Miniaturní šroubové pohony v prostředí vakua nebo dusíku

Dvouosý maskovací systém pro použití v standardní, elektronovém paprsku a vysoké rozlišení a automatizované UV-litografii. (Foto: August Steinmeyer GmbH & Co. KG)

V pozičním systému od Steinmeyer Mechatronik jsou použity broušené miniaturní šroubové převody od August Steinmeyer. (Foto: August Steinmeyer GmbH & Co. KG)

Positionační systém od Steinmeyer Mechatronik pro jemné XY-Theta nastavení osvětlovacích masek s přesností až 0,03 µrad. (Foto: August Steinmeyer GmbH & Co. KG)

Spínací systém Steinmeyer Mechatronik GmbH ve spolupráci s August Steinmeyer GmbH & Co. KG vyvinul vysoce přesný poziční systém pro použití v suché atmosféře dusíku nebo ve vakuu. Tento maskovací systém je ideální pro použití v běžné i vysoce rozlišovací UV-litografii a umožňuje velmi jemné XY-Theta zarovnání expozicích masek s přesností až 0,03 µrad. Používají se zde miniaturní kuličkové šroubové pohony z Albstadtu, které splňují zvlášť vysoké požadavky na rovnoměrnost předpětí a hladkost chodu v aplikaci.

Tri lineární osy pozičního systému jsou konstruovány paralelní kinematikou: dvě svislé osy ve směru X a jedna příčně ve směru Y. Obě svislé osy při současném pohybu vytvářejí vertikální zdvih a při opačném směru pohybu otáčení. Díky tomu je možné velmi přesné lineární a rotační umístění masek až do submikrometrové přesnosti.

Kuličkový šroub splňuje vysoké požadavky

V tomto velmi přesném pozičním systému jsou použity broušené miniaturní kuličkové šroubové pohony s průměrem šroubu 12 mm od August Steinmeyer. Ty jsou vybaveny jednostrannou maticí s 4bodovým kontaktem, jednostranným překladem závitu a volitelně keramickými kuličkami. Vysoká geometrická kvalita a povrchová úprava bez vůle předpjatých součástí zajišťují ideální souosost v aplikaci a umožňují nejmenší nastavovací kroky. Sestavy procházejí před dodáním praktickým testem v reálných podmínkách použití. Životnost byla ověřena v suché atmosféře dusíku a ve vakuu.

Použití v suché atmosféře dusíku nebo ve vakuu vyžaduje výběr speciálních materiálů a maziv. Proto je v kuličkovém šroubu použit odolná nerezová ocel. Pro minimalizaci rozptylového záření jsou všechny strukturální díly maskovacího systému opatřeny eloxovaným povrchem optimalizovaným pro UV-absorpci. Použití pod ultrafialovým světlem zakazuje také uhlovodíky v komponentách a sestavách třístupňového maskovacího systému. Proto je použití chemicky a fyzikálně velmi stabilního maziva na bázi fluorových sloučenin, které pod ultrafialovým zářením neprojevuje degradaci a má extrémně nízkou emisní míru. Toto mazivo bylo speciálně vyvinuto uživatelem pro tento účel a přizpůsobeno použití v předpjatých kuličkových šroubových pohonech.

Ideální pro servis a údržbu

Pro údržbu lze expozicní masky posunout bočně z optické osy do servisních poloh. Magneticky předpjatý rychloupínací mechanismus umožňuje při potřeba rychlou a jednoduchou výměnu masky s pouhým několika ručními kroky. Stejně snadno je možné provádět údržbu motorů a koncových spínačů, které jsou konstruovány jako vyměnitelné sestavy.

Pro jednoduché začlenění do řídicího systému stroje v sériových podmínkách je při montáži kuličkového šroubového pohonu nutné přesně nastavit předpínací pásmo volnoběžného momentu. To je předpokladem pro stabilní ladění řízení a snižuje dobu odstávky při údržbě, protože při výměně není třeba znovu nastavovat PID parametry. Díky takto dosažené stabilitě chování po celou dobu životnosti se také zvyšuje provozní spolehlivost, protože řízení motoru vždy běží v optimálně sladěném rozsahu, což je zase předpoklad pro dosažení velmi malých kroků polohování pod úrovní mikrometru.

Poziční systém je dostupný v několika variantách s různými dráhami, vhodný pro různé velikosti masek, a lze jej také přizpůsobit specifickým požadavkům zákazníka. K dispozici jsou varianty s čistým prostorem nebo ve vakuu. Příklady použití naleznete v polovodičových litografech, ale také při inspekci masek.