Жартылай өткізгіш өндірісі кез келген механикалық компоненттің жұмыс істеуін сұрауға болатын ең күрделі орта болып табылады. Қажетті позициялау төзімділігі нанометрлермен өлшенеді. Тазалық стандарттары - әдетте ISO 1-ден ISO 4-ке дейінгі таза бөлмелер - тек бір текше метр ауаға бірнеше бөлшектердің ғана түсуіне мүмкіндік береді. Химиялық ортаға коррозиялық технологиялық газдар, аса таза су және агрессивті еріткіштер кіреді. Ластанудың немесе позициялау қателігінің салдары косметикалық ақау емес, мыңдаған доллар тұратын кремний пластинасының бұзылуы немесе бүкіл өндіріс партиясының бұзылуы болып табылады.
Бұл ортада қозғалыс жүйесіндегі әрбір механикалық компонент бөлшектердің пайда болуы, газдануы, химиялық үйлесімділігі және позициялық дәлдігі тұрғысынан тексеріледі. Олдхэм муфтасы бұл тексеруден аман қалды, себебі оның нөлдік кері соққы, нөлдік мойынтірек жүктемесі, электр оқшаулауы және өте төмен газ шығаратын материалдардың болуы сияқты бірегей үйлесімі басқа ешбір кең таралған муфта түрі бір уақытта қанағаттандыра алмайтын талаптарды қанағаттандырады. Бұл мақалада жартылай өткізгіш жабдықтардағы Олдхэм муфтасының спецификациясын реттейтін нақты қолданыстар, материалға қойылатын талаптар және өнімділік стандарттары қарастырылады.
Таза бөлменің ластануына қарсы күрес
Фотолитография кезінде пластина бетіне түсетін 0,1 микроннан үлкен бір бөлшек жасалып жатқан интегралдық схемада маңызды ақау тудыруы мүмкін. Полимер компонентінен шыққан газданған органикалық қосылыстың молекуласы пластина бетіне шөгіп, фоторезист адгезиясына, өңдеу біркелкілігіне немесе жұқа қабықшаның шөгуіне әсер ететін жолдармен беттік энергияны өзгерте алады. Бұл теориялық мәселелер емес - олар жартылай өткізгіш технологиялық инженерлердің күнделікті ластануды басқару мәселелері.
Пластинаны өңдеу жолындағы әрбір механикалық компонент — роботтар, сызықтық сатылар, айналмалы сатылар және олардың жетектерін жалғайтын муфталар — келесідей бағалануы керек:
- Бөлшектердің пайда болу жылдамдығы: Қалыпты жұмыс кезінде компонент бірлік уақыт ішінде анықталған өлшемдегі қанша бөлшек шығарады? Бұл бақыланатын камерада өлшенеді және бірлік ауданға немесе көлемге шаққандағы минутына бөлшектер ретінде көрсетіледі.
- Газдану жылдамдығы: Вакуумда немесе вакуумға жақын жағдайда жұмыс температурасында компоненттен ұшқыш органикалық қосылыстардың (ҰОҚ) бөліну жылдамдығы қандай? Бірлік ауданға шаққандағы Па·м³/с өлшемімен өлшенетін бұл параметр вакуумдық өңдеу камераларында қолдануға арналған материалдардың жарамдылығын анықтайды.
- Химиялық үйлесімділік: Материал жұмыс аймағында болатын химиялық заттарға - фторлы сутегі буына, озонға, изопропил спиртіне, аммоний гидроксидіне, сутегі асқын тотығына және басқаларына процестің сатысына байланысты төзімді ме?
- Иондық ластану: Материал пластина беттеріне түсіп, құрылғының электрлік сипаттамаларын өзгертетін металл иондарын немесе басқа иондық түрлерді бөліп шығара ма?
Неліктен Олдхэм муфтасының сырғанайтын дискісі қиындық та, шешім де болып табылады?
Орталық дискінің сырғанау қозғалысы Олдхэм муфтасының тураланбау қабілетінің көзі болып табылады, бірақ ол сонымен қатар бөлшектердің пайда болуының әлеуетті көзі болып табылады. Әрбір сырғанау жанасуы тозу қалдықтарын тудырады, ал таза бөлме ортасында бұл қалдық бөлшектерін басқару қажет.
Негізгі мәселе - материалды таңдау. Стандартты ацеталь жұмыс кезінде өнеркәсіптік ортада қолайлы, бірақ ISO 3 класы немесе таза бөлмеде пайдалану үшін бөлшектер саны мен мөлшерінің таралуы тым жоғары өлшенетін бөлшектерді шығарады. PEEK, атап айтқанда, PTFE немесе көміртекті талшықпен толтырылған PEEK, бірдей сырғанау жағдайларында айтарлықтай аз және кішірек бөлшектерді шығарады, ал бөлшектердің мөлшерінің таралуы таза бөлмені жіктеу стандарттарына сәйкес келеді.
Ең күрделі жартылай өткізгіш қолданбалар үшін — өңдеу камераларының ішінде немесе ISO 1-ден 2-ге дейінгі класты орталарда — бақыланатын тазалығы бар (металл иондарының төмен мөлшері, газ шығаруы мүмкін пластификаторлар немесе толтырғыштар жоқ) ультра таза PEEK кластары көрсетілген. Бұл материалдар газ шығару жылдамдығы мен бөлшектердің пайда болу профильдерінде партиядан партияға құжатталған сәйкестікпен бақыланатын жағдайларда өндіріледі. Құны стандартты PEEK-ке қарағанда айтарлықтай жоғары, бірақ олармен бірге келетін біліктілік деректері чип жасаушылардан өңдеу құралдарының мақұлдауын іздейтін жабдық өндірушілері үшін өте маңызды.
Вафлиді өңдеуге арналған робот қосылыстары
Атмосфералық пластиналарды өңдеу роботтары — пластиналарды кассеталар, жүктеме құлыптары және өңдеу камералары арасында тасымалдайтын SCARA және декарттық роботтар — бірнеше айналмалы қосылыстарға ие, олардың әрқайсысы серво қозғалтқышпен гармоникалық жетегі немесе беріліс редукторы арқылы басқарылады. Қозғалтқыштың шығыс білігі мен гармоникалық жетек кірісі арасындағы муфта көптеген заманауи конструкцияларда Олдхэм муфтасы болып табылады.
Мұндағы талаптар өте қатаң. Робот 300 мм пластинаны өңдеу камерасының кіреберіс ұяшығында ±0,1 мм шегінде орналастыруы керек, бұл құралдың қызмет ету мерзімі ішінде миллиондаған рет қайталанады. Қосылыстағы кез келген муфтаның кері ізі роботтың кинематикалық тізбегімен күшейтілетін соңғы эффекторды орналастыру қателігін тудырады. Әрбір қосылыста нөлдік кері іздің болмауы келіссөздер жүргізілмейтін талап болып табылады.
Олдхэм муфтасының бүйірлік ығысу төзімділігі қозғалтқыш пен гармоникалық жетек арасындағы шағын, бірақ сөзсіз білік сәйкессіздіктерін сіңіреді — робот қосылыс корпусының шектеулі кеңістігінде пружиналар арқылы түзетілмейтін сәйкессіздіктер. Балама нұсқа — сильфон муфтасы — гармоникалық жетектің кіріс мойынтірегіне радиалды жүктемелер түсіреді, бұл көпжылдық қызмет көрсету келісімшарты бойынша технологиялық құралға орнатылуы мүмкін роботта ауыстыру қымбат және уақытты қажет ететін компоненттің қызмет ету мерзімін қысқартады.
Сызықтық дәлдік кезеңдері
Фотолитографиялық қадамдар мен сканерлер, пластиналарды тексеру жүйелері және метрология құралдары нанометрлік диапазонда позициялау ажыратымдылығы бар аса дәл сызықтық сатылар пайдаланады. Саты сызықтық қозғалтқышпен немесе шарлы бұрандамен басқарылады, ал серво басқару ілмегі лазерлік интерферометрде немесе оптикалық кодтаушыда жабылады. Жетек тізбегіндегі кез келген механикалық сәйкестік немесе кері соққы кері байланыс ілмегіндегі позициялық қате ретінде тікелей көрінеді.
Шарлы бұрандамен басқарылатын дәлдік сатыларында серво қозғалтқыш пен шарлы бұранда арасындағы Олдхэм муфтасы кез келген CNC машинасындағыдай функцияны орындайды — бүйірлік ығысу орны бар нөлдік кері соққы моменті берілісі — бірақ жоғары өнімділік стандарттарына сәйкес. Муфта сатылың толық білікті қызмет ету мерзімі ішінде, әдетте күнделікті пайдалану кезінде 5-10 жыл ішінде нөлдік кері соққыны сақтауы керек, дискіні ауыстыру сатылың жоспарланған техникалық қызмет көрсету кестесінің бөлігі ретінде орындалады. Бұл қолданбаларға арналған дәлдік санатындағы Олдхэм муфталары стандартты өнеркәсіптік муфталарға қарағанда тығызырақ тенон еніне төзімділікпен жасалады, бұл құрастыру төзімділігінің жиналуынан туындайтын бастапқы кері соққыны азайтады.
Вакуумдық үйлесімділік: маңызды қосымша талап
Көптеген жартылай өткізгіш процесінің кезеңдері вакуумда жүреді — физикалық буды тұндыру, химиялық буды тұндыру, иондық имплантация және өңдеу процестерінің барлығы атмосфералықтан 10⁻⁹ Торрға дейінгі қысымда жұмыс істейді. Вакуумдық камералардағы немесе оның жанындағы механикалық компоненттер процестің вакуумына қауіп төндіретін жылдамдықпен газ шығармауы керек.
Стандартты полимер материалдары, соның ішінде стандартты ацеталь, нейлон және тіпті стандартты PEEK құрамында вакуумда жоғары вакуумды жартылай өткізгіш процестер үшін қолайсыз жылдамдықпен газ шығаратын қалдық мономерлер, пластификаторлар және өңдеу құралдары бар. Вакууммен үйлесімді PEEK маркалары әдетте NASA газ шығару стандарттарына (ASTM E595) сәйкес келетін бақыланатын газ шығару жылдамдығымен шығарылады: жалпы масса жоғалту 1,0 пайыздан төмен және вакуумда 125°C температурада 24 сағаттан кейін жиналған ұшпа конденсацияланатын материал 0,1 пайыздан төмен.
Вакуумдық ортада қолданылатын Олдхэм муфталары үшін өндірушіден құжатталған газ шығару деректері бар диск материалдарын көрсетіңіз. Стандартты каталог муфталары вакууммен бағаланбайды; вакууммен үйлесімді нұсқалар арнайы материалды сертификаттауды және көбінесе өңдеу камерасының ортасында орнатпас бұрын пісіру процедураларын талап етеді. Вакуумдық қолданбаларға арналған центр материалдары әдетте электрожылтыратылған беттері бар 304 немесе 316L тот баспайтын болаттан жасалған — жылтыратылған беттің төмен беттік ауданының көлемге қатынасы вакуумда десорбцияланатын адсорбцияланған газ қабатын азайтады.
Жартылай өткізгіш жабдықтардағы электрлік мәселелер
Жартылай өткізгіш пластиналар электростатикалық сезімтал — өңдеу кезінде пластина бетінде зарядтың жиналуы электростатикалық разряд (ЭЗР) оқиғаларымен қақпа оксиді қабаттарын зақымдауы мүмкін, бұл көрінетін із қалдырмайды, бірақ құрылғының жұмысын бұзады. Жабдықты жерге қосу және электростатикалық басқару жартылай өткізгіш құралдарды жобалаудағы өз алдына инженерлік пәндер болып табылады.
Олдхэм муфтасының электрлік оқшаулау қасиеті — өткізбейтін полимер дискісімен қамтамасыз етіледі — серво жетектің ауысуы нәтижесінде пайда болатын білік токтарының жетек тізбегі арқылы робот құрылымына және мүмкін пластинаға таралуына жол бермейді. Кейбір құрал конструкцияларында бұл оқшаулау серво күшейткіші мен роботтың өткізгіш эффекторы мен пластинаны өңдеу беттері арасындағы электрлік үздіксіздікті бұзу үшін арнайы Олдхэм муфтасын пайдаланып жетек тізбегіне әдейі енгізіледі.
Керісінше, робот құрылымы ESD басқару үшін толығымен жерге тұйықталуы керек құралдарда электрлік үздіксіздікті сақтау үшін металл муфта көрсетіледі. Муфта сипаттамасы жабдықтың жерге тұйықтау архитектурасына сәйкес келуі керек, бұл полимер-диск және металл-дискілі Олдхэм муфталары арасында таңдау жасамас бұрын құралдың ESD басқару стратегиясын түсінуді талап етеді.
Олдхэм жартылай өткізгіш муфталарына арналған техникалық сипаттамалардың тізімі
| Талап | Техникалық сипаттама | Негіздеме |
|---|---|---|
| Диск материалы | Өте таза PEEK немесе PTFE композиттік материалы | Бөлшектердің аз түзілуі, газдың аз бөлінуі, химиялық төзімділік |
| Хаб материалы | 316L тот баспайтын болат, электрожылтыратылған | Коррозияға төзімділік, төмен адсорбцияланған газ қабаты, таза бөлмеге үйлесімді беті |
| Газдан тазарту сертификаты | ASTM E595 (TML <1.0%, CVCM <0.1%) | Вакуумдық өңдеу орталары үшін қажет |
| Хаб стилі | Қысқыш (бөлінген тесік) | Білік бетінің зақымдануы жоқ, қайталанатын концентрлік, бекітілген бұранда бөлшектерінің қаупі жоқ |
| Майлау | Жоқ (құрғақ жүгіру) | Майлағыш буы таза бөлмедегі және вакуумдық ортадағы ластану көзі болып табылады |
| Кері соққы | Нөл (0 доғалық минут номиналды) | Васланы орналастыру дәлдігіне қойылатын талаптар |
| Тазалау үйлесімділігі | IPA, DI сумен сүрту құралы | Таза бөлме компоненттерін тазалаудың стандартты процедурасы |
Қорытынды
Жартылай өткізгіш жабдықтар Олдхэм муфтасы өзінің қолданылу аймағында кез келген жерде кездесетін ең техникалық тұрғыдан күрделі жұмыс ортасын білдіреді. Нанометрлік деңгейдегі орналастыру талаптарының, субмикрондық бөлшектердің генерациялану шектеулерінің, вакуумдық газ шығару стандарттарының, ESD басқару талаптарының және агрессивті химиялық үйлесімділік талаптарының үйлесімі көптеген муфта түрлерін қарастырудан толығымен алып тастайды. Олдхэм муфтасы бұл біліктілік процесінен аман қалады - дұрыс ультра таза PEEK дискісімен, электрожылтыратылған тот баспайтын хабтармен және құжатталған газ шығару сертификатымен көрсетілген кезде - себебі оның жұмыс принципі нөлдік мойынтірек жүктемесін, нөлдік кері соққыны және құрғақ жұмысты тудырады, мұның бәрі жартылай өткізгіш процесінің орталары талап ететін талаптарға дәл сәйкес келеді. Жобалау кезеңінде дұрыс сипаттамаға салынған инженерлік инвестиция пластина шығынын азайтумен, құралдың жұмыс уақытын ұзартумен және таза бөлмені күтіп ұстау процедураларын жеңілдетумен бірнеше есе өтеледі.
Бізбен хабарласыңыз инженерлік топ Олдхэмдегі жартылай өткізгіш класстағы муфта сипаттамаларын, соның ішінде газ шығару құжаттамасын қараңыз немесе біздің веб-сайтымызды қараңыз дәлдікпен жалғау диапазоны таза бөлме қолданбалары үшін.
