常見的晶圓吸附技術(shù)

晶圓是指制作硅半導體電路所用的硅晶片，其原始材料是硅。高純度的多晶硅溶解后摻入硅晶體晶種，然后慢慢拉出，形成圓柱形的單晶硅。硅晶棒在經(jīng)過研磨，拋光，切片后，形成硅晶圓片，也就是晶圓。

晶圓的吸附技術(shù)是一個看似微不足道但至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。不論是刻蝕、沉積還是光刻，晶圓必須被穩(wěn)定、精確地固定在正確的位置上，才能確保高效的芯片生產(chǎn)。本文將深入探討半導體機臺中的幾種晶圓吸附方式，分析各自的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)等。

機械真空吸附

機械真空吸附通過真空泵創(chuàng)建負壓環(huán)境，真空泵用于從吸附區(qū)域抽氣，從而降低壓力，在晶圓與吸附盤之間產(chǎn)生真空區(qū)域。通常需要密封圈來確保吸附區(qū)域的密封，防止外界空氣進入。這樣可以產(chǎn)生足夠的吸力來穩(wěn)定地吸附晶圓。 真空吸附盤的pin（吸附銷）的作用：pin提供了均勻的支撐點，保證晶圓在吸附過程中保持平整，避免因不均勻的受力導致晶圓彎曲或破裂。 通過精確的pin設(shè)計，可以確保晶圓準確地對準和放置在chuck上的預定位置，為后續(xù)的加工流程提供精確的定位。

優(yōu)勢 可靠性: 機械真空吸附提供了穩(wěn)定的吸附力，可確保晶圓在加工過程中的穩(wěn)定性。 通用性: 這種方法適用于不同尺寸和類型的晶圓，靈活性較高。 維護相對簡單: 機械真空吸附系統(tǒng)較易維護。 缺陷 潛在損傷風險: 如果真空失效或操作不當，可能會損壞晶圓。 靈敏度: 對于極為脆弱或超薄的晶圓，機械真空吸附可能不是最佳選擇。

靜電吸附

靜電吸附（Electrostatic Chuck，簡稱ESC）通常由一個絕緣體料制成的吸附面、電極和電源組成。電極被嵌入在吸附面下方，而絕緣體材料被用來隔離電極和被吸附物體。通過向電極施加電壓，產(chǎn)生電場。該電場穿過吸附面并感應(yīng)在晶圓上，使晶圓和吸附面之間產(chǎn)生靜電吸引力。晶圓上的自由電荷被吸引到電場的一側(cè)，從而產(chǎn)生對吸附面的吸引力。

優(yōu)點： 靜電吸附不需要物理觸碰晶圓，因此減小了機械損傷和污染的風險。 通過改變施加的電壓，可以精確控制吸附力的大小，使其適應(yīng)不同的應(yīng)用和工藝要求。 一旦晶圓被吸附，即使斷電，吸附力也會維持一段時間，不用擔心晶圓掉落下來。

伯努利吸盤（Bernoulli Chuck）

Bernoulli Chuck 是根據(jù)Bernoulli 原理來設(shè)計的一款晶圓吸附裝置。Bernoulli原理中提到，流體沿流線流動時，當流體速度增加時，壓力會減小，反之亦然。

在Bernoulli Chuck中，氣體從噴嘴中高速流出，并且沿著晶圓的表面流動。由于這種高速氣流，晶圓表面上的壓力減小，從而在晶圓和Chuck之間產(chǎn)生一個壓差。這個壓差使晶圓被吸引到Chuck上，但同時也被懸浮在氣流之上，從而減小了與Chuck的物理接觸。

優(yōu)點：

伯努利吸盤使晶圓與吸盤之間幾乎沒有物理接觸。這有助于減少潛在的機械損傷和污染。

使用惰性氣體作為氣墊，可以在各種溫度和化學環(huán)境下穩(wěn)定工作。

可以調(diào)節(jié)氣流以適應(yīng)不同大小和形狀的晶圓。

缺點：

成本較高

對晶圓平整度的要求較高

噪音稍大