正しいナノポジショニング システムを指定する方法

1.ナノ位置決めデバイスの構築

ナノメートルおよびサブナノメートル範囲の優れた分解能と、サブミリ秒単位で測定される応答速度を備えたナノポジショニングの科学は、基本的に、各システムで使用される機械的および電子技術の安定性、精度、再現性に依存します。

したがって、新しいシステムを選択する際に考慮すべき最初の重要な要素は、その設計と製造の品質です。精密エンジニアリングと細部へのこだわりは、構築方法、使用される材料、ステージ、センサー、ケーブル配線、フレクシャなどのコンポーネント部品のレイアウトに反映されていることが明らかです。これらは、圧力下または動作中のたわみや歪み、外部からの干渉、または熱膨張や収縮などの環境影響のない、堅牢で堅牢な構造を作成するように設計する必要があります。

システムは、各アプリケーションの要求を満たすように構築する必要もあります。たとえば、半導体ウェーハの光学検査に使用されるシステムの動作条件は、超高真空または高放射線の領域での使用を目的としたシステムとはまったく異なる動作基準になります。

2.モーションプロファイル

アプリケーションの要求を理解することに加えて、必要となる動作プロファイルを考慮することも重要です。これには次の点を考慮する必要があります。

・各動作軸の必要ストローク長
動作軸の数と組み合わせ: x、y、z、および先端と傾斜
移動速度
動的な動き: たとえば、各軸に沿って両方向にスキャンする必要性、一定または段階的な動きの要件、またはオンザフライで画像をキャプチャする利点。つまり、接続された機器が動いている間です。

3.周波数応答

周波数応答は基本的に、デバイスが特定の周波数で入力信号に応答する速度を示します。ピエゾシステムは、より高い共振周波数により、より速い応答速度、より優れた安定性と帯域幅を生み出し、コマンド信号に迅速に応答します。ただし、ナノポジショニング デバイスの共振周波数は加えられる負荷の影響を受ける可能性があり、負荷が増加すると共振周波数が低下し、したがってナノポジショナーの速度と精度が低下することを認識する必要があります。

4.セトリング時間と立ち上がり時間

ナノポジショニング システムは、非常に短い距離を高速で移動します。これは、セトリング時間が重要な要素となる可能性があることを意味します。これは、動きが許容レベルまで減少し、その後画像または測定が可能になるまでにかかる時間の長さです。

比較すると、立ち上がり時間は、ナノ位置決めステージが 2 つのコマンド ポイント間を移動するまでの経過時間です。これは通常、整定時間よりもはるかに速く、最も重要なことに、ナノ位置決めステージが整定するのに必要な時間は含まれていません。

どちらの要因も精度と再現性に影響するため、システム仕様に含める必要があります。

5.デジタル制御

周波数応答の課題をセトリング時間と立ち上がり時間とともに解決できるかどうかは、システム コントローラーの正しい選択に大きく依存します。現在、これらは非常に高度なデジタル デバイスであり、高精度の容量性センシング メカニズムと統合され、サブミクロンの位置精度と高速で優れた制御を実現します。

一例として、当社の最新のクイーンズゲート閉ループ速度コントローラーは、精密な機械ステージ設計と組み合わせてデジタル ノッチ フィルターを使用しています。このアプローチにより、負荷が大幅に変化しても共振周波数が一定に保たれると同時に、高速な立ち上がり時間と短い整定時間が実現され、これらすべてが優れたレベルの再現性と信頼性で実現されます。

6.スペックマンシップに注意してください!

最後に、メーカーが異なるとシステム仕様をさまざまな方法で提示することが多く、そのため同等のものを比較することが困難になる可能性があることに注意してください。さらに、場合によっては、システムが特定の基準 (通常はサプライヤーによって推奨される基準) ではうまく機能するものの、他の領域ではうまく機能しない場合があります。後者が特定のアプリケーションにとって重要でない場合、これは問題にはなりません。ただし、これらが見落とされると、その後の制作活動や研究活動の品質に潜在的に悪影響を与える可能性も同様にあり得ます。

お客様のニーズに最適なナノポジショニング システムを決定する前に、常に複数のサプライヤーと話し合ってバランスのとれた見解を得ることが当社の推奨事項です。ステージ、ピエゾアクチュエータ、静電容量センサー、電子機器などのナノポジショニング システムを設計および製造してきた大手メーカーとして、当社は、利用可能なさまざまなナノポジショニング テクノロジーやデバイスに関するアドバイスや情報を常に喜んで提供します。