为要求严苛的半导体和科研应用选择适用于超高真空环境的编码器

许多高端半导体制造工艺都要求加工环境完全没有任何污染物，以免半导体晶圆和晶体管在制造过程中出现缺陷。半导体行业的发展趋势是特征尺寸更小，晶圆更大，组件更复杂，加工步骤更多；因此对晶圆污染控制的要求越来越严苛。

这些关键工艺流程必须在真空环境下进行，因为如果环境中存在大量的空气或其他气体，将会降低成品的质量。半导体制造工艺这类需要精密运动控制的制程，需要通过真空兼容型光栅提供位置反馈。将光栅放置在真空腔内，以确保测量设备尽可能靠近工作环境，可大幅减少误差。

安装在真空腔内的光栅零部件（例如读数头和栅尺）具有如下重要特性：

• 耐高温 (> 100℃)，能够承受达到超高真空环境所需的烘烤程序。
• 洁净度高，表面上无指纹、油污和润滑剂。
• 释气率低，可防止污染物进入加工舱。
• 设有通气口，可确保将读数头内部的空气完全排出。
• 采用具有聚四氟乙烯 (PTFE) 绝缘层和镀银铜编织屏蔽层的电缆。
  

晶圆检测

晶圆检测贯穿于半导体晶圆的整个图案化工艺过程。检测对于制程控制非常重要，并且有助于保持高良率。晶圆运动平台至少具有两个线性轴 (X, Y)。伺服轴控制回路利用位置反馈来实现高定位精度。

光学检测头内有高分辨率摄像机，并配备独立的暗场和明场照明源。在自动检测过程中，光学检测头将检测晶圆，然后将拍摄的图像与“标准”或模型参考图像进行比较，以定位缺陷。

半导体检测平台上配有RLE激光尺系统

晶圆检测对编码器的要求包括：

• 通过模拟信号输出可实现极高水平的细分和分辨率。
  
• 抖动 ≤ 1 nm，以实现卓越的伺服控制、静态和动态稳定性，这是成功进行图像比较和图像拼接的必要条件。
  
• 在指定的点进行非接触式测量，以消除阿贝偏置和机械误差。
  
• 测量系统能够在超高真空环境下运行。
  
• 具有模拟和数字双输出的功能安全 (FS) 型光栅，用于晶圆扫描运动。

晶圆传送

半导体晶圆不仅易碎而且价格昂贵，必须小心处理，以免在制造过程中受损。因此，通常使用晶圆传送机器人在工艺设备内移动半导体晶圆。

晶圆传送机器人具有多个自由度，由机身、多关节机械臂和晶圆夹持工具（托盘）组成。传送机器人通常将晶圆从一个传送室移动到另一个传送室，或者在不同工艺步骤之间移动晶圆，它的吞吐量直接影响半导体工厂的整体性能。

传送机器人的直线和角度运动必须精确，以避免因任何意外接触导致晶圆表面损坏或污染。

机械臂通过电动上臂滑轮和上臂主轴进行控制，这两个部件驱动一系列环形皮带，将机械臂的肩关节与肘关节和腕关节连接起来。

用于晶圆传送的编码器解决方案

RESOLUTE™ UHV光栅为低至10^-9 Torr的超高真空应用提供绝对式光栅技术，可帮助客户提高生产效率，降低损坏风险，并增强可靠性。RESOLUTE光栅可在超高真空应用中实现出色的测量性能，在各种速度条件下的分辨率高达1 nm。

TONiC UHV光栅适用于超高真空环境，并通过光学滤波系统和动态信号处理来降低电子细分误差，从而实现高精度运动控制。TONiC UHV和RESOLUTE UHV光栅系列均提供功能安全型号，适用于需要SIL2和PLd功能安全认证的系统。

同步加速器应用对编码器的要求包括：

• 平移精度优于±0.5 µm。
  
• 角度分辨率高达0.1 µrad。
  
• 设计坚固耐用，可承受高强度振动。
  
• 适用于超高真空环境，可耐受120℃的高温。

用于镜面弯曲器的编码器解决方案

RESOLUTE UHV光栅适合在超高真空腔体内使用。雷尼绍RESOLUTE UHV系列光栅适用于高性能、半导体和科研应用。

同步加速器镜的超高真空运动平台