迎合近年來AI驅動半導體新增先進封測、矽光子共同封裝(CPO)等需求,已成為台灣精密機械及自動化設備廠商在今年SEMICON Taiwan焦點。Renishaw(雷尼紹)公司也在現場展示旗下全系列光學尺的先進位置反饋與計量校準技術,協助半導體設備製造業者,提升機台運動控制精度、製程穩定性和效率。
其中推出的多自由度(Multi-DoF)高精密運動控制解決方案,便結合該公司編碼器、TONiC、VIONiC&QUANTiC高性能光學尺、ATOM&ATOM DX增量式線性光學尺和RESOLUTE&EVOLUTE絕對式光學尺、6DoF雷射多光束校正儀,以及全球首發的RLE300 雷射尺系統等產品,提供高精密平台從動態位置反饋到機台幾何誤差量測等不同需求功能,吸引多家正積極投入CPO的台系大廠前來參訪,並對其中適用短行程的微型Atom光學尺深感興趣。
Renishaw新一代EVOLUTE絕對式多自由度光學尺系統,便採用單一或多組RXMA 1.5D光學尺及RESOLUTE絕對式讀頭,可在單一系統架構下支援多自由度位置量測,為動態運動應用提供高效位置量測。
雷尼紹公司業務副理孟婉琦便指出:「真正的精度不是到最後定位精準就好,還包含在運動過程中軌跡是否平順穩定均速!」透過其中一顆讀頭取得縱軸(Pitch)位置精度、另外2顆讀取橫軸的軌道比對,讓使用者可以得知機構真正的走向;或針對目前客戶若僅需要垂直Z軸的資料時,也能靈活選配應用。
因此強調Renishaw是提供一條龍服務,從建構設備最基本的stage機台設計開始,就已經透過光學尺或雷射尺,用於反饋最初的X-Y-Z軸位置,接下來還可以配合客戶的螺桿、線軌或線性馬達進行運動控制,再加上控制器控制多軸。
進而協助設備製造商,在設計、組裝與製程運行階段掌握誤差來源,並為後續補償與性能優化提供可靠數據基礎,展現在高階運動控制與精密量測領域的優勢,廣獲設備大廠選用。
此外,由於在半導體設備製造中,幾何精度、軸向對準與長期穩定性直接影響製程表現。Renishaw雷射校準產品還可支援機台組裝、性能驗證與長期精度維護。包含在現場動態展示的XM-60多光束校正儀,可於單一設定同時量測線性軸6個自由度誤差,為誤差建模(error mapping)與補償提供完整數據;XK20能於組裝期間,協助量測及調整幾何與旋轉誤差;XL-80支援線性、角度與直線度等機台性能檢測,有效提升機台效能,也是目前熱銷產品。
孟婉琦強調:「有別於傳統平台可能就只有X-Y軸運動為主, Renishaw今年展出的XM-60不僅讓使用者更直覺體驗到6自由度精密的重要性,適用於特別靈敏的矽光子耦合設備。且因為不必更換鏡組,而省下各軸重新架設、對光而浪費的時間與成本,只要一次設定就能達成6自由度的高效率,能讓設備廠商更快交貨。」
另考量半導體產業向來以快速演進的技術節奏與嚴格的品質要求著稱,為滿足目前客戶對產能需求的急迫性,設備製造商必須在高速運動與奈米級定位之間取得更高水準的平衡。
Renishaw專為高性能運動控制而設計的新一代RLE300雷射尺系統,則由RLU300雷射主機及1~2個探測頭組成,並改為透過光纖與數據線連接,滿足隨插即用需求;並新增專屬檢測軟體,可直接連結客戶的控制器,即時監測雷射光的衰減週期,維持精度也避免意外停機。孟婉琦表示:「若光學尺的精度是奈米等級,那雷射尺就是皮秒等級,比奈米再小千分之一。」
該系統可在全行程範圍內提供達±0.2 nm 的位置穩定度,並支援最長2 m的奈米級位移量測與角度量測適用於半導體製造與檢測設備中對位置反饋、速度穩定性及長行程精密量測有嚴格要求的應用場景,大部分是在真空環境使用。