運動平臺在真空環境中的應用 超高真空 (UHV) 光柵助力提升穩定性

文:RENISHAW 雷尼紹2021年第五期

導語:在工業界有不少制程需要在真空環境下進行,許多高精密產品在制造過程中也必需使用程度不一的真空技術;產品最后在大氣環境下使用。典型應用包括顯示面板中薄膜和基板之間的精密貼合制程、半導體制程中的薄膜濺鍍、晶圓檢測等等。任何相關的零組件都必須滿足真空環境的要求。 韓國運動平臺制造商 VAD Instrument(以下簡稱 VAD)為了滿足其精密制程設備對真空規格的嚴格要求,采用雷尼紹 TONiC 系列超高真空 (UHV) 光柵系統,借此提升平臺的整體精度和穩定性。

 1 真空應用與要求

  “真空”的基本定義是指某一空間內的氣體分子透過外力將其移走,使氣壓下降小于大氣,從而產生真空。在實驗室或工廠中制造真空的方法是利用泵在密閉的空間中(一般叫真空腔)抽出空氣以達到不同純度的真空,一般分為低真空、中等真空、高真空或超高真空。

  許多精密工業制程都必需在真空環境下進行,目的是減少任何氣體份子在制程中對加工品的影響。而制程中所涉及到的相關運動控制零組件如導軌,基體等金屬材料,以及電機散熱問題,則需要經過嚴格考慮,并采用兼容真空環境的光柵系統。

  在真空環境中應用的光柵部件都必需經過特殊設計,包括耐高溫——真空腔需要加熱到100°C或以上以縮短抽真空和獲取較高等級的真空度所需要的時間;高潔凈度——光柵組件需要特殊包裝和運輸,因為組件上任何污染物如機油, 油脂,甚至指紋在真空中都會釋出氣體,影響直空度;降低整體氣體量釋出——讀數頭電路板、黏膠或漆料中含有的塑料(含揮發性溶劑),在真空中都會釋出氣體,不僅導致所釋出細小顆粒或灰塵對加工品造成損壞,而且會導致真空室中的壓力明顯上升。

精密平臺用于 AOI 設備.png

  精密平臺用于 AOI 設備

  2 TONiC UHV超高真空兼容光柵

  VAD主要為客戶開發客制化的精密運動平臺,當中包括提供給需要在真空環境下工作的制程設備。目前VAD大部份平臺型號均采用雷尼紹TONiC系列光柵系統,視乎精度要求配置不同種類的柵尺。VAD總裁Song, Baek-Kyun先生說道:“VAD一般平臺型號配置RTLC系列鋼帶柵尺,如果涉及真空應用、像顯示面板AOI檢測設備或半導體制程設備等,我們會配置更高精度的RELM系列柵尺,配置兼容真空的TONiC讀數頭,連接到位于真空腔外的接口。另外我們開發用于半導體EUV光刻機的膜板檢測設備,由于精度要求達到ppm等級,需要采用雷尼紹高端的RLE系列激光尺定位系統,激光發射頭安裝在XY平臺上,而雷尼紹是市場上少數可以提供性能穩定的激光尺之一。”

  雷尼紹TONiC UHV超高真空兼容光柵系列,從讀數頭、電纜到柵尺都是必需經過專門設計,真空壓力高達10- 10 Torr,讀數頭配置RFI屏敝線纜,其基本工作原理,規格性能與我們在大氣壓下使用的標準型TONiC型號無異,但是UHV光柵的讀數頭在設計上消除了氣密孔,并且由高潔凈的真空兼容材料和粘合劑特制而成,以避免對加工產品質量造成損壞。而雷尼紹直空型光柵也獲得獨立的專業檢驗機構鑒定,包括殘留氣體分析(RGA)光譜測試,在整個生產過程中確保在清潔的條件下進行,并有專門設計的包裝運輸以避免污染。

  3 近乎零的熱膨脹系數柵尺

  TONiC是雷尼紹最多樣的光柵型號之一,可搭配多款不同特性的柵尺,包括適合在真空環境應用。Song, Baek- Kyun先生解釋他們選擇柵尺的準則:“我們部份高端機型, 采用了RELM系列柵尺,主要看中它近乎零的熱膨脹系數, 以確保定位精度在溫差范圍變化大的環境下得以保持,要知道真空腔的溫差可達100 °C。雷尼紹的光柵產品在市場上都有良好的口碑,而TONiC系列更是在高端設備上經常看到它的應用,早已得到市場廣泛認可。另外雷尼紹的售后服務做得很到位,定期為我們作產品更新的介紹,最重要的是交貨期也十分準時,使我們不會因等待零件而得失客戶。”

  半導體真空平臺.png

半導體真空平臺

TONiC UHV 光柵系統.png

TONiC UHV 光柵系統

真空平臺配置 RLE 激光尺系統.png

真空平臺配置 RLE 激光尺系統

XL-80 激光干涉儀檢測精密直線平臺.png

XL-80 激光干涉儀檢測精密直線平臺

  雷尼紹RELM是一款20 μm柵距柵尺,在1 m長度內精度高達±1 μm,以堅固的雷尼紹專利材料ZeroMet制成,其熱膨脹系數僅為0.75±0.35 μm/m/°C(20 °C時),柵尺可利用背面自帶的不干膠帶進行安裝,同時也支持機械安裝方式以避免不干膠在真空中釋出氣體。

  Song, Baek-Kyun先生繼續說:“我們看好未來真空應用設備的市場需求,尤其是半導體和顯示面板等精密工業制程。目前VAD正在開發更多相關的制程平臺。在質量管控方面,我們正在采用雷尼紹XL-80系列激光干涉儀對設備出廠前進行精度檢測,大大增加了客戶對我們的設備性能表現的信心。”



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