晶圆传输机器人末端执行器设计与关键技术研究

摘要

半导体加工制造业要求加工运输设备需要具有高洁净等级、防静电、高可靠性等特点，所以半导体制造环境下所用的机器人在满足基本搬运要求的同时还要兼顾上述特点，晶圆传输机器人在半导体制造业地位非常重要，所以有必要对其进行系统的研究。
　　本文主要工作如下:
　　(1)分析R-θ型晶圆传输机器人的主体结构，对末端执行器的重要性能指标，即晶圆在支撑接触时的变形进行了分析，奠定了末端执行器的设计方向，确定了末端执行器的设计方式和具体构型，完成了对满足工位要求的末端执行器的设计，并对先前的设计进行了改进。
　　(2)建立了晶圆传输机器人系统的动力学模型，并在此基础上进行了计算分析，得出了机器人系统各参数的表达式，对同步带等效扭转弹簧的振动模型进行了分析，在电机轴端建立了振动控制模型，并仿真分析，得出了机器人末端执行器振动影响因子，为振动抑制提供了控制算法基础。
　　(3)针对机器人系统设置误差参数，建立数学模型，通过仿真分析计算验证了标定算法的可行性，编写了标定实验程序，搭建了实验系统，通过CCD图像识别对晶圆传输机器人进行了标定实验，验证了机器人过程运行精度的合理性。
　　(4)辨识晶圆传输机器人与预对准机器之间的坐标系相对位姿，辅助预对准机对晶圆的加工处理。分别对机器人和预对准机的坐标系的相对位置和相对姿态两个方面进行参数识别方案的设计，通过识别出的坐标系位姿参数对机器人进行参数补偿，大大缩短了机器人与预对准机之间晶圆的传输与处理的时间，提高了晶圆的生产效率。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 课题研究背景

1．3 国内外研究现状

1．3．1 晶圆传输机器人本体研究现状

1．3．2 晶圆传输机器人关键技术研究现状

1．4 本文主要研究内容

第2章 晶圆传输机器人末端执行器的设计与分析

2．1 引言

2．1 晶圆传输机器人机械结构

2．2 晶圆机器人末端执行器与晶圆的接触分析

2．1．1 晶圆参数

2．2．2 表面支撑接触时的晶圆变形分析

2．2．3 边缘支撑接触式的晶圆变形分析

2．2．4 晶圆传输方式的确定

2．3 晶圆机器人末端执行器设计

2．4 本章小结

第3章 晶圆传输机器人动力学模型分析

3．1 引言

3．2 动力学模型

3．2 振动模型

3．21 机器人模型

3．22 振动等效模型

3．3 模型仿真验证

3．4 本章小结

第4章 晶圆传输机器人运动学标定

4．1 引言

4．2 运动学模型

4．3 运动误差因素分析及误差模型

4．4 机器人运动学标定

4．4．1 标定原理

4．4．2 运动学标定仿真计算

4．5 实验测试

4．6 本章小结

第5章 晶圆传输机器人与预对准机位姿识别方案设计

5．1 引言

5．2 预对准系统工作原理

5．3 机器人与预对准机相对位置识别

5．3．1 相对位置识别

5．3．2 相对姿态识别

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文

作者简介