直線軸承在半導體機械設備中的應用
2024/09/20
# 知識文章

直線軸承在半導體機械設備中的應用


直線軸承的工作原理及其特性
  • 高精度定位:直線軸承能確保設備在微米甚至奈米等級的精準定位,這對於半導體製造至關重要。
  • 高速移動:在某些製程中,設備需要高速移動,直線軸承能提供穩定的運動。
  • 高重複性:直線軸承能確保設備在多次重複動作中保持一致性,提高產品良率。
  • 低摩擦:低摩擦能減少能量消耗,提高設備的效率。
  • 長壽命:高品質的直線軸承能承受長時間的運轉,降低維護成本。
直線軸承在半導體機械設備中的應用

半導體設備中廣泛使用直線軸承的類型來實現精準的運動控制。它作為一種能夠讓物體沿著直線滑動的關鍵機械元件,在半導體製造過程中扮演著不可或缺的角色。

之前漢德威分享過直線軸承的選型指南,若您想進一步了解,可以參考:【軸承系統選型指南:如何為您的應用找到最佳解答】

以下是一些常見的半導體設備及其使用直線軸承的部位:

其主要應用如下:

  1. 晶圓傳送系統(Wafer Transfer System):直線軸承用於晶圓傳送系統中,確保晶圓在製程中的準確定位與平穩移動,避免晶圓刮傷或破損。
    • 用途:將晶圓在不同製程設備之間傳送。
    • 直線軸承應用:晶圓夾爪的移動、傳送軌道上的滑動。
  2. 曝光機(Stepper/Scanner):直線軸承用於曝光機的精密定位系統,確保光罩與晶圓之間的對準精度,影響最終產品的良率。
    • 用途:將光罩上的圖案轉印到晶圓上。
    • 直線軸承應用:曝光台的X-Y軸移動、光罩台的精確定位。
  3. 蝕刻機(Etcher):直線軸承用於蝕刻機的平台移動,確保蝕刻液均勻噴灑在晶圓表面,達到所需的蝕刻深度。
    • 用途:利用化學或物理方法蝕刻晶圓表面。
    • 直線軸承應用:蝕刻腔室的移動、晶圓夾具的定位。
  4. CMP (Chemical Mechanical Planarization) 研磨機
    • 用途: 平整晶圓表面。
    • 直線軸承應用: 研磨盤的移動、晶圓夾具的定位。
  5. 薄膜沉積設備(Thin Film Deposition Equipment):直線軸承用於薄膜沉積設備的基板夾具移動,確保薄膜均勻沉積在晶圓表面。
    • 用途:在晶圓表面沉積薄膜。
    • 直線軸承應用:基板夾具的移動、沉積源的定位。
  6. 檢測設備(Inspection Equipment):直線軸承用於檢測設備的樣品台移動,方便對晶圓進行各種檢測。
    • 用途:檢測晶圓上的缺陷。
    • 直線軸承應用:樣品台的移動、探針的掃描。
  7. 其他設備
    • 切割機:用於切割晶圓。
    • 封裝設備:用於將晶片封裝成IC。
    • 測試設備:用於測試IC的功能。
「曝光機」堪稱是半導體製造的心臟

以下我們挑選曝光機做為案例應用介紹 :

曝光機是半導體製造過程中不可或缺的一項關鍵設備。它就像是為晶圓「拍照」的機器,將預先設計好的電路圖案精確地「印」到晶圓上。

它的工作原理:

  • 塗佈光阻劑:在晶圓表面塗上一層對光敏感的物質,稱為光阻劑。
  • 對準曝光:將光罩(上面刻有電路圖案的模板)與塗佈了光阻劑的晶圓對準。
  • 曝光:利用紫外線或極紫外光等光源,透過光罩將電路圖案投影到光阻劑上。
  • 顯影:將曝光後的晶圓放入顯影液中,未曝光的部分被溶解掉,留下電路圖案。
  • 蝕刻:利用化學或物理方法,將晶圓上未被光阻劑保護的部分蝕刻掉,形成電路。
曝光機的重要性
  • 精確度:曝光機的精度直接影響晶片的性能和良率。
  • 複雜度:現代晶片電路圖案越來越複雜,對曝光機的解析度要求也越來越高。
  • 成本:曝光機是半導體製造設備中最昂貴的之一,其性能直接影響整個晶片製造的成本。
曝光機中使用的直線軸承種類

曝光機中直線軸承的應用

在曝光機中,直線軸承主要用於:

  • 晶圓台的X-Y軸移動:控制晶圓在曝光過程中精確的定位。
  • 光罩台的精確定位確保光罩與晶圓對準。
  • 其他輔助運動如鏡頭的調整、遮罩板的移動等。

曝光機中常用的直線軸承種類

考量到曝光機對精度、速度、壽命等方面的極高要求,以下幾種直線軸承常被採用:

  1. 滾珠式直線軸承:
    • 優點:摩擦係數低、精度高、速度快、壽命長。
    • 應用:晶圓台、光罩台的精確定位。
    • 常見類型:開放式、封閉式、V型溝槽式。
  2. 滾柱式直線軸承:
    • 優點:承載能力大、剛性高。
    • 應用:承受較大負荷的部位,如曝光機的基座。
  3. 空氣軸承:
    • 優點: 摩擦力極低、無磨損、定位精度高。
    • 應用:對精度要求極高的部位,如光罩台的精細調整。
  4. 陶瓷直線軸承:
    • 優點:耐高溫、耐腐蝕、硬度高、線膨脹係數低。
    • 應用:特殊環境下,如高溫製程或真空環境。

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