TW201436962A - 雙臂真空機器人 - Google Patents

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理查 布蘭克
麥特 麥克連
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蘭姆研究公司
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Abstract

一種基板處理系統用之雙臂機器人，包括一底座和一具有伸出位置和縮回位置的第一臂。第一臂和第二臂之每一者包括具有一端可轉動式地連接至該底座的第一臂部、具有一端可轉動式地連接至該第一臂部之另一端的第二臂部、以及具有一端可轉動式地連接至該第二臂部之另一端且另一端係用以支撐第一基板的一末端執行器。當第一和第二臂係配置在該縮回位置時，該第一臂的第二臂部和該第一臂的該末端執行器之間的連接係位於該第二基板上方，該第二臂的第二臂部和該第二臂的該末端執行器之間的連接係位於該第一基板下方，且該第一基板係不位於該第二基板上方或下方。

Description

雙臂真空機器人 【相關申請案之交互參照】
本申請案主張於2012年11月30日所提出之美國臨時專利申請案第61/731,755號之優先權。上述申請案之完整揭露內容係併入於此作為參考。
本發明關於機器人，且更具體地，關於用於基板處理系統中的雙臂機器人。
本文所提供之背景敍述係用以大致呈現示本發明之脈絡。就於此背景部分敘述之發明人的作品而言，不應明示性或暗示性地被當作核駁本發明之先前技術，亦不適格作為申請時之先前技術。
不同類型的工具係用以在諸如半導體晶圓之基板上執行處理操作。處理腔室可配置於中央中樞(central hub)周圍。中央中樞和處理腔室可維持在低壓力。
基板可藉由基板處理系統引入至該處理腔室中。基板處理系統將基板由廠區(factory floor)輸送至處理腔室。基板處理系統可包括數個負載鎖，將晶圓從大氣狀態攜至低壓狀態並攜回。數個機器人係通常用以輸送基板。基板處理系統可利用在周圍環境及在低壓下操作之機器人。處理量係指在一段期間內受處理之晶圓數目，其係受到處理時間、同一時間受處理之晶圓數目、以及將晶圓引入真空處理腔室之步驟的時間點所影響。
基板處理系統用之雙臂機器人包括底座和具有伸出位置和 縮回位置之第一臂。該第一臂包括具有一端可轉動式地連接至該底座的第一臂部、具有一端可轉動式地連接至該第一臂部之另一端的第二臂部、以及具有一端可轉動式地連接至該第二臂部之另一端且另一端係用以支撐第一基板的末端執行器。第二臂具有伸出位置和縮回位置。該第二臂包括具有一端可轉動式地連接至該底座的第一臂部、具有一端可轉動式地連接至該第一臂部的另一端的第二臂部、以及具有一端可轉動式地連接至該第二臂部的另一端且另一端係用以支撐第二基板的一末端執行器。當第一和第二臂係配置在該縮回位置時，該第一臂的第二臂部和該第一臂的末端執行器之間的連接係位於該第二基板上方，該第二臂的第二臂部和該第二臂的該末端執行器之間的連接係位於該第一基板下方，且該第一基板係不位於該第二基板上方。
在其他實施方式中，當該第一臂或該第二臂其中至少一者移動介於該縮回位置及伸出位置之間時，該第一基板不越過該第二基板。
在其他實施方式中，當該第一臂的該第一臂部和該第二臂的該第一臂部處於縮回位置時，(i)該第一臂的該第一臂部以及該第二臂的該第一臂部係為共線，且(ii)該第一基板和該第二基板之外週外邊緣係位於由該第一臂的該第一臂部之徑向最外側以及該第二臂的該第一臂部所界定之圓內。
在其他實施方式中，一驅動機構係用以將在第一轉動方向相對於該底座之第一臂部的轉動與以下轉動連接：(i)在一相反於該第一轉動方向的第二轉動方向將該第一臂之該第二臂部相對於該第一臂之該第一臂部轉動以及(ii)在該第一轉動方向將該第一臂之該末端執行器相對於該第一臂之該第二臂部轉動。
在其他實施方式中，該驅動機構係更用以將在第二轉動方向相對於該底座之該第一臂部的轉動與以下轉動連接：在該第一轉動方向將該第二臂之該第二臂部相對於該第二臂之該第一臂部轉動，以及(ii)在該第二轉動方向將該第二臂之該末端執行器相對於該第二臂之該第二臂部轉動。
在其他實施方式中，該驅動機構包括一第一馬達、一第二馬達和一共同馬達。該第一馬達的轉動將該第一和第二臂相對於該底座伸出 和縮回，該第一馬達及該第二馬達之轉動使得該第一臂或該第二臂相對於該底座伸出及縮回，且該共同馬達的轉動使該第一臂和該第二臂在不伸出或縮回的情況下相對於該底座轉動。
在其他實施方式中，該驅動機構包括一或更多滑輪及一或更多驅動皮帶以轉動式地連接該第一臂的該第一臂部、該第一臂的該第二臂部、及該第一臂的該末端執行器之轉動，並轉動式地連接該第二臂之該第一臂部、該第二臂之該第二臂部和該第二臂的該末端執行器之轉動。
在其他實施方式中，當該驅動機構以一第一角度相對於該底座轉動該第一臂之該第一臂部時，該驅動機構(i)以一第二角度相對於該第一臂之該第一臂部轉動該第一臂的該第二臂部且(ii)以一第三角度相對於該第一臂的該第二臂部轉動該第一臂的該末端執行器。該第一角度的大小係大於該第二角度的大小，且該第二角度的大小係大於該第三角度的大小。該第二角度的大小為該第一角度的大小之一半，且該第三角度的大小為該第二角度的大小之一半。
本發明之進一步的應用領域將於以下所提供之詳細實施方式變得顯而易見。吾人應理解詳細的實施方式及具體範例僅旨在進行說明，且並非旨在限制本發明之範圍。
10‧‧‧機器人
20‧‧‧底座
22‧‧‧臂組件
24A‧‧‧第一臂
24B‧‧‧第二臂
26A‧‧‧第一臂部
26B‧‧‧第一臂部
28A‧‧‧第二臂部
28B‧‧‧第二臂部
32A‧‧‧末端執行器
32B‧‧‧末端執行器
36A‧‧‧基板
36B‧‧‧基板
102‧‧‧底板
103‧‧‧支撐結構
104‧‧‧Z軸驅動器
105‧‧‧面
106‧‧‧馬達支架
107‧‧‧第一驅動馬達
108‧‧‧第二驅動馬達
109‧‧‧共同驅動馬達
110‧‧‧第一驅動軸
111‧‧‧第二驅動軸
112‧‧‧共同驅動軸
115‧‧‧底座蓋
131‧‧‧共同驅動滑輪組件
132‧‧‧共同驅動滑輪
133‧‧‧共同驅動滑輪
135‧‧‧共同驅動軸孔圖案
136‧‧‧共同驅動板
141‧‧‧驅動皮帶
142‧‧‧排孔圖案
145‧‧‧驅動滑輪
146‧‧‧波紋管聯軸器
147‧‧‧負載運輸板
151‧‧‧驅動皮帶
152‧‧‧排孔圖案
153‧‧‧上部臂軸承
155‧‧‧驅動滑輪
161‧‧‧驅動皮帶
162‧‧‧從動滑輪
171‧‧‧驅動皮帶
172‧‧‧從動滑輪
173‧‧‧分隔件
181‧‧‧覆蓋板
182‧‧‧末端執行器從動滑輪
191‧‧‧覆蓋板
192‧‧‧從動滑輪
200‧‧‧控制系統
204‧‧‧機器人控制器
210‧‧‧第二直徑
212‧‧‧編碼器
216‧‧‧編碼器
220‧‧‧編碼器
230‧‧‧第三直徑
250‧‧‧方法
254‧‧‧操作
258‧‧‧操作
262‧‧‧操作
266‧‧‧操作
270‧‧‧操作
274‧‧‧操作
278‧‧‧操作
282‧‧‧操作
284‧‧‧操作
286‧‧‧操作
290‧‧‧操作
294‧‧‧操作
吾人將從詳細實施方式及隨附圖式變得更充分地了解本發明，其中：圖1為根據本發明之機器人的透視圖；圖2為根據本發明之機器人的底座之分解透視圖；圖3為根據本發明之機器人的臂組件之分解透視圖；圖4-7為平面圖，繪示位在完全縮回位置、部分伸出位置，及完全伸出位置之機器人的臂組件；圖8為一功能方塊圖，顯示根據本發明之用以控制機器人之臂的控制器；且圖9為一流程圖，繪示出用以根據本發明控制機器人之臂的方法。
現在參照圖1，機器人10包括一底座20，及包括第一臂24A和第二臂24B的臂組件22。第一臂24A包括可轉動式地連接至底座20之第一臂部26A、可轉動式地連接至第一臂部26A的第二臂部28A、以及可轉動式地連接至第二臂部28A的末端執行器32A。諸如半導體晶圓之基板36A係顯示為設置在末端執行器32A上。
第二臂24B類似於第一臂24A。第二臂24B包括可轉動式地連接至底座20之第一臂部26B、可轉動式地連接至第一臂部26B之第二臂部28B、以及可轉動式地連接至第二臂部28B之末端執行器32B。諸如半導體晶圓之基板36B係顯示為設置在末端執行器32B上。末端執行器32A和32B在實質上相反的方向從底座20延伸。
在圖1中，末端執行器32A、基板36A、及(與第一臂24A相連)第二臂部28A係設置於末端執行器32B、基板36B、及第二臂部28B(與第二臂24B相連)的上方。末端執行器32B和基板36B(與第二臂24B相連)係設置在第一臂24A的第一臂部26A之上方。
現在參照圖2，底座20可包括底板102，其可被用以安裝位於處理腔室或工具內之機器人10。支撐結構103可剛性地連接至基板102，且可用以提供支撐至臂組件22，以及底座20內之其他組件。
支撐結構103可，例如，剛性地沿著面105與軌道(未顯示)相連，此可使馬達支架106可進行z軸或垂直移動。馬達支架106可包括多個滑件或其他硬體，其與軌道可滑動式地嚙合，且可防止馬達支架106沿著非Z軸之方向移動。馬達支架106可由Z軸驅動器104於z軸方向移動。Z軸驅動器104可，例如，為使用由轉動馬達所驅動之導螺桿(lead screw)的一線性驅動組件(均未示出)。馬達支架106可支撐第一驅動馬達107、第二驅動馬達108、及共同驅動馬達109。第一驅動馬達107，第二驅動馬達108，及共同驅動馬達109可為類似或不同的馬達。
底座20亦可包括第一驅動軸110、第二驅動軸111、及共同驅動軸112。第一驅動軸110可藉由第一驅動馬達107轉動式地驅動。第二驅動軸111可藉由第二驅動馬達108轉動式地驅動。共同驅動軸112可藉由 共同驅動馬達109轉動式地驅動。第一驅動軸110、第二驅動軸111，和共同驅動軸112可被同軸地排列，並皆可繞相同之軸線轉動。
第一驅動軸110、第二驅動軸111，和共同驅動軸112皆可通過一三軸鐵磁流體密封件(tri-axial ferro-fluidic seal)(未顯示)。該三軸鐵磁流體密封件可允許三個獨立驅動軸在不喪失密封完整性的情況下通過該密封件。這允許底座20的大部分，仍可以在與臂組件22將於其中運作之樞紐或半導體處理腔室之中所觀察到之低壓環境不同的環境中加以操作。底座蓋115可附接於底座20以防止底座20之內部構件受到損壞。雖然此實施方法中使用鐵磁流體密封件，但其他類型的密封件亦可取代、或附加於鐵磁流體密封件，如磁性聯軸器或摩擦力密封件。
底座20描繪一驅動系統，其中第一驅動馬達107、第二驅動馬達108、及共同驅動馬達109、第一驅動軸110、第二驅動軸111、及共同驅動軸112係相互共軸，每一該等驅動軸可直接連接至各自的驅動馬達且第一驅動馬達107、第二驅動馬達108、以及共同驅動馬達109不必相互同軸。在這樣的配置中，該等驅動馬達可通過皮帶或其它驅動機構，連接至其各自之驅動軸。
現在參照圖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可用類似的方式操作並利用許多共同之構件，但該二臂可在結構上略有差異，以容許操作間隙和特定之臂組件配置。第一臂24A可包括第一臂部26A、第二臂部28A、和末端執行器32A。第二臂24B可以包括第一臂部26B、第二臂部28B、和末端執行器32B。末端執行器32A和32B可為任何類型之末端執行器，包括槳(paddle)、叉(fork)、夾爪(gripper)及其相似物。在一些實施方式中，機器人10可在不具有末端執行器但具有接受末端執行器之介面的狀態下被提供至客戶。
第一臂部26A之一端可剛性地連接於第一驅動軸110，俾使當第一驅動軸110藉由第一驅動馬達107轉動時，第一臂部26A相對於底座20繞第一驅動軸110之轉動軸線轉動。例如，具有第一驅動軸排孔圖案142之一板可用螺栓固定於第一驅動軸110，且藉由一上部第一臂波紋管聯軸器146結合至一負載運輸板147。這容許第一驅動軸110和第一臂部26A間之實質上的剛性轉動連接，同時仍容許在組裝過程中輕微之軸向錯 位。第一臂部26A的另一端可與第二臂部28A的一端轉動式地連接。第二臂部28A的另一端可進而轉動式地連接末端執行器32A。
類似地，第一臂部26B之一端可剛性地連接第二驅動軸111，俾使當該第二驅動軸111通過第二驅動馬達108轉動時，第一臂部26B相對於底座20繞第二驅動軸111的轉動軸線轉動。例如，第一臂部26B可藉由第二驅動軸排孔圖案152固定至第二驅動軸。第一臂部26B的另一端可轉動式地連接第二臂部28B之一端。第二臂部28B之另一端可進而轉動式地連接末端執行器32B。
第一臂部26A和第一臂部26B亦可透過上部臂軸承153轉動式地互相連接。上部臂軸承153的轉動軸線可實質上地與第一驅動軸110和第二驅動軸111之轉動軸線為同軸。
第一臂24A的第一臂部26A與第二臂部24B的第一臂部26B兩者皆可繞一共同驅動滑輪組件131轉動，該滑輪組件可被放置於第一臂部26A之中的第一凹槽及第一臂部26B之中一相似的第一凹槽之間。共同驅動滑輪組件131可相對於該第一臂部26A和第一臂部26B繞一實質上與第一驅動軸和第二驅動軸之轉動軸線同軸之軸線轉動。該共同驅動滑輪組件可包括具有一共同驅動軸孔圖案135的共同驅動板136。共同驅動軸孔圖案135可用以使該共同驅動板136剛性地連接共同驅動軸112，俾使共同驅動軸112之轉動引起共同驅動滑輪組件131繞共同驅動軸112之轉動軸線轉動。
共同驅動滑輪組件131亦可包括第一共同驅動滑輪132和第二共同驅動滑輪133，其係剛性地連接共同驅動板136。
第二臂部28A可包括一從動滑輪162，當第二臂部28A可轉動式地連接第一臂部26A時，該從動滑輪162可突出進入該第一臂部26A之第二凹槽中。從動滑輪162可剛性地連接該第二臂部28A。在一些範例中，共同驅動滑輪132之直徑與從動滑輪162之直徑的第一比可在0.25：1至2：1的範圍內。在其它範例中，該第一比為(小於1)：1。當共同驅動滑輪132的直徑小於從動滑輪162之直徑且兩個馬達(例如，共同馬達及第一或第二馬達)係用於移動一臂時，每個馬達上的扭力負荷係降低。
驅動皮帶141可被拉伸於從動滑輪162和共同驅動滑輪132 兩者之上。驅動皮帶141可用鋼或一些具有相對高抗張彈性之其它材料製成，如301高產不銹鋼。亦可採用各種皮帶張緊系統，以幫助消除共同驅動滑輪132和從動滑輪162之間的轉動斜率。一對連接第一臂部26A之第一凹槽與第二凹槽的通道可允許驅動皮帶141跨越該共同驅動滑輪132與從動滑輪162之間。
例如，假設第一比為0：5：1，當第一臂部26A相對於共同驅動滑輪組件131(且因此，共同驅動滑輪132)以一角度2X被轉動時，此導致驅動皮帶循環於第一臂部26A的第一凹槽和第二凹槽內，以及連接這些凹槽的通道，且亦致使從動滑輪162相對於第一臂部26A轉動。由於在此範例中共同驅動滑輪132和從動滑輪162之間的0.5：1之直徑比，從動滑輪162，以及與從動滑輪162剛性地連接之第二臂部28A，可經由一角度X轉動並在藉由驅動皮帶141之運動，在第一臂部26A的轉動之相反的方向轉動。吾人可理解，亦可以使用其它比率。
末端執行器32A，如上所述，可轉動式地連接至與具有從動滑輪162的第二臂部28A之端為相反端的第二臂部28A之一端。末端執行器32A可包含一末端執行器從動滑輪182(於一使用中之覆蓋板下方)，其與該末端執行器32A剛性地連接，即，該末端執行器從動滑輪相對於第二臂部28A之轉動致使末端執行器32A亦相對於第二臂部28A轉動。驅動皮帶161可被拉伸於該末端執行器從動滑輪182及驅動滑輪145之上。驅動滑輪145可與第一臂部26A剛性地連接，且可約為末端執行器從動滑輪182直徑的一半，儘管也可以使用其它比率。驅動皮帶可由類似於用於驅動皮帶141之材料製成。
當第二臂部28A相對於第一臂部26A以一角度Y被轉動，從而致使驅動滑輪145相對於該第二臂部28A轉動，這致使驅動皮帶161於該第二臂部28A內循環轉動，亦致使末端執行器從動滑輪182以一角度1/2Y在與該第二臂部28A轉動的相反方向，相對於該第二臂部28A而轉動。
由於末端執行器32A、第二臂部28A、與第一臂部26A皆可藉上述各種滑輪與帶相互連結，相對於共同驅動滑輪132以一2X角度轉動第一臂部26A可致使該第二臂部28A相對於該第一臂部26A以一-X角 度轉動，及致使該末端執行器32A相對於該第二臂部28A以一1/2X角度轉動。例如，如果第一臂部26A在一第一方向轉動60°，第二臂部28A則相對於第一臂部26A在第二或相反方向轉動30°，且末端執行器32A則相對於第二臂部28A在第一方向轉動15度。吾人可理解地，亦可使用其它比率。
第二臂24B係以非常相似於第一臂24A被建構的方式所建構，但兩者仍有一些差異。第二臂部28B可包括一從動滑輪172，當該第二臂部28B可轉動式地連接第一臂部26B時，該滑輪可突出進入該第一臂部26B之中的第二凹槽中。從動滑輪172可藉由分隔件173剛性地連接第二臂部28B，這可致使該第二臂部28B與該第一臂部26B分開到足夠遠以使該第二臂部28B與第二臂部28A為共平面的。驅動皮帶151可被拉伸於從動滑輪172與共同驅動滑輪133之上。驅動皮帶151可由與用於驅動皮帶141之材料類似的材料製成。一對連接該第一臂部26B之第一凹槽與第二凹槽的通道可允許驅動皮帶151跨越共同驅動滑輪132與從動滑輪172之間。
當第一臂部26B相對於共同驅動滑輪組件131(且因此，共同驅動滑輪132)以一2X角度被轉動時，這致使驅動皮帶於第一臂部26B之第一凹槽與第二凹槽內以及於連接這些凹槽之多個通道內循環轉動，並亦致使從動滑輪172相對於第一臂部26B而被轉動。由於在此範例中之共同驅動滑輪132與從動滑輪172之間0.5：1的直徑比，從動滑輪172、以及與從動滑輪172剛性地連接之第二臂部28B，可藉由上B臂驅動皮帶151的運動，以一X角度及該第一臂部26B轉動的相反方向而被轉動。
末端執行器32B，如上所述，可轉動式地連接至與具有從動滑輪172的第二臂部28A之端為相反端的第二臂部28B之一端。末端執行器32B可包含一從動滑輪192(位於一使用中之覆蓋板191下方)，其與末端執行器32B剛性地連接，即從動滑輪相對於第二臂部28B之轉動致使末端執行器32B亦相對於第二臂部28B轉動。驅動皮帶171可被拉伸於從動滑輪192及驅動滑輪155之上。驅動滑輪155可與第一臂部26B剛性地連接，且可約為從動滑輪192之直徑的一半。
當第二臂部28B相對於第一臂部26B以一角度Y被轉動， 從而致使驅動滑輪155相對於第二臂部28B轉動，這可致使驅動皮帶171於該第二臂部28B之內循環轉動，且亦致使從動滑輪192在本示例中以一角度1/2 Y且與該第二臂部28B轉動的相反方向相對於該第二臂部28B轉動。
因為末端執行器32B、第二臂部28B、和第一臂部26B皆可藉上述各種滑輪與帶相互連結，相對於共同驅動滑輪132之以一X角度轉動第一臂部26B，可致使該第二臂部28B相對於該第一臂部26B以一-X角度轉動，且可致使末端執行器32B相對於該第二臂部28B以一1/2X角度轉動。例如，如果第一臂部26B在第一方向轉動60°，第二臂部28B則相對於第一臂部26B在第二方向或相反方向轉動30°，且末端執行器32B則相對於第二臂部28B在第一方向轉動15°。吾人可理解地，亦可使用其它比率。
雖然前述範例描述使用第一或第二馬達的移動，共同馬達亦可在同一時間轉動。當共同馬達在與第一或第二馬達相同的方向轉動時，滑輪將受驅動，其驅動量增加由第一馬達之轉動所引起的轉動。在前述範例中，若共同馬達係轉動15°且第一臂轉動60°時，第二臂將在第二方向額外轉動30°(共-60°)且末端執行器將在第一方向額外轉動15°。吾人可理解地，當移動第一臂時，第一馬達可單獨使用或與共同馬達一起使用。第一馬達和共同馬達在移動期間可打開和關閉，以實現第一臂之不同類型的移動。第二馬達可在相反的方向轉動，以使第二臂維持在同一位置。亦可考慮其它變化。
現在參照圖4-7，臂組件22係以不同的位置顯示。在圖4中，第一臂和第二臂24A和24B被設置在完全縮回的位置。基板36A和36B係間隔開。換言之，基板36A並不位於基板36B上方。臂24A和24B及基板36A和36B位於一非常小型的配置中。基板36A和36B可具有第一直徑。臂24A和24B之外邊緣係位於第二直徑210內(如在220和222處可見)。基板36A和36B之外邊緣位於第三直徑230中，如在240和242處可見。
在圖5中，第一臂24A係顯示為在第一部分地伸出之位置。需注意第一臂24A在不允許基板36A和36B越過彼此之情況下伸出。在圖6中，第一臂24A係顯示為處於第二部分地伸出之位置。在圖7中，第一臂24A係顯示為處於完全伸出位置。需注意第一臂24A在不允許基板36A 和36B越過彼此之情況下伸出。如吾人可理解地，第一臂和第二臂可在同一時間或不同的時間進行移動。
現在參照圖8，用以控制機器人臂的控制系統200包含機器人控制器204，其控制第一馬達107、第二馬達108、和共同馬達109之移動。編碼器212確定第一馬達107的位置。編碼器216確定第二馬達108的位置。編碼器220確定共同馬達109的位置。在一些範例中，一或更多編碼器為絕對數值編碼器。
現在參照圖9，該圖顯示用於控制機器人之方法250的範例。在254處，控制器確定是否需要移動一臂或兩臂。若需要移動一臂，則繼續在258之控制，即控制器控制第一、第二和共同馬達。在一些範例中，控制器轉動對應於期望之待移動的臂和共同馬達的第一(或第二)馬達。對應於不移動之臂的第二(或第一)馬達可在相反的方向轉動，使未被選定的臂保持在完全縮回之位置且第一臂部26A和26B一起轉動並維持大致共線。
在262處，控制確定所選定之臂是否已達到期望之位置。如果不是，則繼續258之控制。在266處，控制可選擇地與末端執行執行一操作，例如拿起或放下在處理腔室中之基板。在270處，執行該操作之後，所選定之臂藉由反轉所有馬達，返回至一完全縮回的位置。在274處，控制確定所選定之臂是否位於期望之位置。如果是，則返回254之控制。如果不是，則返回270之控制。
若於278處需要移動兩臂，則繼續在282之控制。控制器控制第一、第二和共同馬達。例如，控制器可在相同的方向轉動第一、第二和共同馬達，使兩個臂在相反的方向移動。
在284處，控制確定所選定之雙臂是否已達到其對應之期望位置。如果不是，則繼續282之控制。在286處，控制可選擇地與末端執行器之一或兩者執行一操作，例如拿起或放下在處理腔室中之基板。在290處，執行該操作之後，所選定之臂藉由反轉所有馬達，返回至完全縮回的位置。在274處，控制確定所選定之臂是否位於完全縮回的位置。如果是，則返回254之控制。如果不是，則返回270之控制。
前述說明在本質上僅為說明性，且決非旨在限制本發明、其 應用、或用途。本發明之廣泛教示可以各種形式加以實現。因此，雖然本發明包含特定示例，本發明之真實範圍不應當侷限於此，因為其它的變更將於研究圖式、說明書、和以下請求項後變得顯而易見。為求清楚，相同的參考數字將被用在附圖中以標示類似的元件。如本文所用，片語A、B、和C其中至少一者，使用非排他性的邏輯或，應被解釋為意指合邏輯之(A或B或C)。吾人應理解，在方法中的一或更多步驟可以以不同的順序(或同時)，在不改變本發明的原理之情況下執行。
10‧‧‧機器人
20‧‧‧底座
22‧‧‧臂組件
24A‧‧‧第一臂
24B‧‧‧第二臂
26A‧‧‧第一臂部
26B‧‧‧第一臂部
28A‧‧‧第二臂部
28B‧‧‧第二臂部
32A‧‧‧末端執行器
32B‧‧‧末端執行器
36A‧‧‧基板
36B‧‧‧基板

Claims (14)

  1. 一種基板處理系統用之雙臂機器人，包括：一底座；一第一臂，具有數個伸出位置和縮回位置且包括：一第一臂部，具有一端可轉動式地連接至該底座；一第二臂部，具有一端可轉動式地連接至該第一臂部的另一端；及一末端執行器，具有一端可轉動式地連接至該第二臂部的另一端且另一端用以支撐一第一基板；以及一第二臂，具有數個伸出位置和縮回位置，包括：一第一臂部，具有一端可轉動式地連接至該底座；一第二臂部，具有一端可轉動式地連接至該第一臂部的另一端；以及一末端執行器，具有一端可轉動式地連接至該第二臂部的另一端且另一端用以支撐一第二基板，其中當該第一臂和該第二臂係設置在該縮回位置時：該第一臂之該第二臂部與該第一臂之該末端執行器之間的連接係位於該第二基板上方；該第二臂之該第二臂部和該第二臂之該末端執行器之間的連接係位於該第一基板下；且該第一基板不位於該第二基板上。
  2. 如申請專利範圍第1項之基板處理系統用之雙臂機器人，其中當該第一臂或該第二臂其中至少一者移動介於該縮回位置及該伸出位置之間時，該第一基板不越過該第二基板。
  3. 如申請專利範圍第1項之基板處理系統用之雙臂機器人，其中當該第一臂的該第一臂部和該第二臂的該第一臂部處於該縮回位置時，(i)該第一臂的該第一臂部以及該第二臂的該第一臂部係為共線，且(ii)該第一基板和該第二基板之外週外邊緣係位於由該第一臂的該第一臂部之徑向最外側以及該第二臂的該第一臂部所界定之一圓內。
  4. 如申請專利範圍第1項之基板處理系統用之雙臂機器人，更包含一驅動機構，用以將在第一轉動方向相對於該底座之該第一臂部的轉動與以下 轉動連接：(i)在一相反於該第一轉動方向的第二轉動方向將該第一臂之該第二臂部相對於該第一臂之該第一臂部轉動以及(ii)在該第一轉動方向，將該第一臂之該末端執行器相對於該第一臂之該第二臂部轉動。
  5. 如申請專利範圍第4項之基板處理系統用之雙臂機器人，其中該驅動機構係更用以將在第二轉動方向相對於該底座之該第一臂部之轉動與以下轉動連接：在該第一轉動方向將該第二臂之該第二臂部相對於該第二臂之該第一臂部轉動，以及(ii)在該第二轉動方向將該第二臂之該末端執行器相對於該第二臂之該第二臂部轉動。
  6. 如申請專利範圍第1項之基板處理系統用之雙臂機器人，其中該驅動機構包括：一第一馬達；一第二馬達，以及一共同馬達，其中該第一馬達的轉動將該第一和該第二臂相對於該底座伸出和縮回，該第一馬達及該第二馬達之轉動使得該第一臂或該第二臂相對於該底座伸出及縮回，且該共同馬達的轉動使該第一臂和該第二臂在不伸出或縮回的情況下相對於該底座轉動。
  7. 如申請專利範圍第6項之基板處理系統用之雙臂機器人，其中該驅動機構包括：一或更多滑輪及一或更多驅動皮帶以：轉動式地連接該第一臂的該第一臂部、該第一臂的該第二臂部、及該第一臂的該末端執行器之轉動；以及轉動式地連接該第二臂的該第一臂部、該第二臂的該第二臂部和該第二臂的該末端執行器之轉動。
  8. 如申請專利範圍第5項之基板處理系統用之雙臂機器人，其中當該驅動機構以一第一角度相對於該底座轉動該第一臂的該第一臂部時，該驅動機構(i)以一第二角度相對於該第一臂的該第一臂部轉動該第一臂的該第二臂部且(ii)以一第三角度相對於該第一臂的該第二臂部轉動該第一臂的該末端執行器。
  9. 如申請專利範圍第8項之基板處理系統用之雙臂機器人，其中該第一角度之一大小係大於該第二角度之一大小，且該第二角度之該大小係大於該第三角度之一大小。
  10. 如申請專利範圍第9項之基板處理系統用之雙臂機器人，其中該第二角度之該大小為該第一角度之該大小的一半，且該第三角度之該大小為該第二角度之該大小的一半。
  11. 如申請專利範圍第1項之基板處理系統用之雙臂機器人，其中該第一臂在相反於該第二臂之方向上伸出。
  12. 如申請專利範圍第5項之基板處理系統用之雙臂機器人，其中當該驅動機構以一第一角度相對於該底座轉動該第二臂的該第一臂部時，該驅動機構(i)以一第二角度相對於該第二臂的第一臂部轉動該第二臂的第二臂部(ii)以一第三角度相對於該第二臂的該第二臂部轉動該第二臂的該末端執行器。
  13. 如申請專利範圍第12項之基板處理系統用之雙臂機器人，其中該第一角度的大小係大於該第二角度的一大小，且該第二角度的該大小係大於該第三角度的一大小。
  14. 如申請專利範圍第13項之基板處理系統用之雙臂機器人，其中該第二角度的該大小為該第一角度的該大小之一半，且該第三角度的該大小為該第二角度的該大小之一半。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210407843A1 (en) * 2020-06-24 2021-12-30 Piotech Inc Automatic wafer carrying system and method for transferring wafer using the system
TWI807778B (zh) * 2021-04-30 2023-07-01 大陸商中微半導體設備（上海）股份有限公司 基片處理系統及其工作方法

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8961099B2 (en) * 2012-01-13 2015-02-24 Novellus Systems, Inc. Dual arm vacuum robot with common drive pulley
US10224232B2 (en) 2013-01-18 2019-03-05 Persimmon Technologies Corporation Robot having two arms with unequal link lengths
US9149936B2 (en) * 2013-01-18 2015-10-06 Persimmon Technologies, Corp. Robot having arm with unequal link lengths
US10427303B2 (en) * 2013-03-15 2019-10-01 Applied Materials, Inc. Substrate deposition systems, robot transfer apparatus, and methods for electronic device manufacturing
US9281222B2 (en) * 2013-03-15 2016-03-08 Applied Materials, Inc. Wafer handling systems and methods
CN106463438B (zh) * 2014-01-28 2019-09-10 布鲁克斯自动化公司 基板运输设备
EP3238885B1 (en) * 2014-12-26 2022-05-04 Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha Dual-arm robot
US9536764B2 (en) 2015-01-27 2017-01-03 Lam Research Corporation End effector for wafer transfer system and method of transferring wafers
CN114367970B (zh) 2015-03-12 2024-04-05 柿子技术公司 具有从动末端执行器运动的机器人
US11270904B2 (en) * 2016-07-12 2022-03-08 Brooks Automation Us, Llc Substrate processing apparatus
KR200484525Y1 (ko) * 2016-11-17 2017-09-26 주식회사 본테크 스틸 벨트를 갖는 기판반송로봇
JP7183635B2 (ja) * 2018-08-31 2022-12-06 東京エレクトロン株式会社 基板搬送機構、基板処理装置及び基板搬送方法
JP7597725B2 (ja) * 2019-03-11 2024-12-10 パーシモン テクノロジーズ コーポレイション 非対称のデュアルエンドエフェクタロボットアーム
CN114126807B (zh) * 2019-05-21 2024-10-11 柿子技术公司 非对称双末端执行器机器人臂
US11850742B2 (en) * 2019-06-07 2023-12-26 Applied Materials, Inc. Dual robot including splayed end effectors and systems and methods including same
KR102240925B1 (ko) * 2019-07-17 2021-04-15 세메스 주식회사 기판 처리 설비 및 기판 반송 장치
KR20230116766A (ko) 2020-07-07 2023-08-04 퍼시몬 테크놀로지스 코포레이션 다수의 반독립형 아암들을 가진 재료 핸들링 로봇
US12076859B2 (en) 2020-10-14 2024-09-03 Applied Materials, Inc. Infinite rotation of vacuum robot linkage through timing belt with isolated environment
JP2024510251A (ja) * 2021-03-18 2024-03-06 パーシモン テクノロジーズ コーポレイション 複数のリンケージを有する分散アーキテクチャロボット
JP7784268B2 (ja) * 2021-11-19 2025-12-11 ニデックインスツルメンツ株式会社 産業用ロボット
CN114313838A (zh) * 2021-11-24 2022-04-12 费勉仪器科技（上海）有限公司 真空驱动机构及包括真空驱动机构的真空传样设备
CN114474026A (zh) * 2022-02-15 2022-05-13 上海广川科技有限公司 双臂机械手
TW202347598A (zh) * 2022-05-18 2023-12-01 均華精密工業股份有限公司 可取放多尺吋晶圓之機器手臂
CN120376484B (zh) * 2025-06-26 2025-09-23 泓浒(苏州)半导体科技有限公司 基于R-θ构型机器人的晶圆传输系统及其装配方法

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5135349A (en) * 1990-05-17 1992-08-04 Cybeq Systems, Inc. Robotic handling system
JP2808826B2 (ja) * 1990-05-25 1998-10-08 松下電器産業株式会社 基板の移し換え装置
US6155768A (en) * 1998-01-30 2000-12-05 Kensington Laboratories, Inc. Multiple link robot arm system implemented with offset end effectors to provide extended reach and enhanced throughput
US6485250B2 (en) * 1998-12-30 2002-11-26 Brooks Automation Inc. Substrate transport apparatus with multiple arms on a common axis of rotation
JP2000306978A (ja) * 1999-02-15 2000-11-02 Kokusai Electric Co Ltd 基板処理装置、基板搬送装置、および基板処理方法
JP2002158272A (ja) 2000-11-17 2002-05-31 Tatsumo Kk ダブルアーム基板搬送装置
US7891935B2 (en) 2002-05-09 2011-02-22 Brooks Automation, Inc. Dual arm robot
US7578649B2 (en) * 2002-05-29 2009-08-25 Brooks Automation, Inc. Dual arm substrate transport apparatus
KR100582697B1 (ko) * 2003-07-16 2006-05-23 동경 엘렉트론 주식회사 피처리 기판의 반송 장치 및 회전 위치를 검출하는 기능을갖는 구동 기구
US8376685B2 (en) * 2004-06-09 2013-02-19 Brooks Automation, Inc. Dual scara arm
WO2005123656A1 (ja) 2004-06-16 2005-12-29 Asahi Glass Company, Limited 新規なメチルカーボネート類、およびその製造方法、非水系電解液
JP4648161B2 (ja) * 2005-11-14 2011-03-09 平田機工株式会社 ダブルアーム列式基板搬送用ロボット
TWI398335B (zh) * 2006-11-27 2013-06-11 日本電產三協股份有限公司 Workpiece conveying system
WO2008150484A1 (en) * 2007-05-31 2008-12-11 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for extending the reach of a dual scara robot linkage
KR20100052525A (ko) * 2007-09-10 2010-05-19 가부시키가이샤 알박 기판 반송 로봇, 진공 처리 장치
CN102326244B (zh) * 2009-01-11 2014-12-17 应用材料公司 用于在电子器件制造中传输基板的机械手系统、装置及方法
JP2011119556A (ja) * 2009-12-07 2011-06-16 Yaskawa Electric Corp 水平多関節ロボットおよびそれを備えた搬送装置
JP2013544034A (ja) 2010-11-10 2013-12-09 ブルックス オートメーション インコーポレイテッド 双腕ロボット
WO2012125572A2 (en) * 2011-03-11 2012-09-20 Brooks Automation, Inc. Substrate processing tool
JP2013126707A (ja) * 2011-12-19 2013-06-27 Yaskawa Electric Corp ロボットおよびロボットの設置方法
JP5472283B2 (ja) * 2011-12-21 2014-04-16 株式会社安川電機 ロボットのアーム構造およびロボット
US8961099B2 (en) * 2012-01-13 2015-02-24 Novellus Systems, Inc. Dual arm vacuum robot with common drive pulley
CN104380452B (zh) * 2012-04-12 2016-10-19 应用材料公司 具有独立能旋转机身中段的机械手系统、设备及方法
CN104428884B (zh) * 2012-07-05 2017-10-24 应用材料公司 吊杆驱动装置、多臂机械手装置、电子器件处理系统及用于在电子器件制造系统中传送基板的方法
WO2014085479A1 (en) * 2012-11-30 2014-06-05 Applied Materials, Inc Multi-axis robot apparatus with unequal length forearms, electronic device manufacturing systems, and methods for transporting substrates in electronic device manufacturing
US9149936B2 (en) * 2013-01-18 2015-10-06 Persimmon Technologies, Corp. Robot having arm with unequal link lengths
US9281222B2 (en) * 2013-03-15 2016-03-08 Applied Materials, Inc. Wafer handling systems and methods
US10427303B2 (en) * 2013-03-15 2019-10-01 Applied Materials, Inc. Substrate deposition systems, robot transfer apparatus, and methods for electronic device manufacturing
US9245783B2 (en) * 2013-05-24 2016-01-26 Novellus Systems, Inc. Vacuum robot with linear translation carriage
US9330951B2 (en) * 2013-06-05 2016-05-03 Persimmon Technologies, Corp. Robot and adaptive placement system and method
US9343350B2 (en) * 2014-04-03 2016-05-17 Asm Ip Holding B.V. Anti-slip end effector for transporting workpiece using van der waals force

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210407843A1 (en) * 2020-06-24 2021-12-30 Piotech Inc Automatic wafer carrying system and method for transferring wafer using the system
US12131938B2 (en) * 2020-06-24 2024-10-29 Piotech Inc. Automatic wafer carrying system and method for transferring wafer using the system
TWI807778B (zh) * 2021-04-30 2023-07-01 大陸商中微半導體設備（上海）股份有限公司 基片處理系統及其工作方法

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