ZS-Handling GmbH

Berührungsloses Wafer-Handling

20. Oktober 2020, 10:01 Uhr   |  Hagen Lang

Berührungsloses Wafer-Handling
© ZS-Handling GmbH

Um mögliche Beschädigungen von Wafern beim Handling in der Halbleiterindustrie zu verringern, hat die ZS-Handling GmbH ein System entwickelt, das Unterdruck und Ultraschall nutzt, um Siliziumwafer berührungslos zu halten.

Beschädigungen von Siliziumwafern bei der Herstellung und Weiterverarbeitung versucht man mitHandhabungssystemen zu begegnen, die ihrerseits wieder Probleme aufweisen, etwa Kontaminierungen durch Partikel bei Luftlagern, oder Abdrücke und Kratzer bei Vakuum-Greifern.

Das Ultraschall-Lager von ZS-Handling lässt Substrate auf einem durch Schwingungen generierten Luftfilm schweben, der sie während des Handlings berührungslos hält. Die Bruchrate konnte bei Kunden damit auf unter 0,08% gesenkt werden. Außerdem konnten die damit verbundenen Stillstandszeiten verringert und der Prozessfluss optimiert werden. Hier wirken gleichzeitig anziehende und abstoßende Kräfte durch eine Kombination von Unterdruck und Ultraschall auf das Werkstück und halten es auf Abstand. Bis zu einem gewissen Grad werden auch Durchbiegungen und Wölbungen ausgeglichen.

Die Ultraschallbewegung der sogenannten Sonotrode erzeugt einen tragenden Gasfilm (Luft oder Prozessgas) zwischen der Sonotrodenoberfläche und dem Substrat. Das Substrat schwebt auf dem entstandenen Gasfilm in Abständen von 10 - 150 μm. Unter Ausnutzung von Auftriebskräften durch Vakuum wird eine Handhabung von oben ermöglicht und jeder mechanische Oberflächenkontakt vermieden.

Die Physik des Ultraschalllagers ergibt sich aus der Strömungsdynamik und nicht aus akustischen Prinzipien. Der Gasdruck im Spalt zwischen dem Werkstück und der schwingenden Oberfläche steigt durch die zyklische Kompression und Dekompression des dünnen Gasfilms. Daher ist es notwendig, ein gleichmäßiges Schwingungsmuster zu realisieren, um gleichbleibende Schwebekräfte über die Sonotrode zu erzeugen.

Die Schwingungen werden nicht in die Substrate übertragen und führen zu keinen Beeinträchtigungen des Substratmaterials. Die abstoßenden Kräfte des Ultraschalllagers bewegen das Substrat ohne jegliche Reibung auch mit sehr hohen Geschwindigkeiten. Flexible Materialien durch diese Technik können berührungslos „glattgezogen“, also in einer gleichmäßigen zentrierten Position gehalten werden.

 

 

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