發(fā)布時(shí)間：2017-11-05 13:31

  本文關(guān)鍵詞：基于加速度調(diào)節(jié)的晶圓傳輸機(jī)械手末端執(zhí)行器設(shè)計(jì)與分析

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【摘要】：集成電路(IC)產(chǎn)業(yè)是當(dāng)今信息社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基石和核心,晶圓傳輸系統(tǒng)是IC產(chǎn)業(yè)中最關(guān)鍵的制造裝備,對(duì)IC產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)效率具有決定性的影響。目前,作為晶圓傳輸系統(tǒng)的關(guān)鍵部件——晶圓傳輸機(jī)械手,均采用水平位姿的方式傳輸晶圓,由此決定其傳輸晶圓的最大加速度僅由晶圓自身重力產(chǎn)生摩擦力提供,進(jìn)而限制了晶圓傳輸效率;針對(duì)以上問(wèn)題,本文提出采用加速度調(diào)節(jié)的方式來(lái)提高晶圓傳輸效率,重點(diǎn)分析了基于加速度調(diào)節(jié)的晶圓傳輸面微觀界面粘附機(jī)理,設(shè)計(jì)了基于加速度調(diào)節(jié)的末端執(zhí)行器,最終對(duì)所設(shè)計(jì)的末端執(zhí)行器傳輸性能進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。首先,應(yīng)用微觀彈性接觸理論,研究了理想狀態(tài)下晶圓傳輸面在水平位姿狀態(tài)及加速度調(diào)節(jié)狀態(tài)下的微觀界面粘附機(jī)理,在此基礎(chǔ)上研究了晶圓傳輸面微結(jié)構(gòu)在考慮實(shí)際接觸變形情況下的微觀界面粘附機(jī)理。通過(guò)建立微結(jié)構(gòu)力學(xué)模型,得出了晶圓在水平位姿狀態(tài)及加速度調(diào)節(jié)狀態(tài)下的加速度、粘附力計(jì)算公式,為后文末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)奠定了理論基礎(chǔ)。然后,基于晶圓傳輸面微觀界面粘附機(jī)理,設(shè)計(jì)了末端執(zhí)行器微結(jié)構(gòu)陣列。對(duì)比分析了圓柱體微結(jié)構(gòu)陣列、長(zhǎng)方體微結(jié)構(gòu)陣列和圓錐體微結(jié)構(gòu)陣列等三種結(jié)構(gòu)形式,在水平位姿狀態(tài)及加速度調(diào)節(jié)狀態(tài)下的變形情況以及其所能提供的最大加速度隨位姿調(diào)整時(shí)間的變化關(guān)系,分析結(jié)果表明圓柱體微結(jié)構(gòu)陣列在傳輸晶圓過(guò)程中具有較小的變形且具有更優(yōu)的加速性能,進(jìn)而確立末端執(zhí)行器采用圓柱體微結(jié)構(gòu)陣列;最后,以晶圓變形最小為目標(biāo),確立了末端執(zhí)行器微結(jié)構(gòu)陣列數(shù)目�；谀┒藞�(zhí)行器總體設(shè)計(jì)要求,確立了末端執(zhí)行器初步設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),隨后,利用拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)方法對(duì)初步結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化,得到了基于加速度調(diào)節(jié)的末端執(zhí)行器最優(yōu)結(jié)構(gòu),最后,從結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)角度驗(yàn)證分析了優(yōu)化結(jié)果的合理性。最后,建立晶圓傳輸機(jī)械手模型,對(duì)三種微結(jié)構(gòu)陣列末端執(zhí)行器性能進(jìn)行了仿真分析,并對(duì)水平位姿傳輸和加速度調(diào)節(jié)方式傳輸?shù)男蔬M(jìn)行了比較。結(jié)果證明,采用圓柱體微結(jié)構(gòu)陣列作為末端執(zhí)行器的接觸凸點(diǎn)具有更好的粘附性能,且采用加速度調(diào)節(jié)的方式進(jìn)行晶圓傳輸,能夠有效地提高晶圓傳輸加速度,性能明顯優(yōu)于水平位姿傳輸方式。
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN405

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本文編號(hào)：1144420