Miniatur-<strong>Kugelgewindetriebe</strong> in <em>Vakuum</em> oder <em>Stickstoffumgebungen</em>

Dreiachseniges Maskensystem für den Einsatz in der Standard-, Elektronenstrahl- und hochauflösenden sowie automatisierten UV-Lithografie. (Foto: August Steinmeyer GmbH & Co. KG)

W systemie pozycjonującym firmy Steinmeyer Mechatronik stosowane są szlifowane miniaturowe śruby kulowe firmy August Steinmeyer. (Zdjęcie: August Steinmeyer GmbH & Co. KG)

System pozycjonowania od Steinmeyer Mechatronik do precyzyjnego ustawiania XY-Theta masek do naświetlania z dokładnością do 0,03 µrad. (Zdjęcie: August Steinmeyer GmbH & Co. KG)

Firma Steinmeyer Mechatronik GmbH we współpracy z August Steinmeyer GmbH & Co. KG opracowała wysoce precyzyjny system pozycjonowania do zastosowań w suchej atmosferze azotu lub w próżni. System maskowy jest idealny do użycia w standardowej oraz wysokorozdzielczej litografii UV i umożliwia bardzo precyzyjne ustawienie maski w osiach XY-Theta z dokładnością do 0,03 µrad. W tym celu stosuje się miniaturowe śruby kulowe z Albstadt, które spełniają wysokie wymagania dotyczące równomierności naprężenia i jakości pracy w zastosowaniu.

Trzy osi liniowe systemu pozycjonowania są zbudowane w układzie kinematycznym równoległym: dwie osi pionowe w kierunku X oraz jedna poprzeczna w kierunku Y. Dwie osie pionowe przy jednoczesnym ruchu generują podniesienie pionowe, a przy ruchu przeciwnym obrót. Dzięki temu możliwe jest bardzo precyzyjne liniowe i obrotowe ustawienie maski z dokładnością sięgającą submikrometra.

Śruba kulowa spełnia wysokie wymagania

W tym bardzo precyzyjnym systemie pozycjonowania stosuje się szlifowane miniaturowe śruby kulowe o średnicy wrzeciona 12 mm od August Steinmeyer. Są one wyposażone w pojedynczą nakrętkę z kołnierzem z kontaktu 4-punktowego, z przekładnią pojedynczego obrotu i opcjonalnie kulkami ceramicznymi. Wysoka jakość geometryczna i powierzchniowa komponentów bez luzu i z wstępnie naprężonymi elementami zapewniają idealny współbieżność w zastosowaniu i umożliwiają najmniejsze elementy ustawienia. Zestawy przechodzą przed dostawą testy w warunkach zbliżonych do użytkowania. Żywotność została potwierdzona w suchej atmosferze azotu i w próżni.

Zastosowanie w suchej atmosferze azotu lub w próżni wymaga doboru specjalnych materiałów i środków smarnych. W śrubie kulowej stosuje się odporne na ścieranie stopy stali nierdzewnej. Aby zminimalizować promieniowanie rozproszone, wszystkie elementy konstrukcyjne systemu maskowego są pokryte anodowaną powłoką optymalizowaną pod kątem absorpcji UV. Użycie ultrafioletowego światła wyklucza również węglowodory w komponentach i zespołach systemu trójosiowego maski. Dlatego stosuje się smar chemicznie i fizycznie bardzo stabilny oparty na związkach fluoru, który nie ulega degradacji pod wpływem promieniowania UV i charakteryzuje się bardzo niskim współczynnikiem odgazowania. Został on specjalnie opracowany przez użytkownika do tego zastosowania i dostosowany do użycia w wstępnie naprężonych śrubach kulowych.

Optymalne rozwiązanie do serwisu i konserwacji

W celu konserwacji maski mogą być przesuwane bocznie z osi optycznej do pozycji serwisowych. Magnetycznie wstępnie naprężony mechanizm szybkiego mocowania zapewnia szybki i prosty wymianę maski przy użyciu zaledwie kilku ruchów ręką. Tak samo łatwa jest konserwacja silników i czujników końcowego położenia, które są wykonane jako wymienne zespoły.

Aby łatwo zintegrować system z sterowaniem maszyny w warunkach seryjnych, podczas montażu śruby kulowej konieczne jest dokładne ustawienie podanego zakresu momentu luzowego za pomocą naprężenia. Jest to warunek stabilnego strojenia sterowania i skraca czas przestoju w przypadku konserwacji, ponieważ w razie wymiany nie trzeba ponownie ustawiać parametrów PID. Dzięki temu uzyskuje się stabilność właściwości ruchowych na przestrzeni całej żywotności, co zwiększa bezpieczeństwo eksploatacji, ponieważ sterowanie silnikiem zawsze działa w optymalnym zakresie, co z kolei jest warunkiem osiągnięcia bardzo małych elementów ustawienia poniżej mikrometra.

System pozycjonowania jest dostępny w kilku wersjach o różnych zakresach ruchu, dostosowanych do różnych rozmiarów masek, i może być również dostosowany do indywidualnych potrzeb klienta. Opcjonalnie dostępne są wersje do pomieszczeń czystych lub w próżni. Przykłady zastosowań można znaleźć w litografii półprzewodników, a także przy inspekcji masek.