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IC 制造过程各种工艺前都需要进行晶圆的传输、定位和姿态调整。晶圆升降机构就是品圆自动传输系统重要组成部分之一。其速度、重复定位精度将直接或间接影响 IC 的生产效率和制造质量。研究、高速度、高稳定性的新型晶圆升降机构可以提高生产效率和制造质量,为 IC 制造提供有力保障。
晶圆中200mm 阶段,采用晶圆输送机代替人手操作,排除人为带入的环境污染。随着IC 制造工艺的发展和对环境洁净度要求的提高,国外机器人研究机构在上世纪 80 年代开展了晶圆自动传输系统各部分的关键技术研究,研制出直接驱动电机、位移传感器等关键部件。
晶圆升降机构需要完成升降运动,采用直线电机驱动。直线电机是一种将电能直接转换成直线运动,而不需要通过任何中间转换机构的新颖电机。其代表是音圈电机,音圈的绕制方向与磁场方向垂直,具有喇叭状的辐射磁场,音圈通电后在磁场中会产生力,力的大小与施加在线圈上的电流成比例。电机运动形式可以为直线或者圆弧,主要用在精密仪器上。
晶圆升降机构是自动控制的,通过音圈电机完成升降运动。如果电机失控此时机构正处于升降运动中,运动部件会上升到高点停不下来顶住外部结构过长时间从而损坏电机。为了避免以上问题,在机构中增加保护措施,确保机构运行的安全性。
晶圆升降装置,包括静电卡盘及位于静电卡盘下方的多个升降组件,静电卡盘上放置有一晶圆,每个升降组件均包括驱动单元、位移监测单元及顶针,驱动单元与顶针连接并驱动顶针上升或下降以顶起或远离晶圆,位移监测单元位于驱动单元上,并用于监测顶针上升或下降的高度并反馈给驱动单元。
有些机器具有缓冲存放系统,使工艺过程总可以有新的晶圆准备被加工(或给图形化设备的放大掩模版),从而使机器的效率大化。这些称为储料器。操作员将片匣放在机器的上载器上,按下开始键,然后的工艺过程就交给机器来做。在300mm晶圆的水平,片匣可能会被一个单的晶圆承载器或输运器所替代。
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