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CN103503127B - 基底处理工具 - Google Patents

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CN103503127B
CN103503127B CN201280022639.9A CN201280022639A CN103503127B CN 103503127 B CN103503127 B CN 103503127B CN 201280022639 A CN201280022639 A CN 201280022639A CN 103503127 B CN103503127 B CN 103503127B
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CN
China
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arm
scara arm
end effector
scara
forearm
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CN201280022639.9A
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U.吉尔克里斯特
R.T.卡夫尼
J.克里什纳萨米
M.德鲁
J.T.穆拉
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Borucos Automation Usa Co ltd
Borukos Automation Holding Co ltd
Original Assignee
Brooks Automation Inc
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Abstract

一种基底处理设备包括框架、连接到框架上的第一SCARA臂,其包括构造成沿第一径向轴线延伸和收缩的末端执行器;连接到框架上的第二SCARA臂,其包括构造成沿第二径向轴线延伸和收缩的末端执行器,SCARA臂具有公共肩部旋转轴线;以及联接到SCARA臂上的驱动区段构造成使各个SCARA臂沿相应的径向轴线独立地延伸,且使各个SCARA臂围绕公共肩部旋转轴线旋转,其中第一径向轴线相对于第二径向轴线成角,且相应的臂的末端执行器与相应的径向轴线对准,其中各个末端执行器构造成用以保持至少一个基底,且末端执行器位于公共传递平面上。

Description

基底处理工具
相关申请的交叉引用
本申请为2011年3月11日提交的美国临时专利申请第61/451,912号的非临时申请,且涉及2011年11月10提交的名称为"DUALARMROBOT"美国专利申请第13/293,717号,两个申请的公开内容都通过引用以其整体并入本文中。
技术领域
公开的实施例的方面大体上涉及基底处理工具,并且更具体地涉及基底输送设备。
背景技术
大体上,在基底处理系统中,具有多个臂的传递机器人的臂的旋转与彼此相联,所以一个臂旋转时,其它臂也旋转。传递机器人的末端执行器大体上位于不同平面中,以便往返于保持地点的基底的快速调换(例如,一个末端执行器沿径向穿过另一个末端执行器上方/下方,以便当一个基底从保持站除去时,另一个基底大致同时地置于保持站处)大体上使用传递机器人或保持站的Z轴能力而发生。
将有利的是使基底传递机器人的臂的旋转分离,以便各个臂能够独立操作。
附图说明
所公开的实施例的前述方面及其它特征在结合附图的以下描述中阐述,在附图中:
图1示出了根据公开的实施例的一个方面的基底处理设备的透视图;
图2为根据公开的实施例的一个方面的基底输送设备;
图2A示出了根据公开的实施例的一个方面的基底输送设备;
图2B-2J示出了根据公开的实施例的一个方面的基底输送设备;
图2K和图2L示出了示出根据公开的实施例的方面的末端执行器的旋转的示图;
图2M-2O示出了根据公开的实施例的一个方面的末端执行器的旋转;
图2P和图2Q示出了根据公开的实施例的方面的末端执行器;
图3、图3A和图3B示意性地示出了根据公开的实施例的方面的驱动区段和基底输送设备的臂;
图3C-3H示出了根据公开的实施例的方面的基底输送设备的驱动区段;
图4A-4G示出了根据公开的实施例的一个方面的图2中的基底输送设备的示例性操作;
图4H示出了根据公开的实施例的一个方面的输送室的侧视图;
图4I-4O示出了根据公开的实施例的一个方面的输送设备的示例性操作;
图5A和图5B示出了根据公开的实施例的一个方面的基底输送设备;
图5C、图5D和图5E示出了根据公开的实施例的一个方面的基底输送设备;
图5F和图5G示出了图5C-5E的输送设备的示例性操作;
图6示出了根据公开的实施例的方面的基底输送设备的驱动区段;
图7为根据公开的实施例的一个方面的延伸到处理模块中的示例性传递臂的简图;
图8-10为根据公开的实施例的一个方面的传递室的简图;
图11示出了根据公开的实施例的一个方面的传感器系统;
图12示出了根据公开的实施例的一个方面的基底输送设备;
图13为根据公开的实施例的一个方面的基底处理系统的简图;
图14为根据公开的实施例的一个方面的图13中的基底输送设备的简图;
图14A和图14B为根据公开的实施例的一个方面的图13中的基底输送设备的简图;
图14C和图14D为根据公开的实施例的方面的基底输送设备驱动系统的简图;
图15A和图15B示出了根据公开的实施例的一个方面的图13中的基底输送设备的臂延伸和收缩路径;
图16A-16G为根据公开的实施例的方面的基底输送设备的部分的简图;
图17A-图17C为根据公开的实施例的方面的基底输送设备的部分的简图;
图18为根据公开的实施例的一个方面的基底处理系统的简图;以及
图19A-19E为根据公开的实施例的一个方面的基底输送设备的简图。
具体实施方式
图1示出了结合公开的实施例的特征的基底处理设备100的透视图,且示出了基底215。尽管将参照附图来描述所公开的实施例,但应当理解的是,公开的实施例可具有许多备选形式。此外,可使用任何适合的尺寸、形状或类型的元件或材料。
为了本文所述的公开实施例的方面的目的,例如,基底215可为半导体晶片,如,200mm、300mm、450mm或任何其它期望直径的基底、适于由基底处理设备100处理的任何其它类型的基底、坯件基底,或具有类似于基底的特征如一定大小或特定质量的制品。基底处理设备100为典型的基底处理工具,其示为具有普通的成批处理工具构造。在备选实施例中,基底设备可为任何期望的类型,如分类机、堆料机、计量工具等。在该实施例中,设备100可大体上具有常压区段105,例如,形成微环境,以及邻接的气氛隔离或密封(例如,与外部气氛密封)区段(例如,气氛密封区段)110,例如,该区段可装备成用作真空室。在备选实施例中,气氛密封区段110可保持惰性气体(例如,N2)或任何其它隔离气氛。
在公开的实施例的一个方面中,常压区段105通常具有一个或多个基底保持盒115,以及常压机器人120。常压机器人120可为任何适合的机器人。仅出于举例的目的,常压机器人可大致类似于下文所述的传递机器人130,150。常压机器人120可适于将基底输送至常压区段105内的任何地点。例如,常压机器人120可在基底保持盒115、负载锁135与负载锁140之间输送基底。常压机器人120还可输送基底215往返于位于常压区段105内的对准器162。
气氛密封的区段110可具有一个或多个处理模块PM1-PM6(本文中大体上称为处理模块125),以及真空机器人130。处理模块125可为任何类型,如,材料沉积、蚀刻、烘烤、抛光、离子注入清洁等。如可认识到的那样,各个处理模块125相对于期望的坐标系(如机器人坐标系)的位置可与控制器170套准。在公开的实施例的一个方面中,一个或多个处理模块还可在基底处理设备100内的基底上执行处理操作,其不同于由其它处理模块执行的其它处理操作。与各个处理模块125相关联的操作还可与控制器170套准。在备选实施例中,处理模块可执行相同的处理操作。气氛密封区段110还可具有称为负载锁135,140的一个或多个中间室。图1中所示的实施例具有两个负载锁,但在其它方面中,气氛密封区段110可具有任何适合数目的负载锁。负载锁135和140用作对接装置,以允许基底在常压区段105与气氛密封区段110之间传递,而不会破坏气氛密封区段110内密封的任何真空或其它气氛的完整性。根据公开的实施例的一个方面,处理模块和/或负载锁可布置在公共的基底输送平面(例如,用于基底往返于模块的输送路径可为共面的)。
基底处理设备100大体上包括控制器170,控制器170控制基底处理设备100的操作。控制器170具有处理器173和存储器178。存储器178可包括用于实现本文所述的基底处理设备100及其构件的操作的计算机可读代码。例如,存储器178还可包括处理参数,如,处理模块和设备的区段105,110的其它部分或站的温度和/或压力,待处理的基底215的临时信息,以及用于基底的度量信息等。在公开的实施例的一个方面中,控制器170可具有群集架构,如,名称为"ScalableMotionControlSystem"且于2005年7月11提交的美国专利申请第11/178,615号中描述的那样,该申请的公开内容通过引用以其整体并入本文中。在其它方面中,控制器可具有任何适合的控制架构。
还参看图2,在公开的实施例的一个方面中,传递机器人130(其可大致类似于常压机器人120)可包括驱动区段150和一个或多个臂155A,155B。臂155A,155B可附接到驱动区段150上,例如,如下文将描述的三轴或四轴驱动系统。例如在附图中示为三连杆SCARA臂的臂155A,155B可同轴地联接到驱动区段150上,且可垂直地堆叠在彼此顶部上,以允许独立的theta运动(例如,使用四轴驱动件)或联接的theta运动(例如,使用三轴驱动件),其中联接的theta运动为机器人臂作为一个单元围绕肩部轴线SX的大致没有延伸或收缩的旋转。各个臂均由一对马达驱动,且可具有任何适合的驱动滑轮布置。在一方面,出于非限制性实例的目的,各个臂的肩部滑轮、肘部滑轮和腕部滑轮之间的直径比可为1:1:2的比率或2:1:2的比率。为了例如使用1:1:2的比率延伸各个臂,成对的马达中的各个马达均以大致相等且相反方向旋转。为了例如使用2:1:2的比率延伸各个臂,肩部滑轮大致保持固定(例如,大致不会旋转),且联接到上臂上的马达旋转来延伸臂。theta运动通过使马达以相同速度沿大致相同的方向旋转而受控。在末端执行器在相同平面上的情况下,如本文所述,各个臂相对于彼此的theta运动受限,然而如果臂一起移动,则臂可沿theta无限地移动。如可认识到的那样,在末端执行器未在相同平面上的情况下,也如下文所述,各个臂均可在各个臂独立于其它臂受驱动时,如在使用四轴驱动件时,沿theta无限地移动。
将注意的是,相应的臂155A,155B的上臂155UA,155UB和前臂155FA,155FB可大致长度上相等或长度上不等。例如,上臂155UA,155UB可比前臂155FA,155FB更长,或反之亦然。名称为"UnequalLinkScaraArm"且于2005年7月11日提交的美国专利申请第11/179,762号中描述了不等的臂的一个实例,该申请的公开内容通过引用以其整体并入本文中。
作为非限制性实例,参看图2(还见图4A),相对于大致相等长度的臂区段,肩部轴线SX与各个肘部轴线EXA,EXB之间的距离L1可与各个肘部轴线EXA,EXB与相应的一个腕部轴线WXA,WXB之间的距离L2相同。举例来说,相对于不等的臂长度区段(见图2A),肩部轴线SX与各个肘部轴线EXA,EXB之间的距离L1可大于或小于各个肘部轴线EXA,EXB与相应的一个腕部轴线WXA,WXB之间的距离L2'(在图2A中,距离L2'较大)。如可认识到的那样,在前臂区段长度大于相应的上臂区段长度的情况下,允许腕部轴线WXA,WXB比如果前臂和上臂具有大致相同长度时收缩更大的程度。例如,在末端执行器155EA,155EB大致在如本文所述的相同平面中的情况下,摆动半径直径可由基底直径且例如代替臂的肘部的腕部来限制。为了最大限度地减小摆动半径,臂的收缩位置最大限度地减小,以便晶片中心尽可能接近机器人收缩位置处的机器人旋转中心SX。例如,使前臂长度L2,L2'大于上臂的长度L1允许各个大致共面的腕部在相比于具有大致相等的前臂和上臂长度的臂时进一步收缩。
在公开的实施例的一个方面中(具有大致相等长度或不等长度的臂连杆),允许基底中心执行从收缩位置至径向定位站(例如,相对于机器人的肩部轴线SX径向地定位)的径向路径。应当注意的是,沿径向路径的基底旋转量可沿路径通过例如肘部滑轮383,389(图3A)与相应的腕部滑轮384,399(图3A)之间的适合的"齿轮"比来最大限度地减小。使用适合的滑轮比,可在末端执行器路径结束的站处大致消除基底旋转。使用不等长度的上臂和前臂连杆作为实例且参看图2K,末端执行器围绕基底(例如,晶片旋转)的中心的旋转量例如示为2:1的肘部/腕部滑轮比。还参看图2L,末端执行器围绕基底的中心的旋转量示为例如1.7:1的肘部/腕部滑轮比。图2M-2O示出了例如使用1.7:1肘部/腕部比的在完全收缩位置与完全延伸位置之间的臂155A的延伸,使得晶片例如旋转了最大2.5度。将注意的是,以上滑轮直径比仅为示例性的,且应当理解的是,滑轮可具有任何适合的直径比。还将注意的是,在延伸期间基底的旋转可相对于具有大致相同长度的上臂和前臂以大致类似于上文所述的方式最大限度地减小。
末端执行器可以以任何适合的方式构造成用于保持一个或多个基底215。例如,末端执行器155EA,155EB示为具有用于保持单个基底的单个叶片,但应当理解的是,末端执行器可具有用于保持多个基底的多个叶片。举例来说,末端执行器155EH(图2P)可具有水平地布置成一排的任何适合数目的基底保持叶片BH1,BH2,以用于保持并排的多个基底,或末端执行器155EV(图2Q)可具有垂直地布置成叠层的任何适合数目的基底保持叶片BV1,BV2,以用于保持一个在另一个上方的多个基底。在一方面,末端执行器155EA,155EB可为边缘抓持、真空抓持、主动抓持或被动抓持的末端执行器。在公开的实施例的一个方面中,末端执行器可联接到上臂155UA,155UB和前臂155FA,155FB中相应一者上,以便末端执行器具有预定的角关系。例如,参看图2B-2F,末端执行器之间的角θ可为任何适合的角。在一方面,末端执行器155EA,155EB之间的角θ可与沿径向布置的处理模块(例如,如群集工具100'的处理模块PM25,PM26)之间的角θ'大致相同。仅出于示例的目的,角θ和/或角θ'可为大约60度,但在其它方面中,角可大于或小于60度。如可认识到的那样,臂155A,155B可构造成使得末端执行器155EA,155EB之间的角θ在两个臂155A,155B收缩(图2C和图2E)时,在两个臂155A,155B延伸(图2D)时,以及在一个臂155B收缩而另一个臂155A至少相对于臂定位成用以接近邻近的处理模块时延伸(图2B)时,大致得到保持。如可认识到的那样,在各个臂均围绕肩部轴线SX独立地旋转时,末端执行器的角可匹配相应的非相邻处理模块(例如,非相邻的处理模块由其它处理模块分开)的对应的角,末端执行器延伸到处理模块中。图2G-2J示出了具有带预定角θ的末端执行器155EA,155EB的臂155A,155B的延伸部,该角θ与处理工具100'的处理模块PM21-PM26之间的角θ'大致相同。图2G示出了收缩的两个臂155A,155B。图2H示出了分别延伸到处理模块PM26,PM25中的两个臂155A,155B。图2I示出了臂155B延伸到处理模块PM25中且臂155A收缩。图2J示出了臂155A延伸到处理模块PM26中且臂155B收缩。
驱动区段150例如可从控制器170接收命令,且作为响应,引导臂155A,155B的径向运动、周向运动、升降运动、复合运动和其它运动。臂155A,155B可以以任何适合的方式安装到驱动区段150上。各个臂155A,155B均可包括在肩部接头轴线SX处可旋转地安装到驱动区段上的上臂区段155UA,155UB、在肘部轴线EXA,EXB处可旋转地安装到上臂区段155UA,155UB的前臂区段,以及在腕部轴线WXA,WXB处可旋转地安装到前臂区段155FA,155FB上的末端执行器155EA,155EB。
在公开的实施例的一个方面中,传递机器人130可安装在气氛密封区段110(见图1)的中心室175中。控制器170可操作成用以循环开口180,185,且协调传递机器人130的操作,以用于在处理模块125、负载锁135和负载锁140之间输送基底。应当理解的是,尽管传递机器人120,130示为和描述为具有SCARA型机器人臂,但传递机器人可包括任何适合的臂构造,如,铰接臂机器人、蛙腿型设备,或双对称输送设备。
现在参看图3,示出了根据公开的实施例的一个方面的示例性驱动区段150。在一方面,驱动件可具有同轴驱动布置,而在其它方面,驱动区段可具有任何适合的驱动布置。美国专利第6485250号、第5720590号、第5899658号和第5813823号中描述了驱动区段布置的适合的实例,这些专利的公开内容通过引用以其整体并入本文中。驱动系统布置的其它适合的实例包括名称为"RobotDrivewithMagneticSpindleBearings"且于2008年7月27日提交的美国专利申请第12/163,996号中描述的那些,该申请的公开内容通过引用以其整体并入本文中。在此方面,驱动区段150包括壳体310,壳体310用于至少部分地收纳具有四个驱动轴301-304和四个马达342,344,346,348(例如,4自由度马达)的四同轴驱动轴组件300。在实施例的其它方面,驱动区段150可具有任何适合数目的驱动轴和马达,例如,如两个或三个同轴马达,或四个以上的同轴马达,以及相关联的驱动轴。第一马达342包括定子342S和连接到外轴304上的转子342R。第二马达344包括定子344S和连接到轴303上的转子344R。第三马达346包括定子346S和连接到轴302上的转子346R。第四马达348包括定子348S和连接到第四轴或内轴301上的转子348R。四个定子342S,344S,346S,348S在壳体内的不同垂直高度或地点处静止地附接到壳体310上。各个定子342S,344S,346S,348S大体上包括电磁线圈。各个转子342R,344R,346R,348R大体上包括永磁铁,但作为备选可包括磁感应转子,磁感应转子不具有永磁铁。在传递机器人130用于密封环境(如,仅出于非限制性实例的目的,真空环境)的情况下,套筒362可位于转子342R,344R,346R,348R与定子342S,344S,346S,348S之间,以便同轴驱动轴组件300位于密封环境中,且定子位于密封环境外。应当认识到的是,如果传递机器人130仅旨在在常压环境下使用,如在基底处理设备100的常压区段105内(图1),则不必提供套筒362。
第四轴或内轴301从底部或第四定子348S延伸,且包括转子348R,转子348R与定子348S大致对准。轴302从第三定子346S延伸,且包括转子346R,转子346R与定子346S大致对准。轴303从第二定子344S延伸,且包括转子344R,转子344R与定子344S大致对准。轴304从顶部或第一定子342S延伸,且包括转子342R,转子342R与定子342S大致对准。各种轴承350-353围绕轴301-304和壳体310提供,以允许各个轴301-304可相对于彼此和壳体310独立地旋转。将注意的是,各个轴均可设有位置传感器371-374。位置传感器371-374可用于将关于相应的轴301-304相对于彼此和/或相对于壳体310的旋转位置的信号提供给任何适合的控制器,如控制器170。传感器371-374可为任何适合的传感器,如,出于非限制性实例的目的,光学传感器或感应传感器。
还参看图2、图3A和图3B,如上文所述,传递机器人130包括两个臂155A,155B。将注意的是,本文相对于公开的实施例的方面描述的传递机器人的两个(或多个)臂可允许大致同时拾取和放置基底(例如,两个臂大致同时延伸和收缩以用于拾取和放置基底),或允许几乎同时拾取和放置基底(例如,第一臂拾取或放置基底,且大致紧接着由第一臂拾取或放置,第二臂拾取或放置基底)。在公开的实施例的一个方面中,臂155A的上臂155UA固定地附接到外轴304上,使得上臂155UA与轴304一起在旋转中心轴线(例如,肩部轴线SX)上旋转。滑轮380固定地附接到轴303上。上臂155UA包括支柱381和可旋转地安装到支柱381上的滑轮382。支柱381静止地安装到上臂155UA的内表面上。第一组传动部件390在滑轮380与滑轮382之间延伸。应当认识到的是,任何适合类型的传动部件都可用于联接滑轮380,382,例如,如皮带、带或链。还应当实现的是,尽管示出了联接滑轮380,382的两个传动部件,但任何适合数目的传动部件都可用于联接滑轮380,382(例如,多于或少于两个)。轴382S固定地联接到滑轮382上,以便轴382S围绕肘部轴线EXA与滑轮一起旋转。轴382S可以以任何适合的方式可旋转地支承在支柱381上。前臂155FA固定地安装到轴382S上,以便前臂155FA围绕肘部轴线EXA与轴382S一起旋转。前臂155FA包括可旋转地支承在支柱381的顶端上的滑轮383。前臂155FA还包括支柱385和可旋转地安装到支柱385上的滑轮384。第二组传动部件391(大致类似于传动部件390)在滑轮383,384之间延伸且联接滑轮383,384。末端执行器155EA固定地安装到滑轮384上,以便滑轮384和末端执行器155EA围绕腕部轴线WXA旋转。如可认识到的那样,上臂155UA和前臂155FA由相应的一个轴304,303独立地驱动(例如,旋转),以允许臂155A的独立旋转T1和延伸R1,同时末端执行器155EA的旋转为从属的,以便当臂沿R1延伸和收缩时,末端执行器的纵轴线保持与延伸和收缩轴线R1大致对准。在实施例的其它方面中,驱动区段150可包括附加的马达和驱动轴,以便末端执行器155EA还围绕腕部轴线WXA独立地旋转。
臂155B的上臂155UB固定地附接到内轴301上,使得上臂155UB在中心旋转轴线(例如,肩部轴线SX)上与轴301一起旋转。滑轮386固定地附接到轴302上。上臂155UB包括支柱388和可旋转地安装到支柱388上的滑轮387。支柱388静止地安装到上臂155UB的内表面上。第一组传动部件392(大致类似于传动部件390)在滑轮386与滑轮387之间延伸。轴387S固定地联接到滑轮387上,以便轴387S围绕肘部轴线EXB与滑轮一起旋转。轴387S可以以任何适合的方式可旋转地支承在支柱388上。前臂155FB固定地安装到轴387S上,以便前臂155FB围绕肘部轴线EXB与轴387S一起旋转。前臂155FB包括可旋转地支承在支柱388的顶端上的滑轮389。前臂155FB还包括支柱398和可旋转地安装到支柱398上的滑轮399。第二组传动部件393(大致类似于传动部件390)在滑轮389,399之间延伸且联接滑轮389,399。末端执行器155EB固定地安装到滑轮399上,以便滑轮399和末端执行器155EB围绕腕部轴线WXB旋转。如可认识到的那样,上臂155UB和前臂155FB由相应的一个轴302,301独立地驱动(例如,旋转),以允许臂155B的独立旋转T2和延伸R2,同时末端执行器155EB的旋转为从属的,以便当臂沿R2延伸和收缩时,末端执行器的纵轴线保持与延伸和收缩轴线R2大致对准。在备选实施例中,驱动区段150可包括附加的马达和驱动轴,以便末端执行器155EB还可围绕腕部轴线WXB独立地旋转。
在另一方面,参看图12,末端执行器围绕相应的腕部轴线WXA,WXB的旋转可在延伸和收缩期间以任何适合的方式(如,通过连杆机构155LFA,155LUA,155LFB,155LUB)从属于相应的上臂和前臂(例如,非独立驱动)中的一者或多者。例如,参看臂155A,末端执行器155EA、前臂155FA和上臂155UA中的各个均分别具有延伸部或联接部EEXT,FEXT,UEXT。延伸部EEXT,FEXT,UEXT构造成用以将相应的一个连杆机构155LFA,155LUA,155LFB,155LUB联接到末端执行器155EA、前臂155FA和上臂155UA中的相应一者上。在此方面,连杆机构155LUA的第一端部联接到上臂155UA的延伸部UEXT上,且连杆机构155LUA的第二端部联接到前臂155FA的延伸部FEXT上,以便连杆机构155LUA在臂155A的延伸和收缩期间大致平行于上臂155UA。连杆机构155LFA的第一端部联接到前臂155FA的延伸部FEXT上,且连杆机构155LFA的第二端部联接到末端执行器155EA的延伸部EEXT上,以便连杆机构155LFA在臂155A延伸和收缩期间大致平行于前臂155FA。如可认识到的那样,当上臂155UA和前臂155FA旋转来用于延伸和收缩时,连杆机构155LUA,155LFA将末端执行器保持在预定定向(其在此方面沿线1200)。将注意的是,臂155B'包括延伸部或联接部EEXT,FEXT,UEXT和连杆机构155LFB,155LUB,其类似于臂155A'的延伸部和连杆机构,使得末端执行器155EB在延伸和收缩期间沿线1201保持。同时应注意的是,连杆机构155LFA,155LUA,155LFB,155LUB可应用于根据公开的实施例的方面的本文所述的任何机器人臂构造上。
又参看图1、图2、图3A和图3B,在此方面,轴382S,387S适合尺寸确定为以便末端执行器155EA,155EB的输送平面TP共面。末端执行器155EA,155EB的共面输送平面可允许输送基底往返于基底保持站,如,处理模块125、负载锁135,140和盒115,而大致没有任何臂155A,155B的Z行进或垂直行进。因此,大致同时传递可由至围绕输送室的不同地点和定向处的一个以上的模块或负载锁的臂实现。在备选实施例中,驱动区段150可包括Z行进马达以允许臂的Z移动。如可认识到的那样,Z运动可构建在处理模块和/或机器人所服务的负载锁中,以便基底可升起或置于末端执行器(例如,传递往返于末端执行器)上。
还参看图3C-3H,示出了根据公开的实施例的一个方面的另一个驱动系统1300。这里,驱动系统1300包括由偏移马达布置1301驱动的同轴心轴布置1310。如可认识到的那样,马达布置1301可为包括针对各个驱动轴的物理上独立的马达(例如,马达垂直地和/或水平地与彼此间隔开)的任何适合的马达,或马达可大致类似于上文参照图3所述的马达布置。在此方面,马达布置1301可位于处理设备100或马达壳体1300H的常压区中,而驱动机器人臂区段的驱动轴1311-1314的部分位于处理设备100的密封环境和/或受控环境中。马达布置中的各个马达均可以以任何适合的方式联接到相应的驱动滑轮DP1,DP2,DP3,DP4上,如,通过皮带、线缆、齿轮或任何其它适合的传动部件。如可认识到的那样,驱动系统1300还可包括大致类似于上文参照图3所述的Z轴马达312的Z轴马达。
如图3E-3H中可最佳可见那样,同轴心轴布置1310包括四个驱动轴1311-1314。如可认识到的那样,驱动系统1300不限于四个驱动轴(例如,四轴驱动件),且可具有多于或少于四个驱动轴(连同对应的驱动马达)。最外部的驱动轴1311联接到驱动滑轮DP1上。驱动轴1312联接到驱动滑轮DP2上。驱动轴1313联接到驱动滑轮DP3上。最内部的驱动轴1314联接到驱动滑轮DP4上。如可认识到的那样,驱动轴与其相应的滑轮之间的联接使得当滑轮被驱动时,相应的驱动轴与滑轮一起被驱动。这里,驱动轴1311-1314由嵌入的轴承布置沿径向和沿轴向支承,轴承布置包括轴承1320-1323,但可以以任何其它适合的方式被支承。例如,轴承1320的外环1320A使用任何适合的紧固件如螺栓或螺钉固定地附接到壳体1300H的安装法兰1300X上。轴承1320的内环1320B可以以任何适合的方式如利用螺栓或螺钉固定到滑轮DP1上和固定到驱动轴1311上。轴承1321的外环1321A还固定到轴承1320的内环1320B上,使得轴承1321从属于轴承1320的内环1320B。轴承1321的内环1321B可固定到滑轮DP2和驱动轴1312上。轴承1322的外环1322A还固定到轴承1321的内环1321B上,使得轴承1322从属于轴承1321的内环1321B。轴承1322的内环1322B可固定到滑轮DP3和驱动轴1313上。轴承1323的外环1323A可以以任何适合的方式固定到驱动轴1313的内部上,如,通过压配合/摩擦配合和/或置于驱动轴1313的底部处的盖。轴承1323的内环1323B支承驱动轴1314,且以任何适合的方式固定地附接到驱动轴1314上。轴承1323的内环1323B还固定到驱动滑轮DP4(直接地或经由轴1314)上,该滑轮也由轴承1323的内环1323B支承。
如上文所述,驱动系统1300的马达壳体1300H可位于处理工具100的常压区段中,且驱动臂区段的驱动轴1311-1314的部分可位于处理工具100的密封部分和/或受控常压部分中。适合的密封件如密封件FS1-FS8可设置在驱动轴1311-1314之间,以及在驱动轴1311与法兰1300X之间。尽管两个密封件示为在各个驱动轴1311-1314之间和在法兰1300X与驱动轴1311之间,但应当理解的是,多于或少于两个的密封件可设置在这些区域中。例如,密封件FS1-FS8可为铁磁流体密封件,或能够将壳体1300H的气氛与处理工具100的气氛密封的任何其它适合的密封件。密封件FS1-FS8可以以任何适合的方式保持就位,如,通过卡环、夹具或压配合/或过盈配合。
驱动系统1300的驱动轴1311-1314可以以大致类似于上文参照图3和图3A所述的那样的方式联接到相应的臂区段上。例如,还参看图3A,臂155A的上臂155UA固定地附接到外轴1311上,使得上臂155UA与轴1311一起在旋转中心轴线(例如,肩部轴线SX)上旋转。滑轮380固定地附接到轴1312上。上臂155UA包括支柱381和可旋转地安装到支柱381上的滑轮382。支柱381静止地安装到上臂155UA的内表面上。第一组传动部件390在滑轮380与滑轮382之间延伸。应当认识到的是,任何适合类型的传动部件都可用于联接滑轮380,382,例如,如皮带、带或链。还应当认识到的是,尽管示出了联接滑轮380,382的两个传动部件,但任何适合数目的传动部件都可用于联接滑轮380,382(例如,多于或少于两个)。轴382S固定地联接到滑轮382上,以便轴382S围绕肘部轴线EXA与滑轮一起旋转。轴382S可以以任何适合的方式可旋转地支承在支柱381上。前臂155FA固定地安装到轴382S上,以便前臂155FA围绕肘部轴线EXA与轴382S一起旋转。前臂155FA包括可旋转地支承在支柱381的顶端上的滑轮383。前臂155FA还包括支柱385和可旋转地安装到支柱385上的滑轮384。第二组传动部件391(大致类似于传动部件390)在滑轮383,384之间延伸且联接滑轮383,384。末端执行器155EA固定地安装到滑轮384上,以便滑轮384和末端执行器155EA围绕腕部轴线WXA旋转。如可认识到的那样,上臂155UA和前臂155FA由相应的一个轴1311,1312独立地驱动(例如,旋转),以允许臂155A的独立旋转T1和延伸R1,同时末端执行器155EA的旋转为从属的,以便当臂沿R1延伸和收缩时,末端执行器的纵轴线保持与延伸和收缩轴线R1大致对准。在备选实施例中,驱动区段150可包括附加的马达和驱动轴,以便末端执行器155EA还围绕腕部轴线WXA独立地旋转。
臂155B的上臂155UB固定地附接到内轴1314上,使得上臂155UB在中心旋转轴线(例如,肩部轴线SX)上与轴1314一起旋转。滑轮386固定地附接到轴1313上。上臂155UB包括支柱388和可旋转地安装到支柱388上的滑轮387。支柱388静止地安装到上臂155UB的内表面上。第一组传动部件392(大致类似于传动部件390)在滑轮386与滑轮387之间延伸。轴387S固定地联接到滑轮387上,以便轴387S围绕肘部轴线EXB与滑轮一起旋转。轴387S可以以任何适合的方式可旋转地支承在支柱388上。前臂155FB固定地安装到轴387S上,以便前臂155FB围绕肘部轴线EXB与轴387S一起旋转。前臂155FB包括可旋转地支承在支柱388的顶端上的滑轮389。前臂155FB还包括支柱398和可旋转地安装到支柱398上的滑轮399。第二组传动部件393(大致类似于传动部件390)在滑轮389,399之间延伸且联接滑轮389,399。末端执行器155EB固定地安装到滑轮399上,以便滑轮399和末端执行器155EB围绕腕部轴线WXB旋转。如可认识到的那样,上臂155UB和前臂155FB由相应的一个轴1313,1314独立地驱动(例如,旋转),以允许臂155B的独立旋转T2和延伸R2,同时末端执行器155EB的旋转为从属的,以便当臂沿R2延伸和收缩时,末端执行器的纵轴线保持与延伸和收缩轴线R2大致对准。如可认识到的那样,驱动区段150可包括附加的马达和驱动轴,以便末端执行器155EB还围绕腕部轴线WXB独立地旋转。
参看图4A-4H,将描述例如使用四轴驱动件的传递机器人130的操作臂155A。应当理解的是,臂155B的操作大致类似于下文参照臂155A所述的操作。在此方面,传递机器人130示为位于传递室400内。图4H示出了传递室400的侧视图。将注意到的是,传递室包括可密封的孔口或端口400P,其可以以任何适合的方式如利用闸阀(未示出)来密封。端口400P的高度H和宽度W可最小化,使得具有在其上的基底的末端执行器155EA,155EB可以以最小间隙穿过端口。传递室400可大致类似于上文所述的中心室175。传递室包括处理模块125(PM1-PM4)附接到其上的开口或闸阀180。如上文所述,臂155A,155B的传递平面TP(例如,末端执行器以及前臂和腕部)(图3A)共面,以便臂155A,155B的末端执行器155EA,155EB不可在传递机器人的两个臂155A,155B围绕肩部轴线SX旋转的情况下接近相同的处理模块。如可认识到的那样,各个臂155A,155B能够接近附接到传递室400上的所有处理模块(以及未示出的负载锁)。例如,在一个或多个臂适当旋转的情况下,各个臂均能够接近相邻的处理模块、交错间隔开的处理模块,以及位于分开大约180度的处理模块。
如可在图4A中所见,臂155A,155B布置成以便末端执行器155EA,155EB与相邻的处理模块PM1,PM2对准。为了延长臂155A以便末端执行器155EA进入处理模块PM2,马达342使轴304相对于轴303旋转,同时轴303保持大致静止。然而,轴303可在延伸和收缩期间略微旋转,以利用整个可动臂组件155A的旋转的开始或结束来加速传递过程。在轴303(和滑轮380)保持静止且上臂155UA移动的情况下,滑轮382通过传动部件390旋转。这继而又使前臂155FA围绕轴线EXA旋转。由于滑轮383静止地附接到支柱381上,且由于支柱381静止地附接到前臂155FA上,故滑轮384通过传动部件391相对于前臂155FA旋转。滑轮380,382,384可相对于彼此确定尺寸,以允许末端执行器155EA沿延伸/收缩轴线RI沿径向直线移入和移出,这可在图4A中看到。如可认识到的那样,臂155B的延伸和收缩可以以大致类似的方式发生,其中马达348使轴301相对于轴302旋转。
使臂155A旋转(T1旋转)以便臂从处理模块PM2移动至处理模块PM3通过两个马达342和344的操作发生,以便轴304,303如图4B中所示沿相同的方向大致同时地在大致相同的速度下旋转。一旦臂155A定位成以便末端执行器155EA与处理模块PM3对准,则臂可以以大致类似于如图4D中所示的上文所述那样延伸和收缩。同样,为了使臂155A旋转(T1旋转)以便臂从处理模块PM3移动至处理模块PM4,两个马达342和344操作成以便轴304,303如图4E中所示那样沿相同的方向大致同时地在大致相同的速度下旋转。一旦臂155A定位成以便末端执行器155EA与处理模块PM4对准,则臂可以以大致类似于如图4G中所示的上文所述那样延伸和收缩。如可认识到的那样,如图4A-4G中所示的例如沿顺时针方向的臂155A的旋转大致限于旋转点,在该处,末端执行器大致分开180度,例如,由于传递平面TP、前臂155FA,155FB和腕部位于相同平面上(例如,前臂位于公共平面上,腕部位于公共平面上,且末端执行器/基底沿公共传递平面TP定位,例如,见图3A)。因此,输送臂的输送路径R1,R2相对于彼此成角,其中范围从相邻基底保持地点到基底保持地点的该角大致分开180度。
如可认识到的那样,在末端执行器155EA,155EB在一些情形中设置在大致相同的传递平面TP(图3A)中的情况下,末端执行器155EA,155EB不能出穿过彼此(例如,一个臂阻挡另一个臂的旋转)。因此,独立的臂155A,155B的theta移动受限或部分独立,在此情况下,臂155A,155B必须作为一个单元(例如,较长处理移动)围绕肩部轴线SX旋转至待接近的"解锁"站。在其它方面,臂155EA,155EB可独立于彼此移动,以用于接近分开达到180度的站,而一个臂不会阻挡另一个臂接近站(例如,负载锁、处理模块等)。例如,参看图4I-4K,且示出了具有处理模块PM和负载锁模块LLM的示例性传递室TC。应当理解的是,传递室可具有带任何适合数目的处理模块和负载锁模块的任何构造。如图4J-4L中可见,各个臂155A,155B能够在没有其它臂155A,155B干扰的情况下使其相应的末端执行器155EA,155EB移动(例如,较短的处理移动)来接近达到分开大约180度的站。超过大约180度的臂155A,155B的任何独立旋转都将导致一个臂155A,155B试图传递如图4L-4N中所示的其它臂155A,155B,这在末端执行器设置在相同平面TP中时是不可能的。为了接近超过180度的站,两个臂155A,155B必须围绕肩部轴线SX同时地且作为一个单元沿相同方向旋转。控制器如控制器170(图1)可构造成用以识别哪些站可使用较短处理移动接近,而哪些站可使用较长处理移动接近。在机器人操作期间,控制器170构造成使待接近的站"解锁"(例如,通过向马达驱动件发出适合的命令来使臂旋转),在该处,此类接近不可利用较短接近移动来执行。例如,参看图4I和图4L,如果末端执行器155EA从处理模块PM1移动至处理模块PM4,则控制器170构造成用以识别独立于臂155B来移动臂155A来将末端执行器155EA置于处理模块PM4处可导致臂155A,155B之间的干扰。因此,如果臂将干扰彼此,代替使臂155A独立地移动,控制器可使臂155A,155B作为一个单元(例如,使臂同时沿相同方向且以相同或以不同的速度移动)例如沿如图4O中所示的方向450移动,以解锁至处理模块PM4的通路,来允许末端执行器155EA接近处理模块PM4。
现在参看图5A和图5B,示出了根据公开的实施例的一个方面的另一个传递机器人530。除非另外指出的情况,则传递机器人530可大致类似于上文所述的传递机器人130。在此方面,传递机器人530包括驱动区段150,驱动区段150可大致类似于上文参照图3和图3C-3H所述的驱动区段或任何其它适合的驱动系统。如可认识到的那样,驱动区段150可包括Z轴驱动件312(图3)。Z轴驱动件312例如可以以任何适合的方式连接到驱动件150的壳体310上。Z轴驱动件312可构造成用以沿Z方向驱动壳体310,包括连接到其上的任何臂555A,555B,以便各个臂555A,555B的末端执行器555EA,555EB可移动到不同的传递平面。
在此方面,传递机器人530包括两个传递臂555A,555B。传递臂555A可大致类似于上文所述的传递臂155A,使得类似的特征具有类似的参考标号(例如,上臂555UA、前臂555FA和末端执行器555EA)。传递臂555A可以以大致类似于上文所述的那样的方式连接到驱动区段(图3)的轴304,303上。传递臂555B还可大致类似于上文所述的传递臂155B,使得类似的特征具有类似的参考标号(例如,上臂555UB、前臂555FB和末端执行器555EB)。传递臂555B可以以大致类似于上文所述的那样的方式连接到驱动区段(图3)的轴302,301上。然而,在此方面,轴582S,587S(其对应于图3中的轴382S,387S)尺寸确定为以便臂555B能够独立于臂355A的旋转无限地且不断地旋转大约360度,且反之亦然。此外,臂555FB的前臂555FB可安装到上臂555UB的下侧上(而前臂155FB安装到图2中的上臂155UB的上侧上,例如,垂直相对的前臂),以便末端执行器555EB的传递平面TP2在末端执行器555EA的传递平面TP1附近但不共面,以大致最大限度地减小使用不同臂555A,555B传递基底所需的Z移动量。该非共面布置允许各个臂的独立操作,其中臂的延伸和收缩R1,R2可相对于彼此成角,以及允许基底在单个基底保持地点处的快速调换。将注意的是,传递平面TP1,TP2之间的间距可使得两个末端执行器555EA,555EB可通过传递端口如400P(图4H)配合,而大致没有或具有最小的末端执行器的Z运动。如可认识到的那样,在机器人530不能沿Z轴移动臂555A,555B的情况下,端口可具有比端口400P的高度H略大的高度,和/或Z移动可构建到处理模块和/或机器人530所服务的负载锁中。
现在参看图5C-5E,示出了根据公开的实施例的一个方面的另一个传递机器人6000。除非另外指出的情况,则传递机器人6000可大致类似于上文所述的传递机器人130。在此方面,传递机器人6000包括驱动区段150,驱动区段150可大致类似于本文例如如参照图3和图3C-3H所述的驱动区段或任何其它适合的驱动系统。如可认识到的那样,在一方面,驱动区段150可包括Z轴驱动件312(图3)。Z轴驱动件312例如可以以任何适合的方式连接到驱动件150的壳体310上。Z轴驱动件312可构造成用以沿Z方向驱动壳体310,包括连接到其上的任何臂6055A,6055B,以便各个臂6055A,6055B的末端执行器6055EA,6055EB可移动到不同的传递平面。在其它方面,驱动件可不包括Z轴驱动件。
在此方面,传递机器人6000包括两个独立的可动传递臂6055A,6055B。传递臂6055A可以以大致类似于上文所述的那样的方式连接到驱动区段(图3)的轴304,303上。传递臂6055B可以以大致类似于上文所述的那样的方式连接到驱动区段(图3)的轴302,301上。在此方面,各个臂6055A,6055B分别包括上臂6055UA,6055UB,前臂6055FA,6055FB和至少一个末端执行器6055EA,6055EB。然而,在此方面,臂6055A,6055B可构造成以便末端执行器6055EA,6055EB设置在公共平面上,如,传递平面TP,同时前臂6055FA,6055FB设置在不同平面上,以允许增大的臂旋转(例如,在与前臂和末端执行器位于相应的公共平面上时相比时),而大致不会限制臂延伸。仅出于举例的目的,在前臂设置在公共平面中且末端执行器设置在公共平面中时,如,上文参照图4A-4O所述,一个臂可旋转大约120度,而另一个臂保持大致静止(或以其它方式与基底保持站对准来用于拾取和放置基底)。在此方面,也仅出于举例的目的,在前臂设置在不同平面中且末端执行器设置在公共平面中时,一个臂可旋转大约180度,而另一个臂保持大致静止(或以其它方式与基底保持站对准来用于拾取和放置基底)。
以大致类似于上文参照图5A和图5B所述的那样的方式,轴6082,6087(例如,设置在相应的臂的肘部处)尺寸确定为以便臂6055A的前臂6055FA设置在不同于臂6055B的前臂6055FB的平面中。如可认识到的那样,臂6055A的末端执行器6055EA可安装到前臂6055FA的下侧上,以便两个末端执行器6055EA,6055EB设置在公共传递平面TP(例如,末端执行器共面)上,以大致最大限度地减小机器人臂的Z移动,和/或消除使用不同臂6055A,6055B传递基底所需的机器人臂的Z移动(如果基底保持站具有Z移动能力)。如图5E中最佳可见的那样,臂6055A的上臂和前臂6055UA,6055UB的长度可不同于臂6055B的上臂和前臂的长度。例如,上臂和前臂6055UA,6055FA的长度可比上臂和前臂6055UB,6055FB的长度更长,以便臂6055B可如下文将更详细描述那样旋转"穿过"臂6055A。如可认识到的那样,轴6087,6082还可尺寸确定为允许臂6055B旋转穿过臂6055A(例如,臂6055B的上臂和前臂6055UB,6055FB的堆叠高度SH小于臂6055A的上臂6055UA与末端执行器6055EA之间的距离DH)。
还参看图5G和图5F,将描述传递机器人6000的操作。以类似于上文所述的那样的方式,末端执行器6055EA,6055EB之间的最小角α可大致与沿径向布置的处理模块(例如,如图4A中的处理模块PM4,PM3)之间的角θ'大致相同。仅出于示例的目的,角α可为大约60度,但在其它方面,角可大于或小于60度,如,当处理较大或较小的基底时。在此方面,参看图5F,末端执行器6055EA可与处理模块PM1对准,以用于传递基底WA往/返于处理模块PM1。末端执行器6055EB可与负载锁140对准,以用于传递基底WB往/返于负载锁140。这里,负载锁140和处理模块PM1沿径向设置成与彼此分开β度。角β可为任何适合的角,且仅出于示例的目的,可为大约120度。在其它方面,角β可大于或小于120度。在该实例中,基底WB传递至负载锁140,而基底WA传递至处理模块PM1。为了进行传递,两个臂6055A,6055B沿箭头6099方向旋转,因为注意到末端执行器6055EA,6055EB设置在相同平面中,且不可穿过彼此。臂6055B可移动穿过角β来使末端执行器6055EB和基底WB与处理模块PM1对准。臂6055A可移动穿过角β'(其在该实例中,仅出于示例的目的,为大约240度),以便末端执行器6055EA和基底WA与负载锁140对准。将注意的是,当臂6055A沿箭头6099方向旋转时,其穿过臂6055B,使得臂6055B的上臂6055UB和前臂6055FB在臂6055A的上臂6055UA与前臂6055FA(和末端执行器6055EA)之间传递(或"穿过")。
如可认识到的那样,独立臂6055A,6055B的theta移动可受限或部分地独立(例如,因为末端执行器6055EA,6055EB共面),在此情况下,臂6055A,6055B必须作为一个单元(例如,较长处理移动)围绕肩部轴线SX旋转,以"解锁"站,站以大致类似于上文所述的方式被接近,如,在控制器170的控制下。
如上文所述,臂如臂155A,155B(和臂6055A,6055B)(具有大致共面的末端执行器)可由三轴驱动系统驱动,使得各个臂的上臂155UA,155UB的theta移动相联(例如,上臂旋转,以便在上臂之间保持预定角)。参看图6,三轴驱动系统634大体上包括驱动轴组件641和三个马达642,644,646。驱动轴组件641具有三个驱动轴650A,650B,650C。如可认识到的那样,驱动系统可不限于三个马达和三个驱动轴。第一马达642包括定子648A和连接到中间轴650A上的转子660A。第二马达644包括定子648B和连接到外轴650B上的转子660B。第三马达646包括定子648C和连接到内轴650C上的转子660C。三个定子648A,648B,648C在沿管的不同垂直高度或地点处静止地附接到管或壳体652上。仅出于示范的目的,第一定子648A为中间定子,第二定子648B为顶部定子,而第三定子648C为底部定子。各个定子大体上包括电磁线圈。三个轴650A,650B和650C布置为同轴的轴。三个转子660A,660B,660C优选为包括永磁铁,但可作为备选包括不具有永磁铁的磁感应转子。套筒662优选为位于转子660与定子648之间,以允许机器人可在真空环境中可使用,其中驱动轴组件641位于真空环境中,而定子648位于真空环境外侧。然而,如果机器人仅旨在在常压环境中使用,则不必提供套筒662。
第三轴650C为内轴,且从底部定子648C延伸。内轴具有与底部定子648C对准的第三转子660C。中间轴650A从中间定子648A向上延伸。中间轴具有与第一定子648A对准的第一转子660A。外轴650B从顶部定子648B向上延伸。外轴具有与上定子648B对准的第二转子660B。各种轴承围绕轴650A-650C和管652提供,以允许各个轴均相对于彼此和管652独立地旋转。各个轴650A-650C均可设有位置传感器664。位置传感器664用于向控制器170(图1)发出轴650A-650C相对于彼此和/或相对于管652的旋转位置的信号。可使用任何适合的传感器,如,光学的或感应的。
这里,上臂155UA联接到外轴650B上,以便当外轴旋转时,上臂155UA与其一起旋转。上臂155UB联接到内轴350C上,以便当内轴旋转时,上臂155UB与其一起旋转。具有第一滑轮区段或上滑轮区段370A和第二滑轮区段或下滑轮区段670B的滑轮670联接到中间轴350A上,以便当中间轴旋转时,滑轮670(和滑轮区段670A,670B)与其一起旋转。如可认识到的那样,滑轮670可为一个整体件或两个滑轮区段670A,670B,其以任何适合的方式固定到彼此和轴650A上。滑轮区段670A经由传动机构392联接到臂155B的滑轮387上,而滑轮区段670B经由传动机构390联接到臂155A的滑轮382上。
三个马达642,644,646独立地移动,以独立地移动两个臂155A,155B来延伸和收缩。将注意的是,两个臂155A,155B可大致一起同时延伸,独立地一次一个延伸,或一个臂可延伸而另一个臂收缩。臂155A,155B可移动来延伸和收缩两个末端执行器155EA,155EB,以用于拾取和用于放置基底,且驱动件634可使整个可动臂组件(即,两个臂155A,155B)作为一个单元围绕肩部轴线SX旋转,以使臂155A,155B相对于处理模块、负载锁和/或臂位于其中的处理工具的任何其它特征再定向。
为了延伸和收缩臂155A,马达644被触动来使外轴650B关于中间轴650A旋转。作为优选,中间轴650A保持静止,同时臂155A延伸和收缩。然而,滑轮670在延伸和收缩期间略微移动,以利用整个可动臂组件的旋转的开始或结束来加速传递过程。在滑轮670保持大致静止且上臂155UA移动的情况下,滑轮382通过传动部件390旋转。这继而又使前臂155FA围绕肘部轴线EXA旋转。由于滑轮383静止地附接到支柱381上,且由于支柱静止地附接到上臂155UA上,故滑轮384通过传动部件391相对于前臂155FA旋转。将注意的是,滑轮直径比可为任何适合的比率,如,上文所述的那些,以便末端执行器(和其上的基底)沿径向直线移入和移出。
为了使臂155B延伸和收缩,马达646被促动来使内轴650C相对于中间轴650A旋转。作为优选,中间轴650A保持静止,同时臂155B延伸和收缩。然而,滑轮670在延伸或收缩期间略微移动,以利用整个可动臂组件的旋转的开始或结束来加速传递过程。在滑轮670保持大致静止且上臂155UB移动的情况下,滑轮387通过传动部件392旋转。这继而又使前臂155FB围绕肘部轴线EXB旋转。由于滑轮389静止地附接到支柱388上,且由于支柱388静止地附接到上臂155UB上,故滑轮399通过传动部件393相对于前臂155FB旋转。将注意的是,滑轮直径比可为任何适合的比率,如,上文所述的那些,以便末端执行器(和其上的基底)沿径向直线移入和移出。
马达642连同两个其它马达644,646一起使用,以便使整个臂组件围绕肩部轴线SX旋转。马达642旋转来使中间轴650A旋转,且因此使主滑轮670旋转。马达644,646以与马达642相同的方向和速度移动来使上臂155UA,155UB与滑轮670一起旋转。因此,传动部件390,392不使其相应的滑轮382,387旋转。因此,前臂155FA,155FB不相对于其相应的上臂155US,155UB旋转,且滑轮384,399不旋转来使末端执行器155EA,155EB旋转。如可认识到的那样,臂155A,155B围绕肩部轴线SX的旋转为联接的旋转(例如,两个臂作为一个单元一起旋转,同时保持上臂155UA,155UB之间的角),且臂的延伸和收缩可独立地或同时地执行。如还可认识到的那样,Z轴驱动件312(大致类似于上文所述的那样)可连接到驱动系统634上,以沿Z轴升高和降低臂155A,155B。
如可认识到的那样,本文所述的示例性传递机器人130,150允许基底的按顺序处理,其中一个或多个处理模块125在基底上执行单独的处理操作。例如,参看图4A,基底可使用臂155A,155B中的一个来置于处理模块PM1中。在处理模块PM1中完成处理之后,臂155A可从处理模块PM1除去基底,且将其置于处理模块PM2中。与基底从处理模块PM1传递至处理模块PM2大致同时,臂155B可将另一个基底从负载锁135传递至处理模块PM1。此类布置可提供基底例如从负载锁135经由处理模块PM1-PM4至负载锁140的大致连续的流动。
图7示意性地示出了传递机器人的臂130,530到处理模块中的示例性延伸。应当理解的是,图7中所示的大小仅为示例性的近似值,且大小可比所示的那些更大或更小。在备选实施例中,臂可延伸到处理模块中任何适合的水平距离,且在任何适合的垂直地点处。
图8和图10为传递室如传递室400的示例性顶部示意图。图9A和图9B为传递室400的示意性侧视图,其中传递室的内部高度在传递机器人包括Z驱动件时增大。应当理解的是,图8-10中所示的大小仅为示例性的近似值,且大小可比所示的那些更大或更小。应当理解的是,传递室可具有任何适合的构造。
参看图11,本文所述的机器人可连同控制器一起构造成用于在基底置于处理模块或站时使基底自动地定心。例如,一个或多个传感器1002,1003例如可置于端口附近,端口提供传递室与处理站1001之间的通路。当机器人1030使承载基底的末端执行器1030E延伸穿过端口时,传感器1002,1003可检测到基底的前缘和后缘中的一者或多者,且将对应于基底的一个或多个前缘和后缘的检测的检测信号传输至控制器。控制器170可以以任何适合的方式使用检测信号来确定基底例如相对于末端执行器1030E的位置的位置。控制器170可构造成用以沿X方向和Y方向中的一个或多个施加偏移XO,YO,以用于将基底置于预定位置上的处理站1001处。偏移XO,YO可由控制器取决于处理构件(例如,与基底直接地或间接地相互作用的构件)的热膨胀来计算,使得偏移为补偿构件的热增长的稳态偏移。在公开的实施例的一个方面中,一个以上的处理模块和/或负载锁(例如,见图1)的接近端口可具有类似的传感器布置。机器人1030可类似于前文所述的机器人。如可认识到的那样,机器人可实现两个机器人末端执行器上的基底的大致同时的多个自动基底定心。
现在参看图13,示出了基底处理设备2000。基底处理设备2000可大致类似于图1中的基底处理设备100。例如,基底处理设备2000可大体上具有常压区段2005,例如,形成微环境,以及邻接的气氛隔离或密封(例如,与外部气氛密封)区段(例如,气氛密封区段)2010,其例如可配备成用作为真空室。在备选实施例中,气氛密封区段110可保持惰性气体(例如,N2)或任何其它隔离气氛。常压区段可包括负载端口2015、机器人2020,且经由负载锁2035,2040联接到气氛密封区段2010上。气氛密封区段2010可为群集类型的工具形式,该工具具有围绕中心室2075沿径向布置的处理模块2025,其中各个处理模块相对于彼此以角θ成角。中心室2075可包括用于在负载锁2035,2040与处理模块2025之间传递基底的传递设备2030。在一方面,传递设备可大致类似于2002年9月17日公告的美国专利第6,450,755号中所述的传递设备,该专利的公开内容通过引用以其整体并入本文中。
还参看图14,传递设备2030可包括大致类似于上文所述的臂155A,155B的两个scara臂2055A,2055B和驱动区段。传递设备2030的驱动区段可为大致类似于上文参照图6所述的三轴驱动系统634的三轴同轴驱动系统。另一方面,传递设备2030的驱动系统可为大致类似于上文参照图3C-3H所述的那样的三轴同轴驱动系统(例如,具有驱动轴1314,或轴1311-1314中的任何一者,以及从驱动件除去的相应的滑轮/马达构件)。Z轴驱动件可联接到同轴驱动轴布置上,以用于提供沿Z方向行进来以大致类似于上文所述的那样的方式升高和/或降低臂。
各个臂均包括上臂2055UA,2055UB、围绕肘部轴线EXA,EXB安装到上臂上的前臂2055FA,2055FB,以及围绕腕部轴线WXA,WXB安装到前臂2055FA,2055FB上的至少一个末端执行器2055EA,2055EB。应注意的是,在一方面,末端执行器2055EA,2055EB可位于相同的传递平面TP上,以减小臂组件的Z运动的量。在其它方面,末端执行器可位于不同的传递平面上。在此方面,臂2055A,2055B围绕相应的肩部轴线SX1,SX2安装到基部部件2050上和由基部部件2050支承。例如,臂2055A围绕肩部轴线SX1安装到基部部件2050上,且臂2055B围绕肩部轴线SX2安装到基部部件上。基部部件2050可具有任何适合的形状和/或构造,且将注意的是,图中所示的三角形在性质上仅为示例性的。臂2055A,2055B的末端执行器2055EA,2055EB可布置成以便末端执行器2055EA,2055EB相对于彼此以角θ成角,以便末端执行器2055EA,2055EB以大致类似于上文参照臂155A,155B所述的那样的方式与成角的处理模块2025中的相邻一个对准。
基部部件2050可围绕驱动轴线TX联接到(例如,同轴驱动轴组件的旋转轴线)的驱动区段的第一驱动轴D1(例如,外驱动轴),以便当驱动轴D1旋转时,基部部件2050与其一起旋转。如图13中可见,各个肩部轴线SX1,SX2可相对于驱动轴线TX定位,以便肩部轴线沿相应的末端执行器2055EA,2055EB的延伸和收缩的线1501,1502定位。第一驱动滑轮DP1'可联接到驱动区段的第三驱动轴D3(例如,内驱动轴)上,以便当驱动轴D3旋转时,滑轮DP1'与其一起旋转。第一肩部滑轮SP1可围绕轴线SX1安装到轴上,其中第一肩部滑轮SP1以任何适合的方式联接到第一驱动滑轮DP1上,如,通过皮带、带、齿轮或任何其它适合的传动机构。肩部滑轮SP1可以以任何适合的方式联接到臂2055A上,以用于引起臂沿路径1501延伸和收缩。在此方面中,前臂2055FA和末端执行器2055EA的旋转可以以已知的方式(例如,如,具有2:1:1:2肩部-肘部-末端执行器滑轮比或任何其它适合的滑轮比)通过任何适合的传动系统2070A从属于上臂2055UA的旋转,以便臂2055A可仅使用一个驱动轴线和腕部轴线WXA延伸和收缩,且末端执行器2055EA在延伸和收缩期间保持与路径1501对准(以下文参照臂2055B所述的图15A和图15B中所示的类似方式)。应当认识到的是,在其它方面中,附加的驱动轴/马达可设在驱动区段中,以便上臂、前臂和末端执行器中的两个或多个可独立地被驱动。
第一驱动滑轮DP2'可联接到驱动区段的第二驱动轴D2(例如,中间驱动轴)上,以便当驱动轴D2旋转时,驱动滑轮DP2'与其一起旋转。第二肩部滑轮SP2可围绕轴线SX2安装在轴上,其中第二肩部滑轮SP2以任何适合的方式联接到第二驱动滑轮DP2上,如,通过皮带、带、齿轮或任何其它适合的传动机构。肩部滑轮SP2可以以任何适合的方式联接到臂2055B上,以用于引起臂沿路径1502延伸和收缩。在此方面,前臂2055FB和末端执行器2055EB的旋转可以以已知的方式(如,具有2:1:1:2肩部-肘部-末端执行器滑轮比或任何其它适合的滑轮比)通过任何适合的传动系统2070B从属于上臂2055UB的旋转,以便臂2055B可仅使用一个驱动轴线延伸和收缩,而腕部轴线WXB和末端执行器2055EB如图15A和图15B中所示那样在延伸和收缩期间保持与路径1502纵向地对准。应当认识到的是,在其它方面,附加的驱动轴/马达可设在驱动区段中,以便臂2055B的上臂、前臂和末端执行器中的两个或多个可独立地被驱动。
将注意的是,第一驱动滑轮DP1',DP2'和相应的肩部滑轮SP1,SP2之间的比率可为1:1的比率。然而,在备选实施例中,可在驱动滑轮与相应的肩部滑轮之间使用任何适合的比率。
参看图14A-14D,在公开的实施例的另一个方面中,传递设备2030可由两轴同轴驱动系统2099驱动,使得臂2055A,2055B的延伸和收缩联接。将注意的是,两轴驱动系统可大致类似于上文参照图3、图3C-3H和图6所述的那些,但仅具有两个驱动轴D1,D2和对应的马达。例如,示例性两轴驱动系统(大致类似于图3和图6中所示的驱动系统)在图14C中示出,具有由相应的马达1403,1404驱动的第一驱动轴D1和第二驱动轴D2,其中各个马达均包括定子1403S,1404S和转子1403R,1404R。作为另一个实例,另一个示例性两轴驱动系统(大致类似于图3C-3H中所示的驱动系统)在图14D中示出,具有通过滑轮DP1,DP2由相应的马达(未示出)驱动的第一驱动轴1311(D1)和第二驱动轴1312(D2)。驱动轴D1中的第一个可以以大致类似于上文所述的那样的方式联接到基部部件2050上。驱动轴D2中的第二个可联接到驱动滑轮DP1,DP2上,使得当第二驱动轴D2旋转时,驱动滑轮DP1,DP2与驱动轴D2一起旋转。在此方面,驱动滑轮DP1,DP2中的一个可以以任何适合的方式联接到相应的肩部滑轮SP1,SP2上,以便驱动滑轮和肩部滑轮沿相同方向旋转(例如,两者沿顺时针方向或两者沿反时针方向)。驱动滑轮DP1,DP2中的另一个可联接到相应的肩部滑轮SP1,SP2上,以便驱动滑轮和肩部滑轮沿相反方向旋转(例如,一个滑轮沿顺时针方向旋转,而另一个滑轮沿反时针方向旋转)。在此方面,驱动滑轮DP2和肩部滑轮SP2以任何适合的方式联接到彼此上,如,通过皮带、带、齿轮或任何其它适合的传动机构2060,以便滑轮DP2,SP2沿相同方向旋转。驱动滑轮DP1以任何适合的方式联接到肩部滑轮SP1上,如通过皮带、带、齿轮或任何其它适合的传动机构2062,以便滑轮DP1,SP1沿相反方向旋转。出于示例的目的,滑轮DP1,SP1在图14B中示为由"图8"的皮带/带布置联接,以便当轴D2旋转时,滑轮SP1,SP2沿相反方向旋转。如可认识到的那样,利用该两轴驱动布置和驱动滑轮DP1,DP2与相应的肩部滑轮SP1,SP2之间的对应传动机构,臂2055A,2055B可大致同时地延伸(例如,两个臂大致同时地延伸到基底保持地点且大致同时地从基底保持地点收缩,如,利用"图8"的皮带/带布置或任何其它适合的反向旋转驱动构造),或一个臂2055A,2055B可延伸,而另一个臂2055A,2055B收缩。在其它方面,驱动轴D2和肩部滑轮SP1,SP2之间的联接可大致类似于以下专利中描述的空转联接,名称为"SubstrateTransportApparatuswithMultipleMovableArmsUtilizingaMechanicalSwitchMechanism"且于2008年5月8日提交的美国专利申请第12/117,415号和名称为"SubstrateTransportApparatuswithMultipleIndependentlyMovableArticulatedArms"且于2007年4月6日提交的美国专利申请第11/697,390号,两个专利的公开内容通过引用以其整体并入本文中。
在公开的实施例的另一个方面,大致类似于上文参照图13-14A所述的基部部件2050的基部部件2050'可为可调整的,以便末端执行器2055EA,2055EB和相应的臂2055A,2055B可相对于驱动轴线TX可调整地旋转,以使末端执行器2055EA,2055EB与基底保持地点(如,处理模块2025和负载锁2035,2040)的角θ对准。例如,参看图16A,基底部件2050'具有构造成用以支承相应的一个臂2055A,2055B的两个大体上相对的基部区段1672,1678。在该实施例中,区段1672,1678在基部部件2050'的驱动轴接头1635处连结到彼此上。区段1672,1678能够锁定到彼此上,允许基部部件2050'作为一个单元围绕驱动轴线TX旋转。另外,大体上相对的基部区段1672,1678可解锁,以便使大体上相对的基部区段1672,1678相对于彼此再定位,以用于调整基部区段1672,1678之间的角α。调整角α可调整臂之间的延伸/收缩的角,以用于使各个臂的延伸和收缩的角与进入相邻处理模块的输送路径对准。在其它方面,各个臂可围绕相应的肩部轴线独立地旋转,其中改变角α增大臂之间的距离。在公开的实施例的又一些方面中,基部部件2050'可包括任何期望的区段数目,或可与可锁定的挠性接头为一件,以允许区段的不同部分相对于彼此的可调整的定位。将注意的是,基部区段1672,1678在驱动轴线TX处可释放地联接到彼此上,以形成大致刚性的连结,其中第一臂区段和第二臂区段不能在基底输送期间相对于彼此移动。基部部件区段1672大体上具有能够收纳将臂2055A连接到驱动区段的对应的驱动轴上的任何适合的传动机构的中空框架或外壳(例如,见上文所述的图14和图14A)。在其它方面,基部部件区段1672可构造成用以收纳马达来用于驱动臂2055A。基部部件区段1678也大体上具有能够收纳将臂2055B连接到驱动区段的对应的驱动轴上的任何适合的传动机构的中空框架或外壳(例如,见上文所述的图14和图14A)。在其它方面,基部部件区段1678可构造成用以收纳马达来用于驱动臂2055B。
如图16A和图16B中所见,在该实施例中,相对的区段1672,1678构造成以便臂安装表面MS1,MS2设置在公共平面上,以允许臂2055A,2055B大致相同(但彼此成镜像),且允许末端执行器具有大致相同的传递平面TP(见图14和图14A)。在其它方面,臂安装表面MS1,MS2可具有相对于彼此的任何期望的构造,且末端执行器可具有不同的传递平面。基部部件2050'的安装或联接区段1672S可由基部部件区段1672的框架1673形成。在一方面,框架1673围绕驱动区段1699(其大致类似于上文参照图14-14D所述的那些)的同轴的轴组件延伸,以形成用于相对的臂区段1678的支座表面1673S。在此方面大体上与基部部件区段1672的上表面在相同平面的表面1673S具有用于将基部部件区段1678既垂直又水平地定位在基部部件区段1672上的定位特征。相对的基部部件区段1678具有框架1610,框架1610具有匹配区段1610S,其相对于安装区段1672S大体上相似地构造,以便匹配区段1610S可安装到安装区段1672S上。定位特征为形成在支座表面1673S中的紧固件孔1681A。同样,相对的基部部件区段1678的匹配区段1610S的支座表面也具有紧固件孔1681B。如下文将描述的那样,形成在相应的支座表面中的紧固件孔1681A,1681B分布和间隔成提供用于相对于彼此指引臂区段1672,1678的期望的指引位置。紧固件1681F如有帽螺钉、螺栓、定位销或其任何组合可经由基部部件区段1678的孔1681B插入另一个基部部件区段1672的匹配孔1681A中,从而将基部部件2050'的两个基部部件区段1672,1678锁定到彼此上。紧固件在移动期间足够用于转矩传递,且因此旋转驱动件如参照图14-14D所述的那些(或本文所述的任何其它驱动件)的基部部件区段1678(如前文指出那样未其直接地安装到外轴(例如,D1,1311)上)在基部部件区段1672由外轴D1在基部部件2050'的驱动轴接头1635处围绕公共旋转轴线TX旋转时与相对的基部部件区段1672同步旋转。在公开的实施例的其它方面,任何其它适合的实现特征如花键、键/键槽,可用于在相对的基部部件区段之间定位和转矩传递。
定位孔1681A,1681B沿周向相等地分布在基部部件区段1672,1678的相应的框架1673,1610上。如下文将描述那样,任何期望数目的孔可用于提供基部部件区段1672,1678之间的期望的增加调整间距。基部部件区段的安装区段1673S,1610S中的定位孔的数目可为不同的,因为一个区段1673S,1610S可仅包括用于机械负载的最少数目的孔,而匹配区段将具有用于期望的定位调整或指引的附加的孔。例如,如果四个紧固件1681F用于机械附接,则一个安装区段1673S,1610S可具有四个安装孔1681A,1681B,且另一个安装区段可具有八个或十个或任何期望数目的孔来适应基部部件区段之间的调整。匹配表面1673S,1610S可包括附加接合特征,如互锁或交错的唇部或边缘(未示出),其在锁定紧固件1681F被除去时将基部部件区段稳定地保持在一起。因此,基部部件区段1672,1678可在紧固件1681F被除去来实现如下文将描述的位置调整时保持自支承。接合特征可设有适合的滑动表面(未示出),以允许定位调整时基部部件区段之间的滑动运动,而不会在滑动表面处生成颗粒物质。在一方面,基部部件区段的安装区段1673S,1610S示为设置在基部部件2050'的驱动轴接头1635处。在公开的实施例的其它方面中,基部部件区段之间的可调整连接可位于沿基部部件2050'的任何其它位置处。
在公开的实施例的其它方面,基部部件区段1672,1678之间的角α可动态地调整。例如,参看图16C,驱动件1699'可具有三个驱动轴D1-D3,其中外驱动轴联接到基部部件区段1672上,以便当外驱动轴旋转时,基部部件区段1672与其一起旋转。内驱动轴D3联接到基部部件区段1678上,以便当内驱动轴D3旋转时,基部部件区段1678与其一起旋转。中间驱动轴D2可联接到滑轮SP1,SP2上,以用于以上文所述的方式使臂2055A,2055B延伸和收缩。控制器(未示出)可连接到驱动轴1699'上,以用于动态地调整基部部件区段1672,1678之间的角α。例如,为了调整基部部件区段1672,1678之间的角α,驱动轴D1和D3可相对于彼此旋转过任何期望的量,以便角α动态地调整至任何期望的角。将注意的是,驱动轴D1和D3可一致旋转(例如,以相同旋转速度沿相同方向),以便基部部件2050'可作为一个单元旋转,而不会改变基部部件区段1672,1678之间的角α。
基部部件2050,2050'还可允许仅一个臂2055A,2055B的独立Z移动。现在参看图16D,基部部件2050''示为具有基部部件区段1672,1678'。基部部件区段1678'与上文所述的基部部件区段1678大致相同,但在公开的实施例的此方面中,基部部件区段1678'包括第一部分1678A和第二部分1678B。第一部分1678A可以以大致类似于上文所述的那样的方式可调整地连接到基部部件区段1672上,以允许相对于彼此指引基部部件区段。如下文将描述的那样,第二部分1678B可以以任何适合的方式可移动地联接到第一部分1678A上,以允许第二部分1678B在箭头1666的方向上沿Z轴相对于第一部分1678移动。在公开的实施例的该方面中,驱动区段1699可包括任何适合的主升降或Z轴驱动件1687,其构造成用以使基部部件2050''(和臂2055A,2055B)作为一个单元沿方向或箭头1666升降。然而,在一些情形中,例如,在两个臂延伸来用于传递基底的情况下,可能期望调整一个基底的最终下降地点,使得一个臂沿Z轴移动,同时沿Z保持另一个臂静止。在此情形中,基部部件区段1672和臂2055A可沿Z轴定位,其中主Z驱动件和基部部件区段1678和臂2055B还利用驱动区段1699的任何适合的副Z驱动件1686进一步沿Z轴定位。应当理解的是,尽管基部部件区段1678'示为利用副Z驱动件1686沿Z轴调整,但在公开的实施例的其它方面中,另一个基部部件区段1672或两个基部部件区段1672,1678'可构造成以本文参照基部部件区段1678'描述的方式沿Z轴独立地移动。
参看图16E,在公开的实施例的另一方面中,基部部件区段可构造成使得一个基部部件区段1672'由驱动区段直接地支承,而基部部件区段1678''中的另一个由提升连杆1615支承,提升连杆1615适于由基部部件区段1672'可调整地支承,且延伸出基部部件区段1672'。如可认识到的那样,基部部件区段1672'具有孔口1615A,提升连杆延伸穿过孔口,提升连杆适于定形为允许相对于彼此指引基部部件连杆1672',1678'',以及基部部件连杆1678''的独立Z运动。在一方面,提升连杆1615可构造成用以提供支承且引导基部部件区段1678''的移动。在其它方面,任何适合的引导轴承(下文所述)可提供成用于引导基部部件区段1678''的移动,且保持相应的臂的末端执行器的姿势,以用于传递基底。
现在参看图16F,将描述用于允许基部部件区段(和相应的臂)中的一个的独立垂直移动的提升连杆机构。将注意的是,尽管将参照图16D来描述连杆机构的操作和构造,但连杆机构的操作和构造可与图16E中所示的构造大致相同。在一方面,副Z驱动件1686可以以任何适合的方式在驱动区段1699内枢转地安装,或在基部部件区段1672内枢转地安装。枢转连杆1669可围绕枢转点1669P1枢转地安装在基部部件部分1678A内。枢转连杆1669的第一端部1669E1以任何适合的方式连接到副Z驱动件1686上,如,例如,通过连接部件1686M,使得当副Z驱动件1686被促动时,引起枢转连杆围绕点1669P1枢转。枢转连杆1669的第二端部1669E2可以以任何适合的方式可移动地联接到基部部件部分1678B上,使得第二端部1669E2围绕枢转点1669P1的旋转移动转变成基部部件部分1678B沿Z轴的线性运动。第二基部部件部分1678B可移动地联接到第一基部部件部分1678A上且由第一基部部件部分1678A支承,例如,至少部分地通过直线轴承布置LB,其构造成用以引导第二基部部件部分1678B沿Z轴的移动。将注意的是,在用于臂2055B的旋转驱动件位于驱动件1699中的情况下,驱动臂2055B的滑轮SP2可移动地联接到臂驱动轴SD上,使得当第二基部部件部分1678B沿Z轴移动时,允许滑轮SP2沿轴SD纵向地滑动,同时保持旋转地联接到轴SD上。应当理解的是,用于驱动臂2055B的滑轮布置可具有允许第二基部部件部分1678B沿Z轴移动的任何适合的构造。波纹管BL可位于基部部件部分1678A,1678B之间,且构造成用以包围枢转连杆1669和直线轴承LB中的一个或多个。
参看图16G,在公开的实施例的另一方面中,单轴驱动马达可置于基部部件的各个接头处。例如,单个驱动马达DM1可位于驱动接头1635处,以用于使基部部件作为一个单元围绕轴线TX旋转。如可认识到的那样,在基部部件部分相对于彼此可动态地调整的情况下,双轴驱动件可位于接头1635处,以用于以大致类似于上文所述的那样的方式使基部部件区段1672,1678''相对于彼此独立地旋转。另一个单轴驱动马达DM2可围绕轴线SX2位于基部部件区段1678''内,以用于驱动轴SD来引起臂2055B延伸和收缩。又一个单轴驱动马达(未示出)可围绕轴线SX1位于基部部件区段1672内,以用于实现臂2055A的延伸和收缩。应当理解的是,单轴驱动件DM1,DM2可大致类似于上文参照图3、图3E-3H、图6、图14C和图14D所述的驱动件,但包括仅单个驱动马达。还应当理解的是,任何适合的编码器ENC可用于确定臂的位置和基部部件的各种部分。此外,尽管参照图16G描述了位于基部区段的各个接头处的单轴驱动件,但应当理解的是,单轴驱动件构造可结合公开的实施例的任何方面使用。
图17A-17C示出了机器人的一部分,其中各个臂1750,1751均由定位在远处的马达驱动或由位于臂的肩部处的单轴马达驱动。上文描述了定位在远处的马达和定位在机器人的接头处的马达的实例。在公开的实施例的该方面中,各个臂均包括上臂UA、连接到相应的上臂UA上的前臂FA,以及连接到相应的前臂FA上的末端执行器(未示出)。上臂UA联接到肩部驱动轴SD上,以用于使上臂UA围绕相应的肩部旋转轴线SX1,SX2旋转。在公开的实施例的该方面中,臂1750,1751由单轴驱动件1760以大致类似于上文所述的那样的方式被驱动来延伸和收缩。臂1750,1751的肩部滑轮1770例如接地到基部部件2050上,以便滑轮未穿过肩部接头的中心。由于各个上臂UA均围绕相应的轴线SX1,SX2旋转,故肩部滑轮1770不旋转,引起臂以从属方式连同上臂的旋转来延伸和收缩。这里,肩部滑轮1770包括延伸部1770E,其经由孔口1775延伸出相应的上臂UA的壳体/框架UAF。延伸部1770E可以以任何适合的方式固定到基部部件2050上,如,通过任何紧固件、夹具等。将注意的是,上臂UA的壳体/框架UAF中的孔口1775适合尺寸和形状确定为允许上臂UA旋转来使臂延伸和收缩,同时延伸部1770E保持固定到基部部件2050上且相对于基部部件2050静止。将注意的是,尽管参照基部部件2050描述了固定的肩部滑轮1770,但应当理解的是,图17A-17C中的固定肩部滑轮布置可适用于图16A-16G或公开的实施例的任何其它适合的方面中的可调整臂区段。
参看图18,图13-17C的基部部件/机器人臂构造可安装到连杆机构臂1810上。例如,图18中所示的处理工具1800(其可大致类似于上文所述的工具100,2000)可包括气氛密封区段2010和常压区段2005。常压区段可包括负载端口2015、机器人2020,且经由负载锁2035,2040联接到气氛密封区段2010上。气氛密封区段2010可为群集类型的工具形式,其具有布置成围绕中心室2075的处理模块2025。中心室2075可包括用于在负载锁2035,2040与处理模块2025之间传递基底的传递设备1801。传递设备1801包括在连杆机构旋转轴线LX处安装到驱动区段1801D上的连杆机构臂1810、围绕基部部件旋转轴线TX安装到连杆机构臂1810上的基部部件1850,以及围绕相应的肩部轴线SX1,SX2安装到基部部件1850上的臂1860,1861。将注意的是,基部部件1850可大致类似于上文所述的基部部件2050或2050'。传递设备1801可包括设置在连杆旋转轴线LX处的大致类似于上文所述的那些的驱动模块1801D,以用于旋转地驱动至少连杆机构臂1810。在一方面,驱动模块1801D可包括同轴的轴布置,其中一个轴驱动连杆机构臂1810的旋转,一个轴驱动基部部件1850的旋转,且一个或多个轴驱动臂1860,1861的上臂UA的旋转。以同轴的轴布置的各个驱动轴均可以以任何适合的方式联接到连杆机构臂1810、基部部件1850和上臂UA中的相应一者上。例如,连杆机构臂1810可由其相应的驱动轴直接地驱动,同时基部部件1850和上臂UA通过适合的传动机构以大致类似于上文所述的那些的方式联接到其相应的驱动轴上。在另一方面,单轴驱动马达可置于各个旋转轴线LX,TX,SX1,SX2处,以用于以大致类似于上文所述的那样的方式旋转地驱动传递设备1801的相应的部分。这里,连杆机构臂1810围绕轴线LX的旋转允许基部部件1850按需要定位来与中心室2075的面角对准。如可认识到的那样,肩部轴线SX1,SX2之间的角α可如上文所述那样动态地调整,以便臂1860,1861的末端执行器可与负载锁2035,2040的处理模块2025对准,末端执行器延伸到负载锁2035,2040中。在其它方面,附加的马达可提供成用于独立地驱动各个臂连杆(例如,上臂、前臂和末端执行器独立地旋转),以接近处理工具2025和负载锁2035,2040。
参看图19A-19C,在公开的实施例的另一方面,双臂输送设备1900构造成具有双SCARA臂1901,1902和驱动系统1910。驱动系统1910包括串联马达布置,其包括两个并排的马达1920,1930。马达1920,1930为安装到公共升降框架1940上的同轴马达(例如,驱动轴为同轴的)。在一方面,马达1920,1930可大致类似于上文所述的驱动系统。在另一方面,马达1920,1930可为谐波驱动马达。Z驱动件1940D连接到升降框架1940上,以用于使马达1920,1930和机器人臂1901,1902沿Z轴在箭头1999的方向上移动。同轴的轴/滑轮布置可构造成用以以大致类似于上文参照图3C-3H所述的那样的方式支承臂组件。例如,马达1920的中空外轴1920D1可直接地连接到臂1902的上臂1902UA上,且支承臂1902的上臂1902UA。内轴192D2穿过中空外轴1902D1来用于联接到臂1902的滑轮1902P1上。适合的轴承可附接到外轴1920D1上,且构造成用以支承内轴1902D2和滑轮1901P2。滑轮1901P2联接到臂1901的滑轮1901P3上,且可具有外轴1920D1穿过其中的中空中心或孔口。适合的轴承可附接到滑轮1901P2上,且构造成用以支承直接地联接到臂1901的上臂1901UA上的外滑轮1901P1。滑轮1901P1还可具有中空中心或孔口,滑轮1901P2穿过中空中心或孔口来连接到滑轮1901P3上。滑轮1901P2可经由任何适合的传动机构1960如皮带、带、齿轮等联接到马达1930的外轴1930D1上。滑轮1901P1可经由任何适合的传动机构1961如皮带、带、齿轮等联接到马达1930的内轴1930D2上。将注意的是,马达1930的内轴1903D1和外轴1903D2可具有安装到其上的适合的滑轮,以用于与相应的传动机构1960,1961对接,且提供驱动轴1930D1,1930D2的旋转与滑轮1901P1,1901P2的旋转之间的任何适合的传动比。
如图19A中可见,臂1901,1902两者都围绕公共轴线RX旋转。臂1901,1902可构造成使得一个臂1902具有臂连杆1902UA,1902FA,其长度上比其它壁1901的臂连杆1901UA,1901FA短,以便允许臂1902在臂1901的肘部摆动半径内旋转。这允许臂1902在处于收缩构造的同时不确定地围绕轴线RX旋转,而不论臂1901的位置。
臂1901包括上臂1901UA、通过偏移接头1901J旋转地联接到上臂1901UA上的前臂1901FA,以及至少一个末端执行器1901EE1,1901EE2。如上文所述,上臂由滑轮1901P1直接地驱动。前臂1901FA由滑轮1901P3驱动。滑轮1901P3通过任何适合的传动机构1963联接到滑轮1901P4上,滑轮1901P4继而又旋转地联接到前臂1901FA上。至少一个末端执行器1901EE1,1901EE2可为从属的,使得当臂1901旋转和收缩时,至少一个末端执行器1901EE1,1901EE2保持与延伸/收缩轴线1998对准。在此方面,臂1901包括分别构造成用以保持基底S的两个相对的末端执行器1901EE1,1901EE2。在一方面,其中末端执行器为从属的,臂1901可构造成用以在肩部接头1901SJ的任一侧延伸,以允许各个末端执行器1901EE1,1901EE2将基底传递至基底保持地点/从基底保持地点传递基底。在其它方面,一个或多个附加驱动轴可与适合的传动机构一起加至马达1930,以用于将驱动轴连接到末端执行器上,以便一个或多个末端执行器可独立于上臂1901UA和前臂1901FA的旋转来旋转。在其它方面,臂1901可包括任何适合数目的末端执行器。
臂1902包括上臂1902UA、可旋转地联接到上臂1902UA上的前臂1902FA,以及末端执行器1902EE。如上文所述,上臂由驱动轴1920D1直接地驱动。前臂1902FA由联接到滑轮1902P1上的驱动轴1920D2驱动。滑轮1902P1可连接到滑轮1902P2上,滑轮1902P2经由任何适合的传动机构1962可旋转地联接到前臂1902FA上。在一方面,末端执行器1902EE可为从属的,使得当臂1902延伸和收缩时,末端执行器1902EE保持与延伸/收缩轴线1998对准。将注意的是,附图中示出了仅一条延伸和收缩轴线1998,但应当理解的是,各个可独立地旋转的臂1901,1902可具有其自身的延伸和收缩轴线。在其它方面,臂1902可具有一个以上的末端执行器,其中多个末端执行器可为从属的或被独立地驱动。将注意的是,在多个末端执行器被独立地驱动的情况下,一个或多个附加驱动轴可与适合的传动机构一起加至马达1920,以用于将驱动轴连接到臂1902的多个末端执行器上,以便一个或多个末端执行器可独立于上臂1902UA和前臂1902FA的旋转来旋转。将注意的是,尽管末端执行器1901EE1,1901EE2,1902EE示为单个基底末端执行器,但在其它方面,末端执行器可构造成用以保持并排的或一个在另一个上方的一个以上的基底(见图2P、图2Q)。
偏移接头1901J、臂1901的上臂1901UA和前臂1901FA可形成用于臂1902的容纳区1990。例如,偏移接头1901J可具有足够的长度或高度,使得臂1902的上臂1902UA、前臂1902FA和末端执行器1902EE配合在臂1901的上臂1901UA与前臂1901FA之间。自接头中心到接头中心的臂长度或公共旋转轴线RX与臂1901的肩部轴线SAX1之间的距离L1也可大于自接头中心到接头中心的臂长度,或公共旋转轴线RX与臂1902的肩部轴线SAX2之间的距离L2,以便臂1902在容纳区1999内自由地无限地旋转(至少在臂1902处于收缩构造的情况下),而没有来自臂1901的干扰。
将注意的是,末端执行器1901EE,1902EE1,1902EE2的长度可为任何适合的长度,以允许两个臂1901,1902到达各个处理模块、负载锁或机器人1900服务的其它基底保持站。例如,执行器1902EE的长度L3可大于臂1901的末端执行器1901EE1,1901EE2的长度L4,以补偿较短长度的上臂1902UA和前臂1902FA。在其它方面,末端执行器长度L3,L4可大致相等,其中臂1901,1902的旋转中心RX位于足够接近基底保持站,使得较长的臂1901仅部分地延伸来将基底传递至保持站/从保持站传递基底。将注意的是,当延伸到基底保持站中时,臂1901的臂连杆1901FA,1901UA之间的角β可小于臂1902(见图19B)的臂连杆1902FA,1902UA之间的角μ,例如,由于连杆长度和/或末端执行器的长度的差。
控制器1911可连接到输送设备1900上。控制器可大致类似于上文所述的控制器170。控制器1911可构造成用以操作输送设备,使得当一个臂1901,1902将基底传递至基底保持站时,另一个臂独立地旋转且与其相同或不同的基底保持站对准(不延伸臂的情况下),以预备或准备下一次基底传递。例如,参看图1,如果传递设备1900(图1中的传递机器人130)将基底传递至处理模块PM6,且然后从负载锁140拾取基底,则臂1901,1902中的第一个可延伸到处理模块PM6中,以用于传递基底,而臂1901,1902中的第二个独立地旋转,以便末端执行器与负载锁模块140对准,以在第一臂一旦从处理模块PM6收缩的情况下允许第二臂1901,1902大致立即延伸到负载锁140中。
在一方面,基底处理设备包括框架、连接到框架上的第一SCARA臂,第一SCARA臂包括末端执行器且构造成沿第一径向轴线延伸和收缩,连接到框架上的第二SCARA臂,第二SCARA臂包括末端执行器且构造成沿第二径向轴线延伸和收缩,第一SCARA臂和第二SCARA臂具有公共肩部旋转轴线,以及联接到第一臂和第二臂上的驱动区段,驱动区段构造成沿相应的径向轴线独立地延伸第一SCARA臂和第二SCARA臂中的各个,且使第一SCARA臂和第二SCARA臂中的各个围绕公共肩部旋转轴线旋转,其中第一径向轴线相对于第二径向轴线成角,且相应的臂的末端执行器与相应的径向轴线对准,其中各个末端执行器构造成用以保持至少一个基底,且末端执行器位于公共传递平面上。
在一方面,权利要求中的基底处理设备还包括控制器,其连接到驱动区段上且构造成用以实现驱动区段的操作,以大致防止相应的至少一个基底的输送期间第一SCARA臂与第二SCARA臂之间的干扰。
在一方面,驱动区段包括四自由度驱动系统。
在一方面,驱动区段包括同轴驱动轴布置。
在一方面,第一SCARA臂包括在公共肩部轴线处连接到驱动区段上的上臂、在肘部轴线处连接到上臂上的前臂,以及在腕部轴线处联接到前臂上的末端执行器,而第二SCARA臂包括在公共肩部轴线处连接到驱动区段上的上臂、在肘部轴线处连接到上臂上的前臂,以及在腕部轴线处联接到前臂上的末端执行器。
在一方面,前臂以相对的构造相对于彼此布置,使得第一SCARA臂的前臂位于相应的上臂的上表面上,而第二SCARA臂的前臂位于相应的上臂的底部表面上。
在一方面,驱动区段包括连接到第一SCARA臂和第二SCARA臂上的三个自由度的驱动系统,使得第一SCARA臂的上臂与第二SCARA臂的上臂之间的角在臂围绕公共肩部轴线旋转时大致固定。
在一方面,各个末端执行器均安装到相应的臂上,使得末端执行器之间的角大致匹配可由各个臂接近的径向相邻的基底保持站之间的角。
在一方面,基底处理设备还包括连接到至少驱动区段上的控制器和连接到控制器上的至少一个传感器,控制器构造成用以从至少一个传感器获得基底检测信号,且将偏移施加至第一臂和第二臂中的一者的末端执行器的位置,其中偏移取决于至少基底输送设备的热膨胀来计算。
在一方面,第一臂构造成用以允许第二臂在第一臂的上臂和前臂之间穿过。
在另一方面,基底处理设备包括框架、连接到框架上的第一SCARA臂,第一SCARA臂包括上臂、可旋转地联接到上臂上的前臂和可旋转地联接到前臂上的末端执行器,其中上臂和前臂具有不等的长度,第一SCARA臂构造成用以沿第一径向轴线延伸和收缩;联接到框架上的第二SCARA臂,第二SCARA臂包括上臂、可旋转地联接到上臂上的前臂和可旋转地联接到前臂上的末端执行器,其中上臂和前臂具有不等的长度,第二SCARA臂构造成沿第二径向轴线延伸和收缩,第一SCARA臂和第二SCARA臂的上臂具有公共的肩部旋转轴线,以及联接到第一臂和第二臂上的驱动区段,驱动区段构造成使第一SCARA臂和第二SCARA臂中的各个沿相应的径向轴线独立地延伸,且使第一SCARA臂和第二SCARA臂中的各个围绕公共肩部旋转轴线旋转,其中第一径向轴线相对于第二径向轴线成角,且相应的臂的末端执行器与相应的径向轴线对准,其中各个末端执行器均构造成用以保持至少一个基底,且末端执行器位于公共传递平面上。
在一方面,驱动区段包括连接到第一SCARA臂和第二SCARA臂上的三个自由度的驱动系统,使得第一SCARA臂的上臂与第二SCARA臂的上臂之间的角在臂围绕公共肩部轴线旋转时大致固定。
在一方面,各个末端执行器均安装到相应的臂上,使得末端执行器之间的角大致匹配可由各个臂接近的径向相邻的基底保持站之间的角。
在一方面,基底处理设备还包括控制器,其连接到驱动区段上且构造成用以实现驱动区段的操作,以大致防止相应的至少一个基底的输送期间第一SCARA臂与第二SCARA臂之间的干扰。
在一方面,驱动区段包括四个自由度的驱动系统。
根据公开的实施例的另一方面,提供了一种基底处理设备。基底处理设备包括设置在公共驱动外壳中的公共驱动区段、联接到公共驱动区段上的第一臂、联接到公共驱动区段上的第二臂,其中第一臂和第二臂中的各个均包括末端执行器,且末端执行器设置在大致相同的平面中,第一臂和第二臂构造成用于独立地延伸、收缩和旋转,其中第一臂和第二臂中的各个均构造成以便公共驱动区段能够驱动第一臂和第二臂围绕相应的肩部轴线穿过三百六十度以上的旋转,以及控制器,其连接到驱动区段上且构造成用以控制驱动区段来驱动臂围绕相应的肩部轴线穿过三百六十度以上的旋转,且用于延伸和收缩臂,控制器构造成用以识别臂的旋转何时导致臂之间的干扰,且定位第一臂和第二臂中的至少一者以便第一臂和第二臂中的至少一者的延伸和收缩的轴线在大致没有与第一臂和第二臂中的另一者的干扰的区中,且利用第一臂和第二臂提供几乎同时的基底拾取和放置。
根据公开的实施例的一个方面,驱动区段为具有四个同心驱动轴的四个自由度的驱动件。
根据公开的实施例的一个方面,四个同心驱动轴由嵌入的轴承布置径向地和轴向地支承,其中一个轴承的至少一部分安装到另一个轴承的一部分上。
根据公开的实施例的一个方面,各个臂均包括上臂连杆和前臂连杆,其中上臂连杆与前臂连杆长度不同。
根据公开的实施例的一个方面,第一臂构造成用以允许第二臂在第一臂的上臂与前臂之间穿过。
根据公开的实施例的一个方面,各个臂均包括构造成用以支承至少一个基底的末端执行器。
根据公开的实施例的另一个方面,一种基底处理设备包括至少一个输送臂和驱动区段,驱动区段包括嵌入的轴承布置和同轴驱动轴组件,其中嵌入的轴承布置包括构造成用以沿径向和沿轴向支承驱动轴组件的同心地堆叠的轴承。
在一方面,轴承构造成使得一个轴承的至少一个内环联接到另一个轴承的外环上。
在一方面,驱动区段为三个自由度的驱动系统。
在一方面,驱动区段为四个自由度的驱动区段。
在一方面,同心地堆叠的轴承中的最外部轴承的外环联接到驱动系统的壳体上,且构造成用以支承驱动轴组件和同心地堆叠的轴承中的其它轴承。
在一方面,基底处理设备还包括设置在驱动轴组件的驱动轴之间的铁磁流体密封件,以用于将驱动系统的壳体内的气氛相对于第一臂和第二臂设置在其中的气氛进行密封。
在一方面,至少一个输送臂包括分别具有末端执行器的两个输送臂,其中末端执行器设置在相同平面中。
在一方面,至少一个输送臂包括分别具有末端执行器的两个输送臂,其中末端执行器设置在不同的平面中。
在公开的实施例的另一方面,一种基底处理设备包括驱动区段、围绕第一旋转轴线联接到驱动区段上且由驱动区段支承的大致刚性的基部部件,大致刚性的基部部件包括第一臂区段和第二臂区段,其在第一旋转轴线处可释放地联接到彼此上,以形成大致刚性的连杆,其中第一臂区段和第二臂区段不能在基底输送期间相对于彼此移动,第一输送臂,其围绕不同于第一旋转轴线的第二旋转轴线可旋转地安装到基部部件的第一臂区段和第二臂区段上且通过基部部件的第一臂区段和第二臂区段中的一者支承,第一输送臂包括至少一个末端执行器,以及第二输送臂,其围绕不同于第一旋转轴线和第二旋转轴线的第三旋转轴线可旋转地安装到基部部件中的第一臂和第二臂中的另一者上且由第一臂和第二臂中的另一者支承,第二输送臂包括至少一个末端执行器,其中第一臂的至少一个末端执行器和第二臂的至少一个末端执行器具有公共基底输送平面,且可释放的联接件在公共旋转轴线处将第一臂区段和第二臂区段可调整地连结到彼此上,用于改变第一输送臂与第二输送臂之间的延伸和收缩的预定角。
在一方面,驱动区段构造成用以使基部部件和第一输送臂和第二输送臂作为一个单元围绕第一轴线旋转,且独立地延伸和收缩第一输送臂和第二输送臂中的各个。
在一方面,驱动区段构造成用以使基部部件和第一输送臂和第二输送臂作为一个单元围绕第一轴线旋转,且同时延伸和收缩第一输送臂和第二输送臂,使得第一输送臂的延伸和收缩联接至第二输送臂的延伸和收缩。
在一方面,驱动区段构造成用以使基部部件和第一输送臂和第二输送臂沿大致平行于至少第一旋转轴线的方向移动。
在一方面,基底处理设备还包括基底保持站,其中第一输送臂的延伸轴线与第二输送臂的延伸轴线之间的角与相邻的基底保持站之间的角大致相同。
在一方面,驱动区段至少包括第一驱动轴和第二驱动轴,其包括可释放的联接件,其中当联接时,第一驱动轴和第二驱动轴在大致相同的速度下沿相同方向被驱动,且当释放时,第一驱动轴和第二驱动轴中的至少一者独立于第一驱动轴和第二驱动轴中的另一者被驱动。
在一方面,可释放的联接件包括机械紧固件。
在一方面,基底处理设备还包括延伸臂,其中延伸臂的第一端部可旋转地联接到驱动区段上,且基部部件可旋转地联接到延伸臂的第二端部上且由延伸臂的第二端部支承。
在一方面,驱动区段包括马达,马达构造成用以使第一输送臂和第二输送臂中的一者沿大致平行于第二轴线和第三轴线中的相应一者的方向移动,独立于第一输送臂和第二输送臂中的另一者沿大致平行于第二轴线和第三轴线中相应一者的方向的移动。
在一方面,驱动区段还包括升降马达,升降马达构造成使基部部件和第一输送臂和第二输送臂两者作为一个单元沿大致平行于第二轴线和第三轴线中相应一者的方向移动。
在一方面,驱动区段包括设置在第一轴线、第二轴线和第三轴线的各个处的单轴马达。
在一方面,第一输送臂和第二输送臂中的各个均包括可旋转地安装到基部部件上且连接到驱动系统上用于使上臂旋转的上臂连杆、可旋转地安装到上臂连杆上的前臂连杆,以及可旋转地安装到前臂连杆上的至少一个末端执行器,至少一个末端执行器通过传动机构系统从属于上臂连杆的旋转,其中传动机构系统包括设置在第二轴线和第三轴线中相应一者处的滑轮,且滑轮固定地联接到基部部件上。
在公开的实施例的另一方面,一种基底处理设备包括驱动区段、围绕第一旋转轴线联接到驱动区段上且由驱动区段支承的大致刚性的基部部件、可旋转地安装到基部部件上的第一输送臂,可旋转地安装到基部部件上的第二输送臂,其中基部部件构造成实现第一输送臂和第二输送臂中的一者沿大致垂直于相应的延伸和收缩轴线的方向的移动,大致独立于第一输送臂和第二输送臂中的另一者在大致平行于相应的延伸和收缩轴线的方向的移动。
在一方面,大致刚性的基部部件第一臂区段和第二臂区段,其在第一旋转轴线处可释放地联接到彼此上,以形成大致刚性的连杆,其中第一臂区段和第二臂区段不能在基底输送期间相对于彼此移动。
在一方面,第一臂的至少一个末端执行器和第二臂的至少一个末端执行器具有公共基底输送平面,且可释放的联接件在第一旋转轴线处将第一臂区段和第二臂区段可调整地连结到彼此上,以用于改变第一输送臂与第二输送臂之间的延伸和收缩的预定角。
在一方面,第一输送臂围绕不同于第一旋转轴线的第二旋转轴线可释放地安装到基部部件的第一臂区段和第二臂区段中的一者上且由第一臂区段和第二臂区段中的一者支承,且第二输送臂围绕不同于第一旋转轴线和第二旋转轴线的第三旋转轴线可旋转地安装到基部部件的第一臂区段和第二臂区段中的另一者上且由第一臂区段和第二臂区段中的另一者支承。
在公开的实施例的另一方面,一种基底处理设备包括框架、连接到框架上的驱动区段,驱动区段具有驱动旋转轴线,第一臂,其包括连接到驱动区段上来围绕驱动旋转轴线旋转的上臂连杆、围绕肘部轴线可旋转地联接到上臂连杆上的前臂连杆,以及围绕腕部轴线可旋转地联接到前臂连杆上的末端执行器,以及第二臂,其包括连接到驱动区段上用于围绕驱动旋转轴线旋转的上臂连杆、围绕肘部轴线可旋转地联接到上臂连杆上的前臂连杆,以及围绕腕部轴线可旋转地联接到前臂连杆上的末端执行器,其中第一臂构造成以便第二臂在收缩构造中在第一臂的上臂与前臂之间独立于第一臂位置围绕驱动旋转轴线可旋转。
在一方面,驱动区段包括构造成用以将第一臂和第二臂连接到驱动区段上的同轴的轴布置。
在一方面,同轴的轴布置包括内轴、外轴、第一中间轴和第二中间轴,内轴和第一中间轴驱动第二臂,而第二中间轴和外轴驱动第一臂,且第一中间臂构造成沿轴向支承第二中间轴,且第二中间轴构造成沿轴向支承外轴。
在一方面,驱动区段还包括联接到同轴的轴布置上的至少两个并排的马达。
在一方面,至少两个并排的马达中的各个均包括多自由度的马达。
在一方面,至少两个并排的马达中的各个均为谐波驱动件。
在一方面,基底处理设备还包括连接到框架和控制器上的基底保持地点,控制器构造成用以使第一臂和第二臂中的一者独立地旋转来使第一臂和第二臂中的一者的末端执行器与基底保持站对准,而第一臂和第二臂中的另一者将基底传递至相同或不同的基底保持站,以预备随后的基底传递。
应当理解的是,前述描述仅示范了公开的实施例的方面。各种备选方案和改型均可由本领域的技术人员设计出,而不会脱离公开的实施例的方面。因此,公开的实施例的方面旨在涵盖落入所附权利要求的范围内的所有此类备选方案、改型和变型。此外,在互不相同的从属权利要求或独立权利要求中叙述的不同特征的唯一事实并未指出这些特征的组合不可有利地使用,此类组合仍在本发明的方面的范围内。

Claims (21)

1.一种基底处理设备,包括:
框架;
连接到所述框架上的第一SCARA臂,所述第一SCARA臂包括末端执行器且构造成用以沿第一径向轴线延伸和收缩;
连接到所述框架上的第二SCARA臂,所述第二SCARA臂包括末端执行器且构造成沿第二径向轴线延伸和收缩,所述第一SCARA臂和所述第二SCARA臂具有公共的肩部旋转轴线;
联接到所述第一SCARA臂和所述第二SCARA臂上的驱动区段,所述驱动区段构造成使所述第一SCARA臂和所述第二SCARA臂中的各个沿相应的径向轴线独立地延伸,且使所述第一SCARA臂和所述第二SCARA臂中的各个围绕所述公共肩部旋转轴线旋转,其中所述第一径向轴线相对于所述第二径向轴线成角,且相应的臂的所述末端执行器与相应的径向轴线对准;以及
连接到所述驱动区段上的控制器,所述控制器构造成用以:
控制器所述驱动区段来驱动所述第一SCARA臂和所述第二SCARA臂,以及
识别所述第一SCARA臂和所述第二SCARA臂的旋转何时将导致所述第一SCARA臂和所述第二SCARA臂之间的干扰;
其中各个末端执行器构造成用以保持至少一个基底,且所述末端执行器位于公共传递平面上。
2.根据权利要求1所述的基底处理设备,其特征在于,所述控制器构造成用以实现所述驱动区段的操作,以防止所述相应至少一个基底输送期间所述第一SCARA臂与所述第二SCARA臂之间的干扰。
3.根据权利要求1所述的基底处理设备,其特征在于,所述驱动区段包括四个自由度的驱动系统。
4.根据权利要求1所述的基底处理设备,其特征在于,所述驱动区段包括同轴的轴驱动布置。
5.根据权利要求1所述的基底处理设备,其特征在于,
所述第一SCARA臂包括在所述公共肩部轴线处连接到所述驱动区段上的上臂、在肘部轴线处连接到所述上臂上的前臂,以及在腕部轴线处连接到所述前臂上的所述末端执行器;以及
所述第二SCARA臂包括在所述公共肩部轴线处连接到所述驱动区段上的上臂、在肘部轴线处连接到所述上臂上的前臂,以及在腕部轴线处联接到所述前臂上的所述末端执行器。
6.根据权利要求5所述的基底处理设备,其特征在于,所述前臂以相对的构造相对于彼此布置,使得所述第一SCARA臂的前臂位于相应的上臂的上表面上,且所述第二SCARA臂的前臂位于相应的上臂的底部表面上。
7.根据权利要求1所述的基底处理设备,其特征在于,所述驱动区段包括连接到所述第一SCARA臂和所述第二SCARA臂上的三个自由度的驱动系统,使得所述第一SCARA臂的上臂与所述第二SCARA臂的上臂之间的角在所述臂围绕所述公共肩部轴线旋转时固定。
8.根据权利要求1所述的基底处理设备,其特征在于,所述末端执行器中的各个均安装到相应的SCARA臂上,使得所述末端执行器之间的角匹配由各个SCARA臂可接近的径向相邻的基底保持站之间的角。
9.根据权利要求1所述的基底处理设备,其特征在于,所述基底处理设备还包括连接到至少所述驱动区段上的控制器和连接到所述控制器上的至少一个传感器,所述控制器构造成用以获得来自于所述至少一个传感器的基底检测信号,且将偏移施加至所述第一SCARA臂和所述第二SCARA臂中的一者的末端执行器的位置,其中所述偏移取决于至少所述基底输送设备的热膨胀来计算。
10.根据权利要求1所述的基底处理设备,其特征在于,所述第一SCARA臂构造成用以允许所述第二SCARA臂在所述第一SCARA臂的上臂与前臂之间穿过。
11.根据权利要求1所述的基底处理设备,其特征在于,
所述第一SCARA臂包括上臂、可旋转地联接到所述上臂上的前臂,以及可旋转地联接到所述前臂上的末端执行器,其中所述上臂和所述前臂具有不等的长度;以及
所述第二SCARA臂包括上臂、可旋转地联接到所述上臂上的前臂,以及可旋转地联接到所述前臂上的末端执行器,其中所述上臂和所述前臂具有不等的长度。
12.根据权利要求11所述的基底处理设备,其特征在于,所述驱动区段包括连接到所述第一SCARA臂和所述第二SCARA臂上的三个自由度的驱动系统,使得所述第一SCARA臂的上臂与所述第二SCARA臂的上臂之间的角在所述第一SCARA臂和所述第二SCARA臂围绕所述公共肩部轴线旋转时固定。
13.根据权利要求11所述的基底处理设备,其特征在于,所述末端执行器中的各个均安装到相应的SCARA臂上,使得所述末端执行器之间的角匹配由各个SCARA臂可接近的径向相邻的基底保持站之间的角。
14.根据权利要求11所述的基底处理设备,其特征在于,所述基底处理设备还包括控制器,所述控制器连接到所述驱动区段上且构造成用以实现所述驱动区段的操作,以防止所述相应至少一个基底输送期间所述第一SCARA臂与所述第二SCARA臂之间的干扰。
15.根据权利要求11所述的基底处理设备,其特征在于,所述驱动区段包括四个自由度的驱动系统。
16.根据权利要求1所述的基底处理设备,其特征在于,
所述驱动区段能够驱动所述第一SCARA臂和所述第二SCARA臂围绕所述公共肩部轴线通过三百六十度以上的旋转;以及
所述控制器构造成用以控制所述驱动区段来驱动所述第一SCARA臂和所述第二SCARA臂围绕所述公共肩部轴线通过三百六十度以上的旋转,且用于延伸和收缩所述第一SCARA臂和所述第二SCARA臂,所述控制器还构造成用以:
定位所述第一SCARA臂和所述第二SCARA臂中的至少一者,以便所述第一SCARA臂和所述第二SCARA臂中的至少一者的延伸和收缩轴线在不干扰所述第一SCARA臂和所述第二SCARA臂中的另一者的区中,以及
利用所述第一SCARA臂和所述第二SCARA臂提供了几乎同时的基底拾取和放置。
17.根据权利要求16所述的基底处理设备,其特征在于,所述控制器构造成用以使所述第一SCARA臂和所述第二SCARA臂作为一个单元围绕所述公共肩部旋转轴线旋转。
18.根据权利要求16所述的基底处理设备,其特征在于,所述驱动区段为具有四个同心驱动轴的四个自由度的驱动件。
19.根据权利要求18所述的基底处理设备,其特征在于,所述四个同心驱动轴沿径向和沿轴向由嵌入的轴承布置支承,其中一个轴承的至少一部分安装到另一个所述轴承的一部分上。
20.根据权利要求16所述的基底处理设备,其特征在于,各个SCARA臂均包括上臂连杆和前臂连杆,其中所述上臂连杆与所述前臂连杆的长度不同。
21.根据权利要求16所述的基底处理设备,其特征在于,所述第一SCARA臂构造成用以允许所述第二SCARA臂在所述第一SCARA臂的上臂与前臂之间穿过。
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