소개: 고속-역동성과 극도의 강성의 필요성
처리량이 높은 반도체 웨이퍼 검사, 평면 패널 디스플레이(FPD) 리소그래피, 고급 패키징 분야에서 포지셔닝 시스템은{0}}상충되는 두 가지 엔지니어링 목표, 즉 극한의 동적 가속과 미크론 이하의 포지셔닝 반복성 사이에서 균형을 유지해야 합니다. 거대한 화강암 베이스는 이상적인 고정 기반을 제공하지만 갠트리 빔, 교차-슬라이드 및 웨이퍼 이동 스테이지-와 같은 시스템의 움직이는 부분은-관성을 최소화하고 모터 열 손실을 줄이며 정착 시간 지연을 방지하기 위해 최대한 가벼워야 합니다.
알루미늄 및 티타늄과 같은 기존의 경량 금속은 열팽창이 높고 강성이 상대적으로 낮기 때문에 높은 가속도 이동 중에 동적 휘어짐이 발생합니다.- 이러한 동적 병목 현상을 극복하기 위해 고급 시스템 설계자는 점점 더 기술 세라믹을 활용하고 있습니다. UNPARALLELED의 맞춤형 구조 구성 요소 및정밀 에어베어링고순도 알루미나와 탄화규소(SiC)로 제작된 는 고속 모션 스테이지를 위한 현대 재료 공학의 정점을 보여줍니다.-
실리콘 카바이드(SiC)와 기존 재료 비교
탄화규소가 고가속 갠트리 시스템에 선택되는 재료가 된 이유를 이해하려면 특정 강성을 분석해야 합니다. 비강성은 질량 밀도에 대한 영률의 비율로 정의됩니다.
비강성=영률을 밀도로 나눈 값
비강성이 높다는 것은 부품이 시스템에 불필요한 질량을 추가하지 않고도 높은 동적 힘을 견디고 굽힘에 저항할 수 있다는 것을 의미합니다.
구조용 강철: 밀도 7.85g/입방 센티미터, 영률 210기가-파스칼, 비강성 26.7, 열팽창 계수 12.0 x 10^-6/켈빈.
알루미늄 6061: 밀도 2.70g/입방 센티미터, 영률 69기가-파스칼, 비강성 25.5, 열팽창 계수 23.0 x 10^-6/켈빈.
알루미나(99% 순도): 밀도 3.90g/입방 센티미터, 영률 370기가-파스칼, 비강성 94.8, 열팽창 계수 8.0 x 10^-6/켈빈.
탄화 규소(SiC): 밀도 3.15g/입방 센티미터, 영률 410기가-파스칼, 비강성 130.1, 열팽창 계수 4.0 x 10^-6/켈빈.
이 비교 데이터에서 볼 수 있듯이 탄화규소는 강철이나 알루미늄보다 거의 5배 더 높은 특정 강성을 갖추고 있습니다. 이러한 극적인 물리적 이점을 통해 비교할 수 없는 엔지니어는 2g(초당 약 19.6미터 제곱)를 초과하는 가속도에서도 구부러지거나 비틀리거나 처지지 않는 웨이퍼 스테이지용 경량의 속이 빈{1}}코어 구조 빔을 설계할 수 있습니다.
정밀 세라믹 에어베어링의 설계 및 물리학
정밀 에어 베어링은 가압된 깨끗하고 건조한 공기의 얇은 필름을 활용하여 이동하는 페이로드를 지원하고 완전히 마찰이 없고 마모가 없는 동작을 달성합니다.{0}} 이 공기막의 두께는 일반적으로 5~10마이크로미터입니다. 공기막이 너무 얇기 때문에 베어링 표면의 기하학적 편차, 미세{5}}거칠기 또는 열 변형으로 인해 베어링이 충돌하여 치명적인 시스템 오류가 발생할 수 있습니다.
UNPARALLELED는 고순도 알루미나와 탄화규소로 공기 베어링 부품을 제조하여 이 문제를 해결합니다.- 이러한 재료는 에어베어링 응용 분야에서 몇 가지 중요한 이점을 제공합니다.
압력 하에서의 치수 안정성: 세라믹의 높은 탄성 계수는 압축 공기 공급의 높은 국부적 압력(종종 최대 0.6메가{1}}파스칼) 하에서 베어링 표면이 변형되지 않도록 보장합니다.
긁힘 및 내마모성: 정전이 발생하고 공기 공급이 갑자기 차단되면 이동 스테이지가 가이드 레일과 직접 접촉하게 됩니다. 이러한 건조한-미끄러짐 조건에서 금속 베어링은 즉시 마모되어 달라붙습니다. 극도의 경도를 지닌 세라믹 가이드 레일은 긁힘이나 표면 손상 없이 고속-터치다운 이벤트를 견딜 수 있습니다.
뛰어난 표면 마감: UNPARALLELED는 다이아몬드 연삭 및 화학적{0}}기계적 연마(CMP)를 통해 세라믹 가이드 표면을 0.05마이크로미터 이하의 Ra 표면 거칠기로 마감합니다. 이 거울과 같은- 마감은 완벽하게 균일한 에어 갭과 고도로 예측 가능한 유막 역학을 보장합니다.
복잡한 세라믹 형상의 제조 및 품질 보증
테크니컬 세라믹의 소결 및 가공은 엄청나게 까다로운 공정입니다. 섭씨 2000도를 초과하는 온도에서 세라믹 원료 분말을 소결하면 상당한 수축이 발생하므로 신중하게 계산하고 제어해야 합니다.
UNPARALLELED의 제조 시설에는 소결 전에 세라믹 부품을 성형하기 위한 최첨단--최신 그린 상태 머시닝 센터와 그 뒤를 이어 초경질 소결 부품을 마무리하기 위한 고정밀 다이아몬드 연삭 시스템이-장비되어 있습니다.- 우리는 웨이퍼 핸들링을 위한 통합 진공 척, 다-축 공기-부동 캐리지, 레이저 간섭계용 초-평면 참조 미러를 포함한 복잡한 기하학적 프로파일을 생산할 수 있습니다.
모든 최종 제품은 ISO-인증 실험실에서 엄격한 테스트를 거칩니다. 레이저 간섭계와 3차원{2}}3차원 측정기를 사용하여 모든 세라믹 부품이 지정된 기하 공차를 충족하는지 확인하여 차세대 선형 모터 스테이지에 원활하게 통합되도록 합니다.-