CN105848836B - 用于在电子装置制造中传输基板的机械手设备、驱动组件和方法 - Google Patents

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Abstract

披露了一种传输基板的机械手设备。所述机械手设备可包括上臂、前臂、腕部构件及末端执行器，所述前臂可相对于所述上臂独立旋转，所述腕部构件可相对于所述前臂独立旋转，所述末端执行器适合于承载基板。在某些方面中，独立旋转由机械手驱动组件提供，所述机械手驱动组件具有第二驱动滑轮，所述第二驱动滑轮经安装以在第一驱动滑轮上旋转。在另一个方面中，披露了机械手驱动组件，这些机械手驱动组件包括安装于基座及安装于腹板上的滑轮。如数个其他方面，提供了机械手驱动组件及运作的方法。

Description

用于在电子装置制造中传输基板的机械手设备、驱动组件和 方法
相关申请
本申请要求享有于美国临时申请第61/923,701号的优先权，该美国临时申请于2014年1月5日提交且发明名称为“ROBOT APPARATUS,DRIVE ASSEMBLIES,AND METHODS FORTRANSPORTING SUBSTRATES IN ELECTRONIC DEVICE MANUFACTURING”(代理人案号21587USA/L)，为了所有目的，在此通过引用将该美国临时申请结合在本说明书中。
技术领域
本发明涉及电子装置的制造，且更具体而言涉及用于传输基板的机械手设备、驱动组件和方法。
背景技术
传统的电子装置制造系统可包括多个处理腔室及负载锁定腔室。这样的腔室可包括于群集工具中，举例而言，在群集工具中基板可传输于各个处理腔室及负载锁定腔室之间。这些系统可采用机械手设备以将这些基板移动于各种腔室之间，且可驻留(reside)于传送腔室中。在这样的移动期间，基板可被支撑于末端执行器(end effector)上(有时称为“叶片”)，所述末端执行器耦接至腕部构件。基板于各种系统腔室之间的有效且精准的传输对于系统产量可为所期望的，从而可能减少整体运作成本。某些实施方式中，独立地枢接(articulate)(例如，摆动(yaw))所述末端执行器的能力是所期望的，举例而言使得可出入偏移的、非径向的腔室。
因此，用于这些基板的有效且精准移动的具有摆动能力的机械手设备、组件及方法是所期望的。
发明内容
在一个方面中，提供了一种机械手设备。所述机械手设备包括上臂，所述上臂包括具有内侧端及外侧端的上臂壳体；具有前臂壳体的前臂，所述前臂壳体经耦接以用于在所述外侧端处旋转至所述上臂壳体；经耦接以用于旋转至所述前臂壳体的腕部构件；耦接至所述腕部构件的末端执行器，且所述末端执行器经配置及适合于承载基板；及驱动组件，输送驱动组件经配置及适合于使所述前臂相对于所述上臂独立旋转以及使所述腕部构件相对于所述前臂独立旋转，两者皆在X-Y平面中，所述驱动组件进一步包括：第一驱动滑轮，所述第一驱动滑轮经耦接以用于旋转至所述上臂壳体；及第二驱动滑轮，所述第二驱动滑轮经耦接以用于旋转至所述第一驱动滑轮。
另一个方面中，提供了一种机械手驱动组件。所述机械手驱动组件适合于使前臂相对于上臂独立旋转以及使腕部构件相对于所述前臂独立旋转。所述机械手驱动组件包括第一驱动滑轮，所述第一驱动滑轮经耦接以用于旋转至所述上臂的所述上臂壳体；及第二驱动滑轮，所述第二驱动滑轮经耦接以用于旋转至所述第一驱动滑轮。
另一个方面中，提供了一种在电子装置处理系统内传输基板的方法。所述方法包括提供机械手设备，所述机械手设备具有上臂、前臂、腕部构件及末端执行器，所述末端执行器适合于承载基板；提供机械手驱动组件，所述机械手驱动组件适合于使所述前臂相对于所述上臂独立旋转以及使所述腕部构件相对于所述前臂独立旋转；驱动第一驱动滑轮，所述第一驱动滑轮经耦接以用于旋转至所述上臂的上臂壳体；及驱动第二驱动滑轮，所述第二驱动滑轮经耦接以用于旋转至所述第一驱动滑轮。
另一个方面中，提供了一种机械手驱动组件。所述机械手驱动组件适合于使前臂相对于上臂独立旋转以及使腕部构件相对于所述前臂独立旋转。所述机械手驱动组件包括第一驱动滑轮，所述第一驱动滑轮经耦接以用于旋转至所述上臂的上臂壳体的第一导件(pilot)；第二驱动滑轮，所述第二驱动滑轮经耦接以用于旋转至所述第一驱动滑轮；从所述上臂壳体的外侧端的腹板(web)延伸的下导件及上导件；第一从动滑轮(drivenpulley)，所述第一从动滑轮经耦接以用于旋转至所述下导件且通过第一传送构件耦接至所述第一驱动滑轮；第二驱动滑轮，所述第二驱动滑轮经耦接以用于旋转至所述上导件，所述上导件通过第二传送构件耦接至所述第二驱动滑轮，所述第二驱动滑轮附接至所述前臂；及传送轴，所述传送轴耦接至所述第一从动滑轮及腕部构件驱动滑轮。
另一个方面中，提供了一种机械手驱动组件。所述机械手驱动组件适合于使机械手设备中的前臂相对于上臂独立旋转以及使腕部构件相对于所述前臂独立旋转。所述机械手驱动组件包括第一导件，所述第一导件耦接至且延伸离开上臂壳体的基座；第一驱动滑轮，所述第一驱动滑轮经耦接以用于旋转至所述第一导件；第二导件，所述第二导件耦接至且延伸离开上臂壳体的腹板；及第二驱动滑轮，所述第二驱动滑轮经耦接以用于旋转至所述第二导件。
在又一个方面中，提供了一种机械手设备。所述机械手设备包括上臂，所述上臂包括具有内侧端及外侧端的上臂壳体；具有前臂壳体的前臂，所述前臂壳体经耦接以用于在所述外侧端处旋转至所述上臂壳体；腕部构件，所述腕部构件经耦接以用于旋转至所述前臂壳体；耦接至所述腕部构件的末端执行器，且所述末端执行器经配置及适合于承载基板；及机械手驱动组件，所述机械手驱动组件经配置及适合于使所述前臂相对于所述上臂独立旋转以及使所述腕部构件相对于所述前臂独立旋转，两者皆在X-Y平面中，所述机械手驱动组件进一步包括：第一导件，所述第一导件耦接至且延伸离开上臂壳体的基座；第一驱动滑轮，所述第一驱动滑轮经耦接以用于旋转至所述第一导件；第二导件，所述第二导件耦接至且延伸离开上臂壳体的腹板；及第二驱动滑轮，所述第二驱动滑轮经耦接以用于旋转至所述第二导件。
通过图解数个示例性实施方式及实施方案，包括预期为实现本发明的最佳模式，本发明其他的方面、特征及优势将从以下详细描述中变得显而易见。本发明亦能够实现其他和不同的实施方式，且在全部不背离本发明的范围的情况下，其数个细节可于各个方面进行修改。因而，附图及描述被视为本质上是说明性的而非限制性的。这些附图不必按比例绘制。本发明涵盖所有落入本发明范围内的修改、等效物及替代物。
附图说明
通过参照结合以下附图的详细描述将更好地理解本发明。
图1A图解根据实施方式的机械手设备的侧视平面图。
图1B图解根据实施方式的机械手设备的某些部件的分解透视图。
图1C图解根据实施方式的机械手设备的驱动组件的各种部件的分解透视图。
图1D图解根据实施方式的机械手设备的截面侧视图。
图1E图解根据实施方式的机械手设备的驱动组件的内侧部分的局部截面图(其中驱动轴未示出)。
图1F图解根据实施方式的机械手设备的驱动组件的外侧部分的局部截面图。
图1G-1H分别图解根据实施方式的机械手设备的上臂壳体的顶视图及底视图。
图2图解根据实施方式的包括机械手设备的基板处理系统的实施方式的顶部平面图(其中顶部被移除)。
图3A及3B图解各种配置的基板处理系统(其中腔室被移除)的实施方式的透视图，这些配置通过根据实施方式的包括独立前臂及腕部构件控制器的机械手设备实现。
图4为流程图，描绘了根据本发明的机械手设备的操作方法。
图5A图解根据实施方式的机械手设备的另一个实施方式的截面侧视图。
图5B图解根据实施方式的机械手设备的机械手驱动组件的内侧端的局部截面侧视图。
图5C图解腕部接头(wrist joint)的局部截面侧视图，示出了根据实施方式的机械手设备的前臂与腕部构件之间的连接。
图5D-5E图解根据实施方式的机械手设备的上臂壳体的顶视图。
图5F图解根据实施方式的机械手设备的上臂壳体的底视图。
具体实施方式
电子装置制造可利用机械手设备以用于在基板制造设施内的位置之间移动基板。举例而言，机械手设备可驻留于传送腔室中且可被用于在各种处理腔室和/或处理工具的负载锁定腔室之间传输一个或更多个基板(例如，硅晶片、玻璃板、掩模或类似者)。许多案例中，这样的处理腔室和/或负载锁定腔室可在真空下运作。因此，机械手设备可能类似地需要被定位在，且能够运作于，真空环境内。许多状况中，所述机械手设备可被设计成具有枢接能力以能够进出非径向腔室(例如，偏移腔室，亦即从机械手的肩轴偏移的腔室)，如图2中所示。此外，为了减少传送腔室的整体尺寸，具有小的作业范围(operating envelope)的机械手可为所期望的。
根据本发明的一个或更多个实施方式，机械手设备被提供有独立地枢接其前臂及腕部构件的能力。具体而言，所述腕部构件可适合于相对于所述前臂独立旋转，且所述前臂可适合于相对于所述机械手设备的所述上臂独立旋转。增加额外的枢接功能可使机械手的整体尺寸以及传送腔室制作得相对较小，且亦允许偏移腔室(面线(facet lines)与机械手设备的上臂的肩轴非聚焦(non-focalized)的腔室)。因此，机械手运动可在较小的空间范围中实现，使得在所述基板处理系统内的基板的机械手传输要求较小的作业范围。
因此，包括在增加的旋转自由度和/或独立的旋转能力方面的增强功能性的机械手设备是所追求的，特别是在X-Y平面中具有增加的旋转自由度的机械手设备。
在本发明的另一个实施方式中，提供了一种具有改善的功能性的机械手设备。所述机械手设备包括上臂、耦接至所述上臂的前臂，及耦接至所述前臂的腕部构件。所述腕部构件可包括末端执行器，所述末端执行器适合于承载基板，所述基板可在一个或更多个处理腔室中被处理，所述处理腔室可由所述机械手设备进出。所述腕部构件适合于在X-Y平面中相对于所述前臂独立旋转，且所述前臂适合于在X-Y平面中相对于所述上臂独立旋转。所述X-Y平面为平行于基板在处理期间放置的平面的平面。作为结果，所述机械手设备可有利地适合于提供腕部构件，所述机械手设备可在X-Y平面中平移但亦可在X-Y平面中将摆动移动传递至腕部构件。因而，这样的摆动运动可传递至所述末端执行器。因此，所述机械手设备可娴熟地服务包括腔室的基板处理系统，其中这些腔室之一或更多者的面线非聚焦于传送腔室的共同径向中心点。进一步而言，举例而言，在这样的非聚焦系统中的相对小的特定范围中，多达六个或更多个处理腔室可由单一机械手服务。
在一个或更多个实施方式中，提供了用于机械手设备的驱动组件。所述驱动组件被配置成能够运作以独立地旋转所述前臂及所述腕部构件。具体而言，根据另一个方面，所述驱动组件包括允许传送构件(例如，传动带(drive belt))的预加张力(pre-tensioning)的配置。
以下参照图1A-5描述本发明的示例性实施方式的进一步细节。
图1A-1H图解机械手设备100、驱动组件115及根据本发明的部件的示例性实施方式的各种视图。机械手设备100可包括机械手臂的组件，诸如上臂102、前臂106及腕部构件110，驱动马达组件114及驱动组件115。可包括基座103(或凸缘)的驱动马达组件114可适合于将机械手设备100安装至壁(例如，在图1A中仅显示一部分的地面)以用于在传送腔室107内运作(传送腔室107的壁在图1A中以点线示出)。
机械手设备100的各种臂(上臂102、前臂106及腕部构件110)可在传送腔室107内运作。举例而言，传送腔室107可为真空腔室。机械手设备100可适合于在各种腔室(诸如处理腔室209A-209F)之间传送一个或更多个基板105，这些腔室可耦接至传送腔室107，如图2中所示。具体而言，机械手设备100可适合于在电子装置处理系统101的一个或更多个负载锁定腔室211A、211B及一个或更多个处理腔室209A-209F之间传送基板105，所述电子装置处理系统经配置及适合于处理基板105。
现在参照图1A至图1H，机械手设备100包括上臂102，所述上臂102包括具有内侧端104A及外侧端104B的上臂壳体104。上臂壳体104可包括可移除顶板104T及可拆卸基座部分123D。上臂102适合于在X-Y平面中相对于基座103围绕肩轴旋转(参见图2)。所述X-Y平面为机械手设备100运作的平面，所述机械手设备100用于在各种处理腔室209A-209F及负载锁定腔室211A、211B之间供给基板105；所述平面垂直于肩轴113，所述肩轴113可为机械手设备100的Z轴。
前臂106可包括前臂壳体，所述前臂壳体经耦接以用于在外侧端104B旋转至上臂壳体104。前臂106可包括内侧端及外侧端，且所述内侧端可在肘轴(elbow axis)117处耦接至上臂102。举例而言，前臂106可适合于在X-Y平面中相对于所述上臂102而在其内侧端处围绕肘轴117旋转。腕部构件110可在前臂106的外侧端处耦接至前臂106。腕部构件110可适合于在X-Y平面中相对于前臂106而围绕腕部轴119旋转。腕部轴119可位于前臂106的外侧端处。末端执行器112可耦接至腕部构件110或与腕部构件110整合，且所述末端执行器可适合于在各个腔室之间承载一个或更多个基板105，举例而言，这些腔室诸如电子装置处理系统101的处理腔室209A-209F及负载锁定腔室211A、211B。在所描绘的实施方式中，末端执行器112及腕部构件110显示为分离连接的物件。然而，在其他实施方式中，腕部构件110及末端执行器112可为可选择地彼此整合。
根据本发明的一个实施方式，机械手设备100可包括驱动组件115，所述驱动组件可允许腕部构件110，且因此允许末端执行器112，在X-Y平面中实现摆动运动。举例而言，此摆动运动可独立于上臂102及前臂106的旋转而通过机械手设备100实现。因此，如图2及图3A及3B中所示，腕部构件110可在电子装置处理系统301内摆动，使得偏移腔室(亦即非聚焦腔室)可轻易地由此进出。传送腔室的顶盖及处理腔室在图3A-3B中被移除。
此外，根据本发明的另一个实施方式，可实现上臂102、前臂106及腕部构件110的独立旋转。举例而言，上臂102在X-Y平面中围绕肩轴113的独立旋转可在顺时针或逆时针两个方向中提供。具体而言，上臂102的旋转可为0度+/-达到大约360度，或更多。
前臂106在X-Y平面中围绕肩轴117的独立旋转亦可提供于顺时针或逆时针两个方向中。具体而言，例如前臂106可相对于上臂102旋转达到大约+/-140度的角度。如此，独立于上臂102所经历的角度旋转，前臂106可相对于上臂102在相同方向中旋转、相反方向中旋转或保持固定。此外，前臂106可比上臂102旋转得更快、更慢或以相同的角速率旋转。
相似地，腕部构件110围绕腕部轴119的旋转可相对于前臂106在顺时针或逆时针方向中提供。具体而言，例如腕部构件110在X-Y平面中相对于前臂106的旋转角度可达到大约+/-140度。
因而，相较于传统的SCARA机械手，有了在X-Y平面中的摆动能力和/或相对于前臂106独立地旋转腕部构件110的能力，电子装置处理系统101(图2)的非聚焦的处理腔室209A-209F可到达且被服务。在这样的处理腔室(例如处理腔室209C)中，对于处理腔室209C所连接的面的法向量(显示为点线)不聚焦至传送腔室107中的共同中心。当然，应意识到机械手设备100的实施方式可用于进出及服务其他种类的处理腔室，例如聚焦处理腔室。举例而言，机械手设备100可用于工厂界面(factory interface)中，且可适合于在负载端及负载锁定腔室之间传送基板。
再次参照图1A-1H，描述机械手设备100的更多细节及其驱动组件115。机械手设备100的上臂102在X-Y平面中相对于基座103的旋转可通过驱动马达组件114来调整。在所描绘的实施方式中，驱动马达组件114可包括三个驱动马达114A、114B、114C(图1A)，这些驱动马达分别经由驱动轴121A、121B、121C耦接至上臂102、第一驱动滑轮116及第二驱动滑轮118。一个或更多个支撑轴承可提供于马达壳体114H及第一驱动马达114A的驱动轴121A之间。驱动轴121A耦接至上臂102，且驱动轴121A经由第一驱动马达114A的动作使上臂102旋转。驱动轴121A可沿着Z轴方向延伸。所述支撑轴承可为允许旋转及限制沿着肩轴113的垂直运动(Z运动)的任何合适的构件。举例而言，所述支撑轴承可为密封球轴承。可使用其他种类的轴承或套管。
在某些实施方式中，可提供某些受限的Z轴运动能力，使得基板105的放下及拾起可在基板处理系统中完成，其中固定的升降销或固定的基板平台被提供于这些处理腔室中。这样的Z轴能力可通过传统的Z轴运动装置(未示出)提供，所述Z轴运动装置耦接至马达壳体114H且使所有的上臂102、前臂106、腕部构件110及末端执行器112在Z方向中平移足够的量，以适应基板105的拾起或放下，举例而言。
在描绘的实施方式中，驱动马达114A、114B、114C为具有转子(例如一系列的磁体)及定子(一系列的绕组)的电动马达，所述转子可附接至各个驱动轴121A、121B、121C，这些定子可附接至马达壳体114H，举例而言。可使用驱动马达114A、114B、114C的其他构造。具体而言，在某些实施方式中，这些定子可提供于非真空下的区域中、比传送腔室107小的真空下的区域中，或与传送腔室107至少物理地分离的区域中。可使用任何合适的传统三轴驱动马达组件114。
驱动组件115经配置及适合于使前臂106相对于上臂102独立旋转及使腕部构件110相对于前臂106独立旋转，两者皆在X-Y平面中，如最佳地显示于图1C-1H中。驱动组件115可包括：第一驱动滑轮116，所述第一驱动滑轮经耦接以用于旋转至上臂壳体104而围绕肩轴113。上臂壳体104包括第一导件120，其中所述第一驱动滑轮116经耦接以用于通过第一轴承122旋转至第一导件120，如图1E中所示。第一导件120可被整合至上臂壳体104且延伸离开上臂壳体104的基座123(图1E)。第一驱动滑轮116可经配置及适合于耦接至第二驱动轴121B，所述第二驱动轴通过第一轴连接器128而从第二驱动马达114B延伸。第一轴连接器128可延伸于上臂壳体104的第一导件120的之上并耦接至第一驱动滑轮116的顶部。
在描绘的实施方式中，第二驱动滑轮118经耦接以用于旋转至第一驱动滑轮116。具体而言，第二导件124附接至第一驱动滑轮116，例如附接至第一驱动滑轮的顶部处。第二驱动滑轮118经耦接以用于通过第二轴承126旋转至第二导件124。第二轴连接器130可延伸于第二导件124之上并耦接至第二驱动滑轮118的顶部。来自第三驱动马达114C的第三驱动轴可耦接至第二轴连接器130。
如最佳地显示于图1F，驱动组件115可包括第一从动滑轮132及第二从动滑轮134。在描绘的实施方式中，上臂壳体104的外侧端104B包括腹板104W，且第一外部导件135(下导件)及第二外部导件136(上导件)从腹板104W延伸。第一外部导件135及第二外部导件136可从腹板104W分别向下及向上延伸。腹板104W可与上臂壳体104的其余部分整合或为分离的部件。第一从动滑轮132经耦接以用于旋转至第一外部导件135，且第二从动滑轮134经耦接以用于旋转至第二外部导件136。用于旋转的耦接可通过合适的第三轴承138及第四轴承140。传送轴142将第一从动滑轮132耦接至腕部构件驱动滑轮144。传送轴142可通过传送轴支撑轴承(诸如第三轴承138及第五轴承145)支撑以用于被第一外部导件135及第二外部导件136两者所旋转。第五轴承145可耦接于第二外部导件136的内侧与传送轴142之间。在描绘的实施方式中，前臂106的内侧端直接附接至第二驱动滑轮134，诸如通过螺栓或类似者，且由此被旋转。
如所显示地，腕部构件从动滑轮146附接至腕部构件110。腕部构件从动滑轮146经耦接以通过腕部构件支撑轴承150而旋转至前臂导件148。在运作中，第一从动滑轮132通过耦接至第一驱动滑轮116的第一传送构件152被驱动。类似地，第二从动滑轮134通过耦接至第二驱动滑轮118的第二传送构件154被驱动。第一传送构件152及第二传送构件154可为金属传动带，举例而言，这些金属传动带可固定至第一驱动滑轮116、第二驱动滑轮118、第一从动滑轮132及第二从动滑轮134的各个侧边。
在运作中，第一驱动滑轮116通过第二驱动马达114B围绕肩轴113的旋转驱动连接的第一从动滑轮132，所述第一从动滑轮使传送轴142及耦接的腕部构件驱动滑轮144旋转。这通过经由第三传送构件156至腕部构件从动滑轮146的连接，使腕部构件110在X-Y平面中旋转。滑轮116、118、132、134、144、146的每一个可为大致圆柱形的滑轮。
再次参照图1A-1F，机械手设备100的前臂106可独立地旋转。独立旋转可通过以第三驱动马达114C经由肩轴113驱动第二驱动滑轮118而提供，进而经由第二传送构件154驱动第二从动滑轮134。这使得前臂106围绕肘轴117旋转。上臂102的旋转可通过第一驱动马达114A的直接动作。
如应认识到的，腕部构件110在X-Y平面中的独立摆动、前臂106于X-Y平面中相对于上臂102的独立旋转及上臂102的独立旋转可允许广泛范围的传递路径，用以将基板105传递至其指定目的地。可提供上臂102、前臂106及腕部构件110的广泛种类的移动，使得用于通过机械手设备100完成基板105的传输的传送腔室107的尺寸可被最小化。这可减少材料支出、减少整体尺寸，且真空泵可被制造得更小。
进一步而言，致使上臂102、前臂106的独立旋转运动及腕部构件110的独立摆动运动可允许基板105插入至非聚焦处理腔室中，这些非聚焦处理腔室包括不聚焦至共同点的面法向量，诸如图2中显示的非聚焦处理腔室配置，举例而言。在此所使用的面向量被定义为X-Y平面中的轴，该轴被绘制成垂直于投射跨越进入处理腔室209A-209F中的入口(面)的线。面向量257的示例由图2中的点线所示出。在非聚焦系统中，面向量257不通过机械手设备100的肩轴113。
图4中提供根据本发明的某些实施方式的一种在电子装置制造系统(例如，电子装置处理系统101)内传输基板的方法。根据方法400，在402中，提供机械手设备，所述机械手设备具有上臂(例如上臂102)、前臂(例如前臂106)、腕部构件(例如腕部构件110)及末端执行器(例如末端执行器112)，这些上臂、前臂、腕部构件及末端执行器提供于腔室(例如传送腔室107)中，诸如真空传送腔室。末端执行器(例如末端执行器112)适合于承载基板(例如基板105)。
在404中，腕部构件(例如腕部构件110)在X-Y平面中通过远程动力装置(例如第二驱动马达114B)而独立旋转，所述远程动力装置安装于所述腔室(例如传送腔室107)的外侧。举例而言，所述腕部构件(例如腕部构件110)可在X-Y平面中经由与在此描述的驱动组件(例如驱动组件115)的连接而旋转，所述驱动组件将所述腕部构件(例如腕部构件110)耦接至所述远程动力装置(例如第二驱动马达114B)。所述动力装置(例如第二驱动马达114B)可为电动马达，所述电动马达接收于马达壳体中，所述马达壳体可位于所述腔室(例如传送腔室107)的外侧，举例而言。
方法400包括，在406中，驱动第一驱动滑轮(例如第一驱动滑轮116)的运作，所述第一驱动滑轮经耦接以用于旋转至所述上臂(例如上臂102)的上臂壳体(例如上臂壳体104)，及在408中，驱动第二驱动滑轮(例如第二驱动滑轮118)的运作，所述第二驱动滑轮经耦接以用于旋转至所述第一驱动滑轮(例如第一驱动滑轮116)。用于旋转的耦接可通过第二导件124及第二轴承126。
一个方面中，将显而易见的是本发明的实施方式娴熟于服务非聚焦以及聚焦腔室，无论机械手设备100定位于传送腔室107内的何处。如所描绘地，腕部构件110及所耦接的末端执行器112可通过狭缝阀置入至非聚焦处理腔室209A-209F中，所述狭缝阀为垂直定向于这些处理腔室的面之外的其他定向。前臂106及腕部构件110可随所需而被定向以于运动期间距离传送腔室107的壁提供合适的间距(clearance)，然而被定向以提供额外的延伸或运动能力以服务这样的非聚焦处理腔室209A-209F。
机械手设备500及其部件的另一个实施方式示于图5A-5E中。从外部角度看，机械手设备500与图1A中所示的机械手设备100相同且包括上臂502、前臂506及腕部构件510。然而，相较于图1C-1F中披露的机械手驱动组件，使用不同构造的机械手驱动组件515。具体而言，在此实施方式中，避免了各种滑轮之间的串扰。进一步而言，机械手驱动组件515的组合可经由重力组合方法而达到，亦即，在组合发生的同时，将所有部件从顶部放下，其中重力将所有部件固定到位。
更详细而言，机械手驱动组件515适合于在机械手设备500中使前臂506相对于上臂502独立旋转及使腕部构件510相对于前臂506独立旋转。机械手驱动组件515延伸于上臂502的内侧端504A与外侧端504B之间，且包括第一导件520(例如管状导件)及第一驱动滑轮516，所述第一导件520延伸离开上臂壳体504的基座523，所述第一驱动滑轮516经耦接以用于旋转至第一导件520。机械手驱动组件515包括第二导件524(例如管状导件)及第二驱动滑轮518，所述第二导件524延伸离开上臂壳体504的腹板504W，所述第二驱动滑轮518经耦接以用于旋转至第二导件524。
在描绘的实施方式中，第一导件520可与上臂壳体504的基座523的可拆卸基座部分523D整合，且可通过紧固件(例如螺栓、螺丝或类似者)而附接至上臂壳体504的主体部分504M的下侧。如所描绘的，第二导件524可与可拆卸适配器525整合，所述可拆卸适配器通过合适的紧固件耦接至上臂壳体504的腹板504W。在其他实施方式中，适配器525可与主体部分504M整合。
在所描绘的实施方式中，基座523，及具体而言，上臂壳体504的可拆卸基座部分523D被配置成耦接至第一驱动轴521A，所述第一驱动轴耦接至类似于第一驱动马达114A的驱动马达(未示出)。第一轴连接器528可被提供且被配置成将第一驱动滑轮516耦接至第二驱动轴521B，所述第二驱动轴521B耦接至类似于第二驱动马达114B的驱动马达(未示出)。类似地，第二轴连接器530可被提供且配置成将第二驱动滑轮518耦接至第三驱动轴521C，所述第三驱动轴521C耦接至类似于第三驱动马达114C的驱动马达(未示出)。
如所显示的，第一轴连接器528定位于第一导件520与第二导件524之间。第一轴连接器528包括位于一端上的轴夹具(shaft clamp)527(例如轴摩擦锁)以将第一轴连接器528固定至第二驱动轴521B。第一轴连接器528的另一端通过紧固件(例如螺丝、螺栓或类似者)附接至第一驱动滑轮516的顶侧、可拆卸适配器525的底部附近。
第二轴连接器530延伸于第二导件524的终端与上臂壳体504的顶部504T之间。上臂壳体504的顶部504T如所显示的可从主体部分504M拆卸，且可由紧固件(例如螺丝、螺栓或类似者)附接。第二轴连接器530包括位于一端上的第二轴夹具531(例如轴摩擦锁)以将第二轴连接器530固定至第三驱动轴521C。第二轴连接器530的另一端通过紧固件(例如螺丝、螺栓或类似者)附接至第二驱动滑轮518的顶侧、顶部504T的底部附近。
第一驱动滑轮516及第二驱动滑轮518的每一个经安装以用于通过第一轴承522及第二轴承526而在各自的第一导件520及第二导件524上旋转。合适的轴承保持器可被提供以固定并预载第一轴承522及第二轴承526。在此实施方式中的上臂502的外侧端504B和机械手驱动组件515的从动部件与参照图1F显示及描述的构造相同。第一驱动滑轮516及第二驱动滑轮518经由第一传送构件152及第二传送构件154(例如金属带，参见图1C)而驱动第一从动滑轮132及第二从动滑轮134(图1E)。
图5C图解机械手设备500的腕部接头的详细视图。腕部构件从动滑轮546经由前臂导件548和腕部构件支撑轴承550而可旋转地安装至前臂506的前臂壳体533。腕部构件从动滑轮546的旋转是经由所述驱动马达和第二驱动轴521B的旋转而完成的，所述驱动马达和所述第二驱动轴通过第一传送构件152使第一驱动滑轮516和第一从动滑轮132旋转。第一从动滑轮132的旋转使传送轴142和腕部构件驱动滑轮144旋转，进而驱动第三传送构件156，所述第三传送构件耦接至腕部构件从动滑轮546。腕部构件510通过紧固件(螺栓、螺丝或类似者)被紧固至腕部构件从动滑轮546。因此，腕部构件从动滑轮546的旋转使腕部构件510和末端执行器112旋转。
图5D-5E图解机械手设备500的此实施方式的上臂壳体504的顶部视图及底部视图。
机械手驱动组件515的此实施方式可通过从可拆卸基座部分523D向上建造而组合，其中每个相继的部件别放落到位并适当地附接。
已示出了优选的实施方式后，本领域的技术人员应意识到许多变化可能仍在所要求保护的发明的范围内。因此，本发明旨在仅以权利要求给出的范围来限制本发明。

Claims (25)

1.一种机械手设备，所述机械手设备包括：
上臂，所述上臂包括上臂壳体，所述上臂壳体具有内侧端和外侧端；
前臂，所述前臂具有前臂壳体，所述前臂壳体经耦接以用于在所述外侧端处旋转至所述上臂壳体；
腕部构件，所述腕部构件经耦接以用于旋转至所述前臂壳体；
末端执行器，所述末端执行器耦接至所述腕部构件且经配置及适合于承载基板；和
驱动组件，所述驱动组件经配置及适合于使所述前臂相对于所述上臂独立旋转及使所述腕部构件相对于所述前臂独立旋转，两个旋转皆在X-Y平面中，所述驱动组件进一步包括：
第一驱动滑轮，所述第一驱动滑轮经耦接以用于旋转至所述上臂壳体的第一导件，和
第二驱动滑轮，所述第二驱动滑轮经耦接以用于旋转至第二导件，所述第二导件附接至所述第一驱动滑轮的顶部；其中所述第一驱动滑轮和所述第二驱动滑轮具有第一公共轴，
第一从动滑轮，所述第一从动滑轮通过第一传送构件直接耦接至所述第一驱动滑轮；和
第二从动滑轮，所述第二从动滑轮通过第二传送构件直接耦接至所述第二驱动滑轮，其中所述第一从动滑轮和所述第二从动滑轮具有第二公共轴。
2.如权利要求1所述的机械手设备，其中所述上臂壳体包括第一导件，其中所述第一驱动滑轮经耦接以用于通过第一轴承旋转至所述第一导件。
3.如权利要求1所述的机械手设备，所述机械手设备包括第二导件，所述第二导件附接至所述第一驱动滑轮，其中所述第二驱动滑轮经耦接以用于通过第二轴承旋转至所述第二导件。
4.如权利要求1所述的机械手设备，所述机械手设备包括：
下导件及上导件，所述下导件及所述上导件从所述上臂壳体的外侧端的腹板延伸；其中：
第一从动滑轮，所述第一从动滑轮经耦接以相对于所述下导件旋转；和
第二从动滑轮，所述第二从动滑轮经耦接以相对于所述上导件旋转。
5.如权利要求4所述的机械手设备，所述机械手设备包括传送轴，所述传送轴将所述第一从动滑轮耦接至腕部构件驱动滑轮，其中所述传送轴被传送轴支撑轴承所支撑，以被所述下导件和所述上导件两者旋转。
6.如权利要求4所述的机械手设备，其中所述前臂的内侧端直接附接至所述第二从动滑轮。
7.如权利要求1所述的机械手设备，所述机械手设备包括第一轴连接器，所述第一轴连接器延伸于所述上臂壳体的第一导件之上，所述第一轴连接器耦接至所述第一驱动滑轮的顶部。
8.如权利要求1所述的机械手设备，所述机械手设备包括第二轴连接器，所述第二轴连接器延伸于所述上臂壳体的第二导件之上，所述第二轴连接器耦接至所述第二驱动滑轮的顶部。
9.一种机械手驱动组件，所述机械手驱动组件适合于使前臂相对于上臂独立旋转及使腕部构件相对于所述前臂独立旋转，所述机械手驱动组件包括：
第一驱动滑轮，所述第一驱动滑轮经耦接以用于旋转至所述上臂的上臂壳体；
第二导件，所述第二导件附接至所述第一驱动滑轮的顶部，所述第二导件具有从所述第一驱动滑轮的顶部延伸的圆柱形状；
第二驱动滑轮，所述第二驱动滑轮经耦接以用于旋转至所述第二导件；
第一从动滑轮，所述第一从动滑轮通过第一传送构件直接耦接至所述第一驱动滑轮；和
第二从动滑轮，所述第二从动滑轮通过第二传送构件直接耦接至所述第二驱动滑轮；其中：
所述第一驱动滑轮、所述第二导件和所述第二驱动滑轮具有第一公共轴；并且
所述第一从动滑轮和所述第二从动滑轮具有第二公共轴。
10.如权利要求9所述的机械手驱动组件，所述机械手驱动组件进一步包括：
下导件及上导件，所述下导件及所述上导件从所述上臂的上臂壳体的外侧端的腹板延伸；其中：
所述第一从动滑轮经耦接以用于旋转至所述下导件；并且
所述第二从动滑轮经耦接以用于旋转至所述上导件。
11.如权利要求10所述的机械手驱动组件，所述机械手驱动组件包括传送轴，所述传送轴将所述第一从动滑轮耦接至腕部构件驱动滑轮，其中所述传送轴被传送轴支撑轴承所支撑，以被所述下导件和所述上导件两者旋转。
12.一种用于在电子装置处理系统中传输基板的方法，所述方法包括以下步骤：
提供机械手设备，所述机械手设备具有上臂、前臂、腕部构件及末端执行器，所述末端执行器适合于承载基板；
提供机械手驱动组件，所述机械手驱动组件适合于使所述前臂相对于所述上臂独立旋转及使所述腕部构件相对于所述前臂独立旋转；
驱动第一驱动滑轮，所述第一驱动滑轮经耦接以用于旋转至所述上臂的上臂壳体的第一导件，和
驱动第二驱动滑轮，所述第二驱动滑轮经耦接以用于旋转至第二导件，所述第二导件附接至所述第一驱动滑轮的顶部，其中所述第一驱动滑轮和所述第二驱动滑轮具有第一公共轴，
驱动第一从动滑轮，所述第一从动滑轮通过第一传送构件直接耦接至所述第一驱动滑轮；和
驱动第二从动滑轮，所述第二从动滑轮通过第二传送构件直接耦接至所述第二驱动滑轮，其中所述第一从动滑轮和所述第二从动滑轮具有第二公共轴。
13.如权利要求12所述的方法，所述方法包括以下步骤：
在下导件上提供第一驱动滑轮，所述下导件从所述上臂壳体的腹板延伸；
在上导件上提供第二驱动滑轮，所述上导件从所述腹板延伸；
支撑所述第一从动滑轮以用于在所述下导件上旋转；和
支撑所述第二从动滑轮以用于在所述上导件上旋转。
14.如权利要求12所述的方法，所述方法包括以下步骤：
通过传送轴驱动所述腕部构件，所述传送轴耦接至所述第一从动滑轮。
15.如权利要求12所述的方法，所述方法包括以下步骤：将基板置于具有所述机械手设备的处理腔室内，其中至所述处理腔室的入口是非聚焦的。
16.一种机械手驱动组件，所述机械手驱动组件适合于使前臂相对于上臂独立旋转及使腕部构件相对于所述前臂独立旋转，所述机械手驱动组件包括：
第一驱动滑轮，所述第一驱动滑轮经耦接以用于旋转至所述上臂的上臂壳体的第一导件；
第二驱动滑轮，所述第二驱动滑轮经耦接以用于旋转至所述第一驱动滑轮；
下导件及上导件，所述下导件及所述上导件从所述上臂壳体的外侧端的腹板延伸；
第一从动滑轮，所述第一从动滑轮经耦接以用于旋转至所述下导件并通过第一传送构件直接耦接至所述第一驱动滑轮；
第二从动滑轮，所述第二从动滑轮经耦接以用于旋转至所述上导件，所述上导件通过第二传送构件直接耦接至所述第二驱动滑轮，所述第二从动滑轮附接至所述前臂；和
传送轴，所述传送轴耦接至所述第一从动滑轮及腕部构件驱动滑轮；其中
所述第一从动滑轮与所述第二从动滑轮垂直对齐。
17.一种机械手驱动组件，所述机械手驱动组件适合于在机械手设备中使前臂相对于上臂独立旋转及使腕部构件相对于所述前臂独立旋转，所述机械手驱动组件包括：
第一导件，所述第一导件耦接至且沿第一方向延伸离开上臂壳体的基座；
第一驱动滑轮，所述第一驱动滑轮经耦接以用于通过第一轴承旋转至所述第一导件；
第二导件，所述第二导件耦接至且沿所述第一方向延伸离开所述上臂壳体的腹板；和
第二驱动滑轮，所述第二驱动滑轮经耦接以用于通过第二轴承旋转至所述第二导件；其中：
所述第一导件、所述第一驱动滑轮、所述第二导件和所述第二驱动滑轮在所述上臂壳体中具有公共轴。
18.如权利要求17所述的机械手驱动组件，其中所述第一导件与所述上臂壳体的基座的可拆卸基座部分整合。
19.如权利要求17所述的机械手驱动组件，其中所述第二导件与可拆卸适配器整合，所述可拆卸适配器耦接至所述上臂壳体的腹板。
20.如权利要求17所述的机械手驱动组件，其中所述上臂壳体的所述基座被配置成耦接至第一轴。
21.如权利要求17所述的机械手驱动组件，所述机械手驱动组件包括：
第一轴连接器，所述第一轴连接器经配置以将所述第一驱动滑轮耦接至第二驱动轴。
22.如权利要求21所述的机械手驱动组件，其中所述第一轴连接器定位于所述第一导件与所述第二导件之间。
23.如权利要求17所述的机械手驱动组件，所述机械手驱动组件包括：
第二轴连接器，所述第二轴连接器经配置以将所述第二驱动滑轮耦接至第三驱动轴。
24.如权利要求23所述的机械手驱动组件，其中所述第二轴连接器延伸于所述第二导件的终端与所述上臂壳体的顶部之间。
25.一种机械手设备，所述机械手设备包括：
上臂，所述上臂包括上臂壳体，所述上臂壳体具有内侧端和外侧端；
前臂，所述前臂具有前臂壳体，所述前臂壳体经耦接以用于在所述外侧端处旋转至所述上臂壳体；
腕部构件，所述腕部构件经耦接以用于旋转至所述前臂壳体；
末端执行器，所述末端执行器耦接至所述腕部构件且经配置及适合于承载基板；和
机械手驱动组件，所述机械手驱动组件经配置及适合于使所述前臂相对于所述上臂独立旋转及使所述腕部构件相对于所述前臂独立旋转，两个旋转皆在X-Y平面中，所述机械手驱动组件进一步包括：
第一导件，所述第一导件耦接至且延伸离开所述上臂壳体的基座；
第一驱动滑轮，所述第一驱动滑轮经耦接以用于旋转至所述第一导件；
第二导件，所述第二导件耦接至且延伸离开所述上臂壳体的腹板；和第二驱动滑轮，所述第二驱动滑轮经耦接以用于旋转至所述第二导件；其中：
所述第一导件、所述第一驱动滑轮、所述第二导件和所述第二驱动滑轮在所述上臂壳体中具有公共轴。
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