随着IC装备自动化程度的提高,在磨削、抛光、刻蚀、装配、包装等半导体加工过程中,硅片传输机械手已经成为不可或缺的关键装置,其传输过程的稳定性和重复定位精度直接或者间接地影响着IC元件的加工质量。硅片传输机械手机械本体设计的合理性和控制系统的优劣直接影响到整个系统的精度、稳定性和安全性。现有的硅片传输机械手存在控制系统稳定性差、重复定位精度低等问题,使其不能满足硅片精确定位要求,因此需要进一步改进。在阐述了硅片传输机械手的总体结构和传动原理的基础上,本文对现有的机械手机械系统进行了改进,解决了机械手内部走线相互缠绕和带轮打滑等技术问题;校正了末端臂体,保证了末端执行器的径向直线运动,提高了机械手径向运动的精度;增加了限位开关,确保了机械手的安全运行;调整了电机的控制参数,使机械手具有了优良的动态性能;根据脉冲+方向的位置控制模式,对伺服电机的驱动器与可编程多轴运动控制器进行了硬件连接,进而完善了硅片传输机械手试验平台,为后续的硬件调试、运动控制和重复定位精度分析奠定了基础。根据硅片传输机械手的工作原理和运动特点,采用了“PMAC+PC”的控制方案。以PC机作为上位机,完成控制系统中的非实时任务;以运动控制器作为下位机,实现实时的控制任务。调整过程中引入了前馈控制,构成了具有反馈和前馈的复合控制系统结构,通过整定控制器中的PID参数,提高了系统的控制精度,使系统伺服特性达到刚性好、系统稳定以及跟随误差小的目的。编写了硅片传输机械手的控制系统软件,设计了便于用户操作的友好的人机交互接口界面,增加了伺服驱动系统的实时控制、运动程序和PLC程序的调用、机械手三轴联动等功能。最后,通过控制程序完成了硅片传输机械手的调试工作,并对重复定位精度进行了分析。针对机械手的升降、旋转和径向运动,在指定位置采集了大量的运动数据,把分析后的数据反馈到上位机控制程序中进行补偿,提高了硅片传输机械手的重复定位精度,其径向重复定位精度为±0.12mm,旋转重复定位精度为±0.03°,升降重复定位精度为±0.04mm,从而保证了硅片定位的精确性。