หัวจับเซรามิก Bernoulli — การจัดการเวเฟอร์แบบไม่สัมผัส สำหรับเวเฟอร์บางและเปราะบาง

หัวจับชิ้นงานเซรามิกแบบเบอร์นูลลีของ St.Cera ใช้หลักการยกตัวตามหลักอากาศพลศาสตร์ในการจัดการแผ่นเวเฟอร์โดยไม่ต้องสัมผัสโดยตรง ผลิตจากอลูมินา (Al₂O₃) หรือซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ที่มีความบริสุทธิ์สูง 99.8% มีหัวฉีดที่ผ่านการกลึงอย่างแม่นยำเพื่อพ่นก๊าซแรงดันสูงออกมาสร้างฟิล์มอากาศบางๆ ระหว่างหัวจับชิ้นงานกับแผ่นเวเฟอร์ หลักการแบบไม่สัมผัสนี้ช่วยขจัดปัญหาการปนเปื้อนด้านหลัง การบิ่นของขอบ และความเสียหายของพื้นผิว ทำให้เหมาะสำหรับแผ่นเวเฟอร์บาง (≤100 μm) เปราะบาง หรือบิดเบี้ยว วัสดุเซรามิกมีความแข็งแรงดัดงอสูง (361 MPa สำหรับ Al₂O₃; สูงถึง 550–600 MPa สำหรับ SiC) น้ำหนักเบา และมีความเสถียรทางมิติที่ดีเยี่ยม ทำให้มั่นใจได้ถึงการวางตำแหน่งที่ทำซ้ำได้ในหุ่นยนต์ถ่ายโอนเวเฟอร์ความเร็วสูง

หมายเหตุเกี่ยวกับวัสดุ:อะลูมินา (Al₂O₃) เป็นวัสดุที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดสำหรับชิ้นส่วนเซรามิกปลายแขนจับชิ้นงานในกระบวนการจัดการแผ่นเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ เนื่องจากมีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยมทั้งด้านความแข็ง ความเป็นฉนวนไฟฟ้า ความเสถียรทางเคมี และความคุ้มค่า ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) มีค่าการนำความร้อนสูงกว่า ความแข็งสูงกว่า และทนต่อการสึกหรอได้ดียิ่งขึ้น เหมาะสำหรับงานที่ต้องการความทนทานสูง ในขณะที่เซอร์โคเนียที่เสถียรด้วยอิตเทรียม (ZrO₂) มีค่าความเหนียวแตกหักสูงที่อุณหภูมิห้อง แต่ไม่ค่อยได้ใช้ในงานประเภทนี้เนื่องจากมีความหนาแน่นสูงกว่าและมีลักษณะการขยายตัวทางความร้อนที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตาม อาจพิจารณาใช้ในกรณีเฉพาะที่ต้องการความเหนียวแตกหักสูงเป็นพิเศษ โปรดปรึกษาทีมงานด้านเทคนิคของเราเพื่อขอคำแนะนำในการเลือกวัสดุ

ข้อกำหนด(อ้างอิงจากอะลูมิเนียม 99.8%)₂O₃):

หลักการทำงาน:

อากาศอัดหรือไนโตรเจน (0.2–0.6 MPa) ถูกส่งผ่านช่องภายในและออกมาทางหัวฉีดที่มีความแม่นยำสูง กระแสลมที่เร่งความเร็วจะสร้างโซนความดันต่ำเหนือปลายหัวจับ (ปรากฏการณ์เบอร์นูลลี) ทำให้เกิดแรงยกที่ช่วยพยุงแผ่นเวเฟอร์ไว้ที่ช่องว่าง 50–200 μm โดยไม่มีรูสุญญากาศหรือแผ่นรองใดๆ สัมผัสกับด้านหลังของแผ่นเวเฟอร์

การใช้งาน:

• • การจัดการแผ่นเวเฟอร์บาง (≤50 μm) หลังการเจียรด้านหลัง
• • การขนส่งเวเฟอร์ที่บิดเบี้ยว (เช่น หลังจากการเคลือบด้วย CVD หรือการอบอ่อน)
• • การถ่ายโอนเซลล์แสงอาทิตย์และแผ่นรองพื้นแซฟไฟร์ LED
• • ระบบอัตโนมัติในห้องปลอดเชื้อที่ไม่ต้องการให้เกิดอนุภาคใดๆ
• • การจัดการแผงกระจกในกระบวนการผลิตจอแสดงผล

กระบวนการผลิต:

แผ่นเซรามิกขึ้นรูปด้วยการเผาผนึกจากผงบริสุทธิ์สูง → การขึ้นรูปด้วยเครื่อง CNC 5 แกน สำหรับช่องก๊าซและรูหัวฉีด (เส้นผ่านศูนย์กลาง 0.3–1.0 มม. ความคลาดเคลื่อน ±0.01 มม.) → การขัดผิวให้ได้ค่า Ra ≤0.4 μm → การทำความสะอาดด้วยคลื่นอัลตราโซนิค → การทดสอบการรั่วไหลของฮีเลียม (ช่องก๊าซ) ไม่จำเป็นต้องเคลือบผิว เนื่องจากพื้นผิวเซรามิกเปล่ามีความเฉื่อยทางเคมีและไม่ก่อให้เกิดการปนเปื้อน

การควบคุมคุณภาพ:

• • การตรวจสอบขนาด 100% (CMM) ของตำแหน่งหัวฉีด ความยาวแขน และความเรียบ
• • การทดสอบความสม่ำเสมอของการไหลของอากาศ: แรงดันตกคร่อม ≤5% ในทุกหัวฉีด
• • การทดสอบการรั่วไหล: ช่องก๊าซถูกปิดผนึกที่ 0.6 MPa โดยไม่มีการลดลงของความดันในช่วง 30 วินาที
• • ตรวจสอบด้วยสายตาภายใต้กล้องจุลทรรศน์กำลังขยาย 20 เท่า เพื่อหา รอยแตกขนาดเล็กหรือเสี้ยน

Aข้อดีเหนือกว่าหัวจับชิ้นงานแบบสัมผัสทั่วไป:

• • ไม่มีการปนเปื้อนที่ด้านหลังของเวเฟอร์ — ไม่มีการสัมผัสทางกลไก
• • ไม่มีรอยบิ่นหรือแตกหักที่ขอบของแผ่นเวเฟอร์บางๆ
• • สามารถจัดการกับแผ่นเวเฟอร์ที่บิดเบี้ยว (โค้งงอได้ถึง 1 มม.) โดยคงช่องว่างไว้ได้อย่างมั่นคง
• • ขจัดปัญหาการบำรุงรักษาเครื่องกำเนิดสุญญากาศและหัวจับแบบรูพรุน
• • โครงสร้างเซรามิกทนทานต่อการสึกหรอและการกัดกร่อนจากสารเคมี

การปรับแต่ง:

• • มีให้เลือกสำหรับขนาดเวเฟอร์ 200 มม., 300 มม. หรือขนาดที่กำหนดเอง
• • รูปแบบหัวฉีดแก๊ส: แบบตรง แบบเฉียง หรือแบบหมุนวน
• • วัสดุ: อลูมินา (มาตรฐาน) หรือ ซิลิคอนคาร์ไบด์ (เพื่อการนำความร้อนและความทนทานต่อการสึกหรอสูงสุด)
• • ความยาวแขน หน้าแปลนยึด และตำแหน่งช่องจ่ายแก๊ส เป็นไปตามแบบร่างของผู้ผลิต (OEM)

ข้อจำกัด:

การนำหลักการของเบอร์นูลลีไปใช้ (การออกแบบหัวฉีด ช่องว่างอากาศ) นั้นอยู่นอกเหนือขอบเขตของตารางคุณสมบัติวัสดุที่ให้มา คุณสมบัติทางกลและทางความร้อนข้างต้นเป็นไปตามเอกสารข้อมูลที่ให้มาสำหรับ Al₂O₃ 99.8% อย่างเคร่งครัด ไม่คาดว่าจะเกิดการเสื่อมประสิทธิภาพของเซรามิกภายใต้การไหลของก๊าซแรงดันสูงโดยอิงจากคุณสมบัติวัสดุเหล่านี้ สำหรับเวเฟอร์ที่ไวต่อการไหลของก๊าซ (เช่น MEMS ที่มีโครงสร้างเปราะบาง) ควรปรับแรงดันก๊าซและการออกแบบหัวฉีดให้เหมาะสม