•将18个热晶圆的温度降低到10分钟或更少的目标值以下。

•最大限度地减少冷却室内对流冷却所用的气体量，冷却室内装有商业化的多轴机器人，通过标准接口端口加载和卸载晶圆。

•创建一个可制造的系统。

COSMOS分析工具与SolidWorks CAD环境集成，使得在它们的操作环境中评估新设计或设计迭代的性能变得容易。

运动学分析。冷却室容纳机器人和晶圆，必须容纳各种机器人动作。机器人从进气道取出热晶圆，把它们堆在冷却区，然后通过出气道传送冷却的晶圆。我们可以通过COSMOSMotion模拟机器人的运动来检测装配部件之间的任何干扰。

除了其他设计约束外，晶圆冷却站必须适应机器人在操作晶圆时的多自由度机动。

多物理程序的流体流动分析表明，使腔室的高度或宽度明显大于晶圆堆的包络线会浪费冷却气体。然而，运动学分析表明需要额外的高度，以适应机器人在操作过程中的联动。妥协是一个两层的议院。

力学分析。通过对聚合物组分的蠕变分析，证实了其随时间和温度变化的特性。静态和动态应力分析证实，安装接口可以处理在组装和操作过程中遇到的力。模态分析评估了机器人在操作过程中振荡时的晶圆定位精度。

耦合传热和流体流动分析。一旦建立了一个粗略的腔室机器人结构，耦合传热和流体流动分析显示了晶圆冷却的有效性。目标是评估连续的设计迭代，直到我们获得所需的晶圆冷却结果。

这些不同构型的机械臂的放大模态振型说明了操作过程中产生的振荡的潜在影响。当取出和放置晶圆片时，需要额外的间隙来容纳振荡幅度。

设置这个问题的一个关键考虑因素是保持运行时可管理，而不影响准确性。影响运行时间的两个方面是控制方程在时间和空间上的离散化。空间离散化从网格划分开始，将模型划分为单元。共轭分析涉及流体和固体之间的传热。产生的细胞是流体、固体或部分流体和固体。

时间离散化涉及在离散的时间步中求解具有时变方面的问题。这项分析的基础物理规定了步长限制。晶圆的冷却时间与特性流体流动时间相比非常长。求解器执行了大量的时间步骤，以达到10分钟的预期完成时间。

COSMOS的自动时间步进算法对于解决这一问题是非常有效的。然而，与任何预处理工具一样，自动生成网格会导致过多的单元格，这会增加运行时间。需要酌情决定哪些地方需要辨别细节，哪些地方不需要。仔细控制网格过程有助于控制运行时，允许在分配的项目时间内评估多个设计迭代。

COSMOS为网格优化和查看提供了许多直观的工具。细化可以在整个模型中进行全局控制，也可以在通过CAD模型的特性指定的局部区域进行控制。根据这种方法，在存在模型更改的情况下维护网格方案是很简单的。网格细化选择在很大程度上不随模型变化而变化。如果有必要，可以很容易地重新创建它们。

网格优化涉及到计算时间和结果精度之间的平衡。通过晶圆堆中心的横截面显示了两种不同的细化级别。两者的准确性相当，但第二次运行所需的时间很短。

连续的设计迭代产生了两个入口射流的配置，使冷却气体合理均匀地覆盖了18个晶圆。

微调CAD模型和获得晶圆冷却效果的即时反馈是一个非常宝贵的功能。使用软件，我们可以在构建和测试实际硬件之前“筛选”各种系统配置。设计改进对系统冷却性能的潜在好处是显而易见的。

腔室的内部和外部视图说明了微调设计如何改善晶圆周围的流动。在腔室壁的中间切开一个通道(内视图)有助于分流流动，以确保冷却气体在晶圆堆之间相对平均的分布(外视图)。

回顾设计过程中的迭代过程，强调了使用COSMOS等工具进行虚拟原型设计的实用性。对设计的重大改进是可行的，而不必在硬件原型上浪费时间和金钱。

虚拟原型可以在不构建硬件的情况下对设计进行显著改进。