Введение к работе
Актуальность проблемы Повышение уровня интеграции микросхем связано с увеличением площади кристалла и с уменьшением размеров схемотехнических элементов. Одной из основных проблем, без разрешения которой принципиально невозможно создание технологий для промышленного выпуска СБИС нового поколения, является снижение количества загрязняющих аэрозольных частиц, которые осаждаются и удерживаются на пластинах а процессе их обработки, транспортирования и межоперацнонного хранения. Это, в свою очередь, требует разработки методов снижения пылегенерацин технологического оборудования и роботов-манипуляторов, которыми в настоящее время оснащается автоматизированное оборудование.
Дальнейшему прогрессу в решении проблемы препятствует отсутствие математических моделей, методик проектирования и развитых на их базе инженерных методов расчета и конструирования "чистых" узлов технологического оборудования и роботов-манипуляторов.
Радикальным способом уменьшения пылегенераиик механических узлов являлся бы полный отказ от трущихся пар н замена их устройствами с бесконтактным взаимодействием.
Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка математической модели манипулятора, не имеющего трущихся пар, реализация модели на ЭВМ, оптимизация параметров и разработка инженерной методики расчета "чистых" манипуляторов.
В соответствии с поставленной целью в работе решаются следующие задачи:
анализ перемещения полупроводниковых пластин в процессе производства и выявление этапов, на которых вероятность загрязнения пластин особенно велика;
анализ конструкции существующих манипуляторов и выявление основных источников пылегенерацин;
— анализ методов устранения источников пылегечеряшы н
формирование блок-схемы "чнетсто" манипулятора;
— разработка и реализация на ЭВМ математической модели чялнггных
подшипников как осноимых элементов "чистого" манипулятора:
— разработка и реализация на ЭВМ математической модели
высокомомеитных бесконтактных двигателей для непосредственного привода
звеньев;
разработка и реализация на ЭВМ математической модели "чистого" манипулятора;
проведение математического моделирования "чистого" манипулятора и оптимизация его параметров;
— разработка методики инженерного расчета "чистых" манипуляторов.
Научная новизна работы. Для достижения поставленной цели в работе
впервые создана и реализована на ЭВМ комплексная математическая модель манипулятора, не имеющего трущихся пар. Математическое моделирование позволило найти оптимальную структуру кинематической цепи "чистого" манипулятора, а также оптимальную конструкцию и параметры элементов "чистого" манипулятора, в частности, магнитных опор и безредукторных двигателей. Компьютерная модель является инструментом для проектирования "чистых" манипуляторов, а также элементов технологического оборудования микроэлектроники.
На зашиту выносятся:
— разработанные и реализованные на ЭВМ математические модели
магнитных подшипников, безредукторных двигателей и "чистого"
манипулятора;
— оригинальная методика инженерного расчета "чистых"
манипуляторов;
— результаты оптимизации конструкции и параметров кинематической
цепи манипулятора, а также конструкции и параметров магнитных
подшипников и высокомоментных двигателей.
Практическая значююсть. Разработанные в настоящей работе модели, алгоритмы и программы были использованы при расчете системы транспортирования изделий при производстве ЖК индикаторов. Программный комплекс позволяет проводить оптимизацию параметров магнитных опор, двигаїслен непосредственного привода и манипуляторов.
Ji:-i'i -.',""ix-'»» T.ii.ib'f.-.j'M.'f, Досггвсрность созданных математических у.олеюі! події»ер.і-ласгея проверками на адекватность по зкепериментальным
данным, полученным автором, а также приведенным в отечественных и зарубежных литературных источниках.
Внедрение результатов работы. Созданный на основе разработанных моделей программный хомплекс внедрен на АО "Ангстрем" (НПО "Калькулятор") и в учебный процесс кафедры "Автоматизированные комплексы микроэлектроники" МГИЭТ.
Суммарный экономический эффект, подтвержденный актами внедрения, составляет 60 миллионов рублей в ценах 1997 г.
Лппобаиия работы. Результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на Российской конференции с участием зарубежных ученых "Микроэлектроника-94" (Москва, 1994), на Московской конференции "Студенческая научная осень-94" (Москва, 1994), на научно-технической конференции студентов и аспирантов МГИЭТ (Москва, 1995), на 5-й конференции Ассоциации инженеров по контролю микрозагрязнений (Москва, 1995), на межвузовских научно- технических конференциях "Микроэлектроника и информатика-96" (Москва, 1996) и "Микроэлектроника и информатика-97" (Москва, 1997), на Второй Всероссийской конферениции "Электроника и информатика-97" (Москва, 1997).
Пубткаиии. Основные положения диссертации опубликованы в 11 печатных работах в сборниках научных трудов.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы и актов внедрения.