IC 制造過程各種工藝前都需要進(jìn)行晶圓的傳輸、定位和姿態(tài)調(diào)整。晶圓升降機(jī)構(gòu)就是品圓自動(dòng)傳輸系統(tǒng)重要組成部分之一。其速度、重復(fù)定位精度將直接或間接影響 IC 的生產(chǎn)效率和制造質(zhì)量。研究、高速度、高穩(wěn)定性的新型晶圓升降機(jī)構(gòu)可以提高生產(chǎn)效率和制造質(zhì)量，為 IC 制造提供有力保障。

位移是物體在運(yùn)動(dòng)過程中位置變化，它與移動(dòng)量有關(guān)。小位移通常用應(yīng)變式、渦流式、差動(dòng)變壓器式、電感式、霍爾傳感器來檢測(cè)，大位移常用感應(yīng)同步器、光柵、容柵、磁柵等傳感技術(shù)來測(cè)量。本文采用測(cè)量直線位移量的傳感器，具體有電感式位移傳感器、電容式位移傳感器、光電式位移傳感器、超聲波位移傳感器、霍爾式位移傳感器。

晶圓升降機(jī)構(gòu)是自動(dòng)控制的，通過音圈電機(jī)完成升降運(yùn)動(dòng)。如果電機(jī)失控此時(shí)機(jī)構(gòu)正處于升降運(yùn)動(dòng)中，運(yùn)動(dòng)部件會(huì)上升到高點(diǎn)停不下來頂住外部結(jié)構(gòu)過長時(shí)間從而損壞電機(jī)。為了避免以上問題，在機(jī)構(gòu)中增加保護(hù)措施，確保機(jī)構(gòu)運(yùn)行的安全性。

晶圓升降機(jī)構(gòu)中的真空吸附系統(tǒng)是用來吸附和釋放品圓，從而進(jìn)行晶圓的檢測(cè)和傳輸，以便實(shí)現(xiàn)傳輸?shù)?。機(jī)構(gòu)要求晶圓定位精度高，真空吸附系統(tǒng)在吸附和釋放晶圓過程中盡量減小沖擊，要求吸附的時(shí)候應(yīng)當(dāng)緩慢地增加或減小真空壓力，使得壓力變化為斜坡變化，大限度減小晶圓在真空吸附下精度的損失。

晶圓上表面有定位用的標(biāo)識(shí)，晶圓在預(yù)對(duì)準(zhǔn)階段確定好了與傳輸機(jī)械手的相對(duì)位置，經(jīng)過升降機(jī)構(gòu)到達(dá)工件臺(tái)吸盤上，為了檢測(cè)標(biāo)識(shí)位需要其與吸盤相對(duì)位置是固定的。因此要求升降機(jī)構(gòu)在圓周方向上不存在轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)光柵傳感器安裝要求光柵尺與讀數(shù)頭相對(duì)位置在+0.1mm。防轉(zhuǎn)裝置能機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)圓周方向相對(duì)位置，晶圓傳輸?shù)木取?br/>
晶圓升降系統(tǒng)是半導(dǎo)體制造中重要的工藝設(shè)備之一，常規(guī)的晶圓升降系統(tǒng)通常有兩種：其中一種晶圓升降系統(tǒng)包括：頂針、靜電吸盤、組合支架及三個(gè)升降氣缸，所述頂針通過所述組合支架固定在所述升降氣缸上，當(dāng)所述頂針托載晶圓時(shí)，所述升降氣缸可以控制組合支架及托載晶圓的所述頂針相對(duì)靜電吸盤上升或者下降一定的高度。但是，當(dāng)組合支架使用時(shí)間過長時(shí)容易損壞，導(dǎo)致頂針，下降的高度不夠，使得頂針與晶圓的背面的間距過小，進(jìn)而導(dǎo)致晶圓上累積的電荷在該頂針區(qū)域局部放電起輝造成放電，從而導(dǎo)致晶圓良率損失。

另一種晶圓升降系統(tǒng)包括三個(gè)頂針、靜電吸盤及三個(gè)升降氣缸，一個(gè)升降氣缸控制一個(gè)頂針的升降，采用該裝置進(jìn)行晶圓升降時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于頂針的上升受升降氣缸壓力波動(dòng)的影響，導(dǎo)致三個(gè)頂針的下降高度存在差異，使得其中某個(gè)頂針與晶圓的背面的間距過小，進(jìn)而導(dǎo)致晶圓上累積的電荷在該頂針區(qū)域局部放電起輝造成放電，從而導(dǎo)致晶圓良率損失。

晶圓升降裝置，包括靜電卡盤及位于靜電卡盤下方的多個(gè)升降組件，靜電卡盤上放置有一晶圓，每個(gè)升降組件均包括驅(qū)動(dòng)單元、位移監(jiān)測(cè)單元及頂針，驅(qū)動(dòng)單元與頂針連接并驅(qū)動(dòng)頂針上升或下降以頂起或遠(yuǎn)離晶圓，位移監(jiān)測(cè)單元位于驅(qū)動(dòng)單元上，并用于監(jiān)測(cè)頂針上升或下降的高度并反饋給驅(qū)動(dòng)單元。

自動(dòng)化的下一個(gè)水平是加載和卸載品圓。業(yè)界己經(jīng)將晶圓片匣確立為主要的晶圓承載體和傳輸體。片匣通過多種機(jī)械原理被放置在機(jī)器、升降機(jī)和/或晶圓抽取器上，或機(jī)械手將晶圓輸送到特定的工藝室、旋轉(zhuǎn)卡盤。在某些工藝中，如一些工藝反應(yīng)管，整個(gè)片匣都放在工藝反應(yīng)室中。這一水平的自動(dòng)化稱為“單按鈕”操作c通過一個(gè)按鈕，操作員激活加載系統(tǒng)，晶圓被加工然后再回到片匣中。在工藝周期的后，機(jī)器發(fā)出警報(bào)聲或點(diǎn)亮指示燈，操作員再將片匣移走。
隨著制造工藝的進(jìn)步，所加工的硅片直徑越來越大，而器件特征尺寸在不斷縮小，單位面積上能夠容納的集成電路數(shù)量劇增，成品率顯著提高，單位產(chǎn)品的成本大幅度降低，可靠性等性能指標(biāo)顯著提升，促進(jìn)了大生產(chǎn)的規(guī)?；?。