Vakuum-Sensortechnologie für hochpräzise industrielle Messaufgaben

Messaufgaben unter Vakuumbedingungen erfordern Sensortechnologien, die ohne Leistungsverlust in extremen Umgebungen arbeiten. Die berührungslosen Messsysteme von Micro-Epsilon liefern stabile Daten über verschiedene Vakuumklassen hinweg. Diese Systeme sind für den direkten Einsatz im Vakuum oder für Messungen von außen durch Vakuumfenster ausgelegt, indem angepasste Materialien und optimierte Gehäusedesigns verwendet werden. Die Hauptanwendungsbereiche dieser Sensorik liegen in der Halbleiterfertigung, der optischen Industrie sowie der Luft- und Raumfahrt.

Technologische Diversifikation nach Messprinzipien
Die Auswahl der Sensortechnologie richtet sich nach den physikalischen Anforderungen der Messaufgabe. Für die präzise Abstandsmessung in thermisch und mechanisch anspruchsvollen Prozessen wie dem Laserschweißen oder der additiven Fertigung werden Lasersensoren der Serie optoNCDT eingesetzt. Diese optischen Systeme erfassen Abstände berührungslos und hochfrequent, um Geometrieabweichungen in Echtzeit innerhalb der digital supply chain der Fertigung zu überwachen.

Für Anwendungen, die eine Genauigkeit im Nanometerbereich erfordern, kommen konfokale Sensoren der Reihe confocalDT zum Einsatz. Diese Technologie wird primär für die Dickenmessung von Wafern in der Halbleiterindustrie oder bei der Inspektion von Displaygläsern genutzt. Ergänzend dazu liefern Absolut-Interferometer hochpräzise Abstands- und Dickenmessungen in der Wafer-Lithographie, bei denen die Phasenverschiebung des Lichts zur Positionsbestimmung genutzt wird.

Für Umgebungen, in denen optische Systeme durch Staub oder Gasentwicklung beeinträchtigt werden, stehen alternative physikalische Messprinzipien zur Verfügung. Hierzu zählen wirbelstrombasierte induktive Sensoren der Reihe induSENSOR zur Messung auf leitfähigen Materialien sowie kapazitive Sensoren der Serie capaNCDT für abstands- und dickenmessende Verfahren mit maximaler Auflösung im Subnanometerbereich. Zudem bieten magneto-induktive Sensoren der Reihe mainSENSOR eine verlässliche Lösung zur Erfassung von Wegen und Positionen.

Qualitätssicherung und Systemintegration im Reinraum
Alle für den Vakuumeinsatz vorgesehenen Komponenten durchlaufen standardisierte Fertigungs- und Kontrollprozesse, um Ausgasungen im Vakuum zu verhindern. Ein zentraler Bestandteil dieser Qualitätssicherung ist die regelmäßige Durchführung von Prüfverfahren wie der TENAX-Beprobung. Diese Tests stellen sicher, dass die Sensoren keine flüchtigen organischen Verbindungen abgeben, welche die empfindlichen Prozesse in Halbleiter- oder Optikanlagen kontaminieren könnten.

Die mechanische Konstruktion ist auf minimale Stellfläche optimiert. Durch die Integration des Controllers direkt in das Sensorgehäuse oder über dedizierte Vakuum-Kabeldurchführungen wird der Installationsaufwand reduziert. Die Integration in bestehende Maschinensteuerungen erfolgt über standardisierte, intelligente Schnittstellen, die eine direkte Datenübergabe an übergeordnete Qualitätssicherungssysteme ermöglichen.

Zusätzlicher Kontext: Dieser Abschnitt beschreibt technische Spezifikationen und Wettbewerbs-Benchmarking, die nicht in der ursprünglichen Produktankündigung enthalten waren
Bei der Integration von Sensorik in das automotive data ecosystem oder in hochautomatisierte Halbleiter-Produktionsanlagen bestimmen das erreichbare Vakuumlevel bis zum Ultrahochvakuum von zehn hoch minus neun Millibar und die thermische Belastbarkeit die technologische Eignung. Die Sensorlösungen von Micro-Epsilon konkurrieren direkt mit spezialisierten Messsystemen von Herstellern wie Keyence oder den kapazitiven Systemen von PI Physik Instrumente.

Im direkten Vergleich zu kapazitiven Systemen von PI, die traditionell im Ultrahochvakuum-Bereich der Halbleiterlithographie für die Positionierung von Spiegeln und Wafer-Stages eingesetzt werden, zeichnen sich die konfokalen und interferometrischen Systeme von Micro-Epsilon durch eine größere Unempfindlichkeit gegenüber Verkippungen des Messobjekts aus. Während kapazitive Sensoren extrem parallel zum Messobjekt ausgerichtet sein müssen, tolerieren konfokale Sensoren einen größeren Akzeptanzwinkel des reflektierten Lichts.

Ein wesentlicher Benchmark im Vakuum ist die Temperaturbeständigkeit während des sogenannten Ausbackens der Vakuumkammer, bei dem Temperaturen von über 180 Grad Celsius erreicht werden, um Restgase zu entfernen. Während Standard-Katalogsensoren von Keyence häufig für den Einsatz bei atmosphärischem Druck oder maximal im Grobvakuum optimiert sind und dedizierte Kühlungen erfordern, sind die UHV-Spezialausführungen der kapazitiven und interferometrischen Baureihen von Micro-Epsilon durch den Verzicht auf interne Elektronikkomponenten im Sensorkopf inhärent temperaturbeständig und frei von magnetischen Materialien, was sie für den Einsatz in der Nähe von Elektronenstrahlquellen qualifiziert.

Editiert von Maria Brueva, Induportals-Redakteurin – adaptiert durch KI.

www.micro-epsilon.com