PI Metro ?：半導(dǎo)體晶圓檢測(cè)的 高精度運(yùn)動(dòng)平臺(tái)

　　對(duì)于各類晶圓而言，均勻的基板和器件層厚度以及極低的缺陷密度，是決定成品率的關(guān)鍵前提條件;同時(shí)，晶圓的電阻率也需嚴(yán)格符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。為此，需要對(duì)薄膜進(jìn)行表征，以評(píng)估其厚度、電阻率以及表面質(zhì)量和粗糙度等特性?？焖佟⒖煽康臏y(cè)量技術(shù)有助于盡早發(fā)現(xiàn)缺陷，防止成品率損失，從而降低成本。PI目前正大力開發(fā)晶圓定位的運(yùn)動(dòng)解決方案，以便高效測(cè)量晶圓的關(guān)鍵特性。

　　1 PI Metro?運(yùn)動(dòng)解決方案的特點(diǎn)

　　? 可重復(fù)的快速步進(jìn)與穩(wěn)定運(yùn)動(dòng);

　　? 可靠且高質(zhì)量的大規(guī)模中國本地化生產(chǎn);

　　? 符合ISO 14644潔凈室5級(jí)標(biāo)準(zhǔn);

　　? 先進(jìn)的ACS控制功能：龍門控制，2D映射;

　　? 遵循全球設(shè)計(jì)和計(jì)量標(biāo)準(zhǔn);

　　? 模塊化和可擴(kuò)展，支持定制;

　　? 快速、準(zhǔn)時(shí)交付：12周;

　　? 快速服務(wù)響應(yīng)：24小時(shí)內(nèi)。

　　(1)θ軸——晶圓或基板的精細(xì)旋轉(zhuǎn)分度和對(duì)準(zhǔn)

　　? 高精度且可重復(fù)的360度旋轉(zhuǎn)，無空回;

　　? 磁性直接驅(qū)動(dòng)器可實(shí)現(xiàn)高速度和加速度;

　　? 直接驅(qū)動(dòng)、無槽、無刷力矩電機(jī)可提供非常低的齒槽

　　轉(zhuǎn)矩并實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的速度和低誤差運(yùn)動(dòng);

　　? 超精密空氣軸承由內(nèi)部開發(fā)和制造;

　　? 進(jìn)一步提升性能，以優(yōu)化異步操作的性能規(guī)格。

　　(2)Z軸——精密晶圓對(duì)準(zhǔn)

　　? 低型面高度、高負(fù)載、結(jié)構(gòu)緊湊的優(yōu)異設(shè)計(jì);

　　? 直驅(qū)音圈技術(shù)可實(shí)現(xiàn)零齒槽效應(yīng)、納米級(jí)步長的平滑運(yùn)動(dòng)以及快速響應(yīng);

　　? 高分辨率編碼器可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的納米級(jí)定位;

　　? 高精度防蠕動(dòng)交叉滾柱軸承;

　　? 氣動(dòng)平衡系統(tǒng)可防止電機(jī)過熱并避免碰撞;

　　? 經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，交付快捷。

　　(3)XY軸——精密步進(jìn)和穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)

　　? 安裝在基軸上的高動(dòng)態(tài)耦合無鐵芯直線電機(jī)，可實(shí)現(xiàn)強(qiáng)勁、快速的精密運(yùn)動(dòng);

　　? 雙編碼器系統(tǒng)可確保電機(jī)與偏轉(zhuǎn)角對(duì)準(zhǔn)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高分辨率和高精度;

　　? 低型面高度多軸承剛性平臺(tái)可減少阿貝偏移，并實(shí)現(xiàn)更高的平面度和直線度;

　　? 設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)高度的靈活性和定制能力;

　　? 優(yōu)化的集成電纜管理可減少運(yùn)動(dòng)阻力并延長使用壽命;

　　? 花崗巖底座可確保運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的較高性能;

　　? 選裝有源隔振系統(tǒng)。

(4)靈活輕松的自動(dòng)化控制

　　? EtherCAT?運(yùn)動(dòng)控制和驅(qū)動(dòng)模塊提供開放式網(wǎng)絡(luò)連接;

　　? 先進(jìn)算法提供快速步進(jìn)和穩(wěn)定、高就位穩(wěn)定性以及出色的恒定掃描速度。

　　>> ServoBoost?

　　? 廣泛的編程環(huán)境，支持高級(jí)語言;

　　? 控制器具有自動(dòng)聚焦功能，可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)聚焦調(diào)整;

　　? 學(xué)習(xí)控制算法;

　　? 具有線性放大器性能的緊湊型運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。

　　2 薄膜厚度測(cè)量應(yīng)用

　　? 在半導(dǎo)體制造過程中，在硅片上沉積了多個(gè)電介質(zhì)層;

　　? 薄膜厚度測(cè)量用于測(cè)量各層的正確厚度;

　　? 通常使用光學(xué)技術(shù)“橢圓偏振法”;

　　? 橢圓偏振法測(cè)量光在薄膜表面上反射后的偏振度，從而可以確定這種層的厚度，直至埃水平。

Ellipsometry 橢圓偏振技術(shù)( Wikipedia free license: CCBY-SA 3.0)

圖 3 樣件 3 結(jié)構(gòu)及實(shí)物圖

表 3 樣件 3 試驗(yàn)情況

3A、3B均通過5000次交變壓力的壽命試驗(yàn)，3C、3D均通過高低溫、振動(dòng)及沖擊，3E、3F爆破壓力分別為46.75MPa及46.28MPa，符合(45.5±2.5)MPa。

　　3 結(jié)語

　　以某航空高壓氮?dú)馄坑帽破瑸檠芯繉?duì)象，分別按照上述兩種結(jié)構(gòu)進(jìn)行試制3種樣件，試驗(yàn)研究其在高壓、高低溫、振動(dòng)及沖擊等環(huán)境工況下的密封性能、爆破壓力及壽命情況。結(jié)果表明，相同試驗(yàn)條件下，上下壓環(huán)壓接密封及直接焊接底座密封方式都存在缺陷，壓環(huán)焊接式爆破片可以耐受高壓、高低溫、振動(dòng)及沖擊等環(huán)境工況，性能指標(biāo)都符合要求，關(guān)于此方式密封結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)爆破片產(chǎn)生何種影響，有必要進(jìn)一步展開研究。