TWI818096B - 基板處理裝置、操作基板處理裝置之方法,及在基板處理裝置中處理基板之方法 - Google Patents
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Abstract
一種基板處理裝置,包括:機架;SCARA手臂,其在肩部關節處被安裝至該機架,該SCARA手臂具有雙連桿且至少一個末端效應器從該雙連桿懸伸而出,該連桿界定上臂前臂,各末端效應器在腕部處被樞轉地連結至該前臂以繞著腕部軸線旋轉,及具有至少一個自由度之驅動段,其在操作上可耦合至該手臂以繞著肩部軸線來旋轉該手臂而鉸接式伸出及縮回;其中,該末端效應器被耦合至腕部關節滑輪使得伸出及縮回執行該滑輪與末端效應器以一單元繞著該腕部軸線之旋轉,且其中,該末端效應器及之高度係在該腕部關節之堆疊高度輪廓內,使得總堆疊高度被設定大小以順形且通過槽閥之通道。
Description
此非臨時專利申請案主張2018年10月5日申請的美國專利臨時申請案第62/742,000號之優先權及權益,其全文以引用方式併入本文。
例示性實施例整體而言係關於基板處理工具,更特定言之係關於基板運輸裝置。
在半導體處理中,雙SCARA(選擇順應性鉸接機器人手臂)手臂機器人可用於轉移晶圓往返於半導體製程模組。雙SCARA手臂機器人通常容許基板快速交換往
返於製程模組,其中快速交換可被視為一基板從製程模組移除並迅速連續將另一不同之基板放置到同一製程模組,而不必將雙SCARA手臂機器人以一單元繞著雙SCARA手臂機器人之肩部軸線旋轉,且大致上不必將手臂縮回至電池位置或完全縮回位置。
通常,雙SCARA手臂機器人之各手臂包括可繞著肩部軸線旋轉之上臂、可旋轉地耦合於上臂且繞著肘部軸線之前臂、及耦合於前臂且繞著腕部軸線之末端效應器或基板固持器。大體而言,參考圖8A及8B,腕部滑輪800被安置在各腕部軸線850以驅動耦合至其之各自末端效應器811、812之旋轉。在此,腕部滑輪800及各自末端效應器811、812以一單元繞著腕部軸線850旋轉(例如,腕部滑輪800與各自末端效應器811、812一起旋轉。該腕部滑輪由傳動迴路803所驅動,該傳動迴路803由環繞腕部滑輪800之兩個傳動帶801、802組成,以覆蓋相對於腕部滑輪800之旋轉軸線而跨越大約180度的孤。在此,傳動帶801、802必須彼此堆疊在腕部滑輪800上,藉以界定腕部滑輪800之高度PH為至少兩倍於單一傳動帶801、802之高度BH。腕部滑輪800通常被定位在各自前臂820、821中且藉由一軸而被耦合至各自末端效應器811、812,使得各自末端效應器811、812在各自前臂820、821上方(或下方)旋轉。因此,在例如習知SCARA手臂機器人之單一手臂的例子中,腕部關節830之高度WJH可能至少兩倍於單一傳動
帶801、802之高度BH,加上各自末端效應器811、812之腕部板811P、812P之厚度加上兩倍的各自前臂820、821之壁厚度。
基板運輸機器人通常在運輸艙室中操作,其中該運輸艙室內部高度容納例如運輸機器人之雙SCARA手臂之高度,除了在手臂與運輸艙室之壁之間所需的操作間隙以外之該手臂的Z行進範圍。運輸腔室通常包括槽閥,其具有被設定大小之孔以允許末端效應器及/或腕部關節通過該槽閥孔。在一些例項中,槽閥孔並未大到足以使腕部關節通過,這會導致提供各自SCARA手臂觸及之長末端效應器橫搖偏移,同時阻止腕部關節通過該槽閥孔。然而,增加末端效應器之橫搖偏移會降低末端效應器剛性且增加SCARA手臂之擺動直徑。
100:基板處理裝置
106:機架
108:驅動段
108L:限制滑輪分段驅動器
108LM:可移動部分
108LS:底坐
110:SCARA手臂
110E:末端效應器
110EL:長度
110EP:腕部板
110F:前臂連桿
110FL:長度
110FR:凹入部分或缺口
110FS:上表面
110H:高度
110HT:高度
110SJ:肩部關節
110U:上臂連桿
110UL:長度
110WJ:腕部關節
120:SCARA手臂
120C:內軸
120E:末端效應器
120EL:長度
120EP:腕部板
120F:前臂連桿
120FL:長度
120FR:凹入部分或缺口
120FS:上表面
120H:高度
120HT:高度
120SJ:肩部關節
120U:上臂連桿
120UL:長度
120WJ:腕部關節
190:Z軸線驅動器
205C:驅動軸
241:驅動軸組件
242:第一馬達
244:第二馬達
246:第三馬達
248A:第一定子
248B:第二定子
248C:第三定子
250A:中間軸
250B:外軸
250C:內軸
260A:第一轉子
260B:第二轉子
260C:第三轉子
262:套筒
264:位置感測器
299:傳動
400:伸出方向
400:伸縮軸線
400R:伸縮軸線
437:端部
438:端部
500:深基板固持站
520:內側面
600:惰輪
601:惰輪
602:肘部驅動滑輪
603:肘部驅動滑輪
604:惰輪
604ES:末端效應器界面支坐表面
605:惰輪
605ES:末端效應器界面支坐表面
606:分裂驅動滑輪
606A:滑輪分段
606AP:部分
606B:滑輪分段
606BP:部分
606L1:傳動帶界面層
606L2:傳動帶界面層
606L2A:界面層部分
606L2B:界面層部分
606L3:傳動帶界面層
609:分裂驅動滑輪
610:層接觸/支坐表面
612:最上邊緣或表面
613:底部界面
614:凹部
615:層表面
619:孔或空間
620:側壁
620A:軸承
620B:軸承
622:最上層邊緣
630:凹入部分
635:傳動帶環繞表面
636:傳動帶環繞表面
643:傳動帶錨定點
644:傳動帶錨定點
645:傳動帶錨定點
645:傳動帶錨定點
646:傳動帶錨定點
650:階狀滑輪周圍邊緣
651:第一周圍部分
652:第二周圍部分
660:分段式傳動迴路
660A:傳動帶分段
660B:傳動帶分段
660H:高度
661:分段式傳動迴路
661A:傳動帶分段
661B:傳動帶分段
661H:高度
670:高度
671:堆疊高度輪廓
672:總堆疊高度
680:通道
681:槽閥
698:第二高度
699:第一高度
700:分段式傳動迴路
701:傳動帶分段
702:傳動帶分段
710:分段式傳動迴路
711:傳動帶分段
712:傳動帶分段
730:配合面
731:配合面
740:配合面
741:配合面
770:傳動帶錨定點
771:傳動帶錨定點
772:傳動帶錨定點
773:傳動帶錨定點
906:分裂驅動滑輪
906L1:傳動帶界面層
906L2:傳動帶界面層
1062:插銷
1080:輻條
1082:保持彈簧夾
1084:底坐
1086:螺絲
1088:緊固楔
1090:傾斜面
1111:方向
1200:方塊
1210:方塊
1220:方塊
1230:方塊
1240:方塊
1300:方塊
1310:方塊
5020:轉移艙室
S:基板
SAX:肩部旋轉軸線
EX1:肘部旋轉軸線
WX1:腕部旋轉軸線
EX2:肘部旋轉軸線
WX2:腕部旋轉軸線
SHT:軸
BRG:軸承
ID:內徑
OD:外徑
PM1:製程模組
PM2:製程模組
PM4:處理模組
DIST:偏移距離
B1:傳動帶嚙合弧
B2:傳動帶嚙合弧
B11:傳動帶嚙合弧
B12:傳動帶嚙合弧
TT1:切點
TT2:切點
TT11:切點
TT12:切點
EE1:端部
EE2:另一端部
θ1:旋轉夾角
θ2:旋轉夾角
θ11:旋轉夾角
θ12:旋轉夾角
BH:共同傳動帶高度
GAP1:間隙
GAP2:間隙
STP:基板運輸平面
揭示的實施例之上述態樣及其他特徵在以下描述中將結合附圖來闡釋,其中:[圖1]係根據本實施例之一或多個態樣之基板運輸裝置的示意圖;[圖2]係根據本實施例之一或多個態樣之基板運輸裝置之部分的示意圖;[圖3A及3B]係根據本實施例之一或多個態樣之圖1的基板運輸裝置之部分的示意圖;[圖4]係根據本實施例之一或多個態樣之基
板運輸裝置的示意圖;[圖5A-5G]係根據本實施例之一或多個態樣之基板運輸裝置的示意圖;[圖5H]係根據本實施例之一或多個態樣之轉移手臂伸出通過槽閥之示意圖;[圖6A及6B]係根據本實施例之一或多個態樣之基板運輸裝置之部分的示意圖;[圖6C-6E]係根據本實施例之一或多個態樣之末端效應器驅動傳動機構之部分的示意圖;[圖6F]係根據本實施例之一或多個態樣之轉移手臂腕部關節之示意截面圖;[圖6G]係根據本實施例之一或多個態樣之圖6F的腕部關節延伸通過槽閥之示意圖;[圖6H及6I]係根據本實施例之一或多個態樣之各自轉移手臂末端效應器之部分的示意圖;[圖6J-6M]係根據本實施例之一或多個態樣之基板運輸裝置之部分的示意圖;[圖7A-7H]係根據本實施例之一或多個態樣之基板運輸裝置之部分的示意圖;[圖8A及8B]係習知基板運輸裝置之部分的示意圖;[圖9A及9B]係根據本實施例之一或多個態樣之基板運輸裝置之部分的示意圖;[圖10A及10B]係根據本實施例之一或多個態
樣之基板運輸裝置之部分的示意圖;[圖11A至11C]係根據本實施例之一或多個態樣之基板運輸裝置之部分的示意圖;[圖12]係根據本實施例之一或多個態樣之方法的流程圖;及[圖13]係根據本實施例之一或多個態樣之方法的流程圖。
有利的是具有降低高度竹腕部關節使得腕部關節可以通過在槽閥中之孔,使得可降低運輸艙室之內部高度,藉此減少運輸艙室及/或其各自的製程模組之內部體積。提供腕部關節通過槽閥孔可提供較短的末端效應器橫搖偏移,這可增加末端效應器剛性且降低基板運輸機器人手臂的擺動直徑。降低基板運輸臂之擺動直徑可提供減少轉移艙室之內部體積,這可增加半導體處理系統的生產量,因為用以抽氣該艙室以將該艙室抽真空及/或抽空至大氣壓力所需的時間可被減少。另外,降低運輸艙室之總高度可降低運輸艙室之成本。本發明之態樣,如將在本文中描述的,係尤其藉由減少腕部滑輪傳動帶/纜線環繞的量而提供轉移手臂腕部關節高度的降低。轉移手臂腕部關節之高度的降低可提供腕部關節之至少部分通過槽閥孔,這可執行上述的優點。
圖1繪示根據本實施例之多數個態樣之雙
SCARA手臂基板處理裝置100(在本文中亦稱之為「運輸裝置100」)。儘管本實施例之多數個態樣將參考圖式來描述,但應該瞭解的是,本實施例之多數個態樣能以許多形式來具體實施。另外,亦可使用元件或材料之任何適當的尺寸、形狀或類型。
在一態樣中,該運輸裝置100包括載具或機架106,SCARA手臂110、120在該SCARA手臂之肩部關節處樞轉地安裝至該機架,且驅動段108安裝至機架且耦合至SCARA手臂110、120。在一態樣中,運輸裝置100包括至少兩個SCARA手臂110、120。任何適當的控制器199被連接至驅動段108且包括任何適當程式碼以執行如本文中所描述之運輸裝置100的操作。
在一態樣中,該至少兩個SCARA手臂包括被連接至機架106之第一SCARA手臂110及被連接至機架106的第二SCARA手臂120。第一SCARA手臂110係雙連桿臂,具有至少一個末端效應器110E從該雙連桿臂懸伸而出。例如,第一SCARA手臂110之該雙連桿界定上臂連桿110U及前臂連桿110F。上臂連桿110U包括及判定肩部關節110SJ,其中,上臂連桿110U在該上臂連桿110U之近端處(例如,肩部關節110SJ)繞著肩部旋轉軸線SAX可旋轉地連接至機架106。前臂連桿110F在前臂連桿110F之近端處可旋轉地(例如,樞轉地)連接至上臂連桿110U之遠端,以界定肘部旋轉軸線EX1。至少一個末端效應器110E之各者在腕部關節110WJ處繞著腕部旋轉軸線WX1被可旋轉地(例
如,樞轉地)耦合至前臂連桿110F之遠端以繞著腕部旋轉軸線WX1相對於該前臂110F來旋轉。
第二SCARA手臂120係雙連桿臂,具有至少一個末端效應器120E從該雙連桿臂懸伸而出。例如,第二SCARA手臂120之該雙連桿界定上臂連桿120U及前臂連桿120F。上臂連桿120U包括及判定肩部關節120SJ,其中,上臂連桿120U在該上臂連桿120U之近端處(例如,肩部關節120SJ)繞著肩部旋轉軸線SAX可旋轉地連接至機架106。前臂連桿120F在前臂連桿120F之近端處可旋轉地(例如,樞轉地)連接至上臂連桿120U之遠端,以界定肘部旋轉軸線EX2。至少一個末端效應器120E之各者在腕部關節120WJ處繞著腕部旋轉軸線WX2被可旋轉地(例如,樞轉地)耦合至前臂連桿120F之遠端以繞著腕部旋轉軸線WX2相對於該前臂120F來旋轉。
雖然只有一個末端效應器110E、120E被繪示為耦合至各腕部旋轉軸線WX1、WX2,但在其他態樣中,任何適當數量的末端效應器可被耦合至腕部軸線WX1、WX2之一或多者以執行基板之批次轉移或基板之快速交換。在本態樣中,肩部旋轉軸線SAX為第一及第二SCARA手臂110、120共用,而在其他態樣中,第一及第二SCARA手臂110、120可以有並排配置之各自肩部旋轉軸線。此外,儘管本發明之態樣係針對SCARA型轉移手臂來描述,但本發明之態樣可同樣應用於具有從動末端效應器或由各自驅動軸線驅動之末端效應器之適當類型的轉移手臂,其
中,末端效應器從弧端至弧端的旋轉係大約為180°或以下。在其他態樣中,末端效應器從弧端至弧端的旋轉可大於180°,其中,轉移手臂腕部惰輪604、605之末端效應器界面支坐表面604ES、605ES(參考圖6D及6E)之表面積被縮減,但仍具有足夠的表面積來將該末端效應器110E、120E支撐於其上。
亦請參考圖2、3A及3B,在一態樣中,驅動段108以任何適當方式被安裝至機架106。驅動段108具有至少一個自由度經由傳動機構299(見圖2及7A)在操作上可耦合至SCARA手臂110、120以在各自肩部關節110SJ、120SJ處繞著肩部旋轉軸線SAX來旋轉SCARA手臂110、120且使該SCARA手臂110、120鉸接式伸出及縮回。在一態樣中,驅動段108為三軸線(例如,三個自由度)驅動段,而在其他態樣中,驅動段可包括任何適當數量的驅動軸線(例如,多於或少於三個驅動軸線)。在一態樣中,驅動段108通常包含驅動軸組件241(其可為傳動機構299之部件連同如本文中所描述的任何適當的滑輪/傳動帶系統)及三個馬達242、244、246。在本態樣中,驅動軸組件241具有三個驅動軸250A、250B、250C。如可明白的,該驅動系統可不被限制於三個馬達及三個驅動軸。
第一馬達242包含定子248A及連接至中間軸250A之轉子260A。第二馬達244包含定子248B及連接至外軸250B之轉子260B。第三馬達246包含定子248C及連接至內軸250C之轉子260C。三個定子248A、248B、248C係在
沿著機架106之不同垂直高度或位置處固定附接於機架106(請注意,包括徑向嵌套馬達的三軸線式驅動系統,諸如2011年11月10日申請的美國專利申請案13/293,717號及2011年8月30日頒發的美國專利8,008,884號中所描述者,其全文以引用方式併入本文,其亦可用於驅動運輸裝置100)。僅為闡釋性目的,第一定子248A為中間定子,第二定子248B為頂部定子及第三定子248C為底部定子。各定子大致上包含一電磁線圈。
三個驅動軸250A、250B及250C係配置為同軸驅動軸。三個轉子260A、260B、260C較佳包含永久磁鐵,但是可替代地包含磁感應式轉子,其並無永久磁鐵。套筒或薄罐形密封件262較佳定位於轉子260A、260B、260C與各自定子248A、248B、248C之間,以便將定子248A、248B、248C密封於SCARA手臂110、120之操作環境並且容許運輸裝置100可用在真空環境中,且驅動軸組件241定位於真空環境中而定子248A、248B、248C定位於真空環境外。然而,若運輸裝置100欲僅用在大氣環境中,則不需要設置套筒262。
第三軸250C為內軸並且從底部定子248C延伸。內軸250C具有第三轉子260C且與底部定子248C對準。中間軸250A從中間定子248A向上延伸。中間軸具有第一轉子260A且與第一定子248A對準。外軸250B從頂部定子248B朝上延伸。外軸具有第二轉子260B且與頂部定子248B對準。各種軸承圍繞軸250A至250C與機架106設
置,以允許各軸相對於彼此與機架106而可獨立地旋轉。
在一態樣中,各軸250A至250C可設有一位置感測器264。位置感測器264用於發出軸250A-250C相對於彼此及/或相對於機架106之旋轉位置的信號至控制器199。可以使用任意適當之感測器,諸如光學式或感應式。
驅動段108亦可包括一或多個適當的Z軸線驅動器190,用於將運輸裝置100之上臂連桿110U、120U、前臂連桿110F、120F及末端效應器110E、120E以一單元移動平行(例如,沿著)於一大致上與肩部旋轉軸線SAX平行的方向。在另一態樣中,運輸裝置100之一或多個旋轉關節(例如,腕部或肘部軸線)可包括一Z軸線驅動器,例如用於將各手臂之末端效應器移動於Z方向且彼此獨立。
在一態樣中,外軸250B耦合於上臂連桿110U,使得外軸250B與上臂連桿110U以一單元繞著肩部旋轉軸線SAX旋轉。中間軸250A耦合於上臂連桿120U,使得中間軸250A與上臂連桿120U以一單元繞著肩部旋轉軸線SAX旋轉。在其他態樣中,外軸250B可耦合於上臂連桿120U且中間軸250A耦合於上臂連桿110U。內軸120C連接於各前臂連桿110F、120F,以便共同驅動各前臂連桿110F、120F。
在一態樣中,如圖1、3A及3B所示,上臂連桿110U、120U及前臂連桿110F、120F具有大致上相等長度,而在其他態樣中,上臂連桿110U、120U及前臂連桿
110F、120F可具有不相等長度。在其他態樣中,末端效應器110E、120E具有預定長度,使得當第一及第二SCARA手臂110、120在圖4所繪示之縮回構型時,上臂連桿110U、120U及前臂連桿110F、120F在相反於末端效應器110E、120E之伸出方向400的方向上掃掠(例如,腕部旋轉軸線WX1、WX2及肘部旋轉軸線EX1、EX2定位於肩部旋轉軸線SAX後方)。在圖1、3A、3B及4繪示之態樣中,末端效應器110E、120E彼此上下堆疊於肩部軸線SAX上方界定不同轉移平面,使得其中一末端效應器110E、120E通過另一末端效應器110E、120E且各SCARA手臂110、120具有沿著一伸出軸線R(請參閱圖3A、3B及4)的獨立伸出及縮回,該伸出軸線係共用於兩SCARA手臂110、120並且通過肩部旋轉軸線SAX。在其他態樣中,請同時參閱圖5A至5G,末端效應器110E、120E可定位於同一平面上(例如,並未通過彼此),其中第一及第二SCARA手臂110、120各者之一伸縮軸線400R係彼此相對形成一角度,其中伸縮軸線400R之間的角度對應於製程模組PM1至PM4之間的角度,製程模組則耦合於供SCARA手臂110、120定位在其內的轉移艙室5020。
現請參閱圖6A,運輸裝置100將詳述於後。如上所述,在一態樣中,外驅動軸250B耦合於上臂連桿120U且中間驅動軸250A耦合於上臂連桿110U,使得各上臂連桿110U、120U在各自驅動軸250A、250B之動力下獨立繞著肩部旋轉軸線SAX旋轉,其中肩部旋轉軸線SAX係
由第一及第二SCARA手臂110、120共用。內驅動軸250C經過一分裂驅動滑輪606(亦請參閱圖9A及9B中之分裂驅動滑輪906)連接於前臂連桿110F、120F兩者,分裂驅動滑輪耦合於內驅動軸250C,其中分裂驅動滑輪606、906可旋轉地安裝成在內驅動軸250C之動力下以一單元在驅動段108之肩部旋轉軸線SAX處旋轉。在一態樣中,分裂驅動滑輪606、906至少部分定位於各上臂連桿110U、120U內。在其他態樣中,即運輸裝置100包括兩個以上之SCARA手臂(例如,至少兩個),則設有一驅動軸線以用於驅動至少兩SCARA手臂之各上臂連桿,及另一驅動軸線,用於驅動與至少兩SCARA手臂之前臂連桿連接的至少一分裂驅動滑輪,諸如各分裂驅動滑輪驅動至少兩前臂之旋轉。在一態樣中,分裂驅動滑輪606、906耦合於至少兩惰輪600、601,其中至少兩惰輪600、601的其中一者連接於第一SCARA手臂110,以便執行第一SCARA手臂110之伸出及縮回,且至少兩惰輪600、601的另一者連接於第二SCARA手臂120,以便執行第二SCARA手臂120之伸出及縮回。
在一態樣中,各上臂連桿110U、120U包括一惰輪600、601,定位於各自肘部旋轉軸線EX1、EX2處。各惰輪600、601安裝於繞著各自肘部旋轉軸線EX1、EX2之各自上臂連桿110U、120U,以便獨立於上臂連桿110U、120U來繞著肘部旋轉軸線EX1、EX2旋轉。例如,任意適當之軸承620A、620B可設置於供惰輪600、601安裝而繞著肘部旋轉軸線EX1、EX2旋轉的上臂連桿110U、
120U內。各惰輪600、601耦合於各自前臂連桿110F、120F,使得惰輪600、601以一單元隨著繞著各自肘部旋轉軸線EX1、EX2的各自前臂連桿110F、120F旋轉。
現請參考圖6A、6C及6D,各末端效應器110E、120E係從動於SCARA手臂110、120之上臂連桿110U、120U,以維持末端效應器110E、120E沿著各SCARA手臂110、120之伸縮軸線的對準。例如,在一態樣中,肘部驅動滑輪603(見圖6A及6E)以任何適當方式繞著肘部旋轉軸線EX1被安裝至SCARA手臂110之上臂連桿110U,使得肘部驅動滑輪603相對於該上臂連桿110U被可旋轉地固定。惰輪604(例如,腕部關節滑輪)以任何適當方式被安裝在前臂連桿110F中以繞著腕部軸線WX1旋轉。惰輪604具有內徑ID及外徑OD(見圖6F),使得惰輪604之大小及形狀被設計成可允許在標準/習知的轉移手臂之標準/習知的腕部關節的耦合件及其他結構內且與其等界接。例如,腕部關節具有預定尺寸且包括基於例如槽閥尺寸、欲由轉移手臂所承載之負載、轉移艙室尺寸等等而具有預定尺寸的軸SHT及軸承BRG。假設這些轉移手臂限制條件,一習知的腕部滑輪(諸如圖8A所示)亦具有預定尺寸(例如,內徑及外徑等等)。根據本實施例之多數個態樣,如本文中所描述,惰輪604之形狀及大小被設計成可降低轉移手臂110之腕部高度,只要相同限制條件加諸在該習知腕部滑輪。末端效應器110E安裝至惰輪604,使得SCARA手臂110伸出及縮回來執行惰輪604相對於前臂110F的旋
轉,且與該耦合的至少一個末端效應器110E一起以一單元繞著腕部軸線WX1,如將在本文中更詳細描述的。惰輪604以任何適當方式耦合至肘部驅動滑輪603,諸如藉由具有至少兩個單獨的傳動帶660A、660B(大致上類似於本文中描述的傳動帶分段701、702、711、712)之分段式傳動迴路660,其中各傳動帶660A、660B在相反方向上至少部分地環繞惰輪604及肘部驅動滑輪603,使得當前臂連桿110F相對於上臂連桿110U移動時,肘部驅動滑輪603相對於前臂連桿110F在肘部旋轉軸線EX1處的相對旋轉造成傳動帶660A、660B中之一者在該惰輪604上拉動而另一傳動帶660A、660B在惰輪604上推動來執行惰輪604之旋轉且維持末端效應器110E沿著伸縮軸線的對準。肘部驅動滑輪603及惰輪604可具有約1:2的直徑比;然而,在其他態樣中,肘部驅動滑輪603及惰輪604可具有任何適當的直徑比。
類似地,肘部驅動滑輪602(見圖6A及6D)以任何適當方式繞著肘部旋轉軸線EX2而安裝至SCARA手臂120之上臂連桿120U,使得肘部驅動滑輪602相對於上臂連桿120U被可旋轉地固定。惰輪605(例如,腕部關節滑輪)以任何適當方式被安裝在前臂連桿120F中以繞著腕部軸線WX2旋轉。惰輪605具有內徑ID及外徑OD(見圖6F),使得惰輪604之大小及形狀被設計成可允許在標準/習知的轉移手臂之標準/習知的腕部關節的耦合件及其他結構內且與其等界接,如上文針對惰輪604所描述的相同方式。末端
效應器120E安裝至惰輪605,使得SCARA手臂120伸出及縮回來執行惰輪605相對於前臂120F的旋轉,且與該耦合的至少一個末端效應器120E一起以一單元繞著腕部軸線WX2,如將在本文中更詳細描述的。惰輪605以任何適當方式耦合至肘部驅動滑輪602,諸如藉由具有至少兩個單獨的傳動帶661A、661B(大致上類似於本文中描述的傳動帶分段701、702、711、712)之分段式傳動迴路661,其中各傳動帶661A、661B在相反方向上至少部分地環繞惰輪605及肘部驅動滑輪602,使得當前臂連桿120F相對於上臂連桿120U移動時,肘部驅動滑輪602相對於前臂連桿120F在肘部旋轉軸線EX2處的相對旋轉造成傳動帶661A、661B中之一者在該惰輪605上拉動而另一傳動帶661A、661B在惰輪605上推動來執行惰輪605之旋轉且維持末端效應器120E沿著伸縮軸線的對準。肘部驅動滑輪602及惰輪605可具有約1:2的直徑比;然而,在其他態樣中,肘部驅動滑輪602及惰輪605可具有任何適當的直徑比。
現請參考圖5H、6A、6C、6D、6E、6F及6G,末端效應器110E、120E及惰輪604、605被建構成使得至少一個末端效應器110E、120E之高度670係在腕部關節110WJ、120WJ(圖6G)之堆疊高度輪廓671(圖6G)內,使得該至少一個末端效應器110E、120E及腕部關節110WJ、120WJ之總堆疊高度672(圖6G)被設定大小以順形且通過槽閥681(圖6G)之通道680(圖6G)。腕部關節110WJ、120WJ之堆疊高度輪廓671包括各自惰輪604、605及SCARA手臂
伸出延伸該至少一個末端效應器110E、120E以及通過槽閥681之通道680之各自惰輪604、605的至少部分。例如,在一態樣中,上臂110U、120U、前臂110F、120F及末端效應器110E、120E具有各自長度110UL、120UL、110FL、120FL、110EL、120EL(例如,各末端效應器之長度可從腕部軸線WX1、WX2量測至末端效應器110E、120E之基板固持位置110SHL、120SHL)(且連帶各自轉移手臂110、120)被建構成提供可觸及處理模組PM4(或其他適當的處理模組)之深基板固持站500(見圖5H)的長伸及距離。雖然所繪示的上臂連桿110U、120U及前臂連桿110F、120F具有大致上相同的長度110FL、120FL、110UL、120UL,但在其他態樣中,上臂連桿110U、120U之長度110UL、120UL與前臂連桿110F、120F之長度110FL、120FL可以係不相等的。深基板固持站500安置在處理模組PM4中,使得偏移距離DIST(亦即,被安置成沿著轉移手臂110、120之伸縮軸線R從運輸艙室PM4槽閥681通道(或接口)680之內側面520)係與容置腕部關節110WJ、120WJ(亦即,在腕部軸線WX1、WX2)處之前臂連桿110F、120F長度110FL、120FL之至少部分的延伸一致且適應,其中前臂連桿110F、120F之長度110FL、120FL的一部分及末端效應器110E、120E之長度110EL、120EL從腕部軸線WX1、WX2延伸穿過槽閥681之內側面520。
仍請參考圖6A、6C、6D、6E、6F及6G,腕部關節110WJ、120WJ被建構成允許各自轉移手臂110、
120順形於槽閥681之通道680內(見圖5H),如上所述。在一態樣中,各自分段式傳動迴路660、661之傳動帶660A、660B、661A、661B之高度660H、661H(見圖6C)係預定的(例如,基於轉移手臂之欲被轉移的扭矩量、動力學等等),使得容置各自傳動帶660A、660B、661A、661B之前臂110F、120F的高度110HT、120HT係至少部分隨著傳動帶660A、660B、661A、661B高度660H、661H而改變。在其他態樣中,前臂110F、120F之高度110HT、120HT可隨著任何適當的轉移手臂特性而改變。
如例如圖4及6F所示,末端效應器110E、120E在各自腕部關節110WJ、120WJ處重疊各自前臂110F、120F。如圖1及4所示,前臂120F包括凹入部分或缺口120FR,其在轉移手臂120之伸出縮回期間提供末端效應器120E相對於前臂120F在該凹入部分120FR內的移動自由度。凹入部分120FR之高度120H可使得前臂120F之(上)表面120FS大致上與末端效應器120E之腕部板120EP的(上)表面120EPS共平面或在其下方。凹入部分120FR可被建構成提供末端效應器120E具有繞著腕部軸線WX2之任何適當的旋轉量,以執行末端效應器120E之伸出及縮回至任何適當的基板固持站。亦如圖1及4所示,前臂110F包括凹入部分或缺口110FR,其在轉移手臂110之伸出縮回期間提供末端效應器110E相對於前臂110F在該凹入部分110FR內的移動自由度。凹入部分110FR之高度110H可使得前臂110F之(上)表面110FS大致上與末端效應器110E之腕部板110EP的
(上)表面110EPS共平面或在其下方。凹入部分110FR可被建構成提供末端效應器110E具有繞著腕部軸線WX1之任何適當的旋轉量,以執行末端效應器110E之伸出及縮回至任何適當的基板固持站。
圖6F繪示末端效應器110E、120E及前臂110F、120F與末端效應器110E、120E在凹入部分110FR、120FR之重疊的截面圖。如圖6F所示,末端效應器110E、120E(底部)界面613及各自前臂110F、120F與各自惰輪604、605被建構成用以在末端效應器110E、120E與各自前臂110F、120F之間提供任何適當的間隙。在本態樣中,前臂110F、120F之最上邊緣或表面612(在凹入部分110FR、120FR內且最鄰近該末端效應器110E、120E)被定位成使得惰輪604、605最上層邊緣622突出於在各自凹入部分110FR、120FR內之各自前臂110F、120F之最上邊緣或表面612上方。在其他態樣中,惰輪604、605之最上層邊緣622可大致上與前臂110F、120F之最上邊緣或表面612共平面或在其下方。
仍請參考圖6A、6C、6D、6E、6F及6G,惰輪605具有坐抵該至少一個末端效應器120E的末端效應器界面支坐表面605ES。末端效應器支坐表面605ES界定相對於機架106的末端效應器層。末端效應器界面支坐表面605ES位在與耦合至惰輪605之單獨傳動帶分段661A、661B之至少一者相同的層處或下方。如例如圖6C及6D所示,惰輪605具有階狀滑輪周圍邊緣650,其具有具第一高
度699之第一周圍部分651(圖6F)及具第二高度698之第二周圍部分652(圖6F),該第一高度699係大於第二高度698。末端效應器120E耦合至惰輪605,使得與基板固持位置120SHL相對的末端效應器120E之腕部板120EP的端部437(圖4及6F)被安置成鄰近第一周圍部分651。階狀滑輪周圍邊緣650形成惰輪605之凹入部分630,其中末端效應器腕部板120EP凹入至凹入部分630中,使得至少一個末端效應器120E及腕部關節120WJ之總堆疊高度672(圖6G)被設定大小以順形且通過槽閥681(圖6G)之通道680(圖6G)。
各轉移手臂110、120包括單獨傳動帶分段660A、660B、661A、660B之各自分段式傳動迴路660、661(或任何適當的傳動連桿,諸如纜線分段)耦合至各自惰輪604、605來執行惰輪604、605之旋轉。階狀滑輪周圍邊緣650形成傳動帶環繞表面635、636,其與分段式傳動迴路661之各自傳動帶661A、661B界接。將單獨傳動帶分段661A、661B之各者連結至惰輪605的傳動帶錨定點643、644被安置成使得單獨傳動帶分段之至少一者(諸如傳動帶分段661B)環繞在惰輪605上,使得最靠近該至少一個末端效應器120E(例如,最靠近末端效應器120E之基板固持位置120SHL)且與該至少一個單獨傳動帶分段661B相對的滑輪周圍邊緣被安置在該環繞部之層處或下方。例如,第一周圍部分650形成供該傳動帶661B環繞於其上之傳動帶環繞表面635。該第二周圍部分652形成供該傳動帶661A環繞於其上之下傳動帶環繞表面636。該上及下傳動
帶環繞表面635、636安置在惰輪605上的不同高度處,使得傳動帶661A、661B被安置在相對於彼此不同的平面中(亦即,一傳動帶不會環繞在另一傳動帶上)。如圖6F所示,傳動帶分段之至少一者(諸如傳動帶分段661B)具有直立跨越(例如,大致上平行於腕部軸線WX2)末端效應器120E之層接觸/支坐表面610的直立高度(對應於上傳動帶環繞表面之高度),該層接觸/支坐表面接觸及坐抵惰輪605之層表面615(例如,由末端效應器界面支坐表面605ES界定)而形成惰輪605與末端效應器120E之間之耦合的部分。
如圖6F所示,至少一個單獨傳動帶分段(諸如傳動帶分段661B)被安置成靠近鄰近於至少一個末端效應器120E之惰輪605的層邊緣622,且從坐抵惰輪605之至少一個末端效應器120E之層支坐表面610朝向該至少一個末端效應器120E向外突出。在本態樣中,末端效應器120E與前臂120F及惰輪605的(底部)界面613包括任何適當的凹部614,其提供可於其中至少部分地安置傳動帶分段661B的間隙。亦請參考圖6I,凹部614可在腕部板120EP之側壁620中形成孔或空間619,該傳動帶分段661B可穿過孔619而延伸在惰輪605與肘部驅動滑輪602之間。
類似地,惰輪604具有坐抵該至少一個末端效應器110E的末端效應器界面支坐表面604ES。末端效應器支坐表面604ES界定相對於機架106的末端效應器層。末端效應器界面支坐表面604ES位在與耦合至惰輪604之單獨
傳動帶分段660A、660B之至少一者相同的層處或下方。如例如圖6C及6E所示,惰輪604具有階狀滑輪周圍邊緣650,其具有具第一高度699之第一周圍部分651(圖6F)及具第二高度698之第二周圍部分652(圖6F),該第一高度699係大於第二高度698。末端效應器110E耦合至惰輪604,使得與基板固持位置110SHL相對的末端效應器110E之腕部板110EP的端部438(圖4及6F)被安置成鄰近第一周圍部分651。階狀滑輪周圍邊緣650形成惰輪604之凹入部分630,其中末端效應器腕部板110EP凹入至凹入部分630中,使得至少一個末端效應器110E及腕部關節110WJ之總堆疊高度672(圖6G)被設定大小以順形且通過槽閥681(圖6G)之通道680(圖6G)。
階狀滑輪周圍邊緣650形成傳動帶環繞表面635、636,其與分段式傳動迴路660之各自傳動帶660A、660B界接。將單獨傳動帶分段660A、660B之各者連結至惰輪604的傳動帶錨定點643、644被安置成使得單獨傳動帶分段之至少一者(諸如傳動帶分段660B)環繞在惰輪604上,使得最靠近該至少一個末端效應器110E(例如,最靠近末端效應器110E之基板固持位置110SHL)且與該至少一個單獨傳動帶分段660B相對的滑輪周圍邊緣被安置在該環繞部之層處或下方。例如,第一周圍部分650形成供該傳動帶660B環繞於其上之傳動帶環繞表面635。該第二周圍部分652形成供該傳動帶660A環繞於其上之下傳動帶環繞表面636。該上及下傳動帶環繞表面635、636安置在惰輪
604上的不同高度處,使得傳動帶660A、660B被安置在相對於彼此不同的平面中(亦即,一傳動帶不會環繞在另一傳動帶上)。如圖6F所示,傳動帶分段之至少一者(諸如傳動帶分段660B)具有直立跨越(例如,大致上平行於腕部軸線WX1)末端效應器110E之層接觸/支坐表面610的直立高度(對應於上傳動帶環繞表面之高度),該層接觸/支坐表面接觸及坐抵惰輪604之層表面615(例如,由末端效應器界面支坐表面604ES界定)而形成惰輪604與末端效應器110E之間之耦合的部分。
如圖6F所示,至少一個單獨傳動帶分段(諸如傳動帶分段660B)被安置成靠近鄰近於至少一個末端效應器110E之惰輪604的層邊緣622,且從坐抵惰輪604之至少一個末端效應器110E之層支坐表面610朝向該至少一個末端效應器110E向外突出。在本態樣中,末端效應器110E與前臂110F及惰輪604的(底部)界面613包括任何適當的凹部614,其提供可於其中至少部分地安置傳動帶分段660B的間隙。亦請參考圖6H,凹部614可在腕部板110EP之側壁620中形成孔或空間619,該傳動帶分段660B可穿過孔619而延伸在惰輪605與肘部驅動滑輪602之間。
現請參考圖6C-6E及6J-6M,在各自惰輪604、605上之各傳動帶錨定點643、644之位置界定與各自惰輪604、605的傳動帶嚙合弧B1、B2、B11、B12,使得在傳動帶嚙合弧B1、B2、B11、B12與切點TT1、TT2、TT11、TT12之間的旋轉夾角θ1、θ2、θ11、θ12係約90度
或以下,該傳動帶錨定點643、644在該切點TT1、TT2、TT11、TT12處在各自傳動帶分段660A、660B、661A、661B與各自惰輪604、605之間形成一切線。
在一態樣中,惰輪604、605及該惰輪604、605藉由分段式傳動迴路660、661被耦合至其上的各自肘部驅動滑輪603、603可具有任何適當的驅動比,其提供各自末端效應器110F、120F之充分旋轉以將SCARA手臂110、120伸出及縮回而往返於預定基板固持位置來拾取及放置基板,該預定基板固持位置被配置成遠離肩部軸線SAX一預定距離。例如,在肘部驅動滑輪602、603與各自惰輪604、605之間的比值被建構成使得在惰輪604、605上的傳動帶錨定點643、644位置係使得用於各SCARA手臂110、120伸出運動(亦即,驅動軸線旋轉以執行惰輪604、605旋轉而使手臂SCARA110、120完全伸出及縮回)的各自末端效應器110E、120E之旋轉角度θ(見圖3A及3B)在惰輪604、605上造成至少一個弧(例如,弧B1、B2、B11、B12),使得在各自惰輪604、605之一周圍部分651、652上的弧B1、B2、B11、B12的一端EE1處的一傳動帶分段660A、660B、661A、661B之傳動帶錨定點643、644不再與該各自惰輪604、605之另一周圍部分651、652上的一相對傳動帶分段660A、660B、661A、661B之傳動帶錨定點643、644重合。例如,如圖6C所繪示,針對相對傳動帶分段661A、661B之傳動帶錨定點643、644大致上呈上下定位且相對傳動帶分段660A、660B之傳動帶錨定點643、
644大致上呈上下定位。在其他態樣中,一傳動帶分段660A、660B、661A、661B之傳動帶錨定點643、644可與各自相對傳動帶分段660A、660B、661A、661B之傳動帶錨定點643、644以任何適當的距離在圓周上隔開。
如圖6C所示,將傳動帶分段660A、660B、661A、661B耦合至各自肘部驅動滑輪602、603的傳動帶分段660A、660B、661A、661B之傳動帶錨定點645、646被定位成大致上隔開180°。因此,在圖6C-6E及6J-6M所示的實例中(請注意上文所述,肘部驅動滑輪602、602與各自惰輪604、605之間的直徑比係約1:2),傳動帶錨定點645、646在肘部驅動滑輪602、603上隔開且傳動帶錨定點643、644在惰輪604、605上隔開,使得肘部驅動滑輪602、603大約±180°旋轉造成各自惰輪604、605大約±90°旋轉(請注意,傳動帶滑輪傳動之0°構型係繪示在圖6C-6E及6J-6M中且傳動帶錨定點643、644大致上正背向肘部驅動滑輪602、603),但在其他態樣中,其中肘部驅動滑輪602、603對惰輪604、605的驅動比大於1:2(如下文所描述),傳動帶錨定點之間沿著肘部驅動滑輪602、603及/或惰輪604、605之圓周的相對位置可能不同於上文所述。
在弧B1、B2、B11、B12之另一端EE2上,傳動帶錨定點643、644被定位成使得傳動帶嚙合弧B1、B2、B11、B12之端EE1與切點TT1、TT2、TT11、TT12之間的旋轉夾角θ1、θ2、θ11、θ12係大約為90°或以下(亦即,傳動帶分段660A、660B、661A、661B係切向於各自
惰輪604、605且處在純張力下而使得環繞各自惰輪604、605的傳動帶分段660A、660B、661A、661B不會彎曲)。
在一態樣中,如上所述,肘部驅動滑輪602、603及各自惰輪604、605可具有大約1:2的比值,使得由控制器199執行之肘部驅動滑輪602、603的大約±180°旋轉造成各自惰輪604、605之大約±90°旋轉(例如,對應於傳動帶嚙合弧B1、B2、B11、B12)。如上文所述,在其他態樣中,肘部驅動滑輪602、603與各自惰輪604、605之間的驅動比可大於1:2。例如,肘部驅動滑輪602、603與各自惰輪604、605之間的驅動比可大約為1:2.5、大約1:3、大約1:4或任何適當的驅動比,其被建構成可執行SCARA手臂110、120之完全伸出及縮回及/或一SCARA手臂110、120繞肩部軸線SAX相對於另一SCARA手臂110、120來旋轉(例如,見圖5A-5G,諸如在提供具有多於三個自由度的驅動的情況)。
現請參考圖4、6A、6D、6E、6G及6J-6M,為了執行惰輪604、605及耦合至其之各自末端效應器110E、120E的旋轉,惰輪604、605可具有不同的構型(例如,左手及右手構型)來順時針及逆時針旋轉。例如,轉移手臂110可被視為右手手臂(因為該手臂定位在面向伸出方向(例如,末端效應器移動離開縮回構型)之伸縮軸線的右手側。同樣地,轉移手臂120可被視為左手手臂(因為該手臂定位在面向伸出方向之伸縮軸線的左手側。
參考右手轉移手臂110,末端效應器110E至
上臂連桿110U的從動構型導致當轉移手臂110從圖4所示之縮回構型沿著伸縮軸線R伸出時惰輪604及耦合至其之末端效應器110E逆時針旋轉。為了提供惰輪604之逆時針旋轉,傳動帶分段660B被安置成比末端效應器110之末端效應器基板固持位置110SHL及惰輪605之凹入部分630還接近在腕部軸線WX1之相對側上之惰輪604之上層(頂部)邊緣622。傳動帶分段660A被定位在末端效應器110E及末端效應器界面支坐表面604ES下方(例如,使得供(下)傳動帶分段660A定位於其上的該惰輪604之側在與(上)傳動帶分段660B相同層處形成用於末端效應器110之暢通界面。以此方式,傳動帶分段660A、660B可環繞惰輪604且從惰輪604解開而不會妨礙坐抵末端效應器界面支坐表面604ES上之末端效應器110E。
參考左手轉移手臂120,末端效應器120E至上臂連桿120U的從動構型導致當轉移手臂120從圖4所示之縮回構型沿著伸縮軸線R伸出時惰輪605及耦合至其之末端效應器120E順時針旋轉。為了提供惰輪605之順時針旋轉,傳動帶分段661B被安置成比末端效應器120之末端效應器基板固持位置120SHL及惰輪605之凹入部分630還接近在腕部軸線WX2之相對側上之惰輪605之上層(頂部)邊緣622。傳動帶分段661A被定位在末端效應器120E及末端效應器界面支坐表面605ES下方(例如,使得供(下)傳動帶分段661A定位於其上的該惰輪605之側在與(上)傳動帶分段661B相同層處形成用於末端效應器120之暢通界面。以
此方式,傳動帶分段661A、661B可環繞惰輪605且從惰輪605解開而不會妨礙坐抵末端效應器界面支坐表面605ES上之末端效應器120E。
亦參考圖7A-7C及9A-9B,分裂驅動滑輪606、906可大致上類似於在2017年6月27日申請之美國專利申請案第15/634,871號且公開為美國早期公開案第2018/0019155號(公開於2018年1月18日),其全文以引用方式併入本文。分裂驅動滑輪606、906藉由各自分段式傳動迴路700、710耦合於惰輪600、601。分段式傳動迴路700包括單獨傳動帶分段701、702,而分段式傳動迴路710包括單獨傳動帶分段711、712。各分段式傳動迴路700、710之傳動帶分段701、702、711、712係相對於從分裂驅動滑輪606、906至各自惰輪600、601之扭矩方向而配置成相反之傳動帶,其中各自分段式傳動迴路700、710係從分裂驅動滑輪606、906至各自惰輪600、601呈彼此相反,使得至少惰輪係由分裂驅動滑輪606、906(以及驅動段108之對應自由度)同時且同方向驅動。應注意的是,儘管兩惰輪600、601被繪示成耦合於分裂驅動滑輪,但在其他態樣中,至少兩惰輪耦合於分裂驅動滑輪,使得由驅動段之單一自由度所提供之動力在至少兩惰輪之間分裂。在此,分裂驅動滑輪606、906係一共用滑輪,其將至少兩惰輪600、601之間的驅動段之一自由度分裂,以便於從驅動段108之一自由度共同驅動至少兩惰輪600、601。如下文更詳細描述,分裂驅動滑輪606、906具有多數個傳動帶界面
層或平面,傳動帶分段701、702、711、712在該處附接於分裂驅動滑輪606、906。在一態樣中,如下文將描述,各自傳動迴路700、710之傳動帶分段701、702、711、712的至少一者共用一共同傳動帶界面層(例如,定位於一共同平面),以便具有一共同傳動帶高度而非彼此上下安置。因此,分裂驅動滑輪606、906(亦稱為肩部或輪轂滑輪)可被描述為具有比習知肩部或輪轂滑輪還精巧之高度,且相應地,雙手臂SCARA運輸裝置具有一比習知雙手臂SCARA運輸裝置精巧之生成高度。
現請參考圖9A及9B,在一態樣中,分裂驅動滑輪包括兩傳動帶界面層906L1、906L2,其中各傳動帶界面層906L1、906L2為共同傳動帶界面層。例如,分段式傳動迴路700之傳動帶分段701及分段式傳動迴路710之傳動帶分段712係在其各自傳動帶錨定點770、772處之傳動帶界面層906L2耦合於分裂驅動滑輪906,使得傳動帶分段701、712共用一共同傳動帶高度BH,其方式相似於下文針對分裂驅動滑輪606所述的方式。分段式傳動迴路700之傳動帶分段702及分段式傳動迴路710之傳動帶分段711係在其各自傳動帶錨定點771、773處之傳動帶界面層906L1耦合於分裂驅動滑輪906,使得傳動帶分段702、711共用一共同傳動帶高度BH,其方式相似於下文針對分裂驅動滑輪606所述的方式。分裂驅動滑輪906在此為單件之一體式構件。在其他態樣中,分裂驅動滑輪可由超過一件來構成,如下文所述。
請參閱圖6B及7A至7C,在一態樣中,至少兩SCARA手臂110、120之其中一者可以是可移除的SCARA手臂。例如,第一SCARA手臂110可從機架106以一單元移除,而第二SCARA手臂120仍安裝於機架106。在此態樣中,分裂驅動滑輪606係具有一可移除式滑輪分段606B之分段式滑輪,可移除式滑輪分段包括至少一傳動帶界面層,以便從肩部旋轉軸線SAX移除滑輪分段606B。滑輪分段606A、606B被建構成使得滑輪分段606B可從滑輪分段606A移除,同時滑輪分段606A仍固定於肩部旋轉軸線,且各自SCARA手臂110、120之各傳動迴路700、710之傳動帶分段701、702、711、712仍固定於對應之滑輪分段606A、606B。例如,滑輪分段606B可旋轉地安裝於繞著肩部旋轉軸線SAX之上臂連桿110U,而滑輪分段606A可旋轉地安裝於繞著肩部旋轉軸線SAX之上臂連桿120U。傳動迴路700之傳動帶分段701、702耦合於滑輪分段606B,而傳動迴路710之傳動帶分段711、712耦合於滑輪分段606A。當SCARA手臂110從運輸裝置100移除時,滑輪分段606B仍附接於上臂連桿110U,而滑輪分段606A仍附接於上臂連桿120U,使得SCARA手臂110可隨著傳動迴路700及附接至其之滑輪分段606B以一單元移除。
在一態樣中,各滑輪分段606A、606B包括至少一個配合特徵,其接合另一滑輪分段606A、606B之一對應配合特徵,其中配合特徵將滑輪分段606A可旋轉地固定至滑輪分段606B,使得滑輪分段606A、606B繞著肩
部旋轉軸線SAX以一單元旋轉(亦即,滑輪分段在一預定旋轉定向上彼此鍵合)。例如,在一態樣中,滑輪分段606A包括配合面730,其與滑輪分段606B之配合面740配合。滑輪分段606A亦可包括配合面731,其與滑輪分段606B之配合面741配合。儘管配合面730、731、740、741被繪示且描述用於可旋轉地固定於滑輪分段606A、606B,使得滑輪分段繞著肩部旋轉軸線SAX以一單元旋轉,在其他態樣中,滑輪分段606A、606B可以任何適當方式可旋轉地固定,諸如使用插銷、夾具、凸肩螺栓或任意其他適當緊固件之一或多者。從圖6A至6B可瞭解,在本實施例之態樣中的SCARA手臂的精巧高度可以從兩SCARA手臂輕易重新建構成一SCARA手臂,且反之亦然。此外,圖6A至6B中所示之例示性手臂構型具有至少一個SCARA手臂,其可依上述以一單元互換或交換。
如圖7A至7D所示,分裂驅動滑輪606包括三個傳動帶界面層606L1、606L2、606L3,適用於兩個傳動迴路700、710之四個傳動帶分段701、702、711、712。在一態樣中,可移除之滑輪分段606B包括傳動帶界面層606L1以及傳動帶界面層606L2之界面層部分606L2B。滑輪分段606A包括傳動帶界面層606L2之界面層部分606L2A以及界面層606L3。在此態樣中,傳動帶分段701係在傳動帶錨定點770處耦合於滑輪分段606B之界面層606L1,而傳動帶分段702係在傳動帶錨定點771處耦合於滑輪分段606B之界面層部分606L2B。傳動帶分段712係在傳動帶錨
定點772處耦合於滑輪分段606A之傳動帶界面層606L3,而傳動帶分段711係在傳動帶錨定點773處耦合於滑輪分段606A之界面層部分606L2A,使得傳動帶界面層606L2共用於傳動帶分段702及傳動帶分段711。
現請參考圖7E至7H,在分裂驅動滑輪606、609上之各傳動帶錨定點770-773之位置界定與分裂驅動滑輪606的傳動帶嚙合弧A1、A2、A11、A12,使得在傳動帶嚙合弧A1、A2、A11、A12與切點T1、T2、T11、T12之間的旋轉夾角α1、α2、α11、α12係約90度或以下,該傳動帶錨定點770、771、772、773在該切點T1、T2、T11、T12處在各自傳動帶分段701、702、711、712與分裂驅動滑輪606之間形成一切線。
現請參考圖7A至7H,在一態樣中,分裂驅動滑輪606、609及供分裂驅動滑輪606、609藉由傳動迴路700、710被耦合至其上的至少兩個惰輪600、601可具有任何適當的驅動比,其提供各自前臂連桿110F、120F之充分旋轉以將SCARA手臂110、120伸出及縮回而往返於預定基板固持位置來拾取及放置基板,該預定基板固持位置被配置成遠離肩部軸線SAX一預定距離。例如,在分裂驅動滑輪606、609與各惰輪600、601之間的比值被建構成使得在分裂驅動滑輪606、609上的傳動帶錨定點770、771、772、773位置係使得用於各SCARA手臂110、120伸出運動(亦即,驅動軸線旋轉以執行惰輪600、601旋轉而使手臂SCARA110、120完全伸出及縮回)的旋轉角度β(見圖3A及
3B)在分裂驅動滑輪606、609上造成至少一個弧(例如,弧A1、A2、A11、A12),使得在弧A1、A2、A11、A12的一端E1處的一傳動帶分段701、702、711、712之傳動帶錨定點770、771、772、773不再與在相同或不同傳動帶界面層606L1、606L2、606L3上的相對傳動帶分段701、702、711、712之傳動帶錨定點770、771、772、773重合。例如,如圖7A至7C所繪示,針對相對傳動帶分段701、702之傳動帶錨定點770、771大致上呈上下定位且相對傳動帶分段711、712之傳動帶錨定點772、773大致上呈上下定位。在其他態樣中,傳動帶錨定點770、771、772、773可與相對傳動帶分段701、702、711、712之傳動帶錨定點770、771、772、773以任何適當的距離在圓周上隔開。在圖7A至7H及9A至9B所示之實例中,傳動帶錨定點770、771被繪示成大約和傳動帶錨定點772、773相隔大約180度,使得分裂驅動滑輪606、906之大約±90度旋轉造成惰輪600、601之大約±180度旋轉,但是在其他態樣中,其中分裂驅動滑輪606、609對惰輪600、601之驅動比大於大約2:1(如下文所描述)的情況中,沿著分裂驅動滑輪圓周之傳動帶錨定點之間的相對位置可以不同於大約180度間隔。
在弧A1、A2、A11、A12之另一端E2上,傳動帶錨定點770、771、772、773被定位成使得傳動帶嚙合弧A1、A2、A11、A12之端部E1與切點T1、T2、T11、T12之間的旋轉夾角α1、α2、α11、α12係大約90度或以下(亦
即,傳動帶分段701、702、711、712切向於分裂驅動滑輪606且處在純張力下而使得環繞分裂驅動滑輪606、906之傳動帶分段701、702、711、712不會彎曲)。
在一態樣中,如上所述,分裂驅動滑輪606、906及惰輪600、601可具有大約2:1的比值,使得由控制器199執行之分裂驅動滑輪606、906的大約±90°旋轉(例如,對應於傳動帶嚙合弧A1、A2、A11、A12)造成各惰輪600、601之大約±180°旋轉。如上文所述,在其他態樣中,分裂驅動滑輪606、906與惰輪600、601之間的驅動比可大於2:1。例如,分裂驅動滑輪606、906與惰輪600、601之間的驅動比可大約為2.5:1、大約3:1、大約4:1或任何適當的驅動比,其被建構成可執行SCARA手臂110、120之完全伸出及縮回及/或一SCARA手臂110、120繞肩部軸線SAX相對於另一SCARA手臂110、120來旋轉(例如,見圖5A-5G),如本文中所描述。可以瞭解的是,在分裂驅動滑輪606、906及惰輪600、601之間的驅動比大於大約2:1的情況下,控制器199被建構成依據驅動比來執行分裂驅動滑輪606、906之任意適當旋轉量,以便完全伸出及縮回SCARA手臂110、120。
現請參考圖10A及10B,傳動帶錨定點770至773(圖中僅繪示傳動帶錨定點770,但應瞭解的是,其他傳動帶錨定點(包括傳動帶錨定點643、644)大致上相似於針對傳動帶錨定點770的描述)將各自傳動帶分段701、702、711、712耦合至分裂驅動滑輪606、906。此外,儘
管傳動帶錨定點係針對分裂驅動滑輪606來描述,但應瞭解的是,分裂驅動滑輪906(及用於滑輪600、601、602、603、604、605之傳動帶錨定點)大致上相似。例如,在一態樣中,各傳動帶錨定點770至773包括一底坐1084,供一插銷1062安裝於此。各傳動帶分段701、702、711、712之端部包括一孔,供插銷1062之一輻條1080突出穿過。一保持彈簧夾1082或其他適當保持件附接至輻條1080,以便將傳動帶分段701、702、711、712固定於輻條1080。輻條1080從底坐1084突出,以提供傳動帶分段701、702、711、712一附接位置。在其他態樣中,輻條1080可從分裂驅動滑輪606、906之一圓周邊緣或側部直接突出。在一態樣中,傳動帶分段701、702、711、712中之孔略大於輻條1080且保持夾1082並未緊緊固持傳動帶分段701、702、711、712,使得傳動帶分段701、702、711、712繞著輻條1080自由樞轉。在一態樣中,底坐1084係可調整式底坐,提供用於插銷1062之位置調整,藉以調整傳動帶分段701、702、711、712之張力。例如,一螺絲1086通過分裂驅動滑輪606、906中之一臨限孔並且固持一鄰近於分裂驅動滑輪606、906之緊固楔1088。緊固楔1088之一表面接合底坐1084之一傾斜面1090。為了增加傳動帶分段701、702、711、712之張力,可旋緊螺絲1086,將緊固楔1088依箭頭方向A向下推。此可將緊固楔1088推抵於傾斜面1090,藉以迫使底坐1084依箭頭方向B滑動。反之,欲減小傳動帶分段701、702、711、712之張力,可旋鬆螺絲
1086。在其他態樣中,傳動帶分段701、702、711、712可依任意適當方式耦合於運輸臂100之分裂驅動滑輪606、906及其他滑輪600、601、602、603、604、605。傳動帶錨定點之適當實例可見於1998年7月14日核發的美國專利5,778,730號,其全文以引用方式併入本文。
再次參考圖2、5A-5G、7A至7D以及圖11A至11C,在一態樣中,驅動段108包括限制滑輪分段驅動器108L,其被建構成造成滑輪分段606A與滑輪分段606B之間的相對移動,使得SCARA手臂110、120可相對於彼此繞著肩部旋轉軸線SAX旋轉。例如,繪示在圖5A-5G中之SCARA手臂110、120具有被定位在相同平面中之末端效應器110E、120E(在其他態樣中,末端效應器可被定位在不同平面)。在此,各SCARA手臂110、120觸及基板製程模組PM1至PM4,在該處,舉例來說,SCARA手臂110可相對SCARA手臂120移動以便觸及製程模組PM2至PM4之任一者,同時SCARA手臂120之伸縮軸線400R與製程模組PM1大致上對準。為了相對於SCARA手臂120來旋轉SCARA手臂110,該限制滑輪分段驅動器108L可被安置在滑輪分段606A、606B之間,使得限制滑輪分段驅動器108L可耦合至滑輪分段606A、606B兩者。在其他態樣中,限制滑輪分段驅動器108L可安置在上臂110U、120U中的任何位置以執行滑輪分段606A、606B之間的相對旋轉。限制滑輪分段驅動器108L可為用於執行滑輪分段606A、606B之間之相對移動的任何適當驅動器,例如諸
如螺線管、步進馬達、線性致動器或旋轉致動器。在一態樣中,限制滑輪分段驅動器108L之底坐108LS可安裝至滑輪分段606A(其耦合至驅動軸250C),而限制滑輪分段驅動器108L之可移動部分108LM可耦合至滑輪分段606B。限制滑輪分段驅動器108L以任何適當方式耦合至控制器199,以便接收用於致動限制滑輪分段驅動器108L的控制信號。在一態樣中,滑輪分段606A、606B之配合面730、731、740、741可以任何適當距離D在圓周上彼此隔開,其中距離D對應於滑輪分段606A、606B及連帶SCARA手臂110、120之間的相對移動之角度θ2。為了配合較大的相對移動角度,供傳動帶分段701、702、711、712沿其界接之滑輪分段606A、606B之部分606AP、606BP(諸如在傳動帶界面層606L2上)可縮回,使得當對應的配合面730、731、740、741彼此接觸時,部分606AP、606BP沿方向1111相對於其各自滑輪分段606A、606B移動。在又其他態樣中,滑輪分段606A、606B與惰輪600、601之間的驅動比亦可增加以提供SCARA手臂110、120之間繞著肩部旋轉軸線SAX的相對旋轉。
現請參考圖4、5H、6A、6C-6E、6G及12,在操作時,雙連桿轉移手臂110、120可對準,使得末端效應器110E、120E之伸縮軸線400與製程模組對準,諸如製程模組PM4(見圖4及5H)(圖12,方塊1200),其中轉移手臂110、120之末端效應器110E、120E兩者皆延伸至相同或共同製程模組中。在其他態樣中,其中各轉移手臂110、120
可獨立地旋轉以便具有各自伸縮軸線400R(如圖5B所示),用於轉移手臂110之末端效應器110E的伸出軸線係與例如製程模組PM2對準,且用於轉移手臂120之末端效應器120E之伸縮軸線400R係與例如製程模組PM1對準(圖12,方塊1200)。在一態樣中,轉移手臂110可繞著肩部軸線SAX相對於轉移手臂120旋轉,使得末端效應器110E與製程模組PM2至PM4之其中一者對準,其中至少限制滑輪分段驅動器108L被致動以將滑輪分段606A相對於滑輪分段606B旋轉一預定量,使得各分段式傳動迴路700、710之傳動帶錨定點770、771、772、772的位置相對於彼此繞著肩部軸線SAX改變(如圖11A所示)且轉移手臂110之末端效應器110E與製程模組PM2-PM4之其中預定一者對準(圖12,方塊1210)。
在一態樣中,驅動軸250A-205C之一或多者可旋轉以除了限制滑輪分段驅動器108L之致動來執行SCARA手臂110、120之相對旋轉外,且維持末端效應器110E、120E之一或多者與預定製程模組PM1至PM4對準。一或多個驅動軸250A-250C可旋轉以執行轉移手臂110、120之其中一者的伸出,使得各自末端效應器110E、120E及各自腕部關節110WJ、120WJ延伸穿過槽閥681通道680(見圖5H及6G)(圖12,方塊1220)。在一態樣中,在轉移手臂110、120之一者伸出的同時另一轉移手臂110、120保持縮回。在一態樣中,當一轉移手臂110、120從製程模組縮回時,另一轉移手臂110、120可大致上同時地伸出或
在該至少一個轉移手臂110、120大致上完全縮回之後伸出,以執行基板往/返製程模組的快速交換(圖12,方塊1230)。在一態樣中,各轉移手臂110、120之腕部關節110WJ、120WJ之至少一部分或整個腕部關節110WJ、120WJ可延伸通過槽閥681通道或孔680以拾取或放置基板於各自製程模組之基板固持位置500以快速交換基板或基板轉移而不快速交換。
如上所述,驅動段106包括在操作上可連接至轉移手臂110、120之至少一者的Z軸線驅動器190。該Z軸線驅動器190產生至少一個末端效應器110E及另一末端效應器120E之一或多者的Z軸線行程,以便基於各自堆疊高度輪廓671之各自總堆疊高度672(圖6G)及通道680之間的間隙GAP1、GAP2(見圖6G)來調整末端效應器110E、120E之Z高度以通過槽閥681通道680(圖12,方塊1240)。例如,可調整手臂110之末端效應器110E的Z高度,使得末端效應器110E及腕部關節110WJ之至少部分延伸通過通道680以往返於製程模組來轉移基板。在手臂110大致上縮回後,可調整末端效應器120E之Z高度(諸如在末端效應器上下安置的情況下,如圖4所示),使得末端效應器120E及腕部關節120WJ之至少部分延伸通過相同或不同的通道680以往返於相同或不同製程模組來轉移基板。
在一態樣中,提供基板處理裝置100具有機架、耦合至機架106且包括具有至少一個自由度的驅動段108之基板運輸裝置、以及由驅動段108驅動之SCARA手臂
110、120,其係雙連桿臂加上末端效應器110E、120E,該末端效應器可藉由腕部關節滑輪604、605而樞轉地耦合至該雙連桿臂之前臂110F、120F,該腕部關節滑輪被建構成使得末端效應器層相對於機架106係由腕部關節滑輪604、605所設定且經由連結至腕部關節滑輪604、605之單獨傳動帶分段660A、660B、661A、661B之傳動迴路660、661來使SCARA手臂伸出及縮回來執行末端效應器110E、120E相對於前臂110F、120F旋轉(圖13,方塊1300)。藉由用驅動段108之至少一個自由度來伸出及縮回SCARA手臂110、120而由末端效應器110E、120E來運輸基板S(圖4)(圖13,方塊1310)。在運輸時,傳動帶分段660B、661B之其中一者環繞在腕部關節滑輪604、605上,且圍繞於坐抵於腕部關節滑輪604、605(其設定相對於機架106之末端效應器層)之支坐表面604ES、605ES上的末端效應器110E、120E之接觸表面610上。在運輸基板S時,該末端效應器110E、120E利用驅動段108之另一自由度而沿著Z軸線移動至由連接至機架106之槽閥681通道680所界定之基板運輸平面STP(圖6G),且運輸該基板包括沿著基板運輸平面STP來移動末端效應器110E、120E,使得該末端效應器110E、120E及該腕部關節滑輪604、605之至少部分通過該槽閥681通道680。
根據本實施例之一或多個態樣,一種基板處理裝置包含:機架;及
SCARA手臂,其在該SCARA手臂之肩部關節處樞轉地安裝至該機架,該SCARA手臂係雙連桿臂,具有至少一個末端效應器從該雙連桿臂懸伸而出,該雙連桿臂界定上臂,包括且判定該肩部關節在一端部處,及樞轉地連結至該上臂之前臂以界定該SCARA手臂之肘部關節,該至少一個末端效應器之各者在該SCARA手臂之腕部關節處被樞轉地連結至該前臂以相對於該前臂繞著腕部關節軸線來旋轉;及具有至少一個自由度之驅動段,其經由傳動機構在操作上可耦合至該SCARA手臂以在該肩部關節處繞著肩部軸線來旋轉該SCARA手臂且使該SCARA手臂鉸接式伸出及縮回;其中,該至少一個末端效應器被耦合至腕部關節滑輪,該腕部關節滑輪被建構成使得SCARA手臂伸出及縮回以執行該腕部關節滑輪與該耦合的至少一個末端效應器一起以一單元相對於該前臂繞著該腕部關節軸線之旋轉;且其中,該至少一個末端效應器之高度係在該腕部關節之堆疊高度輪廓內,使得該至少一個末端效應器及腕部關節之總堆疊高度被設定大小以順形且通過槽閥之通道。
根據本實施例之一或多個態樣,該腕部關節之該堆疊高度輪廓包括該腕部關節滑輪及SCARA手臂伸出延伸該至少一個末端效應器及穿過該槽閥之通道之該腕部
關節滑輪的至少部分。
根據本實施例之一或多個態樣,該基板處理裝置進一步包含耦合至該腕部關節滑輪以執行該腕部關節滑輪之旋轉的單獨傳動帶分段之分段式傳動迴路,該傳動帶分段之至少一者具有直立跨越末端效應器之層接觸表面的高度,該層接觸表面接觸且坐抵該腕部關節滑輪之層表面形成滑輪與末端效應器之間之該耦合的部分。
根據本實施例之一或多個態樣,該基板處理裝置進一步包含被安裝至該機架的另一SCARA手臂,使得該肩部軸線係對於該SCARA手臂及另一SCARA手臂兩者的共同肩部軸線。
根據本實施例之一或多個態樣,該另一SCARA手臂在另一腕部關節處具有另一末端效應器,且其中,該另一末端效應器及另一腕部關節界定另一堆疊高度輪廓,其具有被定大小以順形且通過該槽閥之該通道的總堆疊高度。
根據本實施例之一或多個態樣,該SCARA手臂及該另一SCARA手臂被建構成使得該至少一個末端效應器及該另一末端效應器分別地界定彼此上下堆疊的不同轉移平面。
根據本實施例之一或多個態樣,該驅動段包括在操作上可連接至該SCARA手臂及該另一SCARA手臂之至少一者的Z軸線驅動器,且該Z軸線驅動器基於各自堆疊高度輪廓之各自總堆疊高度與該通道之間的間隙來產生
該至少一個末端效應器及該另一末端效應器之一或多者的Z軸線行程。
根據本實施例之一或多個態樣,該腕部關節滑輪藉由單獨傳動帶分段之分段式傳動迴路而被耦合至該驅動段,至少一個單獨傳動帶分段被安置成靠近鄰近於該至少一個末端效應器之該腕部關節滑輪之層邊緣,且從坐抵該腕部關節滑輪之該至少一個末端效應器之層支坐表面朝向該至少一個末端效應器突出。
根據本實施例之一或多個態樣,連結該單獨傳動帶分段之各者至該腕部關節滑輪的傳動帶錨定點被安置成使得該單獨傳動帶分段之至少一者環繞在該滑輪上,使得最靠近該至少一個末端效應器且相對該至少一個單獨傳動帶分段環繞部的滑輪周圍邊緣被安置在該環繞部之層處或下方。
根據本實施例之一或多個態樣,該腕部關節滑輪具有坐抵該至少一個末端效應器之末端效應器界面支坐表面,其界定相對於該機架之末端效應器層,且該末端效應器界面支坐表面位在與被耦合至該腕部關節滑輪之該單獨傳動帶分段之至少一者相同的層處或下方。
根據本實施例之一或多個態樣,一種基板處理裝置包含:機架;及SCARA手臂,其在該SCARA手臂之肩部關節處樞轉地安裝至該機架,該SCARA手臂係雙連桿臂,具
有至少一個末端效應器從該雙連桿臂懸伸而出,該雙連桿臂界定上臂,包括且判定該肩部關節在一端部處,及樞轉地連結至該上臂之前臂以界定該SCARA手臂之肘部關節,該至少一個末端效應器之各者在該SCARA手臂之腕部關節處被樞轉地連結至該前臂以相對於該前臂繞著腕部關節軸線來旋轉;及具有至少一個自由度之驅動段,其經由傳動機構在操作上可耦合至該SCARA手臂以在該肩部關節處繞著肩部軸線來旋轉該SCARA手臂且使該SCARA手臂鉸接式伸出及縮回;其中,至少一個末端效應器被耦合至腕部關節滑輪,該腕部關節滑輪被建構成使得SCARA手臂伸出及縮回以執行該腕部關節滑輪與該耦合的至少一個末端效應器一起以一單元相對於該前臂繞著該腕部關節軸線之旋轉;且其中,該腕部關節滑輪藉由單獨傳動帶分段之分段式傳動迴路被耦合至該驅動段,且該腕部關節滑輪具有坐抵該末端效應器之末端效應器界面支坐表面,其界定相對於該機架之末端效應器層,且該末端效應器界面支坐表面位在與被耦合至該滑輪之該單獨傳動帶分段之至少一者相同的層處或下方。
根據本實施例之一或多個態樣,該至少一個末端效應器之高度係在該腕部關節之堆疊高度輪廓內,使得該至少一個末端效應器及腕部關節之總堆疊高度被設定
大小以順形且通過槽閥之通道。
根據本實施例之一或多個態樣,該腕部關節之該堆疊高度輪廓包括該腕部關節滑輪及SCARA手臂伸出延伸該至少一個末端效應器及穿過該通道之該腕部關節滑輪的至少部分。
根據本實施例之一或多個態樣,該傳動帶分段之至少一者具有直立跨越該末端效應器之層接觸表面的高度,該層接觸表面接觸且坐抵該腕部關節滑輪之該界面支坐表面之層表面形成滑輪與末端效應器之間之該耦合的部分。
根據本實施例之一或多個態樣,連結該單獨傳動帶分段之各者至該腕部關節滑輪的傳動帶錨定點被安置成使得該單獨傳動帶分段之至少一者環繞在該滑輪上,使得最靠近該至少一個末端效應器且相對該至少一個單獨傳動帶分段環繞部的滑輪周圍邊緣被安置在該環繞部之層處或下方。
根據本實施例之一或多個態樣,該基板處理裝置進一步包含被安裝至該機架的另一SCARA手臂,使得該肩部軸線係對於該SCARA手臂及另一SCARA手臂兩者的共同肩部軸線。
根據本實施例之一或多個態樣,提供一種在基板處理裝置中處理基板之方法。該方法包含以下之步驟:提供該基板處理裝置具有:機架;被耦合至
該機架之基板運輸裝置,其包括具有至少一個自由度的驅動段;及由該驅動段驅動之SCARA手臂,其係雙連桿臂加上末端效應器,該末端效應器藉由腕部關節滑輪而被樞轉地耦合至該雙連桿臂之前臂,該腕部關節滑輪被建構成使得相對於該機架之末端效應器層係藉由該腕部關節滑輪所設定且SCARA手臂藉由連結至該腕部關節滑輪之單獨傳動帶分段之傳動迴路的伸出及縮回執行末端效應器相對於該前臂之旋轉;及藉由用該驅動段之該至少一個自由度來伸出及縮回該SCARA手臂而由該末端效應器來運輸該基板;其中,在運輸時,該傳動帶分段之一者環繞在該腕部關節滑輪上,且圍繞於坐抵該腕部關節滑輪之支坐表面之該末端效應器的接觸表面上來設定相對於該機架之該末端效應器層。
根據本實施例之一或多個態樣,該方法進一步包含用該驅動段之另一自由度將該末端效應器沿著Z軸線移動至由被連接至該該機架之槽閥通道所界定的基板運輸平面,且其中,運輸該基板包含沿著該基板運輸平面來移動該末端效應器,使得該末端效應器及該腕部關節滑輪之至少部分通過該槽閥通道。
根據本實施例之一或多個態樣,提供一種方法。該方法包括:提供基板處理裝置之機架;提供SCARA手臂,其在該SCARA手臂之肩
部關節處樞轉地安裝至該機架,該SCARA手臂係雙連桿臂,具有至少一個末端效應器從該雙連桿臂懸伸而出,該雙連桿臂界定上臂,包括且判定該肩部關節在一端部處,及樞轉地連結至該上臂之前臂以界定該SCARA手臂之肘部關節,該至少一個末端效應器之各者在該SCARA手臂之腕部關節處被樞轉地連結至該前臂且耦合至腕部關節滑輪以相對於該前臂繞著腕部關節軸線來旋轉;提供具有至少一個自由度之驅動段,其經由傳動機構在操作上可耦合至該SCARA手臂以在該肩部關節處繞著肩部軸線來旋轉該SCARA手臂且使該SCARA手臂鉸接式伸出及縮回;及在該SCARA手臂伸出及縮回時,執行該腕部關節滑輪及該耦合的至少一個末端效應器一起以一單元相對於該前臂繞著該腕部關節軸線之旋轉,其中,該至少一個末端效應器之高度係在該腕部關節之堆疊高度輪廓內,使得該至少一個末端效應器及腕部關節之總堆疊高度被設定大小以順形且通過槽閥之通道。
根據本實施例之一或多個態樣,該腕部關節之該堆疊高度輪廓包括該腕部關節滑輪及SCARA手臂伸出延伸該至少一個末端效應器及穿過該槽閥之通道之該腕部關節滑輪的至少部分。
根據本實施例之一或多個態樣,該方法進一步包括由耦合至該腕部關節滑輪的單獨傳動帶分段之分段
式傳動迴路來執行該腕部關節滑輪之旋轉,該傳動帶分段之至少一者具有直立跨越該末端效應器之層接觸表面的高度,該層接觸表面接觸且坐抵該腕部關節滑輪之層表面形成滑輪與末端效應器之間之該耦合的部分。
根據本實施例之一或多個態樣,該方法進一步包括提供被安裝至該機架的另一SCARA手臂,使得該肩部軸線係對於該SCARA手臂及另一SCARA手臂兩者的共同肩部軸線。
根據本實施例之一或多個態樣,該另一SCARA手臂在另一腕部關節處具有另一末端效應器,且其中,該另一末端效應器及另一腕部關節界定另一堆疊高度輪廓,其具有被定大小以順形且通過該槽閥之該通道的總堆疊高度。
根據本實施例之一或多個態樣,該SCARA手臂及該另一SCARA手臂被建構成使得該至少一個末端效應器及該另一末端效應器分別地界定彼此上下堆疊的不同轉移平面。
根據本實施例之一或多個態樣,該方法進一步包括用在操作上可連接至該SCARA手臂及該另一SCARA手臂之至少一者的該驅動段之Z軸線驅動器基於各自堆疊高度輪廓之各自總堆疊高度與該通道之間的間隙來產生該至少一個末端效應器及該另一末端效應器之一或多者的Z軸線行程。
根據本實施例之一或多個態樣,該腕部關節
滑輪藉由單獨傳動帶分段之分段式傳動迴路而被耦合至該驅動段,至少一個單獨傳動帶分段被安置成靠近鄰近於該至少一個末端效應器之該腕部關節滑輪之層邊緣,且從坐抵該腕部關節滑輪之該至少一個末端效應器之層支坐表面朝向該至少一個末端效應器突出。
根據本實施例之一或多個態樣,連結該單獨傳動帶分段之各者至該腕部關節滑輪的傳動帶錨定點被安置成使得該單獨傳動帶分段之至少一者環繞在該滑輪上,使得最靠近該至少一個末端效應器且相對該至少一個單獨傳動帶分段環繞部的滑輪周圍邊緣被安置在該環繞部之層處或下方。
根據本實施例之一或多個態樣,該腕部關節滑輪具有坐抵該至少一個末端效應器之末端效應器界面支坐表面,其界定相對於該機架之末端效應器層,且該末端效應器界面支坐表面位在與被耦合至該腕部關節滑輪之該單獨傳動帶分段之至少一者相同的層處或下方。
根據本實施例之一或多個態樣,提供一種基板處理裝置。該基板處理裝置包括:機架;及被耦合至該機架之基板運輸裝置,其包括具有至少一個自由度的驅動段;及由該驅動段驅動之SCARA手臂,其係雙連桿臂加上末端效應器,該末端效應器藉由腕部關節滑輪而被樞轉地耦合至該雙連桿臂之前臂,該腕部關節滑輪被建構成使得相對於該機架之末端效應器層係
藉由該腕部關節滑輪所設定且SCARA手臂藉由連結至該腕部關節滑輪之單獨傳動帶分段之傳動迴路的伸出及縮回執行末端效應器相對於該前臂之旋轉;及其中,該末端效應器被建構成藉由用該驅動段之該至少一個自由度來伸出及縮回該SCARA手臂來運輸該基板;且其中,在運輸時,該傳動帶分段之一者環繞在該腕部關節滑輪上,且圍繞於坐抵該腕部關節滑輪之支坐表面之該末端效應器的接觸表面上來設定相對於該機架之該末端效應器層。
根據本實施例之一或多個態樣,該驅動段之另一自由度將該末端效應器沿著Z軸線移動至由被連接至該該機架之槽閥通道所界定的基板運輸平面,且其中,該末端效應器沿著該基板運輸平面來運輸該基板包含,使得該末端效應器及該腕部關節滑輪之至少部分通過該槽閥通道。
應理解的是,以上描述僅係本實施例之多數個態樣的闡釋。在不背離本實施例之多數個態樣的情況下,熟習此項技術者可設計各種不同的替代及修飾。因此,本實施例之多數個態樣意欲涵蓋落入依附於其之任何請求項之範疇內的所有此等替代及修飾。此外,事實上,在互為不同的附屬項或獨立項中所述的不同特徵並非表示這些特徵的組合不能被有利地使用,此一組合保留在本發明之態樣的範疇內。
500:深基板固持站
520:內側面
680:通道
681:槽閥
5020:轉移艙室
SAX:肩部旋轉軸線
WX1:腕部旋轉軸線
PM4:處理模組
DIST:偏移距離
R:伸縮軸線
Claims (30)
- 一種基板處理裝置,包含:機架;SCARA手臂,其在該SCARA手臂之肩部關節處樞轉地安裝至該機架,該SCARA手臂係雙連桿臂,具有至少一個末端效應器從該雙連桿臂懸伸而出,該雙連桿臂界定上臂,包括且判定該肩部關節在一端部處,及樞轉地連結至該上臂之前臂以界定該SCARA手臂之肘部關節,該至少一個末端效應器之各者在該SCARA手臂之腕部關節處被樞轉地連結至該前臂以相對於該前臂繞著腕部關節軸線來旋轉;及具有至少一個自由度之驅動段,其經由傳動機構在操作上可耦合至該SCARA手臂以在該肩部關節處繞著肩部軸線來旋轉該SCARA手臂且使該SCARA手臂鉸接式伸出及縮回;其中,該至少一個末端效應器被耦合至腕部關節滑輪,使得該至少一個末端效應器之至少高度部位與該腕部關節滑輪之至少高度部位重疊,該腕部關節滑輪被建構成使得SCARA手臂伸出及縮回以執行該腕部關節滑輪與該耦合的至少一個末端效應器一起以一單元相對於該前臂繞著該腕部關節軸線之旋轉;且其中,該至少一個末端效應器之高度係在該腕部關節之堆疊高度輪廓內,使得該至少一個末端效應器及腕部關 節之總堆疊高度被設定大小以順形且通過槽閥之通道。
- 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置,其中,該腕部關節之該堆疊高度輪廓包括該腕部關節滑輪及SCARA手臂伸出延伸該至少一個末端效應器及穿過該槽閥之通道之該腕部關節滑輪的至少部分。
- 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置,其進一步包括耦合至該腕部關節滑輪以執行該腕部關節滑輪之旋轉的單獨傳動帶分段之分段式傳動迴路,該傳動帶分段之至少一者具有直立跨越末端效應器之層接觸表面的高度,該層接觸表面接觸且坐抵該腕部關節滑輪之層表面形成滑輪與末端效應器之間之該耦合的部分。
- 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置,其進一步包括被安裝至該機架的另一SCARA手臂,使得該肩部軸線係對於該SCARA手臂及另一SCARA手臂兩者的共同肩部軸線。
- 如申請專利範圍第4項之基板處理裝置,其中,該另一SCARA手臂在另一腕部關節處具有另一末端效應器,且其中,該另一末端效應器及另一腕部關節界定另一堆疊高度輪廓,其具有被定大小以順形且通過該槽閥之該通道的總堆疊高度。
- 如申請專利範圍第5項之基板處理裝置,其中,該SCARA手臂及該另一SCARA手臂被建構成使得該至少一個末端效應器及該另一末端效應器分別地界定彼此上下堆疊的不同轉移平面。
- 如申請專利範圍第5項之基板處理裝置,其中,該驅動段包括在操作上可連接至該SCARA手臂及該另一SCARA手臂之至少一者的Z軸線驅動器,且該Z軸線驅動器基於各自堆疊高度輪廓之各自總堆疊高度與該通道之間的間隙來產生該至少一個末端效應器及該另一末端效應器之一或多者的Z軸線行程。
- 如申請專利範圍第1項之基板處理裝置,其中,該腕部關節滑輪藉由單獨傳動帶分段之分段式傳動迴路而被耦合至該驅動段,至少一個單獨傳動帶分段被安置成靠近鄰近於該至少一個末端效應器之該腕部關節滑輪之層邊緣,且從坐抵該腕部關節滑輪之該至少一個末端效應器之層支坐表面朝向該至少一個末端效應器突出。
- 如申請專利範圍第8項之基板處理裝置,其中,連結該單獨傳動帶分段之各者至該腕部關節滑輪的傳動帶錨定點被安置成使得該單獨傳動帶分段之至少一者環繞在該滑輪上,使得最靠近該至少一個末端效應器且相對該至少一 個單獨傳動帶分段環繞部的滑輪周圍邊緣被安置在該環繞部之層處或下方。
- 如申請專利範圍第8項之基板處理裝置,其中,該腕部關節滑輪具有坐抵該至少一個末端效應器之末端效應器界面支坐表面,其界定相對於該機架之末端效應器層,且該末端效應器界面支坐表面位在與被耦合至該腕部關節滑輪之該單獨傳動帶分段之至少一者相同的層處或下方。
- 一種基板處理裝置,包含:機架;SCARA手臂,其在該SCARA手臂之肩部關節處樞轉地安裝至該機架,該SCARA手臂係雙連桿臂,具有至少一個末端效應器從該雙連桿臂懸伸而出,該雙連桿臂界定上臂,包括且判定該肩部關節在一端部處,及樞轉地連結至該上臂之前臂以界定該SCARA手臂之肘部關節,該至少一個末端效應器之各者在該SCARA手臂之腕部關節處被樞轉地連結至該前臂以相對於該前臂繞著腕部關節軸線來旋轉;及具有至少一個自由度之驅動段,其經由傳動機構在操作上可耦合至該SCARA手臂以在該肩部關節處繞著肩部軸線來旋轉該SCARA手臂且使該SCARA手臂鉸接式伸出及縮回;其中,至少一個末端效應器被耦合至腕部關節滑輪, 該腕部關節滑輪被建構成使得SCARA手臂伸出及縮回以執行該腕部關節滑輪與該耦合的至少一個末端效應器一起以一單元相對於該前臂繞著該腕部關節軸線之旋轉;且其中,該腕部關節滑輪藉由單獨傳動帶分段之分段式傳動迴路被耦合至該驅動段,且該腕部關節滑輪具有坐抵該末端效應器之末端效應器界面支坐表面,其界定相對於該機架之末端效應器層,且該末端效應器界面支坐表面凹進位在與被耦合至該腕部關節滑輪之該單獨傳動帶分段之至少一者相同的層處或下方之該腕部關節滑輪。
- 如申請專利範圍第11項之基板處理裝置,其中,該至少一個末端效應器之高度係在該腕部關節之堆疊高度輪廓內,使得該至少一個末端效應器及腕部關節之總堆疊高度被設定大小以順形且通過槽閥之通道。
- 如申請專利範圍第12項之基板處理裝置,其中,該腕部關節之該堆疊高度輪廓包括該腕部關節滑輪及SCARA手臂伸出延伸該至少一個末端效應器及穿過該通道之該腕部關節滑輪的至少部分。
- 如申請專利範圍第11項之基板處理裝置,其中該傳動帶分段之至少一者具有直立跨越該末端效應器之層接觸表面的高度,該層接觸表面接觸且坐抵該腕部關節滑輪之該界面支坐表面之層表面形成滑輪與末端效應器之間之該耦 合的部分。
- 如申請專利範圍第11項之基板處理裝置,其中,連結該單獨傳動帶分段之各者至該腕部關節滑輪的傳動帶錨定點被安置成使得該單獨傳動帶分段之至少一者環繞在該滑輪上,使得最靠近該末端效應器且相對該至少一個單獨傳動帶分段環繞部的滑輪周圍邊緣被安置在該環繞部之層處或下方。
- 如申請專利範圍第11項之基板處理裝置,其進一步包括被安裝至該機架的另一SCARA手臂,使得該肩部軸線係對於該SCARA手臂及另一SCARA手臂兩者的共同肩部軸線。
- 一種在基板處理裝置中處理基板之方法,該方法包含以下之步驟:提供該基板處理裝置具有:機架;被耦合至該機架之基板運輸裝置,其包括具有至少一個自由度的驅動段;及由該驅動段驅動之SCARA手臂,其係雙連桿臂加上末端效應器,該末端效應器藉由腕部關節滑輪而被樞轉地耦合至該雙連桿臂之前臂,該腕部關節滑輪被建構成使得相對於該機架之末端效應器層係藉由該腕部關節滑輪所設定且SCARA手臂藉由連結至該腕部關節滑輪之單獨傳動帶分段之傳動迴路的伸出及縮回執行末端效應器相對於該前臂之 旋轉;及藉由用該驅動段之該至少一個自由度來伸出及縮回該SCARA手臂而由該末端效應器來運輸該基板;其中,在運輸時,該傳動帶分段之一者環繞在該腕部關節滑輪上,且圍繞而越過並由上越過於坐抵該腕部關節滑輪之支坐表面之該末端效應器的接觸表面上來設定相對於該機架之該末端效應器層。
- 如申請專利範圍第17項之方法,其進一步包括用該驅動段之另一自由度將該末端效應器沿著Z軸線移動至由被連接至該該機架之槽閥通道所界定的基板運輸平面,且其中,運輸該基板包含沿著該基板運輸平面來移動該末端效應器,使得該末端效應器及該腕部關節滑輪之至少部分通過該槽閥通道。
- 一種操作基板處理裝置之方法,包含:提供該基板處理裝置之機架;提供SCARA手臂,其在該SCARA手臂之肩部關節處樞轉地安裝至該機架,該SCARA手臂係雙連桿臂,具有至少一個末端效應器從該雙連桿臂懸伸而出,該雙連桿臂界定上臂,包括且判定該肩部關節在一端部處,及樞轉地連結至該上臂之前臂以界定該SCARA手臂之肘部關節,該至少一個末端效應器之各者在該SCARA手臂之腕部關節處被樞轉地連結至該前臂且耦合至腕部關節滑輪以相對於該前 臂繞著腕部關節軸線來旋轉;提供具有至少一個自由度之驅動段,其經由傳動機構在操作上可耦合至該SCARA手臂以在該肩部關節處繞著肩部軸線來旋轉該SCARA手臂且使該SCARA手臂鉸接式伸出及縮回;在該SCARA手臂伸出及縮回時,執行該腕部關節滑輪及該耦合的至少一個末端效應器一起以一單元相對於該前臂繞著該腕部關節軸線之旋轉,其中,該至少一個末端效應器之至少高度部位與該腕部關節滑輪之至少高度部位重疊,且該至少一個末端效應器之高度係在該腕部關節之堆疊高度輪廓內,使得該至少一個末端效應器及腕部關節之總堆疊高度被設定大小以順形且通過槽閥之通道。
- 如申請專利範圍第19項之方法,其中,該腕部關節之該堆疊高度輪廓包括該腕部關節滑輪及SCARA手臂伸出延伸該至少一個末端效應器及穿過該槽閥之通道之該腕部關節滑輪的至少部分。
- 如申請專利範圍第19項之方法,其進一步包括由耦合至該腕部關節滑輪的單獨傳動帶分段之分段式傳動迴路來執行該腕部關節滑輪之旋轉,該傳動帶分段之至少一者具有直立跨越該末端效應器之層接觸表面的高度,該層接觸表面接觸且坐抵該腕部關節滑輪之層表面形成滑輪與末端 效應器之間之該耦合的部分。
- 如申請專利範圍第19項之方法,其進一步包括提供被安裝至該機架的另一SCARA手臂,使得該肩部軸線係對於該SCARA手臂及另一SCARA手臂兩者的共同肩部軸線。
- 如申請專利範圍第22項之方法,其中,該另一SCARA手臂在另一腕部關節處具有另一末端效應器,且其中,該另一末端效應器及另一腕部關節界定另一堆疊高度輪廓,其具有被定大小以順形且通過該槽閥之該通道的總堆疊高度。
- 如申請專利範圍第23項之方法,其中,該SCARA手臂及該另一SCARA手臂被建構成使得該至少一個末端效應器及該另一末端效應器分別地界定彼此上下堆疊的不同轉移平面。
- 如申請專利範圍第23項之方法,其進一步包括,藉著在操作上可連接至該SCARA手臂及該另一SCARA手臂之至少一者的該驅動段之Z軸線驅動器,基於各自堆疊高度輪廓之各自總堆疊高度與該通道之間的間隙,產生該至少一個末端效應器及該另一末端效應器之一或多者的Z軸線行程。
- 如申請專利範圍第19項之方法,其中,該腕部關節滑輪藉由單獨傳動帶分段之分段式傳動迴路而被耦合至該驅動段,至少一個單獨傳動帶分段被安置成靠近鄰近於該至少一個末端效應器之該腕部關節滑輪之層邊緣,且從坐抵該腕部關節滑輪之該至少一個末端效應器之層支坐表面朝向該至少一個末端效應器突出。
- 如申請專利範圍第26項之方法,其中,連結該單獨傳動帶分段之各者至該腕部關節滑輪的傳動帶錨定點被安置成使得該單獨傳動帶分段之至少一者環繞在該滑輪上,使得最靠近該至少一個末端效應器且相對該至少一個單獨傳動帶分段環繞部的滑輪周圍邊緣被安置在該環繞部之層處或下方。
- 如申請專利範圍第26項之方法,其中,該腕部關節滑輪具有坐抵該至少一個末端效應器之末端效應器界面支坐表面,其界定相對於該機架之末端效應器層,且該末端效應器界面支坐表面位在與被耦合至該腕部關節滑輪之該單獨傳動帶分段之至少一者相同的層處或下方。
- 一種基板處理裝置,包含:機架;及耦合至該機架之基板運輸裝置,包括具有至少一個自由度的驅動段,及 由該驅動段驅動之SCARA手臂,其係雙連桿臂加上末端效應器,該末端效應器藉由腕部關節滑輪而被樞轉地耦合至該雙連桿臂之前臂,該腕部關節滑輪被建構成使得相對於該機架之末端效應器層係藉由該腕部關節滑輪所設定且SCARA手臂藉由連結至該腕部關節滑輪之單獨傳動帶分段之傳動迴路的伸出及縮回執行末端效應器相對於該前臂之旋轉;及其中,該末端效應器被建構成藉由用該驅動段之該至少一個自由度來伸出及縮回該SCARA手臂來運輸該基板;且其中,在運輸時,該傳動帶分段之一者環繞在該腕部關節滑輪上,且圍繞而越過並由上越過於坐抵該腕部關節滑輪之支坐表面之該末端效應器的接觸表面上來設定相對於該機架之該末端效應器層。
- 如申請專利範圍第29項之基板處理裝置,其中,該驅動段之另一自由度將該末端效應器沿著Z軸線移動至由被連接至該機架之槽閥通道所界定的基板運輸平面,且其中,該末端效應器沿著該基板運輸平面來運輸該基板,使得該末端效應器及該腕部關節滑輪之至少部分通過該槽閥通道。
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US6428266B1 (en) * | 1995-07-10 | 2002-08-06 | Brooks Automation, Inc. | Direct driven robot |
US20120189419A1 (en) * | 2009-08-26 | 2012-07-26 | Takayuki Yazawa | Industrial robot |
US20120232690A1 (en) * | 2011-03-11 | 2012-09-13 | Brooks Automation, Inc. | Substrate processing apparatus |
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