面向IC制造的凈化機器人的研究與設(shè)計.pdf

1、集成電路(IC)是電子信息產(chǎn)業(yè)的核心，是推動國民經(jīng)濟和社會信息化發(fā)展的高新技術(shù)之一。應用于IC的制造裝備是IC產(chǎn)業(yè)的發(fā)展支柱，而更高性能的IC制造裝備的研制又在整個IC產(chǎn)業(yè)中扮演著技術(shù)先導的角色。凈化機器人是IC制造裝備中關(guān)鍵設(shè)備，負責半導體硅片在各個工序之間的傳輸與定位工作，它的工作性能直接影響著硅片的生產(chǎn)效率和制造質(zhì)量。因此對凈化機器人的研制和關(guān)鍵技術(shù)的探討具有積極的意義。 本文首先對國內(nèi)外凈化機器人的研究和發(fā)展現(xiàn)狀進行介紹

2、，指出了其研究特點和關(guān)鍵技術(shù)。然后針對IC制造的環(huán)境潔凈度與硅片傳輸任務(wù)的要求，提出凈化機器人的構(gòu)型原則。并對凈化機器人的兩種主要構(gòu)型進行了比較分析，最后確定了R-θ型(圓柱坐標型)結(jié)構(gòu)作為本課題研制凈化機器人的構(gòu)型。 基于上述構(gòu)型，進行了凈化機器人機械本體的設(shè)計。首先對其末端執(zhí)行器的徑向直線伸縮運動展開分析，得出了實現(xiàn)該運動的必要條件，并采用兩組行星輪系與連桿機構(gòu)的組合形式來實現(xiàn)末端執(zhí)行器的運動，此外還對該機構(gòu)進行了運動學和動

3、力學分析，為電機的選擇以及控制凈化機器人的動態(tài)性能和靜態(tài)特性提供理論基礎(chǔ)。其次，為了滿足硅片制造環(huán)境潔凈度的要求，將易產(chǎn)生塵埃粒子的污染源置于硅片制造環(huán)境之外，以帶傳動的方式將動力從低潔凈環(huán)境傳輸?shù)礁邼崈舡h(huán)境，帶動各節(jié)手臂運動。最終的實際結(jié)構(gòu)是將驅(qū)動電機、減速裝置等置于機座內(nèi)部，操作手臂置于工作環(huán)境之中，工作環(huán)境與機座之間采用密封裝置進行隔離，這種結(jié)構(gòu)布置方式是本課題的新穎之處。 控制系統(tǒng)是基于PC機與MPC02運動控制卡進行了

4、搭建，伺服系統(tǒng)為半閉環(huán)結(jié)構(gòu)，同時采用安川(YASKAWA)交流伺服電機作為驅(qū)動元件。其中PC機用于完成上層管理功能，負責人機界面的管理和控制系統(tǒng)的實時監(jiān)控方面的工作。MPC02運動控制卡作為下層運動控制器，用于完成運動控制的所有細節(jié)，如脈沖和方向的輸出、自動升降速的處理、原點和限位等信號的檢查等。由于凈化機器人執(zhí)行的是點對點的搬運操作，故交流伺服電機選用位置控制模式。同時，又以Windows2000操作系統(tǒng)為開發(fā)和運行平臺，采用功能強大