JP5501375B2 - ロボットおよびロボットの電気エンドエフェクタに電気的に接続するシステム、装置、および方法 - Google Patents

ロボットおよびロボットの電気エンドエフェクタに電気的に接続するシステム、装置、および方法 Download PDF

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Description

本出願は、2009年1月11日出願の「SYSTEMS,APPARATUS AND METHODS FOR MAKING AN ELECTRICAL CONNECTION TO A ROBOT AND ELECTRICAL END EFFECTOR THEREOF」という名称の米国仮特許出願第61/143,809号(代理人整理番号第12099/L号)に対する優先権を主張する。同出願を、あらゆる目的のために全体として参照により本明細書に組み込む。
関連出願/特許の相互参照
本出願は、2009年1月11日に本出願とともに出願された「Electrostatic End Effector Apparatus,Systems and Methods for Transporting Substrates」という名称の米国特許出願第61/143,807号(代理人整理番号第13249/L号)という本発明の譲受人に譲渡された同時係属の米国特許出願および特許に関する。同出願を、あらゆる目的のために全体として参照により本明細書に組み込む。
本発明は、電子デバイスの製造に関し、より詳細には、基板を輸送するシステム、装置、および方法に関する。
従来の電子デバイス製造システムは、複数の加工チャンバおよびロードロックチャンバを含むことができる。そのようなチャンバは、たとえばクラスタツール内に含むことができる。これらのシステムおよびツールは、ロボットを用いて、様々な加工チャンバおよびロードロック間で(たとえば、加工チャンバから加工チャンバへ、ロードロックチャンバから加工チャンバへ、また加工チャンバからロードロックチャンバへ)、基板(シリコンウェーハ、ガラス板など)を移動させることができる。様々なシステムチャンバ構成要素間で基板を効率的かつ正確に輸送することは、システムの処理量にとって重要であり、それによって全体的な動作コストを下げることができる。
したがって、基板を効率的かつ正確に移動させるシステム、装置、および方法が望ましい。
一態様では、真空チャンバと、真空チャンバ内で基板を輸送するロボット装置とを含み、ロボット装置が、真空チャンバ内で回転する複数のアームと、複数のアームの少なくとも1つに取り付けられた電気エンドエフェクタと、真空チャンバ内で電気エンドエフェクタに電力を提供する電気的結合とを含む、ロボットシステムが提供される。
別の態様では、電子デバイス加工システム内で基板を移動させる基板輸送ロボット装置が提供され、基板輸送ロボット装置は、少なくとも1つの可動アーム、および少なくとも1つのアームに取り付けられた電気エンドエフェクタを含むロボットと、電源から電気エンドエフェクタへ電気エネルギーを提供する電気的結合とを含む。
別の態様では、電子デバイス加工システム内で基板を移動させる基板輸送ロボット装置が提供される。装置は、可動アーム、およびアームの1つに取り付けられた電気エンドエフェクタを含むロボットと、電気エンドエフェクタに結合され、可動アームの回転継手を通過する電気リードとを含む。
別の態様では、電子デバイス加工クラスタツール内で基板を移動させる方法が提供される。この方法は、電気エンドエフェクタを含むロボットを真空チャンバ内に提供するステップと、係合する接点に電気エネルギーを通すことによって、電気エンドエフェクタに結合された電気リードに電気エネルギーを供給するステップとを含む。
本発明の上記その他の態様によれば、多数の他の態様が提供される。本発明の他の特徴および態様は、以下の詳細な説明、付随する特許請求の範囲、および添付の図面からより完全に明らかになるであろう。
本発明の実施形態による基板輸送システムの概略上面図である。 本発明の実施形態による基板輸送システムの概略部分断面側面図である。 本発明の実施形態による図2Aの基板輸送システムの一部分の拡大概略断面側面図である。 本発明の追加の実施形態による基板輸送システムの一部分の概略断面側面図である。 本発明の追加の実施形態による基板輸送システムの一部分の概略断面側面図である。 接点が係合した状態で示す図2Dの基板輸送システムの一部分の拡大概略断面側面図である。 本発明の追加の実施形態による基板輸送システムの概略図である。 本発明の追加の実施形態による基板輸送システムの概略図である。 本発明の追加の実施形態による基板輸送システムの回路図である。 本発明の実施形態によるロボット装置の上面斜視図である。 本発明の実施形態による図3Aのロボットの端面斜視図である。 本発明の実施形態による図3Aのロボットの底面斜視図である。 本発明の実施形態によるデュアルロボット装置の斜視図である。 本発明の実施形態による図3Aのロボット装置の上腕に沿って進む電気リードの部分斜視図である。 本発明の実施形態による図3Aのロボット装置の上腕内の開口を通過する電気リードの部分斜視上面図である。 本発明の実施形態による上腕に沿って進む電気リードの部分斜視下面図である。 本発明の実施形態による部材によって締め付けられている図7Aの電気リードの部分斜視下面図である。 本発明の実施形態による図3Aのロボット装置の肘状継手の部分断面図である。 AおよびBは、本発明の実施形態による位置決め部材を示す図3Aのロボット装置の一部分の部分斜視図である。 本発明の実施形態による電気リードを位置決め部材に固定する締付け部材を示す図3Aのロボット装置の一部分の部分斜視図である。 本発明の実施形態による前腕に沿って延びる電気リードを示す図3Aのロボット装置の外側部分の部分斜視図である。 本発明の実施形態による電気リードを前腕に固定する締付け部材を示す図3Aのロボット装置の外側部分の部分斜視図である。 本発明の実施形態によるロボット装置を動作させる方法を示す流れ図である。 本発明の追加の実施形態による基板輸送システムの一部分の概略断面側面図である。 本発明の追加の実施形態による基板輸送システムの概略図である。 本発明の追加の実施形態による基板輸送システムの概略回路図である。 本発明の実施形態によるロボット装置を動作させる方法を示す流れ図である。
電子デバイス製造設備およびツール内で基板を輸送する精度および/または速度を改善するために、基板を保持して基板が滑るのを抑止できる電気エンドエフェクタを利用することができる。たとえば、電気エンドエフェクタは、適当に電力供給されると静電荷生成能力を提供する電極(たとえば、極板)への電力を含むことができる。静電荷は、エンドエフェクタに提供されると、静電引力によって基板をエンドエフェクタに引き付けることができる。基板にかかる静電力は、エンドエフェクタ上で基板が滑らないように、エンドエフェクタおよび取り付けられた基板を比較的速い速度で横方向(X−Y平面、図1参照)に移動できるのに十分な大きさのものとすることができる。
具体的には、そのような静電エンドエフェクタは、電源への電気回路接続と、電力を提供してエンドエフェクタ内に静電引力をもたらし、相対的な静電荷の量を制御する制御システムとを含むことができる。しかし、そのようなロボットが動作する多くの領域は、真空(たとえば、加工クラスタツールの真空搬送チャンバ)内に提供することができるため、電気エンドエフェクタに接続し、真空チャンバ壁の橋絡を可能にすることができる電気的接続が望ましいであろう。さらに、サービス間隔を最大にできるような、ロボットアームの著しい反復運動に耐えうる電気的接続も望ましいであろう。さらに、ロボットが同じ回転方向に360度より大きく回転することが望ましいであろう。その場合、電気エンドエフェクタと電源の間のあらゆる固定の接続ワイアまたは他の導体はねじれて、場合によっては破断するはずである。本発明は、この問題に対する解決策を提供する。
したがって、本発明は、一態様では、真空チャンバ壁の境界面を橋絡して真空チャンバ内部の電力を電気エンドエフェクタに提供する電気的貫通装置を提供することを対象とする。別の態様では、本発明は、ロボットの様々な相対的に可動なロボットアームを通って電気的接続を提供する装置を対象とする。別の態様によれば、これらの接続は、電気回路の疲労および/または摩耗を最小にできるような向きおよび構成にすることができる。さらに、これらの接続は、粒子の生成を最小にするような向きおよび構成にすることができる。さらに別の態様では、本発明は、搬送チャンバ内に含まれた静電エンドエフェクタを有し、また静電エンドエフェクタに電力を提供する電気的結合をさらに含むロボット装置を含む基板加工システムを対象とする。
別の態様では、本発明は、スリップリングまたは他の電気的回転結合からの摩擦抗力を制限しながら、電気エンドエフェクタへの電力結合を提供することができる。本発明のさらに別の態様では、電気的結合は、選択的に係合可能とすることができる。この選択的に係合可能な特徴は、電気エネルギーを電気エンドエフェクタに提供する電気的接続を係合してからロボット運動プロファイルを開始することと、次いでロボット運動プロファイルを実現するのに必要な時間内のわずかな時間を利用して電気的接続を切り離すこととを含むことができる。たとえば、電気的接続は、ロボットの運動プロファイル内の1つまたは複数の位置で瞬間的に切断することができる。切り離すことにより、電源からエンドエフェクタに接続された電気ワイアは、ロボット運動プロファイルを実施することに起因して生じうるあらゆる蓄積された応力またはねじれを解放することができる。いくつかの実施形態では、選択的に係合可能な特徴により、静電エンドエフェクタに電力を供給する構成要素に電力供給および/または充電し、次いで接点を切り離すことができ、したがって最小の摩擦抵抗でロボットのアームを回転させることができる。接点が切り離された後でも容量性の構成要素または充電可能な回路によって電気エンドエフェクタへの電力を提供できる容量性の実施形態について説明する。電源とエンドエフェクタの間の電気接点を係合させ、かつ選択的に切り離す本発明のこれらの方法および装置は、真空環境内部で使用することができる。さらに、本発明では、大気と真空環境の間の従来の回転式貫通機構を不要にすることができる。
追加の実施形態は、誘導結合されたコイルを有する電気的結合を含むシステムを対象とする。これらの実施形態では、電気エンドエフェクタへの電力は、誘導結合されたコイルを通って提供することができる。この電力を使用して、電力貯蔵部および充電回路に電力を提供することができ、または静電エンドエフェクタに直接電力供給することができる。
本発明の例示的な実施形態のさらなる詳細について、図1〜17を参照して以下に説明する。
本発明による電子デバイスの製造において様々なチャンバ間で基板(たとえば、ウェーハ、ガラス板など)を輸送するために使用できる1つのシステムについて、図1を参照して図示および説明する。ロボット輸送システム100は、境界を破線で示す真空搬送チャンバ102と、搬送チャンバ102に結合された1つまたは複数の加工チャンバ104および/または1つまたは複数のロードロックチャンバ106(同じくそれぞれ破線で示す)とを含むことができる。
従来のSCARA(「水平多関節ロボットアーム」)などのロボット108を使用して、それぞれのチャンバ104、106間で(たとえば、加工チャンバから加工チャンバへ、加工チャンバからロードロックチャンバへ、また逆も同様である)、基板を輸送することができる。SCARAは、肩軸(X軸とY軸の交点に示す)の周りで回転可能な上腕110と、上腕110の外側端部上の肘軸の周りで回転可能な前腕112と、前腕112の外側端部にある手首部材軸の周りで回転可能な手首部材114とを含むことができる。
手首部材114には、ボルト、ねじ、または他の機械的な留め具などの任意の適切な手段によって、電気エンドエフェクタ116を取り付けることができる。電気エンドエフェクタ116は、静電エンドエフェクタとすることができ、2つ以上の電極118A、118Bを含むことができる。電極118A、118Bは、適切な電圧電位が電極118A、118Bに印加されると、想像線で示す基板120を静電エンドエフェクタ116に付着させる静電荷を生成することができる。静電エンドエフェクタについては、2009年1月11日出願の「Electrostatic End Effector Apparatus and Systems and Methods for Transporting Substrates」という名称のともに出願された米国特許出願第61/143,807号(代理人整理番号第13249/L号)により詳細に記載されている。
電気エンドエフェクタ116は、電源122から電力を受け取ることができ、電源122は、電気エンドエフェクタ制御装置124によって制御される。エンドエフェクタ制御装置124は、ロボット108の運動プロファイルを実施する所定の時点で静電エンドエフェクタ116などの電気エンドエフェクタ116への電力をオンおよびオフにすることができる。ロボット制御装置126およびエンドエフェクタ制御装置124は、電力をエンドエフェクタ116に提供する時間、ならびにエンドエフェクタ116への電力を切る時間を通信することができる。さらに、制御装置124は、望ましい場合、電気エンドエフェクタ116内の静電荷を容易に放電できるように、選択可能な接地に係合することができる。したがって、電荷の解放により、基板120を容易に位置決めすることができ、また電気エンドエフェクタ116を加工チャンバ104またはロードロックチャンバ106から取り出す(引っ込める)ときに引き離されないようにすることができる。ロボット制御装置126は、ロボット108の動作および向きを制御することができる。ロボット制御装置126は、全く従来どおりであり、本明細書ではさらに説明しない。
たとえば、電気エンドエフェクタ116を加工チャンバ104の方へ延ばしたり加工チャンバ104から引っ込めたりするために、ロボット制御装置126は、図1に示すX軸およびY軸によって画定されるX−Y平面内で矢印128によって示すように、上腕110を肩軸の周りで回転させることができる。この回転は、最大約±360度の変位角度にわたって、時計回り(引っ込める場合)または反時計回り(延ばす場合)に行うことができる。従来のSCARAでは、前腕112は、矢印132で示す方向に回転することができる。従来の伝動装置では、前腕112の回転により、矢印134で示すように手首部材114を前腕112に対して回転させることができる。従来のSCARAがロボット108としてロボットが使用されるとき、電気エンドエフェクタ116は、上腕110の肩軸と手首部材114の手首軸を接続する平行移動軸に沿って、基部130に対して平行移動することができる。平行移動軸は、136と示し、この実施形態では、Y軸と一致する。したがって、延ばしたり引っ込めたりする運動を実現するとき、回転を伴わないエンドエフェクタ116の純粋な平行移動を提供することができる。さらに、基板120は、ロボット108がアーム110、112、114の集合を矢印137に沿って回転させる作用によって、ある加工チャンバ104から別の加工チャンバ104へ、または加工チャンバ104からロードロックチャンバ106へ、またはロードロックチャンバ106から加工チャンバ104へ移動させることができる。
具体的には、加工チャンバ104とロードロックチャンバ106にはそれぞれ、ロボット108によって作用することができ、それによって基板120を様々なチャンバから持ち上げることができ、また様々なチャンバへ置くことができる。より詳細には、電気エンドエフェクタ116は、基板120が電気エンドエフェクタ116上に載った状態で、1つのチャンバ(たとえば、104)から引っ込められる。引っ込められた後、ロボット全体を矢印137に沿って基部130の周りで回転させることができる。その後、ロボットアーム110、112、114を作動させて、そのロボットアーム上に位置する電気エンドエフェクタ116および基板120を別のチャンバ(たとえば、104または106)へ送達することができる。
基板120は、ロボット(図示せず)によってロードロックチャンバ106へ搬送することができる。ロボットは、ファクトリインタフェース138内に常駐させることができる。たとえば、ファクトリインタフェース138内では、ロードポート142にドッキングされた基板キャリア140から基板を搬送することができる。基板キャリア140内、ならびにロードロック106および加工チャンバ104内の別の場所における基板に対する可能な位置を、点線の円で示す。
図2Aを次に参照すると、本発明の基板輸送システム100の例示的な実施形態の概略側面図が示されている。上腕110、前腕112、および手首部材114を含むロボット108は完全に延びた向きで示されており、リフトピンまたは別の適切な機構(図示せず)により基板120をエンドエフェクタ116から持ち上げることができるように、電気エンドエフェクタ116(図1を参照して説明したものと同じ)を加工チャンバ104内へ挿入することによって加工チャンバ104に作用する。任意選択で、チャンバ(104または106)内に置くこと(基板の配置)は、ロボット108のz軸機能によって実現することができ、それによってロボット108は、Z軸に沿ってエンドエフェクタ116を上下させて置いたり持ち上げたりすることを実現する能力を有する。ロボット108の運動は、ロボット制御装置126を介して制御される。
本発明の一態様によれば、上腕110、前腕112、および手首部材114を通過する電気リード244が提供され、手首部材114に取り付けられた電気エンドエフェクタ116の電極118A、118B(図1)と電気的に接続する。接地リード(図示せず)を提供することもでき、電気リード244、246と同じ経路に沿って進むことができる。上腕110、前腕112、および手首部材114を通る電気リード244、246の経路の詳細について、図2A〜12を参照して本明細書で説明する。
図2Aを再び参照すると、真空チャンバ102内に位置する電気エンドエフェクタ116に電力を提供することができる電気的結合250が示されている。この結合により、真空チャンバ102内の可動な構成要素への橋絡、すなわち結合を可能にする。電気的結合250は、図2Bの拡大部分図に最もよく示されている。図2Bでは、結合250は、接点対252、254などの係合する接点を含むことができる。係合する接点は、たとえば伝導材料の同心円状の環状リングとすることができる。他の接点構成を使用することもできる。第1の接点対252の上部の接点は、第1の電気リード244に接続することができ、第1の接点対252の下部の接点は、第1の電力リード256によって電源122に接続することができる。同様に、第2の接点対254の上部の接点は、第2の電気リード246に接続することができ、第2の接点対254の下部の接点は、第2の電力リード258によって電源122に接続することができる。電力リード256、258は、他のリード257A、257B(下記)と同様に、シール259を通過することができる。シール259は、密閉して真空気密にすることができる。下部の電気接点252、254は、可動な支持体260に取り付けることができる。可動な支持体260は、可動とすることができ、適切なばね部材264によってモータ筐体262につるすことができる。252および254の上部の接点は、図示のシャフトの拡大部分など、シャフト265の端部に取り付けることができる。
ばね部材264は、リード257A、257Bに電力供給することによって電磁石267に適切な電流が供給されるように、Z軸方向に沿って十分に低い剛性のものとすることができる。電磁石267は、永久磁石268、または任意選択でシャフト265の強磁性体部分に引っ張られ、それによって支持体260および取り付けられた下部の接点252、254をZ方向に上方へ移動させ、したがって接点対252、254の下部の接点は、上部の接点に動作可能に係合して接触する。リード256、257A、257B、および258はすべて、リードを過度に歪ませることなく軸方向の変位を吸収するために、歪み緩和ループを含むことができる。
電気接点が係合されたこの状況では、電源122を用いて電力リード256、258に電力供給することによって、電気エンドエフェクタ116の電極118A、118Bに適切な電力を提供し、静電荷を生じさせて基板120を電気エンドエフェクタ116に引き付けることができる。z方向に剛性が低いことに加えて、ばね部材264は、Z軸の周りのねじれ方向に低い剛性のものとすることができる。このようにして、接点対252、254が係合されるとき、原動力となるデバイス269(たとえば回転子および固定子を有する)が別の加工チャンバ104などの別の位置へ作用することによって、ロボット108を回転させることができる。これにより、柔らかいばね部材264をねじれにより360度以上実質上巻き上げる。したがって、接点対252、254間では、ねじれにより移動が生じない。接点対252、254は、ばね部材264がねじれにより巻き上げられると、ともに実質上回転する。リード256、257A、257B、および258の歪み緩和ループはまた、リードを過度に歪ませることなく、事前定義された回転変位の量を吸収するのに十分なものとすることができる。
図2Bでは、電磁石267および電力リード258、256への電力を取り除くことによって電気エンドエフェクタ116から電力が取り除かれると直ちに、好ましくは実質上同時に、ばね部材264は、ねじれにより、Z軸に沿って軸方向にアンロードされ、したがってばね部材264は、弛緩したまたは偏向されていない状況に戻ることができる。電磁石267に電力が再び印加されるとき、ばね部材264は最初、偏向されていない弛緩した中性の状況にある。電力供給すると、接点252、254は再び接触し、ばね264は、ロボット108の次の輸送移動時にねじれにより巻き上げられる。同様に、前腕112および手首部材114の移動を実現するためのシャフト265の個々の回転を吸収することができ、係合されるときには接点対252、254間でいかなる相対的な移動も生じない。このようにして、シャフト265の回転移動中に接点対252、254の接点の摺動が最小になるため、粒子の生成が最小になる。電磁石267に電力を印加したときに接点対252、254の軸方向の整合を最大にするために、シャフト265の端部および可動な支持体260上にパイロット270および凹部272を提供することができる。
ロボット108への他の電気的接続を提供するために、第1の接点対252および第2の接点対254と並んで1つまたは複数の追加の接点対を利用することができる。たとえば、接地のために追加の接点対(図示せず)を提供することができ、この接点対は、エンドエフェクタ制御装置124によって選択的に切換可能とすることができる。さらに、デュアルエンドエフェクタをもつデュアルSCARAロボットの場合など、追加のSCARAロボットが追加された場合、追加の接点対を提供することができる。明らかになるように、別の態様によれば、電気リード244、246は、電気回路の一部とすることができ、肩軸Zのシャフト265を通過する孔274などを通って、ロボット108の複数のアームの回転軸を通過し、次いで電気エンドエフェクタ116に接続することができる。
代替実施形態では、接点対252、254の下部の電気接点を戻すことは、可動な部材260に結合されたばね部材264を使用することなく実現することができる。たとえば、接点252、254が切り離されたとき、プランジャまたは他の作動手段を作動させて、切り離された下部の接点を中性または「ゼロ」の位置に回転させることができる。
電源122から電気エンドエフェクタ116へ電気エネルギーを提供する別の装置を図2Cに示す。この実施形態では、接点252、254の瞬間的な係合により、所与のロボット運動プロファイル中に基板120を定位置で保持するのに十分なエネルギーで、適当なキャパシタ部材275を充電するはずである。次いで接点252、254は、電磁石267から電力を取り除いて電源122からの電力を切ることによって切り離されるはずであり、移動部材260は中性の位置へ軸方向に弛緩し、それによって電気エンドエフェクタ116を電源122から分離する。次いで、キャパシタ部材275内の蓄積されたエネルギーは、電気エンドエフェクタ116が基板120上で静電引力を生成するのに必要なエネルギーを供給する。ロボット制御装置126の制御下でロボット108によって実施される運動プロファイル中の他の時点で、エンドエフェクタ制御装置124によって指示されると、キャパシタ部材275を充電するのに十分な時間などにわたって、接点252、254を瞬間的に再び係合することができ、次いで接点252、254を切り離すことができる。こうして係合したり切り離したりすることは、たとえばロボット108が停止するときに行うことができる。このようすると、ロボット108は、前述の実施形態の場合のように、シャフト265の運動を実現するためにばね264の巻上げに起因するねじれによるばねの力を克服する必要はない。言い換えれば、可動な支持体260が切り離されると、ロボット制御装置126からロボットモータへの適切な制御信号を介するシャフト265の回転は、抵抗を最小にして実現することができる。ロボット制御装置とエンドエフェクタ制御装置124は通信して、キャパシタ部材275の充電をいつ行うことができるかを決定することができる。キャパシタ部材275は、基板120を電気エンドエフェクタ116に保持するための静電力を提供するのに十分な寸法の1つまたは複数のキャパシタを含むことができる。別法として、充電は、接点252、254を係合させ、ばね部材264をねじれにより係合させることによって、運動プロファイルの移動部分中に実現することができる。これらの方法は、あらゆる回転摩擦抗力を最小にしながら蓄積されたエネルギーを電気エンドエフェクタ116へ搬送することを実現することができ、機構の信頼性を改善することができる。さらに、ロボット運動プロファイル中の適切な時点でエンドエフェクタ116上に蓄積した静電荷を排出する(抜く)ことができるように、接点を通って接地経路を提供するために1つまたは複数の接点を追加することができる。たとえば、置く動作の前に、選択的に切換可能な接地を切り換えることによって、静電荷を解放することができる。このようにして、エンドエフェクタ制御装置124は、電源122からの電力を切っても、選択的に切換可能な接地を通って静電荷を解放するのに十分な時間にわたって、電磁石267に電力を引き続き供給することができる。
さらなる実施形態では、図2Dに最もよく示すように、アクチュエータが、可動な支持体260を作動させるように機能することができる。この実施形態では、可動な支持体260に接続されたシャフト282上に位置する鍵またはスプライン280によって、電気的結合250の可動な支持体260が回転運動するのを抑えることができる。回転を制約する他の適切な手段を提供することもできる。巻線286および磁石288を含むソレノイド284を提供することができ、ソレノイド284は、エンドエフェクタ制御装置124によって指示されると、電源122から巻線286に適切な電力を提供することによって、可動な支持体260を選択的に作動させることができる。このようにして、ソレノイド284の作動時には、接点252、254を係合させて物理的に接触させることができる。同様に、接点252、254は、ソレノイド284および充電可能な構成要素への電力を切るとソレノイド284が中性の位置(図示)に戻ることによって、物理的に切り離すことができる。前述の実施形態と同様に、充電可能な構成要素(たとえば、1つまたは複数のキャパシタまたは充電可能な回路)を充電して、電気エンドエフェクタ116に電力を提供することができる。本実施形態では、電力蓄積および分配回路290が提供され、エンドエフェクタ116および接点293Hの上部の接点に電気的に接続される。
図2Eに示すように、可動な支持体260は、電気接点252、254が電気的に接触するように、ソレノイド284によって作動される。接触すると、電力蓄積および充電回路290(図2F)内の1つまたは複数のキャパシタを充電することができる。作動は、ロボット108が瞬間的に停止したときに行うことができ、充電回路290のそのような充電は、約1秒以下、またはさらには約500ms以下で行うことができる。可動な支持体260またはシャフト265に固定された可撓性のシール292は、係合されると、各接点252、254の周りで空気空間を封止することができる。可撓性のシール292もまた、環状のエラストマリングとして形成することができる。この封止機能により、充電が行われるとき、グロー放電、アーク、コロナ、および/または他の電気的故障を最小にすることができる。いくつかの実施形態では、ソレノイド284は、充電前に良好な封止が確実に行われるように、電力蓄積および充電回路290を充電するために高圧を提供する直前に作動させることができる。
充電が完了した後、電源122からの電力は、ソレノイド284または電力蓄積および充電回路290に提供されなくなり、可動な支持体260は、図2Dに示すように、中性の位置に戻ることができる。先の実施形態の場合と同様に、電気リード256、258に歪み緩和ループを提供して、Z軸に沿った可動な部材260の軸方向の運動を吸収することができる。同様に、リード258、259は、モータ筐体262内に取り付けられた密閉シール259を通過することができる。モータ筐体262は、真空下で提供されるモータチャンバ263を収容することができる。このようにして、本発明の電気的結合250は、モータチャンバ263に接続された真空チャンバ102内に位置決めされる電気エンドエフェクタ116に電気エネルギーを提供する。モータチャンバ263と真空チャンバ102はどちらも、真空下で提供することができる。ソレノイド内のコイル286には、リード289A、289Bを提供することができ、エンドエフェクタ制御装置124によって命令されると、電源122によって電力供給することができる。
本発明では、電気的結合250は、粒子の生成および寄生摩擦抵抗をもたらしうる電気接点(たとえば、スリップリング)のいかなる摺動もなく、真空チャンバ壁を橋絡してエンドエフェクタ116に電力を提供する手段を提供する。可動な支持体260を作動させるためにソレノイド284が提供されるが、任意の適切な磁気的または機械的デバイスを利用して可動な部材260を移動させ、上部の電気接点252と下部の電気接点254の間で物理的な接触をもたらすこともできることを理解されたい。下記のように、電力蓄積および充電回路290が適当に充電されたかどうかを監視および判定する様々な手段を提供することができる。
図2Fを次に参照して、電力蓄積および充電回路290、ならびにロボット輸送システム200の他の構成要素との関係について、より詳細に説明する。上述のように、可動な支持体260は、エンドエフェクタ制御装置124の制御下で、ソレノイドまたは同様の平行移動をもたらす機構284によって作動させることができる。エンドエフェクタ制御装置124は、ロボット運動プロファイル中の所定の時点でソレノイド284を作動させて、電気接点を接触させて電気的に係合させる。この実施形態では、それぞれ2つ以上の電気経路である接点は、高圧接点293Hおよび低圧接点293Lとして提供される。高圧接点293Hおよび低圧接点293Lは、電源122内に提供されたそれぞれ高圧源および低圧源に電気的に接続することができる。接点293H、293Lを通って電源が接続されると、それぞれ高圧容量性アレイ294および低圧容量性アレイ295を充電することができる。充電後、電源122からソレノイド284への電力を切ることによって、エンドエフェクタ制御装置124の制御下で、可動な支持体260を中性(接触していない位置)へ再び移動させることができる。
高圧容量性アレイ294および低圧キャパシタアレイ295は、電力蓄積および充電回路290の他の構成要素ならびに電気エンドエフェクタ116に電力を提供することができる。具体的には、高圧容量性アレイ294は、電気エンドエフェクタ116への電力を接続および切断する高圧電力スイッチングに接続される。高圧電力スイッチング回路296は、蓄積された高圧を電気エンドエフェクタ116に接続または切断するのに適した電子機器および構成要素を収容することができ、また、電気エンドエフェクタ116に供給される電流の調整を実現するための構成要素を収容することができる。しかし、調整構成要素なしで本発明を実施することも可能である。
低圧キャパシタアレイ295は、充電されると、フィードバック回路297に電力を提供し、また高圧電力スイッチング回路296に電力を提供することができる。フィードバック回路297は、電気エンドエフェクタ116に供給される電流および/または電圧電位を監視するように機能することができる。供給された電流および/または電圧電位が、識別回路によって決定される事前定義された振幅を上回る場合、発光ダイオード(LED)298を連続して点灯することができる。これは、電気エンドエフェクタ116に正しいチャッキング能力が存在することを示す。エンドエフェクタ制御装置124に電気的に接続された受信器299は、LED298からの光を受け取っているとき、制御装置124に信号を提供することができる。したがって、受信器299が光信号を受け取らなかった場合、エンドエフェクタ制御装置124は、ロボット制御装置126と通信して、ロボット108を充電のために瞬間的に停止させることができ、またはロボットの運動プロファイル内で次の充電の機会が現れるまで、ロボット108の運動を減速させることができる。事前定義される値は、輸送中にエンドエフェクタ116の加速により基板120をエンドエフェクタ116上に正しく位置決めできない可能性のある点、または基板120をエンドエフェクタ116から落下させる可能性のある点まで引力を低減させるはずのレベルに設定される。
運動プロファイル内では時々、エンドエフェクタ制御装置124は、ソレノイド284を係合させて、電源122に高圧容量性アレイ294および低圧キャパシタアレイ295を充電させることができる。記載のLED/受信器システム以外のフィードバック機構で、電気エンドエフェクタ116に供給される電流および/または電圧の状態に関するフィードバックを提供することもできることを理解されたい。たとえば、フィードバックは、周波数変換器回路、無線周波数通信、または他の無線通信への電圧など、任意の適切なフィードバック機構によって提供することができる。実施形態では、制御装置124および126は、別個の制御装置であっても、1つの共通の制御装置内に組み込まれてもよい。
図2Gは、本発明の態様による輸送システム200Aの別の実施形態を示す。この実施形態では、電源122Aを24ボルトの直流電源とすることができ、また24ボルトの供給を電気エンドエフェクタ116への高圧出力に変換するように電力蓄積および充電回路290Aを適合できることを除いて、構成要素は先の実施形態の場合と同じである。先の実施形態の場合と同様に、可動な支持体260が電気接点293Aを収容し、電気接点293Aは、24ボルトの電源122Aから容量性構成要素294A(たとえば、キャパシタまたは容量性アレイ)へ電流を通すように係合可能とすることができる。24V以外の様々な他の供給電圧を使用して、静電の用途に適した直流−直流変換器に電力供給できることにも留意されたい。
充電した後、直流−直流変換器301は、24ボルトの供給を高圧の供給(たとえば、約500V〜2,000Vのもの)に変換し、この高圧を高圧電力スイッチング回路296Aに供給するように機能することができる。スイッチング回路296Aへの電力は、電圧調整器302を介して容量性アレイ294Aからの電圧を調整することによって提供することができる。任意選択で、図2Fの実施形態で示すものと同様に、別個の低圧接点を通って低圧容量性アレイへ低圧電源を提供することもできる。
先の実施形態の場合と同様に、電力状況フィードバックを提供することができる。前と同様に、フィードバック回路297は、光源298(たとえば、LED)を点灯することができ、光信号298Aは、可動な部材260上に、またはモータ筐体262内に他の形で取り付けられた受光器299(たとえば、光センサ)によって受け取ることができる。受信器299は、エンドエフェクタ制御装置124もしくはロボット制御装置126、または両方に電気的に結合することができ、したがって光信号298Aを受け取らなくなることによって示されるように電力状況が低いと判定すると、是正策(上記で論じた)をとることができる。
図2Hは、上記の機能を実現するために使用できる電気回路図を示す。図示のように、電源122が提供され、対応する接点293Hに高圧源を結合する。接点293Hは、ソレノイド284の作動によって可動な部材260を移動させることによって、選択的に係合可能とすることができる。次いで、供給された電流は、容量性構成要素294内に電気エネルギーとして蓄積することができる。容量性構成要素294は、たとえば、適切に寸法設定されたキャパシタまたはキャパシタアレイとすることができる。スイッチング回路296は、容量性構成要素294をエンドエフェクタ電極に接続することによって、または容量性構成要素294を電極から切断することによって、エンドエフェクタ116の正極(+)および負極(−)に提供される電力(電圧電位)を制御する。弛緩した状態(付勢されていない)のK1リレーは、容量性構成要素294をエンドエフェクタ116の電極に接続する位置でリレー接点を保持する。これはチャッキング状態であり、可動な部材260が接点293Hおよび293Lから切り離されたときにデフォルトで発生する。切り離されると、K1リレーコイルを付勢するための電力がなくなり、K1接点は弛緩して常閉状態になり、容量性構成要素294とエンドエフェクタ116の電極の間を接触させる。可動な部材260が作動され、接点293Hおよび293Lと接触すると、K1リレーコイルが付勢され、それによってK1リレー接点は、容量性構成要素294をエンドエフェクタ電極から切断する。次いでK1リレー接点は、エンドエフェクタ電極をともに短絡させ、または少なくとも抵抗によって互いに接続させ、したがって電極間のあらゆる電圧電位を急速に中性にする。これにより、基板上のあらゆるチャッキング力を急速に解放し、それによって「置く」運動プロファイルの場合のように、エンドエフェクタ116から基板を取り外すことができる。これは、デチャック状態である。また、この状態にある間、容量性構成要素294は、エンドエフェクタ電極から分離されるが、接点293Hを通って電源122に接続することができ、このようにして容量性構成要素294を充電することができる。十分な充電が完了した後、可動な部材260を再び切り離すことができ、それによって、前述のように再びチャッキング状態が発生する。
フィードバック回路297は、電気エンドエフェクタ116の電極に供給される電圧レベルに関するフィードバック情報を提供することができる。フィードバック回路297に結合された光ダイオードには、常に電力供給することができる。電圧スーパーバイザ276(たとえば、STM1061)は、回路297によって監視されるエンドエフェクタ116への高圧が、分圧器278によって設定される所定の閾値を下回ったとき、出力電圧を低下させることができる。提供される出力信号が低下することで、たとえば、光ダイオードを無効にすることができる。したがって、光信号298Aは、Mosfetを介する電流を切ることによって遮断することができる。次いで、信号298Aがないことは、エンドエフェクタ制御装置124へ+V信号を提供することによって、無線光センサ受信器からエンドエフェクタ制御装置124へ信号を介して通信することができる。したがって、低圧フィードバックの結果、必要に応じて追加の充電を提供することができ、またはロボット制御装置126へ他の是正策を通信することができ、それによってロボットを停止または減速させて、基板がエンドエフェクタ116から落下するのを防止することができる。
図3A〜3Cおよび図5〜12は、ロボット装置300の別の実施形態を示し、ロボット装置300は、上腕310と、手首部材(見やすいように図示せず)をもつ前腕312とを含むことができる。この実施形態はデュアルアームロボット(図4に両方のアームを示す)であるが、電気リード244、246の経路は、単一アームロボットとデュアルアームロボットの両方に等しく当てはまる。
図4に示すように、本発明の態様によるデュアルアームロボット装置408は、チャンバ(たとえば、真空チャンバ)内にロボットを取り付ける基部430と、外側シャフト431と、少なくとも1つがシャフト431に結合された第1の上腕410Aおよび第2の上腕410Bと、第1の上腕410Aおよび第2の上腕410Bに対して回転するように結合された第1の前腕412Aおよび第2の前腕412Bと、前腕412A、412Bに対して回転するように結合された第1の手首部材414Aおよび第2の手首部材414Bとを含むことができる。電気エンドエフェクタ416A、416Bは、手首部材414A、414Bに取り付けた状態で示す。電気エンドエフェクタ416A、416Bは、静電エンドエフェクタとして構成することができ、少なくとも1つの電極対418A、418Bを含むことができ、またたとえば対418C、418Dおよび対418E、418Fなどのいくつかの電極対を含むことができる。任意の数の電極対を利用することができる。対418A、418Bなどは、適切に充電されると、輸送中に基板(図示せず)を電気エンドエフェクタ416A、416Bに引き付ける。電気リードは、以下により完全に説明するが、たとえば、シャフト431ならびにそれぞれのアームおよび手首部材を通過し、電気リード444D、446Cを介して電気エンドエフェクタ416A、416Bの電極に電気的に接続する。同様の方法で、他の電気リードを他の電極に取り付けることもできる。電極に適切な接地リードを取り付けて、電気リードが電極に電力供給するのと同じ経路を通過させることもできる。この接地リードを切換可能な接地回路に結合して、運動プロファイル中の適切な時点でエンドエフェクタ418A、418B上に蓄積したあらゆる静電荷を排出するように、接地を選択的に係合できるようにすることができる。
より詳細には、図3A〜3Cを再び参照すると、ロボット装置300の電気リード344、346は、電気的結合(たとえば、図2A〜2Gおよび図14参照)を通って電源に接続し、この電気的結合は、ロボットアームおよび真空チャンバ内へ、そして最終的には電気エンドエフェクタ(図示せず)へ電力を通す。電気回路の一部を構成する電気リード344、346はまず、シャフト365(図3Cに最もよく示す)の1つを通って上腕310の上部表面(図3Bに最もよく示す)へ進む。次いでリード344、346は、アーム内に形成されたチャネルを通って上腕310の径方向の広がりに沿って進み、肘軸348の方へ径方向に外方へ延びる。肘軸348では、リード344、346は、上腕310を通って形成された開口345(図3A、5、および6に最もよく示す)を通過する。
図5および6に示すように、上腕310内に形成されたチャネル347は、電気リード344、346を受け取る。チャネル347は、電気リード344、346の直径よりわずかに浅く、したがって締付け部材349が留め具(図示せず)によって定位置に固定されるとき、電気リード344、346はわずかに圧縮され、定位置にしっかりと留め付けられる。したがって、ワイアは、上腕310の動作中、径方向に内方または外方へ移動できない。締付け部材349を使用しないでワイアリードがクリープを起こすと、電気リード344、346の破損および/または過度の摩耗をもたらすことがある。上腕310の回転のためのあらゆる制限された巻上げを吸収するためには、シャフトを通過する領域内に適切な緩和を提供することができる。締付け部材349は、ワイアリード344、346を定位置に締め付ける1つまたは複数の板または他の部材を含むことができる。電気リード344、346の径方向の移動を防止する任意の他の適切な締付け機構を使用することもできる。電気リード344、346は、銅または銀めっきされた銅とすることができ、どちらもDuPontから入手可能なTEFLON(登録商標)またはKAPTON(登録商標)などの適切な絶縁体内に覆うことができる。
図7A〜7Bおよび図8を次に参照すると、上腕310内の開口345を通過した後、リード344、346は、追加のチャネルを通過し、次いで継手開口351(図6も参照されたい)を通過することができる。したがって、リード344、346は、図8の断面側面図に最もよく示すように、上腕310と前腕312の間に延び、それによって肘状継手を貫通する。リード344、346は、上腕310内の孔、軸受支持体355内の孔、および軸受支持体355に固定されている手首駆動プーリー361内の孔を通過する。手首プーリー361は、ピン357Aで接続されている金属駆動ベルト(図示せず)を介して手首部材(同じく図示せず)に取り付けられる。理解されるように、ピン357で取り付けられ、肩軸(図示せず)で駆動部材に相互に接続する金属駆動ベルト(図示せず)を介して前腕312が回転することで、位置決め部材353は回転するが、手首駆動プーリー361は回転しない。したがって、開口351内で、電気リード344、346のあらゆる回転またはねじれを吸収する。平滑な仕上げ、およびあらゆる接触隅部表面上に丸みを与えることにより、リードの摩耗を最小にすることができる。
図7Bに示すように、アーム310には、留め具(図示せず)または他の適切な手段によって、締付け部材349Aまたは他の適切な締付け機構を取り付けることができ、また電気リード344、346を締め付けて定位置にしっかりと保持し、リード344、346がアーム310に対して径方向に移動するのを防止することができる。
電気リード344、346は、開口351を通過した後、図9A、9Bに最もよく示すように、前腕312の径方向の長さに沿って延びる。リード344、346は位置決め部材353に沿って進み、位置決め部材353は、開口351(図8)のほぼ中心上にリードを位置決めする。位置決め部材353は、開口が位置する前腕312の一方の端部近傍に、開口345Aを含むことができる。開口345Aは、電気リード344、346が開口351を貫通するときに電気リード344、346間のあらゆる接触を最小にするように、横方向に隔置することができる。前と同様に、上腕310に対する前腕312の回転を吸収するために、電気リードが開口351を通過するとき、歪みを緩和する適切な量の1本の余分の電気リードを提供することができる。
位置決め部材353は、シャフトから、前腕312の他方の端部上に提供される手首部材(図示せず)の方へ延びることができ、留め具(たとえば、ねじ)または他の適切な留付け手段によって前腕の上部部分に接続することができる。位置決め部材353は、電気リード344、346を受け入れるようにその中に形成されたチャネルを含むことができる。図10に示すように、位置決め部材353には、留め具(図示せず)または他の適切な手段によって、締付け部材349Bまたは他の適切な締付け機構を取り付けることができ、電気リード344、346を締め付けて定位置にしっかりと保持し、電気リード344、346が前腕312に対して径方向に移動するのを防止することができる。
図11を次に参照すると、リード344、346は引き続き、アーム312の径方向の広がりに沿って延び、次いで手首部材(図示せず)と前腕312の間に延びるシャフトを通過する。前腕312は、電気リード344、346を受け入れるように外側端部上に形成されたチャネルを含むことができる。図12に示すように、前腕312には、留め具(図示せず)または他の適切な手段によって、外側端部に締付け部材349Cまたは他の適切な締付け機構を取り付けることができ、電気リード344、346を締め付けて定位置にしっかりと保持し、電気リード344、346が前腕312に対して径方向に移動するのを防止することができる。手首部材のシャフトまたはパイロットを通って形成された通路を通過した後、電気リード344、346は、電気エンドエフェクタ116の電極に接続する。
本発明による方法1300を、図13に提供する。1302で、電子デバイス加工システムの真空チャンバ内にロボット装置が提供される。ロボット装置は、複数のロボットアームと、ロボットアームの少なくとも1つに取り付けられた電気エンドエフェクタとを含むことができる。1304で、電気エンドエフェクタに結合された電気回路の電気リードに、電力(たとえば、電流または電圧電位)を供給することができる。したがって、少なくとも運動プロファイルの特定の時点において、真空の外側から電力を供給することができる。具体的には、電流または電圧電位は、たとえば係合する接点を有することができる電気的結合を介して供給することができる。1306で、基板の運動プロファイルおよび輸送中の特定の時点のみにおいて、アクチュエータ(たとえば、電磁石またはソレノイド)などによって接点を係合することができ、したがって、接点の電気的係合を時々破断することができる。結合が切り離された時点でも、充電可能な構成要素または回路(図2C〜2H参照)によって、電気エンドエフェクタ116に電力を提供することができる。誘導結合された実施形態などの他の実施形態では、誘導結合されたコイル(図14〜17参照)を通ってエンドエフェクタに電力を提供することができる。
具体的には、いくつかの実施形態では、係合する接点は、基板輸送事象中、ロボット装置の回転シャフトとともに移動することができ、ロボット装置が目的地で一時的に停止したときなど、少なくとも短い間隔中、切り離すことができる。ロボット装置の回転中、電気接点は、ねじれによる相対的な摺動運動を実質上受けず、このようにして粒子の生成が最小になると有利である。これは、接点対の電気接点の少なくとも1つをばね上で支持することによって提供することができ、したがってばねは、接点が係合するとき、そしてロボットアームが回転しているとき、ねじれにより回転して巻き上げられる。しかし、ロボットを目的地で停止させるときなど、回路が断続的に開かれるとき、ばねを中性の位置に弛緩させることができる。停止すると、電磁石への電力を一時的に切ることができ、ばねは軸方向に弛緩し、このようにして接点を切り離すことができる。電気的結合により、電気エンドエフェクタへの電流または電圧電位を維持して、基板の輸送移動中に時々静電荷を生じさせることができるが、それでもなお、短い間隔中に電力を切って、接点をばねとともに再び中性のねじれ位置および向きに回転させることができる。
他の実施形態では、接点は、充電可能な構成要素(たとえば、キャパシタもしくはキャパシタアレイ)または電力蓄積および充電回路を充電できるように、ロボットの運動プロファイル中の短い間隔だけ係合する。充電後、電気的結合接点を切り離すことができ、電力蓄積および充電回路内に蓄積されたエネルギーに基づいて、電気エンドエフェクタ116に電力を提供することができる。したがって、いくつかの実施形態では、ロボットの運動中に電気エンドエフェクタ116に電力を提供することができ、接点を切り離すことによって、ロボットの運動中にロボットに与えられる摩擦ならびにばね抵抗を最小にすることができる。さらに、この無線電力分配により、ワイアをねじることなく、またねじれないワイアを必要とすることなく、ロボットを無期限に同じ回転方向で自由に回転させることもできる。
図14および15は、電気エンドエフェクタ116(図1)上で基板を輸送するロボットシステム1400の代替実施形態を示す。電気エンドエフェクタ116は、少なくとも1つのアーム、好ましくはロボット108の複数のアームのうちの1つ(たとえば、手首部材114)に取り付けられる。ロボットシステム1400は、真空チャンバ(たとえば、102)内で動作可能な電気エンドエフェクタ116に電力を提供する電気的結合1450を含む。この実施形態では、電気的結合1450は、1次コイル1452および2次コイル1454を含む。1次コイル1452と2次コイル1454は、互いに密接して取り付けられており、1次コイル1452に付勢すると誘導結合される。1次コイル1452は、モータ筐体262に対して静止して取り付けることができ、2次コイル1454は、シャフト265とともに回転するように取り付けることができる。
1次コイル1452は、1次コイル1452内で方形波電流パルスなどのパルス電流の流れをもたらすように、高圧パルス電源122によって駆動させることができる。パルス電源122は、たとえば約500V〜2,000Vの連動電圧源など、任意の適切な電圧源とすることができる。他の電圧の大きさを使用することもできる。
動作の際には、1次コイル1452内の電流の流れが、2次コイル1454内の電流の流れを引き起こす。電流の流れは、エンドエフェクタ制御装置124によってオンおよびオフに実質上切り換えることができ、それによってたとえばロボットの運動プロファイル内の所望の時点で、電源122、および信号発振を提供する適切な手段をオンおよびオフにすることができる。しかし、電気的結合1450は電気接点を必要としないため、先の実施形態の場合と同様に、たとえばロボットの運動プロファイル中の任意の時点で充電を行うことができることが明らかになるはずである。もちろん、誘導結合されたコイルは、連続して、またはさらにはキャパシタを使用しなくても、エンドエフェクタに直接電力供給することが可能である。
2次コイル1454に伝送される電気エネルギーを蓄積および制御するために、コイル1454を電力蓄積および分配回路1455に結合することができる。電力蓄積および分配回路1455は、電気リード244、246を通って電気エンドエフェクタ116に電流および/または電圧電位の調整された流れを提供する。電気リード244、246は、ロボット108(見やすいように一部分のみを示す)のそれぞれアーム110、112、114を通過することができる。
より詳細には、電力蓄積および分配回路1455は、ブリッジ整流器などの整流回路1458を含むことができ、整流回路1458は、2次コイル1454内に引き起こされる交流電流の完全または部分的な整流を提供するように機能して、この電流を直流電流に変換する。整流回路を使用しないで本発明を実施することも可能である。たとえば、交流電流を使用して、平均化効果を実現することができる。さらに、位相をずらした交流電流を使用して、所望の静電力に適した平均電圧をエンドエフェクタ116に提供することができる。上述の直流電流は、任意選択の容量性構成要素1460を充電することができる。容量性構成要素1460はたとえば、単一のキャパシタであっても、互いに電気的に直列または並列に構成されたキャパシタのアレイであってもよい。いくつかの実施形態では、約1600μFの静電容量を提供するキャパシタまたはキャパシタアレイを用いることができ、静電エンドエフェクタ116に適したチャッキング力を提供することができる。他の寸法設定された静電容量を使用することもできる。容量性構成要素1460内に蓄積された電力は、高圧電力スイッチング回路1462によって適当な時点で電気エンドエフェクタ116に提供することができる。
高圧電力スイッチング回路1462は、ロボット108の運動プロファイル中の特定の時点で電気エンドエフェクタ116の電極への電力を接続および切断するように機能することができる。さらに、スイッチング回路1462は、置く動作を行うときなど、エンドエフェクタ116から基板をデチャッキングするときに電極を短絡させるように機能することができる。こうして電極を短絡させることで、あらゆる静電電位を急速に放散し、その結果、基板を急速に解放する。いくつかの実施形態では、上述のように、電気エンドエフェクタ116に提供される電流および/または電圧電位の状態を監視することができる。これについて、図16を参照してさらに説明する。
本実施形態では、オン/オフ(チャック/デチャック状況)を指定する電気信号を高圧電力スイッチング回路1462に提供することができる。具体的には、エンドエフェクタ制御装置124から無線エミッタ(たとえば、光エミッタ(LED))などのエミッタ1465Aへ、制御信号を出力することができる。伝送された信号(たとえば、光信号)を受け取るように構成および位置決めされた無線受信器1465C(たとえば、光センサ)で、無線信号1465B(たとえば、光信号)を受け取ることができる。無線受信器1465Cによって受け取った信号は、スイッチング回路1462へ送って、電気エンドエフェクタ116の電極への電力を切り、かつ/または電気エンドエフェクタ116の電極を短絡させることができる。ダイオードおよび光センサなどの任意の適切な無線通信を使用することができる。
図16に示す実施形態など、さらなる実施形態では、通信を双方向にすることができ、エミッタから受信器へ無線信号1665、1667を提供して、電極を短絡させ、かつ/またはエンドエフェクタ116(容量性構成要素1660が含まれる場合)への電力を切るように、スイッチング回路を制御することができる。双方向通信の別の例では、一方の信号が、電力蓄積および分配回路1662内の高圧リレーを作動または停止させるそれぞれチャックまたはデチャック信号を提供する。他方の無線信号は、2次コイル側の電圧レベルを監視し、対応する信号を再びエンドエフェクタ制御装置124へ送るために使用することができる。さらに、第2の低圧コイル1650Lを使用して、様々な電気的構成要素に電力供給するための低圧源を提供することができる。低圧コイル1650Lは、高圧コイル1650Hの内側または外側に入れ子(同軸)にすることができる。
図16は、上記の機能を実現するために使用できる電気回路図を示す。図示のように、電源122が提供され、高圧源122Hおよび低圧源122Lを電気的結合のそれぞれ高圧1次コイル1650Hおよび低圧2次コイル1650Lに結合する。これらのコイル間で、誘導結合によって電力が搬送される。整流回路1658L、1658Hが、交流電流を整流して直流に供給することができる。次いで直流電流は、容量性構成要素1660L、1660H内に電気エネルギーとして蓄積することができる。容量性構成要素1660L、1660Hは、適切に寸法設定されたキャパシタまたはキャパシタアレイとすることができる。スイッチング回路1662は、常閉スイッチで接地された状況から電力供給された状況へリレーK1を切り換えることによって、エンドエフェクタ116の正極(+)および負極(−)に提供される電力(電圧電位)を制御する。接地された状況(常閉)では、電気エンドエフェクタ電極をともに短絡させ、または少なくとも互いに抵抗接続させることができ、したがって電極間の電圧電位は、基板がエンドエフェクタ116上で定位置に保持されなくなるレベルまで実質上中性になる。電力供給された状況では、リレー接点を作動させてエンドエフェクタ電極を互いから電気的に分離し、同時にそれぞれの個々の電極は、この例ではキャパシタ1660H内に蓄積された高圧電源に接続される。
フィードバック回路1664は、電気エンドエフェクタ116の電極に供給される電圧レベルに関するフィードバック情報を提供することができる。フィードバック回路1664に結合された光ダイオードには、常に電力供給することができる。電圧スーパーバイザ1668(たとえば、STM1061)は、回路1664によって監視されるエンドエフェクタ116への高圧が、分圧器1670によって設定される所定の閾値を下回ったとき、出力電圧を低下させることができる。電圧調整器の出力が低下することで、1664内に示すNチャネルmosfetをオフにし、このようにしてLEDエミッタ1667を通る電流の流れを無効にし、または少なくとも部分的に無効にする。これにより、LED1667を消す。次いで、信号1667がないことは、無線光センサ受信器から制御装置124へ信号を介して通信することができる。たとえば、1667のアノードとV+の間に結合されたプルアップ抵抗は、LED1667が消されると、エンドエフェクタ制御装置124への信号をV+レベルに引き上げる。したがって、低圧フィードバックの結果、必要に応じて追加の充電を提供することができ、またはロボット制御装置126へ他の是正策を通信することができ、それによってロボット108を停止または減速させて、基板がエンドエフェクタ116から落下するのを防止することができる。
上記の説明は、本発明の例示的な実施形態のみを開示する。本発明の範囲内に入る上記で開示したシステム、装置、および方法の修正形態は、当業者には容易に明らかになるであろう。
したがって、本発明について、本発明の例示的な実施形態に関連して開示したが、他の実施形態も、以下の特許請求の範囲に定める本発明の精神および範囲内に入りうることを理解されたい。

Claims (10)

  1. 真空チャンバと、
    前記真空チャンバ内で基板を輸送するロボット装置と
    を備え、前記ロボット装置が、
    前記真空チャンバ内で回転する複数のアームと、
    前記複数のアームの1つの回転軸となるシャフトと、
    前記複数のアームの少なくとも1つに取り付けられた電気エンドエフェクタと、
    前記シャフトの下端の下方にあり、前記シャフトとは別に同軸上にあり、電源に接続されている支持体と、を含み、
    前記電源から前記支持体に電力を供給することで前記シャフトの下端と前記支持体の上端が電気的に結合され、前記真空チャンバ内で前記電気エンドエフェクタに電気エネルギーを提供するようになっており、
    前記支持体が上下方向に移動可能であり、前記電気的結合が、前記支持体に設けられた第1の組の接点を移動させて前記シャフトの下端に設けられた第2の組の接点と接触させるように動作する電磁石を使用することによるロボットシステム。
  2. 前記電気エンドエフェクタに接続された電気回路が、前記複数のアームの回転継手を通過している、請求項1に記載のシステム。
  3. 前記支持体が、前記シャフトの軸について回転可能であり、ばね部材により前記シャフトの軸方向について下方向に固定されている、請求項に記載のシステム。
  4. 前記シャフトの下端が磁性体を備え、前記電源から前記支持体の電磁石に電力を供給することにより、前記支持体が前記磁性体に引っ張られ、前記第1の組の接点と前記第2の組の接点が接触して電気的に結合され、前記支持体は前記ばね部材により前記シャフト下端から離れる方向に力が加えられるようになっている、請求項に記載のシステム。
  5. 前記電気的結合が、前記電気エンドエフェクタにエネルギーを提供する容量性構成要素に電気的に結合されている、請求項1に記載のシステム。
  6. 電子デバイス加工システム内で基板を移動させる基板輸送ロボット装置であって、
    少なくとも1つの回転するアーム、前記少なくとも1つの回転するアームの回転軸となるシャフト、および前記少なくとも1つの回転するアームに取り付けられた電気エンドエフェクタを含むロボットと、
    前記シャフトの下端の下方にあり、前記シャフトとは別に同軸上にあり、電源に接続されている支持体とを備え、
    前記電源から前記支持体に電力を供給することで前記シャフトの下端と前記支持体の上端が電気的に結合され、前記真空チャンバ内で前記電気エンドエフェクタに電気エネルギーを提供するようになっており、
    前記支持体が上下方向に移動可能であり、前記電気的結合が、前記支持体に設けられた第1の組の接点を移動させて前記シャフトの下端に設けられた第2の組の接点と接触させるように動作する電磁石を使用することによる装置。
  7. 電子デバイス加工クラスタツール内で基板を移動させる方法であって、
    少なくとも1つの回転する可動アーム、前記少なくとも1つの可動アームの回転軸となるシャフト、および前記少なくとも1つの可動アームに取り付けられた電気エンドエフェクタを含むロボットを真空チャンバ内に提供するステップと、
    前記シャフトの下端の下方にあり、前記シャフトとは別に同軸上にあり、電源に接続されている支持体を提供するステップと、
    前記電源から前記支持体に電力を供給することで前記シャフトの下端と前記支持体の上端が電気的に結合され、前記電気エンドエフェクタに結合された電気リードに電気エネルギーを供給するステップと
    を含み、
    前記支持体が上下方向に移動可能であり、前記電気的結合が、前記支持体に設けられた第1の組の接点を移動させて前記シャフトの下端に設けられた第2の組の接点と接触させるように動作する電磁石を使用することによる方法。
  8. 電子デバイス加工システム内で基板を移動させる基板輸送ロボット装置であって、
    回転するアーム、前記回転するアームの1つの回転軸となるシャフト、および前記アームの別の1つに取り付けられた電気エンドエフェクタを含むロボットと、
    前記シャフトの下端の下方にあり、前記シャフトとは別に同軸上にあり、電源に接続されている支持体と、
    前記電気エンドエフェクタに結合されて、前記可動アームの回転継手を通過する電気リードとを備え、
    前記電源から前記支持体に電力を供給することで前記シャフトの下端と前記支持体の上端が電気的に結合され、前記電気エンドエフェクタに結合された電気リードに電気エネルギーを供給し、
    前記支持体が上下方向に移動可能であり、前記電気的結合が、前記支持体に設けられた第1の組の接点を移動させて前記シャフトの下端に設けられた第2の組の接点と接触させるように動作する電磁石を使用することによる装置。
  9. 前記電気リードが、締付け部材によってチャネル内で締め付けられている、請求項に記載の基板輸送ロボット装置。
  10. 前記電気リードが、前記電気エンドエフェクタと、前記電気的結合との間を接続している、請求項に記載の基板輸送ロボット装置。
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