湖南晶圆扶梯晶圆工具扶梯

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。

近年来，国内晶圆升降机构的发展也很迅速。一些较早投入应用的晶圆传输机构。前端支持品圆机械手爪随滑块在导轨内上下运动，由直流电机驱动，该机构升降行程较小、精度低，速度慢，缺少晶圆保护装置。另外交接晶圆过程中，吸附系统使晶圆中间变形，定位精度低，开环控制易造成晶圆窜动和损坏，同时对驱动电机造成冲击。

晶圆升降机构中的真空吸附系统是用来吸附和释放品圆，从而进行晶圆的检测和传输，以便实现传输的。机构要求晶圆定位精度高，真空吸附系统在吸附和释放晶圆过程中尽量减小冲击，要求吸附的时候应当缓慢地增加或减小真空压力，使得压力变化为斜坡变化，大限度减小晶圆在真空吸附下精度的损失。

晶圆升降系统是半导体制造中重要的工艺设备之一，常规的晶圆升降系统通常有两种：其中一种晶圆升降系统包括：顶针、静电吸盘、组合支架及三个升降气缸，所述顶针通过所述组合支架固定在所述升降气缸上，当所述顶针托载晶圆时，所述升降气缸可以控制组合支架及托载晶圆的所述顶针相对静电吸盘上升或者下降一定的高度。但是，当组合支架使用时间过长时容易损坏，导致顶针，下降的高度不够，使得顶针与晶圆的背面的间距过小，进而导致晶圆上累积的电荷在该顶针区域局部放电起辉造成放电，从而导致晶圆良率损失。

另一种晶圆升降系统包括三个顶针、静电吸盘及三个升降气缸，一个升降气缸控制一个顶针的升降，采用该装置进行晶圆升降时发现，由于顶针的上升受升降气缸压力波动的影响，导致三个顶针的下降高度存在差异，使得其中某个顶针与晶圆的背面的间距过小，进而导致晶圆上累积的电荷在该顶针区域局部放电起辉造成放电，从而导致晶圆良率损失。

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。

晶圆生产过程中，需要采用多种工艺进行处理。处理工艺多是在设备内进行。如润湿处理，需在润湿槽内进行。电镀需要在电镀槽内进行。而现有技术中，将湿晶圆放入或取出处理装置的一系列工序都需人工操作，一方面会降低生产效率，提高生产成本，另一方面也会因人工操作不当导致晶圆的损坏，降低生产合格率。同时，人工操作所需空间大，空间利用率低。人工操作的另一个弊端是劳动强度大，效率低，无法满足大规模生产的需要。人工操作还会导致工人接触电镀液或润湿液而危害工人身体健康。

自动化的下一个水平是加载和卸载品圆。业界己经将晶圆片匣确立为主要的晶圆承载体和传输体。片匣通过多种机械原理被放置在机器、升降机和/或晶圆抽取器上，或机械手将晶圆输送到特定的工艺室、旋转卡盘。在某些工艺中，如一些工艺反应管，整个片匣都放在工艺反应室中。这一水平的自动化称为“单按钮”操作c通过一个按钮，操作员激活加载系统，晶圆被加工然后再回到片匣中。在工艺周期的后，机器发出警报声或点亮指示灯，操作员再将片匣移走。
随着制造工艺的进步，所加工的硅片直径越来越大，而器件特征尺寸在不断缩小，单位面积上能够容纳的集成电路数量剧增，成品率显著提高，单位产品的成本大幅度降低，可靠性等性能指标显著提升，促进了大生产的规模化。