半导体制造中的晶圆处理需要清洁度和纳米级的精确定位。传统轴会磨损并产生颗粒。 氧化锆陶瓷轴技术与 UPCERA 一样，不会遇到这些问题。在晶圆处理中，氧化锆轴技术取代了金属接口，提高了使用寿命、定位精度和操作清洁度。
什么是氧化锆陶瓷轴和衬套组件？
A 轴和衬套对 提供用于无摩擦运动的非金属界面。陶瓷轴保持稳定的轴线，具有精确内表面的衬套漂移到陶瓷表面。与金属不同，陶瓷不会漂移，因此可以将表面完整性保持在微米级。
为什么是氧化锆？半导体的材料优势
氧化锆没有金属失效模式，并具有以下特性：
•硬度& 耐磨性：维氏硬度1800-2000 HV 赋予数百万次对准的耐磨性。
•断裂韧性：2-3x 氧化铝的韧性可承受高速机器人的冲击和应力。
•化学&耐腐蚀性：用作气体或液体的惰性、无颗粒污染材料。
•电绝缘 & 无磁：不干扰定位传感器。
•高温稳定性：可以承受热循环而不改变结构。
精度至关重要：UPCERA 的加工能力
材料特性对于半导体应用来说是必要的，但还不够。 氧化锆陶瓷轴必须具有精确的公差才能适合低摩擦组合。 UPCERA 根据客户规格，将原始氧化锆精确地转变为用于晶圆处理设备的陶瓷轴。
以下是UPCERA陶瓷轴和衬套组件的重要规格：
•长度范围：≤300 mm，为许多晶圆处理系统提供设计灵活性
•外径：≤150 mm，兼容紧凑型和大幅面运动平台
•表面粗糙度：Ra 0.02–0.2，超光滑表面，在接触、旋转或滑动运动过程中摩擦和发热最小
•最小壁厚：0.1 mm，节省空间、轻量化设计
•圆度：0.002 mm，无跳动，因此是真正的圆周运动
•同心度：0.002 mm，轴与轴套轴线无跳动
•直线度：0.004 mm，无束缚，沿轴无不均匀载荷
•垂直度：0.005 mm，沿着组件可能呈现的多个位置轴中的任何一个都没有角度误差
这些公差使零件能够适合首次装配，并在长期使用中保持接口真实。在某些情况下，UPCERA可以达到Ra 0.02的表面光洁度，大大减少甚至消除二次抛光的需要。
晶圆处理以及陶瓷轴和衬套组件的作用
晶圆处理是使用一系列机械臂、末端执行器和运动平台将硅晶圆自动运输到不同的处理站。 氧化锆陶瓷轴是许多晶圆处理系统的重要组件。
晶圆传输机器人
•功能：机械臂用于在加工、装载和检测站之间运输晶圆。
•陶瓷轴：关节和导轨采用耐磨、低摩擦的氧化锆陶瓷轴。
•优点：提供高可靠性和放置晶圆的精度，维护成本低。
晶圆定位台
•功能：用于放置晶圆以进行光刻、检查等操作的运动平台。
•陶瓷贡献：具有低摩擦界面的陶瓷轴和衬套组件。
•优点：实现定位的高重复性，从而提高工艺产量。
装载端口和转移室
•功能：用于从真空和受控大气系统传输晶圆的接口。
•陶瓷贡献：装载端口的门和升降机构使用氧化锆陶瓷轴衬套，其密封真空端口并且耐工艺气体。
•优点：减少污染并延长使用寿命。
末端执行器和叉子
•功能：叉子用于在传送操作中接合晶圆。
•陶瓷贡献：氧化铝材质的拨叉的运动接口通常采用氧化锆陶瓷轴套。
•优点：晶圆上的机械应力最小，操作清洁、无污染。
精密定位：纳米发挥作用
在半导体制造中，如果元件的定位偏离，性能和器件的良率都会受到很大影响。
有多种方法可以在陶瓷轴和衬套组件内实现精确定位：
•几何稳定性：由于氧化锆在负载和温度变化下保持其形状，因此氧化锆陶瓷轴不会遭受金属部件的“公差蠕变”。这确保了定位系统在很长的生产运行中得到维护。
•低摩擦操作：UPCERA 的陶瓷轴和衬套组件具有超光滑表面（Ra 0.02–0.2），从而产生非常低的摩擦系数。这意味着，在使用时，转化为热量的能量要少得多，并且可控性更好。因此，热漂移也减少了。
• 精确配合和对准：紧密的公差在衬套和轴之间提供无间隙配合。这导致了该组件的一个非常有利的特性：响应尺寸和位置变化的高水平的限定运动和精度。
•非磁性操作：由于氧化锆是非磁性的，因此不会出现电磁定位传感器和编码器的干扰问题。这意味着反馈系统将接收到干净且准确的信号。
半导体设备之外的应用
晶圆处理和精确定位是我们专利技术的主要用途。然而，氧化锆陶瓷轴以及陶瓷轴和衬套组装技术可用于任何需要耐磨性和化学稳定性以及摩擦对准的行业。这些包括：
•泵和流体处理系统：这包括非反应且平稳的化学操作中的化学泵和计量以及医疗设备和流体输送
•医疗器械和实验室设备：血泵和分析仪以及其他医疗设备在无菌和耐腐蚀的环境中运行
•工业自动化：持久、低摩擦运动对于执行器、机器人和输送机至关重要
•航空航天和国防：具有耐热性和高应力耐久性的高性能系统
•纺织和印刷机械：高速运行和最小磨损的长期信赖
结论：精密运动的未来
随着半导体器件变得越来越小，元件数量越来越多，运动系统也需要随之进步。 氧化锆陶瓷轴技术是 UPCERA 陶瓷轴和衬套组件朝着正确方向迈出的一步。加工技术的快速进步和氧化锆的卓越性能使晶圆处理系统变得更加清洁、更加精确和更加可靠。该技术将为制造商提供一致且利润更高的系统，同时减少维护需求并提高产量。 氧化锆陶瓷轴技术并不是金属的替代品，而是一种轻松扩展半导体制造能力的工具。
常见问题解答
Q1：什么是氧化锆陶瓷轴？
它是一种高精度陶瓷杆，提供耐用、稳定、耐摩擦的轴，可在恶劣条件下进行线性或旋转运动。
Q2：在晶圆处理中使用氧化锆代替不锈钢有什么好处？
氧化锆非常坚硬，并且具有很强的耐腐蚀性。它是非磁性的，不会磨损或产生颗粒。
Q3：UPCERA 提供什么公差？
同心度和圆度达到0.002毫米，直线度达到0.004毫米，表面粗糙度达到Ra 0.02及以上。
Q4：陶瓷轴和衬套组件与真空系统兼容吗？
是的，氧化锆是无孔的，在高真空条件下保持其完整性并且不会释气。
Q5：这个组件如何提高定位精度？
几何稳定性、低摩擦和零或极小的间隙保证了纳米级的大量线性和可重复运动。