CN103208447A - 双臂真空机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在半导体真空室中使用的双臂真空机械手。所述机械手可包括被构造来用于晶片传输的两个独立驱动的臂。所述机械手可包括三个马达或驱动系统以及三轴密封件以实现各个臂的独立伸展/缩回和臂总成整体上的同时旋转。相较于其它的机械手设计，所述机械手可提高吞吐效率。

Description

双臂真空机械手

本申请根据美国法典第35编第119条（e），要求2012年1月13日提交的、申请号为61/586,594的美国临时申请和2012年3月16日提交的、申请号为61/611,883的美国临时申请的权益，所述两个临时申请的名称均为“DUAL ARM VACUUM ROBOT（双臂真空机械手）”，所述两个临时申请的全部内容作为参考并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及机械手，尤其是涉及双臂真空机械手。

背景技术

在半导体器件制造过程中，不同类型的工具被用来执行数以百计的处理操作。这些操作中的大部分在极低压的处理室中（即，在真空或部分真空中）被执行。这样的处理室可被设置为围绕中央毂（central hub），且该毂和处理室可被保持在大体上相同的极低压。通过机械地耦合于处理室和/或中央毂的晶片装卸系统（wafer handlingsystem），可将晶片引介到处理室。晶片装卸系统将晶片从工厂车间（factory floor）传送到处理室。晶片装卸系统可包括加载锁以将晶片从大气条件带到极低压条件以及带回，且可包括机械手以将晶片传送到各种位置。晶片装卸系统可以利用在真空环境外操作的机械手（例如，在常态工厂车间环境中操作的机械手）和在处理室的极低压环境中操作的机械手。吞吐量——在一段时间内处理的晶片数量——受处理时间、一次处理的晶片数量以及将晶片引介到真空处理室中的步骤的时间分配的影响

发明内容

在一些实施方式中，可提供用于半导体制造装置真空室中的晶片传输机械手。所述机械手可包括第一臂、第二臂和底座，所述第一臂在一端包括第一末端执行器接口，所述第二臂在一端包括第二末端执行器接口。所述底座可包括第一马达、第二马达和第三马达。所述底座可具有中心轴。启动所述第一马达但不启动所述第二马达和所述第三马达可导致所述第一臂在垂直于所述中心轴的方向上平移所述第一末端执行器接口而所述第一末端执行器接口围绕所述中心轴没有旋转。启动所述第二马达但不启动所述第一马达和所述第三马达可导致所述第二臂在垂直于所述中心轴的方向上平移所述第二末端执行器接口而所述第二末端执行器接口围绕所述中心轴没有旋转。同时启动所述第一马达、所述第二马达和所述第三马达可导致所述第一末端执行器接口和所述第二末端执行器接口围绕所述中心轴旋转而所述第一末端执行器接口和所述第二末端执行器接口在垂直于所述中心轴的方向上没有平移。

在所述机械手的一些进一步的实施方式中，启动所述第一马达但不启动所述第二马达和所述第三马达不会引起所述第二臂移动，且启动所述第二马达但不启动所述第一马达和所述第三马达不会引起所述第一臂移动。

在所述机械手的一些进一步的实施方式中，所述第一臂可包括第一机械输入，所述第一机械输入包括第一主旋转输入和第一从旋转输入。所述第一主旋转输入和所述第一从旋转输入二者均可被构造为实质上围绕所述中心轴旋转。所述第一主旋转输入相对于所述第一从旋转输入在第一旋转方向上的旋转可导致所述第一末端执行器接口在垂直于所述中心轴的第一方向上平移，且所述第一主旋转输入和所述第一从旋转输入二者在相同旋转方向上的旋转可导致所述第一末端执行器接口围绕所述中心轴旋转而在垂直于所述中心轴的方向上没有平移。所述第二臂可包括第二机械输入，所述第二机械输入包括第二主旋转输入和第二从旋转输入。所述第二主旋转输入和所述第二从旋转输入二者均可被构造为实质上围绕所述中心轴旋转。所述第二主旋转输入相对于所述第二从旋转输入在第二旋转方向上的旋转可导致所述第二末端执行器接口在垂直于所述中心轴的第二方向上平移，且所述第二主旋转输入和所述第二从旋转输入二者在相同旋转方向上的旋转可导致所述第二末端执行器接口围绕所述中心轴旋转而在垂直于所述中心轴的方向上没有平移。

在所述机械手的一些这样的实施方式中，所述第一从旋转输入和所述第二从旋转输入可被旋转耦合且不能独立旋转。

在所述机械手的一些实施方式中，所述第一主旋转输入可与所述第一马达旋转耦合，所述第二主旋转输入可与所述第二马达旋转耦合，且所述第一从旋转输入和所述第二从旋转输入二者均可与所述第三马达旋转耦合。

在所述机械手的一些实施方式中，所述底座可进一步包括第四马达，所述第四马达被构造来在平行于所述中心轴的方向上平移所述第一臂和所述第二臂。

在所述机械手的一些实施方式中，所述第一臂可包括第一上臂和第一下臂，所述第一上臂具有近端以及与所述第一上臂的所述近端相对的远端，所述第一下臂具有近端以及与所述第一下臂的所述近端相对的远端。类似地，所述第二臂可包括第二上臂和第二下臂，所述第二上臂具有近端以及与所述第二上臂的所述近端相对的远端，所述第二下臂具有近端以及与所述第二下臂的所述近端相对的远端。所述第一上臂和所述第二上臂的所述近端均可被构造为实质上围绕所述中心轴旋转，所述第一下臂的所述近端可与所述第一上臂的所述远端可旋转地连接，所述第二下臂的所述近端可与所述第二上臂的所述远端可旋转地连接，所述第一末端执行器接口可与所述第一下臂的所述远端可旋转地连接，且所述第二末端执行器接口可与所述第二下臂的所述远端可旋转地连接。

在所述机械手的一些实施方式中，所述机械手还可包括与所述第一下臂的所述近端固定连接的第一下臂从动皮带轮、与所述第二下臂的所述近端固定连接的第二下臂从动皮带轮、公共驱动皮带轮、使所述第一下臂从动皮带轮与所述公共驱动皮带轮旋转耦合的第一上臂传动皮带以及使所述第二下臂从动皮带轮与所述公共驱动皮带轮旋转耦合的第二上臂传动皮带。

在一些实施方式中，所述机械手可进一步包括与所述第一上臂固定连接的第一上臂驱动皮带轮、与所述第二上臂固定连接的第二上臂驱动皮带轮、与所述第一末端执行器接口固定连接的第一末端执行器从动皮带轮、与所述第二末端执行器接口固定连接的第二末端执行器从动皮带轮、使所述第一末端执行器从动皮带轮与所述第一上臂驱动皮带轮旋转耦合的第一下臂传动皮带以及使所述第二末端执行器从动皮带轮与所述第二上臂驱动皮带轮旋转耦合的第二下臂传动皮带。

在所述机械手的一些进一步的实施方式中，所述机械手可进一步包括控制器，所述控制器包括一或多个处理器和一或多个存储器并被构造来控制所述第一马达、所述第二马达和所述第三马达。所述一或多个存储器可存储计算机可执行指令用于控制所述一或多个处理器以启动所述第一马达但不启动所述第二马达和所述第三马达从而引起所述第一臂在垂直于所述中心轴的第一径向方向上伸展所述第一末端执行器接口却不引起所述第一末端执行器接口围绕所述中心轴的旋转，启动所述第二马达但不启动所述第一马达和所述第三马达从而引起所述第二臂在垂直于所述中心轴的第二径向方向上伸展所述第二末端执行器接口却不引起所述第二末端执行器接口围绕所述中心轴的旋转，以及同时启动所述第一马达、所述第二马达和所述第三马达从而引起所述第一末端执行器接口和所述第二末端执行器接口围绕所述中心轴旋转却不引起所述第一末端执行器接口和所述第二末端执行器接口在垂直于所述中心轴的方向上的平移。

在所述机械手的一些进一步的实施方式中，所述第一末端执行器接口和所述第二末端执行器接口可朝相反方向，且用于控制所述一或多个处理器的所述计算机可执行指令包括用于控制所述一或多个处理器以通过使所述第一马达在围绕实质上平行于所述中心轴的第一轴的第一旋转方向上提供旋转输出来启动所述第一马达但不启动所述第二马达和所述第三马达，通过使所述第二马达在围绕实质上平行于所述中心轴的第二轴的所述第一旋转方向上提供旋转输出来启动所述第二马达但不启动所述第一马达和所述第三马达，以及通过使所述第一马达、所述第二马达和所述第三马达在同一旋转方向上同时旋转从而引起所述第一末端执行器接口和所述第二末端执行器接口围绕所述中心轴旋转却不引起所述第一末端执行器接口和所述第二末端执行器接口在垂直于所述中心轴的方向上的平移来启动所述第一马达、所述第二马达和所述第三马达的指令。

在所述机械手的一些这样的进一步的实施方式中，所述第一末端执行器接口和所述第二末端执行器接口可彼此实质上共面。

在所述机械手的一些其它的进一步的实施方式中，所述第一末端执行器接口和所述第二末端执行器接口朝相同方向，且用于控制所述一或多个处理器的所述计算机可执行指令包括用于控制所述一或多个处理器以通过使所述第一马达在围绕实质上平行于所述中心轴的第一轴的第一旋转方向上提供旋转输出来启动所述第一马达但不启动所述第二马达和所述第三马达以使所述第一臂伸展，通过使所述第二马达在围绕实质上平行于所述中心轴的第二轴的第二旋转方向上提供旋转输出来启动所述第二马达但不启动所述第一马达和所述第三马达以使所述第二臂伸展，所述第二旋转方向与所述第一旋转方向相反，以及通过使所述第一马达、所述第二马达和所述第三马达在同一旋转方向上同时旋转从而引起所述第一末端执行器接口和所述第二末端执行器接口围绕所述中心轴旋转却不引起所述第一末端执行器接口和所述第二末端执行器接口在垂直于所述中心轴的方向上的平移来启动所述第一马达、所述第二马达和所述第三马达的指令。

在所述机械手的一些这样的进一步的实施方式中，所述第一末端执行器接口和所述第二末端执行器接口可位于间隔开的平行平面上且被构造为具有实质相同的径向移动范围。

在所述机械手的一些实施方式中，所述机械手可进一步包括第一末端执行器和第二末端执行器。所述第一末端执行器可被附着到所述第一末端执行器接口，且所述第二末端执行器可被附着到所述第二末端执行器接口。

在所述机械手的一些实施方式中，所述第一马达、所述第二马达和所述第三马达可各自具有旋转轴且所述第一马达、所述第二马达和所述第三马达的所述旋转轴可与所述中心轴实质上同轴。在所述机械手的一些其它的实施方式中，所述第一马达、所述第二马达和所述第三马达可各自具有旋转轴且所述第一马达、所述第二马达和所述第三马达的所述旋转轴中的至少一者可从所述中心轴偏移。

在所述机械手的一些进一步的实施方式中，所述公共驱动皮带轮可具有公共驱动皮带轮直径，所述第一下臂从动皮带轮和所述第二下臂从动皮带轮二者可具有下臂从动皮带轮直径，且所述公共驱动皮带轮直径和所述下臂从动皮带轮直径彼此间可分别具有2:1的比。

在所述机械手的一些进一步的实施方式中，所述第一上臂驱动皮带轮和所述第二上臂驱动皮带轮二者可具有上臂驱动皮带轮直径，所述第一末端执行器从动皮带轮和所述第二末端执行器从动皮带轮二者可具有末端执行器从动皮带轮直径，且所述上臂驱动皮带轮直径和所述末端执行器从动皮带轮直径彼此间可分别具有1:2的比。

在一些实施方式中，可提供用于半导体制造装置真空室中的晶片传输机械手。所述机械手可包括具有第一末端执行器接口的第一臂、具有第二末端执行器接口的第二臂和底座。所述第一臂和所述第二臂可各自能够相对于所述底座围绕公共轴旋转。所述第一臂可被构造为在垂直于所述公共轴的第一方向上平移所述第一末端执行器接口却不平移或旋转所述第二末端执行器接口，所述第二臂可被构造为在垂直于所述公共轴的第二方向上平移所述第二末端执行器接口却不平移或旋转所述第一末端执行器接口，且所述第一臂和所述第二臂可被构造为使所述第一末端执行器接口和所述第二末端执行器接口围绕所述公共轴同时旋转却不使所述第一末端执行器接口和所述第二末端执行器接口分别在所述第一方向和所述第二方向上平移。

附图说明

图1A描绘了根据本公开的机械手的一实施方式的实施例的等轴测视图（isometric view）。

图1B描绘了图1A的机械手的等轴测视图，但各个盖板被移开从而示出内部机械构造。

图1C描绘了图1B的机械手的等轴测分解视图且示出了两种替代驱动构造。

图1D示出了图1A-1C的臂总成的斜轴测视图（trimetricview），但一些部件以剖面形式示出且所述臂处于完全伸展位置。

图1E示出了图1D的机械手的A臂的详细斜轴测视图。

图1F示出了图1D的机械手的B臂的详细斜轴测视图。

图1G示出了图1A的机械手的顶视图，其中两个臂均缩回。

图1H示出了图1G的机械手的顶视图，其中A臂伸展。

图1I示出了图1G的机械手的顶视图，其中A臂和B臂伸展。

图1J示出了图1G的机械手的顶视图，其中A臂和B臂缩回且整个臂总成被转动。

图2A示出了根据本公开的机械手的另一实施方式的等轴测视图。

图2B示出了图2A的机械手的侧视图。

图2C示出了图2A的机械手的正视图。

图2D示出了图2A的机械手的顶视图。

图3示出了根据本公开的双臂真空机械手的示意图。

具体实施方式

多种实施方式的实施例在附图中进行了图解，且下面将进一步描述。可以理解的是，本文的讨论并非意在使权利要求书受限于所述的具体实施方式。相反地，它意在涵盖可被包括在由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围内的各种替代方式、修改方式和等同方式。在接下来的描述中，为了提供对本发明的透彻理解，陈述了许多具体细节。本发明可以在没有这些具体细节中的一些甚至全部的情况下被实施。此外，为了不致不必要地模糊本发明，不会详细描述公知的工艺操作。

图1A示出了用于诸如半导体制造处理室环境之类的极低压环境中的机械手100的等轴测视图。机械手100具有（feature）A臂137和B臂138。A臂137和B臂138可各自被构造为分别具有适于提升半导体晶片并在站与站之间传输所述半导体晶片的末端执行器A180和末端执行器B190。在一些实施方式中，末端执行器A180和末端执行器B190可被可移除地连接到分别是A臂137和B臂138的一部分的末端执行器接口。在机械手100中，A臂137和B臂138朝相反的方向，尽管也可以使用臂的其它构造。例如，A臂137和B臂138可朝相同的方向并上下堆叠。图1B示出了图1A中所示的机械手100，只是A臂137和B臂138的部件上的各个盖板被移开从而使得所述臂的一些内部运作可见。

图1C示出了机械手100的等轴测分解视图。图1C中所示的结构中的部分会以简化形式示出以避免视觉上的混乱，这对理解本文所公开的构思是不需要的。如同图1B，各个盖板已被移开从而能够更清楚地看到其它部件。机械手100可包括底座101和臂总成130。图中示出了底座单元101的两种替代实施方式，但两种实施方式都可包括可被用来在半导体处理室、中央毂或工具中安装机械手100的基板102。支撑结构103可与基板102刚性连接，且可被用于为臂总成130以及底座101内的其它部件提供支撑。

举例来说，支撑结构103可与沿着面105的横杆（rails）（未图示）刚性连接，从而可使得马达支撑件106能够沿z-轴（例如，纵向）移动。马达支撑件106可包括可与所述横杆可滑动地啮合且可防止马达支撑件106在不是沿着z-轴的方向上移动的滑轨（glide）或其它构件。马达支撑件106可在z-轴方向上被z-轴驱动器104移动。举例来说，z-轴驱动器104可以是使用由旋转马达驱动的导螺杆的线性驱动总成。

马达支撑件106可支撑A驱动马达107、B驱动马达108和公共驱动马达109。A驱动马达107、B驱动马达108和公共驱动马达109可以是相似的马达，或者可以是不同的马达。举例来说，B驱动马达108可以是能够提供10N-m连续转矩和30N-m峰值转矩的步进马达。举例来说，A驱动马达107和公共驱动马达109二者可以能够提供5N-m连续转矩和15N-m峰值转矩。在一些实施方式中，可以使用具有上述实施例中所讨论的那些的大约50%的转矩能力的马达，虽然这样的实施方式可能不能支撑像示例马达组可支撑的一样多的不同尺寸或类型的臂。

底座单元101还可包括A驱动轴110、B驱动轴111和公共驱动轴112。A驱动轴110可被A驱动马达107旋转驱动。B驱动轴111可被B驱动马达108旋转驱动。公共驱动轴112可被公共驱动马达109旋转驱动。A驱动轴110、B驱动轴111和公共驱动轴112可以同轴设置且可全部围绕大体上相同的轴旋转。A驱动轴110、B驱动轴111和公共驱动轴112可全部穿过诸如由Ferrotec公司供应的那些三轴铁磁流体密封件116（tri-axial ferro-fluidic seal）以及附属波纹管联轴器（accompanying bellows coupling）。三轴铁磁流体密封件116可使三个独立驱动轴能够穿过该密封件而不丧失密封完好性（这里，“三轴”并非指三个正交轴，而是指三个同轴轴）。这使得底座101的大部分运转在不同于保持在该毂或半导体处理室中的且臂总成130运行于其中的极低压环境的环境中。底座盖115可被安装到底座101以防止对底座101的内部部件的损害。虽然在该实施方式中使用铁磁流体密封件，但也可使用其它类型的密封件代替铁磁流体密封件或者除了使用铁磁流体密封件之外还使用其它类型的密封件，其它类型的密封件比如磁性联轴器或摩擦密封件。

如上所述，图1C中示出了两种替代底座单元装置。右手边的底座单元101描绘了驱动系统，其中A驱动马达107、B驱动马达108、公共驱动马达109、A驱动轴110、B驱动轴111和公共驱动轴彼此均是同轴的。在这样的装置中，驱动轴可各自被直接耦合到它们各自的驱动马达。

左手边的底座单元101描绘了驱动系统，其中A驱动马达107、B驱动马达108和公共驱动马达109在彼此之间、与A驱动轴110、与B驱动轴111或者与公共驱动轴是不同轴的。在这样的装置中，驱动马达可通过皮带（比如皮带134）耦合到它们各自的驱动轴。

臂总成130可包括A臂137和B臂138。A臂137和B臂138可以相似的方式操作并使用许多公共部件，但虑及运转游隙（operating clearance）和特定臂总成构造，两个臂在结构上可以略有不同。

A臂137可包括上A臂140以及具有被附着（或者可附着）其上的末端执行器A180的下A臂160。B臂138可包括上B臂150以及具有被附着（或者可附着）其上的末端执行器B190的下B臂170。末端执行器A180和末端执行器B190可以是任何类型的末端执行器，包括桨状件（paddle）、叉状件（fork）、夹具（gripper），等等。在一些实施方式中，机械手100可被提供给客户，没有末端执行器，但具有可兼容（accept）一或多种类型的末端执行器的末端执行器接口，从而允许客户为特定应用或工艺定制机械手。

上A臂140的一端可与A驱动轴110刚性耦合，使得当A驱动轴110被A驱动马达107转动时，上A臂140相对于底座101围绕A驱动轴110的旋转轴旋转。例如，具有A驱动轴孔模142（holepattern）的盘（plate）可用螺栓固定到A驱动轴110并通过上A臂波纹管联轴器146连结到用螺栓固定于上A臂140的负载传递盘147，这实现了A驱动轴110和上A臂140之间的大体上刚性的旋转耦合，同时还实现了组装过程中的较小的轴向偏差。上A臂140的另一端可与下A臂160的一端旋转耦合。下A臂160的另一端可转而与末端执行器A180旋转耦合。

类似地，上B臂150的一端可与B驱动轴111刚性耦合，使得当B驱动轴111被B驱动马达108转动时，上B臂150相对于底座101围绕B驱动轴111的旋转轴旋转。例如，上B臂150可通过B驱动轴孔模152用螺栓固定到B驱动轴。上B臂150的另一端可与下B臂170的一端旋转耦合。下B臂170的另一端可转而与末端执行器B190旋转耦合。

上A臂140和上B臂150也可通过上臂轴承153彼此旋转耦合。上臂轴承153的旋转轴可与A驱动轴107和B驱动轴108的旋转轴大体上同轴。

上A臂140和上B臂150二者均可围绕可被封装在上A臂140中的第一凹部和上B臂150中的类似的第一凹部之间的公共驱动皮带轮总成131旋转。公共驱动皮带轮总成131可围绕与A驱动轴和B驱动轴的旋转轴大体上同轴的轴相对于上A臂140和上B臂150旋转。该公共驱动皮带轮总成可包括具有公共驱动轴孔模135的公共驱动盘136。公共驱动轴孔模135可被构造来使公共驱动盘136与公共驱动轴112刚性连接以致公共驱动轴112的旋转引起公共驱动皮带轮总成131围绕公共驱动轴112的旋转轴旋转。

公共驱动皮带轮总成131还可包括公共驱动皮带轮A132和公共驱动皮带轮B133，其可与公共驱动盘136刚性连接。

下A臂160可包括下A臂从动皮带轮162，当下A臂160与上A臂140可旋转地连接时，下A臂从动皮带轮162可伸入上A臂140中的第二凹部中。下A臂从动皮带轮162可与下A臂160刚性连接。下A臂从动皮带轮162的直径可以是公共驱动皮带轮A132的直径的一半。上A臂传动皮带141可被拉伸到下A臂从动皮带轮162和公共驱动皮带轮A132二者上。上A臂传动皮带141可用具有较高拉伸弹性的钢材或其它材料制成，比如301高屈服不锈钢。各种皮带张紧系统可被用来帮助消除公共驱动皮带轮A132和下A臂从动皮带轮162之间的转动松动（slop）。连接上A臂140的第一凹部和第二凹部的槽道对（pair）可使上A臂传动皮带141横跨（span）在公共驱动皮带轮A132和下A臂从动皮带轮162之间。

当上A臂140相对于公共驱动皮带轮总成131从而相对于公共驱动皮带轮A132被旋转经过角度X时，这导致上A臂传动皮带在上A臂140的第一凹部和第二凹部内以及在连接这些凹部的槽道内循环，且还导致下A臂从动皮带轮162相对于上A臂140被旋转。在该实施例中，由于公共驱动皮带轮A132和下A臂从动皮带轮162之间2:1的直径比，下A臂从动皮带轮162以及与下A臂从动皮带轮162刚性连接的下A臂160可在上A臂140通过上A臂传动皮带141的运动被旋转的相反方向上被旋转经过2X的角度。

如上所述，末端执行器A180可以与下A臂160的与下A臂160具有（feature）下A臂从动皮带轮162的端相对的端旋转耦合。末端执行器A180可包括与末端执行器A180刚性连接的末端执行器A从动皮带轮181，也就是说，末端执行器A从动皮带轮181相对于下A臂160的旋转也导致末端执行器A180相对于下A臂160旋转。下A臂传动皮带161可被拉伸到末端执行器A从动皮带轮181和上A臂驱动皮带轮145上。上A臂驱动皮带轮145可以与上A臂140刚性连接，且可以是末端执行器A从动皮带轮181的大约一半直径。下A臂传动皮带161可由类似于用于上A臂传动皮带141的材料制成。

当下A臂160相对于上A臂140旋转经过角度Y从而引起上A臂驱动皮带轮145相对于下A臂160旋转时，这导致下A臂传动皮带161在下A臂160内循环，且还导致末端执行器A从动皮带轮181相对于下A臂160在该实施例中在下A臂160的旋转的相反方向上被旋转经过1/2Y的角度。

因为末端执行器A180、下A臂160和上A臂140可通过上述各种皮带轮和皮带全都从运动学角度（kinematically）来互相连接，所以相对于公共驱动皮带轮A132旋转上A臂140经过角度X可导致下A臂160相对于上A臂140旋转经过-2X的角度，进而导致末端执行器A180相对于下A臂160旋转经过X的角度。例如，如果上A臂140被顺时针旋转30°，则下A臂160会相对于上A臂140逆时针旋转60°，且末端执行器A180会相对于下A臂160顺时针旋转30°，按绝对值计算，结果是末端执行器A180净旋转0°。这可导致末端执行器A180在相对于上A臂140的旋转的轴的线性方向上平移，但末端执行器A180围绕上A臂140的旋转的轴没有旋转。

尽管有一些不同，但B臂138按非常类似于构造A臂137的方式的方式进行构造。下B臂170可包括下B臂从动皮带轮172，当下B臂170与上B臂150可旋转地连接时，下B臂从动皮带轮172可伸入上B臂150中的第二凹部中。下B臂从动皮带轮172可通过垫片173与下B臂170刚性连接，垫片173可使下B臂170和上B臂150距离（offset）充分远，足以导致下B臂170和下A臂160共面。下B臂从动皮带轮172的直径可以是公共驱动皮带轮B133的直径的一半。上B臂传动皮带151可被拉伸到下B臂从动皮带轮172和公共驱动皮带轮B133二者上。上B臂传动皮带151可由类似于用于上A臂传动皮带141的材料的材料制成。连接上B臂150的第一凹部和第二凹部的槽道对（pair）可使上B臂传动皮带151横跨（span）在公共驱动皮带轮B132和下B臂从动皮带轮172之间。

当上B臂150相对于公共驱动皮带轮总成131且从而相对于公共驱动皮带轮B132被旋转经过角度X时，这导致上B臂传动皮带在上B臂150的第一凹部和第二凹部内以及在连接这些凹部的槽道内循环，且还导致下B臂从动皮带轮172相对于上B臂150被旋转。在该实施例中，由于公共驱动皮带轮B132和下B臂从动皮带轮172之间2:1的直径比，下B臂从动皮带轮172以及与下B臂从动皮带轮172刚性连接的下B臂170可在上B臂150通过上B臂传动皮带151的移动被旋转的相反方向上被旋转经过2X的角度。

如上所述，末端执行器B190可以与下B臂170的与下B臂170具有（feature）下B臂从动皮带轮172的端相对的端旋转耦合。末端执行器B190可包括与末端执行器B190刚性连接的末端执行器B从动皮带轮191，也就是说，末端执行器B从动皮带轮相对于下B臂170的旋转也导致末端执行器B190相对于下B臂170旋转。下B臂传动皮带171可被拉伸到末端执行器B从动皮带轮191和上B臂驱动皮带轮155上。上B臂驱动皮带轮155可以与上B臂150刚性连接，且其直径可以是末端执行器B从动皮带轮191的直径的大约一半。

当下B臂170相对于上B臂150旋转经过角度Y从而引起上B臂驱动皮带轮155相对于下B臂170旋转时，这可导致下B臂传动皮带171在下B臂170内循环，且还可导致末端执行器B从动皮带轮191相对于下B臂170在该实施例中在下B臂170的旋转的相反方向上被旋转经过1/2Y的角度。

因为末端执行器B190、下B臂170和上B臂150可通过上述各种皮带轮和皮带全都按运动学方式互相连接，所以相对于公共驱动皮带轮B132旋转上B臂150经过角度X可导致下B臂170相对于上B臂150旋转经过-2X的角度，进而导致末端执行器B190相对于下B臂170旋转经过X的角度。例如，如果上B臂150被顺时针旋转30°，则下B臂170会相对于上B臂150逆时针旋转60°，且末端执行器B190会相对于下B臂170顺时针旋转30°，按绝对值计算，结果是末端执行器B190净旋转0°。这可导致末端执行器B190在相对于上B臂150的旋转的轴的线性方向上平移，但末端执行器B190围绕上B臂150的旋转的轴没有旋转。

图1D到1F描绘了机械手100的局部剖面的斜轴测视图。为了更易于观察，机械手100被示出为臂总成130处于完全伸展状态，虽然臂总成130的这种形态在实际操作中由于臂内皮带运行的限制或者由于移动限制急停（motion-limiting hard stop）是不可能的。上A臂140、上B臂150、下A臂160、下B臂170、末端执行器A180和末端执行器B190全部被示出为其各自部分的剖开来的一半，以提高内部部件的可视性。图1D示出了整个机械手100，图1E集中在A臂137，图1F集中在B臂138。上述各种部件在图1D到1F中示出。

图1A到1J中所示的机械手100的各种部件可由可根据各种要求进行选择的各种不同材料制成。例如，A臂137和B臂138可主要由铝制成。例如，机械手100内的各种轴承表面可由不锈钢制成。虽然通常可选择很大程度上对工艺气体是惰性的材料，但是也可根据需要使用其它材料。

图1G描绘了处于“休息（at-rest）”位置的机械手100的顶视图。图1H描绘了机械手100，其中上A臂140自上A臂在图1G中的位置被旋转大约32°，这导致末端执行器A180从机械手100的中心伸展开去。图1H中所示的形态可通过使A驱动马达107自A驱动马达107所在的位置逆时针旋转大约32°以及通过使B驱动马达108和公共驱动马达109相对于这些驱动马达在图1G中的位置保持不动来实现。

图1I描绘了机械手100的顶视图，其中上A臂140和上B臂150二者从各臂在图1G中的位置被逆时针旋转大约32°，这导致末端执行器A180和末端执行器B190从臂总成130的中心伸展开去。在A驱动马达107和B驱动马达108二者可相对于这些马达在图1G中的位置被旋转32°的同时，公共驱动马达109可相对于其在图1G中的位置保持不动。

虽然上述讨论集中于导致末端执行器在垂直于上臂的旋转的轴的方向上平移的上臂旋转运动，但是上臂也可被旋转来引起末端执行器围绕上臂旋转轴旋转而没有平移，也就是说，整个臂总成130可围绕上臂的旋转轴被旋转而所述臂相对于彼此却没有任何移动。

臂总成的这种旋转运动可通过在相同方向上、以相同角速率旋转上A臂140、上B臂150和公共驱动皮带轮总成131来实现。因为下A臂160相对于上A臂140以及末端执行器A180相对于下A臂160的旋转运动均由上A臂140相对于公共驱动皮带轮A132的相对旋转运动来驱动，所以以与上A臂140相同的旋转速率旋转公共驱动皮带轮总成131导致下A臂160相对于上A臂140保持固定，且末端执行器A180相对于下A臂160保持固定，同时整个A臂137旋转时。类似的情况可在B臂138中观察到。如此，机械手100可被用于执行“捡（pick）”和“放（place）”操作，其中为了在晶片处理室或其它位置捡起或者放置晶片，末端执行器被伸展和缩回，结合臂总成130的竖直位移。机械手100也可被旋转来使末端执行器被伸展到不同的处理室中或者从不同的处理室缩回。

图1J描绘了机械手100的示出这种旋转运动的顶视图。在图1J中，A驱动马达107、B驱动马达108和公共驱动马达109相对于这些马达在图1G中的位置全部被旋转大约32°。这导致整个臂总成130围绕上A臂140和上B臂150的旋转的中心旋转而所述末端执行器却没有从这些旋转轴有任何平移。

A臂137和B臂138可各自互相独立地被致动，即，在末端执行器线性/径向平移的过程中，A臂137和B臂138从运动学角度而言不互相连接。在如机械手100这样的机械手中，末端执行器可以是自下面提升晶片的桨状（paddle）或抹刀（spatula）型执行器，且在所述末端执行器移动的过程中可依靠摩擦将晶片保持在适当位置。一些实施方式可使用其它类型的末端执行器，比如真空辅助摩擦装置。但是，在利用摩擦的末端执行器中，最大加速度（末端执行器可在运载晶片时以该加速度进行移动）会受摩擦限制，也就是说，将执行器移动的速率加速到超过一定的限度可导致末端执行器运载的晶片滑移（slip），因为该加速度足以克服该摩擦力。当末端执行器的移动不导致晶片的移动时，晶片不会有因末端执行器的移动而滑移的风险，且末端执行器的最大加速度反而会受转矩限制而非受摩擦限制。但是，在末端执行器从运动学角度而言被连接的设计中（例如，一个末端执行器的平移引起另一个末端执行器的某种平移），即使在一个末端执行器没有运载晶片时，如果另一个末端执行器正运载着晶片，则该一个末端执行器的最大加速度仍可受摩擦限制。至少，在执行器移动过程中移位的晶片在被放置到目标处理室中时不会在最佳位置，并且会耗损宝贵的处理时间来校正错位。有时候，滑移可导致晶片从执行器掉落并且除了耗损处理时间之外还会对晶片造成损害或者破坏。

由于A臂137和B臂138在末端执行器线性平移的过程中从运动学角度而言没有被连接，因此每个末端执行器在末端执行器线性平移的过程中在实际运载晶片时只受摩擦限制。这使得诸如机械手100之类的机械手以更高的吞吐率运转。例如，说到晶片传递操作，其中A臂137被用于利用“捡”动作捡起晶片，同时B臂138被用于利用末端执行器B190把持不同晶片。捡的动作可包括将末端执行器A180从机械手100的底座101伸展开去（末端执行器A180在晶片下面的线性平移）、臂总成130向上的z-轴平移（将晶片提升脱离晶片支撑件）以及末端执行器A180的缩回（末端执行器A的线性平移以将晶片从处理室取回）。在具有从运动学角度而言被连接的臂的机械手中，这些阶段中的每一个的时间预计为伸展0.9秒、向上的z-轴平移0.7秒以及缩回1.4秒。相比而言，使用诸如机械手100之类的机械手的每一个阶段的预计时间为伸展0.6秒、向上的z-轴平移0.7秒以及缩回1.4秒。可见，任一机械手的后两个阶段持续相同的时间，因为在后两个阶段中，机械手的两个臂均运载晶片。但是，由于在末端执行器A180的伸展过程中A臂137从运动学角度而言没有被连接到把持晶片的B臂138从而A臂137可以更高的速率移动，所以机械手100的第一阶段显然更快。

类似地，利用诸如机械手100之类的机械手，“放”动作（通过该动作，晶片被放置到目标室中）可实现类似的速度提升。放的动作可包括类似于捡的动作中所使用的那些阶段的阶段，但是以向下的z-轴移动替代向上的z-轴移动。在具有从运动学角度而言被连接的臂的机械手中，这些阶段中的每一个的时间预计为伸展1.4秒、向下的z-轴平移0.7秒以及缩回0.9秒。相较而言，使用诸如机械手100之类的机械手的每一个阶段的预计时间为伸展1.4秒、向下的z-轴平移0.7秒以及缩回0.6秒。

在捡和放的动作之间，机械手100可旋转臂总成130例如180°以便将所捡晶片从一个处理室传递到另一个处理室。虽然可以执行大于180°的旋转，但往往会通过在相反方向上旋转较少量来实现相同的端定位，因此，在许多实施方式中，180°代表了臂总成130可被旋转经过的合理的最大旋转角度。机械手100和具有从运动学角度而言被连接的臂的机械手均可用大约2.4秒来旋转180°。

因此，根据上面所提供的预计，具有从运动学角度而言被连接的臂的机械手需要8.4秒来完成单个捡、旋转和放的循环，而机械手100只需要7.8秒来完成同样的动作。每个晶片必须至少被从加载锁捡起并被放到室中，然后被从该室捡起并被放到加载锁中，对每个晶片必须执行最少两个这样的完整的捡-放循环——如果包含额外的处理室，则每个晶片捡-放循环的数量会增加到超过这个数字。这代表机械手100相对于具有从运动学角度而言被连接的臂的机械手在循环时长上有大约8%的改进。

如前所述，其它实施方式可具有（feature）装有朝相同方向的末端执行器的臂总成。图2A示出了具有（feature）装有朝相同方向的末端执行器A280和末端执行器B290的臂总成230的机械手200的等轴测视图。图2B描绘了机械手200的侧视图，并图示了该两个末端执行器如何被设置在相似的位置上但却彼此偏移。

原则上，机械手200可按非常类似于上述机械手100的方式进行构造和操作。然而，虽然在操作和构造上很大程度相似，但是也会发现一些不同。例如，在机械手100中，驱动马达A100和驱动马达B100可各自在相同的方向上被旋转以使末端执行器A180和末端执行器B190分别在相同的径向方向上平移，而在机械手200中，每个臂的对应驱动马达可在相反的方向上被旋转以使末端执行器A280和末端执行器B290在相同的径向方向上平移。为了旋转臂总成230但末端执行器A280和末端执行器B290不从旋转的中心平移开去，所有的三个驱动马达可按相同的方向驱动。

机械手200和机械手100之间的另一不同是A臂237和B臂238二者都可具有（feature）类似于在机械手100中用于B臂138的垫片173的垫片273。该附加垫片使得A臂137和B臂138互相交错（interleave），如图2C中所示明。图2D示出了机械手200的顶视图。由于两个末端执行器均位于同样的休息位置却又互相偏移，因此只有末端执行器A280可见，而末端执行器B290不可见。

虽然图中没有示出机械手200的各种内部机械构造，但是它们在很大程度上类似于机械手100的内部机械构造。

图3示出了根据本公开的双臂真空机械手的示意图。图3中可见的是包括A臂337和B臂338的臂总成330。A臂337包括上A臂340、下A臂360和末端执行器A380。B臂338包括上B臂350、下B臂370和末端执行器B390。上A臂340与A驱动轴310刚性连接，上B臂350与B驱动轴311刚性连接。公共驱动轴312可被同轴地置于A驱动轴310和B驱动轴311之间，且可与公共驱动皮带轮总成331刚性连接。因此，上A臂340可通过旋转A驱动轴310被旋转，上B臂350可通过旋转B驱动轴311被旋转，而公共驱动皮带轮总成331可通过旋转公共驱动轴312被旋转。

上A臂340和上B臂350二者可被构造为围绕大体上的公共轴旋转；A臂340和B臂350围绕该大体上的公共轴旋转的端可被认为是A臂340和B臂350的近端，而A臂340和B臂350的相对端可被认为是A臂340和B臂350的远端。

上A臂340可在上A臂340的远端与下A臂360可旋转地连接。与下A臂360刚性连接的下A臂从动皮带轮362可伸入上A臂340中，且与上A臂340刚性连接的上A臂驱动皮带轮345可伸入下A臂360中。上A臂传动皮带341可将下A臂从动皮带轮362和公共驱动皮带轮总成331可旋转地连接使得公共驱动皮带轮总成331和上A臂340之间的相对旋转引起下A臂从动皮带轮362以及下A臂360相对于上A臂340旋转。类似地，下A臂360可与末端执行器A380可旋转地连接。末端执行器A从动皮带轮381可与末端执行器A380刚性连接且可伸入下A臂360中。下A臂传动皮带361可将上A臂驱动皮带轮345和末端执行器A从动皮带轮381可旋转地连接使得上A臂驱动皮带轮345和下A臂360之间的相对旋转引起末端执行器A从动皮带轮381以及末端执行器A380相对于下A臂360旋转。

下A臂360与上A臂340的远端可旋转地连接的部分可被认为是下A臂360的近端，而下A臂360的相对端（即，与末端执行器A380可旋转地连接的端）可被认为是下A臂360的远端。

以类似的方式，上B臂350可在下臂370的远端与下B臂370可旋转地连接。与下B臂370刚性连接的下B臂从动皮带轮372可伸入上B臂350中，且与上B臂350刚性连接的上B臂驱动皮带轮355可伸入下B臂370中。上B臂传动皮带351可将下B臂从动皮带轮372和公共驱动皮带轮总成331可旋转地连接使得公共驱动皮带轮总成331和上B臂350之间的相对旋转引起下B臂从动皮带轮372以及下B臂370相对于上B臂350旋转。类似地，下B臂370可与末端执行器B390可旋转地连接。末端执行器B从动皮带轮391可与末端执行器B390刚性连接且可伸入下B臂370中。下B臂传动皮带371可将上B臂驱动皮带轮355和末端执行器B从动皮带轮391可旋转地连接使得上B臂驱动皮带轮355和下B臂370之间的相对旋转引起末端执行器B从动皮带轮391以及末端执行器B390相对于下B臂370旋转。

类似地，下B臂370与上B臂350的远端可旋转地连接的部分可被认为是下B臂370的近端，而下B臂370的相对端（即，与末端执行器B390可旋转地连接的端）可被认为是下B臂370的远端。

因此，旋转A驱动轴310但不旋转公共驱动轴312和B驱动轴311可导致A臂337伸展或缩回却不会使B臂338伸展或缩回也不会旋转A臂337或B臂338。类似地，旋转B驱动轴311但不旋转公共驱动轴312和A驱动轴310可导致B臂338伸展或缩回却不会使A臂337伸展或缩回也不会旋转A臂337或B臂338。旋转A驱动轴310、B驱动轴311和公共驱动轴312可导致A臂337和B臂338围绕臂总成330的中心旋转却不会伸展或缩回。

公共驱动皮带轮总成331的直径与下A臂从动皮带轮362的直径或下B臂从动皮带轮372的直径的比可以是2:1；这可导致下A臂从动皮带轮362和上A臂340之间的相对旋转是公共驱动皮带轮总成331和上A臂340之间的相对旋转的两倍。类似地，末端执行器A从动皮带轮381的直径或末端执行器B从动皮带轮391的直径与上A臂驱动皮带轮345的直径或上B臂驱动皮带轮355的直径的比分别可以是2:1；这可例如导致末端执行器A380和下A臂360之间的相对旋转是上A臂驱动皮带轮345和下A臂360之间的相对旋转的一半。

相比于两个臂能够完全独立地伸展、缩回和旋转的双臂系统，这样的装置利用更少数量的马达，使任一机械臂能独立缩回和伸展，以及能使机械臂一同旋转。耦合机械臂的旋转移动还实现了更为简单的控制方案，因为监控所述臂相对于彼此的位置以防止另一者的旋转干扰不再必要。

要理解的是前述机械手还可包括其它或额外的部件，例如，马达控制器、传感器、抗振装置，等等。举例来说，诸如本文所述的这些机械手可在可被构造来与各种加载锁和处理室对接（interface）的中央传递室或毂内被实施。该中央传递室或毂可被构造为环境受控（例如，密封于常温环境外和温度-压强受控），且充满希望的大气气体混合物。根据本发明，这样的实施方式或其它实施方式还可包括具有用于在工艺操作过程中控制机械手的指令的系统控制器。举例来说，该控制器可被配置来将伸展末端执行器A的命令转换（translate）为启动驱动马达A但不启动驱动马达B和公共驱动马达的信号。类似地，该控制器可被配置来将旋转A臂和B臂的命令转换（translate）为在相同方向上启动A驱动马达、B驱动马达和公共驱动马达的驱动信号。该控制器可被配置来以与上述一致的方式转换（translate）对机械臂的其它命令。该系统控制器通常可包括一或多个存储器和一或多个处理器，所述处理器被配置来执行指令使得该装置可执行本发明的方法。根据本发明，包含用于控制工艺操作的指令的机器可读介质可与该系统控制器耦合。

本文前述的装置/工艺可结合光刻图案化工具或工艺（lithographic patterning tools or processes）被用于例如半导体器件、显示器、LED、光伏板等的制造或生产。通常，虽然不一定，这样的工具/工艺会在常见制造设施中被一起使用或进行。膜的光刻图案化通常包括下述步骤中的一些或全部，每个步骤使用许多可能的工具能：（1）利用旋涂或喷涂工具将光刻胶施加到工件（即衬底）上；（2）利用热板或炉子或UV固化工具固化光刻胶；（3）利用诸如步进式晶片曝光器之类的工具将光刻胶暴露于可见光或UV或x光；（4）显影（developing）抗蚀剂以便利用诸如湿法清洗台之类的工具选择性地移除抗蚀剂从而将其图案化；（5）利用干法或等离子体辅助蚀刻工具将抗蚀剂图案转印到底层膜或工件中；以及（6）利用诸如RF或微波等离子体抗蚀剂剥离器之类的工具移除该抗蚀剂。诸如本文所述的机械手可被用于将衬底从一个工具移动到另一个，从而促进制造工艺。

还可以理解的是，除非明确表示所具体描述的实施方式中的任意一种中的特征与另一种不兼容，或者上下文暗示它们互相排斥且在互补和/或支持的意义上不容易结合，否则本公开的全部内容预计和设想这些补充实施方式的具体特征可被选择性地结合以提供一或多种综合的、但略有不同的技术方案。因此，可以进一步理解的是，上面的记载只是以实施例的方式给出以及可以在本发明的范围内进行细节上的修改。

Claims (20)

1.一种在半导体制造装置真空室中使用的晶片传输机械手，所述机械手包括：

第一臂，所述第一臂在一端包括第一末端执行器接口，

第二臂，所述第二臂在一端包括第二末端执行器接口，

底座，所述底座包括：

第一马达；

第二马达；以及

第三马达，其中：

所述底座具有中心轴，

启动所述第一马达但不启动所述第二马达和所述第三马达导致所述第一臂在垂直于所述中心轴的方向上平移所述第一末端执行器接口而所述第一末端执行器接口围绕所述中心轴没有旋转，

启动所述第二马达但不启动所述第一马达和所述第三马达导致所述第二臂在垂直于所述中心轴的方向上平移所述第二末端执行器接口而所述第二末端执行器接口围绕所述中心轴没有旋转，以及

同时启动所述第一马达、所述第二马达和所述第三马达导致所述第一末端执行器接口和所述第二末端执行器接口围绕所述中心轴旋转而所述第一末端执行器接口和所述第二末端执行器接口在垂直于所述中心轴的方向上没有平移。

2.如权利要求1所述的机械手，其中：

启动所述第一马达但不启动所述第二马达和所述第三马达不会引起所述第二臂移动，以及

启动所述第二马达但不启动所述第一马达和所述第三马达不会引起所述第一臂移动。

3.如权利要求1所述的机械手，其中：

所述第一臂包括第一机械输入，所述第一机械输入包括第一主旋转输入和第一从旋转输入，其中：

所述第一主旋转输入和所述第一从旋转输入二者均被构造为实质上围绕所述中心轴旋转，

所述第一主旋转输入相对于所述第一从旋转输入在第一旋转方向上的旋转导致所述第一末端执行器接口在垂直于所述中心轴的第一方向上平移，以及

所述第一主旋转输入和所述第一从旋转输入二者在相同旋转方向上的旋转导致所述第一末端执行器接口围绕所述中心轴旋转而在垂直于所述中心轴的方向上没有平移，

所述第二臂包括第二机械输入，所述第二机械输入包括第二主旋转输入和第二从旋转输入，其中：

所述第二主旋转输入和所述第二从旋转输入二者均被构造为实质上围绕所述中心轴旋转，

所述第二主旋转输入相对于所述第二从旋转输入在第二旋转方向上的旋转导致所述第二末端执行器接口在垂直于所述中心轴的第二方向上平移，以及

所述第二主旋转输入和所述第二从旋转输入二者在相同旋转方向上的旋转导致所述第二末端执行器接口围绕所述中心轴旋转而在垂直于所述中心轴的方向上没有平移。

4.如权利要求3所述的机械手，其中所述第一从旋转输入和所述第二从旋转输入被旋转耦合且不能独立旋转。

5.如权利要求3所述的机械手，其中：

所述第一主旋转输入与所述第一马达旋转耦合，

所述第二主旋转输入与所述第二马达旋转耦合，以及

所述第一从旋转输入和所述第二从旋转输入二者均与所述第三马达旋转耦合。

6.如权利要求1所述的机械手，其中所述底座进一步包括第四马达，所述第四马达被构造来在平行于所述中心轴的方向上平移所述第一臂和所述第二臂。

7.如权利要求1所述的机械手，其进一步包括：

第一上臂，其具有近端以及与所述第一上臂的所述近端相对的远端；

第一下臂，其具有近端以及与所述第一下臂的所述近端相对的远端，所述第一上臂和所述第一下臂是所述第一臂的组成部分；

第二上臂，其具有近端以及与所述第二上臂的所述近端相对的远端；以及

第二下臂，其具有近端以及与所述第二下臂的所述近端相对的远端，所述第二上臂和所述第二下臂是所述第二臂的组成部分，其中：

所述第一上臂和所述第二上臂的所述近端均被构造为实质上围绕所述中心轴旋转，

所述第一下臂的所述近端与所述第一上臂的所述远端可旋转地连接，

所述第二下臂的所述近端与所述第二上臂的所述远端可旋转地连接，

所述第一末端执行器接口与所述第一下臂的所述远端可旋转地连接，以及

所述第二末端执行器接口与所述第二下臂的所述远端可旋转地连接。

8.如权利要求7所述的机械手，其进一步包括：

与所述第一下臂的所述近端固定连接的第一下臂从动皮带轮；

与所述第二下臂的所述近端固定连接的第二下臂从动皮带轮；

公共驱动皮带轮；

使所述第一下臂从动皮带轮与所述公共驱动皮带轮旋转耦合的第一上臂传动皮带；以及

使所述第二下臂从动皮带轮与所述公共驱动皮带轮旋转耦合的第二上臂传动皮带。

9.如权利要求8所述的机械手，其进一步包括：

与所述第一上臂固定连接的第一上臂驱动皮带轮；

与所述第二上臂固定连接的第二上臂驱动皮带轮；

与所述第一末端执行器接口固定连接的第一末端执行器从动皮带轮；

与所述第二末端执行器接口固定连接的第二末端执行器从动皮带轮；

使所述第一末端执行器从动皮带轮与所述第一上臂驱动皮带轮旋转耦合的第一下臂传动皮带；以及

使所述第二末端执行器从动皮带轮与所述第二上臂驱动皮带轮旋转耦合的第二下臂传动皮带。

10.如权利要求1所述的机械手，其进一步包括：

控制器，所述控制器包括一或多个处理器和一或多个存储器并被构造来控制所述第一马达、所述第二马达和所述第三马达，所述一或多个存储器存储计算机可执行指令用于控制所述一或多个处理器以：

启动所述第一马达但不启动所述第二马达和所述第三马达从而引起所述第一臂在垂直于所述中心轴的第一径向方向上伸展所述第一末端执行器接口却不引起所述第一末端执行器接口围绕所述中心轴的旋转，

启动所述第二马达但不启动所述第一马达和所述第三马达从而引起所述第二臂在垂直于所述中心轴的第二径向方向上伸展所述第二末端执行器接口却不引起所述第二末端执行器接口围绕所述中心轴的旋转，以及

同时启动所述第一马达、所述第二马达和所述第三马达从而引起所述第一末端执行器接口和所述第二末端执行器接口围绕所述中心轴旋转却不引起所述第一末端执行器接口和所述第二末端执行器接口在垂直于所述中心轴的方向上的平移。

11.如权利要求10所述的机械手，其中：

所述第一末端执行器接口和所述第二末端执行器接口朝相反方向，以及

用于控制所述一或多个处理器的所述计算机可执行指令包括用于控制所述一或多个处理器以执行如下操作的指令：

通过使所述第一马达在围绕实质上平行于所述中心轴的第一轴的第一旋转方向上提供旋转输出来启动所述第一马达但不启动所述第二马达和所述第三马达，

通过使所述第二马达在围绕实质上平行于所述中心轴的第二轴的所述第一旋转方向上提供旋转输出来启动所述第二马达但不启动所述第一马达和所述第三马达，以及

通过使所述第一马达、所述第二马达和所述第三马达在同一旋转方向上同时旋转从而引起所述第一末端执行器接口和所述第二末端执行器接口围绕所述中心轴旋转却不引起所述第一末端执行器接口和所述第二末端执行器接口在垂直于所述中心轴的方向上的平移来启动所述第一马达、所述第二马达和所述第三马达。

12.如权利要求11所述的机械手，其中：

所述第一末端执行器接口和所述第二末端执行器接口彼此实质上共面。

13.如权利要求10所述的机械手，其中：

所述第一末端执行器接口和所述第二末端执行器接口朝相同方向，以及

用于控制所述一或多个处理器的所述计算机可执行指令包括用于控制所述一或多个处理器以执行如下操作的指令：

通过使所述第一马达在围绕实质上平行于所述中心轴的第一轴的第一旋转方向上提供旋转输出来启动所述第一马达但不启动所述第二马达和所述第三马达以使所述第一臂伸展，

通过使所述第二马达在围绕实质上平行于所述中心轴的第二轴的第二旋转方向上提供旋转输出来启动所述第二马达但不启动所述第一马达和所述第三马达以使所述第二臂伸展，所述第二旋转方向与所述第一旋转方向相反，以及

通过使所述第一马达、所述第二马达和所述第三马达在同一旋转方向上同时旋转从而引起所述第一末端执行器接口和所述第二末端执行器接口围绕所述中心轴旋转却不引起所述第一末端执行器接口和所述第二末端执行器接口在垂直于所述中心轴的方向上的平移来启动所述第一马达、所述第二马达和所述第三马达。

14.如权利要求13所述的机械手，其中：

所述第一末端执行器接口和所述第二末端执行器接口位于间隔开的平行平面上且被构造为具有实质相同的径向移动范围。

15.如权利要求1所述的机械手，其进一步包括：

第一末端执行器；以及

第二末端执行器，其中：

所述第一末端执行器被附着到所述第一末端执行器接口，以及

所述第二末端执行器被附着到所述第二末端执行器接口。

16.如权利要求1所述的机械手，其中所述第一马达、所述第二马达和所述第三马达各自具有旋转轴且所述第一马达、所述第二马达和所述第三马达的所述旋转轴与所述中心轴实质上同轴。

17.如权利要求1所述的机械手，其中所述第一马达、所述第二马达和所述第三马达各自具有旋转轴且所述第一马达、所述第二马达和所述第三马达的所述旋转轴中的至少一者从所述中心轴偏移。

18.如权利要求8所述的机械手，其中所述公共驱动皮带轮具有公共驱动皮带轮直径，所述第一下臂从动皮带轮和所述第二下臂从动皮带轮二者具有下臂从动皮带轮直径，且所述公共驱动皮带轮直径和所述下臂从动皮带轮直径彼此间分别具有2:1的比。

19.如权利要求9所述的机械手，其中所述第一上臂驱动皮带轮和所述第二上臂驱动皮带轮二者具有上臂驱动皮带轮直径，所述第一末端执行器从动皮带轮和所述第二末端执行器从动皮带轮二者具有末端执行器从动皮带轮直径，且所述上臂驱动皮带轮直径和所述末端执行器从动皮带轮直径彼此间分别具有1:2的比。

20.一种在半导体制造装置真空室中使用的晶片传输机械手，所述机械手包括：

具有第一末端执行器接口的第一臂；

具有第二末端执行器接口的第二臂；以及

底座，所述第一臂和所述第二臂各自能够相对于所述底座围绕公共轴旋转，其中：

所述第一臂被构造为在垂直于所述公共轴的第一方向上平移所述第一末端执行器接口却不平移或旋转所述第二末端执行器接口；

所述第二臂被构造为在垂直于所述公共轴的第二方向上平移所述第二末端执行器接口却不平移或旋转所述第一末端执行器接口；以及

所述第一臂和所述第二臂被构造为使所述第一末端执行器接口和所述第二末端执行器接口围绕所述公共轴同时旋转却不使所述第一末端执行器接口和所述第二末端执行器接口分别在所述第一方向和所述第二方向上平移。

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