真空の作業場で

半導体産業では、清浄度と精度が絶対不可欠です。 このため、スイスの真空スペシャリストVAT社はmaxonと共にウェハ用ドライブシステムを開発しました。

技術に関心がある人にとっても、「真空バルブ」という言葉はさほど興味を引くものではありません。真空バルブの何がそんなに魅力的だというのでしょう?このテーマへの関心が本当に目覚めるのは、スイス東部のハーグに拠点を置き、国際的に事業を展開する企業であるVAT社を訪れたときでしょう。産業界において真空が必要とされる場面では、常にVAT社の名が第一候補に挙がります。簡単に言ってしまえば、真空バルブとは、真空装置の出入り口を開放・遮断するバルブです。「真空」と聞いて、スーパーマーケットに並ぶ真空パックの食料品を思い浮かべるのは、この場合、残念ながら正しくありません。産業界において真空チャンバーが特に必要とされるのは、ほんのひとつの粉塵や水滴が生産ステップ全体を台無しにしてしまうような分野です。 つまり、まさに今を時めく ハイテク産業がこれにあたります。スマートフォン、フラットスクリーン、太陽電池パネル、プロセッサや、その他多くの製品の製造は、真空装置なくしては考えられません。そのためVAT社はそのシステムの大半を、マイクロエレクトロニクスや半導体技術分野の大手企業の拠点であるアジアへ供給しています。

ウェハのためのエレベータ

マイクロエレクトロニクス分野における重要なプロセス手順は、いわゆるウェハの製造と加工です。ウェハは、シリコンなどの半導体材料から作られる、円形の薄い板のことであり、この円盤が集積回路の土台となります。スマートフォンなどに内蔵されている最新のプロセッサにおいて、数十億個ものトランジスタが機能していることを考えれば、半導体基盤の生産にはいかなる異物も混入してはならないことがわかるはずです。この条件を満たすためには、そのような生産プロセスを真空チャンバーで行うのが最適です。問題は、真空度が高ければ高いほど、外部から受ける空気圧高くなるということです。プロフェッショナルな真空チャンバーには膨大な圧力がかかります。 通常のバルブでは、この圧力には到底耐えることはできません。しかし、VAT社のバルブならそれが可能です。

ここ数年で同社はさらに進歩を重ね、バルブだけでなく、真空チャンバーにおける様々な生産プロセスに対応する完全なシステムも提供するようになりました。 そのようなシステムのひとつが、ピンリフター(Pinlifter)です。 これは、シリコン製ウェハ用の一種の「エレベータ(英語では「リフト」)」です。 ウェハは3本のピンの上に載っており、それぞれのピンがモータで垂直方向に移動することができます。 この、3本足のエレベータ(3つのピンリフター)とも呼べるシステムにより、その上に載っているウェハは真空チャンバー内を上昇し、ハンドリングシステムがウェハを受け取ります。ここでmaxonの出番です。ピンリフターは、VAT社とmaxonの数ヶ月にわたる共同作業の結果出来上がった、高精度のメカトロニクスドライブシステムです。ピンリフターのドライブユニットは、光学式エンコーダを装備したブラシレスECフラットモータ、ブレーキ、スピンドルで構成されています。ドライブユニットの長さが最大40 mmに制限されていることが、大きなチャレンジでした。

VAT社の技術リーダー、マルコ・アポッローニ氏は、当時を振り返ってこう語ります。「当初、6件ほどのコンセプトを検討し、モータ、ブレーキ、エンコーダなどの分野の様々なサプライヤーが候補に挙がりました。そのうち4つのコンセプトでは、コンポーネントとしてのアプローチが前面に押し出されており、あとの2件はシステムとしてのアプローチでした。後者では、ドライブ全体がテスト済みのユニット(ハウジング、スピンドル、モータ軸、絶縁エレメント)として想定されていました」。「精度とサイズに対する必要条件のレベルが高いことから、システムのアプローチのみが最終候補に残りました。システムのアプローチならば、多くのリスクを最小限に抑えることができ、最適なソリューションを実現させることができるからです」と、マルコ・アポッローニ氏は説明します。「maxonが持つ技術的な専門知識が私たちを納得させたのです。さらに、maxonではすべてがワンストップで揃います」。

 © maxon motor ag

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