在半导体领域;有个技术壁垒很高,造价昂贵的“盘子”——静电吸盘 。又称静电卡盘(ESC, E-Chuck),是一种利用静电吸附原理加持固定被吸附物的夹具。适用于真空和等离子体环境,主要作用是用于吸附超洁净薄片、晶圆片(硅片)等等。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,并能够调节吸附物的温度是半导体工艺中的硅片夹持工具。

静电卡盘相对于其他机械夹持技术有着明显优势,在半导体、面板显示、光学等领域中有着广泛应用,但静电卡盘这个“盘子”本身制造相关技术在国内却基本是空白一片。进口卡盘不仅价格高且进口受限。随着这几年我国对半导体产业链技术的支持和投入,目前国内已有多家科技企业对静电卡盘这一关键技术进行布局,今天我们就聊一下超声SAT技术在静电卡盘制造过程中层析缺陷检测应用。

典型的静电吸盘夹持系统一般是一个三明治结构:主要是以氧化铝陶瓷或氮化铝陶瓷作为主体材料,上下两层为电极,中间夹着一层电介质。而在实际简单的应用中,硅片充当上表面的电极,下电极和电介质被整合制造在一个器件中,即称为静电吸盘。静电吸盘是以静电吸附为基本原理在施加外部高压后,通过静电吸盘对硅片的库仑吸附力或者J-R力固定硅片的。

静电吸盘制造过程中吸附层与电极层,基底层之间结合质量直接关乎静电卡盘的整体性能,在国际上,制造静电卡盘厂家,一般借助超声波扫描显微镜(Ultrasonic scanning microscope)对静电卡盘进行结合面层析质量检测,以确保静电卡盘质量可靠性。

Hiwave国产超声波扫描显微镜

 

超声波对检测陶瓷复合型材料内部缺陷检测有着较大的优势,相对其他检测方式有着检测灵敏度高,对面积型分层缺陷,焊接质量,检测精准且成像。我们可以很直观精确的发现缺陷的所在具体位置。超声SAM设备具备检测精准,缺陷分辨力高、成像直观等优点。Hiwave的超声扫描显微镜支持分层扫描、断层扫描,可对缺陷进行定性定量分析,如缺陷面积、占比等特点。适合检测陶瓷材料种各种类型的缺陷如空洞、裂纹、气泡、夹杂、分层、焊接、粘接、电镀空穴等缺陷。

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超声(SAM)检测静电卡盘层析NG图像

多数陶瓷复合材料制备工艺温度高,金属-陶瓷界面应力大,在制备过程中要严格控制共晶温度及氧含量,对设备和工艺控制要求较高。其内部金属与陶瓷层易产生微小裂纹、分层、空洞、焊合不良等缺陷。随着后续使用,微小裂纹还会逐渐扩大,因此,声扫描显微镜(SAM)对静电卡盘结合面进行检测起到了较好的检测效果。

 

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作者 gan, lanjie