动态静电吸盘及其制备方法

本公开涉及半导体设备，具体涉及一种动态静电吸盘及其制备方法。

背景技术：

1、目前超洁净晶圆的抓取搬运方式主要有机械夹持、胶带夹持、真空吸盘夹持和静电吸盘夹持，其中静电吸盘作为最新型的夹持工具，具有吸附作用力均匀、持续稳定、耗能低、对大面积硅晶圆无伤且污染小、可适用于高真空环境等优点。

2、现有的高端静电吸盘一般是在平整的吸盘上表面，加工出密布的微小柱销，在工作时，静电力使晶圆吸附在该吸盘上，众多的微小柱销支撑着晶圆。但是，即便在吸盘初始平整度能够控制好的前提下，在上面加工数量众多的柱销后，吸盘平整度也会变差，且晶圆自身厚度不均匀，吸附后上表面面型会更差。

3、随着当前集成电路加工工艺的特征尺寸越来越小，对于待加工的硅晶圆的表面平整度也提出了更高的要求，一般线宽14nm以下的工艺，在光刻工序中，一个曝光场内晶圆吸附后pv值要求小于50nm，现有的静电吸盘难以满足该要求。

技术实现思路

1、(一)要解决的技术问题

2、针对上述问题，本公开提供了一种动态静电吸盘及其制备方法，用于解决传统吸盘难以满足晶圆面型的精密控制等技术问题。

3、(二)技术方案

4、本公开第一个方面提供了动态静电吸盘，自上而下依次包括：静电吸附模块，包括介电层、电极层和基体，介电层上设有凸点阵列，用于通过静电力吸附晶圆；面型调节模块，包括压电陶瓷驱动器阵列，用于通过施加电压动态调控晶圆的面型；底座，用于承载静电吸附模块和面型调节模块，以及引出所述压电陶瓷驱动器阵列的电极引线。

5、根据本公开的实施例，静电吸附模块的厚度为1～8mm。

6、根据本公开的实施例，静电吸附模块中的介电层为陶瓷材料，其电阻率不小于1010ωcm，基体的材料为绝缘陶瓷，其电阻率不小于1015ωcm；凸点阵列通过机械加工或激光加工介电层得到，相邻凸点之间设有间隙；电极层至少包括两个电极，电极通过印刷形成于基体的表面。

7、根据本公开的实施例，面型调节模块中压电陶瓷驱动器阵列采用方形排列、三角形排列和环形排列方式中的任意一种。

8、根据本公开的实施例，压电陶瓷驱动器阵列中相邻压电陶瓷驱动器的间距为1～10mm；每个压电陶瓷驱动器与凸点阵列中的至少一个凸点相对应，每个压电陶瓷驱动器的电压被独立控制。

9、根据本公开的实施例，底座由多层结构叠加而成，每层结构上设有所需的电路图形；底座上的引线头与压电陶瓷驱动器阵列的电极一一对应连通。

10、根据本公开的实施例，凸点阵列、电极层和压电陶瓷驱动器阵列的大小形状相匹配。

11、本公开第二个方面提供了一种根据上述的动态静电吸盘的制备方法，包括：s1，在基体表面印刷电极层，再与介电层热压烧结组成一体，对基体进行减薄并控制平行度；s2，对介电层进行平整度修正，并在其表面加工凸点阵列，得到静电吸附模块；s3，加工面型调节模块和底座，将压电陶瓷驱动器阵列的电极与底座上的引线头一一对应粘接；s4，研磨控制面型调节模块的平面度，并与静电吸附模块粘接；研磨抛光凸点阵列，得到动态静电吸盘。

12、根据本公开的实施例，s3中加工面型调节模块包括：s311，将压电陶瓷驱动器阵列各单元进行研磨修整，控制各单元尺寸等高；s312，将压电陶瓷驱动器阵列各单元按需要进行排列，并使压电陶瓷驱动器阵列的电极与底座上的引线头一一对应粘接。

13、根据本公开的实施例，s3中加工底座包括：s321，将陶瓷粉低温烧结制成致密的生瓷带；s322，在生瓷带上利用激光打孔、微孔注浆、精密导体浆料印刷工艺制备所需的电路图形；s323，将多层电路图形的生瓷带叠压在一起高温烧结，得到多层结构的底座。

14、(三)有益效果

15、本公开的动态静电吸盘及其制备方法，利用静电吸附模块实现对晶圆的均匀、稳定地吸附，同时利用面型调节模块实现对静电吸盘表面轮廓的动态调节，以满足对晶圆吸附面型的精密控制，兼顾了吸盘的夹持功能与动态载物台的面型调节功能。该动态静电吸盘能在大气和真空环境下同时使用，且吸附力均匀。

技术特征：

1.一种动态静电吸盘，其特征在于，自上而下依次包括：

2.根据权利要求1所述的动态静电吸盘，其特征在于，所述静电吸附模块(1)的厚度为1～8mm。

3.根据权利要求1所述的动态静电吸盘，其特征在于，所述静电吸附模块(1)中的介电层(12)和基体(14)的材料为陶瓷、玻璃和石英中的任意一种；所述凸点阵列(11)通过机械加工或激光加工所述介电层(12)得到，相邻所述凸点之间设有间隙；

4.根据权利要求1所述的动态静电吸盘，其特征在于，所述面型调节模块(2)中压电陶瓷驱动器阵列(21)采用方形排列、三角形排列和环形排列方式中的任意一种。

5.根据权利要求4所述的动态静电吸盘，其特征在于，所述压电陶瓷驱动器阵列(21)中相邻压电陶瓷驱动器的间距为1～10mm；

6.根据权利要求1所述的动态静电吸盘，其特征在于，所述底座(3)由多层结构叠加而成，每层结构上设有所需的电路图形；

7.根据权利要求1所述的动态静电吸盘，其特征在于，所述凸点阵列(11)、所述电极层(13)和所述压电陶瓷驱动器阵列(21)的大小形状相匹配。

8.一种根据权利要求1～7中任意一项所述的动态静电吸盘的制备方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的动态静电吸盘的制备方法，其特征在于，所述s3中加工面型调节模块(2)包括：

10.根据权利要求8所述的动态静电吸盘的制备方法，其特征在于，所述s3中加工底座(3)包括：

技术总结
本公开提供一种动态静电吸盘及其制备方法，该动态静电吸盘自上而下依次包括：静电吸附模块(1)，包括介电层(12)、电极层(13)和基体(14)，介电层(12)上设有凸点阵列(11)，用于通过静电力吸附晶圆(4)；面型调节模块(2)，包括压电陶瓷驱动器阵列(21)，用于通过施加电压动态调控晶圆(4)的面型；底座(3)，用于承载静电吸附模块(1)和面型调节模块(2)，以及引出压电陶瓷驱动器阵列(21)的电极引线。本公开的动态静电吸盘在稳定吸附晶圆的同时可以实现对晶圆面型的精密控制。

技术研发人员：罗先刚,王强,李建,王彦钦,赵波,范凯莉,王长涛
受保护的技术使用者：中国科学院光电技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24