TWI603905B - 在電子裝置製造中經調適以傳送雙基材的機器人系統、設備和方法 - Google Patents

在電子裝置製造中經調適以傳送雙基材的機器人系統、設備和方法 Download PDF

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Description

在電子裝置製造中經調適以傳送雙基材的機器人系統、設備和方法 相關申請案
本發明係關於且主張申請於2011年11月3日、標題為「ROBOT SYSTEMS,APPARATUS,AND METHODS ADAPTED TO TRANSPORT DUAL SUBSTRATES IN ELECTRONIC DEVICE MANUFACTURING」之美國臨時專利申請案第61/555,166號之優先權，並且主張申請於2012年10月29日、且標題為「ROBOT SYSTEMS,APPARATUS,AND METHODS ADAPTED TO TRANSPORT DUAL SUBSTRATES IN ELECTRONIC DEVICE MANUFACTURING」之美國專利申請案第13/662,946號之優先權，該等申請案中之每一申請案之全部內容在此以引用之方式全部併入本文。
本發明係關於電子裝置製造，且更特定言之，本發明係關於經調適以傳送雙基材之系統、設備及方法。
習知電子裝置製造系統可包括多個腔室，諸如處理腔室及一或更多個負載鎖定腔室。例如，該等腔室可包括於叢集工具中，在該等叢集工具中，複數個腔室可圍繞中央移送腔室分散。該等系統可使用移送機器人，該等移送機器人可放置在移送腔室之內且經調適以在各個腔室之間傳送基材。在系統腔室之間高效且精確地傳送基 材可能是系統產量需要的，從而降低整體操作及生產成本。此外，因為可減小需要移動基材之距離，所以尋求減小之系統大小。而且，材料成本可藉由減小系統大小而降低。
因此，需要高效且精確移動雙基材之改良系統、設備及方法。
在第一態樣中，提供一種機器人設備，該機器人設備經調適以在電子裝置處理系統之內傳送基材。機器人設備包括：基座；上臂，該上臂經調適以圍繞第一旋轉軸相對於基座旋轉；前臂，該前臂在自第一旋轉軸偏離之第一位置處耦接至上臂，前臂經調適以在第一位置處圍繞第二旋轉軸旋轉；雙腕部構件，該等雙腕部構件耦接至且經調適用於在自第二旋轉軸偏離之第二位置處圍繞第三旋轉軸相對於前臂旋轉，雙腕部構件中之各者經調適以耦接至各個端效器，其中各個端效器中之各者經調適以運載基材；上臂驅動組件，該上臂驅動組件經調適以相對於基座旋轉上臂；前臂驅動組件，該前臂驅動組件經調適以相對於上臂旋轉前臂，前臂驅動組件包括前臂驅動馬達，該前臂驅動馬達安裝至上臂；及腕部驅動組件，該腕部驅動組件經調適以相對於前臂獨立地旋轉雙腕部構件，腕部驅動組件包括安裝至上臂之第一腕部驅動馬達及第二腕部驅動馬達。
根據另一態樣，提供一種電子裝置處理系統。系統包括：腔室；機器人設備，該機器人設備至少部分地包含於移送腔室中，且該機器人設備經調適以傳送基材至處理腔室或負載鎖定腔室，該機器人設備包括：基座；上臂，該上臂經調適以圍繞第一旋轉軸相對於基座旋轉；前臂，該前臂在自第一旋轉軸偏離之第一位置處耦接至上臂，該前臂經調適以在第一位置處圍繞第二旋轉軸旋轉；雙腕部構件，該等雙腕部構件耦接至且經調適用於在自第二旋轉軸偏離之第二位置處圍繞第三旋轉軸相對於前臂旋轉，雙腕部構件中之各者經調適以耦接至各個端效器，其中各個端效器中各者經調適以運載基材；上臂驅動組件，該上臂驅動組件經調適以相對於基座旋轉上臂；前臂驅動組件，該前臂驅動組件經調適以相對於上臂旋轉前臂，前臂驅動組件包括前臂驅動馬達，該前臂驅動馬達安裝至上臂；及腕部構件驅動組件，該腕部構件驅動組件經調適以相對於前臂獨立地旋轉雙腕部構件，腕部構件驅動組件包括安裝至上臂之第一腕部驅動馬達及第二腕部驅動馬達。
在另一態樣中，提供一種在電子裝置處理系統之內傳送基材之方法。該方法包括以下步驟：提供機器人設備，該機器人設備具有基座、上臂、前臂及雙腕部構件；相對於基座獨立地旋轉上臂；相對於上臂獨立地旋轉前臂；及相對於前臂獨立地旋轉雙腕部構件。
根據本發明之該等及其他態樣提供許多其他特徵。本 發明之其他特徵及態樣將自以下詳細描述、附加申請專利範圍及附圖變得更加顯而易見。
電子裝置製造可能需要在不同位置之間非常精確且快速地傳送基材。特定言之，有時被稱為「雙葉片」之雙端效器可附接在機器人設備之臂之端部處，且雙端效器可經調適以將靜置於端效器上之基材往返於基材處理系統之處理腔室及/或一或更多個負載鎖定傳送。當臂較長時，可能要關注機器人機構之剛性，因為機器人設備之快速啟動及停止可能引起端效器之振動，此振動需要花時間來停止。此外，習知選擇性符合裝配機器人臂(selective compliance assembly robot arm；SCARA)機器人可僅以直通方式進入且離開移送腔室，從而限制了該等腔室之多功能性。換言之，SCARA機器人僅可沿通過該等SCARA機器人之肩軸之徑向線平移該等SCARA機器人之端效器。
在一些系統中，尤其在諸如第1圖中所示之具有大量垂直及平行小平面(例如，5個或5個以上，乃至6個小平面)及多個負載鎖定之主機中，需要儘可能小地製造移送腔室，以降低系統成本及大小。該等尺寸減小亦可將需要在處理腔室與負載鎖定之間移動基材之距離最小化。然而，在仍能夠在各種腔室處執行基材交換的同時，將機器人設備封裝在小的空間包絡中意味著對於現 有機器人之嚴重挑戰。特定言之，進入至具有多個平行小平面，亦即具有以並列式設置定向之雙腔室之該等主機之交換對於習知SCARA機器人係挑戰。
為了減小機器人之大小且能夠維護具有多個平行小平面腔室之叢集工具，本發明之實施例在第一態樣中提供具有緊湊設置及最小元件數目之機器人設備，但其中每一元件獨立地可控。本發明描述了機器人設備實施例，該機器人設備包括上臂、直接附接至上臂之前臂，以及在前臂上臂上可旋轉且具有附接之雙葉片之多個腕部元件。上臂、前臂及多個腕部元件中之每一者皆獨立地可控且可移動。此高度功能性設置使機器人之整體尺寸包絡得以減小，且此高度功能性設置允許諸如當維護多個、平行小平面處理腔室或負載鎖定腔室時以非直通定向，亦即，不垂直於腔室小平面或直通之方式進入至腔室及負載鎖定中。此外，基材移送及交換動作可以最小數目之機器人臂進行。
在另一態樣中，提供一種電子裝置處理系統，該電子裝置處理系統包括多葉片機器人設備，該多葉片機器人設備可用於在電子裝置製造中在腔室之間傳送基材。電子裝置處理系統包括移送腔室及收納於該腔室中之機器人設備。如上所述，機器人設備包括基座、相對於該基座可旋轉之上臂、在該上臂上可旋轉之前臂以及在該前臂上可旋轉之多個腕部構件。上臂、前臂及多個腕部構件中之每一者之獨立旋轉能力提供基材定向及運動之極 大靈活性。
參看本文第1A圖至第3圖描述本發明之各種態樣之示例性實施例的進一步細節。
現在參看第1A圖至第1C圖，揭示根據本發明之電子裝置處理系統100之示例性實施例。例如，電子裝置處理系統100可用於且可經調適以在不同處理腔室之間移送基材及/或在腔室處交換基材。電子裝置處理系統100包括外殼101，該外殼101包括移送腔室102。例如，移送腔室102包括頂壁、底壁及側壁，且該移送腔室102可維持於真空中。機器人設備104收納於移送腔室102中，且該機器人設備104經調適以在該移送腔室102中可操作。機器人設備104可經調適以將基材105(有時被稱為「晶圓」或「半導體晶圓」)往返於目的地拾取或置放。目的地可為耦接至移送腔室102之腔室。例如，目的地可為可耦接至移送腔室102之一或更多個處理腔室106及/或一或更多個負載鎖定腔室108。
處理腔室106可經調適以對基材105執行任意數目之處理步驟，諸如沉積、氧化、氮化、蝕刻、研磨、清洗、微影術、測量等處理步驟。負載鎖定腔室108可經調適以與工廠介面109或其他系統元件介面連接，工廠介面109或其他系統元件可自停駐於工廠介面109之裝載埠處之基材載體111(例如，前開式晶圓盒(Front Opening Unified Pod；FOUP))接收基材105。另一機器人110(以虛線圖示)可用以在基材載體111與負載鎖定108之間 移送基材105，如箭頭112所示。移送可以任何次序或方向執行。可在至各處理腔室106及負載鎖定腔室108之入口處提供一或更多個習知狹縫閥107。
再次參看第1A圖至第1C圖，機器人設備104包括基座114及上臂116，該基座114經調適以附接至形成移送腔室102之部分之外殼101的壁(例如，底板)，且該上臂116在圖示之實施例中為實質上剛性懸臂梁。上臂116經調適以按順時針或逆時針旋轉方向中之任一者圍繞第一旋轉軸118獨立地旋轉。圍繞第一旋轉軸118之旋轉可藉由任何適當動力構件提供，諸如可收納於馬達外殼120中之上臂驅動馬達119(諸如習知可變磁阻或永磁電馬達)。上臂116之旋轉可藉由自控制器121至上臂驅動馬達119之適當命令控制。在一些實施例中，馬達外殼及基座可彼此整合地製成。在其他實施例中，基座114可與移送腔室102之底板整合製成。
前臂122在自第一旋轉軸118間隔一徑向位置處，安裝且可旋轉地耦接於上臂116之外側端處。前臂122可經調適以在徑向位置處圍繞第二旋轉軸124相對於上臂116在X-Y平面中旋轉。前臂122可由前臂驅動馬達125相對於基座114及上臂116在X-Y平面中獨立地旋轉，此將在本文中進一步描述。
多個腕部構件126A、126B在自第二旋轉軸124間隔之位置處位於前臂122之外側端上。腕部構件126A、腕部構件126B中之每一者經調適用於圍繞第三旋轉軸127 相對於前臂122在X-Y平面中獨立旋轉。此外，腕部構件126A、腕部構件126B中之每一者經調適以耦接至端效器128A、端效器128B(或者被稱為「葉片」)，其中端效器128A、端效器128B中之每一者經調適以在拾取及/或置放操作期間攜帶且傳送基材105。端效器128A、端效器128B可具有任何適當構造。端效器128A、端效器128B可為被動的，或者端效器128A、端效器128B可包括用於固持基材105之主動手段，諸如機械夾持或靜電能力。端效器128A、端效器128B可藉由任何適合的手段耦接至腕部構件126A、腕部構件126B，該等手段諸如機械緊固、黏附、夾持等等。視情況，各個腕部構件126A、腕部構件126B及端效器128A、端效器128B可藉由形成為一個整體件而彼此耦接。各腕部構件126A、腕部構件126B之旋轉係藉由腕部驅動馬達所給予，如將在下文中描述。
再次參看第1A圖至第1C圖，圖示於第1B圖至第1C圖中之機器人設備104之實施例可經調適以用於第1圖之基材處理系統100。在操作時，一旦上臂116相鄰於用於拾取或置放基材105之所要目的地安置，前臂122可與多個腕部構件126A、126B一起經適當地致動以將基材105往返於目的地(例如，處理腔室106或負載鎖定腔室108)拾取、置放或拾取且置放(例如，交換)。腕部構件126A、腕部構件126B中之各者相對於基座114、上臂116、前臂122及彼此在X-Y平面中可獨立地 旋轉，如將在本文中進一步描述。相應地，端效器可以直通方式插入各處理腔室106中，亦即，以實質上垂直於處理腔室之小平面之方向插入。此舉在本文中稱為離軸能力。
在第1A圖之所圖示實施例中，機器人設備104經圖示為位於且放置在移送腔室102中。然而，應將認識到，本文所述之機器人設備104，以及其他機器人設備之實施例可有利地用於電子裝置製造之其他領域，諸如(例如)用於工廠介面109中，其中機器人設備104可在處理系統之裝載埠與一或更多個負載鎖定腔室108之間傳送基材105或基材載體111。本文所述之機器人設備104(例如，設備100)亦能夠用於其他傳送用途。
第2A圖至第2C圖圖示機器人設備104之實施例之各種定位能力。如將在下文描述之後顯而易見，在各圖中，上臂116可相對於基座114獨立地旋轉。同樣地，前臂122可相對於上臂116獨立地旋轉。同樣地，腕部構件126A、腕部構件126B(及耦接之端效器128A、端效器128B)可相對於前臂122，並且亦相對於彼此獨立地旋轉。例如，第2A圖圖示在外殼101中提供之機器人設備104，其中上臂116、前臂122及腕部構件126A、腕部構件126B全部旋轉，以使得上臂116、前臂122及腕部構件126A、腕部構件126B以垂直對準之方式一個位於另一個之頂部上。如此允許機器人104得以快速地旋轉以將開口225A至開口225H中之任一開口服務至腔室 106(未圖示於第2A圖至第2C圖中)。圖示了至腔室106之八個開口225A至225H。然而，應瞭解，機器人設備104可服務更多或更少數目之開口及腔室。
第2B圖圖示包括機器人設備104之電子裝置處理系統100，其中腕部元件126B及端效器128B以一方式經由腔室開口225E插入，該方式與實踐中將基材105B自附接至開口225E之處理腔室106(未圖示)拾取之方式相同。當端效器128B經由開口225E插入時，上臂116、前臂122及腕部元件126B可獨立地旋轉。同時，當自開口225E移除基材105B時，腕部元件126A及含有另一基材105A之端效器128A準備好經由開口225E進行交換/移送。因為兩個腕部構件126A、126B相對於彼此獨立地可旋轉，所以當正在抽取基材105B時，基材105A可總是置放在移送腔室102之內的方便且無干擾之位置。同樣地，當基材105A正被置放於處理腔室中時(未圖示於第2B圖中)，一旦抽取，基材105B可總是位於移送腔室102之內的方便且無干擾之位置。如圖所示，機器人設備104可用以按離軸之方向將基材105A、基材105B拾取(例如，移除)或置放至處理腔室中。在離軸運動中，端效器(例如，端效器126B)之平移是以實質上垂直於腔室106之小平面之方向平移至腔室(例如，腔室106)中。如本文中所使用之小平面意謂附接處理腔室106之平面。離軸運動代表沿自第一旋轉軸118徑向偏移之線229之運動。藉由利用顯示離軸運動能力之 機器人設備104，亦可容易地維護所圖示之六個處理腔室106及兩個負載鎖定腔室108，同時提供移送腔室102之小空間包絡。
第2C圖圖示當快速地移動機器人設備104以服務主機中之另一開口時可利用之另一可能定向。在所圖示之實施例中，安裝在端效器128A、端效器128B上之基材(未圖示於第2C圖中)中之每一者可經大致定向在第一旋轉軸118上。在此定向中，由較小數目之臂以及上臂116、前臂122及腕部構件126A、腕部構件126B之獨立旋轉能力變得可能的圍繞第一旋轉軸118之快速旋轉可用給予靜置在端效器128A、端效器128B上之基材(未圖示於第2C圖中)之最小離心力完成。因此，第一腕部構件126A及第二腕部構件126B，且從而端效器128A、端效器128B可在某些時刻經由獨立旋轉對準。相反，在其他時刻，第一腕部構件126A及第二腕部構件126B，且從而端效器128A、端效器128B可在某時經由第一腕部構件126A及第二腕部構件126B之獨立旋轉不對準。
第1B圖圖示為了便於圖示，以完全伸展狀態展示之機器人設備104之橫截面側視圖。例如，在此實施方式中之機器人設備104可包括基座114，基座114可包括凸緣或其他附接特徵，該凸緣或其他附接特徵經調適以附接至腔室(例如，移送腔室102)之壁(例如，底板102A)。基座114可耦接至含有上臂驅動馬達119之馬 達外殼120，或與馬達外殼120整合。上臂驅動馬達119經調適以圍繞第一旋轉軸118(例如，+/-360度或以上)在X-Y平面中旋轉上臂116。上臂116可為剛性懸臂梁，該剛性懸臂梁可在徑向中自第一旋轉軸118向外延伸。
上臂驅動馬達119可包括轉子119R(例如，一或更多個磁鐵)及定子119S(例如，複數個繞組)，該轉子119R附接至上臂116之軸116A，該定子119S安裝至上臂驅動馬達外殼119M。自控制器121至上臂驅動馬達119之控制訊號引起上臂116圍繞第一旋轉軸118旋轉。在圖示之實施例中，自控制器121至不同驅動馬達119、125、152及154之訊號通過習知滑環組件134及耦接之接線。同樣地，來自針對各馬達之反饋感測器(例如，光學或電感測器)之反饋訊號亦可通過接線及滑環組件134至控制器121。因此，可給予針對上臂116、前臂122及腕部構件126A、腕部構件126B中之每一者之精確獨立旋轉控制。此外，可提供氣密密封136(例如，磁性流體密封)以將腔室102及馬達125、馬達152及馬達154維持在真空下，同時馬達外殼120之外殼內部120A可維持在大氣壓下。軸116A及各個上臂116可藉由佈置在軸116A與上臂驅動馬達外殼119M之間的多旋轉調節軸承支撐。
機器人設備104可進一步包括垂直馬達138及垂直驅動機構139，垂直驅動機構139經調適以引起上臂116、前臂122及經連接之端效器128A、端效器128B(沿著 Z軸)之垂直運動。垂直驅動機構139可包括蝸桿驅動、導螺桿、滾珠螺桿或齒條-小齒輪機構，當上述各者由垂直馬達138旋轉時，引起上臂驅動馬達外殼119M沿著第一旋轉軸118垂直平移。波紋管140或其他適當的真空阻障可用以容納垂直運動，且該波紋管140或其他適當的真空阻障亦充當腔室102與可處於大氣壓力的馬達外殼120之內部120A之間的真空阻障。諸如線性軸承、襯套，或其他線性運動限制構件之一或更多個平移容納裝置141可用以將上臂驅動馬達外殼119M之運動限制為僅沿第一旋轉軸118之垂直運動。在所圖示之實施例中，導螺桿139S與安裝至上臂驅動馬達外殼119M之導螺母139M嚙合。垂直馬達138可包括旋轉計(rotational pot)，以向控制器121提供垂直位置反饋資訊。
在所圖示之實施例中，上臂116可包括空腔116C，該空腔116C經調適以接收前臂驅動馬達125之至少一部分。如同上臂驅動馬達119一樣，前臂驅動馬達125可包括馬達外殼、轉子及定子。前臂驅動馬達125可安裝至上臂116之間隔物116D。視情況，前臂驅動馬達125可安裝至軸116A之內部。
前臂驅動組件142耦接至前臂驅動馬達125之轉子。前臂驅動組件142可包括驅動構件144、從動構件146及傳動元件148。前臂驅動組件142可包含用於驅動前臂122之導軸122S之任何適當結構。前臂122之導軸122S可藉由耦接在導軸122S與間隔物116D之間的一或 更多個軸承(例如，滾珠軸承)可旋轉地安裝至間隔物116D。例如，在所圖示之實施例中，驅動構件142可為耦接至前臂驅動馬達125之內軸或與前臂驅動馬達125之內軸整合之滑輪，從動構件146可為耦接至導軸122S或與導軸122S整合形成之滑輪，並且傳動元件148經連接在驅動構件144與從動構件146之間。傳動元件148可為一或更多個帶或條帶，諸如兩個習知金屬條帶，其中各金屬條帶在該金屬條帶之端部剛性地耦接(例如，固定)至滑輪，並且其中傳動元件148在由間隔物116D與上臂頂壁116W形成之上臂116之上腔室116U中延伸。在所圖示之實施例中，前臂驅動馬達125可暴露至真空。
機器人設備104亦包括腕部驅動組件150。腕部驅動組件150可經調適以允許腕部構件126A、腕部構件126B得以相對於前臂122圍繞第三旋轉軸127獨立地旋轉。腕部驅動組件150可包括第一腕部驅動馬達152和第二腕部驅動馬達154，該第一腕部驅動馬達152和該第二腕部驅動馬達154中之每一者安裝至上臂116(例如，安裝至間隔物116D)且經調適以驅動且引起腕部構件126A、腕部構件126B之獨立旋轉。腕部構件驅動組件150可包括第一腕部驅動構件156及第二腕部驅動構件158，該第一腕部驅動構件156及該第二腕部驅動構件158附接至各個腕部構件驅動馬達152、154之內轉子。腕部構件驅動組件150亦可包括第一腕部從動構件160 及第二腕部從動構件162。腕部驅動組件150亦可包括多個傳動軸，諸如第一傳動軸164及第二傳動軸166。傳動軸164、傳動軸166可彼此同軸且傳動軸164、傳動軸166各自可經調適以圍繞第二旋轉軸124旋轉。在所圖示之實施例中，第一傳動軸164係由第二傳動軸166內部之軸承旋轉地安裝，且第二傳動軸166係由前臂122之導軸122S中之軸承旋轉地安裝。因此，在所圖示之實施例中，傳動軸164、傳動軸166及導軸122S中之每一者係經由間隔物116D支撐。腕部驅動組件150亦可包括第一傳動元件168、第二傳動元件170以及第三傳動元件172、第四傳動元件174，該第一傳動元件168耦接在驅動構件156與傳動軸164之間，且該第二傳動元件170耦接在驅動構件158與傳動軸166之間，該第三傳動元件172耦接在從動構件160與傳動軸164之間，且該第四傳動元件174耦接在從動構件162與傳動軸166之間。
傳動軸164分別由傳動元件168、傳動元件172在傳動軸164之下端耦接至腕部驅動構件156且在傳動軸164之上端耦接至腕部從動構件160。傳動軸164、傳動軸166中之每一者可在該傳動軸164、傳動軸166中之每一者之上端及下端包括適當的滑輪。腕部傳動元件168、腕部傳動元件170、腕部傳動元件172、腕部傳動元件174可為一或更多個帶或條帶，諸如兩個習知金屬條帶，其中每一金屬條帶在該金屬條帶之端部剛性地耦 接(例如，固定)至經連接之滑輪。從動構件160、從動構件162之運動引起腕部構件126A、腕部構件126B之第一腕部軸175、第二腕部軸176中之每一者的精確及獨立旋轉。腕部軸175經安裝用於由安裝在前臂122與腕部軸175之間的一或更多個適當的軸承旋轉。同樣地，腕部軸176經安裝用於由安裝在腕部軸175與腕部軸176之間的一或更多個適當的軸承旋轉。
在所圖示之實施例中，腕部驅動馬達152、腕部驅動馬達154各自放置在空腔116C中且可暴露至真空。例如，各個驅動馬達125、152、154中之每一者可為可變磁阻或永磁馬達。可以使用其他類型之馬達。該等其他類型之馬達可各自包括反饋感測器以向控制器121提供位置資訊之精確反饋。往返於馬達125、馬達152、馬達154之導體可通過空腔116C且連接至滑環組件134。腕部驅動馬達152、腕部驅動馬達154各自安裝至上臂116，且特定言之，腕部驅動馬達152、腕部驅動馬達154各自直接或間接地安裝至上臂116之間隔物116D。腕部驅動馬達152、腕部驅動馬達154可如圖所示佈置，即沿著上臂116之連接長度對準，或者腕部驅動馬達152、腕部驅動馬達154可以並排定向橫向於上臂佈置，其中每一腕部驅動馬達與傳動軸164、傳動軸166之第二旋轉軸124等距。
在操作中，來自控制器121至腕部驅動馬達152之控制訊號引起該腕部驅動馬達152之轉子相對於定子之旋 轉。此旋轉引起第一腕部驅動構件156之旋轉及所得之第一傳動軸164及第一腕部從動構件160之旋轉，從而引起第一腕部構件126A及所耦合之第一端效器128A相對於前臂122之獨立旋轉。同樣地，來自控制器121至第二腕部驅動馬達154之控制訊號引起第二腕部驅動馬達154之轉子相對於定子之旋轉。此旋轉引起第二腕部驅動構件158之旋轉及所得之第二傳動軸166及腕部從動構件162之旋轉，從而引起第二腕部構件126B及所耦合之第二端效器128B相對於前臂122之獨立旋轉。同樣地，來自控制器121至前臂驅動馬達125之控制訊號引起前臂驅動馬達125之轉子相對於定子之旋轉。此旋轉引起前臂驅動構件144及所得之前臂從動構件146之旋轉，從而引起前臂122相對於上臂116之旋轉。因此，應顯而易見，在X-Y平面中，前臂122圍繞第二旋轉軸124之旋轉，以及腕部構件126A、腕部構件126B圍繞第三旋轉軸127之旋轉可相對於彼此獨立地完成。另外，自控制器121至上臂驅動馬達119之控制訊號引起上臂驅動馬達119之轉子119R相對於定子119S之旋轉。此旋轉引起軸116A之旋轉及所得之上臂116相對於基座114之旋轉。有利地，端效器128A、端效器128B之無限數目移送路徑可由機器人設備104完成。因此，移送腔室102可製造得較小。此外，可以完成自位於移送腔室102之角落中之開口225A至開口225H的拾取及置放。
參看第3圖提供且描述了在根據本發明之電子裝置處理系統內傳送基材之方法300。方法300包括以下步驟：在步驟302中，提供具有基座(例如，基座114)、上臂(例如，上臂116)、前臂(例如，前臂122)及雙腕部構件(例如，腕部構件126A及腕部構件126B)之機器人設備；在步驟304中，相對於基座獨立地旋轉上臂；在步驟306中，相對於上臂獨立地旋轉前臂；且在步驟308中，相對於前臂獨立地旋轉雙腕部構件。
如應將顯而易見，使用本文中所述之機器人設備，可往返於目的地位置完成基材之拾取及置放，並且機器人設備之整體尺寸，且因此放置機器人設備之腔室可減小。在一些實施例中，藉由同時地旋轉上臂(例如，上臂116)、前臂(例如，前臂122)及至少一個雙腕部構件(例如，腕部構件126B)以執行方法，以執行往返於腔室(例如，處理腔室106或負載鎖定腔室108)之基材之拾取或置放。
前述描述僅揭示本發明之示例性實施例。一般技術者將顯而易見對屬於本發明之範圍之上述揭示的系統、設備及方法之修改。因此，雖然本發明已結合本發明之示例性實施例揭示，但是應理解，其他實施例亦可屬於以下申請專利範圍所定義的本發明之範疇。
100‧‧‧電子裝置處理系統
101‧‧‧外殼
102‧‧‧移送腔室
102A‧‧‧底板
104‧‧‧機器人設備
105‧‧‧基材
105A‧‧‧基材
105B‧‧‧基材
106‧‧‧處理腔室
107‧‧‧狹縫閥
108‧‧‧負載鎖定腔室
109‧‧‧工廠介面
110‧‧‧機器人
111‧‧‧基材載體
112‧‧‧箭頭
114‧‧‧基座
116‧‧‧上臂
116A‧‧‧軸
116C‧‧‧空腔
116D‧‧‧間隔物
116U‧‧‧上腔室
116W‧‧‧上臂頂壁
118‧‧‧第一旋轉軸
119‧‧‧上臂驅動馬達
119M‧‧‧上臂驅動馬達外殼
119R‧‧‧轉子
119S‧‧‧定子
120‧‧‧馬達外殼
120A‧‧‧外殼內部
121‧‧‧控制器
122‧‧‧前臂
122S‧‧‧導軸
124‧‧‧第二旋轉軸
125‧‧‧驅動馬達
126A‧‧‧第一腕部構件
126B‧‧‧第二腕部構件
127‧‧‧第三旋轉軸
128A‧‧‧端效器
128B‧‧‧端效器
134‧‧‧滑環組件
136‧‧‧氣密密封
138‧‧‧垂直馬達
139‧‧‧垂直驅動機構
139M‧‧‧導螺母
139S‧‧‧導螺桿
140‧‧‧波紋管
141‧‧‧平移調節裝置
142‧‧‧前臂驅動組件
144‧‧‧驅動構件
146‧‧‧從動構件
148‧‧‧傳動元件
150‧‧‧腕部驅動組件
152‧‧‧第一腕部驅動馬達
154‧‧‧第二腕部驅動馬達
156‧‧‧第一腕部驅動構件
158‧‧‧第二腕部驅動構件
160‧‧‧第一腕部從動構件
162‧‧‧第二腕部從動構件
164‧‧‧第一傳動軸
166‧‧‧第二傳動軸
168‧‧‧第一傳動元件
170‧‧‧第二傳動元件
172‧‧‧第三傳動元件
174‧‧‧第四傳動元件
175‧‧‧第一腕部軸
176‧‧‧第二腕部軸
225A‧‧‧開口
225B‧‧‧開口
225C‧‧‧開口
225D‧‧‧開口
225E‧‧‧開口
225F‧‧‧開口
225G‧‧‧開口
225H‧‧‧開口
229‧‧‧線
300‧‧‧方法
302‧‧‧步驟
304‧‧‧步驟
306‧‧‧步驟
308‧‧‧步驟
第1A圖圖示根據實施例之包括位於移送腔室中之機 器人設備的基材處理系統之示意俯視圖。
第1B圖圖示根據實施例之包括雙葉片之機器人設備的側橫截面圖。
第1C圖圖示根據實施例之機器人設備之實施例的側視圖。
第2A圖圖示在移送腔室中以摺疊起始位置展示之機器人設備之實施例的等角視圖。
第2B圖圖示以伸展位置展示之機器人設備之實施例的等角視圖。
第2C圖圖示以收縮位置展示之機器人設備之實施例的等角視圖。
第3圖圖示描繪根據實施例操作機器人設備之方法之流程圖。
100‧‧‧電子裝置處理系統
101‧‧‧外殼
102‧‧‧移送腔室
104‧‧‧機器人設備
105A‧‧‧基材
105B‧‧‧基材
114‧‧‧基座
116‧‧‧上臂
118‧‧‧第一旋轉軸
122‧‧‧前臂
126A‧‧‧腕部構件
126B‧‧‧腕部構件
128A‧‧‧端效器
128B‧‧‧端效器
225E‧‧‧開口
229‧‧‧線

Claims (20)

  1. 一種機器人設備，該機器人設備包含：一基座；一上臂，該上臂經調適以圍繞一第一旋轉軸相對於該基座旋轉；一前臂，該前臂在自該第一旋轉軸偏離之一第一位置處耦接至該上臂，該前臂經調適以在該第一位置處圍繞一第二旋轉軸旋轉；複數雙腕部構件，該等雙腕部構件耦接至且經調適用於在自該第二旋轉軸偏離之一第二位置處圍繞一第三旋轉軸相對於該前臂旋轉，該等雙腕部構件中之各者經調適以耦接至各個端效器，其中各個端效器中之各者經調適以運載一基材；一上臂驅動組件，該上臂驅動組件經調適以相對於該基座旋轉該上臂；一前臂驅動組件，該前臂驅動組件經調適以相對於該上臂旋轉該前臂，該前臂驅動組件包括一前臂驅動馬達，該前臂驅動馬達安裝至該上臂；及一腕部驅動組件，該腕部驅動組件經調適以相對於該前臂獨立地旋轉該等雙腕部構件，該腕部驅動組件包括安裝至該上臂之一第一腕部驅動馬達及第二腕部驅動馬達。
  2. 如請求項1所述之機器人設備，其中該上臂驅動組件包 括一上臂驅動馬達，該上臂驅動馬達位於與該前臂及該等雙腕部構件之該上臂之一相對側上。
  3. 如請求項2所述之機器人設備，其中該上臂驅動組件包括一轉子，該轉子耦接至該上臂之一上臂驅動軸。
  4. 如請求項2所述之機器人設備，其中該上臂驅動馬達之一上臂馬達外殼可由一垂直驅動機構沿著該第一旋轉軸移動。
  5. 如請求項4所述之機器人設備，其中該垂直驅動機構包含一螺紋驅動軸及一驅動螺母。
  6. 如請求項1所述之機器人設備，其中該前臂驅動組件包括該前臂驅動馬達，該前臂驅動馬達包含一轉子及一定子，該轉子附接至一前臂驅動構件，該定子耦接至一前臂驅動構件馬達外殼，其中該前臂驅動馬達至少部分地包含於一上臂驅動軸中。
  7. 如請求項1所述之機器人設備，其中該前臂驅動組件包括一前臂驅動構件、一前臂從動構件以及一傳動元件，該前臂從動構件耦接至一前臂驅動軸，該傳動元件連接在該前臂驅動構件與該前臂從動構件之間。
  8. 如請求項1所述之機器人設備，其中該腕部構件驅動組件包含通過一前臂驅動軸之一第一傳動軸及第二傳動軸。
  9. 如請求項1所述之機器人設備，其中該腕部構件驅動組件包含：一第一腕部驅動構件，一第一腕部從動構件，該第一腕 部從動構件耦接至一第一腕部驅動軸；及一第二腕部驅動構件，一第二腕部從動構件，該第二腕部從動構件耦接至一第二腕部驅動軸。
  10. 如請求項9所述之機器人設備，該機器人設備包含：一第一傳動軸，該第一傳動軸耦接至該第一腕部驅動構件；一第二傳動軸，該第二傳動軸通過該第一傳動軸；及其中該第一傳動軸經安裝用於在一前臂驅動軸中旋轉。
  11. 如請求項10所述之機器人設備，包含：一第一驅動滑輪及一第一從動滑輪，該第一驅動滑輪在該第一傳動軸之一第一端上，該第一從動滑輪在該第一傳動軸之一第二端上；及一第二驅動滑輪及一第二從動滑輪，該第二驅動滑輪在該第二傳動軸之一第一端上，該第二從動滑輪在該第二傳動軸之一第二端上。
  12. 如請求項11所述之機器人設備，該設備包含：一第一驅動元件，該第一驅動元件耦接在該第一腕部驅動構件與該第一驅動滑輪之間；一第二驅動元件，該第二驅動元件耦接在該第二腕部驅動構件與該第二驅動滑輪之間；一第三驅動元件，該第三驅動元件耦接在一第一腕部從動構件與該第一從動滑輪之間；及一第四驅動元件，該第四驅動元件耦接在一第二腕部從動構件與該第二從動滑輪之間。
  13. 如請求項11所述之機器人設備，該設備包含：由該上臂之一間隔物支撐之該第一傳動軸及該第二傳動軸。
  14. 一種電子裝置處理系統，該電子裝置處理系統包含：一腔室；一機器人設備，該機器人設備至少部分地包含於一移送腔室中且該機器人設備經調適以傳送一基材至一處理腔室或負載鎖定腔室，該機器人設備包括：一基座；一上臂，該上臂經調適以圍繞一第一旋轉軸相對於該基座旋轉；一前臂，該前臂在自該第一旋轉軸偏離之一第一位置處耦接至該上臂，該前臂經調適以在該第一位置處圍繞一第二旋轉軸旋轉；複數雙腕部構件，該等雙腕部構件耦接至且經調適用於在自該第二旋轉軸偏離之一第二位置處圍繞一第三旋轉軸相對於該前臂旋轉，該等雙腕部構件中之各者經調適以耦接至各個端效器，其中各個端效器中之各者經調適以運載一基材；一上臂驅動組件，該上臂驅動組件經調適以相對於該基座旋轉該上臂；一前臂驅動組件，該前臂驅動組件經調適以相對於該上臂旋轉該前臂，該前臂驅動組件包括一前臂驅動馬達，該前臂驅動馬達安裝至該上臂；及一腕部構件驅動組件，該腕部構件驅動組件經調適以相 對於該前臂獨立地旋轉該等雙腕部構件，該腕部構件驅動組件包括安裝至該上臂之一第一腕部驅動馬達及一第二腕部驅動馬達。
  15. 一種在一電子裝置處理系統之內傳送一基材之方法，該方法包含以下步驟：提供一機器人設備，該機器人設備具有一基座、一上臂、一前臂及複數雙腕部構件；相對於該基座獨立地旋轉該上臂；相對於該上臂獨立地旋轉該前臂；及相對於該前臂獨立地旋轉該等雙腕部構件。
  16. 如請求項15所述之方法，該方法包含以下步驟：圍繞一第一旋轉軸且在一X-Y平面中旋轉該上臂；圍繞在該上臂上之一第二旋轉軸且在一X-Y平面中旋轉該前臂；及圍繞在該前臂上之一第三旋轉軸且在一X-Y平面中旋轉該等雙腕部構件。
  17. 如請求項15所述之方法，該方法包含以下步驟：提供一第一驅動組件，該第一驅動組件經調適以相對於該基座旋轉該上臂；在該上臂中提供一前臂驅動組件，該前臂驅動組件經調適以相對於該上臂旋轉該前臂；及提供一腕部構件驅動組件，該腕部構件驅動組件經調適以相對於該前臂獨立地旋轉該等雙腕部構件，該腕部構件驅動組件包括安裝至該上臂之一第一腕部驅動馬達及 一第二腕部驅動馬達。
  18. 如請求項15所述之方法，該方法包含以下步驟：在某些時刻經由獨立旋轉將該第一腕部構件及第二腕部構件對準。
  19. 如請求項15所述之方法，該方法包含以下步驟：在某些時刻經由獨立旋轉將該第一腕部構件及第二腕部構件不對準。
  20. 如請求項15所述之方法，該方法包含以下步驟：同時旋轉該上臂、該前臂及該等雙腕部構件之至少一者以執行一基材之一拾取或置放。
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