低多變性機器人的制作方法
【專利摘要】一種設備，包括框架、第一位置傳感器、驅動器和腔室。該框架具有至少三個構件，該至少三個構件包括至少兩個連桿，形成可動臂和末端效應器。末端效應器和連桿由可動關節(jié)連接。末端效應器被配置成支撐在其上的襯底。第一位置傳感器在框架上靠近關節(jié)的第一個關節(jié)。第一位置傳感器被配置成感應兩個構件相對于彼此的位置。驅動器被連接到框架上。該驅動器被配置成移動該可動臂?？蚣芪挥谇皇抑?，并且驅動器通過腔室中的壁延伸。
【專利說明】低多變性機器人
【技術領域】
[0001]示例性和非限制性實施例一般涉及機器人，更具體地說，涉及用于移動襯底的機器人。
【背景技術】
[0002]常規(guī)的用于半導體集成電路和平板顯示器的制造技術通常包括硅晶片和玻璃面板(通常被稱為襯底)在全自動真空群集工具中的處理。通常的群集工具可以包括圓形的真空腔室，具有裝載鎖和以星形圖案徑向連接到腔室的周圍的過程模塊。該工具通常是由機器人操縱器(機器人)服務的，該機器人操縱器位于靠近腔室的中心并且從裝載鎖通過過程模塊并返回裝載鎖而輪轉這些襯底。另一個機器人可以位于用作真空腔室的裝載鎖與由外部輸送系統(tǒng)所服務的標準化裝載端口之間的界面的大氣傳輸模塊。

【發(fā)明內容】

[0003]下面的
【發(fā)明內容】
僅僅旨在是示例性的。本
【發(fā)明內容】
并不意在限制權利要求的范圍。
[0004]根據一個方面，一種示例設備包括:包括至少三個構件的框架，該框架包括形成可動臂和末端效應器的至少兩個連桿，其中所述端部效應器和連桿由可動關節(jié)連接，其中末端效應器被配置成支撐在其上的基板；在框架上的第一位置傳感器靠近關節(jié)中的第一個關節(jié)，其中第一位置傳感器被配置成感應兩個構件相對于彼此的位置；連接到框架的驅動器，其中驅動器被配置為移動可動臂；以及腔室，其中框架位于腔室中并且驅動器延伸穿過腔室的壁。
[0005]根據另一個方面，一種示例設備包括電氣裝置；在其上具有電氣裝置的框架，其中框架包括至少三個構件，該至少三個構件包括形成可動臂和末端效應器的至少兩個連桿，其中端部效應器和連桿通過可動關節(jié)被連接，其中端部效應器被配置成連接支撐在其上的襯底；連接到可動臂的驅動器，其中該驅動器被配置成移動可動臂；以及在驅動器的熱傳遞系統(tǒng)，其中熱傳遞系統(tǒng)被配置成將熱從可動臂傳遞到從可動臂隔開的距離。
[0006]根據另一個方面，一種示例設備包括:包括至少三個構件的框架，該至少三個構件包括形成可動臂和末端效應器的至少兩個連桿，其中端部效應器和連桿由可動關節(jié)連接，其中末端效應器被配置成支持在其上的襯底；在框架上的第一位置傳感器靠近關節(jié)的第一個關節(jié)，其中第一位置傳感器被配置成感應兩個構件相對于彼此的位置；以及連接到第一位置傳感器的通信鏈路，其中通信鏈路被配置成向從可動臂通過氣密外殼隔開的裝置發(fā)送信號。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]上述方面和其它特征在以下描述中結合附圖進行說明，其中:
[0008]圖1是襯底處理設備的示意圖；[0009]圖2是圖1所示的襯底處理設備的襯底輸送設備的頂視圖；
[0010]圖3是圖示了真空兼容模塊和大氣模塊之間的屏障的示意圖；
[0011]圖4是通信/電源彎曲的透視圖；
[0012]圖5是另一通信/電源彎曲的透視圖；
[0013]圖6是冷卻系統(tǒng)的透視圖；
[0014]圖7是圖示了圖2所示的設備的部件的示意圖；
[0015]圖8是圖示了圖2所示的設備的冷卻系統(tǒng)的示意圖；
[0016]圖9是圖示了圖2所示的設備的部件的某些連接的示意圖；
[0017]圖10是圖示了圖2所示的設備的氣密外殼的示意圖；
[0018]圖11是類似于圖2的頂視圖的圖1所示的襯底處理設備的可替代襯底輸送設備；
[0019]圖12是類似于圖2的頂視圖的圖1所示的襯底處理設備的另一種可替代襯底輸送設備；
[0020]圖13是類似于圖2的頂視圖的圖1所示的襯底處理設備的另一種可替代襯底輸送設備；
[0021]圖14是類似于圖2的頂視圖的圖1所示的襯底處理設備的另一種可替代襯底輸送設備；
[0022]圖15是圖14的設備在真空腔室中的示意性頂視圖；
[0023]圖16A和圖16B是不同類型的端部效應器的頂視圖；
[0024]圖16C是具有圖16A的末端效應器的圖2的臂在真空腔室中的示意性頂視圖；
[0025]圖17是示出圖8的冷卻系統(tǒng)被附接到圖12的設備的示意性橫截面圖；
[0026]圖18與圖17相似的可替代示例性實施例的示意性橫截面圖；
[0027]圖19是示例襯底輸送設備的示意性頂視圖；
[0028]圖20是示例襯底輸送設備的示意性頂視圖；
[0029]圖21是圖19所示的設備沿線21-21所取的示意性橫截面圖；
[0030]圖22是圖19所示的設備沿線22-22所取的示意性橫截面圖；
[0031]圖23-24是示例襯底輸送設備的示意性頂視圖；
[0032]圖25是圖23-24所示的設備的示意性橫截面圖；以及
[0033]圖26-30是示例襯底處理設備的示意性頂視圖。
【具體實施方式】
[0034]參考圖1，示出了具有襯底輸送設備12的示例襯底處理設備10的示意性頂視平面圖。雖然本發(fā)明將參照在附圖中所示的實施例來描述，但應理解，本發(fā)明可體現為許多形式的替代實施例。此外，也可以使用材料或元件的任何合適的尺寸、形狀或類型。
[0035]除了襯底輸送設備12，襯底處理設備10包括多個襯底處理腔室14和連接到真空腔室15的襯底盒升降機16。輸送設備12位于,至少部分地,在腔室15中并適于在腔室14和升降機16之間和/或其間輸送諸如半導體晶片或平板顯示器之類的平面的襯底。在可替代實施例中，輸送設備12可以被用于任何適當類型的襯底處理設備中。
[0036]一種常規(guī)的真空環(huán)境機器人操縱器通常包括驅動單元，其容納機器人操縱器的所有有源部件，例如致動器和傳感器，以及一個或多個臂，如上面所討論的，由驅動單元所驅動。該臂或多個臂通常是無源機制，即，它們不包括諸如致動器和傳感器之類的任何有源部件。這主要是由于真空環(huán)境中除氣、配電和排熱的困難。
[0037]在常規(guī)的真空環(huán)境機器人操縱器中，由于機器人操縱器的臂(多個臂)是無源機制，獨立驅動的連桿的數量被限制在由驅動單元所提供的運動軸的數目并且由驅動轉矩傳輸到臂(多個臂)的獨立連桿的復雜性進一步限制。這可能會限制實際中使用的臂配置為以上討論的那些，其反過來又可能會限制現有真空環(huán)境機器人操縱器的覆蓋范圍和吞吐量性能。
[0038]此外，雖然大氣環(huán)境機器人經常利用各種襯底夾持器，真空兼容的機器人通常僅通過在襯底和機器人末端效應器之間的摩擦力而保持經受處理的襯底。由于在襯底的慣性力必須不超過將襯底緊固到末端效應器的保持力以便于防止不期望的滑動，襯底的加速度必須受限制，從而導致該工具有限的吞吐量(每小時處理的襯底的數量)。因此，存在對一種夾持器的需要，諸如邊緣夾緊機構或靜電壓緊裝置，其將消除由于襯底滑動的加速度約束。此外，理想的是將傳感器放置在機器人末端效應器上以協(xié)助襯底對準，或促進站點教學，或者類似類型的操作。
[0039]因此，有利的是供應電力和信號到真空兼容機器人的臂(多個臂)和末端效應器(多個末端效應器)。常規(guī)的布置被設計用于大氣應用和成功地運用于大氣環(huán)境機器人，諸如滑環(huán)和滾動接觸旋轉聯(lián)接器或輔助管束回路(service loop)，其由于性能(冷焊)和除氣問題很難在真空應用中采用。
[0040]綜上所述，由于機器人操縱器的臂(多個臂)是無源機制，獨立驅動的連桿的數量被限制在由驅動單元所提供的運動軸的數目并且由驅動轉矩傳輸到臂(多個臂)的獨立連桿的復雜性進一步限制，并且使用襯底夾持和感應布置幾乎不存在于真空環(huán)境應用中。這限制了現有的真空環(huán)境機器人操縱器的覆蓋范圍、吞吐量性能和襯底放置可重復性。因此，將有利的是提供具有諸如致動器和傳感器之類的有源部件的機器人系統(tǒng)，其位于使得機器人操縱器的臂(多個臂)可以在其中操作的真空環(huán)境或其它非大氣環(huán)境中。
[0041]也參考圖2，襯底輸送設備12(或真空兼容機器人系統(tǒng))提供了相對于常規(guī)的設備而言改進的特征。襯底輸送設備12包括驅動器18和框架20?？蚣?0包括構件，該構件包括至少兩個連桿22、24，其形成臂組件25和末端效應器26。驅動器18具有兩個旋轉軸。臂組件25被耦合到驅動器18。臂組件25可包括第一連桿22，第二連桿24和末端效應器
26。第一連桿22被直接附接到驅動器18的第一旋轉軸。第二連桿24通過第一旋轉關節(jié)28被耦合到的第一連桿22。末端效應器26通過第二旋轉關節(jié)30被耦合到第二連桿24。第二連桿24通過皮帶/帶驅動器所驅動，該皮帶/帶驅動器可包括:附接到驅動器18的第二旋轉軸的第一滑輪34，第一皮帶/帶36以及附接到臂組件25的第二連桿24的第二滑輪38。末端效應器26通過另一皮帶/帶布置被約束為指向大約在相對于驅動器18的徑向方向，該皮帶/帶布置可以包括可樞轉地耦合到第一連桿22的第三滑輪42，第二皮帶/帶44以及被附接到末端效應器26的第四滑輪46。在各種不同的示例實施例中，任何合適的驅動器、致動器、傳感器或以其它方式可以提供如在此公開的特征；以任何組合和/或如公開于基于2011年9月16日提交的美國臨時專利申請?zhí)?1/627，030和2012年8月15日提交
的美國臨時專利申請?zhí)?1/683，297的與本文于同一日提交的美國專利申請?zhí)朹，其
全部內容通過引用以其整體并入本文。[0042]第三滑輪42通過第一致動器48相對于臂組件的第一連桿22是分相位的，第一致動器48可在給定范圍內調節(jié)第三滑輪42相對于臂組件的第一連桿22的方位。優(yōu)選地，第一致動器48可以是自鎖的，即，當施加力矩到第三滑輪時它可能不被反向驅動。例如，第一致動器48可以包括具有螺桿機構或蝸桿傳動裝置、壓電致動器、或任何其它合適的致動裝置的電動機。第一致動器48還可以包括位置測量裝置以確定第三滑輪42相對于臂組件的第一連桿22的角度方位。第一致動器的有源部件，諸如舉例而言電動機的定子，可以是或可以不是，被完全地、部分地或以其它方式容納在氣密容器50中，并從諸如電動機的轉子的無源部件通過隔離屏障所分開。第一致動器48被連接到冷卻子系統(tǒng)，諸如以下所討論的示例性的冷卻子系統(tǒng)。
[0043]第一致動器48被第一控制器單元52控制，該第一控制器單元52可以被耦合到臂組件的第一連桿22。第一控制器器單兀52可以像第一致動器48 —樣被容納在相同的氣密容器50中，或位于另一個氣密容器(未示出)中。第一控制器單元52被連接到該冷卻子系統(tǒng)，諸如下面描述的示例的示例性的冷卻子系統(tǒng)中的一個。第一控制器單元52可以處理由第一致動器48中的位置感應裝置提供的信號并且向第一致動器48提供控制信號。例如，以向并入致動器的電動機的繞組供能。第一控制器單元52可以接收功率，并通過如下面進一步描述的配電和通信子系統(tǒng)與機器人控制器54進行通信。
[0044]功率分配和通信子系統(tǒng)可以包括電氣旋轉聯(lián)接器56、57、58，位于或相關聯(lián)于機器人操縱器25的每個旋轉關節(jié)。旋轉聯(lián)接器56、57、58可從機器人控制器54發(fā)射功率到第一控制器單元52和臂組件25的其它有源部件，諸如在末端效應器26上的夾持器60和傳感器62。依據真空兼容的機器人臂系統(tǒng)的一個或多個實施例的電氣旋轉聯(lián)接器的示例在下文討論。
[0045]末端效應器26可以具有有源襯底夾持器60的特征，該夾持器60可以利用，例如，電致動的邊緣夾緊機構、靜電壓緊裝置、或類似類型的裝置。夾持器(多個夾持器)可以被連接到配電和通信子系統(tǒng)，以及如下面進一步描述的機器人臂組件的冷卻子系統(tǒng)。根據一個或多個實施例的臂系統(tǒng)可利用旋轉電氣聯(lián)接器56-58通過各種旋轉關節(jié)來傳輸電功率和/或信號。電氣聯(lián)接器56-58可以是例如連續(xù)的旋轉類型或有限的旋轉類型。夾持器可以結合于2011年11月29日提交的名稱為“真空兼容機器人夾持器”的美國臨時專利申請?zhí)?1/629，838的特征，其在此通過引用將其整體并入。然而，在其它示例實施例中，可以提供任何適當的夾持器(多個夾持器)。
[0046]—個示例的連續(xù)旋轉耦合可以基于歸納原則。如圖3所示，示例性的連續(xù)旋轉耦合56可以包括大氣模塊64和真空兼容模塊66,被布置成使得該兩個模塊可以跨間隙68彼此相互作用。隔離屏障70可以存在于間隙中將其中大氣模塊64駐留的環(huán)境從其中真空兼容模塊66駐留的環(huán)境中分開。該兩個模塊64、66包括一個或多個旋轉變壓器。對于從大氣環(huán)境到真空環(huán)境的功率和/或信號傳輸，旋轉變壓器的初級繞組可以位于大氣模塊64中并且相應的次級繞組可以位于真空兼容模塊66中。對于從真空環(huán)境到大氣環(huán)境的信號傳輸，旋轉變壓器的初級繞組可以位于真空兼容模塊66中并且相應的次級繞組可以位于大氣模塊64中。通常，大氣模塊駐留在大氣環(huán)境中并且真空模塊駐留在真空或其它非大氣環(huán)境中。真空兼容模塊66可以包括氣密容器72,該氣密容器72封裝了真空兼容模塊中的內容，以例如防止除氣。真空兼容模塊66可以被連接到機器人臂系統(tǒng)的冷卻子系統(tǒng)，諸如下面所描述的示例性冷卻子系統(tǒng)。
[0047]根據本發(fā)明的一個或多個實施例的連續(xù)旋轉耦合的另一個示例可以結合歸納原則以用于輸電和用于通信的基于無線網絡的裝置。
[0048]有限的旋轉彎曲耦合的一個示例在圖4中示出。在該示例中，每個功率和/或通訊信號由一個或多個導體73進行(參照圖2);其一部分被設置在螺旋線圈彎曲件74。螺旋線圈彎曲件74的一端76可以優(yōu)選通過絕緣體78被耦合到機器人中的一個組件，而螺旋線圈彎曲件74的另一端80的可以優(yōu)選通過絕緣體被耦合到機器人的另一組件，其中兩個組件可以通過旋轉關節(jié)中的一個被耦合。多個螺旋線圈彎曲件74可以以基本上同軸的方式被布置在旋轉關節(jié)來針對數個功率和/或通訊信號提供路徑。單個螺旋線圈彎曲件可以相反的方向纏繞，使得與單個螺旋線圈彎曲件相關聯(lián)的復原力盡可能被平衡而無論旋轉關節(jié)的位移?？梢栽趩蝹€螺旋線圈彎曲件之間利用絕緣柱82以消除相鄰螺旋線圈彎曲件之間短路的風險。例如，為了圖示清楚，在圖4中示出了兩個螺旋線圈彎曲件74。然而，也可以使用任何合適數目的螺旋線圈彎曲件，如一個或多于兩個。
[0049]本發(fā)明的有限的旋轉彎曲耦合的另一個例子在圖5被示出。在該示例中，每個功率和/或通信信號可以由螺旋線圈彎曲件74’進行。螺旋線圈撓性件74’的兩個在圖5被示出。螺旋線圈彎曲件的一個末端76’可以優(yōu)選通過絕緣體被耦合到機器人的一個組件，并且螺旋線圈彎曲件的另一端80’可以優(yōu)選通過絕緣體被耦合到機器人的另一個組件，其中兩個組件可以通過旋轉關節(jié)被耦合。多個螺旋線圈彎曲件可以被堆疊，以針對數個功率和/或通訊信號提供路徑。單個螺旋線圈彎曲件可以相反的方向纏繞，使得與單個螺旋線圈彎曲件相關聯(lián)的彈簧力盡可能被平衡而無論旋轉關節(jié)的位移。可以在單個螺旋線圈彎曲件之間利用絕緣盤以消除相鄰螺旋線圈彎曲件之間短路的風險。雖然為了圖示清楚在圖5示出了兩個螺旋線圈彎曲件，可以使用任何合適數目的螺旋線圈彎曲件。
[0050]螺旋形和螺旋線圈彎曲件的數目利用在單一的旋轉耦合可以涉及通過在旋轉關節(jié)傳輸的功率和通信信號的數目。單一的信號可以在多個螺旋形和螺旋線圈彎曲件之間分布，以減少電流密度或出于冗余的目的。
[0051]冷卻子系統(tǒng)可以根據真空兼容機器人臂組件一起使用的目的是移去由并入到機器人臂組件中的有源組件所產生的熱，由于缺少通過環(huán)繞的空氣的對流，該移去熱在真空中比起大氣應用而言是困難的。熱傳導也由于從熱源到驅動單元的長距離傳輸而被限制，并且在低溫下輻射提供了有限的效果。
[0052]例如，可以與真空兼容機器人臂系統(tǒng)使用的冷卻子系統(tǒng)可以包括被連接到產生熱量的有源部件的熱沉，可以暴露于機器人臂組件的外部的輻射器，以及連接到熱沉和輻射器的熱電式冷卻裝置。圖6示出了熱電式冷卻裝置84的示例可以是固態(tài)有源熱泵，其利用電能消耗將熱從裝置的熱沉側(冷側)86傳遞到輻射器側(熱側)88而對抗溫度梯度(從冷到熱)。該熱電式冷卻裝置的主要優(yōu)點是其沒有移動部分或循環(huán)液體，及其小體積且柔性的形狀(形狀因數)。
[0053]可替代地，冷卻子系統(tǒng)可利用任何合適的熱泵，或者是液體或者是氣體的流體，通過連接到臂組件中的有源、發(fā)熱部件的熱沉循環(huán)，并且或者從系統(tǒng)排出或者送入輻射器，優(yōu)選地內置于機器人驅動單元，其可暴露于環(huán)繞的大氣中。該流體可以通過機器人系統(tǒng)的關節(jié)在以類似于圖4和圖5所示的彎曲件的方式布置的真空兼容殼體中進行路由。[0054]也參考圖7和圖8，襯底輸送設備12被示出在不同的示意圖中。雖然襯底輸送設備12關于真空機器人進行了描述，任何合適的襯底輸送設備；大氣或其它可以被提供具有所公開的特征。襯底輸送設備12具有控制器54、驅動單元18和臂25，并且被配置為輸送襯底S?？刂破?4可以具有處理器、存儲器和功率放大器或其它。臂25被示為SCARA型臂并且由驅動單元18驅動。雖然襯底輸送設備12關于兩個連桿臂被描述，可以提供連桿的任何合適的數目。此外，可以提供臂的任何合適的數目。此外，也可以將旋轉和/或線性軸的任何組合設置在任何合適的臂上。
[0055]在所示的實施例中，臂25具有三個旋轉軸90、92、94。直接耦合到每個軸的分別是位置檢測裝置96、98、100。位置檢測裝置可以是光學的，電感性或任何合適的位置檢測裝置。位置檢測裝置96、98、100可以是漸進的、絕對的或漸進和絕對的組合。位置檢測裝置96、98、100可以與驅動器18的驅動軸中的附加位置檢測裝置組合使用。位置檢測裝置96,98,100與控制器54界面結合，使得關節(jié)92、94、96的位置被知道；相對于不直接在關節(jié)處具有位置檢測裝置的機器人驅動器?？商娲?，少于所有關節(jié)可具有位置檢測裝置。位置檢測裝置96、98、100可以與控制器54界面結合，使得信號通過臂和驅動器路由，并且使得信號是電、光或其它方式?？商娲?，可以提供無線或其它合適的非接觸通信。這里，考慮到每個關節(jié)的直接位置檢測，滯后不是襯底輸送設備12的位置精度的一個因素。
[0056]驅動器18可以進一步包含電動機和附加的位置檢測裝置(多個位置檢測裝置)，其中控制器54與驅動器18和位置檢測裝置96、98、100界面結合，并利用控制算法以最小化在有效載荷S的振動并且根據拾起及放置有效載荷S最大化位置可重復性。溫度檢測裝置102、104、106還可以被耦合到每一個連桿22、24、26以檢測的每一個連桿的一個或多個部分的溫度。溫度檢測裝置102、104、106還可以被連接到控制器54，并且諸如熱膨脹或基于熱的偏轉之類的熱的影響可以被分解成確定末端效應器26的位置的因子。此外，或作為替代，可以提供連接到控制器54的溫度檢測裝置102、104、106，振動檢測裝置108和/或偏轉檢測裝置110，從而振動可以被監(jiān)視并且偏轉可以被分解成定位和平滑性的因子。在替代示例實施例中，任何裝置可以固定到任何合適的組件，并且可以或可以不被散熱。在替代的方面，每個裝置可以耦合到一個或多個控制器，諸如舉例而言52，在一個或多個連桿中。
[0057]還參考圖8,不出了圖2的襯底輸送設備12的冷卻子系統(tǒng)。該驅動器18是兩軸驅動器。驅動器18具有垂直驅動器120和波紋管(bellow) 122，并且被耦合到真空腔室
15。驅動器18進一步具有旋轉驅動器126，例如，具有耦合到底座128和波紋管122的定子。旋轉驅動器126直接旋轉連桿22，并可以具有齒輪驅動或直接驅動的電動機、位置編碼器和功率耦合，其中功率耦合可以是一種非接觸式旋轉功率耦合或任何合適的向連桿22提供功率的功率耦合。這里，功率耦合可以是非接觸式感應變壓器，其中功率和/或通信可以以非接觸的方式供給?？商娲?，功率和/或數據可以利用基于接觸或其它合適的滑環(huán)或耦合而傳輸。驅動器18進一步具有包括第一和第二光纖通道132、134的非接觸光學饋通130，其饋送高速通信到在連桿22的控制器(多個控制器)52。這里，控制器52可以具有光學到工業(yè)以太網(ethercat)或其它合適的轉換裝置?？商娲兀撧D換裝置和饋通130可以是感應的，例如，一個耦合器，其發(fā)送功率和高頻率的信號或數據，諸如CAN或以其它方式并與電線，彎曲件或其它組合使用。
[0058]合適的非接觸式光學饋通可以利用固定的自聚焦透鏡和固定鏡。這樣的饋通的一個示例是由穆格元器件集團(Moog Components Group)提供的,然而,適合于真空中使用?？商娲?，可以提供任何合適的耦合或饋通。這里，與非接觸旋轉功率耦合的非接觸光纖高速通信提供控制器(多個控制器)52，其對于驅動臂25是必要的。除了高速通信耦合，可以提供非接觸感應功率耦合。驅動器18還具有在大氣中的散熱器140或84，并且可以具有在真空或大氣中的熱電冷卻器142。輻射槽144被耦合到底座128，其中輻射槽144可以具有一系列具有高發(fā)射率的同心管145。類似地，輻射槽146被耦合到熱電冷卻器148，其繼而被耦合到連桿22的主體。輻射槽146具有一系列具有高發(fā)射率的同心管147，并且與槽144的管145交錯。這里，冷卻器142、148動作，以從連桿22的主體通過輻射冷卻耦合144、146并且要使用槽140被消散而泵送熱。
[0059]類似地，任何關節(jié)可以利用這樣的熱耦合。作為可替代方案，可以提供任何合適的熱泵，例如，相變的熱泵，其冷卻有源部件，并加熱任何合適的輻射器至相當高的溫度。這允許使用更小的表面面積的更有效的熱傳遞，因為輻射熱的量取決于溫度的四次冪?？商娲兀瑹峥梢员惠椛涞较鄬τ诶鋮s熱沉或通過一系列的熱耦合件的臂的外部，例如，先前描述的機制可能是合適的。可替代地，可以在機器人的單個段以內提供閉環(huán)冷卻電路，諸如在臂的連桿內。作為示例，這些電路可以是與在計算機上使用的類似的熱泵，其中熱泵(多個熱泵)可被完全密封，基本上沒有泄漏或除氣?？商娲?，在替代示例實施例中，可以不提供主動冷卻或冷卻的調節(jié)。
[0060]耦合144、146可以由涂層鋁制成，例如用氮化鋁陶瓷或以其它方式?？商娲?，可以提供任何合適的材料。模塊(多個模塊)136可以被熱沉到冷卻器148或連桿22的外殼或主體。模塊(多個模塊)136可以具有控制和電動機驅動電路，位置編碼讀頭(多個讀頭)，用于外部設備的輸入或輸出，諸如熱電冷卻器148或其它的讀頭和邊緣夾持致動器或其它。
[0061]例如，也參照圖9，編碼器150可以直接耦合到與末端效應器26相關聯(lián)的手腕關節(jié)30，具有與模塊52界面結合的讀頭。類似地，邊緣檢測裝置或邊緣夾持或邊緣定位裝置62、60可以被耦合至末端效應器26并與模塊52界面結合。在所公開的實施例中，編碼器可以設置在一些或每個關節(jié)，電動機可以設置在一些或每個關節(jié)，電動機、編碼器和控制器的組合可以設置在一些或每個關節(jié)。在可替代方面中，模塊(多個模塊)52內的部件或其它可以被暴露，封裝，在一個密封的金屬外殼內封裝，在連桿22的主體內封裝，在部分的金屬外殼或它們的組合內封裝。功率和通訊可以是通過電線和固定饋通、非接觸式磁性滑環(huán)、基于接觸的滑環(huán)、通過分離的軸承(多個軸承)、彎曲件或其它或它們的組合。熱沉可以是通過輻射冷卻，或通過對流和傳導，例如，其中冷卻介質通過饋通傳送；或者是靜止或者是旋轉。在可替代方面，一個或多個軸可以設置有饋通，例如，鐵磁流體或其它合適的密封。在可替代方面，可以提供例如與驅動器18同心的或從驅動器18偏移的更多連桿具有一個、多個或所有獨立的運動的軸。此外，可以設置更多或更少的冷卻，例如，其中可以不設置一個或多個熱電冷卻器或者可設置附加的熱電冷卻器。此外，可以設置熱泵以從臂或驅動器中的一個部分傳遞熱到另一個部分以用于耗散。
[0062]也參考圖如圖10,不出了氣密容器或外殼50。在本不例中，氣密外殼包括在其中的致動器48、控制單元52和至少部分傳感器98。在替代示例中，可能不提供這些部件的一個或多個。每個部件48、52、98具有功率和/或通信導體73A、73B、73C，其延伸穿過氣密外殼50成為導體73，諸如通過例如密封75。導體73A、73B、73C可以是電和/或光。外殼50保護了真空腔室15的內部不遭受來自部件48、52、98的任何氣體或污染物，否則可能會污染真空外殼15。在可替代的替代示例實施例中，可以或可以不設置氣密外殼。在可替代的替代示例實施例中，外殼可以只圍繞給定的裝置(多個裝置)的一部分。例如，電動機的一部分或傳感器的一部分可暴露于真空中，或者整個電動機或傳感器可以暴露，或整個電動機或傳感器可以被密封在外殼中。這適用于任何類型的裝置，其可能被圍繞在氣密的外殼中。
[0063]也參考圖11，示出了真空兼容機器人臂系統(tǒng)的另一示例實施例具有包括兩個連桿
22、24和一個樞轉末端效應器26的單個臂。在該示例中，機器人系統(tǒng)可以包括具有至少兩個旋轉軸的驅動器單元和耦合到驅動單元的臂組件。臂組件可以包括第一連桿22、第二連桿24和末端效應器26，其中第一連桿可以被直接附接到驅動器單元18的第一旋轉軸，第二連桿24可以通過第一旋轉關節(jié)被耦合到第一連桿，并且末端效應器可以通過第二旋轉關節(jié)被耦合到第二連桿。第二連桿24可以通過皮帶/帶驅動器被驅動，該皮帶/帶驅動器包括可以被附接到驅動器單元18的第二旋轉軸的第一滑輪34、第一皮帶/帶36和可以被附接到臂組件的第二連桿的第二滑輪38。
[0064]末端效應器26可通過第一致動器48被驅動，第一致動器48可以控制末端效應器26相對于臂組件的第二連桿24的方位。例如，第一致動器48可包括電動機、壓電致動器、或任何其它合適的致動裝置。第一致動器48還可以包括位置測量裝置100，以確定相對于臂組件的第二連桿24的末端效應器26的角度方位。第一致動器的有源部件，例如，電動機的定子，可以被容納在氣密容器50中，并從諸如電動機的轉子之類的無源部件通過隔離屏障所分隔。第一致動器可以被連接到冷卻子系統(tǒng)，諸如上面所描述的冷卻。
[0065]第一致動器48可以由第一控制器單元52所控制，該第一控制器單元52可以被耦合到臂組件的第二連桿。第一控制器單元可以與第一致動器被容納在相同的氣密容器50中或位于另一密閉容器中。第一控制器單元52可以被連接到冷卻子系統(tǒng)，諸如以上所描述的示例冷卻子系統(tǒng)。第一控制器單元52可以處理由在第一致動器中的位置感應裝置100所提供的信號并向第一致動器48提供控制信號，例如，對被并入致動器的電動機的繞組進行通電。第一控制器單元可以接收功率，并通過功率分配和通信子系統(tǒng)73與機器人控制器54進行通信。
[0066]功率分配和通信子系統(tǒng)可以包括位于機器人操縱器的每個旋轉關節(jié)處或與機器人操縱器的每個旋轉關節(jié)相關聯(lián)的電氣旋轉聯(lián)接器。旋轉聯(lián)接器可從機器人控制器傳輸功率到第一控制器單元和臂組件的其它有源部件，諸如在末端效應器上的夾持器和傳感器。
[0067]真空兼容機器人臂系統(tǒng)的另一個示例實施例在圖12中示出。在該示例中，機器人系統(tǒng)可以包括具有至少兩個旋轉軸的驅動單元18和耦合到驅動單元的臂組件1225。臂組件可以包括第一連桿22、第二連桿24和兩個末端效應器26A、26B,通常被稱為第一末端效應器和第二末端效應器。第一連桿22可以被直接附接到驅動單元18，第二連桿24可以通過第一旋轉關節(jié)28被稱合到第一連桿,并且第一和第二末端效應器26A、26B可以通過第二旋轉關節(jié)30和第三旋轉關節(jié)31相應地被耦合到第二連桿24。第二連桿24可以通過皮帶/帶驅動器被驅動，該皮帶/帶驅動器包括可以被附接到驅動器單元的第二旋轉軸的第一滑輪34、第一皮帶/帶36和可以被附接到臂組件1225的第二連桿24的第二滑輪38。[0068]第一末端效應器26A可以被第一致動器48A驅動，第一致動器48A可以控制第一末端效應器相對于臂組件的第二連桿的方位。類似地，第二末端效應器26B可以被第二致動器48B驅動，第二致動器48B可以控制第二末端效應器26B相對于臂組件的第二連桿24的方位。例如，第一和第二致動器48A、48B可以包括電動機、壓電致動器、或任何其它合適的致動裝置。第一和第二致動器48A、48B還可以包括位置測量裝置，以確定相應的末端效應器相對于臂組件的第二連桿的角度方位。第一和第二致動器的例如電動機的定子的有源部件可以被容納在氣密容器50中并從諸如電動機的轉子的無源元件通過隔離屏障分開?？梢葬槍蓚€致動器48A、48B使用單一的氣密容器，或者可替代地，每個致動器可以被容納在其自身的氣密容器中。第一和第二致動器可以被連接到冷卻子系統(tǒng)，諸如上面所描述的示例性冷卻子系統(tǒng)。
[0069]第一和第二致動器48A、48B可以由第一控制器單元52控制，第一控制器單元52可以被耦合到臂組件的第二連桿。第一控制器單元可以與第一或第二致動器被容納在相同的氣密容器50中，或位于另一氣密容器中。第一控制器單元可以被連接到冷卻子系統(tǒng)，諸如上面所討論的示例性冷卻子系統(tǒng)。第一控制器單元52可以處理由在第一和第二致動器中的位置感應裝置所提供的信號，并向第一和第二致動器提供控制信號，例如，對被并入致動器的電動機的繞組進行通電。第一控制器單元可以接收功率，并通過功率分配和通信子系統(tǒng)與機器人控制器通信。
[0070]功率分配和通信子系統(tǒng)可以包括位于機器人操縱器的每個旋轉關節(jié)處或與機器人操縱器的每個旋轉關節(jié)相關聯(lián)的電氣旋轉聯(lián)接器。旋轉聯(lián)接器可以從機器人控制器傳輸功率到第一控制器單元和臂組件的其它有源組件，諸如在末端效應器上的夾持器和傳感器?？商娲兀梢允褂脙蓚€單獨的控制器單元；一個用于第一致動器48A，而另一個用于第二致動器48B。
[0071]本發(fā)明的真空兼容機器人臂系統(tǒng)的另一個實施例在圖13中示出。在該示例中，機器人系統(tǒng)包括具有至少三個旋轉軸的驅動單元1318和耦合到驅動單元的臂組件1325。臂組件1325可以包括第一連桿1322、第二連桿1324、第三連桿1326和末端效應器26。第一連桿1322可以被直接附接到驅動單元的第一旋轉軸，第二連桿1324可以通過第一旋轉關節(jié)耦合到第一連桿，第三連桿1326可以經由第二旋轉關節(jié)被耦合到第二連桿，并且末端效應器26可以通過第三旋轉關節(jié)被耦合到第三連桿。第二連桿1324可以通過皮帶/帶驅動器被驅動，該皮帶/帶驅動器包括可以被附接到驅動單元1318的第二旋轉軸的第一滑輪1334、第一皮帶/帶1336以及可以被附接到臂組件的第二連桿1324的第二滑輪1338。第三連桿1326可以通過兩階段的皮帶/帶驅動器從驅動單元的第三旋轉軸被驅動。皮帶/帶驅動器的第一階段可以包括滑輪1340、滑輪1342和皮帶/帶1344，并且皮帶/帶驅動器的第二階段可以包括滑輪1346、滑輪1348以及皮帶/帶1350?；?340可以直接由驅動單元1318的第三旋轉軸驅動，滑輪1338和1346可以被耦合在一起，并且滑輪1348可以被附接到臂組件的第三連桿1326。
[0072]末端效應器26可以被第一致動器48驅動，第一致動器48可以控制末端效應器相對于臂組件的第三連桿的方位。例如，第一致動器可以包括電動機、壓電致動器或任何其它合適的致動裝置。第一致動器還可以包括位置測量裝置100，以確定末端效應器相對于臂組合件的第三連桿的角度方位。第一致動器的例如電動機的定子的有源部件可以被容納在氣密容器50中，并從諸如電動機的轉子的無源部件通過隔離屏障分開。第一致動器48可以被連接到冷卻子系統(tǒng)，諸如上面所討論的示例性冷卻子系統(tǒng)。
[0073]第一致動器48可以由第一控制單元52所控制，第一控制單元52可以被耦合到臂組件的第三連桿。第一控制器單元可以與第一致動器被容納在同樣的氣密容器50中或位于另一氣密容器中。第一控制器單元52可以被連接到冷卻子系統(tǒng)，諸如舉例而言上面所描述的示例性冷卻子系統(tǒng)。第一控制器單元52可以處理在第一致動器中的位置感應裝置100所提供的信號，并向第一致動器48提供控制信號，例如，對被并入致動器的電動機的繞組進行通電。第一控制器單元52可以接收功率，并通過功率分配和通信子系統(tǒng)73與機器人控制器通信。
[0074]功率分配和通信子系統(tǒng)73可以包括位于機器人操縱器的每個旋轉關節(jié)或與機器人操縱器的每個旋轉關節(jié)相關聯(lián)的電氣旋轉聯(lián)接器。旋轉聯(lián)接器可以從機器人控制器傳輸功率到第一控制器單元和臂組件的其它有源部件，諸如在末端效應器上的夾持器和傳感器。
[0075]作為圖13中所示的臂組件的可替代實施例，臂組件的第三連桿1326可以通過并入第二連桿1324的致動器而被驅動，該制動器可以控制第三連桿1326相對于臂組件的第二連桿1324的方位。例如，致動器可以包括電動機、壓電致動器、或任何其它合適的致動裝置。致動器還可包括位置測量裝置，以確定第三連桿相對于臂組件的第二連桿的角度方位。致動器的例如電動機的定子的有源部件可以被容納在氣密容器中，并從諸如電動機的轉子的無源元件通過隔離屏障分開。致動器可以被連接到冷卻子系統(tǒng)。
[0076]作為圖13的臂組件的又一可替代實施例，臂組件的第三連桿1326可以通過并入第三連桿1326的致動器被驅動，第三連桿1326可以控制第三連桿1326相對于臂組件的第二連桿1324的方位。
[0077]真空兼容機器人臂系統(tǒng)的又一示例實施例在圖14和15中示出。在該示例中，機器人系統(tǒng)可以包括具有至少三個旋轉軸的驅動單元1318以及被耦合到驅動單元的臂組合件1325。臂組件可以包括第一連桿1322、第二連桿1324、第三連桿1326和兩個末端效應器26A、26B,通常被稱為第一末端效應器和第二末端效應器。第一連桿1322可以被直接附接到驅動單元的第一旋轉軸，第二連桿1324可以通過第一旋轉關節(jié)被耦合到第一連桿，第三連接件1326可以經由第二旋轉關節(jié)被耦合到第二連桿，并且第一和第二末端效應器26A、26B可以通過第三旋轉關節(jié)和第四旋轉關節(jié)被相應地耦合到第三連桿。
[0078]第一末端效應器16A可以被第一致動器48A驅動，第一致動器48A可以控制第一末端效應器相對于臂組件的第三連桿的方位。類似地，第二末端效應器26B可以被第二致動器48B驅動，第二致動器48B可以控制第二末端效應器相對于臂組件的第三連桿的方位。例如，第一和第二致動器可以包括電動機、壓電致動器、或任何其它合適的致動裝置。第一和第二致動器也可以包括位置測量裝置，以確定相應的末端效應器相對于臂組合件的第三連桿的角度方位。第一和第二致動器的例如電動機的定子的有源部件可以被容納在氣密容器中，并從諸如電動機的轉子的無源元件通過隔離屏障分開?？梢葬槍蓚€致動器使用單個氣密容器，或者可替代地，每個致動器可以被容納在其自身的氣密容器中。第一和第二致動器可以被連接到冷卻子系統(tǒng)。
[0079]第一和第二致動器48A、48B可以由第一控制器單元52所控制，第一控制器單元52可以被耦合到臂組件的第三連桿。第一控制器單元可以與第一和第二致動器被容納在同樣的氣密容器50中或位于另一氣密容器中。第一控制器單元可以被連接到如上所述的冷卻子系統(tǒng)。第一控制器單元52可以處理在第一和第二致動器中的位置感應裝置所提供的信號，并且向第一和第二致動器提供控制信號，例如，對被并入致動器的電動機的繞組進行通電。第一控制器單元52可以接收功率，并通過功率分配和通信子系統(tǒng)73與機器人控制器通信。
[0080]功率分配和通信子系統(tǒng)可以包括位于機器人操縱器的每個旋轉關節(jié)處或與機器人操縱器的每個旋轉關節(jié)相關聯(lián)的電氣旋轉聯(lián)接器。旋轉聯(lián)接器可以從機器人控制器傳輸功率到第一控制單元和臂組件的其它有源部件，諸如在末端效應器上的夾持器和傳感器?？商娲兀梢允褂脙蓚€單獨的控制器單元，一個用于第一致動器并且另一個用于第二致動器。
[0081]作為圖14的臂組件的另一可替代實施例，臂組件的第三連桿可以被并入第二連桿的致動器驅動，該致動器可以控制第三連桿相對于臂組件的第二連桿的方位。作為示例，致動器可以包括電動機、壓電致動器或任何其它合適的致動裝置。致動器還可以包括位置測量裝置，以確定第三連桿相對于臂組件的第二連桿的角度方位。致動器的例如電動機的定子的有源部件可以被容納在氣密容器中，并從諸如電動機的轉子的無源元件通過隔離屏障分開。致動器可以被連接到冷卻子系統(tǒng)，如上面所述。
[0082]作為圖14的臂組件的又一可替代實施例，臂組件的第三連桿可以被并入第三連桿的致動器驅動，該驅動器可以控制第三連桿相對于臂組件的第二連桿的方位。例如，致動器可以包括電動機、壓電致動器或任何其它合適的致動裝置。致動器還可以包括位置測量裝置，以確定第三連桿相對于臂組件的第二連桿的角度方位。致動器的例如電動機的定子的有源部件可以被容納在氣密容器中，并從諸如電動機的轉子的無源元件通過隔離屏障分開。致動器可以被連接到冷卻子系統(tǒng)，諸如上面所討論的示例性冷卻子系統(tǒng)。圖15示出了在設備1510中的具有處理模塊14和裝載鎖16的組件1325。
[0083]作為某些特征的進一步示例實施例，用于以上討論的末端效應器定相和致動的布置可以被應用到雙臂的機器人操縱器。用于末端效應器定相的布置可以被應用到雙臂機器人操縱器的兩個臂/末端效應器或者雙臂機器人操縱器的兩個臂/末端效應器中之一。
[0084]以上討論的示例性臂組件可以利用雙襯底并排式末端效應器，如圖16A、16B和16C中所不。在一個不例中，雙襯底并排式末端效應器1626可以包括以基本上剛性的方式連接的兩個襯底保持器1628A、1628B。在另一示例中，兩個襯底保持器1628D、1628E可以以可移動的方式被布置，使得兩個基板保持器之間的相對距離和/或基板保持器的相對方位可以以有源的方式進行調節(jié)。圖16C示出了具有臂1626的機器人臂組件被用于具有真空腔室1615、處理模塊1614、和裝載鎖1616的設備中。
[0085]還參考圖17，圖8的冷卻系統(tǒng)和驅動器18的示意圖與圖12的臂1225示出。電源耦合可以是非接觸感應變壓器，其中功率和/或通信可以以非接觸的方式供給?？商娲?，功率和/或數據可以利用基于接觸或其它合適的滑環(huán)或耦合進行傳輸。非接觸光學饋通130具有第一和第二光纖通道132、134，其向連桿22中的控制器(多個控制器)136饋送高速通信。這里，控制器136可以具有光到工業(yè)以太網或其它合適的轉換裝置138?？商娲?，裝置138和饋通130可以是感應的，例如，傳輸功率和高頻信號或數據兩者的耦合器，諸如CAN或其它并與電線、彎曲件或其它組合使用。合適的非接觸式光學饋通可以利用固定的自聚焦透鏡和固定鏡。由穆格元器件集團所提供的這種饋通的一個例子卻適合真空使用?？商娲?，可以提供任何合適的耦合或饋通。與非接觸旋轉功率耦合的非接觸光纖高速通信提供控制器(多個控制器)136，其對于驅動臂是必要的。除了高速通信耦合，可以提供非接觸感應功率耦合。模塊(多個模塊)136可以具有控制和電動機驅動電路、位置編碼讀頭(多個讀頭)、用于外部裝置的輸入或輸出，該外部裝置諸如熱電冷卻器148或其它讀頭和邊緣夾持致動器或其它。例如，編碼器150、152可以被直接耦合到與末端效應器26A、26B相關聯(lián)的腕關節(jié)，使得讀頭與模塊136界面結合。類似地，邊緣檢測裝置或邊緣夾持或邊緣位置裝置154、156可以被耦合到末端效應器26A、26B并與模塊136界面結合。
[0086]在所公開的實施例中，可以在一些或每個關節(jié)設置編碼器，可以在一些或每個關節(jié)設置電動機，可以在一些或每個關節(jié)設置電動機、編碼器和控制器的結合。在替代方面中，在模塊(多個模塊)136內的部件可以被暴露，封裝，在一個密封的金屬外殼內封裝，在臂112的主體內封裝，在部分的金屬外殼或它們的組合內封裝。功率和通訊可以是通過電線和固定饋通、非接觸式磁性滑環(huán)、基于接觸的滑環(huán)、通過分離的軸承(多個軸承)、彎曲件或其它或它們的組合。熱沉可以是通過輻射冷卻，或通過對流和傳導，例如，其中冷卻介質通過饋通傳送；或者是靜止或者是旋轉。在可替代方面，一個或多個軸可以設置有饋通，例如，鐵磁流體或其它合適的密封。在可替代方面，可以提供例如與驅動器同心的或從驅動器偏移的更多連桿具有一個、多個或所有獨立的運動的軸。此外，可以設置更多或更少的冷卻，例如，其中可以不設置一個或多個熱電冷卻器或者可設置附加的熱電冷卻器。此外，可以設置熱泵以從臂或驅動器中的一個部分傳遞熱到另一個部分以用于耗散。
[0087]還參考圖18，示出了輸送設備的示意圖，具有旋轉和垂直驅動器，該驅動器具有饋通1812和旋轉熱饋通，例如相對于圖1所描述的。轉子1816具有兩個獨立的臂1818、1820通過相應的旋轉驅動器1822、1824被移動地安裝到其上。旋轉驅動器1822、1824相似地具有光聯(lián)接器1826、1828和熱聯(lián)接器1830、1832。在可替代的方面，可以設置更多或更少的臂，被直接或遠程地驅動的軸。在該實施例中，熱量通過一系列的關節(jié)以及通過一系列的熱聯(lián)接器所消散，分別是1830至1831以及1832至1831。在可替代的方面中，可以設置更多或更少的關節(jié)。例如，兩個或更多臂可以獨立地可操作于一個、一些或所有軸，其中每個臂可以具有相對于共軸同心驅動的主連桿或其它合適的布置。
[0088]還參考圖19，示出了示例系統(tǒng)400的框圖。系統(tǒng)400具有真空腔室402以及第一和第二傳輸裝置404、406。這里，傳輸裝置404是現行和旋轉驅動器的組合并且可以用于例如線性工具配置400中。還參考圖20，示出了系統(tǒng)410。系統(tǒng)410具有真空腔室412和傳輸裝置414、416、418、420。該所示的實施例僅僅是示例性的。因此，可以提供如所示的線性機器人、靜止的機器人或以其它方式具有更多或更少的軸的組合。例如，多個固定的機器人可設置在一個或更多傳輸腔室，被如所公開的具有單一或多軸線性穿梭結合特性服務。
[0089]還參考圖21，示出了系統(tǒng)400的橫截面。腔室402具有槽430、432，通過該槽插入和移除襯底。運輸或機器人驅動器具有驅動部分434和臂部分436，臂部分436可以具有如所公開的特征，或者可以是由驅動部分434所驅動的選擇順應裝配機器人臂(SCARA)型臂。還參考圖22，示出了系統(tǒng)400的局部橫截面圖。驅動器434被示出具有耦合到腔室402的地面的滑動部件440、442。在可替代的方面中，驅動器434可以被耦合到中間板或其它。部件440、442可以是傳統(tǒng)的線性滑軌或可替代地可以是磁懸浮的、非接觸式滑軌、有源、無源或其它。所示的實施例不需要饋通和/或輔助管束回路用于例如運動、冷卻或供電，在可替代的方面可以采用一個或多個饋通和/或輔助管束回路。滑軌440、442被耦合到基底或熱傳導板444。這里，驅動器434的發(fā)熱部件被熱沉到基底444。在可替代的方面，附加的發(fā)熱部件可以設置被熱沉到基底444或其它部件或完全沒有，例如，其中發(fā)熱部件可以通過輻射或以其它方式下沉到周圍環(huán)境中?；?4和安裝到其上的部件橫跨滑軌440、442以選擇性地訪問系統(tǒng)400的腔室402內的槽。功率和/或通信可以設置有感應聯(lián)接器446。這里，感應聯(lián)接器446可以具有耦合到腔室402的基底聯(lián)接器448以及耦合到板444的拾取裝置450。這里，基底聯(lián)接器448可以運行腔室402的全部或部分長度，拾取裝置450設置有電源和/或通信而不論驅動器434已經選擇性地橫跨的位置?？梢猿删€、并聯(lián)或以其它方式設置更多或更少的聯(lián)接器446，同時或獨立地或以其它方式服務于一個或多個驅動器?？商娲兀梢栽O置任何合適的聯(lián)接器，例如，如先前所描述的，或者例如，針對用于通信或其它的更短距離的基于彎曲件的聯(lián)接器。基底444被線性驅動模塊452所橫跨，該線性驅動模塊452具有固定壓板454，其被耦合到腔室402，例如耦合到腔室的長以服務于一個或多個驅動器和被耦合到基底444的沖頭(forcer) 456。在此，模塊452可以是任何合適的線性電驅動器，例如包括具有磁鐵的有源壓板或沒有磁鐵的無源壓板的無刷線性電動機或其它。驅動模塊452可以進一步具有可以是感應的、光學增量的、絕對的或以其它方式的位置檢測裝置。這里，讀頭可以與沖頭456或靠近沖頭456被封裝在一起，并且讀道可以靠近或與壓板454或腔室402被封裝?？梢詮陌惭b到基底444的熱沉458至安裝到腔室402的熱沉460傳輸熱，其中每個熱沉可以具有交錯的表面以形成輻射耦合并且其中熱沉460可以運行腔室402的長度。驅動器434具有可以產生熱的有源部件，例如電動機繞組、編碼器讀頭、制動器、控制器和放大器、光到工業(yè)以太網聯(lián)接器、整流器、功率調節(jié)器或任何合適的發(fā)熱部件或對熱敏感的部件。這樣的部件可以被熱耦合或熱沉到基底444，從而基底444可以經由聯(lián)接器458、460或以其它方式消散這種熱。這里，這樣的部件可以被封裝在一個外殼內，密封或部分封裝在外殼中，使得熱能可以通過這樣的外殼、灌封或其它合適的結構被傳輸或耦合到基底444。例如，沖頭456被直接熱沉到基底444。線性電動機456可以具有在固定壓板的磁鐵，或者可以具有如在美國專利號7，800，256中所描述的無磁鐵無源壓板，其在此通過引用將其整體并入本文。通過進一步的示例，驅動器434的旋轉和垂直電源元件可以被封裝并密封(例如，如圖所示或以其它方式)至基底444的熱沉。
[0090]在該示例性實施例中，示例性臂436可以是具有諸如條帶、滑輪或其它的無源部件，或諸如編碼器或電動機或其它的有源組件的SCARA臂。驅動器434的旋轉和垂直部分具有垂直驅動器462，例如導螺桿驅動器或其它，以及第一和第二旋轉驅動器464、466。螺桿470驅動被示為耦合到軸旋轉驅動器466的軸472的驅動器462的螺母468。軸472、472可操作地耦合至臂436，以允許垂直運動、旋轉運動和徑向運動。軸472、472通過抵抗旋轉的移動關節(jié)來可操作地耦合至驅動器466、464的軸476、478以允許與具有垂直運動的自由的轉矩傳遞，同時保持驅動器434的下部的有源部件相對于基底444固定。這里，驅動器462、464、466可以具有有源部件，諸如電動機繞組480、讀頭482、電子元件或組件484、制動繞組486或其它有源部件，如所述被熱沉到基底444。如前面所述，高速通信可以是通過聯(lián)接器446或可替代地光學地通過一個或多個光聯(lián)接器488、490，其中這樣的聯(lián)接器可與相應的在腔室402中的聯(lián)接器(多個聯(lián)接器)沿著運動的交叉軸界面結合。在可替代的方面，可以提供如本文所描述的模塊或部件的任何合適的組合。
[0091]現在參考圖23，示出了驅動器600在結合所公開的實施例的各方面的縮回位置的視圖。還參考圖24，示出了驅動器600在結合所公開的實施例的各方面的延伸位置的視圖。驅動器600具有四個徑向獨立地可移動的末端效應器602、604、606、608。此外，末端效應器602,606被線性地安裝到線性驅動器610并且末端效應器604、608被線性地安裝到線性驅動器612。線性驅動器601被安裝到旋轉驅動器614并且線性驅動器612被安裝到旋轉驅動616，其中旋轉驅動器614、616可獨立地旋轉。在此，兩個處理的襯底S可被拾取并且兩個未處理的襯底S’可以被放置在那里，例如，放置的襯底可以同時被放置在兩個獨立于彼此位置。在此，誤差校正可以立即并且彼此相獨立地被校正。
[0092]還參考圖25，示出了驅動器600的橫截面。每個線性驅動器610和612均具有分別被耦合到末端效應器602、606和604、608的兩個獨立的線性電動機驅動的驅動器。線性驅動器610、612和旋轉驅動器614、616可以提出如圖所示以及本文所公開的相對于所公開的實施例的其它方面的特征。在該示例實施例中，驅動器600包括在四個位置的線性電動機620。在該示例實施例中，驅動器600包括功率聯(lián)接器、通信聯(lián)接器、以及在四個位置的線性位置傳感器單元622。熱傳遞裝置624設置在四個位置上。旋轉驅動器626設置在兩個位置，包括位置編碼器以及功率和通信聯(lián)接器。提供了通信鏈路628。熱交換器630與熱出交換器632 —起被設置。
[0093]現在參考圖26-28，示出具有三個連桿臂機器人700、800的線性平臺的各種視圖，每一個連桿臂機器人具有兩個可獨立移動的末端效應器804。機器人700(800)被示出在具有處理腔室14和裝載鎖16的真空腔室715中。鎖16可以是單一裝載鎖或堆疊的裝載鎖?？商娲?，一個或多個裝載鎖可以被設置相鄰鎖16或以其它方式定位。在所示的實施例中，示出了 7個處理模塊14?？商娲?，可以設置更多或更少的處理模塊。處理模塊14可以處理單個晶片或多于一個的晶片，例如，利用圓盤傳送帶，層疊或批量的晶片或層疊依賴或獨立的處理模塊。利用示出的實施例，機器人700可以獨立地訪問模塊14、16，其中沿著線性平臺上的長度示出了三個相對的模塊對，具有在線性平臺的端部的相對的對?？商娲兀梢栽O置更多或更少的在端部或其它的相對的模塊?？商娲?，多于一個的平臺可以被連接在一起，例如，其中提供輸入晶片，其隨后被處理并通過多于一個平臺運輸并且通過輸入或在中間平臺的遠端或以其他方式退出。所示的雙末端效應器允許在每個模塊中的快速交換，例如其中一個末端效應器拾取處理的襯底并且另一個末端效應器之后放置一個未處理的襯底?？商娲?，可以設置單個末端效應器、多個末端效應器、批量末端效應器或其它合適的末端效應器。雖然不出了一個機器人700,可以設置多于一個的機器人,例如,在有更多相反的處理模塊需要訪問的地方或在所需的吞吐量決定額外的處理能力的地方。雖然示出了三個連桿機器人，可以設置諸如所公開的或以其它方式的任何合適的機器人。例如，可以設置雙臂機器人或具有更多或更少的連桿的機器人或具有旋轉和線性連桿以及關節(jié)的組合的機器人。還參考圖29-30，示出了具有三個連桿臂機器人802的線性平臺的各種視圖，該三個連桿臂機器人具有可相對與彼此被固定或者可以交替地被獨立地移動的雙末端效應器806。機器人802被示出在具有處理腔室的真空腔室中，該處理腔室具有兩個襯底在每個裝載鎖中被處理。鎖可以是支撐兩個襯底的單個裝載鎖或層疊裝載鎖?？商娲?，一個或多個負載鎖可以鄰近地設置或以其它方式定位。在所示的實施例中，示出了七個處理模塊?？商娲兀梢栽O置更多或更少的處理模塊。每個處理模塊可以處理兩個晶片或多于兩個的晶片，例如，利用圓盤傳送帶，層疊或批量的晶片或層疊依賴或獨立的處理模塊。利用示出的實施例，機器人802可以獨立地訪問模塊，其中沿著線性平臺上的長度示出了三個相對的模塊對，具有在線性平臺的端部的相對的對?？商娲?，可以相對的、在端部或以其它方式設置更多或更少的模塊。可替代地，多于一個的平臺可以被連接在一起，例如，其中提供輸入晶片，其隨后被處理并通過多于一個平臺運輸并且通過輸入或在中間平臺的遠端或以其他方式退出。所示的雙末端效應器允許在同一時間拾取或放置兩個襯底?？商娲兀梢栽O置附加的末端效應器用于在每個模塊中的快速交換，例如其中一個末端效應器拾取一對處理的襯底并且另一個末端效應器之后放置一對未處理的襯底?？商娲兀梢栽O置單個末端效應器、多個末端效應器、批量末端效應器或其它合適的末端效應器。雖然示出了一個機器人800，可以設置多于一個的機器人，例如，在有更多相反的處理模塊需要訪問的地方或在所需的吞吐量決定額外的處理能力的地方。雖然示出了三個連桿機器人，可以設置諸如所公開的或以其它方式的任何合適的機器人。例如，可以設置雙臂機器人或具有更多或更少的連桿的機器人或具有旋轉和線性連桿以及關節(jié)的組合的機器人。
[0094]在一種類型的示例性實施例中，提供包括框架的設備25，該框架包括至少三個構件，該至少三個構件包括形成可動臂和末端效應器26的至少兩個連桿22、24，其中末端效應器和連桿由可動關節(jié)連接，其中末端效應器被配置成支撐在其上的基本上平面的襯底；在框架上靠近關節(jié)的第一個關節(jié)的第一位置傳感器98或100，其中第一位置傳感器被配置成感應構件中的兩個構件相對與彼此的位置；以及在可動臂上的氣密外殼50,其中第一位置傳感器至少部分地被密封在氣密外殼中。
[0095]該設備可以進一步包括連接到框架的驅動器18，其中驅動器被配置成移動可動臂。該設備可以進一步包括真空腔室15，其中框架位于真空腔室中，并且驅動器通過在真空腔室中的壁延伸。該設備可以進一步包括在驅動器的熱傳遞系統(tǒng)(例如參見圖8)，其中熱傳遞系統(tǒng)被配置成從可動臂將熱傳遞到從可動臂間隔開的距離。該設備可以進一步包括連接到驅動器和/或第一位置傳感器的控制器52和/或54。第一位置傳感器可以從驅動器間隔開。第一位置傳感器可以包括位置檢測編碼器。該設備可以進一步包括在框架上靠近關節(jié)中的第二個關節(jié)的第二位置傳感器，其中第二位置傳感器被配置成感應構件中的兩個構件相對與彼此的位置。該設備可以進一步包括在框架上的電動致動器48，至少部分地位于氣密外殼50中或第二密封外殼中。第一位置傳感器可以是光編碼器，并且光纖構件73B可以從第一位置傳感器延伸穿過氣密外殼50。該設備可以進一步包括在框架上并被連接到光編碼器的控制器52，其中控制器52至少部分地位于氣密外殼50中或第二密封外殼中。氣密外殼可以至少部分地由框架的連桿22、24中的一個連桿所形成。該設備可以進一步包括穿過氣密外殼延伸的至少一個電導體73C。
[0096]熱傳遞系統(tǒng)可以包括連接到驅動器的第一構件1840的第一熱傳遞構件146以及第二熱傳遞構件144，其中第二熱傳遞構件144相對于第一熱傳遞構件被放置以接收來自第一熱傳遞構件的熱，并且其中隨著驅動器的第一構件1840被移動,第一熱傳遞構件146可相對于第二熱傳遞構件移動。
[0097]熱傳遞系統(tǒng)可以包括第一對熱傳遞構件1830 ;以及隔開的第二對熱傳遞構件1832，其中第一對熱傳遞構件1830包括連接到驅動器1844的第一構件的第一熱傳遞構件1842以及第二熱傳遞構件1846，其中第二熱傳遞構件1846相對于第一熱傳遞構件1842被放置以接收來自第一熱傳遞構件1842的熱，并且其中隨著驅動器的第一構件1844被移動，第一熱傳遞構件1842可相對于第二熱傳遞構件移動,其中第二對熱傳遞構件1832包括連接到驅動器的第二構件1850的第三熱傳遞構件1848以及第四熱傳遞構件1852，其中第四熱傳遞構件1852相對于第三熱傳遞構件1848被放置以接收來自第三熱傳遞構件1848的熱，并且其中隨著驅動器的第二構件1850被移動，第三熱傳遞構件1848可相對于第四熱傳遞構件1852移動。熱傳遞系統(tǒng)可以進一步包括第三對熱傳遞構件，其包括連接到驅動器的第三構件1840的第五熱傳遞構件146以及第六熱傳遞構件144，其中第六熱傳遞構件144相對于第五熱傳遞構件146被放置以接收來自第五熱傳遞構件146的熱，并且其中隨著驅動器的第三構件1840被移動，第五熱傳遞構件146可相對于第六熱傳遞構件144移動。第二和第四熱傳遞構件1846、1852可以被支撐在驅動器的第三構件1840上。該設備可以是適于移動在真空腔室中在末端效應器上的平面襯底的平面襯底移動機器人。
[0098]可以提供設備12的另一示例實施例，包括電氣裝置48和/或52和/或100 ;在其上具有電氣裝置的框架25，其中框架包括至少三個構件，該至少三個構件包括形成可動臂和末端效應器26的至少兩個連桿22、24，其中末端效應器和連桿通過可動關節(jié)連接，其中末端效應器被配置成支撐在其上的基本上平面的襯底；連接到可動臂的驅動器18，其中驅動器被配置成移動可動臂；以及在驅動器的熱傳遞系統(tǒng)(例如參見圖8)，其中熱傳遞系統(tǒng)被配置成將熱從可動臂傳遞到從可動臂隔開的距離。
[0099]可以提供設備12的另一示例實施例，包括框架，該框架包括至少三個構件，該至少三個構件包括形成可動臂和末端效應器26的至少兩個連桿22、24，其中末端效應器和連桿通過可動關節(jié)被連接，其中末端效應器被配置成支撐在其上基本上平面的襯底；在框架上靠近關節(jié)的第一個關節(jié)的第一位置傳感器100，其中第一位置傳感器被配置成感應構件中的兩個構件相對于彼此的位置；以及連接到第一位置傳感器的通信鏈路73，其中通信鏈路被配置成從第一位置傳感器向從可動臂通過氣密外殼隔開的裝置發(fā)射信號。
[0100]術語“關節(jié)”應被視為一個廣義的術語。例如，關節(jié)可以是旋轉關節(jié)、棱柱關節(jié)或任何其它合適類型的關節(jié)。同樣地，術語“連桿”和“構件”應被認為是廣義的術語，包括連接在一起的多個元件?？梢蕴峁┤魏魏线m的連桿或構件。
[0101]應當理解的是，前面的描述僅是說明性的。各種替代和修改可以由本領域技術人員設計出來。例如，記載在各個從屬權利要求中的特征可以彼此以任何合適的組合(多個組合)相結合。此外，從上述的不同實施例的特征可以被選擇性地組合成一個新的實施例。因此，本說明書旨在涵蓋落入所附權利要求的范圍之內的所有這些替代、修改和變化。
【權利要求】
1.一種設備，包括: 框架，包括至少三個構件，所述至少三個構件包括至少兩個連桿，所述至少兩個連桿形成可動臂和末端效應器，其中所述末端效應器和所述連桿由可動關節(jié)所連接，其中所述末端效應器被配置成支撐其上的襯底； 第一位置傳感器，在所述框架上靠近所述關節(jié)的第一個關節(jié)，其中所述第一位置傳感器被配置成感應所述構件中的兩個構件相對于彼此的位置； 驅動器，被連接到所述框架，其中所述驅動器被配置成移動所述可動臂；以及 腔室，其中所述框架位于所述腔室中并且所述驅動器通過所述腔室中的壁延伸。
2.根據權利要求1所述的設備，進一步包括在所述可動臂上的氣密外殼，其中所述第一位置傳感器至少部分地被密封在所述氣密外殼中。
3.根據權利要求1所述的設備，其中所述腔室是真空腔室。
4.根據權利要求1所述的設備，進一步包括在所述驅動器的熱傳遞系統(tǒng)，其中所述熱傳遞系統(tǒng)被配置成將來自所述可動臂的熱傳遞至從所述可動臂間隔開的距離。
5.根據權利 要求1所述的設備，進一步包括連接到所述第一位置傳感器的控制器。
6.根據權利要求5所述的設備，其中所述第一位置傳感器從所述驅動器間隔開。
7.根據權利要求1所述的設備，其中所述第一位置傳感器包括位置檢測編碼器。
8.根據權利要求1所述的設備，進一步包括在所述框架上靠近所述關節(jié)中的第二個關節(jié)的第二位置傳感器，其中所述第二位置傳感器被配置成感應所述構件中的兩個構件相對于彼此的位置。
9.根據權利要求1所述的設備，進一步包括在所述框架上的至少部分地位于所述氣密外殼中或第二氣密外殼中的電動致動器。
10.根據權利要求1所述的設備，其中所述第一位置傳感器是光學編碼器，并且光纖構件從所述第一位置傳感器穿過所述氣密外殼延伸。
11.根據權利要求10所述的設備，進一步包括在所述框架上并且被連接到所述光學編碼器的控制器，其中所述控制器至少部分地位于所述氣密外殼中或第二密封外殼中。
12.根據權利要求1所述的設備，其中所述氣密外殼至少部分地由所述框架的所述連桿中的一個連桿形成。
13.根據權利要求1所述的設備，進一步包括至少一個穿過所述氣密外殼延伸的電導體。
14.根據權利要求4所述的設備，其中所述熱傳遞系統(tǒng)包括連接到所述驅動器的第一構件的第一熱傳遞構件以及第二熱傳遞構件，其中所述第二熱傳遞構件相對于所述第一熱傳遞構件被放置以接收來自所述第一熱傳遞構件的熱，并且其中隨著所述驅動器的所述第一構件被移動所述第一熱傳遞構件可相對于所述第二熱傳遞構件移動。
15.根據權利要求4所述的設備，其中所述熱傳遞系統(tǒng)包括: 第一對熱傳遞構件；以及 間隔開的第二對熱傳遞構件， 其中所述第一對熱傳遞構件包括連接到所述驅動器的第一構件的第一熱傳遞構件以及第二熱傳遞構件，其中所述第二熱傳遞構件相對于所述第一熱傳遞構件被放置以接收來自所述第一熱傳遞構件的熱，并且其中隨著所述驅動器的所述第一構件被移動所述第一熱傳遞構件可相對于所述第二熱傳遞構件移動， 其中所述第二對熱傳遞構件包括連接到所述驅動器的第二構件的第三熱傳遞構件以及第四熱傳遞構件，其中所述第四熱傳遞構件相對于所述第三熱傳遞構件被放置以接收來自所述第三熱傳遞構件的熱，并且其中隨著所述驅動器的所述第二構件被移動所述第三熱傳遞構件可相對于所述第四熱傳遞構件移動。
16.根據權利要求15所述的設備，其中所述熱傳遞系統(tǒng)進一步包括第三對熱傳遞構件，所述第三對熱傳遞構件包括連接到所述驅動器的第三構件的第五熱傳遞構件以及第六熱傳遞構件，其中所述第六熱傳遞構件相對于所述第五熱傳遞構件被放置以接收來自所述第五熱傳遞構件的熱，并且其中隨著所述驅動器的所述第三構件被移動所述第五熱傳遞構件可相對于所述第六熱傳遞構件移動。
17.根據權利要求15所述的設備，其中所述第二熱傳遞構件和所述第四熱傳遞構件被支撐在所述驅動器的所述第三構件上。
18.根據權利要求1所述的設備，其中所述設備是平面襯底移動機器人，適于移動在所述腔室中的在所述末端效應器上的平面襯底。
19.一種設備,包括: 電氣裝置； 框架，在所述框架上具有所述電氣裝置，其中所述框架包括至少三個構件，所述至少三個構件包括至少兩個連桿，所述至少兩個連桿形成可動臂和末端效應器，其中所述末端效應器和所述連桿由可動關節(jié)所連接，其中所述末端效應器被配置成支撐其上的襯底； 驅動器，被連接到所述可動臂，其中所述驅動器被配置成移動所述可動臂；以及 在所述驅動器處的熱傳遞系統(tǒng)，其中所述熱傳遞系統(tǒng)被配置成將來自所述可動臂的熱傳遞至從所述可動臂隔開的距離。
20.根據權利要求19所述的設備，其中所述熱傳遞系統(tǒng)包括連接到所述驅動器的第一構件的第一熱傳遞構件和第二熱傳遞構件，其中所述第二熱傳遞構件相對于所述第一熱傳遞構件被放置以接收來自所述第一熱傳遞構件的熱，并且其中隨著所述驅動器的所述第一構件被移動所述第一熱傳遞構件可相對于所述第二熱傳遞構件移動。
21.根據權利要求19所述的設備，其中所述熱傳遞系統(tǒng)包括: 第一對熱傳遞構件；以及 間隔開的第二對熱傳遞構件， 其中所述第一對熱傳遞構件包括連接到所述驅動器的第一構件的第一熱傳遞構件以及第二熱傳遞構件，其中所述第二熱傳遞構件相對于所述第一熱傳遞構件被放置以接收來自所述第一熱傳遞構件的熱，并且其中隨著所述驅動器的所述第一構件被移動所述第一熱傳遞構件可相對于所述第二熱傳遞構件移動， 其中所述第二對熱傳遞構件包括連接到所述驅動器的第二構件的第三熱傳遞構件以及第四熱傳遞構件，其中所述第四熱傳遞構件相對于所述第三熱傳遞構件被放置以接收來自所述第三熱傳遞構件的熱，并且其中隨著所述驅動器的所述第二構件被移動所述第三熱傳遞構件可相對于所述第四熱傳遞構件移動。
22.根據權利要求21所述的設備，其中所述熱傳遞系統(tǒng)進一步包括第三對熱傳遞構件，所述第三對熱傳遞構件包括連接到所述驅動器的第三構件的第五熱傳遞構件以及第六熱傳遞構件，其中所述第六熱傳遞構件相對于所述第五熱傳遞構件被放置以接收來自所述第五熱傳遞構件的熱，并且其中隨著所述驅動器的所述第三構件被移動所述第五熱傳遞構件可相對于所述第六熱傳遞構件移動。
23.根據權利要求21所述的設備，其中所述第二熱傳遞構件和所述第四熱傳遞構件被支撐在所述驅動器的所述第三構件上。
24.一種設備，包括: 框架，包括至少三個構件，所述至少三個構件包括至少兩個連桿，所述至少兩個連桿形成可動臂和末端效應器，其中所述末端效應器和所述連桿由可動關節(jié)連接，其中所述末端效應器被配置成支撐在其上的襯底； 第一位置傳感器，在框架上靠近所述關節(jié)的第一個關節(jié)，其中所述第一位置傳感器被配置成感應所述構件中的兩個構件相對于彼此的位置；以及 通信鏈路，連接到所述第一位置傳感器，其中所述通信鏈路被配置成向從所述可動臂通過氣密外殼隔開的裝置發(fā)送信號。
25.根據權利要求24所述的設備，其中所述通信鏈路經由至少一個中間控制器被連接到所述第一位置傳感器。
26.根據權利要求24所述的設備，其中所述氣密外殼在所述可動臂上，其中所述氣密外殼與所述可動臂一起移動，并且其中所述氣密外殼環(huán)繞所述第一位置傳感器。
27.根據權利要求26所述的設備，進一步包括在所述氣密外殼內的致動器。
28.根據權利要求26所述的設備，進一步包括在所述氣密外殼內的電氣控制單元。
29.根據權利要求24所述的設備，其中所述通信鏈路包括光纖構件。
30.根據權利要求24所述的設備，其中所述通信鏈路從所述氣密外殼內延伸，穿過密封件，進入包含所述可動臂的腔室中，并在另一密封件處離開所述腔室。
【文檔編號】B25J9/06GK103917337SQ201280054326
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2012年9月14日 優(yōu)先權日:2011年9月16日
【發(fā)明者】M·霍塞克, T·哈, C·霍夫邁斯特 申請人:柿子技術公司