中国粉体网讯静电卡盘是半导体部件制造中广泛应用的硅片夹持和转移工具，其利用静电吸附原理夹持高纯晶圆。在提高产率、无边缘排除、晶片温度控制以及减少颗粒和缺陷方面具有独特优势，因此广泛用于等离子体和真空的半导体工艺，如蚀刻、化学气相沉积和离子注入等、/p>
根据静电吸附原理的不同可分成库伦型和J-R型静电卡盘、/p>
在实际使用中J-R型静电卡盘结构在吸附晶圆的过程中使用的吸附电压更低，对晶圆造成静电损伤的影响更小，对腔室等离子的干扰更小。所以J-R型静电卡盘更广泛应用于半导体的先进制程中、/p>
J-R型静电卡盘由介电层、电极层和基底层构成，不过在材料使用上跟库伦型有区别、/p>
(a) 库伦型静电卡盘吸附晶圆的原理图，(b) J-R型静电卡盘吸附晶圆的原理国/p>
吸附?#8205;：位于最上层，由具有特定导电性的陶瓷材料（如氮化铝或掺杂氧化铝）制成，是静电卡盘中最重要的部分。其表面通常设计有凸点结构（高度?μm）、/p>
电极屁/span>：嵌入介电层下方，多为双D型双极结构，通过加载正负直流电压形成电场。据清华大学潘伟教授介绍，有一些静电卡盘需要有加热功能，这个内部加热电极层的设计也非常有挑战性、/p>
基底屁/span>：支撑主体，通常为金属法兰或陶瓷盘基体，内含气路结构（如背吹气孔、气道）用于控制气压和温度、/p>
对于J-R型静电卡盘来说，其通过半导体介电层的电荷迁移和凸点结构实现强吸附力，由此静电卡盘表面的凸点结构、电学性能等参数对静电卡盘吸附力有着极大的影响、/p>
而这些微小凸点实际上充当着晶圆与卡盘主体之间的“缓冲垫”，它们既要提供足够的支撑防止晶圆变形，又要最小化实际接触面积，从而减少传热和静电吸附的影响、/p>
使用表面陶瓷结构相同，仅凸点高度不同的静电卡盘作实验对比。若制作的静电卡盘时表面没有凸点结构，如果使用该静电卡盘直接吸附晶圆，那么在使用中会引起晶圆和陶瓷盘表面的摩擦，从而损坏静电卡盘的性能，使之不能满足半导体工艺中的使用。因此，通常会在静电卡盘表面制作硬度较高的凸点结构，从而减少晶圆对静电卡盘的损伤、/p>
J-R型静电卡盘示意图
可见，凸点对静电卡盘来说是至关重要的结构，影响静电卡盘的使用寿命以及吸附性能、/p>
北京工业大学与北方华创微电子有限公司的研究发现，通过物理气相沉积方法制备的J-R型静电卡盘凸点结构，由于接触电阻相对较低，几乎不对硅晶圆产生吸附力、/p>
显然，凸点表面形貌对吸附力的影响微乎其微，这意味着凸点的设计重点应放在高度、分布密度和总面积占比上，而非表面微观结构、/p>
随后他们以碳为凸点材料，通过气体背吹法，研究了凸点高度与凸点面积对J -R型静电卡盘吸附力的影响。实验与等效电容仿真模型的结果表明，随着凸点高度与凸点面积占比的增加，静电卡盘对晶圆的吸附力逐渐降低、/p>
早年间，北方微电子公司提出一种新型静电卡盘结构：在静电卡盘上表面设有均匀排列的凸点，呈矩阵式或圆周式均匀分布，所述凸点的直径?-4ｍｍ，间距为6-10ｍｍ，高度为0.03-0.05ｍｍ。该表面凸点的设计有利于氦气通过背吹气体通道顺利进入晶片与静电卡盘上表面之间的缝隙中，凸点的分布方式有利于氦气在狭缝中的均匀填充，从而实现氦气对晶片的均匀快速导热作用，使晶片表面温度分布均匀、/p>
总体来讲，凸点分布在J-R型静电卡盘介电层表面，具有弧度与粗糙度，其高度和粗糙度直接影响吸附力。其作用主要是：
1）防止晶圆磨损介电层：/p>
2）通过微小间隙形成局部强电场，提高吸附力，增强J-R效应：/p>
3）凸点结构有助于均匀分布背吹气体（如氦气），改善晶圆与卡盘之间的热传导效率，确保温度均匀性、/p>
总之，凸点设计是J-R型静电卡盘实现高效、稳定吸附的关键技术之一，对半导体制造工艺的精度和良率具有重要影响、/p>
来源９/p>
孙诗壮等：凸点结构及电学性能对J-R型静电卡盘吸附力影响的研穵/p>
王兴阔：基于IC装备中的静电卡盘静电力仿真及实验研究
（中国粉体网编辑整理/空青（/p>
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