TW201517200A - 設有線性平移支架之真空機械臂 - Google Patents

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Abstract

本發明揭露一種使用在真空腔室中的機械臂。此機械臂可裝設在矩形傳送腔室內，並且可藉由臍臂結合線性移動導軌及支架的操作而在傳送腔室內平移。機械臂之馬達或驅動系統可容納在大氣條件中，而傳送腔室可保持在真空。機械臂可包括用以搬運晶圓之一或更多臂部。機械臂可包括一或更多馬達或驅動系統及一多軸密封件，以實現各臂部的獨立延伸/縮合和臂組件的整體同時旋轉。

Description

設有線性平移支架之真空機械臂
本發明涉及真空機械臂，尤其關於設有線性平移支架之真空機械臂。
在半導體裝置製作期間，不同類型的工具被用來執行數百個處理操作。這些操作的其中大多數是在極低壓（即真空或部份真空）的處理腔室中執行。這類處理腔室可排列在中樞周圍，且中樞及處理腔室可保持在實質相同的極低壓。可藉由機械式耦合至處理腔室之晶圓搬運系統將晶圓傳入處理腔室。晶圓搬運系統將晶圓從廠區傳送到處理腔室。晶圓搬運系統可包括負載鎖室以便在大氣條件與極低壓條件之間來回傳送晶圓、以及包括機械臂以便將晶圓傳送到各個位置。晶圓搬運系統可利用操作在真空環境外部之機械臂（例如：操作在周遭廠區環境中的機械臂）、以及操作在處理腔室的極低壓環境（例如：真空）內之機械臂。產量（在一段時間內所處理之晶圓數量）會受到下列影響：處理時間、每次所處理之晶圓數量、以及將晶圓傳入真空處理腔室內的步驟時序。
習知傳送腔室的特徵通常在於一或更多機械臂操縱器，其係配置成繞著在大致圓形的傳送腔室中央之固定點旋轉。可將複數處理腔室連接至位於此圓形傳送腔室周圍附近的埠口（傳送腔室外型可為八邊形或具有平面，以提供用於將處理腔室裝設在傳送腔室的平坦裝設表面）。由於各種因素（例如：晶圓尺寸、處理腔室尺寸、以及可供使用之廠區空間），故可連接至300 mm晶圓製程的典型傳送模組之處理腔室（及/或其他腔室，例如負載鎖室）的數目可能受到限制（例如：八腔室，其中二腔室通常保留給負載鎖室使用）。可供其他較大晶圓尺寸（例如450 mm晶圓）的製程及腔室使用之裝設位置的數目可能由於共用廠區空間限制及其他因素而減少至四或六腔室。
在一些情況下，可將二習知傳送腔室互相連接成「8」字形配置。這可增加可供將腔室裝設至傳送腔室的平面數目，但由於存在額外傳送腔室或因為這些平面是用以使傳送腔室互相連接，因此可將部份平面予以封鎖而不使用。在上述「8」字形配置中，使用了二機械臂組件（各腔室之中使用一機械臂組件），並且這些機械臂必須互相傳送晶圓，以便在傳送腔室之間移動晶圓。
於本說明書中所述之標的物之一或更多實施方式的細節將在以下附圖及描述中提出。其他特徵、實施態樣、及優點將由於這些描述、圖式、及申請專利範圍而變得顯而易見。應注意到除非有特別指出一圖式為按照比例繪製，否則下列圖式的相對尺寸可能並不按照比例繪製。
在一些實施方式中，可提供一設備，該設備包括：一傳送腔室外罩，實質上其沿著第一平移軸比沿著互補水平軸更長；一支架外罩，配置成在傳送腔室外罩內沿著第一平移軸且在線性平移範圍內進行線性平移；及一臍臂（umbilical arm），具有至少一肘部連結。在如此實施方式中，臍臂的第一端可與傳送腔室外罩可旋轉連接，俾能相對於傳送腔室外罩而繞著第一旋轉軸旋轉；與第一端相對之臍臂的第二端可與支架外罩可旋轉連接，俾能相對於支架外罩而繞著第二旋轉軸旋轉；臍臂的第一端可與臍臂驅動馬達連接，此臍臂驅動馬達係配置以使臍臂的第一端相對於傳送腔室外罩而繞著第一旋轉軸旋轉；且該設備係配置成使得臍臂的第一端相對於傳送腔室外罩而繞著第一旋轉軸旋轉，從而導致臍臂的第二端、支架外罩、及第二軸在平行於第一平移軸的方向上平移，並導致臍臂的第二端相對於支架外罩而繞著第二旋轉軸旋轉。
在一些上述的實施方式中，傳送腔室外罩可具有配置成可密封之內部容積，並且臍臂和支架外罩可具有密封且與傳送腔室外罩之內部容積隔開的內部容積。
在一些上述的實施方式中，傳送腔室外罩可包括沿著實質平行於第一平移軸之傳送腔室外罩的至少一邊之複數埠口，各埠口係至少製作成允許晶圓插入通過之尺寸，且各埠口係配置成密封連接至另一元件。在另外一些上述的實施方式中，傳送腔室外罩在沿著實質平行於第一平移軸之傳送腔室外罩的二邊之其中每一邊可包括四埠口，並且在垂直於第一平移軸之傳送腔室外罩的一邊可包括一第九埠口。
在一些實施方式中，該設備可更包括導線組件，該導線組件從臍臂的第一端、通過臍臂的內部容積、並經由臍臂的第二端而進入支架外罩的內部容積。
在該設備的一些實施方式中，臍臂的至少一肘部連結可包括密封軸承組件。在一些上述的實施方式中，密封軸承組件可藉由含鐵流體密封件予以密封。
在一些實施方式中，臍臂可包括至少一鏈結機構，該鏈結機構係配置成當臍臂的第一端以第二方向繞著第一軸旋轉時，導致臍臂的第二端以相反的第一方向繞著最靠近臍臂的第二端之肘部連結的肘部連結軸旋轉。
在該設備的一些其他實施方式中，臍臂可包括至少一傳動帶機構，該傳動帶機構係配置成當臍臂的第一端以第二方向繞著第一軸旋轉時，導致臍臂的第二端以相反的第一方向繞著最靠近臍臂的第二端之肘部連結的肘部連結軸旋轉。
在一些上述的實施方式中，該至少一傳動帶機構可配置成導致臍臂的第二端以臍臂的第一端繞著第一旋轉軸旋轉的兩倍速率而繞著肘部連結軸旋轉。
在一些實施方式中，該設備可更包括臍臂馬達，其係配置以使臍臂的第一端繞著第一旋轉軸旋轉。
在該設備的一些實施方式中，第一軸可位於接近沿著線性平移範圍的中間。
在該設備的一些實施方式中，第一軸及第二軸可互相平行，並且皆可與平行於第一平移軸之參考線大致相交且大致垂直。
在該設備的一些實施方式中，該設備可更包括具有至少一機械臂之機械臂組件，該至少一機械臂具有配置以支撐晶圓之至少一末端執行器。機械臂組件可配置成繞著實質垂直於第一平移軸之第三旋轉軸旋轉。
在一些上述的實施方式中，機械臂組件可具有各自設有一末端執行器之至少二機械臂，末端執行器係配置以支撐晶圓。
在一些其他或額外實施方式中，設備可更包括：一馬達支撐件，設置在支架外罩的內部容積內，馬達支撐件係配置以沿著平行於第三旋轉軸之第二平移軸且在支架外罩內平移；以及一線性驅動系統，該線性驅動系統係配置以在支架外罩的內部容積內沿著第二平移軸移動馬達支撐件，其中馬達支撐件支撐機械臂組件。
在一些上述的實施方式中，該設備可更包括第一驅動馬達、第二驅動馬達、及共同驅動馬達。第一驅動馬達、第二驅動馬達、及共同驅動馬達可皆裝設在馬達支撐件，並且由馬達支撐件所支撐。該至少一機械臂可包括：第一機械臂，其具有第一上臂部及第二下臂部；以及第二機械臂，其具有第二上臂部及第二下臂部。第一上臂部及第二上臂部皆可配置成繞著第三旋轉軸旋轉，且第一上臂部及第二上臂部的第一端皆可靠近第三旋轉軸。第一驅動馬達可配置成使第一上臂部繞著第三旋轉軸旋轉、第二驅動馬達可配置成使第二上臂部繞著第三旋轉軸旋轉、且共同驅動馬達可配置成使共同滑輪旋轉；共同滑輪係位在第三旋轉軸中心，並且係與各機械臂內的傳動帶驅動機構連接。第一下臂部的第一端可經由具有第一臂肘部旋轉軸的第一臂肘部而與相對於第一上臂部的第一端之第一上臂部的第二端可旋轉連接，且第二下臂部的第一端可經由具有第二臂肘部旋轉軸的第二臂肘部而與相對於第二上臂部的第一端之第二上臂部的第二端可旋轉連接。此二機械臂、第一驅動馬達、第二驅動馬達、以及共同驅動馬達可配置成：在啟動第一驅動馬達但不啟動共同驅動馬達的情況下，導致第一機械臂的至少一末端執行器沿著第一實質徑向軸平移；在啟動第二驅動馬達但不啟動共同驅動馬達的情況下，導致第二機械臂的至少一末端執行器沿著第二實質徑向軸平移；以及在啟動第一驅動馬達、第二驅動馬達、及共同驅動馬達而使得第一上臂部、第二上臂部、及共同滑輪皆具有相同旋轉速率的情況下，導致第一機械臂及第二機械臂繞著第三旋轉軸旋轉，但第一機械臂及第二機械臂的末端執行器不進行線性平移。
在一些上述的實施方式中，該設備可更包括配置以驅動機械臂組件的至少二驅動馬達。當啟動該至少二驅動馬達的第一驅動馬達但不啟動第二驅動馬達時，第一驅動馬達可配置以使末端執行器大致沿著第一徑向方向延伸及縮合；當以串聯配置方式啟動該至少二驅動馬達的第二驅動馬達與第一驅動馬達時，第二驅動馬達可配置以使機械臂組件繞著第三旋轉軸旋轉；並且第一驅動馬達及第二驅動馬達皆可裝設在馬達支撐件且由馬達支撐件所支撐。
在一些實施方式中，臍臂可具有上臍臂部及下臍臂部；上臍臂部可具有第一端和相對的第二端，其第一端對應至臍臂的第一端，其第二端與至少一肘部連結的第一肘部連結連接；下臍臂部可具有第一端和相對的第二端，其第一端與第一肘部連結連接，其第二端對應至臍臂的第二端；下臍臂部及上臍臂部可配置成繞著第一肘部連結之肘部軸而彼此相對旋轉，且肘部軸、第一旋轉軸、及第二旋轉軸皆可互相平行。
在一些上述的實施方式中，肘部軸與第一旋轉軸之間的第一垂直距離可和肘部軸與第二旋轉軸之間的第二垂直距離相同。
在一些實施方式中，提供了一種搬運晶圓的機械臂設備。該設備可包括：一支架外罩，配置成沿著一平移軸且在一線性平移範圍內線性平移；至少一機械臂，裝設在支架外罩；及一臍臂，具有至少一肘部連結。臍臂的第一端可配置成相對於平移軸而繞著第一旋轉軸旋轉；第一旋轉軸相對於線性平移範圍係固定的；並且與第一端相對之臍臂的第二端可與支架外罩可旋轉連接，從而能相對於支架外罩而繞著第二旋轉軸旋轉。臍臂的第一端可與臍臂驅動馬達連接，臍臂驅動馬達係配置以使臍臂的第一端相對於平移軸而繞著第一旋轉軸旋轉。搬運晶圓之機械臂可配置成使得臍臂的第一端藉由臍臂驅動馬達而相對於平移軸繞著第一旋轉軸旋轉，從而導致臍臂的第二端、支架外罩、及第二軸在平行於平移軸的方向上平移，且導致臍臂的第二端相對於支架外罩而繞著第二旋轉軸旋轉。
在一些上述的實施方式中，第一旋轉軸可位於接近沿著線性平移範圍的中間。
在一些實施方式中，臍臂及支架外罩的內部容積以至臍臂的第一端提供一密封環境。
在一些實施方式中，提供了一種設備，該設備可包括：一傳送腔室外罩，實質上其沿著一第一平移軸比沿著一互補水平軸更長，且其具有一內部容積；一基板傳送機械臂，具有至少一機械臂及至少一驅動馬達，該至少一機械臂係配置以搬運基板，該至少一驅動馬達係配置以驅動該至少一機械臂；以及一臍臂，配置以平移該基板傳送機械臂，臍臂包括至少一機械臂及至少一驅動馬達，該至少一驅動馬達係配置以沿著平移軸驅動該至少一機械臂。基板傳送機械臂可位於傳送腔室外罩的內部容積內，且該設備可配置成在晶圓處理操作期間維持該至少一驅動馬達與傳送腔室外罩的內部容積之間的壓力差。在一些上述的實施方式中，壓力差可至少為0.5 atm。
本揭露內容的這些和其他實施態樣將在以下參考附圖而更加充分說明。
各種實施範例係繪示於附圖中，並在下文中進一步描述。應瞭解本文之討論不欲使申請專利範圍限制在所描述之特定實施方式。相反地，其欲涵蓋如可包括在由隨附申請專利範圍所定義之本發明之精神與範圍內的變化、修改、及均等者。在以下描述中，為了提供對本發明的徹底瞭解，因而提出許多具體細節。本發明可在不具這些具體細節的部份或全部之情況下加以實施。在其他情況下，為了不非必要地混淆本發明，故不詳細敘述熟知的製程操作。
於此所述者係提供晶圓傳送系統的各種設備及系統，晶圓傳送系統包括一可密封並維持在真空之矩形傳送腔室外罩。支架外罩可裝設在傳送腔室外罩內，並可配置成在傳送腔室外罩內（且沿著傳送腔室外罩的長軸）進行線性平移。臍臂（例如：多連結組件）可將支架外罩與傳送腔室外罩連接，並可配置成藉由驅動馬達而使臍臂的連結部（靠近傳送腔室外罩者）旋轉，從而導致臍臂將支架外罩沿著長軸平移。臍臂可與傳送腔室外罩連接在接近沿著支架外罩的平移範圍中間的位置。支架外罩及臍臂可設有密封件，以允許支架外罩及臍臂維持在大氣條件，而傳送腔室外罩維持在真空條件。
圖1A顯示使用在如半導體處理腔室環境之極低壓環境中的機械臂100之等角視圖。機械臂100的特徵在於A臂137及B臂138。A臂137及B臂138可各自分別配有末端執行器A 180及末端執行器B 190，末端執行器A 180及末端執行器B 190係適用在站與站之間升降及搬運半導體晶圓。在一些實施方式中，末端執行器A 180及末端執行器B 190可分別為可卸除式連接至末端執行器接面（其係A臂137及B臂138的一部分）。A臂137及B臂138在機械臂100中面向相反方向，然而也可使用其他的臂部配置。例如，A臂137及B臂138可面向相同方向，並且疊在彼此頂部上。圖1B顯示圖1A所示之機械臂100，但移除了在A臂137及B臂138之部位上的各個蓋板，以使這些臂部的一些內部運作能被看見。
圖1C顯示機械臂100的等角分解視圖。圖1C所示的部份結構可能以簡化形式顯示，以避免對於瞭解本文所揭露之概念係非必要的視覺凌亂。如同圖1B，考慮到為了能更清楚查看其他零件，故將各個蓋板省略。機械臂100可包括基部單元101及臂組件130。圖中顯示基部單元101的二選擇性實現方式，惟兩者皆可包括基板102（其可用以將機械臂100裝設在半導體處理腔室內）、中樞、或工具。支撐結構103可與基板102剛性連接，且可用來提供支撐給臂組件130和基部單元101內的其他元件。
支撐結構103例如可與沿著面105的軌道（未顯示）剛性連接，這能允許馬達支撐件106的z軸（例如：垂直）移動。馬達支撐件106可包括滑動件或其他能與軌道呈可滑動式嚙合並能防止馬達支撐件106沿著z軸以外的方向移動之硬體。馬達支撐件106可藉由z軸驅動器104而在z軸方向上移動。z軸驅動器104可例如為使用由旋轉馬達所驅動之導螺桿的線性驅動組件。
馬達支撐件106可支撐A驅動馬達107、B驅動馬達108、及共同驅動馬達109。A驅動馬達107、B驅動馬達108、及共同驅動馬達109可為類似馬達、或可為不同馬達。舉例而言，B驅動馬達108可為能供應10 N-m連續力矩及30 N-m峰值力矩的步進馬達。A驅動馬達107及共同驅動馬達109兩者可例如皆能供應5 N-m連續力矩及15 N-m峰值力矩。在一些實施中，可使用具有以上範例所討論之力矩能力的約50%之馬達，然而這樣的實施方式可能無法支持如該範例馬達組所能支持的許多不同尺寸或類型之臂部。
基部單元101亦可包括A驅動軸110、B驅動軸111、及共同驅動軸112。A驅動軸110可由A驅動馬達107旋轉驅動。B驅動軸111可由B驅動馬達108旋轉驅動。共同驅動軸112可由共同驅動馬達109旋轉驅動。A驅動軸110、B驅動軸111、及共同驅動軸112可同軸排列，且全部可繞著實質上相同的軸旋轉。A驅動軸110、B驅動軸111、及共同驅動軸112皆可穿過三軸含鐵流體密封件116（例如由Ferrotec Corp.所供應之三軸含鐵流體密封件）及一伴隨伸縮管耦合件。三軸含鐵流體密封件116可允許三獨立驅動軸穿過該密封件卻不喪失密封完整性（在此例中的「三軸」並非指三個正交軸，而是指三個同軸的軸（coaxial axes））。這允許基部單元101的大部分能操作在不同於中樞或半導體處理腔室（臂組件130將在其內運作）中所觀測到的極低壓環境之環境中。可將基部蓋件115接附至基部單元101，以防止損壞基部單元101的內部元件。雖然在此實施中使用了含鐵流體密封件，但其他類型的密封件（例如磁鐵耦合件或摩擦密封件）亦可用以代替含鐵流體密封件，或可額外附加使用。
如以上所述，圖1C顯示二選擇性基部單元配置。右邊的基部單元101描繪一驅動系統，其中A驅動馬達107、B驅動馬達108、共同驅動馬達109、A驅動軸110、B驅動軸111、及共同驅動軸112全部皆彼此同軸。在如此配置中，各驅動軸可直接耦合至其各自的驅動馬達。
左邊的基部單元101描繪一驅動系統，其中A驅動馬達107、B驅動馬達108、及共同驅動馬達109並非與A驅動軸110、B驅動軸111、共同驅動軸、或彼此同軸。在如此配置中，這些驅動馬達可經由皮帶（如傳動帶134）而耦合至其各自的驅動軸。
臂組件130可包括A臂137及B臂138。雖然考慮到操作空間及特定臂組件配置，因而該二臂在結構上可稍有不同，但A臂137及B臂138可以類似方式操作並利用許多共同元件。
A臂137可包括上A臂部140及下A臂部160，且末端執行器A 180係接附（或可接附）至下A臂部160。B臂138可包括上B臂部150及下B臂部170，且末端執行器B 190係接附（或可接附）至下B臂部170。末端執行器A 180及末端執行器B 190可為任何類型的末端執行器，包括：槳、叉子、夾子、及其類似者。在一些實施中，可提供客戶不具末端執行器、但具備末端執行器接面（其可接受一或更多類型的末端執行器）之機械臂100，從而允許客戶能針對特定應用或製程來訂做機械臂。
上A臂部140的一端可與A驅動軸110剛性耦合，使得當A驅動軸110被A驅動馬達107旋轉時，上A臂部140相對於基部單元101而繞著A驅動軸110的旋轉軸旋轉。例如，可將具有A驅動軸洞口圖案142的板栓在A驅動軸110、並經由上A臂部伸縮管耦合件146而結合至栓在上A臂部140的負載傳送板147，這樣不僅允許A驅動軸110與上A臂部140之間的實質剛性旋轉耦合，也仍然容許組裝期間的輕微軸向未對準。上A臂部140的另一端可與下A臂部160的一端旋轉耦合。下A臂部160的另一端因而可與末端執行器A 180旋轉耦合。
同樣地，上B臂部150的一端可與B驅動軸111剛性耦合，使得當B驅動軸111被B驅動馬達108旋轉時，上B臂部150相對於基部單元101而繞著B驅動軸111的旋轉軸旋轉。例如，可經由B驅動軸洞口圖案152而將上B臂部150栓在B驅動軸。上B臂部150的另一端可與下B臂部170的一端旋轉耦合。下B臂部170的另一端因而可與末端執行器B 190旋轉耦合。
上A臂部140及上B臂部150亦可經由上臂軸承153而彼此旋轉耦合。上臂軸承153的旋轉軸可與A驅動軸110和B驅動軸111的旋轉軸實質上同軸。
上A臂部140及上B臂部150兩者皆可繞著共同驅動滑輪組件131旋轉，共同驅動滑輪組件131可被包覆在上A臂部140中的第一凹部與上B臂部150中的類似第一凹部之間。共同驅動滑輪組件131可相對於上A臂部140及上B臂部150而繞著與A驅動軸和B驅動軸的旋轉軸實質上同軸之一軸旋轉。共同驅動滑輪組件可包括具有共同驅動軸洞口圖案135的共同驅動板136。共同驅動軸洞口圖案135可配置成允許共同驅動板136與共同驅動軸112剛性連接，使得共同驅動軸112的旋轉造成共同驅動滑輪組件131繞著共同驅動軸112的旋轉軸旋轉。
共同驅動滑輪組件131亦可包括共同驅動滑輪A 132及共同驅動滑輪B 133，其可與共同驅動板136剛性連接。
下A臂部160可包括下A臂部從動滑輪162，當下A臂部160與上A臂部140可旋轉連接時，下A臂部從動滑輪162可伸入上A臂部140中的第二凹部內。下A臂部從動滑輪162可與下A臂部160剛性連接。下A臂部從動滑輪162的直徑可為共同驅動滑輪A 132的直徑之一半。上A臂部傳動帶141可拉伸越過下A臂部從動滑輪162及共同驅動滑輪A 132兩者。上A臂部傳動帶141可由鋼或一些具有相對高張力彈性的其他材料（例如：301高產量不銹鋼）所製成。可採用各種傳動帶繃緊系統以幫助排除共同驅動滑輪A 132與下A臂部從動滑輪162之間的旋轉鬆脫。連接上A臂部140之第一凹部和第二凹部的一對溝槽可允許上A臂部傳動帶141橫跨在共同驅動滑輪A 132與下A臂部從動滑輪162之間。
當上A臂部140相對於共同驅動滑輪組件131（且因此相對於共同驅動滑輪A 132）旋轉通過一角度X時，這導致上A臂部傳動帶在上A臂部140的第一凹部及第二凹部內環行（而且也在連接這些凹部的溝槽內環行），此亦導致下A臂部從動滑輪162相對於上A臂部140旋轉。由於此範例中的共同驅動滑輪A 132與下A臂部從動滑輪162之間的直徑比例為2：1，所以下A臂部從動滑輪162和下A臂部160（其係與下A臂部從動滑輪162剛性連接）可藉由上A臂部傳動帶141的運動而以上A臂部140旋轉的反方向旋轉通過一角度2X。
如以上所述，末端執行器A 180可與下A臂部160的一端（此端為下A臂部160具有下A臂部從動滑輪162之特徵的一端之相反端）旋轉耦合。末端執行器A 180可包括末端執行器A從動滑輪181，其係與末端執行器A 180剛性連接，亦即末端執行器A從動滑輪181相對於下A臂部160的旋轉同樣導致末端執行器A 180相對於下A臂部160旋轉。下A臂部傳動帶161可拉伸越過末端執行器A從動滑輪181及上A臂部驅動滑輪145。上A臂部驅動滑輪145可與上A臂部140剛性連接，且其直徑可約為末端執行器A從動滑輪181的一半。下A臂部傳動帶161可由類似用於上A臂部傳動帶141之材料所製成。
當下A臂部160相對於上A臂部140旋轉通過一角度Y（這因而使上A臂部驅動滑輪145相對於下A臂部160旋轉）時，此導致下A臂部傳動帶161在下A臂部160內環行，並且在此範例中也導致末端執行器A從動滑輪181相對於下A臂部160以下A臂部160旋轉的反方向旋轉通過一角度½Y。
因為末端執行器A 180、下A臂部160、及上A臂部140全部皆可藉由上述之各種滑輪及傳動帶而以運動方式彼此連結，故將上A臂部140相對於共同驅動滑輪A 132旋轉通過一角度X，即可導致下A臂部160相對於上A臂部140旋轉通過一角度-2X，並且導致末端執行器A 180相對於下A臂部160旋轉通過一角度X。舉例而言，若將上A臂部140以順時針方向旋轉30°，則下A臂部160便將相對於上A臂部140逆時針方向旋轉60°，且末端執行器A 180將相對於下A臂部160順時針方向旋轉30°；而按照絕對值來計算，這導致末端執行器A 180的0°淨旋轉。此可導致末端執行器A 180在相對於上A臂部140的旋轉軸之線性方向上平移，而末端執行器A 180卻不繞著上A臂部140的旋轉軸旋轉。
B臂138係以非常類似構成A臂137的方式所構成，但有些不同。下B臂部170可包括下B臂部從動滑輪172，當下B臂部170與上B臂部150可旋轉連接時，下B臂部從動滑輪172可伸入上B臂部150中的第二凹部內。下B臂部從動滑輪172可經由間隔件173而與下B臂部170剛性連接，間隔件173能讓下B臂部170與上B臂部150離得夠遠，以使下B臂部170與下A臂部160為共平面。下B臂部從動滑輪172的直徑可為共同驅動滑輪B 133的直徑之一半。上B臂部傳動帶151可拉伸越過下B臂部從動滑輪172及共同驅動滑輪B 133兩者。上B臂部傳動帶151可由類似用於上A臂部傳動帶141之材料所製成。連接上B臂部150之第一凹部和第二凹部的一對溝槽可允許上B臂部傳動帶151橫跨在共同驅動滑輪B 133與下B臂部從動滑輪172之間。
當上B臂部150相對於共同驅動滑輪組件131（且因此相對於共同驅動滑輪B 133）旋轉通過一角度X時，這導致上B臂部傳動帶在上B臂部150的第一凹部及第二凹部內環行（而且也在連接這些凹部的溝槽內環行），此亦導致下B臂部從動滑輪172相對於上B臂部150旋轉。由於此範例中的共同驅動滑輪B 133與下B臂部從動滑輪172之間的直徑比例為2：1，所以下B臂部從動滑輪172和下B臂部170（其係與下B臂部從動滑輪172剛性連接）可藉由上B臂部傳動帶151的運動而以上B臂部150旋轉的反方向旋轉通過一角度2X。
如以上所述，末端執行器B 190可與下B臂部170的一端（此端為下B臂部170具有下B臂部從動滑輪172之特徵的一端之相反端）旋轉耦合。末端執行器B 190可包括末端執行器B從動滑輪191，其係與末端執行器B 190剛性連接；亦即，末端執行器B從動滑輪相對於下B臂部170的旋轉同樣導致末端執行器B 190相對於下B臂部170旋轉。下B臂部傳動帶171可拉伸越過末端執行器B從動滑輪191及上B臂部驅動滑輪155。上B臂部驅動滑輪155可與上B臂部150剛性連接，且其直徑可約為末端執行器B從動滑輪191的一半。
當下B臂部170相對於上B臂部150旋轉通過一角度Y（這因而使上B臂部驅動滑輪155相對於下B臂部170旋轉）時，此可導致下B臂部傳動帶171在下B臂部170內環行，並且在此範例中也可導致末端執行器B從動滑輪191相對於下B臂部170以下B臂部170旋轉的反方向旋轉通過一角度½Y。
因為末端執行器B 190、下B臂部170、及上B臂部150全部皆可藉由上述之各種滑輪及傳動帶而以運動方式彼此連結，故將上B臂部150相對於共同驅動滑輪B 133旋轉通過一角度X，即可導致下B臂部170相對於上B臂部150旋轉通過一角度-2X，並且導致末端執行器B 190相對於下B臂部170旋轉通過一角度X。舉例而言，若將上B臂部150以順時針方向旋轉30°，則下B臂部170將相對於上B臂部150逆時針方向旋轉60°，且末端執行器B 190將相對於下B臂部170順時針方向旋轉30°；而按照絕對值來計算，這導致末端執行器B 190的0°淨旋轉。此可導致末端執行器B 190在相對於上B臂部150的旋轉軸之線性方向上平移，但末端執行器B 190不繞著上B臂部150的旋轉軸旋轉。
圖1D至1F描繪部份切開之機械臂100的不等角視圖。為了能更容易觀看，故將機械臂100顯示成臂組件130完全伸展的情況（雖然如此之臂組件130配置可能由於傳動帶在臂部內的行進限制或由於運動限制硬停止器（motion-limiting hard stops）而不會發生在實際操作中）。上A臂部140、上B臂部150、下A臂部160、下B臂部170、末端執行器A 180、以及末端執行器B 190全部皆顯示成切開其各別部份的一半，俾能增進內部元件的觀察。圖1D顯示了整個機械臂100、圖1E聚焦在A臂137、以及圖1F聚焦在B臂138。以上所述之各種元件係指示在圖1D至1F中。
圖1A至1J所示之機械臂100的各種元件可由各種不同的材料所製成，這些材料可根據各種需求而加以選擇。例如，A臂137及B臂138主要可由鋁製成。例如，機械臂100內的各種軸承表面可由不銹鋼製成。一般而言，雖然可選擇與處理氣體大多呈惰性之材料，但視需要仍可使用其他材料。
圖1G描繪機械臂100處於「靜止」（at-rest）位置之俯視圖。圖1H描繪上A臂部140自圖1G中的上A臂部位置旋轉約32°之情況下的機械臂100，這導致末端執行器A 180延伸遠離機械臂100的中心。圖1H所示之配置可藉由以下方式達成：將A驅動馬達107從A驅動馬達107在圖1G中的所在位置逆時針方向旋轉約32°，並使B驅動馬達108及共同驅動馬達109保持不動（相對於這些驅動馬達在圖1G中的位置）。
圖1I描繪上A臂部140及上B臂部150兩者皆從各臂部在圖1G中的位置逆時針方向旋轉約32°的情況下之機械臂100的俯視圖，其導致末端執行器A 180及末端執行器B 190延伸遠離臂組件130的中心。雖然A驅動馬達107及B驅動馬達108兩者皆可旋轉32°（相對於這些馬達在圖1G中的位置），但共同驅動馬達109可保持不動（相對於其在圖1G中的位置）。
雖然以上討論聚焦在上臂部的旋轉運動，且此造成末端執行器在垂直於上臂部之旋轉軸的方向上平移，惟上臂部亦可旋轉而造成末端執行器繞著上臂部的旋轉軸旋轉但不平移（亦即整個臂組件130可繞著上臂部的旋轉軸旋轉而無任何這些臂部的彼此相對運動）。
臂組件之如此旋轉運動可藉由將上A臂部140、上B臂部150、及共同驅動滑輪組件131以相同方向和相同角速率旋轉而達成。因為下A臂部160相對於上A臂部140的旋轉運動和末端執行器A 180相對於下A臂部160的旋轉運動兩者都是藉由上A臂部140相對於共同驅動滑輪A 132的相對旋轉運動來驅動，所以在將共同驅動滑輪組件131以與上A臂部140相同的旋轉速率旋轉而使整個A臂137旋轉時，導致下A臂部160相對於上A臂部140保持不動且末端執行器A 180相對於下A臂部160保持不動。在B臂138中可觀察到類似運作。因此，機械臂100可用以執行「拾取」與「放置」之操作，其中將末端執行器延伸及縮合並結合臂組件130的垂直移位以拾取位在處理腔室或其他位置的晶圓、或將晶圓放置在處理腔室或其他位置。亦可旋轉機械臂100以允許末端執行器延伸至不同的處理腔室內、以及自不同的處理腔室縮合。
圖1J描繪機械臂100的俯視圖，其顯示上述的旋轉運動。在圖1J中，A驅動馬達107、B驅動馬達108、及共同驅動馬達109全部皆相對於這些馬達在圖1G中的位置旋轉約32°。此導致整個臂組件130繞著上A臂部140及上B臂部150的旋轉中心旋轉，而末端執行器卻無絲毫平移遠離這些旋轉軸。
A臂137及B臂138可各自彼此獨立動作（亦即，在末端執行器線性/徑向平移期間，A臂137及B臂138並非以運動方式互相連結）。在如機械臂100的機械臂中，末端執行器可為自下方提升晶圓之槳型或鏟型執行器，並且當末端執行器在運動時可依靠摩擦力將晶圓夾持住。一些實施方式可採用其他類型的末端執行器，例如真空輔助摩擦力裝置。然而，在利用摩擦力的末端執行器中，末端執行器在運載晶圓時可移動的最大加速度會被摩擦力所限制；亦即，使執行器移動的速率加速超過某一限度時，因為加速度足以克服摩擦力而可能導致末端執行器所運載之晶圓滑動。當末端執行器的移動並未導致晶圓移動時，便沒有因為末端執行器的移動而造成之晶圓滑動的風險，並且末端執行器的最大加速度會被力矩所限制而非摩擦力限制。然而，在末端執行器係以運動方式連結（例如：一末端執行器的平移造成一些其他末端執行器的平移）的設計中，若其他末端執行器有運載晶圓時，即使當一末端執行器沒有運載晶圓，但此末端執行器的最大加速度仍會為摩擦力所限制。至少，於執行器移動期間位移之晶圓被放置在目標處理腔室中時不會位在最佳位置，以及寶貴的處理時間可能因為此錯置而浪費。在一些情況下，除了浪費處理時間以外，滑動還可能導致晶圓自執行器掉落，而且還可能導致晶圓損傷（或毀壞）。
因為A臂137及B臂138在末端執行器線性平移期間不是以運動方式連結，所以在末端執行器線性平移期間實際運載著晶圓時，各末端執行器僅為摩擦力所限制。這允許如機械臂100之機械臂能以更高的生產速度運作。舉例而言，考量一晶圓傳送操作，其中A臂137係用以利用「拾取」動作來拾取一晶圓，同時B臂138係用以利用末端執行器B 190來夾持一不同的晶圓。拾取動作可包括：將末端執行器A 180延伸遠離機械臂100的基部單元101（在晶圓下方之末端執行器A 180的線性平移）、臂組件130之z軸向上平移（提升晶圓離開晶圓支撐件）、以及將末端執行器A 180縮合（線性平移末端執行器A 180以便從處理腔室取回晶圓）。在具有以運動方式連結之臂部的機械臂中，這些階段其中每一者的時間估計為：延伸為0.9秒、z軸向上平移為0.7秒、以及縮合為1.4秒。相較之下，使用如機械臂100之機械臂之各階段的估計時間為：延伸為0.6秒、z軸向上平移為0.7秒、以及縮合為1.4秒。可以看出，每一機械臂的最後二階段有類似時間，因為機械臂的兩臂部在最後二階段中都運載著晶圓。然而，在延伸末端執行器A 180期間，因為A臂137可以較高速度移動（由於A臂137並非以運動方式與夾持晶圓的B臂138連結），所以機械臂100的第一階段係明顯較快。
同樣地，使用如機械臂100之機械臂可使「放置」動作（其可將晶圓放置在目標腔室內）達到類似的速度上升。放置動作可包括那些用在拾取動作中的類似階段（但以z軸向下移動代替z軸向上移動）。在具有以運動方式連結之臂部的機械臂中，這些階段之每一者的時間估計為：延伸為1.4秒、z軸向下平移為0.7秒、以及縮合為0.9秒。相較之下，使用如機械臂100之機械臂之各階段的估計時間為：延伸為1.4秒、z軸向下平移為0.7秒、以及縮合為0.6秒。
在拾取與放置動作之間，機械臂100可將臂組件130旋轉例如180°，以將所拾取之晶圓自一處理腔室傳送到另一處理腔室。雖然可執行大於180°的旋轉，但此相同最終位置通常可藉由反方向上的較小旋轉量而達到；因此，在許多實施方式之中，180°代表臂組件130可旋轉的合理最大旋轉角度。機械臂100和具有以運動方式連結之臂部的機械臂兩者旋轉180°都可能花費約2.4秒。
因此，根據以上所提供之估計，具有以運動方式連結之臂部的機械臂執行單次拾取、旋轉、及放置循環可能需要8.4秒；反之，機械臂100執行相同動作可能僅需要7.8秒。每一晶圓至少必須從負載鎖室被拾取且放置在腔室內、並接著從腔室被拾取且放置在負載鎖室內，針對每一晶圓必須執行最少二次上述完整的拾取及放置循環，而且若涉及到額外的處理腔室，則每一晶圓的拾取及放置循環之數目便會增加超過此數目。這表示機械臂100的循環時間較具有以運動方式連結之臂部的機械臂改善約8%。
如先前所述般，其他實施方式之特徵可為具有面朝相同方向之末端執行器的臂組件。 圖2A顯示機械臂200的等角視圖，其特徵部為裝設在基部單元201的臂組件230。 臂組件230具有面朝相同方向的末端執行器A 280及末端執行器B 290。 圖2B描繪機械臂200的側視圖，並顯示此二末端執行器如何設置在相似位置但彼此位置偏移。
原則上，可用非常類似以上所討論之機械臂100的方式來建構及操作機械臂200。然而，雖然在操作及結構上大部份類似，但仍可觀察到一些差異。例如，在機械臂100中，驅動馬達A107及驅動馬達B108可各自以相同方向旋轉而使末端執行器A 180及末端執行器B 190分別以相同徑向方向平移；相反地，機械臂200中之各臂部的對應驅動馬達可以相反方向旋轉而使末端執行器A 280及末端執行器B 290以相同徑向方向平移。為了在不使末端執行器A 280及末端執行器B 290平移遠離旋轉中心的情況下旋轉臂組件230，可將所有三驅動馬達以相同方向來驅動。
機械臂200與機械臂100之間的另一差異為A臂237及B臂238兩者皆可具有間隔件273之特徵，間隔件273類似於機械臂100中之B臂138的間隔件173。此額外間隔件允許A臂237及B臂238互相交插，如圖2C所顯示。圖2D顯示機械臂200的俯視圖。由於末端執行器兩者皆位在相同靜止位置但彼此位置偏移，所以只能看見末端執行器A 280，而無法看見末端執行器B 290。
雖然這些圖式中並未顯示機械臂200的各種內部機構，但這些內部機構大部份會類似機械臂100的內部機構。
圖3顯示根據本揭露內容之雙臂真空機械臂的示意圖。由圖3可見一臂組件330，其包括A臂337及B臂338。A臂337包括上A臂部340、下A臂部360、及末端執行器A 380。B臂338包括上B臂部350、下B臂部370、及末端執行器B 390。上A臂部340係與A驅動軸310剛性連接，以及上B臂部350係與B驅動軸311剛性連接。共同驅動軸312可同軸介設在A驅動軸310與B驅動軸311之間，並且可與共同驅動滑輪組件331剛性連接。因此，可藉由旋轉A驅動軸310而使上A臂部340旋轉、可藉由旋轉B驅動軸311而使上B臂部350旋轉、以及可藉由旋轉共同驅動軸312而使共同驅動滑輪組件331旋轉。
上A臂部340及上B臂部350兩者皆可配置成繞著一實質共同軸旋轉；繞著實質共同軸旋轉之上A臂部340和上B臂部350的末端可稱為上A臂部340和上B臂部350的近端，而上A臂部340和上B臂部350的相反端可稱為上A臂部340和上B臂部350的遠端。
上A臂部340與下A臂部360可在上A臂部340的遠端處可旋轉連接。與下A臂部360剛性連接的下A臂部從動滑輪362可伸入上A臂部340內，以及與上A臂部340剛性連接的上A臂部驅動滑輪345可伸入下A臂部360內。上A臂部傳動帶341可將下A臂部從動滑輪362與共同驅動滑輪組件331可旋轉連接，以使共同驅動滑輪組件331與上A臂部340之間的相對旋轉造成下A臂部從動滑輪362和下A臂部360相對於上A臂部340旋轉。同樣地，下A臂部360可與末端執行器A 380可旋轉連接。末端執行器A從動滑輪381可與末端執行器A 380剛性連接，並且可伸入下A臂部360內。下A臂部傳動帶361可將上A臂部驅動滑輪345與末端執行器A從動滑輪381可旋轉連接，以使上A臂部驅動滑輪345與下A臂部360之間的相對旋轉造成末端執行器A從動滑輪381和末端執行器A 380相對於下A臂部360旋轉。
與上A臂部340的遠端可旋轉連接之下A臂部360的部位可稱為下A臂部360的近端，而下A臂部360的相反端（亦即，與末端執行器A 380可旋轉連接之一端）可稱為下A臂部360的遠端。
以類似的方式，上B臂部350與下B臂部370可在下臂部370的遠端處可旋轉連接。與下B臂部370剛性連接的下B臂部從動滑輪372可伸入上B臂部350內，以及與上B臂部350剛性連接的上B臂部驅動滑輪355可伸入下B臂部370內。上B臂部傳動帶351可將下B臂部從動滑輪372與共同驅動滑輪組件331可旋轉連接，以使共同驅動滑輪組件331與上B臂部350之間的相對旋轉造成下B臂部從動滑輪372和下B臂部370相對於上B臂部350旋轉。同樣地，下B臂部370可與末端執行器B 390可旋轉連接。末端執行器B從動滑輪391可與末端執行器B 390剛性連接，並且可伸入下B臂部370內。下B臂部傳動帶371可將上B臂部驅動滑輪355與末端執行器B從動滑輪391可旋轉連接，以使上B臂部驅動滑輪355與下B臂部370之間的相對旋轉造成末端執行器B從動滑輪391和末端執行器B 390相對於下B臂部370旋轉。
同樣地，與上B臂部350的遠端可旋轉連接之下B臂部370的部位可稱為下B臂部370的近端，而下B臂部370的相反端（亦即，與末端執行器B 390可旋轉連接之一端）可稱為下B臂部370的遠端。
因此，在不旋轉共同驅動軸312或B驅動軸311的情況下旋轉A驅動軸310，可導致A臂337延伸或縮合，而不使B臂338延伸或縮合且不使A臂337或B臂338旋轉。同樣地，在不旋轉共同驅動軸312或A驅動軸310的情況下旋轉B驅動軸311，可導致B臂338延伸或縮合，而不使A臂337延伸或縮合且不使A臂337或B臂338旋轉。旋轉A驅動軸310、B驅動軸311、及共同驅動軸312可導致A臂337和B臂338繞著臂組件330的中心旋轉，但不延伸或縮合。
共同驅動滑輪組件331直徑對下A臂部從動滑輪362直徑或下B臂部從動滑輪372直徑的比例可為2：1，此可導致下A臂部從動滑輪362與上A臂部340之間的相對旋轉為共同驅動滑輪組件331與上A臂部340之間的二倍。同樣地，末端執行器A從動滑輪381直徑或末端執行器B從動滑輪391直徑分別對上A臂部驅動滑輪345或上B臂部驅動滑輪355的比例可為2：1，此可例如導致末端執行器A 380與下A臂部360之間的相對旋轉為上A臂部驅動滑輪345與下A臂部360之間的一半。
與允許兩臂部皆完全獨立延伸、縮合、及旋轉的雙臂系統相比之下，上述配置能用較少數的馬達而使每一機械臂能獨立縮合及延伸、並使機械臂能一起旋轉。因為不需監控臂部的彼此相對位置以防止彼此之間旋轉干擾，所以機械臂的耦合旋轉運動亦允許較簡易的控制方案。
圖4A顯示由支架外罩所支撐之雙臂真空機械臂的示意圖，該支架外罩係配置成在傳送腔室內線性平移。機械臂400係顯示在圖4A之中。機械臂400可包括機械臂組件430及支架外罩403。支架外罩403可支撐傳送腔室外罩402內的機械臂組件430。傳送腔室外罩402實質上在一維度可較在另二正交維度更長，且可包括實質平行於傳送腔室外罩之長軸的軌道405（或其他提供線性平移的特徵部）。支架外罩403可配置成由傳送腔室外罩402內的軌道405所支撐，並且沿著傳送腔室外罩402內的軌道405平移。傳送腔室外罩402可具有複數開口401，這些開口401係間隔排列在傳送腔室外罩的周圍，並可用以連接處理腔室、負載鎖室、或其他半導體製程工具的次組件。開口401可製作成適當大小以允許半導體晶圓及部份機械臂組件430穿過開口401，從而促進晶圓傳送及裝載/卸載操作。
所顯示之機械臂組件430的特徵在於二臂部（A臂（主要顯示在圖4A右邊）及B臂（主要顯示在圖4A左邊）），且機械臂組件430類似先前在此揭露內容中所討論的機械臂組件。在圖4A所示之特定實施方式中，A臂及B臂可以串聯配置方式繞著機械臂組件430的中心軸（例如：繞著例如位於共同驅動滑輪組件431中心的軸415）旋轉，並且可在大致與通過且垂直於軸415的線呈平行之方向上各自獨立延伸及縮合。
A臂可包括上A臂部440、下A臂部460、及末端執行器A 480。B臂可包括上B臂部450、下B臂部470、及末端執行器B 490。上A臂部440可經由與A驅動滑輪410嚙合之A傳動帶467而與A驅動馬達407連接。同樣地，上B臂部450可經由與B驅動滑輪411嚙合之B傳動帶468而與B驅動馬達408連接。共同驅動滑輪組件431同樣可經由與共同驅動滑輪412嚙合之共同傳動帶469而由共同驅動馬達409所驅動。共同滑輪組件431可同軸介設在上A臂部440與上B臂部450部份之間。因此，可藉由旋轉A驅動滑輪410而使上A臂部440旋轉、可藉由旋轉B驅動滑輪411而使上B臂部450旋轉、以及可藉由旋轉共同驅動滑輪412而使共同驅動滑輪組件431旋轉。
上A臂部440和上B臂部450兩者皆可配置成繞著實質共同軸（例如中心軸415）旋轉；上A臂部440和上B臂部450的末端（上A臂部440和上B臂部450繞著這些末端旋轉）可稱為A臂440和B臂450的近端，而A臂440和B臂450的相反端可稱為A臂440和B臂450的遠端。
上A臂部440與下A臂部460可在上A臂部440的遠端處可旋轉連接。與下A臂部460剛性連接的下A臂部從動滑輪462可伸入上A臂部440內，以及與上A臂部440剛性連接的上A臂部驅動滑輪445可伸入下A臂部460內。上A臂部傳動帶441可將下A臂部從動滑輪462與共同驅動滑輪組件431可旋轉連接，以使共同驅動滑輪組件431與上A臂部440之間的相對旋轉造成下A臂部從動滑輪462和下A臂部460相對於上A臂部440旋轉。同樣地，下A臂部460可與末端執行器A 480可旋轉連接。末端執行器A從動滑輪481可與末端執行器A 480剛性連接，並且可伸入下A臂部460內。下A臂部傳動帶461可將上A臂部驅動滑輪445與末端執行器A從動滑輪481可旋轉連接，以使上A臂部驅動滑輪445與下A臂部460之間的相對旋轉造成末端執行器A從動滑輪481和末端執行器A 480相對於下A臂部460旋轉。
與上A臂部440的遠端可旋轉連接之下A臂部460的部位可稱為下A臂部460的近端，而下A臂部460的相反端（亦即，與末端執行器A 480可旋轉連接之一端）可稱為下A臂部460的遠端。
以類似的方式，上B臂部450與下B臂部470可在下臂部470的遠端處可旋轉連接。與下B臂部470剛性連接的下B臂部從動滑輪472可伸入上B臂部450內，以及與上B臂部450剛性連接的上B臂部驅動滑輪455可伸入下B臂部470內。上B臂部傳動帶451可將下B臂部從動滑輪472與共同驅動滑輪組件431可旋轉連接，以使共同驅動滑輪組件431與上B臂部450之間的相對旋轉造成下B臂部從動滑輪472和下B臂部470相對於上B臂部450旋轉。同樣地，下B臂部470可與末端執行器B 490可旋轉連接。末端執行器B從動滑輪491可與末端執行器B 490剛性連接，並且可伸入下B臂部470內。下B臂部傳動帶471可將上B臂部驅動滑輪455與末端執行器B從動滑輪491可旋轉連接，以使上B臂部驅動滑輪455與下B臂部470之間的相對旋轉造成末端執行器B從動滑輪491和末端執行器B 490相對於下B臂部470旋轉。
同樣地，與上B臂部450的遠端可旋轉連接之下B臂部470的部位可稱為下B臂部470的近端，而下B臂部470的相反端（亦即，與末端執行器B 490可旋轉連接之一端）可稱為下B臂部470的遠端。
因此，在不旋轉共同驅動滑輪412或B驅動滑輪411的情況下旋轉A驅動滑輪410，可導致A臂延伸或縮合，而不使B臂延伸或縮合且不使A臂或B臂旋轉。同樣地，在不旋轉共同驅動滑輪412或A驅動滑輪410的情況下旋轉B驅動滑輪411，可導致B臂延伸或縮合，而不使A臂延伸或縮合且不使A臂或B臂旋轉。旋轉A驅動滑輪410、B驅動滑輪411、及共同驅動滑輪412可導致A臂和B臂繞著臂組件430的中心旋轉，但不延伸或縮合。
共同驅動滑輪組件431直徑對下A臂部從動滑輪462直徑或下B臂部從動滑輪472直徑的比例為可2：1，此可導致下A臂部從動滑輪462與上A臂部440之間的相對旋轉為共同驅動滑輪組件431與上A臂部440之間的二倍。同樣地，末端執行器A從動滑輪481直徑或末端執行器B從動滑輪491直徑分別對上A臂部驅動滑輪445或上B臂部驅動滑輪455的比例可為2：1，此可例如導致末端執行器A 480與下A臂部460之間的相對旋轉為上A臂部驅動滑輪445與下A臂部460之間的一半。
以上所述之上臂部、下臂部、及末端執行器之間的各種可旋轉連接係可利用非真空緊密可旋轉接面（例如能使橫跨軸承的壓力差相等之軸承）來達成。因此，A臂437和B臂438實質上可任意與傳送腔室外罩402內的周圍環境相等；亦即於真空條件下，A臂437和B臂438亦可為處於真空。然而，在一些實施方式中，這些可旋轉接面可由密封軸承單元所提供；亦即上述之上臂部、下臂部、及末端執行器的內部可利用真空緊密可旋轉接面來達成。
如以上所述，臂組件430可由支架外罩403所支撐。在所示之實施方式中，臂組件430能在z軸上移動；亦即A臂437和B臂438可垂直移動，以使A及B末端執行器480/490能上下移動。為促進上述垂直移動，支架外罩403可包括馬達支撐件406，其可支撐A驅動馬達407、B驅動馬達408、及共同驅動馬達409。馬達支撐件406亦可經由三軸含鐵流體密封件416（或者配置成允許上A臂部440、上B臂部450、與共同驅動滑輪組件431之間的獨立相對旋轉運動，同時實質上又能防止旋轉接面間的氣體洩漏之其他類型的密封件）來支撐上A臂部440、上B臂部450、及共同驅動滑輪組件431。可藉由伸縮管耦合件417將馬達支撐件406與支架外罩連接，伸縮管耦合件417配合三軸含鐵流體密封件416以防止氣體透過上A臂部440、上B臂部450、及共同驅動滑輪組件431與支架外罩403之間的接面而洩漏。伸縮管耦合件417可彎曲以調適支架外罩403與馬達支撐件406之間的相對位移。
馬達支撐件406可藉由z軸驅動器404（例如配置成相對於支架外罩403垂直移動馬達支撐件406的線性引動器）的使用而在支架外罩403內升高及降低。
如先前所述，支架外罩403可沿著軌道405平移，以使臂組件430沿著傳送腔室外罩402的長軸移動。可利用臍臂420來驅動此平移，臍臂420亦作為容納導線419的增壓導管。導線419可電性連接至各種由支架外罩403所支撐之元件，例如：A驅動馬達407、B驅動馬達408、共同驅動馬達409、和z軸驅動器404等等。
臍臂420可包括上臍臂部421及下臍臂部422。上臍臂部421可經由一旋轉接合部而與傳送腔室外罩402連接，該旋轉接合部係配置成繞著一軸旋轉，且該軸係與接近沿著支架組件403之線性行進範圍的中間（例如沿軌道405的中間）位置相交、並且緊鄰傳送腔室外罩的長內側。此位置設置能允許上臍臂部421幾乎與傳送腔室外罩402的內部寬度一樣長，並且能允許上臍臂部421在傳送腔室外罩402內擺動通過一近似半圓形或半圓形弧面。與上臍臂部421的旋轉軸相交之上臍臂部421的一端可稱為上臍臂部421的近端，而上臍臂部421的相反端可稱為遠端。
下臍臂部422的近端可藉由一旋轉接合部而與上臍臂部421的遠端連接。與下臍臂部422的近端相反之下臍臂部422的遠端可進而經由另一旋轉接合部而與支架外罩403連接。下臍臂部422的遠端可包括下臍臂部從動滑輪423；下臍臂部從動滑輪423延伸進入上臍臂部421，並且經由上臍臂部傳動帶426而與臍臂部定滑輪425連接；臍臂部定滑輪425係位於上臍臂部421的近端之旋轉接合部中央。上臍臂部421的近端可伸出穿過傳送腔室外罩402以便設置上臍臂部從動滑輪424，上臍臂部從動滑輪424可經由臍臂部傳動帶428而由臍臂部驅動馬達427所驅動。
將上臍臂部421與傳送腔室外罩402結合、將上臍臂部421與下臍臂部422結合、以及將下臍臂部422與支架外罩403結合之旋轉接合部的每一者可包括密封件418，例如：含鐵流體密封件。因為密封件418（以及三軸含鐵流體密封件416和伸縮管耦合件417）的原故，所以臍臂420和支架外罩403內的容積實質上可密封並與傳送腔室外罩402的其餘內部容積隔開。這允許傳送腔室外罩402的內部容積保持在真空條件，而臍臂420和支架外罩402的內部容積可保持在大氣條件。這允許非真空等級的馬達能使用在機械臂400之中，例如上述的A驅動馬達407、B驅動馬達408、共同驅動馬達409、以及z軸驅動器404。
通常，電動馬達主要依靠傳導和對流熱傳遞來冷卻。在真空環境中，對流熱傳遞基本上是不存在的，因而使電動馬達可能散發出之熱量的散熱量下降。這可能導致馬達在周遭環境條件下通常不會產生過熱現象之負載情況下發生過熱。如此之過熱問題可應對如下：藉由將馬達操作在遠低於為其所設計之負載量（藉此降低所產生之熱量）、或藉由實施額外的冷卻措施來補償熱傳遞損失（例如藉由利用液體冷卻劑來主動冷卻馬達）。這些方法之每一者引進了可能非期望之成本。例如，將馬達操作在較低負載程度可能導致機械臂400的整體運載時間增加（因而降低其中使用機械臂400之半導體處理工具的產量）。在另一範例中，使用液體冷卻方式會需要使用冷卻劑管線、泵、液體密封件等等，而所有這些元件都把成本及複雜性明顯引進到機械臂400設計之中。
藉由將所有驅動馬達包覆在一增壓環境（在標準半導體處理操作期間相對於傳送腔室外罩之環境進行增壓）內，機械臂400避免了這些問題且允許標準電動馬達的使用。由於馬達（包括臍臂部驅動馬達427）係與真空環境隔開且操作在周遭大氣條件下，故真空環境顧慮並不成問題。在一些實施方式中，馬達所在之壓力環境可低於周遭大氣條件，例如：約0.5 atm或0.75 atm。一般而言，若能將馬達可操作於其中之壓力保持夠高，就不會有馬達過熱的問題。
機械臂400的各個驅動馬達可由控制器429所控制。控制器429亦可連接至各種感測器系統（例如：位置感測器、加速度計等等），而這些感測器系統提供有關機械臂400之反饋，並且使控制器429調整馬達控制參數以便保持在製程控制界限（例如：機械臂400的末端執行器的最大平移加速度）內。控制器429可包括一或更多處理器和一記憶體。記憶體可儲存用以控制一或更多處理器之電腦可執行指令，以便控制馬達。
圖4B描繪圖4A之機械臂400的示意圖，但臂組件430處在相對於支架外罩403的上升位置。
應瞭解到圖4A及4B描繪了臂組件430所處位置的各個部份，使得所有臂組件430的旋轉軸位於相同平面（即圖式頁面之平面）。然而，這僅是讓所有各種滑輪、傳動帶、及其他元件易於察看的習知方式。在實際的實施中，與上A臂部440/下A臂部460旋轉連接部及上B臂部450/下B臂部470旋轉連接部相關的旋轉軸通常不會和與臂組件430中的其他旋轉連接部相關的旋轉軸位於相同平面。這可在圖5A至5P中更清楚看見。
例如，儘管有些許不同，但臂組件430仍可非常類似於圖1A至1J中所顯示之機械臂100。例如，圖1A至1J中所顯示之機械臂100的特徵為圓柱形基部單元101，此圓柱形基部單元101在軸方向上相當長（相較於其直徑）；此配置中的驅動馬達可依序沿著中心軸排列或排列在中心軸附近，以便於安裝在此構裝容積之內。相較之下，驅動臂組件430之馬達配置可改為繞著臂組件430的中心軸而設置；亦即，驅動馬達可偏離臂組件430的中心軸（類似圖1C左邊的基部單元101）且可彼此沿著z軸重疊，以減少支架外罩403的Z軸厚度。
亦應瞭解各種其他類型的機械臂組件可用以代替機械臂組件430。例如，類似於美國專利公開案第2012/0141235號（藉此將其全部併入本文作為參考）中所敘述之機械臂組件可視需要而用以代替機械臂組件430。如此替代性的臂組件例如可提供更大的自由度（例如：允許各機械臂的獨立旋轉及延伸）、或可提供較小的自由度（例如：兩臂部同時延伸或縮合、以及兩臂部同時旋轉）。這些替代性臂組件的驅動馬達可如同以上範例般被包覆在支架外罩403的密封部內，以使其與傳送腔室外罩402內的真空條件隔開。在如此替代性實施方式中，所使用之馬達的總數可依照機械臂組件所支持之自由度而有所不同。此外，依照所使用之機械臂組件的特定配置，可能需要使用不同類型的密封件，例如：在一些實施方式中，可使用單軸或雙軸含鐵流體密封件；而其他實施方式卻可能需要能將超過3軸予以密封的多軸含鐵流體密封件。
亦應瞭解除了含鐵流體密封件之外的其他密封技術仍可使用在一些實施方式之中。於此所揭露之概念並非限於僅含鐵流體密封件，而且也可用其他類型的密封件來實施。
圖5A顯示配有線性平移支架及機械臂組件之傳送腔室的斜角視圖。可以看出，傳送腔室外罩502實質上在一方向較其二互補正交方向更長，例如至少1.5至2倍長（相對於內部尺寸）。如此尺寸/外觀比使得固定式晶圓傳送機械臂無法伸及並進入所有接附至傳送腔室之接收或供應晶圓的處理腔室、晶圓儲存腔室、或其他設備。四開口501係沿著傳送腔室外罩502的二長邊之每一者隔開排列，並且一第九開口501係沿著跨在此二長邊之間的短邊其中一者而設（各開口501係由不同的劃圈字母所指示）。當然，其他實施方式的特徵可在於更多數或較少數的開口501，且開口501的位置可與圖示者不同。在實際的實施方式中，傳送腔室外罩502可用蓋件（未顯示）予以密封，且處理腔室、負載鎖室、或其他可密封環境（亦未顯示）可與開口501連接。
圖5A中亦可見軌道505（此視圖中無法看見在傳送腔室外罩502之對側上的一互補軌道505，但可在其他視圖中可看見）。可將支架外罩503以允許支架外罩503沿著軌道505滑動且沿著傳送腔室外罩的長軸平移之方式而放置在軌道505上。這些軌道實質上可將支架外罩503的運動限制為線性平移（即這些軌道可防止支架外罩503相對於傳送腔室外罩502旋轉）。
藉由臍臂520的動作可使支架外罩503在傳送腔室外罩502內來回平移。臍臂520可包括上臍臂部521及下臍臂部522。上臍臂部521可於上臍臂部521的近端處旋轉耦合至傳送腔室外罩502，並經由另一旋轉耦合部（有時稱為二連結臂部之「肘部」，如圖顯示）而旋轉耦合至下臍臂部522的近端。下臍臂部522的遠端可與支架外罩503可旋轉連接。類似圖4A及4B中所示之傳動帶/滑輪機構可用來使下臍臂部522以反方向並以上臍臂部521的兩倍速率旋轉。這可造成下臍臂部522的遠端實質上沿著平行於軌道505的路徑行進。臍臂520可具備固有的順應性，例如：用以旋轉下臍臂部522的傳動帶在本質上可稍具彈性，以補償後接下臍臂部522的遠端之線性路徑與由軌道505所提供之線性路徑之間的任何稍微未對準。
圖5A亦可見一臂組件，其特徵為A臂及B臂。A臂包括上A臂部540、下A臂部560、及末端執行器A 580，且B臂包括上B臂部550、下B臂部570、及末端執行器B 590。在圖5A中，末端執行器A 580支撐晶圓539。
圖5B至5F顯示圖5A之傳送腔室處於各種支架平移及/或末端執行器位置的等角視圖。圖5G至5K顯示圖5A之傳送腔室處於各種支架平移及/或末端執行器位置的對應斜角視圖。圖5L至5P顯示圖5A之傳送腔室處於各種支架平移及/或末端執行器位置的對應立體圖。
如圖5B、5G、及5L中可見，支架外罩503係位在傳送腔室外罩502之一端附近。由此位置，臂組件可透過開口501（F）或開口501（D）而用以放置或取得晶圓539。亦可將臂組件旋轉到適當位置以允許透過開口501（E）來放置或取得晶圓；若需要時，可將支架外罩503稍微往傳送腔室外罩502的中央移動，以防止臂組件旋轉期間之臂組件與傳送腔室外罩502間的碰撞。
在圖5C、5H、及5M之中，已改變支架外罩503的位置，以利透過開口501（G）及（C）其中一者或其兩者來傳送晶圓。藉由旋轉臍臂而使此位置改變發生作用，從而將支架外罩503拉往傳送腔室外罩502的中央。
在圖5D、5I、及5N之中，已改變支架外罩503的位置，以利透過開口501（H）及（B）其中一者或其兩者來傳送晶圓。藉由進一步旋轉臍臂而使此位置改變發生作用，從而將支架外罩503拉曳通過傳送腔室外罩502的中央，並且朝沒有開口501的傳送腔室外罩502之壁部拉曳。
在圖5E、5J、及5O之中，已改變支架外罩503的位置，以利透過開口501（I）及（A）其中一者或其兩者來傳送晶圓。藉由再進一步旋轉臍臂而使此位置改變發生作用，從而將支架外罩503拉至傳送腔室外罩502的相對端。
在圖5F、5K、及5P中，A臂已延伸通過開口501（I）並進入一處理腔室（未顯示）。
由圖5A至5P很明顯看出，如於此所述而設置的傳送腔室可允許單一機械臂組件在所連接的大量處理腔室之間傳送晶圓、或在其他排列成二或更多實質直線列的半導體處理設備之間傳送晶圓。這樣的傳送腔室之特徵可在於電動馬達驅動器，且所有電動馬達驅動器皆與傳送腔室的內部密封隔離，從而允許傳送腔室保持在真空狀態，而馬達驅動器保持在大氣或周遭環境條件。當然，一些實施方式之特徵可在於串列排列的多數支架外罩及臂組件（其可能共用同組軌道）。這樣的實施方式可配置成在二臂組件之間傳遞晶圓，從而促進腔室之間的傳遞。
在一些實施方式中，臍臂可包括多於一肘部連結，且可在上與下臍臂部之間包括額外臂部段。例如，臍臂可具有三肘部連結及二額外臂部段（當沿著一這些肘部連結其中一者的旋轉軸觀看時，其形成「W」形而非「V」形）。對於具有垂直於線性平移軸的已知寬度之傳送腔室外罩而言，此可促進支架組件的更長線性行進範圍。
應瞭解到以上所述之機械臂亦可包括依據本發明之系統控制器，其具有於處理操作期間用以控制機械臂之指令。例如，控制器可配置以將欲延伸末端執行器A的指令轉譯成啟動驅動馬達A但不啟動驅動馬達B或共同驅動馬達的信號。同樣地，控制器可配置以將欲旋轉A臂及B臂的指令轉譯成以相同方向啟動A驅動馬達、B驅動馬達、及共同驅動馬達的驅動信號。控制器亦可配置成使臍臂旋轉，從而將支架外罩平移。控制器可配置成用與上述揭露內容一致的方式將其他指令轉譯給機械臂。系統控制器通常將包括一或更多記憶體裝置及一或更多處理器，其係用以執行這些指令，使得該設備將依據本發明來執行一方法。可將包含依據本發明來控制處理操作的指令之機器可讀媒體耦合至系統控制器。
於上文所述之設備/處理可結合微影圖案化工具或製程（例如用於製作（或製造）半導體裝置、顯示器、LED、光伏電池板、及類似者）來使用。 通常（雖未必然），如此之工具/製程將在一共同製造設備中一起使用或執行。 膜的微影圖案化通常包含部份或全部的下述步驟（各步驟係以一些合適的工具來實施）：（1）利用旋塗或噴塗工具將光阻塗佈在工作件（即基板）上；（2）利用熱板（或加熱爐、或UV固化工具）以使光阻固化； （3）使用如晶圓步進機之工具將光阻曝露至可見光（或UV光、或X射線光）；（4）使用如濕式工作台之工具將光阻顯影，以選擇性移除光阻並從而使其圖案化；（5）利用乾式或電漿輔助蝕刻工具而使光阻圖案轉移至 下方膜或工作件中；以及（6）使用如RF或微波電漿光阻剝除器之工具將光阻移除。 如於此所述之機械臂可用以將基板自一工具移至另一工具，從而促進製作程序。
亦將瞭解到除非明確指示在任何特別敘述之實施方式中的特徵係與另一特徵不相容、或者上下文內容暗示這些特徵係互相排斥且不能立即用互補及/或支持的觀念來組合，否則此揭露內容的整體考量到且設想到可選擇性組合這些補充實施方式的特定特徵，以提供一或更多綜合但稍有不同的技術解決方法。因此應進一步瞭解到以上敘述僅作為範例，並且可在本發明的範圍內做局部修改。
100‧‧‧機械臂
101‧‧‧基部單元
102‧‧‧基板
103‧‧‧支撐結構
104‧‧‧Z_SX軸驅動器
105‧‧‧面
106‧‧‧馬達支撐件
107‧‧‧A驅動馬達
108‧‧‧B驅動馬達
109‧‧‧共同驅動馬達
110‧‧‧A驅動軸
111‧‧‧B驅動軸
112‧‧‧共同驅動軸
115‧‧‧基部蓋件
116‧‧‧三軸含鐵流體密封件
130‧‧‧臂組件
131‧‧‧共同驅動滑輪組件
132‧‧‧共同驅動滑輪A
133‧‧‧共同驅動滑輪B
134‧‧‧傳動帶
135‧‧‧共同驅動軸洞口圖案
136‧‧‧共同驅動板
137‧‧‧A臂
138‧‧‧B臂
140‧‧‧上A臂部
141‧‧‧上A臂部傳動帶
142‧‧‧A驅動軸洞口圖案
145‧‧‧上A臂部驅動滑輪
146‧‧‧上A臂部伸縮管耦合件
147‧‧‧負載傳送板
150‧‧‧上B臂部
151‧‧‧上B臂部傳動帶
152‧‧‧B驅動軸洞口圖案
153‧‧‧上臂軸承
155‧‧‧上B臂部驅動滑輪
160‧‧‧下A臂部
161‧‧‧下A臂部傳動帶
162‧‧‧下A臂部從動滑輪
170‧‧‧下B臂部
171‧‧‧下B臂部傳動帶
172‧‧‧下B臂部從動滑輪
173‧‧‧間隔件
180‧‧‧末端執行器A
181‧‧‧末端執行器A從動滑輪
190‧‧‧末端執行器B
191‧‧‧末端執行器B從動滑輪
200‧‧‧機械臂
201‧‧‧基部單元
230‧‧‧臂組件
237‧‧‧A臂
238‧‧‧B臂
273‧‧‧間隔件
280‧‧‧末端執行器A
290‧‧‧末端執行器B
310‧‧‧A驅動軸
311‧‧‧B驅動軸
312‧‧‧共同驅動軸
330‧‧‧臂組件
331‧‧‧共同驅動滑輪組件
337‧‧‧A臂
338‧‧‧B臂
340‧‧‧上A臂部
341‧‧‧上A臂部傳動帶
345‧‧‧上A臂部驅動滑輪
350‧‧‧上B臂部
351‧‧‧上B臂部傳動帶
355‧‧‧上B臂部驅動滑輪
360‧‧‧下A臂部
361‧‧‧下A臂部傳動帶
362‧‧‧下A臂部從動滑輪
370‧‧‧下B臂部
371‧‧‧下B臂部傳動帶
372‧‧‧下B臂部從動滑輪
380‧‧‧末端執行器A
381‧‧‧末端執行器A從動滑輪
390‧‧‧末端執行器B
391‧‧‧末端執行器B從動滑輪
400‧‧‧機械臂
401‧‧‧開口
402‧‧‧傳送腔室外罩
403‧‧‧支架外罩
404‧‧‧Z_SX軸驅動器
405‧‧‧軌道
406‧‧‧馬達支撐件
407‧‧‧A驅動馬達
408‧‧‧B驅動馬達
409‧‧‧共同驅動馬達
410‧‧‧A驅動滑輪
411‧‧‧B驅動滑輪
412‧‧‧共同驅動滑輪
415‧‧‧軸
416‧‧‧三軸含鐵流體密封件
417‧‧‧伸縮管耦合件
418‧‧‧密封件
419‧‧‧導線
420‧‧‧臍臂
421‧‧‧上臍臂部
422‧‧‧下臍臂部
423‧‧‧下臍臂部從動滑輪
424‧‧‧上臍臂部從動滑輪
425‧‧‧臍臂部定滑輪
426‧‧‧上臍臂部傳動帶
427‧‧‧臍臂部驅動馬達
428‧‧‧臍臂部傳動帶
429‧‧‧控制器
430‧‧‧機械臂組件
431‧‧‧共同驅動滑輪組件
437‧‧‧A臂
438‧‧‧B臂
440‧‧‧上A臂部
441‧‧‧上A臂部傳動帶
445‧‧‧上A臂部驅動滑輪
450‧‧‧上B臂部
451‧‧‧上B臂部傳動帶
455‧‧‧上B臂部驅動滑輪
460‧‧‧下A臂部
461‧‧‧下A臂部傳動帶
462‧‧‧下A臂部從動滑輪
467‧‧‧A傳動帶
468‧‧‧B傳動帶
469‧‧‧共同傳動帶
470‧‧‧下B臂部
471‧‧‧下B臂部傳動帶
472‧‧‧下B臂部從動滑輪
480‧‧‧末端執行器A
481‧‧‧末端執行器A從動滑輪
490‧‧‧末端執行器B
491‧‧‧末端執行器B從動滑輪
501‧‧‧開口
502‧‧‧傳送腔室外罩
503‧‧‧支架外罩
505‧‧‧軌道
520‧‧‧臍臂
521‧‧‧上臍臂部
522‧‧‧下臍臂部
539‧‧‧晶圓
540‧‧‧上A臂部
550‧‧‧上B臂部
560‧‧‧下A臂部
570‧‧‧下B臂部
580‧‧‧末端執行器A
590‧‧‧末端執行器B
圖1A描繪根據本揭露內容之機械臂之一實施範例的等角視圖。
圖1B描繪圖1A之機械臂的等角視圖，但移除各個蓋板以顯示內部機構。
圖1C描繪圖1B之機械臂的等角分解視圖，並顯示二替代性驅動配置。
圖1D顯示圖1A–1C之臂組件的不等角視圖，但部份元件以切開形式顯示，且臂部處於完全延伸位置。
圖1E顯示圖1D之機械臂之A臂的細部不等角視圖。
圖1F顯示圖1D之機械臂之B臂的細部不等角視圖。
圖1G顯示圖1A之機械臂的俯視圖（兩臂部皆縮合）。
圖1H顯示圖1G之機械臂的俯視圖（A臂延伸）。
圖1I顯示圖1G之機械臂的俯視圖（A臂及B臂皆延伸）。
圖1J顯示圖1G之機械臂的俯視圖（A臂及B臂皆縮合，且整個臂組件旋轉）。
圖2A顯示根據本揭露內容之機械臂之另一實施方式的等角視圖。
圖2B顯示圖2A之機械臂的側視圖。
圖2C顯示圖2A之機械臂的前視圖。
圖2D顯示圖2A之機械臂的俯視圖。
圖3顯示根據本揭露內容之雙臂真空機械臂的示意圖。
圖4A顯示由支架外罩所支撐之雙臂真空機械臂的示意圖，支架外罩係配置成在傳送腔室內線性平移。
圖4B顯示圖4A之雙臂真空機械臂處於上升位置的示意圖。
圖5A顯示一設有線性平移支架及機械臂組件之傳送腔室的斜角視圖。
圖5B至5F顯示圖5A之傳送腔室處於各個支架平移及/或末端執行器位置的等角視圖。
圖5G至5K顯示圖5A之傳送腔室處於各個支架平移及/或末端執行器位置的斜角視圖。
圖5L至5P顯示圖5A之傳送腔室處於各個支架平移及/或末端執行器位置的立體圖。
501‧‧‧開口
502‧‧‧傳送腔室外罩
503‧‧‧支架外罩
505‧‧‧軌道
520‧‧‧臍臂
521‧‧‧上臍臂部
522‧‧‧下臍臂部
539‧‧‧晶圓
540‧‧‧上A臂部
550‧‧‧上B臂部
560‧‧‧下A臂部
570‧‧‧下B臂部
580‧‧‧末端執行器A
590‧‧‧末端執行器B

Claims (24)

  1. 一種設備，包含： 一傳送腔室外罩，實質上其沿著一第一平移軸比沿著一互補水平軸更長； 一支架外罩，配置成在該傳送腔室外罩內沿著該第一平移軸且在線性平移範圍內進行線性平移；及 一臍臂，具有至少一肘部連結，其中： 該臍臂的第一端係與該傳送腔室外罩可旋轉連接，俾能相對於該傳送腔室外罩而繞著第一旋轉軸旋轉， 與該第一端相對之該臍臂的第二端係與該支架外罩可旋轉連接，俾能相對於該支架外罩而繞著第二旋轉軸旋轉， 該臍臂的該第一端係與臍臂驅動馬達連接，該臍臂驅動馬達係配置以使該臍臂的該第一端相對於該傳送腔室外罩而繞著該第一旋轉軸旋轉，且 該設備係配置成使得該臍臂的該第一端相對於該傳送腔室外罩而繞著該第一旋轉軸旋轉，從而導致該臍臂的該第二端、該支架外罩、及該第二軸在平行於該第一平移軸的方向上平移，並導致該臍臂的該第二端相對於該支架外罩而繞著該第二旋轉軸旋轉。
  2. 如申請專利範圍第1項之設備，其中： 該傳送腔室外罩具有配置成可密封之內部容積，且 該臍臂和該支架外罩具有密封且與該傳送腔室外罩之該內部容積隔開的內部容積。
  3. 如申請專利範圍第2項之設備，其中該傳送腔室外罩包括沿著實質平行於該第一平移軸之該傳送腔室外罩的至少一邊之複數埠口，各埠口係至少製作成允許晶圓插入通過之尺寸，且各埠口係配置成密封連接至另一元件。
  4. 如申請專利範圍第3項之設備，其中該傳送腔室外罩在沿著實質平行於該第一平移軸之該傳送腔室外罩的二邊之其中每一邊包括四埠口，並且在垂直於該第一平移軸之該傳送腔室外罩的一邊包括一第九埠口。
  5. 如申請專利範圍第1至4項其中任一項之設備，更包含導線組件，其中該導線組件從該臍臂的該第一端、通過該臍臂的該內部容積、並經由該臍臂的該第二端而進入該支架外罩的該內部容積。
  6. 如申請專利範圍第1至4項其中任一項之設備，其中該臍臂的至少一肘部連結包括密封軸承組件。
  7. 如申請專利範圍第6項之設備，其中該密封軸承組件係藉由含鐵流體密封件予以密封。
  8. 如申請專利範圍第1至4項其中任一項之設備，其中該臍臂包括至少一傳動帶機構，該傳動帶機構係配置成當該臍臂的該第一端以第二方向繞著該第一軸旋轉時，導致該臍臂的該第二端以相反的第一方向繞著最靠近該臍臂的該第二端之該肘部連結的肘部連結軸旋轉。
  9. 如申請專利範圍第8項之設備，其中該至少一傳動帶機構係配置成導致該臍臂的該第二端以該臍臂的該第一端繞著該第一旋轉軸旋轉的兩倍速率而繞著該肘部連結軸旋轉。
  10. 如申請專利範圍第8項之設備，更包含臍臂馬達，該臍臂馬達係配置以使該臍臂的該第一端繞著該第一旋轉軸旋轉。
  11. 如申請專利範圍第1至4項其中任一項之設備，其中該第一軸係位於接近沿著該線性平移範圍的中間。
  12. 如申請專利範圍第1至4項其中任一項之設備，其中該第一軸及該第二軸互相平行，並且皆與平行於該第一平移軸之參考線大致相交且大致垂直。
  13. 如申請專利範圍第1至4項其中任一項之設備，更包含具有至少一機械臂之機械臂組件，該至少一機械臂具有配置以支撐晶圓之至少一末端執行器，其中該機械臂組件係配置成繞著實質垂直於該第一平移軸之第三旋轉軸旋轉。
  14. 如申請專利範圍第13項之設備，其中該機械臂組件具有各自設有一末端執行器之至少二機械臂，該末端執行器係配置以支撐晶圓。
  15. 如申請專利範圍第13項之設備，更包含： 一馬達支撐件，設置在該支架外罩之該內部容積內，該馬達支撐件係配置以沿著平行於該第三旋轉軸之第二平移軸且在該支架外罩內平移，及 一線性驅動系統，該線性驅動系統係配置以在該支架外罩的該內部容積內沿著該第二平移軸移動該馬達支撐件，其中該馬達支撐件支撐該機械臂組件。
  16. 如申請專利範圍第15項之設備，更包含： 一第一驅動馬達， 一第二驅動馬達，及 一共同驅動馬達；其中： 該第一驅動馬達、該第二驅動馬達、及該共同驅動馬達係皆裝設在該馬達支撐件，並且由該馬達支撐件所支撐， 該至少一機械臂包括第一機械臂，該第一機械臂具有第一上臂部及第二下臂部， 該至少一機械臂包括第二機械臂，該第二機械臂具有第二上臂部及第二下臂部， 該第一上臂部及該第二上臂部係皆配置成繞著該第三旋轉軸旋轉， 該第一上臂部及該第二上臂部的第一端皆靠近該第三旋轉軸， 該第一驅動馬達係配置成使該第一上臂部繞著該第三旋轉軸旋轉， 該第二驅動馬達係配置成使該第二上臂部繞著該第三旋轉軸旋轉， 該共同驅動馬達係配置成使共同滑輪旋轉，該共同滑輪係位在該第三旋轉軸中心，並且係與各機械臂內的傳動帶驅動機構連接， 該第一下臂部的第一端係經由具有第一臂肘部旋轉軸的第一臂肘部而與相對於該第一上臂部的該第一端之該第一上臂部的第二端可旋轉連接， 該第二下臂部的第一端係經由具有第二臂肘部旋轉軸的第二臂肘部而與相對於該第二上臂部的該第一端之該第二上臂部的第二端可旋轉連接， 該二機械臂、該第一驅動馬達、該第二驅動馬達、以及該共同驅動馬達係配置成： 在啟動該第一驅動馬達但不啟動該共同驅動馬達的情況下，導致該第一機械臂的該至少一末端執行器沿著第一實質徑向軸平移， 在啟動該第二驅動馬達但不啟動該共同驅動馬達的情況下，導致該第二機械臂的該至少一末端執行器沿著第二實質徑向軸平移， 在啟動該第一驅動馬達、該第二驅動馬達、及該共同驅動馬達而使得該第一上臂部、該第二上臂部、及該共同滑輪皆具有相同旋轉速率的情況下，導致該第一機械臂及該第二機械臂繞著該第三旋轉軸旋轉，但該第一機械臂及該第二機械臂的該等末端執行器不線性平移。
  17. 如申請專利範圍第15項之設備，更包含配置以驅動該機械臂組件的至少二驅動馬達，其中： 當啟動該至少二驅動馬達的第一驅動馬達但不啟動第二驅動馬達時，該第一驅動馬達係配置以使該末端執行器大致沿著第一徑向方向延伸及縮合， 當以串聯配置方式啟動該至少二驅動馬達的該第二驅動馬達與該第一驅動馬達時，該第二驅動馬達係配置以使該機械臂組件繞著該第三旋轉軸旋轉，且 該第一驅動馬達及該第二驅動馬達係皆裝設在該馬達支撐件，並且由該馬達支撐件所支撐。
  18. 如申請專利範圍第16項之設備，其中： 該臍臂具有上臍臂部及下臍臂部， 該上臍臂部具有第一端和相對的第二端，該第一端對應至該臍臂的該第一端，該第二端與該至少一肘部連結的第一肘部連結連接， 該下臍臂部具有第一端和相對的第二端，該第一端與該第一肘部連結連接，該第二端對應至該臍臂的該第二端， 該下臍臂部及該上臍臂部係配置成繞著該第一肘部連結之肘部軸而彼此相對旋轉，且 該肘部軸、該第一旋轉軸、及該第二旋轉軸係皆互相平行。
  19. 如申請專利範圍第18項之設備，其中該肘部軸與該第一旋轉軸之間的第一垂直距離和該肘部軸與該第二旋轉軸之間的第二垂直距離相同。
  20. 一種搬運晶圓之機械臂設備，包含： 一支架外罩，配置成沿著一平移軸且在一線性平移範圍內線性平移； 至少一機械臂，裝設在該支架外罩；及 一臍臂，具有至少一肘部連結，其中： 該臍臂的第一端係配置成相對於該平移軸而繞著第一旋轉軸旋轉， 該第一旋轉軸相對於該線性平移範圍係固定的， 與該第一端相對之該臍臂的第二端係與該支架外罩可旋轉連接，從而能相對於該支架外罩而繞著第二旋轉軸旋轉， 該臍臂的該第一端係與臍臂驅動馬達連接，該臍臂驅動馬達係配置以使該臍臂的該第一端相對於該平移軸而繞著該第一旋轉軸旋轉，且 該搬運晶圓之機械臂係配置成使得該臍臂的該第一端藉由該臍臂驅動馬達而相對於該平移軸繞著該第一旋轉軸旋轉，從而導致該臍臂的該第二端、該支架外罩、及該第二軸在平行於該平移軸的方向上平移，且導致該臍臂的該第二端相對於該支架外罩而繞著該第二旋轉軸旋轉。
  21. 如申請專利範圍第20項之搬運晶圓之機械臂設備，其中該第一旋轉軸係位於接近沿著該線性平移範圍的中間。
  22. 如申請專利範圍第20或21項之搬運晶圓之機械臂設備，其中該臍臂及該支架外罩的內部容積以至該臍臂的該第一端提供一密封環境。
  23. 一種設備，包含： 一傳送腔室外罩，實質上其沿著一第一平移軸比沿著一互補水平軸更長，且具有一內部容積； 一基板傳送機械臂，具有至少一機械臂及至少一驅動馬達，該至少一機械臂係配置以搬運基板，該至少一驅動馬達係配置以驅動該至少一機械臂；及 一臍臂，配置以平移該基板傳送機械臂，該臍臂包括該至少一機械臂及該至少一驅動馬達，該至少一驅動馬達係配置以沿著一平移軸驅動該至少一機械臂，其中： 該基板傳送機械臂係位於該傳送腔室外罩的該內部容積內，且 該設備係配置成在晶圓處理操作期間維持該至少一驅動馬達與該傳送腔室外罩的該內部容積之間的壓力差。
  24. 如申請專利範圍第23項之設備，其中該壓力差至少為0.5 atm。
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