CN115176337A - 机器人嵌入式视觉设备 - Google Patents

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CN115176337A CN202080068611.3A CN202080068611A CN115176337A CN 115176337 A CN115176337 A CN 115176337A CN 202080068611 A CN202080068611 A CN 202080068611A CN 115176337 A CN115176337 A CN 115176337A
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Abstract

一种基板运送设备包括：运送腔室；驱动区段；机械臂；具有相机的成像***，该相机通过驱动区段的安装接口安装在相对于运送腔室的预定位置中并且设置成对臂的一部分进行成像；以及控制器，其连接到成像***并且被构造成：利用相机来对移动到预定位置或移动到其中的臂进行成像，在臂配准成接近预定位置或在其中时，控制器实现对臂的第一图像的捕获，控制器被构造成：根据第一图像与臂的校准图像的比较，来计算臂的位置方差；以及确定改变臂的延伸位置的运动补偿因子。实现对第一图像的捕获的每个相机设置在安装接口的周界内部。

Description

机器人嵌入式视觉设备
相关申请的交叉引用
本申请是2019年7月30日提交的美国临时专利号62/880,521的非临时申请并且要求其权益，该专利申请的公开内容通过引用以其整体并入本文中。
技术领域
示例性实施例总体上涉及基板处理设备，且更特别地涉及基板运送设备。
背景技术
通常，半导体自动化在真空环境中操作，真空环境具有各种过程模块站（诸如，联接到或形成群集工具）所强加的未知的和高的温度变化。常规的半导体自动化设计（诸如，机器人设计）依赖于远离基板在空间中被搬运的位置定位的嵌入式位置反馈装置。例如，模拟或数字旋转或线性编码器被利用来检测马达致动器的位置，并且该信息用于经由操纵器的假设运动学模型来计算机器人末端执行器在空间中的预期位置。由于机械臂操作的环境（诸如，热效应）所强加的机械臂连杆的高尺寸可变性所致，可能不知道连杆和末端执行器的实际位置。
通常，已提出了用于基板搬运准确性的不同解决方案。作为示例，已在过程模块站处使用视觉***，以能够提供附加的位置反馈回路。也已提出其他类型的机器人位置感测（诸如，基于GPS的）作为一种不仅能在空间中定位机器人还能找到相应的过程模块站的方式。其他方法利用位于过程模块站的闸阀附近的反射式或穿透光束式激光传感器来校正晶圆/基板相对于末端执行器的偏移。这些解决方案可被称为具有热补偿的主动晶圆定心（AWC）。一些版本的AWC还补偿机械臂连杆的由于热效应所致的尺寸可变性，诸如在机械臂尺寸热变化时通过使用AWC传感器（诸如，设置在过程模块站或闸阀处）跟踪机械臂的末端执行器或腕部的特征。
上文注释的针对基板搬运精度的常规解决方案可能是有缺陷的，因为需要对例如群集工具（或其他处理装备构型）进行不期望的改变（例如，由于成本、停机时间等）以支持附加的位置或温度反馈信息。感测技术在侵蚀性环境（诸如，高温或腐蚀性气体）附近可能无法很好地工作。感测技术可能无法提供足够的信息来正确地预测热增长（或收缩）。
附图说明
在以下描述中，结合附图解释了所公开的实施例的前述方面和其他特征，其中：
图1A-1D是结合本公开的各方面的基板处理设备的示意性图示；
图2A-2E是根据本公开的各方面的运送臂的示意性图示；
图3是根据本公开的各方面的基板处理设备的一部分的示意性图示；
图4是根据本公开的各方面的基板处理设备的一部分的示意性图示；
图5是根据本公开的各方面的基板处理设备的一部分的示意性图示；
图6是根据本公开的各方面的基板处理设备的一部分的示意性图示；
图7是根据本公开的各方面的基板处理设备的基板运送件的示意性图示；
图8A是根据本公开的各方面的基板处理设备的基板运送件的示意性图示；
图8B是根据本公开的各方面的基板运送件的示例性目标的示意性图示；
图8C是根据本公开的各方面的基板处理设备的基板运送件的示意性图示；
图9是根据本公开的各方面的由于热效应所致的目标位置变换的示意性图示；
图10A是根据本公开的各方面的在基线条件下基板运送臂的运动学模型的示意性图示；
图10B是根据本公开的各方面的在非基线条件下基板运送臂的运动学模型的示意性图示；
图11是根据本公开的各方面的用于运动学模型校正的示例性示意控制器流程图；
图12是根据本公开的各方面的基板运送件的臂连杆扩展的示意性图示；
图13是根据本公开的各方面的用于机器学习热补偿模型的训练数据收集的示例性图示；
图14A和图14B是根据本公开的各方面的用于根据相机测量导出连杆长度扩展的示例性图示；
图15是根据所公开的实施例的一个或多个方面的基板运送设备的操作方法的流程图；以及
图16是根据所公开的实施例的一个或多个方面的基板运送设备的操作方法的流程图。
具体实施方式
图1A-1D图示了根据本公开的各方面的基板处理设备的示例性示意图。虽然将参考附图来描述本公开的各方面，但是应理解，本公开的各方面可以以许多种形式来体现。另外，可使用任何合适的尺寸、形状或类型的元件或材料。
高精度基板搬运的概念源于以下想法：尽管存在环境变化，仍能够在最小位置可变性内将基板放置在期望位置处。如下文将更详细描述的，本公开的各方面提供了一种（多种）设备和方法以改进在封闭或密封环境（诸如，在图1A-1D的基板处理设备或任何其他合适的基板处理装备/腔室中发现的封闭或密封环境）内的基板运送放置准确性。本公开的各方面提供了一种独立的解决方案，该解决方案采用基于视觉的（和/或其他非接触式）感测***，而不需要对基板处理设备及其腔室进行修改。本公开的各方面提供了对空间中的基板运送设备位置（例如，操纵器或末端执行器的位置）的高准确性反馈和热补偿，而不改变或修改基板处理设备的结构，不向真空环境添加电子设备，并且对基板运送设备臂和/或操纵器机械设计的影响最小或没有影响。
根据本公开的各方面，基板运送设备的基于视觉的传感器***设置在/位于处理***的大气侧（例如，在基板运送设备的臂在其中操作的真空腔室/环境外部）上，以测量基板运送设备的臂上的至少一个点或目标的位置，其中臂的连杆处于空间中的一个或多个臂连杆位置中。臂连杆的一个示例性位置是机器人顶部中心姿势（或臂的完全缩回位置/取向）或臂的任何其他合适的预定姿势。机器人顶部中心姿势（或其他预定的臂姿势）在制造臂时被校准或设定（例如，诸如在马达编码器的原始位置或归零位置处）。
基于视觉的传感器***在转移腔室的基线温度下对臂上的所述至少一个点或目标进行成像，以建立参考位置和温度（例如，基线测量值）。在臂操作并且转移腔室内的温度相对于基线测量值改变时，可以用新的测量值来更新臂运动学，以便为在基板运送设备的控制器内运行的机器人运动学模型提供准确的调整。本公开提供的基于视觉的传感器***不会干涉基板运送设备的臂或客户的半导体制造过程。
参考图1A和图1B，示出了根据所公开的实施例的各方面的处理设备，诸如例如半导体工具站11090。虽然在图中示出了半导体工具11090，但本文中描述的所公开的实施例的各方面可以应用于采用机器人操纵器的任何工具站或应用。在此示例中，工具11090被示为群集工具，然而，所公开的实施例的各方面可应用于任何合适的工具站，诸如例如线性工具站，诸如在图1C和图1D中示出以及在2013年3月19日提交的题为“Linearly DistributedSemiconductor Workpiece Processing Tool（线性分布的半导体工件处理工具）”的美国专利申请号8,398,355中描述的那样，该专利申请的公开内容通过引用以其整体并入本文中。工具站11090通常包括大气前端11000、真空装载锁11010和真空后端11020。在其他方面中，工具站可具有任何合适的构型。前端11000、装载锁11010和后端11020中的每一者的部件可连接到控制器11091，该控制器可以是任何合适的控制架构的一部分，诸如例如群集架构控制器。控制***可为闭环控制器，其具有主控制器、群集控制器和自主远程控制器，诸如2011年3月8日提交的标题为“Scalable Motion Control System（可扩展的运动控制***）”的美国专利号7,904,182中公开的那些，该专利的公开内容通过引用以其整体并入本文中。在其他方面中，可利用任何合适的控制器和/或控制***。控制器11091包括任何合适的存储器和（一个或多个）处理器，存储器和（一个或多个）处理器包括非暂时性程序代码，该非暂时性程序代码用于操作本文中描述的处理设备，以实现基板处理设备的基板保持站的自动基板定心和/或自动定位并向基板运送设备示教基板保持站的位置，如本文中描述的。例如，在一个方面中，控制器11091包括嵌入式基板定位命令（例如，用于确定基板和基板运送设备的末端执行器之间的偏心率）。在一个方面中，基板定位命令可以是嵌入式拾取/放置命令，其将基板以及基板被保持在其上的末端执行器移动经过或通过一个或多个自动基板定心传感器。控制器被构造成确定基板的中心和末端执行器的参考位置、以及确定基板相对于末端执行器的参考位置的偏心率。在一个方面中，控制器被构造成接收对应于基板运送设备/机器人的末端执行器和/或运送臂的一个或多个特征的检测信号、以及确定基板运送设备或基板运送设备的部件由于例如处理模块内的温度所致的热膨胀或收缩。
如可实现的，并且如本文中描述的，在一个方面中，基板站位于其中具有真空压力环境的过程模块内部，并且本文中描述的自动示教发生在该过程模块中。在一个方面中，真空压力是高真空，诸如10-5托或以下。在一个方面中，本文中描述的自动定心和/或示教发生在位于例如过程模块内的基板站特征内，该过程模块处于过程安全状态（例如，用于处理基板）。用于处理基板的过程安全状态是过程模块的一种条件，在这种条件下，过程模块被密封处于准备将过程真空或大气引入到过程模块中的清洁状态或处于准备将生产晶圆引入到过程模块中的状态。
在一个方面中，前端11000通常包括装载端口模块11005和微环境11060，诸如例如装备前端模块（EFEM）。装载端口模块11005可以是开箱器/装载器至工具标准（BOLTS）接口，这些接口符合用于300 mm的装载端口、前开口或底部开口箱/舱和盒的SEMI标准E15.1、E47.1、E62、E19.5或E1.9。在其他方面中，装载端口模块可被构造为200 mm晶圆或450 mm晶圆接口或者任何其他合适的基板接口，诸如例如，更大或更小的晶圆或用于平坦面板显示器的平坦面板。虽然在图1A中示出了两个装载端口模块11005，但是在其他方面中，任何合适数量的装载端口模块都可结合到前端11000中。装载端口模块11005可被构造成从高架运送***、自动引导车辆、人员引导车辆、轨道引导车辆或从任何其他合适的运送方法来接收基板载体或盒11050。装载端口模块11005可通过装载端口11040与微环境11060对接。在一个方面中，装载端口11040允许基板在基板盒11050和微环境11060之间通过。
在一个方面中，微环境11060通常包括任何合适的转移机器人11013，该转移机器人结合了本文中描述的所公开的实施例的一个或多个方面。在一个方面中，机器人11013可以是轨道安装式机器人，诸如例如在美国专利6,002,840中描述的轨道安装式机器人，该专利的公开内容通过引用以其整体并入本文中，或在其他方面中，该机器人可以是具有任何合适构型的任何其他合适的运送机器人。微环境11060可提供受控制的清洁区以供基板在多个装载端口模块之间转移。
真空装载锁11010可位于微环境11060和后端11020之间并且连接到这两者。再次注意，如本文中使用的术语真空可表示在其中处理基板的高真空，诸如10-5托或以下。装载锁11010通常包括大气和真空槽阀。槽阀可提供环境隔离，该环境隔离被采用来在从大气前端装载基板之后排空装载锁、以及当用惰性气体（诸如，氮气）来对锁通气时维持运送腔室中的真空。在一个方面中，装载锁11010包括对齐器11011以用于将基板的基准点对齐到用于处理的期望位置。在其他方面中，真空装载锁可位于处理设备的任何合适的位置中，并且具有任何合适的构型和/或计量装备。
真空后端11020通常包括运送腔室11025、一个或多个处理站或模块11030、以及任何合适的转移机器人或设备11014。下文将描述转移机器人11014，并且它可位于运送腔室11025内以在装载锁11010和各种处理站11030之间运送基板。处理站11030可通过各种沉积、蚀刻或其他类型的过程在基板上操作，以在基板上形成电路或其他期望结构。典型的过程包括但不限于使用真空的薄膜过程，诸如等离子体蚀刻或其他蚀刻过程、化学气相沉积（CVD）、等离子体气相沉积（PVD）、注入（诸如，离子注入）、计量、快速热处理（RTP）、干条式原子层沉积（ALD）、氧化/扩散、形成氮化物、真空光刻术、磊晶（EPI）、引线接合器和蒸发、或其他使用真空压力的薄膜过程。处理站11030连接到运送腔室11025以允许基板从运送腔室11025传递到处理站11030，且反之亦然。在一个方面中，装载端口模块11005和装载端口11040基本上直接联接到真空后端11020，使得安装在装载端口上的盒11050基本上直接（例如，在一个方面中，至少省略了微环境11060，而在其他方面中，还省略了真空装载锁11010，使得以与真空装载锁11010的方式类似的方式将盒11050抽空降压到真空）与转移腔室11025的真空环境和/或处理站11030的处理真空（例如，处理真空和/或真空环境在处理站11030与盒11050之间延伸并且是共同的）对接。
现在参考图1C，示出了线性基板处理***2010的示意性平面图，其中工具接口区段2012安装到运送腔室模块3018，使得接口区段2012大致面向（例如，向内）运送腔室3018的纵向轴线X但自其偏移。运送腔室模块3018可通过将其他运送腔室模块3018A、3018I、3018J附接到接口2050、2060、2070而沿任何合适的方向延伸，如在先前通过引用并入本文中的美国专利号8,398,355中描述的那样。每个运送腔室模块3018、3019A、3018I、3018J包括任何合适的基板运送件2080（基板运送件可包括本文中描述的所公开的实施例的一个或多个方面），以用于遍及处理***2010运送基板以及将基板运送进出例如处理模块PM（在一个方面中，处理模块PM基本上类似于上文描述的处理站11030）。如可认识到的，每个腔室模块可能够保持隔离的或受控制的大气（例如，N2、清洁空气、真空）。
参考图1D，示出了诸如可沿着线性运送腔室416的纵向轴线X得到的示例性处理工具410的示意性立面图。在图1D中示出的所公开的实施例的方面中，工具接口区段12可代表性地连接到运送腔室416。在这方面中，接口区段12可限定工具运送腔室416的一端。如图1D中所见，运送腔室416可具有例如在与接口站12相对的一端处的另一个工件进入/离开站412。在其他方面中，可提供用于***工件/从运送腔室中移除工件的其他进入/离开站。在一个方面中，接口区段12和进入/离开站412可允许装载工件以及从工具卸下工件。在其他方面中，可从一端将工件装载到工具中并从另一端移除工件。在一个方面中，运送腔室416可具有一个或多个转移腔室模块18B、18i。每个腔室模块可能够保持隔离的或受控制的大气（例如，N2、清洁空气、真空）。如前文所注释的，运送腔室模块18B、18i、装载锁模块56A、56和形成图1D中所示的运送腔室416的工件站的构型/布置仅是示例性的，并且在其他方面中，运送腔室可具有设置成任何期望的模块化布置的更多或更少的模块。在所示的方面中，站412可为装载锁。在其他方面中，装载锁模块可位于端部进入/离开站（类似于站412）之间，或者邻接的运送腔室模块（类似于模块18i）可被构造成操作为装载锁。
如前文还注释的，运送腔室模块18B、18i具有位于其中的一个或多个对应的运送设备26B、26i，运送设备可包括本文中描述的所公开的实施例的一个或多个方面。相应的运送腔室模块18B、18i的运送设备26B、26i可协作，以在运送腔室中提供线性分布式工件运送***。在这方面，运送设备26B（运送设备可基本上类似于图1A和图1B中图示的群集工具的运送设备11013、11014）可具有一般的SCARA臂构型（不过在其他方面中，运送臂可具有任何其他期望的布置，诸如例如如图2B中所示的线性滑动臂214或者具有任何合适的臂连杆机构的其他合适的臂）。臂连杆机构的合适示例可以在例如以下各者中找到：2009年8月25日授权的美国专利号7,578,649、1998年8月18日授权的美国专利号5,794,487、2011年5月24日授权的美国专利号7,946,800、2002年11月26日授权的美国专利号6,485,250、2011年2月22日授权的美国专利号7,891,935、2013年4月16日授权的美国专利号8,419,341、以及2011年11月10日提交的题为“Dual Arm Robot（双臂机器人）”的美国专利申请号13/293,717和2013年9月5日提交的题为"Linear Vacuum Robot with Z Motion and Articulated Arm（具有Z轴运动和铰接臂的线性真空机器人）”的美国专利申请号13/861,693，以上各者的公开内容全部通过引用以其整体并入本文中。在所公开的实施例的各方面中，所述至少一个转移臂可源自：常规的SCARA（选择性柔顺的铰接式机械臂）类型设计，其包括上臂、带驱动型前臂和带约束型末端执行器；或者伸缩臂或任何其他合适的臂设计。转移臂的合适示例可以在例如以下各者中找到：2008年5月8日提交的标题为”Substrate TransportApparatus with Multiple Movable Arms Utilizing a Mechanical Switch Mechanism（利用机械切换机构的多个可移动臂的基板传送设备）”的美国专利申请号12/117,415、以及2010年1月19日授权的美国专利号7,648,327，以上各者的公开内容通过引用以其整体并入本文中。转移臂的操作可彼此独立（例如，每个臂的延伸/缩回独立于其他臂），可通过无效运动（lost motion）开关来操作，或者可以以任何合适的方式可操作地链接使得臂共享至少一条共同的驱动轴线。在再其他方面中，运送臂可具有任何其他期望的布置，诸如蛙腿臂216（图2A）构型、跳蛙臂217（图2D）构型、双对称臂218（图2C）构型等。在另一个方面中，参考图2E，转移臂219包括至少第一铰接式臂219A和第二铰接式臂219B，其中每个臂219A、219B包括末端执行器219E，该末端执行器被构造成在共同的转移平面中并排保持至少两个基板S1、S2（末端执行器219E的每个基板保持位置共享共同的驱动器以用于拾取和放置基板S1、S2），其中基板S1、S2之间的间距DX对应于并排的基板保持位置之间的固定间距。运送臂的合适示例可以在以下各者中找到：2001年5月15日授权的美国专利6,231,297、1993年1月19日授权的美国专利5,180,276、2002年10月15日授权的美国专利6,464,448、2001年5月1日授权的美国专利6,224,319、1995年9月5日授权的美国专利5,447,409、2009年8月25日授权的美国专利7,578,649、1998年8月18日授权的美国专利5,794,487、2011年5月24日授权的美国专利7,946,800、2002年11月26日授权的美国专利6,485,250、2011年2月22日授权的美国专利7,891,935、以及2011年11月10日提交的题为“Dual Arm Robot（双臂机器人）”的美国专利申请号13/293,717和2011年10月11日提交的题为”Coaxial Drive VacuumRobot（同轴驱动真空机器人）”的美国专利申请号13/270,844，以上各者的公开内容全部通过引用以其整体并入本文中。在一个方面中，所公开的实施例的各方面结合到线性运送梭（诸如，在例如美国专利号8,293,066和7,988,398中描述的那些线性运送梭，这些专利的公开内容通过引用以其整体并入本文中）的运送臂中。
在图1D中所示的所公开实施例的方面中，运送设备26B的臂可布置成提供可被称为快速交换布置的布置，该快速交换布置允许进行运送以从拾取/放置位置快速交换晶圆（例如，从基板保持位置拾取晶圆，且然后将晶圆立即放置到同一个基板保持位置）。运送臂26B可具有任何合适的驱动区段（例如，同轴布置的驱动轴、并排的驱动轴、水平地相邻的马达、竖直地堆叠的马达等），以用于向每个臂提供任何合适数量的自由度（例如，绕肩部和肘部关节的独立旋转以及Z轴线运动）。如图1M中所见，在这方面中，模块56A、56、30i可填隙式地位于转移腔室模块18B、18i之间，并且可限定合适的处理模块、（一个或多个）装载锁、（一个或多个）缓冲站、（一个或多个）计量站或任何其他期望的（一个或多个）站。例如，填隙式模块（诸如，装载锁56A、56和工件站30i）可各自具有静止的工件支撑件/搁架56S1、56S2、30S1、30S2，这些工件支撑件/搁架可与运送臂协作以沿着运送腔室的线性轴线X穿过运送腔室的长度实现工件的运送。举例来说，（一个或多个）工件可通过接口区段12装载到运送腔室416中。可利用接口区段的运送臂15将所述（一个或多个）工件定位在装载锁模块56A的（一个或多个）支撑件上。装载锁模块56A中的（一个或多个）工件可通过模块18B中的运送臂26B在装载锁模块56A和装载锁模块56之间移动，并且以类似和连续的方式利用臂26i（在模块18i中）在装载锁56和工件站30i之间移动、以及利用模块18i中的臂26i在站30i和站412之间移动。该过程可整个或部分地逆转，以沿相反方向移动（一个或多个）工件。因此，在一个方面中，工件可沿着轴线X而沿任何方向移动以及沿着运送腔室移动到任何位置，并且可被装载到与运送腔室连通的任何期望的模块（处理或在其他方面）或从任何期望的模块上卸下。在其他方面中，可不在运送腔室模块18B、18i之间提供具有静止的工件支撑件或搁架的填隙式运送腔室模块。在这种方面中，邻接的运送腔室模块的运送臂可直接从末端执行器或一个运送臂接过工件后带到另一个运送臂的末端执行器，以使工件移动通过运送腔室。处理站模块可通过各种沉积、蚀刻或其他类型的过程在基板上操作，以在基板上形成电路或其他期望的结构。处理站模块连接到运送腔室模块以允许基板从运送腔室传递到处理站，且反之亦然。在美国专利号 8,398,355中描述了具有与图1D中所描绘的处理设备类似的一般特征的处理工具的合适示例，该专利先前通过引用以其整体并入本文中。
参考图3，将把基板运送设备2300（诸如，上文描述的那些基板运送设备）描述为具有至少一个多连杆或SCARA臂2300A，然而，本公开的这方面同样适用于任何合适的运送臂，诸如上文描述的那些运送臂并且包括但不限于跳蛙臂构型、双对称臂构型与铰接式腕部构型。通常，运送设备2300包括SCARA臂2300A（通常被称为臂2300A），该SCARA臂具有上臂23201、前臂23202、基板保持器或末端执行器23203（其上具有基板保持站）、以及驱动区段23204。控制器11091可连接到运送设备2300，以根据需要移动SCARA臂2300A的臂区段。在其他方面中，臂组件可具有任何其他期望的一般SCARA构型。例如，组件可具有多个前臂和/或多个基板保持器。
基板保持器23203通过轴组件23754在运送设备2300的腕部23755处可旋转地连接到前臂23202。基板保持器23203可通过支撑轴23698可旋转地连接到前臂23202。在一个方面中，基板保持器23203可以是叉状末端执行器。基板保持器23203可具有主动式机械或被动式边缘夹持。在其他方面中，基板保持器23202可以是具有真空吸盘的桨式末端执行器。前臂23202通过同轴的轴组件23675在运送设备2300的肘部23646处可旋转连接到上臂23201。基板保持器23203具有预定中心，其中末端执行器被构造成保持基板，使得基板的中心与末端执行器预定中心重合，以用于在基板处理设备（诸如，本文中描述的那些基板处理设备）内运送基板。上臂23201在肩部23652处可旋转地连接到驱动区段23204。在这方面中，上臂23201和前臂23202具有相等长度，但在其他方面中，上臂23201的长度例如可短于前臂23202，或反之亦然。
在所示的方面中，驱动区段23204可具有外壳体23634H，该外壳体容纳同轴的轴组件23660以及三个马达23662、23664、23666或驱动轴线，每个马达具有相应的编码器570、571、572以用于确定例如相应定子23678a-23678c的旋转位置（以及联接到定子的相应驱动轴23668a-23668c）。在其他方面中，驱动区段可具有多于或少于三个的马达。驱动轴组件23660具有三个驱动轴23668a、23668b、23668c。在其他方面中，可提供多于或少于三个的驱动轴。第一马达23662包括定子23678a和连接到内轴23668a的转子23680a。第二马达23662包括定子23678b和连接到中间轴23668b的转子23680b。第三马达23666包括定子23678c和连接到外轴23668c的转子23680c。三个定子23678a、23678b、23678c在沿着壳体的不同竖直高度或位置处静止地附接到壳体23634H。在这方面中，第一定子23678a是底部定子，第二定子23678b是中间定子，且第三定子23678c是顶部定子。每个定子通常包括电磁线圈。三个轴23668a、23668b和23668c布置为同轴的轴。三个转子23680a、23680b、23680c优选地包括永久磁体，但可替代地包括不具有永久磁体的磁感应转子。套筒23663位于转子23680和定子23678之间，以允许运送设备2300可在真空环境中使用，其中驱动轴组件23660位于真空环境中，且定子23678位于真空环境外部。然而，如果运送设备2300仅旨在用于大气环境中，则不需要提供套筒23663。
第一轴23668a是内轴并从底部定子23678a延伸。内轴具有与底部定子23678a对齐的第一转子23680a。中间轴23668b从中间定子23678b向上延伸。中间轴具有与第二定子23678b对齐的第二转子23680b。外轴23668c从顶部定子23678c向上延伸。外轴具有与上部定子23678c对齐的第三转子23680c。绕轴23668和壳体23634H提供了各种轴承，以允许每个轴可相对于彼此以及相对于壳体23634H独立地旋转。每个轴23668可设置有合适的位置传感器（例如，诸如相应的编码器570-572），以向控制器11091发信号通知轴23668相对于彼此和/或相对于壳体23634H的旋转位置。可使用任何合适的传感器，诸如光学或感应传感器。
外轴23668c固定地连接到上臂23201，使得轴23668c和上臂23201作为一个单元绕轴线Z1一起旋转。中间轴23668b连接到上臂23201中的第一传动装置23620，并且内轴23668a连接到上臂23201中的第二传动装置23610，如图23中所示。第一传动装置23620优选地包括驱动滑轮23622、惰滑轮23624、以及驱动缆线或皮带23626。驱动滑轮23622固定地安装到中间轴23668b的顶部并通过驱动皮带23626连接到惰滑轮23624。惰滑轮23624固定地安装到同轴的轴组件23675的内轴23672底部，该轴组件将前臂23202连接到上臂23201。在上臂23201中的第二传动装置23610优选地包括驱动滑轮23612、惰滑轮23614、以及驱动皮带或缆线23616。驱动滑轮23612固定地安装到驱动区段23204中的同轴的轴组件23660的内轴23668a顶部。惰滑轮23614固定地安装到同轴的轴组件的外轴23674底部，该轴组件将前臂23202连接到上臂23201。驱动皮带23616将驱动滑轮23612连接到惰滑轮23614。第一传动装置23626的惰滑轮23624与驱动滑轮23622之间的直径比率（例如，滑轮比率）、以及第二传动装置23610的惰滑轮23614与驱动滑轮23612之间的直径比率可以是任何合适的驱动比率（诸如，本文中描述的那些驱动比率）。驱动皮带23616、23626被构造成使相应的惰滑轮23614、23624沿与对应的驱动滑轮23612、23622相同的方向旋转（例如，驱动滑轮23612、23622的顺时针旋转引起惰滑轮23614、23624的顺时针旋转）。
将前臂23202连接到上臂23201的同轴的轴组件23675通过合适的轴承从上臂23201被可旋转地支撑，这些轴承允许轴组件的外轴23674和内轴23672绕轴线Z2相对于彼此以及相对于上臂23201旋转。同轴的轴组件23675的外轴23674固定地安装到前臂23202，使得轴23674和前臂23202作为一个单元绕Z2一起旋转。当上臂23201中的第二传动装置23610的惰滑轮23614通过驱动区段23204的内轴23668a进行旋转时，前臂23202绕轴线Z2旋转。因此，驱动区段23204的内轴23668a用于使前臂23202相对于上臂23201独立地旋转。
同轴的轴组件的内轴23672固定地附接到前臂23202中的第三传动装置23752的驱动滑轮23753。在前臂23202中的第三传动装置23752优选地包括驱动滑轮23753、惰滑轮23750、以及驱动皮带或缆线23751。惰滑轮23750固定地安装到轴23698。驱动皮带23751将驱动滑轮23753连接到惰滑轮23750。轴23698通过合适的轴承从前臂23202被可旋转地支撑，这些轴承允许轴23698绕轴线Z3相对于前臂23202旋转。在这方面中，第三传动装置23752的惰滑轮23750和驱动滑轮23753之间的直径比率是任何合适的驱动比率（诸如，本文中描述的那些驱动比率）。驱动皮带23751被构造成使惰滑轮23750沿与驱动滑轮23753相同的方向旋转（例如，驱动滑轮23753的顺时针旋转引起惰滑轮23750的顺时针旋转）。
轴23698固定地安装到基板保持器23203。因此，轴23698和基板保持器23203作为一个单元绕轴线Z3一起旋转。当第三传动装置23752的惰滑轮23750通过驱动滑轮23753旋转时，基板保持器23203绕轴线Z3旋转。驱动滑轮23753进而由同轴的轴组件23675的内轴23672旋转。当上臂23201中的第一传动装置23626的惰滑轮23624通过驱动区段23204的中间轴23268b进行旋转时，内轴23672旋转。因此，基板保持器23203可相对于前臂23202和上臂23201绕轴线Z3独立地旋转。
参考图4，在一个方面中，运送设备2300可包括两个SCARA臂25155A、25155B，这两个SCARA臂基本上类似于臂2300A。例如，每个SCARA臂25155A、25155B包括上臂连杆25155UA、25155UB、前臂连杆25155FA、25155FB、以及末端执行器25155EA、25155EB。在这方面中，末端执行器25155EA、25155EB从动于上臂，但在其他方面中，末端执行器可被独立地驱动。臂25155A、25155B被示为三个连杆SCARA臂，并且可同轴地联接到驱动区段23204，并且可竖直地堆叠在彼此的顶部上以允许独立的theta运动（使用例如四轴线驱动-见驱动轴23668d）或联接的theta运动（使用例如三轴线驱动），其中联接的theta运动是机械臂作为一个单元绕肩部Z1轴的旋转而基本上无延伸或缩回。每个臂25155A、25155B由一对马达驱动，并且可具有任何合适的驱动滑轮布置。在一个方面中，出于非限制性的示例性目的，每个臂的肩部滑轮、肘部滑轮和腕部滑轮之间的直径比率可为1:1:2比率或2:1:2比率。为延伸使用例如1:1:2比率的每个臂，该对马达中的每个马达沿基本上相等且相反的方向旋转。为延伸使用例如2:1:2比率的每个臂，肩部滑轮保持基本上固定（例如，基本上不旋转），并且使联接到上臂的马达旋转以延伸该臂。theta运动是通过使马达沿相同方向基本上以相同速度旋转来控制的。在末端执行器处于相同平面上的情况下，臂中的每一个相对于彼此的theta运动是有限的，然而，如果这些臂一起移动，则这些臂可以在theta方面无限地移动。如可实现的，当每个臂独立于其他臂被驱动时（诸如，当使用四轴线驱动时），在末端执行器不处于相同平面上的情况下，每个臂可以在theta方面无限地移动。
参考图5，驱动区段23204被示为联接到真空腔室599（诸如，本文中描述的基板处理设备的任何合适的运送腔室）的真空腔室壁500。应注意，虽然描述了真空腔室，但腔室599可在其中具有任何合适的处理环境。在此，驱动区段23204包括与真空腔室壁500密封地联接的安装接口510，以便形成基本上将真空腔室599内的真空环境与包围真空腔室599外部的大气环境隔离（或密封）的隔离屏障。例如，安装接口510将驱动区段23204安装到真空腔室599并形成周界，该周界将在该周界外部上的真空腔室599内部与在该周界510P内部上的真空腔室599外部分离。应注意，机械臂2300A的延伸和缩回是相对于位于周界510P内部的肩部轴线Z1而言的。在此，驱动区段23204的至少一部分设置在大气环境内。安装接口510被构造成使得安装接口510的一部分511暴露于真空环境且安装接口510的另一部分512设置到大气环境。
还参考图6，运送设备2300被图示为具有安装在真空腔室599内部的臂2300A。如上文描述的，臂2300A在臂2300A的远端处包括被构造成将基板支撑在其上的末端执行器23203。臂2300A可操作地连接到驱动区段23204，该驱动区段利用至少一条独立驱动轴线（如上文描述的）沿径向方向R产生至少臂运动（见例如图7），从而使臂2300A延伸和缩回以及使末端执行器23203沿该径向方向R从缩回位置（例如，如例如图7中所图示的机器人顶部中心姿势）移动到延伸位置。运送设备2300包括具有至少一个成像传感器601的成像***600，所述至少一个成像传感器通过安装接口510安装在相对于真空腔室599的预定位置中并且设置成以便对臂2300A的至少一部分进行成像。在机械臂2300A延伸的情况下，每个成像传感器601相对于机械臂2300A末端执行器23203的远侧位置定位成接近肩部轴线。在一个方面中，成像传感器601设置在传感器壳体610中或以其他方式联接到该传感器壳体，该传感器壳体包括窗口605，成像传感器601视场延伸穿过该窗口进入真空腔室599内部中。窗口605可由玻璃或其他合适的透明材料构建，并且可取决于要由控制器11091接收的基于视觉的信息的类型加以选择（例如，窗口提供允许由成像传感器检测到的波长传输并在真空和大气环境之间行进的光学性质）。在一个方面中，窗口605透明度可形成透镜（即，具有一体式透镜状形状），该透镜被构造成进行以下各者中的一者或多者：聚焦（例如，在真空腔室599内部和/或运送机器人的特定部分上）成像传感器601视场、放大成像传感器601视场、以及改变成像传感器601视场的方向以便观看到真空腔室599内部的各个/不同部分，或在其他方面至少部分地限定成像传感器601的视场和成像特性。在其他方面中，窗口605可被构造成接收透镜（即，透镜可联接到窗口），其中联接到窗口605的透镜被构造成进行以下各者中的一者或多者：聚焦成像传感器601视场、放大成像传感器601视场、以及以与上文描述的方式类似的方式改变成像传感器601视场的方向（例如，透镜可以是广角透镜，其可相对于窗口605固定或具有可变/可调整的观看特性，其中透镜调整***可设置在真空腔室外部的窗口605上）。窗口605被构造成跨真空腔室599内的真空环境和真空腔室599外部的大气环境之间的压力差形成边界。窗口605可与安装接口510的孔口606对齐，并且传感器壳体610和/或窗口605被密封而在安装接口510的暴露于大气环境的部分512上与安装接口510隔绝。在一个方面中，窗口605（以及孔口606）的尺寸不受成像传感器601的孔口尺寸的限制，使得窗口可大于成像传感器601孔口以提供进入真空腔室599中的不受限制的成像传感器601视场。在其他方面中，窗口605以及窗口605的透明度相对于安装接口510是尺寸过大的，并且成像传感器601具有孔口，使得窗口605设定真空腔室599内的成像传感器视场（例如，设定为宽视场或具有任何合适尺寸的视场）。在再其他方面中，可省略传感器壳体610，诸如在窗口605通过窗口夹环615或由任何合适材料（诸如例如，乙缩醛均聚物树脂）构建的其他合适的紧固件而被保持抵靠安装接口510的安装部分512的情况下。成像传感器601可以是任何合适的成像传感器，诸如CCD或CMOS传感器、红外传感器和/或红外相机，其安装到安装接口510或在其他方面以任何合适的方式定位成使得成像传感器601视场延伸穿过窗口605和孔口606进入真空腔室599内部中。
控制器11091可通信地连接到成像***600（例如，通过合适的有线和/或无线连接），并且被构造成：利用成像传感器601来对臂2300A的至少一部分（或设置在臂2300A上的一组一个或多个标记的至少一部分，如本文中描述的）进行成像，该臂移动到由所述至少一条独立驱动轴线限定的预定可重复位置/姿势或移动到其中（例如，机器人顶部中心姿势或其他预定姿势）；或在其他方面中，利用成像传感器601来对机械臂2300A的所述至少一部分（或臂上的一组一个或多个标记的至少一部分，如本文中描述的）进行成像，该机械臂沿着由所述至少一条独立驱动轴线限定的路径移动到预定位置或移动到其中。控制器被构造成：根据第一或后续图像与机械臂2300A的所述至少一部分或者多连杆机械臂2300A上的该组一个或多个标记701-702（如本文中描述）的至少一部分的校准图像的比较，来计算该机械臂2300A的所述至少一部分或者多连杆机械臂2300A的末端执行器23203的基板保持站的位置方差；以及根据该位置方差来确定改变机械臂2300A的延伸位置的运动补偿因子，其中，实现对第一或后续图像的捕获的每个成像传感器601-603设置在安装接口510的周界内部。在第一或后续图像中捕获的该组一个或多个标记701-702的所述至少一部分决定了末端执行器23203的基板保持站的位置方差。由该控制器根据第一或后续图像与机械臂2300A的所述至少一部分的校准图像的比较而计算出的位置方差包括沿径向方向的位置方差分量以及沿与径向方向成非零交叉角的方向的另一个方差分量，并且运动补偿因子沿该径向方向和沿该成角度方向中的至少一者改变机械臂2300A的延伸位置（至少见本文中描述的图10A和图10B）。在第一或后续图像中捕获的机械臂2300A的所述至少一部分包括其上具有基板的末端执行器23203，具有基板的该末端执行器23203在第一或后续图像中进行成像，并且控制器11091以一种方式确定基板相对于该末端执行器的预定基板保持位置的偏心率，该方式与2019年1月25日提交的题为"Automatic wafer centering method andapparatus（自动晶圆定心方法和设备）”的美国专利申请号16/257,595中描述的方式类似，该专利申请的公开内容通过引用以其整体并入本文中。
在臂2300A配准成接近预定可重复位置或在其中、或者接近预定位置或在其中时，控制器实现对臂2300A的至少一部分的第一图像的捕获。臂2300A的配准可在将臂2300A安装到所述至少一条独立驱动轴线时发生，其中所述至少一条驱动轴线处于预定取向中，使得所述至少一条驱动轴线的（一个或多个）编码器570-572（也见图5）处于原始位置或归零位置处（例如，原始位置或归零位置是自其测量所述至少一条驱动轴线的旋转度（和臂延伸）的位置）。如上文描述的，在一个方面中，所述至少一条驱动轴线的这个原始位置或归零位置对应于机器人顶部中心姿势。如本文中将进一步描述，通过简单参考图7，机械臂2300A的至少一个连杆具有描述位置相对于预定平面的线性和旋转特性的特征，其中，控制器11091基于利用成像***捕获的该特征的图像来配准位置的线性和旋转特性。在一个方面中，相对于径向（延伸/缩回）方向描述或以其他方式特征化臂位置或多连杆机械臂2300A的至少一个连杆的线性和旋转特性两者的特征包括臂2300A上的一组一个或多个目标或标记701-702，这些目标或标记由成像感测器601成像以确定臂2300A上的热效应和其他效应。在臂2300A配准时（在预定配准/校准温度下），成像传感器601对臂2300A和（一个或多个）目标701-702进行成像，以校准臂2300A并确定臂2300A的基线测量值（例如，在可被称为校准图像的图像中）。
应注意，如果臂2300A被移除并替换为不同臂，则可通过以下方式简化对该不同臂的校准：在所述至少一条驱动轴线处于原始位置或归零位置处的情况下，对该不同臂的（一个或多个）目标进行成像，以及将该不同臂的图像与校准图像进行比较。因而，成像传感器601可以被预校准到驱动区段23204/臂2300A，并且基本上与驱动区段23204安装作为一个单元模块。尽管本文中关于解决由于例如热效应所致对运送臂造成的影响来描述本公开的各方面，但是本公开的各方面也可被采用来监测臂连杆的温度，诸如通过包括如上所述的代替或结合成像传感器601的非接触式热传感器（例如，红外传感器、红外相机等），这些非接触式热传感器以本文中描述的方式通过安装接口/凸缘510来安装，而不侵入到真空腔室599的过程环境中。
参考图7，图示了示例性成像传感器601（或其他合适的（一个或多个）传感器）位置。在图7中，存在以本文中描述的方式联接到安装接口510的三个成像传感器601-603。在所示的示例性位置处，三个成像传感器601-603可被采用来测量臂2300A上的利用任何合适的目标来识别的点/位置。例如，还参考图8A和图8B，目标700-702可位于沿着臂2300A的任何合适的（一个或多个）位置处，诸如沿着上臂22301、前臂23202、以及末端执行器23203。例如，目标700可设置在上臂23201上。目标701可设置在前臂23202的腕部轴承位置处（例如，在将末端执行器23203联接到前臂23202的腕部的旋转轴线处）。目标702可设置在末端执行器23203的腕部板23203P上。目标700-702设置在臂上，并且被构造成以便当由（一个或多个）成像传感器601-603中的一个或多个进行成像时，提供相应臂连杆沿着空间中的预定义平面（例如，诸如基板运送平面或臂连杆在其中操作的平面）的相应位置和取向。目标700-702通过机加工/蚀刻/雕刻过程而嵌入到臂2300A的相应连杆中，或者以任何合适方式联接到臂2300A。
如可以在图8B中所见，目标700-702可具有任何合适的构型，诸如十字构型700A、圆形构型700B、以及双十字准线构型700C。目标700-702可被构造成使得当相应臂连杆扩展和收缩时，当例如与基线测量值进行比较时，成像***600可检测到目标700-702的形状的可识别变化（例如，伸长或缩短）。例如，还参考图16，臂2300A移动到预定可重复位置中，例如在（完全）缩回的机器人顶部中心姿势（或其他预定位置–见图7、图8A和图8C）中（图16，框1601）。当处于预定可重复位置中时，成像感测器601进行成像，并且控制器11091捕获臂2300A上的目标700-704的至少后续图像（图16，框1602和1603）。将该后续图像与校准图像进行比较（图16，框1604）。基于这两个图像的比较来确定位置方差（图16，框1605）。
在其他方面中，与基线测量值相比，在相应的成像传感器601-603视场中的目标700-704的位置可改变。控制器11091可识别出/检测到目标700-702的形状或位置的这种变化并确定臂连杆的热膨胀/收缩，以用于修改臂2300A的受控制移动以便拾取和放置基板。可同时抑或在不同时间测量一个或多个目标位置的测量值。例如，参考图8A和图8C，由于臂运动学所致，也许不可能同时获得所有的目标测量值。然而，可以在不同臂位置处测量测量值，以适应臂2300A的机构和/或运动限制（比较图8A和图8C，其中臂2300A延伸以测量位于腕部轴承位置处的目标701）。对于其中这些测量值用于总体末端执行器23203位置的热膨胀补偿的应用，可在不同时间进行从不同位置的测量，其中从臂2300A上的不同位置进行的测量之间的时间间隔被限制为臂/晶圆热***的时间常数的分数。
为了在空间中（例如，在臂处理环境内）跟踪准确的臂位置，控制器11091可采用成像***600来获得信息，以实现跟踪臂2300A中相对于参考或基线测量值的变化。在已知的（一个或多个）位置处（例如，由合适的位置反馈装置（诸如，编码器570-572之类）报告）和（一个或多个）条件下（例如，诸如环境温度），参考或基线可以被限定为测量值（例如，图像和/或温度）。例如，参考图5，编码器570-572可以是旋转（或其他合适）编码器，其向控制器11091提供每个臂驱动轴23668a-23668c的绝对位置。仅出于示例性目的，在室温下，臂可位于如图7中指示的位置处。在图7中所示的臂2300A位置中以及测量的环境温度条件下，驱动轴编码器位置与由成像传感器600-602记录的目标图像独特地相关，如所指示的，这些成像传感器与上臂23201和末端执行器23203重叠。控制器11091将这些图像用作“参考或基线测量值”。由于臂2300A被使用一段时间并执行高温晶圆搬运操作，因此臂2300A和末端执行器23203温度将上升，且结果连杆长度将相对于参考或基线条件而改变。控制器11091被构造成（例如，被编程为）当驱动轴23668a-23668c位置到达预定义参考位置时激活（一个或多个）成像传感器601-603以捕获目标700-702的图像。由于臂2300A热膨胀，目标700-702在图像内的位置和/或目标700-702的形状将在位置和/或取向方面改变。
还参考图9，控制器11091被构造成计算“新”或后续图像901中的目标700-702相对于参考/基线图像902的平移、变形、和/或旋转的量，如分别由向量DP和旋转Rz指示的。可针对每个目标700-702执行平移、变形和/或旋转的量的计算，该量可以由其相应的成像传感器测量。根据本公开的各方面，可以由控制器11091（诸如，由控制器11091的运动学解析器11091K（见图1A））采用由位于臂2300A中/上的每个目标“i”报告的每种测量可变形性的量DPi和Rzi，以计算基板运送设备2300的更精确的运动学模型（当与不考虑臂2300A的热效应的运动学模型相比时）。还参考图10A、图10B和图11，图示了基于热效应的运动学模型的示例性修改。在此示例中，图示了2连杆臂，但在其他方面中，机械臂可具有多于或少于两个的连杆。在此，每个臂连杆（例如，诸如上臂23201和前臂23202）经受相对于参考环境温度的热膨胀。图10A图示了运动学模型（例如，臂长度L1、L2；臂角度θ1、θ2等），该运动学模型由控制器11091在没有热膨胀的情况下采用（例如，基线运动学模型）。图10B图示了在热膨胀下的运动学模型（例如，其中dL1和dL2代表相应臂连杆相较于（over）基线尺寸的长度变化，并且DP1、DP2代表上臂23201和前臂23202的目标700、704的位置变化）。如利用控制器11091基于来自成像***600的信息所确定的目标DP1、DP2的位置变化被用来估计连杆热膨胀dL1和dL2，使得运动学模型可以被校正以更好地确定空间中的臂位置。例如，参考图11，控制器11091被构造有补偿算法1100，该补偿算法使用例如L1、L2、θ1、θ2、DP1和DP2作为输入来确定dL1和dL2并产生校正后的运动学模型1101以补偿臂2300A上的热效应。控制器11091在运动控制算法1102中采用校正后的运动学模型1101来产生臂2300A移动以用于在基板处理***（诸如，本文中描述的那些基板处理***）的基板保持位置处拾取和放置基板。
参考图12，将更详细描述对臂2300A中由于热膨胀所致的变化的示例性确定。如上文描述的，目标700-704各自具有如下的构型，即，例如在由成像***600感测到至少一个目标700-704时，该构型决定了SCARA臂连杆23201、23202、23203长度的（一个或多个）离散方差ΔLi和滑轮效应的（一个或多个）离散方差ΔVi（由于每个相应SCARA臂连杆23201、23202、23203的温度变化所致）。例如，所述至少一个目标700-704设置在SCARA臂2300A上，使得成像***600在预定位置处检测目标（例如，在一个方面中，随着SCARA臂2300的径向运动实时检测）。在此，目标700-704确定每个不同SCARA臂连杆23201、23202、23203的不同离散方差（例如，ΔLi）（由于在每个SCARA臂连杆23201、23202、23203处的不同温度变化ΔTi所致）中的每一者之间的区别，并因此区别性地应用相应的不同离散方差以确定相应的滑轮方差ΔVi以及对应于SCARA臂的方差的非线性效应（贡献）。离散方差可以利用对应比例或扩展因子（KS(i)）以一种方式表达为将方差与预定基准（datum）参考（例如，参考温度TREF和参考温度下的初始连杆长度Li）相关，该方式与2016年7月13日提交的题为“On the flyautomatic wafer centering method and apparatus（实时自动晶圆定心方法和设备）”的美国专利申请号15/209,497（该专利申请的公开内容通过引用以其整体并入本文中）中描述的方式类似。
目标700-704的构型对于区别具有上臂连杆23201、前臂连杆23202和末端执行器23203的3连杆SCARA臂2300A是决定性的（或按照上文那样，在离散方差中的每一个之间决定性区别），但在其他方面中，目标700-704可以具有用于决定性区别n连杆臂（例如，具有任何合适数量的臂连杆的臂）的任何合适的构型。目标700-704的构型对于从感测目标700-704的位置中区别不同的离散方差（ΔLi、ΔVi）或（一个或多个）扩展因子KS(i)是决定性的，如下文关于等式[1]-[4]更详细描述的。
在一个方面中，控制器11091（或控制器的运动学解析器11091K）被构造成根据对至少目标700-704的检测来确定与每个臂连杆23201、23202、23203相应的不同离散方差ΔLi、以及在这些不同离散方差之间进行区别来确定从肩部轴线Z1到末端执行器23203的参考位置EEC（即，晶圆/末端执行器中心位置）的SCARA臂方差（例如，取决于所使用的坐标系的ΔX、ΔY或R、θ）。如前文所注释的，在将方差表达为对应于每个臂连杆23201、23202、23203的扩展因子KS(i)的情况下，控制器11091被构造成根据对目标的检测来确定每个对应臂连杆23201、23202、23203的不同扩展因子KS(i)之间的离散关系、在不同的对应臂连杆23201、23202、23203的不同扩展因子KS(i)之间进行区别来确定到末端执行器23203的参考位置EEC的方差。换句话说，控制器包括运动学效应解析器，该运动学效应解析器被构造成根据由成像***600对至少一个目标700-704的检测来确定所确定的比例因子KS(i)和每个不同离散方差ΔLi（与SCARA臂2300A的每个不同臂连杆23201、23202、23203相应）之间的离散关系，从而随着SCARA臂2300A的径向运动实时确定SCARA臂的方差。根据对所述至少一个目标700-704的检测，控制器11091被构造成在由成像***600的相应的成像传感器601扫描一遍SCARA臂2300中确定SCARA臂2300A的方差ΔX、ΔY。进一步地，控制器11091（或运动学解析器11091K）被构造成解析由于温度变化ΔTi所致的相应滑轮（见例如图3的滑轮）的非线性运动学效应ΔVi，从而在相应滑轮的不同的相应非线性运动学效应ΔVi（由于臂关节或滑轮轴线Z1、Z2、Z3处的温度不同所致）之间进行区别。可将对应于非线性运动学效应ΔVi的滑轮方差表达为在每个相应臂连杆23201、23202、23203的相对端处的滑轮之间的滑轮驱动比率。
参考图12，出于示例性目的和方便性，运送设备被图示为具有单个SCARA臂，其中在SCARA臂2300A的上臂连杆23201和前臂连杆23202被图示为在参考温度TREF下具有相同的长度L，然而，在其他方面中，上臂连杆和前臂连杆可具有不相等的长度。在其他方面中，本公开的各方面可应用于任何合适的臂。进一步地，出于示例性目的和方便性，SCARA臂连杆由类似的材料构建，以便具有类似的热膨胀系数，但在其他方面中，臂连杆可由不同材料构建，以便具有不同的热膨胀系数。在一个方面中，仅出于示例性目的，上臂连杆23201与前臂连杆23202由相应的马达轴线驱动，而末端执行器23203从动于上臂连杆23201。图12中图示了在相同的马达位置下在热膨胀（该热膨胀臂以虚线描绘）之前和之后的SCARA臂2300A。SCARA臂的一般运动学可以写成：
在参考温度下：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
Figure DEST_PATH_IMAGE004
在温度升温和热膨胀之后：
Figure DEST_PATH_IMAGE006
Figure DEST_PATH_IMAGE008
其中：
Figure DEST_PATH_IMAGE010
Figure DEST_PATH_IMAGE012
并且G1与G2是上臂与肘部以及腕部与肘部的滑轮齿轮比率。
在校准温度TREF下，上臂连杆23201和前臂连杆23202各自具有长度L。在温度改变之后，将上臂连杆23201的长度表示为L1，且将前臂连杆23202的长度表示为长度L2。
在相同的马达位置处，假设上臂温度被改变ΔT1且前臂温度被改变了ΔT2，并且上臂连杆23201的热膨胀系数是α1且前臂连杆23020的热膨胀系数是α2，在热膨胀之后上臂长度L1和前臂长度L2为：
Figure DEST_PATH_IMAGE014
； [1]
Figure DEST_PATH_IMAGE016
； [2]
其中扩展因子被定义为：
Figure DEST_PATH_IMAGE018
； [3]
Figure DEST_PATH_IMAGE020
； [4]
由于温度是从末端执行器23203到SCARA臂2300A的肩部轴线Z1分布的（尤其是在温度增加到稳定状态期间），因此分布式温度改变了滑轮在SCARA臂关节处（例如，轴线Z1、Z2、Z3）的滑轮比率（由于这些滑轮以不同速率热膨胀所致）。滑轮的这种热膨胀将改变夹角和末端执行器取向。再次参考图27，产生了模拟的示例以示出滑轮驱动比率的变化对末端执行器中心EEC的影响（假设这些滑轮是处于不同温度下但是连杆长度不变）。
下表图示了SCARA臂2300A的滑轮的示例性滑轮驱动比率，其中识别滑轮的位置并且以通用测量单位代表直径。
位置 直径
UA肩部 2
UA肘部 1
FA肘部 1
FA腕部 2
对于SCARA臂2300A，肩部轴线Z1利用包括驱动比率为2:1的滑轮的传动装置连接到肘部轴线Z2，并且腕部轴线Z3利用包括驱动比率为2:1的滑轮的传动装置连接到肘部轴线Z2。
假设在肩部轴线Z1处的温度变化为ΔT1且在肘部轴线处的温度变化为ΔT2，并且α是臂连杆材料的热系数，可将肩部轴线Z1与肘部轴线Z2的滑轮比率表达为：
Figure DEST_PATH_IMAGE022
；
使用等式[3]和[4]：
Figure DEST_PATH_IMAGE024
； [5]
因此，在滑轮比率变化之后，角度为：
Figure DEST_PATH_IMAGE026
； [6]
假设在末端执行器上的温度变化为ΔT3，可将腕部轴线Z3和前臂轴线Z2之间的滑轮比率表达为：
Figure DEST_PATH_IMAGE028
；
并且可以将扩展因子定义为：
Figure DEST_PATH_IMAGE030
；
于是：
Figure DEST_PATH_IMAGE032
其中可以将末端执行器23203的角度变化表达为：
Figure DEST_PATH_IMAGE034
； [7]。
诸如上文描述的并在图11中图示的“补偿算法”可以作为分析推导或机器学习方法的结果来实施，其中可以在外部测量装置的辅助下实施训练网格（training grid），这些外部测量装置可以准确地监测在空间中的实际机器人末端执行器位置。图13示出了关于获得训练网格数据以开发用于机械臂误差补偿的基于机器学习的模型的示例。给定环境条件和可用的测量值，可以针对各种输入条件利用外部装置1300（例如，诸如相机或其他合适的传感器）来测量实际末端执行器位置，以便提供数据来正确地训练基于机器学习的模型。
在另一个方面中，图14A和图14B示出了关于如何根据成像传感器测量值DP1、DP2来计算上臂230201和前臂23202的连杆热膨胀的分析推导的示例。应注意，分析推导可采用所计算的连杆热膨胀dL1和dL2来校正机器人运动学模型，以准确地确定机器人末端执行器在空间中的位置。
现在参考图15，将描述本公开的各方面的示例性操作。在一个方面中，方法1300包括：提供基板运送设备（诸如，上文描述的那些基板运送设备）的运送腔室（诸如，上文描述的那些运送腔室）（图15，框1301）。运送腔室具有基板运送开口125OP，该基板运送开口与基板站模块（诸如，真空腔室或其他合适的基板保持位置）连通。该方法进一步包括：提供具有连接到运送腔室的安装凸缘或接口安装件510的驱动区段23204（图15，框1302），并且该驱动区段具有限定至少一条独立驱动轴线的马达（诸如，本文中描述的那些马达），该安装凸缘510将驱动区段23204安装到运送腔室并形成周界，该周界将在该周界外部上的运送腔室内部与在该周界内部上的运送腔室外部分离。方法1300进一步包括：提供具有安装在运送腔室内部的末端执行器23203的机械臂2300A（图15，框1303）。机械臂2300A可操作地连接到驱动区段23204，该驱动区段利用所述至少一条独立驱动轴线沿径向方向R产生至少臂运动，从而使机械臂2300A延伸和缩回以及使末端执行器23203沿径向方向R从缩回位置移动到延伸位置。当机械臂2300A处于由所述至少一条独立驱动轴线限定的本文中描述的预定可重复位置中的一者处时，成像***600利用通过安装凸缘510安装的一个或多个成像传感器601-603对机械臂2300A的至少一部分进行成像（图15，框1304）。成像***600在安装接口510上安装在相对于运送腔室的预定位置中并且对机械臂2300A进行成像，该机械臂移动到预定可重复位置或移动到其中、或者移动到预定位置或移动到其中。在机械臂2300A配准成接近预定可重复位置或在其中、或者接近预定位置或在其中，控制器11091捕获机械臂2300A的至少一部分的后续图像（图15，框1305）。对于后续图像，根据后续图像与校准图像的比较来识别位置方差ΔPV（图15，框1306）以确定运动补偿因子，该运动补偿因子改变机械臂2300A的延伸位置，其中实现对第一图像的捕获的每个成像传感器设置在安装凸缘的周界内部，如上文描述的。
应注意，虽然关于正在缩回或处于缩回位置中的臂2300A描述了本公开的各方面，但本公开的各方面也可用于臂2300A的延伸。例如，臂2300A可具有在臂2300A的校准期间选择的可重复延伸位置。该可重复延伸位置可例如在处理模块中的基板保持位置中，该基板保持位置具有从驱动轴线编码器基准已知的预定旋转位置（轴线驱动器的θ旋转）。当编码器到达已知的预定旋转位置时，控制器11091从编码器接收信号以指示臂2300A处于可重复延伸位置中。一旦处于可重复延伸位置中，运动补偿就被确定为基本上类似于上文关于处于缩回位置中的臂2300A的运动补偿（即，捕获图像并将其与预编程的校准图像进行比较）。
根据本公开的一个或多个方面，一种基板运送设备包括：
运送腔室，其具有布置成用于与基板站模块连通的基板运送开口；
驱动区段，其具有连接到所述运送腔室的安装接口，并且具有限定至少一条独立驱动轴线的马达，所述安装接口将所述驱动区段安装到所述运送腔室并形成周界，所述周界将在所述周界外部上的所述运送腔室内部与在所述周界内部上的所述运送腔室外部分离；
机械臂，其安装在所述运送腔室内部，并在所述机械臂的远端处具有被构造成将基板支撑在其上的末端执行器，所述机械臂可操作地连接到所述驱动区段，所述驱动区段利用所述至少一条独立驱动轴线沿径向方向产生至少臂运动，从而使所述机械臂延伸和缩回以及使所述末端执行器沿所述径向方向从缩回位置移动到延伸位置；
具有相机的成像***，所述相机通过所述安装接口安装在相对于所述运送腔室的预定位置中并且设置成以便对所述机械臂的至少一部分进行成像；以及
控制器，其可通信地连接到所述成像***并且被构造成：利用所述相机来对所述机械臂的所述至少一部分进行成像，所述机械臂沿着由所述至少一条独立驱动轴线限定的路径移动到所述预定位置或移动到其中，在所述机械臂配准成接近所述预定位置或在其中时，所述控制器实现对所述机械臂的所述至少一部分的第一图像的捕获，
其中，所述控制器被构造成：根据所述第一图像与所述机械臂的所述至少一部分的校准图像的比较，来计算所述机械臂的所述至少一部分的位置方差；以及根据所述位置方差来确定改变所述机械臂的所述延伸位置的运动补偿因子，其中，实现对所述第一图像的捕获的每个相机设置在所述安装接口的所述周界内部。
根据本公开的一个或多个方面，由所述控制器根据所述第一图像与所述机械臂的所述至少一部分的校准图像的所述比较而计算出的所述位置方差包括沿所述径向方向的位置方差分量以及沿与所述径向方向成非零交叉角的方向的另一个方差分量，并且所述运动补偿因子沿所述径向方向和沿成角度方向中的至少一者改变所述机械臂的所述延伸位置。
根据本公开的一个或多个方面，在所述第一图像中捕获的所述机械臂的所述至少一部分包括其上具有基板的所述末端执行器，具有基板的所述末端执行器在所述第一图像中成像，并且所述控制器确定基板相对于所述末端执行器的预定基板保持位置的偏心率。
根据本公开的一个或多个方面，所述机械臂的至少一个连杆具有描述位置相对于预定平面的线性和旋转特性的特征，其中，所述控制器基于利用所述成像***捕获的所述特征的图像来配准位置的所述线性和旋转特性。
根据本公开的一个或多个方面，所述机械臂相对于所述机械臂的肩部轴线延伸和缩回，所述肩部轴线位于所述周界内部上。
根据本公开的一个或多个方面，在所述机械臂延伸的情况下，每个相机相对于机械臂末端执行器的远侧位置定位成接近所述肩部轴线。
根据本公开的一个或多个方面，一种方法包括：
提供基板运送设备的运送腔室，所述运送腔室具有布置成用于与基板站模块连通的基板运送开口；
提供驱动区段，所述驱动区段具有连接到所述运送腔室的安装凸缘，并且具有限定至少一条独立驱动轴线的马达，所述安装凸缘将所述驱动区段安装到所述运送腔室并形成周界，所述周界将在所述周界外部上的所述运送腔室内部与在所述周界内部上的所述运送腔室外部分离；
提供机械臂，所述机械臂安装在所述运送腔室内部并在所述机械臂的远端处具有被构造成将基板支撑在其上的末端执行器，所述机械臂可操作地连接到所述驱动区段；
利用所述至少一条独立驱动轴线沿径向方向产生至少机械臂运动，从而使所述机械臂延伸和缩回以及使所述末端执行器沿所述径向方向从缩回位置移动到延伸位置；
利用成像***的通过所述安装凸缘安装在相对于所述运送腔室的预定位置中的相机，来对所述机械臂的至少一部分进行成像，所述机械臂沿着由所述至少一条独立驱动轴线限定的路径移动到由所述至少一条独立驱动轴线限定的所述预定位置或移动到其中；
在所述机械臂配准成接近所述预定位置或在其中时，利用可通信地连接到所述成像***的控制器来捕获所述机械臂的所述至少一部分的第一图像；以及
利用所述控制器进行：根据所述第一图像与所述机械臂的所述至少一部分的校准图像的比较，来计算所述机械臂的所述至少一部分的位置方差；以及根据所述位置方差来确定改变所述机械臂的所述延伸位置的运动补偿因子，其中，实现对所述第一图像的捕获的每个相机设置在所述安装凸缘的所述周界内部。
根据本公开的一个或多个方面，所述方法进一步包括：利用所述控制器根据所述第一图像与所述机械臂的所述至少一部分的校准图像的比较来计算所述位置方差包括比较沿所述径向方向的位置方差分量以及沿与所述径向方向成非零交叉角的方向的另一个方差分量，并且所述运动补偿因子沿所述径向方向和沿成角度方向中的至少一者改变所述机械臂的所述延伸位置。
根据本公开的一个或多个方面，在所述第一图像中捕获的所述机械臂的所述至少一部分包括其上具有基板的所述末端执行器，具有基板的所述末端执行器在所述第一图像中成像，所述方法进一步包括：利用所述控制器来确定基板相对于所述末端执行器的预定基板保持位置的偏心率。
根据本公开的一个或多个方面，所述机械臂的至少一个连杆具有描述位置相对于预定平面的线性和旋转特性的特征，所述方法进一步包括：利用所述控制器基于利用所述成像***捕获的所述特征的图像来配准位置的所述线性和旋转特性。
根据本公开的一个或多个方面，所述机械臂相对于所述机械臂的肩部轴线延伸和缩回，所述肩部轴线位于所述周界内部上。
根据本公开的一个或多个方面，在所述机械臂延伸的情况下，每个相机相对于机械臂末端执行器的远侧位置定位成接近所述肩部轴线。
根据本公开的一个或多个方面，一种基板运送设备包括：
运送腔室，其具有布置成用于与基板站模块连通的基板运送开口；
驱动区段，其具有连接到所述运送腔室的安装接口，并且具有限定至少一条独立驱动轴线的马达；
多连杆机械臂，其安装在所述运送腔室内部，并在所述多连杆机械臂的远端处具有被构造成将基板支撑在其上的末端执行器，所述多连杆机械臂可操作地连接到所述驱动区段，所述驱动区段利用所述至少一条独立驱动轴线沿径向方向产生至少臂运动，从而使所述多连杆机械臂延伸和缩回以及使所述末端执行器沿所述径向方向从缩回位置移动到延伸位置；
所述多连杆机械臂上的一组一个或多个标记，其相对于所述径向方向特征化所述多连杆机械臂的至少一个连杆的线性和旋转特性两者；
具有至少一个成像传感器的成像***，所述至少一个成像传感器通过所述安装接口安装在相对于所述运送腔室的预定位置中并且设置成以便对所述多连杆机械臂上的所述一组一个或多个标记的至少一部分进行成像；以及
控制器，其可通信地连接到所述成像***并且被构造成：利用所述至少一个成像传感器来对所述多连杆机械臂上的所述一组一个或多个标记的所述至少一部分进行成像，所述多连杆机械臂沿着由所述至少一条独立驱动轴线限定的路径移动到所述预定位置或移动到其中，在所述多连杆机械臂配准成接近所述预定位置或在其中时，所述控制器实现对所述多连杆机械臂上的所述一组一个或多个标记的所述至少一部分的第一图像的捕获，
其中，所述控制器被构造成：根据所述第一图像与所述多连杆机械臂上的所述一组一个或多个标记的所述至少一部分的校准图像的比较，来计算所述多连杆机械臂的所述末端执行器的基板保持站的位置方差；以及根据所述位置方差来确定改变所述多连杆机械臂的所述延伸位置的运动补偿因子，其中，实现对所述第一图像的捕获的所述至少一个成像传感器中的每一个设置在所述安装接口的所述周界内部。
根据本公开的一个或多个方面，所述安装接口将所述驱动区段安装到所述运送腔室并形成周界，所述周界将在所述周界外部上的所述运送腔室内部与在所述周界内部上的所述运送腔室外部分离。
根据本公开的一个或多个方面，在所述第一图像中捕获的所述一组一个或多个标记的所述至少一部分决定了所述末端执行器的所述基板保持站的所述位置方差。
根据本公开的一个或多个方面，由所述控制器根据所述第一图像与所述多连杆机械臂上的所述一组一个或多个标记的所述至少一部分的校准图像的比较而计算出的所述位置方差包括沿所述径向方向的位置方差分量以及沿与所述径向方向成非零交叉角的方向的另一个方差分量，并且所述运动补偿因子沿所述径向方向和沿成角度方向中的至少一者改变所述多连杆机械臂的延伸位置。
根据本公开的一个或多个方面，在所述第一图像中捕获的所述多连杆机械臂上的所述一组一个或多个标记的所述至少一部分包括其上具有基板的所述末端执行器，具有基板的所述末端执行器在所述第一图像中成像，并且所述控制器确定基板相对于所述末端执行器的预定基板保持位置的偏心率。
根据本公开的一个或多个方面，所述多连杆机械臂上的所述一组一个或多个标记描述位置相对于预定平面的线性和旋转特性，其中，所述控制器基于利用所述成像***捕获的所述一组一个或多个标记的图像来配准位置的所述线性和旋转特性。
根据本公开的一个或多个方面，所述多连杆机械臂相对于所述多连杆机械臂的肩部轴线延伸和缩回，所述肩部轴线位于所述周界内部上。
根据本公开的一个或多个方面，在所述多连杆机械臂延伸的情况下，所述至少一个成像传感器中的每一个相对于机械臂末端执行器的远侧位置定位成接近所述肩部轴线。
根据本公开的一个或多个方面，一种方法包括：
提供基板运送设备的运送腔室，所述运送腔室具有布置成用于与基板站模块连通的基板运送开口；
提供驱动区段，所述驱动区段具有连接到所述运送腔室的安装凸缘，并且具有限定至少一条独立驱动轴线的马达；
提供多连杆机械臂，所述多连杆机械臂安装在所述运送腔室内部并在所述多连杆机械臂的远端处具有被构造成将基板支撑在其上的末端执行器，所述多连杆机械臂可操作地连接到所述驱动区段；
利用所述至少一条独立驱动轴线沿径向方向产生至少多连杆机械臂运动，从而使所述多连杆机械臂延伸和缩回以及使所述末端执行器沿所述径向方向从缩回位置移动到延伸位置；
提供所述多连杆机械臂上的一组一个或多个标记，所述一组一个或多个标记相对于所述径向方向特征化所述多连杆机械臂的至少一个连杆的线性和旋转特性两者；
利用成像***的通过所述安装凸缘安装在相对于所述运送腔室的预定位置中的至少一个成像传感器，来对所述多连杆机械臂的所述一组一个或多个标记的至少一部分进行成像，所述多连杆机械臂沿着由所述至少一条独立驱动轴线限定的路径移动到所述预定位置或移动到其中；
在所述多连杆机械臂配准成接近所述预定位置或在其中时，利用可通信地连接到所述成像***的控制器来捕获所述多连杆机械臂上的所述一组一个或多个标记的所述至少一部分的第一图像；以及
利用所述控制器进行：根据所述第一图像与所述多连杆机械臂上的所述一组一个或多个标记的所述至少一部分的校准图像的比较，来计算所述多连杆机械臂的所述至少一部分的位置方差；以及根据所述位置方差来确定改变所述多连杆机械臂的所述延伸位置的运动补偿因子，其中，实现对所述第一图像的捕获的所述至少一个成像传感器中的每一个设置在所述安装凸缘的所述周界内部。
根据本公开的一个或多个方面，所述安装凸缘将所述驱动区段安装到所述运送腔室并形成周界，所述周界将在所述周界外部上的所述运送腔室内部与在所述周界内部上的所述运送腔室外部分离。
根据本公开的一个或多个方面，在所述第一图像中捕获的所述一组一个或多个标记的所述至少一部分决定了所述末端执行器的所述基板保持站的所述位置方差。
根据本公开的一个或多个方面，所述方法进一步包括：利用所述控制器根据所述第一图像与所述多连杆机械臂上的所述一组一个或多个标记的所述至少一部分的校准图像的比较来计算所述位置方差包括比较沿所述径向方向的位置方差分量以及沿与所述径向方向成非零交叉角的方向的另一个方差分量，并且所述运动补偿因子沿所述径向方向和沿成角度方向中的至少一者改变所述多连杆机械臂的延伸位置。
根据本公开的一个或多个方面，在所述第一图像中捕获的所述多连杆机械臂上的所述一组一个或多个标记的所述至少一部分包括其上具有基板的末端执行器，具有基板的所述末端执行器在所述第一图像中成像，所述方法进一步包括：利用所述控制器来确定基板相对于所述末端执行器的预定基板保持位置的偏心率。
根据本公开的一个或多个方面，所述多连杆机械臂上的所述一组一个或多个标记描述位置相对于预定平面的线性和旋转特性，所述方法进一步包括：利用所述控制器基于利用所述成像***捕获的所述一组一个或多个标记的图像来配准位置的所述线性和旋转特性。
根据本公开的一个或多个方面，所述多连杆机械臂相对于所述多连杆机械臂的肩部轴线延伸和缩回，所述肩部轴线位于所述周界内部上。
根据本公开的一个或多个方面，在所述多连杆机械臂延伸的情况下，所述至少一个成像传感器中的每一个相对于机械臂末端执行器的远侧位置定位成接近所述肩部轴线。
应理解，前述描述仅仅说明本公开的各方面。在不脱离本公开的各方面的情况下，本领域技术人员可以设计各种替代方案和修改。因此，本公开的各方面旨在涵盖落入任何所附权利要求的范围内的所有这种替代方案、修改以及变化。进一步地，仅仅在互相不同的从属或独立权利要求中叙述不同的特征这一事实并不指示无法有利地使用这些特征的组合，这种组合仍在本公开的各方面的范围内。

Claims (28)

1.一种基板运送设备，其包括：
运送腔室，其具有布置成用于与基板站模块连通的基板运送开口；
驱动区段，其具有连接到所述运送腔室的安装接口，并且具有限定至少一条独立驱动轴线的马达，所述安装接口将所述驱动区段安装到所述运送腔室并形成周界，所述周界将在所述周界外部上的所述运送腔室内部与在所述周界内部上的所述运送腔室外部分离；
机械臂，其安装在所述运送腔室内部，并在所述机械臂的远端处具有被构造成将基板支撑在其上的末端执行器，所述机械臂可操作地连接到所述驱动区段，所述驱动区段利用所述至少一条独立驱动轴线沿径向方向产生至少臂运动，从而使所述机械臂延伸和缩回以及使所述末端执行器沿所述径向方向从缩回位置移动到延伸位置；
具有相机的成像***，所述相机通过所述安装接口安装在相对于所述运送腔室的预定位置中并且设置成以便对所述机械臂的至少一部分进行成像；以及
控制器，其可通信地连接到所述成像***并且被构造成：利用所述相机来对所述机械臂的所述至少一部分进行成像，所述机械臂沿着由所述至少一条独立驱动轴线限定的路径移动到所述预定位置或移动到其中，在所述机械臂配准成接近所述预定位置或在其中时，所述控制器实现对所述机械臂的所述至少一部分的第一图像的捕获，
其中，所述控制器被构造成：根据所述第一图像与所述机械臂的所述至少一部分的校准图像的比较，来计算所述机械臂的所述至少一部分的位置方差；以及根据所述位置方差来确定改变所述机械臂的所述延伸位置的运动补偿因子，其中，实现对所述第一图像的捕获的每个相机设置在所述安装接口的所述周界内部。
2.根据权利要求1所述的基板运送设备，其中，由所述控制器根据所述第一图像与所述机械臂的所述至少一部分的校准图像的比较而计算出的所述位置方差包括沿所述径向方向的位置方差分量以及沿与所述径向方向成非零交叉角的方向的另一个方差分量，并且所述运动补偿因子沿所述径向方向和沿成角度方向中的至少一者改变所述机械臂的所述延伸位置。
3.根据权利要求1所述的基板输送设备，其中，在所述第一图像中捕获的所述机械臂的所述至少一部分包括其上具有基板的所述末端执行器，具有基板的所述末端执行器在所述第一图像中成像，并且所述控制器确定基板相对于所述末端执行器的预定基板保持位置的偏心率。
4.根据权利要求1所述的基板运送设备，其中，所述机械臂的至少一个连杆具有描述位置相对于预定平面的线性和旋转特性的特征，其中，所述控制器基于利用所述成像***捕获的所述特征的图像来配准位置的所述线性和旋转特性。
5.根据权利要求1所述的基板运送设备，其中，所述机械臂相对于所述机械臂的肩部轴线延伸和缩回，所述肩部轴线位于所述周界内部上。
6.根据权利要求5所述的基板运送设备，其中，在所述机械臂延伸的情况下，每个相机相对于机械臂末端执行器的远侧位置定位成接近所述肩部轴线。
7.一种方法，其包括：
提供基板运送设备的运送腔室，所述运送腔室具有布置成用于与基板站模块连通的基板运送开口；
提供驱动区段，所述驱动区段具有连接到所述运送腔室的安装凸缘，并且具有限定至少一条独立驱动轴线的马达，所述安装凸缘将所述驱动区段安装到所述运送腔室并形成周界，所述周界将在所述周界外部上的所述运送腔室内部与在所述周界内部上的所述运送腔室外部分离；
提供机械臂，所述机械臂安装在所述运送腔室内部并在所述机械臂的远端处具有被构造成将基板支撑在其上的末端执行器，所述机械臂可操作地连接到所述驱动区段；
利用所述至少一条独立驱动轴线沿径向方向产生至少机械臂运动，从而使所述机械臂延伸和缩回以及使所述末端执行器沿所述径向方向从缩回位置移动到延伸位置；
利用成像***的通过所述安装凸缘安装在相对于所述运送腔室的预定位置中的相机，来对所述机械臂的至少一部分进行成像，所述机械臂沿着由所述至少一条独立驱动轴线限定的路径移动到所述预定位置或移动到其中；
在所述机械臂配准成接近所述预定位置或在其中时，利用可通信地连接到所述成像***的控制器来捕获所述机械臂的所述至少一部分的第一图像；以及
利用所述控制器进行：根据所述第一图像与所述机械臂的所述至少一部分的校准图像的比较，来计算所述机械臂的所述至少一部分的位置方差；以及根据所述位置方差来确定改变所述机械臂的所述延伸位置的运动补偿因子，其中，实现对所述第一图像的捕获的每个相机设置在所述安装凸缘的所述周界内部。
8.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括：利用所述控制器根据所述第一图像与所述机械臂的所述至少一部分的校准图像的比较来计算所述位置方差包括比较沿所述径向方向的位置方差分量以及沿与所述径向方向成非零交叉角的方向的另一个方差分量，并且所述运动补偿因子沿所述径向方向和沿成角度方向中的至少一者改变所述机械臂的延伸位置。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述第一图像中捕获的所述机械臂的所述至少一部分包括其上具有基板的所述末端执行器，具有基板的所述末端执行器在所述第一图像中成像，所述方法进一步包括：利用所述控制器来确定基板相对于所述末端执行器的预定基板保持位置的偏心率。
10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述机械臂的至少一个连杆具有描述位置相对于预定平面的线性和旋转特性的特征，所述方法进一步包括：利用所述控制器基于利用所述成像***捕获的所述特征的图像来配准位置的所述线性和旋转特性。
11.根据权利要求7所述的方法，其中，所述机械臂相对于所述机械臂的肩部轴线延伸和缩回，所述肩部轴线位于所述周界内部上。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，在所述机械臂延伸的情况下，每个相机相对于机械臂末端执行器的远侧位置定位成接近所述肩部轴线。
13.一种基板运送设备，其包括：
运送腔室，其具有布置成用于与基板站模块连通的基板运送开口；
驱动区段，其具有连接到所述运送腔室的安装接口，并且具有限定至少一条独立驱动轴线的马达；
多连杆机械臂，其安装在所述运送腔室内部，并在所述多连杆机械臂的远端处具有被构造成将基板支撑在其上的末端执行器，所述多连杆机械臂可操作地连接到所述驱动区段，所述驱动区段利用所述至少一条独立驱动轴线沿径向方向产生至少臂运动，从而使所述多连杆机械臂延伸和缩回以及使所述末端执行器沿所述径向方向从缩回位置移动到延伸位置；
所述多连杆机械臂上的一组一个或多个标记，其相对于所述径向方向特征化所述多连杆机械臂的至少一个连杆的线性和旋转特性两者；
具有至少一个成像传感器的成像***，所述至少一个成像传感器通过所述安装接口安装在相对于所述运送腔室的预定位置中并且设置成以便对所述多连杆机械臂的所述一组一个或多个标记的至少一部分进行成像；以及
控制器，其可通信地连接到所述成像***并且被构造成：利用所述至少一个成像传感器来对所述多连杆机械臂上的所述一组一个或多个标记的所述至少一部分进行成像，所述多连杆机械臂沿着由所述至少一条独立驱动轴线限定的路径移动到所述预定位置或移动到其中，在所述多连杆机械臂配准成接近所述预定位置或在其中时，所述控制器实现对所述多连杆机械臂上的所述一组一个或多个标记的所述至少一部分的第一图像的捕获，
其中，所述控制器被构造成：根据所述第一图像与所述多连杆机械臂上的所述一组一个或多个标记的所述至少一部分的校准图像的比较，来计算所述多连杆机械臂的所述末端执行器的基板保持站的位置方差；以及根据所述位置方差来确定改变所述多连杆机械臂的延伸位置的运动补偿因子，其中，实现对所述第一图像的捕获的所述至少一个成像传感器中的每一者设置在所述安装接口的所述周界内部。
14.根据权利要求13所述的基板运送设备，其中，所述安装接口将所述驱动区段安装到所述运送腔室并形成周界，所述周界将在所述周界外部上的所述运送腔室内部与在所述周界内部上的所述运送腔室外部分离。
15.根据权利要求13所述的基板运送设备，其中，在所述第一图像中捕获的所述一组一个或多个标记的所述至少一部分决定了所述末端执行器的所述基板保持站的所述位置方差。
16.根据权利要求13所述的基板运送设备，其中，由所述控制器根据所述第一图像与所述多连杆机械臂上的所述一组一个或多个标记的所述至少一部分的校准图像的所述比较而计算出的所述位置方差包括沿所述径向方向的位置方差分量以及沿与所述径向方向成非零交叉角的方向的另一个方差分量，并且所述运动补偿因子沿所述径向方向和沿成角度方向中的至少一者改变所述多连杆机械臂的所述延伸位置。
17.根据权利要求13所述的基板运送设备，其中，在所述第一图像中捕获的所述多连杆机械臂上的所述一组一个或多个标记的所述至少一部分包括其上具有基板的所述末端执行器，具有基板的所述末端执行器在所述第一图像中成像，并且所述控制器确定基板相对于所述末端执行器的预定基板保持位置的偏心率。
18.根据权利要求13所述的基板运送设备，其中，所述多连杆机械臂上的所述一组一个或多个标记描述位置相对于预定平面的线性和旋转特性，其中，所述控制器基于利用所述成像***捕获的所述一组一个或多个标记的图像来配准位置的所述线性和旋转特性。
19.根据权利要求13所述的基板运送设备，其中，所述多连杆机械臂相对于所述多连杆机械臂的肩部轴线延伸和缩回，所述肩部轴线位于所述周界内部上。
20.根据权利要求19所述的基板运送设备，其中，在所述多连杆机械臂延伸的情况下，所述至少一个成像传感器中的每一个相对于机械臂末端执行器的远侧位置定位成接近所述肩部轴线。
21.一种方法，其包括：
提供基板运送设备的运送腔室，所述运送腔室具有布置成用于与基板站模块连通的基板运送开口；
提供驱动区段，所述驱动区段具有连接到所述运送腔室的安装凸缘，并且具有限定至少一条独立驱动轴线的马达；
提供多连杆机械臂，所述多连杆机械臂安装在所述运送腔室内部并在所述多连杆机械臂的远端处具有被构造成将基板支撑在其上的末端执行器，所述多连杆机械臂可操作地连接到所述驱动区段；
利用所述至少一条独立驱动轴线沿径向方向产生至少多连杆机械臂运动，从而使所述多连杆机械臂延伸和缩回以及使所述末端执行器沿所述径向方向从缩回位置移动到延伸位置；
提供所述多连杆机械臂上的一组一个或多个标记，所述一组一个或多个标记相对于所述径向方向特征化所述多连杆机械臂的至少一个连杆的线性和旋转特性两者；
利用成像***的通过所述安装凸缘安装在相对于所述运送腔室的预定位置中的至少一个成像传感器，来对所述多连杆机械臂上的所述一组一个或多个标记的至少一部分进行成像，所述多连杆机械臂沿着由所述至少一条独立驱动轴线限定的路径移动到所述预定位置或移动到其中；
在所述多连杆机械臂配准成接近所述预定位置或在其中时，利用可通信地连接到所述成像***的控制器来捕获所述多连杆机械臂上的所述一组一个或多个标记的所述至少一部分的第一图像；以及
利用所述控制器进行：根据所述第一图像与所述多连杆机械臂上的所述一组一个或多个标记的所述至少一部分的校准图像的比较，来计算所述多连杆机械臂的所述至少一部分的位置方差；以及根据所述位置方差来确定改变所述多连杆机械臂的所述延伸位置的运动补偿因子，其中，实现对所述第一图像的捕获的所述至少一个成像传感器中的每一个设置在所述安装凸缘的所述周界内部。
22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述安装凸缘将所述驱动区段安装到所述运送腔室并形成周界，所述周界将在所述周界外部上的所述运送腔室内部与在所述周界内部上的所述运送腔室外部分离。
23.根据权利要求21所述的方法，其中，在所述第一图像中捕获的所述一组一个或多个标记的所述至少一部分决定了所述末端执行器的所述基板保持站的所述位置方差。
24.根据权利要求21所述的方法，其进一步包括：利用所述控制器根据所述第一图像与所述多连杆机械臂上的所述一组一个或多个标记的所述至少一部分的校准图像的比较来计算所述位置方差包括比较沿所述径向方向的位置方差分量以及沿与所述径向方向成非零交叉角的方向的另一个方差分量，并且所述运动补偿因子沿所述径向方向和沿成角度方向中的至少一者改变所述多连杆机械臂的延伸位置。
25.根据权利要求21所述的方法，其中，在所述第一图像中捕获的所述多连杆机械臂上的所述一组一个或多个标记的所述至少一部分包括其上具有基板的所述末端执行器，具有基板的所述末端执行器在所述第一图像中成像，所述方法进一步包括：利用所述控制器来确定基板相对于所述末端执行器的预定基板保持位置的偏心率。
26.根据权利要求21所述的方法，其中，所述多连杆机械臂上的所述一组一个或多个标记描述位置相对于预定平面的线性和旋转特性，所述方法进一步包括：利用所述控制器基于利用所述成像***捕获的所述一组一个或多个标记的图像来配准位置的所述线性和旋转特性。
27.根据权利要求21所述的方法，其中，所述多连杆机械臂相对于所述多连杆机械臂的肩部轴线延伸和缩回，所述肩部轴线位于所述周界内部上。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，在所述多连杆机械臂延伸的情况下，所述至少一个成像传感器中的每一个相对于机械臂末端执行器的远侧位置定位成接近所述肩部轴线。
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