半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)在全球科技和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中具有著無可替代的地位。半導(dǎo)體晶圓搬運(yùn)設(shè)備是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)加工工序中極為重要的設(shè)備之一，在傳輸晶圓時，采用陶瓷機(jī)械手臂來抓取和裝夾半導(dǎo)體晶圓。先進(jìn)陶瓷材料由于具有優(yōu)異的耐磨、耐腐蝕、低膨脹系數(shù)等性能，被廣泛用于制備泛半導(dǎo)體領(lǐng)域用陶瓷手臂（也叫搬運(yùn)臂）。艾邦建有半導(dǎo)體陶瓷產(chǎn)業(yè)微信群，歡迎掃描下方二維碼，添加管理員微信，即可加入。

1.半導(dǎo)體設(shè)備中的晶圓搬運(yùn)臂

芯片制造工序千萬道，自然少不了“搬運(yùn)工序”，將晶圓從工序A移動到工序B的過程中，如何不斷重復(fù)地把晶圓高速、清潔地搬運(yùn)和處理，對晶圓成品的品質(zhì)影響巨大。

“高速”、“潔凈”是半導(dǎo)體晶圓搬運(yùn)設(shè)備的核心特征，要滿足此特征，設(shè)備對所使用的零部件性能要求也極其苛刻。由于多數(shù)工序是在真空、高溫以及具有腐蝕性的氣體環(huán)境中進(jìn)行，所以設(shè)備使用的搬運(yùn)臂要具有優(yōu)良的物理性能，如：較高的機(jī)械強(qiáng)度、抗腐蝕、耐高溫、耐磨、硬度高、絕緣等。

在半導(dǎo)體設(shè)備工作過程中，搬運(yùn)晶圓時需要用到陶瓷手臂，因為晶圓硅晶片不能受污染，所以一般是在真空潔凈的環(huán)境下進(jìn)行。在真空環(huán)境下，絕大多數(shù)其他材料制備的機(jī)械手臂達(dá)不到要求，這時就需要用耐高溫、耐磨、硬度高的陶瓷手臂來完成。

圖 陶瓷晶圓搬運(yùn)臂，來源：ASUZAC

3、在半導(dǎo)體進(jìn)行熱處理時，陶瓷機(jī)械手臂受熱變形也少，減少半導(dǎo)體零件在熱處理時的變形。

2.半導(dǎo)體設(shè)備用陶瓷手臂材質(zhì)

通常人們用純度較高的氧化鋁、碳化硅來制備陶瓷手臂，這兩款原材料都具有硬度高、耐磨性耐高溫性能好等物理性能，是制備陶瓷手臂的絕佳材料。

（1）氧化鋁可以用來制備絕大多數(shù)的半導(dǎo)體陶瓷零部件，根據(jù)其含量不同，制備出的產(chǎn)品性能也有差異。純度95%的氧化鋁陶瓷零部件呈淡黃色，純度99%的氧化鋁陶瓷制品呈雪白色。它具有優(yōu)異的剛度、強(qiáng)度、耐性，且其耐高溫、耐腐蝕、耐等離子侵蝕等。

（2）碳化硅陶瓷呈黑色，其具有較高的熱導(dǎo)性，且強(qiáng)度高、硬度高、不易變形、抗震性好，同樣耐高溫耐腐蝕；它與氧化鋁陶瓷相比，重量輕。

圖 陶瓷搬運(yùn)臂，來源：ASUZAC

這兩款材料相比較下，碳化硅制作的陶瓷手臂性能更優(yōu)于氧化鋁陶瓷手臂。但是從材料價格和加工難度等方面進(jìn)行比較，氧化鋁制作的陶瓷手臂性價比更高，通常氧化鋁陶瓷手臂使用較多。

此外，日本ASUZAC 還采用一種由具有與硅相同硬度的導(dǎo)電陶瓷Colseed用來制備晶圓搬運(yùn)臂，由于采用導(dǎo)電陶瓷，具有與金屬相同的導(dǎo)電性，不需要導(dǎo)電涂層。

3.陶瓷機(jī)械手臂技術(shù)壁壘較高

陶瓷機(jī)械手臂采用伯努利原理：供給口導(dǎo)入的氣體會從吸盤的內(nèi)部圓筒狀側(cè)面的噴口高速噴出，并在吸盤內(nèi)部的筒狀空間內(nèi)形成旋轉(zhuǎn)氣流，并形成負(fù)壓。氣流最終通過機(jī)械手指吸附表面和晶圓表面之間的間隙釋放到外部空間。氣流在旋風(fēng)吸盤和晶圓之間的空間中形成穩(wěn)定的層流，并造成晶圓上下表面間的壓力差，最終形成對晶圓向上的吸附力。

3.半導(dǎo)體機(jī)械手臂一般用什么材料？陶瓷手臂PK金屬手臂的優(yōu)劣勢，深圳海德精密陶瓷.

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