶瓷行业很少涉足如此高端的应用领域。许多从业者甚至不知道他们制作的陶瓷材料还有这样的用途。在国内半导体领域，尤其是第三代半导体——目前被热炒的碳化硅半导体产业链中陶瓷材料的应用几乎是空白。
目前常见的静电吸盘技术主要采用氧化铝陶瓷或氮化铝陶瓷作为主要材料，因为陶瓷材料具有良好的导热性、耐磨性和较高的硬度，与金属材料相比，在电绝缘性方面具有先天的优势。由于其功能的特殊性，静电吸盘要求其制造材料为半导体材料（体积电阻率为10-3~1010Ω·cm），因此静电吸盘不是由纯氧化铝或纯氮化铝制成，而是添加了其他导电物质，使整体电阻率满足功能要求。
目前成熟的静电吸盘产品只有京瓷、NGK等少数国外公司提供。静电吸盘（ESC）的几种常见材料可以在京瓷的半导体产品中看到，包括氧化铝陶瓷和氮化铝。陶瓷和蓝宝石。
京瓷静电吸盘产品
对于普通硅片加工，高纯氧化铝或蓝宝石即可满足要求。但如果用于碳化硅晶圆加工，导热性能不足，必须采用氮化铝才能满足要求。
据悉，氮化铝在半导体领域的应用已成为国外氮化铝陶瓷的主要市场。目前，各大芯片制造商使用的半导体加工设备上的氮化铝静电吸盘大部分来自NGK。最高端的静电吸盘甚至可以卖到几十万到数百万元，不愧是陶瓷产品中的“奢侈品”。
目前成熟的静电吸盘技术根据吸附力类型的不同主要分为JR型静电吸盘和库仑力型静电吸盘。 JR型静电吸盘和库仑力型静电吸盘的主要结构均由介质吸附层、电极层和基层三部分组成。这三个部分均以分层结构叠加在静电吸盘中。一般的静电吸盘直接由这三层主体结构组成，并增加一些辅助结构，如电极柱、导热通道、固定孔等。
然而，不同的晶圆加工工艺对静电吸盘有不同的要求。用于不同应用要求的静电吸盘往往具有不同的整体结构。其次，电极层的设计也有较大差异，如双半圆Bi极电极层、六相电极层或异形电极层。
三层静电吸盘模型
总体来说，静电吸盘的研究在世界范围内已经开始。国外有少数公司掌握了相对成熟的静电吸盘相关技术。然而，对于中国来说，这一领域仍处于起步阶段。目前，国内还没有一家公司能够制造出相关的成熟产品，就连氮化铝陶瓷的原材料也远远达不到要求的技术指标。可以说任重而道远。
然而，随着芯片行业面临越来越严重的国外制裁，支持我国芯片产业链自主创新发展已成为必然趋势，这必然要求整个行业从上游全方位实现国产替代。至下游。虽然这条路很艰难，但对于国内企业来说也是一个机会。突破技术壁垒，尽快打破国外垄断，让类似的“奢侈品”不再那么贵、难买。我希望这一天很快就会到来。
粉圈小吉