Robot manipulující s destičkami se může pohybovat pouze o několik set milimetrů najednou, ale jeho práce leží blízko středu výtěžnosti polovodiče. Vkládá destičky do procesních komor, přenáší je mezi stanicemi, podporuje kontrolní sekvence a opakuje stejný pohyb po tisíce cyklů. Malá chyba polohování, nestabilní koncový efektor, povrchová vada nebo několik nežádoucích částic může změnit rutinní manipulační krok v nákladné přerušení procesu.
To je důvodultra{0}}přesné keramické komponentyjsou stále důležitější v polovodičových zařízeních.
Části pro manipulaci-keramických plátků nejsou novinkou. Oxid hlinitý, karbid křemíku, safír a související umělá keramika se při zpracování polovodičů používají již léta. Změna je v úrovni požadavků. Menší geometrie zařízení, větší formáty waferů, vyšší propustnost, náročnější standardy čistých prostor a stále více automatizované továrny kladou větší odpovědnost na hardware manipulující s wafery.
Budoucnost polovodičových zařízení nebude definována pouze jedním materiálem. Bude záviset na pečlivě integrovaných strukturách-přesné žuly, minerálního odlitku, kovu, skla, uhlíkových vláken a keramiky-, které se používají tam, kde jejich fyzikální vlastnosti dávají smysl. Pro přenos plátků a kontaktní{4}}části plátků keramika často poskytuje praktickou rovnováhu tuhosti, čistoty, tepelné stability, elektrického chování a odolnosti proti opotřebení.
The Wafer{0}} Challenge
Oplatka je tenká, hodnotná a citlivá.
Leštěný povrch může nést aktivní struktury zařízení, jemné filmy nebo vrstvy vzorů, které nesnesou škrábance, částice, elektrostatický výboj nebo nekontrolovaný kontakt. Systémy pro manipulaci s polovodičovými destičkami- proto musí zvládat několik rizik najednou:
Mechanická výchylka při zrychlování a zpomalování
Poškození kontaktu na okrajích plátku nebo zadních opěrných bodech
Tvorba částic z opotřebení, oděru nebo degradace povrchu
Akumulace elektrostatického náboje
Tepelný pohyb při přenosu do vyhřívaných nebo vakuových procesních oblastí
Chemická expozice při nanášení, leptání, čištění nebo souvisejících procesech
Dlouhodobý-rozměrový posun po opakovaných pohybových cyklech
Koncové efektory-často nazývané lopatky na destičky, vidličky na destičky, keramické prsty nebo ramena pro přenos destiček-jsou funkční „ruce“ robota. Musí být rozměrově přesné, tepelně stabilní, hladké a dostatečně odolné proti otěru-, aby přenášely plátky bez kontaminace částicemi.coorstek
Komponenta pro manipulaci-oplatky proto není pouhým příslušenstvím robota. Je to řízené rozhraní mezi pohybujícím se strojem a vysoce{2}}hodnotným polovodičovým substrátem.
Proč se přesná keramika hodí k aplikaci
Oxid hlinitý a karbid křemíku jsou běžné materiály pro komponenty zpracovávající keramické destičky-, ačkoli výběr materiálu závisí na procesním prostředí a mechanické konstrukci.
Keramika z oxidu hlinitého, zvláště vysoce{0}}čistoty, je široce používána, protože nabízí elektrickou izolaci, odolnost proti opotřebení, chemickou stabilitu, tvrdost a praktickou rovnováhu mezi cenou-výkonem. Může být vyroben do koncových efektorů, vakuových sklíčidel, vodicích prvků, izolátorů, waferových člunů, prstenců a zakázkových konstrukčních součástí. Vysoce čistý oxid hlinitý se také používá v polovodičových zařízeních, kde je vyžadována tuhost a odolnost proti opotřebení.
Keramika z karbidu křemíku se volí, když je požadována vyšší tuhost, nižší tepelná roztažnost, silnější odolnost proti opotřebení nebo přísnější teplotní a chemické vlastnosti. Jeho vysoký Youngův modul pomáhá omezovat průhyb u dlouhých, štíhlých geometrií koncových efektorů. U ramena pro přenos destiček záleží na nízkém vychýlení, protože i malý vertikální pohyb na špičce může ovlivnit vůli destičky uvnitř kazet, plnicích portů, procesních komor nebo kontrolního zařízení.
Safír lze také použít pro specializovaná manipulační ramena a koncové -efektory, protože je odolný vůči teplu, plazmatu a povrchovému výkonu v náročných polovodičových prostředích.
Výběr materiálu by neměl být prováděn pouze ze seznamu nemovitostí. Oxid hlinitý může být praktičtější možností pro mnoho standardních-převodů plátků. Karbid křemíku může ospravedlnit jeho vyšší cenu a větší složitost obrábění, když dominuje tuhost, teplotní schopnost nebo chemická odolnost. Správný výběr závisí na velikosti plátku, rozpětí ramene, profilu pohybu, stavu vakua, elektrických požadavcích, designu kontaktů a specifikaci čistého prostoru.
Kontrola částic je designová disciplína
Při výrobě polovodičů absence viditelného poškození nestačí.
Mikroskopické částice mohou ovlivnit výtěžnost, zvláště když se vlastnosti zařízení zmenšují. Keramický koncový efektor musí být proto navržen a dokončen tak, aby se minimalizoval abrazivní kontakt, odštěpování, povrchové mikrotrhlinky a uvolňování částic. Geometrie kontaktu-waferu je obzvláště důležitá. Mnoho procesů upřednostňuje podporu pouze s řízenou hranou-, aby se zabránilo kontaktu s aktivní plochou destičky, zatímco nosná plocha musí zůstat hladká a stabilní v opakovaných cyklech.
Keramika nabízí užitečnou výhodu oproti některým konstrukcím kovových-kontaktů, protože může zabránit kontaminaci kovem a poskytuje vysokou odolnost proti opotřebení. Keramické komponenty však nejsou automaticky -bez částic. Špatné opracování, nedostatečná konečná úprava hran, pórovitost, poškození povrchu nebo nevhodné metody čištění mohou vytvářet vlastní rizika kontaminace. Průmyslové zdroje uvádějí, že keramická pórovitost, opotřebení a mikrotrhlinky mohou přispět k tvorbě částic, pokud materiál a povrchová úprava nejsou vhodné pro provozní prostředí.
Zde záleží na ultra{0}}přesnosti zpracování.
Broušení definuje geometrii. Lapování zlepšuje rovinnost a kvalitu kontaktu. Leštění nebo řízená jemná konečná úprava může snížit nerovnosti povrchu v kritických kontaktních oblastech. Čištění, balení a kontrola pak určí, zda komponenta dorazí připravená k integraci, spíše než aby vyžadovala přepracování v čistém výrobním prostředí zákazníka.
ESD vyžaduje vyvážený přístup
Elektrické chování je dalším důvodem, proč se keramika často objevuje v zařízeních pro-manipulaci s destičkami.
Standardní oxid hlinitý je elektricky izolující. To je užitečné pro izolaci součástí v polovodičových nástrojích, ale samotná izolace nezaručuje elektrostatickou bezpečnost. Izolační povrch může za určitých podmínek udržet náboj a elektrostatická přitažlivost může přitahovat částice směrem k plátku nebo vytvářet riziko související s ESD- pro citlivé struktury.
Elektrostatický náboj může přispět jak k poškození zařízení, tak k přitahování částic. Kontroly mohou zahrnovat uzemnění, ionizaci, vodivé nebo statické -disipativní složení materiálů, nátěry, řízení vlhkosti a procedury-specifické ESD.
Z toho důvodu by měla být keramická součást-bezpečná proti ESD specifikována požadovaným elektrickým výkonem, nikoli jednoduše označena jako „anti-statická“. Některé aplikace pro-manipulaci s destičkami používají statické-disipativní keramické směsi nebo upravené povlaky; jiní používají izolační keramiku v kombinaci se systémovou-strategií uzemnění a ionizace. Správný přístup musí být ověřen s ohledem na zákaznický fab protokol a návrh nástroje.
Přesnost je více než jen keramická součást
Pokud je rameno robota, montážní rozhraní, rám stroje nebo ovládání prostředí nestabilní, může být waferový koncový efektor perfektně opracován a přesto fungovat špatně.
Přesné polovodičové zařízení je systém. Keramický koncový efektor musí být v souladu s opakovatelností robota, podtlakovým snímačem nebo konstrukcí-podpory hran, profilem pohybu, geometrií zátěžového-portu a strukturální stabilitou základny zařízení. To je důvod, proč se keramické komponenty stále častěji objevují vedle přesných žulových základů, minerálních-odlitků, přesných kovových rozhraní a nosníků z uhlíkových-vláken.
UNPARALLELED® podporuje přesné keramické komponenty jako součást širší nabídky ultra{0}}přesných struktur, která zahrnuje přesnou žulu, minerální odlévání, obrábění kovů, přesné sklo, UHPC a přesné nosníky z uhlíkových-vláken. Pro výrobce polovodičových zařízení to může zjednodušit technickou diskuzi o základních plochách, montážních rozhraních, závitových vložkách, montážních vůlích a požadavcích na měření.
Zkušenosti společnosti s přesnými měřicími nástroji, kontrolovaným kontrolním prostředím, elektronickými nivelačními přístroji a laserovou interferometrií poskytují užitečný základ pro manipulaci s geometrickou stránkou složitých sestav součástí. V technické dokumentaci zákazníka by však měla být vždy definována zamýšlená třída pro čisté prostory, čistota keramiky, povrchová úprava, požadavky na kontrolu částic-, elektrická specifikace a protokol čištění.
Co vyžaduje příští generace
Další generace manipulace s polovodičovými destičkami bude vyžadovat nižší riziko částic, přísnější polohové řízení, rychlejší časy cyklů a opakovatelnější výkon v delších intervalech údržby. Velmi-přesné keramické komponenty budou hrát důležitou roli, zejména v waferových koncových efektorech, prstech robotů, vakuových podpůrných prvcích, keramických kolejničkách, izolačních úchytech, waferových člunech a procesních-přilehlých zařízeních.
Materiál není univerzální odpověď. Je to pečlivě navržená odpověď na náročné rozhraní.
Pro technické nákupčí a manažery kvality jsou kritické otázky jasné: O jakou velikost plátku a způsob manipulace jde? Které povrchy jsou v kontaktu s plátkem? Jaká jsou požadovaná průhyb, povrchová-úprava, ESD, čistota, chemická-odolnost a kontrolní kritéria? Může dodavatel prokázat kontrolu těchto požadavků od výběru materiálu až po finální balení?
Když jsou tyto otázky zodpovězeny včas, stanou se součásti manipulující s keramickými destičkami-více než jen odolné části strojů. Stávají se součástí-strategie ochrany výnosů.