運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在真空環(huán)境中的應(yīng)用 超高真空 (UHV) 光柵助力提升穩(wěn)定性
文:RENISHAW 雷尼紹2021年第五期
導(dǎo)語(yǔ):在工業(yè)界有不少制程需要在真空環(huán)境下進(jìn)行,許多高精密產(chǎn)品在制造過(guò)程中也必需使用程度不一的真空技術(shù);產(chǎn)品最后在大氣環(huán)境下使用。典型應(yīng)用包括顯示面板中薄膜和基板之間的精密貼合制程、半導(dǎo)體制程中的薄膜濺鍍、晶圓檢測(cè)等等。任何相關(guān)的零組件都必須滿(mǎn)足真空環(huán)境的要求。 韓國(guó)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)制造商 VAD Instrument(以下簡(jiǎn)稱(chēng) VAD)為了滿(mǎn)足其精密制程設(shè)備對(duì)真空規(guī)格的嚴(yán)格要求,采用雷尼紹 TONiC 系列超高真空 (UHV) 光柵系統(tǒng),借此提升平臺(tái)的整體精度和穩(wěn)定性。
1 真空應(yīng)用與要求
“真空”的基本定義是指某一空間內(nèi)的氣體分子透過(guò)外力將其移走,使氣壓下降小于大氣,從而產(chǎn)生真空。在實(shí)驗(yàn)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(dá)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(yè)制程都必需在真空環(huán)境下進(jìn)行,目的是減少任何氣體份子在制程中對(duì)加工品的影響。而制程中所涉及到的相關(guān)運(yùn)動(dòng)控制零組件如導(dǎo)軌,基體等金屬材料,以及電機(jī)散熱問(wèn)題,則需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格考慮,并采用兼容真空環(huán)境的光柵系統(tǒng)。
在真空環(huán)境中應(yīng)用的光柵部件都必需經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì),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(jí)的真空度所需要的時(shí)間;高潔凈度——光柵組件需要特殊包裝和運(yùn)輸,因?yàn)榻M件上任何污染物如機(jī)油, 油脂,甚至指紋在真空中都會(huì)釋出氣體,影響直空度;降低整體氣體量釋出——讀數(shù)頭電路板、黏膠或漆料中含有的塑料(含揮發(fā)性溶劑),在真空中都會(huì)釋出氣體,不僅導(dǎo)致所釋出細(xì)小顆粒或灰塵對(duì)加工品造成損壞,而且會(huì)導(dǎo)致真空室中的壓力明顯上升。
精密平臺(tái)用于 AOI 設(shè)備
2 TONiC UHV超高真空兼容光柵
VAD主要為客戶(hù)開(kāi)發(fā)客制化的精密運(yùn)動(dòng)平臺(tái),當(dāng)中包括提供給需要在真空環(huán)境下工作的制程設(shè)備。目前VAD大部份平臺(tái)型號(hào)均采用雷尼紹TONiC系列光柵系統(tǒng),視乎精度要求配置不同種類(lèi)的柵尺。VAD總裁Song, Baek-Kyun先生說(shuō)道:“VAD一般平臺(tái)型號(hào)配置RTLC系列鋼帶柵尺,如果涉及真空應(yīng)用、像顯示面板AOI檢測(cè)設(shè)備或半導(dǎo)體制程設(shè)備等,我們會(huì)配置更高精度的RELM系列柵尺,配置兼容真空的TONiC讀數(shù)頭,連接到位于真空腔外的接口。另外我們開(kāi)發(fā)用于半導(dǎo)體EUV光刻機(jī)的膜板檢測(cè)設(shè)備,由于精度要求達(dá)到ppm等級(jí),需要采用雷尼紹高端的RLE系列激光尺定位系統(tǒng),激光發(fā)射頭安裝在XY平臺(tái)上,而雷尼紹是市場(chǎng)上少數(shù)可以提供性能穩(wěn)定的激光尺之一?!?/p>
雷尼紹TONiC UHV超高真空兼容光柵系列,從讀數(shù)頭、電纜到柵尺都是必需經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì),真空壓力高達(dá)10- 10 Torr,讀數(shù)頭配置RFI屏敝線纜,其基本工作原理,規(guī)格性能與我們?cè)诖髿鈮合率褂玫臉?biāo)準(zhǔn)型TONiC型號(hào)無(wú)異,但是UHV光柵的讀數(shù)頭在設(shè)計(jì)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(duì)加工產(chǎn)品質(zhì)量造成損壞。而雷尼紹直空型光柵也獲得獨(dú)立的專(zhuān)業(yè)檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)鑒定,包括殘留氣體分析(RGA)光譜測(cè)試,在整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中確保在清潔的條件下進(jìn)行,并有專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的包裝運(yùn)輸以避免污染。
3 近乎零的熱膨脹系數(shù)柵尺
TONiC是雷尼紹最多樣的光柵型號(hào)之一,可搭配多款不同特性的柵尺,包括適合在真空環(huán)境應(yīng)用。Song, Baek- Kyun先生解釋他們選擇柵尺的準(zhǔn)則:“我們部份高端機(jī)型, 采用了RELM系列柵尺,主要看中它近乎零的熱膨脹系數(shù), 以確保定位精度在溫差范圍變化大的環(huán)境下得以保持,要知道真空腔的溫差可達(dá)100 °C。雷尼紹的光柵產(chǎn)品在市場(chǎng)上都有良好的口碑,而TONiC系列更是在高端設(shè)備上經(jīng)??吹剿膽?yīng)用,早已得到市場(chǎng)廣泛認(rèn)可。另外雷尼紹的售后服務(wù)做得很到位,定期為我們作產(chǎn)品更新的介紹,最重要的是交貨期也十分準(zhǔn)時(shí),使我們不會(huì)因等待零件而得失客戶(hù)。”
半導(dǎo)體真空平臺(tái)
TONiC UHV 光柵系統(tǒng)
真空平臺(tái)配置 RLE 激光尺系統(tǒng)
XL-80 激光干涉儀檢測(cè)精密直線平臺(tái)
雷尼紹RELM是一款20 μm柵距柵尺,在1 m長(zhǎng)度內(nèi)精度高達(dá)±1 μm,以堅(jiān)固的雷尼紹專(zhuān)利材料ZeroMet制成,其熱膨脹系數(shù)僅為0.75±0.35 μm/m/°C(20 °C時(shí)),柵尺可利用背面自帶的不干膠帶進(jìn)行安裝,同時(shí)也支持機(jī)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(xù)說(shuō):“我們看好未來(lái)真空應(yīng)用設(shè)備的市場(chǎng)需求,尤其是半導(dǎo)體和顯示面板等精密工業(yè)制程。目前VAD正在開(kāi)發(fā)更多相關(guān)的制程平臺(tái)。在質(zhì)量管控方面,我們正在采用雷尼紹XL-80系列激光干涉儀對(duì)設(shè)備出廠前進(jìn)行精度檢測(cè),大大增加了客戶(hù)對(duì)我們的設(shè)備性能表現(xiàn)的信心?!?/p>
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