超声SAT技术—陶瓷静电卡盘层析缺陷检测

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。

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。