레이저 간섭계:최적화된 자동화 제조를 위한 기술

Tyler Steele, 제품 관리자 – 레이저 간섭계, Zygo

이 기사에서 정밀 베릴륨 거울 제조업체인 Cambridge Technology는 간섭계 하드웨어 및 소프트웨어 솔루션을 사용하여 제조 프로세스를 간소화하고 회사 전체에 효율성을 높이고 시간과 비용을 절감한 방법을 설명합니다.

최근 몇 년 동안 기술의 발전으로 인해 계측이 제조 시나리오의 "필수적 악"에서 기술을 가능하게 하여 이전에는 불가능했던 부품 특성을 측정할 수 있게 되어 수많은 산업 분야에서 혁신을 주도했습니다.

동급 최고의 계측 솔루션이 소형화, 더 높은 정밀도, 더 빠른 처리량, 더 적은 불량품을 향한 추세를 주도하는 촉매제라는 것은 논쟁의 여지가 있습니다.

“측정할 수 없으면 만들 수 없다”는 속담처럼 반복적으로 필요한 정확도까지 측정할 수 있다면 첨단 부품 생산의 한계다. .

정밀함의 최첨단을 달리고 있는 한 회사는 영국 Taunton에 본사를 둔 Cambridge Technology입니다.

Cambridge Technology는 미국 매사추세츠주 베드포드에 있는 모회사에서 초경량 코팅 베릴륨 거울을 제조한 50년 이상의 역사를 자랑합니다.

레이저 빔 조정 어셈블리에 통합된 이 미러는 PCB 드릴링에서 레이저 눈 수술에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 사용됩니다.

Cambridge Technology는 품질 관리 및 제조 수율을 최적화하기 위해 공정 계측을 통합하고 활용하는 데 중점을 두고 설계 및 제조 능력을 향상시키는 것을 목표로 했습니다.

Cambridge Technology에서 제조한 거울의 정확한 특성은 시간이 지남에 따라 최적의 제조 공정을 가능하게 하기 위해 혁신적인 기술 공급업체와 협력하는 법을 배웠음을 의미합니다.

계측 기능 향상을 지원하기 위해 선택한 회사는 Zygo였습니다. Zygo는 Cambridge Technology에 Zygo의 Mx 계측 소프트웨어에서 작동하는 새로운 최첨단 레이저 간섭계 시스템을 공급했습니다.

이 기사에서는 최적화된 자동화 제조 공정의 필수적인 부분으로서 레이저 간섭계의 역할을 분석하여 공급업체 선택의 주요 문제를 강조하고 제품 설계의 혁신을 촉진하기 위해 Zygo의 고급 광학 계측 솔루션을 어떻게 사용했는지에 대한 Cambridge Technology의 직접적인 증언을 제공합니다. 및 제조 공정 개발.

고급 계측 환경 평가

Zygo는 비접촉, 비파괴 3D 광학 프로파일러 및 레이저 간섭계를 통해 계측의 위상을 파괴적이고 실현 가능한 기술로 끌어 올렸습니다.

광학 계측은 매우 다양하며 품질 및 설계 의도를 검증하는 데 중요한 역할을 합니다.

오늘날 많은 시나리오에서 비접촉(미세한 변형 가능한 구성 요소를 측정하는 데 사용할 수 있음), 비파괴, 빠르고, 매우 민감하고, 탁월한 분해능 및 정확도 특성.

그러나 Zygo의 경우 광학 계측 기기의 사용은 고급 R&D, 공정 개발, 공정 제어 및 전반적인 제조 최적화에 활용되고 있기 때문에 품질 관리를 훨씬 능가합니다.

Cambridge Technology는 간섭계가 핵심 부품의 고급 특성화를 위한 논리적 선택임을 이해하고 Zygo의 경험 및 이해 수준에 근접한 다른 계측 솔루션 혁신자가 없다는 것을 인식했습니다.

Cambridge Technology 및 Zygo의 레이저 간섭계

Cambridge Technology는 레이저 간섭계를 사용하여 제조하는 거의 모든 정밀 베릴륨 거울의 표면 형태를 측정하고 성능 특성을 명확하게 이해하기 위해 생산 수명 주기의 다양한 단계에서 측정합니다.

이 회사의 원래 레이저 간섭계 솔루션은 두 가지 주요 영역에서 결함이 있는 것으로 나타났습니다. 첫째, 환경적 진동에 취약하고, 두 번째 측정 데이터는 개별 텍스트 파일(또는 텍스트 보고서)로 저장되어 분석이 매우 어려웠습니다.

Cambridge Technology 범위의 각각의 고유한 거울은 레이저 간섭계의 특정 구성을 필요로 하는 서로 다른 응용 프로그램이 필요했습니다.

이로 인해 계측 작업자는 집약적이었고 기술자는 각 미러 유형과 수행되는 모든 측정에 대해 수동으로 다른 마스크를 로드해야 했습니다. 때로는 미러당 세 번 로드했습니다.

이러한 결함을 극복하기 위해 회사는 프로세스 자동화를 촉진하고 수동 작업 부하 압력을 완화하는 동시에 일부 미러를 재측정해야 하는 환경 진동에 대한 민감도를 최소화하는 계측 솔루션이 필요했습니다.

선택한 솔루션은 기존 레이저 간섭계를 Zygo의 Mx 소프트웨어에서 작동하는 최신 기기로 교체하는 것이었으며, 이를 통해 회사는 즉시 처리 시간 개선과 작업자 오류 감소를 실현할 수 있었습니다.

Cambridge Technology의 품질 엔지니어인 Greg Salter는 “스크립팅을 사용하여 Mx를 사용자 정의할 수 있는 능력 덕분에 처리 시간이 단축되었습니다.

"여러 마스크(조리개)가 있는 부품의 처리 시간 단축은 작업자가 각 마스크를 수동으로 로드하거나 마스크의 다른 부분을 선택하여 다른 마스크를 다시 분석해야 하는 필요성을 제거하면서 크게 개선되었습니다. 거울의 조리개.”

Zygo의 Mx 소프트웨어와 Python 스크립트를 사용하여 Cambridge Technology는 이제 작업자가 쉽게 선택할 수 있는 해당 허용오차, 설정 및 마스크와 함께 모든 부품의 데이터베이스를 갖게 되었습니다.

생산 워크플로를 방해하지 않고 생산 엔지니어가 중앙에 위치한 데이터베이스에서 공차를 원격으로 조정할 수 있습니다.

Salter는 "MX는 드롭다운 메뉴에서 부품 번호를 선택하여 각 부품에 대한 올바른 마스크와 허용 오차를 자동으로 로드합니다.

"Zygo 레이저 간섭계 소프트웨어는 이제 작업자 입력 없이 측정하는 동안 자동으로 다른 마스크를 로드하고 교체할 수 있습니다. 즉, 측정이 더 빨라지고 미러 처리량이 증가하며 작업자 오류가 줄어듭니다.

“평면도 데이터는 각 제조 단계(SPC 등)를 쉽게 분석하고 모니터링할 수 있도록 데이터베이스에 자동으로 출력됩니다.

“이를 통해 우리는 이미 다양한 제조 단계에서 제어 한계를 사용하여 제조 프로세스가 끝날 때 거울이 규정을 준수하도록 할 수 있었습니다.

"제조 방법을 지속적으로 개선함에 따라 이 시스템이 제공하는 분석을 통해 거울 배치당 검사하는 거울 수를 점진적으로 줄이는 동시에 평탄도 규정 준수를 제공할 수 있습니다."

Salter는 다음과 같이 말합니다. “거울이 원래 의도한 용도에 적합하지 않은 경우 Mx는 유사한 거울 유형을 확인하고 해당 거울을 대체 용도에 사용할 수 있는지 조언하여 스크랩을 줄일 수 있습니다.

"미국 매사추세츠주 베드포드에 있는 모회사도 Zygo 간섭계를 제어하기 위해 데이터베이스를 사용합니다. 두 사이트에서 동시에 즉시 업데이트되므로 측정 방법 간의 불일치가 완전히 해소되었습니다.

“저희 모회사도 측정 데이터를 저장하여 제조 과정에서 미러 성능을 모니터링할 수 있습니다.

"이 모든 것은 우리가 요구하는 방법에 적응하기 위해 Python 스크립트를 사용하여 작동 방식을 사용자 정의할 수 있는 Mx의 기능을 사용하여 달성됩니다."

Cambridge Technology가 선택한 소프트웨어 솔루션이 무엇이든 연중무휴 제조 운영을 지원하기 위해 여러 위치의 제조 시설 전반에 걸쳐 여러 장비에 배포할 수 있다는 것이 매우 중요했습니다.

가동 중지 시간을 최소화하고 작업자 교육 수준을 최소화하는 것이 필수였으며 이는 Zygo와 Cambridge Technology 간의 좋은 파트너십을 통해 달성되었습니다.

솔터가 설명합니다. "우리는 MX가 제조 환경 내에서 리소스와 용량에 대한 영향을 최소화하는 간단하고 효율적이며 지원 가능한 솔루션이라는 것을 알게 되었습니다.

Mx의 직관적인 디자인과 전반적인 단순성은 매우 중요했습니다. 특히 Python 스크립트에서 어떻게 극복해야 할지 확신이 서지 않는 문제와 관련하여 특정 문제 및 요구 사항에 대한 Lambda Photometrics 및 Zygo의 도움과 지원도 마찬가지였습니다.

Lambda와 Zygo는 파이썬을 사용하여 특정 목표를 달성하는 방법(코드 예제 전송 포함)에 대한 이해를 제공하고 새로운 간섭계에서 기존 Mx 마스크 카탈로그를 사용하는 방법을 제공했습니다."

'설정 후 잊어버리기' 애플리케이션 소프트웨어 환경 만들기

Zygo의 Mx 소프트웨어 내에서 스크립팅 기능을 사용함으로써 Cambridge Technology는 레시피 기반의 "설정 후 잊어버리기" 응용 프로그램을 만들 수 있었습니다.

Salter는 다음과 같이 말합니다. “이는 미러 측정을 가능하게 하는 데 필요한 모든 매개변수를 포함하는 Mx 내에서 작동하도록 설계 및 구축한 데이터베이스를 활용하여 이루어졌습니다. 여기에는 마스크 이름, 마스크 수 및 평탄도 허용 오차가 포함됩니다.

"운영자는 목록에서 부품 번호를 선택(또는 제조 데이터팩의 바코드를 스캔)하고 Mx는 해당 특정 거울 처방에 대해 미리 결정된 설정을 적용하고 일련 번호를 기록하고 데이터를 수집 및 분석하고 정보를 알려줍니다. 간단히 말해서 합격 또는 불합격인 경우 연산자입니다.”

"Zygo의 Mx 기반 계측 기기를 사용하면 구성 제어가 훨씬 더 효율적이며 이제 우리는 운영 모니터링을 위한 통계적 프로세스 제어 방법론을 시작할 수 있습니다.

"Zygo의 솔루션은 두 사이트 간의 우수한 상관 관계를 통해 미러 수율을 최대 99%까지 높이는 데 도움이 되었습니다."

병목 현상 제거

Cambridge Technology는 ZYGO의 Mx 계측 소프트웨어를 사용하여 간섭계의 기능을 업그레이드하여 상당한 비용 절감을 실현했습니다.

이를 통해 회사는 생산 및 품질 관리의 병목 현상을 제거하여 비용 절감을 실현할 수 있었고, 결과적으로 직원 자원의 더 나은 활용과 제조 효율성의 전반적인 개선을 제공했습니다.