基于微观界面粘附机理的晶圆传输机械手控制方法研究

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1、誦：学校化码１０８５６中凶分类号ＴＰ２４２２：．学号；Ｍ０１０１１３１０６，，‘＇＂’’ｉ？吏：中．，乂ｊ．；硕ｚｂ学位论文Ｍ，ａｓ１：ｅｒｓＴｈｅｓｉｓ论义题基于微观界面粘附机理的晶圆传输口化械手控制方法研究机械制造及其自动化专业＾化名姓名＾指净教师完成円期２０１５年１１巧｜＾ＩＩ：‘ｒ．＇．．．UniversityCode：10856StudentID：M010113106WAFERTRANSFERROBOTCONTR

2、OLMETHODRESEARCHBASEDONMICROSCOPICMECHANISMOFINTERFACIALADHESIONCandidate:ChengJiangSupervisor:SongFangMechanicalManufacturingMajor:andAutomationCollegeofMechanicalEngineeringShanghaiUniversityofEngineeringScienceShanghai,P.R.ChinaNovember,2015基于微观界面粘附机理的晶圆传输机械手控制方法研

3、究摘要集成电路装备制造产业是国家大力发展的高新技术之一，对于推动国民经济和社会信息化发展有着重要意义。晶圆传输机械手是集成电路制造装备的重要组成部分，主要承担着晶圆的精确定位与快速、稳定的传输任务。目前制约晶圆传输效率的重要原因是传输界面间无法产生足够大的摩擦力，本文分析了晶圆传输机械手的研究现状，在研究微观界面粘附理论的基础上，提出了机械手末端执行器在位姿调节下实现高加速晶圆传输的新方法；对所建立的高加速晶圆传输平台的运动学、动力学进行求解；建立传输平台的三维模型，完成运动学仿真的验证分析；基于晶圆传输面的粘附特性对高加速晶圆

4、传输运动平台的控制方法进行了研究。主要工作有：在机械手末端执行器与晶圆的微观粘附机理方面，首先考虑机械手末端执行器的本体结构，分析典型的摩擦模型与微观接触理论；考虑摩擦力的微观作用力部分计算传输界面晶圆的摩擦力，根据JKR弹性接触理论建立晶圆接触面粘附力的数学模型；分别求解分析机械手末端执行器水平位姿和倾斜位姿下的摩擦及粘附特性，得出接触面粘附力随位姿角度的变化规律；进而仿真分析晶圆传输加速度与末端执行器位姿倾角的关系，在此基础上研究实现高加速晶圆传输的有效方法。经过系统分析实现高加速晶圆传输所需的运动结构以及调节晶圆传输界面粘

5、附力的方法，建立高加速晶圆传输运动及末端位姿调节的平台模型。首先建立高加速晶圆传输运动平台的坐标系，分析原点移动坐标系的变换方程；进而在所建坐标系下研究高加速晶圆传输的运动学模型、进行运动学求解；并根据机构的动力学基础完成动力学分析；应用UG建立运动系统各零部件的三维模型，完成了晶圆传输运动平台的装配，采用ADAMS仿真软件对高加速晶圆传输平台进行运动学仿真，仿真结果表明应用末端执行器位姿调节的方法可以有效的提高晶圆传输的加速度，实现晶圆快速稳定的传输。根据高加速晶圆传输运动系统的要求，研究高加速运动平台的控制方法。首先分I析常

6、见的同步运动控制结构，确定合理的高加速晶圆传输运动平台的控制策略；运动平台提供水平方向的高加速直线运动，同时驱动末端执行器实现位姿角度的调节；建立基于加速度调节的主从同步控制结构，保证高加速晶圆传输过程中加速度值与末端执行器位姿转角的同步协调；满足晶圆传输过程高粘附与释放晶圆低粘附的运动要求，实现晶圆快速可靠的传输。关键词：晶圆传输机械手，粘附机理，位姿调节，运动学，同步控制IIWAFERTRANSFERROBOTCONTROLMETHODRESEARCHBASEDONMICROSCOPICMECHANISMOFINTERFAC

7、IALADHESIONABSTRACTIntegrated circuit (IC) manufacturing equipment is the basis of the electronic information industry, is one of the high-tech developmentto promote economic and social information. IC wafer transport manipulateris an importantpart of the equipment i

8、n wafer transport system, is mainly responsible for the precise positioning of wafers and fast, smooth handling tasks.This paper di