JP2021503720A - 回転関節エンコーダを備えるウエハハンドリングロボット - Google Patents

Abstract

【解決手段】高精度のウエハの位置決めを提供するように構成されているウエハハンドリングロボットが提供される。かかるロボットは、回転駆動搬送機構、および、単にモータ出力でなく各回転関節に設置されている回転エンコーダを用いる。【選択図】図６

Description

［関連出願の相互参照］
本願は、全ての目的のためにこれを参照することで本明細書に援用される、２０１７年１１月１６日出願の「ＷＡＦＥＲ ＨＡＮＤＬＩＮＧ ＲＯＢＯＴＳ ＷＩＴＨ ＲＯＴＡＴＩＯＮＡＬ ＪＯＩＮＴ ＥＮＣＯＤＥＲＳ」と題する米国出願第１５／８１５，３２５号の優先権の利益を主張する。

半導体ウエハハンドリングロボットは、通常、半導体ウエハを持ち上げるために用いられうるエンドエフェクタで終端する１つまたは２つのロボットアームを備える、非常に特殊な型のロボットである。かかるロボットは、半導体処理ツールにおける位置間で半導体ウエハを搬送するために用いられ、真空環境または大気環境のいずれかで動作してよい。かかるアームは、通常、主に水平面で動作するが、アームアセンブリ全体が垂直に動かされるようにＺ軸リニア駆動を備えてもよい。かかるアームは、通常、垂直軸以外の軸の周りを回転する能力を備えていない（ピッチ／ロールなし、ヨーのみ）。

本明細書に記載の主題の１つ以上の実施形態の詳細は、添付の図面および以下の発明を実施するための形態に記載される。他の特徴、態様、および利点は、発明を実施するための形態、図面、および請求項から明らかになるだろう。

いくつかの実施形態では、ロボットアームを備えるウエハハンドリングシステムが提供される。ロボットアームは、基部と、第１の可動リンクであって、第１の可動リンクの第１の端部が第１の回転関節を介して基部に回転可能に接続されている第１の可動リンクと、第２の可動リンクであって、第２の可動リンクの第１の端部が第２の回転関節を介して第１の可動リンクの第２の端部に回転可能に接続されている第２の可動リンクと、第１のプーリ、第２のプーリ、および第１のプーリと第２のプーリとの間に架設される１つ以上の第１のベルトを備える第１の回転駆動搬送機構と、を備えてよい。かかる実施形態では、第２のプーリは、第２の可動リンクと固定的に接続されてよく、第１の回転駆動搬送機構は、第１の可動リンクに対する第１のプーリの回転が、第２のプーリおよび第２の可動リンクを第１の可動リンクに対して第２の回転関節の回転軸を中心に回転させるように構成されてよい。かかる実施形態は、基部に設置されている第１のモータであって、第１の可動リンクに接続された回転出力を有し、第１の可動リンクを駆動するように構成されている第１のモータを備えてもよい。かかる実施形態は、基部に設置されている第２のモータであって、第１のプーリに接続された回転出力を有し、第１のプーリを駆動するように構成されている第２のモータを備えてもよい。かかる実施形態は、第１の部分が基部と固定的に接続され、第２の部分が第１の可動リンクと固定的に接続されている第１の回転エンコーダ、および、第１の部分が第１の可動リンクと固定的に接続され、第２の部分が第２の可動リンクと固定的に接続されている第２の回転エンコーダを備えてもよい。

いくつかの追加の実施形態では、第１の回転エンコーダおよび第２の回転エンコーダは、各々、３０ビット以上および３３マイクロ度以上からなる群より選択された解像度を有してよい。

いくつかの追加の実施形態では、第１の回転関節は、基部と、基部に延びる第１の可動リンクの一部との間に第１の磁性流体シールを備えてよく、第２の回転関節は、第１の可動リンクと、第１の可動リンクに延びる第２の可動リンクの一部との間に第２の磁性流体シールを備えてよい。

いくつかの追加の実施形態では、ロボットアームは、さらに、第３の可動リンクであって、第３の可動リンクの第１の端部が第３の回転関節を介して第２の可動リンクの第２の端部に回転可能に接続されている第３の可動リンクと、第３のプーリ、第４のプーリ、および第３のプーリと第４のプーリとの間に架設される１つ以上の第２のベルトを備える第２の回転駆動搬送機構と、第１の部分が第２の可動リンクと固定的に接続され、第２の部分が第３の可動リンクと固定的に接続されている第３の回転エンコーダと、を備えてよい。かかる実施形態では、第３のプーリは、第１の可動リンクと固定的に接続されてよく、第４のプーリは、第３の可動リンクと固定的に接続されてよく、第２の回転駆動搬送機構は、第２の可動リンクに対する第３のプーリの回転が、第４のプーリおよび第３の可動リンクを第２の可動リンクに対して第３の回転関節の中心軸を中心に回転させるように構成されてよい。

いくつかの実施形態では、ロボットアームは、さらに、第３のモータと、第３の可動リンクであって、第３の可動リンクの第１の端部が第３の回転関節を介して第２の可動リンクの第２の端部に回転可能に接続されている第３の可動リンクと、第３のプーリ、第４のプーリ、および第３のプーリと第４のプーリとの間に架設された１つ以上の第２のベルトを備える第２の回転駆動搬送機構と、第１の部分が第２の可動リンクと固定的に接続され、第２の部分が第３の可動リンクと固定的に接続されている第３の回転エンコーダと、を備えてよい。かかる実施形態では、第３のモータは、第３のプーリを第２の回転関節の回転軸を中心に回転させるように構成されてよく、第４のプーリは、第３の可動リンクと固定的に接続されてよく、第２の回転駆動搬送機構は、第２の可動リンクに対する第２の回転関節の中心軸の周りの第３のプーリの回転が、第４のプーリおよび第３の可動リンクを第２の可動リンクに対して第３の回転関節の中心軸を中心に回転させるように構成されてよい。

いくつかの実施形態では、第１の回転関節は、基部と、基部に延びる第１の可動リンクの一部との間に第１の磁性流体シールを備えてよく、第２の回転関節は、第１の可動リンクと、第１の可動リンクに延びる第２の可動リンクの一部との間に第２の磁性流体シールを備えてよく、第３の回転関節は、第２の可動リンクと、第２の可動リンクに延びる第３の可動リンクの一部との間に第３の磁性流体シールを備えてよい。

いくつかの実施形態では、第１の可動リンクは、第５のプーリ、第６のプーリ、および第５のプーリと第６のプーリとの間に架設された１つ以上の第３のベルトを含む第３の回転駆動搬送機構を備えてよい。

いくつかの実施形態では、第３のモータは、第１の可動リンクの内部に設置されてよい。

いくつかの実施形態では、ロボットアームは、さらに、第４のモータと、第４の可動リンクであって、第４の可動リンクの第１の端部が第３の回転関節を介して第２の可動リンクの第２の端部に回転可能に接続されている第４の可動リンクと、第７のプーリ、第８のプーリ、および第７のプーリと第８のプーリとの間に架設された１つ以上の第４のベルトを備える第４の回転駆動搬送機構と、第１の部分が第２の可動リンクと固定的に接続され、第２の部分が第４の可動リンクと固定的に接続されている第４の回転エンコーダと、を備えてよい。かかる実施形態では、第４のモータは、第７のプーリを第２の回転関節の回転軸を中心に回転させるように構成され、第８のプーリは、第４の可動リンクと固定的に接続されてよく、第４の回転駆動搬送機構は、第２の可動リンクに対する第２の回転関節の中心軸の周りの第７のプーリの回転が、第８のプーリおよび第４の可動リンクを第２の可動リンクに対して第３の回転関節の中心軸を中心に回転させるように構成されてよい。

いくつかの実施形態では、第１の可動リンクは、さらに、第９のプーリ、第１０のプーリ、および第９のプーリと第１０のプーリとの間に架設された１つ以上の第５のベルトを含む第５の回転駆動搬送機構を備えてよい。

いくつかの実施形態では、第４のモータは、第１の可動リンクの内部に設置されてよい。

いくつかの実施形態では、１つ以上の第１のベルトは、ステンレス鋼製であってよく、少なくとも２つの第１のベルトを含んでよく、少なくとも２つの第１のベルトの各ベルトは、第１の回転駆動搬送機構の第１のプーリおよび第１の回転駆動搬送機構の第２のプーリの一方に固定して取り付けられた第１の端部、ならびに、第１の回転駆動搬送機構の第１のプーリおよび第１の回転駆動搬送機構の第２のプーリのもう一方に固定して取り付けられた第２の端部を有してよい。

いくつかの実施形態では、基部、第１の可動リンク、および第２の可動リンクの内部空間は、互いに流体連通してよく、第１の回転関節および第２の回転関節は、共に真空向けのシールを備えてよい。

いくつかの実施形態では、１つ以上の第１のベルトの各々は、連続したベルトであってよい。

いくつかの実施形態では、１つ以上の第１のベルトの各々は、Ｖベルト、平ベルト、歯付ベルト、または丸ベルトであってよく、１つ以上の第１のベルトの各々は、ゴム、または織材と組み合わされたゴムなどの材料から作られてよい。

いくつかの実施形態では、ウエハハンドリングシステムは、さらに、公称幅、公称長さ、および公称高さを有するチャンバを備えてよい。チャンバは、対向する壁に沿って配置された複数のウエハステーションを有してよく、各ウエハステーションは、ウエハ中心点を有する。かかる実施形態では、幅は、対向する壁の間の公称距離を規定してよく、基部は、対向する壁のいずれかからの幅の１０％から３０％以内に設置された第１の回転関節の中心軸と共に設置されてよい。

いくつかの実施形態では、ウエハハンドリングシステムは、さらに、半導体ウエハを支持するように構成されたエンドエフェクタであって、第１の可動リンクおよび第２の可動リンクに支持されるようにロボットアームに接続されたエンドエフェクタを備えてよい。かかる実施形態では、ウエハハンドリングシステムは、通信可能に接続されたメモリおよび１つ以上のプロセッサを有するコントローラを備えてもよい。メモリは、１つ以上のプロセッサを制御して、第１の回転エンコーダから回転位置データを受信し、第２の回転エンコーダから回転位置データを受信し、第１の回転エンコーダおよび第２の回転エンコーダからの回転位置データに少なくとも部分的に基づいて、エンドエフェクタに対する空間に固定された点の水平位置を決定するためのコンピュータ実行可能命令を格納してよい。

いくつかの実施形態では、メモリは、さらに、１つ以上のプロセッサをさらに制御して、エンドエフェクタに対する空間に固定された点を第１の位置から第２の位置に移動させるために、第１のモータ、第２のモータ、または第１のモータおよび第２のモータを１つ以上の期間に動作するように制御するためのコンピュータ実行可能命令を格納してよい。

本明細書で説明される本題の１つ以上の実施形態の詳細は、添付の図面および以下の発明を実施するための形態に記載される。他の特徴、態様、および利点は、発明を実施するための形態、図面、および特許請求項の範囲から明らかになるだろう。以下の図の相対的寸法は、正確な縮尺率ではないことに注意されたい。

本明細書に開示の様々な実施形態は、限定のためではなく例示のために説明される。添付の図面の図では、類似の参照番号は、類似の要素を表す。

スチールベルト駆動システムの例。

放射状に配置された搬送システムの例。

中心に置かれたロボットアームを備える長方形の搬送システムの例。

オフセットロボットアームを備える長方形の搬送システムの例。

図４の搬送システムの正面図。

ウエハハンドリングロボットの例。

ウエハハンドリングロボットの別の例。

重要なのは、本明細書に記載の概念は、本明細書に記載の１つの態様または実施形態に限定されず、かかる態様および／または実施形態の組み合わせおよび／または並べ替えにも限定されないことである。また、本発明の態様および／またはその実施形態の各々は、単独で、または１つ以上の他の態様および／またはその実施形態と組み合わせて用いられてよい。簡潔にするために、それらの並べ替えおよび組み合わせの多くは、本明細書では個々に説明および／または示されないだろう。

半導体ウエハハンドリングロボットは、微粒子の発生のため、迅速かつ正確に、ノイズ、振動、または電位がほとんどなく動作するように期待される。従って、かかるロボットは、通常、ロボットアームの駆動素子（モータ）が基部に設置されるように設計され（それにより、可動部品の重さを低減し、ロボットが動作しうる速度を高める）、これらのモータによって提供された動力は、次に、何らかの機械的駆動（例えば、スチールベルト）を用いて、アームリンクを通じて駆動リンクに伝達される。

かかるスチールベルト駆動機構は、半導体処理装置では様々な理由で好まれる。第１に、ステンレス鋼ベルトは、タイミングベルトよりもはるかに化学的浸食に影響を受けにくいだろう（タイミングベルトは、通常、高分子材料と繊維材料との組み合わせで作られており、かかる材料は、半導体処理設備環境で遭遇しうる化学薬品によって損害をより受けやすい）。ステンレス鋼ベルトは、動作中に微粒子をはるかに生成しにくいのに対して、タイミングベルトは、（その低強度のため）微粒子および（用いられる高分子材料のため）ガス放出の両方を生成する可能性がある。それら両方の副作用は、ウエハの処理および清浄度に影響しうるため、半導体処理環境における潜在的な問題である。真空環境では、タイミングベルトは、（大気の不足により）伝達によって熱を発する能力を失うため、熱応力を受ける傾向もある。タイミングベルトは、熱くなると、一般に、熱破壊の影響をより受けやすくなり、より高い不良率および微粒子発生を示す可能性がある。

スチールベルト駆動機構は、通常、平行に動作する２セットのプーリ（例えば、各セットは共通の軸に接続されている）に取り付けられている２つの不連続なスチールベルトを特徴とする。各ベルトは、セットのプーリの１つに剛結合され、各ベルトは、もう一方のベルトからプーリの反対側に設置されるだろう。この概念は、図１に示されている。図１では、２プーリ駆動機構が示されており、第１のプーリ１５２および第２のプーリ１５４が２つの第１のベルト１７２（１７２Ａおよび１７２Ｂ）によって連結されている。図１の上方の図は、第１のプーリ１５２、第２のプーリ１５４、および第１のベルト１７２Ａを分離して示し、図のように、第１のベルト１７２Ａは、連続していない。第１のベルト１７２Ａは、この例では、ピンによって第１のプーリ１５２および第２のプーリ１５４に留められている。実際には、かかる留め具は、より複雑であってよく、例えば、２つのプーリ間の第１のベルト１７２Ａの張力を調節する能力を提供してよい。

容易に明らかなように、第１のプーリ１５２を反時計回りに約１６０度回転させることで、第２のプーリ１５４も同様に半時計回りに回転するだろう。この場合、第１のプーリ１５２は、第２のプーリ１５４の約２倍の大きさであるため、第２のプーリ１５４は、第１のプーリ１５２の２倍の速度で回転するだろう。かかるベルトシステムは、異なる比率のプーリシステム（例えば、１：１比のプーリ）で用いられてもよい。

一方で、第１のプーリ１５２を時計回りに回転させることは、第１のベルト１７２Ａがこの回転モードでは緊張状態に置かれないため、第２のプーリ１５４における対応する時計回りの動作をもたらさない。かかる時計回りの動きを可能にするために、第１のベルト１７２Ｂ（図１の中間部分参照）は、第１のベルト１７２Ａとほぼ同様に第１のプーリ１５２および第２のプーリ１５４に固定されてよいが、第１のベルト１７２Ｂは、一般に、第２のベルト１７２Ｂとは異なる位置でプーリと接続される。結果として生じた回転駆動搬送機構は、静かで軽量な、正確な回転位置決めを提供してよい。しかし、かかるシステムの重要な限定は、ベルトは、通常、ベルトとプーリとの間の接続点を重ねられることができないため、かかるスチールベルトシステムが提供しうる回転動作量が３６０°未満であることである。よって、通常、プーリが回転できない、少なくとも１０°から２０°のデッドゾーン（ベルトおよびプーリの両方を一緒に示す図１の最下方部分における斜め格子のパイ状区画）がある。これは、かかるスチールベルト回転駆動搬送機構を用いるロボットの回転動作範囲を限定するが、最も一般的な実施形態では、ロボットアームが動作する環境内の利用可能な空間は、通常、かかる限定された範囲の動作と対立するだろう回転を受ける必要を避けるのに十分な大きさであるため、問題にならない。

例えば、真空環境では、半導体処理チャンバ、ロードロック、および、ウエハが設置されうる、または取り出されうる他のステーション／位置がロボットアームの基部から等距離となるように、ウエハハンドリングロボットの基部を真空環境の中央付近に設置することが一般的である。これにより、ロボットアームの長さが低減され、（ロボットアームの動作が各ステーションと相互作用するために実質的に同じであってよいため）より簡単な制御設定が可能になり、ロボットが大きな結合部の回転を受けることなく動作できるようになる。図２は、放射状に配置された搬送チャンバであって、通常、真空に保たれ、その周囲または外周の様々な位置で接続された複数のウエハ処理チャンバを有するチャンバの例を示している。この例では、搬送チャンバ２０１（ウエハハンドリングシステム２００とも考えられる）は、４つの異なる側面に沿って配置された４つのウエハ処理チャンバ２０３、および、真空を破壊することなく搬送チャンバの真空環境に対するウエハの出入りを可能にするエアロックとして機能する、２つの他の側面に沿って配置された２つのロードロックチャンバ２０５を有する。図のように、ロボットアームは、その中央の取り付け位置から処理チャンバまたはロードロックのいずれかに簡単にアクセスできる。

非放射状に配置された搬送チャンバにおいてさえ、通常、ウエハハンドリングロボットの基部をかかるチャンバの中央に取り付けることが一般的である。例えば、図３は、長方形の搬送チャンバの例を示し、２セットの３つの処理チャンバ３０３が搬送チャンバ３０１の両側に沿って配置されている。中央に設置されたロボットアーム３０２は、ロボットアーム３０２の回転関節を１８０°を超えて回転させることなく、全ての処理ステーション３０３に達することができる。

本発明者は、例えば、前述のベルト駆動ロボットアームに類似するロボットアーム、または、以下により詳細に説明されるその変形がオフセンタ位置で取り付けられた、新型の搬送チャンバを創造しようとした。かかるロボットアームの駆動モータおよび他の電子機器（垂直に持ち上げる能力を含む）は、通常、ロボットアーム基部に設置されているため、かかるロボットアームの基部は、かなり大きくなりうる（例えば、直径１フィート（３０．４８センチ）、長さ２フィート（６０．９６センチ）以上）。真空搬送チャンバに関して、ロボットアーム基部は、通常、チャンバ容積が基部のヘッドルームを含む必要がないように、基部がチャンバの底から突出するようにして搬送チャンバに取り付けられる。これにより、搬送チャンバの容積が低減されるため、製造が安価になり、密封が簡単になり、搬送チャンバを真空にポンプダウンするのに必要な時間が短縮される。しかし、ロボットアームの基部が搬送チャンバの底部を貫通するときは、例えば、搬送チャンバ下の歩道または他のヒトアクセス通路に侵入する可能性がある。かかる歩道または通路は、人が処理チャンバ自体の下に設置されうる処理ステーションの部品を補修する、または処理ステーションの部品にアクセスすることを可能にする。本発明者は、かかる配置は、人がかかる補修管理を行う、あるいはかかる部品にアクセスすることを困難にすることを認識し、ロボットアームの基部が搬送チャンバの片側またはもう一方の片側付近に位置するようにロボットアームを移動することで、搬送チャンバの下により固定されない配置をもたらすと判断した。どんな歩道や通路が搬送チャンバの下にあってもロボットアーム基部を２等分する代わりに、基部は片側にオフセットされることで、中央に設置された場合の通路の２倍の幅の１つの開路をもたらす。

図４は、かかる新型の搬送チャンバの例を示す。図４では、搬送チャンバ３０１は、ロボットアーム３０２の基部が片側に移され、搬送チャンバ３００の片側に隣接して設置されていること以外は、図３の搬送チャンバ３０１に類似している。実際には、ロボットアーム３０２の基部を可能な限り片側またはもう一方の片側に近づけて設置することが望ましいかもしれないが、公差、安全クリアランス、可動部品クリアランスなどを考慮してよい。より一般には、基部は、幅を規定する壁の１つからの搬送チャンバの幅の２５％以内の位置に中心を置いてよい。例えば、搬送チャンバの幅（図４の左右の寸法）が４０インチ（１０１．６センチ）である場合、ロボットアーム３０２の基部は、搬送チャンバ３０１の左側または右側のいずれかから１０インチ（２５．４センチ）以内（例えば、かかる側から約７インチ（約１７．７８センチ））の位置（図４の透視部分）に中心を置いてよい。かかる実施形態例における約１２インチ（約３０．４８センチ）の直径を有する一般的なロボットアーム基部については、これにより、基部と搬送チャンバ３０１の反対側との間に約２８インチ（約７１．１２センチ）の隙間が残る。よって、処理チャンバ３０３の下の装置が搬送チャンバの両側全体に延びたとしても、ロボットアーム基部とかかる装置との間の幅に少なくとも２フィート（６０．９６センチ）の搬送チャンバ下の通路があるため、人が容易にアクセスできるだろう。

図５は、図３および図４の搬送チャンバ３０１の正面図を示す。図５では、搬送チャンバ３０１は、底部から離れて上昇している。各処理チャンバ３０３は、その下方に底部（または、少なくとも底部の途中）まで延びうるチャンバ支持装置３０３Ａ（例えば、処理チャンバ３０３内部でウエハ台座を昇降するための垂直リフト装置、冷却システム、電源など）を有する。図のように、基部３０４は、搬送チャンバ３０１の片側に位置し、基部３０４を越えて人がアクセスするための隙間「Ｘ」を残している。基部３０４の右の破線輪郭は、既存の搬送チャンバにおいて通常行われるように、中心に置かれた位置における基部を示す。図のように、中心に置かれた位置は、搬送チャンバ３０１の下のアクセスを大幅に妨げる。

しかし、本発明者は、従来のスチールベルト駆動のウエハハンドリングロボットアームが、かかるオフセンタ位置で用いられた場合は、ロボットアームは、いくつかの処理チャンバにアクセスするために、そのいくつかのリンクの正回転より大きい回転を受ける必要があるだろうことも認識した。これらの回転は、かかるスチールベルトシステムが許容する最大許容回転を超えるロボットアームをもたらすだろう。

本発明者は、ウエハハンドリングロボットにおいて通常見られない技術および手法を用いる新型のウエハハンドリングロボットアームを設計することによって、この問題を解決することができた。一般に、かかるウエハハンドリングロボットアームは、例えば、高分子または高分子繊維ベースのタイミングベルトを用いることで、通常、連続ベルトシステムと共に用いられるスチールベルトシステムに置き換わる。これにより、用いられる回転駆動搬送機構によって限定されることなく３６０°全周の回転が可能となる。同時に、本発明者は、かかるロボットにおいて通常行われるように、駆動モータ出力に設置された回転エンコーダを用いるのではなく、回転関節に設置されたモータがないときでも、ロボットアームの各回転関節に回転エンコーダを取り付けることが好ましいだろうと判断した。従来のウエハハンドリングロボットアームシステムでは、回転エンコーダおよびモータ用の配線が共通して経路指定されることができるため、回転エンコーダは、モータと共に配置される（または、サーボモータなどの一体化ユニットとしてモータに内蔵される）。これにより、多くのロボットアーム結合部が、エンコーダ用の配線を回転関節に通す必要がなくなる（または、少なくとも、電気フィードスルー、もしくは、例えば基部に隣接するロボットアームリンク区画に設置される可能性のあるモータを制御するためのケーブルを有しない回転関節にエンコーダ用の配線を通す必要がなくなる）ことで、ロボットアームの設計が簡素化される。一方で、本開示の主題である新しいウエハハンドリングロボットアームは、アームの基部と回転エンコーダが設置されている位置との間に介在するロボットアームの様々な運動学的結合部を通って回転エンコーダへの配線を経路指定してよい。よって、かかるケーブルがアームの外側の環境に曝されることなく貫通して、かかるケーブルがロボットアームの動作中に受ける移動量を低減することを可能にするために、回転関節は、それらの中心線に沿って中空であってよい。かかる設計のいくつかの代案では、ケーブル自体は、連続的でなくてよい、または、ケーブルでさえなくてよい。例えば、回転エンコーダを往来する信号の導電路を提供するために可撓性プリント回路基板または非可撓性プリント回路基板が用いられてよく、回転エンコーダをコントローラに電気的に接続するために、回転インタフェース全体に導通を提供するためのスリップリングまたは他の類似機構が用いられてよい。かかるスリップリングまたは類似機構は、導電路を保護するため、および、かかる機構によって生成される粒子がロボットアームを外れさせる（基部を通じて以外で）ことも防ぐために、例えば、回転関節の密閉部分内部に設置されてよい。

本開示の目的で、「直接的に駆動される」、「直接駆動」、「直接的に駆動する」、およびその変形の表現は、回転部と、モータであって、一般に回転部の回転軸と同軸の回転中心を有する回転部に回転入力を提供するモータとの関係を意味する（製造公差によりいくつかの小規模なズレがあってよく、いくつかのシステムは、かかるズレを調整するために回転フレックスカプラを用いてよいが、それでもモータの回転軸および回転部の回転軸は、「一般的に互いに同軸」であると理解されるだろう）。それぞれのモータによって直接的に駆動される回転部は、それらのモータの回転出力と同じ速度でも回転される。モータと回転部との間には、介在する中間ギヤ減速または他の減速／加速機はない。

同様に、「間接的に駆動される」、「間接駆動」、「間接的に駆動」、およびその変形の表現は、回転部と、モータであって、モータが回転軸に垂直方向に（アセンブリまたは製造公差によって起きるオフセットに対して、ある程度計画的な量だけ）回転部の回転軸からオフセットされている回転中心を有する回転部に回転入力を提供するモータとの関係を意味する。本願の文脈では、かかる間接駆動を可能にする機構は、「回転駆動搬送機構」を意味する。かかる回転駆動搬送機構は、一般に、２つのプーリを備え、その各々は、駆動回転部（モータの出力であってよい、もしくは、他の回転入力（例えば、別の回転駆動搬送機構の回転出力）によって駆動されてよい）、または、被駆動回転部のいずれかに取り付けられる。実際には、各回転部は、１つのプーリを有してよい、または、同じ軸もしくは回転部の他の共通部分で接続されている複数のプーリを有してよい。かかる複数のプーリのシナリオでは、プーリという用語は、個々のプーリ、または、同軸の周りを一緒に回転する複数のプーリ全体に適用されると理解されてよい。

よって、下記のウエハハンドリングロボットは、単に本明細書に記載の概念を具現化するロボットアームの例であり、これらの概念の適用を他のロボットアームに限定する意図はなく、一般に、少なくとも１つの回転駆動搬送機構、および、ロボットアームの可動リンクの間の少なくとも１つの回転関節であって、かかる回転駆動搬送機構によって駆動され、その回転関節に関連付けられている回転エンコーダを有する少なくとも１つの回転関節を有すると説明されてよい。かかるロボットアームは、追加の回転駆動機構および回転関節だけでなく、それらの追加の回転関節に追加の回転エンコーダも備えてよい。

下記のウエハハンドリングロボットおよび類似の概念を具現化した他のロボットは、ロボットアーム業界では今のところ前例のない位置決め精度を達成することもできる。例えば、約１．７メートルの最大延長長さ（アームの回転中心からアームによって搬送されるウエハの中心までを測定）を有する一般的なロボットアームに関して、各回転関節の回転エンコーダの設置を含む本明細書に記載の概念は、かかるロボットアームが、（±７０μｍのウエハ位置決め精度または再現性を有しうる）多くの最先端のウエハハンドリングロボットより３分の２近く少ない、±２５μｍもの低いウエハ位置決め精度または再現性を有することを可能にしてよい。向上したウエハ位置決め精度は、高精度の半導体処理チャンバの受入ウエハ台座またはチャック上にウエハが設置されるまたはウエハの中心が置かれることを可能にし、ウエハ上でより小さいフィーチャサイズが処理されることを可能にしてよい。

下記のウエハハンドリングロボットのさらなる利点は、回転入力（モータ）とは対照的に回転関節におけるエンコーダの設置により、タイミングベルトまたは他の非スチールベルトを用いることから生じうる不正確性の増加が、閉ループ制御システムによって説明されうる、または除去されうることである。例えば、タイミングベルトが用いられている間にどれだけか伸縮する場合、かかる伸縮は、駆動プーリよりわずかに異なる回転方向にある被駆動プーリをもたらし（１：１のプーリ直径比）、駆動プーリが回転エンコーダが設置されている場所にある場合の可動リンクがロボットアームにある場所に関して、不精密が増すだろう。

図６は、ウエハハンドリングロボットアームの例の図を表す。図６では、ロボットアーム６０２の例が示されている。この例では、ロボットアーム６０２は、基部６０４、第１の可動リンク６０６、第２の可動リンク６０８、および第３の可動リンク６１０を有する。第３の可動リンク６１０は、第１のエンドエフェクタ６１４で終端し、第１のエンドエフェクタ６１４は、ヘラのように半導体ウエハを下から持ち上げるために半導体ウエハの下に設置されうる、ブレード型エンドエフェクタであってよい。第１の可動リンク６０６の第１の端部６０６Ａは、１セット以上の回転軸受６９４（個別には図示されていないが、凡例に示されており、追加の回転軸受６９４も他の回転関節について示されている）を備えうる第１の回転関節６１８を介して、基部６０４と回転可能に接続されてよい。同様に、第２の可動リンク６０８の第１の端部６０８Ａは、第２の回転関節６２０によって第１の可動リンク６０６の第２の端部６０６Ｂと回転可能に接続されてよく、第３の可動リンク６１０の第１の端部６１０Ａは、第３の回転関節６２２によって第２の可動リンク６０８の第２の端部６０８Ｂと回転可能に接続されてよい。第１の回転関節６１８は、基部６０４に設置された第１のモータ６３０から受信する回転入力に応答して、第１の可動リンク６０６を基部６０４に対して第１の回転軸６２４を中心に回転させるように構成されてよい。同様に、第２の回転関節６２０は、第２の可動リンク６０８を第１の可動リンク６０６に対して第２の回転軸６２６を中心に回転させるように構成されてよく、第３の回転関節６２２は、第３の可動リンク６１０を第２の可動リンク６０８に対して第３の回転軸６２８を中心に回転させるように構成されてよい。本明細書に記載の回転関節は、本明細書では回転インタフェースを意味してもよい。

図のロボットアーム６０２の例は、２自由度、つまり、第１の回転軸６２４と交差し垂直な軸に沿った第１のエンドエフェクタ６１４の伸縮のみを有する。従って、図には第１のモータ６３０および第２のモータ６３２の２つのモータしかない。両方のモータは、モータの重量が可動リンクに置かれるのを避けるために基部内に収容される。

このロボットアームの例では、第１のモータ６３０は、第１のモータ６３０に延びる筒状軸によって示されているように、第１の可動リンク６０６を直接的に駆動する。しかし、第２のモータ６３２は、第１のプーリ６５２、第２のプーリ６５４、および第１のベルト６７２を備える第１の回転駆動搬送機構６４２を通じて第２の可動リンク６０８を間接的に駆動する。この例では、第１のベルト６７２は、タイミングベルトまたは他の連続したループベルトである。第１のプーリ６５２は、第２のモータ６３２によって直接的に駆動され、第２のプーリ６５４は、第２の可動リンク６０８および第２のプーリ６５４が一緒に動くように、第２の可動リンク６０８と固定的に接続されている。例えば、第１のモータ６３０を作動させることなく第２のモータ６３２を作動させることによって（または、両方のモータを異なる速度でおよび／もしくは異なる方向に作動させることによって）、第１のプーリ６５２が第１の可動リンク６０６に対して第１の回転軸６２４の周りを回転するときは、相対的回転動作は、第１のベルト６７２を介して第２のプーリ６５６に伝達されることで、第２のプーリ６５６およびそこに接続された第２の可動リンク６０８を第１の可動リンク６０６に対して回転させてよい。

第１の可動リンク６０６に設置された第１の回転駆動搬送機構６４２に加えて、ロボットアーム６０２は、第２の可動リンク６０８に設置される第２の回転駆動搬送機構６４４を有してもよい。第２の回転駆動搬送機構６４４は、第３のプーリ６５６（この場合、単に第２の回転関節６２０を貫通する筒状軸の外側）、第４のプーリ６５８、および第２のベルト６７４を備えてよい。この特定の実施形態では、第３のプーリ６５６は、第１の可動リンク６０６と固定的に接続されている。その結果、（第１の回転駆動搬送機構６４２の動作によって引き起こされうる）第１の可動リンク６０６と第２の可動リンク６０８との間の第２の回転軸６２６の周りの相対的回転動作は、次に第２の回転駆動搬送機構６４４を動作させてよい。このように、かかる相対的回転動作は、第３の可動リンク６１０に接続されて第３の可動リンク６１０を直接的に駆動しうる第４のプーリ６５８を介して、第３の可動リンク６１０に伝達されてよい。

この例では、第１のプーリ６５２および第２のプーリ６５４は、２：１の直径比を有するため、第２のプーリ６５４を第１のプーリ６５４の２倍の速度で、２倍の距離を回転させるだろう。かかる比率は、第３の回転軸６２８が第１の回転軸６２４から離れて延びる半径に沿って移動する間に、第１の可動リンク６０６および第２の可動リンク６０８を外向きおよび内向きに「はさみのように動かす」ために用いられてよい。それに応じて、第３のプーリ６５６および第４のプーリ６５８は、１：２の直径比を有するため、第１の可動リンク６０６および第２の可動リンク６０８が互いに対して第２の回転軸６２６の周りを回転する速度の半分で、第３の可動リンク６１０および第１のエンドエフェクタ６１４を第３の回転軸６２８を中心に回転させる。これにより、ロボットアーム６０２の伸縮の間、第１のエンドエフェクタ６１４は、前述の半径と並んだままになる。

上述のように、ロボットアーム６０２は、各回転関節に設置された回転エンコーダも備える。例えば、第１の回転エンコーダ６８２は、第１の回転関節６１８に設置されてよく、第２の回転エンコーダ６８４は、第２の回転関節６２０に設置されてよく、第３の回転エンコーダは、第３の回転関節６２２に設置されてよい。本明細書で用いられる回転エンコーダという用語は、２つの部品間の軸の周りの回転変位を測定するように構成されているセンサ装置を意味する。かかる装置は、２つの部分を備え、その各々は、２つの部品の異なる方に固定される。その２つの部分は、言うまでもなく互いに対して自由に回転でき、いくつかの例では、（玉軸受が内輪および外輪を有し、それらの各々が、玉軸受が取り付けられる２つの部品の異なる方と接続しうるような）１つの一体化ユニットに結合されてよい。他の例では、その２つの部分は、互いから物理的に分離される（例えば、１つの部分が１つの回転可能な部品に取り付けられ、他の部分が他の回転可能な部品に取り付けられる）。次に、２つの回転可能な部品は嵌合され、回転エンコーダの２つの部分は、回転位置測定が可能になるように互いに並べられるが、２つの部分は、実際には動作中に互いに決して接触しなくてよい。図６では、第１の回転エンコーダ６８２は、第１の可動リンク６０６と固定的に接続されている第１の部分と、基部６０４と固定的に接続されている第２の部分とを有してよい。同様に、第２の回転エンコーダ６８４は、第２の可動リンク６０８と固定的に接続されている第１の部分と、第１の可動リンク６０６と固定的に接続されている第２の部分とを有してよく、第３の回転エンコーダ６８６は、第３の可動リンク６１０と固定的に接続されている第１の部分と、第２の可動リンク６０８と固定的に接続されている第２の部分とを有してよい。

本明細書に記載のウエハハンドリングロボットアームにおける使用に適したエンコーダは、一般に、光学ベースの一種（例えば、一部分が、第２の部分に設置されたセンサによって光学的に読み取り可能な高精度基準マークのセットを含む、エンコーダ）を有して良い。他の種類のエンコーダ（例えば、機械エンコーダ、磁気エンコーダ、または容量エンコーダ）は、一般に、精度不良、摩擦、または他の要因により、かかるロボットアームでの使用に適していない。本明細書に記載の実施形態において用いられてよい回転エンコーダの例は、例えば、英国、グロスターシャー州、ウォットン・アンダー・エッジ、ニュー・ミルズのレニショー株式会社が提供するＲＥＳＯＬＵＴＥ（登録商標）エンコーダシリーズを含む。かかる回転エンコーダは、３２ビットの解像度が可能で、最高±１アーク秒（±０．０００２７７８°）の回転角度測定の精度を提供することができる。光学回転エンコーダは、一般に、他の種類の回転エンコーダより高価であり、かかる回転エンコーダの光学センサまたは発光体の上に埃が堆積したときなど、汚れたときに、性能低下を受けやすい。それでもなお、本発明者は、かかる光学回転エンコーダが提供する精度は、かかる潜在的な不利点に勝ると判断した。

ロボットアーム６０２における回転エンコーダは、コントローラ６９６と接続されてよく、コントローラ６９６は、各回転エンコーダを基部６０４から分離するロボットアームの様々な回転関節を通じて給電される１つ以上のケーブルを介して、１つ以上のプロセッサ６９９およびメモリ６９８を備えうる。メモリ６９８は、例えば、モータの回転速度を決定するために回転エンコーダからのデータを用いるＰＩＤ（比例積分微分）制御ループを実行するための命令を格納してよい（コントローラ６９６は、モータを制御するための制御信号をモータに提供するためにモータと通信可能に接続されてもよい）。

図６に示されているロボットアーム６０２は、大気条件における使用に適し、図のように、真空環境における使用に適するようにするだろうシールまたは他の特徴を備えていない。しかし、かかるロボットアームは、以下の実施形態を参照してより詳細に説明されるように、既存の回転軸受の一部または全てを真空向け／封入軸受に置き換える、または拡大することによって、真空で動作するように容易に変更されうることを理解されたい。さらに、回転エンコーダは、ロボットアームの外部に取り付けられているように示されているが、他の実施形態は、回転エンコーダを損傷および汚れからさらに保護するために、可動リンクおよび／または基部６０４の内部に設置されたかかる回転エンコーダを特徴としてよい。

図７は、図６に示されたロボットアームより複雑な別のロボットアームの例を示す。図の例は、２つのエンドエフェクタを備えるだけでなく、各エンドエフェクタは、それらを支持する可動リンクに対して独立して回転することもできる。図の例は、Ｚ軸動作能力（図６に示された実施形態に類似する実施形態で実施されうることも理解されるだろう）も備え、真空環境で動作するように構成されている。

図７では、ロボットアーム７０２の例が示されている。この例では、ロボットアーム７０２は、基部７０４、第１の可動リンク７０６、第２の可動リンク７０８、第３の可動リンク７１０、および第４の可動リンク７１２を有する。第３の可動リンク７１０および第４の可動リンク７１２は、それぞれ、第１のエンドエフェクタ７１４および第２のエンドエフェクタ７１６で終端し、第１のエンドエフェクタ７１４および第２のエンドエフェクタ７１６は、ヘラのように半導体ウエハを下方から持ち上げるために半導体ウエハの下に設置されうる、ブレード型のエンドエフェクタであってよい。第１の可動リンク７０６の第１の端部７０６Ａは、第１の回転関節７１８を介して基部７０４と回転可能に接続されてよく、第１の回転関節７１８は、１セット以上の回転軸受７９４（個別には図示されていないが、凡例に示されており、さらなる回転軸受７９４も様々な回転関節で示されている）を備えてよい。同様に、第２の可動リンク７０８の第１の端部７０８Ａは、第２の回転関節７２０によって第１の可動リンク７０６の第２の端部７０６Ｂと回転可能に接続されてよく、第３の可動リンク７１０の第１の端部７１０Ａは、第３の回転関節７２２によって第２の可動リンク７０８の第２の端部７０８Ｂと回転可能に接続されてよい。第１の回転関節７１８は、基部７０４に設置された第１のモータ７３０から受信した回転入力に応答して、第１の可動リンク７０６を基部７０４に対して第１の回転軸７２４を中心に回転させるように構成されてよい。同様に、第２の回転関節７２０は、第２の可動リンク７０８を第１の可動リンク７０６に対して第２の回転軸７２６を中心に回転させるように構成されてよく、第３の回転関節７２２は、第３の可動リンク７１０および第４の可動リンク７１２を第２の可動リンク７０８に対して第３の回転軸７２８を中心に独立して回転させるように構成されてよい。

ロボットアーム６０２とは異なり、図の例のロボットアーム７０２は、５自由度を有する。かかる自由度を提供するために、ロボットアーム７０２は、全部で４つのモータおよび１つのリニアアクチュエータ７３８を備える。第１のモータ７３０、第２のモータ７３２、およびリニアアクチュエータ７３８は、基部の内部に収容されているが、第３のモータ７３４および第４のモータ７３６は、第１の可動リンク７０６に設置されている。第３のモータ７３４および／または第４のモータ７３６も基部７０４に選択的に収容され、（第２のモータ７３２の出力に対して既に行われたように）それらの回転出力が同心駆動軸を用いて第１の回転関節７１８を通じて通信されうることを理解されたい。リニアアクチュエータ７３８は、第１のモータ７３０および第２のモータ７３２を収容し、またＺ軸動作を容易にするために上下の垂直方向に第１の回転関節７１８および可動リンクを支持する、基部の副部を駆動するために用いられてよい。ガイドレール７４０は、かかる動作をガイドし、Ｚ軸に沿って安定した動作を提供してよい。ベローズ７９０は、基部７０４の可動副部を基部７０４の残りの部分に封入することで、基部７０４へのガスのリークパスを設けることなく、基部７０４の残りの部分に対する副部の垂直動作を可能にするように設けられてよい。実際には、基部７０４の上面は、例えば、密閉状態で搬送モジュールへの接触面に接続されて基部７０４の上面を通る漏れを防ぐことで、ロボットアーム７０２の可動リンク周辺の真空環境が維持されるようにしてよい。

このロボットアームの例では、第１のモータ７３０は、第１のモータ７３０に延びる筒状軸で示される第１の可動リンク７０６を直接的に駆動する。しかし、第２のモータ７３２は、第１のプーリ７５２、第２のプーリ７５４、および第１のベルト７７２を備える第１の回転駆動搬送機構７４２を通じて第２の可動リンク７０８を間接的に駆動する。この例では、第１のベルト７７２は、タイミングベルトまたは他の連続ループベルトである。第１のプーリ７５２は、第２のモータ７３２によって直接的に駆動される。しかし、第２のプーリ６５４とは異なり、第２のプーリ７５４は、第２の可動リンク７０８および第２のプーリ７５４が一緒に動くように第２の可動リンク７０８と固定的に接続されている。例えば、第１のモータ７３０を作動させずに第２のモータ７３２を作動させることによって（または、両方のモータを異なる速度および／または異なる方向で作動させることによって）第１のプーリ７５２が第１の可動リンク７０６に対して第１の回転軸７２４の周りを回転するときは、それらの間の相対回転動作は、第１のベルト７７２を介して第２のプーリ７５６に伝達されることで、第２のプーリ７５６およびそこに接続された第２の可動リンク７０８を第１の可動リンク７０６に対して回転させてよい。

第１の可動リンク７０６に設置された第１の回転駆動搬送機構７４２に加えて、ロボットアーム７０２は、第２の可動リンク７０８に設置される第２の回転駆動搬送機構７４４を有してもよい。第２の回転駆動搬送機構７４４は、第３のプーリ７５６、第４のプーリ７５８、および第２のベルト７７４を備えてよい。第１の可動リンク６０６と固定的に接続された第３のプーリ６５６とは対照的に、この例では、第３のプーリ７５６は、第１の可動リンク７０６および第３のプーリ７５６が第２の回転軸７２６の周りを独立して回転できるように第１の可動リンク７０６と回転可能に接続されている。この例では、第３のプーリ７５６は、第５のプーリ７６０、第６のプーリ７６２、および第３のベルト７７６を備えうる第３の回転駆動搬送機構７４６によって駆動される。第３のモータ７３４の出力は、第５のプーリ７６０を駆動してよく、第５のプーリ７６０は、次に第３のベルト７７６を駆動することで、第６のプーリ７６２だけでなくそこに固定的に接続されている第３のプーリ７５６も回転させる。これは、第４のプーリ７５８、およびそこに固定的に接続された第３の可動リンク７１０を第２の可動リンク７０６に対して回転させる。他の実施形態は、第３のモータ７３４から第６のプーリ７６２（ひいては、第３のプーリ７５６）への原動力を伝達するために用いられる追加の駆動搬送機構と共に、第６のプーリ７６２／第３のプーリ７５６を直接的に駆動する第３のモータ７３４を有してよい、または、第３のモータ７３４を基部に設置してよいことを理解されたい。いくつかの例では、第３のプーリ７５６および第６のプーリ７６２は、同じ直径であってよく、単に同じ筒の円筒外面の異なる部分であってもよい（以下に説明される第７のプーリ７６４および第１０のプーリ７７０にも同様のことがいえる）。この例のロボットアームにおける各回転関節は、別々のモータによって独立して駆動されるため、用いられる様々なプーリの大きさは必要に応じて異なり、モータの速度／変位の制御を通じてあらゆる変形が適合されてよい。

２つのエンドエフェクタの実施形態では、第７のプーリ７６４、第８のプーリ７６６、および第４のベルト７７８を備える第４の回転駆動搬送機構７４８が提供されてよい。第８のプーリ７６６は、第２の可動リンク７０８に対する第３の回転軸７２８を中心とする第８のプーリ７６６の回転が、第４の可動リンク７１２および第２のエンドエフェクタ７１６を第２の可動リンク７０８に対して第３の回転軸７２８を中心に回転させるように、第４の可動リンク７１２と固定的に接続されてよい。第３のプーリ７５６と同様に、第７のプーリ７６４は、第７のプーリ７６４が第１の可動リンク７０６および第２の可動リンク７０８から独立して回転できるように、第１の可動リンク７０６および第２の可動リンク７０８と回転可能に接続されてよい。よって、第７のプーリ７６４が第２の可動リンク７０８に対して第２の回転軸７２６を中心に回転するときは、第４のベルト７７８の対応する動作は、第８のプーリ７６６も回転させることで、第２の可動リンク７０８に対する第３の回転軸７２８を中心とする第４の可動リンク７１２の回転を引き起こしてよい。

この例では、第７のプーリ７６４は、第９のプーリ７６８、第１０のプーリ７７０、および第５のベルト７８０を備えうる第５の回転駆動搬送機構７５０によって駆動される。第４のモータ７３６の出力は、第９のプーリ７６８を駆動し、第９のプーリ７６８は、次に第５のベルト７８０を駆動することで、第１０のプーリ７７０およびそこに固定的に接続されている第７のプーリ７６４も回転させてよい。これにより、第８のプーリ７６６およびそこに固定的に接続された第４の可動リンク７１２が第２の可動リンク７０６に対して回転させられる。他の実施形態は、第４のモータ７３６から第１０のプーリ７７０（ひいては、第７のプーリ７６４）に原動力を伝達するために用いられる追加の駆動搬送機構と共に、第７のプーリ７６４／第１０のプーリ７７０を直接的に駆動する第４のモータ７３６を有してよい、または、第４のモータ７３６を基部７０４に設置してよいことが理解されるだろう。

かかる構成は、第２のモータ７３２および第３のモータ７３４が、それぞれ、第２の可動リンク７０８および第３の可動リンク７１０の相対回転位置を独立して制御することを可能にする。

上述のように、ロボットアーム７０２は、各回転関節に設置された回転エンコーダも備える。例えば、第１の回転エンコーダ７８２は、第１の回転関節７１８付近に設置されてよく（この場合、第１のモータ７３０に隣接して設置され、基部７０４の内部に設置されるが、それでも第１の回転関節７１８の第１の回転軸７２４に中心が置かれる）、第２の回転エンコーダ７８４Ａは、第２の回転関節７２０に設置されてよく、第３の回転エンコーダ７８６および第４の回転エンコーダ７８８は、第３の回転関節７２２に設置されてよい。

図７では、第１の回転エンコーダ７８２は、第１の可動リンク７０６と固定的に接続されている第１の部分と、基部７０４と固定的に接続されている第２の部分とを有してよい。同様に、第２の回転エンコーダ７８４Ａは、第２の可動リンク７０８と固定的に接続されている第１の部分と、第１の可動リンク７０６と固定的に接続されている第２の部分とを有してよく、第３の回転エンコーダ７８６は、第３の可動リンク７１０と固定的に接続されている第１の部分と、第２の可動リンク７０８と固定的に接続されている第２の部分とを有してよく、第４の回転エンコーダ７８８は、第４の可動リンク７１２と固定的に接続されている第１の部分と、第２の可動リンク７０８と固定的に接続されている第２の部分とを有してよい。また、いくつかの実施形態では、さらに高精度の可能性を提供するために、追加のロータリエンコーダ（本明細書では回転エンコーダとも呼ばれる）が他の位置に設けられてよい。例えば、追加の第２の回転エンコーダ７８４Ｂは、第２のモータ６３２に設けられてよい。その場合、第２の回転関節７２０に位置する第２の回転エンコーダ７８４Ａの出力は、位置データを制御ループに提供するために用いられてよいが、第２のモータ７３２に位置するもう一方の第２の回転エンコーダ７８４Ｂは、速度データを制御ループに提供するために用いられてよい。この手法は、第１のベルト７７２における適合性を説明するために用いられてよい。同様の手法は、必要に応じて、同様に用いられる他の回転エンコーダにも採用されてよい。

ロボットアーム６０２と同様に、ロボットアーム７０２も、メモリ７９８および１つ以上のプロセッサ７９９を有するコントローラ７９６を備えてよい。メモリ７９８は、同様に、ロボットアーム７０２を制御するためのコンピュータ実行可能命令（例えば、ロボットアームを所望の位置に動かすようにモータを制御するために、回転エンコーダからの入力を用いるためにＰＩＤルーチンを実行するための命令）を格納してよい。

ロボットアーム６０２とロボットアーム７０２との間の別の違いは、ロボットアーム７０２が、各回転関節、または、少なくとも取り付けられたベルトを備えるプーリを有する各回転関節に真空気密ロータリシール７９２を備えることである。かかる真空気密シールの例は、もしあれば粒子汚染を余り引き起こさない強固な低摩擦真空気密封止を提供する磁性流体シールである（動作中に擦れ落ちる金属粒子は、シールの磁場によって直ちに捕捉されることで、例えば、ウエハハンドリングロボットによって搬送されているウエハ上へのかかる粒子の移動を防ぐ）。真空気密シールは、軸受アセンブリに統合されてよい、または、真空気密シールを通じて円滑な回転動作を可能にする回転軸受と併せて用いられてよい。これにより、真空気密シールによって封止される可動リンクの内部は、大気圧に維持されることができる一方で、可動リンク周辺の環境は、真空に保たれる。一般に、大気圧で保持される各可動リンクの最も外側のシールのみが真空気密シールによって提供されてよく、他の回転軸受は、かかるシールを備えなくてもよい。可動リンクの大気区域のベルト駆動システムを封止することによって、ベルトによって生成された粒子が真空環境から隔離されることで、その清浄度を保つだろう。

オフセンタのロボットアーム取り付けの概念、スチールベルトに代わるタイミングベルトの使用、および、ロボットアームの各回転関節におけるロータリエンコーダの使用は、各々、別々の思想を表してよく、別々に、または、互いに依存する組み合わせもしくは副組み合わせとして実施されてよいことを理解されたい。よって、例えば、タイミングベルトおよび結合部付ロータリエンコーダを備えるロボットアームは、非オフセンタ取り付け位置で用いられてよい。

さらに説明されない限り、用語「セット」は、１つ以上の品目のセットを意味し、必要性を示唆するさらなる言葉がない限り、複数の品目が存在する必要はないことを理解されたい。例えば、「２つ以上の品目のセット」は、そこに最低でも２つの品目があると理解されるだろう。これに対して、「１つ以上の品目のセット」は、そこに１つの品目のみを有する可能性があると理解されるだろう。同様に、用語「各」は、セットが１つの構成物のみを含むとしても、本明細書ではセットの各構成物を意味するように用いられてよい。用語「各」は、暗示のセット（例えば、セットという用語は用いられていないが、セットがあることを他の言葉が示唆する場合）と同様に用いられてもよい。例えば、「１つ以上の品目の各品目」は、「１つ以上の品目のセットの各品目」と同等であることを理解されたい。

上述のように、いくつかの実施形態では、コントローラは、本明細書に記載のウエハハンドリングシステムの一部であってよい。ウエハハンドリングシステムは、半導体処理ツールとして見なされてもよい（例えば、ウエハハンドリングシステムは、処理チャンバ、処理用プラットフォーム、および／または、特定の処理部品（ウエハ台座、ガス流システムなど）を含む半導体処理装置も備えてよい）。これらの（ロボットアームを含む）システムは、半導体ウエハまたは基板の処理前、処理中、および処理後のそれらの動作を制御するための電子機器と統合されてよい。電子機器は、システムの様々な部品または副部品を制御しうる「コントローラ」を意味してよい。コントローラは、処理条件および／またはシステムの種類に応じて、ウエハハンドリングロボットを制御するための処理だけでなく、プロセスガスの供給、温度設定（例えば、加熱および／または冷却）、圧力設定、真空設定、電力設定、無線周波数（ＲＦ）生成器の設定、ＲＦ整合回路設定、周波数設定、流量設定、流体供給設定、位置動作設定、チャンバおよび他の搬送ツール、および／または、特定のシステムに接続もしくは結合されたロードロックに対するウエハ搬入出など、本明細書に記載されていない他の処理またはパラメータも制御するようにプログラムされてよい。

概して、コントローラは、命令を受け取り、命令を発行し、動作を制御し、洗浄動作を可能にし、エンドポイント測定を可能にする様々な集積回路、ロジック、メモリ、および／または、ソフトウェアなどを有する電子機器として定義されてよい。集積回路は、プログラム命令を記憶するファームウェア形式のチップ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）として定義されるチップ、および／または、プログラム命令（例えば、ソフトウェア）を実行する１つ以上のマイクロプロセッサもしくはマイクロコントローラを含んでよい。プログラム命令は、様々な個別設定（または、プログラムファイル）の形式でコントローラに伝達される命令であって、特定のプロセスを半導体ウエハ上でもしくは半導体ウエハ向けに、またはシステムに対して実行するための動作パラメータを定義してよい。いくつかの実施形態では、動作パラメータは、１つ以上の層、材料、金属、酸化物、シリコン、二酸化シリコン、表面、回路、および／または、ウエハダイの製造中における１つ以上の処理工程を実現するための、プロセスエンジニアによって定義されるレシピの一部であってよい。

いくつかの実施形態では、コントローラは、システムと統合または結合された、そうでなければシステムにネットワーク接続された、もしくはこれらが組み合わされたコンピュータの一部であってよく、またはそのコンピュータに結合されてよい。例えば、コントローラは、「クラウド」内にあってよい、または、ウエハ処理のリモートアクセスを可能にするファブホストコンピュータシステムの全てもしくは一部であってよい。コンピュータは、システムへのリモートアクセスを可能にして、製造動作の進捗状況を監視し、過去の製造動作の経歴を調査し、複数の製造動作から傾向または実施の基準を調査し、現在の処理のパラメータを変更し、現在の処理に続く処理工程を設定し、または、新しいプロセスを開始してよい。いくつかの例では、リモートコンピュータ（例えば、サーバ）は、ローカルネットワークまたはインターネットを含みうるネットワークを通じて、プロセスレシピをシステムに提供できる。リモートコンピュータは、次にリモートコンピュータからシステムに伝達されるパラメータおよび／もしくは設定のエントリまたはプログラミングを可能にするユーザインタフェースを含んでよい。いくつかの例では、コントローラは、１つ以上の動作中に実施される各処理工程のためのパラメータを特定するデータ形式の命令を受け取る。パラメータは、実施されるプロセスの種類、および、コントローラが接続するまたは制御するように構成されたツールの種類に固有であってよいことを理解されたい。よって、上述のように、コントローラは、例えば、互いにネットワーク接続されている１つ以上の個別のコントローラを含むことや、本明細書に記載のプロセスや制御などの共通の目的に向かって協働することによって分散されてよい。かかる目的で分散されたコントローラの例は、遠隔に（例えば、プラットフォームレベルで、または、リモートコンピュータの一部として）設置され、協働してチャンバにおけるプロセスを制御する１つ以上の集積回路と連通する、チャンバ上の１つ以上の集積回路であろう。

制限するのではなく、例示のウエハハンドリングシステムは、プラズマエッチングチャンバまたはプラズマエッチングモジュール、堆積チャンバまたは堆積モジュール、スピンリンスチャンバまたはスピンリンスモジュール、金属めっきチャンバまたは金属めっきモジュール、クリーンチャンバまたはクリーンモジュール、ベベルエッジエッチングチャンバまたはベベルエッジエッチングモジュール、物理気相堆積（ＰＶＤ）チャンバまたはＰＶＤモジュール、化学気相堆積（ＣＶＤ）チャンバまたはＣＶＤモジュール、原子層堆積（ＡＬＤ）チャンバまたはＡＬＤモジュール、原子層エッチング（ＡＬＥ）チャンバまたはＡＬＥモジュール、イオン注入チャンバまたはイオン注入モジュール、トラックチャンバまたはトラックモジュール、ならびに、半導体ウエハの製作および／もしくは製造において関連もしくは使用しうる他の半導体処理システムを含んでよい、または、それらに取り付けられてよい。

上述のように、ツールによって実施されるプロセス工程に応じて、コントローラは、他のツール回路もしくはツールモジュール、他のツール部品、クラスタツール、他のツールインタフェース、隣接するツール、近接するツール、工場全体に設置されたツール、メインコンピュータ、別のコントローラ、または、半導体製造工場においてツール位置および／もしくはロードポートに対してウエハ容器を搬入出する材料搬送に用いられるツール、のうちの１つ以上と連通しうる。

上記の開示は、特定の例の実施形態に注目しながら、開示の例だけに限定されるのではなく、類似の変形および機構にも適用されてよく、かかる類似の変形および機構も、本開示の範囲内にあるとみなされることを理解されたい。

一方で、第１のプーリ１５２を時計回りに回転させることは、第１のベルト１７２Ａがこの回転モードでは緊張状態に置かれないため、第２のプーリ１５４における対応する時計回りの動作をもたらさない。かかる時計回りの動きを可能にするために、第１のベルト１７２Ｂ（図１の中間部分参照）は、第１のベルト１７２Ａとほぼ同様に第１のプーリ１５２および第２のプーリ１５４に固定されてよいが、第１のベルト１７２Ｂは、一般に、第１のベルト１７２Ａとは異なる位置でプーリと接続される。結果として生じた回転駆動搬送機構は、静かで軽量な、正確な回転位置決めを提供してよい。しかし、かかるシステムの重要な限定は、ベルトは、通常、ベルトとプーリとの間の接続点を重ねられることができないため、かかるスチールベルトシステムが提供しうる回転動作量が３６０°未満であることである。よって、通常、プーリが回転できない、少なくとも１０°から２０°のデッドゾーン（ベルトおよびプーリの両方を一緒に示す図１の最下方部分における斜め格子のパイ状区画）がある。これは、かかるスチールベルト回転駆動搬送機構を用いるロボットの回転動作範囲を限定するが、最も一般的な実施形態では、ロボットアームが動作する環境内の利用可能な空間は、通常、かかる限定された範囲の動作と対立するだろう回転を受ける必要を避けるのに十分な大きさであるため、問題にならない。

例えば、真空環境では、半導体処理チャンバ、ロードロック、および、ウエハが設置されうる、または取り出されうる他のステーション／位置がロボットアームの基部から等距離となるように、ウエハハンドリングロボットの基部を真空環境の中央またはその付近に設置することが一般的である。これにより、ロボットアームの長さが低減され、（ロボットアームの動作が各ステーションと相互作用するために実質的に同じであってよいため）より簡単な制御設定が可能になり、ロボットが大きな結合部の回転を受けることなく動作できるようになる。図２は、放射状に配置された搬送チャンバであって、通常、真空に保たれ、その周囲または外周の様々な位置で接続された複数のウエハ処理チャンバを有するチャンバの例を示している。この例では、搬送チャンバ２０１（ウエハハンドリングシステム２００とも考えられる）は、４つの異なる側面に沿って配置された４つのウエハ処理チャンバ２０３、および、真空を破壊することなく搬送チャンバの真空環境に対するウエハの出入りを可能にするエアロックとして機能する、２つの他の側面に沿って配置された２つのロードロックチャンバ２０５を有する。図のように、ロボットアームは、その中央の取り付け位置から処理チャンバまたはロードロックのいずれかに簡単にアクセスできる。

図４は、かかる新型の搬送チャンバの例を示す。図４では、搬送チャンバ３０１は、ロボットアーム３０２の基部が片側に移され、搬送チャンバ３０１の片側に隣接して設置されていること以外は、図３の搬送チャンバ３０１に類似している。実際には、ロボットアーム３０２の基部を可能な限り片側またはもう一方の片側に近づけて設置することが望ましいかもしれないが、公差、安全クリアランス、可動部品クリアランスなどを考慮してよい。より一般には、基部は、幅を規定する壁の１つからの搬送チャンバの幅の２５％以内の位置に中心を置いてよい。例えば、搬送チャンバの幅（図４の左右の寸法）が４０インチ（１０１．６センチ）である場合、ロボットアーム３０２の基部は、搬送チャンバ３０１の左側または右側のいずれかから１０インチ（２５．４センチ）以内（例えば、かかる側から約７インチ（約１７．７８センチ））の位置（図４の透視部分）に中心を置いてよい。かかる実施形態例における約１２インチ（約３０．４８センチ）の直径を有する一般的なロボットアーム基部については、これにより、基部と搬送チャンバ３０１の反対側との間に約２８インチ（約７１．１２センチ）の隙間が残る。よって、処理チャンバ３０３の下の装置が搬送チャンバの両側全体に延びたとしても、ロボットアーム基部とかかる装置との間の幅に少なくとも２フィート（６０．９６センチ）の搬送チャンバ下の通路があるため、人が容易にアクセスできるだろう。

図６は、ウエハハンドリングロボットアームの例の図を表す。図６では、ロボットアーム６０２の例が示されている。この例では、ロボットアーム６０２は、基部６０４、第１の可動リンク６０６、第２の可動リンク６０８、および第３の可動リンク６１０を有する。第３の可動リンク６１０は、第１のエンドエフェクタ６１４で終端し、第１のエンドエフェクタ６１４は、ヘラのように半導体ウエハを下から持ち上げるために半導体ウエハの下に設置されうる、ブレード型エンドエフェクタであってよい。第１の可動リンク６０６の第１の端部６０６Ａは、１セット以上の回転軸受６９４を備えうる第１の回転関節６１８を介して、基部６０４と回転可能に接続されてよい。同様に、第２の可動リンク６０８の第１の端部６０８Ａは、第２の回転関節６２０によって第１の可動リンク６０６の第２の端部６０６Ｂと回転可能に接続されてよく、第３の可動リンク６１０の第１の端部６１０Ａは、第３の回転関節６２２によって第２の可動リンク６０８の第２の端部６０８Ｂと回転可能に接続されてよい。第１の回転関節６１８は、基部６０４に設置された第１のモータ６３０から受信する回転入力に応答して、第１の可動リンク６０６を基部６０４に対して第１の回転軸６２４を中心に回転させるように構成されてよい。同様に、第２の回転関節６２０は、第２の可動リンク６０８を第１の可動リンク６０６に対して第２の回転軸６２６を中心に回転させるように構成されてよく、第３の回転関節６２２は、第３の可動リンク６１０を第２の可動リンク６０８に対して第３の回転軸６２８を中心に回転させるように構成されてよい。本明細書に記載の回転関節は、本明細書では回転インタフェースを意味してもよい。

このロボットアームの例では、第１のモータ６３０は、第１のモータ６３０に延びる筒状軸によって示されているように、第１の可動リンク６０６を直接的に駆動する。しかし、第２のモータ６３２は、第１のプーリ６５２、第２のプーリ６５４、および第１のベルト６７２を備える第１の回転駆動搬送機構６４２を通じて第２の可動リンク６０８を間接的に駆動する。この例では、第１のベルト６７２は、タイミングベルトまたは他の連続したループベルトである。第１のプーリ６５２は、第２のモータ６３２によって直接的に駆動され、第２のプーリ６５４は、第２の可動リンク６０８および第２のプーリ６５４が一緒に動くように、第２の可動リンク６０８と固定的に接続されている。例えば、第１のモータ６３０を作動させることなく第２のモータ６３２を作動させることによって（または、両方のモータを異なる速度でおよび／もしくは異なる方向に作動させることによって）、第１のプーリ６５２が第１の可動リンク６０６に対して第１の回転軸６２４の周りを回転するときは、相対的回転動作は、第１のベルト６７２を介して第２のプーリ６５４に伝達されることで、第２のプーリ６５４およびそこに接続された第２の可動リンク６０８を第１の可動リンク６０６に対して回転させてよい。

この例では、第１のプーリ６５２および第２のプーリ６５４は、２：１の直径比を有するため、第２のプーリ６５４を第１のプーリ６５２の２倍の速度で、２倍の距離を回転させるだろう。かかる比率は、第３の回転軸６２８が第１の回転軸６２４から離れて延びる半径に沿って移動する間に、第１の可動リンク６０６および第２の可動リンク６０８を外向きおよび内向きに「はさみのように動かす」ために用いられてよい。それに応じて、第３のプーリ６５６および第４のプーリ６５８は、１：２の直径比を有するため、第１の可動リンク６０６および第２の可動リンク６０８が互いに対して第２の回転軸６２６の周りを回転する速度の半分で、第３の可動リンク６１０および第１のエンドエフェクタ６１４を第３の回転軸６２８を中心に回転させる。これにより、ロボットアーム６０２の伸縮の間、第１のエンドエフェクタ６１４は、前述の半径と並んだままになる。

上述のように、ロボットアーム６０２は、各回転関節に設置された回転エンコーダも備える。例えば、第１の回転エンコーダ６８２は、第１の回転関節６１８に設置されてよく、第２の回転エンコーダ６８４は、第２の回転関節６２０に設置されてよく、第３の回転エンコーダは、第３の回転関節６２２に設置されてよい。本明細書で用いられる回転エンコーダという用語は、２つの部品間の軸の周りの回転変位を測定するように構成されているセンサ装置を意味する。かかる装置は、２つの部分を備え、その各々は、２つの部品の異なる方に固定される。その２つの部分は、言うまでもなく互いに対して自由に回転でき、いくつかの例では、（玉軸受が内輪および外輪を有し、それらの各々が、玉軸受が取り付けられる２つの部品の異なる方と接続しうるような）１つの一体化ユニットに結合されてよい。他の例では、その２つの部分は、互いから物理的に分離される（例えば、１つの部分が１つの回転可能な部品に取り付けられ、他の部分が他の回転可能な部品に取り付けられる）。次に、２つの回転可能な部品は嵌合され、回転エンコーダの２つの部分は、回転位置測定が可能になるように互いに並べられるが、２つの部分は、実際には動作中に互いに決して接触しなくてよい。図６では、第１の回転エンコーダ６８２は、第１の可動リンク６０６と固定的に接続されている第１の部分６８２ａと、基部６０４と固定的に接続されている第２の部分６８２ｂとを有してよい。同様に、第２の回転エンコーダ６８４は、第２の可動リンク６０８と固定的に接続されている第１の部分６８４ａと、第１の可動リンク６０６と固定的に接続されている第２の部分６８４ｂとを有してよく、第３の回転エンコーダ６８６は、第３の可動リンク６１０と固定的に接続されている第１の部分６８６ａと、第２の可動リンク６０８と固定的に接続されている第２の部分６８６ｂとを有してよい。

図７では、ロボットアーム７０２の例が示されている。この例では、ロボットアーム７０２は、基部７０４、第１の可動リンク７０６、第２の可動リンク７０８、第３の可動リンク７１０、および第４の可動リンク７１２を有する。第３の可動リンク７１０および第４の可動リンク７１２は、それぞれ、第１のエンドエフェクタ７１４および第２のエンドエフェクタ７１６で終端し、第１のエンドエフェクタ７１４および第２のエンドエフェクタ７１６は、ヘラのように半導体ウエハを下方から持ち上げるために半導体ウエハの下に設置されうる、ブレード型のエンドエフェクタであってよい。第１の可動リンク７０６の第１の端部７０６Ａは、第１の回転関節７１８を介して基部７０４と回転可能に接続されてよく、第１の回転関節７１８は、１セット以上の回転軸受７９４を備えてよい。同様に、第２の可動リンク７０８の第１の端部７０８Ａは、第２の回転関節７２０によって第１の可動リンク７０６の第２の端部７０６Ｂと回転可能に接続されてよく、第３の可動リンク７１０の第１の端部７１０Ａは、第３の回転関節７２２によって第２の可動リンク７０８の第２の端部７０８Ｂと回転可能に接続されてよい。第１の回転関節７１８は、基部７０４に設置された第１のモータ７３０から受信した回転入力に応答して、第１の可動リンク７０６を基部７０４に対して第１の回転軸７２４を中心に回転させるように構成されてよい。同様に、第２の回転関節７２０は、第２の可動リンク７０８を第１の可動リンク７０６に対して第２の回転軸７２６を中心に回転させるように構成されてよく、第３の回転関節７２２は、第３の可動リンク７１０および第４の可動リンク７１２を第２の可動リンク７０８に対して第３の回転軸７２８を中心に独立して回転させるように構成されてよい。

このロボットアームの例では、第１のモータ７３０は、第１のモータ７３０に延びる筒状軸で示される第１の可動リンク７０６を直接的に駆動する。しかし、第２のモータ７３２は、第１のプーリ７５２、第２のプーリ７５４、および第１のベルト７７２を備える第１の回転駆動搬送機構７４２を通じて第２の可動リンク７０８を間接的に駆動する。この例では、第１のベルト７７２は、タイミングベルトまたは他の連続ループベルトである。第１のプーリ７５２は、第２のモータ７３２によって直接的に駆動される。しかし、第２のプーリ６５４とは異なり、第２のプーリ７５４は、第２の可動リンク７０８および第２のプーリ７５４が一緒に動くように第２の可動リンク７０８と固定的に接続されている。例えば、第１のモータ７３０を作動させずに第２のモータ７３２を作動させることによって（または、両方のモータを異なる速度および／または異なる方向で作動させることによって）第１のプーリ７５２が第１の可動リンク７０６に対して第１の回転軸７２４の周りを回転するときは、それらの間の相対回転動作は、第１のベルト７７２を介して第２のプーリ７５４に伝達されることで、第２のプーリ７５４およびそこに接続された第２の可動リンク７０８を第１の可動リンク７０６に対して回転させてよい。

第１の可動リンク７０６に設置された第１の回転駆動搬送機構７４２に加えて、ロボットアーム７０２は、第２の可動リンク７０８に設置される第２の回転駆動搬送機構７４４を有してもよい。第２の回転駆動搬送機構７４４は、第３のプーリ７５６、第４のプーリ７５８、および第２のベルト７７４を備えてよい。第１の可動リンク６０６と固定的に接続された第３のプーリ６５６とは対照的に、この例では、第３のプーリ７５６は、第１の可動リンク７０６および第３のプーリ７５６が第２の回転軸７２６の周りを独立して回転できるように第１の可動リンク７０６と回転可能に接続されている。この例では、第３のプーリ７５６は、第５のプーリ７６０、第６のプーリ７６２、および第３のベルト７７６を備えうる第３の回転駆動搬送機構７４６によって駆動される。第３のモータ７３４の出力は、第５のプーリ７６０を駆動してよく、第５のプーリ７６０は、次に第３のベルト７７６を駆動することで、第６のプーリ７６２だけでなくそこに固定的に接続されている第３のプーリ７５６も回転させる。これは、第４のプーリ７５８、およびそこに固定的に接続された第３の可動リンク７１０を第２の可動リンク７０８に対して回転させる。他の実施形態は、第３のモータ７３４から第６のプーリ７６２（ひいては、第３のプーリ７５６）への原動力を伝達するために用いられる追加の駆動搬送機構と共に、第６のプーリ７６２／第３のプーリ７５６を直接的に駆動する第３のモータ７３４を有してよい、または、第３のモータ７３４を基部に設置してよいことを理解されたい。いくつかの例では、第３のプーリ７５６および第６のプーリ７６２は、同じ直径であってよく、単に同じ筒の円筒外面の異なる部分であってもよい（以下に説明される第７のプーリ７６４および第１０のプーリ７７０にも同様のことがいえる）。この例のロボットアームにおける各回転関節は、別々のモータによって独立して駆動されるため、用いられる様々なプーリの大きさは必要に応じて異なり、モータの速度／変位の制御を通じてあらゆる変形が適合されてよい。

この例では、第７のプーリ７６４は、第９のプーリ７６８、第１０のプーリ７７０、および第５のベルト７８０を備えうる第５の回転駆動搬送機構７５０によって駆動される。第４のモータ７３６の出力は、第９のプーリ７６８を駆動し、第９のプーリ７６８は、次に第５のベルト７８０を駆動することで、第１０のプーリ７７０およびそこに固定的に接続されている第７のプーリ７６４も回転させてよい。これにより、第８のプーリ７６６およびそこに固定的に接続された第４の可動リンク７１２が第２の可動リンク７０８に対して回転させられる。他の実施形態は、第４のモータ７３６から第１０のプーリ７７０（ひいては、第７のプーリ７６４）に原動力を伝達するために用いられる追加の駆動搬送機構と共に、第７のプーリ７６４／第１０のプーリ７７０を直接的に駆動する第４のモータ７３６を有してよい、または、第４のモータ７３６を基部７０４に設置してよいことが理解されるだろう。

図７では、第１の回転エンコーダ７８２は、第１の可動リンク７０６と固定的に接続されている第１の部分７８２ａと、基部７０４と固定的に接続されている第２の部分７８２ｂとを有してよい。同様に、第２の回転エンコーダ７８４Ａは、第２の可動リンク７０８と固定的に接続されている第１の部分７８４Ａａと、第１の可動リンク７０６と固定的に接続されている第２の部分７８４Ａｂとを有してよく、第３の回転エンコーダ７８６は、第３の可動リンク７１０と固定的に接続されている第１の部分７８６ａと、第２の可動リンク７０８と固定的に接続されている第２の部分７８６ｂとを有してよく、第４の回転エンコーダ７８８は、第４の可動リンク７１２と固定的に接続されている第１の部分７８８ａと、第２の可動リンク７０８と固定的に接続されている第２の部分７８８ｂとを有してよい。また、いくつかの実施形態では、さらに高精度の可能性を提供するために、追加のロータリエンコーダ（本明細書では回転エンコーダとも呼ばれる）が他の位置に設けられてよい。例えば、追加の第２の回転エンコーダ７８４Ｂは、（第１のプーリ７５２に固定的に接続されている第１の部分７８４Ｂａと、基部７０４の垂直に搬送可能な部分に固定的に接続されている第２の部分７８４Ｂｂと、を備えて、）第２のモータ６３２に設けられてよい。その場合、第２の回転関節７２０に位置する第２の回転エンコーダ７８４Ａの出力は、位置データを制御ループに提供するために用いられてよいが、第２のモータ７３２に位置するもう一方の第２の回転エンコーダ７８４Ｂは、速度データを制御ループに提供するために用いられてよい。この手法は、第１のベルト７７２における適合性を説明するために用いられてよい。同様の手法は、必要に応じて、同様に用いられる他の回転エンコーダにも採用されてよい。

上記の開示は、特定の例の実施形態に注目しながら、開示の例だけに限定されるのではなく、類似の変形および機構にも適用されてよく、かかる類似の変形および機構も、本開示の範囲内にあるとみなされることを理解されたい。
本発明は、たとえば、以下のような態様で実現することもできる。
適用例１：
ウエハハンドリングシステムであって、
ロボットアームであって、
基部と、
第１の可動リンクであって、前記第１の可動リンクの第１の端部は、第１の回転関節を介して前記基部に回転可能に接続された、第１の可動リンクと、
第２の可動リンクであって、前記第２の可動リンクの第１の端部は、第２の回転関節を介して前記第１の可動リンクの第２の端部に回転可能に接続された、第２の可動リンクと、
第１のプーリ、第２のプーリ、および、前記第１のプーリと前記第２のプーリとの間に架設される１つ以上の第１のベルトを含む第１の回転駆動搬送機構であって、
前記第２のプーリは、前記第２の可動リンクと固定的に接続され、
前記第１の回転駆動搬送機構は、前記第１の可動リンクに対する前記第１のプーリの回転が、前記第２のプーリおよび前記第２の可動リンクを前記第１の可動リンクに対して前記第２の回転関節の中心軸を中心に回転させるように構成されている、第１の回転駆動搬送機構と、
第１のモータであって、前記基部に設置され、前記第１の可動リンクに接続された回転出力を有し、前記第１の可動リンクを駆動するように構成された、第１のモータと、
第２のモータであって、前記基部に設置され、前記第１のプーリに接続された回転出力を有し、前記第１のプーリを駆動するように構成された、第２のモータと、
第１の回転エンコーダであって、前記基部と固定的に接続された第１の部分と、前記第１の可動リンクと固定的に接続された第２の部分とを含む、第１の回転エンコーダと、
第２の回転エンコーダであって、前記第１の可動リンクと固定的に接続された第１の部分と、前記第２の可動リンクと固定的に接続された第２の部分とを含む、第２の回転エンコーダと、
を備える、ロボットアームを備える、ウエハハンドリングシステム。
適用例２：
適用例１のウエハハンドリングシステムであって、
前記第１の回転エンコーダおよび前記第２の回転エンコーダは、各々、３０ビット以上および３３マイクロ度以上からなる群より選択される解像度を有する、ウエハハンドリングシステム。
適用例３：
適用例１のウエハハンドリングシステムであって、
前記第１の回転関節は、前記基部と、前記基部に延びる前記第１の可動リンクの一部との間に第１の磁性流体シールを備え、
前記第２の回転関節は、前記第１の可動リンクと、前記第１の可動リンクに延びる前記第２の可動リンクの一部との間に第２の磁性流体シールを備える、ウエハハンドリングシステム。
適用例４：
適用例１のウエハハンドリングシステムであって、
前記ロボットアームは、さらに、
第３の可動リンクであって、前記第３の可動リンクの第１の端部は、第３の回転関節を介して前記第２の可動リンクの第２の端部に回転可能に接続された、第３の可動リンクと、
第３のプーリ、第４のプーリ、および、前記第３のプーリと前記第４のプーリとの間に架設される１つ以上の第２のベルトを含む、第２の回転駆動搬送機構と、
第３の回転エンコーダであって、前記第２の可動リンクと固定的に接続された第１の部分と、前記第３の可動リンクと固定的に接続された第２の部分とを含む、第３の回転エンコーダと、を備え、
前記第３のプーリは、前記第１の可動リンクと固定的に接続され、
前記第４のプーリは、前記第３の可動リンクと固定的に接続され、
前記第２の回転駆動搬送機構は、前記第２の可動リンクに対する前記第３のプーリの回転が、前記第４のプーリおよび前記第３の可動リンクを前記第２の可動リンクに対して前記第３の回転関節の中心軸を中心に回転させるように構成されている、ウエハハンドリングシステム。
適用例５：
適用例１のウエハハンドリングシステムであって、
前記ロボットアームは、さらに、
第３のモータと、
第３の可動リンクであって、前記第３の可動リンクの第１の端部は、第３の回転関節を介して前記第２の可動リンクの第２の端部に回転可能に接続された、第３の可動リンクと、
第３のプーリ、第４のプーリ、および、前記第３のプーリと前記第４のプーリとの間に架設される１つ以上の第２のベルトを含む、第２の回転駆動搬送機構と、
第３の回転エンコーダであって、前記第２の可動リンクと固定的に接続された第１の部分と、前記第３の可動リンクと固定的に接続された第２の部分とを含む、第３の回転エンコーダと、を備え、
前記第３のモータは、前記第３のプーリを前記第２の回転関節の回転軸を中心に回転させるように構成され、
前記第４のプーリは、前記第３の可動リンクと固定的に接続され、
前記第２の回転駆動搬送機構は、前記第２の可動リンクに対する前記第２の回転関節の前記中心軸を中心とする前記第３のプーリの回転が、前記第４のプーリおよび前記第３の可動リンクを前記第２の可動リンクに対して前記第３の回転関節の中心軸を中心に回転させるように構成されている、ウエハハンドリングシステム。
適用例６：
適用例５のウエハハンドリングシステムであって、
前記第１の回転関節は、前記基部と、前記基部に延びる前記第１の可動リンクの一部との間に第１の磁性流体シールを備え、
前記第２の回転関節は、前記第１の可動リンクと、前記第１の可動リンクに延びる前記第２の可動リンクの一部との間に第２の磁性流体シールを備え、
前記第３の回転関節は、前記第２の可動リンクと、前記第２の可動リンクに延びる前記第３の可動リンクの一部との間に第３の磁性流体シールを備える、ウエハハンドリングシステム。
適用例７：
適用例５のウエハハンドリングシステムであって、
前記第１の可動リンクは、第５のプーリ、第６のプーリ、および、前記第５のプーリと前記第６のプーリとの間に架設される１つ以上の第３のベルトを含む第３の回転駆動搬送機構を備える、ウエハハンドリングシステム。
適用例８：
適用例７のウエハハンドリングシステムであって、
前記第３のモータは、前記第１の可動リンクの内部に設置されている、ウエハハンドリングシステム。
適用例９：
適用例７のウエハハンドリングシステムであって、
前記ロボットアームは、さらに、
第４のモータと、
第４の可動リンクであって、前記第４の可動リンクの第１の端部は、前記第３の回転関節を介して前記第２の可動リンクの第２の端部に回転可能に接続された、第４の可動リンクと、
第７のプーリ、第８のプーリ、および、前記第７のプーリと前記第８のプーリとの間に架設される１つ以上の第４のベルトを含む、第４の回転駆動搬送機構と、
第４の回転エンコーダであって、前記第２の可動リンクと固定的に接続された第１の部分と、前記第４の可動リンクと固定的に接続された第２の部分とを備える、第４の回転エンコーダと、を備え、
前記第４のモータは、前記第７のプーリを前記第２の回転関節の回転軸を中心に回転させるように構成され、
前記第８のプーリは、前記第４の可動リンクと固定的に接続され、
前記第４の回転駆動搬送機構は、前記第２の可動リンクに対する前記第２の回転関節の前記中心軸を中心とした前記第７のプーリの回転が、前記第８のプーリおよび前記第４の可動リンクを前記第２の可動リンクに対して前記第３の回転関節の中心軸を中心に回転させるように構成されている、ウエハハンドリングシステム。
適用例１０：
適用例９のウエハハンドリングシステムであって、
前記第１の可動リンクは、さらに、第９のプーリ、第１０のプーリ、および、前記第９のプーリと前記第１０のプーリとの間に架設される１つ以上の第５のベルトを含む第５の回転駆動搬送機構を備える、ウエハハンドリングシステム。
適用例１１：
適用例１０のウエハハンドリングシステムであって、
前記第４のモータは、前記第１の可動リンクの内部に設置されている、ウエハハンドリングシステム。
適用例１２：
適用例１のウエハハンドリングシステムであって、
前記１つ以上の第１のベルトは、ステンレス鋼製であり、
前記１つ以上の第１のベルトは、少なくとも２つの第１のベルトを含み、
前記少なくとも２つの第１のベルトの各ベルトは、前記第１の回転駆動搬送機構の前記第１のプーリおよび前記第１の回転駆動搬送機構の前記第２のプーリの一方に固定的に取り付けられた第１の端部と、前記第１の回転駆動搬送機構の前記第１のプーリおよび前記第１の回転駆動搬送機構の前記第２のプーリのもう一方に固定的に取り付けられた第２の端部とを有する、ウエハハンドリングシステム。
適用例１３：
適用例１のウエハハンドリングシステムであって、
前記基部、前記第１の可動リンク、および前記第２の可動リンクの内部空間は、互いに流体連通しており、
前記第１の回転関節および前記第２の回転関節は、共に、真空向けシールを備えている、ウエハハンドリングシステム。
適用例１４：
適用例１３のウエハハンドリングシステムであって、
前記１つ以上の第１のベルトの各々は、連続したベルトである、ウエハハンドリングシステム。
適用例１５：
適用例１４のウエハハンドリングシステムであって、
前記１つ以上の第１のベルトの各々は、Ｖベルト、平ベルト、歯付ベルト、および丸ベルトからなる群より選択され、
前記１つ以上の第１のベルトの各々は、ゴム、および織材と組み合わされたゴムからなる群より選択された材料から作られる、ウエハハンドリングシステム。
適用例１６：
適用例１のウエハハンドリングシステムであって、さらに、
公称幅、公称長さ、および公称高さを有するチャンバを備え、
前記チャンバは、対向する壁に沿って配置された複数のウエハステーションを有し、各ウエハステーションは、ウエハ中心点を有し、
前記幅は、前記対向する壁の間の公称距離を規定し、
前記基部は、前記対向する壁の１つからの前記幅の１０％から３０％以内に設置された前記第１の回転関節の中心軸と共に設置されている、ウエハハンドリングシステム。
適用例１７：
適用例１のウエハハンドリングシステムであって、さらに、
エンドエフェクタであって、半導体ウエハを支持するように構成され、前記第１の可動リンクおよび前記第２の可動リンクによって支持されるように前記ロボットアームに接続されたエンドエフェクタと、
メモリおよび１つ以上のプロセッサを有するコントローラであって、
前記メモリおよび前記１つ以上のプロセッサは、通信可能に接続され、
前記メモリは、
前記第１の回転エンコーダから回転位置データを受信し、
前記第２の回転エンコーダから回転位置データを受信し、
前記第１の回転エンコーダおよび前記第２の回転エンコーダからの前記回転位置データに少なくとも部分的に基づいて、前記エンドエフェクタに対する空間に固定された点の水平位置を決定するように、
前記１つ以上のプロセッサを制御するためのコンピュータ実行可能命令を格納する、コントローラと、
を備える、ウエハハンドリングシステム。
適用例１８：
適用例１７のウエハハンドリングシステムであって、
前記メモリは、さらに、前記１つ以上のプロセッサをさらに制御して、前記エンドエフェクタに対する空間に固定された前記点を第１の位置から第２の位置に動かすために、前記第１のモータ、前記第２のモータ、または前記第１のモータおよび前記第２のモータを１つ以上の期間に動作するように制御するためのコンピュータ実行可能命令を格納する、ウエハハンドリングシステム。

Claims (18)

1. ウエハハンドリングシステムであって、
   ロボットアームであって、
   基部と、
   第１の可動リンクであって、前記第１の可動リンクの第１の端部は、第１の回転関節を介して前記基部に回転可能に接続された、第１の可動リンクと、
   第２の可動リンクであって、前記第２の可動リンクの第１の端部は、第２の回転関節を介して前記第１の可動リンクの第２の端部に回転可能に接続された、第２の可動リンクと、
   第１のプーリ、第２のプーリ、および、前記第１のプーリと前記第２のプーリとの間に架設される１つ以上の第１のベルトを含む第１の回転駆動搬送機構であって、
   前記第２のプーリは、前記第２の可動リンクと固定的に接続され、
   前記第１の回転駆動搬送機構は、前記第１の可動リンクに対する前記第１のプーリの回転が、前記第２のプーリおよび前記第２の可動リンクを前記第１の可動リンクに対して前記第２の回転関節の中心軸を中心に回転させるように構成されている、第１の回転駆動搬送機構と、
   第１のモータであって、前記基部に設置され、前記第１の可動リンクに接続された回転出力を有し、前記第１の可動リンクを駆動するように構成された、第１のモータと、
   第２のモータであって、前記基部に設置され、前記第１のプーリに接続された回転出力を有し、前記第１のプーリを駆動するように構成された、第２のモータと、
   第１の回転エンコーダであって、前記基部と固定的に接続された第１の部分と、前記第１の可動リンクと固定的に接続された第２の部分とを含む、第１の回転エンコーダと、
   第２の回転エンコーダであって、前記第１の可動リンクと固定的に接続された第１の部分と、前記第２の可動リンクと固定的に接続された第２の部分とを含む、第２の回転エンコーダと、
   を備える、ロボットアームを備える、ウエハハンドリングシステム。
2. 請求項１に記載のウエハハンドリングシステムであって、
   前記第１の回転エンコーダおよび前記第２の回転エンコーダは、各々、３０ビット以上および３３マイクロ度以上からなる群より選択される解像度を有する、ウエハハンドリングシステム。
3. 請求項１に記載のウエハハンドリングシステムであって、
   前記第１の回転関節は、前記基部と、前記基部に延びる前記第１の可動リンクの一部との間に第１の磁性流体シールを備え、
   前記第２の回転関節は、前記第１の可動リンクと、前記第１の可動リンクに延びる前記第２の可動リンクの一部との間に第２の磁性流体シールを備える、ウエハハンドリングシステム。
4. 請求項１に記載のウエハハンドリングシステムであって、
   前記ロボットアームは、さらに、
   第３の可動リンクであって、前記第３の可動リンクの第１の端部は、第３の回転関節を介して前記第２の可動リンクの第２の端部に回転可能に接続された、第３の可動リンクと、
   第３のプーリ、第４のプーリ、および、前記第３のプーリと前記第４のプーリとの間に架設される１つ以上の第２のベルトを含む、第２の回転駆動搬送機構と、
   第３の回転エンコーダであって、前記第２の可動リンクと固定的に接続された第１の部分と、前記第３の可動リンクと固定的に接続された第２の部分とを含む、第３の回転エンコーダと、を備え、
   前記第３のプーリは、前記第１の可動リンクと固定的に接続され、
   前記第４のプーリは、前記第３の可動リンクと固定的に接続され、
   前記第２の回転駆動搬送機構は、前記第２の可動リンクに対する前記第３のプーリの回転が、前記第４のプーリおよび前記第３の可動リンクを前記第２の可動リンクに対して前記第３の回転関節の中心軸を中心に回転させるように構成されている、ウエハハンドリングシステム。
5. 請求項１に記載のウエハハンドリングシステムであって、
   前記ロボットアームは、さらに、
   第３のモータと、
   第３の可動リンクであって、前記第３の可動リンクの第１の端部は、第３の回転関節を介して前記第２の可動リンクの第２の端部に回転可能に接続された、第３の可動リンクと、
   第３のプーリ、第４のプーリ、および、前記第３のプーリと前記第４のプーリとの間に架設される１つ以上の第２のベルトを含む、第２の回転駆動搬送機構と、
   第３の回転エンコーダであって、前記第２の可動リンクと固定的に接続された第１の部分と、前記第３の可動リンクと固定的に接続された第２の部分とを含む、第３の回転エンコーダと、を備え、
   前記第３のモータは、前記第３のプーリを前記第２の回転関節の回転軸を中心に回転させるように構成され、
   前記第４のプーリは、前記第３の可動リンクと固定的に接続され、
   前記第２の回転駆動搬送機構は、前記第２の可動リンクに対する前記第２の回転関節の前記中心軸を中心とする前記第３のプーリの回転が、前記第４のプーリおよび前記第３の可動リンクを前記第２の可動リンクに対して前記第３の回転関節の中心軸を中心に回転させるように構成されている、ウエハハンドリングシステム。
6. 請求項５に記載のウエハハンドリングシステムであって、
   前記第１の回転関節は、前記基部と、前記基部に延びる前記第１の可動リンクの一部との間に第１の磁性流体シールを備え、
   前記第２の回転関節は、前記第１の可動リンクと、前記第１の可動リンクに延びる前記第２の可動リンクの一部との間に第２の磁性流体シールを備え、
   前記第３の回転関節は、前記第２の可動リンクと、前記第２の可動リンクに延びる前記第３の可動リンクの一部との間に第３の磁性流体シールを備える、ウエハハンドリングシステム。
7. 請求項５に記載のウエハハンドリングシステムであって、
   前記第１の可動リンクは、第５のプーリ、第６のプーリ、および、前記第５のプーリと前記第６のプーリとの間に架設される１つ以上の第３のベルトを含む第３の回転駆動搬送機構を備える、ウエハハンドリングシステム。
8. 請求項７に記載のウエハハンドリングシステムであって、
   前記第３のモータは、前記第１の可動リンクの内部に設置されている、ウエハハンドリングシステム。
9. 請求項７に記載のウエハハンドリングシステムであって、
   前記ロボットアームは、さらに、
   第４のモータと、
   第４の可動リンクであって、前記第４の可動リンクの第１の端部は、前記第３の回転関節を介して前記第２の可動リンクの第２の端部に回転可能に接続された、第４の可動リンクと、
   第７のプーリ、第８のプーリ、および、前記第７のプーリと前記第８のプーリとの間に架設される１つ以上の第４のベルトを含む、第４の回転駆動搬送機構と、
   第４の回転エンコーダであって、前記第２の可動リンクと固定的に接続された第１の部分と、前記第４の可動リンクと固定的に接続された第２の部分とを備える、第４の回転エンコーダと、を備え、
   前記第４のモータは、前記第７のプーリを前記第２の回転関節の回転軸を中心に回転させるように構成され、
   前記第８のプーリは、前記第４の可動リンクと固定的に接続され、
   前記第４の回転駆動搬送機構は、前記第２の可動リンクに対する前記第２の回転関節の前記中心軸を中心とした前記第７のプーリの回転が、前記第８のプーリおよび前記第４の可動リンクを前記第２の可動リンクに対して前記第３の回転関節の中心軸を中心に回転させるように構成されている、ウエハハンドリングシステム。
10. 請求項９に記載のウエハハンドリングシステムであって、
    前記第１の可動リンクは、さらに、第９のプーリ、第１０のプーリ、および、前記第９のプーリと前記第１０のプーリとの間に架設される１つ以上の第５のベルトを含む第５の回転駆動搬送機構を備える、ウエハハンドリングシステム。
11. 請求項１０に記載のウエハハンドリングシステムであって、
    前記第４のモータは、前記第１の可動リンクの内部に設置されている、ウエハハンドリングシステム。
12. 請求項１に記載のウエハハンドリングシステムであって、
    前記１つ以上の第１のベルトは、ステンレス鋼製であり、
    前記１つ以上の第１のベルトは、少なくとも２つの第１のベルトを含み、
    前記少なくとも２つの第１のベルトの各ベルトは、前記第１の回転駆動搬送機構の前記第１のプーリおよび前記第１の回転駆動搬送機構の前記第２のプーリの一方に固定的に取り付けられた第１の端部と、前記第１の回転駆動搬送機構の前記第１のプーリおよび前記第１の回転駆動搬送機構の前記第２のプーリのもう一方に固定的に取り付けられた第２の端部とを有する、ウエハハンドリングシステム。
13. 請求項１に記載のウエハハンドリングシステムであって、
    前記基部、前記第１の可動リンク、および前記第２の可動リンクの内部空間は、互いに流体連通しており、
    前記第１の回転関節および前記第２の回転関節は、共に、真空向けシールを備えている、ウエハハンドリングシステム。
14. 請求項１３に記載のウエハハンドリングシステムであって、
    前記１つ以上の第１のベルトの各々は、連続したベルトである、ウエハハンドリングシステム。
15. 請求項１４に記載のウエハハンドリングシステムであって、
    前記１つ以上の第１のベルトの各々は、Ｖベルト、平ベルト、歯付ベルト、および丸ベルトからなる群より選択され、
    前記１つ以上の第１のベルトの各々は、ゴム、および織材と組み合わされたゴムからなる群より選択された材料から作られる、ウエハハンドリングシステム。
16. 請求項１に記載のウエハハンドリングシステムであって、さらに、
    公称幅、公称長さ、および公称高さを有するチャンバを備え、
    前記チャンバは、対向する壁に沿って配置された複数のウエハステーションを有し、各ウエハステーションは、ウエハ中心点を有し、
    前記幅は、前記対向する壁の間の公称距離を規定し、
    前記基部は、前記対向する壁の１つからの前記幅の１０％から３０％以内に設置された前記第１の回転関節の中心軸と共に設置されている、ウエハハンドリングシステム。
17. 請求項１に記載のウエハハンドリングシステムであって、さらに、
    エンドエフェクタであって、半導体ウエハを支持するように構成され、前記第１の可動リンクおよび前記第２の可動リンクによって支持されるように前記ロボットアームに接続されたエンドエフェクタと、
    メモリおよび１つ以上のプロセッサを有するコントローラであって、
    前記メモリおよび前記１つ以上のプロセッサは、通信可能に接続され、
    前記メモリは、
    前記第１の回転エンコーダから回転位置データを受信し、
    前記第２の回転エンコーダから回転位置データを受信し、
    前記第１の回転エンコーダおよび前記第２の回転エンコーダからの前記回転位置データに少なくとも部分的に基づいて、前記エンドエフェクタに対する空間に固定された点の水平位置を決定するように、
    前記１つ以上のプロセッサを制御するためのコンピュータ実行可能命令を格納する、コントローラと、
    を備える、ウエハハンドリングシステム。
18. 請求項１７に記載のウエハハンドリングシステムであって、
    前記メモリは、さらに、前記１つ以上のプロセッサをさらに制御して、前記エンドエフェクタに対する空間に固定された前記点を第１の位置から第２の位置に動かすために、前記第１のモータ、前記第２のモータ、または前記第１のモータおよび前記第２のモータを１つ以上の期間に動作するように制御するためのコンピュータ実行可能命令を格納する、ウエハハンドリングシステム。