硅片傳輸機械手的改進(jìn)及其定位精度分析.pdf

1、隨著IC裝備自動化程度的提高，在磨削、拋光、刻蝕、裝配、包裝等半導(dǎo)體加工過程中，硅片傳輸機械手已經(jīng)成為不可或缺的關(guān)鍵裝置，其傳輸過程的穩(wěn)定性和重復(fù)定位精度直接或者間接地影響著IC元件的加工質(zhì)量。硅片傳輸機械手機械本體設(shè)計的合理性和控制系統(tǒng)的優(yōu)劣直接影響到整個系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性和安全性?，F(xiàn)有的硅片傳輸機械手存在控制系統(tǒng)穩(wěn)定性差、重復(fù)定位精度低等問題，使其不能滿足硅片精確定位要求，因此需要進(jìn)一步改進(jìn)。 在闡述了硅片傳輸機械手的總體結(jié)

2、構(gòu)和傳動原理的基礎(chǔ)上，本文對現(xiàn)有的機械手機械系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，解決了機械手內(nèi)部走線相互纏繞和帶輪打滑等技術(shù)問題；校正了末端臂體，保證了末端執(zhí)行器的徑向直線運動，提高了機械手徑向運動的精度；增加了限位開關(guān)，確保了機械手的安全運行；調(diào)整了電機的控制參數(shù)，使機械手具有了優(yōu)良的動態(tài)性能；根據(jù)脈沖+方向的位置控制模式，對伺服電機的驅(qū)動器與可編程多軸運動控制器進(jìn)行了硬件連接，進(jìn)而完善了硅片傳輸機械手試驗平臺，為后續(xù)的硬件調(diào)試、運動控制和重復(fù)定位精度分

3、析奠定了基礎(chǔ)。 根據(jù)硅片傳輸機械手的工作原理和運動特點，采用了“PMAC+PC”的控制方案。以PC機作為上位機，完成控制系統(tǒng)中的非實時任務(wù)；以運動控制器作為下位機，實現(xiàn)實時的控制任務(wù)。調(diào)整過程中引入了前饋控制，構(gòu)成了具有反饋和前饋的復(fù)合控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過整定控制器中的PID參數(shù)，提高了系統(tǒng)的控制精度，使系統(tǒng)伺服特性達(dá)到剛性好、系統(tǒng)穩(wěn)定以及跟隨誤差小的目的。 編寫了硅片傳輸機械手的控制系統(tǒng)軟件，設(shè)計了便于用戶操作的友好的人

4、機交互接口界面，增加了伺服驅(qū)動系統(tǒng)的實時控制、運動程序和PLC程序的調(diào)用、機械手三軸聯(lián)動等功能。 最后，通過控制程序完成了硅片傳輸機械手的調(diào)試工作，并對重復(fù)定位精度進(jìn)行了分析。針對機械手的升降、旋轉(zhuǎn)和徑向運動，在指定位置采集了大量的運動數(shù)據(jù)，把分析后的數(shù)據(jù)反饋到上位機控制程序中進(jìn)行補償，提高了硅片傳輸機械手的重復(fù)定位精度，其徑向重復(fù)定位精度為±0.12mm，旋轉(zhuǎn)重復(fù)定位精度為±0.03°，升降重復(fù)定位精度為±0.04mm，從而保