晶圆真空吸盘详解

半导体工艺与设备 2023-08-23 15:26

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在前两篇文章中，我们分别介绍了常见的晶圆吸附技术，静电吸盘的详细原理，见文章：

常见的晶圆吸附技术

晶圆静电吸附（ESC）详解

今天，我们来详细介绍一下剩下的一种比较常见的晶圆吸附技术-真空吸附。

什么是真空吸盘？

晶圆真空吸盘通常由坚硬的表面构成，表面上有许多小孔或通道。通过这些小孔，吸盘可以与真空泵连接，从而产生真空效应。

当晶圆放置在吸盘上时，真空泵被打开，通过小孔抽取空气，从而在晶圆和吸盘之间产生真空。这个真空效应产生了足够的吸力，将晶圆牢固地吸附到吸盘表面上。

真空吸盘的形状尺寸？

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晶圆真空吸盘通常是圆形的，并且比晶圆尺寸稍大。常见尺寸范围为直径 50 毫米至 300 毫米以上，大多数真空吸盘采用同心圆环真空设计。真空吸盘通常与晶圆的标准尺寸相匹配，且不同尺寸的晶圆对应对应尺寸的吸盘，一般不能混用。例如，150 毫米（6 inch）吸盘可以固定150 毫米晶圆，如果要兼容4inch晶圆，可能需要安装夹具。

真空吸盘的材质？

铝——吸盘由铝制成，铝是一种相对柔软、轻质、无磁性、耐腐蚀的材料。使用铝卡盘以避免损坏工件。铝和铝合金的导热性和导电性非常好。

黄铜/青铜——吸盘由黄铜或青铜制成或内衬黄铜或青铜。黄铜卡盘和青铜卡盘可避免工件损坏，同时仍提供适当的刚性和精确的固定和定位。铜和一些铜合金的导热性和导电性非常好，在冷却或加热应用中会快速导热。。黄铜不适合用于高真空和高温腔室环境中的晶圆卡盘，因为黄铜合金中的锌很容易蒸发。

陶瓷– 陶瓷表面通常用于需要高纯度和化学稳定性的应用。陶瓷是通过矿物高温融合而生产的材料。一般来说，陶瓷是电绝缘体或半导体，并且具有高抗热击穿、侵蚀和损伤的能力。

碳化硅等复合材料

等等

真空吸盘类型

非热卡盘– 非热卡盘在室温下运行，没有加热或冷却功能。

热卡盘– 热卡盘具有整体加热或冷却功能，可在加工过程中将晶圆保持在特定温度。

真空吸盘重要的规格指标

外径——外径或宽度决定了可以固定的晶圆的尺寸

平整度——晶圆吸盘的平整度是一个重要的指标，通常以微米为单位。对于极紫外光刻，需要具有高平坦度的晶圆卡盘进行聚焦。

温度范围——对于热吸盘，这表明热吸盘可以提供的温度控制范围。对于非热吸盘，温度范围表示吸盘可以在不损坏的情况下运行的极限温度。

热稳定性——热稳定性表示热晶圆吸盘的温度控制水平。

热均匀性——整个晶圆表面温度控制的均匀性。具有高热均匀性的热卡盘不会有热点或冷点。

电容——晶圆卡盘的电容是电气测试或探测中使用的卡盘的一个重要参数。低电容更适合测试或探测。

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