晶圆传输机器人是集成电路(IC)制造领域的关键设备之一,承担着晶圆的精确定位与快速、平稳的搬运任务。末端执行器是晶圆传输机器人的重要组成部分,在晶圆传输过程中与晶圆直接接触,对晶圆的变形和传输效率有着重要影响。在真空环境下,末端执行器主要依靠晶圆自重产生的摩擦力实现晶圆的传输。在使用摩擦传输式末端执行器取晶圆和传晶圆过程中,易发生晶圆表面磨损、晶圆偏斜甚至滑落、粘滑等现象,这些现象的出现显著降低了晶圆的传输效率。为了提高晶圆传输机器人的传输效率,需要对这些现象进行实时检测。本文结合国家973项目“复杂环境下大尺寸超薄晶圆的高效稳定传输原理与实现”(项目编号2009CB724206),开展了面向晶圆传输的接触面微力与粘滑传感器研究,提出了一种新型传感器系统方案,详细分析了测量原理,设计并制作了微力传感器样机和粘滑动态传感器样机,研制了传感器信号调理电路,并对传感器性能进行了实验研究。针对大尺寸(≥300mm)晶圆高效可靠传输过程中接触信息检测需求,分析了晶圆传输接触面典型参数,提出了微力与粘滑动态感知传感器应满足的性能指标;根据三维微力测量与粘滑动态感知的特点,提出了一种新型的传感器系统方案,即利用压阻导电墨的压阻效应实现三维力测量,以及利用电磁感应原理感知粘滑现象,并详细分析了该方案的微力测量原理与粘滑动态感知原理。结合传感器系统方案及新材料与新工艺,确定了微力与粘滑传感器的整体架构,并分别对微力传感器和粘滑动态传感器进行了本体设计与样机制作。针对压阻导电墨的压阻特性,设计并研制了微力传感器信号处理电路;针对电感线圈输出信号微弱的特点,设计并研制了粘滑动态传感器前置放大及信号滤波电路。最后,建立了微力与粘滑传感器的实验系统,并分别对微力传感器及粘滑动态传感器进行了标定和性能测试。实验结果表明该原理传感器满足晶圆高效可靠传输过程中接触信息检测需求,验证了传感器方案的可行性。