氧化铝陶瓷手臂在半导体工艺中的优势

 钧杰陶瓷是一家专业生产氧化铝陶瓷手臂的精密陶瓷加工厂家，对氧化铝陶瓷手臂有独特的见解，本文简述了氧化铝陶瓷手臂在半导体工艺中的优势，希望对大家有所帮助。如果对氧化铝陶瓷手臂有相关加工需求，可联系我们公司电话：13712574098（微信同号）。

氧化铝陶瓷手臂出现背景：

  在半导体制造工业中，石墨以及热解氮化硼 (PBN) 、碳化硅 (SiC)等非金属材料已经占据市场多年，它们的纯度、耐化学品性以及热冲击性等材料性质，使得它们非常适合于要求繁杂且苛刻半导体制造工艺中。尽管它们勉强能适用于半导体制造工艺，但这个新兴行业竞争相对来说比较激烈，半导体制造工艺需要减少循环时间和废品率，以求创新发展。这种情况下，其材料也就需要进一步创新。

  陶瓷材料一般不用于从单晶硅制造单个晶片的切片工艺，它们主要应用在随后的晶片加工步骤中，包括离子的注入、沉积和蚀刻工艺。

  随着对工艺精度的需求大大增加，连接器尺寸跳楼式减小，从通常的30纳米 (nm) 到大约10纳米。同时为了提高整体生产率，需要处理更大的单个晶片。为了向450毫米晶圆加工的转变，也就对材料和组件提出了更高的要求。

氧化铝陶瓷手臂需要通过的考验：

  在半导体制造工业的大多数生产设施中，晶圆由搬运机器人在各个加工站之间移动。由于晶圆非常薄，且非常易碎，我们对其便需要更仔细的物理处理，而晶圆极易被颗粒污染，一旦被污染，这个晶圆就报废了。所以对清洁度的需求是十分严苛的，防止将污染颗粒引入晶圆在半导体制造工艺中至关重要。

  处理过程中，十分关键的就是机械臂上的“末端执行器”，它负责拾取晶圆并将其在工作站之间运输以进行处理。末端执行器必须具有良好的重量与刚度比，并且尽可能纯净，以 大程度地降低加工过程中晶片受到污染的风险。

  对末端执行器材料要求的说明中，符合的有两种：铝和氧化铝陶瓷。然而，在可能存在腐蚀性化学物质的情况下，铝不是一个好的选择，因为它难以保持清洁，它更倾向于与清洁介质发生化学反应，使末端执行器变形，并可能在过程中引入更多污染物。
  铝还存在晶片处理操作的物理问题，它较高的惯性会导致其以较高的运动速率，进行不规律的运动。铝是一种相对脆弱且容易变形的金属材料，这种变形意味着当末端执行器拿起晶片时，它可能无法正确定位。而我们肉眼可能看不到变形，这意味着它在我们发现问题之前可能已经处理了多个零件，从而造成更大的损失。

  相比之下，高纯度氧化铝却可以“清洁燃烧”以去除痕量污染物，为规范者和系统设计者降低风险。氧化铝末端执行器具有出色的强度，并且能够用化学物质清洁而不会被影响，它即便在质量较小的情况下，仍然非常坚硬，因此减少了与铝制品相关的惯性问题。这也就允许机器人以更短的稳定时间更快地移动到准确位置。因为氧化铝末端执行器在到达物理断裂点之前根本不会变形，变形问题也被否定了。

  氧化铝不仅是在其它领域中也发挥着很大的作用，在末端执行器的物理设计方面更是具有显著的优势。为了缩短周期时间并使过程“智能化”，越来越多的末端执行器需要配备光学检测器，该检测器可以扫描整个盒式磁带并将机械臂自动移动到正确的位置以进行拾取或存放一个晶圆。同时，制造商也在寻求具有相同真空容量的更小、更薄的末端执行器。结合这些特征中的一个或两个所需的额外加工对于铝来说将是非常困难的，但由于氧化铝在较低的厚度下具有更高的强度，因此可以使用氧化铝来实现。

  对于沉积过程，室壁必须是化学惰性的，并且在高温下物理稳定。在这里，指定者通常面临在氧化锆和氧化铝室衬里之间的选择。虽然氧化锆很有效，但它更昂贵，而且不太容易适应个性化要求。纯度为 99.5% 或更高的氧化铝具有非常强的介电特性，并且很容易根据客户要求成型。

  所以，氧化铝陶瓷末端执行器也就应运而生，它极致的性价比使它成为半导体制造工艺中的新宠儿，一般的，我们通常称它为氧化铝陶瓷手臂。