雙臂真空機(jī)械手的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了雙臂真空機(jī)械手，具體提供了一種用于襯底處理系統(tǒng)的雙臂機(jī)械手，其包括基部和具有伸展位置和縮回位置的第一臂。第一和第二臂中的每個(gè)包括：第一臂部分，其具有能旋轉(zhuǎn)地連接到所述基部的一端；第二臂部分，其具有能旋轉(zhuǎn)地連接到所述第一臂部分的另一端的一端；端部執(zhí)行器，其具有能旋轉(zhuǎn)地連接到所述第二臂部分的另一端的一端和分別配置為支承所述第一和第二襯底的另一端。當(dāng)?shù)谝缓偷诙郾慌渲脼樘幱谒隹s回位置時(shí)，第二臂部分和端部執(zhí)行器之間的連接部分別位于所述第二和第一襯底的上方或下方，且所述第一襯底不位于所述第二襯底的上方或下方。
【專利說明】雙臂真空機(jī)械手
相關(guān)申請的交叉引用
[0001]本申請要求2012年11月30日提交的，申請?zhí)枮?1/731，755的美國臨時(shí)申請的權(quán)益。該申請的全部公開通過引用并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及機(jī)械手，尤其是涉及用于襯底處理系統(tǒng)中的雙臂機(jī)械手。
【背景技術(shù)】
[0003]本文提供的背景描述是為了一般地呈現(xiàn)本公開的上下文的目的。在該【背景技術(shù)】部分中所描述的范圍內(nèi)的目前署名的發(fā)明人的工作，以及在提交申請時(shí)不能視為現(xiàn)有技術(shù)的描述的方面，既不明示也不暗示地承認(rèn)其為對抗本公開的現(xiàn)有技術(shù)。
[0004]不同類型的工具被用來在如半導(dǎo)體晶片等襯底上執(zhí)行處理操作。處理室可以布置成圍繞中央輪軸(hub)。可將中央輪軸和所述處理室保持在低壓強(qiáng)。
[0005]可通過襯底處理系統(tǒng)將襯底引入所述處理室。襯底處理系統(tǒng)將襯底從工廠地面?zhèn)魉椭撂幚硎?。襯底處理系統(tǒng)可包括加載鎖，以將襯底從大氣條件帶到低壓條件以及從低壓條件帶回大氣條件。機(jī)械手通常用于傳輸襯底。襯底處理系統(tǒng)可以利用在大氣條件下和在低壓強(qiáng)下操作的機(jī)械手。吞吐量，指的是在一段時(shí)間內(nèi)處理的襯底的數(shù)量，吞吐量受處理時(shí)間、一次處理的晶片的數(shù)量，以及將晶片引入真空處理室的步驟的時(shí)間配置的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]一種用于襯底處理系統(tǒng)的雙臂機(jī)械手包括基部和具有伸展位置和縮回位置的第一臂。第一臂包括:第一臂部分，其具有能旋轉(zhuǎn)地連接到所述基部的一端；第二臂部分，其具有能旋轉(zhuǎn)地連接到所述第一臂部分的另一端的一端；以及端部執(zhí)行器，其具有能旋轉(zhuǎn)地連接到所述第二臂部分的另一端的一端和配置為支承所述第一襯底的另一端。第二臂具有伸展和縮回位置。第二臂包括:第一臂部分，其具有能旋轉(zhuǎn)地連接到所述基部的一端；第二臂部分，其具有能旋轉(zhuǎn)地連接到所述第一臂部分的另一端的一端；以及端部執(zhí)行器，其具有能旋轉(zhuǎn)地連接到所述第二臂部分的另一端的一端和配置為支承所述第二襯底的另一端。當(dāng)?shù)谝缓偷诙郾慌渲脼樘幱谒隹s回位置時(shí)，第一臂的第二臂部分和第一臂的端部執(zhí)行器之間的連接部位于所述第二襯底的上方，第二臂的第二臂部分和第二臂的端部執(zhí)行器之間的連接部位于所述第一襯底的下方，且所述第一襯底不位于所述第二襯底的上方。
[0007]在一些特征中，當(dāng)所述第一臂或所述第二臂中的至少一個(gè)在所述縮回位置和伸展位置之間移動(dòng)時(shí)，所述第一襯底不越過所述第二襯底。
[0008]在另一些特征中，當(dāng)所述第一臂的所述第一臂部分和所述第二臂的所述第一臂部分都處于縮回位置時(shí)，(i)所述第一臂的所述第一臂部分和所述第二臂的所述第一臂部分是共線的，并且(ii)所述第一襯底和所述第二襯底的外周邊緣位于由所述第一臂的所述第一臂部分和所述第二臂的所述第一臂部分的徑向最外部分限定的圓內(nèi)。[0009]在另一些特征中，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)被配置為使沿所述第一旋轉(zhuǎn)方向的相對于所述基部的所述第一臂的所述第一臂部分的旋轉(zhuǎn)與(i)沿與所述第一旋轉(zhuǎn)方向相反的所述第二旋轉(zhuǎn)方向的相對于所述第一臂的所述第一臂部分的所述第一臂的所述第二臂部分的旋轉(zhuǎn)以及(ii)沿所述第一旋轉(zhuǎn)方向的相對于所述第一臂的所述第二臂部分的所述第一臂的所述端部執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)耦合。
[0010]在另一些特征中，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)被進(jìn)一步配置為使沿所述第二旋轉(zhuǎn)方向的相對于所述基部的所述第二臂的所述第一臂部分的旋轉(zhuǎn)與(I)沿所述第一旋轉(zhuǎn)方向的相對于所述第二臂的所述第一臂部分的所述第二臂的所述第二臂部分的旋轉(zhuǎn)以及(ii)沿所述第二旋轉(zhuǎn)方向的相對于所述第二臂的所述第二臂部分的所述第二臂的所述端部執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)耦
口 ο
[0011]在另一些特征，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一馬達(dá)、第二馬達(dá)和共同的馬達(dá)。所述第一馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)使所述第一和第二臂相對于所述基部伸展和縮回，所述第一馬達(dá)和所述第二馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)使得所述第一臂或所述第二臂能相對于所述基部伸展和縮回，且所述共同的馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)使所述第一臂和所述第二臂相對于所述基部旋轉(zhuǎn)而不伸展或縮回。
[0012]在另一些特征中，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)輪和一個(gè)或多個(gè)傳動(dòng)帶以旋轉(zhuǎn)地耦合所述第一臂的所述第一臂部分、所述第一臂的所述第二臂部分與所述第一臂的所述端部執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)；以及旋轉(zhuǎn)地耦合所述第二臂的所述第一臂部分、所述第二臂的所述第二臂部分與所述第二臂的所述端部執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)。
[0013]在其他特征中，當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使所述第一臂的所述第一臂部分相對于所述基部旋轉(zhuǎn)第一角度時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(i)使所述第一臂的所述第二臂部分相對于所述第一臂的所述第一臂部分旋轉(zhuǎn)第二角度，并且(ii)使所述第一臂的所述端部執(zhí)行器相對于所述第一臂的所述第二臂部分旋轉(zhuǎn)第三角度。所述第一角度的大小大于所述第二角度的大小，且所述第二角度的所述大小大于所述第三角度的大小。所述第二角度的所述大小是所述第一角度的所述大小的一半且所述第三角度的所述大小是所述第二角度的所述大小的一半。
[0014]此外，在下文中提供的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的適用性的領(lǐng)域?qū)⒆兊蔑@而易見。但應(yīng)當(dāng)理解的是，詳細(xì)描述和具體實(shí)施例旨在為僅為說明的目的，且并非旨在限制本公開的范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]從詳細(xì)描述和附圖中將更充分地理解本發(fā)明，其中:
[0016]圖1是根據(jù)本發(fā)明所述的機(jī)械手的透視圖；
[0017]圖2是根據(jù)本發(fā)明所述的機(jī)械手的基部的分解立體圖；
[0018]圖3是本發(fā)明所述的機(jī)械手的臂組件的分解透視圖；
[0019]圖4-7是示出處于完全縮回位置、部分伸展位置和完全伸展位置的機(jī)械手的臂組件的平面圖；
[0020]圖8是根據(jù)本發(fā)明所述的配置以控制機(jī)械手的臂的控制裝置的功能框圖；和
[0021]圖9是示出根據(jù)本發(fā)明所述的用于控制機(jī)械手的臂的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】[0022]現(xiàn)在參考圖1，機(jī)械手10包括基部20，以及包括第一臂24A和第二臂24B的臂組件22。第一臂24A包括能旋轉(zhuǎn)地連接到基部20的第一臂部分26A、能旋轉(zhuǎn)地連接到第一臂部分26A的第二臂部分28A和能旋轉(zhuǎn)地連接到第二臂部分28A的端部執(zhí)行器32A。襯底36A(諸如半導(dǎo)體晶片)被示出為位于端部執(zhí)行器32A。
[0023]第二臂24B類似于第一臂24A。第二臂24B包括能旋轉(zhuǎn)地連接到基部20的第一臂部分26B、能旋轉(zhuǎn)地連接到第一臂部分26B的第二臂部分28B和能旋轉(zhuǎn)地連接到所述第二臂部分28B的端部執(zhí)行器32B。襯底36B (諸如半導(dǎo)體晶片)被示出為位于端部執(zhí)行器32B。端部執(zhí)行器32A和32B從基部20沿大致相反的方向伸展。
[0024]如圖1所示，端部執(zhí)行器32A、襯底36A和第二臂部分28A (與第一臂24A相關(guān)聯(lián))被布置在端部執(zhí)行器32B、襯底36B和第二臂部分28B (與第二臂24B相關(guān)聯(lián))的上方。端部執(zhí)行器32B和襯底36B (與第二臂24B相關(guān)聯(lián))被布置在第一臂24A的第一臂部分26A的上方。
[0025]現(xiàn)在參考圖2，基部20可包括底板102，其可被用以將機(jī)械手10安裝在處理室或工具內(nèi)。支撐結(jié)構(gòu)103可與底板102剛性地連接，并且可以被用來為臂組件22以及基部20內(nèi)的其他組件提供支撐。
[0026]例如，支撐結(jié)構(gòu)103可以與導(dǎo)軌(未示出)沿著面105剛性地連接，這可以允許馬達(dá)支撐件106的z軸上的運(yùn)動(dòng)或垂直運(yùn)動(dòng)。馬達(dá)支撐件106可包括滑軌或可以與所述導(dǎo)軌能滑動(dòng)地嚙合并且防止馬達(dá)支撐件106沿z軸方向以外的方向移動(dòng)的其他固件。馬達(dá)支撐件106可以通過Z軸驅(qū)動(dòng)器104沿z軸方向移動(dòng)。z軸驅(qū)動(dòng)器104可以是，例如，使用由旋轉(zhuǎn)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的導(dǎo)螺桿(均未示出)的線性驅(qū)動(dòng)組件。馬達(dá)支撐件106可支承第一驅(qū)動(dòng)馬達(dá)107、第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)108、以及共同的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)109。第一驅(qū)動(dòng)馬達(dá)107、第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)108、以及共同的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)109可以是類似的或不同的馬達(dá)。
[0027]基部20還可以包括第一傳動(dòng)軸110、第二傳動(dòng)軸111和共同的傳動(dòng)軸112。第一傳動(dòng)軸110可由所述第一驅(qū)動(dòng)馬達(dá)107旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。第二傳動(dòng)軸111可以由第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)108旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。共同的傳動(dòng)軸112可通過共同的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)109旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)。第一傳動(dòng)軸110、第二傳動(dòng)軸111和共同的傳動(dòng)軸112可以同軸地布置，并且都可以繞同一軸線旋轉(zhuǎn)。
[0028]第一傳動(dòng)軸110、第二傳動(dòng)軸111和共同的傳動(dòng)軸112全部可以穿過三軸鐵磁流體密封件(未示出)。三軸鐵磁流體密封件允許三個(gè)獨(dú)立的傳動(dòng)軸在不損失密封完整性的情況下穿過密封件。這使得基部20的大部分能在不同于中央輪軸或處理室中觀察到的低壓環(huán)境的環(huán)境下操作，并且臂組件22將在低壓環(huán)境內(nèi)運(yùn)行?；可w115可以被連接到基部20，以防止損壞基部20的內(nèi)部組件。雖然在此實(shí)施方式中使用了鐵磁流體密封件，但可以使用其它類型的密封件代替鐵磁流體密封件，或除了鐵磁流體密封還使用其它類型的密封件，其它類型的密封件諸如磁耦合密封件或摩擦密封件。
[0029]雖然基部20示出了驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其中第一驅(qū)動(dòng)馬達(dá)107、第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)108、共同的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)109、第一傳動(dòng)軸110、第二傳動(dòng)軸111和共同的傳動(dòng)軸112都彼此同軸，但傳動(dòng)軸每一個(gè)可以直接連接到各自的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，且第一驅(qū)動(dòng)馬達(dá)107、第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)108以及共同的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)109不必彼此同軸。在這種結(jié)構(gòu)中，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)可以通過帶或其它驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接到各自的傳動(dòng)軸。
[0030]現(xiàn)在參考圖3，臂組件22可包括第一臂24A和第二臂24B。第一臂24A和第二臂24B可以以類似的方式操作，并利用許多共同的組件，但兩個(gè)臂可能在結(jié)構(gòu)上略有不同以允許操作間隙以及特別的臂組件配置。第一臂24A可包括第一臂部分26A、第二臂部分28A和端部執(zhí)行器32A。第二臂24B可包括第一臂部分26B、第二臂部分28B和端部執(zhí)行器32B。端部執(zhí)行器32A和32B可以是任何類型的端部執(zhí)行器，包括槳片、叉、夾持器等等。在一些實(shí)施方式中，機(jī)械手10可以不配置有端部執(zhí)行器，但配置有接受端部執(zhí)行器的到客戶的接□。
[0031]第一臂部分26A的一端可以與第一傳動(dòng)軸110剛性連接，使得當(dāng)所述第一傳動(dòng)軸110通過第一驅(qū)動(dòng)馬達(dá)107旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一臂部分26A相對于所述基部20圍繞第一傳動(dòng)軸110的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。例如，具有第一傳動(dòng)軸孔圖案部142的板可以用螺栓固定到第一傳動(dòng)軸110，并通過上部的第一臂的波紋管聯(lián)接器146連接到裝載傳輸板147。這允許第一傳動(dòng)軸110和第一臂部分26A之間的基本上剛性旋轉(zhuǎn)的耦合，同時(shí)仍然允許在組裝過程中輕微的軸向未對準(zhǔn)。第一臂部分26A的另一端可與所述第二臂部分28A的一端旋轉(zhuǎn)地耦合。相應(yīng)地，第二臂部分28A的另一端可與端部執(zhí)行器32A旋轉(zhuǎn)地耦合。
[0032]類似地，第一臂部分26B的一端可以與第二傳動(dòng)軸111剛性連接，使得當(dāng)所述第二傳動(dòng)軸111通過第二驅(qū)動(dòng)馬達(dá)108旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一臂部分26B相對于基部20圍繞第二傳動(dòng)軸111的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。例如，第一臂部分26B可以經(jīng)由第二傳動(dòng)軸孔圖案部152被螺栓固定到第二傳動(dòng)軸。第一臂部分26B的另一端可與第二臂部分28B的一端旋轉(zhuǎn)地連接。相應(yīng)地，第二臂部分28B的另一端可與端部執(zhí)行器32B旋轉(zhuǎn)地耦合。
[0033]第一臂部分26A和第一臂部分26B也可經(jīng)由上部臂軸承153彼此旋轉(zhuǎn)地耦合。上部分臂軸承153的旋轉(zhuǎn)軸線可與第一傳動(dòng)軸110和第二傳動(dòng)軸111的旋轉(zhuǎn)軸線基本上同軸。
[0034]所述第一臂24A的第一臂部分26A和第二臂24B的第一臂部分26B兩者可以繞共同的主動(dòng)輪組件131旋轉(zhuǎn)，主動(dòng)輪組件131可以被容納在第一臂部分26A中的第一凹部和類似的在第一臂部分26B中的第一凹部之間。共同的主動(dòng)輪組件131可相對于所述第一臂部分26A和第一臂部分26B繞與所述第一傳動(dòng)軸和第二傳動(dòng)軸的旋轉(zhuǎn)軸基本同軸的軸線旋轉(zhuǎn)。共同的主動(dòng)輪組件，可以包括具有共同的傳動(dòng)軸孔圖案部135的共同的傳動(dòng)板136。共同的傳動(dòng)軸孔圖案部135可以配置為允許共同的傳動(dòng)板136與共同的傳動(dòng)軸112剛性地連接，使得共同的傳動(dòng)軸112的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致共同的主動(dòng)輪組件131繞共同的傳動(dòng)軸112的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。
[0035]共同的主動(dòng)輪組件131還可以包括第一共同的主動(dòng)輪132和第二共同的主動(dòng)輪133，其與共同的傳動(dòng)板136剛性地連接。
[0036]第二臂部分28A可包括從動(dòng)輪162，其中，當(dāng)所述第二臂部分28A與所述第一臂部分26A能旋轉(zhuǎn)地連接時(shí)，從動(dòng)輪162突出到在第一臂部分26A中的第二凹部。從動(dòng)輪162可與第二臂部分28A剛性地連接。在一些例子中，共同的主動(dòng)輪132的直徑與從動(dòng)輪162的直徑的第一比例可以在0.25:1至2:1的范圍內(nèi)。在其它例子中，所述第一比例為(小于
1):1。當(dāng)共同的主動(dòng)輪132的直徑小于從動(dòng)輪162的直徑且用兩個(gè)馬達(dá)(例如，共同的馬達(dá)和所述第一或第二馬達(dá))移動(dòng)臂時(shí)，每個(gè)馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩載荷被降低。
[0037]傳動(dòng)帶141可伸展越過從動(dòng)輪162和共同的主動(dòng)輪132兩者。傳動(dòng)帶141可以由鋼或一些其它具有相對高的拉伸彈性模量的材料(如301高屈服度不銹鋼)制成。也可以采用各種帶張緊系統(tǒng)，以幫助消除共同的主動(dòng)輪132和從動(dòng)輪162之間的旋轉(zhuǎn)偏移(slop)。連接所述第一臂部分26A的第一凹部和第二凹部的成對的通道允許傳動(dòng)帶141跨接在共同的主動(dòng)輪132和從動(dòng)輪162之間。
[0038]例如，假定第一比例是為0:5:1，當(dāng)?shù)谝槐鄄糠?6A相對于所述共同的主動(dòng)輪組件131旋轉(zhuǎn)通過角度2X，并因此，相對于共同的主動(dòng)輪132旋轉(zhuǎn)通過角度2X時(shí)，這導(dǎo)致傳動(dòng)帶在第一臂部分26A的第一凹部和第二凹部以及連接這些凹部的通道內(nèi)循環(huán)，并且還引起從動(dòng)輪162相對于所述第一臂部分26A旋轉(zhuǎn)。由于在這個(gè)例子中共同的主動(dòng)輪132和從動(dòng)輪162之間的直徑比為0.5:1，從動(dòng)輪162以及與從動(dòng)輪162剛性地連接的第二臂部分28A通過所述傳動(dòng)帶141的運(yùn)動(dòng)能旋轉(zhuǎn)通過角度X且以與第一臂部分26A的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)?？梢岳斫?，也可使用其它比例。
[0039]如上所述，該端部執(zhí)行器32A可與所述第二臂部分28A的端部旋轉(zhuǎn)地連接，所述第二臂部分28A的該端部與以從動(dòng)輪162為特征的第二臂部分28A的端部相對。端部執(zhí)行器32A可包括與端部執(zhí)行器32A剛性地連接的端部執(zhí)行器從動(dòng)輪182(使用的蓋板181下方)，也就是說，端部執(zhí)行器從動(dòng)輪相對于所述第二臂部分28A的旋轉(zhuǎn)造成端部執(zhí)行器32A也相對于所述第二臂部分28A旋轉(zhuǎn)。傳動(dòng)帶161可拉伸越過端部執(zhí)行器從動(dòng)輪182和主動(dòng)輪145。主動(dòng)輪145可與第一臂部分26A剛性地連接，并且可以是端部執(zhí)行器從動(dòng)輪182的直徑的約一半，但也可以使用其它比例。傳動(dòng)帶可由類似用于傳動(dòng)帶141的材料制成。
[0040]當(dāng)?shù)诙鄄糠?8A相對于所述第一臂部分26A旋轉(zhuǎn)通過角度Y時(shí)，這因而造成主動(dòng)輪145相對于所述第二臂部分28A旋轉(zhuǎn)，這造成傳動(dòng)帶161在第二臂部分28A內(nèi)循環(huán)并且還造成端部執(zhí)行器從動(dòng)輪182相對于所述第二臂部分28A旋轉(zhuǎn)，在這個(gè)例子中，通過1/2Y的角度，并以與第二臂部分28A的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)。
[0041]如上所述，因?yàn)槎瞬繄?zhí)行器32A、第二臂部分28A和第一臂部分26A可以彼此通過不同的輪和帶連接，所以使第一臂部分26A相對于共同的主動(dòng)輪132旋轉(zhuǎn)通過角度2X可以造成第二臂部分28A相對于該第一臂部分26A旋轉(zhuǎn)通過角度-X，并造成端部執(zhí)行器32A相對于第二臂部分28A旋轉(zhuǎn)通過角度1/2X。例如，如果第一臂部分26A沿第一方向旋轉(zhuǎn)60°，那么第二臂部分28A將相對于所述第一臂部分26A沿第二方向或相反的方向旋轉(zhuǎn)30°，且端部執(zhí)行器32A將相對于所述第二臂部分28A沿第一方向旋轉(zhuǎn)15°。可以理解的是，也可以使用其它比例。
[0042]第二臂24B被構(gòu)造的方式非常相似于其中第一臂24A被構(gòu)造的方式，但有一些差異。第二臂部分28B可包括從動(dòng)輪172，當(dāng)所述第二臂部分28B與該第一臂部分26B能旋轉(zhuǎn)地連接時(shí)，從動(dòng)輪172突出到在第一臂部分26B中的第二凹部。從動(dòng)輪172可以經(jīng)由間隔件173與第二臂部分28B剛性地連接，間隔件173可使第二臂部分28B偏移所述第一臂部分26B足夠遠(yuǎn)，以造成第二臂部分28B和第二臂部分28A成共面。傳動(dòng)帶151可被拉伸越過從動(dòng)輪172和共同的主動(dòng)輪133兩者。傳動(dòng)帶151可以由相似于用于傳動(dòng)帶141的材料制成。連接第一臂部分26B的第一凹部和第二凹部的成對的通道允許傳動(dòng)帶151跨接在共同的主動(dòng)輪132和從動(dòng)輪172之間。
[0043]當(dāng)?shù)谝槐鄄糠?6B相對于共同的主動(dòng)輪組件131旋轉(zhuǎn)通過角度2X，并因此，相對于共同的主動(dòng)輪132旋轉(zhuǎn)通過角度2X時(shí)，這造成傳動(dòng)帶在第一臂部分26B的第一凹部和第二凹部以及連接這些凹部的通道內(nèi)循環(huán)，并且還造成從動(dòng)輪172相對于所述第一臂部分26B旋轉(zhuǎn)。在這個(gè)例子中由于共同的主動(dòng)輪132和從動(dòng)輪172之間的直徑比為0.5:1，因此從動(dòng)輪172以及與從動(dòng)輪172剛性地連接的第二臂部分28B，可以通過所述傳動(dòng)帶151的運(yùn)動(dòng)以與第一臂部分26B的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)通過角度X。
[0044]如上所述，該端部執(zhí)行器32B可與第二臂部分28B的端部旋轉(zhuǎn)地耦合，第二臂部分28B的該端部與以從動(dòng)輪172為特征的第二臂部分28B的端部相對。端部執(zhí)行器32B可包括與端部執(zhí)行器32B剛性地連接的從動(dòng)輪192(使用時(shí)，在蓋板191的下方)，也就是說，該從動(dòng)輪相對于所述第二臂部分28B的旋轉(zhuǎn)造成端部執(zhí)行器32B也相對于所述第二臂部分28B旋轉(zhuǎn)。傳動(dòng)帶171可拉伸越過從動(dòng)輪192和主動(dòng)輪155。主動(dòng)輪155可與第一臂部分26B剛性地連接，并且可以是從動(dòng)輪192的直徑的約一半。
[0045]當(dāng)?shù)诙鄄糠?8B相對于所述第一臂部分26B旋轉(zhuǎn)通過角度Y時(shí)，這因而造成主動(dòng)輪155相對于所述第二臂部分28B旋轉(zhuǎn)，這造成傳動(dòng)帶171在第二臂部分28B內(nèi)循環(huán)并且還造成從動(dòng)輪192相對于所述第二臂部分28B旋轉(zhuǎn)，在這個(gè)例子中，通過1/2Y的角度，并以與第二臂部分28B的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向旋轉(zhuǎn)。
[0046]如上所述，因?yàn)槎瞬繄?zhí)行器32B、第二臂部分28B和第一臂部分26B可以通過不同的輪和帶彼此連接，因此使第一臂部分26B相對于共同的主動(dòng)輪132旋轉(zhuǎn)通過角度2X可以造成第二臂部分28B相對于該第一臂部分26B旋轉(zhuǎn)通過角度-X，并造成端部執(zhí)行器32B相對于第二臂部分28B旋轉(zhuǎn)通過角度1/2X。例如，如果第一臂部分26B沿第一方向旋轉(zhuǎn)60°，那么第二臂部分28B將相對于所述第一臂部分26B沿第二方向或相反的方向旋轉(zhuǎn)30°，且端部執(zhí)行器32B將相對于所述第二臂部分28B沿第一方向旋轉(zhuǎn)15°?？梢岳斫獾氖?，也可以使用其它比例。
[0047]雖然前述實(shí)施例描述了使用所述第一或第二馬達(dá)的運(yùn)動(dòng)，但共同的馬達(dá)也可以在同一時(shí)間旋轉(zhuǎn)。當(dāng)共同的馬達(dá)沿與所述第一或第二馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向相同的方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，輪將由該第一馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)所引起的旋轉(zhuǎn)添加量來驅(qū)動(dòng)。在前述的例子中，如果共同的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)15°，且所述第一臂旋轉(zhuǎn)60°，那么第二臂將沿第二方向旋轉(zhuǎn)另外30° (總共-60° )且端部執(zhí)行器將沿著第一方向旋轉(zhuǎn)另外15°?？梢岳斫獾氖牵?dāng)移動(dòng)所述第一臂時(shí)，第一馬達(dá)可單獨(dú)使用或與共同的馬達(dá)一起使用。在運(yùn)動(dòng)過程中，可打開和關(guān)閉所述第一馬達(dá)和共同的馬達(dá)以實(shí)現(xiàn)所述第一臂的不同類型的移動(dòng)。第二馬達(dá)可以以相反的方向旋轉(zhuǎn)，以保持第二臂處于相同的位置?？梢栽O(shè)想其它變型例。
[0048]現(xiàn)在參考圖4-7，示出臂組件22在不同的位置。在圖4中，第一和第二臂24A和24B被布置在完全縮回的位置。襯底36A和36B被隔開。換句話說，襯底36A并不位于襯底36B的上方。臂24A和24B與襯底36A和36B處于非常緊湊的配置中。襯底36A和36B可以具有第一直徑。臂24A和24B的外邊緣位于第二直徑210內(nèi)(如在220和222可看到)。如在240和242可以看出，襯底36A和36B的外邊緣位于第三直徑230內(nèi)。
[0049]如圖5所示，示出第一臂24A在第一部分地伸展的位置。注意，第一臂24A伸展，而不允許襯底36A和36B相互越過對方。在圖6中示出第一臂24A在第二部分地伸展的位置。在圖7中示出第一臂24A處于完全伸展的位置。注意，第一臂24A伸展，而不允許襯底36A和36B相互越過對方?？梢岳斫獾氖?，可以在同一時(shí)間或不同的時(shí)間移動(dòng)第一臂和第二臂。
[0050]現(xiàn)在參考圖8，用于機(jī)械手臂的控制系統(tǒng)200包括機(jī)械手控制器204，其控制所述第一馬達(dá)110、第二馬達(dá)111、以及共同的馬達(dá)109的運(yùn)動(dòng)。編碼器212確定第一馬達(dá)101的位置。編碼器216確定第二馬達(dá)111的位置。編碼器220確定共同馬達(dá)109的位置。一些例子中，一個(gè)或多個(gè)編碼器是絕對數(shù)值編碼器。
[0051]現(xiàn)在參考圖9，示出了用于控制機(jī)械手的方法250的一個(gè)例子。在254，控制器確定是否需要移動(dòng)一個(gè)臂或兩個(gè)臂。如果需要移動(dòng)一個(gè)臂，則在258控制繼續(xù)，其中所述控制器控制所述第一、第二和共同的馬達(dá)。在一些例子中，控制器使對應(yīng)于所需要移動(dòng)的臂的第一(或第二)馬達(dá)和共同的馬達(dá)旋轉(zhuǎn)。對應(yīng)于不移動(dòng)的臂的第二(或第一)馬達(dá)可沿相反方向旋轉(zhuǎn)，使得非選定的臂保持在完全縮回位置且所述第一臂部分26A和26B —起旋轉(zhuǎn)，并保持基本共線性。
[0052]在262，控制確定所選擇的臂是否已達(dá)到期望的位置。如果不是，控制繼續(xù)進(jìn)行258。在266，控制用端部執(zhí)行器選擇地執(zhí)行操作，諸如拾取襯底或留下襯底在處理室中。在270，執(zhí)行操作之后，通過反轉(zhuǎn)所有馬達(dá)的方向使選定的臂返回到完全縮回位置。在274，控制確定所選擇的臂是否處于所期望的位置。如果為真，控制返回到254。如果為假，控制返回到270。
[0053]如果在278需要移動(dòng)兩個(gè)臂，控制繼續(xù)282。所述控制器控制所述第一、第二和共同的馬達(dá)。例如，控制器可以沿相同方向旋轉(zhuǎn)第一、第二和共同的馬達(dá)，以使兩個(gè)臂沿相反方向移動(dòng)。
[0054]在284，控制確定所選擇的臂是否已達(dá)到其對應(yīng)的期望位置。如果不是，控制繼續(xù)282。在286，控制用一個(gè)或兩個(gè)端部執(zhí)行器選擇地執(zhí)行操作，如拾取襯底或留下襯底在處理室中。在290，執(zhí)行該操作之后，通過反轉(zhuǎn)所有馬達(dá)的方向，使選定的臂返回到完全縮回位置。在274，控制確定所選的臂是否處于完全縮回的位置。如果為真，控制返回到254。如果為假，控制返回到270。
[0055]前面的描述在本質(zhì)上僅僅是說明性的，并且決不旨在限制本公開、本公開的應(yīng)用或用途。本公開的廣泛教導(dǎo)可以以各種形式來實(shí)現(xiàn)。由于其它的修改將根據(jù)對附圖、說明書和權(quán)利要求書的研究變得顯而易見，因此，雖然本公開包括特定示例，但本公開的真實(shí)范圍不應(yīng)當(dāng)受此限制。為清楚起見，相同的附圖標(biāo)記將用于附圖中來識(shí)別相似的元件。如本文所用，短語A、B和C中的至少一個(gè)應(yīng)該被解釋為指使用非排他性的邏輯或(OR)的邏輯(A或B或C)。應(yīng)當(dāng)理解的是，在方法中的一個(gè)或多個(gè)步驟可以以不同的順序(或同時(shí))而不改變本公開的原理來執(zhí)行。
【權(quán)利要求】
1.一種用于襯底處理系統(tǒng)的雙臂機(jī)械手，其包括: 基部; 第一臂，其具有伸展位置和縮回位置，并包括: 第一臂部分，其具有能旋轉(zhuǎn)地連接到所述基部的一端； 第二臂部分，其具有能旋轉(zhuǎn)地連接到所述第一臂部分的另一端的一端；以及端部執(zhí)行器，其具有能旋轉(zhuǎn)地連接到所述第二臂部分的另一端的一端和配置為支承第一襯底的另一端；以及 第二臂，其具有伸展位置和縮回位置，并包括: 第一臂部分，其具有能旋轉(zhuǎn)地連接到所述基部的一端； 第二臂部分，其具有能旋轉(zhuǎn)地連接到所述第一臂部分的另一端的一端；以及端部執(zhí)行器，其具有能旋轉(zhuǎn)地連接到所述第二臂部分的另一端的一端和配置為支承第二襯底的另一端； 其中，當(dāng)所述第一臂和第二臂被布置在所述縮回位置時(shí): 所述第一臂的所述第二臂部分和所述第一臂的所述端部執(zhí)行器之間的連接部位于所述第二襯底的上方； 所述第二臂的所述第二臂部分和所述第二臂的所述端部執(zhí)行器之間的連接部位于所述第一襯底的下方；以及 所述第一襯底 不位于所述第二襯底的上方。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙臂機(jī)械手，其中，當(dāng)所述第一臂或所述第二臂中的至少一個(gè)在所述縮回位置和所述伸展位置之間移動(dòng)時(shí)，所述第一襯底不越過所述第二襯底。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙臂機(jī)械手，其中，當(dāng)所述第一臂的所述第一臂部分和所述第二臂的所述第一臂部分都處于縮回位置時(shí)，(i)所述第一臂的所述第一臂部分和所述第二臂的所述第一臂部分是共線的，并且(ii)所述第一襯底和所述第二襯底的外周邊緣位于由所述第一臂的所述第一臂部分和所述第二臂的所述第一臂部分的徑向最外部分限定的圓內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙臂機(jī)械手，進(jìn)一步包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)被配置為將沿所述第一旋轉(zhuǎn)方向的相對于所述基部的所述第一臂的所述第一臂部分的旋轉(zhuǎn)與(O沿與所述第一旋轉(zhuǎn)方向相反的第二旋轉(zhuǎn)方向的相對于所述第一臂的所述第一臂部分的所述第一臂的所述第二臂部分的旋轉(zhuǎn)以及(? )沿所述第一旋轉(zhuǎn)方向的相對于所述第一臂的所述第二臂部分的所述第一臂的所述端部執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)耦合。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙臂機(jī)械手，其中所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)被進(jìn)一步配置為將沿所述第二旋轉(zhuǎn)方向的相對于所述基部的所述第二臂的所述第一臂部分的旋轉(zhuǎn)與(i )沿所述第一旋轉(zhuǎn)方向的相對于所述第二臂的所述第一臂部分的所述第二臂的所述第二臂部分的旋轉(zhuǎn)以及(ii)沿所述第二旋轉(zhuǎn)方向的相對于所述第二臂的所述第二臂部分的所述第二臂的所述端部執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)耦合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙臂機(jī)械手，其中，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括: 第一馬達(dá)； 第二馬達(dá)；和 共同的馬達(dá)，其中，所述第一馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)使所述第一和第二臂相對于所述基部伸展和縮回，所述第一馬達(dá)和所述第二馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)使得所述第一臂或所述第二臂能相對于所述基部伸展和縮回，且所述共同的馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)使所述第一臂和所述第二臂相對于所述基部旋轉(zhuǎn)而不伸展或縮回。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙臂機(jī)械手，其中，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括: 一個(gè)或多個(gè)輪和一個(gè)或多個(gè)傳動(dòng)帶以: 旋轉(zhuǎn)地耦合所述第一臂的所述第一臂部分、所述第一臂的所述第二臂部分與所述第一臂的所述端部執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)；以及 旋轉(zhuǎn)地耦合所述第二臂的所述第一臂部分、所述第二臂的所述第二臂部分與所述第二臂的所述端部執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的雙臂機(jī)械手，其中，當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使所述第一臂的所述第一臂部分相對于所述基部旋轉(zhuǎn)第一角度時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(i )使所述第一臂的所述第二臂部分相對于所述第一臂的所述第一臂部分旋轉(zhuǎn)第二角度，并且(ii)使所述第一臂的所述端部執(zhí)行器相對于所述第一臂的所述第二臂部分旋轉(zhuǎn)第三角度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的雙臂機(jī)械手，其中，所述第一角度的大小大于所述第二角度的大小，且所述第二角度的大小大于所述第三角度的大小。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的雙臂機(jī)械手，其中，所述第二角度的所述大小是所述第一角度的所述大小的一半且所述第三角度的所述大小是所述第二角度的所述大小的一半。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙臂機(jī)械手，其中，所述第一臂相比于所述第二臂沿相反方向伸展。
12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的`雙臂機(jī)械手，其中，當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使所述第二臂的所述第一臂部分相對于所述基部旋轉(zhuǎn)第一角度時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(i )使所述第二臂的所述第二臂部分相對于所述第二臂的所述第一臂部分旋轉(zhuǎn)第二角度，并(ii)使所述第二臂的所述端部執(zhí)行器相對于所述第二臂的所述第二臂部分旋轉(zhuǎn)第三角度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的雙臂機(jī)械手，其中，所述第一角度的大小大于所述第二角度的大小，且所述第二角度的所述大小大于所述第三角度的大小。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的雙臂機(jī)械手，其中，所述第二角度的所述大小是所述第一角度的所述大小的一半且所述第三角度的所述大小是所述第二角度的所述大小的一半。
【文檔編號(hào)】H01L21/67GK103846905SQ201310632528
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月30日
【發(fā)明者】理查德·布蘭克, 馬特·麥克萊倫 申請人:朗姆研究公司