氧化鋁陶瓷手臂在半導(dǎo)體工藝中的優(yōu)勢(shì)

  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(duì)氧化鋁陶瓷手臂有獨(dú)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(shì)，希望對(duì)大家有所幫助。如果對(duì)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(hào)）。

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(chǎng)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(qiáng)能適用于半導(dǎo)體制造工藝，但這個(gè)新興行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)來說比較激烈，半導(dǎo)體制造工藝需要減少循環(huán)時(shí)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(jìn)一步創(chuàng)新。

  陶瓷材料一般不用于從單晶硅制造單個(gè)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(duì)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(shí)為了提高整體生產(chǎn)率，需要處理更大的單個(gè)晶片。為了向450毫米晶圓加工的轉(zhuǎn)變，也就對(duì)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(yàn)：

  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(yùn)機(jī)器人在各個(gè)加工站之間移動(dòng)。由于晶圓非常薄，且非常易碎，我們對(duì)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(gè)晶圓就報(bào)廢了。所以對(duì)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(jī)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(yùn)輸以進(jìn)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(xiǎn)。

  對(duì)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(gè)好的選擇，因?yàn)樗y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(huì)導(dǎo)致其以較高的運(yùn)動(dòng)速率，進(jìn)行不規(guī)律的運(yùn)動(dòng)。鋁是一種相對(duì)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(shí)，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(gè)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(jì)者降低風(fēng)險(xiǎn)。氧化鋁末端執(zhí)行器具有出色的強(qiáng)度，并且能夠用化學(xué)物質(zhì)清潔而不會(huì)被影響，它即便在質(zhì)量較小的情況下，仍然非常堅(jiān)硬，因此減少了與鋁制品相關(guān)的慣性問題。這也就允許機(jī)器人以更短的穩(wěn)定時(shí)間更快地移動(dòng)到準(zhǔn)確位置。因?yàn)檠趸X末端執(zhí)行器在到達(dá)物理斷裂點(diǎn)之前根本不會(huì)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(jì)方面更是具有顯著的優(yōu)勢(shì)。為了縮短周期時(shí)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(cè)器，該檢測(cè)器可以掃描整個(gè)盒式磁帶并將機(jī)械臂自動(dòng)移動(dòng)到正確的位置以進(jìn)行拾取或存放一個(gè)晶圓。同時(shí)，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(gè)或兩個(gè)所需的額外加工對(duì)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(qiáng)度，因此可以使用氧化鋁來實(shí)現(xiàn)。

  對(duì)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(gè)性化要求。純度為 99.5% 或更高的氧化鋁具有非常強(qiáng)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(yùn)而生，它極致的性價(jià)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。