JP2022160659A - 基板搬送装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】ロボットシステムのスピンドル駆動部を提供する。【解決手段】ロボットシステムにおいて、搬送部８００のシャフトレス駆動セクションは、シャフトレスインターフェースを介してフレーム８４０に対して少なくとも１つのアームリンク８１０を回転させるための積み重なった駆動モータ１６０２Ａ、１６０２Ｂを備える。積み重なった各駆動モータは、フレームに対して固定された固定支柱１６１０上に配置されたステータコイルを有するステータ１６０３Ａ、１６０３Ｂと、ステータを実質的に取り囲むロータ１６０４Ａ、１６０４Ｂと、を備える。ロータは、フレームに対してアームリンクの夫々を回転させるために、アームリンクのそれぞれに接続され、アームリンクのそれぞれを伸長または後退させる。積み重なった駆動モータは、各ステータの少なくとも一部がアームリンクの内部にあるように配置される。【選択図】図４Ａ

Description

例示的な本実施形態は、概してロボットシステムの駆動部に関し、より詳細にはロボットシステムのスピンドル駆動部に関する。
現在の真空ロボットは、モータとエンコーダーを真空から隔離するために磁性流体シールまたはリップシールのいずれかを用いている。あるいは、Brooks MAGNATRAN（登録商標）製品の場合には、隔壁を用いてモータステータを隔離するが、磁気ロータとエンコーダーは直接、真空環境に置く。これらの両方の場合において、モータがベローズの下に位置し、シャフトがモータとロボットのアームリンクを接続するために用いられる。
ステータを固定内側支柱に取り付け、ロータをステータの外側に取り付ける逆の駆動デザインを活用することは有利である。
開示された実施形態の前述の態様と他の特徴は、添付の図面に関連して以下で説明する。
開示された実施形態の態様による特徴を組み込んだ基板処理装置の一部を示す概略図である。 開示された実施形態の態様による特徴を組み込んだ基板処理装置の一部を示す概略図である。 開示された実施形態の態様による基板搬送装置の概略図である。 開示された実施形態の態様によるロボット駆動システムの断面図である。 開示された実施形態の態様によるロボット駆動システムの断面図である。 開示された実施形態の態様によるロボット駆動システムの断面図である。 開示された実施形態の態様によるロボット駆動システムの断面図である。 開示された実施形態の態様による移送装置の一部を示す断面図である。 開示された実施形態の態様による図５Ａの移送装置の一部を示す断面図である。 開示された実施形態の態様による移送装置の一部を示す断面図である。 開示された実施形態の態様による移送装置の一部を示す断面図である。 開示された実施形態の態様による移送装置の一部を示す断面図である。 開示された実施形態の態様による移送装置の一部を示す断面図である。 開示された実施形態の態様による例示的なセンサシステムの一部を示す。 開示された実施形態の態様による強磁性要素の周りの磁気センサの例示的な配置を示す。
図１は、開示された実施形態の態様による特徴を組み込んだ基板処理装置の概略図である。開示された実施形態の態様は図面を参照して説明するが、その態様は多くの代替的な形態で実施され得ることを理解すべきである。さらに、任意の適切なサイズ、形、種類の要素や材料を用いてもよい。さらに、開示された実施形態の態様を真空ロボットとの関連で説明するが、開示された実施形態の態様は駆動モータが使用され得るどんな状況も含んでいることに留意すべきである。
図１に示す基板処理装置１００は、開示された実施形態の態様による特徴を組み込んでいる典型的な基板処理ツールである。この実施例において、基板処理装置１００は一般的なバッチ処理ツール構造を有するものとして示される。他の態様において、このツールは任意の所望の配置を有していてもよく、例えば、ツールは基板のシングルステップ処理を行うよう構成されていてもよいし、あるいは図２に示すような直線配置または直交配置（カルテシアン配置）であってもよい。さらに他の態様において、基板処理装置は、ソーター、ストッカー、計測ツール等の任意の所望の種類のものであってもよい。基板処理装置１００で処理される基板Ｓは、任意の適切な基板であってよく、例えば限定されないが、液晶ディスプレイパネル、ソーラパネル、直径２００ｍｍ、３００ｍｍ、４５０ｍｍウェハなどの半導体ウェハ、または任意の他の所望の直径の基板、ブランク基板などの基板処理装置１００によって処理するのに適切な任意の適切な形、サイズ、厚さを有する任意の他の種類の基板、または例えば特定の寸法や特定の質量などの基板に類似した特徴を有するものであってもよい。
ある態様において、装置１００は通常、フロントセクション１０５を有してもよく、このフロントセクションは例えばミニエンバイロメントおよび隣接する雰囲気的に隔離可能または密閉されたセクション１１０を形成し、このセクション１１０は制御された密閉雰囲気を保持するために外部環境から密閉可能で、例えば真空チャンバとして機能するように備えられてもよい。他の態様において、この密閉雰囲気セクションは不活性ガス（例えば窒素）または任意の他の環境的に密閉されたおよび／または制御された雰囲気を保持してもよい。
フロントセクション１０５は通常、例えば１つまたは２つ以上の基板保持カセット１１５およびフロントエンドロボット１２０を有してもよい。またフロントセクション１０５は、例えばアライナ１６２またはその中に設置されるバッファなどの他のステーションまたはセクションを有してもよい。セクション１１０は１つまたは２つ以上の処理モジュール１２５および真空ロボットアーム１３０を有してもよい。処理モジュール１２５は材料の蒸着、エッチング、焼成、研磨、イオン注入洗浄などの任意の適切な種類のものであってもよい。理解されるように、例えばロボット基準フレームなどの所望の基準フレームに対する各モジュールの位置は、コントローラ１７０によって記録できる。また、１つまたは２つ以上のモジュールは、例えば基板上の基準（図示せず）を用いて定められる、基板の所望の向きで基板Ｓを処理することができる。また処理モジュールにおける基板の所望の向きもコントローラ１７０で記録することができる。また密閉されたセクション１１０は、ロードロックと称される１つまたは２つ以上の中間チャンバを有してもよい。図１に示す装置１００は２つのロードロック、すなわちロードロック１３５とロードロック１４０を有する。ロードロック１３５、１４０は接続部（インターフェース）として作用し、フロントセクション１０５から密閉されたセクション１１０までの間を、密閉されたセクション１１０中のいかなる環境的に密閉された雰囲気の完全性をも乱すことなく、基板Ｓを通過させる。基板処理装置１００は通常、基板処理装置１００の動作を制御するコントローラ１７０を備える。ある実施形態において、コントローラは２００５年７月１１日に出願された米国特許出願第１１／１７８，６１５号明細書で記載されるようにクラスター化された制御構造の一部であってもよく、この開示内容はその全体を参照することによって本明細書に含まれている。コントローラ１７０はプロセッサ１７３とメモリ１７８を有する。上記のことに加えて、メモリ１７８は、オンザフライで基板の偏心とずれを検出し修正する技術を含むプログラムを有していてもよい。さらにメモリ１７８は、処理モジュールおよび基板処理装置のセクション１０５と１１０の他の部分またはステーションの温度および／または圧力などの処理パラメータ、処理中の基板Ｓの一時的な情報、および基板の計量（metrology）情報、および装置と基板の位置推算データをオンザフライの基板の偏心の測定に適用する、アルゴリズム等のプログラムを備えることができる。
ＡＴＭ（大気）ロボットとも称されるフロントエンドロボット１２０は、駆動セクション１５０と１つまたは２つ以上のアーム１５５を備えていてもよい。少なくとも１つのアーム１５５は駆動セクション１５０に取り付けることができる。少なくとも１つのアーム１５５は、リスト１６０に連結することができ、次に１つまたは２つ以上の基板Ｓを把持するために１つまたは２つ以上のエンドエフェクタ１６５に連結される。エンドエフェクタ１６５はリスト１６０に回転可能に連結してもよい。ＡＴＭロボット１２０は、基板をフロントセクション１０５内のどの位置へも移動させられるように構成されてもよい。例えば、ＡＴＭロボット１２０は、基板を基板保持カセット１１５とロードロック１３５とロードロック１４０との間で移動させることができる。またＡＴＭロボット１２０は基板Ｓをアライナ１６２へ、およびアライナ１６２から移動させることができる。駆動セクション１５０はコントローラ１７０から指令を受け取ることができ、それに応答して、ＡＴＭロボット１２０の径方向の動作、円周方向の動作、上昇方向の動作、それらを組み合わせた動作、および他の動作を指示することができる。
真空ロボットアーム１３０はセクション１１０の中央チャンバ１７５内に取り付けてもよい。コントローラ１７０は開口部１８０、１８５をサイクル動作させ、処理モジュール１２５とロードロック１３５とロードロック１４０との間で基板を移動させるための真空ロボットアーム１３０の動作を調整するように動作することができる。真空ロボットアーム１３０は駆動セクション１９０（詳細は下記のとおり）と１つまたは２つ以上のエンドエフェクタ１９５を備えてもよい。他の態様において、ＡＴＭロボット１２０と真空ロボットアーム１３０は任意の適切な種類の搬送装置であってもよく、例えば限定されないが、スライド式アームロボット、ＳＣＡＲＡ（選択的柔軟多関節ロボットアーム）型ロボット、関節アームロボット、フロッグレッグ型装置、または双対称（bi-symmetric）搬送装置などであってもよい。
図２を参照すると、開示された実施形態の態様による特徴を組み込んだ別の基板処理装置１０の平面図が示されている。基板処理装置１０は直線配置または直交配置（カルテシアン配置）を有し、基板Ｓが細長い搬送チャンバを通って搬送ロボット間で送られることが示されている。基板処理システム１０、またはツールは通常、処理セクション１３とインターフェースセクション１２を有する。ツール１０のインターフェースセクションと処理セクションは互いに接続され、その間でワークピースの搬送を可能にする。ツールの処理セクション１３は、図１に関する上述のものと実質的に同様の処理モジュールやチャンバを有してもよい。処理モジュールはワークピース搬送チャンバ１６によって接続され、そこで処理プロトコルに従って、ワークピースを所望の処理モジュール間で移動させることができる。搬送チャンバは、その中でワークピースを動かし処理モジュール１２５へ移動させることができる搬送ロボット２０を有する。処理モジュールと同様の雰囲気を搬送チャンバ内に保持するため、または図１に関する上述の方法と実質的に同様の方法でワークピースを処理モジュール間で移動させるのに適切な雰囲気を保持するために、処理モジュール１２５と搬送チャンバは雰囲気的に隔離され、それによって外部雰囲気から環境的に密閉された、制御された雰囲気を保持することができる。ツールのインターフェースセクション１２は、ツールの処理セクション１３およびその制御された密閉雰囲気とツールの外部との間のワークピースのロード／アンロードインターフェースを提供する。適切な環境インターフェースセクションの例は２００５年７月１１日に出願された米国特許出願第１１／１７８，８３６号明細書で開示され、その全体を参照することによって本明細書に含まれている。こうして、このツールのインターフェースセクションは、運搬装置でツールの外側に移動させられるワークピースを運搬装置からツールへ降ろし、またはその逆を行うことを可能にする。搬送チャンバは搬送チャンバモジュールで構成され、例えば直線状に細長い搬送チャンバを形成するために端と端とが接続されていてもよい。したがって、搬送チャンバの長さは、搬送チャンバモジュールを加えたり取り外したりすることによって変更可能である。搬送チャンバモジュールは、所望の搬送チャンバモジュールを隣接する搬送チャンバの部分から隔離できる入口／出口ゲートバルブを有してもよい。セクション１２と同様のツールのインターフェースセクションは、ワークピースをツールの中の所望の位置にロード／アンロードできるように、直線状に細長い搬送チャンバに沿って任意の所望の位置に配置されてもよい。（複数の）処理モジュールは搬送チャンバの長さに沿って配置されてもよい。（複数の）処理モジュールは搬送チャンバの長さに対して角度をつけた方向に積み重ねられてもよい。搬送チャンバモジュールは、所望の搬送チャンバモジュールを処理モジュールから隔離する入口／出口ゲートバルブを有してもよい。搬送システム２０は搬送チャンバを貫いて配置される。複数の搬送チャンバモジュールはそれぞれモジュールへの、固定インターフェース／取付具を有する一体型の可動アームと、ワークピースを保持し、搬送チャンバに沿って搬送チャンバと処理モジュールの間で、直線的にワークピースを動かすことが可能な、可動エンドエフェクタを有してもよい。異なる搬送チャンバモジュール内の搬送アームは連携して、直線的に配置された搬送システムの少なくとも一部を形成してもよい。ツールの搬送システム、処理モジュール、処理セクション、インターフェースセクション、および任意の他の部分の操作は、上述したコントローラ１７０と実質的に同様のコントローラ４００によって制御されてもよい。搬送チャンバとその中の搬送システムは、搬送チャンバの中で複数のワークピースの搬送路を定めるように配置されてもよい。搬送路は、ワークピースの前進、後退用に搬送チャンバの中で二分したり専用のものとしたりしてもよい。また搬送チャンバは、搬送チャンバの異なるセクションが異なる雰囲気を保持できるようにする中間のロードロックを有し、ワークピースが搬送チャンバの異なる雰囲気のセクションの間を通過できるようにしてもよい。搬送チャンバは、ワークピースが搬送チャンバの所望の場所に挿入されたり、そこから取り出されたりすることができる入口／出口ステーションを有してもよい。例えば、入口／出口ステーションはインターフェースセクション１２の反対側に、または搬送チャンバの他の所望の場所に位置してもよい。搬送チャンバの入口／出口ステーションは、搬送チャンバの入口／出口ステーションと離れたツールのインターフェースセクション１２とをつなぐワークピース急送通行路と連通することができる。ワークピース急送通行路は搬送チャンバ１６から独立して分離可能であってもよい。ワークピース急送通行路は１つまたは２つ以上のインターフェースセクション１２と連通し、それによってワークピースはインターフェースセクションと通行路との間で移動され得る。ワークピースは迅速にツールの前進したセクションに配置され、処理後に搬送チャンバに影響を及ぼすことなく急送通行路を介してインターフェースセクション１２に戻され、仕掛品（ＷＩＰ）の減少をもたらす。また搬送チャンバは中間に入口／出口ステーションを有することができ、その中のいくつかは急送通行路と連通し、それによってワークピースをその間で移動させることができる。これによってワークピースは、処理の流れに影響を及ぼすことなく、処理中の所望の中間地点で挿入したり取り出したりすることができる。このことは２００６年５月２６日に出願された米国特許出願第１１／４４２，５１１号明細書に記載され、この開示内容はその全体を参照することによって本明細書に含まれている。
インターフェースセクション１２は、ロードロックを介在することなく搬送チャンバに直接結合する（図１に示すように）。他の態様において、ロードロックはインターフェースセクション１２と搬送チャンバの間に配置してもよい。図２に示すインターフェースセクションは、ワークピースをロードポートＬＰに結合されたカセット１１５から搬送チャンバ１６まで移動させるワークピース搬送部１５を有する。ワークピース搬送部１５はインターフェースセクションチャンバ１４の内部に配置され、上記の搬送部１５０と実質的に同様であってもよい。またインターフェースセクションは、ワークピースＳのためのアライナステーション、バッファステーション、計量ステーション、および任意の他の所望のハンドリングステーションなどのワークピースステーションＡを備えていてもよい。
開示された実施形態のいくつかの態様が、例えば図３の搬送部８００など、真空ロボットまたは搬送部に関して本明細書で説明されるが、開示された実施形態は、例えば限定されないが、大気環境、制御された大気環境、および／または真空環境などの任意の適切な環境で動作する任意の適切な搬送部または他の処理装置（例えばアライナなど）で使用され得ることを理解すべきである。ある態様において、搬送部８００は、例えば独立して複数のワークピースを移動させるための個別に可動な複数のエンドエフェクタを有してもよい。図３に示す搬送部８００は、例えば多関節リンクアームとして示され、例えば回転、伸長／後退および／または上昇（例えばＺ軸動作）における任意の適切な数の自由度を有することができる。また例示的な実施形態の態様を組み込む搬送部は、例えば限定されないがスライドアームロボット構造、ロボットアームの「フロッグレッグ」構造、ロボットのＳＣＡＲＡアーム構造、関節アームロボット、または双対称搬送装置などの任意の適切な構造を有してもよいことも理解すべきである。例示的な実施形態の駆動システムが用いられるロボットアームの適切な例は、米国特許第４，６６６，３６６号明細書、第４，７３０，９７６号明細書、第４，９０９，７０１号明細書、第５，４３１，５２９号明細書、第５，５７７，８７９号明細書、第５，７２０，５９０号明細書、第５，８９９，６５８号明細書、第５，１８０，２７６号明細書、第５，６４７，７２４号明細書、および２００５年６月９日に出願された米国特許出願第１１/１４８，８７１号明細書、２００８年５月８日に出願された第１２／１１７，４１５号明細書、２００７年４月６日に出願された第１１／６９７，３９０号明細書、２００５年７月１１日に出願された第１１／１７９，７６２号明細書、２０１１年１１月１０日に出願された第１３／２９３，７１７号明細書、２０１２年３月１２日に出願された第１３／４１７，８３７号明細書に記載され、その開示内容はその全体を参照することによって本明細書に含まれている。
図３および４Ａ～４Ｄを参照して、開示された実施形態の態様を組み込む例示的な搬送装置８００を開示された実施形態の態様に従って詳細に説明する。１つのＳＣＡＲＡアームが図３および４Ａ～４Ｄに示され、開示された実施形態の態様は、任意の適切な数のロボットアームを有する上記の装置などの任意の適切な種類のロボットアームに組み込まれ得ることに留意する。この態様において、搬送装置は、フレーム８４０、アッパーアーム８１０、フォアアーム８２０、および少なくとも１つのエンドエフェクタ８３０を備える。駆動セクション１６００は少なくとも部分的にアッパーアーム８１０内に配置されてもよく、少なくとも１つの駆動モータ１６０２Ａ、１６０２Ｂを備えていてもよい。ここで２つのモータ１６０２Ａ、１６０２Ｂが例示目的で、積み重ねられた駆動モータとして配置されていることが示され、各駆動モータ１６０２Ａ、１６０２Ｂのステータ１６０３Ａ、１６０３Ｂの少なくとも一部がアームリンク８１０に配置される（例えば各駆動モータのステータの少なくとも一部が同一のアームリンクまたは共通のアームリンク、または単一のアームリンク、または１つのアームリンクの中に配置される）。少なくとも１つの駆動モータ１６０２Ａ、１６０２Ｂはそれぞれステータ１６０３Ａ、１６０３Ｂとロータ１６０４Ａと１６０４Ｂを有していてもよい。ステータ１６０３Ａ、１６０３Ｂは、フレームに固定された固定支柱１６１０の周りに巻き付けられたステータ巻線を備えていてもよく、それによって支柱１６１０とステータ１６０３Ａ、１６０３Ｂはロボットのアームリンク８１０、８２０、８３０の動きに対して回転方向に静止を保つ。ロータ１６０４Ａと１６０４Ｂは、ロータがそれぞれのステータを取り囲み（例えば逆駆動モータ（inverted drive motor））、コンパクトな設計で、従来のシャフトドライブより高いトルクを与えられるシャフトレスモータを形成するように構成されてもよい。「シャフトレス」の用語は、ロータとロータによって駆動される部材との間に実質的に延伸部分または部材がないことを意味し、ロータの高さはステータの高さと略一致するか、ステータの高さ（例えばステータの巻線の高さ）より低いことに留意する。さらなる実施例を参照すると、ロータとロータによって駆動される部材との間の係合インターフェースはステータに近接している。ステータとロータは例えば米国特許第７，８３４，６１８号明細書と２００８年６月２７日に出願された米国特許出願第１２／１６３,９９３号明細書と２００８年６月２７日に出願された第１２／１６３，９９６号明細書に記載された特徴などを含んでもよく、この開示内容はその全体を参照することによって本明細書に含まれている。さらに、下記により詳細に説明するように、シャフトレスモータの回転位置を特定するエンコーダーまたは他の適切なセンサはステータの外形のスペース内または寸法（例えば高さ）内に配置されてもよく、それによってシャフトレスモータまたは積み重なったモータの高さ以下におさまる。
この態様において、２つの駆動モータ１６０２Ａ、１６０２Ｂは一方のモータの上に他方のモータが積み重ねられる。駆動モータ１６０２Ａ、１６０２Ｂは、任意の適切な数のアームリンクを駆動するための任意の適切な数の自由度を与えるために複数のモータを容易に導入できるように積み重ねることができてもよい。他の態様において、任意の適切な数の駆動モータ（すなわち、少なくとも１つまたは２つ以上）は任意の適切な数の駆動部を有する任意の適切な構造で使用され得る。この構造は限定されないが、例えば、積み重ねられた逆駆動構造、直列逆駆動構造、または任意の他の適切な構造などである。ここで駆動モータ１６０３Ａのロータ１６０４Ａは、アームリンク８１０とシャフトレスで連結され、それによってロータ１６０４Ａが回転すると、アームリンク８１０はそれと共に回転する。例えば、ロータ１６０４Ａは任意の適切な方法でアームリンク８１０の下面に取り付けることができる。モータ１６０３Ｂのロータ１６０４Ｂは、プーリ１６０５を備えることができる（一体的に形成されても連結されてもどちらでもよい）。プーリは、任意の適切な伝動部材１６０５Ｘを介して、エルボプーリ１６２０に連結されてもよい。ある態様において、伝動部材１６０５Ｘはベルト、バンド、ワイヤ、または任意の他の適切な伝動部材であってもよい。エルボプーリ１６２０は、任意の適切な方法でフォアアーム８２０に適切に接続されてもよく、それによってロータ１６０４Ｂが回転すると、フォアアーム８２０がエルボ回転軸ＥＸの周りを回転する。
図１０と１１も参照すると、逆駆動部１６０２Ａ、１６０２Ｂはロータ１６０４Ａ、１６０４Ｂの回転を探知するための任意の適切なセンサを備えることができる。ある態様において、任意の適切なエンコーダー１６４０Ａ、１６４０Ｂは、各ロータ１６０４Ａ、１６０４Ｂの回転を感知するために適切な位置に設置され得る。ある態様において、エンコーダー１６４０Ａ、１６４０Ｂは、各ロータ１６０４Ａ、１６０４Ｂと直接相互作用（インターフェース、interface）してもよく（例えば、センサースケールがロータに組み込まれるなど）、エンコーダー１６４０Ａ、１６４０Ｂは固定支柱１６１０に固定して配置されるか、または従属し、それによってセンサシステム５５００とエンコーダーのスケール（または強磁性ターゲット）５５５５との間のインターフェース面が、例えばセンサシステム５５００が実質的にステータ１６０３Ａ、１６０３Ｂの高さの範囲内に配置されるように、ステータ１６０３Ａ、１６０３Ｂとロータ１６０４Ａ、１６０４Ｂとの間のインターフェース面に対してある角度をなして配置される。単なる例示であるが、センサシステム５５００と強磁性ターゲット５５５５との間のインターフェース面ＩＰＳＳは、ステータ１６０３Ａ、１６０３Ｂとロータ１６０４Ａと１６０４Ｂとの間のインターフェース面ＩＰＳＲに略直角であるように示される。ロータ１６０４Ａ、１６０４Ｂは、エンコーダー１６４０Ａ、１６４０Ｂのセンサシステム５５００が位置測定のために検出するインクリメンタルスケール１６４０ＩＮ（図４Ｃ）または絶対スケール１６４０ＡＢ（図４Ｃ）などの任意の適切なスケールまたは強磁性ターゲット５５５５を備えることができる。任意の適切なシール１６４０Ｓ（図４Ｃ）がエンコーダー１６４０Ａ、１６４０Ｂを例えば搬送装置のアームが動作する環境（例えば真空環境他）から密閉するために、または隔離するために、備えられてもよい。例えば、シール１６４０Ｓは、エンコーダー１６４０Ａ、１６４０Ｂとそれらのそれぞれのロータとの間に配置することができる。シール１６４０Ｓは、エンコーダー１６４０Ａ、１６４０Ｂが、インクリメンタルスケール１６４０ＩＮ（図４Ｃ）または絶対スケール１６４０ＡＢ（図４Ｃ）などのスケールまたは強磁性ターゲット５５５５を読み取れる、または感知／検出できるように構成すればよい。
図１０は本明細書で開示された実施形態の態様で使用するのに適切なセンサシステム５５００の例を示す。センサシステム５５００は、インクリメンタルまたは絶対位置スケールおよび／または強磁性ターゲット５５５５から例えばセンサシステムの基準フレームまでの距離を読み取るために、任意の適切な磁気回路原理を用いてもよく、その原理とは、例えば米国特許第７，８３４，６１８号明細書に記載のもの（その開示内容はその全体が本明細書に含まれる）である。強磁性ターゲット５５５５は平面または曲面であってもよく、または例えば上記のスケールなどのターゲットに取り付けられるか、埋め込まれるか、または内蔵される任意の適切な外形を有していてもよい。センサシステム５５００は強磁性要素５５０５、磁気源５５１０、例えば永久磁石、いくつかの磁気センサ５５１５、５５２０、５５２５、５５３０、および調整回路５５３５を備えていてもよい。強磁性要素５５０５は磁気源５５１０を制限（circumscribe）してもよい。他の態様において、強磁性要素５５０５は磁気源５５１０を取り囲んだり、または包囲してもよい。少なくとも１つの例示的な実施形態において、強磁性要素５５０５は閉鎖端部５５６５と開放端部５５７０を有したカップ形状であってもよい。磁気源５５１０は磁化方向が強磁性要素５５０５の対称軸に平行である円筒形状であってもよい。磁気源５５１０は永久磁石、電磁石、または任意の他の適切な磁力源であってもよい。磁気源５５１０は、強磁性要素の内部で、吸引力によって強磁性要素５５０５の中心に取り付けられ、例えば接着剤などの適切な固定手段を用いて定位置に保持することができる。ある態様において、センサシステム５５００はカップの開放面５５７０が強磁性ターゲット５５５５に面するように置かれてもよい。
図１０に示すセンサシステム５５００は、磁束密度がカップの軸に対して対称であるように、または磁気源５５１０と強磁性要素５５０５との間のいかなる同心境界に対しても対称であるように、強磁性要素５５０５と磁気源５５１０との間に磁気回路を確立することができる。強磁性要素５５０５の形状は磁界の形状に影響を及ぼす。強磁性要素５５０５がカップ形状である態様において、磁界は相対的に制限され、強磁性ターゲットへの距離５５６０における変化に対する感度を向上させることにつながる。強磁性要素５５０５は、特定の形状をした磁界を作るのに適した形状を有してもよい。いくつかの態様において、強磁性要素５５０５はまた、センサシステム５５００と強磁性ターゲット５５５５との間の距離の変化に対する一定の感度を与えるように構成されてもよい。
磁気センサ５５１５、５５２０、５５２５、５５３０は、磁束密度を感知するよう動作してもよく、強磁性要素５５０５の対称軸から一定の径方向距離にある軌道配置上に位置してもよい。また磁気センサは出力がほぼ同じになるように配置されてもよい。４つの磁気センサが示されているが、任意の適切な数の磁気センサが用いられてもよいことを理解すべきである。磁気センサ５５１５、５５２０、５５２５、５５３０の出力は任意の適切な調整回路５５３５に与えることができる。調整回路５５３５は、例えば補償、フィルタリング、ノイズ低減、または任意の他の適切な信号処理などのセンサ出力を処理する信号処理回路を備えていてもよい。センサ出力信号は通常、センサシステム出力５５５０を与えるために処理され得る。付加的なセンサの使用は、システムのノイズ排除性を高め得る。また強磁性要素５５０５は、周囲環境からの外部磁気妨害を最小限に抑える磁気センサ用の磁気分離ケージとして動作できる。このようにしてセンサシステム５５００は、磁気センサによって検出された磁束密度ベクトルにおける変化を測定するように構成される。ある態様において、センサシステム５５００は強磁性ターゲット５５５５の存在によって磁束密度ベクトルの変化が測定できる。
図１１は強磁性要素の周りの磁気センサの配置の例を示す。この態様において、磁気センサは、強磁性要素５５０５と磁気源５５１０との間の磁束密度ラインに対して交互の配向で５６１０と５６１５、５６２０と５６２５、５６３０と５６３５、５６４０と５６４５のペアで配置することができる。この態様において、各センサのペアは差動出力を与え得る。加算回路５６５０と差動調整回路５６５５は調整回路５５３５の一部であってもよく、さらに差動信号としてセンサシステム出力５５５０を与えてもよい。特に信号が低いレベルで、好ましくない電気電磁環境にさらされるか、またはかなりの距離を伝達される場合、差動出力を用いることはノイズ排除性を高め得る。例えば、センサシステム出力５５５０を差動信号として与えることは、出力が読取装置５６６０に与えられるため、ノイズ排除性を高め得る。
他の態様において、磁気センサは対称軸から同じ径方向距離に配置されなくてもよく、それらの出力は必ずしも同じである必要がなく、それでも出力は有効なターゲット距離を出すよう適切に処理され得る。任意の数の磁力センサは、グループ分けされないで使用されても、あるいは任意の適切な数または配置でグループ分けされて使用されてもよいことを理解すべきである。
図１０に戻ると、強磁性ターゲット５５５５はセンサシステム５５００の前に配置されると、磁力センサ５５１５、５５２０、５５２５、５５３０によって検出される磁束密度のベクトルを変え、そのため出力信号５５５０に影響を及ぼす。強磁性ターゲット５５５５とセンサシステムの間の距離５５６０はセンサシステム出力５５５０の値を決め得る。センサシステム出力５５５０は、強磁性ターゲット５５５５に取り付けられた、または内蔵された１つまたは２つ以上のスケールによって導かれた磁束の変化に応じて変化し得る。
磁気源５５１０と強磁性要素５５０５の形状は、特定の磁束密度パターンまたは構造を得るために、またはセンサシステム出力５５５０または距離５５６０を最適化または向上させるために変更され得る。例えば、いくつかの実施形態において、強磁性要素５５０５と磁気源５５１０の少なくとも１つは円筒、円錐、立方体、または他の多面体、放物体、または任意の他の適切な形状であってもよい。上記のとおり、任意の数のセンサが用いられ得る。さらに、センサは特定の磁束密度パターンを得るために、またはセンサシステムの出力５５５０または距離５５６０を最適化するために、任意の適切な配置を有してもよい。
センサシステム５５００は、ターゲットのロータまたはスケールをセンサシステムから分離できる非磁性材料の壁を使用して本明細書で開示された実施形態の態様に用いられることに適している。センサシステム５５００は真空自動化システムの実施形態で使用されることに適している。センサシステム５５００は、特に本明細書に開示の実施形態の全ての態様に関して磁束、間隔（gap)、スケールを測定するのに適している。
図３および４Ａ～４Ｄを再度参照すると、理解されるように、ある態様において、搬送装置８００は、アームの回転中心軸Ｘ沿ってロボットアームを直線的に動かすためのＺ軸駆動部８００Ｚを備えることができる。ベローズまたは他の適切なシール１６９９が、少なくとも１つのアームリンクとフレームとの間で、相対的な軸運動（例えば垂直、Ｚ軸）に適合させるために備えられてもよく、シールはアームの一方の側に配置され、駆動モータ１６０２Ａ、１６０２Ｂ（例えば駆動セクション）はアームの他方の側に配置される。理解されるように、この配置によって固定支柱１６１０の長さはＺ軸駆動部によって与えられるＺストロークの長さから独立または切り離すことが可能になる。
図４Ｃおよび４Ｄを参照して、アーム８１０内の駆動セクションの密閉について説明する。理解されるように、ステータ１６０３Ａ、１６０３Ｂはロボットアームが動作する真空環境から任意の適切な方法で隔離される。ある態様において、隔離は任意の適切な隔壁を用いて、例えば隔壁６１２を用いて行うことができる。他の態様において、任意の適切なステータ１６０３Ａ、１６０３Ｂを隔離する手段が用いられ得る。ロータ１６０４Ａ、１６０４Ｂの磁石１６０４Ｍはまた、任意の適切な方法で真空から隔離され得る。ある態様において、磁気隔離は例えば磁性流体シール１６７０を用いて実施されてもよい。他の態様において、磁気隔離の任意の適切な手段が、ロータ磁石をロボットアームが動作する真空環境から隔離するために使用されてもよい。さらなる別の実施形態において、可変式リラクタンスモータが磁石の必要性を取り除くために使用されてもよい。図４Ｄはロボットアームが動作する真空環境を密閉するためのシールＳＬの位置の例示的な図である。
本明細書で開示された駆動モータは、例えば２００８年７月７日に出願された米国特許出願第１２／１７５，２７８号明細書、２０１１年１０月１１日に出願された第１３／２７０，８４４号明細書、２０１１年１０月１１日出願の第１３／２７０，８４４号明細書で開示のもの（その開示内容はその全体を参照することによって本明細書に含まれる）などの任意の適切な駆動システムに適用され得ることに留意する。
図５Ａと５Ｂを参照して、開示された実施形態の別の態様において、例示的な搬送装置１７９９の一部が開示されている。例示的な搬送装置は、例えばフレーム、少なくとも１つまたは２つ以上のシャフトレス駆動セクション、Ｚ軸に沿った動作を可能にするＺモータ、および少なくとも１つまたは２つ以上のロボットアームを備える点で上記の搬送装置８００とほぼ同じである。少なくとも１つまたは２つ以上の駆動セクションは、ロボットアームの伸長／後退を行うためのロボットアームのリンクを回転させるためにショルダー回転軸Ｘで例えばフレーム８４０などのフレームに取り付けられてもよい。１つまたは２つ以上の駆動セクションはさらにＺモータ／駆動システムに接続され、ロボットアームの伸長／後退の軸Ｒ（図３）に略垂直な方向のＺ軸に沿ったロボットアームの移動を可能にする。図５Ａと５Ｂに示す開示された実施形態の例示的な態様は、少なくとも２つの駆動セクション１７００Ａと１７００Ｂとを備え、２つのロボットアーム１７２０Ａ、１７２０Ｂ（アームがアッパーアーム８１０とフォアアーム８２０と少なくとも１つのエンドエフェクタ８３０を備える点で、図３に関する上記のロボットアームと実質的に同様であり得る）を有する。他の態様において、搬送装置１７９９は２つのロボットアームと２つの駆動セクションより、ロボットアームおよび駆動セクションを多く備えてもよいし、少なく備えてもよい（例えば搬送装置１７９９が少なくとも１つのロボットアームと少なくとも１つの駆動セクションを有する）。ある態様において、一方の駆動セクション１７００Ａは実質的にアーム１７２０Ａと１７２０Ｂの間に配置され、他方の駆動セクション１７００Ｂは例えばアーム１７２０Ｂより下（またはアーム１７２０Ａより上）などのアームの反対側に配置されるように、駆動セクション１７００Ａ、１７００Ｂは、アーム１７２０Ａと１７２０Ｂの間に配置または分配されるか、またはアーム１７２０Ａ、１７２０Ｂとともに「層状にされる」。別の態様において、駆動セクション１７００Ａ、１７００Ｂは各アーム１７２０Ａ、１７２０Ｂの内部の少なくとも一部に配置されてもよい。さらに別の態様において、駆動セクション１７００Ａ、１７００Ｂの両方は、互いに対して左右反対の構造または逆さまの構造（例えば駆動セクション１７００Ａはアーム１７２０Ａの底部からアームに接続され、駆動セクション１７００Ｂはアーム１７２０Ｂの最上部からアームに接続される）を有するようにアーム１７２０Ａ、１７２０Ｂの間に配置されてもよい。開示された実施形態の他の態様において、他の構造が可能である。例えば、１つだけの駆動セクションと１つだけのロボットアームを有する構造、３つ以上の駆動セクションと３つ以上のロボットアームを有する構造、ロボットアーム内の同一平面内に配置された複数の駆動セクションを有する直列構造、１つまたは２つ以上のＺ軸駆動部を有する構造、またはこれらの任意の組み合わせである。さらに他の態様において、搬送装置の任意の適切な構造は、図５Ａと５Ｂの駆動モータが搬送装置の構造に組み込まれることが可能であってもよい。
この態様において、支柱１７０１はフレーム８４０に固定される。固定支柱１７０１は、開示された実施形態のある態様において分かれたものであってもよく（図５Ａの１７０１Ａを参照）、例えば互いに連結した様々なセクションまたは部分を有していてもよい。固定支柱１７０１Ａの様々な部分は任意の適切な方法で共に連結されてもよい。また例えばシール１７１０などの任意の適切なシールが、固定支柱１７０１Ａの様々な部分の間に備えられていてもよい。他の態様において、固定支柱１７０１は単一の一体構造または任意の他の適切な構造であってもよい。１つまたは２つ以上のロボットアーム１７２０Ａ、１７２０Ｂは、例えば下記のような任意の適切な方法で、固定支柱１７０１に回転可能に取り付けられていてもよい。各ロボットアーム１７２０Ａ、１７２０Ｂは、内部ロータ１７０５Ａ、１７０５Ｂ、ステータ１７０３Ａ、１７０３Ｂ、外部ロータ１７０４Ａ、１７０４Ｂを含む独自の駆動セクションを備えていてもよい。
内部ロータ１７０５Ａ、１７０５Ｂは、任意の適切な方法で固定支柱１７０１に移動可能に取り付けられてもよく、それによって内部ロータ１７０５Ａ、１７０５Ｂは固定支柱１７０１の周りを回転自在であってもよい。内部ロータ１７０５Ａ、１７０５Ｂは、例えばベアリング１７０２Ａ、１７０２Ｂなどの任意の適切な方法で固定支柱１７０１上で支持されてもよい。開示された実施形態の他の態様において、ベアリングは、内部ロータ１７０５Ａと１７０５Ｂを支持するために、図５Ａと５Ｂに示す場所以外の任意の他の適切な場所に配置されてもよい。ステータ１７０３Ａ、１７０３Ｂが内部ロータ１７０５Ａ、１７０５Ｂの周りを取り囲み（例えば、内部ロータ１７０５Ａ、１７０５Ｂと同心円をなして）、内部ロータ１７０５Ａ、１７０５Ｂが固定支柱１７０１の周りを回転自在であるように同一平面にあることによって、内部ロータ１７０５Ａ、１７０５Ｂは、ステータ１７０３Ａ、１７０３Ｂの中に入れ子になっていてもよい。内部ロータ１７０５Ａ、１７０５Ｂはステータと相互作用（インターフェース）するように構成されてもよく、例えば内部ロータとステータとの間で相互作用（インターフェース）するように構成された磁石などの適切なインターフェースコンポーネント１７０５Ａ’、１７０５Ｂ’を備えてもよい。
さらに図５Ａと５Ｂを参照すると、ステータ１７０３Ａ、１７０３Ｂはまた、固定支柱１７０１に対して回転方向で静止するように、固定支柱１７０１に接続されてもよい。開示された実施形態のある態様において、ステータ１７０３Ａ、１７０３Ｂは任意の適切な方法で固定支柱１７０１またはフレーム８４０（図３）に接続されてもよく、それによってステータ１７０３Ａ、１７０３Ｂは固定支柱１７０１に対して回転方向で静止できる。ステータ１７０３Ａ、１７０３Ｂのそれぞれは分かれたステータであってもよく、例えばステータ１７０３Ａ、１７０３Ｂは２つの個別に動作可能な巻線一式を備えるよう分けられていてもよい。例えばステータ１７０３Ａ、１７０３ＢのセグメントＡなどの一方のセグメントは、内部ロータ１７０５Ａ、１７０５Ｂを駆動するよう構成されてもよい。例えばステータ１７０３Ａ、１７０３ＢのセグメントＢなどの他方のセグメントは、外部ロータ１７０４Ａ、１７０４Ｂを駆動するよう構成されてもよい。各セグメントＡ、Ｂは、それぞれのアームリンクを回転させるための所望のトルクを与えるよう適切な大きさにされてもよい。例えば、ステータセグメントＡは、外部ロータ１７０４Ａ、１７０４Ｂより小さい半径を有する内部ロータ１７０５Ａ、１７０５Ｂを回転させる十分なトルクを与えるためにステータセグメントＢより大きくすることができる（例えば内部ロータのステータと相互作用（インターフェース）する部分は、外部ロータのステータと相互作用（インターフェース）する部分より半径が小さくてもよい）。他の態様において、セグメントＢはセグメントＡより大きくてもよく、またはセグメントＡとＢはほぼ同じ大きさであってもよい。またある態様において、巻線セグメントＡ、Ｂは互いに２組のコイルを入れ子にすることによって形成されてもよいことに留意する。他の態様において、内部巻線と外部巻線のコイルは２つのパーツとして互いに入れ子になっていてもよい。ステータ１７０３Ａ、１７０３Ｂの各セグメントＡ、Ｂは、例えば各セグメントＡ、Ｂを独立して励磁するよう構成されたコントローラ１７０、４００によって制御されてもよく、それによってステータ１７０３Ａ、１７０３Ｂの各セグメントＡ、Ｂは互いのそれぞれ対応する内部および外部ロータ（それぞれ１７０５Ａ、１７０５Ｂと１７０４Ａ、１７０４Ｂ）を独立して駆動することができる。他の態様において、ステータ１７０３Ａ、１７０３ＢのセグメントＡ、Ｂは任意の適切なコントローラまたは複数のコントローラによって制御されてもよく、それによって対応する内部および外部ロータは一斉にまたは共に駆動させられてもよい。さらに開示された実施形態の別の態様において、ステータ１７０３Ａと１７０３Ｂは２つの別個のステータから成り（実質的にセグメントＡとＢに相当）、ここで一方のステータ（例えば内部ステータ）が他方のステータ（例えば外部ステータ）の中に入れ子になるよう配置されてもよく、それによって外部ステータは内部ステータの周りを実質的に取り囲む。
開示された実施形態のある態様において、外部ロータ１７０４Ａ、１７０４Ｂは固定支柱１７０１の周りに延び、実質的に固定支柱１７０１を取り囲み、実質的にステータ１７０３Ａ、１７０３Ｂの周りを取り囲み、それによってステータ１７０３Ａ、１７０３Ｂは実質的に外部ロータ１７０４Ａ、１７０４Ｂの中に入れ子になる。さらに外部ロータ１７０４Ａ、１７０４Ｂは固定されたステータ１７０３Ａ、１７０３Ｂの周りを回転自在となるように配置される。外部ロータ１７０４Ａ、１７０４Ｂは、例えばベアリング１７０２Ｃ、１７０２Ｄなどの任意の適切な方法で、固定支柱１７０１上に支持され、それによって固定支柱１７０１から独立して回転自在である。別の態様において、外部ロータ１７０４Ａ、１７０４Ｂは任意の適切な構造を有し、搬送装置１７９９の任意の適切な構造に取り付けられ、それによって固定支柱および／またはステータ１７０３Ａ、１７０３Ｂに対して回転自在である。外部ロータ１７０４Ａ、１７０４Ｂはステータと相互作用（インターフェース）するよう構成されてもよく、例えば外部ロータとステータとを相互作用（インターフェース）させるよう構成された磁石などの適切なインターフェースコンポーネント１７０４Ａ’、１７０４Ｂ’を備えていてもよい。
開示された実施形態のある態様において、本明細書に記載のロータは永久磁石を使用してもよいが、他の態様においては、上記のとおり、ロータはリラクタンス型ロータまたは任意の他の適切なロータタイプとしても構成されてもよいことに留意する。入れ子になったロータとステータを有する駆動セクションの他の例は米国特許第７，８９１，９３５号明細書および２０１１年２月１８日に出願された米国特許出願第１３／０３０，８５６号明細書に記載され、その開示内容はその全体を参照することによって本明細書に含まれる。
さらに図５Ａと５Ｂを参照すると、２つの駆動セクション１７００Ａと１７００Ｂは、ショルダー軸Ｘの周りのそれぞれのアームのショルダーに配置されるように積み重ねられて配置される。上記のように、駆動セクション１７００Ａ、１７００Ｂとアーム１７２０Ａ、１７２０Ｂは任意の適切な数の自由度と任意の適切な構造を有するよう構成されてもよい。ある態様において、２つの駆動セクション１７００Ａと１７００Ｂとアーム１７２０Ａ、１７２０Ｂは互いに実質的に同様であってもよく、よって駆動セクション１７００Ａ、１７００Ｂは、アーム１７２０Ａの駆動セクション１７００Ａに関して説明する。ある態様において、内部ロータ１７０５Ａは、例えばプーリ１７０７Ａに任意の適切な方法で接続されてもよく、それによって内部ロータ１７０５Ａが回転するとプーリ１７０７Ａが内部ロータ１７０５Ａと共に回転する。プーリ１７０７Ａは内部ロータ１７０５Ａに内蔵されてもよく（すなわちロータとの一体構造）、または任意の適切な方法で内部ロータ１７０５Ａと連結されてもよい。プーリ１７０７Ａが回転すると、プーリ１７０７Ａは任意の適切な伝動部材１７０９Ａによって、アッパーアーム８１０に対してフォアアーム８２０（図３）を回転させるために、ロボットアームのエルボ部においてエルボ軸ＥＸの周りに配置された別のプーリ１７１２Ａを回転させることができる。次に外部ロータ１７０４Ａが任意の適切な方法でアッパーアームに接続させられ得る。開示された実施形態のある態様において、外部ロータ１７０４Ａはアッパーアームに直接連結されてもよく、それによって外部ロータ１７０４Ａが回転するとアッパーアームは外部ロータ１７０４Ａと共に回転する。別の態様において、外部ロータ１７０４Ａはアームインターフェース（図示せず）を介してアッパーアームに接続され、それによって外部ロータ１７０４Ａが回転するとアッパーアームはアームインターフェースを介して外部ロータ１７０４Ａと共に回転する。上記のとおり、駆動セクション１７００Ａと１７００Ｂが実質的に同様であるので、この構造は駆動セクション１７００Ｂでも使用することができる（例えば内部ロータプーリ１７０７Ｂ、伝動部材１７０９Ｂ、エルボプーリ１７１２Ｂ、外部ロータ１７０４Ｂはアッパーアームを回転させるためにアーム１７２０Ｂのアッパーアーム８１０に接続され得ることを参照）。別の態様において、任意の他の適切な構造が使用されてもよい。
さらに図５Ａと５Ｂを参照すると、駆動セクション１７００Ａと１７００Ｂは、上記と実質的に同じ方法で駆動セクションの回転を探知するための任意の適切なセンサを備えることができる。例えば、駆動セクション１７００Ａを参照すると（駆動セクション１７００Ｂは同様に構成され得る）、エンコーダー１７４１Ａ（駆動セクション１７００Ｂについてはエンコーダー１７４１Ｂも参照）が内部ロータ１７０５Ａ（または駆動セクション１７００Ｂの場合はロータ１７０５Ｂ）の回転を探知するために配置され、一方で第２のエンコーダー１７４０Ａ（駆動セクション１７００Ｂについてはエンコーダー１７４０Ｂを参照）が外部ロータ１７０４Ａ（駆動セクション１７００Ｂの場合はロータ１７０４Ｂ）の回転を探知するために構成されてよい。エンコーダー１７４０Ａと１７４１は前述のエンコーダー１６４０Ａおよび１６４０Ｂと実質的に同じであり得る。エンコーダーは搬送装置内の任意の適切な位置または場所に配置され、回転の探知を可能にし、限定されないが、例えば絶対スケール、インクリメンタルスケール、または任意の他の適切なスケールなどの任意のスケールを用いるよう構成されてもよい。
また駆動セクション１７００Ａと１７００Ｂは大気密閉部／真空密閉部を備えるよう構成されてもよい。例えば、ステータ１７０３Ａ、１７０３Ｂは、ロボットアームが任意の適切な方法で動作する真空環境から隔離されてもよい。例えば、隔離は隔壁１７１１Ａ、１７１１Ｂなどの任意の適切な隔壁によって行うことができる。開示された実施形態のある態様において、内部ロータ１７０５Ａ、１７０５Ｂの磁石１７０５Ａ’、１７０５Ｂ’もまた、任意の適切な方法で、例えば上記のように真空環境から隔離されてもよい。開示された実施形態の別の態様において、外部ロータ１７０４Ａ、１７０４Ｂの磁石１７０４Ａ’、１７０４Ｂ’もまた、例えば上記のような任意の適切な方法で、真空環境から隔離されてもよい。例えば、そうした磁石１７０５Ａ’、１７０５Ｂ’、１７０４Ａ’、１７０４Ｂ’を隔離する一手段は、上記のシールと同様の磁性流体シールＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４であってもよい。さらなる開示された実施形態の別の態様において、開示された駆動セクションはまた、磁石の必要性をなくす可変式リラクタンスモータを用いてもよい。
図５Ａと５Ｂに示す開示された実施形態の態様において、わずか２つの自由度が駆動セクション内で開示された。しかし、開示された実施形態の他の態様において、付加的なステータとロータがロボットアームが利用できる自由度の数を増やせるように、内部ロータと外部ロータとの間にステータとロータ（図示せず）を追加して配置することによって、駆動セクション内の自由度の数を増やすことは可能である。任意の適切な数のステータとロータは、上記と実質的に同じ方法で、同心状に配置され、入れ子になってもよい。
図６を参照すると、デュアルアーム搬送装置の一部が、開示された実施形態の態様に従って示されている。駆動モータとアームとの接続（例えばアームが駆動される方法）は、例えば米国特許第５，７２０，５９０号明細書、第５，８９９，６５８号明細書、および第５，８１３，８２３号明細書に記載のものなどの任意の適切な接続であってもよく、その開示内容はその全体を参照することによって本明細書に含まれていることに留意する。図６において、垂直に対向したＳＣＡＲＡアームの構造（フォアアームとエンドエフェクタは、明確にするため破線ブロック６００、６０１に示していない）を例えば２０１１年１１月１０日に出願された米国特許出願第１３／２９３，７１７号明細書と２０１２年３月１２日に出願された第１３／４１７，８３７号明細書に記載されるように示されるが、その開示内容はその全体を参照することによって本明細書に含まれている。ここで、アーム２０００と２００１のそれぞれが図３に関する上記のものと実質的に同じであってもよく、図４Ａ～５Ｂのうちのいずれか１つまたはそれ以上に関する上記のものと実質的に同じ駆動セクション２０００Ｄ、２００１Ｄ（それぞれが例えば２つのモータを有するが、他の態様においてはモータの数は２つより多くても少なくてもよい）を備える。例えば、ある態様において、駆動セクション２０００Ｄ、２００１Ｄの両方は共通の駆動構造（例えば両方の駆動セクションは図４Ａ～４Ｄに関して上記のように構成される、あるいは両方の駆動セクションは図５Ａ～５Ｂに関して上記のように構成される）を有してもよい。別の態様において、駆動セクション２０００Ｄ、２００１Ｄは異なる構造（例えば一方の駆動セクションは図４Ａ～４Ｄに関して上記のように構成され、他方の駆動セクションは図５Ａ～５Ｂに関して上記のよう構成されてもよい）を有してもよい。
図７は別のデュアルＳＣＡＲＡアーム構造を示し、ここで各アーム２０１０、２０１１（それぞれは図３に関して上記のものと実質的に同じであってもよい）は、図４Ａ～５Ｂのうちのいずれか１つまたはそれ以上に関して上記のものと実質的に同じ駆動セクション２０１０Ｄ、２０１１Ｄ（それぞれは例えば２つのモータを有するが、他の態様においてモータの数は２つより多くても少なくてもよい）を備える。この態様において、アーム２０１０、２０１１は、各アーム２０１０、２０１１のフォアアームとエンドエフェクタ（明確にするため破線ボックス６００、６０１によって示す）が、例えばアッパーアームの最上部に位置するように構成され、しかし他の態様においてはフォアアームとエンドエフェクタがそれぞれのアッパーアームの底部に位置してもよい。
図８と９を参照すると、デュアルアーム構造を有する搬送ロボットのアームの一部は、開示された実施形態の態様に従って示されている。各アーム２０２０、２０２１は、図３に関して上記のものと実質的に同じであってもよく、上記と実質的に同じ２つの駆動モータを備えるが、ただしこの態様においては、モータは上下に垂直に積み重ねられないで、それぞれのアームリンク内の同一水平面に配置されるという点が異なる。図９は図８に示す構造と実質的に同じシングルアーム構造２０３０を示し、例えば図８において、２つのアーム２０２０、２０２１はそれぞれ共通シャフト１８０１に取り付けられ、それによってショルダー軸Ｘの周りを回転可能で、一方図９ではシングルアーム２０３０のみがシャフト１８０１に取り付けられ、他の点ではアーム２０２０、２０２１、２０３０の駆動モータ構造は実質的に同じである。例示のために、アーム２０２０、２０２１、２０３０の駆動モータをアーム２０３０に関して説明する。この態様において、各駆動モータ２０３０Ａ、２０３０Ｂは、上記と同じステータ２０３０ＳＡ、２０３０ＳＢとロータ２０３０ＲＡ、２０３０ＲＢを備える。ある態様において、駆動モータ２０３０Ａ、２０３０Ｂは可変式リラクタンスモータであってもよく、それによって例えば搬送ロボットが動作する真空環境にさらされる磁石はなく、その代わりに任意の適切なシールが、ロータおよび／またはステータの磁気部品を任意の適切な方法で隔離するために設置されてもよい。駆動モータ２０３０Ａのステータ２０３０ＳＡはシャフト１８０１に固定されてもよく、それによって例えばアッパーアーム８１０に対して回転方向で静止する。ロータ２０３０ＲＡは任意の適切な方法でアッパーアーム８１０内に取り付けられて固定され、それによってアッパーアーム８１０とロータ２０３０ＲＡは一体となって回転する（例えばステータ２０３０ＳＡがショルダー軸Ｘの周りでの回転のためにロータ２０３０ＲＡを駆動する時、アッパーアーム８１０はロータ２０３０ＲＡと共に回転する）。駆動モータ２０３０Ｂのステータ２０３０ＳＢは、アッパーアーム８１０内に配置されたシャフト１９００に固定して取り付けられてもよく、それによってステータ２０３０ＳＡはシャフト１９００に対して回転方向で固定される。ロータ２０３０ＲＢは、任意の適切な方法でアッパーアーム８１０内に取り付けられ、それによってステータ２０３０ＳＢの周りを回転可能である。ロータ２０３０ＲＢは、フォアアーム８２０（図３）を上記と実質的に同じ方法で駆動回転させるために任意の適切な伝動によってロータ２０３０ＲＢとエルボプーリ１６２０を接続する内蔵プーリを備えてもよい（または他の態様において、プーリは任意の適切な方法でロータに取り付けられてもよい）。例えば、エルボプーリは任意の適切な方法でフォアアーム８２０に固定して取り付けられてもよく、それによってエルボプーリ１６２０が回転する時、フォアアーム８２０はそれと共に回転する。他の態様において、ロータ２０３０ＲＢは、任意の適切な方法でエルボプーリ１６２０の回転を駆動してもよい。開示された実施形態のさらなる他の態様において、任意の適切なロボットアームの構造が使用されてもよい。例示的な実施形態の駆動システムが使用され得るロボットアームの適切な例は、２０１１年１０月１１日に出願された米国特許出願第１３／２７０，８４４号明細書に記載され、その開示内容はその全体を参照することによって本明細書に含まれている。
開示された実施形態のうち、開示された実施形態の１つまたは２つ以上の態様に従って、基板搬送装置が提供される。基板搬送装置はフレームと、フレームに回転可能に接続された少なくとも１つのアームリンクと、シャフトレス駆動セクションとを備える。シャフトレス駆動セクションは、シャフトレスインターフェースを介してフレームに対して少なくとも１つのアームリンクを回転させるための積み重なった駆動モータを有し、その積み重なった駆動モータのそれぞれはフレームに対して固定された固定支柱に配置されたステータコイルを有するステータと、ステータの周囲をほぼ取り囲むロータとを有する。それによってロータはフレームに対して少なくとも１つのアームリンクのそれぞれを回転させるために少なくとも１つのアームリンクのそれぞれに接続され、少なくとも１つのアームリンクのそれぞれを伸長または後退させる。積み重なった駆動モータは、各ステータの少なくとも一部が少なくとも１つのアームリンクの共通のアームリンクの内部にあるように少なくとも１つのアームリンクに配置される。
開示された実施形態の１つまたは２つ以上の態様に従って、シャフトレス駆動セクションは実質的に少なくとも１つのアームリンクの内部に配置される。
開示された実施形態の１つまたは２つ以上の態様に従って、ステータコイルは真空から隔離される。
開示された実施形態の１つまたは２つ以上の態様に従って、基板搬送装置はフレーム内部に少なくとも一部配置され、少なくとも１つのアームリンクの伸長または後退の方向を含む平面に対して略垂直方向（例えば垂直、Ｚ軸）に、少なくとも１つのアームリンクを線形移動させるよう構成された、第２の駆動セクションをさらに備える。さらに、少なくとも１つのアームリンクは、少なくとも１つのアームリンクとフレームの間の相対的軸運動（例えば垂直、Ｚ軸）に適合できるシールによってフレームに接続され、ここでシールはアームの一方側に位置し、第１の駆動セクションはアームの他方側に位置する。
開示された実施形態の１つまたは２つ以上の態様に従って、少なくとも１つのアームリンクは、ショルダー回転軸の周りでフレームに回転可能に接続されたアッパーアームと、エルボ回転軸の周りでアッパーアームに回転可能に接続されたフォアアームと、リスト回転軸の周りでフォアアームに回転可能に接続された少なくとも１つの基板ホルダーとを備え、少なくとも１つの駆動モータは少なくとも２つの積み重なった駆動モータを備え、各モータはアッパーアームとフォアアームのそれぞれの回転を駆動する。
開示された実施形態の１つまたは２つ以上の態様に従って、少なくとも１つのアームリンクは、ショルダー回転軸の周りでフレームに回転可能に接続されたアッパーアームと、エルボ回転軸の周りでアッパーアームに回転可能に接続されたフォアアームと、リスト回転軸の周りでフォアアームに回転可能に接続された少なくとも１つの基板ホルダーとを備え、少なくとも１つの駆動モータは少なくとも３つの積み重なった駆動モータを備え、各モータはアッパーアーム、フォアアーム、および少なくとも１つの基板ホルダーのそれぞれの回転を駆動する。
開示された実施形態の１つまたは２つ以上の態様に従って、少なくとも１つのアームリンクはショルダー回転軸の周りでフレームに回転可能に接続されたアッパーアームと、アッパーアームの長さの少なくとも一部に沿って線形移動するためにアッパーアームに移動可能に取り付けられた少なくとも１つの基板ホルダーとを備え、少なくとも１つの駆動モータは少なくとも２つの積み重なった駆動モータを備え、ここで少なくとも２つの積み重なった駆動モータの一方はアッパーアームの回転を駆動し、少なくとも２つの積み重なった駆動モータの他方は少なくとも１つの基板ホルダーのそれぞれの線形移動を駆動する。
開示された実施形態の１つまたは２つ以上の態様に従って、シャフトレス駆動セクションは、少なくとも１つのアームリンクが動作する環境からステータを密閉するためのシールを備える。さらに各ロータはそれぞれのステータと相互作用（インターフェース）する磁石を備え、駆動セクションは、少なくとも１つのアームリンクが動作する環境からロータの磁石を密閉するためのシールを備える。
開示された実施形態の１つまたは２つ以上の態様に従って、シャフトレス駆動セクションの高さは、基板搬送装置のＺ軸移動から分離される。
開示された実施形態の１つまたは２つ以上の態様に従って、基板搬送装置が提供される。基板搬送装置は、フレームと、フレームに回転可能に接続された少なくとも１つのアームリンクと、実質的に少なくとも１つのアームリンクの内部に配置されたシャフトレス分散型（distributed）駆動セクションとを備える。シャフトレス分散型駆動セクションは少なくとも２つの駆動モータを備え、少なくとも２つの駆動モータの１つが少なくとも１つのアームリンクをフレームに対して回転させるために少なくとも１つのアームリンクに接続され、少なくとも２つの駆動モータが少なくとも１つのアームリンクの内部で共通の水平面に沿って並んで配置される。
開示された実施形態の１つまたは２つ以上の態様に従って、少なくとも２つの駆動モータのそれぞれがステータと、ステータの周囲をほぼ取り囲むロータとを備える。
開示された実施形態の１つまたは２つ以上の態様に従って、基板搬送装置はフレームの内部に少なくとも一部配置され、少なくとも１つのアームリンクの伸長または後退の方向に対して略垂直方向に少なくとも１つのアームリンクを線形移動させるよう構成された第２の駆動セクションをさらに備える。
開示された実施形態の１つまたは２つ以上の態様に従って、基板搬送装置が提供される。基板搬送装置はフレーム、および該フレームに回転可能に接続され、少なくとも１つのアッパーアームとフォアアームを有する少なくとも１つのアームを備える。また基板搬送装置はフレームに接続されたシャフトレス駆動セクションを備える。シャフトレス駆動セクションは、少なくとも２つの入れ子になったステータコイルを有するステータ、ステータによって周囲をほぼ取り囲まれた内部ロータ、およびステータの周囲をほぼ取り囲む外部ロータを備える少なくとも１つの駆動モータを備え、それによって内部ロータはフォアアームを回転させるためにフォアアームに接続され、外部ロータはアッパーアームを回転させるためにアッパーアームに接続される。
開示された実施形態の１つまたは２つ以上の態様に従って、基板搬送装置は、フレームの内部に少なくとも一部配置され、少なくとも１つのアームリンクの伸長または後退の方向を含む平面に対して略垂直方向に少なくとも１つのアームリンクを線形移動させるよう構成された、第２の駆動セクションを備える。
前述の説明は、開示された実施形態の態様の単なる例示であるということを理解すべきである。様々な代替および修正が、開示された実施形態の態様から逸脱することなく当業者によって考案され得る。したがって、開示された実施形態の態様は、添付の請求項の範囲内にある、全てのこうした代替、修正、および変形を含むことを意図している。さらに、異なる特徴が互いに異なる従属項や独立項に挙げられているという単なる事実は、これらの特徴の組み合わせを有利に用いることができないということを示しておらず、こうした組み合わせは本発明の態様の範囲内にある。

Claims (20)

  1. フレームと、
    前記フレームに移動可能に接続された少なくとも１つのアームリンクと、
    前記フレームに接続され、列で配置された駆動モータを含み、前記少なくとも１つのアームリンクを駆動するための駆動セクションとを備えた基板搬送装置であって、
    列の駆動モータのそれぞれは、
    ハウジング壁と、
    前記ハウジング壁に取り付けられたモータステータと、
    少なくとも部分的に前記ハウジング壁内に配置されたモータロータと、
    ステータシールとを有し、
    前記ステータシールが、前記モータステータと前記モータロータとの間に配置され、前記モータロータを取り囲み、前記ステータシールは、前記モータステータを前記モータロータから密閉するために前記モータロータに面する、ハウジング壁シール表面と接続するシーリング表面インターフェースを有し、
    前記列の駆動モータは、互いに対して異なる高さに配置され、
    前記モータロータに面する前記シーリング表面インターフェースにおいて、列で配置された駆動モータのそれぞれの前記ステータシールに接続された前記ハウジング壁シール表面が、ともに、列で配置された前記ステータシールにより密閉される前記駆動モータの実質的に連続的なシールインターフェースを形成し、前記モータロータ、前記モータステータ、および各モータのエンコーダの間に連続的なバリヤシールを形成する、
    基板搬送装置。
  2. 前記駆動セクションが、前記少なくとも１つのアームリンクに接続される請求項１記載の基板搬送装置。
  3. 前記モータステータが、真空から隔離される請求項１記載の基板搬送装置。
  4. 少なくとも部分的に前記フレーム内に配置され、前記少なくとも１つのアームリンクの伸長および後退方向を含む平面に対して略垂直方向に前記少なくとも１つのアームリンクを線形移動させるように構成された第２の駆動セクションをさらに備える請求項１記載の基板搬送装置。
  5. 前記少なくとも１つのアームリンクが、前記少なくとも１つのアームリンクと前記フレームとの間の相対的軸運動に適合するように構成されたシールによって前記フレームに接続され、前記シールが、前記アームリンクの一方側に位置し、前記駆動セクションが、前記アームリンクの他方側に位置する請求項１記載の基板搬送装置。
  6. 前記少なくとも１つのアームリンクが、ショルダー回転軸の周りで前記フレームに回転可能に接続されたアッパーアームと、エルボ回転軸の周りで前記アッパーアームに回転可能に接続されたフォアアームと、リスト回転軸の周りで前記フォアアームに回転可能に接続された少なくとも１つの基板ホルダーとを備え、前記列の駆動モータが、列の２つの駆動モータを含み、列の各駆動モータは、前記アッパーアームと前記フォアアームのそれぞれの回転を駆動する請求項２記載の基板搬送装置。
  7. 前記少なくとも１つのアームリンクが、ショルダー回転軸の周りで前記フレームに回転可能に接続されたアッパーアームと、エルボ回転軸の周りで前記アッパーアームに回転可能に接続されたフォアアームと、リスト回転軸の周りで前記フォアアームに回転可能に接続された少なくとも１つの基板ホルダーとを備え、前記列の駆動モータは、列の少なくとも２つの駆動モータを含み、列の各駆動モータは、前記アッパーアーム、前記フォアアームおよび前記少なくとも１つの基板ホルダーのそれぞれの回転を駆動する請求項２記載の基板搬送装置。
  8. 前記少なくとも１つのアームリンクが、ショルダー回転軸の周りで前記フレームに回転可能に接続されたアッパーアームと、前記アッパーアームの長さの少なくとも一部に沿って線形移動するために前記アッパーアームに移動可能に取り付けられた少なくとも１つの基板ホルダーとを備え、前記列の駆動モータは、列の少なくとも２つの駆動モータを含み、前記列の少なくとも２つの駆動モータの一方が、前記アッパーアームの回転を駆動し、前記列の少なくとも２つの駆動モータの他方が、前記少なくとも１つの基板ホルダーのそれぞれの線形移動を駆動する請求項１記載の基板搬送装置。
  9. 前記列の駆動モータのそれぞれと相互作用するエンコーダーをさらに備え、前記エンコーダーが、センサシステムと少なくとも１つのスケールとを備え、前記センサシステムが、前記ハウジング壁に取り付けられ、前記スケールが、前記列の駆動モータのそれぞれの前記モータロータに組み込まれ、前記センサシステムと前記スケールの間のインターフェース面は、前記列の駆動モータのそれぞれの前記モータステータと前記モータロータの間のインターフェース面に対して所定の角度をなして配置される請求項１記載の基板搬送装置。
  10. 列の各駆動モータが、列で配置されたモータモジュールを形成する請求項１記載の基板搬送装置。
  11. 列の各モータモジュールの前記モータステータが、真空から隔離される請求項１０記載の基板搬送装置。
  12. フレームと、
    前記フレームに移動可能に接続された少なくとも１つのアームリンクと、
    前記フレームに接続され、列で配置された駆動モータを含み、前記少なくとも１つのアームリンクを駆動するための駆動セクションとを備えた基板搬送装置であって、
    列の駆動モータのそれぞれは、
    カバーと、
    前記カバーに取り付けられたモータステータと、
    少なくとも部分的に前記カバー内に配置されたモータロータと、
    ステータシールとを有し、
    前記ステータシールが、前記モータステータと前記モータロータとの間に配置され、前記モータロータを取り囲み、前記ステータシールは、前記モータステータを前記モータロータから密閉するために前記モータロータに面する、シーリングカバー表面と接続するシーリング表面インターフェースを有し、
    前記列の駆動モータは、互いに対して異なる高さに配置され、
    前記モータロータに面する前記シーリング表面インターフェースにおいて、列で配置された駆動モータのそれぞれの前記ステータシールに積み重なって接続された前記シーリングカバー表面が、ともに、前記ステータシールにより密閉される前記列の駆動モータの実質的に連続的なシールインターフェースを形成し、前記モータロータ、前記モータステータ、および各モータのエンコーダの間に連続的なバリヤシールを形成する、
    基板搬送装置。
  13. 各モータモジュールの前記モータステータが、真空から隔離される請求項１２記載の基板搬送装置。
  14. 前記駆動セクションが、前記少なくとも１つのアームリンクに接続される請求項１２記載の基板搬送装置。
  15. 少なくとも部分的に前記フレーム内に配置され、前記少なくとも１つのアームリンクの伸長および後退方向を含む平面に対して略垂直方向に前記少なくとも１つのアームリンクを線形移動させるように構成された第２の駆動セクションをさらに備える請求項１２記載の基板搬送装置。
  16. 前記少なくとも１つのアームリンクが、前記少なくとも１つのアームリンクと前記フレームとの間の相対的軸運動に適合するように構成されたシールによって前記フレームに接続され、前記シールが、前記アームリンクの一方側に位置し、前記駆動セクションが、前記アームリンクの他方側に位置する請求項１２記載の基板搬送装置。
  17. 前記少なくとも１つのアームリンクが、ショルダー回転軸の周りで前記フレームに回転可能に接続されたアッパーアームと、エルボ回転軸の周りで前記アッパーアームに回転可能に接続されたフォアアームと、リスト回転軸の周りで前記フォアアームに回転可能に接続された少なくとも１つの基板ホルダーとを備え、前記列の駆動モータが、列の２つの駆動モータを含み、列の各駆動モータは、前記アッパーアームと前記フォアアームのそれぞれの回転を駆動する請求項１２記載の基板搬送装置。
  18. 前記少なくとも１つのアームリンクが、ショルダー回転軸の周りで前記フレームに回転可能に接続されたアッパーアームと、エルボ回転軸の周りで前記アッパーアームに回転可能に接続されたフォアアームと、リスト回転軸の周りで前記フォアアームに回転可能に接続された少なくとも１つの基板ホルダーとを備え、前記列の駆動モータは、列の少なくとも２つの駆動モータを含み、列の各駆動モータは、前記アッパーアーム、前記フォアアームおよび前記少なくとも１つの基板ホルダーのそれぞれの回転を駆動する請求項１２記載の基板搬送装置。
  19. 前記少なくとも１つのアームリンクが、ショルダー回転軸の周りで前記フレームに回転可能に接続されたアッパーアームと、前記アッパーアームの長さの少なくとも一部に沿って線形移動するために前記アッパーアームに移動可能に取り付けられた少なくとも１つの基板ホルダーとを備え、前記列の駆動モータは、列の少なくとも２つの駆動モータを含み、前記列の少なくとも２つの駆動モータの一方が、前記アッパーアームの回転を駆動し、前記列の少なくとも２つの駆動モータの他方が、前記少なくとも１つの基板ホルダーのそれぞれの線形移動を駆動する請求項１２記載の基板搬送装置。
  20. 前記列の駆動モータのそれぞれと相互作用するエンコーダーをさらに備え、前記エンコーダーが、センサシステムと少なくとも１つのスケールとを備え、前記センサシステムが、前記カバーに取り付けられ、前記スケールが、前記列の駆動モータのそれぞれの前記モータロータに組み込まれ、前記センサシステムと前記スケールの間のインターフェース面は、前記列の駆動モータのそれぞれの前記モータステータと前記モータロータの間のインターフェース面に対して所定の角度をなして配置される請求項１２記載の基板搬送装置。
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