Miniatur-Getriebe mit Kugelgewindespindeln in Vakuum- oder Stickstoffumgebungen

Sistema di maschere a tre assi per l'uso nella litografia standard, a fascio di elettroni e ad alta risoluzione, nonché automatizzata. (Foto: August Steinmeyer GmbH & Co. KG)

Nel sistema di posizionamento di Steinmeyer Mechatronik vengono utilizzati micro-trasmissioni a vite a sfera lucidate di August Steinmeyer. (Foto: August Steinmeyer GmbH & Co. KG)

Sistema di posizionamento di Steinmeyer Mechatronik per l'allineamento preciso XY-Theta di maschere di esposizione con fino a 0,03 µrad. (Foto: August Steinmeyer GmbH & Co. KG)

La Steinmeyer Mechatronik GmbH ha sviluppato in collaborazione con August Steinmeyer GmbH & Co. KG un sistema di posizionamento ad alta precisione per l'applicazione in atmosfere di azoto secco o vuoto. Il sistema di mascheratura è ideale per l'uso nella litografia UV standard e ad alta risoluzione e consente un allineamento molto fine XY-Theta delle maschere di esposizione con precisione fino a 0,03 µrad. Sono impiegati in questo sistema riduttori a vite sferica miniaturizzati provenienti da Albstadt, che soddisfano requisiti molto elevati riguardo alla uniformità della pre-tensione e alla qualità della corsa.

Le tre assi lineari del sistema di posizionamento sono costruite in modo parallelo-kinematic: due assi verticali in direzione X e uno trasversale in direzione Y. I due assi verticali generano, durante il movimento simultaneo, un sollevamento verticale e, in movimento opposto, una rotazione. Ciò permette una posizionamento lineare e rotatorio delle maschere di altissima precisione fino al livello sub-micrometrico.

Il riduttore a vite sferica soddisfa elevati requisiti

In questo sistema di posizionamento di altissima precisione vengono impiegati riduttori a vite sferica miniaturizzati rettificati con un diametro di 12 mm prodotti da August Steinmeyer. Sono dotati di una singola madrevite con contatto a 4 punti, inversione di marcia singola e, opzionalmente, sfere in ceramica. L'elevata qualità geometrica e la finitura superficiale delle componenti pre-tensionate senza gioco garantiscono un movimento uniforme ideale e consentono di ottenere piccoli incrementi di regolazione. I gruppi di montaggio vengono sottoposti a un collaudo di serie applicativo prima della consegna. La durata è stata dimostrata in atmosfere di azoto secco e in vuoto.

L'impiego in atmosfere di azoto secco o vuoto richiede la selezione di materiali e lubrificanti specifici. Per il riduttore a vite sferica viene utilizzato acciaio inossidabile resistente. Per minimizzare la dispersione di radiazioni, tutte le parti strutturali del sistema di mascheratura sono rivestite con un anodizzazione ottimizzata per l'assorbimento UV. L'uso sotto luce ultravioletta vieta inoltre i idrocarburi nelle componenti e nei gruppi di montaggio del sistema a tre assi. Per questo motivo viene impiegato un lubrificante basato su composti di fluoro, chimicamente e fisicamente molto stabile, che non mostra degradazione sotto radiazione UV e ha un tasso di gas rilasciato estremamente basso. È stato sviluppato appositamente dall'utente per questo impiego e adattato all'uso in riduttori a vite sferica pre-tensionati.

Ideale per servizi e manutenzione

Per la manutenzione, le maschere di esposizione possono essere spostate lateralmente fuori dall'asse ottico in posizioni di servizio. Un meccanismo di cambio rapido a magnete pre-teso consente, se necessario, una sostituzione rapida e semplice della maschera con pochi semplici gesti. La manutenzione dei motori e dei sensori di fine corsa, realizzati come gruppi di sostituzione, è altrettanto semplice.

Per un'integrazione senza sforzo nel controllo della macchina in condizioni di serie, durante il montaggio del riduttore a vite sferica è necessario regolare con precisione il dado libero impostando correttamente il momento di torsione di gioco. Ciò è una condizione preliminare per un tuning stabile del controllo e riduce i tempi di fermo in caso di manutenzione, poiché in caso di sostituzione i parametri PID non devono essere reinseriti. La stabilità delle caratteristiche di movimento ottenuta così nel corso della vita aumenta anche la sicurezza operativa, poiché il controllo del motore funziona sempre nella gamma ottimale, condizione necessaria per raggiungere incrementi di regolazione molto piccoli inferiori al micrometro.

Il sistema di posizionamento è disponibile in diversi percorsi di movimentazione adatti a varie dimensioni di maschere e può essere personalizzato in base alle applicazioni. È disponibile in versione cleanroom o sottovuoto. Esempi di applicazioni si trovano in espositori di semiconduttori, ma anche nell'ispezione di maschere.