Bộ phận kẹp gốm Bernoulli — Xử lý wafer không tiếp xúc cho các wafer mỏng và dễ vỡ
Đầu kẹp gốm Bernoulli của St.Cera sử dụng lực nâng khí động học để xử lý các tấm wafer mà không cần tiếp xúc vật lý. Được sản xuất từ alumina (Al₂O₃) hoặc silicon carbide (SiC) có độ tinh khiết cao 99,8%, nó có các vòi phun được gia công chính xác để phun khí nén tạo ra một lớp màng khí mỏng giữa đầu kẹp và tấm wafer. Nguyên tắc không tiếp xúc này loại bỏ sự nhiễm bẩn mặt sau, sứt mẻ cạnh và hư hỏng bề mặt, lý tưởng cho các tấm wafer mỏng (≤100 μm), dễ vỡ hoặc bị cong vênh. Lớp nền gốm cung cấp độ bền uốn cao (361 MPa đối với Al₂O₃; lên đến 550–600 MPa đối với SiC), khối lượng thấp và độ ổn định kích thước tuyệt vời, đảm bảo định vị lặp lại trong các robot chuyển wafer tốc độ cao.
Lưu ý về vật liệu:Nhôm oxit (Al₂O₃) là vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất cho các đầu cuối bằng gốm trong việc xử lý tấm bán dẫn nhờ sự kết hợp tuyệt vời giữa độ cứng, khả năng cách điện, độ ổn định hóa học và hiệu quả chi phí. Silicon carbide (SiC) cung cấp độ dẫn nhiệt cao hơn, độ cứng cao hơn và khả năng chống mài mòn tốt hơn cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe nhất. Trong khi zirconia ổn định bằng yttria (ZrO₂) có độ bền chống nứt cao ở nhiệt độ phòng, nó ít được sử dụng trong ứng dụng này do mật độ cao hơn và đặc tính giãn nở nhiệt khác nhau; nó có thể được xem xét trong các trường hợp cụ thể khi cần độ bền chống nứt đặc biệt. Vui lòng tham khảo ý kiến nhóm kỹ thuật của chúng tôi để được hướng dẫn lựa chọn vật liệu.
Thông số kỹ thuật(dựa trên 99,8% Al)₂O₃):
Tài sản | Giá trị (Al)₂O₃) | |
| Vật liệu | 99,8% Alumina | |
| Tỉ trọng | 3,93 g/cm³ | |
| Sức mạnh uốn cong | 361 MPa | |
| Độ bền gãy | 3–4 MPa·m¹/² | |
| Độ cứng Vickers | 16 GPa | |
| Mô đun Young | 380 GPa | |
| Sự giãn nở nhiệt (25–1000°C) | 7,2×10⁻⁶/℃ | |
| Nhiệt độ hoạt động tối đa | 800°C (không khí) | |
| Độ nhám bề mặt (mặt tiếp xúc với đế bán dẫn) | Ra ≤0,4 μm |
Nguyên tắc hoạt động:
Không khí nén hoặc nitơ (0,2–0,6 MPa) được cung cấp qua các kênh bên trong và thoát ra ngoài qua các vòi phun chính xác. Luồng không khí được gia tốc tạo ra vùng áp suất thấp phía trên đầu kẹp (hiệu ứng Bernoulli), tạo ra lực nâng đỡ tấm bán dẫn ở khoảng cách 50–200 μm. Không có lỗ hút chân không hoặc miếng đệm nào tiếp xúc với mặt sau của tấm bán dẫn.
Ứng dụng:
- • Xử lý tấm wafer mỏng (≤50 μm) sau khi mài mặt sau.
- • Vận chuyển tấm bán dẫn bị cong vênh (ví dụ: sau quá trình CVD hoặc ủ nhiệt)
- • Chuyển chất nền sapphire cho pin mặt trời và đèn LED
- • Tự động hóa phòng sạch yêu cầu không phát sinh hạt bụi.
- • Xử lý tấm kính trong sản xuất màn hình
Quy trình sản xuất:
Chất nền gốm được nung kết từ bột có độ tinh khiết cao → Gia công CNC 5 trục các kênh dẫn khí và lỗ vòi phun (đường kính 0,3–1,0 mm, dung sai ±0,01 mm) → Đánh bóng bề mặt đến độ nhám Ra ≤0,4 μm → Làm sạch bằng sóng siêu âm → Kiểm tra rò rỉ khí heli (các kênh dẫn khí). Không cần phủ lớp bảo vệ — bề mặt gốm trần trơ về mặt hóa học và không gây ô nhiễm.
Kiểm soát chất lượng:
- • Kiểm tra kích thước 100% (bằng máy đo tọa độ CMM) về vị trí vòi phun, chiều dài cánh tay và độ phẳng.
- • Kiểm tra độ đồng đều của luồng khí: độ giảm áp suất ≤5% trên tất cả các vòi phun.
- • Kiểm tra rò rỉ: các kênh dẫn khí được bịt kín ở áp suất 0,6 MPa, không có sự giảm áp suất trong 30 giây.
- • Kiểm tra trực quan dưới kính hiển vi 20× để phát hiện các vết nứt nhỏ hoặc gờ sắc.
AƯu điểm so với các đầu tiếp xúc thông thường:
- • Không gây ô nhiễm mặt sau của tấm wafer — không có tiếp xúc cơ học
- • Không bị sứt mẻ hoặc vỡ cạnh của các tấm wafer mỏng.
- • Xử lý các tấm wafer bị cong vênh (độ cong lên đến 1 mm) với khe hở ổn định.
- • Loại bỏ việc bảo trì máy tạo chân không và mâm cặp xốp.
- • Cấu trúc gốm sứ có khả năng chống mài mòn và tác động hóa học.
Tùy chỉnh:
- • Có sẵn cho các kích thước wafer 200 mm, 300 mm hoặc kích thước tùy chỉnh.
- • Kiểu phun khí: thẳng, xiên hoặc xoáy
- • Vật liệu: alumina (tiêu chuẩn) hoặc silicon carbide (để có độ dẫn nhiệt và khả năng chống mài mòn cao nhất)
- • Chiều dài tay đòn, mặt bích lắp đặt và vị trí cổng khí theo bản vẽ của nhà sản xuất thiết bị gốc (OEM).
Hạn chế:
Việc triển khai nguyên lý Bernoulli (thiết kế vòi phun, khe hở không khí) nằm ngoài phạm vi của các bảng tính chất vật liệu được cung cấp. Các tính chất cơ học và nhiệt nêu trên tuân thủ nghiêm ngặt các bảng dữ liệu được cung cấp cho Al₂O₃ 99,8%. Không có sự suy giảm hiệu suất nào của gốm dưới dòng khí áp suất cao được dự kiến dựa trên các tính chất vật liệu này. Đối với các tấm wafer nhạy cảm với dòng khí (ví dụ: MEMS với cấu trúc dễ vỡ), áp suất khí và thiết kế vòi phun cần được điều chỉnh cho phù hợp.
