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半导体晶圆制造中的陶瓷真空吸盘介绍

陶瓷真空吸盘是由多孔陶瓷材料制作,孔径分布均匀,内部相互贯通,表面经研磨后,光滑细腻,平整性好,广泛应用于硅、蓝宝石、砷化镓等半导体晶圆的制造环节。


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图 陶瓷吸盘应用示意图,来源:RPS

一、什么是陶瓷真空吸盘

1、陶瓷真空吸盘的工作原理

多孔陶瓷真空吸盘(Porous Ceramic Vacuum Chuck),是利用真空吸附原理固定工件的承载平台,真空吸盘传递真空的部分为多孔陶瓷板,多孔陶瓷板装配在底座的沉孔中,其周边与底座粘结密封,底座为精密陶瓷或金属材料加工而成。藉由金属或陶瓷底座以及特殊多孔质的陶瓷结合,内部精密气道的设计,给予负压时,可以将工件平滑稳固地吸附于真空吸盘上。


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图  陶瓷真空吸盘的工作原理,来源:商德陶瓷
由于多孔质陶瓷的孔洞非常微细,能使工件表面贴合于真空吸盘时,不会因为负压而造成表面的刮伤、凹陷等不良因素。
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图  陶瓷真空吸盘,来源:三磨所


2、陶瓷真空吸盘的特点


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图 陶瓷真空吸盘的优势,来源:商德陶瓷
①结构致密均匀,采用微孔陶瓷材料结构致密均匀,不易吸附硅粉磨屑,吸盘易于清洗;
②强度高,耐磨耗佳,具有陶瓷坚硬特性,耐损耗、不易刮伤损坏,在磨削时无形变,保证硅片在磨削时各点受力均匀,不易产生崩边、碎片等现象;
③寿命长,表面形状保持性好,修整周期长且修整量小,因此有很高的寿命;
④绝缘性高,绝缘性材质,消除静电。
⑤可重复使用,易修整,修整时不会出现破裂、碎块、脱粒等现象,经过修整研磨后,一定程度内可反复使用。
⑥不易分解及发尘,陶瓷属于完全烧结、结构坚固稳定、不发尘。
⑦轻量化,轻质材料且内部结构为均匀气孔,重量极轻;
化学稳定性好, 通过材质的选择和工艺控制, 可制成适用于各种腐蚀环境的多孔陶瓷吸盘。


3、陶瓷真空吸盘VS传统金属吸盘


传统的金属吸盘吸附力不均匀,薄件材料容易变形,不具备防静电功能,材料硬度小,容易发生磨损。而陶瓷真空吸盘适用于薄件吸附,具有防静电功能,耐磨耐腐蚀。
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图  陶瓷真空吸盘VS传统金属吸盘


二、陶瓷真空吸盘在半导体领域的应用


陶瓷真空吸盘是半导体晶圆生产中夹持和承载的工具,具有平面度、平行度高,组织致密均匀,强度高,透气性好,吸附力均匀,易于修整等特点,适用于半导体晶圆制造的减薄、切割、研磨、清洁和处理等工序,有效解决了晶圆印痕、芯片静电击穿、Particle污染等诸多难题,在实际应用中实现了半导体晶圆片极高的加工品质。
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图 陶瓷吸盘在半导体晶圆制造中的应用,来源:RPS


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