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运动平台在真空环境中的应用 超高真空 (UHV) 光栅助力提升稳定性

时间:2021-10-25 12:40:06来源:RENISHAW 雷尼绍

导语:​在工业界有不少制程需要在真空环境下进行,许多高精密产品在制造过程中也必需使用程度不一的真空技术;产品最后在大气环境下使用。典型应用包括显示面板中薄膜和基板之间的精密贴合制程、半导体制程中的薄膜溅镀、晶圆检测等等。任何相关的零组件都必须满足真空环境的要求。 韩国运动平台制造商 VAD Instrument(以下简称 VAD)为了满足其精密制程设备对真空规格的严格要求,采用雷尼绍 TONiC 系列超高真空 (UHV) 光栅系统,借此提升平台的整体精度和稳定性。

 1 真空应用与要求

  “真空”的基本定义是指某一空间内的气体分子透过外力将其移走,使气压下降小于大气,从而产生真空。在实验室或工厂中制造真空的方法是利用泵在密闭的空间中(一般叫真空腔)抽出空气以达到不同纯度的真空,一般分为低真空、中等真空、高真空或超高真空。

  许多精密工业制程都必需在真空环境下进行,目的是减少任何气体份子在制程中对加工品的影响。而制程中所涉及到的相关运动控制零组件如导轨,基体等金属材料,以及电机散热问题,则需要经过严格考虑,并采用兼容真空环境的光栅系统。

  在真空环境中应用的光栅部件都必需经过特殊设计,包括耐高温——真空腔需要加热到100°C或以上以缩短抽真空和获取较高等级的真空度所需要的时间;高洁净度——光栅组件需要特殊包装和运输,因为组件上任何污染物如机油, 油脂,甚至指纹在真空中都会释出气体,影响直空度;降低整体气体量释出——读数头电路板、黏胶或漆料中含有的塑料(含挥发性溶剂),在真空中都会释出气体,不仅导致所释出细小颗粒或灰尘对加工品造成损坏,而且会导致真空室中的压力明显上升。

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  精密平台用于 AOI 设备

  2 TONiC UHV超高真空兼容光栅

  VAD主要为客户开发客制化的精密运动平台,当中包括提供给需要在真空环境下工作的制程设备。目前VAD大部份平台型号均采用雷尼绍TONiC系列光栅系统,视乎精度要求配置不同种类的栅尺。VAD总裁Song, Baek-Kyun先生说道:“VAD一般平台型号配置RTLC系列钢带栅尺,如果涉及真空应用、像显示面板AOI检测设备或半导体制程设备等,我们会配置更高精度的RELM系列栅尺,配置兼容真空的TONiC读数头,连接到位于真空腔外的接口。另外我们开发用于半导体EUV光刻机的膜板检测设备,由于精度要求达到ppm等级,需要采用雷尼绍高端的RLE系列激光尺定位系统,激光发射头安装在XY平台上,而雷尼绍是市场上少数可以提供性能稳定的激光尺之一。”

  雷尼绍TONiC UHV超高真空兼容光栅系列,从读数头、电缆到栅尺都是必需经过专门设计,真空压力高达10- 10 Torr,读数头配置RFI屏敝线缆,其基本工作原理,规格性能与我们在大气压下使用的标准型TONiC型号无异,但是UHV光栅的读数头在设计上消除了气密孔,并且由高洁净的真空兼容材料和粘合剂特制而成,以避免对加工产品质量造成损坏。而雷尼绍直空型光栅也获得独立的专业检验机构鉴定,包括残留气体分析(RGA)光谱测试,在整个生产过程中确保在清洁的条件下进行,并有专门设计的包装运输以避免污染。

  3 近乎零的热膨胀系数栅尺

  TONiC是雷尼绍最多样的光栅型号之一,可搭配多款不同特性的栅尺,包括适合在真空环境应用。Song, Baek- Kyun先生解释他们选择栅尺的准则:“我们部份高端机型, 采用了RELM系列栅尺,主要看中它近乎零的热膨胀系数, 以确保定位精度在温差范围变化大的环境下得以保持,要知道真空腔的温差可达100 °C。雷尼绍的光栅产品在市场上都有良好的口碑,而TONiC系列更是在高端设备上经常看到它的应用,早已得到市场广泛认可。另外雷尼绍的售后服务做得很到位,定期为我们作产品更新的介绍,最重要的是交货期也十分准时,使我们不会因等待零件而得失客户。”

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半导体真空平台

TONiC UHV光栅系统.png  

TONiC UHV 光栅系统

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真空平台配置 RLE 激光尺系统

XL-80激光干涉仪检测精密直线平台.png  

XL-80 激光干涉仪检测精密直线平台

  雷尼绍RELM是一款20 μm栅距栅尺,在1 m长度内精度高达±1 μm,以坚固的雷尼绍专利材料ZeroMet制成,其热膨胀系数仅为0.75±0.35 μm/m/°C(20 °C时),栅尺可利用背面自带的不干胶带进行安装,同时也支持机械安装方式以避免不干胶在真空中释出气体。

  Song, Baek-Kyun先生继续说:“我们看好未来真空应用设备的市场需求,尤其是半导体和显示面板等精密工业制程。目前VAD正在开发更多相关的制程平台。在质量管控方面,我们正在采用雷尼绍XL-80系列激光干涉仪对设备出厂前进行精度检测,大大增加了客户对我们的设备性能表现的信心。”

标签: 运动控制

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