随着晶圆尺寸的逐渐增大，对高精度、大范围运动控制的需求也显着提升。本文说明透过雷射干涉仪选用装设有内建增量式光学尺的商用线型马达移动平台，搭配驱动控制器进行定位精度的分析与比较，干涉仪所量测到的位移数据将回授到驱动控制器进行即时回??补偿，以确保每次平台移动到定位时的精准度，以验证其性能优势。

随着现今台湾半导体产业持续迈向更高的量测精度、运作效率及系统整合控制，提升奈米级精准定位的需求变得日益迫切。在当今EUV和E-beam技术的快速发展下，实现晶圆、光罩、光学元件等设备是否可以达成奈米级精密定位成为关键挑战。特别是在高速且大范围的移动应用中，实现奈米级精度不仅要求卓越的运动控制系统，还需能在半导体制程中应对超高真空（UHV）、高洁净环境和高温等苛刻条件。

随着晶圆尺寸的逐渐增大，对高精度、大范围运动控制的需求也显着提升。为解决这些挑战，德国Attocube公司IDS3010雷射干涉仪提供最隹化的解方。以Fabry-Perot干涉原理为基础，IDS3010不仅具备皮米级解析度，能以奈米级准确度进行位移检测，并提供即时讯号补偿回授运动控制，更具备高达25 MHz的数据输出频率，能够与市售驱动控制器的最高信号解析度相匹配，满足精密控制的需求。

本次实验中，选用装设有内建增量式光学尺的商用线型马达移动平台，搭配驱动控制器，并架设IDS3010干涉仪进行移动平台外部量测。同时IDS3010干涉仪所量测到的位移数据将回授到驱动控制器进行即时回??补偿，以确保每次平台移动到定位时的精准度。最後，依照ISO230-2:2014标准量测方法，分别对平台内建光学尺与IDS3010干涉仪进行定位精度的分析与比较，以验证其性能优势。

实验硬体设备

本次实验选用一般市售商用规格的线型马达移动平台并协同均华精密工业股份有限公司技术开发合作线型马达驱动控制方法来进行同步整合，量测部分除了移动平台内建装设有增量式光学尺外，同时使用德国attocube公司所生产的IDS3010雷射干涉仪来进行平台位移量测及即时信号回??补偿输出至控制器。

图一 : IDS3010雷射干涉仪（左）、线型马达移动平台（右）

量测设备架设

1.将线型马达移动平台与伺服马达驱动器进行连接，以驱动器指令控制平台的移动步进间隔与距离。

2.将IDS3010雷射干涉仪专用的复归反射器固定装设在移动平台上，进行平台往复移动时的干涉仪信号反射来源。

3.选用IDS3010干涉仪专用平行光束感测探头，并且固定架设於移动平台外的任意位置，架设高度须与复归反射器高度一致後，即可进行干涉仪雷射光的准直对位。

图二 : 复归反射器与感测探头架设相关位置，a点为固定架设於移动平台上之复归反射器，须与平台外b点感测探头高度一致。

4.使用26pin HDR信号连接器将IDS3010干涉仪主机上的即时补偿回??输出孔位接至伺服马达驱动器。

5.将IDS3010干涉仪补偿输出讯号设定为AquadB （LVDS）格式，AquadB 介面的解析度可由使用者调整，范围从 1 pm 到 64.93 nm（以 2^n 步骤进行编程，其中 n 为整数）。Clock最快的设定为 40 ns（即 25 MHz），最慢的设定为 10,240 ns（即 98 kHz）。在此实验中，选定解析度设定：10nm及Clock：25MHz。

图三 : 整体量测设备装设於震动等级VC-E无尘室环境内。

6.量测时环境叁数：温度为21.267。C；相对湿度为53.5%；压力为1003.37hPa；量测折射率为1.000264。

图四 : 整体量测设备架构流程图。

量测步骤

此量测实验遵循ISO230-2:2014标准量测方法分别量测两组数据进行对照，设定移动平台总行程为150mm，并以每10mm步进累积量测点。

· 实验1：使用移动平台内建光学尺闭??路补偿讯号，并同时架设IDS3010辅助量测平台位移ISO230-2:2014数据。

· 实验2：关闭移动平台内建光学尺闭??路补偿讯号，使用IDS3010进行平台位移量测，同时由IDS3010的即时补偿量测讯号来进行移动平台的位置补正。

图五 : 移动平台量测总行程。

量测结果

· 实验1：使用移动平台内建光学尺闭??路补偿讯号，架设IDS3010辅助量测平台位移，可以得到以下几个主要叁数数据（单位：μm）及位置偏差图。

图六 : 光学尺补偿讯号量测之ISO230-2:2014位置偏移图。

· 实验2：关闭移动平台内建光学尺闭??路补偿讯号，使用IDS3010进行平台位移量测，同时由IDS3010的即时补偿量测讯号来进行移动平台的位置补正，可量测到主要叁数数据（单位：μm）及位置偏差图。

图七 : IDS3010即时补偿讯号量测之ISO230-2:2014位置偏移图。

@表格;表一：实验1与实验2量测数据比较（单位：μm）