TW202013569A

TW202013569A - 基板運送裝置

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Publication number: TW202013569A
Application number: TW108118963A
Authority: TW
Inventors: 克里斯多福巴希蕊; 羅勃卡維尼
Original assignee: 美商布魯克斯自動機械公司
Priority date: 2018-05-31
Filing date: 2019-05-31
Publication date: 2020-04-01
Also published as: TWI829700B; TW202418459A

Abstract

基板處理裝置包括框架和連接到框架的傳送裝置。傳送裝置具有：上臂連桿；前臂連桿；其繞著肘軸而可旋轉地耦合於上臂連桿；至少一第三臂連桿，其繞著腕軸而可旋轉地耦合於前臂；以及末端實施器，其繞著指軸而可旋轉地耦合於第三臂連桿。二自由度的驅動系統係可操作地連接到上臂連桿、前臂連桿及第三臂連桿中的至少一者以實施末端實施器的延伸和撤回，其中末端實施器的高度是在腕軸的堆疊高度輪廓裡，如此則末端實施器和腕軸之總堆疊高度的尺寸做成符合通過槽縫閥。

Description

基板運送裝置

範例性實施例一般而言關於自動化處理設備，更特別而言關於基板傳送裝置。

一般而言，允許基板傳送裝置延伸穿過傳送室閘門閥到處理模組內的距離係受限於閘門閥的尺寸。一般而言，僅末端實施器延伸穿過閘門閥，而基板傳送裝置臂的其餘部分維持在傳送室裡。

將基板傳送穿過傳送室閘門閥會是有利的，如此則支撐末端實施器之至少部分的(多個)臂連桿延伸穿過閘門閥，以提供較大的伸出範圍到耦合於傳送室閘門閥的處理模組內。

依據揭示實施例的一或更多個方面，基板處理裝置包括：框架；傳送裝置，其連接到框架，該傳送裝置具有上臂連桿、繞著肘軸而可旋轉地耦合於上臂連桿的前臂連桿、繞著腕軸而可旋轉地耦合於前臂的至少一第三臂連桿、繞著指軸而可旋轉地耦合於第三臂的末端實施器；以及至少二自由度的驅動系統，其可操作地連接到上臂連桿、前臂連桿及第三臂連桿中的至少一者以實施末端實施器的延伸和撤回，其中末端實施器的高度是在腕軸的堆疊高度輪廓裡，如此則末端實施器和腕軸之總堆疊高度的尺寸做成符合通過槽縫閥。

依據揭示實施例的一或更多個方面，第三臂連桿的長度小於上臂連桿的長度，並且上臂連桿的長度小於前臂連桿的長度。

依據揭示實施例的一或更多個方面，末端實施器的旋轉從動於前臂連桿的旋轉，並且第三臂連桿的旋轉從動於上臂連桿的旋轉。

依據揭示實施例的一或更多個方面，上臂在肩軸可旋轉地耦合於二自由度的驅動系統；末端實施器是雙頭型末端實施器；以及傳送裝置建構成在肩軸的相對側上雙向延伸，而傳送裝置整個不繞著肩軸來旋轉。

依據揭示實施例的一或更多個方面，第三臂連桿包括槽縫，其建構成接收至少部分的末端實施器，如此則末端實施器在槽縫裡可旋轉地耦合於第三臂連桿。

依據揭示實施例的一或更多個方面，末端實施器配置在第三臂連桿之上或之下。

依據揭示實施例的一或更多個方面，前臂連桿是漸縮架構；以及上臂連桿具有匹配漸縮架構，其建構成補足前臂連桿的漸縮架構，如此則至少部分的上臂連桿和部分的前臂連桿共平面。

依據揭示實施例的一或更多個方面，第三臂連桿透過配置在前臂裡的雙組前臂滑輪而從動於上臂連桿。

依據揭示實施例的一或更多個方面，傳送裝置的延伸和撤回軸通過傳送裝置之旋轉肩軸的中央上方。

依據揭示實施例的一或更多個方面，傳送裝置建構成在傳送裝置之肩軸的相對側上雙向延伸，其中傳送臂的徑向延伸在肩軸的相對側上大致對稱。

依據揭示實施例的一或更多個方面，末端實施器在傳送裝置的整個延伸和撤回範圍裡都維持對齊於延伸和撤回軸。

依據揭示實施例的一或更多個方面，第三臂連桿在傳送裝置的起始姿勢係大致對齊於前臂連桿。

依據揭示實施例的一或更多個方面，第三臂連桿是由具有單一帶高度的帶式傳動器所驅動。

依據揭示實施例的一或更多個方面，基板處理裝置包括：框架；傳送裝置，其連接到框架，該傳送裝置具有上臂連桿、繞著肘軸而可旋轉地耦合於上臂連桿的前臂連桿、繞著腕軸而可旋轉地耦合於前臂的至少一第三臂連桿、繞著指軸而可旋轉地耦合於第三臂連桿的末端實施器；以及驅動系統，其可操作地連接到上臂連桿、前臂連桿及第三臂連桿中的至少一者以實施末端實施器的延伸和撤回，其中傳送裝置具有伸出範圍，其為上臂連桿、前臂連桿、第三臂連桿及末端實施器在撤回架構下對於傳送裝置的預定擺動直徑之傳送裝置的最大伸出範圍，該最大伸出範圍使末端實施器、其指軸及至少部分的第三臂連桿(包括腕軸)延伸穿過基板處理裝置的槽縫閥。

依據揭示實施例的一或更多個方面，驅動系統是二自由度的驅動系統。

依據揭示實施例的一或更多個方面，驅動系統是三自由度的驅動系統。

依據揭示實施例的一或更多個方面，驅動系統是四自由度的驅動系統。

依據揭示實施例的一或更多個方面，傳送基板的方法包括：提供連接到框架的傳送裝置，該傳送裝置具有上臂連桿、繞著肘軸而可旋轉地耦合於上臂連桿的前臂連桿、繞著腕軸而可旋轉地耦合於前臂的至少一第三臂連桿、繞著指軸而可旋轉地耦合於第三臂連桿的末端實施器；以及以二自由度的驅動系統來實施上臂連桿、前臂連桿、第三臂連桿及末端實施器的延伸或撤回，如此則腕軸延伸穿過槽縫閥；其中末端實施器的高度是在腕軸的堆疊高度輪廓裡，如此則末端實施器和腕軸之總堆疊高度的尺寸做成符合通過槽縫閥。

依據揭示實施例的一或更多個方面，傳送裝置具有伸出範圍，其為上臂連桿、前臂連桿、第三臂連桿及末端實施器在撤回架構下對於傳送裝置的預定擺動直徑之傳送裝置的最大伸出範圍，該最大伸出範圍使末端實施器、其指軸及至少部分的第三臂連桿(包括腕軸)延伸穿過基板處理裝置的槽縫閥。

依據揭示實施例的一或更多個方面，方法進一步包括：在肩軸的相對側上雙向延伸上臂連桿、前臂連桿、第三臂連桿及末端實施器，而傳送裝置整個不繞著肩軸來旋轉。

圖1A~1M是依據揭示實施例的諸多方面之基板處理裝置的示意圖。雖然揭示實施例的諸多方面將參考圖式來描述，但是應了解揭示實施例的諸多方面可以具體化成許多形式。附帶而言，或可使用任何適合之尺寸、形狀或類型的元件或材料。

揭示實施例的諸多方面提供方法和裝置，其以傳送臂來實施基板的轉移而來往於處理模組的深陷式(deep set)基板固持站，其中傳送臂的至少一第三臂連桿(也稱為切截臂連桿，其具有旋轉指軸)提供給傳送臂的伸出範圍要長於具有相等或不相等臂連桿之習用的傳送臂，如下所將更詳細描述。切截臂連桿在腕軸(也稱為腕關節)耦合於傳送臂的前臂，並且連同前臂和末端實施器，其尺寸做成以致所具有的堆疊高度允許腕軸通過處理模組的閘門閥或埠。通過閘門閥埠的腕提供讓部分的前臂、腕軸、切截臂連桿及至少部分的末端實施器在處理室內延伸，以存取處理模組的深陷式基板固持站。

顯示的是依據揭示實施例的諸多方面的處理裝置100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H，舉例而言例如半導體工具站。雖然圖式顯示半導體工具站，但是在此所述之揭示實施例的諸多方面可以應用於採用力矩耦合的任何工具站或用途。於一方面，處理裝置100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H、100I顯示成具有叢集式工具排列(譬如具有連接到中央室的基板固持站)，但於其他方面，處理裝置可以是線性排列的工具100L、100M，如2013年3月19日頒發而標題為「線性分布的半導體工件處理工具」的美國專利第8,398,355號所述(其揭示整個併於此以為參考)；然而揭示實施例的諸多方面可以應用於任何適合的工具站。裝置100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H、100I一般而言包括大氣壓前端101、至少一真空載入鎖定器102、102A、102B、102C和真空後端103。至少一真空載入鎖定器102、102A、102B、102C可以採取任何適合的排列而耦合於前端101和/或後端103之任何適合的(多個)埠或(多個)開口。舉例而言，在一方面，一或更多個載入鎖定器102、102A、102B、102C可以邊靠邊排列而排列於共同的水平面，如圖1B~1D和1G~1K所可見。於其他方面，一或更多個載入鎖定器可以排列成格網的格式，使得至少二載入鎖定器102A、102B、102C、102D排列成列(譬如具有隔開的水平面)和欄(譬如具有隔開的垂直平面)，如圖1E所示。於其他方面，一或更多個載入鎖定器可以是單一線上載入鎖定器102，如圖1A所示。於又一方面，至少一載入鎖定器102，102E可以排列成堆疊的線上排列，如圖1F所示。應了解雖然載入鎖定器示範成在傳送室125A、125B、125C、125D、125E、125F的末端100E1或小面100F1上，不過於其他方面，一或更多個載入鎖定器可以排列在傳送室125A、125B、125C、125D、125E、125F之任何數目的側面100S1、100S2、末端100E1、100E2或小面100F1~100F8上。至少一載入鎖定器的每一者也可以包括一或更多個晶圓/基板休止平面WRP(圖1F)，其中基板固持在個別載入鎖定器裡的適合支撐上。於其他方面，工具站可以具有任何適合的架構。

前端101、至少一載入鎖定器102、102A、102B、102C和後端103中之每一者的組件可以連接到控制器110，其可以是任何適合之控制架構(舉例而言例如叢集式架構控制)的一部分。控制系統可以是具有主控制器的閉路控制器(其在一方面可以是控制器110)、叢集式控制器、自主式遙控器，例如2011年3月8日頒發而標題為「可縮放的運動控制系統」的美國專利第7,904,182號所揭示，其揭示整個併於此以為參考。於其他方面，可以利用任何適合的控制器和/或控制系統。

於一方面，前端101一般而言包括載入埠模組105和迷你環境106，舉例而言例如設備前端模組(equipment front end module，EFEM)。載入埠模組105可以是對工具標準的開盒器/載入器(box opener/loader to tool standard，BOLTS)介面，其符合用於300毫米載入埠、前方開口或底部開口盒/莢和卡匣的SEMI標準E15.1、E47.1、E62、E19.5或E1.9。於其他方面，載入埠模組可以建構成200毫米晶圓/基板介面、450毫米晶圓/基板介面或任何其他適合的基板介面，舉例而言例如或大或小的半導體晶圓/基板、平面顯示器的面板、太陽能面板、光罩或任何其他適合的物體。雖然三載入埠模組105顯示於圖1A~1D、1J、1K，但於其他方面，任何適合數目的載入埠模組可以併入前端101中。

載入埠模組105可以建構成從高架傳送系統、自動導引車輛、人工導引車輛、軌道導引車輛或任何其他適合的傳送方法來接收基板載體或卡匣C。載入埠模組105可以透過載入埠107而與迷你環境106形成介面。載入埠107可以允許基板在基板卡匣和迷你環境106之間通過。迷你環境106一般而言包括任何適合的轉移機器人108，其可以併入在此所述之揭示實施例的一或更多個方面。於一方面，機器人108可以是軌道安裝機器人，舉例而言例如1999年12月14日頒發的美國專利第6,002,840號、2013年4月16日頒發的第8,419,341號、2010年1月19日頒發的第7,648,327號所述，其揭示整個併於此以為參考。於其他方面，機器人108可以大致類似於在此相對於後端103所述者。迷你環境106可以提供受控制的潔淨區以供基板在多個載入埠模組之間轉移。

至少一真空載入鎖定器102、102A、102B、102C可以位在迷你環境106和後端103之間並且連接到迷你環境106和後端103。於其他方面，載入埠105可以大致直接耦合於至少一載入鎖定器102、102A、102B、102C或傳送室125A、125B、125C、125D、125E、125F，其中基板載體C被抽到傳送室125A、125B、125C、125D的真空，並且基板直接在基板載體C和載入鎖定器或轉移室之間轉移。在此方面，基板載體C的功能可以作為載入鎖定器，使得傳送室的處理真空延伸到基板載體C內。如所可理解，若基板載體C透過適合的載入埠而大致直接耦合於載入鎖定器，則可以在載入鎖定器裡設有任何適合的傳送裝置或者另外具有對載體C的存取，以將基板轉移來往於基板載體C。注意如在此所用的真空一詞可以表示當中處理基板的高真空，例如10^-5 托耳或更低。

至少一載入鎖定器102、102A、102B、102C一般而言包括大氣壓和真空槽縫閥。載入鎖定器102、102A、102B(以及用於處理站130)的槽縫閥可以提供環境隔離，其用於從大氣壓前端載入基板之後將載入鎖定器抽真空，並且當以惰氣(例如氮)來對鎖定室洩氣時維持傳送室中的真空。如在此所將描述，處理裝置100A、100B、100C、100D、100E、100F(以及線性處理裝置100G、100H)的槽縫閥可以位在相同平面、不同的垂直堆疊平面、或槽縫閥位在相同平面和槽縫閥位在不同垂直堆疊平面的組合(如上面相對於載入埠所述)，以容納基板轉移來往於至少處理站130和耦合於傳送室125A、125B、125C、125D、125E、125F的載入鎖定器102、102A、102B、102C。至少一載入鎖定器102、102A、102B、102C(和/或前端101)也可以包括對齊器，以將基板的基準對齊於意欲的位置而用於處理或任何其他適合的基板計量設備。於其他方面，真空載入鎖定器可以位在處理裝置的任何適合位置並且具有任何適合的架構。

真空後端103一般而言包括傳送室125A、125B、125C、125D、125E、125F、一或更多個處理站或模組130、任何適合數目的基板傳送裝置104(其包括一或更多個傳送機器人，而可以包括在此所述之揭示實施例的一或更多個方面)。傳送室125A、125B、125C、125D、125E、125F可以具有任何適合的形狀和尺寸，其舉例而言符合SEMI標準E72指引。下面將描述基板傳送裝置104和一或更多個傳送機器人，其可以至少部分位在傳送室125A、125B、125C、125D、125E、125F裡，以在載入鎖定器102、102A、102B、120C(或在位於載入埠的卡匣C)和多樣的處理站130之間傳送基板。於一方面，基板傳送裝置104可以從傳送室125A、125B、125C、125D、125E、125F移除而成模組化單元，使得基板傳送裝置104符合SEMI標準E72指引。

處理站130可以透過多樣的沉積、蝕刻或其他類型的過程而在基板上操作，以在基板上形成電路或其他意欲的結構。典型的過程包括但不限於使用真空的薄膜過程，例如電漿蝕刻或其他蝕刻過程、化學氣相沉積(chemical vapor deposition，CVD)、電漿氣相沉積(plasma vapor deposition，PVD)、例如離子佈植的佈植、計量、快速熱處理(rapid thermal processing，RTP)、乾式剝除、原子層沉積(atomic layer deposition，ALD)、氧化/擴散、形成氮化物、真空微影術、磊晶(epitaxy，EPI)、打線機和蒸鍍、或其他使用真空壓力的薄膜過程。處理站130以任何適合的方式(例如透過槽縫閥SV)可連通地連接到傳送室125A、125B、125C、125D、125E、125F，以允許基板從傳送室125A、125B、125C、125D、125E、125F通到處理站130並且反之亦可。傳送室125A、125B、125C、125D、125E、125F的槽縫閥SV可以排列成允許連接雙重處理站(譬如多於一個基板處理室位在共同的外殼裡)或邊靠邊的處理站130T1~130T8、單一處理站130S和/或堆疊的處理模組/載入鎖定器(圖1E和1F)。如下所進一步描述，在基板傳送裝置所接受而對應於個別處理裝置的過程之溫度和壓力/真空的整個範圍和變異裡，基板傳送裝置實現了再現性和正確性。

注意當基板傳送裝置104的一或更多個臂沿著基板傳送裝置104的延伸和撤回軸R而對齊於預定的處理站130時，可以發生基板轉移來往於處理站130和耦合於轉移室125A、125B、125C、125D、125E、125F的載入鎖定器102、102A、102B、102C(或卡匣C)。依據揭示實施例的諸多方面，譬如當從邊靠邊或一前一後的處理站拾取/放置基板時，如圖1B、1C、1D、1G~1K所示，一或更多個基板可以各自地或大致同時地轉移到個別的預定的處理站130。於一方面，基板傳送裝置104可以安裝在套臂143上(譬如見圖1D和1G~1I)，其中套臂143具有單一套桿或多個套桿121、122或線性運輸器144，例如2013年10月18日申請而標題為「處理裝置」的美國專利臨時申請案第61/892,849號、2013年11月15日申請而標題為「處理裝置」的第61/904,908號以及2013年2月11日申請而標題為「基板處理裝置」的國際專利申請案第PCT/US13/25513號所述，其揭示整個併於此以為參考。

現參見圖1L，顯示的是線性晶圓處理系統100G的示意平面圖，其中工具介面區2012安裝於傳送室模組3018，如此則工具介面區2012一般而言將面向(譬如往內)但偏移於傳送室模組3018的縱軸X。傳送室模組3018可以藉由將其他傳送室模組3018A、3018I、3018J附接到介面2050、2060、2070而在任何適合的方向上延伸，如美國專利第8,398,355號所述，其先前併於此以為參考。每個傳送室模組3018、3018A、3018I、3018J包括任何適合的晶圓傳送器2080，其可以包括在此所述之揭示實施例的一或更多個方面，以傳送晶圓而遍及處理系統100G和進出例如處理模組PM。如所可理解，每個室模組可以能夠維持隔離或控制的氣體(譬如N₂ 、潔淨空氣、真空)。

參見圖1M，顯示的是例如可以沿著線性傳送室416的縱軸X之範例性處理工具100H的示意圖。於圖1M所示之揭示實施例的方面，工具介面區12可以代表性地連接到線性傳送室416。在此方面，介面區12可以界定線性傳送室416的一末端。如圖1M所見，線性傳送室416可以具有另一工件進入/離開站412，其舉例而言在相反於介面站12的末端。於其他方面，可以設有其他的進入/離開站以對傳送室插入/移除工件。於一方面，介面區12和進入/離開站412可以允許從工具載入和卸載工件。於其他方面，工件可以從一末端載入工具中並且從另一末端移除。於一方面，線性傳送室416可以具有一或更多個轉移室模組18B、18i。每個室模組可以能夠維持隔離或控制的氣體(譬如N₂ 、潔淨空氣、真空)。如之前所注意，圖1M所示之傳送室模組18B、18i、載入鎖定器模組56A、56和形成線性傳送室416之工件站的架構/排列只是範例性的，並且於其他方面，傳送室可以具有或多或少的模組，其以任何意欲的模組化排列來配置。於所示方面，站412可以是載入鎖定器。於其他方面，載入鎖定器模組可以位在末端進入/離開站(類似於站412)之間，或者鄰接的傳送室模組(類似於模組18i)可以建構成操作為載入鎖定器。

也如之前所注意，傳送室模組18B、18i具有位在當中之一或更多個對應的基板傳送裝置26B、26i，其可以包括在此所述之揭示實施例的一或更多個方面。個別傳送室模組18B、18i的基板傳送裝置26B、26i可以偕同運作以在傳送室中提供線性分布的工件傳送系統420。在此方面，基板傳送裝置26B可以具有大致為選擇性順服的關節化機器人手臂(selective compliant articulation robot arm，SCARA)的架構(雖然於其他方面，傳送臂可以具有如下所述之任何其他意欲的排列)。

於圖1M所示之揭示實施例的方面，傳送裝置26B的臂和/或末端實施器可以排列成提供可稱之為快速切換排列，其允許傳送是從拾取/放置位置來迅速切換晶圓。基板傳送裝置26B可以具有任何適合的驅動區(譬如同軸排列的驅動軸桿、邊靠邊的驅動軸桿、水平相鄰的馬達、垂直堆疊的馬達…等)，以提供任何適合數目的自由度給每個臂(譬如繞著肩和肘關節的獨立旋轉而具有Z軸運動)。如圖1M所見，在此方面，模組56A、56、30i可以居間插入地位在轉移室模組18B、18i之間，並且界定適合的處理模組、(多個)載入鎖定器、(多個)緩衝站、(多個)計量站或任何其他意欲的(多個)站。舉例而言，居間插入型模組(例如載入鎖定器56A、56和工件站30i)皆具有靜止的工件支撐/擱架56S1、56S2、30S1、30S2，其與基板傳送裝置偕同運作以實施沿著傳送室的線性軸X將工件傳送通過傳送室的長度。舉例來說，(多個)工件可以藉由介面區12而載入線性傳送室416中。(多個)工件可以用介面區的基板傳送裝置15而定位在載入鎖定器模組56A的(多個)支撐上。載入鎖定器模組56A中的(多個)工件可以藉由模組18B中的基板傳送裝置26B而在載入鎖定器模組56A和載入鎖定器模組56之間移動，並且以類似和接連的方式而藉由(模組18i中的)基板傳送裝置26i來在載入鎖定器56和工件站30i之間移動，以及藉由模組18i中的基板傳送裝置26i而在站30i和站412之間移動。這過程可以整個或部分逆轉以在相反方向上移動(多個)工件。因此，在一方面，工件可以在沿著軸X的任何方向上移動而沿著傳送室到任何位置，並且可以載入和卸載於連通到傳送室之任何意欲的模組(做處理或別的事)。於其他方面，具有靜止之工件支撐或擱架的居間插入型傳送室模組可以不設在傳送室模組18B、18i之間。於此等方面，鄰接之傳送室模組的基板傳送裝置可以將工件直接從一末端實施器或一傳送臂通到另一基板傳送裝置的末端實施器或傳送臂以將工件移動穿過傳送室。處理站模組可以透過多樣的沉積、蝕刻或其他類型的過程而在晶圓上操作，以在晶圓上形成電路或其他意欲的結構。處理站模組連接到傳送室模組以允許晶圓從傳送室通到處理站並且反之亦可。具有類似圖1D所示處理裝置的一般特徵之處理工具的適合範例描述於美國專利第8,398,355號，其先前整個併入以為參考。

現參見圖2A、2B、2C、2D，在一方面，基板傳送裝置104包括至少一驅動區(其也可以稱為驅動系統)200、200A、200B、200C和至少一機器人手臂300(見圖3A)。注意示範的基板傳送裝置104是範例性，並且於其他方面，可以具有大致類似於2014年12月12日申請而標題為「基板傳送裝置」之美國專利申請案第14/568,742號所述的任何適合架構，其揭示整個併於此以為參考。一或更多個機器人手臂300可以在任何適合的連接CNX耦合於如在此所述之某一驅動區200、200A~200C的個別驅動軸桿，如此則(多個)驅動軸桿的旋轉實施個別(多個)傳送臂300的移動。如下所將描述，在一方面，傳送臂300可與許多不同之可交換的傳送臂300交換，如此以在驅動區的連接CNX將一傳送臂切換成另一傳送臂。

至少一驅動區200、200A、200B、200C安裝於處理裝置100A~100H之任何適合的框架。於一方面，如上所注意，基板傳送裝置104可以用任何適合的方式而安裝於線性滑動器144(圖1C)或套臂143，其中線性滑動器144和/或套臂143具有大致類似於在此所述之驅動區200、200A、200B、200C的驅動區。至少一驅動區200、200A、200B、200C可以包括共同的驅動區，其所包括的框架200F容罩著Z軸驅動器270和旋轉驅動區282中的一或更多者。框架200F的內部200FI可以用任何適合的方式所密封，如下所將描述。於一方面，Z軸驅動器可以是建構成沿著Z軸來移動傳送臂314、315、316、317、318之任何適合的驅動器。Z軸驅動器在圖2A示範成螺桿型驅動器，但於其他方面，驅動器可以是任何適合的線性驅動器，例如線性致動器、壓電馬達…等。旋轉驅動區282可以建構成任何適合的驅動區，舉例而言例如諧波驅動區。舉例來說，旋轉驅動區282可以包括任何適合數目之同軸排列的諧波驅動馬達280，例如圖2B所可見，其中驅動區282舉例而言包括三同軸排列的諧波驅動馬達280、280A、280B。於其他方面，驅動區282之驅動器的位置可以是邊靠邊和/或呈同軸排列。於一方面，圖2A所示的旋轉驅動區282包括用於驅動軸桿280S的一諧波驅動馬達280；然而，於其他方面，驅動區可以包括任何適合數目的諧波驅動馬達280、280A、280B(圖2B)，其舉例而言對應於同軸驅動系統中之任何適合數目的驅動軸桿280S、280AS、280BS(圖2B)。

諧波驅動馬達280可以具有高容量輸出軸承，使得鐵磁性流體密封276、277的組件係置中且由諧波驅動馬達280所至少部分支撐，而在基板傳送裝置104之意欲的旋轉T和延伸R移動期間有足夠的穩定度和淨空。注意鐵磁性流體密封276、277可以包括幾個部分，其形成大致同心的同軸密封，如下所將描述。於此範例，旋轉驅動區282包括外殼281，其容罩著一或更多個驅動馬達280，它們可以大致類似於上面和/或美國專利第6,845,250、5,899,658、5,813,823和5,720,590號所述，其揭示整個併於此以為參考。鐵磁性流體密封276、277可以允許有公差以密封驅動軸桿總成中的每個驅動軸桿280S、280AS，280BS。於一方面，可以不設有鐵磁性流體密封。舉例而言，驅動區282可以包括驅動器，其所具有的定子大致密封隔離於當中操作傳送臂的環境，而其轉子和驅動軸桿分享當中操作臂的環境。沒有鐵磁性流體密封並且可以用於揭示實施例的諸多方面之驅動區的適合範例包括來自Brooks自動公司的MagnaTran^® 7和MagnaTran^® 8機器人驅動區，其可以具有密封罐(sealed can)排列，如下所將描述。注意(多個)驅動軸桿280S、280AS、280BS也可以具有中空架構(譬如具有沿著驅動軸桿中央的縱向孔)，以允許電線290或任何其他適合的物體通過驅動總成以連接到例如另一驅動區，如2016年7月7日申請之美國專利申請案第15/110,130號而在2016年11月10日公布為美國專利公開案第2016/0325440號所述，其揭示整個併於此以為參考。任何適合的位置編碼器、控制器和/或至少一傳送臂314、315、316、317、318可安裝於驅動區200、200A、200B、200C。如所可理解，驅動區200、200A、200B、200C的每個驅動馬達可以包括任何適合的編碼器，其建構成偵測個別馬達的位置，以決定每個傳送臂314、315、316、317、318之末端實施器314E、315E、316E、317E1、317E1、318E1、318E2的位置。

於一方面，外殼281可以安裝於運輸器270C，其耦合於Z軸驅動器270，使得Z軸驅動器270沿著Z軸來移動運輸器(和位在上面的外殼281)。如所可理解，為了使當中操作傳送臂314、315、316、317、318的控制氣體密封隔離於驅動區200、200A、200B、200C的內部200FI(其可以操作於大氣壓力ATM環境)，驅動區200、200A、200B、200C可以包括上述鐵磁性流體密封276、277和波紋管密封275中的一或更多者。波紋管密封275可以具有耦合於運輸器270C的一末端和耦合於任何適合之部分框架200F的另一末端，如此則框架200F的內部200FI與當中操作傳送臂314、315、316、317、318的控制氣體有所隔離。

於其他方面，如上所注意，驅動器所具有的定子係密封隔離於當中操作傳送臂的氣體而無鐵磁性流體密封，例如來自Brooks自動化公司的MagnaTran^® 7和MagnaTran^® 8機器人驅動區，其可以設在運輸器270C上。舉例而言，也參見圖2C和2D，旋轉驅動區282建構成致使馬達定子密封隔離於當中操作傳送臂的環境，而馬達轉子分享當中操作傳送臂的環境。參見圖2C，示範的是三軸向旋轉驅動區282。在此方面，有三馬達280’、280A’、280B’，每一者具有耦合於個別驅動軸桿280S、280AS、280BS的轉子280R’、280AR’、280BR’。每個馬達280’、280A’、280B’也包括個別的定子280S’、280AS’、280BS’，其可以藉由個別的罐密封280SC、280ACS、280BCS而密封隔離於當中操作(多個)傳送臂的氣體。如所可理解，可以設有任何適合的編碼器/感應器以決定驅動軸桿和(多個)驅動軸桿所操作之(多個)臂的位置。如所可理解，在一方面，圖2C所示範之馬達的驅動軸桿可以不允許電線290饋通；而於其他方面，可以設有任何適合的密封，如此則電線舉例而言可以通過圖2C所示範之馬達的中空驅動軸桿。

圖2D所示範的驅動區200C包括四馬達的嵌套或同心架構，使得四驅動軸桿126S1~126S4同軸排列，並且四馬達126M1~126M4以嵌套式同軸排列來排列。舉例而言，馬達126M1嵌套(譬如徑向包圍)在馬達126M2內，並且馬達126M3嵌套在馬達126M4內。嵌套馬達126M1、126M2相關於嵌套馬達126M3、126M4而同軸排列，如此則嵌套馬達126M1、126M2同軸配置在嵌套馬達126M3、125M4上方。然而，應了解馬達126M1~126M4可以具有任何適合的排列，例如堆疊排列、邊靠邊或同心排列，如圖2D所示。於其他方面，馬達可以是低輪廓之平坦或「煎餅」(pancake)型機器人驅動架構，其中馬達以大致類似於以下美國專利所述的方式而彼此同心嵌套：2011年8月30日頒發而標題為「具有整合於室壁之馬達的基板處理裝置」的美國專利第8,008,884號、2012年10月9日頒發而標題為「具有磁性轉軸軸承的機器人驅動器」的美國專利第8,283,813號，其揭示整個併於此以為參考。

雖然馬達示範成旋轉馬達，不過於其他方面，可以使用任何適合的(多個)馬達和/或適合的(多個)驅動傳動器，舉例而言例如直接驅動線性馬達、線性壓電馬達、線性電感馬達、線性同步馬達、有刷或無刷線性馬達、線性步進馬達、線性伺服馬達、磁阻馬達…等。舉例而言，適合之線性馬達的範例描述於2011年10月31日申請而標題為「具有Z運動和關節臂的線性真空機器人」的美國專利申請案第13/286,186號、2011年6月13日申請而標題為「基板處理裝置」的申請案第13/159,034號、2011年3月8日頒發而標題為「傳送和處理基板的裝置和方法」的美國專利第7,901,539號、2012年10月23日頒發而標題為「傳送和處理基板的裝置和方法」的美國專利第8,293,066號、2013年4月16日頒發而標題為「具有Z運動和關節臂的線性真空機器人」的美國專利第8,419,341號、2009年8月18日頒發而標題為「基板處理裝置」的美國專利第7,575,406號、2011年6月14日頒發而標題為「基板處理裝置」的美國專利第7,959,395號，其揭示整個併於此以為參考。

現參見圖1D和1G~1J，套臂143可以包括任何適合的(多個)臂連桿機構。臂連桿機構的適合範例舉例而言可以發現於2009年8月25日頒發的美國專利第7,578,649號、1998年8月18日頒發的第5,794,487號、2011年5月24日頒發的第7,946,800號、2002年11月26日頒發的第6,485,250號、2011年2月22日頒發的第7,891,935號、2013年4月16日頒發的第8,419,341號、2011年11月10日申請而標題為「雙臂機器人」的美國專利申請案第13/293,717號、2013年9月5日申請而標題為「具有Z運動和關節臂的線性真空機器人」的第13/861,693號，其揭示皆整個併於此以為參考。於揭示實施例的諸多方面，每個基板傳送裝置104的至少一傳送臂300、套臂143和/或線性滑動器144可以衍生自習用的SCARA臂型設計，其包括上臂、帶驅動的前臂、帶侷限的末端實施器；或者衍生自伸縮臂或任何其他適合的臂設計，例如直角坐標線性滑動臂314(圖3B)。傳送臂的適合範例舉例而言可以發現於2008年5月8日申請而標題為「利用機械切換機構而具有多個可移動臂的基板傳送裝置」的美國專利申請案第12/117,415號、100G年1月19日頒發的美國專利第7,648,327號，其揭示整個併於此以為參考。

傳送臂300(其中多個臂包括於基板傳送裝置104中)的操作可以彼此獨立(譬如每個臂的延伸/撤回係獨立於其他臂)、可以透過空程切換來操作、或者可以用任何適合方式而可操作地連結成致使臂分享至少一共同的驅動軸。空程切換的適合範例舉例而言描述於2011年5月24日頒發的美國專利第7,946,800號、2014年6月17日頒發的美國專利第8,752,449號，其揭示整個併於此以為參考。任何適合的控制器(例如控制器110)以任何適合的方式而耦合於驅動區200、200A、200B、200C來驅動驅動區200、200A、200B、200C，如此以實施(多個)傳送臂300的關節化。

現參見圖3A、3B、3D，在一方面，傳送裝置104的傳送臂300是具有末端實施器310的三連桿臂，其舉例而言具有二或三自由度，如圖3D所示，其中傳送臂300具有緊湊的架構，其佔地面積相較於臂伸出範圍而為緊湊，如將在此所述。傳送臂300包括上臂連桿302、前臂連桿305、第三臂連桿307(也稱為切截臂連桿)及末端實施器310，其彼此串聯耦合，如下所述。雖然圖示範三臂連桿，不過於其他方面，傳送臂300可以具有多於三個之串聯耦合的臂連桿，而末端實施器以類似相對於第三臂連桿307所述的方式而耦合於最後串聯耦合的連桿(亦即腕連桿臂，其大致類似於第三臂連桿307)且由最後串聯耦合的連桿所支撐。末端實施器310可以是雙頭型末端實施器(例如圖3B和4A所示)，其具有至少一基板固持位置310H1、310H2，而配置在末端實施器310之旋轉軸(譬如指軸KX)的相對側上。舉例而言，末端實施器310的至少基板固持位置310H1位在指軸KX的一側上，而末端實施器310的至少基板固持位置310H2位在指軸KX的相反側上，其中在指軸KX之相對側上的至少一基板固持位置310H1、310H2是在共同的轉移平面TP上(見圖3A)。在揭示實施例的這方面，傳送裝置104是由二軸(譬如二自由度)的驅動區91400所驅動(圖3C)，使得末端實施器310的旋轉從動於前臂連桿305的旋轉，並且切截臂連桿307的旋轉從動於上臂連桿302的旋轉，如下所將描述；其中二軸驅動區91400的一軸驅動上臂連桿302的旋轉，並且二軸驅動區91400的另一軸驅動前臂連桿305的旋轉。於其他方面，例如若傳送裝置104包括多於三個的臂連桿並且末端實施器耦合於此，則臂的旋轉可以從動於任何適合的方式，使得臂僅用二自由度的驅動區91400來繞著肩軸而延伸、撤回及旋轉。注意二軸驅動區91400可以大致類似於上述的驅動系統而僅有二驅動軸。舉例而言，驅動區91400可以包括第一馬達91403和第二馬達91404，各者包括個別的定子91403S、91404S和轉子91403R、91404R。定子91403S、91404S可以旋轉固定且安裝於驅動區91400的外殼91400H。轉子91403R可以安裝於驅動軸桿91402，並且轉子91404R可以安裝於驅動軸桿91401。雖然驅動軸桿顯示成同軸驅動軸桿，並且馬達顯示成一者堆疊在另一者上方，不過在揭示實施例的其他方面，驅動軸桿和馬達中的一或更多者可以具有邊靠邊排列，並且透過適合的傳動器(例如條帶、帶子、齒輪…等)而彼此耦合。驅動區91400也可以包括至少一Z軸驅動器91312，其垂直移動傳送裝置90100的整個臂總成，或者舉例而言垂直移動每個末端實施器85104、85105而垂直獨立於另一末端實施器85104、85105。

也參見圖3B和4A~4C，上臂連桿302、前臂連桿305及切截臂連桿307有不相等的長度。舉例而言，上臂連桿302具有從關節中央到關節中央(譬如從肩軸SX到肘軸EX)的長度L1，前臂連桿305具有從關節中央到關節中央(譬如從肘軸EX到腕軸WX)的長度L2，並且切截臂連桿307具有從關節中央到關節中央(譬如從腕軸EX到指軸KX)的長度L3，其中長度L3小於長度L1，並且長度L1小於長度L2。於其他方面，長度L1~L3(從關節中央到關節中央)可以是任何適合的長度。注意雖然肩軸SX和指軸KX可以示範成在撤回架構下(譬如圖3B所示)與傳送臂300同軸，不過於其他方面，肩軸SX和指軸KX可以在撤回架構下不與傳送臂300同軸；注意指軸KX相關於肩軸SX的位置可以取決於上臂連桿302、前臂連桿305及切截臂連桿307中之一或更多者的長度L1~L3。臂連桿長度L1~L3與末端實施器的長度L4(譬如其中長度L4是從指軸KX到末端實施器310的基板固持位置310H1、310H2)因而以及傳送臂300係建構成提供長伸出範圍，其能夠存取處理模組590的深陷式基板固持站500(見圖3D和5A)，其中深陷式基板固持站500配置在處理模組590內，如此則偏移距離DIST(亦即距離DIST是從傳送室580閘門(或槽縫)閥521(或通過)埠521P的內面520到深陷式基板固持站500而配置成沿著傳送臂300的延伸和撤回軸R)是與至少部分之固持腕關節(亦即在腕軸WX)的前臂連桿305長度L2、切截臂連桿307長度L3、延伸穿過傳送室閘門閥埠590P內面而從指軸KX之長度L4的末端實施器310(對於具有末端實施器的傳送臂300之小佔地面積的三連桿而言)的延伸係一致且被容納。傳送臂300的長伸出範圍相當於四連桿SCARA臂，後者的關節耦合四連桿SCARA臂的第二和第三連桿而橫越槽縫閥521的埠251P。

上臂連桿302、前臂連桿305及切截臂連桿307的不相等長度舉例而言可以允許臂總成有擺動直徑，而在撤回位置，則維持相同於上臂和前臂有相等長度之習用臂總成的擺動直徑。然而，揭示實施例中的傳送臂300之上臂連桿302、前臂連桿305及切截臂連桿307的不相等長度舉例而言所可允許的伸出範圍(亦即延伸)大於具有相同擺動直徑而具有相等長度連桿的臂，因此增加傳送臂300之伸出範圍對包含範圍的比例。舉例而言，傳送臂300 (因而和基板傳送裝置104)所具有的伸出範圍是針對具有上臂連桿302、前臂連桿305、切截臂連桿307及末端實施器310在撤回架構下(例如圖3D所示)之基板傳送裝置104的預定擺動直徑SD而言之基板傳送裝置104的最大伸出範圍，該最大伸出範圍使末端實施器310、其指軸KX及至少部分的切截臂連桿(包括腕軸WX)延伸穿過基板處理模組或裝置590的閘門(或槽縫)閥521(見圖5A)。圖3D顯示傳送臂300的擺動直徑SD(亦即圓圈F所示範的佔地面積)。如所可理解，SCARA臂的擺動直徑數值一般而言例如由基板固持器偏移、晶圓直徑、腕半徑或上臂之肘擺動半徑的組合所決定。因而，對於相同長度的基板固持器偏移來說，習用的SCARA臂和傳送臂300會具有大致相同的佔地面積。舉例而言，揭示實施例的前臂連桿305能夠長得比上臂連桿302和切截臂連桿307還長而達到系統侷限(譬如意欲的佔地面積)所建立的最大比例。附帶而言，於揭示實施例的諸多方面，上臂連桿302、前臂連桿305、切截臂連桿307和/或末端實施器310可以獨立地旋轉並且例如由像是驅動區200B、200C的個別馬達所驅動，如下所將描述。於替代選擇性實施例，一或更多個臂總成臂區可以不是獨立地旋轉，例如其中一或更多個臂連桿係從動或驅動於例如像是驅動區200、200A、200B、200C的個別自由度。以所有連桿可獨立地旋轉的範例來說，並且參見驅動區200C，上臂連桿302可以用類似於在此所述的方式而耦合於驅動軸桿12651，上臂連桿302可以透過如在此所述之任何適合的傳動器而耦合於驅動軸桿12652，切截臂連桿307可以藉由類似於在此所述之任何適合的傳動器而耦合於驅動軸桿12653，並且末端實施器310可以藉由類似於在此所述之任何適合的傳動器而耦合於驅動軸桿12564。

仍參見圖3A~4C，上臂連桿302舉例而言繞著肩軸SX而耦合於驅動軸桿91402，如此則驅動軸桿91402和上臂連桿302整個旋轉。前臂連桿305繞著肘軸EX而可旋轉地耦合於上臂連桿302。第三或切截臂連桿307繞著腕軸WX而可旋轉地耦合於前臂連桿305。末端實施器310繞著指軸KX而可旋轉地耦合於第三或切截臂連桿307 (亦即末端實施器310相對於第三連桿307來旋轉)，並且對齊於延伸和撤回軸R(譬如基板固持位置310HA、310H1的中央點沿著延伸和撤回軸R行走，見圖3B)。

如上所述，末端實施器310藉由任何適合的傳動器490而從動於前臂連桿305的旋轉。舉例而言，第一腕滑輪470繞著腕軸WX而旋轉固定於前臂連桿305。第二腕滑輪471繞著指軸KX而可旋轉地耦合於切截臂連桿307，並且經由一或更多個帶472而由第一腕滑輪470所驅動。帶472可以用類似於圖4E所示的方式而排列在相同高度/升高(亦即單一帶高度)，如此則切截臂連桿307和前臂連桿305在且相鄰腕軸WX的堆疊高度小於槽縫閥521之埠521P的高度(見圖5A)，如此則腕軸延伸穿過埠521P，如在此所述。第二腕滑輪471旋轉固定於末端實施器310，如此則第二腕滑輪471和末端實施器整個繞著指軸KX旋轉。第一腕滑輪470和第二腕滑輪471之間的直徑比例是在1：2附近。於其他方面，第一和第二腕滑輪可以具有任何適合的直徑比例。

前臂連桿透過任何適合的傳動器475而由驅動軸桿91401所驅動。舉例而言，驅動軸桿91401耦合於第一上臂滑輪460，如此則第一上臂滑輪460藉由驅動軸桿91401而整個旋轉。第二上臂滑輪461繞著肘軸EX而旋轉耦合於上臂連桿302，並且藉由帶462而以第一上臂滑輪來驅動。第二上臂滑輪461旋轉固定於前臂連桿305，如此則前臂連桿305和第二上臂滑輪是由驅動軸桿91401所驅動並且整個繞著肘軸EX旋轉。第一上臂滑輪460和第二上臂滑輪461之間的直徑比例是在1：1附近。於其他方面，第一上臂滑輪460和第二上臂滑輪461可以具有任何適合的直徑比例。

切截臂連桿307藉由任何適合的傳動器480而從動於上臂。舉例而言，第一前臂滑輪450旋轉固定於上臂連桿302，如此則藉由上臂連桿302而整個移動。第二前臂滑輪451(譬如第一中間滑輪)在滑輪軸PX(其位在肘軸EX和腕軸WX之間)可旋轉地耦合於前臂連桿305。第二前臂滑輪451透過帶454而由第一前臂滑輪450所驅動。第三前臂滑輪452(譬如第二中間滑輪)耦合於第二前臂滑輪451，如此則藉由第二前臂滑輪451而整個繞著滑輪軸PX旋轉。第四前臂滑輪453繞著腕軸而可旋轉地耦合於前臂連桿305，並且藉由帶455而以第三前臂滑輪452來驅動。第四前臂滑輪453耦合於切截臂連桿307，如此則第四前臂滑輪453和切截臂連桿307整個繞著腕軸WX旋轉。如此，則切截臂連桿407藉由雙組前臂滑輪而從動於上臂連桿302。於其他方面，雙組前臂滑輪可以用任何適合的方式而耦合於驅動區200A~200C的個別自由度，例如切截臂連桿307設有獨立的旋轉。在此，當傳送臂300在肩軸SX的相對側上雙向延伸時，如在此所述，第三或切截臂連桿307是用帶455(亦即其配置在單一帶高度上)而旋轉90°(譬如離開起始姿勢+/-45°)，其中傳送臂300的徑向延伸在肩軸SX的相對側上大致是對稱的。第一前臂滑輪450和第二前臂滑輪451之間的直徑比例是在1：2附近。於其他方面，第一前臂滑輪450和第二前臂滑輪451可以具有任何適合的直徑比例。第三前臂滑輪452和第四前臂滑輪453之間的直徑比例是在1：1附近。於一方面，第一前臂滑輪450和第四前臂滑輪453之間的直徑比例是在1：1附近，並且腕繞著腕軸的旋轉θ_WRA 對前臂繞著前臂軸的旋轉θ_FA 之比例是在1：2附近(亦即相對於譬如以二自由度驅動器而沿著延伸和撤回軸R來延伸和撤回)。於其他方面，第三前臂滑輪452和第四前臂滑輪453可以具有任何適合的直徑比例。於其他方面，可以僅有二前臂滑輪(譬如第一前臂滑輪450和第四前臂滑輪453，其中第四前臂滑輪453是由第一前臂滑輪450所驅動)。雙組前臂滑輪(譬如第一組是滑輪450、451，第二組是滑輪452、453)提供給至少切截臂連桿307有較僵直的運動(相較於以滑輪450來直接驅動滑輪453)，並且提供使用帶454、455的單一帶高度而允許使用較高的帶。雙組前臂滑輪也在前臂連桿305裡提供滑輪減速(亦即減少旋轉速度並且增加力矩)，如此以減少切截臂連桿307的高度和寬度而讓末端實施器310通過埠521P，如在此所述。在此，腕關節堆疊高度H3獨立於(亦即解耦於)降低的滑輪高度(譬如滑輪450、451、452的高度)，並且腕關節寬度497獨立於(亦即解耦於)降低的滑輪主半徑/直徑(譬如滑輪496的半徑496R/直徑496D)。帶454、455、462、472可以大致類似於1997年11月4日頒發的美國專利第5,682,795號、1998年7月14日頒發的第5,778,730號、2018年1月18日公布的美國專利公開案第2018/0019155號(申請案第15/634,87)所述，其揭示整個都併於此以為參考。

如圖3A和4A~4C所可見，切截臂連桿307和末端實施器310建構成致使末端實施器310的高度H1和切截臂連桿307的高度H2是在腕軸WX的堆疊高度輪廓366內，譬如腕軸WX(或腕關節)與耦合於腕軸WX的臂連桿(亦即腕連桿臂，其在一方面是第三或切截臂連桿307)分享相同的升高，如此則末端實施器310和腕軸WX之總堆疊高度H3的尺寸做成符合通過槽縫閥521(譬如埠520P)(譬如見圖4C、5A、5F)。舉例而言，腕軸WX大致包括在腕連桿臂(其在一方面是切截臂連桿307)的高度H2中。類似而言，指軸KX(或指關節)包括到腕連桿臂內並且與腕連桿臂分享相同的升高(譬如見圖4C)。參見圖4D，腕軸WX可以分享(亦即至少部分包括於)末端實施器310的寬度498，如此則末端實施器310和腕軸WX於末端實施器的直線移動中、在共同的一次(譬如邊靠邊一起)聯合通過槽縫閥521的埠521P。舉例而言，末端實施器310沿著延伸和撤回軸R延伸時，末端實施器310和腕軸WX的組合寬度499小於埠521P的寬度521W(見圖5A和5F)。

於一方面，切截臂連桿307包括形成槽縫307S的尖齒307T1、307T2(見圖4B和4C)，其尺寸做成致使至少部分的末端實施器310可旋轉地配置於槽縫307S內(見圖4A)以實現總堆疊高度H3。於其他方面，末端實施器310可以安裝在切截臂連桿之上(見圖6A)或之下，如此以實現總堆疊高度H3。也如所可見，末端實施器310繞著指軸KX的旋轉被切截臂連桿所侷限。注意驅動個別的共同組的滑輪之個別帶454、455、462、472的分裂帶454A、454B、455A、455B、462A、462B、472A、472B位在相同的高度/升高(亦即單一帶高度)，如圖4E所示範(也見於圖4D)。圖4E示範的帶455具有帶區(譬如分裂帶)455A、455B，其配置在滑輪452(和滑輪453)上的共同高度(亦即單一帶高度)以提供堆疊高度H3。帶454、455、462、472可以具有類似的排列，如此則使傳送臂300的堆疊高度最小化，相較於配置在共同滑輪上之不同高度的分裂帶而言則提供較小的轉移室高度。

譬如圖3A所示範，前臂連桿305在肘軸EX和腕軸WX之間的高度漸縮。舉例而言，前臂連桿305可以具有相鄰或在肘軸EX的高度H10和相鄰或在腕軸WX的高度H11。前臂連桿305的這漸縮連同末端實施器310和切截臂連桿307的架構提供了高度H3，其允許傳送臂300符合通過槽縫閥521(譬如埠520P)(見圖5A)，如上所述。上臂連桿302也可以在肩軸SX和肘軸EX之間具有漸縮高度。舉例而言，上臂連桿302可以具有相鄰或在肩軸SX的高度H12和相鄰或在肘軸EX的高度H13，如此則上臂連桿302在高度上漸縮。上臂連桿302的漸縮(譬如匹配漸縮架構)補足或相反於前臂連桿305的漸縮(譬如漸縮架構)，如此則至少部分的上臂連桿302和部分的前臂連桿305共平面，因此相較於臂連桿在高度上不漸縮的傳送臂而提供傳送臂300有緊湊的整體高度H20。

圖5A~5F是使傳送臂300在處理模組590、590A的深陷式基板固持站500之間延伸的範例性順序圖，該處理模組590、590A配置在肩軸SX的相對側上。在此，傳送臂300建構成在肩軸SX的相對側上沿著延伸和撤回軸R (其可以對齊於肩軸SX，如此以徑向延伸/撤回)雙向延伸(譬如從在肩軸的一側上完全延伸、經過傳送臂的起始姿勢、到在肩軸的相對側上完全延伸，見圖5A~5F，起始姿勢則示範於圖3B和5D)，而傳送臂300整個不繞著肩軸SX (譬如在θ(theta)方向)旋轉。在肩軸之相對側上沿著延伸和撤回軸R的雙向延伸是以大致連續的線性延伸來進行，其獨立於臂連桿302、305、307整個繞著肩軸SX的旋轉。隨著傳送臂300在肩軸SX的相對側上雙向延伸，指軸KX通過肩軸SX的中央上方，而臂連桿302、305、307整個不繞著肩軸SX旋轉(譬如這樣則傳送臂具有緊湊的架構)。舉例而言，也參見圖4C，為了延伸傳送臂300，驅動軸桿91401可以藉由驅動區200而維持靜止(或在相關於驅動軸桿91402的相反第二方向RT2上旋轉)，同時驅動軸桿91402是在第一旋轉方向RT1旋轉，如此造成上臂連桿302在第一旋轉方向RT1的旋轉。維持驅動軸桿91401靜止(或在第二方向RT2上旋轉驅動軸桿91401)則造成前臂連桿305和上臂連桿302之間的相對旋轉。前臂連桿305和上臂連桿302之間的相對旋轉則使第一前臂滑輪450驅動第二前臂滑輪451的旋轉，因而驅動切截臂連桿307的旋轉，如圖5A~5F所依序示範。注意於起始姿勢(見圖3B)，第三或切截連桿307大致對齊於(譬如一般而言重合於)前臂連桿305，如此則傳送臂300具有緊湊的架構。

參見圖5A~5F、7、8，將描述傳送基板的範例性方法。提供了基板傳送裝置104(圖8，方塊800)。上臂連桿302、前臂連桿305、切截臂連桿307及末端實施器310的延伸或撤回是以驅動系統200(或任何驅動系統200A~200C)來實施，如此則腕軸WX延伸穿過槽縫閥521的埠521P(圖8，方塊810)。舉例而言，如圖5A~5F所示，操作驅動區200(或取決於自由度的數目，傳送臂300是由驅動區200A~200C所驅動)，如在此所述，以在肩軸SX的第一側上沿著延伸和撤回軸R來延伸傳送臂300(圖7，方塊700)，而拾取或放置基板S來往於深陷式基板固持站500。傳送臂300藉由驅動區200而延伸，如此則腕軸WX通過處理模組590之閘門閥251的埠521P而到處理模組590內，如圖5B所示(圖7，方塊710)。在此，切截臂連桿307繞著指軸KX旋轉，以在處理模組590裡提供傳送臂300有延伸的伸出範圍來存取至少深陷式基板固持站500。基板以任何適合的方式(例如在末端實施器310和深陷式基板固持站500之間的相對Z軸移動)而拾取或放置來往於處理模組590的深陷式基板固持站500(圖7，方塊720)。操作驅動區200，如在此所述，以沿著延伸和撤回軸R而從處理模組590撤回傳送臂300，如圖5B和5C所示(圖7，方塊730)。傳送臂300整個不繞著肩軸SX旋轉，驅動區200則可以操作成在肩軸SX的第二相對側上沿著延伸和撤回軸R來延伸傳送臂300，如圖5D和5E所示(圖7，方塊740)，以拾取或放置基板到處理模組590A的深陷式基板固持站500。在此，處理模組590A配置在傳送室580之相對於處理模組590的一側上，如此則共同的延伸和撤回軸R沿著大致直線路徑而延伸穿過二處理模組590、590A的深陷式基板固持站500。傳送臂300是由驅動區200所延伸，如此則腕軸WX通過處理模組590A之閘門閥251的埠521P並且進入處理模組590A內，如圖5B所示(圖7，方塊750)。在此，再度而言，切截臂連桿307繞著指軸KX旋轉，以在處理模組590A裡提供傳送臂300有延伸的伸出範圍來存取至少深陷式基板固持站500。基板以任何適合的方式(例如末端實施器310和深陷式基板固持站500之間的相對Z軸移動)而拾取或放置來往於處理模組590A的深陷式基板固持站500(圖7，方塊760)。操作驅動區200，如在此所述，而以類似於圖5B和5C所示的方式來沿著延伸和撤回軸R從處理模組590A撤回傳送臂300(圖7，方塊770)。傳送臂300可以整個繞著肩軸SX旋轉，如此則傳送臂300沿著任何其他適合的延伸和撤回軸來延伸，例如延伸和撤回軸R1(見圖5F)，其與延伸和撤回軸R成一角度，以傳送基板來往於可存取自傳送室580的任何意欲位置。

如上所注意，第一腕滑輪470旋轉固定於前臂連桿305，並且切截臂連桿307和前臂連桿305之間的相對旋轉則使第一腕滑輪470驅動第二腕滑輪471的旋轉，因而驅動末端實施器310的旋轉。上臂連桿302、前臂連桿305及切截臂連桿307之間的相對旋轉使得末端實施器310定位成繞著指軸KS旋轉且沿著延伸和撤回軸，如此則末端實施器310所固持的基板S是以意欲的預定旋轉指向(譬如在深陷式基板站500不須進一步旋轉基板S來處理基板)而放置在深陷式基板站500。為了繞著θ軸來旋轉傳送臂，驅動軸桿91401、91402以大致相同速度、在相同方向上旋轉以改變末端實施器310的延伸/撤回方向。

雖然上面範例提供了二自由度的驅動系統，不過應了解第三自由度(或更多自由度)可以加到驅動區以主動驅動第一腕滑輪470，如此則末端實施器310以第三自由度而繞著指軸KX來獨立地驅動，如圖6A~6E所示範。在此，經由上臂連桿302和前臂連桿305而設有另一傳動器670(圖6B為了簡潔省略了傳動器480)，其可以大致類似於傳動器475和480(然而滑輪不旋轉固定於上臂連桿302或前臂連桿305)，以將第一腕滑輪470舉例而言耦合於第三驅動軸桿(例如圖2C所示範的驅動軸桿280AS，其中驅動軸桿280BS雷同於驅動軸桿91401，並且驅動軸桿280S雷同於驅動軸桿91402)。在此，用於驅動切截臂連桿307和末端實施器310的傳動器可以包括低輪廓的滑輪和帶，如2018年1月18日公布的美國專利公開案第2018/0019155號(申請案第15/634,87)所述，其揭示整個併於此以為參考。於其他方面，上臂連桿302、前臂連桿305、切截連桿307及末端實施器310中的每一者以驅動區(例如驅動區200C)的個別自由度而獨立地旋轉驅動，如上所述。

於一方面，傳送臂300可以大致類似於上面所述，然而末端實施器可以安裝在切截臂連桿307之上或之下，如此則末端實施器310的旋轉不再由切截臂連桿307所侷限。

應了解前面的敘述只在示範揭示實施例的諸多方面。熟於此技術者可以設計出多樣的替代選擇和修改，而不偏離揭示實施例的諸多方面。據此，揭示實施例的諸多方面打算含括落於所附申請專利範圍裡的所有此種替代選擇、修改和變異。進一步而言，相異之申請專利範圍附屬項或獨立項所引述的不同特徵並非指示無法有利地使用這些特徵的組合，此種組合仍維持在本發明之諸多方面的範圍裡。

12:工具介面區 15:基板傳送裝置 18B、18i:轉移室模組 26B、26i:基板傳送裝置 30i:模組、工件站 30S1、30S2:工件支撐/擱架 56、56A:載入鎖定器模組 56S1、56S2:工件支撐/擱架 100A~100H:處理裝置 100E1、100E2:傳送室末端 100F1~100F8:傳送室小面 100S1、100S2:傳送室側面 101:大氣壓前端 102、102A~102E:真空載入鎖定器 103:真空後端 104:基板傳送裝置 105:載入埠模組 106:迷你環境 107:載入埠 108:轉移機器人 110:控制器 121、122:套桿 125A~125F:傳送室 126m1~126m4:馬達 126S1~126S4:驅動軸桿 130:處理站 130S:處理站 130T1~130T8:處理站 143:套臂 144:線性運輸器、線性滑動器 200、200A~C:驅動區 200F:框架 200F1:內部 270:Z軸驅動器 270C:運輸器 275:波紋管密封 276、277:鐵磁性流體密封 280、280’:諧波驅動馬達 280A、280A’:諧波驅動馬達 280ACS:罐密封 280AR’:轉子 280AS:驅動軸桿 280AS’:定子 280B、280B’:諧波驅動馬達 280BCS:罐密封 280BR’:轉子 280BS:驅動軸桿 280BS’:定子 280CS:罐密封 280R’:轉子 280S:驅動軸桿 280S’:定子 281:外殼 282:旋轉驅動區 290:電線 300:機器人手臂、傳送臂 302:上臂連桿 305:前臂連桿 307:第三臂連桿、切截臂連桿 307S:槽縫 307T1、307T2:尖齒 310:末端實施器 310H1、310H2:基板固持位置 366:堆疊高度輪廓 412:工件進入/離開站 416:線性傳送室 450:第一前臂滑輪 451:第二前臂滑輪 452:第三前臂滑輪 453:第四前臂滑輪 454:帶 454A、454B:分裂帶 455:帶 455A、455B:分裂帶 460:第一上臂滑輪 461:第二上臂滑輪 462:帶 462A、462B:分裂帶 470:第一腕滑輪 471:第二腕滑輪 472:帶 472A、472B:分裂帶 475:傳動器 480:傳動器 490:傳動器 497:腕關節寬度 496D:直徑 496R:半徑 498:寬度 499:組合寬度 500:深陷式基板固持站 520:內面 521:閘門(或槽縫)閥 521P:閘門閥埠 521W:寬度 580:傳送室 590、590A:處理模組 670:傳動器 700~770:傳送基板的方法 800~810:傳送基板的方法 2012:工具介面區 2050、2060、2070:介面 2080:晶圓傳送器 3018、3018A、3018I、3018J:傳送室模組 91312:Z軸驅動器 91400:驅動區 91400H:外殼 91401、91402:驅動軸桿 91403:第一馬達 91403R:轉子 91403S:定子 91404:第二馬達 91404R:轉子 91404S:定子 ATM:大氣壓力 C:卡匣、基板載體 CNX:連接 DIST:偏移距離 EX:肘軸 F:佔地面積 H1~H3、H10~H13、H20:高度 KX:指軸 L1~L4:長度 PM:處理模組 PX:滑輪軸 R、R1:延伸和撤回軸 RT1:第一旋轉方向 RT2:第二旋轉方向 S:基板 SD:擺動直徑 SV:槽縫閥 SX:肩軸 T:旋轉 TP:轉移平面 WRP:晶圓/基板休止平面 WX:腕軸 X:縱軸 Z:垂直方向 θ:繞著肩軸的旋轉 θ_FA:前臂繞著前臂軸的旋轉 θ_WRA:腕繞著腕軸的旋轉

以下敘述配合伴隨圖式來解釋揭示實施例的前述方面和其他特徵，其中：圖1A~1D是依據揭示實施例的諸多方面之基板處理裝置的示意圖；圖1E和1F是依據揭示實施例的諸多方面之圖1A~1D的部分基板處理裝置的示意圖；圖1G~1M是依據揭示實施例的諸多方面之基板處理裝置的示意圖；圖2A~2D是依據揭示實施例的諸多方面之部分基板傳送驅動區的示意圖；圖3A~3D是依據揭示實施例的諸多方面之基板傳送裝置的示意圖；圖4A~4E是依據揭示實施例的諸多方面之部分基板傳送裝置的示意圖；圖5A~5F是依據揭示實施例的諸多方面的基板傳送裝置之延伸/撤回順序的範例性圖示；圖6A~6E是依據揭示實施例的諸多方面之基板傳送裝置的示意圖；圖7是依據揭示實施例的諸多方面之基板傳送裝置的範例性操作流程圖；以及圖8是依據揭示實施例的諸多方面之範例性方法的流程圖。

104:基板傳送裝置

200:驅動區

300:機器人手臂、傳送臂

302:上臂連桿

305:前臂連桿

307:第三臂連桿、切截臂連桿

310:末端實施器

499:組合寬度

500:深陷式基板固持站

520:內面

521:閘門(或槽縫)閥

521P:閘門閥埠

521W:寬度

580:傳送室

590:處理模組

DIST:偏移距離

EX:肘軸

R:延伸和撤回軸

RT1:第一旋轉方向

RT2:第二旋轉方向

S:基板

SX:肩軸

WX:腕軸

θ:繞著肩軸的旋轉

Claims

一種基板處理裝置，其包括：框架；傳送裝置，其連接到該框架，該傳送裝置具有：上臂連桿；繞著肘軸而可旋轉地耦合於該上臂連桿的前臂連桿；繞著腕軸而可旋轉地耦合於該前臂連桿的至少一第三臂連桿；以及繞著指軸而可旋轉地耦合於該第三臂連桿的末端實施器；以及至少二自由度的驅動系統，其可操作地連接到該上臂連桿、該前臂連桿及該第三臂連桿中的至少一者以實施該末端實施器的延伸和撤回，其中該末端實施器的高度是在該腕軸的堆疊高度輪廓裡，如此則該末端實施器和腕軸之總堆疊高度的尺寸做成符合通過槽縫閥。
如申請專利範圍第1項的基板處理裝置，其中該第三臂連桿的長度小於該上臂連桿的長度，並且該上臂連桿的該長度小於該前臂連桿的長度。
如申請專利範圍第1項的基板處理裝置，其中該末端實施器的旋轉從動於該前臂連桿的旋轉，並且該第三臂連桿的旋轉從動於該上臂連桿的旋轉。
如申請專利範圍第1項的基板處理裝置，其中：該上臂連桿在肩軸可旋轉地耦合於該二自由度的驅動系統；該末端實施器是雙頭型末端實施器；以及該傳送裝置建構成在該肩軸的相對側上雙向延伸，而該傳送裝置整個不繞著該肩軸來旋轉。
如申請專利範圍第1項的基板處理裝置，其中該第三臂連桿包括槽縫，其建構成接收至少部分的該末端實施器，如此則該末端實施器在該槽縫裡可旋轉地耦合於該第三臂連桿。
如申請專利範圍第1項的基板處理裝置，其中該末端實施器配置在該第三臂連桿之上或之下。
如申請專利範圍第1項的基板處理裝置，其中：該前臂連桿是漸縮架構；以及該上臂連桿具有匹配漸縮架構，其建構成補足該前臂連桿的該漸縮架構，如此則至少部分的該上臂連桿和部分的該前臂連桿共平面。
如申請專利範圍第1項的基板處理裝置，其中該第三臂連桿透過配置在該前臂連桿裡的雙組前臂滑輪而從動於該上臂連桿。
如申請專利範圍第1項的基板處理裝置，其中該傳送裝置的延伸和撤回軸通過該傳送裝置之旋轉肩軸的中央上方。
如申請專利範圍第1項的基板處理裝置，其中該傳送裝置建構成在該傳送裝置之肩軸的相對側上雙向延伸，其中該傳送臂的徑向延伸在該肩軸的該相對側上大致對稱。
如申請專利範圍第1項的基板處理裝置，其中該末端實施器在該傳送裝置的整個延伸和撤回範圍裡都維持對齊於延伸和撤回軸。
如申請專利範圍第1項的基板處理裝置，其中該第三臂連桿在該傳送裝置的起始姿勢係大致對齊於該前臂連桿。
如申請專利範圍第1項的基板處理裝置，其中該第三臂連桿是由具有單一帶高度的帶式傳動器所驅動。
一種基板處理裝置，其包括：框架；傳送裝置，其連接到該框架，該傳送裝置具有：上臂連桿；繞著肘軸而可旋轉地耦合於該上臂連桿的前臂連桿；繞著腕軸而可旋轉地耦合於該前臂連桿的至少一第三臂連桿；以及繞著指軸而可旋轉地耦合於該第三臂連桿的末端實施器；以及驅動系統，其可操作地連接到該上臂連桿、該前臂連桿及該第三臂連桿中的至少一者以實施該末端實施器的延伸和撤回，其中該傳送裝置具有伸出範圍，其為該上臂連桿、前臂連桿、第三臂連桿及末端實施器在撤回架構下對於該傳送裝置的預定擺動直徑之該傳送裝置的最大伸出範圍，該最大伸出範圍使該末端實施器、其指軸及至少部分的該第三臂連桿(包括該腕軸)延伸穿過該基板處理裝置的槽縫閥。
如申請專利範圍第14項的基板處理裝置，其中該驅動系統是二自由度的驅動系統。
如申請專利範圍第15項的基板處理裝置，其中該末端實施器的旋轉從動於該前臂連桿的旋轉，並且該第三臂連桿的旋轉從動於該上臂連桿的旋轉。
如申請專利範圍第14項的基板處理裝置，其中該驅動系統是三自由度的驅動系統。
如申請專利範圍第14項的基板處理裝置，其中該驅動系統是四自由度的驅動系統。
如申請專利範圍第14項的基板處理裝置，其中該第三臂連桿的長度小於該上臂連桿的長度，並且該上臂連桿的該長度小於該前臂連桿的長度。
如申請專利範圍第14項的基板處理裝置，其中：該上臂連桿在肩軸可旋轉地耦合於該驅動系統；該末端實施器是雙頭型末端實施器；以及該傳送裝置建構成在該肩軸的相對側上雙向延伸，而該傳送裝置整個不繞著該肩軸來旋轉。
如申請專利範圍第14項的基板處理裝置，其中該第三臂連桿包括槽縫，其建構成接收至少部分的該末端實施器，如此則該末端實施器在該槽縫裡可旋轉地耦合於該第三臂連桿。
如申請專利範圍第14項的基板處理裝置，其中該末端實施器配置在該第三臂連桿之上或之下。
如申請專利範圍第14項的基板處理裝置，其中：該前臂連桿是漸縮架構；以及該上臂連桿具有匹配漸縮架構，其建構成補足該前臂連桿的該漸縮架構，如此則至少部分的該上臂連桿和部分的該前臂連桿共平面。
一種傳送基板的方法，其包括：提供連接到框架的傳送裝置，該傳送裝置具有：上臂連桿；繞著肘軸而可旋轉地耦合於該上臂連桿的前臂連桿；繞著腕軸而可旋轉地耦合於該前臂連桿的至少一第三臂連桿；以及繞著指軸而可旋轉地耦合於該第三臂連桿的末端實施器；以及以二自由度的驅動系統來實施該上臂連桿、該前臂連桿、該第三臂連桿及該末端實施器的延伸或撤回，如此則該腕軸延伸穿過基板處理裝置的槽縫閥；其中該末端實施器的高度是在該腕軸的堆疊高度輪廓裡，如此則該末端實施器和腕軸之總堆疊高度的尺寸做成符合通過該槽縫閥。
如申請專利範圍第24項的方法，其中該傳送裝置具有伸出範圍，其為該上臂連桿、前臂連桿、第三臂連桿及末端實施器在撤回架構下對於該傳送裝置的預定擺動直徑之該傳送裝置的最大伸出範圍，該最大伸出範圍使該末端實施器、其指軸及至少部分的該第三臂連桿(包括該腕軸)延伸穿過該基板處理裝置的該槽縫閥。
如申請專利範圍第24項的方法，其進一步包括：在該傳送裝置之肩軸的相對側上雙向延伸該上臂連桿、該前臂連桿、該第三臂連桿及該末端實施器，而該傳送裝置整個不繞著該肩軸來旋轉。