常见的晶圆吸附技术

 

晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，其原始材料是硅。高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种，然后慢慢拉出，形成圆柱形的单晶硅。硅晶棒在经过研磨，抛光，切片后，形成硅晶圆片，也就是晶圆。

晶圆的吸附技术是一个看似微不足道但至关重要的环节。不论是刻蚀、沉积还是光刻，晶圆必须被稳定、精确地固定在正确的位置上，才能确保高效的芯片生产。本文将深入探讨半导体机台中的几种晶圆吸附方式，分析各自的优势和挑战等。  

机械真空吸附

机械真空吸附通过真空泵创建负压环境，真空泵用于从吸附区域抽气，从而降低压力，在晶圆与吸附盘之间产生真空区域。通常需要密封圈来确保吸附区域的密封，防止外界空气进入。这样可以产生足够的吸力来稳定地吸附晶圆。       真空吸附盘的pin（吸附销）的作用：pin提供了均匀的支撑点，保证晶圆在吸附过程中保持平整，避免因不均匀的受力导致晶圆弯曲或破裂。 通过精确的pin设计，可以确保晶圆准确地对准和放置在chuck上的预定位置，为后续的加工流程提供精确的定位。  

 优势  可靠性: 机械真空吸附提供了稳定的吸附力，可确保晶圆在加工过程中的稳定性。   通用性: 这种方法适用于不同尺寸和类型的晶圆，灵活性较高。   维护相对简单: 机械真空吸附系统较易维护。  缺陷  潜在损伤风险: 如果真空失效或操作不当，可能会损坏晶圆。   灵敏度: 对于极为脆弱或超薄的晶圆，机械真空吸附可能不是最佳选择。

静电吸附

  静电吸附（Electrostatic Chuck，简称ESC）通常由一个绝缘体料制成的吸附面、电极和电源组成。电极被嵌入在吸附面下方，而绝缘体材料被用来隔离电极和被吸附物体。通过向电极施加电压，产生电场。该电场穿过吸附面并感应在晶圆上，使晶圆和吸附面之间产生静电吸引力。晶圆上的自由电荷被吸引到电场的一侧，从而产生对吸附面的吸引力。  

优点：  静电吸附不需要物理触碰晶圆，因此减小了机械损伤和污染的风险。   通过改变施加的电压，可以精确控制吸附力的大小，使其适应不同的应用和工艺要求。   一旦晶圆被吸附，即使断电，吸附力也会维持一段时间，不用担心晶圆掉落下来。  

伯努利吸盘（Bernoulli Chuck）

Bernoulli Chuck 是根据Bernoulli 原理来设计的一款晶圆吸附装置。Bernoulli原理中提到，流体沿流线流动时，当流体速度增加时，压力会减小，反之亦然。  

在Bernoulli Chuck中，气体从喷嘴中高速流出，并且沿着晶圆的表面流动。由于这种高速气流，晶圆表面上的压力减小，从而在晶圆和Chuck之间产生一个压差。这个压差使晶圆被吸引到Chuck上，但同时也被悬浮在气流之上，从而减小了与Chuck的物理接触。

优点：

伯努利吸盘使晶圆与吸盘之间几乎没有物理接触。这有助于减少潜在的机械损伤和污染。

使用惰性气体作为气垫，可以在各种温度和化学环境下稳定工作。

可以调节气流以适应不同大小和形状的晶圆。

缺点：

成本较高

对晶圆平整度的要求较高

噪音稍大