一种高表面平整度用于晶圆加工的真空吸盘的制备方法与流程

本发明属于芯片加工，具体涉及一种真空吸盘的制备方法。

背景技术：

1、在半导体领域中，真空吸盘是一种必须的工具，用于夹持和定位晶圆，以便进行加工或检测。真空吸盘用于半导体制造中的各个阶段，包括切割、清洗、涂覆、曝光、检查和测试等工序。真空吸盘的主要原理是通过在夹持区域内制造真空来吸附和固定工件，确保其稳定和精准的定位，从而保证加工过程的精度和可靠性。

2、传统的真空吸盘的核心部件是由氧化铝陶瓷(纯度为99.5％)制造，以防止重金属污染。由于夹具顶部由多孔氧化铝陶瓷制成，氧化铝多孔陶瓷的孔径为2-20微米，由于孔径较大，灰尘可以轻易进入这些孔道，并降低夹持平整度(a new vacuum pin chuck for arflaser lithography，microelectronic engineering 61–62(2002)113–121)。

3、随着半导体领域的技术进步，要求在30毫米方形区域内处理晶圆的夹具的表面粗糙度必须小于30纳米。同时，要求多孔真空吸盘应具有相对较低的电阻率，以避免产生静电。现有技术制备的真空吸盘，其核心部件多孔陶瓷，由于使用原料为陶瓷前驱体粉末烧结得到，粉末颗粒尺寸不均匀，导致多孔陶瓷表面平整度差，孔隙不均匀，孔径较大，灰尘容易进入孔道，影响表面平整度，另外电阻率较高容易产生静电，难以满足实际使用需求。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种高表面平整度用于晶圆加工的真空吸盘，以解决上述背景技术中提出的问题。本发明的技术方案包括以下步骤：第一步，取100克水，并加入0.05～0.5克茶多酚进行溶解,并保持在0～10℃的温度状态。第二步，向上述溶液中加入温度10℃以下，100～200克不含氯离子可水合氧化镁，搅拌均匀形成浆料；第三步，在15℃～30℃温度条件下，30分钟内，将上述陶瓷浆料在模具中10～1000mpa的压力下，压制成片；第四步，将压滤后的陶瓷片置于水中水化1～10天；第五步，对水化完成后的陶瓷片进行烘干，并在1200℃～1600℃的高温下进行热处理，从而得到高表面平整度的多孔陶瓷片。制备得到的多孔陶瓷片的孔径为80～300纳米，孔隙率42％～67％表面未经打磨的平整度小于20纳米。最后，将该多孔陶瓷片装入金属托具中，制成高表面平整度的真空吸盘。

2、在第一步中加入茶多酚的目的是作为缓凝剂，以减缓可水合氧化镁的水合速度。保持低温状态的原因是控制水合速度，防止压片前，浆料固结。第三步的压滤成型工艺并非现有的多孔陶瓷制备工艺，因为压滤在环保领域通常用于污泥脱水。在多孔陶瓷制备技术领域中，现有的精细陶瓷原料通常不具备粘性，因此无法通过压滤进行成型。而可水合氧化镁由于其颗粒表面与水反应生成凝胶，具有胶凝性，且反应还没有完成，因此可以通过压滤进行成型。压滤成型后，限制了粉体的体积，可水合氧化镁在水中继续与水反应，新产生的凝胶填充了原可水合氧化镁的孔隙，使得结构得到均匀化，不存在原有的孔隙，而是变成均匀的氢氧化镁凝胶。最后，通过高温热处理将均匀的氢氧化镁凝胶转变为高表面平整度的氧化镁多孔陶瓷。

3、有益效果：本发明公布的一种高表面平整度的用于晶圆加工的真空吸盘的制备方法，使用可水合氧化镁粉体作为原料，通过限域凝胶化实现均匀结构，通过热处理得到高表面平整度多孔陶瓷材料，且具有亚微米和纳米级均匀分布的孔径和可控的孔隙率，且没有使用任何有机造孔剂，制备方法绿色环保，利用制备的多孔陶瓷装配的真空吸盘具有高的表面平整度，且孔隙较小，灰尘难以进入。

技术特征：

1.一种高表面平整度用于晶圆加工的真空吸盘的制备方法，其特征在于：包括下述步骤：第一步，取100克水，并加入茶多酚进行溶解，并保持在0～10℃的低温状态；第二步，在上述溶液中加入温度10℃以下，100～200克不含氯离子可水合氧化镁，搅拌均匀形成浆料；第三步，在15℃～30℃温度条件下，30分钟内，将上述陶瓷浆料在模具中压制成片；第四步，将压制的陶瓷片置于水中静置，使继续完成水合反应；第五步，对水合完成后的陶瓷片进行烘干，并在1200℃～1600℃的高温下进行热处理，从而得到高表面平整度的多孔陶瓷片；制备得到的多孔陶瓷片的孔径为80～300纳米，孔隙率42％～67％表面未经打磨的平整度小于20纳米；最后，将该多孔陶瓷片装入金属托具中，制成高表面平整度的真空吸盘。

2.根据权利要求1所述的一种高表面平整度用于晶圆加工的真空吸盘的制备方法，其特征在于：所述茶多酚的加入量为0.05～0.5克。

3.根据权利要求1所述的一种高表面平整度晶圆加工的真空吸盘的制备方法，其特征在于：所述模具中压滤成片的压力为10mpa～1000mpa。

4.根据权利要求1所述的一种高表面平整度用于晶圆加工的真空吸盘的制备方法，其特征在于：所述水中静置时间为1～10d。

5.根据权利要求1所述的一种高表面平整度用于晶圆加工的真空吸盘的制备方法，其特征在于：所述水热反应的温度为250～300℃，反应时间为8～12h。

技术总结本发明公布了一种高表面平整度用于晶圆加工的真空吸盘的制备方法，该方法使用不含氯离子可水合氧化镁和茶多酚为原料，通过压滤成型和高温烧结的方式制备高表面平整度的多孔陶瓷片。制备得到的多孔陶瓷片的孔径为80～300纳米，孔隙率42％～67％表面未经打磨的平整度小于20纳米，将该多孔陶瓷片装入金属托具中，可制成高表面平整度的真空吸盘。技术研发人员：王一帆,邱国锋,潘臻豪,王希宇,罗正杰,林艳娜受保护的技术使用者：爱科美材料科技（南通）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1