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KR20150003803A - 독립적으로 회전가능한 웨이스트들을 갖는 로봇 시스템들, 장치 및 방법들 - Google Patents

독립적으로 회전가능한 웨이스트들을 갖는 로봇 시스템들, 장치 및 방법들 Download PDF

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KR20150003803A
KR20150003803A KR1020147031654A KR20147031654A KR20150003803A KR 20150003803 A KR20150003803 A KR 20150003803A KR 1020147031654 A KR1020147031654 A KR 1020147031654A KR 20147031654 A KR20147031654 A KR 20147031654A KR 20150003803 A KR20150003803 A KR 20150003803A
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KR
South Korea
Prior art keywords
upper arm
boom
coupled
arm
front arm
Prior art date
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Ceased
Application number
KR1020147031654A
Other languages
English (en)
Inventor
제프리 씨. 허진스
이즈야 크레머맨
Original Assignee
어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 filed Critical 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드
Publication of KR20150003803A publication Critical patent/KR20150003803A/ko
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    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
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    • Y10T74/20329—Joint between elements
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Abstract

전자 디바이스 프로세싱 시스템들 및 로봇 장치가 기술된다. 이 시스템들 및 장치는 독립적으로 회전가능한 제 1 및 제 2 붐들 및 독립적으로 회전가능한 제 1 및 제 2 상부 아암들을 가짐으로써, 기판들을 효율적으로 피킹하거나 트윈 챔버들 내로 배치하도록 구성되며, 각각의 상부 아암은 전방 아암, 리스트 부재, 및 커플링된 기판을 이송하도록 구성된 엔드 이펙터를 갖는다. 붐 부재들 및 상부 아암들은 일부 실시예들에서 동축 드라이브 샤프트들을 통하여 구동된다. 동축 및 비-동축 드라이브 모터들이 개시된다. 다른 많은 양태들과 같이, 로봇 장치 및 프로세싱 시스템들을 작동시키는 방법들이 제공된다.

Description

독립적으로 회전가능한 웨이스트들을 갖는 로봇 시스템들, 장치 및 방법들{ROBOT SYSTEMS, APPARATUS, AND METHODS HAVING INDEPENDENTLY ROTATABLE WAISTS}
본 출원은 제목이 "ROBOT SYSTEMS, APPARATUS, AND METHODS HAVING INDEPENDENTLY ROTATABLE WAISTS"이며, 2012년 4월 12일자로 출원된 U.S. 가특허출원 일련번호 제61/623,128호(대리인 사건 번호 17504/L)로부터 우선권을 주장하며, 이 출원은 이로써 모든 목적을 위해 전체가 인용에 의해 본원에 포함된다.
본 발명은 전자 디바이스 제조에 관한 것이며, 보다 구체적으로 기판들을 운반하도록 구성된 시스템들, 장치 및 방법들에 관한 것이다.
종래의 전자 디바이스 제조 시스템들은 프로세스 챔버들 및 하나 또는 둘 이상의 로드 록 챔버들과 같은 다수의(multiple) 챔버들을 갖는 프로세스 툴들을 포함할 수 있다. 그러한 프로세스 챔버들은 증착, 산화, 질화, 에칭, 연마, 세정, 리소그래피, 계측 등등과 같은 기판들에 대한 임의의 수의 프로세스들을 실행하는데 사용될 수 있다. 본원에서 언급된 바와 같은 기판들은 실리카 웨이퍼들, 실리카 플레이트들, 유리 패널들 및 기타 등등이다. 프로세스 툴 내에서, 복수의 그러한 챔버들은, 예를 들어 중심에 위치된 운반 챔버 주위에 분포될 수 있다. 운반 로봇이 운반 챔버 내에 수용될 수 있으며, 여러가지 챔버들 사이에서 기판들을 운반하도록 형성 및 구성될 수 있다. 예를 들어, 프로세스 챔버들 사이에서 또는 프로세스 챔버들과 로드 록 챔버들 사이에서 운반들이 이루어질 수 있다. 종래의 슬릿 밸브들이 각각의 개별 챔버 내로의 입구들에 위치될 수 있다. 이들 챔버들 사이에서의 효율적이며 정확한 기판들의 운반이 시스템 처리량을 개선하기 위해 요구된다.
따라서, 기판들의 효율적이며 정확한 움직임을 위한 개선된 시스템들, 장치 및 방법들이 요구된다.
제 1 양태에서, 로봇 장치가 제공된다. 로봇 장치는 전자 디바이스 프로세싱 시스템 내에서 기판들을 운반하도록 구성될 수 있다. 로봇 장치는 제 1 회전 축을 중심으로 회전하도록 구성되는 제 1 붐, 상기 제 1 회전 축으로부터 오프셋된 위치에서 상기 제 1 붐에 커플링되며, 제 2 회전 축을 중심으로 회전가능한 제 1 상부 아암, 상기 제 2 회전 축으로부터 오프셋된 위치에서 제 3 회전 축을 중심으로 제 1 상부 아암에 커플링되고 제 1 상부 아암에 대해 회전하도록 구성되는 제 1 전방 아암, 제 3 회전 축으로부터 오프셋된 위치에서 제 4 회전 축을 중심으로 제 1 전방 아암에 커플링되고 제 1 전방 아암에 대해 회전하도록 구성되며, 제 1 엔드 이펙터에 커플링되도록 구성되는 제 1 리스트(wrist) 부재, 및 상기 제 1 붐에 대해 독립적인 제 5 회전 축을 중심으로 회전하도록 구성된 제 2 붐, 상기 제 5 회전 축으로부터 오프셋된 위치에서 제 2 붐에 커플링되며, 제 6 회전 축을 중심으로 회전가능한 제 2 상부 아암, 상기 제 6 회전 축으로부터 오프셋된 위치에서 제 7 회전 축을 중심으로 제 2 상부 아암에 커플링되고 제 2 상부 아암에 대해 회전하도록 구성된 제 2 전방 아암, 및 상기 제 7 회전 축으로부터 오프셋된 위치에서 제 8 회전 축을 중심으로 제 2 전방 아암에 커플링되고 제 2 전방 아암에 대해 회전하도록 구성되며, 제 2 엔드 이펙터에 커플링되도록 구성되는 제 2 리스트 부재를 포함한다.
다른 양태에 따르면, 전자 디바이스 프로세싱 시스템이 제공된다. 전자 디바이스 프로세싱 시스템은 챔버, 및 상기 챔버 내에 적어도 부분적으로 수용되며 프로세스 챔버들로 및 프로세스 챔버들로부터 기판들을 운반하도록 구성되는 로봇 장치를 포함하며, 상기 로봇 장치가 제 1 회전 축을 중심으로 회전하도록 구성된 제 1 붐, 상기 제 1 회전 축으로부터 오프셋된 위치에서 상기 제 1 붐에 커플링되며, 제 2 회전 축을 중심으로 회전가능한 제 1 상부 아암, 상기 제 2 회전 축으로부터 오프셋된 위치에서 제 3 회전 축을 중심으로 상기 제 1 상부 아암에 커플링되고 상기 제 1 상부 아암에 대해 회전하도록 구성된 제 1 전방 아암, 상기 제 3 회전 축으로부터 오프셋된 위치에서 제 4 회전 축을 중심으로 상기 제 1 전방 아암에 커플링되고 상기 제 1 전방 아암에 대해 회전하도록 구성되며, 제 1 엔드 이펙터에 커플링되도록 구성되는 제 1 리스트 부재, 및 상기 제 1 붐에 대해 독립적이며 제 5 회전 축을 중심으로 회전하도록 구성되는 제 2 붐, 상기 제 5 회전 축으로부터 오프셋된 위치에서 상기 제 2 붐에 커플링되며, 제 6 회전 축을 중심으로 회전가능한 제 2 상부 아암, 상기 제 6 회전 축을 중심으로 오프셋된 위치에서 제 7 회전 축을 중심으로 상기 제 2 상부 아암에 커플링되고 상기 제 2 상부 아암에 대해 회전하도록 구성되는 제 2 전방 아암, 및 상기 제 7 회전 축으로부터 오프셋된 위치에서 제 8 회전 축을 중심으로 제 2 전방 아암에 커플링되고, 제 2 전방 아암에 대해 회전하도록 구성되며, 제 2 엔드 이펙터에 커플링되도록 구성되는 제 2 리스트 부재를 포함한다.
다른 양태에서, 전자 디바이스 프로세싱 시스템 내의 기판들을 운반하는 방법이 제공된다. 기판들을 운반하는 방법은 제 1 붐 - 상기 제 1 붐에 회전가능하게 커플링되는 제 1 상부 아암, 상기 제 1 상부 아암에 회전가능하게 커플링되는 제 1 전방 아암, 및 상기 제 1 전방 아암에 회전가능하게 커플링되는 제 1 리스트 부재를 가짐 -, 및 제 2 붐 - 상기 제 2 붐에 회전가능하게 커플링되는 제 2 상부 아암, 상기 제 2 상부 아암에 회전가능하게 커플링되는 제 2 전방 아암, 및 상기 제 2 전방 아암에 회전가능하게 커플링되는 제 2 리스트 부재를 가짐 - 을 가지며, 상기 제 1 붐 및 상기 제 2 붐이 제 1 회전 축을 중심으로 회전가능한 로봇 장치를 제공하는 단계, 및 상기 제 1 회전 축을 중심으로 상기 제 2 붐에 대해 상기 제 1 붐을 독립적으로 회전시키는 단계를 포함한다.
발명의 이러한 양태들과 다른 양태들 및 실시예들에 따라 다수의 다른 특징들이 제공된다. 하기의 상세한 설명, 첨부된 청구항들, 및 첨부 도면들로부터 본 발명의 실시예들의 다른 특징들 및 양태들이 보다 충분히 명백해질 것이다.
도 1a는 실시예들에 따른 운반 챔버 내에 제공되는 로봇 장치를 포함하는 전자 디바이스 프로세싱 시스템의 개략적 평면도를 도시한다.
도 1b는 포개어진 배향으로 도시된, 실시예들에 따른 로봇 장치의 측단면도를 도시한다.
도 1c는 실시예들에 따른 트윈(twin) 챔버들 내로 동시에 삽입되는 기판들을 지지하는 엔드 이펙터들을 갖는 로봇 장치를 포함하는 전자 디바이스 프로세싱 시스템의 개략적 평면도를 도시한다.
도 1d는 기판들 중 하나가 실시예들에 따른 챔버 내에서 오정렬되는, 트윈 챔버들 내로 삽입되는 기판들을 지지하는 엔드 이펙터들을 갖는 로봇 장치를 포함하는 전자 디바이스 프로세싱 시스템의 개략적인 부분 평면도를 도시한다.
도 1e는 실시예들에 따라 챔버 내의 기판 오정렬이 교정되는, 트윈 챔버들 내로 삽입된 기판들을 지지하는 엔드 이펙터들을 갖는 로봇 장치를 포함하는 전자 디바이스 프로세싱 시스템의 개략적인 부분 평면도를 도시한다.
도 1f 및 1g는 각각 실시예들에 따라 기판을 지지하는 커플링된 엔드 이펙터를 갖는 제 1 리스트 부재의 평면도 및 측면도를 도시한다.
도 2는 포개어진 배향으로 도시된, 실시예들에 따른 오프셋 드라이브 모터들을 포함하는 로봇 장치의 측단면도를 도시한다.
도 3은 실시예들에 따라 수직한 z-축 성능을 포함하는 로봇 장치의 부분적인 측단면도를 도시한다.
도 4는 실시예들에 따른 전자 디바이스 프로세싱 시스템 내의 기판들을 운반하는 방법을 나타내는 흐름도를 도시한다.
전술된 바와 같이, 전자 디바이스 제조 프로세싱에서 여러가지 위치들 사이(예를 들어, 챔버들 사이)에서 기판들의 정확하고 신속한 운반을 제공하는 것이 바람직하다. 기존의 로봇들은 용인되는 레벨의 처리량을 제공하지만, 전체적인 작업 비용 및 생산 비용을 낮추는 것이 목표이다. 또한, 기판들이 이동되는 거리들이 감소될 수 있도록, 감소된 시스템 크기가 추구된다. 게다가, 시스템 크기를 줄임으로써 재료 및 제조 비용이 감소될 수 있다. 추가로, 희망 레벨의 정확도로 챔버들 내에 기판들을 배치하는 것이 바람직하다. 그러나 때때로 기판은 운송시 엔드 이펙터 상에 오정렬될 수 있다. 특히, 기판이 운반되는 엔드 이펙터 상에서 기판이 미끄러지고 변위되게 될 수 있다. 따라서, 이는 프로세스 챔버 내의 기판 오정렬로 바뀔 수 있다. 프로세스 챔버 내의 오정렬은 프로세싱 편차들을 초래할 수 있으며, 따라서 바람직하지 않다.
지금까지는 트윈 로봇들, 즉 트윈 챔버들의 내부 및 외부로 기판들을 운반하도록 구성되는 로봇들은 엔드 이펙터들 상의 기판들 중 하나 또는 둘 이상의 적어도 측방향 오정렬을 확인(account for)할 수 없었다. 여기서 사용된 바와 같은 트윈 챔버들은 나란한 배향으로 배열되는 2개의 챔버들을 의미하며, 여기서 기판들은 트윈 챔버들의 내부 및 외부에서 실제상 일제히 프로세스된다. 그러한 트윈 챔버들은 실질적으로 평행한 인접 챔버들의 패싯들(facets)을 가질 수 있다. 전형적인 기판 프로세싱 시스템들은 둘 또는 셋 이상, 넷 또는 다섯 이상, 여섯 또는 일곱 이상, 또는 심지어 여덟개의 패싯들을 가질 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예들에 따르면, 때때로 "블레이드"로서 지칭되는 엔드 이펙터가 로봇 장치의 각각의 리스트 부재에 부착될 수 있으며, 각각의 엔드 이펙터에 놓여 있는 기판들을 전자 디바이스 프로세싱 시스템의 인접하는 트윈 프로세스 챔버들로 및 그로부터 및/또는 인접하는 로드 록 챔버들로 및 그로부터 운반하도록 구성될 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같은 "로드 록"은 운반 챔버로 및 운반 챔버로부터 기판들을 운반하는데 사용되는 챔버이다.
선택적인 컴플라이언스 아암 로봇 장치(SCARA) 로봇들을 포함하는 종래의 시스템들은 일반적으로 직선형 방식(straight-on fashion)으로 운반 챔버들에 단지 들어가고 나갈 수 있으며, 그에 따라 이들의 다용도성 및 조정 가능성을 제한하게 된다. 더구나, 일부 시스템들에서, 많은 수의 트윈 챔버들을 갖는 특히 메인프레임들(예를 들면, 하나 또는 둘 이상의 트윈 패싯들, 둘 또는 셋 이상의 트윈 패싯들, 또는 심지어 3개의 트윈 패싯들) 및 도 1a에 도시된 바와 같은 다수의(multiple) 로드 록 챔버들은 시스템 비용 및 크기를 감소시키기 위해 가능한 작은 운반 챔버를 제조하는 것이 바람직할 뿐 아니라, 전술된 바와 같은 개별 트윈 챔버들의 각각에 기판들을 정확하게 배치하는 것이 또한 바람직하다. 특히, 트윈 챔버들을 갖는 전자 디바이스 프로세싱 시스템들에서 트윈 챔버들의 내부 및 외부로의 운반들이 실질적으로 동시에 이루어질 수 있는 경우, 때때로 기판들 중 하나 또는 둘 이상은 엔드 이펙터들 중 하나 또는 둘 이상에 잘못 배치되게(예를 들어, 중심에 놓이지 않게) 될 수 있다. 이는 각각의 프로세스 챔버 내의 하나 또는 둘 이상의 기판들의 오정렬을 초래한다. 따라서, 트윈 프로세스 챔버들 중 하나 또는 모두 내의 기판 오정렬에 대해 조정할 수 있는 것이 바람직하다. 또한, 트윈 챔버들에서 기판 교환을 여전히 실행할 수 있는 동안, 소형 공간 엔벨로프 내에서 로봇 장치를 패키징하는 것은 기존의 로봇들에 대한 상당한 난제를 나타낸다. 추가로, 진공 영역들 내의 모터 와이어들을 제거할뿐 아니라, 로봇 장치로부터 값비싼 이동성 시일들(예를 들면, 강자성 유체 시일들(ferro-fluid seals))을 제거하는 것이 바람직하다.
상기 중 하나 또는 둘 이상을 달성하기 위해, 하나 또는 둘 이상의 실시예들은, 제 1 양태에서, 트윈 프로세스 챔버들을 서비스하도록 구성되는 개선된 로봇 장치에 관한 것이다. 로봇 장치는 공통 웨이스트 축(예를 들면, 제 1 회전 축)을 중심으로 각각 회전가능한, 독립적으로 회전가능한 제 1 및 제 2 붐들을 포함한다. 제 1 및 제 2 붐들은 각각 그 외부 부분에 커플링된 상부 아암, 각각의 개별 상부 아암에 커플링된 전방 아암, 및 각각의 개별 전방 아암에 커플링된 리스트 부재를 포함한다. 기판을 지지하도록 구성된 엔드 이펙터는 개별 리스트 부재들에 커플링될 수 있다.
일부 실시예들에 따르면, 독립적으로 회전가능한 제 1 및 제 2 붐들의 회전뿐 아니라 이 붐들에 커플링된 제 1 및 제 2 상부 아암들의 회전은 운반 챔버 외부의 원격지 위치로부터 구동되며 동축인 드라이브 샤프트들을 포함함으로써 제공될 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 붐들 및 부착된 상부 아암들, 전방 아암들, 및 리스트 부재들의 회전을 유발하도록 구성된 개별 드라이브 모터들이 공통 영역에(예를 들어, 드라이브 조립체 내에) 제공될 수 있다. 드라이브 모터들은 드라이브 조립체와 동축이거나 드라이브 조립체 내에 분포될 수 있다. 이들 고기능 구성들은 로봇 및 전달 챔버의 전체 크기 엔벨로프가 감소되는 것을 가능하게 하며, 비-직선형 배향으로, 즉 챔버 패싯에 비-수직으로 프로세스 챔버들 및 로드 록 챔버들 내로의 입장을 가능하게 할 수 있다. 또한, 하나 또는 둘 이상의 실시예들에서, 값비싼 시일들의 사용이 감소될 수 있다. 실시예들에 따르면, 한가지 장점으로, 양쪽 엔드 이펙터들이 트윈 챔버들 내로 연장될 때, 엔드 이펙터들 중 하나 또는 둘 이상의 배향이 (프로세스 챔버에 걸쳐서) 측방향으로 또는 (입장 방향을 따라 챔버 내로) 종방향으로 변화/조정될 수 있어서, 트윈 챔버들 내의 기판들 중 하나 또는 모두에 대한 오정렬이 교정될 수 있다. 따라서, 일 양태에서, 지지된 기판들 중 하나 또는 모두에 대한 종방향 및/또는 측방향 오정렬 교정 능력을 갖는 트윈 챔버들을 서비스하도록 구성된 트윈 로봇 장치가 제공된다.
다른 양태에서, 로봇 장치를 포함하는 전자 디바이스 프로세싱 시스템이 로봇 장치 및 전자 디바이스 프로세싱 시스템을 작동시키는 방법들과 같이, 제공된다. 로봇 장치 및 방법들은, 전자 디바이스 제조시 한 세트의 트윈 챔버들과 다른 세트의 트윈 챔버들 및/또는 로드 록들 사이와 같이, 트윈 챔버들로 및 트윈 챔버들로부터 기판들을 운반하는데 유용하다.
예시 실시예들에 따른 로봇 장치, 전자 디바이스 프로세싱 시스템들, 및 방법들의 여러가지 양태들의 추가 세부사항들이 본원의 도 1a 내지 도 4에 관하여 설명된다.
이제 도 1a 내지 도 1e를 참조하면, 실시예들에 따른 전자 디바이스 프로세싱 시스템(100)의 예시 실시예가 개시된다. 전자 디바이스 프로세싱 시스템(100)은 유용하며, 예를 들어 트윈 프로세스 챔버들의 내부 및 외부로, 및/또는 트윈 로드 록 챔버들의 내부 및 외부로, 및/또는 여러가지 트윈 프로세스 챔버들 사이에서 기판들을 운반하도록, 및/또는 인접하는 로드 록 챔버들로 및 인접하는 로드 록 챔버들로부터 기판들을 운반하도록 형성되고 구성될 수 있다. 다른 운반 조합들이 장치에 의해 실행될 수 있다.
전자 디바이스 프로세싱 시스템(100)은 트윈 챔버 세트들(106A 및 106B), 세트들(106C 및 106D), 및 세트들(106E 및 106F)과 같은 트윈 챔버들 중 하나 또는 둘 이상의 세트들을 포함할 수 있다. 전자 디바이스 프로세싱 시스템(100)은 운반 챔버(102)를 포함하는 하우징(101)을 포함한다. 운반 챔버(102)는, 예를 들어 상단, 바닥, 및 측벽들을 포함할 수 있으며, 일부 실시예들에서 진공으로 유지될 수 있다. 다수의 아암들을 갖는 로봇 장치(104)가 운반 챔버(102) 내에 적어도 부분적으로 수용되며, 기판들을 운반하도록 운반 챔버 내에서 작동가능하게 구성된다. 로봇 장치(104)는 기판들(105A, 105B)(때때로 "웨이퍼들" 또는 "반도체 웨이퍼들" 또는 "유리 기판들"로서 지칭됨)을 목적 위치들로 또는 목적 위치들로부터 피킹 또는 배치하도록 구성될 수 있다. 그러나, 임의의 유형의 기판이 로봇 장치(104)에 의해 이송되고 운반될 수 있다.
목적 위치들은 운반 챔버(102)에 커플링된 트윈 챔버들 중 임의의 챔버일 수 있다. 예를 들면, 목적지는 운반 챔버(102) 주위에 분포되고 운반 챔버(102)에 커플링될 수 있는 트윈 프로세스 챔버 세트들(106A 및 106B), 세트들(106C 및 106D), 및 세트들(106E 및 106F) 및/또는 하나 또는 둘 이상의 로드 록 챔버들(108) 중 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 도시된 바와 같이, 각각의 트윈 챔버 세트(106A 및 106B), 세트(106C 및 106D), 및 세트(106E 및 106F), 및 로드 록 챔버(108)로의 및 이들로부터의 운반은, 예를 들면 슬릿 밸브들(109)을 통하여 이루어질 수 있다. 슬릿 밸브(109)는 종래의 구조이며, 본원에는 추가로 기술되지 않을 것이다. 도 1B는 로봇 장치(104)의 측단면도를 도시한다. 도 1B의 도면은 트윈 챔버 세트(예를 들어, 106A 및 106B)로 기판들을 삽입할 준비가 된, 포개어진 상태로 도시된다.
도 1A를 다시 참조하면, 프로세스 챔버들(106A 내지 106F)은 증착, 산화, 질화, 에칭, 연마, 세정, 리소그래피, 계측 등등과 같은, 기판들(105A, 105B) 및 다른 기판들에 대한 임의의 수의 프로세스들을 실행하도록 구성될 수 있다. 다른 프로세스들이 실행될 수 있다. 로드 록 챔버들(108)은 팩토리 인터페이스(110) 또는 팩토리 인터페이스(110)의 하나 또는 둘 이상의 로드 포트들에 도킹된 하나 또는 둘 이상의 기판 캐리어들(112)(예를 들어, FOUPs(Front Opening Unified Pods))로부터 기판들(예를 들어, 기판들(105A, 105B))을 수용할 수 있는 다른 시스템 구성요소와 인터페이싱하도록 구성될 수 있다. 다른 적합한 로봇(점선 박스로 도시됨)이 이용되어 화살표들(114)로 지시된 바와 같이 기판 캐리어들(112)과 로드 록들(108) 사이에서 여러가지 기판들을 운반할 수 있다. 기판들의 운반들은 임의의 시퀀스로 또는 화살표들(114)로 지시된 바와 같은 방향으로 실행될 수 있다.
도 1A 내지 도 1E를 다시 참조하면, 로봇 장치(104)는 운반 챔버(102)의 일부를 형성하는 하우징(101)의 벽(117)(예를 들어, 플로어)에 부착 및 고정되도록 구성된 플랜지 또는 다른 부착 피쳐들을 포함할 수 있는 베이스(116)를 포함할 수 있다. 로봇 장치(104)는 도시된 실시예에서 각각 실질적으로 강성인 캔틸레버 빔들인 제 1 붐(118) 및 제 2 붐(119)을 포함한다. 제 1 붐(118)은 베이스(116) 및/또는 벽(117)에 대해 제 1 회전 축(120)을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향 회전 방향 모두로 독립적으로 회전되도록 구성된다. 마찬가지로, 제 2 붐(119)은 베이스(116) 및/또는 벽(117)에 대해 제 1 회전 축(120)을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향 회전 방향 모두로 독립적으로 회전되도록 구성된다. 제 1 및 제 2 붐들(118, 119)의 회전은 +/-360도 또는 그 초과일 수 있다. 도시된 실시예에서, 제 1 회전 축(120)은 고정되어 있다. 로봇 장치(104)의 이러한 실시예는 Z축 성능(capability)을 포함하지 않으며, 여러가지 프로세스 챔버들(106A 내지 106F) 및 로드 록 챔버들(108)에서 리프트 핀들, 이동성 플랫폼들, 등등과 이용되어야 한다.
제 1 회전 축(120)을 중심으로 하는 X-Y 평면에서의 제 1 붐(118)의 회전은 제 1 붐 드라이브 조립체의 붐 드라이브 샤프트(118S)를 회전시키는 제 1 붐 드라이브 모터(118M)의 작용에 의한 것과 같이, 임의의 적합한 동기 부재에 의해 제공될 수 있다. 제 1 붐 드라이브 모터(118M)는 종래의 가변적인 자기 저항 또는 영구 자석 전기 모터일 수 있다. 다른 유형들의 모터들이 이용될 수 있다. 제 1 붐(118)의 회전은 제어기(122)로부터 제 1 붐 드라이브 모터(118M)로 제공되는 적합한 명령들에 의해 제어될 수 있다. 제어기(122)는 개별 드라이브 모터들의 각각에 위치 명령들을 제공할 수 있으며, 적합한 위치 인코더 또는 센서로부터 와이어링 하네스(122A)를 거쳐 위치 피드백 정보를 수신할 수 있다. 제 1 붐 드라이브 모터(118M)는, 예를 들면 베이스(116)에 커플링된 모터 하우징(123) 내에 수용될 수 있다. 임의의 적합한 유형의 피드백 디바이스가 제공되어 제 1 붐(118)의 정확한 회전 위치를 결정할 수 있다. 예를 들어, 회전 인코더가 모터 하우징(123)과 제 1 붐 드라이브 샤프트(118S) 사이에 커플링될 수 있다. 회전 인코더는 자성이거나, 광학적이거나 기타 등등일 수 있다. 일부 실시예들에서, 모터 하우징(123) 및 베이스(116)는 서로 일체로 제조될 수 있다. 다른 실시예들에서, 베이스(116)는 운반 챔버(102)의 벽(117)과 일체로 제조될 수 있다.
마찬가지로, 제 1 회전 축(120)을 중심으로 한 X-Y 평면에서의 제 2 붐(119)의 회전이, 제 2 붐 드라이브 조립체의 제 2 붐 드라이브 샤프트(119S)를 회전시키는 제 2 붐 드라이브 모터(119M)의 작용에 의한 것과 같이, 임의의 적합한 동기 부재에 의해 제공될 수 있다. 제 2 붐 드라이브 모터(119M)는 종래의 가변적인 자기 저항 또는 영구 자석 전기 모터일 수 있다. 다른 유형들의 모터들이 이용될 수 있다. 제 2 붐(119)의 회전은 제어기(122)로부터 제 2 붐 드라이브 모터(119M)로 제공되는 적합한 명령들에 의해 제어될 수 있다. 제어기(122)는 또한 적합한 위치 인코더 또는 센서로부터 와이어링 하네스(122A)를 거쳐 위치 피드백 정보를 수신할 수 있다.
제 1 회전 축(120)으로부터 이격된 제 1 위치에(예를 들면, 제 1 붐(118)의 외부 단부에) 제 1 상부 아암(128)이 장착되고 회전식으로 커플링된다. 제 1 상부 아암(128)은 제 1 위치에 위치된 제 2 회전 축(130)을 중심으로 제 1 붐(118)에 대한 X-Y 평면에서 회전되도록 구성된다. 제 1 상부 아암(128)은 제 1 상부 아암 드라이브 조립체에 의해 제 1 빔(118)에 대한 X-Y 평면에서 독립적으로 회전가능하다.
제 2 회전 축(130)을 중심으로 한 X-Y 평면에서의 제 1 상부 아암(128)의 회전은 제 1 상부 아암 드라이브 샤프트(128S)를 회전시키는 제 1 상부 아암 드라이브 모터(128M)의 작용에 의한 것과 같이, 임의의 적합한 동기 부재에 의해 제공될 수 있다. 제 1 상부 아암 드라이브 모터(128M)는 종래의 가변적인 자기 저항 또는 영구 자석 전기 모터일 수 있다. 다른 유형들의 모터들이 이용될 수 있다. 제 1 상부 아암(128)의 회전은 제어기(122)로부터 제 1 상부 아암 드라이브 모터(128M)에 제공되는 적합한 명령들에 의해 제어될 수 있다. 제어기(122)는 또한 제 1 상부 아암 드라이브 샤프트(128S)에 커플링된 적합한 위치 인코더 또는 센서로부터 와이어링 하네스(122A)를 거쳐 위치 피드백 정보를 수신할 수 있다.
제 1 상부 아암 드라이브 조립체는 제 1 상부 아암(128)을 구동시키기 위한 임의의 적합한 구조를 포함할 수 있다. 제 1 상부 아암 드라이브 조립체는, 예를 들어 제 1 상부 아암 드라이브 샤프트(128S)에 커플링된 제 1 상부 아암 드라이브 모터(128M)의 로터를 포함할 수 있다. 제 1 상부 아암 드라이브 조립체는 제 1 상부 아암 구동 부재(128A), 제 1 상부 아암 피동 부재(128B), 및 제 1 상부 아암 전달(transmission) 요소(128T)를 더 포함할 수 있다. 제 1 상부 아암 구동 부재(128A)는 제 1 상부 아암 드라이브 샤프트(128S)에 커플링될 수 있는 반면, 제 1 상부 아암 피동 부재(128B)는 제 1 상부 아암(128)의 본체로부터 연장하는 파일럿(pilot)일 수 있다. 예를 들어, 도시된 실시예에서, 제 1 상부 아암 구동 부재(128A)는 제 1 상부 아암 드라이브 샤프트(128S)에 커플링되거나 이와 일체화된 풀리일 수 있다. 제 1 상부 아암 전달 요소(128T)는 제 1 상부 아암 구동 부재(128A)와 제 1 상부 아암 피동 부재(128B) 사이에 연결된다. 제 1 상부 아암 전달 요소(128T)는 하나 또는 둘 이상의 벨트들 또는 2개의 대향하여 감싸인 종래의 금속 스트랩들과 같은 스트랩들일 수 있으며, 각각의 스트랩은 그 단부가 부재들(128A, 128B)에 견고하게 커플링된다(예를 들면, 핀으로 고정된다).
제 2 회전 축(130)으로부터 이격된 위치에(예를 들면, 제 1 상부 아암(128)의 외부 단부에) 제 1 전방 아암(132)이 장착되고 회전식으로 커플링된다. 제 1 전방 아암(132)은 이격된 위치에 위치된 제 3 회전 축(134)을 중심으로 제 1 상부 아암(128)에 대한 X-Y평면에서 회전되도록 구성된다. 제 1 전방 아암(132)은 제 1 상부 아암 드라이브 조립체에 의해 제 1 상부 아암(118)에 대한 X-Y 평면에서 회전가능하다.
특히, 제 1 전방 아암(132)은 제 3 회전 축(134)을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향 회전 방향으로 회전되도록 구성된다. 회전은 +/-약 140도 일 수 있다. 제 3 회전 축(134)을 중심으로 한 제 1 전방 아암(132)의 회전은 전방 아암 드라이브 조립체의 작용에 의해 제공될 수 있다. 전방 아암 드라이브 조립체는 제 1 전방 아암 전달 요소(132T)에 의해 연결되는 제 1 전방 아암 구동 부재(132A) 및 제 1 전방 아암 피동 부재(132B)를 포함한다. 제 1 전방 아암 구동 부재(132A)는 제 1 빔(118)에, 가령 그 하부 단부에 샤프트에 의해서 견고하게 커플링된 풀리일 수 있다. 다른 유형들의 견고한 연결들이 이용될 수 있다. 제 1 전방 아암 피동 부재(132B)는 제 1 전방 아암(132)의 본체로부터, 가령 그 하부 단부에서 연장하는 파일럿일 수 있다. 제 1 전방 아암 전달 요소(132T)는 하나 또는 둘 이상의 벨트들일 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 또는 둘 이상의 벨트들은 제 1 전방 아암 구동 부재(132A) 및 제 1 전방 아암 피동 부재(132B)를 중심으로 대향하는 방향들로 감싸인 제 1 및 제 2 스틸 벨트들일 수 있으며, 각각의 벨트는 불연속적이며 그 개별 단부들에서 부재들(132A, 132B)의 각각에 대해 핀으로 고정된다.
제 3 회전 축(134)으로부터 이격된(예를 들면, 오프셋된) 위치에(예를 들면, 제 1 전방 아암(132)의 외부 단부에) 제 1 리스트 부재(136)가 위치된다. 제 1 리스트 부재(136)는 베이스(116)에 대한 X-Y 평면에서의 병진운동(translation)을 위해 구성되며, 제 1 엔드 이펙터(138)에 커플링된다. 제 1 리스트 부재(136)는 또한 제 1 전방 아암(132)에 대한 제 4 회전 축(140)을 중심으로 한 상대 회전을 위해 구성된다. 도 1f 및 도 1g에 도시된 바와 같이, 제 1 리스트 부재(136)는 제 4 회전 축(140)으로부터 외부의 지점에서, 제 1 엔드 이펙터(138)(다르게는 "블레이드"로서 지칭됨)에 커플링될 수 있으며, 제 1 엔드 이펙터(138)는 피킹 및/또는 배치 작업들 중에 (점으로 도시된) 기판(105B)을 이송 및 운반하도록 구성된다.
제 1 리스트 부재(136) 및 그에 따라 제 1 엔드 이펙터(138)의 회전은 제 1 리스트 부재 드라이브 조립체에 의해 부여된다. 제 1 리스트 부재(136)는 제 1 리스트 부재 드라이브 조립체에 의한 제 4 회전 축(140)을 중심으로 한 시계 방향 또는 반시계 방향 회전 방향으로의 제 1 전방 아암(132)에 대한 회전을 위해 구성된다. 회전은 +/- 약 140도일 수 있다. 특히, 제 1 전방 아암(132)과 제 1 리스트 부재(136) 사이의 상대 회전은 제 1 리스트 부재(136) 및 커플링된 제 1 엔드 이펙터(136) 및 지지된 기판(105B)이 도 1c에 도시된 바와 같은 프로세스 챔버(106B) 내로 Y 방향으로 병진운동하게 한다. 제 1 상부 아암 드라이브 조립체의 활성화 및 제 1 붐(118)에 대한 회전에 의해 다른 방향들로의 병진운동들이 가능하다.
도시된 실시예에서, 제 1 리스트 부재 드라이브 조립체는, 도 1b에 최적으로 도시된 바와 같이, 제 1 리스트 부재 전달 요소(136T)에 의해 연결되는 제 1 리스트 부재 구동 부재(136A) 및 제 1 리스트 부재 피동 부재(136B)를 포함한다. 제 1 리스트 부재 구동 부재(136A)는 제 1 상부 아암(128)에, 가령 그 하부 단부에 샤프트에 의해서 견고하게 커플링된 풀리일 수 있다. 다른 유형들의 견고한 연결들이 이용될 수 있다. 제 1 리스트 부재 피동 부재(136B)는 제 1 리스트 부재(136)의 본체로부터 연장하는 파일럿에 커플링된 풀리일 수 있다. 제 1 리스트 부재 전달 요소(136T)는 하나 또는 둘 이상의 벨트들일 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 또는 둘 이상의 벨트들은 제 1 리스트 부재 구동 부재(136A) 및 제 1 리스트 부재 피동 부재(136B) 주위에 대향하여 감싸인, 전술된 바와 같은 제 1 및 제 2 스틸 벨트들일 수 있다.
도 1b에 도시된 바와 같이, 제 1 붐(118), 제 1 상부 아암(128), 및 제 1 전방 아암(132)은 도 1a 및 1b에 도시된 바와 같이, 포개어진 형태로 제 2 붐(119)과 제 2 상부 아암(142) 사이에 모두 수용된다. 추가로, 제 1 회전 축 및 제 3 회전 축(134)은 포개어진 형태에서 동축일 수 있다. 도시된 실시예에서, 제 1 붐(118), 제 1 상부 아암(128), 및 제 1 전방 아암(132)은 중심 대 중심 측정시 모두 동일한 길이들이다. 그러나 제 1 회전 축(120)으로부터 제 2 회전 축(130)으로의 제 1 붐(118)의 중심 대 중심 길이는 제 1 상부 아암(128) 및 제 1 전방 아암(132)의 중심 대 중심 길이들, 즉 제 2 회전 축(130)과 제 3 회전 축(134) 사이의 길이들 및 제 3 회전 축(134)과 제 4 회전 축(140) 사이의 길이와 상이할 수 있음을 인지하여야 한다.
예를 들어, 제 1 붐(118)의 중심 대 중심 길이는 프로세스 챔버(106B) 내의 기판(105B)에 대한 임의의 오정렬을 충분히 보상하기 위해, 제 1 상부 아암(128)의 중심 대 중심 길이보다 더 길 수 있다. 예를 들면, 제 1 붐(118)의 중심 대 중심 길이는 제 1 상부 아암(128)의 중심 대 중심 길이의 10% 또는 그보다 더 길 수 있다.
도 1a 및 1b를 다시 참조하면, 제 1 회전 축(120)으로부터 이격된 제 1 위치에(예를 들면, 제 2 붐(119)의 외부 단부에) 제 2 상부 아암(128)이 장착되고 회전식으로 커플링된다. 제 2 상부 아암(142)은 제 1 상부 아암(128)과 동일한 중심 대 중심 치수를 가질 수 있다. 제 2 상부 아암(142)은 제 1 위치에 위치되는 제 5 회전 축(144)을 중심으로 제 2 붐(119)에 대한 X-Y 평면에서 회전되도록 구성된다. 제 2 상부 아암(144)은 제 2 상부 아암 드라이브 조립체에 의해 제 2 빔(119)에 대한 X-Y 평면에서 독립적으로 회전가능하다.
제 5 회전 축(144)을 중심으로 한 X-Y 평면에서의 제 2 상부 아암(142)의 회전은 제 2 상부 아암 드라이브 샤프트(142S)를 회전시키는 제 2 상부 아암 드라이브 모터(142M)의 작용에 의한 것과 같이 임의의 적합한 동기 부재에 의해 제공될 수 있다. 제 2 상부 아암 드라이브 모터(142M)는 종래의 가변적인 자기 저항 또는 영구 자석 전기 모터일 수 있다. 다른 유형들의 모터들이 이용될 수 있다. 제 2 상부 아암(142)의 회전은 제어기(122)로부터 제 2 상부 아암 드라이브 모터(142M)로 제공되는 적합한 명령들에 의해 제어될 수 있다. 제어기(122)는 또한 제 2 상부 아암 드라이브 샤프트(142S)에 커플링된 적합한 위치 인코더 또는 센서로부터 와이어링 하네스(122A)를 거쳐 위치 피드백 정보를 수신할 수 있다.
제 2 상부 아암 드라이브 조립체는 제 2 상부 아암(142)을 구동시키기 위한 임의의 적합한 구조를 포함할 수 있다. 제 2 상부 아암 드라이브 조립체는, 예를 들어 제 2 상부 아암 드라이브 샤프트(142S)에 커플링된 제 2 상부 아암 드라이브 모터(142M)의 로터를 포함할 수 있다. 제 2 상부 아암 드라이브 조립체는 제 2 상부 아암 구동 부재(142A), 제 2 상부 아암 피동 부재(142B), 및 제 2 상부 아암 전달 요소(142T)를 더 포함할 수 있다. 제 2 상부 아암 구동 부재(142A)는 제 2 상부 아암 드라이브 샤프트(142S)에 커플링될 수 있는 반면, 제 2 상부 아암 피동 부재(142B)는 제 2 상부 아암(142)의 본체로부터 연장하는 파일럿일 수 있다. 예를 들면, 도시된 실시예에서, 제 2 상부 아암 구동 부재(142A)는 제 2 상부 아암 드라이브 샤프트(142S)에 커플링되거나 이와 일체화된 풀리일 수 있다. 제 2 상부 아암 전달 요소(142T)는 제 2 상부 아암 구동 부재(142A)와 제 2 상부 아암 피동 부재(142B) 사이에 연결된다. 제 2 상부 아암 전달 요소(142T)는 2개의 대향하여 감싸인 종래의 금속 스트랩들과 같은, 하나 또는 둘 이상의 벨트들 또는 스트랩들일 수 있으며, 각각의 스트랩은 그 단부가 부재들(142A, 142B)에 견고하게 커플링된다(예를 들면, 핀으로 고정된다).
제 5 회전 축(144)으로부터 이격된 위치에(예를 들면, 제 2 상부 아암(142)의 외부 단부에) 제 2 전방 아암(148)이 장착되고 회전식으로 커플링된다. 제 2 전방 아암(148)은 이격된 위치에 위치된 제 6 회전 축(134)을 중심으로 제 2 상부 아암(142)에 대한 X-Y 평면에서 회전되도록 구성된다. 제 2 전방 아암(148)은 제 2 상부 아암 드라이브 조립체에 의해 제 2 상부 아암(142)에 대한 X-Y 평면에서 회전가능하다.
특히, 제 2 전방 아암(142)은 제 5 회전 축(144)을 중심으로 시계 방향 또는 반시계 방향 회전 방향으로 회전되도록 구성된다. 회전은 +/- 약 140도일 수 있다. 제 6 회전 축(150)을 중심으로 하는 제 2 전방 아암(148)의 회전은 제 2 전방 아암 드라이브 조립체의 작용에 의해 제공될 수 있다. 제 2 전방 아암 드라이브 조립체는 제 2 전방 아암 전달 요소(148T)에 의해 연결되는 제 2 전방 아암 구동 부재(148A) 및 제 2 전방 아암 피동 부재(148B)를 포함한다. 제 2 전방 아암 구동 부재(148A)는 제 2 붐(119)에, 가령 그 하부 단부에 샤프트에 의해서 견고하게 커플링된 풀리일 수 있다. 다른 유형들의 견고한 연결들이 이용될 수 있다. 제 2 전방 아암 피동 부재(148B)는 제 2 전방 아암(148)의 본체로부터, 가령 그 하부 단부에서 연장하는 파일럿일 수 있다. 제 2 전방 아암 전달 요소(148T)는 하나 또는 둘 이상의 벨트들일 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 또는 둘 이상의 벨트들은 제 2 전방 아암 구동 부재(148A) 및 제 2 전방 아암 피동 부재(148B) 주위에 대향하여 감싸인 제 1 및 제 2 스틸 벨트들일 수 있으며, 각각의 벨트는 불연속적이며, 그 개별 단부들이 부재들(148A, 148B) 각각에 핀으로 고정된다.
제 6 회전 축(150)으로부터 이격된(예를 들어, 오프셋된) 위치에(예를 들면, 제 2 전방 아암(148)의 외부 단부에) 제 2 리스트 부재(152)가 위치된다. 제 2 리스트 부재(152)는 베이스(116)에 대한 X-Y 평면에서의 병진운동을 위해 구성되며, 제 2 엔드 이펙터(154)에 커플링된다. 제 2 엔드 이펙터(154)는 도 1f 및 1g에서 묘사된 제 1 엔드 이펙터(138)와 동일할 수 있다. 제 2 리스트 부재(152)는 제 2 전방 아암(148)에 대한 제 7 회전 축(156)을 중심으로 한 상대 회전을 위해 구성된다. 제 2 리스트 부재(152)는 제 7 회전 축(156)으로부터 외부의 지점에서 제 1 엔드 이펙터(138)에 커플링될 수 있으며, 제 2 엔드 이펙터(154)는 피킹 및/또는 배치 작업들 중에 (점으로 도시된) 기판(105A)을 이송 및 운반하도록 구성된다.
제목이 "Systems, Apparatus, and Methods For Moving Substrates"인 PCT 공보 제WO 2010/081003호에서 제 1 및 제 2 엔드 이펙터들(138, 154)에 적합한 구조에 대한 추가적인 설명을 찾아볼 수 있다. 그러나 제 1 및 제 2 엔드 이펙터(138, 154)는 임의의 적합한 구조로 될 수 있다. 제 1 및 제 2 엔드 이펙터들(138, 154)은 수동적일 수 있거나, 기계적 클램핑 메커니즘 또는 정전기적 홀딩 성능과 같은 기판들(105A, 105B)을 홀딩하기 위한 임의의 적합한 능동적 수단을 포함할 수 있다. 제 1 및 제 2 엔드 이펙터들(138, 154)은 각각 기계적 조임, 점착, 클램핑 등과 같은 임의의 적합한 수단에 의해, 제 1 및 제 2 리스트 부재들(136, 152)에 커플링될 수 있다. 선택적으로, 개별 리스트 부재들(136, 152) 및 엔드 이펙터들(138, 154)은 하나의 일체화된 피스로 형성됨으로써 서로 커플링될 수 있다.
제 2 리스트 부재(152) 및 그에 따라 제 2 엔드 이펙터(154)의 회전은 제 2 리스트 부재 드라이브 조립체에 의해 부여된다. 제 2 리스트 부재(152)는 제 2 리스트 부재 드라이브 조립체에 의한 제 7 회전 축(156)을 중심으로 한 시계 방향 또는 반시계 방향 회전 방향으로의 제 2 전방 아암(148)에 대한 회전을 위해 구성된다. 회전은 +/- 약 140도일 수 있다. 특히, 제 2 전방 아암(148)과 제 2 리스트 부재(152) 사이의 상대 회전은 제 2 리스트 부재(152) 및 커플링된 제 2 엔드 이펙터(154)가 도 1c에 도시된 바와 같이 프로세스 챔버(106A) 내로 Y 방향으로 병진운동하게 한다.
도시된 실시예에서, 제 2 리스트 부재 드라이브 조립체는, 도 1b에 최적으로 도시된 바와 같이, 제 2 리스트 부재 전달 요소(152T)에 의해 연결된 제 2 리스트 부재 구동 부재(152A) 및 제 2 리스트 부재 피동 부재(152B)를 포함한다. 제 2 리스트 부재 구동 부재(152A)는 제 2 상부 아암(142)에, 가령 그 하부 단부에 샤프트에 의해서 견고하게 커플링되는 풀리일 수 있다. 다른 유형들의 견고한 연결들이 이용될 수 있다. 제 2 리스트 부재 피동 부재(152B)는 제 2 리스트 부재(152)의 본체로부터 연장하는 파일럿에 커플링된 풀리일 수 있다. 제 2 리스트 부재 전달 요소(152T)는 하나 또는 둘 이상의 벨트들일 수 있다. 일부 실시예들에서, 하나 또는 둘 이상의 벨트들은 전술한 바와 같이, 제 2 리스트 부재 구동 부재(152A) 및 제 2 리스트 부재 피동 부재(152B) 주위에 대향하여 감싸인 제 1 및 제 2 스틸 벨트들일 수 있다.
도 1b에서 볼 수 있는 바와 같이, 제 2 붐(119)은 제 1 붐(118), 제 1 상부 아암(128), 및 제 1 전방 아암(132)이 제 2 상부 아암(142) 아래에서 수축하는 것을 가능하게 하는 다소 상당한 높이의 스페이서 부재(119A)를 포함할 수 있다. 그러나 일부 실시예들에서, 제 1 및 제 2 상부 아암들(128, 142)의 단부들은 붐들(118, 119)보다 더 짧을 수 있으며, 동일한 수직 레벨로 정렬될 수 있다.
작동시, 기판(105A)의 피킹을 위해 희망 목적지로 제 2 엔드 이펙터(154)를 이동시키기 위해, 제 2 상부 아암(142) 및 제 2 전방 아암(124)이 충분한 양으로 작동될 수 있으며, 그에 따라 제 2 리스트 부재(154)를 병진운동시켜, 챔버(106A)로부터 기판(105A)을 피킹 또는 배치할 수 있다. 이는 제 1 리스트 부재(136)가 프로세스 챔버(106B) 내로 병진운동되는 것과 동시에 일어날 수 있다. 제 1 및 제 2 리스트 부재들(136, 152)이 프로세스 챔버들(106A, 106B) 내로 동시에 삽입되어 기판들(105A, 105B)을 희망 목적 위치에 배치하기 때문에, 이동하는 리프트 핀들 또는 이동하는 페디스털이 상승하여 기판들(105A, 105B)과 접촉하고, 엔드 이펙터들(138, 154)로부터 기판들을 들어 올려 엔드 이펙터들(138, 154)이 수축될 수 있다. 로봇 장치(104)의 제 1 및 제 2 붐들(118, 119)은 그 후, 예를 들면 기판들(예를 들어, 기판 상의 프로세스가 완료됨)을 픽업하고 기판들을 로드 록 챔버들(108)로 운반하기 위해, 다른 세트의 프로세스 챔버들(예를 들어, 프로세스 챔버들(106E, 106F))의 위치로 (예를 들면, 일제히) 회전될 수 있다.
도 1a 내지 1c의 도시된 실시예에서, 로봇 장치(104)는 운반 챔버(102) 내에 위치되고 수용되는 것으로 도시된다. 그러나, 로봇 장치(104)의 이러한 실시예는, 전자 디바이스 제조의 다른 영역들에서, 가령 팩토리 인터페이스(110)에서 유리하게 이용될 수 있으며, 로봇 장치(104)는, 예를 들면 프로세싱 시스템의 로드 포트들과 로드 록 챔버들(108) 사이에서 기판들(105)을 운반할 수 있음을 인식해야 한다. 본원에 기술된 로봇 장치(104)는 또한 다른 운반 용도들이 가능하다.
도 1d 내지 1e는 프로세싱 시스템(100) 내의 로봇 장치(104)의 하나 또는 둘 이상의 실시예들의 오정렬 교정 성능들을 도시한다. 설명들에 따라 명백해질 것과 같이, 제 1 및 제 2 붐들(118, 119)은 트윈 챔버들(106A, 106B)과 기판들(105A, 105B)을 정렬시키도록 회전할 수 있다(도 1a 참조). 제 1 및 제 2 상부 아암 드라이브 조립체들은 그 후 도 1d에 도시된 바와 같이, 트윈 챔버들(106A, 106B) 내로 기판들(105A, 105B)을 병진운동시키도록 작동될 수 있다.
기술된 실시예에서, 기판(105B)은 제 1 엔드 이펙터(138) 상에 잘못 배치된 것으로 도시된다. 프로세스 챔버(106B) 내의 오정렬의 정도 또는 크기(extent)는, 제목이 "Method And Apparatus For Verifying Proper Substrate Positioning"인, Serebryanov 등의 US 특허 제7,933,002호에 기술된 바와 같은 임의의 적합한 기판 위치 결정 기술을 기초로 결정될 수 있다. X 방향에서의 위치상 오정렬(dx)이 결정될 수 있으며, 및/또는 Y 방향에서의 위치상 오정렬(dy)이 결정될 수 있다(도 1d 참조). 일단 결정되면, X 방향에서의 위치상 오정렬(dx) 및/또는 Y 방향에서의 위치상 오정렬(dy)이 교정될 수 있다. 기판(105B)은 X 및 Y 방향들 모두에서 양(dx) 및 (dy)만큼 오정렬된 것으로 도시된다. 로봇 장치(104)는 (dx) 또는 (dy) 중 어느 하나 또는 둘 모두에 대해 교정할 수 있다.
도 1e는 로봇 장치(104)에 의해 교정되는 X 및 Y 방향들 모두에서의 오정렬(dx) 및 (dy)를 도시한다. 특히, (dx) 및 (dy)의 양이 일단 알려지면, 제 1 붐(118)이 제 1 붐 드라이브 모터(118M)를 이용하여 (158)의 각도만큼 회전되어 (dx)를 교정할 수 있다. 오정렬(dy)는 제 1 상부 아암(128)을 회전시킴으로써 및 그에 따라 상부 아암 드라이브 모터(128M)를 이용하여 제 1 엔드 이펙터(138)를 병진운동시킴으로써 교정될 수 있다. 오정렬들 (dx) 및 (dy)는 챔버(106B) 내에서 임의의 순서로 또는 동시에 교정될 수 있다. 챔버(106B) 내에서 적당한 정렬이 달성되면, 리프트 핀들(미도시) 또는 다른 적합한 리프팅 장치가 엔드 이펙터(108)로부터 기판(105B)을 들어올릴 수 있다. 유사하게, 챔버(106A) 내의 기판(105A)에 의해 경험하게 되는 임의의 오정렬들 (dx) 및 (dy)는 제 2 붐(119) 및/또는 제 2 상부 아암(142)의 적합한 회전들에 의해 교정될 수 있다. 챔버들(106A, 106B) 내의 기판들(105A, 105B)에 의해 경험하게 되는 임의의 오정렬들 (dx) 및 (dy)는 동시에 교정될 수 있다. 오정렬이 교정되고 기판들이 들어올려지면, 엔드 이펙터들(138, 154)이 챔버들(106A, 106B)로부터 수축될 수 있다. 붐들(118, 119)은 그 후 챔버(102) 내의 다른 위치로 회전될 수 있다. 붐들(118, 119)은 일제히 이동될 수 있다.
명백할 것처럼, 도시된 실시예의 드라이브 모터들(118M, 119M, 128M 및 142M)은 각각 모터 하우징(123) 내에서 결합되기 때문에, 모터들은 모터 하우징(123)을 통과하는 단일 밀봉된 전기 접속부(160)를 직접적으로 통하여 전기적으로 커플링될 수 있다. 따라서, 모터들로 전력을 급송하기 위한 종래의 슬립 링 조립체들이 요구되지 않는다. 더구나, 샤프트들(118S, 119S, 128S 및 142S)이 동축이며, 모터들이 모터 하우징 내에 배치되기(colloate) 때문에, 커플링된 와이어링이 여러가지 상부 아암, 전방 아암, 등의 일부가 될(pass into) 필요가 없다. 따라서, 단순한 구성이 제공된다. 뿐만 아니라, 모든 드라이브 모터들(118M, 119M, 128M, 및 142M)이 진공으로 제공되기 때문에, 밀봉 시일(예를 들어, 강자성 유체 시일)의 이용을 피할 수 있다.
드라이브 샤프트들(118S, 119S, 128S, 및 142S), 제 1 및 제 2 붐들(118, 119), 및 제 1 및 제 2 상부 아암들(128, 142), 제 1 및 제 2 전방 아암들(132, 148), 및 제 1 및 제 2 리스트 부재들(136, 152)은 적합한 회전 수용 베어링들에 의하여, 회전을 위해 지지될 수 있다. 볼 베어링들과 같은 임의의 적합한 베어링이 이용될 수 있다. 예를 들면, 밀봉된 볼 베어링들이 이용될 수 있다.
도 2는 로봇 장치(204)의 대안적인 실시예를 도시한다. 드라이브 모터 조립체가 여러가지 드라이브 샤프트들을 중심으로 배열되고 이들과 동축이 아닌 드라이브 모터들을 포함하는 것을 제외하고 모든 구성요소들은 전술된 실시예에서와 동일하다. 예를 들어, 제 1 붐(218)은 제 1 붐 드라이브 샤프트(218S)의 배면에 배열되는 드라이브 모터(218M)에 의해 구동된다. 제 2 붐(219)은 제 1 붐 드라이브 샤프트(219S)의 (도시된 바와 같은) 우측에 대해 배열될 수 있는 드라이브 모터(219M)에 의해 구동될 수 있다. 제 1 상부 아암(228)은 제 1 상부 아암 드라이브 샤프트(228S)의 (점으로 도시된) 전면에 배열될 수 있는 드라이브 모터(228M)에 의해 구동될 수 있다. 제 2 상부 아암(242)은 제 2 상부 아암 드라이브 샤프트(228S)의 (도시된 바와 같은) 좌측에 배열될 수 있는 드라이브 모터(242M)에 의해 구동될 수 있다. 다른 모터 배열들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 2개의 모터들이 각각의 측면에 배열되거나, 또는 2개가 전면에 배열되거나, 2개가 측면에 배열되거나, 또는 기타 등등으로 배열될 수 있다. 드라이브 모터들(218M, 219M, 228M, 242M)은 임의의 적합한 유형이 될 수 있으며, 내부 위치 피드백 성능을 포함할 수 있다. 예를 들어, 드라이브 모터들(218M, 219M, 228M, 242M)은 종래의 가변 자기 저항 또는 영구 자석 전기 모터일 수 있다. 다른 유형들의 모터들이 이용될 수 있다.
도 3은 제 1 및 제 2 붐들(318, 319) 및 커플링된 제 1 및 제 2 상부 아암들(미도시), 제 1 및 제 2 전방 아암들(미도시), 제 1 및 제 2 리스트 부재들(미도시), 및 제 1 및 제 2 엔드 이펙터들(미도시)의 (Z축을 따르는) 수직 동작을 유발하도록 형성되고 구성되는 수직 드라이브 메커니즘(368) 및 수직 모터(365)를 더 포함할 수 있는 로봇 장치(304)를 도시한다. 제 1 및 제 2 붐들(318, 319), 제 1 및 제 2 상부 아암들, 제 1 및 제 2 전방 아암들, 제 1 및 제 2 리스트 부재들, 및 제 1 및 제 2 엔드 이펙터들은 도 1b의 실시예에서 제공된 바와 동일할 수 있다. 수직 드라이브 메커니즘(368)은, 수직 모터(365)에 의해 회전될 때 모터 하우징(323)이 Z 방향을 따라 수직으로 병진운동하게 하는 웜 드라이브, 리드 스크류, 볼 스크류, 또는 랙 및 피니언 메커니즘을 포함할 수 있다. 벨로우즈(370) 또는 다른 적합한 진공 배리어가 이용되어 수직 동작을 수용할 수 있으며, 또한 대기압에 있을 수 있는 외부 모터 하우징(372)의 내부와 챔버 사이의 진공 배리어로서 작용할 수 있다. 하나 또는 둘 이상의 병진운동 수용 디바이스들(374), 가령 선형 베어링들, 부싱들, 또는 다른 선형 동작 구속 수단이 이용되어, 모터 하우징(323)의 동작을 오직 Z 방향만을 따르는 수직 동작으로 구속할 수 있다. 도시된 실시예에서, 리드 스크류(376)가 모터 하우징(323)에 장착된 리드 너트(378)와 맞물릴 수 있다. 수직 모터(365)는 제어기(322)에 수직 위치 피드백 정보를 제공하기 위해 회전 피드백을 포함할 수 있다. 동일한 유형의 Z축 성능이 도 2의 실시예에 추가될 수 있다.
도 4를 참조하여, 실시예들에 따른 전자 디바이스 프로세싱 시스템 내의 기판들을 운반하는 방법(400)이 제공되고 설명된다. 이 방법(400)은 (402)에서 제 1 붐 및 제 2 붐을 가지며, 제 1 붐은 제 1 붐에 회전가능하게 커플링되는 제 1 상부 아암, 상기 제 1 상부 아암에 회전가능하게 커플링되는 제 1 전방 아암, 및 상기 제 1 전방 아암에 회전가능하게 커플링되는 제 1 리스트 부재를 갖고, 제 2 붐은 제 2 붐에 회전가능하게 커플링되는 제 2 상부 아암, 상기 제 2 상부 아암에 회전가능하게 커플링되는 제 2 전방 아암, 및 상기 제 2 전방 아암에 회전가능하게 커플링되는 제 2 리스트 부재를 가지며, 상기 제 1 붐 및 제 2 붐이 제 1 회전 축을 중심으로 회전가능한, 로봇 장치를 제공하는 단계, 및 (404)에서, 제 1 회전 축을 중심으로 상기 제 2 붐에 대해 상기 제 1 붐을 독립적으로 회전시키는 단계를 포함한다.
(406)에서, 제 1 붐(예를 들어, 제 1 붐(118)), 제 2 붐(예를 들어, 제 2 붐(118)), 또는 이들 모두는, 제 1 엔드 이펙터(예를 들어, 제 1 엔드 이펙터(138)) 및 제 2 엔드 이펙터(예를 들어, 제 2 엔드 이펙터(154))가 모두 트윈 챔버들(예를 들어, 챔버들(106A, 106B)) 내로 삽입될 때 회전되어, 트윈 챔버들 중 하나 또는 모두 내의 기판 오정렬을 교정할 수 있다.
명백할 것처럼, 본원에 기술된 바와 같은 로봇 장치를 이용하여, 트윈 챔버들로의 및 트윈 챔버들로부터의 기판들의 피킹 및 배치가 달성될 수 있으며, 로봇 아암들이 보다 짧게 제조될 수 있기 때문에, 로봇 장치의 전체 크기, 및 그에 따라 로봇 장치를 수용하는 챔버가 축소될 수 있다. 일부 실시예들에서, 이 방법은 트윈(예를 들어, 나란한) 챔버들로부터의 또는 이들로의 기판들의 피킹 또는 배치 작업들을 동시에 실행하기 위해, 제 1 및 제 2 상부 아암들(예를 들어, 제 1 및 제 2 상부 아암들(128, 142))을 동시에 회전시킴으로써 실행된다.
전술한 설명은 본 발명의 단지 예시 실시예들을 개시한다. 본 발명의 범위 내에 속하는 상기 개시된 시스템들, 장치, 및 방법들의 변형들이 당업자에게 쉽게 명백해질 것이다. 따라서, 본 발명은 그 예시 실시예들과 관련하여 개시되었지만, 하기의 청구항들에 의해 정의되는 바와 같이, 다른 실시예들이 본 발명의 범위 내에 속할 수 있음이 이해되어야 한다.

Claims (15)

  1. 로봇 장치로서:
    제 1 회전 축을 중심으로 회전하도록 구성되는 제 1 붐;
    상기 제 1 회전 축으로부터 오프셋된 위치에서 상기 제 1 붐에 커플링되며, 제 2 회전 축을 중심으로 회전가능한 제 1 상부 아암;
    상기 제 2 회전 축으로부터 오프셋된 위치에서 제 3 회전 축을 중심으로 상기 제 1 상부 아암에 커플링되고 상기 제 1 상부 아암에 대해 회전하도록 구성되는 제 1 전방 아암;
    제 3 회전 축으로부터 오프셋된 위치에서 제 4 회전 축을 중심으로 상기 제 1 전방 아암에 커플링되고 상기 제 1 전방 아암에 대해 회전하도록 구성되며, 제 1 엔드 이펙터에 커플링되도록 구성되는 제 1 리스트 부재;
    상기 제 1 붐에 대해 독립적이며 제 5 회전 축을 중심으로 회전하도록 구성된 제 2 붐;
    상기 제 5 회전 축으로부터 오프셋된 위치에서 상기 제 2 붐에 커플링되며, 제 6 회전 축을 중심으로 회전가능한 제 2 상부 아암;
    상기 제 6 회전 축으로부터 오프셋된 위치에서 제 7 회전 축을 중심으로 제 2 상부 아암에 커플링되고 제 2 상부 아암에 대해 회전하도록 구성된 제 2 전방 아암; 및
    상기 제 7 회전 축으로부터 오프셋된 위치에서 제 8 회전 축을 중심으로 제 2 전방 아암에 커플링되고 제 2 전방 아암에 대해 회전하도록 구성되며, 제 2 엔드 이펙터에 커플링되도록 구성되는 제 2 리스트 부재;를 포함하는
    로봇 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 붐에 대한 상기 제 1 붐의 독립적인 회전을 유발하도록 구성되는 제 1 붐 드라이브 샤프트를 갖는 제 1 붐 드라이브 조립체; 및
    상기 제 1 붐에 대한 상기 제 2 붐의 독립적인 회전을 유발하도록 구성되는 제 2 붐 드라이브 샤프트를 갖는 제 2 붐 드라이브 조립체;를 갖는
    드라이브 조립체를 포함하는
    로봇 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    제 1 상부 아암 드라이브 모터와 제 1 상부 아암 드라이브 샤프트, 상기 제 1 상부 아암 드라이브 샤프트에 커플링되는 제 1 상부 아암 드라이브 모터의 로터, 및 모터 하우징 내에 고정되게 장착되는 상기 제 1 상부 아암 드라이브 모터의 스테이터를 포함하는 제 1 상부 아암 드라이브 조립체를 갖는 드라이브 조립체를 포함하는
    로봇 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 드라이브 조립체가:
    제 2 상부 아암 드라이브 모터와 제 2 상부 아암 드라이브 샤프트, 상기 제 2 상부 아암 드라이브 샤프트에 커플링된 제 2 상부 아암 드라이브 모터의 로터, 및 모터 하우징 내에 고정되게 장착되는 제 2 상부 아암 드라이브 모터의 스테이터를 포함하는 제 2 상부 아암 드라이브 조립체를 더 포함하는
    로봇 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    제 1 붐 드라이브 샤프트, 제 2 붐 드라이브 샤프트, 제 1 상부 아암 드라이브 샤프트, 및 제 2 상부 아암 드라이브 샤프트는 제 1 회전 축을 중심으로 각각 독립적으로 회전가능한
    로봇 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전방 아암 및 제 1 리스트 부재는 상기 제 1 상부 아암의 회전에 반응하여 회전하도록 구성되는
    로봇 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 전방 아암 및 제 2 리스트 부재는 상기 제 2 상부 아암의 회전에 응답하여 회전하도록 구성되는
    로봇 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 붐에 견고하게(rigidly) 커플링된 제 1 전방 아암 구동 부재, 제 1 전방 아암 피동 부재, 및 상기 제 1 전방 아암 구동 부재와 상기 제 1 전방 아암 피동 부재 사이에 연결된 제 1 전방 아암 전달(transmission) 요소를 갖는 제 1 전방 아암 드라이브 조립체를 포함하는
    로봇 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 붐에 견고하게 커플링된 제 2 전방 아암 구동 부재, 상기 제 2 전방 아암의 제 2 전방 아암 피동 부재, 및 상기 제 2 전방 아암 구동 부재와 상기 제 2 전방 아암 피동 부재 사이에 연결된 제 2 전방 아암 전달 요소를 갖는 제 2 전방 아암 드라이브 조립체를 포함하는
    로봇 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 상부 아암에 견고하게 커플링된 제 1 리스트 구동 부재, 제 1 리스트 피동 부재, 및 상기 제 1 리스트 구동 부재와 상기 제 1 리스트 피동 부재 사이에 연결된 제 1 리스트 부재 전달 요소를 갖는 제 1 리스트 드라이브 조립체를 포함하는
    로봇 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 상부 아암에 견고하게 커플링된 제 2 리스트 구동 부재, 제 2 리스트 피동 부재, 및 제 2 리스트 구동 부재와 제 2 리스트 피동 부재 사이에 연결된 제 2 리스트 부재 전달 요소를 갖는 제 2 리스트 드라이브 조립체를 포함하는
    로봇 장치.
  12. 전자 디바이스 프로세싱 시스템으로서
    챔버; 및
    상기 챔버 내에 적어도 부분적으로 수용되며 프로세스 챔버들로 및 프로세스 챔버들로부터 기판들을 운반하도록 구성되는 로봇 장치;를 포함하며,
    상기 로봇 장치가:
    제 1 회전 축을 중심으로 회전하도록 구성된 제 1 붐;
    상기 제 1 회전 축으로부터 오프셋된 위치에서 상기 제 1 붐에 커플링되며, 제 2 회전 축을 중심으로 회전가능한 제 1 상부 아암;
    상기 제 2 회전 축으로부터 오프셋된 위치에서 제 3 회전 축을 중심으로 상기 제 1 상부 아암에 커플링되고 상기 제 1 상부 아암에 대해 회전하도록 구성된 제 1 전방 아암;
    상기 제 3 회전 축으로부터 오프셋된 위치에서 제 4 회전 축을 중심으로 상기 제 1 전방 아암에 커플링되고 상기 제 1 전방 아암에 대해 회전하도록 구성되며, 제 1 엔드 이펙터에 커플링되도록 구성되는 제 1 리스트 부재;
    상기 제 1 붐에 대해 독립적인 제 5 회전 축을 중심으로 회전하도록 구성되는 제 2 붐;
    상기 제 5 회전 축으로부터 오프셋된 위치에서 상기 제 2 붐에 커플링되며, 제 6 회전 축을 중심으로 회전가능한 제 2 상부 아암;
    상기 제 6 회전 축으로부터 오프셋된 위치에서 제 7 회전 축을 중심으로 상기 제 2 상부 아암에 커플링되고 상기 제 2 상부 아암에 대해 회전하도록 구성되는 제 2 전방 아암; 및
    상기 제 7 회전 축으로부터 오프셋된 위치에서 제 8 회전 축을 중심으로 제 2 전방 아암에 커플링되고, 제 2 전방 아암에 대해 회전하도록 구성되며, 제 2 엔드 이펙터에 커플링되도록 구성되는 제 2 리스트 부재를 포함하는
    전자 디바이스 프로세싱 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 로봇 장치가,
    상기 제 1 붐의 독립적인 회전을 유발하도록 구성되는 제 1 붐 드라이브 샤프트를 갖는 제 1 붐 드라이브 조립체; 및
    상기 제 2 붐의 독립적인 회전을 유발하도록 구성되는 제 2 붐 드라이브 샤프트를 갖는 제 2 붐 드라이브 조립체;를 갖는
    드라이브 조립체를 포함하는
    전자 디바이스 프로세싱 시스템.
  14. 제 12 항에 있어서,
    드라이브 조립체를 포함하며,
    상기 드라이브 조립체가:
    제 1 상부 아암 드라이브 모터와 제 1 상부 아암 드라이브 샤프트, 상기 제 1 상부 아암 드라이브 샤프트에 커플링된 제 1 상부 아암 드라이브 모터의 로터, 및 모터 하우징 내에 고정되게 장착되는 상기 제 1 상부 아암 드라이브 모터의 스테이터를 포함하는 제 1 상부 아암 드라이브 조립체; 및
    제 2 상부 아암 드라이브 모터와 제 2 상부 아암 드라이브 샤프트, 상기 제 2 상부 아암 드라이브 샤프트에 커플링되는 상기 제 2 상부 아암 드라이브 모터의 로터, 및 상기 모터 하우징 내에 고정되게 장착되는 상기 제 2 상부 아암 드라이브 모터의 스테이터를 포함하는 제 2 상부 아암 드라이브 조립체;를 갖는
    전자 디바이스 프로세싱 시스템.
  15. 전자 디바이스 프로세싱 시스템 내의 기판들을 운반하는 방법으로서:
    제 1 붐 - 상기 제 1 붐에 회전가능하게 커플링되는 제 1 상부 아암, 상기 제 1 상부 아암에 회전가능하게 커플링되는 제 1 전방 아암, 및 상기 제 1 전방 아암에 회전가능하게 커플링되는 제 1 리스트 부재를 가짐 -, 및 제 2 붐 - 상기 제 2 붐에 회전가능하게 커플링되는 제 2 상부 아암, 상기 제 2 상부 아암에 회전가능하게 커플링되는 제 2 전방 아암, 및 상기 제 2 전방 아암에 회전가능하게 커플링되는 제 2 리스트 부재를 가짐 - 을 가지며, 상기 제 1 붐 및 상기 제 2 붐이 제 1 회전 축을 중심으로 회전가능한 로봇 장치를 제공하는 단계; 및
    상기 제 1 회전 축을 중심으로 상기 제 2 붐에 대해 상기 제 1 붐을 독립적으로 회전시키는 단계;를 포함하는
    전자 디바이스 프로세싱 시스템 내의 기판들을 운반하는 방법.
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