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：
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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：
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
隨著半導體需求的不斷增長，勢必擴大供應商的規模，做為相關產業，我們該如何在此供應鏈中為客戶創造需求、提升品質及改善製程？
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