베르누이 세라믹 엔드 이펙터 - 얇고 깨지기 쉬운 웨이퍼를 위한 비접촉식 웨이퍼 핸들링
세인트세라(St.Cera)의 베르누이 세라믹 엔드 이펙터는 공기역학적 양력을 이용하여 웨이퍼와 물리적 접촉 없이 이송합니다. 고순도 99.8% 알루미나(Al₂O₃) 또는 탄화규소(SiC)로 제작된 이 엔드 이펙터는 정밀 가공된 노즐을 통해 가압 가스를 분사하여 엔드 이펙터와 웨이퍼 사이에 얇은 공기막을 형성합니다. 이러한 비접촉 방식은 웨이퍼 뒷면 오염, 모서리 파손 및 표면 손상을 방지하여 얇고(≤100μm), 깨지기 쉽거나 휘어진 웨이퍼에 이상적입니다. 세라믹 기판은 높은 굴곡 강도(Al₂O₃의 경우 361MPa, SiC의 경우 최대 550~600MPa), 낮은 질량 및 뛰어난 치수 안정성을 제공하여 고속 웨이퍼 이송 로봇에서 반복적인 위치 지정을 보장합니다.
재료 관련 참고 사항:알루미나(Al₂O₃)는 경도, 전기 절연성, 화학적 안정성 및 비용 효율성이 우수하여 반도체 웨이퍼 핸들링용 세라믹 엔드 이펙터에 가장 널리 사용되는 소재입니다. 탄화규소(SiC)는 더 높은 열전도율, 더 높은 경도, 그리고 더욱 까다로운 응용 분야에서 요구되는 내마모성을 제공합니다. 이트리아 안정화 지르코니아(ZrO₂)는 상온에서 높은 파괴 인성을 제공하지만, 높은 밀도와 다른 열팽창 특성으로 인해 이 분야에서는 일반적으로 덜 사용됩니다. 다만, 탁월한 파괴 인성이 요구되는 특정 시나리오에서는 고려될 수 있습니다. 소재 선택에 대한 자세한 내용은 당사 기술팀에 문의하십시오.
명세서(알루미늄 99.8% 기준)₂O₃):
재산 | 값(알)₂O₃) | |
| 재료 | 99.8% 알루미나 | |
| 밀도 | 3.93 g/cm³ | |
| 굽힘 강도 | 361 MPa | |
| 파괴 인성 | 3–4 MPa·m¹/² | |
| 비커스 경도 | 16 GPa | |
| 영률 | 380 GPa | |
| 열팽창(25~1000°C) | 7.2×10⁻⁶/℃ | |
| 최대 작동 온도 | 800°C (공기) | |
| 표면 거칠기(웨이퍼면) | Ra ≤0.4 μm |
작동 원리:
압축 공기 또는 질소(0.2~0.6 MPa)가 내부 채널을 통해 공급되고 정밀 노즐을 통해 배출됩니다. 가속된 공기 흐름은 엔드 이펙터 상단에 저압 영역을 생성하여(베르누이 효과) 웨이퍼를 50~200 μm 간격으로 지지하는 양력을 발생시킵니다. 웨이퍼 뒷면에는 진공 홀이나 패드가 접촉하지 않습니다.
응용 분야:
- • 후면 연삭 후 얇은 웨이퍼(≤50 μm) 처리
- • 휘어진 웨이퍼 운송 (예: CVD 또는 어닐링 후)
- • 태양 전지 및 LED 사파이어 기판 전사
- · 입자 발생이 전혀 없는 클린룸 자동화 시스템
- • 디스플레이 제조 과정에서의 유리 패널 취급
제조 공정:
고순도 분말을 소결한 세라믹 기판 → 5축 CNC 가공을 통한 가스 채널 및 노즐 구멍 가공(직경 0.3~1.0mm, 공차 ±0.01mm) → 표면 래핑(Ra ≤0.4μm) → 초음파 세척 → 헬륨 누출 시험(가스 채널). 코팅이 필요 없으며, 세라믹 표면은 화학적으로 불활성이고 오염되지 않습니다.
품질 관리:
- • 노즐 위치, 암 길이 및 평탄도에 대한 100% 치수 검사(CMM)
- • 공기 흐름 균일성 테스트: 모든 노즐에서 압력 강하 ≤5%
- • 누출 테스트: 가스 채널은 0.6 MPa에서 밀봉되었으며, 30초 동안 압력 강하가 없었습니다.
- • 20배율 현미경으로 미세 균열이나 버(burr)가 있는지 육안 검사
A기존 접촉식 엔드 이펙터 대비 장점:
- • 웨이퍼 뒷면 오염 제로 — 기계적 접촉 없음
- • 얇은 웨이퍼의 가장자리 깨짐이나 파손이 없음
- • 최대 1mm까지 휘어진 웨이퍼도 안정적인 간격으로 처리 가능
- • 진공 발생기 및 다공성 척 유지 보수 필요성을 없애줍니다.
- • 세라믹 재질로 마모 및 화학적 공격에 강합니다.
맞춤 설정:
- • 200mm, 300mm 또는 맞춤형 웨이퍼 크기로 제공 가능
- • 가스 노즐 패턴: 직선형, 경사형 또는 와류형
- • 재질: 알루미나(표준) 또는 탄화규소(최고의 열전도율 및 내마모성)
- • 암 길이, 장착 플랜지 및 가스 포트 위치는 OEM 도면을 참조하십시오.
제한 사항:
베르누이 원리 구현(노즐 설계, 공극)은 제공된 재료 물성표의 범위를 벗어납니다. 위의 기계적 및 열적 특성은 99.8% Al₂O₃에 대해 제공된 데이터시트를 엄격히 따릅니다. 이러한 재료 물성을 바탕으로 가압 가스 흐름 하에서 세라믹의 성능 저하는 예상되지 않습니다. 가스 흐름에 민감한 웨이퍼(예: 구조가 취약한 MEMS)의 경우, 가스 압력과 노즐 설계를 적절히 조정해야 합니다.
