Fremdkörper sind unerwünscht

Ein entscheidendes Werkzeug bei der Herstellung und Miniaturisierung von Mikrochips sind Waferstepper und Waferscanner. Diese optischen Systeme projizieren die Strukturinformationen der integrierten Chips lithografisch auf Wafer aus Silizium. Die hochkomplexen Lithografiesysteme arbeiten in unterschiedlichen Temperaturbereichen unter Vakuum oder in speziellen Gasatmosphären, beispielsweise in einer absolut trockenen und aggressiven Stickstoffatmosphäre. Ihre Funktionalität muss den Anforderungen der Rein- und Reinstraumregeln genügen. Zudem fordern engste Toleranzen extrem präzise Mechaniken. Das gilt auch für die Lagerungen in den Objektivblenden der lithografischen Systeme. Diese Blenden werden üblicherweise kompakt und flach konstruiert. Hier sind entsprechend kleinbauende Lager mit einem minimalen Lagerspiel bei einem relativ geringen Drehmoment gefragt.

Um all diese Anforderungen zu erfüllen, werden bevorzugt Dünnringlager aus Edelstahl verbaut. Neben den produkttypischen Vorteilen - einem geringen Gewicht und einem kleinen Lagerquerschnitt, der auch bei steigenden Bohrungsdurchmessern konstant bleibt - haben diese Lager weitere günstige Eigenschaften für den Einsatz in Rein- und Reinsträumen. Edelstahldünnringlager wie die Lager der Reali-Slim-Baureihe von Kaydon minimieren Oberflächenabnutzung sowie Partikelbildung und sind korrosionsbeständig. Sie bestehen aus Edelstahllaufringen, nichtmetallischen oder Messingkäfigen sowie Kugeln aus Edelstahl oder Keramik. Speziell die Kombination aus Edelstahllaufringen und Kugeln beziehungsweise Rollen aus Keramik trägt zu einer besonderen Steifigkeit und einem niedrigen Drehmoment bei. Dadurch steigen Genauigkeit und Wiederholbarkeit, vor allem beim schmiermittelfreien Einsatz.

Wälzkörper aus Keramik
Rodriguez bietet diese Speziallager, die den besonderen Reinraumbedingungen gerecht werden, in vielen gängigen metrischen und zölligen Abmessungen an. Für die Lagerung in den Blenden der lithografischen Systeme zur Mikrochip-Herstellung eignet sich beispielsweise eine im Reinraum montierte Variante aus Edelstahl-Innen- beziehungsweise Außenringen mit Wälzkörpern aus Keramik und einem Kugelkäfig aus Teflon. Da Keramik im Gegensatz zu anderen Wälzkörperwerkstoffen wie Stahl chemisch stabil und korrosionsbeständig ist, lässt sich unerwünschter Abrieb oder die Bildung von Fremdkörpern durch den Einsatz von Keramikkugeln vermeiden. Sie haben ein höheres Elastizitätsmodul und machen dadurch das Lager steifer, weniger anfällig gegen Vibrationen und somit präziser. Keramikkugeln sind außerdem leicht und elektrisch isolierend. Bei aggressiven Umgebungsbedingungen muss auch das Käfigmaterial entsprechend beschaffen sein. So ist eine PTFE-Ausführung aufgrund der Reaktionsträgheit selbst gegen angreifende Säuren resistent. Das Material hat einen sehr geringen Reibungskoeffizient. Zudem ist die Haftreibung ebenso groß wie die Gleitreibung, sodass der Übergang vom Stillstand zur Bewegung ohne Rucken stattfindet.

pb