直线轴承在半导体机械设备中的应用
2024/09/20
# 知识文章
直线轴承在半导体机械设备中的应用
直线轴承的工作原理及其特性
- 高精度定位：直线轴承能确保设备在微米甚至奈米等级的精准定位，这对于半导体制造至关重要。
- 高速移动：在某些制程中，设备需要高速移动，直线轴承能提供稳定的运动。
- 高重复性：直线轴承能确保设备在多次重复动作中保持一致性，提高产品良率。
- 低摩擦：低摩擦能减少能量消耗，提高设备的效率。
- 长寿命：高品质的直线轴承能承受长时间的运转，降低维护成本。
直线轴承在半导体机械设备中的应用
半导体设备中广泛使用直线轴承的类型来实现精准的运动控制。它作为一种能够让物体沿着直线滑动的关键机械元件，在半导体制造过程中扮演着不可或缺的角色。
之前汉德威分享过直线轴承的选型指南，若您想进一步了解，可以参考：【轴承系统选型指南：如何为您的应用找到最佳解答】。
以下是一些常见的半导体设备及其使用直线轴承的部位：
其主要应用如下：
- 晶圆传送系统(Wafer Transfer System)：直线轴承用于晶圆传送系统中，确保晶圆在制程中的准确定位与平稳移动，避免晶圆刮伤或破损。
- 用途：将晶圆在不同制程设备之间传送。
- 直线轴承应用：晶圆夹爪的移动、传送轨道上的滑动。
- 曝光机(Stepper/Scanner)：直线轴承用于曝光机的精密定位系统，确保光罩与晶圆之间的对准精度，影响最终产品的良率。
- 用途：将光罩上的图案转印到晶圆上。
- 直线轴承应用：曝光台的X-Y轴移动、光罩台的精确定位。
- 蚀刻机(Etcher)：直线轴承用于蚀刻机的平台移动，确保蚀刻液均匀喷洒在晶圆表面，达到所需的蚀刻深度。
- 用途：利用化学或物理方法蚀刻晶圆表面。
- 直线轴承应用：蚀刻腔室的移动、晶圆夹具的定位。
- CMP (Chemical Mechanical Planarization) 研磨机
- 用途： 平整晶圆表面。
- 直线轴承应用： 研磨盘的移动、晶圆夹具的定位。
- 薄膜沉积设备(Thin Film Deposition Equipment)：直线轴承用于薄膜沉积设备的基板夹具移动，确保薄膜均匀沉积在晶圆表面。
- 用途：在晶圆表面沉积薄膜。
- 直线轴承应用：基板夹具的移动、沉积源的定位。
- 检测设备(Inspection Equipment)：直线轴承用于检测设备的样品台移动，方便对晶圆进行各种检测。
- 用途：检测晶圆上的缺陷。
- 直线轴承应用：样品台的移动、探针的扫描。
- 其他设备
- 切割机：用于切割晶圆。
- 封装设备：用于将晶片封装成IC。
- 测试设备：用于测试IC的功能。
「曝光机」堪称是半导体制造的心脏
以下我们挑选曝光机做为案例应用介绍 :
曝光机是半导体制造过程中不可或缺的一项关键设备。它就像是为晶圆「拍照」的机器，将预先设计好的电路图案精确地「印」到晶圆上。
它的工作原理：
- 涂布光阻剂：在晶圆表面涂上一层对光敏感的物质，称为光阻剂。
- 对准曝光：将光罩（上面刻有电路图案的模板）与涂布了光阻剂的晶圆对准。
- 曝光：利用紫外线或极紫外光等光源，透过光罩将电路图案投影到光阻剂上。
- 显影：将曝光后的晶圆放入显影液中，未曝光的部分被溶解掉，留下电路图案。
- 蚀刻：利用化学或物理方法，将晶圆上未被光阻剂保护的部分蚀刻掉，形成电路。
曝光机的重要性
- 精确度：曝光机的精度直接影响晶片的性能和良率。
- 复杂度：现代晶片电路图案越来越复杂，对曝光机的解析度要求也越来越高。
- 成本：曝光机是半导体制造设备中最昂贵的之一，其性能直接影响整个晶片制造的成本。
曝光机中使用的直线轴承种类
曝光机中直线轴承的应用
在曝光机中，直线轴承主要用于：
- 晶圆台的X-Y轴移动：控制晶圆在曝光过程中精确的定位。
- 光罩台的精确定位：确保光罩与晶圆对准。
- 其他辅助运动：如镜头的调整、遮罩板的移动等。
曝光机中常用的直线轴承种类
考量到曝光机对精度、速度、寿命等方面的极高要求，以下几种直线轴承常被采用：
- 滚珠式直线轴承：
- 优点：摩擦系数低、精度高、速度快、寿命长。
- 应用：晶圆台、光罩台的精确定位。
- 常见类型：开放式、封闭式、V型沟槽式。
- 滚柱式直线轴承：
- 优点：承载能力大、刚性高。
- 应用：承受较大负荷的部位，如曝光机的基座。
- 空气轴承：
- 优点: 摩擦力极低、无磨损、定位精度高。
- 应用：对精度要求极高的部位，如光罩台的精细调整。
- 陶瓷直线轴承：
- 优点：耐高温、耐腐蚀、硬度高、线膨胀系数低。
- 应用：特殊环境下，如高温制程或真空环境。
随着半导体需求的不断增长，势必扩大供应商的规模，做为相关产业，我们该如何在此供应链中为客户创造需求、提升品质及改善制程？
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