真空工作室

在半導體產業中，清潔度和高精度是不可或缺的要素。瑞士真空專家 VAT 因此與 maxon 共同合作開發了一套專門用於晶圓生產的驅動系統。

三個 Pinlifter 在真空室中移動晶圓。 Foto: VAT

就算是對技術領域有高度興趣的人，在聽到「真空閥」這個詞時，大概也不會有什麼熱情的反應。畢竟，一個真空閥能有什麼特別之處？但若來到這家位於瑞士東部哈格鎮（Haag）的國際企業 VAT，您就會發現其中的奧妙。在工業領域中，任何需要真空的場合，VAT 的產品在全球都是首選。簡單來說，真空閥就是一個閥門，用來開啟和關上真空設備的入口。若「真空」一詞讓您聯想到超市中的食品包裝，那就錯了。在工業領域中，真空室最主要用在任何灰塵或水滴都會破壞整個生產步驟的場合中。這也表示，我們談論的主題是：高科技產業。智慧型手機、平板顯示器、太陽能板、處理器——所有這些物品和其他更多產品，若沒有真空設備，都是無法製造出來的。因此，VAT 公司大部分系統產品都供應至亞洲，因為那裡是各微電子和半導體科技巨頭的領地。 

晶圓升降電梯

在微電子領域裡，一個重要步驟就是晶圓的生產與後續加工過程。所謂的晶圓就是非常薄的圓形晶片，以矽元素等半導體材質製成。這些圓形晶片是積體電路的基礎元件。請您試想，在現今包括智慧型手機所使用的處理器中，有數十億個電晶體在運作，那就能理解為什麼在生產半導體基片時，必須避免摻雜任何異物。而實現這個目的最有效的方法，就是在真空室中進行這類生產步驟。但問題是：真空度越高，來自外界空氣的壓力也越大。壓在專業真空室上的是一股巨大的力量，一般的閥門完全無法抵抗。但是 VAT 的閥門辦到了。

在過去幾年來，這家公司又再邁進了一步，除了閥門以外，也提供用於真空室各種生產步驟的全套系統。其中有一套名為 Pinlifter（桿型升降機）的系統。這套系統是一種用於矽晶圓的「升降電梯」。晶圓被放置在三根細桿上，每一根細桿都可以用一顆馬達來垂直移動。如此便構成一種像有三條腿般的升降電梯（三個 Pinlifter），可以在真空室中將所承載的晶圓向上推，然後接下來由一套處理系統接管晶圓。這時 maxon 就派上用場了。Pinlifter 是一套極精密的電機驅動系統，也是 VAT 和 maxon 合作長達數個月的成果。一個 Pinlifter 的驅動單元是由一顆無刷 EC flat 盤式馬達搭配編碼器、煞車和螺桿所組成。其中一項特殊挑戰是，驅動單元的最大長度不得超過 40 公釐。 

VAT 的工程總監 Marco Apolloni 回憶道：「剛開始，我們對六種設計概念進行了研究，而且在馬達、煞車、編碼器等方面都有不同的供應商可選擇。」其中有四種設計是以元件為主，另外兩種設計則以系統方法為取向，也就是整個驅動模組（包括外殼、螺桿、馬達軸、隔離組件）應已經過測試。「出於對精度和結構尺寸的高要求，只有系統方法進入最後決選，因為這種方法可以將風險降至最低，並制定出最佳解決方案，」Marco Apolloni 如此解釋， 「maxon 的技術專長說服了我們，而且能夠以單一窗口提供所有需求。」