架台的尺寸测量

架台作为各种设备和机器的基座，需确保安装精度，保护装置不受周围振动的影响，使装置正常运行。架台对尺寸和强度要求级别很高，特别是生产装置和机械加工装置等大型设备的架台，可以说是集机械加工技术之精华于一身的工业产品。
“架台”这一术语使用极广，其定义多种多样。下面将以作为设备机器架构的大型架台为主题，说明基础知识、对架台上装载的设备机器能够正常工作起着决定性作用的尺寸测量的要点和难题以及解决方法。

什么是架台
架台尺寸测量的必要性
用制罐方法制造架台
架台的尺寸测量
架台尺寸测量的难题和解决方法
架台尺寸测量的高效化

什么是架台

所谓架台，是指支撑半导体制造装置、检查装置、搬运装置、机械加工装置等设备机器的架构，主要用于大型设备，又名“设备架台”或“装置架台”。

架台由框架和其上装载的基板构成。框架必须具备刚性和强度以承受设备机器的重量，主要使用槽钢、角钢、方管等高强度材料。此外，为了减少部件组装误差，对基板进行加工时必须尽量避免应变和扭转。
设备机器大多要求具有足够强度，平行和垂直也必须准确无误，因此架台需要有较高的尺寸精度。超过一定规模的架台适用建筑基准法。
与架台类似的还有支架、钢筋混凝土结构的地板和梁等，“支架”的结构比架台简单，是支撑设备机器所需配管等的架构，而装载设备机器的钢筋混凝土结构的地板和梁一般被称为“设备基础”。

架台尺寸测量的必要性

组装已完成加工的部件时的焊接精度对架台的尺寸精度和强度有巨大影响。因此，为了使采用制罐方法制造的架台充分发挥作用，必须根据材料和使用目的，采取相应的焊接方法。
例如，在接合用于架台的槽钢、角钢、方管时，使用整体焊接来获得强度。但是其缺点在于，整体焊接产生的焊接热量容易导致应变。因此需要采取适当措施，如调整焊接步骤，或者为了尽量减少因热量而导致的应变，在焊接的同时冷却接合部分等。
另外，在切断和开孔的加工期间可能会发生热变形或出现裂纹。弯曲加工时也需严加注意，一旦板材和冲模之间的摩擦阻力值发生变化，弯曲位置和角度可能会有所不同。当弯曲位置和弯曲角度有误差时，焊接中的组装变得困难。若架台需要具备更高精度，则使用车床、加工中心、五面体加工机等进行精密加工，此时也必须满足严格的尺寸公差和几何公差。
如上所述，经过各种加工制造而成的架台，部件变形可能性较高，因此必须在多处进行测量。架台的尺寸为数米，测量需要2至3名测量人员。因此，架台尺寸测量不仅需要减少误差，还要求测量具有高效性。

用制罐方法制造架台

制造架台时，通过弯曲、冲压、钣金、切削等方法加工高强度材料，并用焊接进行组装。使用以五面体加工机为代表的大型机床，将组装好的架台按照图纸要求精度进行精加工。
这一系列的加工称作“制罐”，每项加工都要求高水平的工作技术。图纸上通常只记载成品尺寸，但制罐过程中各部件的实际尺寸很重要。该作业被称为“原始尺寸展开”，为每个零件制作展开图，导出实际尺寸。此外，实施这些制罐加工的技术人员叫做“制罐工”，制罐工要求掌握原始尺寸展开、画线、熔断、开孔、弯曲、焊接、精加工等多方面工作技术。

架台的尺寸测量

架台作为设备机器的基座，要求具有严格的尺寸精度，重要的测量要点因装置而不同。下面将以生产装置中发展较快的、要求具有严格的尺寸精度的半导体制造装置架台，以及大型五面体加工机上的架台为例，介绍测量要点。

EUV曝光装置架台的尺寸测量要点

EUV是“Extreme Ultraviolet（极紫外线）”的简称，是相对于波长193 nm的ArF准分子激光，波长仅为1/10以下，即13.5 nm的激光。人们期待将该技术应用于曝光装置、掩膜、光阻剂等。其中，使用EUV的曝光装置实现了凭借采用ArF准分子激光的光刻技术难以加工的20 nm及以下尺寸的加工。
另一方面，随着加工尺寸变得越来越精细，晶圆载物台的防振功能和曝光工序间的对齐也更严格。另外，与将晶圆搬入曝光装置的FOUP（Front Opening Unified Pod：前开式晶圆传送盒）的位置关系也要求具有高精度。
对于EUV曝光装置架台来说，测量架台框架的对角尺寸、架台的孔分配角度等，以及根据基准坐标测量孔位置架台尺寸十分重要。同时，基板的翘曲、变形的平面度测量也是必要的测量要点。这些精度直接关系到半导体制造的成品率和不良率，需要特别注意。

大型五面体加工机上的架台的尺寸测量要点

形状复杂，或尺寸误差需在±0.01 mm范围内、平行度和平面度等要求严格的大型架台需要用五面体加工机进行加工。五面体加工机不移动工件，由工具轴安装部动作，加工工件的前、后、左、右和上表面。
与三轴加工机相比，五面体加工机本来可实现高精度加工。但是，大量加工轴和工具轴在加工时会执行复杂的动作，一旦初始设定存在误差，会发生比三轴加工机更大的加工误差。特别是精细部位和较薄部位，在加工时会因为加工压力和加工热量而发生变形，因此加工过程中的测量是重点。
加工过程中的尺寸测量被称为“在机测量”，是高精度制罐加工中的必要作业。

“在机测量”一般由测量人员使用手动工具等进行测量，不同的测量人员和测量位置会导致测量值发生偏差。
搭载了可在机测量的测量探头的加工机，可进行无偏差的三坐标尺寸测量，不过会由于加工机的齿隙等影响而产生误差。而且存在一个根本性问题，因为是使用加工机自身驱动系统进行测量，所以在真正意义上，不能说是客观的测量。

架台尺寸测量的难题和解决方法

对于架台等大型工件，除成品外，确认制造期间的加工状况也十分重要。进行这些测量时常采用卷尺和大尺寸游标卡尺，安装时的误差则通过放入垫片来调节。但是，这样便存在测量和调节耗费时间、交货和启动也需要大量时间的难题。
为了解决这些问题，越来越多的人开始采用新款三坐标测量仪。bat365官网的大范围三坐标测量仪“WM系列”能通过无线探头，以高精度测量装置架台等大型工件。在测量范围内，可自由接近工件的深处部位，单人也只需探头接触的简单操作即可测量。而且与大尺寸游标卡尺、卷尺等测量器具相比，测量结果无偏差，可进行定量测量。

大型架台的三坐标测量

用卷尺或大尺寸游标卡尺测量大型架台时，通常至少需要2名熟练的测量人员进行长时间作业。而且只能测量直线距离，所以存在不能测量立体尺寸和三维坐标位置等问题。
采用“WM系列”，单人即可轻松进行大型架台的三坐标测量。操作直观，只需要用手持无线探头接触想要测量的点，即使是工件深处部位，也容易测量。
同时，不仅是长达数米的宽度、高度、对角尺寸，还能检测出以±0.01 mm为单位测量细节部分的尺寸，弯曲、冲压不良和开孔以及切断导致的微小热变形，可在组装前对存在问题的位置实施追加工。
不仅如此，由于该产品是便携式，供随身携带，可以在将目标物放置在地面或托盘上的状态下进行测量，而无需将其安装在测量仪上。它能实现龙门式三坐标测量仪无法做到的生产现场测量，因此可事先完成用于决定水平度调整和切削余量的准备工作，提升加工机的运转率。

高精度装置架台的平面度、直角度测量

一般来说，装置架台的框架用壁厚较大的方管制作，装载铝制主基板，主基板的安装部位需要用门型加工中心进行加工，使平面度保持在0.1 mm以内，从而获得必要的精度。
判定平面度的方法有：用卷尺或大尺寸游标卡尺测量目标平面3处或以上的点，计算出偏差的最大值作为平面度；用平行的平面夹住目标平面，然后用测厚仪等测量其与平行平面之间的间隙，并判定OK/NG。但是，这样无法准确测量并定量化翘曲、起伏等三维形状的平面度。
采用“WM系列”，只需将无线探头接触目标平面，就能准确测量平面度。还可以用彩色图将整个面的应变和起伏可视化，大幅提升最终阶段修正至目标形状的加工作业的效率。而且还能测量直角度、位置度、平行度等。为提升架台制造质量做出了巨大贡献。

加工机上的尺寸测量

为了用龙门式三坐标测量仪测量大型架台，必须从加工机拆下架台，移动至测量室，作业起来十分不便。即使在加工机上测量，使用手动工具或加工机的在机测量功能也非常耗时，因此存在降低加工机运转率的问题。
另外，为了一边确认完成精度一边实施进一步加工，从加工机拆下后再测量的方式并不理想，要求能在安装于加工机的状态下进行尺寸测量。因此，在测量大型架台的尺寸时，理想的三坐标测量仪应该紧凑不占地且可以自由移动，并在加工机上实施大范围测量。
采用“WM系列”，即使是大型五面体加工机加工的架台框架，在测量时也无需从加工机拆下。单人也能轻松测量完成面上的对角尺寸等，有助于提升最终阶段进一步加工作业的效率。
而且可以当场制作自带测量部位照片的检测结果报告书，所以能够以高可靠性实施交货前的精度保证工作。