真空控温卡盘(Chuck)是半导体制造及测试领域中用于固定、支撑晶圆,并准确控制其温度的核心设备。它通过真空吸附或静电吸附技术固定晶圆,同时集成高精度温控系统,确保晶圆在加工或测试过程中保持稳定的位置和均匀的温度分布。

一、真空控温卡盘Chuck功能介绍
固定与支撑:
真空控温卡盘通过真空吸附或静电吸附方式,将晶圆牢牢固定在其表面,防止晶圆在加工或测试过程中发生位移、晃动或变形。
真空吸附方式通过卡盘内部的气道和表面小孔,利用真空负压将晶圆吸附在表面,适用于大多数需要稳定夹持但电学要求不高的场合。
静电吸附方式则通过施加高压在卡盘和晶圆背面之间产生静电力来吸附晶圆,适用于对颗粒污染控制要求高或需要背面无接触的场合。
热管理:
真空控温卡盘内置温控系统,能够准确控制晶圆的温度。
温控系统通常采用液体冷却/加热方式,卡盘内部有流体通道(通常使用去离子水或特殊冷却液),通过外部温控单元准确控制流体的温度,从而控制晶圆温度。
部分卡盘还采用热电制冷器(利用帕尔贴效应)实现更快速的加热或制冷。
二、真空控温卡盘Chuck特点与优势
高精度定位:
真空控温卡盘具有高的平面度,确保晶圆被吸附后保持高度平整。
平面度是获得高分辨率、均匀图形的关键基础,对于光刻、刻蚀等工艺尤为重要。
宽温度范围与高稳定性:
真空控温卡盘支持宽温度范围(如-70℃至+200℃),并具备高温度精度与稳定性控制。
多区控温技术可确保晶圆表面温度均匀分布,避免因温度不均匀导致的晶圆变形或工艺缺陷。
真空兼容性:
真空控温卡盘能够在高真空环境下保持稳定的性能,确保晶圆在真空条件下被牢固地固定。
真空兼容性对于离子注入、物理气相沉积(PVD)等需要在真空环境中进行的半导体工艺至关重要。
模块化与定制化设计:
真空控温卡盘可根据不同应用场景进行定制化设计,如支持不同尺寸晶圆、提供标准或高隔离性配置等。
模块化设计使得卡盘易于维护和升级,降低了使用成本。
叁、真空控温卡盘Chuck应用场景
半导体制造:
在光刻、刻蚀、薄膜沉积等工艺中,真空控温卡盘为晶圆提供稳定的承载平台,确保加工的准确性和重复性。
在离子注入工艺中,卡盘通过冷却系统保护晶圆免受高温损伤。
半导体测试:
在晶圆测试(如WAT、CP测试)中,真空控温卡盘为晶圆提供稳定的测试环境,确保测试结果的准确性。
在探针台中,卡盘作为电学接地或偏置电压的施加点,为晶圆上的器件提供参考电位或偏置条件。
其他高精度加工领域:
真空控温卡盘还可应用于太阳能电池板制造、光学镜片加工等领域,为高精度加工提供稳定支撑和温度控制。
真空控温卡盘Chuck内置多个温度传感器,实现多区控温,温度均匀性高,在半导体封测工艺中,真空控温卡盘为晶圆测试提供稳定的温度环境,确保测试结果的准确性。在光刻工艺中,卡盘的高平面度和高精度定位功能确保光刻对准的准确性,提高芯片良率。