KR101917335B1

KR101917335B1 - 동일축 구동 진공 로봇

Info

Publication number: KR101917335B1
Application number: KR1020137011934A
Authority: KR
Inventors: 로버트 티. 카베니; 율리시스 길크라이스트
Original assignee: 브룩스 오토메이션 인코퍼레이티드
Priority date: 2010-10-08
Filing date: 2011-10-11
Publication date: 2018-11-09
Also published as: JP6525499B2; US9656386B2; CN103237634B; US20120128450A1; WO2012048346A1; JP2017123461A; JP2013540361A; KR20140018844A; CN103237634A; JP6603204B2

Abstract

로봇 운반 장치는, 적어도 하나의 조화 모터 조립체를 포함하는 구동 시스템, 적어도 하나의 조화 모터 조립체에 결합된 적어도 하나의 구동 샤프트, 적어도 하나의 구동 샤프트에 장착되고 밀봉 환경 안에 위치된 로봇 아암 및, 적어도 하나의 대기 격리 밀봉을 포함하며, 대기 밀봉은 구동 시스템의 출력 표면상에 안착되어 적어도 하나의 구동 샤프트가 대기 방벽을 통하여 밀봉 환경으로 연장되도록 배치되고, 적어도 하나의 조화 모터 조립체는 밀봉 환경 외부에 위치되고, 로봇 운반 장치는 고용량 하중 운반 장치이다.

Description

동일축 구동 진공 로봇{Coaxial drive vacuum robot}

본 출원은 2010 년 10 월 8 일자의 미국 특허 가출원 61/391,380 및 2011 년 5 월 27 일자의 미국 특허 가출원 61/490,864 의 우선권을 주장하며, 상기 가출원의 내용은 본원에 참고로서 포함된다.

예시적인 실시예들은 전체적으로 로봇 시스템들을 위한 구동부들에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 로봇 시스템들을 위한 밀봉 구동부 및 밀봉되지 않은 구동부에 관한 것이다.

고용량 하중을 운반하기 위한 통상적인 로봇 액튜에이터에서 액체 자석 밀봉(ferrofluidic seal)을 이용하는 것은 일반적으로 액체 자석 밀봉이 밀봉 표면들 사이에 적절한 간극을 유지하도록 일체화된 베어링 모듈들을 가지는 것을 필요로 한다. 밀봉 표면들 사이에 간극을 유지하는 것은 일반적으로 구동 모터가 밀봉 모듈(seal module)들에 기계적으로 결합되는 것을 필요로 한다. 밀봉 표면들 사이의 적절한 간극을 유지하기 위하여 모터의 출력 샤프트를 안정화시키도록 밀봉 모듈들과 별도로 적절한 베어링이 일반적으로 제공된다.

더욱이, 일반적으로 고 하중을 운반하기 위한 로봇 액튜에이터들은 아암을 구동하기 위한 기어 감속 메카니즘을 이용하여 로봇 아암에 결합된 통상적인 구동 모터들에 의해 구동된다.

모터 액튜에이터의 출력 베어링을 밀봉을 위한 지지 베어링으로서 활용(leverage)하는 고용량 하중 로봇 액튜에이터를 가지는 것이 유리할 것이다. 이것은 또한 밀봉되지 않은 로봇 액튜에이터들(예를 들어, 상이한 대기들을 격리시키는 밀봉들이 없는 로봇 작용)에도 적용되는데, 이는 마찬가지로 유리하다. 또한 직접 구동의 고용량 로봇 액튜에이터를 가지는 것도 유리하다.

본 발명은 개선된 로봇 운반 장치 및 기판 프로세싱 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 청구항에 기재된 로봇 운반 장치 및 기판 프로세싱 장치를 제공함으로써 종래 기술의 문제점을 해결한다.

개시된 실시예들의 상기 특징들 및 다른 특징들은 첨부된 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명에 기재된다.
도 1 은 개시된 실시예의 양상에 따른 특징들을 포함하는 기판 프로세싱 장치의 일부를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2 는 개시된 실시예의 양상에 따른 특징들을 포함하는 기판 프로세싱 장치의 일부에 대한 개략적인 도면이다.
도 3 은 개시된 실시예의 양상에 따른 기판 운반 장치의 개략적인 도면이다.
도 4 는 개시된 실시예의 양상에 따른 도 3 의 구동 시스템의 개략적인 도면이다.
도 5 는 개시된 실시예의 양상에 따른 예시적인 구동 시스템의 개략적인 도면이다.
도 6 은 개시된 실시예의 양상에 따른 다른 예시적인 구동 시스템의 개략적인 도면이다.
도 7a 및 도 7b 는 개시된 실시예의 양상에 따른 기판 운반 장치의 개략적인 도면이다.
도 8a 내지 도 8c 는 개시된 실시예의 양상에 따른 구동 시스템의 개략적인 도면이다.
도 9a 및 도 9b 는 도 7a 및 도 7b 의 기판 운반 장치의 일부에 대한 개략적인 도면이다.
도 9c 는 개시된 실시예의 양상에 따른 기판 운반 장치의 일부에 대한 개략적인 도면이다.
도 10 은 도 7a 및 도 7b 의 기판 운반 장치의 일부에 대한 개략적인 도면이다.
도 11a 내지 도 11c 는 개시된 실시예의 양상에 따른 운반 장치의 개략적인 도면이다.
도 12a 내지 도 12c 는 개시된 실시예의 양상에 따른 구동 시스템의 개략적인 도면이다.
도 13a 내지 도 13c 는 개시된 실시예의 양상에 따른 운반 장치의 개략적인 도면이다.
도 14a 및 도 14b 는 연장 및 수축의 다양한 위치들에서 도시된 도 13a 내지 도 13c 의 운반 장치에 대한 개략적인 도면이다.
도 15 는 개시된 실시예의 양상에 따른 운반 장치 구동 섹션의 개략적인 부분 도면이다.
도 16 은 개시된 실시예의 양상에 따른 도 13a 내지 도 13c 의 운반 장치의 일부에 대한 개략적인 부분 도면이다.
도 17 은 개시된 실시예의 양상에 따른 도 13a 내지 도 13c 의 운반 장치의 일부에 대한 개략적인 부분 도면이다.
도 18 은 개시된 실시예의 양상에 따른 도 13a 내지 도 13c 의 운반 장치의 일부에 대한 개략적인 부분 도면이다.
도 19 는 개시된 실시예의 양상에 따른 도 13a 내지 도 13c 의 운반 장치의 일부에 대한 개략적인 부분 도면이다.
도 20 은 개시된 실시예의 양상에 따른 도 13a 내지 도 13c 의 운반 장치의 일부에 대한 개략적인 부분 도면이다.
도 21 은 개시된 실시예의 양상에 따른 도 13a 내지 도 13c 의 운반 장치의 일부에 대한 개략적인 부분 도면이다.
도 22 는 개시된 실시예의 양상에 따른 예시적인 2 중 프로그 레그 운반부(dual frog leg transport)를 도시한다.
도 23a 및 도 23b 는 개시된 실시예의 양상에 따른 예시적인 관절 아암 운반부를 도시한다.
도 24a 내지 도 24d 는 개시된 실시예의 양상에 따른 예시적인 바이-시메트릭(bi-symmetric) 운반부를 도시한다.
도 25 는 개시된 실시예의 양상에 따른 버터플라이 아암 구성(butterflay arm configuration)을 가진 2 중 아암 스카라(SCARA) 운반부를 도시한다.
도 26 은 개시된 실시예의 양상에 따른 불균등 길이 스카라 아암을 도시한다.
도 27 은 개시된 실시예의 양상에 따른 SCARA 운반 아암을 도시하며, 이것은 다른 단부 작동체가 실질적으로 수축된 구성으로 유지되는 동안 일 단부 작동체가 연장되는 것을 허용하는 손실 운동 메카니즘(lost motion mechanism)을 포함하는 기계적인 스위치를 가진다.
도 28 은 개시된 실시예의 양상에 따른 분기 스카라 아암(bifurcated SCARA arm)을 도시하며, 아암들은 하나의 아암이 연장되면 다른 아암이 수축되도록 결합된다.
도 29 는 개시된 실시예의 양상에 따른 2 중 전방 아암 및 단부 작동체들을 가진 단일의 상부 아암을 구비하는 SCARA 유형의 로봇을 도시한다.

도 1 은 개시된 실시예의 일 양상에 따른 특징들을 포함하는 기판 프로세싱 장치의 개략적인 도면이다. 개시된 실시예의 양상이 도면을 참조하여 설명되었을지라도, 개시된 실시예의 양상들은 많은 대안의 형태들로 구체화될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 추가적으로, 구성 요소들 또는 재료들의 임의의 적절한 크기, 형상 또는 유형이 이용될 수 있다.

도 1 에 도시된 기판 프로세싱 장치(100)는 개시된 실시예의 양상들에 따른 특징들을 포함하는 대표적인 기판 프로세싱 툴(tool)이다. 이러한 예에서 프로세싱 장치(100)는 일반적인 배치 프로세싱 툴(batch processing tool)의 구성을 가지는 것으로 도시되어 있다. 다른 양상에서 툴은 그 어떤 소망의 구성을 가질 수 있는데, 예를 들어 툴은 기판들의 단일 단계 프로세싱를 수행하거나 또는 도 2 및 도 3 에 도시된 선형 또는 카테시안(Cartesian) 구성을 가지도록 구성될 수 있다. 다른 양상에서, 기판 프로세싱 장치는 분류기(sorter), 적재기(stocker), 계측학적 툴(metrology tool)등과 같은 임의의 소망되는 유형일 수 있다. 장치(10)에서 프로세싱되는 기판(S)은 임의의 적절한 기판들일 수 있는데, 이것은 액정 디스플레이 패널, 솔라 패널, 200 mm, 300 mm, 450 mm 직경의 웨이퍼들과 같은 반도체 웨이퍼 또는 임의의 다른 소망 직경의 기판들을 포함하되 그들에 제한되지 않으며, 또한 기판 프로세싱 장치(100)에 의해 프로세싱되기에 적절한 임의의 적절한 형상, 크기 및 두께를 가진 임의의 다른 유형의 기판을 포함하되 그것에 제한되지 않고, 예를 들어 블랭크 기판(blank substrate) 또는 특정의 치수들 또는 특정의 질량과 같이, 기판과 유사한 특성을 가진 제품을 포함하되 그것에 제한되지 않는다.

일 양상에서, 장치(100)는 전체적으로 전방 섹션(105) 및 인접한 환경 격리 가능 또는 밀봉 섹션(110)을 가질 수 있는데, 전방 섹션은 예를 들어 미소 환경(mini-environment)을 형성하고, 밀봉 섹션(110)은 제어된 밀봉 환경을 유지하기 위하여 외부 환경으로부터 밀봉될 수 있으며, 이것은 예를 들어 진공 챔버로서 기능하도록 설치될 수 있다. 다른 양상에서, 밀봉 환경 섹션은 불활성 개스(예를 들어, 질소)를 유지할 수 있거나 또는 임의의 다른 환경적으로 밀봉되고 그리고/또는 제어된 환경을 유지할 수 있다.

전방 섹션(105)은 전체적으로, 예를 들어 하나 또는 그 이상의 기판 유지 카세트(115) 및, 전방 단부 로봇(120)을 가질 수 있다. 전방 섹션(105)은 예를 들어 그 안에 위치된 버퍼 또는 정렬기(162)와 같은 섹션들 또는 다른 섹션들을 가질 수도 있다. 섹션(110)은 하나 또는 그 이상의 프로세싱 모듈(125)들 및, 진공 로봇 아암(130)을 가질 수 있다. 프로세싱 모듈(125)들은 물질 증착, 에칭, 베이킹, 폴리싱, 이온 주입 클리닝 등과 같은 임의 유형일 수 있다. 이해될 수 있는 바로서, 로봇 기준 프레임과 같은, 소망의 기준 프레임에 대한 각각의 모듈의 위치는 콘트롤러(170)에 레지스터될 수 있다. 또한, 하나 또는 그 이상의 모듈들은, 예를 들어 기판상의 기준(미도시)을 이용하여 확립된, 소망의 방위에서의 기판을 가지고 기판(들)을 프로세싱할 수 있다. 프로세싱 모듈들에서 기판(들)에 대한 소망의 방위는 콘트롤러(170)에 레지스터(register)될 수 있다. 밀봉 섹션(110)은 로드 락(load lock)으로서 호칭되는 하나 이상의 중간 챔버들을 가질 수도 있다. 도 1 에 도시된 장치(100)는 2 개의 로드 락들을 가지며, 예를 들어 로드 락(135) 및 로드 락(140)을 가진다. 로드 락(135,140)은 인터페이스(interface)로서 작동하여, 밀봉 섹션(110)에 존재할 수 있는 임의의 환경적으로 밀봉된 대기의 완전성을 손상시키지 않으면서 밀봉 섹션(110)과 전방 섹션(105) 사이에서 기판(S)이 통과되는 것을 허용한다. 기판 프로세싱 장치(100)는 전체적으로 기판 프로세싱 장치(100)의 작동을 제어하는 콘트롤러(170)를 구비한다. 일 실시예에서 콘트롤러는 2005년 7 월 11 일에 출원된 미국 특허 출원 US 11/178,615 에 설명된 클러스터 제어 구조(clustered control architecture)로서, 이것의 개시 내용은 본원에 참조로서 포함된다. 콘트롤러(170)는 프로세서(173) 및 메모리(178)를 가진다. 위에서 지적된 정보에 추가하여, 메모리(178)는 이동중의 기판 편심(on-the-fly substrate eccentricity) 및 정렬 검출과 교정에 대한 기술을 포함하는 프로그램들을 포함할 수 있다. 메모리(178)는 프로세싱 파라미터들 및 프로그램을 더 포함할 수 있는데, 프로세싱 파라미터는 프로세싱 모듈들의 온도 및/또는 압력, 장치의 섹션(105,110)들의 다른 부분들 또는 스테이션들, 처리되고 있는 기판의 일시적인 정보 및 기판들에 대한 측정 정보와 같은 것이고, 프로그램은 이동중의 기판 편심을 결정하도록 장치 및 기판들의 이러한 위치 기준 데이터를 적용하기 위한 알고리듬과 같은 것이다.

전방 단부 로봇(120)은 ATM(atmospheric) 로봇으로도 지칭되며, 구동 섹션(150) 및 하나 이상의 아암(155)을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 아암(155)은 구동 섹션(150)으로 장착될 수 있다. 적어도 하나의 아암(155)은 손목 관절(wrist, 160)에 결합될 수 있으며, 손목 관절은 다시 하나 또는 그 이상의 기판(들)(S)을 유지하기 위한 하나 또는 그 이상의 단부 작동체(들)(165)에 결합된다. 단부 작동체(들)(S)(165)은 회전 가능하게 손목 관절(160)에 결합될 수 있다. 전방 단부 로봇(120)은 전방 섹션(105) 내의 임의 위치로 기판을 운반하도록 적합화될 수 있다. 예를 들어, 전방 단부 로봇(120)은 기판 유지 카세트(115), 로드 락(135) 및 로드 락(140) 사이에서 기판을 운반할 수 있다. 전방 단부 로봇(120)은 또한 기판들(S)을 정렬기(162)로 그리고 정렬기로부터 운반할 수도 있다. 구동 섹션(150)은 콘트롤러(170)로부터 명령들을 수신할 수 있고, 그에 응답하여, 전방 단부 로봇(120)의 반경 방향, 원주 방향, 상승, 복합적인 움직임 및 다른 움직임을 명령할 수 있다.

진공 로봇 아암(130)은 섹션(110)의 중앙 챔버(175)에 장착될 수 있다. 콘트롤러(170)는 개구(180,185)들을 주기화(cycle)하도록 작동할 수 있고, 프로세싱 모듈들(125), 로드 락(135) 및 로드 락(140) 사이에서 기판들을 운반하도록 진공 로봇 아암(130)의 작동을 조화시킨다. 진공 로봇 아암(130)은 (이후에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이) 구동 섹션(190) 및 하나 또는 그 이상의 단부 작동체(195)들을 포함할 수 있다. 다른 양상에서, 전방 단부 로봇(120) 및 진공 로봇 아암(130)은 운반 장치의 임의의 적절한 유형일 수 있으며, 이것은 슬라이딩 아암 로봇(예를 들어, 도 1, 도 7a 및 도 7b, 도 9a 내지 도 11c, 도 13A, 도 13c 내지 14b, 도 16 내지 도 21 참조), (예를 들어 여기에서 설명된 바와 같은 2 개의 출력 샤프트들을 가진 동일축 구동부들과 함께 이용될 때) 2 개 자유도를 가지고 그리고/또는 (여기에서 설명된 바와 같은 3 개 출력 샤프트들을 가진 3 축 구동부들과 함께 사용될 때) 3 개 자유도를 가지는 SCARA-유형 로봇 (예를 들어, 도 1 내지 도 3 참조), 버터플라이(butterfly) 구성을 가진 2 중 아암 SCARA 유형 로봇 (예를 들어, 도 25 의 25120 참조), 2 중 전방 아암(forearm) 및 단부 작동체를 구비한 단일 상부 아암을 가지는 SCARA 유형 로봇(예를 들어, 도 29 의 29120 참조), 부등 아암 링크 SCARA 유형 로봇(예를 들어, 도 26 의 26120 참조), 분기 SCARA-유형 로봇 (예를 들어, 도 28 의 28120 참조), 관절 아암 로봇(예를 들어, 도 23a, 도 23b 의 23120 참조), 손실 운동 메카니즘을 포함하는 기계적 스위치를 가진 SCARA 유형 운반 아암(도 27의 27120 참조), 프로그 레그(frog leg) 유형 운반 장치(예를 들어, 도 1 참조), 리이프 프로그(leap frog) 유형 운반부(예를 들어, 도 22 의 22120 참조), 또는 바이-시메트릭(bi-symmetric) 운반 장치(예를 들어, 도 24a 내지 도 24d 의 24120 참조)를 포함하며, 그러나 이들에 제한되지 않는다. 이해될 수 있는 바로서, 다른 양상들에서 아암들이 하나 이상의 단부 작동체의 적층체 또는 나란히 있는 하나 이상의 단부 작동체를 포함하도록, 상기 설명된 아암들은 기판들을 배치 방식 운반(batch transport)시키도록 구성될 수 있다.

도 2 를 참조하면, 개시된 실시예의 양상에 따른 특징들을 포함하는 다른 기판 프로세싱 장치(10)의 개략적인 평면도가 도시되어 있다. 기판 프로세싱 장치(10)는 선형 또는 카테시안 구성을 가지는 것으로서 도시되어 있으며, 여기에서 기판(S)들은 전달 로봇들 사이에서 신장된 전달 챔버를 통하여 통과된다. 작업물 프로세싱 시스템(10) 또는 툴(tool)은 전체적으로 툴의 프로세싱 섹션(13) 및 툴의 인터페이스 섹션(12)을 가진다. 툴(10)의 인터페이스 및 프로세싱 섹션들은 서로 연결되고 작업물들이 그 사이에서 전달되는 것을 허용한다. 툴의 프로세싱 섹션(13)은 프로세싱 모듈 또는 챔버들을 가질 수 있으며, 이들은 실질적으로 도 1 에 관련하여 위에서 설명된 것들과 유사하다. 프로세싱 모듈들은 작업물 운반 챔버(16)에 의해 연결될 수 있는데, 여기에서 작업물들은 프로세싱 프로토콜(processing protocol)에 따라서 소망의 프로세싱 모듈들 사이에서 운반될 수 있다. 운반 챔버는 운반 로봇(20)을 가지며, 운반 로봇은 작업 부재를 그 안에서 그리고 프로세싱 모듈(125)들로 움직일 수 있다. 프로세싱 모듈(125)들 및 운반 챔버는 환경에 대하여 격리될 수 있어서, 이들은 도 1 에 대하여 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 프로세싱 모듈들 사이에서 작업물들이 전달되기에 적절하거나, 또는 프로세싱 모듈들과 같은 운반 챔버내 환경을 유지하기 위하여, 외부 대기로부터 환경이 밀봉된 제어된 대기를 유지할 수 있다. 툴의 인터페이스 섹션(12)은 툴의 프로세싱 섹션(13)과 그것의 제어된 밀봉 대기와 툴 외부 사이에서 작업물 로딩/언로딩(loading/unloading) 인터페이스를 제공한다. 적절한 환경 인터페이스의 예는 본원에 참고로서 포함된 2005년 11 월 7 일자의 미국 특허 출원 US 11/178,836 에 개시되어 있다. 따라서 툴 인터페이스 섹션은 툴 외부의 캐리어(carrier)들 안에서 운반될 수 있는 작업물들이 캐리어로부터 툴로 언로딩될 수 있게 하며, 그 역으로도 가능하게 한다. 운반 챔버는 운반 챔버 모듈들로 구성될 수 있는데, 운반 챔버 모듈들은 선형으로 연장된 운반 챔버를 형성하도록 예를 들어 단부 대(對) 단부(end to end)로써 연결될 수 있다. 따라서 운반 챔버 길이는 운반 챔버 모듈들을 추가 또는 제거함으로써 가변적일 수 있다. 운반 챔버 모듈들은 운반 챔버들의 인접 부분들로부터 소망의 운반 챔버를 격리시킬 수 있는 입구/출구 게이트 밸브들을 가질 수 있다. 툴의 인터페이스 섹션(12)과 유사한 툴 인터페이스 섹션들은 선형으로 신장된 운반 챔버를 따라서 임의의 소망되는 위치들에 위치될 수 있어서 작업물들이 툴 안의 소망 위치에 로딩될 수 있거나 또는 언로딩될 수 있게 한다. 프로세싱 모듈들은 운반 챔버의 길이를 따라서 분포될 수 있다. 운반 챔버는 프로세싱 모듈들로부터 소망의 운반 챔버 모듈들을 격리시키도록 입구/출구 게이트 밸브들을 가질 수 있다. 운반 로봇(20)은 운반 챔버를 통해 분포된다. 다수의 운반 챔버 모듈들은 각각 일체형 가동 아암(integral movable arm)을 가지며, 이것은 모듈에 대한 고정된 인터페이스/장착부를 가지고 또한 가동의 단부 작동체를 가지는데, 가동의 단부 작동체는 운반 챔버를 따라서 선형으로 그리고 운반 챔버와 프로세싱 모듈들 사이에서 작업물을 움직이고 유지시킬 수 있다. 상이한 운반 챔버 모듈들에 있는 운반 아암들은 선형으로 분포된 운반 시스템의 적어도 일부를 형성하도록 협동할 수 있다. 운반 시스템, 프로세싱 모듈들, 프로세싱 섹션, 인터페이스 섹션 및 툴의 임의의 다른 부분들의 작동은 콘트롤러(400)에 의해 제어될 수 있으며, 콘트롤러는 위에서 설명된 콘트롤러(170)와 실질적으로 유사할 수 있다. 운반 챔버 및 그 안의 운반 시스템은 운반 챔버 안에 있는 다수의 작업물 이동 레인(travel lane)들을 한정하도록 구성될 수 있다. 이동 레인들은 작업물의 전진 및 복귀를 위하여 운반 챔버 안에서 전용되거나 편중(polarize)될 수 있다. 운반 챔버는 중간 로드 락(intermediate load lock)을 가질 수도 있어서 운반 챔버의 상이한 섹션들이 상이한 대기들을 유지하는 것을 허용하고, 운반 챔버의 상이한 대기 섹션들 사이에서 작업물들이 이동되는 것을 허용한다. 운반 챔버는 입구/출구 스테이션(들)을 가질 수 있으며, 여기에서 작업물들은 운반 챔버의 소망 위치로부터 제거되거나 삽입될 수 있다. 예를 들어, 입구/출구 스테이션은 툴의 인터페이스 섹션(12)으로부터 반대편 단부에 위치될 수 있거나, 또는 운반 챔버에 있는 다른 소망의 위치에 있을 수 있다. 운반 챔버의 입구 출구 스테이션(들)은 작업물 고속 이동 통로와 소통될 수 있는데, 작업물 고속 이동 통로는 운반 챔버의 입구/출구 스테이션을 원격 툴의 인터페이스 섹션(12)과 연결한다. 고속 이동 통로는 운반 챔버(16)와 독립적일 수 있고 운반 챔버로부터 격리될 수 있다. 고속 이동 통로는 하나 또는 그 이상의 툴의 인터페이스 섹션(12)과 소통될 수 있어서, 작업물들이 인터페이스 섹션과 이동 통로 사이에서 운반될 수 있다. 작업물은 툴의 전진 섹션(advanced section)으로 신속하게 배치될 수 있고, 운반 챔버에 영향을 미치지 않으면서, 그리고 프로세싱에서의 작업(work in pocess; WIP)의 감소를 결과시키면서, 고속 이동 통로를 통하여 프로세싱 이후에 툴의 인터페이스 섹션(12)으로 복귀될 수 있다. 운반 챔버는 또한 중간 입구/출구 스테이션들을 가질 수도 있으며, 이들중 다수는 고속 이동 통로와 소통될 수 있어서 작업물들이 그 사이에서 운반될 수 있다. 이것은 2006 년 5 월 26 일자로 출원된 미국 특허 출원 US 11/442,511 에 개시된 바와 같이 프로세스 흐름에 영향을 미치지 않으면서 프로세스의 소망되는 중간 부분들에 작업물이 삽입되거나 또는 제거되는 것을 허용한다. 상기 미국 특허 출원의 개시 내용은 본원에 참고로서 포함된다.

툴의 인터페이스 섹션(12)은 그 어떤 개입되는 로드 락 없이 (도 1 에 도시된 바와 같은) 운반 챔버에 직접적으로 짝을 이룬다. 다른 양상에서 로드 락은 툴의 인터페이스 섹션(12)과 운반 챔버 사이에 배치될 수 있다. 도 1 에 도시된 인터페이스 섹션은 로드 락 포트(load lock port, LP)에 짝을 이룬 카세트(115)로부터 운반 챔버(16)로 움직이기 위한 작업물 운반부(15)를 가진다. 운반부(15)는 인터페이스 섹션 챔버(14) 내부에 위치되고, 실질적으로 위에서 설명된 전방 단부 로봇(120)과 유사하다. 인터페이스 섹션은 정렬기 스테이션, 버퍼 스테이션, 계측 스테이션 및 작업물(들)을 위한 임의의 다른 소망되는 취급 스테이션과 같은 작업물 스테이션(들)을 포함할 수도 있다.

비록 개시된 실시예의 일부 양상들이 예를 들어 도 3 의 운반 아암(800)과 같은 진공 로봇 또는 운반부와 관련하여 여기에 설명될 것이지만, 개시된 실시예들은 대기 환경, 제어된 대기 환경 및/또는 진공 환경들을 포함하는, 그러나 그에 제한되지 않은 임의의 적절한 환경에서 작동하는 임의의 적절한 운반부 또는 다른 프로세싱 장비(예를 들어, 정렬기등)에서 채용될 수 있다. 일 양상에서, 운반 아암(800)은 예를 들어 다수의 작업물들을 독립적으로 움직이기 위한 다수의 독립적으로 작동 가능한 단부 작동체들을 가질 수 있다. 도 3 에 도시된 운반 아암(800)은 예를 들어 다관절 링크 아암(multi-articulated link arm)으로서 도시되어 있으며, 이것은 예를 들어 회전, 연장/수축 및/또는 승강(lift)(예를 들어, Z 축 움직임)에서 임의의 적절한 수의 자유도를 가질 수 있다. 또한 이해되어야 하는 바로서, 예시적인 실시예들의 양상을 포함하는 운반부는 임의의 적절한 구성을 가질 수 있는데, 이것은 슬라이딩 아암 로봇(예를 들어, 도 1, 도 7a 및 도 7b, 도 9a 내지 도 11c, 도 13A, 도 13c 내지 14b, 도 16 내지 도 21 참조), (예를 들어 여기에서 설명된 바와 같은 2 개의 출력 샤프트들을 가진 동일축 구동부들과 함께 이용될 때) 2 개 자유도를 가지고 그리고/또는 (여기에서 설명된 바와 같은 3 개 출력 샤프트들을 가진 3 축 구동부들과 함께 사용될 때) 3 개 자유도를 가지는 SCARA-유형 로봇 (예를 들어, 도 1 내지 도 3 참조), 버터플라이(butterfly) 구성을 가진 2 중 아암 SCARA 유형 로봇 (예를 들어, 도 25 의 25120 참조), 2 중 전방 아암(forearm) 및 단부 작동체를 구비한 단일 상부 아암을 가지는 SCARA 유형 로봇(예를 들어, 도 29 의 29120 참조), 부등 아암 링크 SCARA 유형 로봇(예를 들어, 도 26 의 26120 참조), 분기 SCARA-유형 로봇 (예를 들어, 도 28 의 28120 참조), 관절 아암 로봇(예를 들어, 도 23a, 도 23b 의 23120 참조), 손실 운동 메카니즘을 포함하는 기계적 스위치를 가진 SCARA 유형 운반 아암(도 27의 27120 참조), 프로그 레그(frog leg) 유형 운반 장치(예를 들어, 도 1 참조), 리이프 프로그(leap frog) 유형 운반부(예를 들어, 도 22 의 22120 참조), 또는 바이-시메트릭(bi-symmetric) 운반 장치(예를 들어, 도 24a 내지 도 24d 의 24120 참조)를 포함하며, 그러나 이들에 제한되지 않는다. 예시적인 실시예들의 구동 시스템이 채용될 수 있는 로봇 아암들의 적절한 예들은 미국 특허 4,666,366; 4,730,976; 4,909,701; 5,431,529; 5,577,879; 5,720,590; 5,899,658; 5,180,276;5,647,724; 7,578,649 에서 찾아볼 수 있고, 또한 미국 특허 출원 11/148,871 "이중 스카라 아암" (2005.6.9); 미국 특허 출원 11/148,871 "기계적 스위치 메카니즘을 이용하는 다수의 가동 아암들을 가진 기판 취급 장치"(2008.5.8); 11/697,390 "다수의 독립적으로 움직이는 관절 아암들을 가진 기판 운반 장치" (2007.4.6.); 및, 11/179,762 "불균등 링크 스카라 아암" (2005.7.11)에 개시되어 있으며, 이들은 본원에 참고로서 포함된다. 위에서 지적된 바와 같이, 다른 양상들에서, 상기 설명된 아암들은 기판들을 배치 운반(batch transport)하도록 구성될 수 있어서, 아암들은 하나 이상의 단부 작동체의 적층체 또는 나란히 위치된 하나 이상의 단부 작동체를 구비한다. 여기에 설명된 개시 실시예의 일 양상에서 설명된 운반부들은 무겁고 그리고/또는 큰 하중을 운반하도록 구성된 고용량 하중 운반부들로서, 이것은 예를 들어, 액정 디스플레이 패널 및 솔라 패널 또는 다른 무거운 하중들과 같은 것이며, 상기 하중은 예를 들어, 약 1 킬로그램 내지 약 20 킬로그램을 초과하고, 특히 약 15 킬로그램 내지 약 20 킬로그램의 하중 및 보다 상세하게는 약 15 킬로그램의 하중 및 약 20 킬로그램의 하중과 같은 것이다. 다른 양상들에서 하중은 약 20 킬로그램보다 크거나 또는 약 1 킬로그램보다 작을 수 있다.

도 3 내지 도 5 를 참조하면, 고용량 운반부는 상부 아암(810), 전방 아암(820) 및 적어도 하나의 단부 작동체(830)를 가진 적어도 하나의 운반 아암(800)을 구비할 수 있다. 개시된 실시예의 일부 양상들이 여기에서 운반 아암(800)에 대하여 설명되지만, 위에서 설명된 것과 같은 다른 적절한 아암들이 여기에 설명된 구동 시스템들에 장착되고 구동될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 단부 작동체(830)는 전방 아암(820)에 회전 가능하게 결합될 수 있고 전방 아암(820)은 상부 아암(810)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 상부 아암(810)은 예를 들어 운반 장치의 구동 섹션(840)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 오직 예시적인 목적을 위해서만, 구동 섹션(840)이 동일축의 구동 시스템을 구비할 수 있는데, 여기에서 구동 샤프트 시스템은 임의의 적절한 수의 동일축 구동 샤프트들 또는 스핀들을 포함할 수 있다 (도 5 에 도시된 동일축 구동 시스템은 예시적인 목적을 위해 2 개의 동일축 샤프트들을 가지며, 다른 양상들에서는 하나 또는 그보다 적은 샤프트들이 이용될 수 있다). 구동 섹션(840)은 환경 플랜지(595)에 밀봉되게 장착될 수 있어서, 운반 아암(800)이 내부에서 작동하는, 운반 챔버 또는 다른 기판 프로세싱 환경의 내부와 같은 밀봉된 제어 환경(SE)은 제어된 환경(SE)의 외부에 있는 외부 환경(ATM) 또는 대기 환경으로부터 밀봉되게 격리될 수 있고 구동 섹션의 하우징(840H)의 내부에 격리된다. 따라서, 구동 하우징(840H) 안의 환경은 이하에 더 상세하게 설명되는 바와 같이 대기중에 있을 수 있다.

구동 섹션(840)은 조화 구동 섹션(harmonic drive section)으로서 구성될 수 있다. 예를 들어, 구동 섹션(840)은 조화 구동 모터들의 임의의 적절한 수를 포함할 수 있다. 구동 섹션(840)은, 구동 섹션(840)이 설치되어 있는 프로세싱 모듈에 대한 변형 없이, 실질적으로 부조화 유형(non-harmonic type)의 구동 섹션들과 구동 섹션(840)이 상호 교환 가능하도록 되어 있는 임의의 적절한 형상 및 크기로 구동 섹션(840)이 이루어질 수 있다. 일 양상에서, 도 5 에 도시된 구동 섹션(840)은 2 개의 조화 구동 모터(208,209)들을 포함하며, 하나의 모터는 외측 구동 샤프트(211)를 구동하기 위한 것이며 다른 모터는 내측 구동 샤프트(212)를 구동하기 위한 것이다. 주목되는 바로서, 다른 양상에서 구동 섹션은, 예를 들어 동일축 구동 시스템에 있는 구동 샤프트들의 임의의 적절한 수에 대응하는 임의의 적절한 수의 조화 구동 모터들을 포함할 수 있다. 조화 구동 모터(208,209)들은 고용량 출력 베어링들을 가질 수 있어서, 일반적으로 액체 자석 밀봉(500)으로 호칭되는 액체 자석 밀봉의 구성 요소 부재들은 조화 구동 모터(208,209)들에 의해 부분적으로 중심이 잡히고 지지되는데, 이것은 로봇 아암의 소망된 회전 운동(T) 및 연장 운동(R) 동안에 충분한 안정성 및 간극을 가지고 이루어진다. 주목되는 바로서 액체 자석 밀봉(ferrofluidic seal, 500)은 이후에 설명되는 바와 같이 실질적으로 동일 중심의 동일축 밀봉을 형성하는 몇개의 부분들을 포함할 수 있다. 이러한 예에서 구동 섹션(840)은 2 개의 구동 모터(208,209)들을 직렬로 하우징하는 하우징(840H)을 구비하며 (비록 다른 양상에서 모터들이 서로의 내부에 포개어지거나(nested) 또는 서로 오프셋되고 적절한 트랜스미션을 통해 동일축 샤프트 조립체의 개별 샤프트에 결합될 수 있을지라도, 직렬은 동일한 회전축상에서 하나가 다른 하나의 위에 있거나 또는 일직선상에 있는 것이다), 이는 미국 특허 6,845,250; 5,899,658; 5,813,823; 및 5,720,590 에 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 이루어지고, 상기 미국 특허는 본원에 참조로서 포함된다. 최상부 모터(208)가 그 안에 관통 구멍을 가지도록 (예를 들어 모터 로터가 외측 샤프트에 장착된다) 모터들이 배치됨으로써 하부 모터(209)(또는 도 6 에 도시된 바와 같은 3 개 또는 그 이상의 동일축 구동 샤프트들의 경우의 모터)는 내측 구동 샤프트(212)를 가지는데, 상기 구동 샤프트는 관통 구멍을 통해서 하우징(840H)의 구동 단부로 통과된다. 액체 자석 밀봉(500)은 이하에서 더 설명되고 도시되는 바와 같이 동일축의 구동 샤프트 조립체에서 각각의 구동 샤프트를 밀봉하도록 허용 오차가 정해진다. 주목되어야 하는 바로서, 최내측 구동 샤프트(712)는 중공형 구조를 가져서 (예를 들어, 구동 샤프트의 중심을 따라서 길이 방향으로 연장되는 구멍을 가져서) 예를 들어 구동 섹션(840)에 장착된 운반 아암(800)과 같은 아암 조립체로의 연결을 위하여 동일축 구동 조립체를 통하여 와이어들 또는 임의의 다른 적절한 품목들의 통과를 허용한다. 운반 아암(800)이 작동하는 제어된 환경을 (대기 압력 환경에서 작동될 수 있는) 구동 섹션(840)의 내부로부터 밀봉시키도록, 구동 섹션(840)은 격리 와이어 피드쓰루(isolation wire feedthrough, 590)를 구비할 수 있는데, 상기 격리 와이어 피드쓰루는 예를 들어 와이어를 손상시키지 않으면서 아암이 회전하는 것을 허용한다. 와이어 피드쓰루의 하나의 적절한 예는 미국 특허 6,265,803 에서 찾아볼 수 있으며, 상기 개시 내용은 본원에 참조로서 포함된다.

이제 도 3 및 도 5 를 참조하면, 2 개의 모터(208,209)는 아암이 적어도 2 개의 자유도를 가지도록 운반 아암(800)의 움직임을 허용할 수 있다 (즉, 예를 들어 Z 축 둘레의 회전으로서 일반적으로 T 운동으로 지칭되는 회전 및, 예를 들어 X-Y 평면에서의 연장으로서 일반적으로 도 3 에 도시된 바와 같은 R 운동으로서 지칭되는 운동). 다른 국면들에서, 구동 섹션(840)은 기판 운반 평면 또는 기판 유지 스테이션에 대하여 그 위에 위치된 예를 들어 운반 아암(800) 및 단부 작동체(830)를 승강시키도록 화살표(210A)의 방향에서 구동 섹션을 움직이는 것을 허용하기 위한 Z-축 모터(210)를 포함할 수도 있다. 이해될 수 있는 바로서, Z 축 모터(210)가 이용되는 경우에, 로봇 아암 구동 시스템은 예를 들어 구동 시스템의 하우징(840H)과 환경 플랜지(595) 사이에 임의의 적절한 유연성 연결부를 포함할 수 있다. 일 양상에서 유연성 연결부는 벨로우즈(670)일 수 있지만, 다른 국면들에서 임의의 적절한 연결부가 이용될 수 있다.

동일축 샤프트 또는 스핀들이 2 개의 구동 샤프트(211,212)들을 가지는 것으로서 도시되었지만, 다른 국면들에서 스핀들은 2 개 보다 많거나 적은 구동 샤프트들을 가질 수 있다. 여전히 다른 양상에서는 구동 샤프트들이 임의의 적절한 구성을 가질 수 있다. 이러한 예에서, 동일축 구동 샤프트의 외측 구동 샤프트(211)는 상부 아암(810)에 적절하게 결합될 수 있고, 내측 구동 샤프트(212)는 전방 아암(820)에 적절하게 결합될 수 있다. 이러한 예에서, 단부 작동체(830)는 "슬레이브(slave)" 구성으로 작동될 수 있지만, 다른 양상들에서 (예를 들어 도 6 참조) 추가적인 구동 샤프트가 단부 작동체(830)를 작동시키도록 구동 유니트에 포함될 수 있다. 이해될 수 있는 바로서, 구동 샤프트들은 (위에서 설명된 바와 같은) 상이한 아암 구성을 조화 구동 시스템에 장착시키도록 공통의 아암 인터페이스를 제공하도록 구성될 수 있다.

위에서 설명된 바와 같이, 모터(208,209)들 각각은 동일 중심을 가지고 적층되는 구성으로 하우징(840H) 안에 장착됨으로써 모터들이 서로 직선으로 위치된다. 모터들은 교류(AC) 모터 또는 직류(DC) 모터의 임의의 적절한 유형으로서, 예를 들어, 서보 모터, 스테퍼 모터, AC 유도 모터, DC 브러쉬리스 모터, DC 코어리스(coreless) 모터 또는 임의의 다른 적절한 모터와 같은 것일 수 있다. 이러한 예시적인 실시예에서, 모터(208)는 고정자(208S) 및 회전자(208R)를 포함할 수 있는데, 고정자는 하우징(840H) 안에 고정되게 장착되고, 회전자는 베어링(208B)과 같은 임의의 적절한 방식으로 하우징(840H) 안에 회전 가능하게 장착된다. 캠 부재 또는 웨이브 발생기(wave generator, 208W)로 지칭될 수 있는 것이 임의의 적절한 방식으로 회전자(208R)에 장착될 수 있는데, 이는 회전자(208R)와 일치되게 회전시키기 위한 것이다. 웨이브 발생기(208W)는 전체적으로 타원형인 캠의 외측 원주로 설치된 적절한 볼 베어링(208WB)을 구비할 수 있다. 베어링의 내측 레이스웨이(raceway)는 캠에 고정되는 반면에, 외측 레이스웨이는 볼 베어링(208 WB)을 통하여 탄성 변형을 받는다. 제 1 스플라인 부재(208F)는 임의의 적절한 방식으로 하우징(840H) 안에 고정되게 지지될 수 있어서, 제 1 스플라인 부재(208F)는 하우징(840H)에 회전 가능하게 고정된다. 제 1 스플라인 부재는 실질적으로 비틀림에 견고한 구조(torsionally rigid structure)를 형성하는, 실질적으로 단단한 부분(208FR) 및 실질적으로 유연성 있는 부분(208FF)를 가질 수 있다. 제 1 스플라인 부재(208F)는 캠의 작용하에 국부적으로 유연성이 있을지라도, 샤프트 조립체의 중심선 위치를 아암의 R, T 움직임(예를 들어, 도 3 의 축(Z))의 범위하에 실질적으로 고정시키고 따라서 액체 자석 밀봉(들)내에 소망의 간극(gap)을 유지시키도록 소망되는 전체적인 동체 강성(rigidity)을 제공할 수도 있다. 제 1 스플라인 부재(208F)는 실질적으로 단단한 부분(208FR)을 통하여 하우징에 장착될 수 있다. 제 2 스플라인 부재(208C)는 동일축 샤프트들중 개별의 하나에 장착될 수 있다. 따라서 제 2 스플라인 부재(208C)는 임의의 적절한 방식으로 외측 구동 샤프트(211)에 결합됨으로써, 외측 구동 샤프트(211) 및 제 2 스플라인 부재(208C)는 단위체로서 회전한다. 제 2 스플라인 부재(208C)는 실질적으로 단단한 링(ring)의 형태를 가질 수 있다. 제 1 스플라인 부재(208F)는 제 1 스플라인 부재(208F)의 유연성 부분(208FF)의 외측 원주 둘레에 형성된 기어 치(gear teeth)를 가질 수 있다. 제 2 스플라인 부재(208C)도 제 2 스플라인 부재(208C)의 내측 원주 둘레에 형성된 치를 가질 수도 있다. 회전자(208R)가 회전하면, 웨이브 발생기는 제 1 스플라인 부재(208F)의 유연성 부분(208FF)을 국부적으로 편향시키도록 캠 작용이 이루어짐으로써 제 1 스플라인 부재(208F)의 기어 치는 제 2 스플라인 부재(208C)의 기어 치와 맞물린다. 그러나, 웨이브 발생기의 타원 형상 캠 때문에, 웨이브 발생기 타원의 주 축과 정렬된 제 1 스플라인 부재(208F)의 오직 치(teeth)만이 제 2 스플라인 부재(208C)의 치와 맞물리는 반면에, 웨이브 발생기 타원의 보조 축을 따르는 제 1 스플라인 부재(208F)의 치는 제 2 스플라인 부재(208C)의 기어 치로부터 실질적으로 완전하게 맞물림 해제된다. 제 2 스플라인 부재(208C)보다 제 1 스플라인 부재(208F)상에 더 적은 치가 있을 수도 있으며 (또는 그 역으로도 성립됨), 이는 제 1 스플라인 부재(208F)에 대한 제 2 스플라인 부재(208C)의 회전 움직임을 일으키고, 이것은 다시 외측 구동 샤프트(211)의 회전을 일으킨다. 조화 구동에 의해 제공되는 속도 감소 및/또는 제 1 스플라인 부재(들)의 비틀림 강성은 구동 시스템에 장착된 로봇 아암의 링크들을 구동시키기 위한 증가된 토크 프로파일(torque profile)들을 허용할 수 있다. 이해될 수 있는 바로서, 외측 구동 샤프트(211)는 임의의 적절한 방식으로 화살표(210A)의 방향에서 축방향으로 지지될 수 있다. 일 양상에서, 외측 구동 샤프트(211)는 조화 구동부(208)에 의해 화살표(210A)의 방향으로 지지될 수 있다. 다른 양상에서, 외측 구동 샤프트(211)는 임의의 적절한 베어링들에 의해 화살표(210A)의 방향으로 지지될 수 있다. 다른 양상들에서 외측 구동 샤프트(211)는 적절한 베어링들과 조화 구동부(208)의 조합에 의해 화살표(210A)의 방향으로 지지될 수 있다.

모터(209)는 모터(208)와 형태 및 작동에서 실질적으로 유사할 수 있으며, 이는 모터(209)가 고정자(209S), 회전자(209R), 웨이브 발생기(209W), 제 1 스플라인 부재(209F) 및 제 2 스플라인 부재(209C)를 포함한다는 점에서 유사하며, 상기의 모든 것들은 모터(208)와 관련하여 위에서 설명된 고정자(208S), 회전자(208R), 웨이브 발생기(208W), 제 1 스플라인 부재(208F) 및 제 2 스플라인 부재(209C)와 실질적으로 유사하다. 내측 구동 샤프트(212)는 임의의 적절한 방식으로 제 2 스플라인 부재(209C)에 고정되게 결합될 수 있어서, 내측 구동 샤프트(212) 및 제 2 스플라인 부재(209C)는 단위체로서 회전한다. 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로, 내측 구동 샤프트(212)는 임의의 적절한 방식으로 화살표(210A)의 방향에서 축방향으로 지지될 수 있다. 일 양상에서, 내측 구동 샤프트(212)는 조화 구동부(209)에 의해 화살표(210A)의 방향에서 지지될 수 있다. 다른 양상들에서 내측 구동 샤프트(212)는 임의의 적절한 베어링들에 의해 화살표(210A)의 방향으로 지지될 수 있다. 다른 양상들에서 내측 구동 샤프트(212)는 조화 구동부(209) 및 적절한 베어링들의 조합에 의해 화살표(210A)의 방향으로 지지될 수 있다.

이해될 수 있는 바로서, 제어된 환경(SE)으로부터 하우징 및 샤프트 조립체를 격리시키는 액체 자석 밀봉(들)과 함께 내측 구동 샤프트(212) 및 외측 구동 샤프트(211)들의 서로에 대한 동일 중심(concentricity)은 하우징의 일부와 샤프트들 사이의 간극을 제어하기 위한 조화 구동부(208,209)의 제 1 및 제 2 스플라인 부재(208F,208C,209F,209C)의 개별 기어들 사이의 상호 작용을 통하여 유지될 수 있어서, 액체 자석 밀봉(500)이 유지될 수 있다 (예를 들어, 조화 구동부(208,209)들은, 하나 이상의 액체 자석 밀봉들이 샤프트들과 하나 이상의 샤프트들과 하우징 사이에 위치되는 것을 허용하도록, 개별의 구동 샤프트들을 서로에 대하여 그리고 하우징의 적어도 일부에 대하여 실질적으로 동일 중심으로 위치시킨다). 예를 들어, 위에서 설명된 바와 같이, 각각의 모터(208,209)의 제 2 스플라인 부재(208C,209C)는 실질적으로 단단한 링(ring)일 수 있다. (치가 맞물리게 하는) 제 2 스플라인 부재(208C,209C)의 개별적인 하나에 대한 제 1 스플라인 부재(208F, 209F)들의 변형은 제 2 스플라인 부재(208C,209C)들중 개별의 하나에 결합된 샤프트(211,121)들을 서로 실질적으로 동일 중심으로 그리고 하우징(840H)의 적어도 일부와 실질적으로 동일 중심으로 유지시킬 수 있다. 다른 양상들에서 이해될 수 있는 바로서, 조화 구동부들과 관련된 구동 샤프트들 사이의 실질적인 동일 중심을 유지하도록, 베어링들은 예를 들어 구동 샤프트들 사이에 배치될 수 있거나, 또는 구동 시스템 안의 임의의 적절한 위치에 배치될 수 있다.

위에서 설명된 바와 같이, (구동 시스템의 구동 샤프트들에 장착될 수 있는) 운반 아암(800)과 같은 로봇 아암이 작동하는 밀봉된 제어 환경을 다른 외부 환경 및 구동 시스템 하우징(840H)내의 대기 압력 환경으로부터 격리시키도록, 조화 구동부(208,209)는 구동 섹션(840) 안에 실질적으로 동일 중심의 동일축 액체 자석 밀봉(500)(또는 임의의 다른 적절한 밀봉)이 이용되는 것을 허용한다. 조화 구동 시스템은 액체 자석 밀봉(들)이 위치될 수 있는 간극(들)을 단단하게 제어하도록 구동 샤프트들의 흔들림(runout)을 실질적으로 최소화시키도록 구성될 수 있다. 여전히 도 5 를 참조하면, 제 1 액체 자석 밀봉(200A)은 예를 들어 제 2 스플라인 부재(208C)와 하우징(840H)의 일부 사이에 위치될 수 있다. 일 예에서, 조화 구동부(208)의 제 2 스플라인 부재(208C)는 제 1 액체 자석 밀봉(500A)을 적어도 부분적으로 유지시키도록 액체 자석 밀봉 표면(208CS)을 포함할 수 있다. 제 2 액체 자석 밀봉(500B)은 외측 구동 샤프트(211)와 내측 구동 샤프트(212) 사이에 위치될 수 있다. 이와 같은 것으로서, 구동 섹션(840)의 출력 측상에 있는 밀봉 제어된 환경을 구동 섹션(840) 안의 대기 환경으로부터 밀봉되게 격리시키도록, 조화 구동부(208)와 하우징(840H) 사이에, 그리고 외측 구동 샤프트(211)와 내측 구동 샤프트(212) 사이에 대기 방벽(atmospheric barrier)이 형성된다. 이해될 수 있는 바로서, 이러한 양상에서, 조화 구동부(208,209)들의 출력 부분은 예를 들어 액체 자석 밀봉(500A,500B)에 의해 조화 구동부(208,209)의 입력 부분으로부터 밀봉되게 격리된다. 역으로, 지적된 바와 같이, 액체 자석 밀봉은 출력 부분(208CS)에 (적어도 부분적으로) 의존하거나, 또는 조화 구동부의 출력 부분으로부터 의존된 부분(예를 들어, 내측 구동 샤프트(212)의 외측 표면)에 의존한다. 주목되어야 하는 바로서, 2 개의 액체 자석 밀봉(500A, 500B)들이 구동 섹션(840)과 관련하여 설명되었지만,다른 양상들에서는 밀봉 제어된 환경을 대기 환경으로부터 실질적으로 밀봉시키도록 하우징(840H) 안의 임의의 적절한 위치들에 위치된 2 개 보다 많거나 적은 액체 자석 밀봉이 있을 수 있다. 액체 자석 밀봉(500A,500B)은 하우징(840H)의 계면(interface)(들)에 제공될 수 있는데, 그곳에서 밀봉 제어된 환경 및 대기 환경이 상호 작용할 수 있어서 구동 섹션(840)에 의해 하우징(840 H) 내부에 발생된 미립자들은 밀봉 제어된 환경으로 이탈할 수 없고, 제어된 밀봉 환경의 그 어떤 부식성 물질들도 하우징(840H) 안으로 갈 수 없으며, 따라서 진공 안에서 이용될 때, 액체 자석 밀봉(500)이 대기 방벽을 제공하기 때문에, 예를 들어 하우징(840H) 내부에 위치된 구동 섹션(840)의 내부 구성 요소들은 진공에 필적할 필요가 없다. 다시 주목되어야 하는 바로서, 구동 섹션(840)의 액체 자석 밀봉(500A,500B)의 구성은 오직 예시적인 것이며, 대안의 실시예들에서 액체 자석 밀봉들은 임의의 다른 적절한 배치 및 구성을 가질 수 있다.

하나 이상의 적절한 절대 엔코더(absolute encoder) 또는 증분 엔코더(incremental encoder)(208E,209E) 또는 임의의 다른 적절한 위치 추적 장치(들)는 조화 구동부(208,209)들중 개별적인 하나의 회전을 추적하도록 적어도 부분적으로 하우징 안에서 임의의 적절한 위치들에 위치될 수 있어서, 운반 아암(800)과 같은 로봇 아암이 정확하게 위치될 수 있다. 하나 이상의 엔코더 변환 유닛(208EC, 209EC)들은 예를 들어 콘트롤러(170)와 같은 임의의 적절한 콘트롤러에 의해 이용되도록 개별 엔코더(208E,209E)로부터의 신호를 변환시키도록 하우징(840H) 안에 위치될 수 있다. 하우징(840H)은 엔코더(208E, 209E) 및/또는 고정자(208S,209S) 또는 하우징(840H) 안에 위치된 임의의 다른 적절한 전자 구성 요소에 대한 전기 연결을 허용하도록 하나 이상의 와이어 피드쓰루(wire feedthrough)를 가질 수 있다. 이해되어야 하는 바로서, 엔코더, 엔코더 변환 유닛 및 피드쓰루의 구성은 단지 예시적인 것이며, 대안의 실시예들에서 엔코더, 엔코더 변환 유닛 및 피드쓰루는 임의의 적절한 구성 및/또는 구조를 가질 수 있다.

개시된 실시예의 양상들을 포함하는 다른 조화 구동 시스템은 도 6 에 도시되어 있다. 구동 섹션(840')은 3 개 조화 구동 모터(708,709,710)들을 가지는 3 개 샤프트 또는 3 축 샤프트 조립체를 구비하며, 여기에서 각각의 모터는 내측 샤프트(712), 중간 샤프트(713) 및 외측 샤프트(711)의 개별적인 하나를 구동한다. 이러한 예에서, 동일축 구동 샤프트의 외측 샤프트(711)는 예를 들어 운반 아암(800)의 상부 아암(810)에 적절하게 결합될 수 있고, 내측 샤프트(712)는 단부 작동체(830)에 적절하게 결합될 수 있고, 중간 샤프트는 전방 아암(820)에 적절하게 결합될 수 있어서, 아암 링크들 각각은 독립적으로 회전될 수 있다. 각각의 모터(708,709,710)는 고정자(708S, 709S,710S), 회전자(708R, 709R, 710R), 웨이브 발생기(708W,709W,710W), 제 1 스플라인 부재(708F,709F,710F) 및 제 2 스핀들 부재(708C,709C,710C)를 구비하고, 이들 모두는 모터(208,209)들과 관련하여 위에서 설명된 고정자(208S, 209S), 회전자(208R,209R), 웨이브 발생기(208W,209W), 제 1 스플라인 부재(208F,209F) 및 제 2 스플라인 부재(208C,209C)들의 개별적인 하나와 실질적으로 유사하다는 점에서, 모터(708,709,710)들 각각은 위에서 설명된 모터(208,209)와 실질적으로 유사할 수 있다. 내측 샤프트(712)는 내측 구동 샤프트(212)에 관하여 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로, 와이어 또는 임의의 다른 적절한 목적물들을 위한 실질적으로 밀봉된 피드쓰루가 예를 들어 운반 아암(800)의 하나 이상의 링크들 안으로 허용되도록 중공형일 수 있다.

이러한 양상에서, 도 6 과 관련하여 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 모터(708)는 외측 샤프트(711)를 구동하고, 모터(709)는 내측 샤프트(712)를 구동하며, 모터(710)는 중간 샤프트를 구동한다. 위에서 설명된 바와 같이, 하우징(840H') 및/또는 서로에 대한 샤프트들의 동일 중심성은 조화 구동 모터(708,709,710)들에 의해 실질적으로 유지될 수 있다. 예를 들어, 위에서 설명된 바와 같이, 제 1 스플라인 부재와 제 2 스플라인 부재(708F,708C,709F,709C,709C,710F,710C)들 사이의 개별적인 상호 작용들은 하우징의 일부와 샤프트들 사이의 간극을 제어할 수 있어서, 액체 자석 밀봉(500)이 유지될 수 있다 (예를 들어, 하우징과 하나 이상의 샤프트들과 샤프트들 사이에 하나 이상의 액체 자석 밀봉이 위치되는 것을 허용하도록 하우징의 적어도 일부 및 개별 구동 샤프트들 서로에 대하여 개별 구동 샤프트들을 실질적으로 동일 중심으로 위치시킨다). 다시, 위에서 설명된 바와 같이, 다른 양상들에서, 조화 구동 모터(708,709,710)들과 관련하여 하나 이상의 샤프트들과 하우징의 일부 사이에서 그리고/또는 하나 이상의 샤프트들 사이에서 실질적인 동일 중심성을 유지시키도록 구동 샤프트들 사이 또는 하우징(840H')내의 임의의 다른 적절한 위치에 적절한 베어링들이 배치될 수 있다.

개시된 실시예의 일부 양상들이 진공 로봇 및 구동 시스템과 관련하여 설명되었지만, 예시적인 실시예들의 예시적인 구동 시스템들은 대기 로봇(atmospheric robot)들에 똑같이 적용될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 이해되어야 할 바로서, 구동 시스템 하우징의 내부와 관련하여 대기 경계(atmospheric boundary)가 필요하지 않는 경우에, 예를 들어 액체 자석 밀봉들은 임의의 다른 적절한 밀봉들과 교체될 수 있다.

이러한 예시적인 실시예에서, 액체 자석 밀봉(500A)은 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 하우징의 일부와 스플라인 부재(708C) 사이에 위치될 수 있다. 액체 자석 밀봉(500B)은 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 중간 샤프트(713)와 외측 샤프트(711) 사이에 위치될 수 있다. 추가적인 액체 자석 밀봉(500C)은 액체 자석 밀봉(500B)과 관련하여 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 중간 샤프트(713)와 내측 샤프트(712) 사이에 제공될 수 있다. 이러한 방식으로 조화 구동부(708,709,710)들 각각의 출력 부분은 구동부(708,709,710)들의 입력 부분으로부터 밀봉되게 격리될 수 있다.

이해될 수 있는 바로서, (엔코더(208E,208E) 및 변환 유닛(208EC, 209EC) 실질적으로 유사할 수 있는) 엔코더(708E,709E,710E) 및 엔코더 변환 유닛(708EC,709EC, 710EC)과 같은 적절한 위치 추적 장치(들)은 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 조화 구동부(708,709,710)들의 회전을 추적하도록 하우징 안에 적어도 부분적으로 위치될 수 있다. 엔코더 및 엔코더 변환 유닛들의 위치는 단지 예시적인 것이며 다른 양상들에서는 구동 모터(708,709,710)들의 개별적인 하나들의 위치를 추적하도록 임의의 적절한 위치들에 위치될 수 있다.

도 7a 및 도 7b 를 이제 참조하면, 다른 고용량 기판 운반 장치(1700)가 개시된 실시예의 특징들을 포함하는 것으로 도시되어 있다. 여기에서 운반 장치(1700)는 대기 환경에서 작동하도록 구성될 수 있고 아암 조립체(1710) 및 구동 섹션(1720)을 구비할 수 있다. 다른 양상에서 운반 장치는 진공 환경에서의 작동을 위해 적절하게 구성될 수 있다. 일 양상에서 아암 조립체(1710)는 아래에 설명되는 바와 같이 제한되지 않은 쎄타(θ) 회전을 가질 수 있고, 아암의 미리 결정된 임의의 적절한 도달을 허용하도록 적절하게 크기가 정해진다.

도 8a 내지 도 8c 를 참조하면, 구동 섹션(1720)은 위에서 설명된 플랜지(595, 도 5)와 실질적으로 유사할 수 있는 장착 플랜지(1810)에 고정되게 부착된 구동 시스템 섀시(1840)를 포함한다. 섀시는 또한 구동 시스템의 적어도 일부를 지지하도록 구성된 하부 지지 플레이트(1840B)를 구비할 수도 있다. Z 축 구동부(1823)는 적어도 부분적으로 하부 지지 플레이트(1840B)에 장착될 수 있어서, 볼 스크류(1821)는 플랜지(1810)를 향하여 연장되고 임의의 적절한 지지 베어링(1820)에 의하여 비구동 단부상에 지지된다. Z 축 구동부(1823)는 볼 스크류(1821)를 회전시키도록 임의의 적절한 구동 모터(1823M)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 구동 모터(1823M)는 교류(AC) 모터 또는 직류(DC) 모터의 임의의 적절한 유형일 수 있으며, 이것은 예를 들어 서보 모터, 스테퍼 모터, AC 유도 모터, DC 브러쉬리스 모터, DC 코어리스 모터 또는 임의의 다른 적절한 모터와 같은 것이다. Z 축 구동부는 임의의 적절한 브레이크 메카니즘(breaking mechanism)을 구비할 수도 있는데, 이것은 볼스크류(1821)의 회전을 당기고 따라서 아암(1710)의 Z 축 움직임을 당기기 위한 것이다(아암은 아래에서 설명된 바와 같이 구동부(1800)에 결합된다). Z 축 구동부(1823)는 임의의 적절한 위치 추적 장치를 구비할 수도 있는데, 이것은 예를 들어, 콘트롤러(170, 도 1)와 같은 임의의 적절한 콘트롤러에 적절한 신호를 송신함으로써 아암(1710)의 Z 축 위치를 추적하기 위한, 예를 들어 임의의 적절한 엔코더와 같은 것이다. 이해되어야 할 바로서, 볼 스크류 Z 축 구동부가 도 8a 내지 도 8c 에 설명되고 도시되었지만, 다른 양상에서는 Z 축 구동부가 유체 구동 슬라이드 메카니즘, 솔레노이드, 자기 구동 슬라이드 메카니즘 또는 임의의 다른 적절한 선형 구동부를 포함하는 임의의 적절한 유형의 구동 시스템을 포함할 수 있다.

도 8a 내지 도 8c 에 도시된 구동 시스템은 섀시(1840) 안에 움직일 수 있게 장착된 스핀들 조립체(1800S)를 구비함으로써, 스핀들 조립체(1800S)의 적어도 일부는 Z 축을 따라서 플랜지를 통하여 자유롭게 움직인다. 스핀들 조립체(1800S)는 조화 구동 조립체(1800)를 구비하며, 이것은 일 양상에서 실질적으로 (위에서 설명된) 구동 섹션(840)과 유사하다 (도 5). 2 개 이상의 구동부 축들이 소망되는 다른 양상에서 조화 구동 조립체(1800)는 실질적으로 구동 섹션(840')과 유사할 수 있다. 조화 구동부(1800)는 임의의 적절한 방식으로 스핀들 지지 튜브(1830A) 안에 고정되게 장착될 수 있다. 스핀들 지지 튜브(1830A)는 다시 임의의 적절한 방식으로 Z 축 운반부(1830B)에 고정되게 결합될 수 있다. 스핀들 지지 튜브(1830A) 및 Z- 축 운반부(1830B)가 분리된 단위체들로 도시되었지만, 다른 양상에서 스핀들 지지 튜브 및 Z 축 운반부는 일체형 단일 구조로 형성될 수 있다. Z 축 운반부(1830B)는 스핀들 조립체(1800S)를 Z 축 구동부(1823)에 연결하도록 볼 스크류 너트(1822)를 구비하는 돌출부(1822P)를 포함함으로써, 스핀들 조립체(1800S)는 Z 축 구동부(1823)에 의해 볼 스크류(1821)의 회전에 응답하여 Z 축을 따라서 움직인다. Z 축 운반부(1830B)는 Z 축 운반부(1830B)의 주위를 따라서 임의의 적절한 각도 위치들에 위치된 돌출부(1860A,1860B)를 포함할 수도 있다. 이러한 예에서, 돌출부(1860A, 1860B)들은 실질적으로 180 도로 떨어져서 위치되지만, 다른 양상에서 돌출부들이 서로에 대하여 그리고 돌출부(1822P)에 대하여 임의의 적절한 각도 관계를 가질 수 있다. 하나 이상의 안내 부재(1865A, 1865B)들은, 섀시(1840) 안에서 스핀들 조립체(1800S)의 Z 축 움직임을 안내하기 위하여, 예를 들어, 안내 레일(1850A,1860B)들과 미끄러질 수 있게 협동하도록 돌출부(1860A,1860B)들중 개별의 하나에 위치될 수 있다. 안내 레일(1850A,1850B)들은 임의의 적절한 구성을 가질 수 있고 섀시(1840) 안에 임의의 적절한 방식으로 장착될 수 있다. 다른 양상에서 임의의 적절한 안내 특징부들이 이용되어 섀시(1840) 안에서 스핀들(1800S)의 Z 축 움직임을 안내한다.

임의의 적절한 슬립 링(slip ring, 1815) 또는 다른 적절한 와이어 피드쓰루(feed through)가 스핀들 조립체(1800S) 안에 제공될 수 있어서, 아암(1710)의 제한되지 않은 쎄타(θ) 회전을 실질적으로 방해하지 않으면서, 위에서 설명된 것과 유사한 방식으로 와이어 또는 다른 적절한 케이블, 튜브등이 스핀들 조립체(1800S)를 통하여 아암(1710)으로 가압될 수 있다.

도 9a, 도 9b 및 도 10 을 참조하면, 아암(1900)은 베이스 부재(1960), 하부 하우징(1900L) 및 상부 하우징(1900U)을 구비하는 상부 아암 부분(1901)을 포함할 수 있다. 아암(1900)은 또한 이동 프레임(1910T) 및 단부 작동체(1905)를 포함할 수도 있다. 베이스 부재(1960)는 예를 들어 구동부(1800)의 외측 구동 샤프트(211)에 고정되게 결합되도록 구성됨으로써 외측 구동 샤프트(211)가 회전하면 베이스 부재(1960)가 그것과 함께 회전한다. 베이스 부재(1960)는 기계적인 고정부(fastener)를 통하는 것과 같은 임의의 적절한 방식으로 외측 구동 샤프트(211)에 결합될 수 있다. 이동 프레임(1910T)은 임의의 적절한 방식으로 베이스 부재(1960)에 장착될 수 있어서, 이동 프레임(1910T)은 베이스 부재(1960)에 고정된다. 예를 들어, 이동 프레임(1910T)은 하나 이상의 안내 레일(1910A,1910B)들을 구비할 수 있으며, 여기에서 각각의 레일은 각각의 단부에서 개별의 단부 플레이트(1900E1,1900E2)에 임의의 적절한 방식으로 결합된다. 하나 이상의 안내 부재(1930A,1930B,1930C,1930D)들은 각각의 안내 레일(1910A,1910B)에 미끄러질 수 있게 결합될 수 있다. 각각의 안내 레일 및/또는 단부 플레이트(1900E1,1900E2)들은 개별적인 안내 레일(1910A,1910B)들을 따라서 안내 부재(1930A,1930B,1930C,1930D)들의 미끄럼 움직임과 실질적으로 간섭하지 않으면서 이동 프레임(1910T)을 베이스 부재(1960)에 결합시키도록 장착 브래킷 또는 다른 적절한 장착 특징부를 구비할 수 있다. 상부 및 하부 하우징(1900U,1900L)들은 단부 플레이트(1900E1, 1900E2), 베이스 부재(1960)들중 하나 이상 및 서로에 대하여 장착될 수 있어서, 단부 플레이트(1900E1,1900E2)와 결합되어, 안내 레일(1910A,1910B), 안내 부재(1930A-1930D) 및 아암 연장/수축 구동 구성 요소(이후에 설명됨)를 실질적으로 감싸거나 하우징한다. 이해될 수 있는 바로서, 상부 및 하부 하우징(1900U,1900L)들은, 아암(1900)에 조립되었을 때 슬릿(1999)이 상부와 하부 하우징(1900U,1900L) 사이에 형성되어 단부 작동체(1905)와 안내 부재(1930A-1930D) 사이의 연결을 허용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 연결 부재(1905C)는 슬릿(1999)을 통해 연장되고 (이후에 설명되는 바와 같이) 단부 작동체(1905)를 안내 부재(1930A-1930D)에 연결시킬 수 있어서, 레일(1910A,1910B)을 따른 안내 부재(1930A-1930D)들의 움직임은 단부 작동체(1905)가 반경 방향 축(R)을 따라서 연장 및 수축되게 한다 (도 7a).

도 10 을 참조하면, 안내 부재들은 임의의 적절한 방식으로 구동부(1800)의 내측 구동 샤프트(212)에 의해 구동될 수 있다. 예를 들어, 구동 풀리(drive pulley, 1920C)는 내측 구동 샤프트(212)에 장착될 수 있어서, 내측 구동 샤프트(212)가 회전하면 풀리(1920C)가 그것과 함께 회전한다. 안내 레일(1910A,1910B)들중 하나 이상은 개별적인 레일(1910A,1910B)의 대향하는 단부들상에 위치된 안내 풀리(1920A,1920B)들을 구비할 수 있다. 주목되어야 하는 바로서, 안내 풀리(1920A,1920B)들이 오직 도 10 에 있는 안내 레일(1910B)상에만 도시되었지만, 다른 양상에서 안내 풀리들은 안내 레일(1910A)상에 위치될 수도 있다. 벨트, 밴드(band), 와이어 등과 같은 하나 이상의 적절한 트랜스미션 부재(2010)들은 구동 풀리(1920C) 및 안내 풀리(1920A,1920B)들 각각의 둘레에 경로를 가질 수 있다. 하나 이상의 안내 부재들로서, 이러한 예에서 안내 부재(1930A,1930B) 및 연결 부재(1905C)는 트랜스미션 부재(2010)에 고정되게 연결될 수 있어서, 구동 풀리(1920C)가 회전하면 트랜스미션 부재는 안내 풀리(1920A,1920B) 사이에서 선형으로 움직이게 된다. 안내 풀리(1920A,1920B) 사이의 트랜스미션 부재(2010)의 선형 움직임은 단부 작동체가 반경 방향 축(R)을 따라서 연장 및 수축되게 하는데, 이것은 예를 들어 트랜스미션 부재(2010)와 하나 이상의 안내 부재(1930A,1930B)와 연결 부재(1905C) 사이의 고정된 결합 때문이다. 일 양상에서, 주목되어야 하는 바로서, 임의의 적절한 밀봉 부재들이 슬릿(1999)에 제공될 수 있어서, 임의의 입자들이 슬릿(1999)을 나가서 아암(1900)이 작동하는 챔버 안으로 들어가는 것을 실질적으로 방지한다. 다른 양상에서, 진공 튜브들 또는 다른 공기 순환/입자 제거 장치가 아암(1900) 안에 제공될 수 있는데, 이것은 예를 들어 아암(1900) 안의 트랜스미션 및 풀리들에 의해 발생될 수 있는 임의의 입자들을 포착하고 제거하기 위한 것이다.

단부 작동체(1905)는 임의의 적절한 단부 작동체일 수 있으며, 예를 들어, 능동 또는 수동 파지 작용이 있는, 가장자리 파지 단부 작동체(edge grip end effector) 또는 저부 파지 단부 작동체와 같은 것이다. 일 양상에서 단부 작동체(1905)는 베이스 부분(1905B) 및 파지 부분(1905G)을 구비한다. 베이스 부분(1905B)은 하나 또는 그 이상의 연결 부재(1905)들에 결합될 수 있다 (하나의 예에서, 도시된 하나의 연결 부재는 베이스 부분(1905B)의 각각의 측방향 측부(1905BS)상에 위치된다). 연결 부재(1905C)는 안내 부재(1930A-1930B)들에 결합될 수 있어서 베이스 부분(1905B)은 이동 프레임(1910T)에 의해 안정되게 유지된다. 단부 작동체(1905)의 파지 부분(1905G)은 이러한 예에서 가장자리 파지 단부 작동체로서 도시되어 있지만, 위에서 지적된 바와 같이 다른 양상에서 파지 부분은 기판(S)을 지지하고 파지하기 위한 임의의 적절한 구성을 가질 수 있다. 하나의 양상에서, 파지 부분(1905G)은 베이스 부분(1905B)에 제거 가능하게 장착될 수 있는 반면에, 다른 양상에서 파지 부분(1905G)은 베이스 부분(1905B)을 가진 일체형 단일 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어 능동 파지를 제어하거나 또는 단부 작동체(1905)상에 위치된 기판 센서들의 작동을 위해서, 전기적 연결, 공압 연결, 진공 연결, 광학 연결 또는 다른 연결들이 소망되는 경우에, 와이어, 튜브, 케이블등이 스핀들(1800S)을 통하여 단부 작동체로의 연결을 위한 실질적으로 유연성이 있는 통로(1950) 안으로 경로를 정할 수 있으며, 여기에서 유연성 통로(1950)는 굽혀지거나 또는 그렇지 않으면 형상을 변화시키도록 구성되어 아암(1900) 안에서 유연성 통로의 바인딩(binding) 없이 단부 작동체의 연장 및 수축을 허용한다.

주목되어야 하는 바로서, 아암(1900)이 위에서는 연장부(예를 들어 베이스 부재 및 단일 미끄럼 부재)의 "단일 단계(single stage)"를 가지는 것으로서 설명되었지만, 다른 양상에서 아암(1900)은 도 9c 에 도시된 바와 같이 "다중 단계"를 구비할 수 있다. 예를 들어, 아암은 상부 아암 부분(1901)을 구비할 수 있다. 하나 또는 그 이상의 중간 아암 섹션(1903)은 위에서 단부 작동체(1905)와 관련하여 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 상부 아암 부분(1901)에 미끄럼 장착될 수 있다. 단부 작동체를 상부 아암 부분(1901)에 장착시키도록 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로, 단부 작동체(1905)는 예를 들어 아암이 연장될 때, 최말단의 중간 아암 섹션(1903)에 미끄러질 수 있게 장착될 수 있다. 이해될 수 있는 바와 같이, 상부 아암 부분(1901)에 대한 임의의 적절한 수의 중간 아암 섹션들 및 단부 작동체 모두의 연장을 통하여 단부 작동체(1905)의 연장을 일으키기 위한 임의의 적절한 트랜스미션 시스템이 아암(1900)에 포함될 수 있다. 다른 양상에서, 운반 장치는 다수의 아암들 또는 기판 홀더(substrate holder)들을 가질 수 있는데, 예를 들어, 아래에서 설명된 것과 유사한 방식으로 하나가 다른 것의 위에 적층된 아암/기판 홀더와 같은 것으로서, 그것에서는 구동 시스템의 개별 구동 샤프트에 의해 각각의 아암이 구동된다 (예를 들어, 연장 및 수축된다). 다수 아암/기판 홀더들은 동일한 방향 또는 반대 방향으로 연장되도록 구성될 수 있다.

이제 도 11a 내지 도 11c 를 참조하면, 고용량 운반 장치(2100)가 개시된 실시예의 다른 양상에 따라서 도시되어 있다. 운반 장치(2100)는 다르게 지적되지 않는 한 운반 장치(1700)와 실질적으로 유사할 수 있다. 예를 들어, 아암(10)은 아암(1710)과 실질적으로 유사하며 베이스 부재(미도시), 하부 하우징(2900L), 상부 하우징(2900U), 이동 프레임(2910T) 및 단부 작동체(2905)를 구비한다. 위에서 설명된 바와 같이, 베이스 부재는 예를 들어 구동 시스템(2720)의 외측 구동 샤프트(211)(도 12a 내지 도 12c)에 고정되게 결합되도록 구성됨으로써, 외측 구동 샤프트(211)가 회전하면 베이스 부재가 그것과 함께 회전한다. 베이스 부재는 기계적 고정구와 같이 임의의 적절한 방식으로 외측 구동 샤프트(211)에 결합될 수 있다. (단부(2900E1,2900E2)를 구비하는) 이동 프레임(2910T)은 이동 프레임(1910T)에 실질적으로 유사할 수 있으며, 임의의 적절한 방식으로 베이스 부재에 장착될 수 있어서 이동 프레임(2910T)이 베이스 부재에 고정된다. 단부 작동체(2905)는 베이스 부분(2905B) 및 파지 부분(2905G)을 구비하며, 이들은 위에서 설명된 단부 작동체(1905)의 베이스 부분(1905) 및 파지 부분(1905G)과 실질적으로 유사하다. 단부 작동체(2905)는 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 연결 부재(2905G)를 통하여 이동 프레임의 안내 부재(2999)들에 연결될 수 있어서, 단부 작동체는 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 반경 방향 축(R)을 따라서 연장 및 수축된다. 예를 들어, 슬릿(2905C)은 예를 들어 아암(2710) 안에 있는 풀리 및 트랜스미션들에 의해 발생된 입자들이 슬릿을 나가서 아암(2710)이 작동하는 제어된 환경 안으로 들어가는 것을 방지하도록 구성된다.

이러한 양상에서, 운반 장치(2100)는 제어된 대기 안에서 작동하도록 구성될 수 있어서, 아암(2710)이 작동하는 제어된 밀봉 환경(SE)이 예를 들어 구동 시스템(2720)의 내부에 있는, 예를 들어, 대기 환경(ATM)으로부터 밀봉된다 (그리고, 예를 들어 구동 시스템이 위치하는 환경으로부터 밀봉된다). 구동 시스템(2720)은 구동 시스템(2720)의 내부로부터 제어된 대기를 밀봉시키도록 적절한 밀봉을 구비할 수 있다. 예를 들어, 구동 시스템(2720)이 섀시(2840), 저부(2840B), Z-구동부(2823), 볼 스크류(2821), 볼 스크류 너트(2822), 볼 스크류 지지부(2820) 및, 스핀들 지지 튜브(2830A) 및 Z-축 운반부(2830B)을 구비하는 스핀들 조립체(2800S)를 포함한다는 점에서, 구동 시스템(2720)은 위에서 설명된 구동 시스템(1720)과 실질적으로 유사할 수 있다. 이해될 수 있는 바로서, 간극(G)이 스핀들 지지 튜브(2830A)와 플랜지(2810)(이것은 플랜지(1810)와 실질적으로 유사할 수 있다) 사이에 존재할 수 있어서 스핀들 조립체(2800S)가 Z 축을 따라서 구동되는 것을 허용한다. 이러한 간극(G)을 밀봉하도록, 벨로우즈와 같은 임의의 적절한 유연성 밀봉 부재(2610)가 제공될 수 있어서, 유연성 밀봉 부재(2610)의 일 단부는 예를 들어 플랜지(2810)에 밀봉되게 고정되는 반면에, 유연성 밀봉 부재(2610)의 다른 단부는 예를 들어 스핀들 지지 튜브(2830A) 및 Z 축 운반부(2830B)중 하나 이상에 밀봉되게 고정된다. (위에서 설명된 밀봉(500A,500B)과 실질적으로 유사할 수 있는) 적절한 밀봉(2600)들은 도 5 와 관련하여 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 구동 샤프트(211,212)들 사이에 그리고 외측 구동 샤프트(211)와 모터 하우징(804H)(도 5) 사이에 배치될 수도 있다. 그와 같은 것으로서, 구동 시스템 안의 대기 환경(ATM)으로부터 구동 시스템의 출력측상의 밀봉 제어 환경(SE)을 밀봉되게 격리시키도록 외측 구동 샤프트(211)와 내측 구동 샤프트(212) 사이 및 조화 구동부와 하우징(840H) 사이에 대기 방벽이 형성된다. 단부 작동체로의 연결을 위하여 와이어, 튜브, 케이블등이 통과되는 예를 들어 내측 구동 샤프트(212)를 통한 통로는 (도 4 와 관련하여 위에서 설명된) 격리 와이어 피드쓰루(590)를 이용하여 밀봉될 수 있으며, 이것은 예를 들어 와이어, 튜브, 케이블등의 손상 없이 아암이 회전하는 것을 허용할 수 있다.

도 13a 내지 도 13c 를 참조하면, 다른 고용량 운반 장치(5300)가 개시된 실시예의 양상에 따라서 도시되어 있다. 이러한 예에서, 운반 장치는 구동 섹션(5300D) 및 아암 섹션(5300A)을 구비한다. 아암 섹션은 길이 방향으로 연장된 베이스 부재(5310) 및 하나 이상의 기판 홀더(5320,5322)들을 구비한다. 하나 이상의 기판 홀더는 아래에서 보다 상세하게 설명될 방식으로 연장 및 수축(R)의 방향으로 (도 14a 및 도 14b 참조) 베이스 부재의 길이의 적어도 일부를 따라서 이동하도록 구성된다. 구동 섹션(5300D)은 동일축 구동 샤프트 조립체(5371)를 구비하는 동일축 구동 시스템을 구비하는데, 여기에서 동일축 구동 샤프트 조립체(5371)의 각각의 구동 샤프트는 이하에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이 하나 이상의 기판 홀더(5320,5322)들 각각 및 베이스 부재(5310)의 개별적인 하나에 임의의 적절한 방식으로 결합된다.

도 13b 및 도 15 를 참조하면, 구동 섹션(5300D)은 예를 들어 도 12c 와 관련하여 위에서 설명된 섀시(2840)와 실질적으로 유사한 섀시(5370)를 구비한다. 이러한 양상에서, 구동부는 출력 샤프트들이 구동부의 고정자들에 의해 직접 구동되는 직접 구동부로서 구성된다. 동일축 스핀들 조립체의 적어도 일부는 도 12c 와 관련하여 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 섀시(5370) 안에 위치될 수 있으며, 여기에서 스핀들 조립체는 스핀들 지지 튜브(5530A) 및 Z 축 운반부(5530B)를 구비한다. Z 축 운반부(5530B)는 Z 축 구동부(2823)와 관련하여 위에서 설명된 바와 같이 임의의 적절한 방식으로 임의의 적절한 Z 축 구동부에 결합될 수 있다. Z 축 구동부(2823)는 예를 들어 동일축 구동 샤프트 조립체(5371)의 회전축(5599)(도 15 참조)에 실질적으로 평행하고 실질적으로 그것을 따른 방향으로 아암 조립체(5300A)를 움직이도록, 섀시(5370)에 대하여 스핀들 조립체를 움직이도록 구성된다. 이해될 수 있는 바로서, 간극(G)이 스핀들 지지 튜브(5530A)와 플랜지(2810) 사이에 존재할 수 있어서 스핀들 조립체가 Z 축을 따라서 구동되는 것을 허용한다. 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로, 벨로우즈와 같은 임의의 적절한 유연성 밀봉 부재(2610)가 이러한 간극(G)을 밀봉하도록 제공될 수 있어서, 유연성 밀봉 부재(2610)의 일 단부는 예를 들어 플랜지(2810)에 밀봉되게 고정되는 반면에, 유연성 밀봉 부재(2610)의 다른 단부는 예를 들어 스핀들 지지 튜브(5530A) 및 Z 축 운반부(5530B)중 하나 이상에 밀봉 고정된다. 벨로우즈(2610)는 (아래에 설명되는 바와 같이) 구동부를 밀봉시키도록 (예를 들어, 구동부에 연결된 아암의 작동 환경을 외부 환경으로부터 밀봉시키도록) 하나 이상의 정적 격리 방벽들과 협동할 수 있다.

하나의 양상에서, 스핀들 지지 튜브(5530A)는 동일축 구동 샤프트 조립체(5371)의 개별적인 구동 샤프트들을 회전 구동하기 위한 하나 이상의 모터들을 하우징하도록 구성된다. 개시된 실시예의 이러한 양상에서, 동일축 구동 샤프트 조립체는 3 개의 구동 샤프트(5511,5512,5513)들을 구비하지만, 다른 양상들에서 동일축 구동 샤프트는 3 개보다 많거나 적은 구동 샤프트들을 가질 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 제 1 구동 모터 또는 상부 구동 모터는 구동 샤프트 조립체의 외측 구동 샤프트(5511)를 구동하도록 구성될 수 있으며 고정자(5560M) 및 회전자(5560R)를 구비한다. 고정자(5560M)는 임의의 적절한 방식으로 스핀들 지지 튜브(5530A) 안에 고정 장착된다. 회전자(5560R)는 임의의 적절한 방식으로 구동 샤프트(5511)에 장착될 수 있어서, 고정자(5560M)가 회전자(5560R)의 움직임/회전을 일으키면, 구동 샤프트(5511)는 회전축(5599) 둘레의 구동 샤프트(5511)의 회전 구동을 위하여 회전자(5560R)와 함께 움직인다. 정적 환경(예를 들어, 진공 등) 격리 방벽과 같은 임의의 적절한 밀봉 부재(5560S)가 고정자(5560M)와 회전자(5560R) 사이에 제공될 수 있으며, 여기에서 밀봉 부재(5560S)는 스핀들 지지 튜브(5530A) 내의 고정자(5560M)를 밀봉하도록 구성되어 스핀들 지지 튜브(5530A)내의 환경으로부터 고정자(5560M)를 격리 또는 분리시킨다 (그리고 이후에 설명되는 바와 같이 아암 조립체들이 작동하는 환경에 대하여 스핀들 지지 튜브의 내부가 개방될 때 아암 조립체가 작동하는 환경으로부터 격리 또는 분리시킨다). 제 2 또는 중간 구동 모터는 구동 샤프트 조립체의 중간 구동 샤프트(5513)를 구동하도록 구성될 수 있고 고정자(5561M) 및 회전자(5561M)를 구비한다. 고정자(5561M)는 임의의 적절한 방식으로 스핀들 지지 튜브(5530A)내에 정지 상태로 장착된다. 회전자(5561R)는 임의의 적절한 방식으로 구동 샤프트(5513)에 장착될 수 있어서, 고정자(5561M)가 회전자(5561R)의 움직임을 일으키면 구동 샤프트(5513)는 회전축(5599) 둘레에 구동 샤프트(5513)를 회전되게 구동시키도록 회전자(5561R)와 함께 움직인다. 정적인 환경 (예를 들어 진공 등) 격리 방벽과 같은 임의의 적절한 밀봉 부재(5561S)가 고정자(5561M)와 회전자(5561R) 사이에 제공될 수 있으며, 여기에서 밀봉 부재(5561S)는 스핀들 지지 튜브(5530A) 안에 고정자(5561M)를 밀봉시키도록 구성되어 스핀들 지지 튜브(5530A)내의 환경으로부터 고정자(5561M)를 분리 또는 격리시킨다 (그리고 이하에 설명되는 바와 같이 아암 조립체가 작동하는 환경에 대하여 스핀들 지지 튜브의 내부가 개방될 때 아암 조립체가 작동하는 환경으로부터 분리 또는 격리시킨다). 제 3 또는 하부 구동 모터는 구동 샤프트 조립체의 내측 구동 샤프트(5512)를 구동하도록 구성될 수 있고 고정자(5562M) 및 회전자(5562R)를 구비한다. 고정자(5562M)는 임의의 적절한 방식으로 스핀들 지지 튜브(5530A) 안에 정지 상태로 장착된다. 회전자(5562R)는 임의의 적절한 방식으로 구동 샤프트(5512)에 장착될 수 있어서 고정자(5562M)가 회전자(5562R)의 움직임을 일으키면 구동 샤프트(5512)는 회전축(5599) 둘레에서 구동 샤프트(5512)를 회전 구동시키도록 회전자(5562R)와 함께 움직인다. 정적 환경(static environmental)(예를 들어, 진공 등) 격리 방벽과 같은 임의의 적절한 밀봉 부재(5562S)가 고정자(5562M)와 회전자(5562R) 사이에 제공될 수 있으며, 여기에서 밀봉 부재(5562S)는 스핀들 지지 튜브(5530A) 안에 고정자(5562M)를 밀봉하도록 구성되어 고정자(5562M)를 스핀들 지지 튜브(5530A) 안의 환경으로부터 분리 또는 격리시킨다 (그리고 이하에 설명되는 바와 같이 아암 조립체가 작동하는 환경에 대하여 스핀들 지지 튜브의 내부가 개방될 때 아암 조립체가 작동하는 환경으로부터 분리 또는 격리시킨다). 이해될 수 있는 바로서, 운반부(5300)가 대기 환경에서 이용되는 경우에, 밀봉 부재(5560S,5561S,5562S)들이 제공될 수 있거나 또는 제공되지 않을 수 있다. 일 양상에서, 스핀들 지지 튜브(5530A)는 단일의 일체형 구조를 가질 수 있다는 점이 주목된다. 다른 양상에서, 스핀들 지지 튜브(5530A)는 분리된 적층 가능 하우징 부재들 또는 모듈들(예를 들어, 각각의 모터에 대한 하나의 하우징 부재 또는 모듈)로 구성될 수 있으며, 여기에서 하우징 부재들은 서로 모듈 방식으로 결합될 수 있어서 임의의 적절한 수의 모터들을 가지는 스핀들 지지 튜브를 형성한다.

구동 샤프트들은 임의의 적절한 방식으로 스핀들 지지 튜브(5530A) 안에 지지될 수 있어서, 개별의 구동 샤프트(5511,5512,5513)들에 부착된 회전자(5560R,5561R,5562R)들은 개별의 고정자(5560M,5561M,5562M)와 상호 작용하도록 위치된다. 일 양상에서 각각의 구동 샤프트(5511,5512,5513)는 임의의 적절한 베어링들에 의해 스핀들 지지 튜브(5530A) 안에 지지될 수 있다. 예를 들어, 외측 구동 샤프트(5511)는 스핀들 지지 튜브(5530A)의 상부를 향하여 배치된 하나 이상의 적절한 베어링(5550A)에 의해 지지될 수 있다 (즉, 동일 중심으로 그리고 축방향으로 지지될 수 있다). 중간 구동 샤프트(5513)는 스핀들 지지 튜브(5530A)의 중간을 향하여 배치된 하나 이상의 적절한 베어링(5550B)에 의해 지지될 수 있다 (즉, 동일 중심으로 그리고 축방향으로 지지될 수 있다). 내측 샤프트(5512)는 스핀들 지지 튜브(5530A)의 저부를 향하여 배치된 하나 이상의 적절한 베어링(5550C)에 의해 지지될 수 있다 (즉, 동일 중심으로 그리고 축방향으로 지지될 수 있다). 주목되어야 하는 바로서 스핀들 지지 튜브(5530A) 안의 베어링 위치들은 단지 예시적인 것이며, 다른 양상에서 베어링들은 실질적으로 스핀들 지지 튜브(5530A) 안의 임의의 적절한 위치들에 위치될 수 있다. 주목되어야 하는 바로서 베어링들은 진공 환경에서 작동하도록 구성될 수 있다. 정적인 환경 격리 방벽(5560S,5561S,5562S)들은 예를 들어 동적 환경(dynamic environmental)(예를 들어, 진공 등) 밀봉이 없는 것을 허용하며, 그렇지 않다면 밀봉이 동일축 스핀들 조립체(5371)와 스핀들 지지 튜브(5530A) 사이와 구동 샤프트(5511,5512,5513)들 각각의 사이에 위치될 것이다. 구동 섹션(5300D)에서 동적 환경 밀봉이 없는 것은, 예를 들어, 동적 환경 밀봉을 이용하는 운반부보다 우수한 누설 성능을 가진 높은 진공 레벨의 환경에서 운반부(5300)가 이용될 수 있게 한다. 주목되야 하는 바로서, 3 개의 분리된 정적 환경 격리 방벽들이 설명되었지만, 다른 양상에서 스핀들 지지 튜브 안의 환경으로부터 고정자들을 밀봉하도록 단일의 방벽이 제공될 수 있다.

구동 섹션(5300D)은 구동 샤프트(5511,5512,5513)들의 회전을 추적하기 위한 임의의 적절한 센서들을 구비할 수도 있다. 일 양상에서, 구동 샤프트(5511,5512,5513)들중 개별적인 하나의 회전을 감지하기 위하여 적어도 부분적으로 스핀들 지지 튜브(5530A) 안에 있는 적절한 위치들에 임의의 적절한 엔코더(들)(5540A,5540B,5540C)들이 제공될 수 있다.

이제 도 13a 내지 도 14b 및 도 16 내지 도 19 를 참조하면, 아암 조립체(5300A)는 구동 섹션(5300D)에 의해 구동될 수 있다. 예를 들어, 외측 구동 샤프트(5311)는 임의의 적절한 방식으로 베이스 부재(5310)에 결합될 수 있어서, 구동 샤프트(5311)가 회전하면 베이스 부재는 아암 조립체(5300A)의 각도 위치(즉, 세타(θ) 회전)를 변화시키도록 그것과 함께 회전한다. 주목되어야 하는 바로서, 아암 조립체(5300A) 및 구동 섹션(5300D)은 임의의 적절한 방식으로 제한되지 않은 쎄타(θ) 축 회전을 제공하도록 구성될 수 있다. 제 1 또는 상부 구동 풀리(5610) 및 제 2 또는 하부 구동 풀리(5611)는 베이스 부재(5310) 안에 적어도 부분적으로 배치될 수 있고 구동 샤프트 조립체(5371)와 동일축으로 위치될 수 있다. 중간 샤프트(5513)가 임의의 적절한 방식으로 하부 구동 풀리(5611)에 결합될 수 있어서, 중간 샤프트(5513)가 회전하면 하부 구동 풀리(5611)가 그것과 함께 회전한다. 하부 구동 풀리(5611)는 통공을 구비할 수 있는데, 상기 통공은 내측 구동 샤프트(5512)가 하부 구동 풀리(5611)를 통과하여 상부 구동 풀리(5610)에 결합될 수 있게 된 것으로서, 하부 구동 풀리(5611)의 회전은 내측 구동 샤프트(5512) 또는 상부 구동 풀리(5610)에 의해 방해되지 않는다. 이해될 수 있는 바로서, 아암 조립체(5300A)는 동일축 구동 섹션(5300D)과 관련하여 설명되었지만, 아암 조립체(5300A)는 도 4 내지 도 6, 도 8a 내지 도 8c 및 도 12a 내지 도 12c 와 관련하여 위에서 설명된 조화 구동 섹션 및 동일축 구동 섹션들과 유사한 방식으로 이용될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 마찬가지로, 도 3, 도 7a, 도 7b 및 도 9a 내지 도 11c 와 관련하여 위에서 설명된 아암 조립체들은 구동 샤프트들과 아암 조립체들 사이의 적절한 연결을 통하여 동일축 구동 섹션(5300D)과 함께 이용될 수 있다.

도 10 과 관련하여 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로, 공전 풀리(idler pulley, 5720,5721)들은 베이스 부재(5310)의 제 1 단부에 위치될 수 있고, 공전 풀리(5722,2723)들은 베이스 부재(5310)의 실질적으로 대향하는 제 2 단부에 위치될 수 있다. 공전 풀리(5720,5723)들은 하부 구동 풀리(5611)와 같은 평면내에 배치됨으로써, 임의의 적절한 트랜스미션(5920)(예를 들어, 벨트, 밴드 등)은 연장 및 수축의 축(R)을 따라서 예를 들어 기판 홀더(5320)의 연장 및 수축을 구동하도록 풀리들 주위에 배치될 수 있다. 예를 들어, 공전 풀리(5720, 5723)들 사이에서 연장되는 트랜스미션(5920)의 일부가 연장 및 수축의 축(R)에 실질적으로 평행하도록, 공전 풀리(5720,5723)들이 배치될 수 있다. 결합 부재(5910)는 이하에서 설명되는 바와 같이 트랜스미션(5920)을 기판 홀더(5320)에 결합시킬 수 있어서, 구동 풀리(5611)의 회전은 연장 및 수축의 방향(R)으로 결합 부재(5910)의 선형 움직임을 일으키며, 이것은 다시 기판 홀더(5320)가 연장 및 수축의 축(R)을 따라서 움직이게 한다. 공전 풀리(5721, 5722)들은 상부 구동 풀리(5610)와 동일한 평면내에 배치될 수 있어서, 임의의 적절한 트랜스미션(5921)(예를 들어, 벨트, 밴드 등)은 예를 들어 연장 및 수축의 축(R)을 따라서 기판 홀더(5322)의 연장 및 수축을 구동하도록 풀리들의 둘레에 배치될 수 있다. 예를 들어, 공전 풀리(5721, 5722)들 사이에 연장되는 트랜스미션(5921)의 일부가 연장 및 수축의 축(R)에 실질적으로 평행하도록 공전 풀리(5721,5722)들이 배치될 수 있다. 결합 부재(5911)는 이하에서 설명되는 바와 같이 트랜스미션(5921)을 기판 홀더(5322)에 결합시킬 수 있어서, 구동 풀리(5610)의 회전은 연장 및 수축의 방향(R)으로 결합 부재(5911)의 선형 움직임을 일으키며, 이것은 다시 연장 및 수축의 축(R)을 따라서 기판 홀더(5322)가 움직이게 한다.

이해될 수 있는 바로서, 작동시에 각각의 기판 홀더(5320,5322)는 기판 홀더(5320,5322)들의 다른 것(들)과 독립적으로 연장 또는 수축될 수 있어서, 하나 이상의 기판 홀더(5320, 5322)들이 개별적인 구동 샤프트(5512,5513)의 회전을 통하여 기판을 집어올리고/배치하도록 동시에 연장될 수 있는 반면에, 베이스 부재(5310)를 위한 구동 샤프트(5511)는 실질적으로 정지 상태로 유지된다. 아암 조립체는 예를 들어 실질적으로 동일한 속도에서 동일한 방향으로 구동 샤프트(5511,5512,5513)를 회전시킴으로써 축(5599) 둘레에서 단일체로서 회전될 수 있다.

위에서 설명된 바와 같이, 아암 조립체(5300A)의 베이스 부재((5310)는 길이 방향으로 신장되며 튜브와 같은 구조체를 형성하여 그 안에 구동 풀리(5610,5611), 공전 풀리(5720-5723) 및 트랜스미션(5920,5921)들이 적어도 부분적으로 감싸인다. 주목되어야 하는 바로서, 베이스 부재(5310)의 단부들은 튜브의 단부들을 폐쇄시키는 캡(미도시) 또는 다른 구조체를 구비할 수 있어서, 풀리 및 트랜스미션으로부터 발생되는 그 어떤 입자라도 베이스 부재(5310)를 빠져나가서 아암 조립체(5300A)가 작동하는 환경으로 진입하는 것을 실질적으로 방지한다. 베이스 부재는 하나 이상의 적절한 트랙 또는 레일(5710T,5702T, 5703T, 5704T)들을 구비할 수 있으며, 이들은 베이스 부재(5310)를 따라서 길이 방향으로 연장되고 기판 홀더(5320,5322)들의 반경 방향 움직임을 지지 및 안내하기 위한 임의의 적절한 구성을 가진다. 일 양상에서, 트랙들은 베이스 부재(5310)를 가진 단일의 일체형 구조로 형성될 수 있는 반면에, 다른 양상에서 베이스 트랙들은 임의의 적절한 방식으로 베이스 부재(5310)에 고정될 수 있다.

기판 홀더(5320,5322)들은 임의의 적절한 방식으로 하나가 다른 것의 위에 적층될 수 있다. 예를 들어, 하부 기판 홀더(5322)는 임의의 적절한 형상 및 크기를 가진 베이스 부재(5322B) 및 베이스 부재(5322B)로부터 연장되는 하나 이상의 기판 지지부들 또는 핑거(5323)들을 구비할 수 있다. 일 양상에서 하나 이상의 기판 지지부들은 기판(S2)을 유지하기 위한 임의의 적절한 구성을 가질 수 있다. 하나 이상의 기판 지지부(5323)들은 근접한 단부에서 베이스 부재(5322B)에 결합될 수 있어서, 말단 단부는 베이스 부재(5322B)로부터 외팔보(cantilever)로 이루어진다. 일 양상에서 하나 이상의 기판 지지부(5323)들은 기판(S2)을 수동적으로(passively) 파지하도록 구성될 수 있는 반면에, 다른 양상에서 하나 이상의 기판 지지부(5323)들은 기판(S2)을 능동적으로(actively) 파지하도록 구성될 수 있다. 하부 기판 홀더(5322)의 베이스 부재(5322)는 하나 이상의 안내 부재(5703R, 5704R) 및 연장 부재(5322E)를 포함할 수 있다. 일 양상에서 안내 부재(5703R,5704R)들은 베이스 부재(5322B)를 가진 단일의 구조로 형성될 수 있는 반면에, 다른 양상에서 안내 부재(5703R, 5704R)들은 임의의 적절한 방식으로 베이스 부재(5322B)에 고정될 수 있다. 안내 부재(5703R,5704R)들은 개별의 트랙(5703R, 5704R)들과 계면(interface)을 이루도록 구성됨으로써, 안내 부재(5703R,5704R)들이 트랙(5703T,5704T)들을 따라 미끄러져서 기판 홀더(5322)의 반경 방향 변위를 허용한다. 기판 홀더(5322)가 베이스 부재(5310)상에 안정되게 유지되도록 안내 부재(5703R,5704R)가 구성될 수 있어서, 베이스 부재에 대한 기판 홀더(5322)의 회전 및/또는 기울임(tipping)이 실질적으로 존재하지 않는다. 주목되어야 하는 바로서 트랙들 및 안내 부재들은 임의의 적절한 재료로 구성됨으로써 트랙들과 안내 부재들 사이의 입자 발생 및 마찰이 최소화된다. 연장 부재(5322E)는 베이스 부재(5322B)로부터 연장되어 임의의 적절한 방식으로 결합 부재(5911)를 통하여 기판 홀더(5322)를 트랜스미션(5921)에 결합시킴으로써, 구동 풀리(5610)의 회전은 연장 및 수축의 축(R)을 따라서 기판 홀더(5322)의 연장 및 수축을 일으킨다.

기판 홀더(5320)는 임의의 적절한 형상 및 크기를 가진 베이스 부재(5320B) 및 하나 이상의 기판 지지부 또는 핑거(5323)를 구비한다. (기판 홀더(5322)와 관련하여 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한) 기판 지지부(5323)들은 기판 홀더(5322)와 관련하여 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 베이스 부재(5320B)에 연결될 수 있다. 기판 홀더(5320,5322)들의 적층된 구성을 허용하도록, 일 양상에서 기판 홀더(5320)의 베이스 부재(5320B)는 기판 홀더(5322)의 둘레에서 연장되거나 그것을 감싸도록 구성됨으로써, 기판 홀더(5322)는 베이스 부재(5320B)에 의해 형성된 통공을 통해 적어도 부분적으로 통과한다. 예를 들어, 기판 홀더(5320)의 베이스 부재(5320B)는 상부 부재(5320E)를 구비하며, 상부 부재로부터 기판 지지부(5323)들이 연장된다. 제 1 스페이서 부재(spacer member, 5320A1)는 상부 부분(5320E)의 제 1 측에 고정된다. 제 2 스페이서 부재(5320A2)는 상부 부재(5320E)의 대향하는 제 2 측에 고정된다. 제 1 및 제 2 스페이서 부재(5320A1,5320A2)들은 서로로부터 임의의 적절한 거리(X)로 이격될 수 있어서 이들은 하부 기판 홀더(5322)의 베이스 부재(5322B)에 걸터 있게(straddle) 된다. 제 1 하부 부재(5320B1)는 제 1 단부에서 제 1 스페이서 부재(5320A1)에 고정되고 베이스 부재(5310)를 향해 연장된다. (안내 부재(5703R, 5704R)와 실질적으로 유사한) 안내 부재(5701R)는 하부 기판 홀더(5322)와 관련하여 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 베이스 부재(5310)의 개별적인 트랙(5701T)과 계면(interface)를 이루도록 제 1 하부 부재(5320B1)의 대향하는 제 2 단부에 배치된다. 연장 부재(5322E)와 실질적으로 유사한 연장 부재(5320E)는 임의의 적절한 방식으로 결합 부재(5910)를 통해 기판 홀더(5320)를 트랜스미션(5920)에 결합시키도록 제 1 하부 부재의 제 2 단부에 고정될 수 있어서, 구동 풀리(5611)의 회전은 연장 및 수축의 축(R)을 따라서 기판 홀더(5320)의 연장 및 수축을 일으킨다. 제 2 하부 부재(5320B2)는 제 1 단부에서 제 2 스페이서 부재(5320A2)에 고정되며 베이스 부재(5310)를 향하여 연장된다. (안내 부재(5703R, 5704R)와 실질적으로 유사한) 안내 부재(5702R)는 하부 기판 홀더(5322)에 대하여 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 베이스 부재(5310)의 개별적인 트랙(5702T)들과 계면(interface)를 이루도록 제 2 하부 부재(5320B2)의 대향하는 제 2 단부에 배치된다. 이해될 수 있는 바로서, 상부 부재(5320E), 스페이서 부재(5320A1, 5320A2) 및 하부 부재(5320B1, 5320B2)는 통공을 형성하고, 그 통공을 통하여 기판 홀더(5322)는 실질적으로 방해되지 않은 방식으로 적어도 부분적으로 통과된다. 아암 조립체(5300A)의 기판 홀더들이 같은 방향에서 연장되는 것으로 설명되었지만, 다른 양상에서 기판 홀더들이 실질적으로 대향의 방향들에서 연장될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.

이제 도 20 을 참조하면, 일 양상에서 베이스 부재(5310)는 밀봉 부재(5380-5383)들을 포함할 수 있으며, 밀봉 부재들은 기판 홀더(5320',5322')들과 협동하여 트랙들 및 안내 부재들에 의해 발생된 입자들이 아암 조립체가 작동하는 환경으로 진입하는 것을 실질적으로 방지하기 위한 미로 밀봉(labryinth seal)을 형성한다. 기판 홀더(5320',5322') 및 베이스 부재(5310')는 다르게 지적된 점을 제외하고는 위에서 설명된 기판 홀더(5320,5322) 및 베이스 부재(5310)와 실질적으로 유사할 수 있다. 이러한 양상에서 트랙(5701T-5704T)들은 도 16 및 도 17 과 관련하여 위에서 설명된 바와 같이 베이스 부재의 상부에 있기 보다는 베이스 부재(5310')의 측부상에 배치된다. 기판 지지부(5322')는 연결 부재(5392,5393)들을 구비하며, 연결 부재들은 기판 지지부(5322')로부터 연장되고 베이스 부재(5310')의 측부에 걸터 있게 된다. 각각의 연결 부재(5392,5393)들은 베이스 부재(5322')의 베이스(5322B)로부터 멀어지는 방향으로 연장된 제 1 부분(5393D)을 구비한다. 제 2 부분(5393H)은 베이스(5322B)에 대향하는 제 1 부분(5393D)의 단부로부터 연장된다. 제 2 부분(5393H)은 제 1 부분(5393D)으로부터 이탈되게 연장되며, 이것은 베이스(5322B)에 실질적으로 평행하고 베이스 부재(5310')를 향한다. 제 3 부분(5393U)은 제 2 부분(5393H)으로부터 베이스(5322B)를 향하여 연장됨으로써 제 3 부분(5393U), 제 2 부분(5393H) 및 제 1 부분(5393D)은 포켓 영역 또는 오목 영역(5393R)을 형성한다. 안내 부재(5703R, 5704R)들은 안내 부재(5703R, 5704R)들과 개별의 트랙(2703T, 5704T)들 사이의 계면(interface)을 통해 기판 지지부(5322')를 베이스 부재(5310')에 미끄러질 수 있게 결합시키도록 제 3 부분(5393U)들의 개별적인 것들에 고정된다. 이해될 수 있는 바로서, 연결 부재(5392,5393)들중 적어도 하나는 연장 부재(5322E')를 구비하는데, 연장 부재는 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 트랜스미션(5921)을 기판 홀더(5322')에 결합시키도록 결합 부재(5911)에 결합된다. 밀봉 부재(5381,5382)들은 예를 들어 베이스 부재(5310')의 표면(5310T)에 장착될 수 있고 실질적으로 "T" 형상의 구성을 가지며, 상기 U 형상의 구성은 베이스 부재(5310')로부터, 트랙(5703T, 5704T)들중 개별적인 하나, 안내 부재(5703R, 5704R) 및 제 3 부분(5393U) 둘레 및 개별적인 요부(5393R)로 연장되는 것으로서, 개별적인 연결 부재(5392,5393)와 함께 미로 유형의 밀봉을 실질적으로 형성한다. 연결 부재(5392,5393) 및 밀봉 부재(5381,5382)들의 구성은 예시적인 것이며 다른 양상에서 연결 부재들 및 밀봉 부재들은 임의의 적절한 구성들 및 형상들을 가질 수 있다.

기판 지지부(5320')는 연결 부재(5390,5391)들을 포함하며, 연결 부재들은 기판 지지부(5322')에 대하여 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 기판 지지부(5320')로부터 연장되고 베이스 부재(5310')의 측부에 걸터 있게 된다. 각각의 연결 부재(5390, 5391)는 베이스 부재(5320')의 하부 부재(5320B1, 5320B2)들중 개별의 하나로부터 이탈되는 방향으로 연장된 제 1 부분(5390D)을 구비한다. 제 2 부분(5390H)은 개별의 하부 부재(5320B1, 5320B2)에 대향하는 제 1 부분(5390D)의 단부로부터 연장된다. 제 2 부분(5390H)은 제 1 부분(5390D)으로부터 이탈되게 연장되는데, 이것은 개별의 하부 부재(5320B1, 5320B2)에 실질적으로 평행하고 베이스 부재(5310')를 향하여 연장된다. 제 3 부분(5390U)은 제 2 부분(5390H)으로부터 개별의 하부 부재(5320B1, 5320B2)를 향하여 연장됨으로써, 제 3 부분(5390U), 제 2 부분(5390H) 및 제 1 부분(5390D)은 포켓 또는 오목한 영역(5390R)을 형성한다. 안내 부재(5710R, 5702R)들은 안내 부재(5701R, 5702R)와 개별의 트랙(2710T, 5702T)들 사이의 계면(interface)을 통해 기판 지지부(5320')를 베이스 부재(5310')에 미끄러질 수 있게 결합시키도록 제 3 부분(5390U)들의 개별적인 하나에 고정된다. 이해될 수 있는 바로서, 연결 부재(5390, 5391)들중 적어도 하나는 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 트랜스미션(5920)을 기판 홀더(5320')에 결합시키도록 결합 부재(5910)에 결합된 연장 부재(5320')를 포함한다. 밀봉 부재(5380, 5383)들은 예를 들어 베이스 부재(5310')의 개별적인 표면(5310T1, 5310T2)들에 장착될 수 있고 실질적으로 "L" 형상 구성을 가지며, 상기 "L" 형상 구성은 베이스 부재(5310')로부터, 트랙(5701T,5702T)들중 개별적인 하나, 안내 부재(5701R, 5702R) 및 제 3 부분(5390)들 둘레에서 개별적인 요부(5390R)로 연장되어, 개별적인 연결 부재(5390,5391)와 함께 미로 유형의 밀봉을 실질적으로 형성한다. 연결 부재(5390,5391) 및 밀봉 부재(5380, 5383)들의 구성은 예시적인 것이며, 다른 양상에서 연결 부재들 및 밀봉 부재들은 임의의 적절한 구성 및 형상들을 가질 수 있다는 점이 이해되어야 한다.

도 21 을 참조하면, 추가적인 밀봉 부재(5383-5386)들은 베이스 부재(5310')에 고정되어 미로 밀봉을 형성할 수 있다. 예를 들어, 밀봉 부재(5385,5386)들은 베이스 부재(5310')로부터 연장되고 실질적으로 "L" 형상 구성을 가지며, L 형상 구성은 트랙(5703T,5704T)들중 개별적인 하나, 안내 부재(5703R, 5704R) 및 연결 부재(5392, 5393)들중 적어도 일부의 아래 및 둘레에서 연장됨으로써, 밀봉 부재(5385, 5386)들중 자유 단부는 개별적인 제 1 부분(5393D)에 실질적으로 평행한 방향에서 그것을 따라서 연장된다. 마찬가지로, 밀봉 부재(5384, 5387)들은 베이스 부재(5310')로부터 연장될 수 있고 실질적으로 "L" 형상의 구성을 가질 수 있으며, L 형상의 구성은 트랙(5701T, 5702T)들중 개별의 하나, 안내 부재(5701R, 5702R) 및 연결 부재(5390, 5391)들의 적어도 일부의 아래에서 그리고 그 둘레에서 연장됨으로써, 밀봉 부재(5384, 5387)들의 자유 단부는 개별적인 제 1 부분(5390D)들에 실질적으로 평행한 방향에서 그것을 따라서 연장된다. 이해될 수 있는 바로서, 밀봉 부재(5384-5387)들의 형상 및 구성은 예시적이며, 밀봉 부재들은 개별적인 연결 부재(5390-5393)들을 가진 미로 밀봉을 형성하도록 임의의 적절한 형상 및 구성을 가질 수 있다.

이해되어야 하는 바로서, 밀봉 부재(5380-5383)들이 기판 홀더(5320', 5322')와 관련하여 설명되었지만, 기판 홀더(5320, 5322)들은 도 20 과 관련하여 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 형상을 가진 다른 연장부 또는 다른 돌출부를 포함할 수 있으며, 이것은 실질적으로 트랙(5701T-5704T) 및 안내 부재(5701R-5704R) 둘레에서 임의의 적절한 밀봉을 형성하도록 베이스(5310)에 장착된 밀봉 부재들과 협동한다.

개시된 실시예의 제 1 양상에 따르면, 로봇 운반 장치가 제공된다. 로봇 운반 장치는 적어도 하나의 조화 모터 조립체를 구비하는 구동 시스템, 적어도 하나의 조화 모터 조립체에 결합된 적어도 하나의 구동 샤프트, 적어도 하나의 구동 샤프트에 장착된 적어도 하나의 로봇 아암으로서, 밀봉 환경 내부에 위치된 로봇 아암 및, 적어도 하나의 대기 격리 밀봉을 구비하며, 대기 격리 밀봉은 구동 시스템의 출력 표면상에 안착되고 대기 방벽을 형성하며, 대기 방벽은 적어도 하나의 구동 샤프트가 대기 방벽을 통해 밀봉 환경으로 연장되고 그리고 적어도 하나의 조화 모터 조립체가 밀봉 환경 외측에 위치되도록 배치되며, 로봇 운반 장치는 고용량 하중 운반 장치(high capacity payload transport apparatus}이다.

개시된 실시예의 제 1 양상에 따르면, 적어도 하나의 조화 모터 조립체의 일부는 적어도 하나의 대기 격리 밀봉을 위한 안착 표면으로서 구성된다.

개시된 실시예의 제 1 양상에 따르면, 대기 격리 밀봉은 액체 자석 밀봉(ferrofluidic seal)이다.

개시된 실시예의 제 1 양상에 따르면, 적어도 하나의 조화 모터 조립체의 출력 부분은 조화 모터 조립체의 입력 부분으로부터 밀봉되게 격리된다.

개시된 실시예의 제 1 양상에 따르면, 적어도 하나의 조화 모터 조립체는 제 1 조화 모터 조립체 및 제 2 조화 모터 조립체를 구비하고, 이들은 선형으로 배치되고 공통의 회전축을 가지며, 적어도 하나의 구동 샤프트는 제 1 및 제 2 동일축 구동 샤프트 조립체를 구비한다. 다른 양상에서, 제 1 및 제 2 조화 모터 조립체들은 적어도 하나의 액체 자석 밀봉이 배치되는 간극을 제공하기 위하여 제 1 및 제 2 구동 샤프트들의 동일 중심(concentricity)을 실질적으로 유지하게끔 구성된다. 다른 양상에서 로봇 운반 장치는 제 1 및 제 2 구동 샤프트들과 동일 중심으로 위치된 제 3 구동 샤프트를 더 구비하고, 제 3 조화 모터 조립체는 제 3 구동 샤프트에 결합된다.

개시된 실시예의 제 1 양상에 따르면, 적어도 하나의 구동 샤프트는 동일축 구동 샤프트 조립체를 통한 와이어들의 통과를 위하여 구성된 피드쓰루(feedthrough)를 구비한다.

개시된 실시예의 제 1 양상에 따르면, 로봇 아암은 미끄럼 단부 작동체 구성을 포함한다.

개시된 실시예의 제 1 양상에 따르면, 구동 시스템은 Z 축 구동 모터를 포함한다.

개시된 실시예의 제 1 양상에 따르면, 로봇 운반 장치는 약 1 킬로그램 내지 약 20 킬로그램의 하중(payload), 약 15 킬로그램 내지 약 20 킬로그램의 하중, 약 15 킬로그램의 하중, 또는 약 20 킬로그램의 하중을 운반하도록 구성된다.

개시된 실시예의 제 2 양상에 따르면, 로봇 운반 장치가 제공된다. 로봇 운반 장치는, 적어도 2 개의 구동 샤프트들과 대응하는 모터 회전자들 및 모터 고정자들을 가진 동일축 구동 스핀들을 구비한 적어도 하나의 모터 조립체를 구비하는 구동 시스템 및, 동일축 스핀들에 장착된 적어도 하나의 선형으로 미끄러지는 운반 아암을 구비하고, 동일축 모터 조립체는 동일축 스핀들을 통해 적어도 하나의 미끄러지는 로봇 아암에 결합되고 적어도 하나의 선형으로 미끄러지는 운반 아암의 움직임을 이루도록 적어도 2 개의 구동 샤프트들을 실질적으로 직접 구동하도록 구성되며, 동일축 구동 스핀들은 밀봉 환경이고, 모터 고정자들 및 모터 회전자들중 적어도 하나는 밀봉 환경 외측에서 격리되고, 동일축 구동 스핀들을 밀봉 환경 안에 밀봉시키는 모든 밀봉들은 정적 밀봉(static seal)이다.

제 2 양상에 따르면, 적어도 하나의 선형으로 미끄러지는 운반 아암은 선형으로 미끄러지는 단부 작동체 구성을 포함한다.

제 2 양상에 따르면, 적어도 하나의 선형으로 미끄러지는 운반 아암은 하나가 다른 것의 위에 적층된 적어도 2 개의 단부 작동체들 및 베이스 부재를 포함하고, 여기에서 각각의 단부 작동체는 적어도 2 개의 단부 작동체들중 다른 하나들과 독립적으로 베이스 부재에 미끄러지게 장착된다.

제 2 양상에 따르면 로봇 운반부는 Z-축 구동 모터를 더 구비한다.

제 2 양상에 따르면 구동 시스템은 밀봉 환경을 유지하는 하우징, 각각의 구동 샤프트에 대한 회전자 및 고정자와, 적어도 하나의 정적 격리 방벽을 포함하고, 고정자, 회전자 및 격리 방벽은 하우징 안에 배치되고 적어도 하나의 고정 격리 방벽은 하우징 안의 밀봉 환경으로부터 고정자들을 밀봉하도록 구성됨으로써, 고정자들은 밀봉 환경 외측에 위치되고 하우징의 내부는 밀봉 환경에 개방된 상태로 유지된다.

개시된 실시예의 제 3 양상에 따르면 기판 프로세싱 장치가 제공된다. 기판 프로세싱 장치는 외부 대기로부터 밀봉된 밀봉 대기를 한정하는 케이싱을 가진 프레임, 프레임에 연결된 기판 운반 장치로서 밀봉 대기안에 밀봉된 적어도 3 개의 구동 샤프트들을 구비하는 3 축 구동 시스템을 포함하는 기판 운반 장치 및, 구동 시스템에 결합 운반 아암을 포함하고, 운반 아암은 베이스 부재 및 고용량 부하를 지지하도록 구성된 적어도 하나의 기판 홀더를 구비하고, 적어도 하나의 기판 홀더는 베이스 부재에 미끄러질 수 있게 장착됨으로써, 적어도 하나의 기판 홀더는 베이스 부재에 대하여 선형으로 미끄러질 수 있고, 운반 아암과 구동 시스템 사이의 결합은 운반 아암의 회전 및 연장을 이루는 적어도 3 개의 구동 샤프트들 각각에 대한 실질적으로 직접적인 구동 결합이다.

제 3 양상에 따르면, 구동 시스템은 동일축 구동 샤프트들을 포함하며, 여기에서 동일축 구동 샤프트들중 하나는 회전 구동축 둘레에서 베이스 부재를 회전시키도록 베이스 부재에 실질적으로 직접 결합되고, 동일축 구동 샤프트들중 다른 하나는 적어도 하나의 기판 홀더의 다른 하나들과 독립적으로 적어도 하나의 기판 홀더의 개별적인 하나의 미끄럼 움직임을 이루도록 적어도 하나의 기판 홀더의 개별적인 하나에 실질적으로 직접 결합된다.

제 3 양상에 따르면 적어도 하나의 기판 홀더는 베이스 부재에 미끄러질 수 있게 결합된 지지부들을 포함하며, 지지부들은 미로 밀봉의 적어도 일부를 형성하도록 구성된다. 다른 양상에서 기판 프로세싱 장치는 베이스 부재에 결합된 차폐 부재(shield member)를 더 포함하고, 차폐 부재는 미로 밀봉의 적어도 일부를 형성하기 위하여 지지부와 계면(interface)을 이루도록 구성된다.

제 3 양상에 따르면 적어도 하나의 기판 홀더는 적층된 구성으로 배치된 적어도 2 개의 기판 홀더들을 포함한다.

여기에 설명된 예시적인 실시예들이 개별적으로 또는 임의의 적절한 조합으로 이용될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 상기의 설명은 오직 실시예들을 예시한 것이라는 점이 이해되어야 한다. 실시예로부터 이탈하지 않으면서 다양한 대안 및 변형들이 당업자에 의해서 안출될 수 있다. 따라서, 본 실시예들은 첨부된 청구항들의 범위에 속하는 모든 그러한 대안, 변형 및 수정예들을 포괄하도록 의도된다.

100. 기판 프로세싱 장치 105. 전방 섹션
110. 밀봉 섹션 115. 기판 유지 카세트
125. 프로세싱 모듈 170. 콘트롤러

Claims

출력 표면을 가진 출력 부분과 입력 부분을 구비한 적어도 하나의 조화 모터 조립체(harmonic motor assembly)를 포함하는 구동 시스템;
적어도 하나의 조화 모터 조립체의 출력 부분에 결합되는 적어도 하나의 구동 샤프트;
적어도 하나의 구동 샤프트에 장착되고 밀봉 환경(sealed environment) 내부에 위치된, 적어도 하나의 로봇 아암; 및,
구동 시스템의 출력 표면상에 안착된 적어도 하나의 대기 격리 밀봉(atmospheric isolation seal)으로서, 상기 출력 표면은 적어도 하나의 구동 샤프트를 지지하고 상기 구동 샤프트에 동력(power)을 제공하고, 상기 대기 격리 밀봉은, 적어도 하나의 구동 샤프트가 대기 방벽(atmospheric barrier)을 통해 밀봉 환경으로 연장되고 적어도 하나의 조화 모터 조립체의 입력 부분이 밀봉 환경 외부에 위치되도록 배치된 대기 방벽(atmospheric barrier)을 형성함으로써, 적어도 하나의 구동 샤프트가 지지되는, 적어도 하나의 조화 모터 조립체의 출력 표면이 적어도 하나의 대기 격리 밀봉에 의하여 적어도 하나의 조화 모터 조립체의 입력 부분으로부터 밀봉 격리되는, 대기 격리 밀봉;을 포함하는 로봇 운반 장치로서,
로봇 운반 장치는 고용량 하중 운반 장치(high capacity payload transport apparatus)인, 로봇 운반 장치.
제 1 항에 있어서,
적어도 하나의 조화 모터 조립체의 일부는 적어도 하나의 대기 격리 밀봉을 위한 안착 표면(seating surface)으로서 구성되는, 로봇 운반 장치.
제 1 항에 있어서,
대기 격리 밀봉은 액체 자석 밀봉(ferrofluidic seal)인, 로봇 운반 장치.
제 1 항에 있어서,
적어도 하나의 조화 모터 조립체의 출력 부분은 조화 모터 조립체의 입력 부분으로부터 밀봉되게 격리되는, 로봇 운반 장치.
제 1 항에 있어서,
적어도 하나의 조화 모터 조립체는 제 1 조화 모터 조립체 및 제 2 조화 모터 조립체를 포함하고, 제 1 조화 모터 조립체 및 제 2 조화 모터 조립체는 선형으로(linearly) 배치되고 공통의 회전축을 가지며, 적어도 하나의 구동 샤프트는 제 1 및 제 2 동일축 구동 샤프트 조립체(coaxial drive shaft assembly)를 구비하는, 로봇 운반 장치.
제 5 항에 있어서,
제 1 조화 모터 조립체 및 제 2 조화 모터 조립체는 적어도 하나의 액체 자석 밀봉이 배치되는 간극을 제공하기 위하여 제 1 구동 샤프트 및 제 2 구동 샤프트의 동일 중심(concentricity)을 실질적으로 유지하도록 구성되는, 로봇 운반 장치.
제 5 항에 있어서,
제 1 구동 샤프트 및 제 2 구동 샤프트와 동일 중심으로 위치된 제 3 구동 샤프트를 더 포함하고, 제 3 조화 모터 조립체는 제 3 구동 샤프트에 결합되는, 로봇 운반 장치.
제 1 항에 있어서,
적어도 하나의 구동 샤프트는 동일축 구동 샤프트 조립체를 통하여 와이어들이 통과되도록 구성된 피드쓰루(feedthrough)를 포함하는, 로봇 운반 장치.
제 1 항에 있어서,
로봇 아암은 미끄럼 단부 작동체 구성(sliding end effector arrangement)을 포함하는, 로봇 운반 장치.
제 1 항에 있어서,
구동 시스템은 Z 축 구동 모터를 포함하는, 로봇 운반 장치.
제 1 항에 있어서,
로봇 운반 장치는 1 킬로그램 내지 20 킬로그램의 하중(payload), 15 킬로그램 내지 20 킬로그램의 하중, 15 킬로그램의 하중 또는 20 킬로그램의 하중을 운반하도록 구성되는, 로봇 운반 장치.
적어도 2 개의 구동 샤프트들을 가진 동일축 구동 스핀들 및 대응하는 모터 회전자들 및 모터 고정자들을 구비한 적어도 하나의 조화 모터 조립체를 포함하는 구동 시스템; 및,
동일축 구동 스핀들에 장착된 적어도 하나의 선형으로 미끄러지는 운반 아암으로서, 적어도 하나의 조화 모터 조립체는 동일축 스핀들을 통해 적어도 하나의 미끄럼 로봇 아암에 결합되어 적어도 하나의 선형으로 미끄러지는 운반 아암의 움직임을 이루도록 적어도 2 개의 구동 샤프트들을 실질적으로 직접 구동하도록 구성되는, 적어도 하나의 운반 아암;을 포함하는 로봇 운반 장치로서,
동일축 구동 스핀들은 밀봉 환경내에 있고 모터 고정자들 및 모터 회전자들중 적어도 하나는 밀봉 환경 외부에 격리되고, 동일축 구동 스핀들을 밀봉 환경 안에 밀봉하는 모든 밀봉들은 정적 밀봉(static seal)들이고, 적어도 하나의 조화 모터 조립체의 일부는 동일축 구동 스핀들을 밀봉 환경내에 밀봉하는 밀봉들중 적어도 하나를 위한 안착 표면으로서 구성되는, 로봇 운반 장치.
제 12 항에 있어서,
적어도 하나의 선형으로 미끄러지는 운반 아암은 선형으로 미끄러지는 단부 작동체 구성을 포함하는, 로봇 운반 장치.
제 12 항에 있어서,
적어도 하나의 선형으로 미끄러지는 운반 아암은 하나가 다른 하나의 위에 적층된 적어도 2 개의 단부 적층체들 및 베이스 부재를 포함하고, 각각의 단부 작동체는 적어도 2 개의 단부 작동체들중 다른 것들과 독립적으로 베이스 부재에 미끄러질 수 있게 장착되는, 로봇 운반 장치.
제 12 항에 있어서,
로봇 운반 장치는 Z 축 구동 모터를 더 포함하는, 로봇 운반 장치.
제 12 항에 있어서,
구동 시스템은 밀봉 환경을 유지하는 하우징, 각각의 구동 샤프트에 대한 회전자 및 고정자, 적어도 하나의 정적 격리 방벽(static isolation barrier)을 포함하고, 고정자, 회전자 및 격리 방벽은 하우징 안에 배치되고, 적어도 하나의 정적 격리 방벽은 고정자들을 하우징 안의 밀봉 환경으로부터 밀봉하도록 구성됨으로써, 고정자들은 밀봉 환경 외부에 위치되고, 하우징의 내부는 밀봉 환경에 개방된 상태로 유지되는, 로봇 운반 장치.
외부 대기로부터 밀봉된 밀봉 대기(sealed atmosphere)를 형성하는 케이싱을 가진 프레임;
프레임에 연결되고, 밀봉 대기 안에 밀봉된 적어도 3 개의 구동 샤프트들을 구비한 3 축 조화 구동 시스템을 포함하는 기판 운반 장치로서, 적어도 3 개의 구동 샤프트들을 밀봉 대기 안에 밀봉시키는 모든 밀봉들은 정적 밀봉(static seal)들이고, 3 축 조화 구동 시스템의 일부는, 적어도 3 개의 구동 샤프트들을 밀봉 환경 안에 밀봉시키는 밀봉들중 적어도 하나를 위한 안착 표면으로서 구성되는, 기판 운반 장치; 및,
3 축 조화 구동 시스템에 결합된 운반 아암으로서, 고용량 부하(high capacity load)를 지지하도록 구성된 적어도 하나의 기판 홀더 및 베이스 부재를 구비하는, 운반 아암;을 포함하는 기판 프로세싱 장치로서,
적어도 하나의 기판 홀더는 베이스 부재에 미끄러질 수 있게 장착됨으로써 적어도 하나의 기판 홀더는 베이스 부재에 대하여 선형으로 미끄러질 수 있으며, 운반 아암과 3 축 조화 구동 시스템 사이의 결합은 적어도 3 개의 구동 샤프트들 각각에 대한 실질적인 직접 구동 결합이어서 운반 아암의 회전 및 연장을 이루는, 기판 프로세싱 장치.
제 17 항에 있어서,
구동 시스템은 동일축 구동 샤프트들을 포함하고, 동일축 구동 샤프트들중 하나는 회전 구동축 둘레로 베이스 부재를 회전시키도록 베이스 부재에 실질적으로 직접 결합되고, 동일축 구동 샤프트들중 다른 것들은, 적어도 하나의 기판 홀더의 다른 하나들과 독립적으로, 적어도 하나의 기판 홀더의 개별적인 하나의 미끄럼 움직임을 이루도록 적어도 하나의 기판 홀더의 개별적인 것들에 실질적으로 직접 결합되는, 기판 프로세싱 장치.
제 17 항에 있어서,
적어도 하나의 기판 홀더는 베이스 부재에 미끄러질 수 있게 결합된 지지부들을 구비하고, 지지부들은 미로 밀봉(labyrinth seal)의 적어도 일부를 형성하도록 구성되는, 기판 프로세싱 장치.
제 19 항에 있어서,
베이스 부재에 결합된 차폐 부재(shield member)들을 더 포함하고, 차폐 부재들은 미로 밀봉의 적어도 일부를 형성하기 위하여 지지부들과 계면(interface)을 이루도록 구성되는, 기판 프로세싱 장치.
제 17 항에 있어서,
적어도 하나의 기판 홀더는 적층된 구성내에 배치된 적어도 2 개의 기판 홀더(substrate holder)들을 포함하는, 기판 프로세싱 장치.