JP6550391B2

JP6550391B2 - 電子デバイス製造において基板を搬送するためのロボット装置、駆動アセンブリ、及び方法

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Publication number: JP6550391B2
Application number: JP2016544532A
Authority: JP
Inventors: イズヤクレマーマン，
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 2014-01-05
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2019-07-24
Anticipated expiration: 2034-12-26
Also published as: US20150190933A1; KR102323370B1; JP2017503666A; US9724834B2; TW201536494A; CN105848836B; KR20160106140A; CN105848836A; WO2015103089A1; TWI641458B

Description

関連出願
［０００１］本出願は、あらゆる目的のために参照により本書に組み込まれている、２０１４年１月５日出願の「電子デバイス製造において基板を搬送するためのロボット装置、駆動アセンブリ、及び方法（ＲＯＢＯＴＡＰＰＡＲＡＴＵＳ，ＤＲＩＶＥＡＳＳＥＭＢＬＩＥＳ，ＡＮＤＭＥＴＨＯＤＳＦＯＲＴＲＡＮＳＰＯＲＴＩＮＧＳＵＢＳＴＲＡＴＥＳＩＮＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＤＥＶＩＣＥＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ）」と題された米国特許仮出願第６１／９２３，７０１号（代理人整理番号２１５８７ＵＳＡ／Ｌ）に対する優先権を主張する。

［０００２］本発明は、電子デバイス製造に関し、より具体的には、基板を搬送するためのロボット装置、駆動アセンブリ、及び方法に関する。

［０００３］従来型の電子デバイス製造システムは、複数の処理チャンバ及びロードロックチャンバを含みうる。かかるチャンバは、例えば、それぞれの処理チャンバとロードロックチャンバとの間で基板が搬送されうる、クラスタツール内に含まれうる。それらのシステムは、様々なチャンバ間で基板を移動させるためにロボット装置を用いることがあり、移送チャンバ内に存在しうる。かかる移動中に、基板は、リスト部材に連結されている（時に「ブレード」と称される）エンドエフェクタ上に支持されうる。システムスループットと、それによって発生しうる全体的な作業コストの低下のために、様々なシステムチャンバ間での基板の効率的かつ正確な搬送が求められうる。いくつかの実施形態では、例えば、オフセットした非ラジアルチャンバにアクセスしうるように、エンドエフェクタを独立的に分節（ａｒｔｉｃｕｌａｔｅ）する（例えば進路変更（ｙａｗ）する）能力が求められる。

［０００４］そのため、基板の効率的かつ正確な移動のための進路変更性能を有する、ロボット装置、アセンブリ、及び方法が求められる。

［０００５］一態様では、ロボット装置が提供される。ロボット装置は、近端部及び遠端部を有する上部アームハウジングを含む上部アームと、上部アームハウジングの遠端部に回転するように連結された前腕部ハウジングを有する前腕部と、前腕部ハウジングに回転するように連結されたリスト部材と、リスト部材に連結され、かつ、基板を運ぶよう構成され、適合したエンドエフェクタと、どちらもＸ−Ｙ平面で行われる、上部アームに対する前腕部の独立した回転、及び、前腕部に対するリスト部材の独立した回転を引き起こすよう構成され、適合した駆動アセンブリであって、更に、上部アームハウジングに回転するように連結された第１駆動プーリ、及び、第１駆動プーリに回転するように連結された第２駆動プーリを含む、駆動アセンブリとを含む。

［０００６］別の態様では、ロボット駆動アセンブリが提供される。ロボット駆動アセンブリは、上部アームに対する前腕部の独立した回転、及び、前腕部に対するリスト部材の独立した回転を引き起こすよう適合している。ロボット駆動アセンブリは、上部アームの上部アームハウジングに回転するように連結された第１駆動プーリと、第１駆動プーリに回転するように連結された第２駆動プーリとを含む。

［０００７］別の態様では、電子デバイス処理システムの内部で基板を搬送する方法が提供される。方法は、上部アームと、前腕部と、リスト部材と、基板を運ぶよう適合したエンドエフェクタとを有する、ロボット装置を提供することと、上部アームに対する前腕部の独立した回転、及び、前腕部に対するリスト部材の独立した回転を引き起こすよう適合した、ロボット駆動アセンブリを提供することと、上部アームの上部アームハウジングに回転するように連結された第１駆動プーリを駆動することと、第１駆動プーリに回転するように連結された第２駆動プーリを駆動することとを含む。

［０００８］別の態様では、ロボット駆動アセンブリが提供される。ロボット駆動アセンブリは、上部アームに対する前腕部の独立した回転、及び、前腕部に対するリスト部材の独立した回転を引き起こすよう適合している。ロボット駆動アセンブリは、上部アームの上部アームハウジングの第１パイロットに回転するように連結された第１駆動プーリと、第１駆動プーリに回転するように連結された第２駆動プーリと、上部アームハウジングの遠端部のウェブから延びる、下部パイロット及び上部パイロットと、下部パイロットに回転するように連結され、第１伝達部材によって第１駆動プーリに連結された、第１被駆動プーリと、上部パイロットに回転するように連結され、第２伝達部材によって第２駆動プーリに連結され、かつ、前腕部に取り付けられた、第２被駆動プーリと、第１被駆動プーリ及びリスト部材駆動プーリに連結された伝達シャフトとを含む。

［０００９］別の態様では、ロボット駆動アセンブリが提供される。ロボット駆動アセンブリは、ロボット装置における、上部アームに対する前腕部の独立した回転、及び、前腕部に対するリスト部材の独立した回転を引き起こすよう適合している。ロボット駆動アセンブリは、上部アームハウジングのべースに連結され、そのべースから遠ざかるように伸びる、第１パイロットと、第１パイロットに回転するように連結された第１駆動プーリと、上部アームハウジングのウェブに連結され、そのウェブから遠ざかるように伸びる、第２パイロットと、第２パイロットに回転するように連結された第２駆動プーリとを含む。

［００１０］更に別の態様では、ロボット装置が提供される。ロボット装置は、近端部及び遠端部を有する上部アームハウジングを含む上部アームと、上部アームハウジングの遠端部に回転するように連結された前腕部ハウジングを有する前腕部と、前腕部ハウジングに回転するように連結されたリスト部材と、リスト部材に連結され、かつ、基板を運ぶよう構成され、適合したエンドエフェクタと、どちらもＸ−Ｙ平面で行われる、上部アームに対する前腕部の独立した回転、及び、前腕部に対するリスト部材の独立した回転を引き起こすよう構成され、適合したロボット駆動アセンブリであって、更に、上部アームハウジングのべースに連結され、そのべースから遠ざかるように伸びる、第１パイロット、第１パイロットに回転するように連結された第１駆動プーリ、上部アームハウジングのウェブに連結され、そのウェブから遠ざかるように伸びる、第２パイロット、及び、第２パイロットに回転するように連結された第２駆動プーリを含む、ロボット駆動アセンブリとを、含む。

［００１１］本発明のまた別の態様、特徴、及び利点は、本発明を実施するために想定されるベストモードを含むいくつかの例示的な実施形態及び実行形態を示すことにより、以下の詳細説明から容易に明らかになりうる。本発明は、他の実施形態及び種々の実施形態も可能なものであってよく、本発明のいくつかの詳細事項は、本発明の範囲から全く逸脱することなく様々な観点において改変されうる。そのため、図面及び説明は、本質的に例示的であると見なされるべきであり、限定的であるとは見なすべきではない。図面は、必ずしも縮尺どおりには描かれていない。本発明は、本発明の範囲に含まれるすべての改変例、同等物、及び代替例をカバーするものである。

［００１２］本発明は、以下の図面と併せて詳細説明を参照することにより、一層深く理解されよう。

［００１３］実施形態によるロボット装置の側面図を示す。［００１４］実施形態によるロボット装置のいくつかの構成要素の分解斜視図を示す。［００１５］実施形態によるロボット装置の駆動アセンブリの様々な構成要素の分解斜視図を示す。［００１６］実施形態によるロボット装置の側面断面図を示す。［００１７］実施形態によるロボット装置の駆動アセンブリの近端部の部分断面図を示す（駆動シャフトは図示されていない）。［００１８］実施形態によるロボット装置の駆動アセンブリの遠端部の部分断面図を示す。［００１９］実施形態によるロボット装置の上部アームハウジングの上面図及び底面図をそれぞれ示す。［００２０］実施形態によるロボット式装置を含む基板処理システムの一実施形態の平面図（上面は除去されている）を示す。［００２１］実施形態による、前腕部とリスト部材の独立制御を含むロボット式装置によって可能になる様々な構成の基板処理システム（チャンバは除去されている）の一実施形態の斜視図を示す。［００２２］本発明によるロボット装置を操作する方法を示すフロー図である。［００２３］実施形態によるロボット装置の別の実施形態の側面断面図を示す。［００２４］実施形態によるロボット装置のロボット駆動アセンブリの近端部の部分側面断面図を示す。［００２５］実施形態によるロボット装置の、前腕部とリスト部材との間の接続を示す、リスト継手の部分側面断面図を示す。［００２６］実施形態によるロボット装置の上部アームハウジングの上面図を示す。［００２７］実施形態によるロボット装置の上部アームハウジングの底面図を示す。

［００２８］電子デバイス製造では、基板製造施設の中の場所間で基板を移動させるためのロボット式装置が利用されうる。例えば、ロボット装置は、移送チャンバ内に存在してよく、処理ツールの様々な処理チャンバ及び／又はロードロックチャンバの間で、一又は複数の基板（例えばシリコンウエハ、ガラスプレート、マスクなど）を移送するために使用されうる。多くの事例において、かかる処理チャンバ及び／又はロードロックチャンバは、真空下で操作されうる。そのため、ロボット装置も同様に、真空環境内に配置され、真空環境の内部で作動することができる必要がありうる。場合によっては、ロボット装置は、図２に示すような非ラジアルチャンバ（例えばオフセットチャンバ、すなわち、ロボットの肩軸からオフセットしているチャンバ）にアクセスできる分節性能を有するように設計されうる。更に、移送チャンバの全体的なサイズを低減するために、小さな作動エンベロープを有するロボットが望ましいかもしれない。

［００２９］本発明の一又は複数の実施形態により、前腕部とリスト部材とを独立的に分節する能力を備えたロボット装置が提供される。詳細には、リスト部材は前腕部に対する独立した回転に適合してよく、前腕部は、ロボット装置の上部アームに対する独立した回転に適合しうる。追加の分節機能の追加により、ロボット、ひいては移送チャンバの全体的なサイズを比較的小さくすることが可能になり、オフセットチャンバ（ファセットラインがロボット装置の上部アームの肩軸に非焦点（ｎｏｎ−ｆｏｃａｌｉｚｅｄ）であるチャンバ）も許容されうる。そのため、基板処理システム内部での基板のロボット搬送に必要な作動エンベロープがより小さくなりうるように、ロボット運動は、より小さな空間エンベロープ内で実施されうる。

［００３０］ゆえに、回転自由度の増大という点で強化された機能及び／又は独立した回転性能を含むロボット装置、特に、Ｘ−Ｙ平面における回転自由度が増大したロボット装置が、追求されている。

［００３１］本発明の別の実施形態では、改善された機能を有するロボット装置が提供される。ロボット装置は、上部アームと、上部アームに連結された前腕部と、前腕部に連結されたリスト部材とを含む。リスト部材は、ロボット装置によってアクセス可能な一又は複数の処理チャンバ内で処理されうる基板を運ぶよう適合した、エンドエフェクタを含みうる。リスト部材は、前腕部に対するＸ−Ｙ平面における独立した回転に適合しており、前腕部は、上部アームに対するＸ−Ｙ平面における独立した回転に適合している。Ｘ−Ｙ平面とは、処理中に基板が置かれる平面に平行な平面である。その結果として、ロボット装置は、有利には、Ｘ−Ｙ平面内で平行移動しうるリスト部材を提供するよう適合しうるが、リスト部材に、Ｘ−Ｙ平面における進路変更の動きも与えうる。そのため、かかる進路変更運動は、エンドエフェクタにも与えられうる。ゆえに、ロボット装置は、一又は複数のチャンバのファセットラインが移送チャンバの共通の径方向中心点に非焦点であるチャンバを含む、基板処理システムに、巧みに機能提供しうる。また更に、６個以上にもなる処理チャンバが、例えば、かかる非焦点システムにおける比較的小さな専用エンベロープ内で、単一のロボットによって機能提供されうる。

［００３２］一又は複数の実施形態では、ロボット装置のための駆動アセンブリが提供される。駆動アセンブリは、前腕部とリスト部材を独立的に回転させるよう作動可能に、構成される。詳細には、別の態様により、駆動アセンブリは、伝達部材（例えば駆動ベルト）の予張を可能にする構成を含む。

［００３３］本発明の例示的な実施形態の更なる詳細について、図１Ａから図５を参照しつつ、下記で説明する。

［００３４］図１Ａから図１Ｈは、本発明によるロボット装置１００、駆動アセンブリ１１５、及び構成要素の、例示的な実施形態の様々な図を示している。ロボット装置１００は、上部アーム１０２、前腕部１０６、及びリスト部材１１０のようなロボットアームのアセンブリと、駆動モータアセンブリ１１４と、駆動アセンブリ１１５とを含みうる。駆動モータアセンブリ１１４は、ロボット装置１００を、移送チャンバ１０７（その壁は図１Ａの二点鎖線で表現されている）の内部での作動のために壁（例えば床−図１Ａに一部分のみを示す）に装着するよう適合しうる、べース１０３（又はフランジ）を含みうる。

［００３５］ロボット装置１００の様々なアーム（上部アーム１０２、前腕部１０６、及びリスト部材１１０）は、移送チャンバ１０７の内部で作動可能でありうる。移送チャンバ１０７は、例えば真空チャンバでありうる。ロボット装置１００は、図２に示す移送チャンバ１０７に連結されうる処理チャンバ２０９Ａから２０９Ｆのような、様々なチャンバ間で、一又は複数の基板１０５を搬送するよう適合しうる。詳細には、ロボット装置１００は、基板１０５を処理するよう構成され、適合している電子デバイス処理システム１０１の一又は複数のロードロックチャンバ２１１Ａ、２１１Ｂと一又は複数の処理チャンバ２０９Ａから２０９Ｆとの間で、基板１０５を移送するよう適合しうる。

［００３６］ここで図１Ａから図１Ｈを参照するに、ロボット装置１００は、近端部１０４Ａ及び遠端部１０４Ｂを有する上部アームハウジング１０４を含む、上部アーム１０２を含む。上部アームハウジング１０４は、除去可能な上面プレート１０４Ｔと、取外し可能なべース部分１２３Ｄとを含みうる。上部アーム１０２は、肩軸の周囲でベース１０３に対して、Ｘ−Ｙ平面（図２参照）において回転するよう適合している。Ｘ−Ｙ平面は、様々な処理チャンバ２０９Ａから２０９Ｆとロードロックチャンバ２１１Ａ、２１１Ｂとの間で基板１０５を搬送するためにロボット装置１００が作動する平面である。この平面は、肩軸１１３（ロボット装置１００のＺ軸でありうる）に対して垂直である。

［００３７］前腕部１０６は、上部アームハウジング１０４の遠端部１０４Ｂに回転するように連結された、前腕部ハウジングを含みうる。前腕部１０６は近端部及び遠端部を含んでよく、近端部は、肘軸１１７において上部アーム１０２に連結されうる。前腕部１０６は、例えば、その近端部において、肘軸１１７の周囲で上部アーム１０２に対して、Ｘ−Ｙ平面内で回転するよう適合しうる。リスト部材１１０は、前腕部１０６の遠端部に連結されうる。リスト部材１１０は、リスト軸１１９の周囲で前腕部１０６に対して、Ｘ−Ｙ平面内で回転するよう適合しうる。リスト軸１１９は、前腕部１０６の遠端部に位置しうる。エンドエフェクタ１１２は、リスト部材１１０に連結されるか、又は、リスト部材１１０と一体化されてよく、例えば電子デバイス処理システム１０１の処理チャンバの２０９Ａから２０９Ｆ、及びロードロックチャンバ２１１Ａ、２１１Ｂのような、それぞれのチャンバ間で、一又は複数の基板１０５を運ぶよう適合しうる。図示されている実施形態では、エンドエフェクタ１１２とリスト部材１１０は、別個の接続された物品として示されている。しかし、他の実施形態では、リスト部材１１０とエンドエフェクタ１１２は、オプションで、互いと一体化されうる。

［００３８］本発明の一実施形態により、ロボット装置１００は、リスト部材１１０、ひいてはエンドエフェクタ１１２がＸ−Ｙ平面内で進路変更運動を実施することを可能にしうる、駆動アセンブリ１１５を含みうる。この進路変更運動は、例えば、上部アーム１０２及び前腕部１０６の回転とは無関係に、ロボット装置１００によって実施されうる。ゆえに、図２、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、リスト部材１１０は、それがオフセットチャンバ（すなわち非焦点チャンバ）に容易にアクセスしうるように、電子デバイス処理システム３０１の中で進路変更されうる。図３Ａから図３Ｂでは、処理チャンバ、及び移送チャンバの上面カバーは除去されている。

［００３９］更に、本発明の別の実施形態により、上部アーム１０２、前腕部１０６、及びリスト部材１１０の各々の独立した回転が達成されうる。例えば、Ｘ−Ｙ平面内の肩軸１１３の周囲での上部アーム１０２の独立した回転が、時計回り又は反時計回りの両方向に提供されうる。詳細には、上部アーム１０２の回転は、０度＋／−約３６０度までであるか、それ以上でありうる。

［００４０］Ｘ−Ｙ平面内の肘軸１１７の周囲での前腕部１０６の独立した回転も、時計回り又は反時計回りの両方向に提供されうる。詳細には、前腕部１０６は、例えば最大約＋／−１４０度の角度、上部アーム１０２に対して回転しうる。そのため、上部アーム１０２に行われる角度回転とは無関係に、前腕部１０６は、上部アーム１０２に対して、同じ方向、又は反対方向に回転しうるか、或いは、静止したままでありうる。更に、前腕部１０６は、上部アーム１０２よりも早く又は遅く、或いはそれと同じ角速度で、回転しうる。

［００４１］同様に、リスト軸１１９の周囲でのリスト部材１１０の回転は、前腕部１０６に対して時計回り又は反時計回りの方向に提供されうる。詳細には、Ｘ−Ｙ平面における前腕部１０６に対するリスト部材１１０の回転の角度は、例えば、最大約＋／−１４０度でありうる。

［００４２］そのため、従来型のＳＣＡＲＡロボットと比較してのＸ−Ｙ平面における進路変更性能、及び／又は、前腕部１０６に対してリスト部材１１０を独立的に回転させる能力を追加することで、電子デバイス処理システム１０１（図２）の非焦点の処理チャンバ２０９Ａから２０９Ｆへの到達及び機能提供が可能になる。かかる処理チャンバ（例えば処理チャンバ２０９Ｃ）において、処理チャンバ２０９Ｃが接続されているファセットからの法線ベクトル（点線で示す）は、移送チャンバ１０７内の共通中心に焦点が合っていない。言うまでもなく、ロボット装置１００の実施形態は、焦点の合った処理チャンバのような他の種類の処理チャンバにアクセスし、機能提供することに関しても有用性を見出しうることを、認識すべきである。例えば、ロボット装置１００は、ファクトリインターフェース内で使用されてよく、負荷ポートとロードロックチャンバとの間で基板を移送するよう適合しうる。

［００４３］図１Ａから図１Ｈを再び参照して、ロボット装置１００、及びその駆動アセンブリ１１５についてより詳細に説明する。ベース１０３に対する、Ｘ−Ｙ平面におけるロボット装置１００の上部アーム１０２の回転は、駆動モータアセンブリ１１４によって提供されうる。図示されている実施形態では、駆動モータアセンブリ１１４は、駆動シャフト１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃを介して、上部アーム１０２及び第１と第２の駆動プーリ１１６、１１８にそれぞれ連結する、３つの駆動モータ１１４Ａ、１１４Ｂ、１１４Ｃ（図１Ａ）を含みうる。一又は複数の支持軸受が、モータハウジング１１４Ｈと第１駆動モータ１１４Ａの駆動シャフト１２１Ａとの間に提供されうる。駆動シャフト１２１Ａは上部アーム１０２に連結され、第１駆動モータ１１４Ａの動作を介しての駆動シャフト１２１Ａの回転が、上部アーム１０２を回転させる。駆動シャフト１２１Ａは、Ｚ軸方向に沿って延びうる。支持軸受は、回転を可能にし、肩軸１１３に沿った垂直運動（Ｚ運動）を抑える、任意の好適な部材でありうる。支持軸受は、例えば密封型玉軸受でありうる。他の種類の軸受又はブッシングを使用することもできる。

［００４４］いくつかの実施形態では、処理チャンバ内に静止型のリフトピン又は静止型の基板プラットフォームが提供される基板処理システムにおいて、基板１０５の出し入れが達成されうるように、いくらかの限定されたＺ軸運動性能が提供されうる。かかるＺ軸性能は、モータハウジング１１４Ｈに連結された従来型のＺ軸原動デバイス（図示せず）によって提供されてよく、例えば、上部アーム１０２、前腕部１０６、リスト部材１１０、及びエンドエフェクタ１１２の全てに十分な量のＺ方向の平行移動を引き起こして、基板１０５の出し入れに適応する。

［００４５］図示されている実施形態では、駆動モータ１１４Ａ、１１４Ｂ、１１４Ｃは、例えば、それぞれの駆動シャフト１２１Ａ、１２１Ｂ、１２１Ｃに取り付けられうるロータ（例えば一連の磁石）、及び、モータハウジング１１４Ｈに取り付けられうるステータ（例えば一連の巻き部）を有する、電動モータである。他の構造の駆動モータ１１４Ａ、１１４Ｂ、１１４Ｃも使用されることがある。詳細には、いくつかの実施形態では、ステータは真空下ではないか、移送チャンバ１０７よりも真空度が低いか、又は、移送チャンバ１０７から少なくとも物理的に分離されている、領域内に提供されうる。任意の好適な従来型の三軸駆動モータアセンブリ１１４が使用されうる。

［００４６］図１Ｃから図１Ｈに最も良く示されているように、駆動アセンブリ１１５は、どちらもＸ−Ｙ平面で行われる、上部アーム１０２に対する前腕部１０６の独立した回転、及び、前腕部１０６に対するリスト部材１１０の独立した回転を引き起こすよう構成され、適合している。駆動アセンブリ１１５は、肩軸１１３の周囲で上部アームハウジング１０４に回転するように連結された第１駆動プーリ１１６を含みうる。上部アームハウジング１０４は、第１パイロット１２０を備え、第１駆動プーリ１１６は、図１Ｅに示すように、軸受１２２によって、第１パイロットに回転するように連結される。第１パイロット１２０は、上部アームハウジング１０４と一体にされ、上部アームハウジング１０４のベース１２３（図１Ｅ）から遠ざかるように延びうる。第１駆動プーリ１１６は、第１シャフトコネクタ１２８によって、第２駆動モータ１１４Ｂから延びる第２駆動シャフト１２１Ｂに連結されるよう構成され、適合しうる。第１シャフトコネクタ１２８は、上部アームハウジング１０４の第１パイロット１２０の高さを超えて延び、第１駆動プーリ１１６の上面に連結しうる。

［００４７］図示されている実施形態では、第２駆動プーリ１１８は、第１駆動プーリ１１６に回転するように連結される。詳細には、第２パイロット１２４が、第１駆動プーリ１１６の、例えばその上面に付く。第２駆動プーリ１１８は、第２軸受１２６によって、第２パイロット１２４に回転するように連結される。第２シャフトコネクタ１３０は、第２パイロット１２４の高さを超えて延び、第２駆動プーリ１１８の上面に連結しうる。第３駆動モータ１１４Ｃからの第３駆動シャフトは、第２シャフトコネクタ１３０に連結しうる。

［００４８］図１Ｆに最も良く示されているように、駆動アセンブリ１１５は、第１被駆動プーリ１３２と第２被駆動プーリ１３４とを含みうる。図示されている実施形態では、上部アームハウジング１０４の遠端部１０４Ｂはウェブ１０４Ｗを含み、第１外側パイロット１３５（下部パイロット）及び第２外側パイロット（上部パイロット）は、ウェブ１０４Ｗから延びる。第１外側パイロット１３５及び第２外側パイロット１３６は、ウェブ１０４Ｗからそれぞれ下向き及び上向きに延びうる。ウェブ１０４Ｗは、上部アームハウジング１０４の残部と一体化されうるか、又は、別個のものでありうる。第１被駆動プーリ１３２は、第１外側パイロット１３５に回転するように連結され、第２被駆動プーリ１３４は、第２外側パイロット１３６に回転するように連結される。回転のための連結は、好適な第３及び第４の軸受１３８、１４０によるものでありうる。伝達シャフト１４２は、第１被駆動プーリ１３２をリスト部材駆動プーリ１４４に連結する。伝達シャフト１４２は、第３軸受１３８及び第５軸受１４５のような伝達シャフト支持軸受を用いて、第１外側パイロット１３５と第２外側パイロット１３６の両方によって、回転するように支持されうる。第５軸受１４５は、第２外側パイロット１３６の内側と伝達シャフト１４２との間に連結されうる。図示されている実施形態では、前腕部１０６の近端部は、例えばボルト等によって第２被駆動プーリ１３４に直接取り付けられ、それによって回転する。

［００４９］図のように、リスト部材被駆動プーリ１４６が、リスト部材１１０に取り付けられる。リスト部材被駆動プーリ１４６は、リスト部材支持軸受１５０によって、前腕部パイロット１４８に回転するように連結される。作動中、第１被駆動プーリ１３２は、第１駆動プーリ１１６に連結された第１伝達部材１５２と共に駆動される。同様に、第２被駆動プーリ１３４は、第２駆動プーリ１１８に連結された第２伝達部材１５４と共に駆動される。第１と第２の伝達部材１５２，１５４は、例えば、第１駆動プーリ１１６、第２駆動プーリ１１８、第１被駆動プーリ１３２、第２被駆動プーリ１３４のそれぞれの側部にピン留めされうる、金属駆動ベルトでありうる。

［００５０］作動中、第２駆動モータ１１４Ｂによる肩軸１１３の周囲での第１駆動プーリ１１６の回転は、接続された第１被駆動プーリ１３２であって、伝達シャフト１４２及び連結されたリスト部材駆動プーリ１４４を回転させる第１被駆動プーリ１３２を駆動する。これが、第３伝達部材１５６を通じてのリスト部材被駆動プーリ１４６との接続により、Ｘ−Ｙ平面内でリスト部材１１０を回転させる。プーリ１１６、１１８、１３２、１３４、１４４、１４６の各々は、概して円筒形のプーリでありうる。

［００５１］図１Ａから図１Ｆを再び参照するに、ロボット装置１００の前腕部１０６は、独立的に回転しうる。第３駆動モータ１１４Ｃで、肩軸１１３を通じて第２駆動プーリ１１８を駆動し、次いで、第２伝達部材１５４を通じて第２被駆動プーリ１３４を駆動することにより、独立した回転が提供されうる。これは、肘軸１１７の周囲での前腕部１０６の回転を引き起こす。上部アーム１０２の回転は、第１駆動モータ１１４Ａの直接動作によるものでありうる。

［００５２］認識すべきであるように、Ｘ−Ｙ平面におけるリスト部材１１０の独立した進路変更、上部アーム１０２に対するＸ−Ｙ平面における前腕部１０６の独立した回転、及び、上部アーム１０２の独立した回転は、基板１０５をその意図される目標地点に供給するために広範な供給経路が使用されることを可能にしうる。ロボット装置１００による基板１０５の搬送を実現するための移送チャンバ１０７のサイズが最小化されうるように、上部アーム１０２、前腕部１０６、及びリスト部材１１０の多種多様な動きが提供されうる。これにより、材料コストが削減され、全体サイズも低減されてよく、かつ、真空ポンプが小型化されうる。

［００５３］また更に、上部アーム１０２、前腕部１０６の独立した回転運動、及び、リスト部材１１０の独立した進路変更運動を可能にすることにより、例えば、図２に示す非焦点処理チャンバ構成のような、共通点に焦点が合わないファセット法線ベクトルを含む非焦点処理チャンバ内への、基板１０５の挿入が可能になりうる。本書で使用されるファセットベクトルとは、処理チャンバ２０９Ａから２０９Ｆ内への入口（ファセット）を横切る方向に向かうラインに対して垂直に引かれる、Ｘ−Ｙ平面内の軸と定義される。ファセットベクトルの一例２５７が、図２に点線で示されている。非焦点システムでは、ファセットベクトル２５７は、ロボット装置１００の肩軸１１３を通過しない。

［００５４］本発明のいくつかの実施形態による、電子デバイス製造システム（例えば電子デバイス処理システム１０１）の内部で基板を搬送する方法が、図４で提供される。方法４００により、４０２において、真空移送チャンバのようなチャンバ（例えば移送チャンバ１０７）内に提供される、上部アーム（例えば上部アーム１０２）、前腕部（例えば前腕部１０６）、リスト部材（例えばリスト部材１１０）、及びエンドエフェクタ（例えばエンドエフェクタ１１２）を有する、ロボット装置が提供される。エンドエフェクタ（例えばエンドエフェクタ１１２）は、基板（例えば基板１０５）を運ぶよう適合している。

［００５５］４０４において、リスト部材（例えばリスト部材１１０）は、チャンバ（例えば移送チャンバ１０７）の外部に装着された遠隔原動電力デバイス（例えば第２駆動モータ１１４Ｂ）によって、Ｘ−Ｙ平面内で独立的に回転する。例えば、リスト部材（例えばリスト部材１１０）は、リスト部材（例えばリスト部材１１０）を遠隔原動電力デバイス（例えば第２駆動モータ１１４Ｂ）に連結する、本書に記載の駆動アセンブリ（例えば駆動アセンブリ１１５）との接続を通じて、Ｘ−Ｙ平面内で回転しうる。原動電力デバイス（例えば第２駆動モータ１１４Ｂ）は、例えば、チャンバ（例えば移送チャンバ１０７）の外部に位置しうるモータハウジング内に受容された、電動モータでありうる。

［００５６］方法４００は、４０６において、上部アーム（例えば上部アーム１０２）の上部アームハウジング（例えば上部アームハウジング１０４）に回転するように連結された第１駆動プーリ（例えば第１駆動プーリ１１６）を駆動する工程、及び、４０８において、第１駆動プーリ（例えば第１駆動プーリ１１６）に回転するように連結された第２駆動プーリ（例えば第２駆動プーリ１１８）を駆動する工程を、含む。回転のための連結は、第２パイロット１２４及び第２軸受１２６を通じてのものでありうる。

［００５７］一態様では、ロボット装置１００が移送チャンバ１０７の内部のどこに配置されうるかにかかわらず、本発明の実施形態が、非焦点チャンバ並びに焦点の合ったチャンバに機能提供することに適合していることが、明らかになろう。図示するように、リスト部材１１０及び連結されたエンドエフェクタ１１２は、非焦点処理チャンバ２０９Ａから２０９Ｆのファセットに対して垂直以外の配向で、スリットバルブを通じてそれらのチャンバ内に挿入されうる。前腕部１０６及びリスト部材１１０は、必要に応じて、運動中に、移送チャンバ１０７の壁からの好適な隙間を提供するよう配向され、なおかつ、追加的なリーチ又は運動の性能を提供して、かかる非焦点処理チャンバ２０９Ａから２０９Ｆに機能提供するよう配向されうる。

［００５８］ロボット装置５００の別の実施形態、及びその構成要素を、図５Ａから図５Ｅに示している。外部視点からは、ロボット装置５００は、図１Ａに示すロボット装置１００と同一であり、上部アーム５０２、前腕部５０６、及びリスト部材５１０を含む。しかし、図１Ｃから図１Ｆで開示されているものと比較すると、異なる構造のロボット駆動アセンブリ５１５が使用されている。詳細には、この実施形態では、様々なプーリ間のクロストークが回避されている。また更に、ロボット駆動アセンブリ５１５の組み立ては、重力組み立て方式を介して実現されうる。すなわち、組み立てが行われている間に、全ての構成要素を上から落とし、重力によってそれらが定位置に保持される。

［００５９］より詳細には、ロボット駆動アセンブリ５１５は、ロボット装置５００における、上部アーム５０２に対する前腕部５０６の独立した回転、及び、前腕部５０６に対するリスト部材５１０の独立した回転を引き起こすよう適合している。ロボット駆動アセンブリ５１５は、上部アーム５０２の近端部５０４Ａと遠端部５０４Ｂとの間に延び、上部アームハウジング５０４のベース５２３から遠ざかるように延びる第１パイロット（例えば管状パイロット）、及び、第１パイロット５２０に回転するように連結された第１駆動プーリ５１６を含む。ロボット駆動アセンブリ５１５は、上部アームハウジング５０４のウェブ５０４Ｗから遠ざかるように延びる第２パイロット５２４（例えば管状パイロット）、及び、第２パイロット５２４に回転するように連結された第２駆動プーリ５１８を含む。

［００６０］図示されている実施形態では、第１パイロット５２０は、上部アームハウジング５０４のベース５２３の取外し可能なベース部分５２３Ｄと一体化されてよく、ファスナ（例えばボルト、ねじ等）によって上部アームハウジング５０４の本体部分５０４Ｍの下側に取り付け可能でありうる。図示するように、第２パイロット５２４は、好適なファスナによって上部アームハウジング５０４のウェブ５０４Ｗに連結する、取外し可能なアダプタ５２５と一体化されうる。他の実施形態では、アダプタ５２５は、本体部分５０４Ｍと一体的に作製されることもある。

［００６１］図示されている実施形態では、ベース５２３、及び、特に上部アームハウジング５０４の取外し可能なベース部分５２３Ｄは、第１駆動モータ１１４Ａのような駆動モータ（図示せず）に連結する第１駆動シャフト５２１Ａに連結するよう、構成される。第１シャフトコネクタ５２８が提供されてよく、それは、第１駆動プーリ５１６を、第２駆動モータ１１４Ｂのような駆動モータ（図示せず）に連結する第２駆動シャフト５２１Ｂに連結するよう、構成される。同様に、第２シャフトコネクタ５３０が提供されてよく、それは、第２駆動プーリ５１８を、第３駆動モータ１１４Ｃのような駆動モータ（図示せず）に連結する第３駆動シャフト５２１Ｃに連結するよう、構成される。

［００６２］図のように、第１シャフトコネクタ５２８は、第１パイロット５２０と第２パイロット５２４との間に配置される。第１シャフトコネクタ５２８は、第１シャフトコネクタ５２８を第２駆動シャフト５２１Ｂに固定するために、一方の端部にシャフトクランプ５２７（例えばシャフトフリクションロック）を含む。第１シャフトコネクタ５２８の他方の端部は、ファスナ（例えばねじ、ボルト等）によって、取外し可能なアダプタ５２５の底部の近位の、第１駆動プーリ５１６の上面側に取り付けられる。

［００６３］第２シャフトコネクタ５３０は、第２パイロット５２４の終端部と上部アームハウジング５０４の上面５０４Ｔとの間に延びる。上部アームハウジング５０４の上面５０４Ｔは、図のように本体部分５０４Ｍから取外し可能であり、ファスナ（ねじ、ボルト等）によって取り付け可能である。第２シャフトコネクタ５３０は、第２シャフトコネクタ５３０を第３駆動シャフト５２１Ｃに固定するために、一方の端部に第２シャフトクランプ５３１（例えばシャフトフリクションロック）を含む。第２シャフトコネクタ５３０の他方の端部は、ファスナ（例えばねじ、ボルト等）によって、上面５０４Ｔの底部の近位の、第２駆動プーリ５１８の上面側に取り付けられる。

［００６４］第１と第２の駆動プーリ５１６、５１８の各々は、第１と第２の軸受５２２、５２６によってそれぞれ第１と第２のパイロット５２０、５２４に、回転するように装着される。好適な軸受リテーナが、第１と第２の軸受５２２、５２６を固定し、それらに予圧するために提供されうる。この実施形態における上部アーム５０２の遠端部５０４Ｂ、及びロボット駆動アセンブリ５１５の被駆動構成要素は、図１Ｆを参照して図示及び説明された構造と同一である。第１と第２の駆動プーリ５１６、５１８は、第１と第２の伝達部材１５２、１５４（例えば金属ベルト−図１Ｃ参照）を介して、第１と第２の被駆動プーリ１３２、１３４（図１Ｅ）を駆動する。

［００６５］図５Ｃは、ロボット装置５００のリスト継手の詳細図を示している。リスト部材被駆動プーリ５４６は、前腕部パイロット５４８及びリスト部材支持軸受５５０を介して、前腕部５０６の前腕部ハウジング５３３に回転式に装着される。リスト部材被駆動プーリ５４６の回転は、駆動モータと、第１伝達部材１５２を通じて第１駆動プーリ５１６及び第１被駆動プーリ１３２を回転させる第２駆動シャフト５２１Ｂとの回転を介して、達成される。第１被駆動プーリ１３２の回転は、伝達シャフト１４２及びリスト部材駆動プーリ１４４を回転させ、リスト部材駆動プーリ１４４は次いで、リスト部材被駆動プーリ５４６に連結されている第３伝達部材１５６を駆動する。リスト部材５１０は、ファスナ（ボルト、ねじ等）によってリスト部材被駆動プーリ５４６に留められる。ゆえに、リスト部材被駆動プーリ５４６の回転は、リスト部材５１０及びエンドエフェクタ１１２を回転させる。

［００６６］図５Ｄから図５Ｅは、ロボット装置５００のこの実施形態の上部アームハウジング５０４の上面図及び底面図を示している。

［００６７］ロボット駆動アセンブリ５１５のこの実施形態は、各構成要素が次々と定位置に落とされ、適切に取り付けられる、取外し可能なベース部分５２３Ｄから上方への積み上げによって、組み立てられうる。

［００６８］好ましい実施形態を示してきたが、特許請求される発明の範囲内に依然として含まれることになる多くの変形例が可能であることを、当業者は認識しよう。従って、特許請求の範囲によって示されるようにしか本発明を限定しないことが、意図されている。

Claims

第１パイロットを備え且つ近端部及び遠端部を有する上部アームハウジングを含む上部アームと、
前記上部アームハウジングの前記遠端部に回転するように連結された前腕部ハウジングを有する前腕部と、
前記前腕部ハウジングに回転するように連結されたリスト部材と、
前記リスト部材に連結され、かつ、基板を運ぶよう構成及び適合されたエンドエフェクタと、
どちらもＸ−Ｙ平面で行われる、前記上部アームに対する前記前腕部の独立した回転、及び、前記前腕部に対する前記リスト部材の独立した回転を引き起こすよう構成及び適合された駆動アセンブリであって、更に、
前記上部アームハウジングに回転するように連結された第１駆動プーリであって、第１軸受によって前記第１パイロットに回転するように連結された第１駆動プーリ、及び、
前記第１駆動プーリに回転するように連結された第２駆動プーリを含む、駆動アセンブリと、
前記第１駆動プーリに取り付けられた第２パイロットであって、前記第２駆動プーリは第２軸受によって前記第２パイロットに回転するように連結された、第２パイロットと、
を備える、ロボット装置。
前記上部アームハウジングの遠端部のウェブから延びる、下部パイロット及び上部パイロットと、
前記下部パイロットに対して回転するように連結された第１被駆動プーリと、
前記上部パイロットに対して回転するように連結された第２被駆動プーリと
を備える、請求項１に記載のロボット装置。
前記第１被駆動プーリをリスト部材駆動プーリに連結する伝達シャフトであって、伝達シャフト支持軸受を用いて、前記下部パイロットと前記上部パイロットの両方によって、回転のために支持される伝達シャフトを備える、請求項２に記載のロボット装置。
前記前腕部の近端部は前記第２被駆動プーリに直接取り付けられる、請求項２に記載のロボット装置。
前記上部アームハウジングの前記第１パイロットの高さを越えて延びる第１シャフトコネクタであって、前記第１駆動プーリの上面に連結する第１シャフトコネクタを備える、請求項１に記載のロボット装置。
前記上部アームハウジングの前記第２パイロットの高さを越えて延びる第２シャフトコネクタであって、前記第２駆動プーリの上面に連結する第２シャフトコネクタを備える、請求項１に記載のロボット装置。
上部アームに対する前腕部の独立した回転、及び、前記前腕部に対するリスト部材の独立した回転を引き起こすよう適合されたロボット駆動アセンブリであって、
前記上部アームに設けられた第１パイロットと、
前記上部アームの上部アームハウジングに回転するように連結された第１駆動プーリであって、第１軸受によって前記第１パイロットに回転するように連結された第１駆動プーリと、
前記第１駆動プーリに回転するように連結された第２駆動プーリと、
前記第１駆動プーリに取り付けられた第２パイロットであって、前記第２駆動プーリは第２軸受によって前記第２パイロットに回転するように連結された、第２パイロットと、
を備える、ロボット駆動アセンブリ。
更に、
前記上部アームの上部アームハウジングの遠端部のウェブから延びる、下部パイロット及び上部パイロットと、
前記下部パイロットに回転するように連結された第１被駆動プーリと、
前記上部パイロットに回転するように連結された第２被駆動プーリと
を備える、請求項７に記載のロボット駆動アセンブリ。
前記第１被駆動プーリをリスト部材駆動プーリに連結する伝達シャフトであって、伝達シャフト支持軸受を用いて、前記下部パイロットと前記上部パイロットの両方によって、回転するように支持される伝達シャフトを備える、請求項８に記載のロボット駆動アセンブリ。
電子デバイス処理システムの内部で基板を搬送する方法であって、
上部アーム、前腕部、リスト部材、及び、基板を運ぶよう適合されたエンドエフェクタを有する、ロボット装置を提供することと、
上部アームに対する前腕部の独立した回転、及び、前記前腕部に対するリスト部材の独立した回転を引き起こすよう適合された、請求項７〜９のいずれか一項に記載のロボット駆動アセンブリを提供することと、
前記上部アームの上部アームハウジングに回転するように連結された第１駆動プーリを駆動することと、
前記第１駆動プーリに回転するように連結された第２駆動プーリを駆動することと
を含む、方法。
第１被駆動プーリを、前記第１駆動プーリに連結された第１伝達部材と共に駆動することと、
第２被駆動プーリを、前記第２駆動プーリに連結された第２伝達部材と共に駆動することと
を含む、請求項１０に記載の方法。
前記上部アームハウジングのウェブから延びる下部パイロット上に、第１被駆動プーリを提供することと、
前記ウェブから延びる上部パイロット上に、第２被駆動プーリを提供することと、
前記下部パイロット上で回転するように、前記第１被駆動プーリを支持することと、
前記上部パイロット上で回転するように、前記第２被駆動プーリを支持することと
を含む、請求項１１に記載の方法。
前記第１被駆動プーリに連結された伝達シャフトを通じて、前記リスト部材を駆動することを含む、請求項１２に記載の方法。
前記ロボット装置を備えた処理チャンバ内に基板を置くことを含み、前記処理チャンバへの入口が非焦点である、請求項１０に記載の方法。
ロボット装置における、上部アームに対する前腕部の独立した回転、及び、前記前腕部に対するリスト部材の独立した回転を引き起こすよう適合されたロボット駆動アセンブリであって、
上部アームハウジングのベースに連結され、前記ベースから遠ざかるように延びる、第１パイロットと、
前記第１パイロットに回転するように連結された第１駆動プーリと、
前記上部アームハウジングのウェブに連結され、前記ウェブから遠ざかるように延びる、第２パイロットと、
前記第２パイロットに回転するように連結された第２駆動プーリと
を備える、ロボット駆動アセンブリ。
前記第１パイロットは、前記上部アームハウジングのベースの取外し可能なベース部分と一体化される、請求項１５に記載のロボット駆動アセンブリ。
前記第２パイロットは、前記上部アームハウジングのウェブに連結する取外し可能なアダプタと一体化される、請求項１５に記載のロボット駆動アセンブリ。
前記上部アームハウジングの前記ベースは、第１シャフトに連結するよう構成される、請求項１５に記載のロボット駆動アセンブリ。
前記第１駆動プーリを第２駆動シャフトに連結するよう構成された第１シャフトコネクタを備える、請求項１５に記載のロボット駆動アセンブリ。
前記第１シャフトコネクタは、前記第１パイロットと前記第２パイロットとの間に配置される、請求項１９に記載のロボット駆動アセンブリ。
前記第２駆動プーリを第３駆動シャフトに連結するよう構成された第２シャフトコネクタを備える、請求項１５に記載のロボット駆動アセンブリ。
前記第２シャフトコネクタは、前記第２パイロットの終端部と前記上部アームハウジングの上面との間に延びる、請求項２１に記載のロボット駆動アセンブリ。
近端部及び遠端部を有する上部アームハウジングを含む上部アームと、
前記上部アームハウジングの前記遠端部に回転するように連結された前腕部ハウジングを有する前腕部と、
前記前腕部ハウジングに回転するように連結されたリスト部材と、
前記リスト部材に連結され、かつ、基板を運ぶよう構成及び適合されたエンドエフェクタと、
どちらもＸ−Ｙ平面で行われる、前記上部アームに対する前記前腕部の独立した回転、及び、前記前腕部に対する前記リスト部材の独立した回転を引き起こすよう構成及び適合されたロボット駆動アセンブリであって、更に、
前記上部アームハウジングのベースに連結され、前記ベースから遠ざかるように延びる、第１パイロット、
前記第１パイロットに回転するように連結された第１駆動プーリ、
前記上部アームハウジングのウェブに連結され、前記ウェブから遠ざかるように延びる、第２パイロット、及び、
前記第２パイロットに回転するように連結された第２駆動プーリを含む、ロボット駆動アセンブリと
を備える、ロボット装置。