光刻机是半导体制造的核心装备,硅片传输机器人是其内部专用的自动物料处理设备,它的工作速度、定位精度、可靠性,使用洁净度等直接影响光刻工序中的生产效率和制造质量。国外的半导体设备生产商已经开发了系列硅片传输系统,形成了完整的产品体系,与其相比目前国内尚无自主知识产权的相关产品,因此研究硅片传输机器人的相关技术具有重要意义。本文首先从硅片传输机器人的功能需求、机器人基本理论、产品调研三个角度出发确定了两种主流构型:SCARA型和R-θ型。通过比较最终确定R-θ型为硅片传输机器人的构型,并提出了基本设计方案。建立了R-θ型机器人的R向直线传输机构模型,进行了运动学和动力学分析。为结构设计、电机选型和控制方法的确定提供了理论支持。在基本设计原则指导下,充分考虑特殊要求,设计了硅片传输机器人的机械系统。通过采用多种高精度的传动元件、轴承和大速比的直流伺服系统分别实现了R、Z、θ及Y向的机械功能设计。特别是解决了提高R向直线度,全包覆本体,Z向运动导向等结构上的一些设计难题。使用PRO/E及ADAMS建立了硅片传输机器人虚拟样机,实现了运动功能仿真,验证了结构设计的正确性与合理性,并通过动力学仿真校核了伺服系统的选型。最后,针对硅片传输过程中亟需解决的振动控制问题,从传输机械臂的结构刚度和臂内同步带传动的特性进行了分析,探讨了传输过程中的振动机理及其解决方法。