氧化鋁陶瓷手臂在半導(dǎo)體工藝中的優(yōu)勢

  鈞杰陶瓷是一家專業(yè)生產(chǎn)氧化鋁陶瓷手臂的精密陶瓷加工廠家，對氧化鋁陶瓷手臂有獨特的見解，本文簡述了氧化鋁陶瓷手臂在半導(dǎo)體工藝中的優(yōu)勢，希望對大家有所幫助。如果對氧化鋁陶瓷手臂有相關(guān)加工需求，可聯(lián)系我們公司電話：13712574098（微信同號）。

氧化鋁陶瓷手臂出現(xiàn)背景：

  在半導(dǎo)體制造工業(yè)中，石墨以及熱解氮化硼 (PBN) 、碳化硅 (SiC)等非金屬材料已經(jīng)占據(jù)市場多年，它們的純度、耐化學(xué)品性以及熱沖擊性等材料性質(zhì)，使得它們非常適合于要求繁雜且苛刻半導(dǎo)體制造工藝中。盡管它們勉強能適用于半導(dǎo)體制造工藝，但這個新興行業(yè)競爭相對來說比較激烈，半導(dǎo)體制造工藝需要減少循環(huán)時間和廢品率，以求創(chuàng)新發(fā)展。這種情況下，其材料也就需要進一步創(chuàng)新。

  陶瓷材料一般不用于從單晶硅制造單個晶片的切片工藝，它們主要應(yīng)用在隨后的晶片加工步驟中，包括離子的注入、沉積和蝕刻工藝。

  隨著對工藝精度的需求大大增加，連接器尺寸跳樓式減小，從通常的30納米 (nm) 到大約10納米。同時為了提高整體生產(chǎn)率，需要處理更大的單個晶片。為了向450毫米晶圓加工的轉(zhuǎn)變，也就對材料和組件提出了更高的要求。

氧化鋁陶瓷手臂需要通過的考驗：

  在半導(dǎo)體制造工業(yè)的大多數(shù)生產(chǎn)設(shè)施中，晶圓由搬運機器人在各個加工站之間移動。由于晶圓非常薄，且非常易碎，我們對其便需要更仔細(xì)的物理處理，而晶圓極易被顆粒污染，一旦被污染，這個晶圓就報廢了。所以對清潔度的需求是十分嚴(yán)苛的，防止將污染顆粒引入晶圓在半導(dǎo)體制造工藝中至關(guān)重要。

  處理過程中，十分關(guān)鍵的就是機械臂上的“末端執(zhí)行器”，它負(fù)責(zé)拾取晶圓并將其在工作站之間運輸以進行處理。末端執(zhí)行器必須具有良好的重量與剛度比，并且盡可能純凈，以最大程度地降低加工過程中晶片受到污染的風(fēng)險。

  對末端執(zhí)行器材料要求的說明中，符合的有兩種：鋁和氧化鋁陶瓷。然而，在可能存在腐蝕性化學(xué)物質(zhì)的情況下，鋁不是一個好的選擇，因為它難以保持清潔，它更傾向于與清潔介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使末端執(zhí)行器變形，并可能在過程中引入更多污染物。
  鋁還存在晶片處理操作的物理問題，它較高的慣性會導(dǎo)致其以較高的運動速率，進行不規(guī)律的運動。鋁是一種相對脆弱且容易變形的金屬材料，這種變形意味著當(dāng)末端執(zhí)行器拿起晶片時，它可能無法正確定位。而我們?nèi)庋劭赡芸床坏阶冃?，這意味著它在我們發(fā)現(xiàn)問題之前可能已經(jīng)處理了多個零件，從而造成更大的損失。

  相比之下，高純度氧化鋁卻可以“清潔燃燒”以去除痕量污染物，為規(guī)范者和系統(tǒng)設(shè)計者降低風(fēng)險。氧化鋁末端執(zhí)行器具有出色的強度，并且能夠用化學(xué)物質(zhì)清潔而不會被影響，它即便在質(zhì)量較小的情況下，仍然非常堅硬，因此減少了與鋁制品相關(guān)的慣性問題。這也就允許機器人以更短的穩(wěn)定時間更快地移動到準(zhǔn)確位置。因為氧化鋁末端執(zhí)行器在到達物理斷裂點之前根本不會變形，變形問題也被否定了。

  氧化鋁不僅是在其它領(lǐng)域中也發(fā)揮著很大的作用，在末端執(zhí)行器的物理設(shè)計方面更是具有顯著的優(yōu)勢。為了縮短周期時間并使過程“智能化”，越來越多的末端執(zhí)行器需要配備光學(xué)檢測器，該檢測器可以掃描整個盒式磁帶并將機械臂自動移動到正確的位置以進行拾取或存放一個晶圓。同時，制造商也在尋求具有相同真空容量的更小、更薄的末端執(zhí)行器。結(jié)合這些特征中的一個或兩個所需的額外加工對于鋁來說將是非常困難的，但由于氧化鋁在較低的厚度下具有更高的強度，因此可以使用氧化鋁來實現(xiàn)。

  對于沉積過程，室壁必須是化學(xué)惰性的，并且在高溫下物理穩(wěn)定。在這里，指定者通常面臨在氧化鋯和氧化鋁室襯里之間的選擇。雖然氧化鋯很有效，但它更昂貴，而且不太容易適應(yīng)個性化要求。純度為 99.5% 或更高的氧化鋁具有非常強的介電特性，并且很容易根據(jù)客戶要求成型。

  所以，氧化鋁陶瓷末端執(zhí)行器也就應(yīng)運而生，它極致的性價比使它成為半導(dǎo)體制造工藝中的新寵兒，一般的，我們通常稱它為氧化鋁陶瓷手臂。