{"id":877,"date":"2026-06-25T01:55:35","date_gmt":"2026-06-25T01:55:35","guid":{"rendered":"https:\/\/oldhamcoupling.net\/oldham-couplings-in-semiconductor-equipment-wafer-handling-and-cleanroom-motion-systems\/"},"modified":"2026-06-25T01:55:35","modified_gmt":"2026-06-25T01:55:35","slug":"oldham-couplings-in-semiconductor-equipment-wafer-handling-and-cleanroom-motion-systems","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/oldhamcoupling.net\/fr\/oldham-couplings-in-semiconductor-equipment-wafer-handling-and-cleanroom-motion-systems\/","title":{"rendered":"Accouplements Oldham dans les \u00e9quipements pour semi-conducteurs\u00a0: syst\u00e8mes de manipulation de plaquettes et de d\u00e9placement en salle blanche"},"content":{"rendered":"

La fabrication de semi-conducteurs est sans doute l'environnement le plus exigeant auquel un composant m\u00e9canique puisse \u00eatre soumis. Les tol\u00e9rances de positionnement requises se mesurent en nanom\u00e8tres. Les normes de propret\u00e9 \u2013 g\u00e9n\u00e9ralement des salles blanches de classe ISO 1 \u00e0 4 \u2013 n'autorisent que quelques particules par m\u00e8tre cube d'air. L'environnement chimique comprend des gaz de proc\u00e9d\u00e9 corrosifs, de l'eau ultra-pure et des solvants agressifs. Une contamination ou une erreur de positionnement peut avoir des cons\u00e9quences d\u00e9sastreuses, non pas un simple d\u00e9faut esth\u00e9tique, mais la destruction d'une plaquette de silicium valant des milliers de dollars, voire la mise en p\u00e9ril d'un lot de fabrication entier.<\/p>\n

Dans ce contexte, chaque composant m\u00e9canique d'un syst\u00e8me de mouvement est examin\u00e9 minutieusement afin de d\u00e9tecter toute g\u00e9n\u00e9ration de particules, tout d\u00e9gazage, toute compatibilit\u00e9 chimique et toute pr\u00e9cision de positionnement. Accouplement Oldham<\/strong> Le syst\u00e8me Oldham r\u00e9siste \u00e0 cet examen rigoureux gr\u00e2ce \u00e0 sa combinaison unique de jeu nul, de charge nulle sur les paliers, d'isolation \u00e9lectrique et de disponibilit\u00e9 en mat\u00e9riaux \u00e0 tr\u00e8s faible d\u00e9gazage, r\u00e9pondant ainsi \u00e0 des exigences qu'aucun autre type d'accouplement courant ne peut satisfaire simultan\u00e9ment. Cet article examine les applications sp\u00e9cifiques, les exigences mat\u00e9rielles et les normes de performance qui r\u00e9gissent les sp\u00e9cifications des accouplements Oldham dans les \u00e9quipements pour semi-conducteurs.<\/p>\n

\n \"Manipulation
Dans les environnements de salles blanches des semi-conducteurs, le choix du mat\u00e9riau de couplage est r\u00e9gi par les taux de g\u00e9n\u00e9ration de particules, les niveaux de d\u00e9gazage et la compatibilit\u00e9 chimique avec les gaz de proc\u00e9d\u00e9 et l'eau ultra-pure \u2014 des exigences que les raccords industriels standard ne peuvent satisfaire.<\/figcaption><\/figure>\n

Le d\u00e9fi de la contamination des salles blanches<\/h2>\n

Une seule particule de plus de 0,1 micron se d\u00e9posant sur la surface d'une plaquette lors de la photolithographie peut engendrer un d\u00e9faut critique dans le circuit int\u00e9gr\u00e9 en cours de fabrication. Une mol\u00e9cule de compos\u00e9 organique d\u00e9gag\u00e9e par un composant polym\u00e8re peut se d\u00e9poser sur la surface de la plaquette et modifier son \u00e9nergie de surface, affectant ainsi l'adh\u00e9rence de la r\u00e9sine photosensible, l'uniformit\u00e9 de la gravure ou le d\u00e9p\u00f4t de couches minces. Il ne s'agit pas de pr\u00e9occupations th\u00e9oriques\u00a0: ce sont des d\u00e9fis quotidiens de gestion de la contamination auxquels sont confront\u00e9s les ing\u00e9nieurs en proc\u00e9d\u00e9s de fabrication de semi-conducteurs.<\/p>\n

Chaque composant m\u00e9canique du syst\u00e8me de manutention des plaquettes (robots, platines lin\u00e9aires, platines rotatives et accouplements reliant leurs entra\u00eenements) doit \u00eatre \u00e9valu\u00e9 selon les crit\u00e8res suivants\u00a0:<\/p>\n

    \n
  • Taux de g\u00e9n\u00e9ration de particules :<\/strong> Combien de particules d'une taille d\u00e9finie le composant lib\u00e8re-t-il par unit\u00e9 de temps en fonctionnement normal\u00a0? Cette mesure est effectu\u00e9e dans une chambre contr\u00f4l\u00e9e et exprim\u00e9e en particules par minute et par unit\u00e9 de surface ou de volume.<\/li>\n
  • Taux de d\u00e9gazage :<\/strong> Quel est le taux d'\u00e9mission de compos\u00e9s organiques volatils (COV) du composant \u00e0 temp\u00e9rature de fonctionnement sous vide ou quasi-vide\u00a0? Mesur\u00e9 en Pa\u00b7m\u00b3\/s par unit\u00e9 de surface, ce param\u00e8tre d\u00e9termine l'ad\u00e9quation des mat\u00e9riaux \u00e0 une utilisation dans les chambres de traitement sous vide.<\/li>\n
  • Compatibilit\u00e9 chimique :<\/strong> Le mat\u00e9riau r\u00e9siste-t-il aux produits chimiques utilis\u00e9s lors du proc\u00e9d\u00e9 et pr\u00e9sents dans sa zone de fonctionnement \u2014 vapeurs de fluorure d'hydrog\u00e8ne, ozone, alcool isopropylique, hydroxyde d'ammonium, peroxyde d'hydrog\u00e8ne, et autres selon l'\u00e9tape du proc\u00e9d\u00e9\u00a0?<\/li>\n
  • Contamination ionique :<\/strong> Ce mat\u00e9riau lib\u00e8re-t-il des ions m\u00e9talliques ou d'autres esp\u00e8ces ioniques susceptibles de se d\u00e9poser sur les surfaces des plaquettes et de modifier les caract\u00e9ristiques \u00e9lectriques du dispositif\u00a0?<\/li>\n<\/ul>\n

    Pourquoi le disque coulissant de l'accouplement Oldham repr\u00e9sente \u00e0 la fois le d\u00e9fi et la solution<\/h2>\n

    Le mouvement de glissement du disque central est \u00e0 l'origine de la capacit\u00e9 de compensation des d\u00e9fauts d'alignement de l'accouplement Oldham, mais il constitue \u00e9galement une source potentielle de g\u00e9n\u00e9ration de particules. Chaque contact de glissement produit des d\u00e9bris d'usure, et en salle blanche, ces particules doivent \u00eatre g\u00e9r\u00e9es.<\/p>\n

    Le choix du mat\u00e9riau est crucial. L'ac\u00e9tal standard g\u00e9n\u00e8re des particules mesurables en fonctionnement, acceptables en milieu industriel, mais dont la concentration et la granulom\u00e9trie sont trop \u00e9lev\u00e9es pour une utilisation en salle blanche de classe ISO 3 ou sup\u00e9rieure. Le PEEK, et en particulier le PEEK charg\u00e9 de PTFE ou de fibres de carbone, g\u00e9n\u00e8re beaucoup moins de particules, et de plus petite taille, dans les m\u00eames conditions de glissement, avec une granulom\u00e9trie plus conforme aux normes de classification des salles blanches.<\/p>\n

    Pour les applications semi-conducteurs les plus exigeantes \u2014 en chambres de traitement ou en environnements ISO classe 1 \u00e0 2 \u2014 on utilise des PEEK ultra-purs \u00e0 puret\u00e9 contr\u00f4l\u00e9e (faible teneur en ions m\u00e9talliques, absence de plastifiants et de charges susceptibles de d\u00e9gazer). Ces mat\u00e9riaux sont fabriqu\u00e9s dans des conditions contr\u00f4l\u00e9es, avec une homog\u00e9n\u00e9it\u00e9 document\u00e9e d'un lot \u00e0 l'autre en termes de taux de d\u00e9gazage et de profils de g\u00e9n\u00e9ration de particules. Leur co\u00fbt est nettement sup\u00e9rieur \u00e0 celui du PEEK standard, mais le dossier de qualification fourni est indispensable aux fabricants d'\u00e9quipements souhaitant obtenir l'homologation de leurs outils de production aupr\u00e8s des fabricants de puces.<\/p>\n

    Articulations du robot de manipulation de plaquettes<\/h2>\n

    Les robots de manipulation de plaquettes atmosph\u00e9riques \u2014 les robots SCARA et cart\u00e9siens qui transf\u00e8rent les plaquettes entre les cassettes, les sas de chargement et les chambres de traitement \u2014 poss\u00e8dent plusieurs articulations rotatives, chacune entra\u00een\u00e9e par un servomoteur via un variateur harmonique ou un r\u00e9ducteur. Dans la plupart des conceptions modernes, l'accouplement entre l'arbre de sortie du moteur et l'entr\u00e9e du variateur harmonique est un accouplement Oldham.<\/p>\n

    Les exigences sont ici extr\u00eamement strictes. Le robot doit positionner une plaquette de 300 mm avec une pr\u00e9cision de \u00b10,1 mm \u00e0 l'entr\u00e9e de la chambre de traitement, et ce, des millions de fois durant toute la dur\u00e9e de vie de l'outil. Le moindre jeu au niveau de l'articulation engendre une erreur de positionnement de l'effecteur, amplifi\u00e9e par la cha\u00eene cin\u00e9matique du robot. L'absence totale de jeu \u00e0 chaque articulation est imp\u00e9rative.<\/p>\n

    La tol\u00e9rance de d\u00e9calage lat\u00e9ral de l'accouplement Oldham absorbe les l\u00e9gers mais in\u00e9vitables d\u00e9fauts d'alignement de l'arbre entre le moteur et le variateur harmonique dans l'ensemble d'articulation compact et empil\u00e9\u00a0\u2014 des d\u00e9fauts d'alignement qui ne peuvent \u00eatre corrig\u00e9s par calage dans l'espace restreint d'un logement d'articulation de robot. L'alternative\u00a0\u2014 un accouplement \u00e0 soufflet\u00a0\u2014 imposerait des charges radiales sur le palier d'entr\u00e9e du variateur harmonique, r\u00e9duisant ainsi sa dur\u00e9e de vie. Or, ce composant est co\u00fbteux et long \u00e0 remplacer dans un robot susceptible d'\u00eatre install\u00e9 dans un outil de production dans le cadre d'un contrat de maintenance pluriannuel.<\/p>\n

    \n \"Joint
    Dans les articulations de robots de manipulation de plaquettes, l'absence de jeu et de charge radiale sur les roulements est tout aussi cruciale\u00a0; le couplage Oldham offre les deux dans l'enveloppe compacte d'un ensemble d'articulation de robot empil\u00e9.<\/figcaption><\/figure>\n

    Platines de pr\u00e9cision lin\u00e9aires<\/h2>\n

    Les syst\u00e8mes de photolithographie (steppers et scanners), les syst\u00e8mes d'inspection de plaquettes et les outils de m\u00e9trologie utilisent des platines lin\u00e9aires ultra-pr\u00e9cises avec une r\u00e9solution de positionnement nanom\u00e9trique. La platine est entra\u00een\u00e9e par un moteur lin\u00e9aire ou une vis \u00e0 billes, une boucle de r\u00e9gulation servo-command\u00e9e se fermant sur la lecture d'un interf\u00e9rom\u00e8tre laser ou d'un codeur optique. Tout jeu m\u00e9canique ou d\u00e9formation dans la cha\u00eene cin\u00e9matique se traduit directement par une erreur de positionnement dans la boucle de r\u00e9troaction.<\/p>\n

    Dans les platines de pr\u00e9cision \u00e0 vis \u00e0 billes, l'accouplement Oldham entre le servomoteur et la vis \u00e0 billes remplit la m\u00eame fonction que dans toute machine CNC\u00a0: une transmission de couple sans jeu avec compensation du d\u00e9calage lat\u00e9ral, mais avec des exigences de performance sup\u00e9rieures. L'accouplement doit maintenir un jeu nul pendant toute la dur\u00e9e de vie nominale de la platine, g\u00e9n\u00e9ralement de 5 \u00e0 10\u00a0ans d'utilisation quotidienne, le remplacement du disque \u00e9tant effectu\u00e9 dans le cadre de la maintenance pr\u00e9ventive. Les accouplements Oldham de pr\u00e9cision pour ces applications sont fabriqu\u00e9s avec des tol\u00e9rances de largeur de tenon plus strictes que les accouplements industriels standard, minimisant ainsi le jeu initial d\u00fb \u00e0 l'accumulation des tol\u00e9rances d'assemblage.<\/p>\n

    Compatibilit\u00e9 avec le vide\u00a0: une exigence suppl\u00e9mentaire essentielle<\/h2>\n

    De nombreuses \u00e9tapes de fabrication des semi-conducteurs se d\u00e9roulent sous vide\u00a0: le d\u00e9p\u00f4t physique en phase vapeur, le d\u00e9p\u00f4t chimique en phase vapeur, l\u2019implantation ionique et les proc\u00e9d\u00e9s de gravure fonctionnent tous \u00e0 des pressions allant de la pression atmosph\u00e9rique jusqu\u2019\u00e0 10\u207b\u2079 Torr. Les composants m\u00e9caniques situ\u00e9s dans ou \u00e0 proximit\u00e9 des chambres \u00e0 vide ne doivent pas d\u00e9gager de gaz \u00e0 des taux susceptibles de compromettre le vide du proc\u00e9d\u00e9.<\/p>\n

    Les mat\u00e9riaux polym\u00e8res standards \u2014 notamment l'ac\u00e9tal, le nylon et m\u00eame le PEEK standard \u2014 contiennent des monom\u00e8res r\u00e9siduels, des plastifiants et des adjuvants de fabrication qui se d\u00e9gagent sous vide \u00e0 des taux inacceptables pour les proc\u00e9d\u00e9s de fabrication de semi-conducteurs sous vide pouss\u00e9. Les qualit\u00e9s de PEEK compatibles avec le vide sont fabriqu\u00e9es avec des taux de d\u00e9gazage contr\u00f4l\u00e9s, r\u00e9pondant g\u00e9n\u00e9ralement aux normes de d\u00e9gazage de la NASA (ASTM E595)\u00a0: perte de masse totale inf\u00e9rieure \u00e0 1,0\u00a0% et teneur en mati\u00e8res volatiles condensables inf\u00e9rieure \u00e0 0,1\u00a0% apr\u00e8s 24\u00a0heures \u00e0 125\u00a0\u00b0C sous vide.<\/p>\n

    Pour les raccords Oldham utilis\u00e9s sous vide, sp\u00e9cifiez les mat\u00e9riaux des disques pour lesquels des donn\u00e9es de d\u00e9gazage document\u00e9es par le fabricant sont fournies. Les raccords standard du catalogue ne sont pas con\u00e7us pour le vide\u00a0; les versions compatibles avec le vide n\u00e9cessitent une certification sp\u00e9cifique des mat\u00e9riaux et souvent un traitement thermique avant installation dans l'enceinte de traitement. Les mat\u00e9riaux des moyeux pour les applications sous vide sont g\u00e9n\u00e9ralement en acier inoxydable 304 ou 316L avec des surfaces \u00e9lectropolies\u00a0; le faible rapport surface\/volume de la surface polie minimise la couche de gaz adsorb\u00e9 qui se d\u00e9sorbe sous vide.<\/p>\n

    Consid\u00e9rations \u00e9lectriques relatives aux \u00e9quipements semi-conducteurs<\/h2>\n

    Les plaquettes de semi-conducteurs sont sensibles \u00e0 l'\u00e9lectricit\u00e9 statique\u00a0: l'accumulation de charges \u00e0 leur surface lors de leur manipulation peut endommager les couches d'oxyde de grille par des d\u00e9charges \u00e9lectrostatiques (DES) qui, bien qu'invisibles, d\u00e9truisent le fonctionnement du dispositif. La mise \u00e0 la terre des \u00e9quipements et la gestion de l'\u00e9lectricit\u00e9 statique constituent des disciplines d'ing\u00e9nierie \u00e0 part enti\u00e8re dans la conception des outils de production de semi-conducteurs.<\/p>\n

    L'isolation \u00e9lectrique du couplage Oldham, assur\u00e9e par le disque en polym\u00e8re non conducteur, emp\u00eache les courants d'arbre g\u00e9n\u00e9r\u00e9s par la commutation du servomoteur de se propager \u00e0 travers la cha\u00eene d'entra\u00eenement vers la structure du robot et potentiellement vers la plaquette. Dans certaines conceptions d'outils, cette isolation est int\u00e9gr\u00e9e d\u00e8s la conception de la cha\u00eene d'entra\u00eenement gr\u00e2ce \u00e0 un couplage Oldham, sp\u00e9cifiquement con\u00e7u pour interrompre la continuit\u00e9 \u00e9lectrique entre l'amplificateur du servomoteur et les surfaces conductrices de l'effecteur terminal et de manipulation de la plaquette du robot.<\/p>\n

    \u00c0 l'inverse, pour les outils o\u00f9 la structure du robot doit \u00eatre enti\u00e8rement mise \u00e0 la terre afin de g\u00e9rer les d\u00e9charges \u00e9lectrostatiques (DES), un couplage m\u00e9tallique est pr\u00e9conis\u00e9 pour assurer la continuit\u00e9 \u00e9lectrique. Les sp\u00e9cifications de ce couplage doivent correspondre \u00e0 l'architecture de mise \u00e0 la terre de l'\u00e9quipement, ce qui implique de comprendre la strat\u00e9gie de gestion des DES de l'outil avant de choisir entre un couplage Oldham \u00e0 disque polym\u00e8re et un couplage \u00e0 disque m\u00e9tallique.<\/p>\n

    Liste de contr\u00f4le des sp\u00e9cifications pour les accouplements Oldham pour semi-conducteurs<\/h2>\n
    \n
    \n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
    Exigence<\/th>\nSp\u00e9cification<\/th>\nRaisonnement<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
    Mat\u00e9riau du disque<\/td>\nComposite PEEK ou PTFE ultra-propre<\/td>\nFaible production de particules, faible d\u00e9gazage, r\u00e9sistance chimique<\/td>\n<\/tr>\n
    Mat\u00e9riau du moyeu<\/td>\nAcier inoxydable 316L, \u00e9lectropoli<\/td>\nR\u00e9sistance \u00e0 la corrosion, faible couche de gaz adsorb\u00e9, surface compatible avec les salles blanches<\/td>\n<\/tr>\n
    Certification de d\u00e9gazage<\/td>\nASTM E595 (TML <1,0%, CVCM <0,1%)<\/td>\nN\u00e9cessaire pour les environnements de traitement sous vide<\/td>\n<\/tr>\n
    Style de hub<\/td>\nCollier (al\u00e9sage fendu)<\/td>\nAucun dommage \u00e0 la surface de l'arbre, concentricit\u00e9 reproductible, aucun risque de contamination par des particules de la vis de r\u00e9glage<\/td>\n<\/tr>\n
    Lubrification<\/td>\nAucun (fonctionnement \u00e0 sec)<\/td>\nLes vapeurs de lubrifiants constituent une source de contamination dans les salles blanches et les environnements sous vide.<\/td>\n<\/tr>\n
    Contrecoup<\/td>\nZ\u00e9ro (0 minute d'arc nominale)<\/td>\nexigences de pr\u00e9cision du positionnement des plaquettes<\/td>\n<\/tr>\n
    Compatibilit\u00e9 de nettoyage<\/td>\nIPA, nettoyage \u00e0 l'eau d\u00e9min\u00e9ralis\u00e9e<\/td>\nproc\u00e9dure standard de nettoyage des composants de salle blanche<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/div>\n<\/div>\n

    Conclusion<\/h2>\n

    Les \u00e9quipements pour semi-conducteurs repr\u00e9sentent l'environnement d'exploitation le plus exigeant techniquement pour un accouplement Oldham, quelle que soit son application. La combinaison d'exigences de positionnement nanom\u00e9trique, de limites de g\u00e9n\u00e9ration de particules submicroniques, de normes de d\u00e9gazage sous vide, de contraintes de gestion des d\u00e9charges \u00e9lectrostatiques et d'exigences strictes de compatibilit\u00e9 chimique exclurait d'embl\u00e9e la plupart des types d'accouplements. L'accouplement Oldham r\u00e9ussit ce processus de qualification \u2013 lorsqu'il est sp\u00e9cifi\u00e9 avec le disque PEEK ultra-propre ad\u00e9quat, les moyeux en acier inoxydable \u00e9lectropoli et une certification de d\u00e9gazage document\u00e9e \u2013 car son principe de fonctionnement garantit une charge nulle sur les paliers, un jeu nul et un fonctionnement \u00e0 sec, autant d'\u00e9l\u00e9ments parfaitement adapt\u00e9s aux exigences des environnements de production de semi-conducteurs. L'investissement en ing\u00e9nierie dans une sp\u00e9cification correcte d\u00e8s la conception est largement rentabilis\u00e9 par la r\u00e9duction des pertes de plaquettes, l'allongement du temps de fonctionnement des \u00e9quipements et la simplification des proc\u00e9dures de maintenance en salle blanche.<\/p>\n

    Contactez-nous \u00e9quipe d'ing\u00e9nierie<\/a> Pour conna\u00eetre les sp\u00e9cifications des couplages Oldham de qualit\u00e9 semi-conducteur, y compris la documentation sur le d\u00e9gazage, ou consultez notre plage de couplage de pr\u00e9cision<\/a> pour les applications en salle blanche.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    Semiconductor manufacturing is arguably the most demanding environment in which any mechanical component can be asked to operate. The positioning tolerances required are measured in nanometres. The cleanliness standards \u2014 typically ISO Class 1 to ISO Class 4 cleanrooms \u2014 permit only a handful of particles per cubic metre of air. The chemical environment includes […]<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_et_pb_use_builder":"","_et_pb_old_content":"","_et_gb_content_width":"","footnotes":""},"categories":[722],"tags":[892,898,891,895,894,897,896,893,899],"class_list":["post-877","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-blog","tag-cleanroom-coupling","tag-iso-cleanroom-coupling","tag-oldham-coupling-semiconductor","tag-outgassing-coupling","tag-peek-coupling-cleanroom","tag-semiconductor-motion-coupling","tag-vacuum-compatible-coupling","tag-wafer-handling-coupling","tag-wafer-robot-coupling"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/oldhamcoupling.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/877","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/oldhamcoupling.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/oldhamcoupling.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/oldhamcoupling.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/oldhamcoupling.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=877"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/oldhamcoupling.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/877\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/oldhamcoupling.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=877"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/oldhamcoupling.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=877"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/oldhamcoupling.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=877"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}