웨이퍼 처리 관련 작업을 수행한 사람-정밀 모션 시스템특정 조합이 반도체 장비에 왜 그렇게 자주 나타나는지에 대한 별다른 설명 없이 "화강암 위의 에어 베어링"이라는 문구를 들은 적이 있을 것입니다. 이는 미학적 선택이나 기존 습관이 아닙니다. - 특정 엔지니어링 문제에 대한 상당히 의도적인 답변입니다. 시스템에 마찰, 마모 또는 진동을 유발하지 않고 나노미터- 수준의 위치 반복성으로 스테이지를 어떻게 이동할 수 있습니까?
기계적 베어링의 기본적인 문제
기존의 롤링-요소 또는 선형 베어링은 트랙에서 작동하는 물리적 접촉 - 볼 또는 롤러에 의해 작동합니다. 이러한 접촉은 아무리 잘 가공되어도 마찰을 일으키고 시간이 지남에 따라 미립자 마모를 일으키며 공이 트랙 결함을 통과할 때마다 무대에 미세한 진동을 전달합니다. 대부분의 산업 환경에서는 이는-문제가 되지 않습니다. 서브-미크론 또는 나노미터 공차에서 작동하는 반도체 리소그래피, 웨이퍼 검사 또는 계측 장비에서는 베어링 자체의 노이즈 플로어가 측정하거나 배치하려는 기능보다 더 커질 수 있기 때문에 이는 실질적인 제한 사항입니다.
에어베어링이 이를 해결하는 방법
에어베어링은 이동 요소와 가이드웨이 사이에 얇고 지속적으로 가압되는 공기막({0}} 일반적으로 몇 미크론 두께-)으로 물리적 접촉을 대체합니다. 물리적 접촉이 없기 때문에 전통적인 의미의 마찰이 없고, 마모로 인한 미립자 생성이 없으며 매우 낮은 속도에서 스틱{3}}슬립 현상이 없습니다(미세 위치 지정 중에 매우 미세한 증분으로 크리프해야 하는 단계에서는 매우 중요함). 단점은 공기 베어링이 기계식 베어링보다 훨씬 더 평평하고 일관된 가이드웨이 표면을 요구한다는 것입니다. 왜냐하면 공기막 두께 자체가 단지 몇 미크론이기 때문입니다. - 가이드웨이의 물결 모양이나 평탄도 편차는 위치 오류로 직접 나타나거나 최악의 경우 필름이 국부적으로 붕괴될 경우 접촉 위험으로 나타납니다.
화강암이 가이드웨이 재료로 선택되는 이유
이것은 화강암의 특성이 일반적인 마케팅 포인트가 아닌 직접적으로 관련되는 곳입니다. 에어베어링 가이드웨이에는 다음이 필요합니다.
장거리 이동 거리에 걸쳐 서브-평탄도 - 화강암은 가이드웨이 길이 전반에 걸쳐 서브-평탄도 공차로 래핑될 수 있습니다. 이는 특히 대형 웨이퍼 및 패널 장비에서 점차 일반화되는 수-미터 길이의 주조 또는 기계 가공 금속에서 일관되게 달성하기가 상당히 어렵고 비용이 많이 듭니다.
장기간의-치수 안정성- 에어베어링 시스템은 설치일뿐만 아니라 수년간의 사용에 따른 가이드웨이의 평탄도만큼 우수합니다. 시간이 지남에 따라 주조 금속에 영향을 미치는 일종의 내부 응력 완화에 대한 화강암의 저항성은 가이드웨이가 주기적인 재-또는 교체가 필요한 느린 물결 모양을 개발할 가능성이 적다는 것을 의미합니다.
진동 감쇠 - 화강암의 자연적인 감쇠 특성은 공기막 자체에 남아 있는-고주파 소음을 흡수하는 데 도움이 되며, 이는 리소그래피 및 검사 장비에 사용되는 초미세 위치 루프에 중요한-중요한 요소입니다.
비자성 특성은 자기 선형 모터나 근처의 민감한 전자기 센서를 사용하는 모든 시스템에 매우 중요합니다. 자기 가이드웨이 재료는 기계적 또는 광학 위치 센서가 보상해야 하는 자기장 왜곡을 발생시키기 때문입니다.
실제 장비에서 이것이 나타나는 곳
화강암 에어베어링 스테이지와 가이드웨이는 다음 분야에서 일반적입니다.
XY 스테이지가 미크론보다 훨씬 낮은 반복성을 갖는 광학 또는 전자{0}}빔 센서 아래에 웨이퍼를 배치해야 하는 웨이퍼 검사 및 계측 도구
스테이지 평탄도와 안정성이 오버레이 정확도를 직접적으로 제한하는 포토리소그래피-인접 장비
미터 규모의 패널 크기를 처리하기 위해 대형{0}}화강암 가이드웨이를 점점 더 많이 사용하는 평면 패널 디스플레이 검사 시스템
정밀 레이저 처리 장비(펨토초 및 피코초 레이저 시스템 포함), 빔 위치 지정 정확도는 긴 처리 주기 동안 드리프트 없이 스테이지 유지 위치에 따라 달라집니다.
스캐닝 중 마찰이 없는 움직임을 위해 에어{0}}베어링 스핀들 또는 선형 스테이지를 사용하여 측정 기계 및 프로파일 측정 시스템 조정-
구매자가 실제로 확인해야 할 사항
화강암 에어베어링 가이드웨이 또는 베이스를 평가할 때 종이의 평탄도가 전부는 아닙니다. 구체적으로 다음 사항에 대해 공급업체에 문의할 가치가 있습니다.
단순히 "정밀 접지"라는 일반적인 주장이 아니라 레이저 간섭계 또는 고정밀 전자 레벨을 사용한 추적 가능한 측정을 통해 평탄도 공차와 이를 이상적으로 - 검증하는 방법입니다.-
화강암 소스의 입자 일관성은 - 더 거칠거나 일관되지 않은 입자 구조로 인해 눈에는 보이지 않지만 에어 베어링 성능에 소음으로 나타나는 미세한 크기의 표면 변화가 발생할 수 있습니다.
평탄도뿐만 아니라 표면 마감(거칠기) - 가이드웨이는 미크론 규모에서 공기막 일관성에 영향을 미치는 거칠기 프로필을 유지하면서 거시적 의미에서 평평할 수 있습니다.
제조 중 환경 안정성 - 통제되지 않은- 온도 관리소에서 래핑된 가이드웨이는 온도가 통제된 환경에서 마무리된 가이드웨이보다 나노미터-인접한 공차를 보장하기-더 어렵습니다. 그 이유는 열팽창으로 직접 연결되기 때문입니다.
더 큰 그림
화강암 가이드웨이의 에어 베어링은 새로운 것이 아닙니다. - 이는 특정 문제에 대한 상당히 성숙하고 잘 이해된 솔루션입니다. 공차 예산이 여유를 두지 않는 시스템에서 마찰과 기계적 소음을 제거합니다. 웨이퍼 크기, 패널 크기 및 검사 해상도 요구 사항이 계속해서 엄격해짐에 따라 화강암 가이드웨이 자체에 대한 요구 사항({3}} 평탄도, 입자 일관성, 치수 안정성-)도 그에 따라 점점 더 엄격해지고 있습니다.
반도체, 검사 또는 레이저 처리 응용 분야를 위한 화강암 에어 베어링 가이드웨이 또는 베이스를 지정하는 경우 설계를 마무리하기 전에 엔지니어링 팀과 함께 평탄도 허용 오차, 입자 사양 및 검증 방법론을 기꺼이 진행해 드립니다.