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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。
电机驱动滑块沿导轨导向运动,检测单元反馈位置信号控制机构运动,真空吸附单元与导轨滑块用连接块连接,跟随滑块运动运载晶圆,其上加装缓冲装置单元,使吸管与晶圆、晶圆与上下臂和吸盘接触过程中防止吸附的晶圆产生变形甚至破损,以及减小对电机的冲击。
升降机构运动部件是整个机构的核心部件,完成升降运动是传输系统对机构的核心要求。通过的检测装置测量运动部件的位置,反映其运动速度、时间以及重要的定位情况。升降机构的定位精度直接影响晶圆到达工件台上的精度。
位移是物体在运动过程中位置变化,它与移动量有关。小位移通常用应变式、涡流式、差动变压器式、电感式、霍尔传感器来检测,大位移常用感应同步器、光栅、容栅、磁栅等传感技术来测量。本文采用测量直线位移量的传感器,具体有电感式位移传感器、电容式位移传感器、光电式位移传感器、超声波位移传感器、霍尔式位移传感器。
晶圆测试用升降机构,包括底座、托板,其特征是,底座上固定连接有若干个升降滑轨座,托板可升降连接在升降滑轨座上,底座上可滑动连接支撑座,支撑座设置在托板下方,支撑座上固定连接有丝杆螺母,底座上安装有驱动电机,驱动电机输出轴传动连接丝杆,丝杆与丝杆螺母配合连接,支撑座上设有斜块,斜块上端面为倾斜平面;托板上安装有滚轮,滚轮抵接在斜块上端面上,托板和底座之间安装有托板位移测量用光栅尺,驱动电机电连接编码器,光栅尺电连接编码器。