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高精密运动机构赋能微电子制造

2022-06-20

近年来，集成电路元件尺寸变得越来越小，生产工艺从“微米级”发展到“纳米级”，在加工、检测、装配等工艺中，微米级甚至更高精度级别的运动机构至关重要。同时，此类运动机构还需满足洁净室、真空等不同应用场景的要求。作为运动与控制领域的先行者，派克汉尼汾积极布局微电子产业，可为微电子行业洁净室、真空环境及精密激光加工等应用场景提供高精密运动控制解决方案。

洁净室

在晶圆的生产过程中，任何粘附在晶圆上的微尘颗粒都有可能影响其性能。此外，半导体的包装、测试等工艺同样需在高度洁净的环境中进行。因此，微电子行业对于洁净室有着严苛的洁净度要求，这对洁净室工艺设备也提出更高要求。
在生产用于洁净室的组件时，制造商需严格遵循相关标准使其满足行业的高洁净度要求，其中包括直线运动机构。虽然组件在运动过程中会产生微粒或挥发性气体，但考虑到污染物产生的数量及其部位，制造商仍能生产出符合洁净室应用的直线运动机构。
此外，在衡量直线运动机构对洁净室产生的颗粒物影响时，还需综合考虑以下几个因素：
·工作台上方是否有单向气流
· 运动曲线是否与应用相匹配
· 工作台的安装位置
· 目标点与工作台的相对位置
由于影响因素众多，因此，对于安装了直线运动机构的洁净室而言，并没有标准的布局方式。为确保直线运动机构符合洁净室的生产要求，需认真考虑每一个因素。派克汉尼汾可提供一系列适用于洁净室应用的精密直线定位平台，旗下此类直线运动机构通过标准测试程序，符合美国联邦标准209E和ISO标准14644。微型方导轨平台mSR系列就是其中的代表，它由直线电机驱动，直线度和平面度可达4微米；结构紧凑，高加速度，同时运动平稳。

真空环境

真空环境具有洁净度高、水蒸气少、分子密度低等优势，微电子行业的很多工艺需在真空环境中完成。比如，真空条件下，气体更容易被电击成等离子体产生辉光放电现象。

与洁净室相比，直线运动机构在真空环境面临的挑战更严苛。影响直线运动机构在真空环境中的成功应用因素包括：
·所需的气压级别
·应用的烘烤温度和环境温度
·真空腔室使用的气体
·机械部件上可使用的润滑油/润滑脂（如有）
·是否可以存在阳极电镀铝球轴承和齿轮等组件成分

针对不同真空度环境下的应用，派克汉尼汾可提供包括直线电机平台在内的多种精密直线定位平台。这些直线运动机构遵循相关指南，符合规范要求。例如，旗下的无铁芯直线电机I-Force系列可适用于10^-4 Torr及以上的高真空环境，目前已成功应用在10^-7 Torr超高真空度。同时，基于高品质的产品和丰富的行业经验，派克汉尼汾还可根据具体应用需求，为客户提供定制化解决方案。

精密激光加工

在微电子行业，手机面板切割、半导体晶圆切割、光路处理等工艺离不开激光精密加工，高精度的运动控制系统将直接影响切割精准度。

△微型方导轨（mSR）

派克汉尼汾可提供一系列直线电机平台来满足上述应用需求。从微型方导轨（mSR）等微型直线电机平台，到定制化解决方案，它们均符合应用所需的速度和精度。旗下的XY定制系统由直线电机平台组成，适用于激光划线/切割等应用。此类系统要求运动快速、精准、可重复，并尽量减少阿贝误差、直线度和平面度误差，派克汉尼汾可根据具体应用定制，并提供配套的驱动器和控制器。

△MX80S和MX45系列

在精密激光加工中，还有很多应用仍采用Z轴上的丝杆来驱动平台，它们通常无需直线电机平台为Z轴提供所需的精度或速度，机构不工作时还可轻松锁定位置，无需额外负载平衡机构防止其坠落。MX80S和 MX45系列便是这些应用的理想选择，它们在符合应用所需精度的同时，更具性价比。

△微型高精度直驱转台mPR

与直线运动一样，速度和精度也是旋转运动的关键。派克汉尼汾旗下的微型高精度直驱转台mPR系列设计紧凑，有直径为80mm和100mm两种外形尺寸可选，能在高速（高达600转/分钟）下提供精确运动（分辨率低至0.01微米）。

此外，许多应用还需要简单的手动滑台/转台，它们可通过千分尺来进行检验。派克汉尼汾的手动滑台/转台已有40多年历史，适用于微电子行业的应用。

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