集成电路(IC)是电子信息产业发展的核心,IC制造装备是IC产业的最主要支撑。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。晶圆升降机构就是晶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。研究高精度、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。本文在分析晶圆升降机构的国内外发展概况和研究现状的基础上,结合国内外现有技术,主要对晶圆升降机构进行了结构全新设计;关键部件结构参数进行了性能分析优化;完成了控制系统的设计调试;机构关键的性能参数进行了实验研究。具体内容包括:1.从晶圆升降机构机理角度,分析了其功能与流程,提出了新型机构总体方案,完成了驱动系统、检测系统、真空吸附装置、空气静压装置具体结构设计,为了减小交接晶圆过程冲击力影响,机械结构上增加了簧片缓冲和防转装置。2.在机构设计基础上讨论其结构对性能的影响。从分析晶圆参数出发,对真空吸管位置和缓冲簧片尺寸进行了参数优化;运动部件和晶圆建立整体模型仿真分析;对空气静压装置进行了静力特性和振动模态分析,从仿真分析方面验证了结构设计满足性能要求。3.设计晶圆升降机构控制系统,确定了伺服系统和真空吸附系统的总体方案。完成了伺服系统构建以及真空吸附控制系统设计,通过调节伺服系统PID参数,改善系统性能,实现晶圆精确定位。4.依据激光测量位移原理建立了晶圆升降机构激光测量实验平台,进行了机构性能特性实验包括运动范围、最大速度、最大加速度实验,完成了关键位置的重复定位精度实验和分辨能力实验。实验表明,文中新型的300mm晶圆升降机构,可以实现行程18mm,最大速度81.38mm/s,最大加速度为7.91m/s2,重复定位精度为4.9um和分辨能力为1um,满足晶圆升降机构实际性能需求。