基板处理设备制造技术

一种基板处理设备，包括：框架；SCARA臂，其在肩关节处安装到所述框架，所述SCARA臂具有两个连杆，所述两个连杆具有从其悬置的至少一个末端执行器，所述连杆限定上臂和前臂，每个末端执行器在腕部处枢转地连结到所述前臂，以绕腕部轴线旋转；以及具有至少一个自由度的驱动部段，其可操作地耦接到所述臂，以使所述臂绕肩部轴线旋转，从而关节连接伸出和缩回；其中，所述末端执行器耦接到腕关节带轮，使得伸出和缩回实现所述带轮和末端执行器作为一个单元绕腕部轴线的旋转；以及其中，所述末端执行器的高度处于所述腕关节的叠置高度轮廓内，使得总叠置高度尺寸设定成符合并通过槽阀的贯通部。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基板处理设备相关申请的交叉引用本非临时专利申请要求于2018年10月5日提交的美国临时专利申请号62/742,000的优先权和权益，其公开内容通过引用整体地结合于本文中。
示例性实施例总体上涉及基板处理工具，更具体而言，涉及基板输送设备。
技术介绍
在半导体处理中，双SCARA（选择性柔顺关节连接机械臂）臂机器人可用于传送晶片往返半导体处理模块。双SCARA臂机器人通常允许基板往返处理模块的快速交换，其中，快速交换可表示从处理模块移除一个基板，并且快速连续地将另一个不同的基板放置到相同处理模块，而不将双SCARA臂机器人作为一个单元绕双SCARA臂机器人的肩部轴线旋转，并且基本上不将臂缩回至电池位置或完全缩回位置。通常，双SCARA臂机器人的每个臂包括：可绕肩部轴线旋转的上臂；绕肘轴线可旋转地耦接到上臂的前臂；以及绕腕部轴线耦接到前臂的末端执行器或基板保持器。通常，参考图8A和8B，腕带轮800被设置在每个腕部轴线850处，以用于驱动与之耦接的相应末端执行器811、812旋转。这里腕带轮800和相应的末端执行器811、812作为一个单元绕腕部轴线850旋转（例如，腕带轮800与相应的末端执行器811、812一致地旋转）。该腕带轮由传动环803驱动，该传动环803由缠绕在腕带轮800周围的两个带801、802构成，以便覆盖相对于腕带轮800的旋转轴线跨越大约180度的弧。这里，带801、802必须在腕带轮800上一个叠置在另一个之上，从而将腕带轮800的高度PH限定为单个带801、802的高度BH的至少两倍。腕带轮800通常位于相应的前臂820、821内并且通过轴耦接到相应的末端执行器811、812，使得相应的末端执行器811、812在相应的前臂820、821上方（或下方）旋转。如此，例如在常规SCARA臂机器人的单臂的情况下，腕关节830的高度WJH将是单个带801、802的高度BH的至少两倍，加上相应末端执行器811、812的腕板811P、812P的厚度再加上相应前臂820、821的壁厚度的两倍。基板输送机器人通常在输送室内操作，其中输送室内部高度容纳例如输送机器人的双SCARA臂的高度、臂的Z行程范围加上臂和输送室的壁之间所需的操作空隙。输送室通常包括具有开口的槽阀，该开口尺寸设定成允许末端执行器和/或腕关节通过槽阀开口。在某些情况下，槽阀开口不大到足以供腕关节通过，这导致长的末端执行器平移偏移（panoffset），该平移偏移提供相应SCARA臂的到达范围，同时阻止腕关节通过槽阀开口。然而，增加末端执行器的平移偏移会降低末端执行器的刚度并增加SCARA臂的摆动直径。附图说明结合附图，在以下描述中解释所公开的实施例的前述方面和其他特征，附图中：图1是根据所公开实施例的一个或多个方面的基板输送设备的示意图；图2是根据所公开实施例的一个或多个方面的基板输送设备的一部分的示意图；图3A和3B是根据所公开实施例的一个或多个方面的图1的基板输送设备的一部分的示意图；图4是根据所公开实施例的一个或多个方面的基板输送设备的示意图；图5A-5G是根据所公开实施例的一个或多个方面的基板输送设备的示意图；图5H是根据所公开实施例的一个或多个方面的传送臂延伸通过槽阀的示意图；图6A和6B是根据所公开实施例的一个或多个方面的基板输送设备的一部分的示意图；图6C-6E是根据所公开实施例的一个或多个方面的末端执行器驱动传动装置的一部分的示意图；图6F是根据所公开实施例的一个或多个方面的传送臂腕关节的示意性剖视图；图6G是根据所公开实施例的一个或多个方面的延伸穿过槽阀的图6F的腕关节的示意图；图6H和6I是根据所公开实施例的一个或多个方面的相应的传送臂末端执行器的一部分的示意图；图6J-6M是根据所公开实施例的一个或多个方面的基板输送设备的一部分的示意图；图7A-7H是根据所公开实施例的一个或多个方面的基板输送设备的一部分的示意图；图8A和8B是常规的基板输送设备的一部分的示意图；图9A和9B是根据所公开实施例的一个或多个方面的基板输送设备的一部分的示意图；图10A和10B是根据所公开实施例的一个或多个方面的基板输送设备的一部分的示意图；图11A-11C是根据所公开实施例的一个或多个方面的基板输送设备的一部分的示意图；图12是根据所公开实施例的一个或多个方面的方法的流程图；以及图13是根据所公开实施例的一个或多个方面的方法的流程图。具体实施方式将有利的是，具有降低高度的腕关节，使得腕关节能够通过槽阀中的开口，并且使得输送室的内部高度减小，从而减小输送室和/或其相应的处理模块的内部容积。提供腕关节通过槽阀开口提供更短的末端执行器平移偏移，这会增加末端执行器刚度并减小基板输送机械臂的摆动直径。减小基板输送臂的摆动直径提供减小传送室的内部容积，这可增加半导体处理系统的吞吐量，因为将室抽空至真空和/或将室排空至大气压所需的时间减少。另外，降低输送室的总高度降低了输送室的成本。如将在本文中描述的，本公开的各方面除其他之外通过减少腕带轮带/缆包的量，来提供传送臂腕关节高度的降低。传送臂腕关节高度的降低可使腕关节的至少一部分通过槽阀开口，这可实现上述优点。图1图示了根据所公开实施例的各方面的双SCARA臂基板处理设备100（在本文中也称为“输送设备100”）。尽管所公开的实施例的各方面将参照附图来描述，但应当理解的是，所公开的实施例的各方面能够以许多形式来实施。此外，能够使用元件或材料的任何合适的尺寸、形状或类型。在一个方面，输送设备100包括：托架或框架106；SCARA臂110、120，其在SCARA臂的肩关节处枢转地安装到该框架；以及驱动部段108，其安装到该框架并耦接到SCARA臂110、120。在一个方面，输送设备100包括至少两个SCARA臂110、120。任何合适的控制器199被连接到驱动部段108，并且包括用于实现如本文所述的输送设备100的操作的任何合适的程序代码。在一个方面，该至少两个SCARA臂包括连接到框架106的第一SCARA臂110和连接到框架106的第二SCARA臂120。第一SCARA臂110是两连杆臂，其具有从其悬置的至少一个末端执行器110E。例如，第一SCARA臂110的两个连杆限定了上臂连杆110U和前臂连杆110F。上臂连杆110U包括并确定肩关节110SJ，其中，上臂连杆110U在上臂连杆110U的近端处（例如，在肩关节110SJ处）绕肩部旋转轴线SAX可旋转地连接到框架106。前臂连杆110F在前臂连杆110F的近端处可旋转地（例如，枢转地）连接到上臂连杆110U的远端，以便限定肘部旋转轴线EX1。该至少一个末端执行器110E中的每一个在腕关节110WJ处绕腕部旋转轴线WX1可旋转地（例如，枢转地）耦接到前臂连杆110F的远端，以绕腕部旋转轴线WX1相对于前臂110F旋转。第二S本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基板处理设备，包括：/n框架；/nSCARA臂，其在所述SCARA臂的肩关节处枢转地安装到所述框架，所述SCARA臂是具有从其悬置的至少一个末端执行器的两连杆臂，所述两连杆臂限定：上臂，所述上臂在一端处包括并确定所述肩关节；以及前臂，所述前臂枢转地连结到所述上臂，以便限定所述SCARA臂的肘关节，所述至少一个末端执行器中的每一个在所述SCARA臂的腕关节处枢转地连结到所述前臂，以绕腕关节轴线相对于所述前臂旋转；以及/n具有至少一个自由度的驱动部段，其经由传动装置可操作地耦接到所述SCARA臂，以使所述SCARA臂在所述肩关节处绕肩部轴线旋转，并在伸出和缩回中关节连接所述SCARA臂；/n其中，所述至少一个末端执行器耦接到腕关节带轮，所述腕关节带轮构造成使得SCARA臂的伸出和缩回实现所述腕关节带轮和耦接的至少一个末端执行器一起作为一个单元绕所述腕关节轴线相对于所述前臂的旋转；以及/n其中，所述至少一个末端执行器的高度处于所述腕关节的叠置高度轮廓内，使得所述至少一个末端执行器和所述腕关节的总叠置高度的尺寸设定成符合并通过槽阀的贯通部。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181005 US 62/742000;20191003 US 16/5924311.一种基板处理设备，包括：
框架；
SCARA臂，其在所述SCARA臂的肩关节处枢转地安装到所述框架，所述SCARA臂是具有从其悬置的至少一个末端执行器的两连杆臂，所述两连杆臂限定：上臂，所述上臂在一端处包括并确定所述肩关节；以及前臂，所述前臂枢转地连结到所述上臂，以便限定所述SCARA臂的肘关节，所述至少一个末端执行器中的每一个在所述SCARA臂的腕关节处枢转地连结到所述前臂，以绕腕关节轴线相对于所述前臂旋转；以及
具有至少一个自由度的驱动部段，其经由传动装置可操作地耦接到所述SCARA臂，以使所述SCARA臂在所述肩关节处绕肩部轴线旋转，并在伸出和缩回中关节连接所述SCARA臂；
其中，所述至少一个末端执行器耦接到腕关节带轮，所述腕关节带轮构造成使得SCARA臂的伸出和缩回实现所述腕关节带轮和耦接的至少一个末端执行器一起作为一个单元绕所述腕关节轴线相对于所述前臂的旋转；以及
其中，所述至少一个末端执行器的高度处于所述腕关节的叠置高度轮廓内，使得所述至少一个末端执行器和所述腕关节的总叠置高度的尺寸设定成符合并通过槽阀的贯通部。


2.根据权利要求1所述的基板处理设备，其中，所述腕关节的所述叠置高度轮廓包括所述腕关节带轮，并且SCARA臂的延伸使所述至少一个末端执行器和所述腕关节带轮的至少一部分延伸通过所述槽阀的所述贯通部。


3.根据权利要求1所述的基板处理设备，还包括不同带段的分段传动环，所述分段传动环耦接到所述腕关节带轮，从而实现所述腕关节带轮的旋转，所述带段中的至少一个具有直立跨越所述末端执行器的水平接触表面的高度，所述水平接触表面抵靠所述腕关节带轮的形成带轮与末端执行器之间的耦接的一部分的水平表面接触并安置。


4.根据权利要求1所述的基板处理设备，还包括另一SCARA臂，所述另一SCARA臂安装到所述框架，使得所述肩部轴线是所述SCARA臂和另一SCARA臂两者的共同肩部轴线。


5.根据权利要求4所述的基板处理设备，其中，所述另一SCARA臂在另一腕关节处具有另一末端执行器，并且其中，所述另一末端执行器和所述另一腕关节限定了另一叠置高度轮廓，所述另一叠置高度轮廓具有的总叠置高度尺寸设定成符合并通过所述槽阀的所述贯通部。


6.根据权利要求5所述的基板处理设备，其中，所述SCARA臂和所述另一SCARA臂被构造成使得所述至少一个末端执行器和所述另一末端执行器相应地限定彼此叠置的不同传送平面。


7.根据权利要求5所述的基板处理设备，其中，所述驱动部段包括可操作地连接到所述SCARA臂和所述另一SCARA臂中的至少一个的Z轴驱动器，并且所述Z轴驱动器基于相应叠置高度轮廓的相应总叠置高度与所述贯通部之间的间隙，来产生所述至少一个末端执行器和所述另一末端执行器中的一个或多个的Z轴行程。


8.根据权利要求1所述的基板处理设备，其中，所述腕关节带轮通过不同带段的分段传动环耦接到所述驱动部段，至少一个不同带段靠近所述腕关节带轮的邻近所述至少一个末端执行器的水平边缘设置，并且从抵靠所述腕关节带轮安置的所述至少一个末端执行器的水平安置表面朝向所述至少一个末端执行器突出。


9.根据权利要求8所述的基板处理设备，其中，将所述不同带段中的每一个连结到所述腕关节带轮的带锚定点被设置成使得所述不同带段中的至少一个缠绕在所述带轮上，使得最靠近所述至少一个末端执行器并与所述至少一个不同带段的缠绕部相对的带轮周界边缘设置在所述缠绕部的水平处或下方。


10.根据权利要求8所述的基板处理设备，其中，所述腕关节带轮具有抵靠所述至少一个末端执行器安置的末端执行器接口安置表面，所述末端执行器接口安置表面限定了相对于所述框架的末端执行器水平，并且所述末端执行器接口安置表面处于与耦接到所述腕关节带轮的不同带段中的至少一个共同的水平处或者处于其下方的水平处。


11.一种基板处理设备，包括：
框架；
SCARA臂，其在所述SCARA臂的肩关节处枢转地安装到所述框架，所述SCARA臂是具有从其悬置的至少一个末端执行器的两连杆臂，所述两连杆臂限定：上臂，所述上臂在一端处包括并确定所述肩关节；以及前臂，所述前臂枢转地连结到所述上臂，以便限定所述SCARA臂的肘关节，所述至少一个末端执行器中的每一个在所述SCARA臂的腕关节处枢转地连结到所述前臂，以绕腕关节轴线相对于所述前臂旋转；以及
具有至少一个自由度的驱动部段，其经由传动装置可操作地耦接到所述SCARA臂，以使所述SCARA臂在所述肩关节处绕肩部轴线旋转，并在伸出和缩回中关节连接所述SCARA臂；
其中，至少一个末端执行器耦接到腕关节带轮，所述腕关节带轮构造成使得SCARA臂的伸出和缩回实现所述腕关节带轮和耦接的至少一个末端执行器一起作为一个单元绕所述腕关节轴线相对于所述前臂的旋转；以及
其中，所述腕关节带轮通过不同带段的分段传动环耦接到所述驱动部段，并且所述腕关节带轮具有抵靠所述末端执行器安置的末端执行器接口安置表面，所述末端执行器接口安置表面限定了相对于所述框架的末端执行器水平，并且所述末端执行器接口安置表面处于与耦接到所述带轮的不同带段中的至少一个共同的水平处或者处于其下方的水平处。


12.根据权利要求11所述的基板处理设备，其中，所述至少一个末端执行器的高度处于所述腕关节的叠置高度轮廓内，使得所述至少一个末端执行器和所述腕关节的总叠置高度的尺寸设定成符合并通过槽阀的贯通部。


13.根据权利要求12所述的基板处理设备，其中，所述腕关节的所述叠置高度轮廓包括所述腕关节带轮，并且SCARA臂的延伸使所述至少一个末端执行器和所述腕关节带轮的至少一部分延伸通过所述贯通部。


14.根据权利要求11所述的基板处理设备，其中，所述带段中的至少一个具有跨越所述末端执行器的水平接触表面的直立高度，所述水平接触表面抵靠形成带轮与末端执行器之间的耦接的一部分的所述腕关节带轮的接口安置表面的水平表面接触并安置。


15.根据权利要求11所述的基板处理设备，其中，将所述不同带段中的每一个连结到所述腕关节带轮的带锚定点被设置成使得所述不同带段中的至少一个缠绕在所述带轮上，使得最靠近所述末端执行器并与所述至少一个不同带段的缠绕部相对的带轮周界边缘设置在所述缠绕部的水平处或下方。


16.根据权利要求11所述的基板处理设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·W·曾，R·T·卡夫尼，
申请(专利权)人：布鲁克斯自动化公司，
类型：发明
国别省市：美国;US