TW202202427A - 具有腔室對接系統之移動搬運車上的協同機器人系統 - Google Patents

Abstract

一種服務半導體設備用的機器人系統包含搬運車框架。臂支撐框架係固定至搬運車框架且係耦合至機器人手臂。臂框架係藉由鉸鏈而在第一端連接至臂支撐框架並在第二端連接至固定件連接介面。固定件連接介面連接至半導體設備的對接固定件。臂鎖機構係附接至臂支撐框架，臂支撐框架係用以在臂框架旋轉至延伸位置或折疊位置時鎖定臂框架。固定件連接介面在臂框架被鎖定至延伸位置中時將搬運車框架連接至半導體設備。

Description

具有腔室對接系統之移動搬運車上的協同機器人系統

本發明之實施例係關於在半導體製造設施使用機器人自動化維護操作的系統及方法。

基板在一或多個處理室中經歷各種製造操作而產生半導體電子裝置。處理模組可為叢集設備的一部分而叢集設備可為製造設施的一部分。各種製造操作可在單一叢集設備內的處理模組中進行。或者，製造操作中的某些者可在第一叢集設備的處理模組中進行而其他製造操作可在第二叢集設備的處理模組中進行。在裝置製造處理中使用處理模組的數目及叢集設備的數目，藉著一次處理複數基板又同時確保一致性地維持電子裝置的品質，以改善良率。為了維持電子裝置之品質的一致性，處理模組必須時常受到維護。在某些情況中，維護的頻率可取決於處理模組已操作的時數及在處理模組中進行的操作的類型。取決於操作的時數及進行之操作的類型，某些處理模組可能需要較頻繁的服務(如每月一次、每雙週一次、每天一次、特定時間或操作次數後一次等)但其他處理模組可能需要較不頻繁的服務。

取決於用以處理晶圓而產生電子裝置之製造設施的規模，可能有數以百計或數以千計的處理模組分佈於不同叢集設備內。由於不同處理模組進行不同類型之操作，追蹤處理模組的維護及服務許多處理模組變成複雜又耗時的處理。目前，處理模組的維護追蹤及服務係由人力手動完成。又，某些維護操作極特定且需要服務人員依循特定的維護模式。由於大量的處理模組及維護頻率，對於服務人員而言此些任務可能是重覆性的。不幸地，人力進行的重覆性任務很容易發生人為疏失。例如，某些任務需要服務人員組裝或拆卸具有許多子部件的處理模組系統。不幸地，即便是最高度訓練有素的人員也會累、或忘記以適當方式進行特定的任務、或以不當的順序進行任務。

在服務處理室期間所發生的人為疏失可能和昂貴且未排程的設備停機時間相關聯。此外，在製造設施的受限工作空間內使用工具(如鎖緊螺栓用之轉矩板手) 進行手動操作需要超乎平均之體能強度。

又，某些經常的服務任務需要人員在設備安裝及維護期間取得量測值。受過訓練的人員通常使用昂貴的訂製儀器取得量測值。然而，此類量測值的精準度並非僅取決於儀器的解析度，亦取決於操作人員的技巧水準。是以，此些量測操作亦容易發生人為疏失。

例如，操作人員進行的日常維護操作任務為處理模組的內部清理。清理操作係以下列方式進行：使勁地擦洗處理模組之內壁以釋出黏著至側壁的聚合物沉積物，然後利用浸於溶劑中的擦拭布清除釋出的粒子。此為耗費人力且耗時的操作。又，由於處理模組中所用的化學品，所以清理為特別針對處理模組的。此外，清理人員必須考慮到模組與模組之間之黏著至內壁之聚合物沉積物的量的變異。由於操作人員與操作人員之間可能有不同之認定潔淨的標準，清理處理亦可為針對操作人員特定的。清理的變異可能會造成晶圓上有過多的粒子，或因處理室操作期間未被清理的沉積物與電漿反應而造成處理偏移。類似地，安裝前對部件的檢視可能有操作人員之間的變異且可取決於操作人員的經驗水平。是以，許多安裝及維護之施工涉及因人員變異所產生的明顯挑戰及風險。

本發明中之實施例係於此背景下產生。

各種實施例說明製造設施中所用之各種處理模組之日常維護操作的自動化設備、系統、及方法。自動化係利用設置在可移動之搬運車上的機器人手臂加以進行。自動化考慮人員安全、形式因素、可攜性、潔淨度、及客製化之功能，以高精確度及最小變異進行重覆性的動作。形式因素需求主宰了振動穩定度、低重心、移動能力、尺寸、及製造設施之受限空間內的可操控性，且機器人手臂係設計用以滿足此些需求。與機器人手臂相關的電腦捕捉機器人手臂在製造設施內之各種處理模組處進行之所有操作的數據。可使用數據智能地預測每一處理模組的維護時程及任何客製化維護操作包含在各自處理模組中必須進行之維護操作的類別及特別需求。維護時程係藉由下列方式加以預測：將自各種維護操作收集到的數據饋送至人工智能(AI)演算法，人工智能(AI)演算法使用數據針對每一處理模組及/或針對每一處理建立AI模型。在較簡單的情況中，可僅藉由觀看數據來建立維護時程。當機器人手臂在各種處理模組處進行額外 的操作時，自此類正在進行的操作收集數據並將其用於訓練AI模型。

程式化機器人手臂以在各種處理模組處以可重覆之方式精確又一致性地進行維護操作，針對不同處理模組記錄所有此類操作以產生維護歷史。又，機器人手臂設有視覺系統，視覺系統係用以識別欲受到服務之不同元件的位置，且以程式方式教導機器人手臂需在不同元件上進行的特定動作及在進行特定維護操作時必須依循的特定順序。維護歷史可包含造訪過的每一處理模組、進行過的每一操作、機器人在製造設施中行進過的每一位置、其影像捕捉裝置所擷取之不同元件的每一影像、不同元件的位向等，上述者為時間的函數。使機器人進行需要高精確度的日常重覆性任務能減免工程人員進行此類操作並使工程人員能將時間用於解決較高程度的問題。其亦避免工程人員帶入人為疏失、減少進行各種維護操作的時間、及增加在處理模組之各種元件上進行之任務的精確度。可在毋須仰賴工程人員之專長或經驗的情況下達到任務的精確度。機器人的詳細記錄保存能在問題發生時快速診斷及修正，藉此降低成本及未排程之停機時間。

在一實施例中，揭露一種機器人系統。機器人系統包含搬運車框架。臂支撐框架係固定至搬運車框架。臂支撐框架係耦合至用以服務半導體設備的機器人手臂。臂框架係自第一端延伸至第二端。臂框架之第一端係藉由鉸鏈而連接至臂支撐框架且第二端具有用以連接至半導體設備之對接固定件的固定件連接介面。鉸鏈使臂框架能繞著臂支撐框架旋轉。臂鎖機構係附接至臂支撐框架，臂支撐框架係用以在臂框架旋轉至延伸位置或折疊位置時鎖住臂框架。固定件連接介面係用以在臂框架係鎖定於延伸位置時使搬運車框架與半導體設備對準。搬運車框架之對準提供機器人手臂之對應對準。

提供機器人進行維護操作的優點包含以精確、一致性的方式及可預測的速度進行重覆性的任務。維護操作可能需要進行特定動作並依循特定順序，且機器人手臂係受到程式化以進行特定動作及依循特定順序。將機器人手臂在每一處理模組中進行的所有維護任務記錄為時間的函數，藉此產生每一處理模組的維護歷史。可將維護歷史中所捕捉的數據用於診斷、安裝、維護標準化、及客製化的預測性維護。在機器人系統中提供互鎖件及感測器以確保人員安全以及對在機器人手臂進行維護操作時對機器人手臂提供穩定性。可使用機器人手臂中設置的視覺系統使搬運車框架在相對於處理模組及/或機器人手臂對準的位置上與受到服務之處理模組的各種元件對準、驗證所進行之維護任務的精準度、運行量測應用等。機器人手臂係設計用以適配至包含處理模組之半導體設備的受限空間中、進行維護任務，使此方案為以精確、一致性方式進行重覆性任務的多元解決方案。

自下列參考附圖之詳細說明將明白其他態樣。

下面的實施例說明利用機器人在製造設施內之不同處理模組上進行維護操作的設備、系統、及方法。自動化能確保維持精確及一致性的可重覆性任務並同時緩解任何操作人員造成的疏失。自動化考慮人員安全、形式因素、可攜性、潔淨度、及客製化之功能並同時確保以高精確度與最小變異性進行重覆性的動作。應明白，可在缺乏某些或全部此些特定細節的情況下實施本發明之實施例。在其他情況中，不再詳細說明習知之操作以免不必要地模糊本發明之實施例。

圖1例示在一實施例中在製造設施中使用之機器人系統的實例，機器人系統係用以在設置於製造設施中之不同處理模組內進行日常的維護任務。機器人系統100包含設置在可移動之搬運車101上之機器人手臂130，使機器人能在製造設施內移動而服務不同半導體設備。可移動之搬運車101係由包含複數側的搬運車框架102所定義，複數側包含框頂103、位向與框頂103相對的框底104、及在框頂103與框底104之間延伸的橫向側。橫向側包含右側105、左側106、設備側107、及前側108。設置在框底104上的複數腳輪140對可移動之搬運車101提供移動能力。

腳輪140係用以使可移動之搬運車沿著不同方向移動。腳輪鎖142係設置於每一腳輪 140上以在需要時鎖住腳輪140，例如當可移動之搬運車101係與欲受到服務之處理模組(未顯示)對準時。可移動之搬運車101沿著設備側107與半導體設備對準。在某些實施例中，可移動之搬運車101之設備側107可包含一或多個感測器(如雷射、接近感測器)，以偵測可移動之搬運車101靠近半導體設備並在可移動之搬運車101鄰近半導體設備時與可移動之搬運車101對準。半導體設備在某些實施例中可包含具有底部與上部的腔室，底部中整合了半導體設備的複數電子元件與設施元件，且處理模組係設置於底部上方且上部係設置於處理模組上方，其中上部可包含與設施相關的額外元件及設備。在替代性之實施例中，半導體設備可為具有複數模組的叢集設備，模組包含傳送模組及連接至傳送模組的一或多個處理模組。

搬運車框架102係用以容納複數元件組件，如電腦、機器人控制器、交流(AC)電源、對電腦供電的直流(DC)電源、機器人控制器、及容納於搬運車框架102中的其他元件、在安裝一或多個元件期間提供轉矩值的轉矩控制器、額外的電源(如不中斷之電源–UPS)等。可定義各種元件組件在搬運車框架102 內的位置，且基於可移動之搬運車101之重心、用以支撐機器人手臂之元件的重量、及元件組件的重量及尺寸將元件組件固定至特定位置。各種元件組件在搬運車框架中的配置係用以在機器人手臂130處於延伸位置時、在延伸位置與折疊位置之間移動時、在搬運車框架移動而與處理模組對準時、或在搬運車框架靜止不動時，至少部分地抵銷因機器人手臂130、臂框架114、及臂支撐框架112之重力拉扯所造成之可移動之搬運車101的傾斜。

各種元件組件在搬運車框架102內的設置亦考慮當臂框架114處於延伸位置時搬運車框架102之重心的偏移。這是為了對搬運車框架提供穩定性﹑俾使搬運車框架不會在移動或使用期間傾斜翻倒。可提供額外的配重以確保可移動之搬運車101不會在移動期間、在與處理模組對準期間、或在臂框架114延伸至延伸位置的使用期間傾斜翻倒。可在搬運車框架102的橫向側附近提供蓋件以保護搬運車框架102上接收的元件組件。可在框頂103提供額外的蓋件或盾件以保護接收於其上的某些元件。

在某些實施例中，搬運車框架102亦可包含用以儲存對接固定件120的儲存把手，對接固定件120係用以將機器人系統100對接至半導體設備。應注意，對接固定件120可附接至腔室、或附接至腔室之框架、或半導體設備的任何其他部件、或直接附接至半導體設備的處理模組。在此些實施例中，對接固定件120為可移除之元件，其可自搬運車框架102移除且耦合至設置在處理模組之外側壁上的軌道。 或者，對接固定件120可永久安裝至腔室(如腔室之框架或處理模組之外壁)上，在此情況中對接固定件120為固定元件。

顯示螢幕110係設置在框頂103上。顯示螢幕110可為觸控式螢幕顯示器且可連接至設置於搬運車框架102中的電腦。或者或此外，在某些實施例中顯示螢幕110可以無線方式連接至位於製造設施中或雲端系統上的電腦。例如，顯示螢幕110可用以提供輸入，以調整在處理模組中利用機器人手臂130即將進行或正在進行之操作的操作參數、及/或提供任何其他輸入以驅動機器人手臂130。操作可為可在處理模組中進行之日常服務的一部分且可程式化電腦以執行此類重覆性的日常服務。搬運車把手109係設置於搬運車框架102的框頂103處或附近。搬運車把手109可用以手動移動機器人系統100。

臂支撐框架112係定義於搬運車框架102的框頂103上。臂支撐框架112可沿著框頂103的橫向側設置。在圖1所示的實施例中顯示，臂支撐框架112係沿著框頂103的左側邊緣設置，但亦可使用其他橫向側。臂支撐框架112的位置係用以確保用以支撐機器人之臂支撐框架112及臂框架機器人不會擋到設置於框頂103上的任何元件。臂支撐框架112 係耦合至用以服務半導體設備的機器人手臂130。在某些實施例中，臂支撐框架112可為 A框架，但亦可考慮其他形狀。臂支撐框架112 包含臂鎖機構151(未顯示)。臂支撐框架112的底側係附接至框頂103。在臂支撐框架112為A框架的情況中，如圖1中所示，A框架之兩腳的底部係沿著框頂103之橫向側(即左側)邊緣附接至對應末端處。

在一替代性實施例中，可省略臂支撐框架112且臂框架可直接連接至搬運車框架102。在此配置中，搬運車框架單純具有能提供與臂框架114之連接的延伸部。又，在此配置中，臂鎖機構151可連接至搬運車框架102的框架部而非臂支撐框架112。因此，雖然將臂支撐框架及搬運車框架顯示為兩個不同的部件，但其可結合為一框架如搬運車框架的所有部件。臂框架114可藉由鉸鏈連接至搬運車框架102，鉸鏈使臂框架114能徑向(即水平)移動。在此實施例中，搬運車框架102可向上延伸至一高度，此高度使臂框架114能與對接固定件120對準而不再需要臂支撐框架112。

臂支撐框架112之臂鎖機構151係用以將臂支撐框架112連接至臂框架114，臂框架114支撐機器人手臂130。臂框架114係自第一端延伸至第二端。臂框架114之第一端係藉由鉸鏈連接至臂支撐框架112。臂框架114之第二端具有固定件連接介面 122。固定件連接介面 122係用以將臂框架114連接至半導體設備(此後文中將簡稱為「設備」)的對接固定件120。如上所述，對接固定件120可直接附接至設備之腔室、腔室之框架上、或設備之任何其他部件、或直接附接至作為設備之一部分且待受到機器人系統100服務的處理模組上。鉸鏈使臂框架114能繞著臂支撐框架112徑向旋轉。鉸鏈包含下鉸鏈116及上鉸鏈126。臂鎖機構151係位於下鉸鏈116與上鉸鏈126之間。臂框架114之第一端包含附接至臂支撐框架112之下鉸鏈116的下臂旋轉樞軸118及附接至臂支撐框架112之上鉸鏈126的上臂旋轉樞軸128。

臂鎖機構151包含下安裝固定件及上安裝固定件。下安裝固定件係固定至下臂旋轉樞軸118。上安裝固定件係用以在銜合位置與解除位置之間滑動。在銜合位置中，上安裝固定件係下滑至一低點，在解除位置中，上安裝固定件係向上滑至一高點。上安裝固定件包含附接至臂支撐框架112的滑板172(見圖3A)。

連接件板174(見圖4A)係安裝於滑板172上且鎖定板170(見圖4A)係連接至連接件板174之底端且垂直於連接件板174向外延伸。滑板172使上安裝固定件能下移至銜合位置及上移至解除位置。一對球形鎖係設置於鎖定板170的底表面上且具有彼此相對的位向。

在某些實施例中，機器人手臂130的第一端包含機器人連接件124 且機器人手臂130的第二端包含末端執行器連接件132。設置於第一端處的機器人連接件124將機器人手臂130連接至固定件連接介面 122。設置於第二端處的末端執行器連接件132係用以與一或多個末端執行器(未顯示)耦合，其中每一末端執行器係設計用以在處理模組中進行一特定操作。除了末端執行器連接件132之外，機器人手臂130的第二端可包含用以對準及照射操作位置的視覺系統。視覺系統可包含光固定件、一或多個相機、一或多個感測器及雷射，光固定件係用以照射在處理模組中一或多個元件欲進行之操作的位置，相機係用以捕捉在元件(複數元件)上進行之操作之各種階段處的元件(複數元件)影像，感測器及雷射係用以獲得元件(複數元件)之位向、進行機器人手臂130之對準、及檢視元件(複數元件)的狀態及對準(即現場量測參數)。

視覺系統及追蹤系統更可包含一或多個相機、移動感測器、慣性感測器處理用之陀螺儀、壓力感測器、溫度感測器、速度感測器、轉矩感測器、功率感測器、平準感測器、及兩或更多感測器的組合。來自捕捉到的影像的數據以及自視覺系統所獲得之量測參數係受到記錄並用於已進行之任務的驗證、檢視、診斷目的、安裝及維護標準化、及用於預測性維護。

在某些實施例中，臂框架114的第二側包含平臺 144。平臺 144可由金屬薄片所製成且用以接收及支撐不同種類的部件儲存模組。部件儲存模組可用以儲存在處理模組之一或多個操作期間所用的部件。例如，部件儲存模組可為螺栓盒134，螺栓盒134可用以儲存將上板安裝至蝕刻模組中所用的螺栓136。

圖2A-2C例示在一實施例中機器人系統100之臂框架114可移動的各種位置。臂框架114係附接至設置在搬運車框架102上之臂支撐框架112的鉸鏈，俾使臂框架114可繞著臂支撐框架112徑向移動至延伸位置或折疊位置。當機器人系統100欲在製造設施內移動時，如圖2A中所示機器人系統100的臂框架114維持在折疊位置。折疊位置使臂框架114維持在搬運車框架102的邊界內。在折疊位置中，臂鎖機構151的該對球形鎖164(見圖3A)適配至被定義於下安裝固定件150a中之經折疊的溝槽鎖中，藉此造成臂框架114被鎖定在折疊位置中。

圖2B例示在一實施例中被鎖定於延伸位置中的臂框架114 。延伸位置係定義為偏離折疊位置預定延伸角度「θ^o 」處。臂支撐框架112的上及下鉸鏈使臂框架114能樞軸轉動至延伸位置且臂鎖機構151使上安裝固定件150b的該對球形鎖164(見圖3A)能適配至被定義於下安裝固定件150a(見圖3A)中的經延伸之溝槽鎖中。

圖2C例示在一實施例中臂框架114未被鎖定而自延伸位置更進一步延伸遠離。當維護操作必須在處理模組內進行時，臂框架114可能需要移動而不擋道以允許接取處理模組的某些部件、或移動處理模組的某些部件而使其不擋道以允許接取需要接受服務的特定元件。為了提供接取，臂框架114可能必須移動而不擋道(即自延伸位置更進一步遠離)。在此實施例中，臂框架114係未連接至臂支撐框架112，故臂框架114可向外移動而對處理模組之部件提供不受阻礙的接取。上與下旋轉臂樞軸128、118 (見圖 3A)及上與下鉸鏈 126、116協助臂框架114自延伸位置更進一步移動遠離。如圖2C中所示，臂框架114移動的程度可等於「φ^o 」，其中φ^o ＞ θ^o 。

圖3A例示用以將臂框架114移動至不同位置之臂支撐框架112的例示性臂鎖機構151。臂框架114移動至不同位置亦會移動連接至臂框架114的機器人手臂130。臂鎖機構151係定義於臂支撐框架112的第一側上且用以在臂框架114移動至延伸位置或折疊位置時鎖住臂框架114。臂鎖機構151係設置於臂框架114之下臂旋轉樞軸118與上臂旋轉樞軸128之間。臂鎖機構151包含下安裝固定件150a及上安裝固定件150b。下安裝固定件150a係附接至下臂旋轉樞軸118。上安裝固定件150b係用以在解除位置與銜合位置之間滑動。在解除位置中臂框架114能自動移動，但在銜合位置中臂框架114係被鎖定於延伸位置或折疊位置中的一者中。

上安裝固定件包含滑板172、連接件板174、鎖定板170(見圖4A)、及一對球形鎖(未顯示)。滑板172係附接至臂支撐框架112的第一側。連接件板174 係耦合至滑板172。連接使連接件板174能沿著滑板172的長度向上或向下滑動，俾以造成上安裝固定件150b位於解除位置中(當向上滑動時)或銜合位置中(當向下滑動時)。滑鎖152係設置於滑板172上且用以將連接件板174鎖定於滑板172上的不同高度處。

把手154係設置在連接件板174上以協助支撐及手動移動連接件板174，使連接件板174沿著滑板172移動至任何期望高度，及使用滑鎖152將連接件板174鎖定至期望高度。鎖定板170係設置在連接件板174的底端處。鎖定板170係垂直於連接件板174設置且其位向係相對於設置在臂框架114上的下安裝固定件150a。

鎖定板170之底表面包含一對位向彼此相對的球形鎖164。該對球形鎖164之設置俾使其與定義在下安裝固定件150a中的對應溝槽鎖對準且適配至對應溝槽鎖中，下安裝固定件150a係設置於鎖定板170下方。除了該對球形鎖164之外，在一實施例中可將鎖定銷把手158設置在鎖定板170的上表面上。鎖定銷把手158係連接至自鎖定板170之底表面延伸的鎖定銷(未顯示)且用以在鎖定模式與開放模式之間手動操作鎖定銷。

下安裝固定件150a包含附接至下臂旋轉樞軸118之上端的底板178(見圖4A)，下臂旋轉樞軸118係連接至下鉸鏈116。下臂旋轉樞軸118係相對於上臂旋轉樞軸128設置，上臂旋轉樞軸128係連接至上鉸鏈126。上與下鉸鏈126、116及上與下臂旋轉樞軸128、118使臂框架114能繞著臂支撐框架112徑向移動。下安裝固定件150a之底板178包含自底板178之上表面延伸進入底板178之本體中的複數溝槽鎖。複數溝槽鎖包含一對延伸的溝槽鎖168及一對折疊的溝槽鎖166。當臂框架114移動至延伸位置時，臂鎖機構151之上安裝固定件150b移動至銜合位置中。

在銜合位置中，上安裝固定件150b沿著滑板172向下移動俾使鎖定板170座落於下安裝固定件150a之底板178的上部上，且定義於鎖定板170 之底表面上的該對球形鎖164適配至經延伸之溝槽鎖168中，藉此將臂框架114鎖定至延伸位置 160中。當臂框架114移動至折疊位置時，該對球形鎖164適配至經折疊之溝槽鎖166中，將臂框架114鎖定至折疊位置 161中。一旦該對球形鎖164係位於延伸位置 160或折疊位置 161中時，可使用鎖定銷把手158將鎖定銷操作至鎖定模式。下面將參考圖4A詳細解釋如何使用臂鎖機構的細節。

臂框架114之第二端包含固定件連接介面 122。固定件連接介面 122包含上側、位向與上側相對的下側、及在上側與下側之間延伸的複數橫向側 。固定件連接介面 122的上側可用以經由機器人連接件124而連接至機器人手臂130的第一端。機器人連接件124 可為連接件板且可包含對應的固定件以連接至固定件連接介面 122的上側。固定件連接介面 122的第一橫向側可包含一對臂連接件點(未顯示)，臂連接件點可用以使搬運車框架102與定義在設備上之對接固定件120上的對應連接螺絲156對準並使搬運車框架102連接至對應連接螺絲156。連接螺絲為可用以將固定件連接介面 122連接至對接固定件120之耦合機構的一種形式，亦可使用其他形式之耦合機構。

圖3B例示設置在臂框架114之第二側上之平臺 144 的透視圖，臂框架114上設有部件儲存模組。在一實施例中，部件儲存模組可為螺栓盒134，螺栓盒134係用以容納安裝處理模組之上板時所用的複數螺栓136。在一實施例中，臂框架114之第二側之第一端係耦合至附接至上鉸鏈126的上臂旋轉樞軸128且臂框架114之第二側之第二端係係位於固定件連接介面 122處。例如可利用一對定位銷將螺栓盒134置於平臺 144上。定位銷162可由任何材料所製成。

圖3C例示其上設有平臺 144之臂框架114的側視圖。如螺栓盒134的部件儲存模組係置於平臺 144。螺栓盒134可包含定義於底表面上的孔以與設置於平臺 144上的定位銷162對準，俾使螺栓盒134可被穩固地支撐於平臺 144上。

圖4A例示在一實施例中在臂框架114於折疊位置與延伸位置之間移動時所用之臂鎖機構151的各種元件。圖4B-1顯示下安裝固定件150a之溝槽鎖(166、168)相對於臂鎖機構151之球形鎖164對準。同時參考圖4A及4B-1，其顯示臂鎖機構151之上安裝固定件150b之連接件板174係處於滑板172上之解除(即舉升)位置中，顯示該對球形鎖164在鎖定板170上及相對於下安裝固定件150a之溝槽鎖的位置。可利用把手154手動舉升連接件板174。該對球形鎖164係設置於鎖定板170上俾使其與定義在下安裝固定件150a之底板178中的特定對溝槽鎖對準。

複數溝槽鎖係自底板178之上表面延伸至底板178之本體中。複數溝槽鎖包含一對位向彼此相對之經延伸的溝槽鎖168及一對位向彼此相對之經折疊的溝槽鎖166。又，該對經折疊的溝槽鎖166係垂直於該對經延伸的溝槽鎖168設置。在某些實施例中，經折疊之溝槽鎖166係延伸進入底板178之本體一深度且在溝槽鎖166的底部處具有直的邊緣。亦可考慮經折疊之溝槽鎖的替代性設計。亦顯示經延伸之溝槽鎖168延伸進入該本體一深度。

在某些實施例中，如圖4A中所示，經折疊之溝槽鎖166的深度可大於經延伸之溝槽鎖168的深度。在替代性之實施例中，經折疊之溝槽鎖166的深度可等於經延伸之溝槽鎖168的深度。經延伸之溝槽鎖168包含側壁，側壁具有角度以在臂框架114係處於延伸位置 160中時自動對準球形鎖164。與經延伸之溝槽鎖168之側壁組合之臂鎖機構151的滑板172具有第三點的功能而該對球形鎖164具有前兩點的功能以協助臂框架114之運動對準。

在一實施例中，該對球形鎖164與各自之溝槽鎖之間的對準可手動完成。例如，當臂框架114係處於折疊位置中且必須延伸且鎖定至延伸位置中時，可使用把手154手動舉升連接件板174，俾使上安裝固定件150b處於解除位置中。完成此動作以將該對球形鎖164移出經折疊之溝槽鎖166。若滑鎖152受到銜合而鎖住連接件板174，則在連接件板174上移之前解除滑鎖152。重新銜合滑鎖152以將連接件板174維持在滑板172上的舉升位置中(即上安裝固定件150b位於解除位置中)。

圖4A及4B-1 顯示處於解除位置中之上安裝固定件150b，暴露該對球形鎖164及設置於鎖定板170之底表面上的鎖定銷159。舉升連接件板174使臂框架114能自動移動。接著，臂框架114繞著附接至下鉸鏈116的下臂旋轉樞軸118移動，造成底板178與溝槽鎖166、168徑向移動。臂框架114移動至定義延伸位置的預定延伸角度。該對球形鎖164係置於鎖定板170上俾以與臂框架114之兩個位置(即折疊位置、延伸位置)中之一位置中的對應溝槽鎖166、168對準。一旦臂框架114係處於預定延伸角度處後，如該對球形鎖164與經延伸之溝槽鎖168間之對準所決定的，解除將連接件板174 維持在舉升位置中的滑鎖152且上安裝固定件150b與球形鎖164及鎖定銷159向下移動，俾使球形鎖164適配至經延伸之溝槽鎖168中且鎖定銷159係容納於被定義在底板178中的銷外殼中。

滑鎖152再次銜合以將連接件板174鎖定至下位置處，藉此將臂框架114鎖定至延伸位置 160中。可使用設置於鎖定板170上的鎖定銷把手158，將鎖定銷159移動至鎖定模式。在此文中應注意，上安裝固定件150b可沿著滑板172垂直移動而下安裝固定件150a可沿著徑向軸移動。亦應注意，該對球形鎖164係根據臂框架114必須移動的角度而置於鎖定板170上。當臂框架114必須移動至折疊位置時，解除及重新銜合上安裝固定件150b之處理係類似於參考將臂框架114移動至延伸位置所作之說明。

在替代性的實施例中，該對球形鎖164與各自之溝槽鎖間之對準以及連接件板174之舉升與下降皆可是自動的。在此類實施例中，可將感測器提供至臂鎖機構151中、臂框架114中、及上及下安裝固定件150a、150b中，以自動將臂框架114移動至延伸位置(即鎖定位置160)或移動至折疊位置、基於該對球形鎖164與下安裝固定件150a之各自之溝槽鎖之間的對準偵測此類移動、及移動上安裝固定件150b以將臂框架114鎖定至適當位置中。亦可利用自動方式銜合滑鎖152。在此替代性實施例中，把手154可以是選擇性的。

圖4B-2例示臂鎖機構151之上安裝固定件150b的圖，其中近接感測器 180係設置於連接件板174上以協助上安裝固定件150b之元件與下安裝固定件150a之元件之間的對準。可將額外的感測器提供至臂鎖機構151中、下安裝固定件150a中、臂框架114中，使臂框架114能移動至不同位置中且被鎖定位置。應注意，亦可在手動將臂框架114移動至不同位置的處理中使用近接感測器180及其他類型之感測器。

圖4C-1及4C-2顯示在一實施例中下安裝固定件150a之底板178的俯視圖，圖4C-3及4C-4顯示定義在底板178中之不同溝槽鎖(166、168)的側視圖，其中底板178中接收來自臂鎖機構151的球形鎖164 。圖4C-1例示設置於底板178上之一對經折疊之溝槽鎖166，俾使其位向彼此相對。類似地，一對經延伸之溝槽鎖168係設置於底板178上， 俾使其位向彼此相對。又，顯示該對經折疊之溝槽鎖166的位向係垂直於該對經延伸之溝槽鎖168。設計溝槽鎖166、168之位置，使其與臂框架114欲移動至且鎖定至的各種位置對準。

圖4C-2例示當藉由將臂框架114延伸至預定延伸角度而將臂框架114移動至延伸位置時的實例。延伸位置係與經延伸之溝槽鎖168的位置相關聯。因此，臂鎖機構151之該對球形鎖164係顯示出對準經延伸之溝槽鎖168(以實線顯示)並適配於其中，表示臂框架114係鎖定於延伸位置(即鎖定位置)160中。當球形鎖顯示目前佔據經延伸之溝槽鎖168時，對應至折疊位置 161之該對經折疊之溝槽鎖166顯示為空的(以虛線顯示)。

圖4C-3顯示底板178之經延伸之溝槽鎖168具有容納於其內之球形鎖164的球部，這在臂框架114移動至延伸(即鎖定)位置160時發生。如上所述，經延伸之溝槽鎖168可包含側壁，當臂框架114移動至延伸位置 160時側壁具有角度使臂框架114能自我對準。

圖4C-4例示當臂框架114移動至折疊位置 161時具有容納於其內之球形鎖164的球部之底板178之經折疊之溝槽鎖166的側視圖。當機器人系統需要朝向或遠離處理模組移動時，可使用經折疊之溝槽鎖166，俾使臂框架114不受損害或損及處理模組或設有處理模組之製造設施的其他元件。

將臂框架114鎖定至延伸位置 160中使設置於臂框架114上的固定件連接介面 122與設置於設備上的對接固定件120對準並處於使搬運車框架102對準設備的處理中。此外，移動臂框架114使附接至臂框架114的機器人手臂130移動並與設備的處理模組對準。使用機器人手臂130進行處理模組處的各種日常維護操作。

圖5例示在一實施例中設備210的透視圖，在設備210中使用機器人系統100進行維護操作。當欲使用機器人系統100在設備210之處理模組182處進行某些維護操作時，機器人系統100對接至設備210。對接涉及使機器人系統100移動至設備210之一側鄰近，提供對處理模組182之不同元件的便利接取。可手動或自動將機器人系統100移動至設備210之鄰近(如約2”–約5”處)，接著使用設置在機器人系統100及設備210中的感測器(如近接感測器或雷射等)與設備210之該側更細微對準，以使機器人系統100對接至設備210之該側。感測器可顯示機器人系統100的位向，機器人系統100可使用位向而與設備210對準。應注意，機器人系統100係沿著設備側與設備對準。

一旦機器人系統100與設備210之一側對準之後，機器人系統100之臂框架114移動至延伸位置 160並利用附接至臂支撐框架 112的臂鎖機構151鎖定於定位。延伸位置 160使固定件連接介面 122能靠近設備210的對接固定件。對接固定件120可附接至設備210之腔室、腔室之框架、設備210之任何其他部件、或可直接安裝至處理模組182之側壁。將參考對接固定件120直接附接至設備210之處理模組182的外側壁的實施例，解釋固定件連接介面 122耦合至對接固定件120，但這可延伸至對接固定件120係附接至設備210之其他部分的其他實施例。

處理模組182包含對接插入件188， 對接插入件188係永久安裝至外側壁且用以接收對接固定件120。在一實施例中，對接固定件120為可藉由機器人系統100提供的可移動元件。在此實施例中，可將對接固定件120設置在定義於搬運車框架102之側壁上的儲存把手上。當機器人系統100需要對接處理模組182時，可手動自搬運車框架102的儲存把手移除對接固定件120並將對接固定件120固定至對接插入件188。對接插入件188及/或對接固定件120可包含一或多個固定件鎖，以將對接固定件120鎖定定位至處理模組182或設備210上。在替代性的實施例中，可自動將對接固定件120安裝至對接插入件188上。

在圖5所示之實施例中，固定件軌196係永久固定至設備210的外部側壁上。在一替代性實施例中，對接插入件188係用以接收對接固定件120之固定件軌196(例示於圖6A及6B中)，其中對接插入件188係以固定方式安裝至設備210的外部側壁。固定件軌196係用以沿著對接插入件188之長度滑動，使對接固定件120能垂直移動至不同高度。在固定件軌196上提供固定件鎖(如固定件鎖 1 184)以將對接固定件120 鎖定在不同高度處。對接固定件120包含水平對接滑板192及垂直板193。垂直板193係容納於固定件軌196 上俾使垂直板193可垂直移動至不同高度處且固定件鎖1 184係銜合以將垂直板193鎖定在期望高度處。設置於垂直板193上的把手協助抓取及移動對接固定件120(如當自搬運車框架102移動對接固定件120時及將垂直板193移動至不同高度時)。水平對接滑板192沿著水平滑件190水平移動且可使用固定件鎖2 186將對接滑板192鎖定定位。一或多個連接螺絲156可設置於水平對接滑板192上以將對接固定件120連接至機器人系統100的固定件連接介面 122。連接螺絲156可為能提供緊密(即壓迫)及可靠適配之任何類型的螺絲。水平對接滑板192可沿著水平滑件190延伸而與臂框架114之固定件連接介面 122對準。

當機器人系統100係設定用以在處理模組182上進行某些維護任務如安裝、清理、檢視、驗證等或進行量測應用時，機器人系統100之設備側移動以與對處理模組182之不同部件提供接取之處理模組182的一側對準。機器人系統100之臂框架114移動至延伸位置 160並利用臂支撐框架112之臂鎖機構151被鎖定定位。對接固定件120之垂直板193沿著固定件軌196移動至舉升位置且使用固定件鎖1 184將垂直板193鎖定至舉升位置中。垂直板193移動至舉升位置可基於當臂框架114處於延伸位置 160中時設置臂框架114的高度。對接固定件120之對接滑板192沿著水平滑件190水平移動至延伸位置俾以使定義於對接滑板192上的連接螺絲156與經延伸之臂框架114的固定件連接介面 122對準。

接著利用定義在對接滑板192上之固定件鎖2 186將對接滑板192 鎖定至延伸位置中。旋緊連接螺絲156，藉此將機器人系統100之臂框架114對接至對接固定件120之對接滑板192。對接位置將搬運車框架102之本體對準至處理模組182/設備210且對機器人手臂提供穩定性，使機器人系統100僅有極最小化量的振動。利用腳輪鎖142鎖定腳輪140可提供額外的穩定性。在某些實施例中，可在搬運車框架102處提供額外的腳延伸件(未顯示)以對機器人系統100提供更進一步的穩定性。當機器人系統100需要額外之穩定性時，額外的腳延伸件可移出至一銜合位置。

臂鎖機構151與對接固定件120以及機器人系統100的設計能提供可靠的臂框架與搬運車之間及機器人系統與處理模組之間的對接，這可滿足各種形式因素需求包含振動穩定度、低重心、移動能力、可操控性、及尺寸。可設計機器人系統100及對接固定件兩者中的互鎖固定件以確保機器人系統100僅在互鎖件銜合時操作，藉此避免機器人系統100的不安全操作。安全互鎖件能在機器人系統100未與處理模組182或設備210適當對接時避免機器人系統100操作。連接至處理模組182或設備210的機器人系統能在處理模組182處進行平順及多樣化的維護操作。

圖6A及6B例示將機器人系統100對接至半導體設備(如叢集設備)或包含複數處理模組之製造設施中受到關注之處理模組182時所用之對接固定件120的不同視圖。半導體設備可用以進行晶圓處理操作如蝕刻操作、或沉積操作、或清理操作等且不限於任可特定類型之半導體設備。圖6A顯示對接固定件120之前透視圖而圖6B顯示對接固定件120之後透視圖。同時參考圖6A及6B，對接固定件120包含設置在對接固定件120之垂直板193之後側上的固定件軌196及設置在前側上的把手。把手係用以支撐對接固定件120且使對接固定件120沿著對接插入件188垂直移動，對接插入件188係沿著設備210內之處理模組182之外側壁上的垂直軸設置。固定件軌196包含固定件鎖1 184，固定件鎖1 184係用以將對接固定件120沿著對接插入件188鎖定至期望高度處。對接固定件120之對接滑板192係垂直於垂直板193設置。對接滑板192包含用以延伸對接滑板192的水平滑件190。固定件鎖2 186係設置於一側上的對接滑板192上，當對接固定件係耦合至處理模組182上之對接插入件188時可接取該側。

連接螺絲156亦設置於對接滑板192上，以在機器人系統100係對接至處理模組182處或包含處理模組182之設備210時，將對接固定件120連接至設置在機器人系統100之臂框架114上的固定件連接介面 122。可將連接螺絲156設置在與固定件鎖2 186相同之一側上或可較輕易接取的不同側上。連接螺絲156與定義在固定件連接介面 122上的對應的臂連接點176對準，俾可使用連接螺絲156將對接固定件120緊密地耦合至固定件連接介面 122處的機器人系統100。

圖7例示連接至設備210的機器人系統100。設備210可為製造設施的一部分或為獨立的叢集設備。叢集設備包含，複數處理模組182係繞著傳送模組198設置，其中每一處理模組182係用以在叢集設備中所接收的基板上進行特定操作。設備210具有附接至對接插入件188的對接固定件120，對接插入件188係設置在外側壁上。對接插入件188可直接附接至處理模組182之外側壁、或可附接至設備210之腔室的框架。在圖7所示之現行實施例中，顯示對接插入件188係附接至處理模組182之外側壁且係處於銜合模式中。在銜合模式中，垂直板193已沿著對接插入件188的長度向上移動俾以處於舉升位置中，且對接滑板192係沿著水平滑件190延伸至延伸位置。延伸位置使對接滑板192與機器人系統100之臂框架114的固定件連接介面 122對準。臂框架114係處於延伸及鎖定位置 160中。在機器人系統100的對接中使用設置於對接固定件120上的連接螺絲156 。這會導致機器人系統100與設備210對準(即機器人與設備間之對準)，其中附接至臂框架114之第一端處的機器人手臂130的位置係相對於臂框架114的延伸位置。

接下來，使用設置在機器人手臂130之第二端中的視覺系統進行機器人臂與元件間之對準。根據受到服務之處理模組182的特定元件來調整臂與元件間之對準。可使用安裝於機器人手臂130上的雷射，檢查腔室/元件相對於機器人之偏擺、俯仰、翻滾參數，檢查欲受到服務之設備210之腔室及/或處理模組之元件的位向並據以調整機器人手臂130的對準。

一旦完成機器人手臂與元件之間之對準之後，現在附接至臂支撐框架112之機器人手臂130能接取處理模組182的特定元件。機器人與設備間之 對準及臂與元件間之對準對搬運車框架102提供穩定性。電纜、系統之潔淨乾空氣線等係連接至腔室平臺或腔室本身。機器人的現行設計係足夠多樣化使其可輕易地適應對接至不同腔室類型及進行不同操作。

在一實施例中，可使用機器人手臂將上板194安裝至蝕刻用之處理模組182(即蝕刻室)。在另一實施例中，可使用機器人手臂130自處理模組182移動上板194，俾以提供對處理模組182內部之接取以進行操作如清理內壁、安裝消耗性部件、檢視處理模組182之消耗性部件及其他元件的狀態、進行量測應用、施加凝膠等。

圖8例示在一實施例中處理系統(即叢集設備)之圖示，其中將機器人系統100連接至處理模組182的對接固定件120係處於解除模式中。對接固定件120可能必須被解除以為了移動處理模組之某些元件的目的提供不受阻礙的路徑。例如，電漿蝕刻室(即用以進行蝕刻的處理模組)的上板194可能必須移出，使機器人手臂130能接取電漿蝕刻室內部以清理或檢視部件。當垂直板193可能已將對接固定件120延伸至電漿蝕刻室之上表面上方及/或對接滑板192已延伸而阻擋上板欲移動之路徑時，銜合模式中的對接固定件120可避免上板194移動。

解除模式係以下列方式達成：先使處理模組182上的對接固定件120與機器人系統100的固定件連接介面 122斷開、放開已鎖定之固定件鎖1 184與2 186、使對接滑板192滑回、下降對接固定件120之垂直板193。接著藉著自臂支撐框架112放開已鎖定之臂框架114(即上安裝固定件150b移動至解除位置)而釋放臂框架114，使臂框架114移動不擋道。如圖8中所示，接著藉由移動臂框架114φ^o 使臂框架114更擺盪遠離至「不擋道」位置。該不擋道位置係不同於鎖定位置160(即臂框架114移動θ^o )及折疊位置 161。接著使用與處理模組182相關的板移動臂(或搖擺臂)200舉升及移動上板194遠離處理模組182之開口。

圖9A例示在一實施例中之圖，其顯示對接固定件120正在重新銜合且臂框架114重新連接至對接固定件120俾使機器人手臂130 能接取處理模組182之內部183以進行期望操作如清理或檢視處理模組182之內部。圖9B例示圖9A中所示之實施例的俯視圖。在此實施例中，一旦藉著移動臂框架114及對接固定件120使其不擋道而自處理模組182移除上板194，可重新銜合臂框架114俾使附接至臂框架114的機器人手臂130能接取處理模組182內的不同區域。

因此，臂框架114移回延伸位置 160且對接固定件120移至定位，使對接固定件120之連接件螺絲156對準定義在固定件連接介面 122上之對應的臂連接件點176。接著旋緊連接件螺絲156，藉此將機器人系統100對接至處理模組182。接著機器人手臂130朝向處理模組182的開口移動，俾使機器人手臂130可接取處理模組182之內部183。可使用設置在機器人手臂130之第二端上的雷射及感測器引導機器人手臂130及使機器人手臂130對準至處理模組182的適當部件，以進行不同的維護操作。

除了感測器之外，在機器人系統100及對接固定件120中提供互鎖件以確保人員安全。例如，可在上安裝固定件150b、下安裝固定件150a、及臂鎖機構151的其他部件中提供感測器及互鎖件，以確保在允許各種元件銜合及/或移動之前連接機器人系統100之各種元件的鎖能處於定位。

銜合機器人系統100以在設備及部件的安裝及日常維護處理期間以高精確度進行重覆性的任務。將在某些處理模組中進行之某些任務所涉及的動作及順序編碼至機器人中，以較高的精確度及速度進行此些重覆性的任務。可使用與機器人系統100之視覺系統相關的各種感測器及其他感測器包含一或多個相機、移動感測器、慣性感測器處理用之陀螺儀、壓力感測器、溫度感測器、速度感測器、轉矩感測器、功率感測器、平準感測器、及兩或更多感測器的組合，對準機器人系統100、機器人手臂之位置與處理模組或設備的特定元件，使機器人系統100能有效率地進行特定操作、及驗證所進行之任務或操作的精準度。例如，可使用視覺系統檢查清理是否根據針對機器人所設定的標準完成、或藉由檢視新安裝之消耗性部件的扭結、扭曲、間隙等以檢查是否正確完成消耗性部件的完裝。

亦可使用視覺系統進行現場量測應用(即檢視、稽核)如針對缺陷及潔淨度檢查靜電夾頭(ESC)、邊緣環、襯墊、及腔室內壁的狀態、擦洗內壁以移除聚合物殘餘物與檢查處理模組中的擦洗有效程度、當安裝邊緣環時施加凝膠等。

亦使用機器人系統記錄所有進行過的維護任務/操作包含進行此類任務時所用之各種度量(如位置、力、轉矩值、影像等)，此些度量為時間的函數。接著將此數據饋送至可移動之搬運車101中及/或製造設施內可局部使用的電腦、或將此數據遠端饋送至雲端系統上，其中通訊連接可為無線的。度量所提供的資訊可提供機器人在製造設施內的局部地埋位置、機器人所進行的操作、受到服務的處理模組、處理模組內受到服務的元件、及機器人進行的其他操作。雲端系統收集來自分佈於製造設施內之複數機器人系統所饋送之度量資訊的所有數據並將數據用於進行機器學習。機器學習使用人工智能(AI)演算法自各別數據流所獲得之各種不同數據組擷取特徵，數據流包含影像數據、轉矩數據、位置數據、位置數據、歷史數據等。藉著識別特徵而定義分類器且使用每一分類器產生AI模型。以來自不同數據組的更多原始數據流訓練此些AI模型。可使用AI演算法針對每一設備之每一腔室(即處理模組)客製化AI模型且亦具有萬用AI模型。

可使用客製化的AI模型以及萬用AI模型作為標準及用以識別特定處理模組與客製化及/或萬用AI模型之間的差異， 基於自不同腔室(即處理模組)所習得之差異提供建議。可詢問特定處理模組之AI模型以識別特定處理模組之各種態樣(如處理模組中所用之上板的態度、欲進行之操作的動作與順序、元件細節等)以提供與維護時程及其他維護操作相關的建議。

例如，一旦機器人系統100在特定設備中進行某些操作之後，使用機器人系統100所收集到的度量值以識別特定設備的各種態樣。此些被饋送至AI演算法訓練各別之AI模型(針對特定設備的AI模型及萬用AI模型)。在製造設施中之不同設備(即腔室或處理模組)處進行各種操作之後，當機器人系統在特定設備處對接時，機器人系統可藉由詢問該特定設備的AI模型而回想起該特定設備的所有特性。可使用AI模型所提供之資訊判斷哪一腔室機器人進行服務、腔室被服務的次數、識別一或多個操作內的問題、針對不同操作預測建議、或對自特定操作所識別之問題提供解決建議。操作可包含清理、維護、安裝、量測等。可使用AI模型所提供的資訊進行診斷、安裝與維護標準化、及客製化的預測性維護等。除了識別不同設備之各種態樣之外，可分析機器人系統所收集到的原始數據以判斷製造設施的各種態樣，這可用於有效地管理製造設施。機器學習相關的更多細節係參考圖16加以說明。

應注意，機器學習是選擇性的。在替代性的實施例中，以電腦程式控制機器人所進行的操作。電腦程式提供處理，機器人藉由處理而進行每一動作以完成期望之服務操作。程式藉著針對進行期望服務操作之每一動作 (如和機器人手臂必須移動之位置、速度、方向相關的細節)提供詳細指令以引導機器人。

在對用以進行日常及重覆性維護操作的機器人系統整合至製造設施或叢集設備中的優點具有一般性瞭解後，現在將詳細說明使用機器人系統的特定應用。安裝上板：

可使用機器人系統100之各種實施例之眾多應用中的一應用例如是將上板194安裝至處理系統的蝕刻室(即處理模組182)。安裝上板194涉及必須依循的特定動作及特定順序。例如，上板194可包含總共40個螺栓孔以容納40個安裝螺栓(或在文中簡稱為螺栓)。例如，螺栓可用以將某些組件(如加熱器組件等)維持在一起並將此些組件連接至上板194。

必須以極特定的模式(如星形或類似圖案)逐漸扭緊40個螺栓以達到特定之轉矩值(如上至60英吋-磅)。在一實施例中，可依循星形圖案扭緊螺栓。在另一實施例中，亦可依循不同圖案扭緊螺栓。又，必須逐漸扭緊螺栓以達到特定轉矩值。例如，一開始可將螺栓扭取至7 英吋-磅，藉著扭轉額外三次以將轉矩增加至20 英吋-磅、40 英吋-磅、及60 英吋-磅，每一圈扭轉皆依循特定模式。在一實例中，安裝總共可能需要總共六個週期，涉及將單一上板194安裝至單一蝕刻室中的240個扭轉操作。用以將上板安裝至腔室之扭轉操作的單純次數是令人生畏的。當必須在製造設施之複數蝕刻室上週期性地完成此處理時，可能會變得令吃不消。又，若未正確地完成扭轉(如未依循正確的特定模式、或未施加適當的漸增轉矩值)，可能會造成上板溫度因不當熱逸散而偏移且導致良率損失及未排程的停機時間。考慮到在製造設施中的數百處理室的安裝期間必須要依循此類細節，若由操作人員進行此操作，導入人員疏失的風險極高。為了避免此些問題，可程式化機器人手臂130以高精確度及可靠度進行安裝中所涉及的重覆性任務。利用機器人進行此些操作的速度比人類操作人員進行此些操作的速度更快。此外，機器人所施加之轉矩的一致性、精確度、順序、及量皆是穩定且具有重覆性的。

使用機器人手臂130的視覺系統掃描上板並識別被定義在蝕刻室之上板194中之螺栓孔 137的不同位置。接著，教導機器人手臂130掃描周圍區域包含搬運車框架，以識別被定義在臂框架114中之平臺 144上所接收之螺栓盒134的位置、及螺栓盒134中每一螺栓 136的位置。此外，程序化機器人以根據必須依循的特定模式識別螺栓孔 137、安裝螺栓136、及依循特定模式扭轉螺栓136。接著，使用機器人手臂130進行將螺栓136安裝至上板194中的任務且安裝依循扭轉之特定模式及特定順序。

應注意，特定模式可特別針對特定蝕刻室，且模式可取決於上板尺寸、被定義之螺栓孔137的數目、蝕刻室尺寸等。在某些蝕刻室中，上板194上可用之螺栓孔的數目可少於40，但在蝕刻室中螺栓孔的數目可大於40。又，將螺栓安裝至上板194中用之模式中所依循的順序可取決於上板尺寸及定義在上板194中之螺栓孔的數目。

一旦搬運車框架102對接至設備210且機器人手臂130係與設備210之腔室對準後，開始螺栓之安裝及扭轉操作。回應開始安裝，附接至機器人手臂130之第二端的相機自動獲得上板194之表面的影像並使用電腦視覺去調整機器人手臂130相對於兩個空螺栓孔137的位向。接著，附接至機器人手臂130之第二端的雷射平準系統盤旋於腔室上板上方並在三個不同的位置處獲得高度讀值以建立工作平面相對於機器人手臂130所定義之水平平面的高度及空間位向。接著進行螺栓安裝及扭轉。擷取每一扭轉及每一圈扭轉後的影像作為來自安裝操作的數據。回應開始螺栓安裝操作，記錄來自機器人手臂進行安裝操作所得到的所有數據，其為時間的函數。

可記錄之數據包含高度量測值、影像、安裝及扭轉位置及數值、傾斜等。當扭轉時，機器人手臂130依循特定模式、針對腔室之上板194的轉矩值、及特定的轉矩值增加及特定的重覆。此處理的自動化能消除人為疏失及減少未排程之設備維護。此處理亦能增進製造設施各處腔室與腔室間的匹配。記錄下來的數據提供發生何時的詳細日誌且可供問題診斷及預測性維護作為後續參考。

作為螺栓安裝的一部分，先使用機器人手臂130將螺栓136提供予定義在上板中的不同螺栓孔137。機器人手臂130之第二端中的末端執行器連接件與螺栓抓取器末端執行器135耦合以將螺栓136 自螺栓盒134移動至各自之螺栓孔137。一旦所有螺栓皆已被移動至對應的螺栓孔，機器人手臂130藉著根據特定的模式及轉矩值將螺栓扭轉至上板194中以進行扭轉操作。當根據特定之轉矩值安裝及轉緊螺栓 136時，上板194可能會傾斜至相反側且此傾斜可能是因為第一螺栓 136處所發生的壓迫所造成的。當機器人手臂130轉緊第二螺栓 136時必須考慮上板194中的此傾斜即便極細微(如可能是5^o 或10^o )俾以正確地安裝第二螺栓 136。類似地，當轉緊第三螺栓時，必須考慮因轉緊第一及第二螺栓所造成之上板194的傾斜特性。

程式化用以運作機器人手臂130的演算法以考慮因來自轉緊第一螺栓136之壓迫所造成的上板的傾斜量，並校準當轉緊第共螺栓時必須提供的補償容裕。藉由經驗決定受到轉緊之螺栓的次序、先前已被轉緊之螺栓的相對位置及順序、及下次欲被轉緊之螺栓的位置及順序、其他螺栓之狀態，將此校準內建於用以運作機器人手臂130的演算法中，當將下一螺栓轉緊定位時以預定量調整容裕。演算法自動基於末端執行器在安裝處理中所處之處，對安裝中所用之末端執行器的位置進行修正。當必須轉緊第二螺栓時，機器人手臂130進行必要的修正(即角度、必須施加之壓力)。

修正係基於在轉緊第一螺栓時所用之轉矩值且可藉由經驗判斷機器人手臂在操作中所處之處而將此類修正編碼至演算法中。一旦轉緊特定數目之螺栓之後，傾斜特性可能不再重要。因此，在轉緊特定數目之螺栓之後，機器人手臂130可根據螺栓孔 137所在之處定位且此定位係根據傾斜特性所決定。應注意，針對轉矩值之每一週期，機器人手臂130依循特定模式之順序且基於演算法所主控因素進行必要修正。

使用機器人進行上板安裝操作可得到一致且精準的安裝且比人進行相同操作需時更短。又，機器人手臂所施加之轉矩的一致且精確順序及量對於需要此類安裝的不同蝕刻室而言是穩定且具有重覆性的。利用機器人之自動化的安裝處理提供可靠且一致的結果且可避免導入任何人員疏失。安裝中的疏失如錯過特定的螺栓孔或以錯誤順序安裝會導致真空外洩，這可造成晶圓上的熱不均勻，因而影響蝕刻均勻度。機器人手臂130之尺寸及可操控性使機器人手臂130能到達受限空間及在受限空間中工作，讓安裝更有效率。

應注意，可程式化機器人手臂130，藉著與安裝上板時所依循的類似方式自螺栓孔旋出螺栓而移除上板。在一實施例中，用以控制機器人手臂130而移除上板的程式可考慮當移除上板上之每一螺栓時的特定模式及所施加的特定轉矩，其可類似於安裝上板時所依循之處理。

圖10A-10G例示當在處理模組如蝕刻室處安裝上板194時機器人手臂130所依循之處理。圖10A例示機器人手臂130之第二端。機器人手臂之第一端係連接至臂框架114之固定件連接介面 122。機器人手臂130之第二端包含光固定件133a及相機133b。光固定件133a係用以照射機器人手臂130進行操作之處。例如，在安裝上板194的情況中，可使用光固定件133a照射必須安裝螺栓136之特定位置處的螺栓孔137，定位具有光固定件之機器人手臂130的位置可基於被依循的特定模式 。可使用相機133b獲得在操作進行之前、期間、及之後該處的影像。

是以，在螺栓安裝的情況中，相機可獲得安裝螺栓前螺栓孔137的影像、將螺栓136安裝至螺栓孔137中時機器人手臂130的影像以判斷在將特定螺栓 136 安裝至螺栓孔137中期間機器人手臂130的角度，及在轉緊螺栓 136之後具有已安裝之螺栓 136的螺栓孔137的影響。可針對每一螺栓、每一週期、及每一安裝擷取此些影像。可使用其他感測器如近接感測器、雷射等判斷上板之位向及在安裝中及安裝任務的檢視期間提供協助。機器人手臂130之第二端亦包含末端執行器連接件132。使用末端執行器連接件132耦合至機器人可用之末端執行器。在一實施例中，不同末端執行器可被容納於搬運車框架102之框頂103處的分離儲存裝置或外殼中。搬運車框架102中可使用複數末端執行器且每一末端執行器係用以進行一特定的任務或功能。

圖10B例示耦合至末端執行器之機器人手臂130的末端執行器連接件132，末端執行器連接件132為螺栓介面。螺栓介面包含螺栓抓取器末端執行器135及螺絲頭末端執行器135’。螺栓抓取器末端執行器135係用以自螺栓盒134抓取螺栓136並將螺栓放到定義在上板194上之對應的螺栓孔137中。螺栓盒134中之螺栓136的數目係對應至定義在上板194上之螺栓孔137的數目。圖10C例示耦合至螺栓抓取器末端執行器135之機器人手臂130的末端執行器連接件132，其係處於朝向螺栓盒134移動以抓取螺栓136的處理中。圖10D例示具有自螺栓盒134抓取螺栓136之螺栓抓取器末端執行器135的機器人手臂130。圖10E例示螺栓抓取器末端執行器135將螺栓136自螺栓盒134朝向上板194中的螺栓孔137移動。圖10F例示機器人手臂130，其中螺栓136在上板194中的螺栓孔137上方對準且等待被放入螺栓孔137中。圖10G例示在將螺栓136 放置至螺栓孔137中之後處於解除位置中的螺栓抓取器末端執行器135。

圖11A至11F例示在一實施例中安裝上板194之螺栓的處理。參考圖10A-10G說明自螺栓盒134拾起螺栓136並將螺栓136下放到其各自之螺栓孔137中的處理。如圖11A中所示，一旦所有之螺栓136係被容納於各自之螺栓孔137中後，機器人手臂130將螺栓抓取器末端執行器135返回至定義於搬運車框架102之框頂103之一部分中的對應末端執行器儲存裝置(未顯示)。接著機器人手臂130移動至包含第二末端執行器 (螺絲頭末端執行器135’)的第二末端執行器儲存裝置，並使用末端執行器連接件132耦合至螺絲頭末端執行器135’，第二末端執行器 (螺絲頭末端執行器135’)為螺栓介面的一部分。圖11B例示耦合至螺絲頭末端執行器135’之機器人手臂130的末端執行器連接件及藉由機器人手臂130將螺絲頭末端執行器135’拉出其末端執行器。亦顯示，當當機器人手臂係耦合至螺絲頭末端執行器135’時，儲存在其自身的末端執行器儲存裝置中的螺栓抓取器末端執行器135。

如圖11C所示機器人手臂130將螺絲頭末端執行器135’移出其外殼且如圖11D所示與上板194中的螺栓孔137對準。如上所述根據安裝期間必須依循的特定模式，識別出具有螺絲頭末端執行器135’之機器人手臂130所對準的螺栓孔137。圖11E顯示上板194之圖示，螺絲頭末端執行器135’係於上板194上方對準。上板194顯示已被扭轉(旋緊)之螺栓136及尚未被扭轉(鬆的)其他螺栓136。圖11F例示正在扭轉螺栓136的螺絲頭末端執行器135’， 扭轉螺栓136為安裝上板194的一部分。具有螺絲頭末端執行器135’之機器人手臂130依循特定模式安裝螺栓。驅動機器人手臂的演算法可基於自上板194之傾斜特性所校準得到的容裕調整機器人手臂130相對於螺絲頭末端執行器135’的角度。

提供安裝上板194作為實例。應注意，機器人手臂130並不限於將上板194安裝至蝕刻室中或在蝕刻室上進行維護，但可延伸至在進行其他基板處理操作的其他處理模組中安裝其他元件如消耗性部件、其他類型的蓋件等、或進行其他維護如上板/蓋之移除、消耗性部件之置換、消耗性部件之檢視、進行現場量測應用等。量測值：

在處理模組的安裝及維護期間可能必須考慮各種量測值。例如，在安裝期間可能必須考慮晶圓套深度、舉升銷高度、邊緣環同心性等。可使用此些量測值判斷消耗性部件的磨損，接著可將其用於判斷消耗性部件何時需要被置換或服務。可使用機器人判斷及藉著使用感測器如感測器如光學雷達、近接感測器、相機等記錄。此類量測值的自動收集導致更精準的量測值且此類量測值在不需要昂貴數位量測裝置或粗墊片的情況即可得到。又，由於機器人手臂130可輕易在處理模組的受限空間內操控而不損傷任何元件也不需要有技巧的操作人員，可利用機器人手臂130的視覺系統輕易地精準收集此類量測值。腔室清潔：

可程式化機器人手臂130，藉由施行電腦視覺及機器學習自動清理腔室側壁。清理係根據預先定義之標準完成。視覺系統的一或多個相機一旦活化後擷取腔室側壁的超高解析度影像且銜合機器學習演算法以識別需要清理之側壁上的區域。接著機器人系統100自動引導耦合至機器人手臂130之末端執行器連接件132的清理末端執行器(如如擦洗器、刷子、CO₂ 分配器如乾冰槍及真空噴嘴等)，以清理被識別出的區域及移除在腔室內進行各種操作期間所累積的聚合物殘留物及其他微粒。在初始之擦洗後，利用耦合至機器人手臂130之末端執行器連接件的相機及其他影像捕捉裝置捕捉處理模組內部的影像。以實質上實時的方式分析捕捉到的影像判斷清理是否符合預定度量值。若清理不匹配預定度量值，進行額外的清理並重覆處理直到符合清理標準為止。控制機器人手臂130的演算法可針對腔室清理期間所需的潔淨度位準加以指定，且控制機器人手臂130以符合潔淨度的特定要求。

圖12A顯示可耦合至機器人手臂130之末端執行器連接件132 且可用以清理處理室 (如處理模組)之內壁的例示性腔室清理末端執行器202。例示性的清理末端執行器202使用乾冰槍使乾冰朝向處理室的內壁衝擊以釋放黏著至側壁的微粒並施加真空移除被釋出的微粒。因此，腔室清理末端執行器202包含乾冰衝擊噴嘴206及真空噴嘴204。衝擊噴嘴206藉著定位腔室清理末端執行器面向處理室的側壁之需要清理的一區段然後以乾冰衝擊該區段，持續使乾冰朝向該區段衝擊，以自側壁釋出微粒。真空噴嘴204係用以提供吸力，以快速地移除經釋出的微粒。設置在腔室清理末端執行器202末端的粒子限制外殼208係用以在乾冰衝擊側壁釋出微粒時捕捉及移除微粒。粒子限制外殼208可包含孔或導管，經由孔或導管施加真空以吸出被釋出的微粒。乾冰為可利用腔室清理末端執行器202清理處理室之內壁之CO₂ 一態，但亦可考慮清理用之CO₂ 的其他態如液態CO₂ 、或CO₂ 電漿等。雖然已討論使用CO₂ 作為清理處理室之內壁用的清理化學品，但應注意，清理化學品並不限於CO₂ 且亦可使用其他清理化學品。可將腔室清理末端執行器202之位置、用以衝擊通過乾冰衝擊噴嘴206之清理化學品如乾冰的力、及藉由真空噴嘴204施加至粒子限制外殼208之真空的量程式化至機器人系統100中，利用視覺系統之相機所捕捉之超高解析度影像可驗證利用腔室清理末端執行器202所達到之清理的程度。使用程式化控制具有腔室清理末端執行器202之機器人手臂130移動進入處理室內以接取處理室之不同區段並控制清理以達到為了處理室所定義之潔淨標準。在某些實施例中，在達到期望的潔淨標準之前，腔室清理末端執行器202可能必須執行某些次數的清理週期。

圖12B例示不連有任何軟管的例示性腔室清理末端執行器202，圖12C例示連有軟管的例示性腔室清理末端執行器202。程式化機器人系統100以在考慮到連接至腔室清理末端執行器202之軟管的情況下控制具有腔室清理末端執行器202之機器人手臂130所依循的路徑，以避免對腔室清理末端執行器202及腔室內部造成損傷。針對腔室所定義之潔淨標準決定了所需的清理時間及欲達到之清理程度。

例如，可針對機器人手臂130設定度量值，明確指出可留下小於或等於10微米尺寸的粒子且機器人手臂130將依循經設定的度量值。機器人系統能標準化清理處理，其中可針對每一腔室指定及客製化潔淨的定義(如腔室壁之每平方公分內特定最大尺寸粒子的數目)。這可減少在進行腔室清理時與具有不同經驅位準之人員相關的變異。又，自動化可避免人員暴露至有害的蒸氣或微粒。部件檢視：

可使用機器人手臂130檢視在設備(如處理模組或腔室)內所用的部件以判斷磨損或損傷量、剩餘壽命量、及進行客製化的預測性維護。設置在機器人手臂上的視覺系統係用以針對預定尺寸之缺陷檢視部件及在置換或服務部件之前的特徵。亦可使用視覺系統量測消耗性部件的腐餘率並獨立地預測每一腔室的下一次維護週期。視覺系統亦可藉著檢查經安裝之消耗性部件如墊片、O形環、邊緣環、螺栓、覆蓋環及其他部件及確保此些部件被正確安裝，而驗證安裝的品質及完整度。可使用在檢視期間所收集到之度量值的記錄以識別已察覺之問題的位置，且在某些情況中自動採取修正行動。例如在邊緣環失準的情況中，可使用機器人手臂藉由重新將邊緣環置中而修正缺陷。

又，可使用部件檢視以最佳化消耗性部件之使用。通常消耗性部件具有標準壽命。然而，為了保險起見，以極保守的方式進行壽命估值，因此極沒有效率。例如，邊緣環可能能夠在腔室中耐受幾千RF小時。然而，為了確保不損及蝕刻標準，因此例如可將壽命估值設定為600小時，要求在到達邊緣環之壽命之前便必須置換邊緣環。為了避免不足使用消耗性部件，在一處理週期開始之前及每一處理週期之後，利用雷射掃描器及其他感測器掃描消耗性部件，藉著比較處理週期之前及之後之邊緣環輪廓判斷腐蝕率。可針對特定腔室及針對特定邊緣環判斷腐蝕率。基於判斷結果，可置換消耗性部件，藉此最佳化消耗性部件之使用。消耗性部件安裝：

亦可使用機器人系統100安裝期望精確安裝的消耗性部件如覆蓋環、邊緣環等。可使用分離的消耗性部件安裝末端執行器自消耗性部件儲存艙拾取消耗性部件然後精準地將其放置至處理室內的期望位置中，確保消耗性部件之放置與周遭保持最佳化的間隙距離。在一實施例中，利用機器人手臂130移除處理室之上板194，對處理室內部提供接取。在其他實施例中，可以其他方式包含手動方式移除處理室之上板194。接著，使用消耗性部件安裝末端執行器自處理室移除用過的的消耗性部件並以自例如儲存艙所取回的新的消耗性部件取代經移除之消耗性部件。

圖13A例示安裝末端執行器212之實例，安裝末端執行器212可耦合至機器人手臂130之末端執行器連接件132且係用以自處理室取出用過的消耗性部件並將以新的消耗性部件取代處理室內之用過的消耗性部件。消耗性部件可以是可被接取及置換的邊緣環、覆蓋環、或任何其他部件。消耗性部件安裝末端執行器212包含用以拾取及移動置於處理室中之消耗性部件如覆蓋環或邊緣環的夾具元件214。在一實施例中，覆蓋環可由石英所製成。在其他實施例中，覆蓋環可由有助於覆蓋環暴露之處理室之條件的任何其他材料所製成。在一實施例中，邊緣環可由矽所製成。在其他實施例中，邊緣環可由能耐受處理室之條件且能提供期望功能的任何其他適合材料所製成。程式化具有消耗性部件安裝末端執行器212之機器人手臂130以自例如支架或儲存艙拾取覆蓋環214a、將覆蓋環移動至處理室中、及放置覆蓋環使其適配於邊緣環上方。在一實施例中，可將覆蓋環壓迫至位置中以確保安裝之後覆蓋環附近存在期望間隙且間隙各處皆為均勻的。

為了協助拾取、移動、及安裝消耗性部件，消耗性部件安裝末端執行器212包含夾具元件214。夾具元件214包含中央元件215及周邊元件216。中央元件215沿著消耗性部件安裝末端執行器212的直徑延伸。在一實施例中，中央元件215為實心元件而其中無其他通道，且被定義為其長度係小於消耗性部件安裝末端執行器212之直徑。周邊元件216自中央元件215之外緣沿著消耗性部件安裝末端執行器212之直徑延伸。周邊元件216可包含複數開口，定義複數開口係自上表面延伸通過周邊元件216的本體而到達周邊元件216的底表面。複數開口係沿著周邊元件216的長度均勻形成。使用該組通道提供拾取消耗性部件用的抓取力。夾具元件214係連接至真空元件。

真空元件包含自第一端徑向延伸至第二端之真空管 217a，第一端係定義於消耗性部件安裝末端執行器212之中央處而第二端係鄰近消耗性部件安裝末端執行器212之邊緣。被定義在中央處之真空管 217a的第一端係耦合至真空源，真空源係用以在消耗性部件安裝末端執行器212的操作期間提供充足的真空力。真空管 217a的第二端係耦合至真空導管 217b，真空導管 217b被形成為沿著消耗性部件安裝末端執行器212之邊緣的環。真空管 217a為中空管，經由中空管可將真空施加至沿著夾具元件214之底部定義的抓取表面。定義第一組出口218係於真空導管 217b之底表面與周邊元件216之上表面之間延伸，其中第一組出口218中的每一者係與定義在周邊元件216中的對應開口對準。在一實施例中，第一組出口218的出口數目係等於定義在周邊元件216中之開口的數目。定義第二組出口219係於周邊元件216之底表面與抓取表面之間延伸並通過抓取表面，抓取表面定義消耗性部件安裝末端執行器212的底部。定義第二組出口219 與被定義在周邊元件216中的對應開口對準。第二組出口219定義抓取表面中的開口，經由開口可施加真空以提供抓取消耗性部件用的吸力。在替代性的實施例中，可定義自真空導管 217b之底表面延伸通過周邊元件216而到達消耗性部件安裝末端執行器212之夾具元件214之抓取表面的單一組出口，以取代分別定義第一組出口218、周邊元件216中的複數開口、及第二組出口219。

在操作期間，使用真空源經由真空元件(即經由真空管 217a與真空導管 217b)及周邊元件216與抓取表面中的開口提供適當的真空，真空會成為可用以可靠地抓取及舉升消耗性部件如邊緣環、覆蓋環等進、出處理室的真空力。

圖13B顯示作用中之消耗性部件安裝末端執行器212，其中wherein消耗性部件安裝末端執行器212銜合抓取表面以施加使用自真空源所產生之真空的吸力而抓取覆蓋環214a。可自覆蓋環214a儲存裝置(未顯示)拾取欲被安裝至置於處理室內之邊緣環214b 的上方的覆蓋環。接著將覆蓋環214a移動至處理室中並以例如傾斜方式將覆蓋環214a置於靜電夾頭(ESC)上方的邊緣環214b上方。一旦覆蓋環係位於邊緣環214b上方之後，將覆蓋環214a下降定位。以機器人手臂130之視覺系統驗證覆蓋環在邊緣環214b上方之對準。 例如，使用被包含於機器人手臂中的一或多個相機以識別處理室之各種元件的位置以及相對於處理室之元件而言覆蓋環必須被放置的位置。基於相機所捕捉之影像所獲得的資訊，機器人手臂130之安裝末端執行器212與覆蓋環214a移動至邊緣環214b上方的位置中。一旦覆蓋環214a被放置定位於邊緣環214b上方後，使用機器人手臂130的一或多個相機驗證覆蓋環214a是否放置定位且覆蓋環214a與邊緣環214b之間是否有均勻間隙。在驗證期間，若存在不正確的偏差，產生訊號至機器人手臂以修正偏差。具有安裝末端執行器212的機器人手臂移動以修正偏差並確保覆蓋環214a四周存在期望的間隙且間隙為均勻的。驗證處理進行直到在四周達到期望間隙為止。

圖13C及13D例示在一例示性實施例中安裝邊緣環期間作用中之消耗性部件安裝末端執行器212。圖13C例示為了安裝而支撐邊緣環214b並接近處理室內部的夾具元件214，其中已移除處理室的上板194以提供對處理室內部的接取。圖13D例示在一安裝實例中例如在設置於處理室中之靜電夾頭(ESC) 221上方已安裝定位的邊緣環214b。以精確度放置邊緣環214b俾以在邊緣環214b四周及邊緣環214b與處理室之ESC 221之間定義有最佳間隙(即間距)。在某些例示性之實施例中，邊緣環之放置必須精準以在邊緣環整個四周定義介於約75微米(µm)與約125 µm之間的間隙。凝膠安裝：

在將邊緣環安裝至處理模組內時使用凝膠。凝膠安裝為精細的處理，其需要特定、冗長、及累人的施行技術以確保精準地安裝凝膠。未恰當安裝之凝膠會抑制與邊緣環之熱接觸且會影響其相對於上方接收凝膠之靜電夾頭的高度。此外，未恰當安裝之凝膠可能會造成邊緣環不利地暴露至電漿，藉此不利地影響邊緣環的完整度及使用壽命。在一實施例中，凝膠環形條係利用模組(例如凝膠盤)定義。接著自凝膠盤仔細移除此些凝膠環形條並將其沿著邊緣環的長度放置。為了確保適當地放置凝膠環形條，可將邊緣環分成複數區段並仔細地將自凝膠盤移除的凝膠環形條放置到每一區段上方。在將凝膠環形條放置到邊緣環之後，仔細剝除凝膠環之支撐物。必須仔細放置及剝除以確保脆弱且薄的凝膠條不會受損或移動(即安裝凝膠條以提供之間充分的間隙(即沒有重疊))。又，必須仔細放置及剝除以確保下方沒有空氣泡泡。

圖14A例示凝膠安裝末端執行器222之實例，凝膠安裝末端執行器222可被機器人手臂130銜合以將凝膠環形條精確地施加至例如設置在ESC之上表面上的邊緣環上。具有凝膠安裝末端執行器222的機器人手臂130能仔細安裝凝膠環形條，確保凝膠環形條提供與邊緣環之可靠熱接觸，藉此保留蝕刻均勻度及邊緣環完整度。可訓練具有凝膠安裝末端執行器222的機器人手臂130進行凝膠安裝以達到位置精準度/可重覆性。

圖14B–14D例示在一例示性實施例中利用凝膠安裝末端執行器222將凝膠環形條放置在邊緣環214b上方及剝除凝膠環形條。如圖14B中所示，凝膠環形條係定義於模具(如凝膠盤)上。當欲安裝凝膠環形條時，仔細地自凝膠盤舉起凝膠環形條、將凝膠環形條移動至邊緣環214b上方並放置在定義在邊緣環214b上的適當區段上。圖14B顯示安裝凝膠環形條 An’、An+1’時的剝除操作，其中剝除操作係用以移除包含於凝膠環形條中的支撐物。應注意圖14B顯示取回用於同時安裝的兩凝膠環形條 An’及An+1’以顯示安裝操作的順序。在現實中，凝膠環形條係利用凝膠環安裝末端執行器222一次安裝一條而非同時安裝。上透視圖顯示邊緣環214b之其上尚未安裝凝膠環形條之部分211A、邊緣環214b上其上已安裝凝膠環形條 (如A’– An-1’)的部分211B。

圖14C顯示在一例示性實施例中當凝膠安裝末端執行器222自凝膠盤拾起凝膠環形條以安裝在邊緣環214b上時凝膠安裝末端執行器222的特寫圖 。使用凝膠安裝末端執行器222將標準之凝膠環形條放置到邊緣環上方。凝膠環形條必須精準地安裝俾以在相鄰凝膠環形條之間留下間隙。在某些實施例中，相鄰凝膠環形條之間的間隙可能必須介於約10 毫英吋(即約250 µm)與約30 毫英吋(即約765 µm)之間。必須控制凝膠環在邊緣環214b 上的位置及放置以確保施加凝膠環形條而適當地覆蓋定義在邊緣環214b上之適當區段的一區域。應注意，提供間隙之上述尺寸作為實例以顯示必須如何利用耦合至機器人手臂130之末端執行器連接件132的凝膠安裝末端執行器222精準地施加凝膠環形條。不應認為此些尺寸為限制性的。在此實施例中，在接近凝膠盤之支架上接收邊緣環214b，俾使凝膠安裝末端執行器222可自凝膠盤移除凝膠環形條並將其放置在支架上所接收之邊緣環214b 的適當區段上方。

圖14D例示在一例示性實施例中之座落於支架上的邊緣環214b以及盤旋於凝膠盤上方以移除凝膠環形條的凝膠安裝末端執行器222，凝膠環形條係用以被放置在支架上所接收之邊緣環214b上所定義的區段。一開始，複數凝膠環形條係定義於凝膠盤223上或被設計用以定義凝膠環形條的任何其他表面。圖14D顯示具有複數凝膠環形條 A1’、A2’、A3’、A4’等定義於其上之例示性凝膠盤223。顯示邊緣環214b之上表面已被接收於支架上，位於具有凝膠環形條之凝膠盤223旁邊。邊緣環214b之上表面被區分為複數區段。所有的區段具有彼此相同的尺寸且定義於凝膠盤223上的凝膠環形條所具有之定義尺寸係與定義在邊緣環214b上之區段的尺寸相同。圖14D顯示邊緣環214b上定義有區段A1、A2、A3、A4等的實例。在替代性的實施例中，區段可不必具有相同尺寸。在定義於ESC之上表面上之區段具有相同尺寸且凝膠環形條之尺寸匹配區段之尺寸的實施例中，使用凝膠安裝末端執行器222自凝膠盤223的表面移除每一凝膠環形條並將其放置到定義於邊緣環214b上的適當區段中。由於每一凝膠環形條皆為脆弱且薄的，凝膠安裝末端執行器222設有適當的工具以仔細地自凝膠盤223移除每一凝膠環形條而不損傷凝膠環形條。

接著將經移除的凝膠環形條載帶到定義在邊緣環214b之上表面上的適當區段，然後凝膠安裝末端執行器222下降以將凝膠環形條放置到區段上方。 是以，凝膠環形條 A1’係置於邊緣環214b上的區段A1上方、凝膠環形條A2’係置於區段A2上方、凝膠環形條 A3’係置於區段A3上方，以此類推。可藉由程式化機器人手臂130精準地控制將凝膠安裝末端執行器222位移到邊緣環214b的適當區段上方，利用設置在機器人手臂130之末端執行器連接件上的視覺系統及影像捕捉裝置驗證位置。成功驗證時，凝膠安裝末端執行器222降下至區段上方且末端執行器222所載帶的凝膠環形條被放置至及壓迫至區段上方的位置中。凝膠安裝末端執行器222可包含載帶構件224，載帶構件224為拱形的以匹配被定義在邊緣環上之每一區段的拱形。在安裝期間拱形載帶構件224可徑向移動至任何區段上方的位置，俾使拱形載帶構件224的位向匹配其上欲安裝凝膠環形條之區段的位向。在將凝膠環形條安裝至被定義在邊緣環214b上之適當區段上方後，仔細地剝除被包含於凝膠環形條中的支撐物。

應瞭解，可程式化具有凝膠安裝末端執行器222的機器人手臂130以精確施加凝膠環形條。完成利用凝膠安裝末端執行器222之凝膠安裝以最少化經安裝之凝膠環與邊緣環之介面處的空氣泡泡濃度。可控制機器人手臂130俾以提供精準的壓力以將凝膠環施加至邊緣環上方的適當區段處。針對重覆的施加，可藉由程式化機器人手臂130而控制精準施加，且使用手動方法難以達到此類精準度。

提供上述之使用作為實例，機器人系統可在涉及重覆性、因人類變異性(技巧、經驗、專業等)而產生明顯挑戰及風險的安裝及維持應用期間進行其他處理。又，提供上述之使用及用以進行應用/服務的末端執行器作為實例，但其不應被認為是限制性的。應注意，亦可考慮額外的應用/服務、其他末端執行器、或用以進行各種應用/服務之上述末端執行器的設計概念變異。

圖15A及15B識別在某些例示性實施例中設置在搬運車上之機器人系統的樣本尺寸，搬運車係用以進行處理室之不同元件的各種重覆性安裝及服務。圖15A顯示設置在搬運車上之機器人系統的俯視圖。具有機器人系統之搬運車的尺寸可由寬度「A」及長度「B」所定義。在一例示性實施例中，具有機器人系統之搬運車的寬度A係介於約635 mm(約25英吋)與約760 mm(約30英吋)之間且具有機器人系統之搬運車的長度B係介於約812 mm(約32英吋)與約965 mm(約38英吋)之間。圖15B例示在一例示性實施例中具有機器人系統之搬運車的側視圖，其識別搬運車及機器人系統之不同元件的高度。在一實施例中，自地板至設置在搬運車上之機器人系統之上部的高度係由高度「C」所定義，其被定義為介於約1825 mm(約72英吋)與約1955 mm(約77英吋)之間。在一實施例中，自地板至設置在搬運車之上表面上之螢幕之中央的高度係由高度「D」所定義，其被定義為介於約1245 mm(約49英吋)與約1345 mm(約53英吋)之間。在一實施例中，自地板至其上設置有機器人系統之搬運車的搬運車把手的高度係由高度「E」所定義，其被定義為介於約1065 mm(約42英吋)與約1145 mm(約45英吋)之間。應注意，僅提供上述之尺寸作為實例，其不應被認為是限制性的。亦可基於處理室之尺寸、處理室之高度、處理室附近可用之面積、受到使用之末端執行器的類型、欲進行之維護的類型、及設備及機器人系統之其他空間及處理限制，考慮其他尺寸。

文中所討論的機器人系統為自主性之可移動半導體設備安裝及維護設備，其可被用於半導體製造設施中進行重覆性的操作(即任務)如組裝、維護、濕式清理、量測、現場檢視、驗證等。在一實施例中，機器人系統及搬運車係由電池供能，其中電池係包含於其上設置有機器人手臂130的搬運車框架102中。電池可為 DC電源的一部分，DC電源係容納於搬運車框架102中且用以對設置在搬運車上的元件如電腦等供能、或DC電源可為用以對搬運車及機器人手臂130供能的分離電源。以電池為來源之電源對機器人系統提供較高的彈性，因為其較容易維護且省操作人員的時間。在一替代性實施例中，可利用插電式之電源對機器人系統供能。插電式之電源可為包含於搬運車框架102中以對其他元件供能之AC電源的一部分、或可為用以對機器人及/或搬運車供能的分離電源。機器學習(即AI演算法)使用自機器人收集到的數據，預測不同腔室之維護時程。 學習操作的動作及順序並將其編碼至控制機器人手臂的演算法中。

在一實施例中，以電腦程式控制機器人所進行之操作。電腦程式提供處理，機器人藉由處理將進行每一動作以完成期望的服務操作。程式藉著提供進行期望服務操作之每一動作(如和機器人手臂必須移動之位置、速度、高度、距離、方向等相關的細節)的詳細指令，引導機器人。在替代性的實施例中，機器學習控制機器人之操作，其中自橫跨製造設施之地板收集不同處理模組處所進行之處理操作。分析自各種機器人所收集到的資訊以建立及訓練AI模型。可詢問AI模型以決定欲在特定處理模組上進行期望服務操作機器人將依循之處理。機器學習為選擇性的且可用以最佳化機器人的使用及處理模組的維護。

使用機器人的各種優點包含，可以較佳的精確度、重覆性、速度、及最小變異達到重覆性的組裝、安裝、及維護處理以及此類任務的自動化。使用機器人手臂之視覺系統驗證所進行之任務的精準度、進行現場量測應用以精準地偵測元件之缺陷、磨損、狀態等，俾以最佳地使用消耗性部件及腔室。可將與機器人所進行之每一操作相關的數據用於診斷、安裝與維護標準化、及客製化的預測性維護。預測性維護可利用機器學習完成。

在某些實施例中，可使用機器學習以較高精準度及信心度預測機器人系統所進行之服務操作的正確性。例如，當機器人系統進行更多的操作(如清理操作等)時，可處理與操作相關的度量，利用一或多個分類器擷取個性化之特徵。接著機器學習模型處理所擷取出的特徵以識別模式及產生預測。在一實施例中， 可利用一或多個用以採取動作的規則來處理預測。例如，動作可以是，當模型基於其學習預測出需要額外清理時，機器人系統繼續清理特定部件。例如，另一動作可以是，當機器人系統安裝部件時調整施加至螺栓的轉矩量。

在上述的實例中，安裝部件包含處理模組之上板。然而應了解，可利用機器人系統安裝或反安裝的部件可依據處理設備、處理模組或元件的哪一部件或子部件需要某種類型之服務而廣泛變化。廣義來說，當機器人設備處理更多操作時，可使用分類器所擷取之特徵來持續訓練模型及改善模型的預測或回應模型處理所採取的動作。在某些實施例中，機器學習(即AI)模型可使用監督式學習(即AI)演算法，其可基於感測器數據偵測與所進行之服務之各種狀態相關的特徵。如上所述，機器人系統所用之感測器可包含但不限於視覺系統，視覺系統使用一或多個相機、移動感測器、慣性感測器處理用之陀螺儀、壓力感測器、溫度感測器、速度感測器、轉矩感測器、功率感測器、平準感測器、及兩或更多感測器的組合。

可實時監測或批次處理來自各種感測器的輸出。在某些實施例中，可在局部或自遠端之製造設施於相同的時間處監測複數機器人系統。例如，機器人系統可包含無線或有線網路連接，此類連接能分享資訊並遠端處理機器學習及訓練用之數據。藉著使用來自複數機器人系統的數據可使訓練數據成長並改善機器學習模型所做的預測。

藉由改善機器學習模型能改善預測的精準度，預測代表動作所依據之數據。即，隨著時間可判斷機器人系統需要在特定螺栓上施加更多轉矩以維持部件穩固、或機器人系統需要在腔室襯墊的左邊清理額外時間、或機器人需要減少下電極緣附近的擦洗量、或機器人需要以新模式移除某定螺絲或螺栓以避免部件傾斜、或機器人需要在移除一部件前舉升另一部件、或機器人在特定的處理操作之後需要使用不同的清理末端執行器移除某些微粒、或機器人需要在清理介電窗之後進行相機檢視、或機器人系統需要使用兩個機器人臂以改善在服務期間的某些部件移除等。當明白，使用機器學習模型可改善機器人系統之操作以獲得較佳的操作效率。

在某些實施例中，控制器為系統的一部分，系統可為上述實例的一部分。此類系統包含半導體處理設備，半導體處理設備包含處理工具或複數處理工具、處理室或複數處理室、處理平臺或複數平臺、及/或特定的處理元件(晶圓座臺、氣體流動系統等)。此些系統係與一些電子裝置整合，此些電子裝置係用以在半導體基板的處理之前、期間及之後控制系統的操作。此些電子裝置係稱為「控制器」，其可控制系統或複數系統的各種元件或子部件。取決於處理需求及/或系統類型，控制器可被程式化以控制文中所揭露的任何處理，處理包含處理氣體的輸送、溫度設定(如加熱及/或冷卻)、壓力設定、真空設定、功率設定、RF產生器設定、RF匹配電路設定、頻率設定、流率設定、流體輸送設定、位置與操作設定、晶圓傳輸進入或離開設備與連接至系統或與系統具有界面的其他傳輸設備及/或裝載互鎖機構。

概括地說，控制器可被定義為具有各種積體電路、邏輯、記憶體及/或軟體的電子裝置，其可接收指令、發佈指令、控制操作、致能清理操作、致能終點量測等。積體電路可包含儲存了程式指令之具有韌體形式的晶片、數位訊號處理器(DSP)、被定義為特殊應用積體電路(ASIC)的晶片、及/或能執行程式指令(如軟體)的一或多個微處理器或微控制器。程式指令可為與控制器通訊之具有各種獨立設定(或程式檔案)形式的指令，其定義為了在半導體晶圓上或針對半導體晶圓或對系統進行特定處理所用的操作參數。在某些實施例中，操作參數為製程工程師為了完成一或多膜層、材料、金屬、氧化物、矽、二氧化矽、表面、電路及/或晶圓之晶粒之製造期間的一或多個處理步驟所定義之配方的一部分。

在某些實施例中控制器為整合至系統、耦合至系統、藉由網路連接至系統、或其組合的電腦的一部分或控制器耦合至電腦。例如，控制器係位於「雲端」中或製造設備主機電腦系統的全部或部分中，這允許使用者遠端接取晶圓處理。電腦致能遠端接取系統以監控製造操作的目前進展、檢視過去製造操作的歷程、自複數製造操作檢視驅勢或效能度量、改變現有處理的參數、設定處理步驟以符合現有處理、或開始一新的製程。在某些實施例中，遠端電腦(如伺服器)可經由電腦網路對系統提供處理配方，電腦網路包含區域網路或網際網路。遠端電腦可包含使用者介面，使用者介面讓使用者能進入或程式化參數及/或設定，然後自遠端電腦與系統(如機器人系統)通訊。在某些實例中，控制器接收數據形式的指令，此些指令指定在一或多個操作期間欲進行之每一處理步驟用的複數參數。應瞭解，複數參數係特別針對欲施行之處理的類型及控制器用以交界或控制之設備的類型。因此如上所述，可分散控制器如藉著包含一或多個藉由網路互連並朝向共同目的如文中所述之處理與控制工作的離散控制器。為了此類目的的分散控制器的實例包含處理室上的一或多個積體電路，其係與一或多個位於遠端(例如位於平臺位準處或為遠端電腦的一部分)的積體電路通訊而共同控制處理室中的處理。

不受限地，例示性的系統可包含電漿蝕刻室或模組、沉積室或模組、旋轉沖洗室或模組、金屬鍍室或模組、清理室或模組、邊緣蝕刻室或模組、物理氣相沉積(PVD)室或模組、化學氣相沉積(CVD)室或模組、原子層沉積(ALD)室或模組、原子層蝕刻(ALE)室或模組、離子植入室或模組、軌道室或模組、及和半導體晶圓之製造相關及/或用於製造的任何其他半導體處理系統。

如上所述，取決於設備所欲進行的處理步驟或複數步驟，控制器可與下列的一或多者通訊交流：其他設備電路或模組、其他設備的元件、叢集設備、其他設備的界面、相鄰設備、鄰近設備、位於製造設施內的設備、主電腦、另一控制器、或半導體製造工廠中用以將晶圓或基板容器、消耗性部件等載入與載出設備位置及/或裝載接口的材料運輸用設備。

圖16為用以實施本發明實施例之電腦系統的簡化概圖。例如，此些元件中的某些者可為執行與本發明實施例相關之操作的控制器的一部分或分離電腦的一部分。應明白，文中所述的方法可利用數位處理系統如傳統的通用電腦系統施行。或者可使用被設計或程式化成僅實施單一功能的特殊用途電腦。電腦系統包含中央處理單元(CPU)1604，中央處理單元(CPU)1604係經由匯流排1610而耦合至隨機存取記憶體(RAM)1628、唯讀記憶體(ROM)1612、及大量儲存裝置1614。系統控制器程式1608存在於隨機存取記憶體(RAM)1628中但亦可存在於大量儲存裝置1614中。

大量儲存裝置1614代表恆久數據儲存裝置如本地或遠端的軟碟機或固定磁碟機。網路介面1630藉由網路1632提供連接，以與其他裝置通訊。應注意，CPU 1604可以通用處理器、專用處理器、或特別程式化的邏輯裝置體現。輸入/輸出(I/O)介面提供與不同週邊裝置的通訊且係經由匯流排1610與CPU 1604、RAM 1628、ROM 1612、及大量儲存裝置1614連接。例示性的週邊裝置包含顯示器1618、鍵盤1622、游標控制器1624、可卸除之媒體裝置1634等。

顯示器1618係用以顯示文中所述的使用者介面。鍵盤1622、游標控制器1624、可卸除之媒體裝置1634、及其他週邊裝置係耦合至I/O介面1620以與CPU 1604通訊指令選擇資訊。應注意，可經由I/O介面1620與外部裝置通訊傳入及傳出數據。本文中所述的實施例亦可在分散式的計算環境中施行，在此種環境中任務係由經由有線或無線網路鏈結的複數遠端處理裝置所執行。

本文中所述的實施例可利用各種電腦系統配置施行之，此些電腦系統配置包含手持硬體單元、微處理器系統、微處理器系或可程式化的消費電子裝置、迷你電腦、主機等。本文中所述的實施例亦可在分散式的計算環境中施行，在此種環境中任務係由經由網路鏈結的複數遠端處理裝置所執行。

考慮到上述實施例，應瞭解，某些實施例可進行涉及儲存在電腦系統中之數據的各種電腦施行操作。此些操作為需要操控物理數量的操作。形成實施例之一部分之文中所述操作的任何者皆為有用的機械操作。實施例亦關於用以執行此些操作的裝置或設備。可針對所需用途專門建構設備如專用電腦。當一電腦被定義為專門用途之電腦時，此電腦除了能夠針對專門用途運行之外，亦可進行其他處理、程式執行或其他非屬特別用途的子程式。或者，操作可由選擇性活化的電腦執行或者可由儲存在電腦記憶體、快取記憶體、或自電腦網路所獲得的一或多個電腦程式所配置。當數據係自電腦網路獲得時，該數據可由電腦網路上的其他電腦如雲端計算資源所處理。

亦可將一或多個實施例製作成電腦可讀媒體上的電腦可讀碼。電腦可讀媒體可以是可儲存數據且後續可被電腦系統讀取的任何數據儲存裝置。電腦可讀媒體的實例包含硬碟、網路附加儲存(NAS)、唯讀記憶體、隨機存取記憶體、CD-ROM、CD-R、CD-RW、磁帶及其他光學式及非光學式數據儲存裝置。電腦可讀媒體可包含分散於網路耦合電腦系統的電腦可讀實質媒體，因此電腦可讀碼係以分散方式儲存及執行。

雖然方法操作係以特定順序說明之，但應瞭解，只要能以期望的方式進行重疊操作的處理，在方法操作之間可進行其他閒雜步驟或者可調整方法操作使其發生的時間略有不同，或者可將方法操作分配至允許方法操作以各種間隔進行的系統中。

雖然為了讓熟知此項技藝者能清楚瞭解本發明，已詳細說明了前面的實施例，但應明白，在隨附之請求項的範疇內可進行某些變化與修改。因此，此些實施例應被視為是說明性而非限制性的，且實施例並不限於文中所述的細節，在隨附之請求項的範疇內及等效物內可進行修改。

100:機器人系統 101:搬運車 102:搬運車框架 103:框頂 104:框底 105:右側 106:左側 107:設備側 108:前側 109:搬運車把手 110:顯示螢幕 112:臂支撐框架 114:臂框架 116:下鉸鏈 118:下臂旋轉樞軸 120:對接固定件 122:固定件連接介面 124:機器人連接件 126:上鉸鏈 128:上臂旋轉樞軸 130:機器人手臂 132:末端執行器連接件 133a:光固定件 133b:相機 134:螺栓盒 135:螺栓抓取器末端執行器 135’:螺絲頭末端執行器 136:螺栓 137:螺栓孔 140:腳輪 142:腳輪鎖 144:平臺 150a:下安裝固定件 150b:下安裝固定件 151:臂鎖機構 152:滑鎖 154:把手 156:連接螺絲 158:鎖定銷把手 159:鎖定銷 160:延伸位置 161:折疊位置 162:定位銷 164:球形鎖 166:溝槽鎖 168:溝槽鎖 170:鎖定板 172:滑板 174:連接件板 176:臂連接件點 178:底板 182:處理模組 183:內部 184:固定件鎖 186:固定件鎖 188:對接插入件 190:水平滑件 192:對接滑板 193:垂直板 194:上板 196:固定件軌 198:傳送模組 202:腔室清理末端執行器 204:末端執行器儲存裝置/真空噴嘴 206:衝擊噴嘴 208:粒子限制外殼 210:設備 212:安裝末端執行器 214:夾具元件 214a:覆蓋環 214b:邊緣環 215:中央元件 216:周邊元件 217a:真空管 217b:真空導管 218:第一組出口 219:第二組出口 221:靜電夾頭 221A:邊緣環之其上尚未安裝凝膠環形條之部分 221B:邊緣環之其上已安裝凝膠環形條之部分 222:凝膠安裝末端執行器 223:凝膠盤 224:載帶構件 1604:中央處理單元 1608:系統控制器程式 1610:匯流排 1612:唯讀記憶體 1614:大量儲存裝置 1618:顯示器 1620:I/O介面 1622:鍵盤 1624:游標控制器 1628:隨機存取記憶體 1630:網路介面 1632:網路 1634:可卸除之媒體裝置

參考下面搭配附圖的說明最能瞭解本發明實施例。

圖1例示根據一實施例之製造設施中用的例示性機器人系統。

圖2A-2C例示根據一實施例之機器人系統之臂框架在製造設施中使用期間的各種位置。

圖3A例示根據一實施例之特寫圖，其識別機器人系統之臂框架及臂支撐框架的不同元件。

圖3B及3C例示根據一實施例之臂框架之一部分的特寫圖，其顯示用以接收部件儲存模組的平臺。

圖4A例示根據一實施例之臂支撐框架之臂鎖機構與臂框架之運動安裝固定件對準的特寫圖。

圖4B-1例示在一實施例中臂鎖機構的簡化方塊圖，臂鎖機構係與用以鎖定臂框架的運動安裝固定件銜合。

圖4B-2例示在一實施例中臂鎖機構的特寫圖。

圖4C-1至4C-4例示根據一實施例之定義於運動安裝固定件之底板上之溝槽鎖的位向，運動安裝固定件係用以將臂框架鎖定於延伸位置或折疊位置中之一者。

圖5例示在一實施例中製造設施內的處理系統，其中機器人系統係負責進行維護操作。

圖6A及6B例示在一實施例中用以使機器人系統對接至處理模組之對接固定件的前及後透視圖，處理模組為製造設施之處理系統的一部分。

圖7例示根據一實施例之機器人系統的圖，在銜合模式中機器人系統係耦合至處理模組之對接固定件。

圖8例示根據一實施例當機器人系統係與對接固定件不連接時機器人系統相對於處理模組的圖。

圖9A例示根據一實施例當機器人系統係與設置在處理模組上之對接固定件重新銜合時機器人系統相對於處理模組的圖。

圖9B例示根據一實施例圖9A中所示之處於重新銜合模式之機器人系統的俯視圖。

圖10A-10G例示根據一實施例之用以與維護操作期間使用之不同末端執行器耦合之機器人系統之機器人的機器人手臂。

圖11A-11F例示根據一實施例之機器人系統之機器人手臂接取不同末端執行器以安裝蝕刻室之上板的處理。

圖12A例示根據一實施例之例示性腔室清理末端執行器，此腔室清理末端執行器可附接至機器人系統之機器人手臂以清理處理室之內表面。

圖12B例示根據一實施例之具有軟管供給乾冰及不連接真空的例示性腔室清理末端執行器。

圖12C例示根據一實施例之具有軟管供給乾冰及連接真空的例示性腔室清理末端執行器。

圖13A例示根據一實施例之消耗性部件安裝末端執行器，此消耗性部件安裝末端執行器可耦合至機器人系統之機器人手臂並用以安裝消耗性部件。

圖13B例示根據一實施例之動作中之消耗性部件安裝末端執行器的特寫圖，該動作使用夾具元件將消耗性部件(如覆蓋環)朝向處理室內部移動以進行安裝。

圖13C及13D例示根據一實施例之用以在處理室中安裝邊緣環的消耗性部件安裝末端執行器。

圖14A例示根據一實施例之例示性凝膠安裝末端執行器。

圖14B例示根據一實施例所進行的放置及剝除操作。

圖14C例示根據一實施例之當凝膠安裝末端執行器自凝膠盤拾取凝膠、並接著將凝膠安裝至鄰近支架上之邊緣環上時凝膠安裝末端執行器的特寫圖。

圖14D例示根據一實施例之座落於支架上之邊緣環，其中已使用凝膠安裝末端執行器將凝膠置於邊緣環上並剝除凝膠之支撐物。

圖15A例示根據一實施例之搬運車的俯視圖，圖15B例示安裝於搬運車上之機器人系統的側視圖，圖15B顯示某些尺寸。

圖16例示用以施行實施例之電腦系統的簡化概圖。

100:機器人系統

101:搬運車

102:搬運車框架

103:框頂

104:框底

105:右側

106:左側

107:設備側

108:前側

109:搬運車把手

110:顯示螢幕

112:臂支撐框架

114:臂框架

116:下鉸鏈

118:下臂旋轉樞軸

120:對接固定件

122:固定件連接介面

124:機器人連接件

126:上鉸鏈

128:上臂旋轉樞軸

130:機器人手臂

132:末端執行器連接件

134:螺栓盒

136:螺栓

140:腳輪

142:腳輪鎖

144:平臺

Claims (27)

1. 一種機器人系統，包含： 一搬運車框架； 一臂支撐框架，係固定至該搬運車框架，該臂支撐框架係耦合至用以服務一半導體設備的一機器人手臂； 一臂框架，自一第一端延伸至一第二端，該第一端係藉由一鉸鏈連接至該臂支撐框架且該第二端具有用以連接至該半導體設備之一對接固定件的一固定件連接介面，該鉸鏈能使該臂框架繞著該臂支撐框架旋轉；及 一臂鎖機構，係附接至該臂支撐框架以用以在該臂框架旋轉至一延伸位置 或一折疊位置時鎖定該臂框架， 其中該固定件連接介面係用以在該臂框架被鎖定至該延伸位置中時使該搬運車框架對準該半導體設備，該搬運車框架之該對準提供該機器人手臂的一對應對準。
2. 如請求項1之機器人系統，其中該機器人手臂包含用以與一或多個末端執行器耦合的一末端執行器連接件，每一該末端執行器係用以進行一特定服務功能。
3. 如請求項1之機器人系統，其中該末端執行器中之一者為一螺栓介面，該螺栓介面係用以根據一預定模式以程式化的方式安裝複數螺栓。
4. 如請求項1之機器人系統，其中該末端執行器中之一者為一清理附件，該清理附件係用以以程式化的方式清理該半導體設備之一腔室內之一或多個元件。
5. 如請求項1之機器人系統，更包含： 一電腦，係整合至該搬運車框架中，該電腦係耦合至用以對機器人手臂供能的一或多個電源，且該電腦可程式化以執行重覆性的日常服務任務。
6. 如請求項1之機器人系統，更包含： 一電腦； 一機器人控制器； 一交流(AC)電源及一直流(DC)電源，該AC及DC電源係用以對該電腦及該機器人控制器供能； 其中該電腦可程式化以執行重覆性的日常服務任務。
7. 如請求項1之機器人系統，其中該鉸鏈包含一上鉸鏈及一下鉸鏈，該臂鎖機構係設置於該上鉸鏈與該下鉸鏈之間，該臂框架之該第一端包含耦合至該上鉸鏈的一上臂旋轉樞軸及耦合至該下鉸鏈的一下臂旋轉樞軸； 其中該臂鎖機構包含固定至該下臂旋轉樞軸的一下安裝固定件及在一解除位置與一銜合位置之間滑動的一上安裝固定件，其中該銜合位置將該臂框架鎖定至該延伸位置或該折疊位置中之一者中。
8. 如請求項7之機器人系統，其中該上安裝固定件包含一對球形鎖，在該臂框架被鎖定至該延伸位置中時，該對球形鎖適配進入該下安裝固定件之經延伸之溝槽鎖中，在該臂框架被鎖定至該折疊位置中時，該對球形鎖適配進入該下安裝固定件之經折疊之溝槽鎖中。
9. 如請求項8之機器人系統，其中該經延伸之溝槽鎖包含側壁及該臂鎖機構的一滑板，該側壁係用以在該臂框架被鎖定至該延伸位置中時對準該臂框架，該滑板與該側壁組合協助該臂框架之運動對準。
10. 如請求項7之機器人系統，其中該上安裝固定件包含： 一滑板，係附接至該臂支撐框架； 一連接件板，係安裝至該滑板；及 一鎖定板，係附接至該連接件板的一底端且係垂直於該連接件板設置，該對球形鎖係設置於該鎖定板之一底表面上且具有彼此相對的位向。
11. 如請求項7之機器人系統，其中該經延伸之溝槽鎖係正交於該經折疊之溝槽鎖設置。
12. 如請求項1之機器人系統，其中該搬運車框架包含用以接收一或多個末端執行器的一或多個儲存裝置，該一或多個末端執行器係用以進行一特定的服務功能。
13. 如請求項1之機器人系統，其中該臂支撐框架為一A框架。
14. 一種機器人系統，包含： 一搬運車框架； 一臂框架，自一第一端延伸至一第二端，該第一端係藉由一鉸鏈連接且該第二端具有用以連接至一半導體設備之一對接固定件的一固定件連接介面，該鉸鏈能使該臂框架水平旋轉，其中一機器人係連接至該臂框架的該第二端處；及 一臂鎖機構，用以在該臂框架旋轉至一延伸位置或一折疊位置時鎖定該臂框架， 其中該固定件連接介面係用以在該臂框架被鎖定至該延伸位置中時，使該搬運車框架對準該半導體設備，且該固定件連接介面係連接至該對接固定件。
15. 如請求項14之機器人系統，其中該臂鎖機構包含藉由一連接件板而附接至一滑板的一鎖定板，該鎖定板包含一對球形鎖，該對球形鎖與連接至該臂框架之一底板中的溝槽銜合，該溝槽使該臂鎖機構能鎖定至該延伸位置或該折疊位置中。
16. 如請求項15之機器人系統，更包含一臂支撐框架，該臂支撐框架係連接至該搬運車框架。
17. 如請求項16之機器人系統，其中該滑板係固定至該臂支撐框架。
18. 如請求項16之機器人系統，其中該臂支撐框架係連接至該搬運車框架之一上部之一側，該搬運車框架包含用以控制該機器人的一計算設備，該計算設備係配置於該搬運車框架中以至少部分抵銷來自該機器人、該臂框架、及該臂支撐框架的重力拉扯傾斜。
19. 一種機器人系統，包含： 一搬運車框架； 一臂支撐框架，固定至該搬運車框架，該臂支撐框架係耦合至用以服務一半導體設備的一機器人手臂； 一臂框架，自一第一端延伸至一第二端，該第一端係藉由一鉸鏈連接至該臂支撐框架，且該第二端具有用以連接至該半導體設備之一對接固定件的一固定件連接介面，該鉸鏈能使該臂框架繞著該臂支撐框架水平旋轉；及 一臂鎖機構，係附接至該臂支撐框架，用以在該臂框架被鎖定至該延伸位置或該折疊位置中時，相對於該臂支撐框架鎖定該臂框架。
20. 如請求項19之機器人系統，其中該臂鎖機構包含藉由一連接件板而附接至一滑板的一鎖定板，該滑板係附接至該臂支撐框架，該鎖定板包含一對球形鎖，該對球形鎖與在該第一端處連接至該臂框架之一底板中的溝槽銜合，該溝槽接收該對球形鎖而使該臂鎖機構鎖定至該延伸位置或該折疊位置中。
21. 一種服務處理模組用的機器人系統，包含： 一搬運車框架； 一臂框架，自一第一端延伸至一第二端，該第一端係藉由一鉸鏈連接，且該第二端具有用以連接至該處理模組之一對接固定件的一固定件連接介面，該鉸鏈能使該臂框架能旋轉，其中一機器人係連接至該臂框架的該第二端處； 一臂鎖機構，用以在該臂框架旋轉至一延伸位置或一折疊位置時鎖定該臂框架，該固定件連接介面係用以在該臂框架被鎖定至該延伸位置中時使該搬運車框架對準該處理模組，且該固定件連接介面係連接至該對接固定件；及 一控制器，係用以操作該機器人，該控制器係用以執行一程式，該程式指示該機器人處理一服務操作，俾使該機器人之一機器人手臂係用以表現自動化的動作而完成該服務操作，其中該對接固定件對該機器人手臂之該自動化動作提供一參考框架。
22. 如請求項21之服務處理模組用的機器人系統，其中該服務操作係關於移除該處理模組之一上板，且移除該上板包含利用該機器人手臂之一末端執行器移除複數螺栓。
23. 如請求項21之服務處理模組用的機器人系統，其中該服務操作係關於安裝該處理模組之一上板，安裝該上板包含利用該機器人手臂之一末端執行器進行插入及旋緊複數螺栓，其中旋緊該複數螺栓係根據一預定之旋緊順序進行。
24. 如請求項21之服務處理模組用的機器人系統，其中該服務操作係關於清理該處理模組之一內表面，其中該機器人手臂包含用以在該機器人手臂進行該清理時用以檢視該表面的一視覺系統。
25. 如請求項21之服務處理模組用的機器人系統，其中利用複數感測器追蹤該服務操作。
26. 如請求項25之服務處理模組用的機器人系統，其中該複數感測器產生感測器數據，利用一機器學習演算法處理該感測器數據以量化該服務操作之特性。
27. 如請求項21之服務處理模組用的機器人系統，其中該控制器係與一電腦交界，該電腦係耦合至一有線或無線網路以在該服務操作之前、期間、及之後與一伺服器溝通數據，該伺服器係用以儲存與該服務操作相關之問題排除用的特性。

Images