万喜新，周益华，曾裕民，王学仕

(中国电子科技集团公司第四十八研究所，长沙 410111)

0 引言

在半导体集成电路产业中，立式扩散炉是生产线前工序的重要工艺设备。晶圆传输机构作为该设备的关键部件，主要负责在紧凑空间内对晶圆或装载晶圆的片盒，在不同工位之间完成精确定位且平稳高效的传递[1]。随着晶圆的尺寸规格及产能不断提升，对晶圆传输机构的精度、效率及稳定性提出了更高的要求，众多国内外学者对此展开了研究。

龚永佳[2]设计一种位姿可调的晶圆传输机械手平台，通过运动仿真分析，验证其能实现更高的传输效率及稳定性。谢均宇等[3]对机械手的多个动作过程进行优化调整，提高晶圆传输效率。但上述研究的机械手结构较简单，且均未出现运动逆解多解的情况。张昊等[4]采用自适应混合遗传算法结合5次均匀B样条插值方法，以提升晶圆传输机械手的运动平滑性，但该研究只针对轨迹进行平滑优化，而并未分析定位误差。

本文设计一种用于立式扩散炉中晶圆片盒传输的混合型机械手，并进行运动学正逆解分析。采用目标优化函数与PSO算法结合的方法寻优逆解，通过仿真实验，对机械手工作空间进行分析并验证最优逆解的定位精度。

1 三维模型结构设计

利用SolidWorks软件设计了晶圆片盒传输机械手的三维模型，如图1所示。

图1 晶圆片盒传输机械手三维模型

为实现晶圆片盒从进出料口到缓存料架、取片料架各工位之间的传输，将机械手主体结构设计成由Y、Z轴方向模组和SCARA机械手三大部分组成，共有2个移动关节和3个旋转关节。……