韩国 AKTECH 半导体真空阀静电卡盘组件工作原理

更新时间：2026-09-29

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半导体刻蚀、薄膜沉积等工艺均在真空腔体内部完成，普通机械卡爪、真空吸盘无法满足高真空环境下晶圆夹持需求。韩国 AKTECH 真空阀静电卡盘组件，集成静电吸附单元、真空管路与真空阀控制模块，依靠静电效应完成晶圆固定，同时通过配套真空阀实现腔体压力、背侧冷却气体的通断与稳压调节，是半导体真空工艺腔体的核心承载组件。

整套组件主要由陶瓷介质层、内置电极、温控流道、背侧气体微孔、真空阀组、高压供电回路、支撑基座构成。陶瓷介质层选用高纯度氮化铝或氧化铝陶瓷，作为电极与晶圆之间的绝缘隔离层，内部埋置金属电极，真空阀组独立控制腔体真空抽取与氦气冷却回路的通断，各模块协同完成晶圆夹持、温控、工艺后卸片全流程。

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静电夹持是组件的核心工作机制。高压电源向埋设在陶瓷内部的电极施加直流电压，电极表面形成稳定电场，电场穿透陶瓷介质层，使放置在盘面的晶圆背部产生感应异号电荷。基于异种电荷相互吸引的物理效应，晶圆被均匀吸附在卡盘陶瓷表面。吸附力分布在晶圆整个背面，不会像机械卡环那样遮挡晶圆边缘，等离子体可以完整作用于晶圆表面。根据陶瓷介质电阻率不同，可分为库仑型与 J-R 型两种吸附模式。库仑型采用高阻陶瓷介质，依靠纯粹的极化电荷产生吸附力，断电后残余电荷少，卸片响应稳定；J-R 型介质具备一定微弱导电性，界面可形成更高吸附力，适配需要更大夹持力的工艺场景。

真空阀单元承担压力调控与冷却介质输送功能。在腔体抽真空阶段，真空阀打开，将腔体内部气体抽出，建立工艺所需高真空环境。晶圆吸附完成后，真空阀切换通路，向晶圆与陶瓷盘面之间的微小间隙通入氦气。氦气作为导热介质，填充晶圆与卡盘之间的微观缝隙，降低界面热阻，把晶圆在等离子加工过程产生的热量传导至卡盘内部的温控流道，实现晶圆温度均匀控制。真空阀可以实时调节氦气供给压力，维持稳定的背侧换热条件，保证整片晶圆温度偏差控制在工艺允许范围。

工艺结束后的卸片过程需要处理残余电荷。切断电压后，晶圆与卡盘之间仍会残留部分电荷，形成残余吸附力，直接抬升晶圆容易造成晶圆碎裂。整套组件会通过电压反向中和的方式，抵消界面残留电荷，同时真空阀配合微调背侧氦气压力，辅助晶圆与盘面分离。待静电力基本消除，顶针机构将晶圆平稳抬升，完成卸片。真空阀在此阶段关闭氦气回路，防止气体大量涌入破坏腔体真空状态。

在整套工作流程中，真空阀与静电卡盘相互配合，二者不可割裂。静电卡盘负责晶圆固定与温度管理，真空阀负责腔体真空维持、冷却气体供给与气路切换。如果真空阀出现启闭异常，会造成背侧氦气压力波动，晶圆温度分布失衡，直接影响刻蚀或薄膜沉积的均匀性；静电卡盘吸附不稳定，则会引发晶圆位移，造成工艺报废。

AKTECH 这套组件面向半导体真空工艺场景设计，依靠静电夹持替代机械夹紧，减少颗粒产生，降低晶圆形变。真空阀与静电卡盘一体化集成，减少独立部件装配带来的密封隐患，适配刻蚀、PVD、CVD 等多种等离子体工艺腔体。整套组件运行依靠基础电学与流体力学原理，通过电场、真空、冷却气体的协同控制，在高真空环境下稳定完成晶圆夹持、温控、卸片，保障半导体晶圆加工过程的一致性。

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