CN103917337A - 低多变性机器人 - Google Patents

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Abstract

一种设备，包括框架、第一位置传感器、驱动器和腔室。该框架具有至少三个构件，该至少三个构件包括至少两个连杆，形成可动臂和末端效应器。末端效应器和连杆由可动关节连接。末端效应器被配置成支撑在其上的衬底。第一位置传感器在框架上靠近关节的第一个关节。第一位置传感器被配置成感应两个构件相对于彼此的位置。驱动器被连接到框架上。该驱动器被配置成移动该可动臂。框架位于腔室中，并且驱动器通过腔室中的壁延伸。

Description

低多变性机器人
技术领域
示例性和非限制性实施例一般涉及机器人，更具体地说，涉及用于移动衬底的机器人。
背景技术
常规的用于半导体集成电路和平板显示器的制造技术通常包括硅晶片和玻璃面板(通常被称为衬底)在全自动真空群集工具中的处理。通常的群集工具可以包括圆形的真空腔室，具有装载锁和以星形图案径向连接到腔室的周围的过程模块。该工具通常是由机器人操纵器(机器人)服务的，该机器人操纵器位于靠近腔室的中心并且从装载锁通过过程模块并返回装载锁而轮转这些衬底。另一个机器人可以位于用作真空腔室的装载锁与由外部输送系统所服务的标准化装载端口之间的界面的大气传输模块。
发明内容
下面的发明内容仅仅旨在是示例性的。本发明内容并不意在限制权利要求的范围。
根据一个方面，一种示例设备包括：包括至少三个构件的框架,该框架包括形成可动臂和末端效应器的至少两个连杆，其中所述端部效应器和连杆由可动关节连接，其中末端效应器被配置成支撑在其上的基板；在框架上的第一位置传感器靠近关节中的第一个关节，其中第一位置传感器被配置成感应两个构件相对于彼此的位置；连接到框架的驱动器，其中驱动器被配置为移动可动臂；以及腔室，其中框架位于腔室中并且驱动器延伸穿过腔室的壁。
根据另一个方面，一种示例设备包括电气装置；在其上具有电气装置的框架，其中框架包括至少三个构件，该至少三个构件包括形成可动臂和末端效应器的至少两个连杆，其中端部效应器和连杆通过可动关节被连接，其中端部效应器被配置成连接支撑在其上的衬底；连接到可动臂的驱动器，其中该驱动器被配置成移动可动臂；以及在驱动器的热传递系统，其中热传递系统被配置成将热从可动臂传递到从可动臂隔开的距离。
根据另一个方面，一种示例设备包括：包括至少三个构件的框架，该至少三个构件包括形成可动臂和末端效应器的至少两个连杆，其中端部效应器和连杆由可动关节连接，其中末端效应器被配置成支持在其上的衬底；在框架上的第一位置传感器靠近关节的第一个关节，其中第一位置传感器被配置成感应两个构件相对于彼此的位置；以及连接到第一位置传感器的通信链路，其中通信链路被配置成向从可动臂通过气密外壳隔开的装置发送信号。
附图说明
上述方面和其它特征在以下描述中结合附图进行说明，其中：
图1是衬底处理设备的示意图；
图2是图1所示的衬底处理设备的衬底输送设备的顶视图；
图3是图示了真空兼容模块和大气模块之间的屏障的示意图；
图4是通信/电源弯曲的透视图；
图5是另一通信/电源弯曲的透视图；
图6是冷却系统的透视图；
图7是图示了图2所示的设备的部件的示意图；
图8是图示了图2所示的设备的冷却系统的示意图；
图9是图示了图2所示的设备的部件的某些连接的示意图；
图10是图示了图2所示的设备的气密外壳的示意图；
图11是类似于图2的顶视图的图1所示的衬底处理设备的可替代衬底输送设备；
图12是类似于图2的顶视图的图1所示的衬底处理设备的另一种可替代衬底输送设备；
图13是类似于图2的顶视图的图1所示的衬底处理设备的另一种可替代衬底输送设备；
图14是类似于图2的顶视图的图1所示的衬底处理设备的另一种可替代衬底输送设备；
图15是图14的设备在真空腔室中的示意性顶视图；
图16A和图16B是不同类型的端部效应器的顶视图；
图16C是具有图16A的末端效应器的图2的臂在真空腔室中的示意性顶视图；
图17是示出图8的冷却系统被附接到图12的设备的示意性横截面图；
图18与图17相似的可替代示例性实施例的示意性横截面图；
图19是示例衬底输送设备的示意性顶视图；
图20是示例衬底输送设备的示意性顶视图；
图21是图19所示的设备沿线21-21所取的示意性横截面图；
图22是图19所示的设备沿线22-22所取的示意性横截面图；
图23-24是示例衬底输送设备的示意性顶视图；
图25是图23-24所示的设备的示意性横截面图；以及
图26-30是示例衬底处理设备的示意性顶视图。
具体实施方式
参考图1，示出了具有衬底输送设备12的示例衬底处理设备10的示意性顶视平面图。虽然本发明将参照在附图中所示的实施例来描述，但应理解，本发明可体现为许多形式的替代实施例。此外，也可以使用材料或元件的任何合适的尺寸、形状或类型。
除了衬底输送设备12，衬底处理设备10包括多个衬底处理腔室14和连接到真空腔室15的衬底盒升降机16。输送设备12位于，至少部分地，在腔室15中并适于在腔室14和升降机16之间和/或其间输送诸如半导体晶片或平板显示器之类的平面的衬底。在可替代实施例中，输送设备12可以被用于任何适当类型的衬底处理设备中。
一种常规的真空环境机器人操纵器通常包括驱动单元，其容纳机器人操纵器的所有有源部件，例如致动器和传感器，以及一个或多个臂，如上面所讨论的，由驱动单元所驱动。该臂或多个臂通常是无源机制，即，它们不包括诸如致动器和传感器之类的任何有源部件。这主要是由于真空环境中除气、配电和排热的困难。
在常规的真空环境机器人操纵器中，由于机器人操纵器的臂(多个臂)是无源机制，独立驱动的连杆的数量被限制在由驱动单元所提供的运动轴的数目并且由驱动转矩传输到臂(多个臂)的独立连杆的复杂性进一步限制。这可能会限制实际中使用的臂配置为以上讨论的那些，其反过来又可能会限制现有真空环境机器人操纵器的覆盖范围和吞吐量性能。
此外，虽然大气环境机器人经常利用各种衬底夹持器，真空兼容的机器人通常仅通过在衬底和机器人末端效应器之间的摩擦力而保持经受处理的衬底。由于在衬底的惯性力必须不超过将衬底紧固到末端效应器的保持力以便于防止不期望的滑动，衬底的加速度必须受限制，从而导致该工具有限的吞吐量(每小时处理的衬底的数量)。因此，存在对一种夹持器的需要，诸如边缘夹紧机构或静电压紧装置，其将消除由于衬底滑动的加速度约束。此外，理想的是将传感器放置在机器人末端效应器上以协助衬底对准，或促进站点教学，或者类似类型的操作。
因此，有利的是供应电力和信号到真空兼容机器人的臂(多个臂)和末端效应器(多个末端效应器)。常规的布置被设计用于大气应用和成功地运用于大气环境机器人，诸如滑环和滚动接触旋转联接器或辅助管束回路(service loop)，其由于性能(冷焊)和除气问题很难在真空应用中采用。
综上所述，由于机器人操纵器的臂(多个臂)是无源机制，独立驱动的连杆的数量被限制在由驱动单元所提供的运动轴的数目并且由驱动转矩传输到臂(多个臂)的独立连杆的复杂性进一步限制，并且使用衬底夹持和感应布置几乎不存在于真空环境应用中。这限制了现有的真空环境机器人操纵器的覆盖范围、吞吐量性能和衬底放置可重复性。因此，将有利的是提供具有诸如致动器和传感器之类的有源部件的机器人系统，其位于使得机器人操纵器的臂(多个臂)可以在其中操作的真空环境或其它非大气环境中。
也参考图2，衬底输送设备12(或真空兼容机器人系统)提供了相对于常规的设备而言改进的特征。衬底输送设备12包括驱动器18和框架20。框架20包括构件，该构件包括至少两个连杆22、24，其形成臂组件25和末端效应器26。驱动器18具有两个旋转轴。臂组件25被耦合到驱动器18。臂组件25可包括第一连杆22，第二连杆24和末端效应器26。第一连杆22被直接附接到驱动器18的第一旋转轴。第二连杆24通过第一旋转关节28被耦合到的第一连杆22。末端效应器26通过第二旋转关节30被耦合到第二连杆24。第二连杆24通过皮带/带驱动器所驱动，该皮带/带驱动器可包括：附接到驱动器18的第二旋转轴的第一滑轮34，第一皮带/带36以及附接到臂组件25的第二连杆24的第二滑轮38。末端效应器26通过另一皮带/带布置被约束为指向大约在相对于驱动器18的径向方向，该皮带/带布置可以包括可枢转地耦合到第一连杆22的第三滑轮42，第二皮带/带44以及被附接到末端效应器26的第四滑轮46。在各种不同的示例实施例中，任何合适的驱动器、致动器、传感器或以其它方式可以提供如在此公开的特征；以任何组合和/或如公开于基于2011年9月16日提交的美国临时专利申请号61/627,030和2012年8月15日提交的美国临时专利申请号61/683,297的与本文于同一日提交的美国专利申请号_______，其全部内容通过引用以其整体并入本文。
第三滑轮42通过第一致动器48相对于臂组件的第一连杆22是分相位的，第一致动器48可在给定范围内调节第三滑轮42相对于臂组件的第一连杆22的方位。优选地，第一致动器48可以是自锁的，即，当施加力矩到第三滑轮时它可能不被反向驱动。例如，第一致动器48可以包括具有螺杆机构或蜗杆传动装置、压电致动器、或任何其它合适的致动装置的电动机。第一致动器48还可以包括位置测量装置以确定第三滑轮42相对于臂组件的第一连杆22的角度方位。第一致动器的有源部件，诸如举例而言电动机的定子，可以是或可以不是，被完全地、部分地或以其它方式容纳在气密容器50中，并从诸如电动机的转子的无源部件通过隔离屏障所分开。第一致动器48被连接到冷却子系统，诸如以下所讨论的示例性的冷却子系统。
第一致动器48被第一控制器单元52控制，该第一控制器单元52可以被耦合到臂组件的第一连杆22。第一控制器器单元52可以像第一致动器48一样被容纳在相同的气密容器50中，或位于另一个气密容器(未示出)中。第一控制器单元52被连接到该冷却子系统，诸如下面描述的示例的示例性的冷却子系统中的一个。第一控制器单元52可以处理由第一致动器48中的位置感应装置提供的信号并且向第一致动器48提供控制信号。例如，以向并入致动器的电动机的绕组供能。第一控制器单元52可以接收功率，并通过如下面进一步描述的配电和通信子系统与机器人控制器54进行通信。
功率分配和通信子系统可以包括电气旋转联接器56、57、58，位于或相关联于机器人操纵器25的每个旋转关节。旋转联接器56、57、58可从机器人控制器54发射功率到第一控制器单元52和臂组件25的其它有源部件，诸如在末端效应器26上的夹持器60和传感器62。依据真空兼容的机器人臂系统的一个或多个实施例的电气旋转联接器的示例在下文讨论。
末端效应器26可以具有有源衬底夹持器60的特征，该夹持器60可以利用，例如，电致动的边缘夹紧机构、静电压紧装置、或类似类型的装置。夹持器(多个夹持器)可以被连接到配电和通信子系统，以及如下面进一步描述的机器人臂组件的冷却子系统。根据一个或多个实施例的臂系统可利用旋转电气联接器56-58通过各种旋转关节来传输电功率和/或信号。电气联接器56-58可以是例如连续的旋转类型或有限的旋转类型。夹持器可以结合于2011年11月29日提交的名称为“真空兼容机器人夹持器”的美国临时专利申请号61/629,838的特征，其在此通过引用将其整体并入。然而，在其它示例实施例中，可以提供任何适当的夹持器(多个夹持器)。
一个示例的连续旋转耦合可以基于归纳原则。如图3所示，示例性的连续旋转耦合56可以包括大气模块64和真空兼容模块66，被布置成使得该两个模块可以跨间隙68彼此相互作用。隔离屏障70可以存在于间隙中将其中大气模块64驻留的环境从其中真空兼容模块66驻留的环境中分开。该两个模块64、66包括一个或多个旋转变压器。对于从大气环境到真空环境的功率和/或信号传输，旋转变压器的初级绕组可以位于大气模块64中并且相应的次级绕组可以位于真空兼容模块66中。对于从真空环境到大气环境的信号传输，旋转变压器的初级绕组可以位于真空兼容模块66中并且相应的次级绕组可以位于大气模块64中。通常，大气模块驻留在大气环境中并且真空模块驻留在真空或其它非大气环境中。真空兼容模块66可以包括气密容器72，该气密容器72封装了真空兼容模块中的内容，以例如防止除气。真空兼容模块66可以被连接到机器人臂系统的冷却子系统，诸如下面所描述的示例性冷却子系统。
根据本发明的一个或多个实施例的连续旋转耦合的另一个示例可以结合归纳原则以用于输电和用于通信的基于无线网络的装置。
有限的旋转弯曲耦合的一个示例在图4中示出。在该示例中，每个功率和/或通讯信号由一个或多个导体73进行(参照图2)；其一部分被设置在螺旋线圈弯曲件74。螺旋线圈弯曲件74的一端76可以优选通过绝缘体78被耦合到机器人中的一个组件，而螺旋线圈弯曲件74的另一端80的可以优选通过绝缘体被耦合到机器人的另一组件，其中两个组件可以通过旋转关节中的一个被耦合。多个螺旋线圈弯曲件74可以以基本上同轴的方式被布置在旋转关节来针对数个功率和/或通讯信号提供路径。单个螺旋线圈弯曲件可以相反的方向缠绕，使得与单个螺旋线圈弯曲件相关联的复原力尽可能被平衡而无论旋转关节的位移。可以在单个螺旋线圈弯曲件之间利用绝缘柱82以消除相邻螺旋线圈弯曲件之间短路的风险。例如，为了图示清楚，在图4中示出了两个螺旋线圈弯曲件74。然而，也可以使用任何合适数目的螺旋线圈弯曲件，如一个或多于两个。
本发明的有限的旋转弯曲耦合的另一个例子在图5被示出。在该示例中，每个功率和/或通信信号可以由螺旋线圈弯曲件74'进行。螺旋线圈挠性件74'的两个在图5被示出。螺旋线圈弯曲件的一个末端76'可以优选通过绝缘体被耦合到机器人的一个组件，并且螺旋线圈弯曲件的另一端80'可以优选通过绝缘体被耦合到机器人的另一个组件，其中两个组件可以通过旋转关节被耦合。多个螺旋线圈弯曲件可以被堆叠，以针对数个功率和/或通讯信号提供路径。单个螺旋线圈弯曲件可以相反的方向缠绕，使得与单个螺旋线圈弯曲件相关联的弹簧力尽可能被平衡而无论旋转关节的位移。可以在单个螺旋线圈弯曲件之间利用绝缘盘以消除相邻螺旋线圈弯曲件之间短路的风险。虽然为了图示清楚在图5示出了两个螺旋线圈弯曲件，可以使用任何合适数目的螺旋线圈弯曲件。
螺旋形和螺旋线圈弯曲件的数目利用在单一的旋转耦合可以涉及通过在旋转关节传输的功率和通信信号的数目。单一的信号可以在多个螺旋形和螺旋线圈弯曲件之间分布，以减少电流密度或出于冗余的目的。
冷却子系统可以根据真空兼容机器人臂组件一起使用的目的是移去由并入到机器人臂组件中的有源组件所产生的热，由于缺少通过环绕的空气的对流，该移去热在真空中比起大气应用而言是困难的。热传导也由于从热源到驱动单元的长距离传输而被限制，并且在低温下辐射提供了有限的效果。
例如，可以与真空兼容机器人臂系统使用的冷却子系统可以包括被连接到产生热量的有源部件的热沉，可以暴露于机器人臂组件的外部的辐射器，以及连接到热沉和辐射器的热电式冷却装置。图6示出了热电式冷却装置84的示例可以是固态有源热泵，其利用电能消耗将热从装置的热沉侧(冷侧)86传递到辐射器侧(热侧)88而对抗温度梯度(从冷到热)。该热电式冷却装置的主要优点是其没有移动部分或循环液体，及其小体积且柔性的形状(形状因数)。
可替代地，冷却子系统可利用任何合适的热泵，或者是液体或者是气体的流体，通过连接到臂组件中的有源、发热部件的热沉循环，并且或者从系统排出或者送入辐射器，优选地内置于机器人驱动单元，其可暴露于环绕的大气中。该流体可以通过机器人系统的关节在以类似于图4和图5所示的弯曲件的方式布置的真空兼容壳体中进行路由。
也参考图7和图8，衬底输送设备12被示出在不同的示意图中。虽然衬底输送设备12关于真空机器人进行了描述，任何合适的衬底输送设备；大气或其它可以被提供具有所公开的特征。衬底输送设备12具有控制器54、驱动单元18和臂25，并且被配置为输送衬底S。控制器54可以具有处理器、存储器和功率放大器或其它。臂25被示为SCARA型臂并且由驱动单元18驱动。虽然衬底输送设备12关于两个连杆臂被描述，可以提供连杆的任何合适的数目。此外，可以提供臂的任何合适的数目。此外，也可以将旋转和/或线性轴的任何组合设置在任何合适的臂上。
在所示的实施例中，臂25具有三个旋转轴90、92、94。直接耦合到每个轴的分别是位置检测装置96、98、100。位置检测装置可以是光学的，电感性或任何合适的位置检测装置。位置检测装置96、98、100可以是渐进的、绝对的或渐进和绝对的组合。位置检测装置96、98、100可以与驱动器18的驱动轴中的附加位置检测装置组合使用。位置检测装置96、98、100与控制器54界面结合，使得关节92、94、96的位置被知道；相对于不直接在关节处具有位置检测装置的机器人驱动器。可替代地，少于所有关节可具有位置检测装置。位置检测装置96、98、100可以与控制器54界面结合，使得信号通过臂和驱动器路由，并且使得信号是电、光或其它方式。可替代地，可以提供无线或其它合适的非接触通信。这里，考虑到每个关节的直接位置检测，滞后不是衬底输送设备12的位置精度的一个因素。
驱动器18可以进一步包含电动机和附加的位置检测装置(多个位置检测装置)，其中控制器54与驱动器18和位置检测装置96、98、100界面结合，并利用控制算法以最小化在有效载荷S的振动并且根据拾起及放置有效载荷S最大化位置可重复性。温度检测装置102、104、106还可以被耦合到每一个连杆22、24、26以检测的每一个连杆的一个或多个部分的温度。温度检测装置102、104、106还可以被连接到控制器54，并且诸如热膨胀或基于热的偏转之类的热的影响可以被分解成确定末端效应器26的位置的因子。此外，或作为替代，可以提供连接到控制器54的温度检测装置102、104、106，振动检测装置108和/或偏转检测装置110，从而振动可以被监视并且偏转可以被分解成定位和平滑性的因子。在替代示例实施例中，任何装置可以固定到任何合适的组件，并且可以或可以不被散热。在替代的方面，每个装置可以耦合到一个或多个控制器，诸如举例而言52，在一个或多个连杆中。
还参考图8，示出了图2的衬底输送设备12的冷却子系统。该驱动器18是两轴驱动器。驱动器18具有垂直驱动器120和波纹管(bellow)122，并且被耦合到真空腔室15。驱动器18进一步具有旋转驱动器126，例如，具有耦合到底座128和波纹管122的定子。旋转驱动器126直接旋转连杆22，并可以具有齿轮驱动或直接驱动的电动机、位置编码器和功率耦合，其中功率耦合可以是一种非接触式旋转功率耦合或任何合适的向连杆22提供功率的功率耦合。这里，功率耦合可以是非接触式感应变压器，其中功率和/或通信可以以非接触的方式供给。可替代地，功率和/或数据可以利用基于接触或其它合适的滑环或耦合而传输。驱动器18进一步具有包括第一和第二光纤通道132、134的非接触光学馈通130，其馈送高速通信到在连杆22的控制器(多个控制器)52。这里，控制器52可以具有光学到工业以太网(ethercat)或其它合适的转换装置。可替代地，该转换装置和馈通130可以是感应的，例如，一个耦合器，其发送功率和高频率的信号或数据，诸如CAN或以其它方式并与电线，弯曲件或其它组合使用。
合适的非接触式光学馈通可以利用固定的自聚焦透镜和固定镜。这样的馈通的一个示例是由穆格元器件集团(Moog ComponentsGroup)提供的，然而，适合于真空中使用。可替代地，可以提供任何合适的耦合或馈通。这里，与非接触旋转功率耦合的非接触光纤高速通信提供控制器(多个控制器)52，其对于驱动臂25是必要的。除了高速通信耦合，可以提供非接触感应功率耦合。驱动器18还具有在大气中的散热器140或84，并且可以具有在真空或大气中的热电冷却器142。辐射槽144被耦合到底座128，其中辐射槽144可以具有一系列具有高发射率的同心管145。类似地，辐射槽146被耦合到热电冷却器148，其继而被耦合到连杆22的主体。辐射槽146具有一系列具有高发射率的同心管147，并且与槽144的管145交错。这里，冷却器142、148动作，以从连杆22的主体通过辐射冷却耦合144、146并且要使用槽140被消散而泵送热。
类似地，任何关节可以利用这样的热耦合。作为可替代方案，可以提供任何合适的热泵，例如，相变的热泵，其冷却有源部件，并加热任何合适的辐射器至相当高的温度。这允许使用更小的表面面积的更有效的热传递，因为辐射热的量取决于温度的四次幂。可替代地，热可以被辐射到相对于冷却热沉或通过一系列的热耦合件的臂的外部，例如，先前描述的机制可能是合适的。可替代地，可以在机器人的单个段以内提供闭环冷却电路，诸如在臂的连杆内。作为示例，这些电路可以是与在计算机上使用的类似的热泵，其中热泵(多个热泵)可被完全密封，基本上没有泄漏或除气。可替代地，在替代示例实施例中，可以不提供主动冷却或冷却的调节。
耦合144、146可以由涂层铝制成，例如用氮化铝陶瓷或以其它方式。可替代地，可以提供任何合适的材料。模块(多个模块)136可以被热沉到冷却器148或连杆22的外壳或主体。模块(多个模块)136可以具有控制和电动机驱动电路，位置编码读头(多个读头)，用于外部设备的输入或输出，诸如热电冷却器148或其它的读头和边缘夹持致动器或其它。
例如，也参照图9，编码器150可以直接耦合到与末端效应器26相关联的手腕关节30，具有与模块52界面结合的读头。类似地，边缘检测装置或边缘夹持或边缘定位装置62、60可以被耦合至末端效应器26并与模块52界面结合。在所公开的实施例中，编码器可以设置在一些或每个关节，电动机可以设置在一些或每个关节，电动机、编码器和控制器的组合可以设置在一些或每个关节。在可替代方面中，模块(多个模块)52内的部件或其它可以被暴露，封装，在一个密封的金属外壳内封装，在连杆22的主体内封装，在部分的金属外壳或它们的组合内封装。功率和通讯可以是通过电线和固定馈通、非接触式磁性滑环、基于接触的滑环、通过分离的轴承(多个轴承)、弯曲件或其它或它们的组合。热沉可以是通过辐射冷却，或通过对流和传导，例如，其中冷却介质通过馈通传送；或者是静止或者是旋转。在可替代方面，一个或多个轴可以设置有馈通，例如，铁磁流体或其它合适的密封。在可替代方面，可以提供例如与驱动器18同心的或从驱动器18偏移的更多连杆具有一个、多个或所有独立的运动的轴。此外，可以设置更多或更少的冷却，例如，其中可以不设置一个或多个热电冷却器或者可设置附加的热电冷却器。此外，可以设置热泵以从臂或驱动器中的一个部分传递热到另一个部分以用于耗散。
也参考图如图10，示出了气密容器或外壳50。在本示例中，气密外壳包括在其中的致动器48、控制单元52和至少部分传感器98。在替代示例中，可能不提供这些部件的一个或多个。每个部件48、52、98具有功率和/或通信导体73A、73B、73C，其延伸穿过气密外壳50成为导体73，诸如通过例如密封75。导体73A、73B、73C可以是电和/或光。外壳50保护了真空腔室15的内部不遭受来自部件48、52、98的任何气体或污染物，否则可能会污染真空外壳15。在可替代的替代示例实施例中，可以或可以不设置气密外壳。在可替代的替代示例实施例中，外壳可以只围绕给定的装置(多个装置)的一部分。例如，电动机的一部分或传感器的一部分可暴露于真空中，或者整个电动机或传感器可以暴露，或整个电动机或传感器可以被密封在外壳中。这适用于任何类型的装置，其可能被围绕在气密的外壳中。
也参考图11，示出了真空兼容机器人臂系统的另一示例实施例具有包括两个连杆22、24和一个枢转末端效应器26的单个臂。在该示例中，机器人系统可以包括具有至少两个旋转轴的驱动器单元和耦合到驱动单元的臂组件。臂组件可以包括第一连杆22、第二连杆24和末端效应器26，其中第一连杆可以被直接附接到驱动器单元18的第一旋转轴，第二连杆24可以通过第一旋转关节被耦合到第一连杆，并且末端效应器可以通过第二旋转关节被耦合到第二连杆。第二连杆24可以通过皮带/带驱动器被驱动，该皮带/带驱动器包括可以被附接到驱动器单元18的第二旋转轴的第一滑轮34、第一皮带/带36和可以被附接到臂组件的第二连杆的第二滑轮38。
末端效应器26可通过第一致动器48被驱动，第一致动器48可以控制末端效应器26相对于臂组件的第二连杆24的方位。例如，第一致动器48可包括电动机、压电致动器、或任何其它合适的致动装置。第一致动器48还可以包括位置测量装置100，以确定相对于臂组件的第二连杆24的末端效应器26的角度方位。第一致动器的有源部件，例如，电动机的定子，可以被容纳在气密容器50中，并从诸如电动机的转子之类的无源部件通过隔离屏障所分隔。第一致动器可以被连接到冷却子系统，诸如上面所描述的冷却。
第一致动器48可以由第一控制器单元52所控制，该第一控制器单元52可以被耦合到臂组件的第二连杆。第一控制器单元可以与第一致动器被容纳在相同的气密容器50中或位于另一密闭容器中。第一控制器单元52可以被连接到冷却子系统，诸如以上所描述的示例冷却子系统。第一控制器单元52可以处理由在第一致动器中的位置感应装置100所提供的信号并向第一致动器48提供控制信号，例如，对被并入致动器的电动机的绕组进行通电。第一控制器单元可以接收功率，并通过功率分配和通信子系统73与机器人控制器54进行通信。
功率分配和通信子系统可以包括位于机器人操纵器的每个旋转关节处或与机器人操纵器的每个旋转关节相关联的电气旋转联接器。旋转联接器可从机器人控制器传输功率到第一控制器单元和臂组件的其它有源部件，诸如在末端效应器上的夹持器和传感器。
真空兼容机器人臂系统的另一个示例实施例在图12中示出。在该示例中，机器人系统可以包括具有至少两个旋转轴的驱动单元18和耦合到驱动单元的臂组件1225。臂组件可以包括第一连杆22、第二连杆24和两个末端效应器26A、26B，通常被称为第一末端效应器和第二末端效应器。第一连杆22可以被直接附接到驱动单元18，第二连杆24可以通过第一旋转关节28被耦合到第一连杆，并且第一和第二末端效应器26A、26B可以通过第二旋转关节30和第三旋转关节31相应地被耦合到第二连杆24。第二连杆24可以通过皮带/带驱动器被驱动，该皮带/带驱动器包括可以被附接到驱动器单元的第二旋转轴的第一滑轮34、第一皮带/带36和可以被附接到臂组件1225的第二连杆24的第二滑轮38。
第一末端效应器26A可以被第一致动器48A驱动，第一致动器48A可以控制第一末端效应器相对于臂组件的第二连杆的方位。类似地，第二末端效应器26B可以被第二致动器48B驱动，第二致动器48B可以控制第二末端效应器26B相对于臂组件的第二连杆24的方位。例如，第一和第二致动器48A、48B可以包括电动机、压电致动器、或任何其它合适的致动装置。第一和第二致动器48A、48B还可以包括位置测量装置，以确定相应的末端效应器相对于臂组件的第二连杆的角度方位。第一和第二致动器的例如电动机的定子的有源部件可以被容纳在气密容器50中并从诸如电动机的转子的无源元件通过隔离屏障分开。可以针对两个致动器48A、48B使用单一的气密容器，或者可替代地，每个致动器可以被容纳在其自身的气密容器中。第一和第二致动器可以被连接到冷却子系统，诸如上面所描述的示例性冷却子系统。
第一和第二致动器48A、48B可以由第一控制器单元52控制，第一控制器单元52可以被耦合到臂组件的第二连杆。第一控制器单元可以与第一或第二致动器被容纳在相同的气密容器50中，或位于另一气密容器中。第一控制器单元可以被连接到冷却子系统，诸如上面所讨论的示例性冷却子系统。第一控制器单元52可以处理由在第一和第二致动器中的位置感应装置所提供的信号，并向第一和第二致动器提供控制信号，例如，对被并入致动器的电动机的绕组进行通电。第一控制器单元可以接收功率，并通过功率分配和通信子系统与机器人控制器通信。
功率分配和通信子系统可以包括位于机器人操纵器的每个旋转关节处或与机器人操纵器的每个旋转关节相关联的电气旋转联接器。旋转联接器可以从机器人控制器传输功率到第一控制器单元和臂组件的其它有源组件，诸如在末端效应器上的夹持器和传感器。可替代地，可以使用两个单独的控制器单元；一个用于第一致动器48A，而另一个用于第二致动器48B。
本发明的真空兼容机器人臂系统的另一个实施例在图13中示出。在该示例中，机器人系统包括具有至少三个旋转轴的驱动单元1318和耦合到驱动单元的臂组件1325。臂组件1325可以包括第一连杆1322、第二连杆1324、第三连杆1326和末端效应器26。第一连杆1322可以被直接附接到驱动单元的第一旋转轴，第二连杆1324可以通过第一旋转关节耦合到第一连杆，第三连杆1326可以经由第二旋转关节被耦合到第二连杆，并且末端效应器26可以通过第三旋转关节被耦合到第三连杆。第二连杆1324可以通过皮带/带驱动器被驱动，该皮带/带驱动器包括可以被附接到驱动单元1318的第二旋转轴的第一滑轮1334、第一皮带/带1336以及可以被附接到臂组件的第二连杆1324的第二滑轮1338。第三连杆1326可以通过两阶段的皮带/带驱动器从驱动单元的第三旋转轴被驱动。皮带/带驱动器的第一阶段可以包括滑轮1340、滑轮1342和皮带/带1344，并且皮带/带驱动器的第二阶段可以包括滑轮1346、滑轮1348以及皮带/带1350。滑轮1340可以直接由驱动单元1318的第三旋转轴驱动，滑轮1338和1346可以被耦合在一起，并且滑轮1348可以被附接到臂组件的第三连杆1326。
末端效应器26可以被第一致动器48驱动，第一致动器48可以控制末端效应器相对于臂组件的第三连杆的方位。例如，第一致动器可以包括电动机、压电致动器或任何其它合适的致动装置。第一致动器还可以包括位置测量装置100，以确定末端效应器相对于臂组合件的第三连杆的角度方位。第一致动器的例如电动机的定子的有源部件可以被容纳在气密容器50中，并从诸如电动机的转子的无源部件通过隔离屏障分开。第一致动器48可以被连接到冷却子系统，诸如上面所讨论的示例性冷却子系统。
第一致动器48可以由第一控制单元52所控制，第一控制单元52可以被耦合到臂组件的第三连杆。第一控制器单元可以与第一致动器被容纳在同样的气密容器50中或位于另一气密容器中。第一控制器单元52可以被连接到冷却子系统，诸如举例而言上面所描述的示例性冷却子系统。第一控制器单元52可以处理在第一致动器中的位置感应装置100所提供的信号，并向第一致动器48提供控制信号，例如，对被并入致动器的电动机的绕组进行通电。第一控制器单元52可以接收功率，并通过功率分配和通信子系统73与机器人控制器通信。
功率分配和通信子系统73可以包括位于机器人操纵器的每个旋转关节或与机器人操纵器的每个旋转关节相关联的电气旋转联接器。旋转联接器可以从机器人控制器传输功率到第一控制器单元和臂组件的其它有源部件，诸如在末端效应器上的夹持器和传感器。
作为图13中所示的臂组件的可替代实施例，臂组件的第三连杆1326可以通过并入第二连杆1324的致动器而被驱动，该制动器可以控制第三连杆1326相对于臂组件的第二连杆1324的方位。例如，致动器可以包括电动机、压电致动器、或任何其它合适的致动装置。致动器还可包括位置测量装置，以确定第三连杆相对于臂组件的第二连杆的角度方位。致动器的例如电动机的定子的有源部件可以被容纳在气密容器中，并从诸如电动机的转子的无源元件通过隔离屏障分开。致动器可以被连接到冷却子系统。
作为图13的臂组件的又一可替代实施例，臂组件的第三连杆1326可以通过并入第三连杆1326的致动器被驱动，第三连杆1326可以控制第三连杆1326相对于臂组件的第二连杆1324的方位。
真空兼容机器人臂系统的又一示例实施例在图14和15中示出。在该示例中，机器人系统可以包括具有至少三个旋转轴的驱动单元1318以及被耦合到驱动单元的臂组合件1325。臂组件可以包括第一连杆1322、第二连杆1324、第三连杆1326和两个末端效应器26A、26B，通常被称为第一末端效应器和第二末端效应器。第一连杆1322可以被直接附接到驱动单元的第一旋转轴，第二连杆1324可以通过第一旋转关节被耦合到第一连杆，第三连接件1326可以经由第二旋转关节被耦合到第二连杆，并且第一和第二末端效应器26A、26B可以通过第三旋转关节和第四旋转关节被相应地耦合到第三连杆。
第一末端效应器16A可以被第一致动器48A驱动，第一致动器48A可以控制第一末端效应器相对于臂组件的第三连杆的方位。类似地，第二末端效应器26B可以被第二致动器48B驱动，第二致动器48B可以控制第二末端效应器相对于臂组件的第三连杆的方位。例如，第一和第二致动器可以包括电动机、压电致动器、或任何其它合适的致动装置。第一和第二致动器也可以包括位置测量装置，以确定相应的末端效应器相对于臂组合件的第三连杆的角度方位。第一和第二致动器的例如电动机的定子的有源部件可以被容纳在气密容器中，并从诸如电动机的转子的无源元件通过隔离屏障分开。可以针对两个致动器使用单个气密容器，或者可替代地，每个致动器可以被容纳在其自身的气密容器中。第一和第二致动器可以被连接到冷却子系统。
第一和第二致动器48A、48B可以由第一控制器单元52所控制，第一控制器单元52可以被耦合到臂组件的第三连杆。第一控制器单元可以与第一和第二致动器被容纳在同样的气密容器50中或位于另一气密容器中。第一控制器单元可以被连接到如上所述的冷却子系统。第一控制器单元52可以处理在第一和第二致动器中的位置感应装置所提供的信号，并且向第一和第二致动器提供控制信号，例如，对被并入致动器的电动机的绕组进行通电。第一控制器单元52可以接收功率，并通过功率分配和通信子系统73与机器人控制器通信。
功率分配和通信子系统可以包括位于机器人操纵器的每个旋转关节处或与机器人操纵器的每个旋转关节相关联的电气旋转联接器。旋转联接器可以从机器人控制器传输功率到第一控制单元和臂组件的其它有源部件，诸如在末端效应器上的夹持器和传感器。可替代地，可以使用两个单独的控制器单元，一个用于第一致动器并且另一个用于第二致动器。
作为图14的臂组件的另一可替代实施例，臂组件的第三连杆可以被并入第二连杆的致动器驱动，该致动器可以控制第三连杆相对于臂组件的第二连杆的方位。作为示例，致动器可以包括电动机、压电致动器或任何其它合适的致动装置。致动器还可以包括位置测量装置，以确定第三连杆相对于臂组件的第二连杆的角度方位。致动器的例如电动机的定子的有源部件可以被容纳在气密容器中，并从诸如电动机的转子的无源元件通过隔离屏障分开。致动器可以被连接到冷却子系统，如上面所述。
作为图14的臂组件的又一可替代实施例，臂组件的第三连杆可以被并入第三连杆的致动器驱动，该驱动器可以控制第三连杆相对于臂组件的第二连杆的方位。例如，致动器可以包括电动机、压电致动器或任何其它合适的致动装置。致动器还可以包括位置测量装置，以确定第三连杆相对于臂组件的第二连杆的角度方位。致动器的例如电动机的定子的有源部件可以被容纳在气密容器中，并从诸如电动机的转子的无源元件通过隔离屏障分开。致动器可以被连接到冷却子系统，诸如上面所讨论的示例性冷却子系统。图15示出了在设备1510中的具有处理模块14和装载锁16的组件1325。
作为某些特征的进一步示例实施例，用于以上讨论的末端效应器定相和致动的布置可以被应用到双臂的机器人操纵器。用于末端效应器定相的布置可以被应用到双臂机器人操纵器的两个臂/末端效应器或者双臂机器人操纵器的两个臂/末端效应器中之一。
以上讨论的示例性臂组件可以利用双衬底并排式末端效应器，如图16A、16B和16C中所示。在一个示例中，双衬底并排式末端效应器1626可以包括以基本上刚性的方式连接的两个衬底保持器1628A、1628B。在另一示例中，两个衬底保持器1628D、1628E可以以可移动的方式被布置，使得两个基板保持器之间的相对距离和/或基板保持器的相对方位可以以有源的方式进行调节。图16C示出了具有臂1626的机器人臂组件被用于具有真空腔室1615、处理模块1614、和装载锁1616的设备中。
还参考图17，图8的冷却系统和驱动器18的示意图与图12的臂1225示出。电源耦合可以是非接触感应变压器，其中功率和/或通信可以以非接触的方式供给。可替代地，功率和/或数据可以利用基于接触或其它合适的滑环或耦合进行传输。非接触光学馈通130具有第一和第二光纤通道132、134，其向连杆22中的控制器(多个控制器)136馈送高速通信。这里，控制器136可以具有光到工业以太网或其它合适的转换装置138。可替代地，装置138和馈通130可以是感应的，例如，传输功率和高频信号或数据两者的耦合器，诸如CAN或其它并与电线、弯曲件或其它组合使用。合适的非接触式光学馈通可以利用固定的自聚焦透镜和固定镜。由穆格元器件集团所提供的这种馈通的一个例子却适合真空使用。可替代地，可以提供任何合适的耦合或馈通。与非接触旋转功率耦合的非接触光纤高速通信提供控制器(多个控制器)136，其对于驱动臂是必要的。除了高速通信耦合，可以提供非接触感应功率耦合。模块(多个模块)136可以具有控制和电动机驱动电路、位置编码读头(多个读头)、用于外部装置的输入或输出，该外部装置诸如热电冷却器148或其它读头和边缘夹持致动器或其它。例如，编码器150、152可以被直接耦合到与末端效应器26A、26B相关联的腕关节，使得读头与模块136界面结合。类似地，边缘检测装置或边缘夹持或边缘位置装置154、156可以被耦合到末端效应器26A、26B并与模块136界面结合。
在所公开的实施例中，可以在一些或每个关节设置编码器，可以在一些或每个关节设置电动机，可以在一些或每个关节设置电动机、编码器和控制器的结合。在替代方面中，在模块(多个模块)136内的部件可以被暴露，封装，在一个密封的金属外壳内封装，在臂112的主体内封装，在部分的金属外壳或它们的组合内封装。功率和通讯可以是通过电线和固定馈通、非接触式磁性滑环、基于接触的滑环、通过分离的轴承(多个轴承)、弯曲件或其它或它们的组合。热沉可以是通过辐射冷却，或通过对流和传导，例如，其中冷却介质通过馈通传送；或者是静止或者是旋转。在可替代方面，一个或多个轴可以设置有馈通，例如，铁磁流体或其它合适的密封。在可替代方面，可以提供例如与驱动器同心的或从驱动器偏移的更多连杆具有一个、多个或所有独立的运动的轴。此外，可以设置更多或更少的冷却，例如，其中可以不设置一个或多个热电冷却器或者可设置附加的热电冷却器。此外，可以设置热泵以从臂或驱动器中的一个部分传递热到另一个部分以用于耗散。
还参考图18，示出了输送设备的示意图，具有旋转和垂直驱动器，该驱动器具有馈通1812和旋转热馈通，例如相对于图1所描述的。转子1816具有两个独立的臂1818、1820通过相应的旋转驱动器1822、1824被移动地安装到其上。旋转驱动器1822、1824相似地具有光联接器1826、1828和热联接器1830、1832。在可替代的方面，可以设置更多或更少的臂，被直接或远程地驱动的轴。在该实施例中，热量通过一系列的关节以及通过一系列的热联接器所消散，分别是1830至1831以及1832至1831。在可替代的方面中，可以设置更多或更少的关节。例如，两个或更多臂可以独立地可操作于一个、一些或所有轴，其中每个臂可以具有相对于共轴同心驱动的主连杆或其它合适的布置。
还参考图19，示出了示例系统400的框图。系统400具有真空腔室402以及第一和第二传输装置404、406。这里，传输装置404是现行和旋转驱动器的组合并且可以用于例如线性工具配置400中。还参考图20，示出了系统410。系统410具有真空腔室412和传输装置414、416、418、420。该所示的实施例仅仅是示例性的。因此，可以提供如所示的线性机器人、静止的机器人或以其它方式具有更多或更少的轴的组合。例如，多个固定的机器人可设置在一个或更多传输腔室，被如所公开的具有单一或多轴线性穿梭结合特性服务。
还参考图21，示出了系统400的横截面。腔室402具有槽430、432，通过该槽插入和移除衬底。运输或机器人驱动器具有驱动部分434和臂部分436，臂部分436可以具有如所公开的特征，或者可以是由驱动部分434所驱动的选择顺应装配机器人臂(SCARA)型臂。还参考图22，示出了系统400的局部横截面图。驱动器434被示出具有耦合到腔室402的地面的滑动部件440、442。在可替代的方面中，驱动器434可以被耦合到中间板或其它。部件440、442可以是传统的线性滑轨或可替代地可以是磁悬浮的、非接触式滑轨、有源、无源或其它。所示的实施例不需要馈通和/或辅助管束回路用于例如运动、冷却或供电，在可替代的方面可以采用一个或多个馈通和/或辅助管束回路。滑轨440、442被耦合到基底或热传导板444。这里，驱动器434的发热部件被热沉到基底444。在可替代的方面，附加的发热部件可以设置被热沉到基底444或其它部件或完全没有，例如，其中发热部件可以通过辐射或以其它方式下沉到周围环境中。基底44和安装到其上的部件横跨滑轨440、442以选择性地访问系统400的腔室402内的槽。功率和/或通信可以设置有感应联接器446。这里，感应联接器446可以具有耦合到腔室402的基底联接器448以及耦合到板444的拾取装置450。这里，基底联接器448可以运行腔室402的全部或部分长度，拾取装置450设置有电源和/或通信而不论驱动器434已经选择性地横跨的位置。可以成线、并联或以其它方式设置更多或更少的联接器446，同时或独立地或以其它方式服务于一个或多个驱动器。可替代地，可以设置任何合适的联接器，例如，如先前所描述的，或者例如，针对用于通信或其它的更短距离的基于弯曲件的联接器。基底444被线性驱动模块452所横跨，该线性驱动模块452具有固定压板454，其被耦合到腔室402，例如耦合到腔室的长以服务于一个或多个驱动器和被耦合到基底444的冲头(forcer)456。在此，模块452可以是任何合适的线性电驱动器，例如包括具有磁铁的有源压板或没有磁铁的无源压板的无刷线性电动机或其它。驱动模块452可以进一步具有可以是感应的、光学增量的、绝对的或以其它方式的位置检测装置。这里，读头可以与冲头456或靠近冲头456被封装在一起，并且读道可以靠近或与压板454或腔室402被封装。可以从安装到基底444的热沉458至安装到腔室402的热沉460传输热，其中每个热沉可以具有交错的表面以形成辐射耦合并且其中热沉460可以运行腔室402的长度。驱动器434具有可以产生热的有源部件，例如电动机绕组、编码器读头、制动器、控制器和放大器、光到工业以太网联接器、整流器、功率调节器或任何合适的发热部件或对热敏感的部件。这样的部件可以被热耦合或热沉到基底444，从而基底444可以经由联接器458、460或以其它方式消散这种热。这里，这样的部件可以被封装在一个外壳内，密封或部分封装在外壳中，使得热能可以通过这样的外壳、灌封或其它合适的结构被传输或耦合到基底444。例如，冲头456被直接热沉到基底444。线性电动机456可以具有在固定压板的磁铁，或者可以具有如在美国专利号7,800,256中所描述的无磁铁无源压板，其在此通过引用将其整体并入本文。通过进一步的示例，驱动器434的旋转和垂直电源元件可以被封装并密封(例如，如图所示或以其它方式)至基底444的热沉。
在该示例性实施例中，示例性臂436可以是具有诸如条带、滑轮或其它的无源部件，或诸如编码器或电动机或其它的有源组件的SCARA臂。驱动器434的旋转和垂直部分具有垂直驱动器462，例如导螺杆驱动器或其它，以及第一和第二旋转驱动器464、466。螺杆470驱动被示为耦合到轴旋转驱动器466的轴472的驱动器462的螺母468。轴472、472可操作地耦合至臂436，以允许垂直运动、旋转运动和径向运动。轴472、472通过抵抗旋转的移动关节来可操作地耦合至驱动器466、464的轴476、478以允许与具有垂直运动的自由的转矩传递，同时保持驱动器434的下部的有源部件相对于基底444固定。这里，驱动器462、464、466可以具有有源部件，诸如电动机绕组480、读头482、电子元件或组件484、制动绕组486或其它有源部件，如所述被热沉到基底444。如前面所述，高速通信可以是通过联接器446或可替代地光学地通过一个或多个光联接器488、490，其中这样的联接器可与相应的在腔室402中的联接器(多个联接器)沿着运动的交叉轴界面结合。在可替代的方面，可以提供如本文所描述的模块或部件的任何合适的组合。
现在参考图23，示出了驱动器600在结合所公开的实施例的各方面的缩回位置的视图。还参考图24，示出了驱动器600在结合所公开的实施例的各方面的延伸位置的视图。驱动器600具有四个径向独立地可移动的末端效应器602、604、606、608。此外，末端效应器602、606被线性地安装到线性驱动器610并且末端效应器604、608被线性地安装到线性驱动器612。线性驱动器601被安装到旋转驱动器614并且线性驱动器612被安装到旋转驱动616，其中旋转驱动器614、616可独立地旋转。在此，两个处理的衬底S可被拾取并且两个未处理的衬底S'可以被放置在那里，例如，放置的衬底可以同时被放置在两个独立于彼此位置。在此，误差校正可以立即并且彼此相独立地被校正。
还参考图25，示出了驱动器600的横截面。每个线性驱动器610和612均具有分别被耦合到末端效应器602、606和604、608的两个独立的线性电动机驱动的驱动器。线性驱动器610、612和旋转驱动器614、616可以提出如图所示以及本文所公开的相对于所公开的实施例的其它方面的特征。在该示例实施例中，驱动器600包括在四个位置的线性电动机620。在该示例实施例中，驱动器600包括功率联接器、通信联接器、以及在四个位置的线性位置传感器单元622。热传递装置624设置在四个位置上。旋转驱动器626设置在两个位置，包括位置编码器以及功率和通信联接器。提供了通信链路628。热交换器630与热出交换器632一起被设置。
现在参考图26-28，示出具有三个连杆臂机器人700、800的线性平台的各种视图，每一个连杆臂机器人具有两个可独立移动的末端效应器804。机器人700(800)被示出在具有处理腔室14和装载锁16的真空腔室715中。锁16可以是单一装载锁或堆叠的装载锁。可替代地，一个或多个装载锁可以被设置相邻锁16或以其它方式定位。在所示的实施例中，示出了7个处理模块14。可替代地，可以设置更多或更少的处理模块。处理模块14可以处理单个晶片或多于一个的晶片，例如，利用圆盘传送带，层叠或批量的晶片或层叠依赖或独立的处理模块。利用示出的实施例，机器人700可以独立地访问模块14、16，其中沿着线性平台上的长度示出了三个相对的模块对，具有在线性平台的端部的相对的对。可替代地，可以设置更多或更少的在端部或其它的相对的模块。可替代地，多于一个的平台可以被连接在一起，例如，其中提供输入晶片，其随后被处理并通过多于一个平台运输并且通过输入或在中间平台的远端或以其他方式退出。所示的双末端效应器允许在每个模块中的快速交换，例如其中一个末端效应器拾取处理的衬底并且另一个末端效应器之后放置一个未处理的衬底。可替代地，可以设置单个末端效应器、多个末端效应器、批量末端效应器或其它合适的末端效应器。虽然示出了一个机器人700，可以设置多于一个的机器人，例如，在有更多相反的处理模块需要访问的地方或在所需的吞吐量决定额外的处理能力的地方。虽然示出了三个连杆机器人，可以设置诸如所公开的或以其它方式的任何合适的机器人。例如，可以设置双臂机器人或具有更多或更少的连杆的机器人或具有旋转和线性连杆以及关节的组合的机器人。还参考图29-30，示出了具有三个连杆臂机器人802的线性平台的各种视图，该三个连杆臂机器人具有可相对与彼此被固定或者可以交替地被独立地移动的双末端效应器806。机器人802被示出在具有处理腔室的真空腔室中，该处理腔室具有两个衬底在每个装载锁中被处理。锁可以是支撑两个衬底的单个装载锁或层叠装载锁。可替代地，一个或多个负载锁可以邻近地设置或以其它方式定位。在所示的实施例中，示出了七个处理模块。可替代地，可以设置更多或更少的处理模块。每个处理模块可以处理两个晶片或多于两个的晶片，例如，利用圆盘传送带，层叠或批量的晶片或层叠依赖或独立的处理模块。利用示出的实施例，机器人802可以独立地访问模块，其中沿着线性平台上的长度示出了三个相对的模块对，具有在线性平台的端部的相对的对。可替代地，可以相对的、在端部或以其它方式设置更多或更少的模块。可替代地，多于一个的平台可以被连接在一起，例如，其中提供输入晶片，其随后被处理并通过多于一个平台运输并且通过输入或在中间平台的远端或以其他方式退出。所示的双末端效应器允许在同一时间拾取或放置两个衬底。可替代地，可以设置附加的末端效应器用于在每个模块中的快速交换，例如其中一个末端效应器拾取一对处理的衬底并且另一个末端效应器之后放置一对未处理的衬底。可替代地，可以设置单个末端效应器、多个末端效应器、批量末端效应器或其它合适的末端效应器。虽然示出了一个机器人800，可以设置多于一个的机器人，例如，在有更多相反的处理模块需要访问的地方或在所需的吞吐量决定额外的处理能力的地方。虽然示出了三个连杆机器人，可以设置诸如所公开的或以其它方式的任何合适的机器人。例如，可以设置双臂机器人或具有更多或更少的连杆的机器人或具有旋转和线性连杆以及关节的组合的机器人。
在一种类型的示例性实施例中，提供包括框架的设备25，该框架包括至少三个构件，该至少三个构件包括形成可动臂和末端效应器26的至少两个连杆22、24，其中末端效应器和连杆由可动关节连接，其中末端效应器被配置成支撑在其上的基本上平面的衬底；在框架上靠近关节的第一个关节的第一位置传感器98或100，其中第一位置传感器被配置成感应构件中的两个构件相对与彼此的位置；以及在可动臂上的气密外壳50，其中第一位置传感器至少部分地被密封在气密外壳中。
该设备可以进一步包括连接到框架的驱动器18，其中驱动器被配置成移动可动臂。该设备可以进一步包括真空腔室15，其中框架位于真空腔室中，并且驱动器通过在真空腔室中的壁延伸。该设备可以进一步包括在驱动器的热传递系统(例如参见图8)，其中热传递系统被配置成从可动臂将热传递到从可动臂间隔开的距离。该设备可以进一步包括连接到驱动器和/或第一位置传感器的控制器52和/或54。第一位置传感器可以从驱动器间隔开。第一位置传感器可以包括位置检测编码器。该设备可以进一步包括在框架上靠近关节中的第二个关节的第二位置传感器，其中第二位置传感器被配置成感应构件中的两个构件相对与彼此的位置。该设备可以进一步包括在框架上的电动致动器48，至少部分地位于气密外壳50中或第二密封外壳中。第一位置传感器可以是光编码器，并且光纤构件73B可以从第一位置传感器延伸穿过气密外壳50。该设备可以进一步包括在框架上并被连接到光编码器的控制器52，其中控制器52至少部分地位于气密外壳50中或第二密封外壳中。气密外壳可以至少部分地由框架的连杆22、24中的一个连杆所形成。该设备可以进一步包括穿过气密外壳延伸的至少一个电导体73C。
热传递系统可以包括连接到驱动器的第一构件1840的第一热传递构件146以及第二热传递构件144，其中第二热传递构件144相对于第一热传递构件被放置以接收来自第一热传递构件的热，并且其中随着驱动器的第一构件1840被移动，第一热传递构件146可相对于第二热传递构件移动。
热传递系统可以包括第一对热传递构件1830；以及隔开的第二对热传递构件1832，其中第一对热传递构件1830包括连接到驱动器1844的第一构件的第一热传递构件1842以及第二热传递构件1846，其中第二热传递构件1846相对于第一热传递构件1842被放置以接收来自第一热传递构件1842的热，并且其中随着驱动器的第一构件1844被移动，第一热传递构件1842可相对于第二热传递构件移动，其中第二对热传递构件1832包括连接到驱动器的第二构件1850的第三热传递构件1848以及第四热传递构件1852，其中第四热传递构件1852相对于第三热传递构件1848被放置以接收来自第三热传递构件1848的热，并且其中随着驱动器的第二构件1850被移动，第三热传递构件1848可相对于第四热传递构件1852移动。热传递系统可以进一步包括第三对热传递构件，其包括连接到驱动器的第三构件1840的第五热传递构件146以及第六热传递构件144，其中第六热传递构件144相对于第五热传递构件146被放置以接收来自第五热传递构件146的热，并且其中随着驱动器的第三构件1840被移动，第五热传递构件146可相对于第六热传递构件144移动。第二和第四热传递构件1846、1852可以被支撑在驱动器的第三构件1840上。该设备可以是适于移动在真空腔室中在末端效应器上的平面衬底的平面衬底移动机器人。
可以提供设备12的另一示例实施例，包括电气装置48和/或52和/或100；在其上具有电气装置的框架25，其中框架包括至少三个构件，该至少三个构件包括形成可动臂和末端效应器26的至少两个连杆22、24，其中末端效应器和连杆通过可动关节连接，其中末端效应器被配置成支撑在其上的基本上平面的衬底；连接到可动臂的驱动器18，其中驱动器被配置成移动可动臂；以及在驱动器的热传递系统(例如参见图8)，其中热传递系统被配置成将热从可动臂传递到从可动臂隔开的距离。
可以提供设备12的另一示例实施例，包括框架，该框架包括至少三个构件，该至少三个构件包括形成可动臂和末端效应器26的至少两个连杆22、24，其中末端效应器和连杆通过可动关节被连接，其中末端效应器被配置成支撑在其上基本上平面的衬底；在框架上靠近关节的第一个关节的第一位置传感器100，其中第一位置传感器被配置成感应构件中的两个构件相对于彼此的位置；以及连接到第一位置传感器的通信链路73，其中通信链路被配置成从第一位置传感器向从可动臂通过气密外壳隔开的装置发射信号。
术语“关节”应被视为一个广义的术语。例如，关节可以是旋转关节、棱柱关节或任何其它合适类型的关节。同样地，术语“连杆”和“构件”应被认为是广义的术语，包括连接在一起的多个元件。可以提供任何合适的连杆或构件。
应当理解的是，前面的描述仅是说明性的。各种替代和修改可以由本领域技术人员设计出来。例如，记载在各个从属权利要求中的特征可以彼此以任何合适的组合(多个组合)相结合。此外，从上述的不同实施例的特征可以被选择性地组合成一个新的实施例。因此，本说明书旨在涵盖落入所附权利要求的范围之内的所有这些替代、修改和变化。

Claims (30)

1.一种设备，包括：
框架，包括至少三个构件，所述至少三个构件包括至少两个连杆，所述至少两个连杆形成可动臂和末端效应器，其中所述末端效应器和所述连杆由可动关节所连接，其中所述末端效应器被配置成支撑其上的衬底；
第一位置传感器，在所述框架上靠近所述关节的第一个关节，其中所述第一位置传感器被配置成感应所述构件中的两个构件相对于彼此的位置；
驱动器，被连接到所述框架，其中所述驱动器被配置成移动所述可动臂；以及
腔室，其中所述框架位于所述腔室中并且所述驱动器通过所述腔室中的壁延伸。
2.根据权利要求1所述的设备，进一步包括在所述可动臂上的气密外壳，其中所述第一位置传感器至少部分地被密封在所述气密外壳中。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述腔室是真空腔室。
4.根据权利要求1所述的设备，进一步包括在所述驱动器的热传递系统，其中所述热传递系统被配置成将来自所述可动臂的热传递至从所述可动臂间隔开的距离。
5.根据权利要求1所述的设备，进一步包括连接到所述第一位置传感器的控制器。
6.根据权利要求5所述的设备，其中所述第一位置传感器从所述驱动器间隔开。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一位置传感器包括位置检测编码器。
8.根据权利要求1所述的设备，进一步包括在所述框架上靠近所述关节中的第二个关节的第二位置传感器，其中所述第二位置传感器被配置成感应所述构件中的两个构件相对于彼此的位置。
9.根据权利要求1所述的设备，进一步包括在所述框架上的至少部分地位于所述气密外壳中或第二气密外壳中的电动致动器。
10.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一位置传感器是光学编码器，并且光纤构件从所述第一位置传感器穿过所述气密外壳延伸。
11.根据权利要求10所述的设备，进一步包括在所述框架上并且被连接到所述光学编码器的控制器，其中所述控制器至少部分地位于所述气密外壳中或第二密封外壳中。
12.根据权利要求1所述的设备，其中所述气密外壳至少部分地由所述框架的所述连杆中的一个连杆形成。
13.根据权利要求1所述的设备，进一步包括至少一个穿过所述气密外壳延伸的电导体。
14.根据权利要求4所述的设备，其中所述热传递系统包括连接到所述驱动器的第一构件的第一热传递构件以及第二热传递构件，其中所述第二热传递构件相对于所述第一热传递构件被放置以接收来自所述第一热传递构件的热，并且其中随着所述驱动器的所述第一构件被移动所述第一热传递构件可相对于所述第二热传递构件移动。
15.根据权利要求4所述的设备，其中所述热传递系统包括：
第一对热传递构件；以及
间隔开的第二对热传递构件，
其中所述第一对热传递构件包括连接到所述驱动器的第一构件的第一热传递构件以及第二热传递构件，其中所述第二热传递构件相对于所述第一热传递构件被放置以接收来自所述第一热传递构件的热，并且其中随着所述驱动器的所述第一构件被移动所述第一热传递构件可相对于所述第二热传递构件移动，
其中所述第二对热传递构件包括连接到所述驱动器的第二构件的第三热传递构件以及第四热传递构件，其中所述第四热传递构件相对于所述第三热传递构件被放置以接收来自所述第三热传递构件的热，并且其中随着所述驱动器的所述第二构件被移动所述第三热传递构件可相对于所述第四热传递构件移动。
16.根据权利要求15所述的设备，其中所述热传递系统进一步包括第三对热传递构件，所述第三对热传递构件包括连接到所述驱动器的第三构件的第五热传递构件以及第六热传递构件，其中所述第六热传递构件相对于所述第五热传递构件被放置以接收来自所述第五热传递构件的热，并且其中随着所述驱动器的所述第三构件被移动所述第五热传递构件可相对于所述第六热传递构件移动。
17.根据权利要求15所述的设备，其中所述第二热传递构件和所述第四热传递构件被支撑在所述驱动器的所述第三构件上。
18.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备是平面衬底移动机器人，适于移动在所述腔室中的在所述末端效应器上的平面衬底。
19.一种设备，包括：
电气装置；
框架，在所述框架上具有所述电气装置，其中所述框架包括至少三个构件，所述至少三个构件包括至少两个连杆，所述至少两个连杆形成可动臂和末端效应器，其中所述末端效应器和所述连杆由可动关节所连接，其中所述末端效应器被配置成支撑其上的衬底；
驱动器，被连接到所述可动臂，其中所述驱动器被配置成移动所述可动臂；以及
在所述驱动器处的热传递系统，其中所述热传递系统被配置成将来自所述可动臂的热传递至从所述可动臂隔开的距离。
20.根据权利要求19所述的设备，其中所述热传递系统包括连接到所述驱动器的第一构件的第一热传递构件和第二热传递构件，其中所述第二热传递构件相对于所述第一热传递构件被放置以接收来自所述第一热传递构件的热，并且其中随着所述驱动器的所述第一构件被移动所述第一热传递构件可相对于所述第二热传递构件移动。
21.根据权利要求19所述的设备，其中所述热传递系统包括：
第一对热传递构件；以及
间隔开的第二对热传递构件，
其中所述第一对热传递构件包括连接到所述驱动器的第一构件的第一热传递构件以及第二热传递构件，其中所述第二热传递构件相对于所述第一热传递构件被放置以接收来自所述第一热传递构件的热，并且其中随着所述驱动器的所述第一构件被移动所述第一热传递构件可相对于所述第二热传递构件移动，
其中所述第二对热传递构件包括连接到所述驱动器的第二构件的第三热传递构件以及第四热传递构件，其中所述第四热传递构件相对于所述第三热传递构件被放置以接收来自所述第三热传递构件的热，并且其中随着所述驱动器的所述第二构件被移动所述第三热传递构件可相对于所述第四热传递构件移动。
22.根据权利要求21所述的设备，其中所述热传递系统进一步包括第三对热传递构件，所述第三对热传递构件包括连接到所述驱动器的第三构件的第五热传递构件以及第六热传递构件，其中所述第六热传递构件相对于所述第五热传递构件被放置以接收来自所述第五热传递构件的热，并且其中随着所述驱动器的所述第三构件被移动所述第五热传递构件可相对于所述第六热传递构件移动。
23.根据权利要求21所述的设备，其中所述第二热传递构件和所述第四热传递构件被支撑在所述驱动器的所述第三构件上。
24.一种设备，包括：
框架，包括至少三个构件，所述至少三个构件包括至少两个连杆，所述至少两个连杆形成可动臂和末端效应器，其中所述末端效应器和所述连杆由可动关节连接，其中所述末端效应器被配置成支撑在其上的衬底；
第一位置传感器，在框架上靠近所述关节的第一个关节，其中所述第一位置传感器被配置成感应所述构件中的两个构件相对于彼此的位置；以及
通信链路，连接到所述第一位置传感器，其中所述通信链路被配置成向从所述可动臂通过气密外壳隔开的装置发送信号。
25.根据权利要求24所述的设备，其中所述通信链路经由至少一个中间控制器被连接到所述第一位置传感器。
26.根据权利要求24所述的设备，其中所述气密外壳在所述可动臂上，其中所述气密外壳与所述可动臂一起移动，并且其中所述气密外壳环绕所述第一位置传感器。
27.根据权利要求26所述的设备，进一步包括在所述气密外壳内的致动器。
28.根据权利要求26所述的设备，进一步包括在所述气密外壳内的电气控制单元。
29.根据权利要求24所述的设备，其中所述通信链路包括光纤构件。
30.根据权利要求24所述的设备，其中所述通信链路从所述气密外壳内延伸，穿过密封件，进入包含所述可动臂的腔室中，并在另一密封件处离开所述腔室。
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