基于微觀界面粘附機理的晶圓傳輸機械手控制方法研究

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1、誦：學?；a１０８５６中兇分類號ＴＰ２４２２：．學號；Ｍ０１０１１３１０６，，‘＇＂’’ｉ？吏：中．，乂ｊ．；碩ｚｂ學位論文Ｍ，ａｓ１：ｅｒｓＴｈｅｓｉｓ論義題基于微觀界面粘附機理的晶圓傳輸口化械手控制方法研究機械制造及其自動化專業(yè)＾化名姓名＾指凈教師完成円期２０１５年１１巧｜＾ＩＩ：‘ｒ．＇．．．UniversityCode：10856StudentID：M010113106WAFERTRANSFERROBOTCONTR

2、OLMETHODRESEARCHBASEDONMICROSCOPICMECHANISMOFINTERFACIALADHESIONCandidate:ChengJiangSupervisor:SongFangMechanicalManufacturingMajor:andAutomationCollegeofMechanicalEngineeringShanghaiUniversityofEngineeringScienceShanghai,P.R.ChinaNovember,2015基于微觀界面粘附機理的晶圓傳輸機械手控制方法研

3、究摘要集成電路裝備制造產(chǎn)業(yè)是國家大力發(fā)展的高新技術(shù)之一，對于推動國民經(jīng)濟和社會信息化發(fā)展有著重要意義。晶圓傳輸機械手是集成電路制造裝備的重要組成部分，主要承擔著晶圓的精確定位與快速、穩(wěn)定的傳輸任務(wù)。目前制約晶圓傳輸效率的重要原因是傳輸界面間無法產(chǎn)生足夠大的摩擦力，本文分析了晶圓傳輸機械手的研究現(xiàn)狀，在研究微觀界面粘附理論的基礎(chǔ)上，提出了機械手末端執(zhí)行器在位姿調(diào)節(jié)下實現(xiàn)高加速晶圓傳輸?shù)男路椒?；對所建立的高加速晶圓傳輸平臺的運動學、動力學進行求解；建立傳輸平臺的三維模型，完成運動學仿真的驗證分析；基于晶圓傳輸面的粘附特性對高加速晶圓

4、傳輸運動平臺的控制方法進行了研究。主要工作有：在機械手末端執(zhí)行器與晶圓的微觀粘附機理方面，首先考慮機械手末端執(zhí)行器的本體結(jié)構(gòu)，分析典型的摩擦模型與微觀接觸理論；考慮摩擦力的微觀作用力部分計算傳輸界面晶圓的摩擦力，根據(jù)JKR彈性接觸理論建立晶圓接觸面粘附力的數(shù)學模型；分別求解分析機械手末端執(zhí)行器水平位姿和傾斜位姿下的摩擦及粘附特性，得出接觸面粘附力隨位姿角度的變化規(guī)律；進而仿真分析晶圓傳輸加速度與末端執(zhí)行器位姿傾角的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上研究實現(xiàn)高加速晶圓傳輸?shù)挠行Х椒?。?jīng)過系統(tǒng)分析實現(xiàn)高加速晶圓傳輸所需的運動結(jié)構(gòu)以及調(diào)節(jié)晶圓傳輸界面粘

5、附力的方法，建立高加速晶圓傳輸運動及末端位姿調(diào)節(jié)的平臺模型。首先建立高加速晶圓傳輸運動平臺的坐標系，分析原點移動坐標系的變換方程；進而在所建坐標系下研究高加速晶圓傳輸?shù)倪\動學模型、進行運動學求解；并根據(jù)機構(gòu)的動力學基礎(chǔ)完成動力學分析；應(yīng)用UG建立運動系統(tǒng)各零部件的三維模型，完成了晶圓傳輸運動平臺的裝配，采用ADAMS仿真軟件對高加速晶圓傳輸平臺進行運動學仿真，仿真結(jié)果表明應(yīng)用末端執(zhí)行器位姿調(diào)節(jié)的方法可以有效的提高晶圓傳輸?shù)募铀俣?，實現(xiàn)晶圓快速穩(wěn)定的傳輸。根據(jù)高加速晶圓傳輸運動系統(tǒng)的要求，研究高加速運動平臺的控制方法。首先分I析常

6、見的同步運動控制結(jié)構(gòu)，確定合理的高加速晶圓傳輸運動平臺的控制策略；運動平臺提供水平方向的高加速直線運動，同時驅(qū)動末端執(zhí)行器實現(xiàn)位姿角度的調(diào)節(jié)；建立基于加速度調(diào)節(jié)的主從同步控制結(jié)構(gòu)，保證高加速晶圓傳輸過程中加速度值與末端執(zhí)行器位姿轉(zhuǎn)角的同步協(xié)調(diào)；滿足晶圓傳輸過程高粘附與釋放晶圓低粘附的運動要求，實現(xiàn)晶圓快速可靠的傳輸。關(guān)鍵詞：晶圓傳輸機械手，粘附機理，位姿調(diào)節(jié)，運動學，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