静电卡盘及其工艺流程等相关介绍

静电卡盘(Electrostatic Chuck，简称：ESC)是一种适用于真空及等离子体工况环境的超洁净晶圆片承载体，利用静电吸附原理进行超薄晶圆片的平整均匀夹持，在集成电路制造中是薄膜设备、刻蚀机、离子注入机、量测设备等高端装备的核心部件。艾邦建有静电卡盘产业微信群，欢迎扫描下方二维码，添加管理员微信，即可加入。

静电吸盘是一种利用静电吸附原理夹持固定被吸附物的夹具，适用于真空及等离子体环境，主要作用是吸附超洁净薄片（如硅片），并使吸附物保持较好的平坦度，可以抑制吸附物在工艺中的变形，还能够调节吸附物的温度。

图：静电卡盘（来源：海拓创新）

随着半导体及集成电路制程设备和制程工艺的发展，传统的以有机高分子材料和阳极氧化层为电介质的静电卡盘逐步被陶瓷静电卡盘逐渐替代，陶瓷静电卡盘拥有良好的导热和耐卤素等离子气氛的性能，广泛应用于半导体及集成电路核心制程制作中，在高真空等离子体或特气环境中起到对晶圆的夹持和温度控制等作用，是离子注入、刻蚀等关键制程核心零部件之一。

静电卡盘的市场规模

▲ 图源：山西证券研究所

静电卡盘的分类

静电卡盘主要有陶瓷静电卡盘、聚合物静电卡盘、复合型静电卡盘。

图源：TOMOEGAWA

陶瓷静电卡盘：使用陶瓷混凝技术制造的静电卡盘具有致密性高、晶体结构稳定、体电阻率分布均匀，能够实现在高真空、等离子、卤素等苛刻环境正常发挥对晶片的夹持功能。

静电卡盘（图源：三磨所）

陶瓷静电卡盘的分类：按照主体材料材质划分，可分为氧化铝和氮化铝两大类；按照陶瓷静电卡盘力学模型来划分，可分为库伦（电介质）和迥斯热背（J-R）两大类。

陶瓷静电卡盘生产工艺流程

陶瓷静电卡盘生产工艺流程包括：配料、球磨、真空脱泡、流延、冲制、印刷、叠层、冲制、烧结、复烧、湿法打磨、打孔、CNC外周加工、喷砂、检测、包装等。

陶瓷静电卡盘多层陶瓷主要生产工艺流程图

陶瓷静电卡盘生产主要涉及的设备包括：球磨机、真空脱泡机、流延机、裁片机、整平机、丝网印刷机（上海煊廷）、叠层机、烧结炉（鼎晟真空、费舍罗、热凡高温、志远高热）、平面磨抛设备、喷砂设备（上海住荣科技）、清洗设备、视觉检测设备、表面粗糙度测试仪、超声波检测设备（Hiwave和伍）、检漏仪等。

静电卡盘的典型结构

静电卡盘包括由上至下依次叠置的绝缘层、加热器和铝基座，此外,在加热器与铝基座之间还设置有隔热层。

静电卡盘VS机械卡盘、真空吸盘

与机械卡盘相比：机械卡盘通过机械臂来固定和支撑晶片，其缺点是机械卡盘由于压力、碰撞等原因容易造成晶片破损；机械卡盘在反应腔室中的运动，容易产生颗粒，对晶片造成污染；同时机械卡盘在固定晶片时，还占用了晶片的边缘面积降低了晶片利用率。

与真空吸盘相比：真空吸盘采用了真空原理，利用真空负压来“吸附”晶片以达到夹持晶片的目的，其缺点是不能在真空环境下工作。艾邦建有静电卡盘产业微信群，欢迎扫描下方二维码，添加管理员微信，即可加入。

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