隨著晶圓尺寸的逐漸增大，對高精度、大範圍運動控制的需求也顯著提升。本文說明透過雷射干涉儀選用裝設有內建增量式光學尺的商用線型馬達移動平台，搭配驅動控制器進行定位精度的分析與比較，干涉儀所量測到的位移數據將回授到驅動控制器進行即時回饋補償，以確保每次平台移動到定位時的精準度，以驗證其性能優勢。

隨著現今台灣半導體產業持續邁向更高的量測精度、運作效率及系統整合控制，提升奈米級精準定位的需求變得日益迫切。在當今EUV和E-beam技術的快速發展下，實現晶圓、光罩、光學元件等設備是否可以達成奈米級精密定位成為關鍵挑戰。特別是在高速且大範圍的移動應用中，實現奈米級精度不僅要求卓越的運動控制系統，還需能在半導體製程中應對超高真空（UHV）、高潔淨環境和高溫等苛刻條件。

隨著晶圓尺寸的逐漸增大，對高精度、大範圍運動控制的需求也顯著提升。為解決這些挑戰，德國Attocube公司IDS3010雷射干涉儀提供最佳化的解方。以Fabry-Perot干涉原理為基礎，IDS3010不僅具備皮米級解析度，能以奈米級準確度進行位移檢測，並提供即時訊號補償回授運動控制，更具備高達25 MHz的數據輸出頻率，能夠與市售驅動控制器的最高信號解析度相匹配，滿足精密控制的需求。

本次實驗中，選用裝設有內建增量式光學尺的商用線型馬達移動平台，搭配驅動控制器，並架設IDS3010干涉儀進行移動平台外部量測。同時IDS3010干涉儀所量測到的位移數據將回授到驅動控制器進行即時回饋補償，以確保每次平台移動到定位時的精準度。最後，依照ISO230-2:2014標準量測方法，分別對平台內建光學尺與IDS3010干涉儀進行定位精度的分析與比較，以驗證其性能優勢。

實驗硬體設備

本次實驗選用一般市售商用規格的線型馬達移動平台並協同均華精密工業股份有限公司技術開發合作線型馬達驅動控制方法來進行同步整合，量測部分除了移動平台內建裝設有增量式光學尺外，同時使用德國attocube公司所生產的IDS3010雷射干涉儀來進行平台位移量測及即時信號回饋補償輸出至控制器。

圖一 : IDS3010雷射干涉儀（左）、線型馬達移動平台（右）

量測設備架設

1.將線型馬達移動平台與伺服馬達驅動器進行連接，以驅動器指令控制平台的移動步進間隔與距離。

2.將IDS3010雷射干涉儀專用的復歸反射器固定裝設在移動平台上，進行平台往復移動時的干涉儀信號反射來源。

3.選用IDS3010干涉儀專用平行光束感測探頭，並且固定架設於移動平台外的任意位置，架設高度須與復歸反射器高度一致後，即可進行干涉儀雷射光的準直對位。

圖二 : 復歸反射器與感測探頭架設相關位置，a點為固定架設於移動平台上之復歸反射器，須與平台外b點感測探頭高度一致。

4.使用26pin HDR信號連接器將IDS3010干涉儀主機上的即時補償回饋輸出孔位接至伺服馬達驅動器。

5.將IDS3010干涉儀補償輸出訊號設定為AquadB （LVDS）格式，AquadB 介面的解析度可由使用者調整，範圍從 1 pm 到 64.93 nm（以 2^n 步驟進行編程，其中 n 為整數）。Clock最快的設定為 40 ns（即 25 MHz），最慢的設定為 10,240 ns（即 98 kHz）。在此實驗中，選定解析度設定：10nm及Clock：25MHz。

圖三 : 整體量測設備裝設於震動等級VC-E無塵室環境內。

6.量測時環境參數：溫度為21.267°C；相對溼度為53.5%；壓力為1003.37hPa；量測折射率為1.000264。

圖四 : 整體量測設備架構流程圖。

量測步驟

此量測實驗遵循ISO230-2:2014標準量測方法分別量測兩組數據進行對照，設定移動平台總行程為150mm，並以每10mm步進累積量測點。

‧ 實驗1：使用移動平台內建光學尺閉迴路補償訊號，並同時架設IDS3010輔助量測平台位移ISO230-2:2014數據。

‧ 實驗2：關閉移動平台內建光學尺閉迴路補償訊號，使用IDS3010進行平台位移量測，同時由IDS3010的即時補償量測訊號來進行移動平台的位置補正。

圖五 : 移動平台量測總行程。

量測結果

‧ 實驗1：使用移動平台內建光學尺閉迴路補償訊號，架設IDS3010輔助量測平台位移，可以得到以下幾個主要參數數據（單位：μm）及位置偏差圖。

圖六 : 光學尺補償訊號量測之ISO230-2:2014位置偏移圖。

‧ 實驗2：關閉移動平台內建光學尺閉迴路補償訊號，使用IDS3010進行平台位移量測，同時由IDS3010的即時補償量測訊號來進行移動平台的位置補正，可量測到主要參數數據（單位：μm）及位置偏差圖。

圖七 : IDS3010即時補償訊號量測之ISO230-2:2014位置偏移圖。

@表格;表一：實驗1與實驗2量測數據比較（單位：μm）