KR20140138088A - 선형 병진 캐리지를 갖는 진공 로봇 - Google Patents

Abstract

진공 챔버들 내에서 사용되기 위한 로봇이 개시된다. 로봇은 장방형 전달 챔버 내에 장착되며 선형 이동 가이드 및 캐리지와 함께 동작하는 엄빌리컬 암에 의해서 전달 챔버 내에서 병진할 수 있다. 로봇용 모터들 또는 구동 시스템들은 대기 상태들 내에서 하우징되고, 전달 챔버는 진공으로 유지될 수 있다. 로봇은 웨이퍼 핸들링을 위해서 구성된 하나 이상의 암들을 포함할 수 있다. 로봇은 각 암의 독립적 확장/후퇴 및 암 어셈블리 전체의 동시적 회전을 실현하기 위해서 하나 이상의 모터들 또는 구동 시스템들 및 다중-축 시일을 포함할 수 있다.

Description

선형 병진 캐리지를 갖는 진공 로봇{VACUUM ROBOT WITH LINEAR TRANSLATION CARRIAGE}

상이한 타입의 툴들이 반도체 디바이스 제조 동안에 수백개의 프로세싱 동작들을 수행하는데 사용된다. 이러한 동작들 대부분은 매우 낮은 압력, 즉 진공 또는 부분적 진공으로 있는 프로세스 챔버들 내에서 수행된다. 이러한 프로세스 챔버들은 중앙 허브 주변에 배열될 수 있으며, 허브 및 프로세스 챔버들은 실질적으로 동일한 매우 낮은 압력으로 유지될 수 있다. 프로세스 챔버들에 기계적으로 연결된 웨이퍼 핸들링 시스템들 (wafer handling systems) 에 의해서 웨이퍼들이 프로세스 챔버들에 도입될 수 있다. 웨이퍼 핸들링 시스템들은 웨이퍼들을 팩토리 플로어 (factory floor) 로부터 프로세스 챔버로 전달한다. 웨이퍼 핸들링 시스템들은 웨이퍼들을 대기 (atmospheric) 상태들에서 매우 낮은 압력 상태들로 이끌고 다시 역으로 이끄는 로드락들 (loadlocks) 및 웨이퍼들을 다양한 위치들에 전달하는 로봇들을 포함할 수 있다. 웨이퍼 핸들링 시스템들은 진공 환경 외부에서 동작하는 로봇들, 예를 들어서 대기 팩토리 플로어 환경에서 동작하는 로봇들, 및 프로세스 챔버들의 예를 들어서 진공과 같은 매우 낮은 압력의 분위기 내에서 동작하는 로봇들을 사용할 수 있다. 처리량―일정 기간 내에 처리되는 웨이퍼들의 개수-은 프로세스 시간, 한번에 처리되는 웨이퍼의 개수, 및 웨이퍼를 진공 프로세스 챔버들 내로 도입하는 단계들의 타이밍에 의해서 영향을 받는다.

통상적인 전달 챔버들은 통상적으로 대체로 원형 전달 챔버의 중앙의 고정 지점을 중심으로 회전하도록 구성되는 하나 이상의 로봇 매니풀레이터 (robotic manipulator) 를 가지고 있다. 복수의 프로세스 챔버들은 이 원형 전달 챔버의 외주 주변에 위치한 포트들에 연결될 수 있다 (이 전달 챔버의 외측은 이 전달 챔버에 프로세스 챔버들을 장착하기 위한 편평한 장착 표면들을 제공하도록 8각형으로 되거나 이와 달리 다수의 편평한 표면을 가지고 있다 (faceted)). 예를 들어서 웨이퍼 크기, 프로세스 챔버 크기, 및 가용한 팩토리 플로어 공간과 같은 다양한 요인들로 인해서, 300 mm 웨이퍼 프로세스를 위한 통상적인 전달 모듈에 연결될 수 있는 프로세스 챔버들 (및/또는 예를 들어서 로드락들과 같은 다른 챔버들) 의 개수가 예를 들어서 8 개의 챔버들로 한정될 수 있으며, 이 8 개의 챔버들 중 2 개는 통상적으로 로드락들에 의해서 사용되기 위해서 예비된다. 예를 들어서 450 mm 웨이퍼들과 같은 보다 큰 웨이퍼 크기들에서 프로세스 챔버 및 다른 챔버를 위한 가용한 장착 위치들의 개수는 통상적인 산업 플로어 공간 제약 사항 및 다른 요인들로 인해서 4 개 또는 6 개의 챔버들로 줄어들 수 있다.

몇몇 경우들에서, 2 개의 통상적인 전달 챔버들은 "8" 구성으로 서로 연결될 수 있다. 이는 챔버들을 전달 챔버들에 장착하기 위해 가용한 편평한 면들 (facets) (이하, "패시트") 의 개수를 증가시킬 수 있지만, 패시트들 중 몇몇은 추가 전달 챔버의 존재로 인해서 또는 이 패시트들이 전달 챔버들을 서로 연결하는데 사용되기 때문에 사용이 차단될 수도 있다. 이러한 숫자-8 구성에서, 2 개의 로봇 암 어셈블리들이 각 챔버에서 각각 사용되며, 로봇 암들은 전달 챔버들 간에서 웨이퍼들을 이동시키기 위해서 웨이퍼를 서로에 대해서 전달해야 한다.

본 명세서에서 설명되는 논의 대상의 하나 이상의 구현예들의 세부사항들이 첨부 도면들 및 이하의 설명에서 제공된다. 다른 특징들, 양태들 및 장점들은 하기 설명, 도면들 및 청구범위로부터 명백해질 것이다. 다음의 도면들의 상대적 수치들은 스케일링된 도면들이라고 특정하게 언급되지 않은 이상 스케일대로 도시되지 않을 수 있다.

몇몇 구현예들에서, 장치가 제공될 수 있으며, 이 장치는 제 1 병진 축을 따르는 길이가 쌍을 이루는 (complementary) 수평 축을 따르는 길이보다 실질적으로 더 긴 전달 챔버 하우징; 상기 제 1 병진 축을 따라서 상기 챔버 하우징 내부의 선형 병진 범위 내에서 선형으로 병진하도록 구성된 캐리지 하우징 (carrage housing) ; 및 적어도 하나의 엘보우 조인트 (elbow joint) 를 갖는 엄빌리컬 암 (umbilical arm) 을 포함한다. 이러한 구현예에서, 상기 엄빌리컬 암의 제 1 단부는 상기 전달 챔버 하우징에 대해서 제 1 회전 축을 중심으로 회전가능하도록 상기 전달 챔버 하우징과 회전가능하게 연결되며, 상기 엄빌리컬 암의 제 2 단부는 상기 제 1 단부와 대향하며, 상기 제 2 단부는 상기 캐리지 하우징에 대해서 제 2 회전 축을 중심으로 회전가능하도록 상기 캐리지 하우징과 회전가능하게 연결되며, 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 1 단부는 상기 전달 챔버 하우징에 대해서 상기 제 1 회전 축을 중심으로 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 1 단부를 회전시키도록 구성된 엄빌리컬 구동 모터와 연결되며, 상기 전달 챔버 하우징에 대해서 상기 제 1 회전 축을 중심으로 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 1 단부가 회전하는 것이, 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 2 단부, 상기 캐리지 하우징 및 상기 제 2 축이 상기 제 1 병진 축에 평행한 방향으로 병진하게 하며 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 2 단부가 상기 캐리지 하우징에 대해서 상기 제 2 회전 축을 중심으로 회전하게 하도록, 상기 장치가 구성될 수 있다.

몇몇 이러한 구현예들에서, 상기 전달 챔버 하우징은 실링가능하도록 (sealable) 구성된 내부 공간 (interior volume) 을 가지며, 상기 엄빌리컬 암 및 상기 캐리지 하우징은 상기 전달 챔버 하우징의 상기 내부 공간으로부터 실링된 (sealed off) 내부 공간들을 가질 수 있다.

몇몇 이러한 구현예들에서, 상기 전달 챔버 하우징은 상기 제 1 병진 축에 대해서 실질적으로 평행한 상기 전달 챔버 하우징의 적어도 일 측면을 따라서 복수의 포트들 (ports) 를 포함하며, 각 포트는 적어도 웨이퍼가 각 포트를 통해서 삽입될 수 있도록 하는 크기를 가지며, 각 포트는 다른 구성 요소에 밀봉되게 (hermetically) 연결되도록 구성될 수 있다. 몇몇 다른 이러한 구현예들에서, 상기 전달 챔버 하우징은 상기 제 1 병진 축에 대해서 실질적으로 평행한 상기 전달 챔버 하우징의 2 개의 측면들 각각을 따라서 4 개의 포트들을 포함하고 상기 제 1 병진 축에 대해서 수직인 상기 전달 챔버 하우징의 일 측면에서는 9 번째 포트를 포함할 수 있다.

몇몇 구현예들에서, 상기 장치는 케이블 어셈블리를 더 포함하고, 상기 케이블 어셈블리는 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 1 단부로부터 상기 엄빌리컬 암의 내부 공간을 통해서 그리고 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 2 단부를 경유하여서 상기 캐리지 하우징의 내부 공간 내로 라우팅될 수 있다 (routed).

장치의 몇몇 구현예들에서, 상기 엄빌리컬 암의 적어도 하나의 엘보우 조인트는 실링된 베어링 어셈블리를 포함할 수 있다. 몇몇 이러한 구현예들에서, 상기 실링된 베어링 어셈블리는 페로유체성 시일 (ferrofluidic seal) 에 의해서 실링될 수 있다.

몇몇 구현예들에서, 상기 엄빌리컬 암은, 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 1 단부가 제 1 방향으로 상기 1 회전 축을 중심으로 회전할 때에, 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 2 단부가 반대되는 제 2 방향으로 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 2 단부에 가장 근접한 엘보우 조인트의 엘보우 조인트 축을 중심으로 회전하게 하도록 구성된 적어도 하나의 링크 메카니즘을 포함할 수 있다.

장치의 몇몇 다른 구현예들에서, 상기 엄빌리컬 암은, 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 1 단부가 제 1 방향으로 상기 1 회전 축을 중심으로 회전할 때에, 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 2 단부가 반대되는 제 2 방향으로 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 2 단부에 가장 근접한 엘보우 조인트의 엘보우 조인트 축을 중심으로 회전하게 하도록 구성된 적어도 하나의 구동 벨트 메카니즘을 포함할 수 있다.

몇몇 이러한 구현예들에서, 상기 적어도 하나의 구동 벨트 메카니즘은, 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 1 단부가 상기 제 1 회전 축을 중심으로 회전하는 레이트의 2 배의 레이트로 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 2 단부가 상기 엘보우 조인트 축을 중심으로 회전하게 하도록 구성될 수 있다.

몇몇 구현예들에서, 장치는 엄빌리컬 암 모터를 더 포함하며, 상기 엄빌리컬 암 모터는 상기 제 1 회전 축을 중심으로 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 1 단부를 회전시키도록 구성될 수 있다.

상기 장치의 몇몇 구현예들에서, 상기 제 1 회전 축은 상기 선형 병진 범위를 따라서 대략 중간에 위치할 수 있다.

상기 장치의 몇몇 구현예들에서, 상기 제 1 회전 축 및 상기 제 2 회전 축은 모두가 서로에 대해서 평행하며, 상기 제 1 회전 축 및 상기 제 2 회전 축은 모두가 상기 제 1 병진 축에 평행한 기준 라인과 대체적으로 교차하며 상기 기준 라인에 대체적으로 수직일 수 있다.

상기 장치의 몇몇 구현예들에서, 웨이퍼를 지지하도록 구성된 적어도 하나의 엔드 이펙터 (end effector) 를 갖는 적어도 하나의 로봇 암을 갖는 로봇 암 어셈블리를 더 포함할 수 있다. 상기 로봇 암 어셈블리는 상기 제 1 병진 축에 대해서 실질적으로 수직인 제 3 회전 축을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있다.

몇몇 이러한 구현예들에서, 상기 로봇 암 어셈블리는 적어도 2 개의 로봇 암들을 가지며, 각 로봇 암은 웨이퍼를 지지하도록 구성된 엔드 이펙터를 구비할 수 있다.

몇몇 다른 또는 추가 구현예들에서, 상기 장치는 상기 캐리지 하우징의 내부 공간 내에 위치하는 모터 지지부로서, 상기 모터 지지부는 상기 제 3 회전 축에 평행한 제 2 병진 축을 따라서 그리고 상기 캐리지 하우징 내에서 병진하도록 구성되는, 상기 모터 지지부; 및 상기 캐리지 하우징의 내부 공간 내에서 상기 제 2 병진 축을 따라서 상기 모터 지지부를 이동시키도록 구성된 선형 구동 시스템을 포함하며, 상기 모터 지지부는 상기 로봇 암 어셈블리를 지지할 수 있다.

몇몇 이러한 구현예들에서, 이 장치는 제 1 구동 모터; 제 2 구동 모터; 및 공통 구동 모터를 포함할 수 있다. 상기 제 1 구동 모터, 상기 제 2 구동 모터, 및 상기 공통 구동 모터는 모두가 상기 모터 지지부에 장착되고 상기 모터 지지부에 의해서 지지될 수 있다. 상기 적어도 하나의 로봇 암은 제 1 상부 암 및 제 1 하부 암을 갖는 제 1 로봇 암을 포함하며, 상기 적어도 하나의 로봇 암은 제 2 상부 암 및 제 2 하부 암을 갖는 제 2 로봇 암을 포함할 수 있다. 상기 제 1 로봇 암 및 상기 제 2 로봇 암은 모두가 상기 제 3 축을 중심으로 회전하도록 구성되며, 상기 제 1 상부 암의 제 1 단부 및 상기 제 2 상부 암의 제 1 단부는 상기 제 3 회전축에 근접할 수 있다. 상기 제 1 구동 모터는 상기 제 3 축을 중심으로 상기 제 1 상부 암을 회전시키도록 구성되며, 상기 제 2 구동 모터는 상기 제 3 축을 중심으로 상기 제 2 상부 암을 회전시키도록 구성되며, 상기 공통 구동 모터는 상기 제 3 축 상에 센터링되며 (centered) 각 로봇 암 내의 벨트 구동 메카니즘들과 연결되는 공통 풀리 (pulley) 를 회전시키도록 구성될 수 있다. 상기 제 1 하부 암의 제 1 단부는 상기 제 1 상부 암의 상기 제 1 단부 반대편에 있는 (opposite) 상기 제 1 상부 암의 제 2 단부에, 제 1 암 엘보우 회전 축을 갖는 제 1 암 엘보우를 통해서 회전가능하게 연결되며, 상기 제 2 하부 암의 제 1 단부는 상기 제 2 상부 암의 상기 제 1 단부 반대편에 있는 (opposite) 상기 제 2 상부 암의 제 2 단부에, 제 2 암 엘보우 회전 축을 갖는 제 2 암 엘보우를 통해서 회전가능하게 연결될 수 있다. 상기 2 개의 로봇 암들, 상기 제 1 구동 모터, 상기 제 2 구동 모터, 및 상기 공통 구동 모터는, 상기 공통 구동 모터를 활성화시키지 않고서 상기 제 1 구동 모터를 활성화시키는 것이, 상기 제 1 로봇 암의 상기 적어도 하나의 엔드 이펙터가 제 1의 실질적으로 방사상 (radial) 축을 따라서 병진하게 하며, 상기 공통 구동 모터를 활성화시키지 않고서 상기 제 2 구동 모터를 활성화시키는 것이, 상기 제 2 로봇 암의 상기 적어도 하나의 엔드 이펙터가 제 2의 실질적으로 방사상 (radial) 축을 따라서 병진하게 하며, 상기 제 1 상부 암, 상기 제 2 상부 암 및 상기 공통 풀리가 모두 동일한 회전 레이트를 갖도록 상기 제 1 구동 모터, 상기 제 2 구동 모터, 및 상기 공통 구동 모터를 활성화시키는 것이, 상기 제 1 로봇 암 및 상기 제 2 로봇 암이, 상기 제 1 로봇 암의 상기 적어도 하나의 엔드 이펙터 및 상기 제 2 로봇 암의 상기 적어도 하나의 엔드 이펙터의 선형 병진 없이, 상기 제 3 회전 축을 중심으로 회전하게 하도록 구성될 수 있다.

몇몇 이러한 구현예들에서, 장치는 상기 로봇 암 어셈블리를 구동하도록 구성된 적어도 2 개의 구동 모터들을 더 포함할 수 있다. 상기 적어도 2 개의 구동 모터들 중 제 1 구동 모터는, 제 2 구동 모터를 활성화시키지 않으면서 활성화되면, 상기 엔드 이펙터가 대체적으로 제 1 방사상 방향으로 확장 및 후퇴하게 하도록 구성되며, 상기 적어도 2 개의 구동 모터들 중 상기 제 2 구동 모터는, 상기 제 1 구동 모터와 병행하여 (in tandem) 활성화되면, 상기 로봇 암 어셈블리가 상기 제 3 회전 축을 중심으로 회전하게 하도록 구성되며, 상기 제 1 구동 모터 및 상기 제 2 구동 모터는 모두 상기 모터 지지부에 장착되며 상기 모터 지지부에 의해서 지지될 수 있다.

몇몇 구현예들에서, 상기 엄빌리컬 암은 상부 엄빌리컬 암 및 하부 엄빌리컬 암을 가지며, 상기 상부 엄빌리컬 암은 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 1 단부에 대응하는 제 1 단부 및 상기 적어도 하나의 엘보우 조인트 중 제 1 엘보우 조인트에 연결되는 반대편 제 2 단부를 가지며, 상기 하부 엄빌리컬 암은 상기 제 1 엘보우 조인트에 연결되는 제 1 단부 및 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 2 단부에 대응하는 반대편 제 2 단부를 가지며, 상기 상부 엄빌리컬 암 및 상기 하부 엄빌리컬 암은 상기 제 1 엘보우 조인트의 엘보우 축을 중심으로 서로에 대해서 회전하도록 구성되며, 상기 엘보우 축, 상기 제 1 회전 축, 및 상기 제 2 회전 축은 모두가 서로 평행할 수 있다.

몇몇 이러한 구현예들에서, 상기 엘보우 축과 상기 제 1 회전 축 간의 제 1 수직 거리는 상기 엘보우 축과 상기 제 2 회전 축 간의 제 2 수직 거리와 동일할 수 있다.

몇몇 구현예들에서, 웨이퍼 핸들링 로봇 장치가 제공된다. 이 장치는 병진 축을 따라서 선형 병진 범위 내에서 선형으로 병진하도록 구성된 캐리지 하우징 (carrage housing) ; 상기 캐리지 하우징에 장착된 적어도 하나의 로봇 암; 및 적어도 하나의 엘보우 조인트 (elbow joint) 를 갖는 엄빌리컬 암 (umbilical arm) 을 포함할 수 있다. 상기 엄빌리컬 암의 제 1 단부는 상기 병진 축에 대해서 제 1 회전 축을 중심으로 회전하도록 구성되며, 상기 제 1 회전 축은 상기 선형 병진 범위에 대하여 고정되며, 상기 제 1 단부 반대편에 있는 상기 엄빌리컬 암의 제 2 단부는 상기 캐리지 하우징에 대해서 제 2 회전 축을 중심으로 회전가능하도록 상기 캐리지 하우징과 회전가능하게 연결될 수 있다. 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 1 단부는 상기 병진 축에 대해서 상기 제 1 회전 축을 중심으로 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 1 단부를 회전시키도록 구성된 엄빌리컬 구동 모터와 연결될 수 있다. 상기 병진 축에 대해서 상기 제 1 회전 축을 중심으로 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 1 단부가 회전하는 것이, 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 2 단부, 상기 캐리지 하우징 및 상기 제 2 회전 축이 상기 병진 축에 대해서 평행한 방향으로 병진하게 하며 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 2 단부가 상기 캐리지 하우징에 대해서 상기 제 2 회전 축을 중심으로 회전하게 하도록, 상기 웨이퍼 핸들링 로봇 장치가 구성될 수 있다.

몇몇 이러한 구현예들에서, 상기 제 1 회전 축은 상기 선형 병진 범위를 따라서 대략적으로 중간에 위치할 수 있다.

몇몇 구현예들에서, 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 1 단부까지의 (up to) 상기 엄빌리컬 암의 내부 공간 및 상기 캐리지 하우징의 내부 공간은 실링된 분위기 (sealed environment) 를 제공할 수 있다.

몇몇 구현예들에서, 장치가 제공되며, 이 장치는 제 1 병진 축을 따르는 길이가 쌍을 이루는 (complementary) 수평 축을 따르는 길이보다 실질적으로 더 길며 내부 공간을 갖는 전달 챔버 하우징; 기판을 핸들링하도록 구성된 적어도 하나의 로봇 암 및 상기 적어도 하나의 로봇 암을 구동시키도록 구성된 적어도 하나의 구동 모터를 갖는 기판 전달 로봇; 및 상기 적어도 하나의 로봇 암 및 상기 적어도 하나의 로봇 암을 구동시키도록 구성된 상기 적어도 하나의 구동 모터를 포함하는 상기 기판 전달 로봇을 병진 축을 따라서 병진시키도록 구성된 엄빌리컬 암 (umblical arm) 을 포함할 수 있다. 상기 기판 전달 로봇은 상기 전달 챔버 하우징의 상기 내부 공간 내에 위치하며, 상기 장치는 웨이퍼 프로세싱 동작들 동안에 상기 전달 챔버 하우징의 상기 내부 공간과 상기 적어도 하나의 구동 모터 간의 압력 차를 유지하도록 구성될 수 있다. 몇몇 이러한 구현예들에서, 상기 압력 차는 적어도 0.5 atm일 수 있다.

본 개시의 이러한 양태들 및 다른 양태들은 첨부 도면들을 참조하여서 이하에서 보다 완벽하게 설명될 것이다.

도 1a는 본 개시에 따른 로봇의 일 구현예의 실례의 등측도 (isometric view) 를 도시한다.
도 1b는 내부 메카니즘들을 나타내기 위해서 다양한 커버 플레이트들이 제거된, 도 1a의 로봇의 등측도를 도시한다.
도 1c는 도 1b의 로봇의 등측 분해도이며 2 개의 다른 구동 구성들을 도시한다.
도 1d는 도 1a 내지 도 1c의 암 어셈블리의 등측도이지만, 몇몇 컴포넌트들은 절취된 형태로 도시되며, 암들은 완전하게 확장된 위치에 있다.
도 1e는 도 1d의 로봇의 A 암의 상세한 삼측도 (trimetric view) 를 도시한다.
도 1f는 도 1d의 로봇의 B 암의 상세한 삼측도 (trimetric view) 를 도시한다
도 1g는 양쪽 암들이 후퇴된 도 1a의 로봇의 평면도이다.
도 1h는 암 A가 확장된 도 1g의 로봇의 평면도이다.
도 1i는 암 A 및 암 B가 확장된 도 1g의 로봇의 평면도이다.
도 1j는 암 A 및 암 B가 후퇴하고 전체 암 어셈블리가 회전한 도 1g의 로봇의 평면도이다.
도 2a는 본 개시에 따른 로봇의 다른 구현예의 등측도를 도시한다.
도 2b는 도 2a의 로봇의 측면도이다.
도 2c는 도 2a의 로봇의 정면도이다.
도 2d는 도 2a의 로봇의 평면도이다.
도 3은 본 개시에 따른 이중 암 진공 로봇의 개략도이다.
도 4a는 전달 챔버 내에서의 선형 병진을 위해 구성된 캐리지 하우징에 의해서 지지되는 이중 암 진공 로봇의 개략도이다.
도 4b는 상승된 위치에서의 도 4a의 이중 암 진공 로봇의 개략도이다.
도 5a는 선형 병진 캐리지 및 로봇 암 어셈블리를 구비한 전달 챔버의 오프각 (off-angle) 뷰를 도시한다.
도 5b 내지 도 5f는 다양한 캐리지 병진 위치들 및/또는 엔드 이펙터 위치들에서의 도 5a의 전달 챔버의 등측도들이다.
도 5g 내지 도 5k는 다양한 캐리지 병진 위치들 및/또는 엔드 이펙터 위치들에서의 도 5a의 전달 챔버의 오프각 뷰들을 도시한다.
도 5l 내지 도 5p는 다양한 캐리지 병진 위치들 및/또는 엔드 이펙터 위치들에서의 도 5a의 전달 챔버의 사시도들이다.

다양한 구현예들의 실례들이 첨부 도면들에서 예시되며 이하에서 더 설명된다. 본 명세서에서의 설명은 청구범위를 기술된 특정 구현예들로 한정하는 것으로 해석되지 말아야 함이 이해될 것이다. 이보다는, 대안들, 수정들, 및 균등사항들이 첨부된 청구항들에 의해서 규정되는 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위 내에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. 다음의 설명에서, 다수의 특정 세부사항들이 본 발명의 철저한 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 본 발명은 이러한 특정 세부사항들 일부 또는 전부 없이도 실시될 수 있다. 다른 실례들에서, 잘 알려진 프로세스 동작들은 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 하기 위해서 세부적으로는 설명되지 않았다.

실링 (sealing) 될 수 있으며 진공으로 유지될 수 있는 장방형 (oblong) 전달 챔버 하우징을 포함하는 웨이퍼 전달 시스템을 제공하기 위한 다양한 장치들 및 시스템들이 본 명세서에서 설명된다. 캐리지 하우징은 전달 챔버 하우징 내에 장착되고 전달 챔버 하우징 내에서 이 하우징의 장축 (long axis) 을 따라서 선형으로 병진하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어서 다중-링크 어셈블리와 같은 엄빌리컬 암 (umbilical arm) 이 캐리지 하우징을 전달 챔버 하우징에 연결시키며 전달 챔버 하우징에 근접한 엄빌리컬 암의 링크를 구동 모터를 사용하여서 회전시킴으로써 엄빌리컬 암이 장축을 따라서 캐리지 하우징을 병진시키도록 구성될 수 있다. 엄빌리컬 암은 캐리지 하우징의 병진 범위 (translational range) 를 따라서 대략적으로 중간의 위치에서 전달 챔버 하우징과 연결될 수 있다. 캐리지 하우징 및 엄빌리컬 암은 전달 챔버 하우징이 진공 상태에서 유지되는 동안에 캐리지 하우징 및 엄빌리컬 암이 대기 상태에서 유지될 수 있게 하도록 시일들 (seals) 을 구비할 수도 있다.

도 1a는 반도체 제조 프로세스 챔버 환경들과 같은 매우 낮은 압력의 환경에서 사용되는 로봇 (100) 의 등측도를 도시한다. 로봇 (100) 은 A 암 (137) 및 B 암 (138) 을 가지고 있다. A 암 (137) 및 B 암 (138) 각각은 반도체 웨이퍼들을 리프팅하고 반도체 웨이퍼들을 스테이션들 간에서 이송하기에 적합한 엔드 이펙터 (end effector) A (180) 및 엔드 이펙터 (end effector) B (190) 을 각기 갖도록 구성될 수도 있다. 몇몇 구현예들에서, 엔드 이펙터 (end effector) A (180) 및 엔드 이펙터 (end effector) B (190) 는 각기 A 암 (137) 및 B 암 (138) 의 일부인 엔드 이펙터 인터페이스들에 분리능하게 연결될 수 있다. A 암 (137) 및 B 암 (138) 은 로봇 (100) 에서 대향하는 방향으로 마주보고 있지만, 암들의 다른 구성들이 역시 사용될 수도 있다. 예를 들어서, A 암 (137) 및 B 암 (138) 은 서로 동일한 방향을 바라볼 수 있으며 서로 적층될 수 있다. 도 1b는 도 1a에 도시된 로봇 (100) 을 도시하지만, 암들의 몇몇 내부 동작들이 보일 수 있도록 A 암 (137) 및 B 암 (138) 의 일부분 상의 다양한 커버 패널들이 제거되었다.

도 1c는 로봇 (100) 의 등측 분해도이다. 도 1c에 도시된 몇몇 구조물들은 본 명세서에서 개시된 개념들을 이해하는데 필요하지 않아 시각적 클러터 (clutter) 를 피하기 위해서 단순한된 형태로 도시될 수 있다. 도 1b에서와 같이, 다양한 커버 패널들은 다른 부분들이 선명하게 보이도록 생략되었다. 로봇 (100) 은 베이스 유닛 (101) 및 암 어셈블리 (130) 를 포함할 수도 있다. 베이스 유닛 (101) 의 2 개의 다른 구현예들이 도시되었지만, 양자는 반도체 프로세스 챔버, 중앙 허브 또는 툴 내에 로봇 (100) 을 장착하는데 사용될 수도 있는 베이스 플레이트 (102) 를 포함할 수도 있다. 지지 구조물 (103) 은 베이스 플레이트 (102) 에 강하게 연결될 수도 있으며 암 어셈블리 (130) 및 베이스 유닛 (101) 내의 다른 컴포넌트들을 지지하는데 사용될 수도 있다.

지지 구조물 (103) 은 예를 들어서 모터 지지부 (106) 의 z 축의 예를 들어서 수직 이동을 가능하게 할 수 있는 면 (105) 을 따르는 레일들 (미도시) 과 강하게 연결될 수도 있다. 모터 지지부 (106) 는 레일들과 슬라이딩가능하게 체결될 수 있으며 모터 지지부 (106) 가 z 축이 아닌 다른 방향으로 이동하는 것을 방지할 수 있는 글라이드들 (glides) 또는 다른 하드웨어들을 포함할 수도 있다. 모터 지지부 (106) 는 z 축 구동부 (104) 에 의해서 z 축 방향으로 이동할 수도 있다. z 축 구동부 (104) 는 예를 들어서 회전 모터에 의해서 구동되는 리드 스크루 (lead screw) 를 사용하는 선형 구동 어셈블리일 수도 있다.

모터 지지부 (106) 는 A 구동 모터 (107), B 구동 모터 (108), 및 공통 구동 모터 (109) 를 지지할 수 있다. A 구동 모터 (107), B 구동 모터 (108), 및 공통 구동 모터 (109) 는 서로 유사한 모터일 수도 있거나 상이한 모터일 수도 있다. 예를 들어서, B 구동 모터 (108) 는 10 N-m의 연속형 토크 및 30 N-m 피크 토크를 공급할 수 있는 스텝퍼 모터 (stepper motor) 일 수도 있다. A 구동 모터 (107) 및 공통 구동 모터 (109) 는 모두 예를 들어서 5 N-m의 연속형 토크 및 15 N-m 피크 토크를 공급할 수도 있다. 몇몇 구현예들에서, 상기 실례에서 기술된 바들의 대략 50 %의 토크 능력을 갖는 모터들이 사용될 수도 있지만, 이러한 구현예들은 예시적인 모터 세트가 지원할 수도 있을 만큼의 많은 상이한 크기들 또는 타입들의 암들을 지원할 수 없을 수도 있다.

베이스 유닛 (101) 은 또한 A 드라이브 샤프트 (110), B 드라이브 샤프트 (111), 및 공통 드라이브 샤프트 (112) 를 포함한다. A 드라이브 샤프트 (110) 는 A 구동 모터 (107) 에 의해서 회전 구동될 수 있다. B 드라이브 샤프트 (111) 는 B 구동 모터 (108) 에 의해서 회전 구동될 수 있다. 공통 드라이브 샤프트 (112) 는 공통 구동 모터 (109) 에 의해서 회전 구동될 수 있다. A 드라이브 샤프트 (110), B 드라이브 샤프트 (111), 및 공통 드라이브 샤프트 (112) 는 동축으로 배열될 수 있으며 모두가 실질적으로 동일한 축을 중심으로 회전할 수도 있다. A 드라이브 샤프트 (110), B 드라이브 샤프트 (111), 및 공통 드라이브 샤프트 (112) 는 모두 Ferrotec 사에 의해서 공급되는 것들과 같은 삼-축 (tri-axial) 페로-유체성 시일 (tri-axial ferro-fluidic seal) (116) 및 이에 따르는 벨로즈 연결부 (bellows coupling) 을 관통할 수도 있다. 삼-축 (tri-axial) 페로-유체성 시일 (tri-axial ferro-fluidic seal) (116) 은 3 개의 독립적으로 구동되는 샤프트들이 시일 무결성에 손실을 주지 않으면서 이 시일을 통과할 수 있게 한다 ("삼-축"은 본 경우에서의 3 개의 8 각형 축들을 지칭하지 않지만 3 개의 동축형 축들을 지칭한다). 이는 베이스 유닛 (101) 의 대부분이 허브 또는 반도체 프로세스 챔버들 내에서 관측되며 암 어셈블리 (130) 가 그 내에서 기능할 것인 매우 낮은 압력의 환경과는 상이한 환경에서 동작할 수 있게 한다. 베이스 커버 (115) 는 베이스 유닛 (101) 의 내부 컴포넌트들에 대한 손상을 방지하도록 베이스 유닛 (101) 에 부착될 수 있다. 페로-유체성 시일이 본 구현예에서 사용되지만, 자기 커플링들 또는 마찰 시일들과 같은 다른 타입의 시일들이 페로-유체성 시일 대신에 또는 이와 더불어서 사용될 수도 있다.

상술한 바와 같이, 2 개의 다른 베이스 유닛 구성들이 도 1c에 도시된다. 우측 베이스 유닛 (101) 은 A 구동 모터 (107), B 구동 모터 (108), 공통 구동 모터 (109), A 드라이브 샤프트 (110), B 드라이브 샤프트 (111) 및 공통 드라이브 샤프트 (112) 가 모두 서로 동축으로 된 구동 시스템을 도시한다. 이러한 구성에서, 구동 샤프트들 각각은 각각의 구동 모터들에 직접적으로 연결될 수 있다.

좌측 베이스 유닛 (101) 은 A 구동 모터 (107), B 구동 모터 (108) 및 공통 구동 모터 (109) 는 서로 동축이지 않거나 A 드라이브 샤프트 (110), B 드라이브 샤프트 (111) 또는 공통 드라이브 샤프트 (112) 와 동축이지 않는 구동 시스템을 도시한다. 이러한 구성에서, 구동 모터들은 벨트들 (134) 와 같은 벨트들을 통해서 그들의 각각의 구동 샤프트에 연결될 수 있다.

암 어셈블리 (130) 는 A 암 (137) 및 B 암 (138) 을 포함할 수도 있다. A 암 (137) 및 B 암 (138) 은 유사한 방식으로 동작할 수 있으며 많은 공통 컴포넌트들을 사용할 수 있지만, 이 2 개의 암들은 동작 유격 (operating clearance) 및 특정 암 어셈블리 구성을 가능하게 하도록 그 구성이 서로 근소하게 상이할 수도 있다.

A 암 (137) 은 상부 A 암 (140) 및 하부 A 암 (160) 을 포함하며, 엔드 이펙터 A (180) 가 하부 A 암 (160) 에 부착된다 (부착가능하다). B 암 (138) 은 상부 B 암 (150) 및 하부 B 암 (170) 을 포함하며, 엔드 이펙터 B (190) 가 하부 B 암 (170) 에 부착된다 (부착가능하다). 엔드 이펙터 A (180) 및 엔드 이펙터 B (190) 는 패들 (paddle), 포크, 그립퍼 (gripper), 등과 같은 임의의 타입의 엔드 이펙터일 수 있다. 몇몇 구현예들에서, 로봇 (100) 은 엔드 이펙터는 없지만 하나 이상의 타입의 엔드 이펙터들을 수용할 수 있는 엔드 이펙터 인터페이이스들과 함께 소비자에게 제공될 수 있으며, 이로써 소비자는 특정 애플리케이션 또는 프로세스에 맞게 로봇을 맞춤화시킬 수 있다.

상부 A 암 (140) 의 일 단부는, A 구동 샤프트 (110) 가 A 구동 모터 (107) 에 의해서 회전할 때에, 상부 A 암 (140) 이 A 구동 샤프트 (110) 의 회전 축을 중심으로 베이스 유닛 (101) 에 대해서 회전하도록, A 구동 샤프트 (110) 에 강하게 연결될 수 있다. 예를 들어서, A 구동 샤프트 구멍 패턴 (142) 을 갖는 플레이트가 A 구동 샤프트 (110) 에 볼트 결합될 수 있으며 상부 A 암 (140) 에 볼트 결합된 로드 전달 플레이트 (147) 에 상부 A 암 벨로우즈 커플링 (146) 을 통해서 결합되어서, 조립 동안에 작은 축방향 오정렬을 허용하면서 A 구동 샤프트 (110) 와 상부 A 암 (140) 간의 실질적으로 강한 회전형 커플링을 가능하게 한다. 상부 A 암 (140) 의 다른 단부는 하부 A 암 (160) 의 일 단부에 회전가능하게 연결될 수 있다. 이어서, 하부 A 암 (160) 의 다른 단부는 엔드 이펙터 A (180) 에 회전가능하게 연결될 수 있다.

마찬가지로, 상부 B 암 (150) 의 일 단부는, B 구동 샤프트 (111) 가 B 구동 모터 (108) 에 의해서 회전할 때에, 상부 B 암 (150) 이 B 구동 샤프트 (111) 의 회전 축을 중심으로 베이스 유닛 (101) 에 대해서 회전하도록, B 구동 샤프트 (111) 에 강하게 연결될 수 있다. 예를 들어서, 상부 B 암 (150) 이 B 구동 샤프트 구멍 패턴 (152) 을 통해서 B 구동 샤프트 (111) 에 볼트 결합될 수 있다. 상부 B 암 (150) 의 다른 단부는 하부 B 암 (170) 의 일 단부에 회전가능하게 연결될 수 있다. 이어서, 하부 B 암 (170) 의 다른 단부는 엔드 이펙터 B (190) 에 회전가능하게 연결될 수 있다.

또한, 상부 A 암 (140) 및 상부 B 암 (150) 은 상부 암 베어링 (153) 을 통해서 서로 회전가능하게 연결될 수도 있다. 상부 암 베어링 (153) 의 회전 축은 A 구동 샤프트 (110) 및 B 구동 샤프트 (111) 의 회전 축들과 실질적으로 동축일 수도 있다.

상부 A 암 (140) 및 상부 B 암 (150) 은 모두 공통 구동 풀리 어셈블리 (131) 를 중심으로 회전할 수 있으며, 이 공통 구동 풀리 어셈블리는 상부 A 암 (140) 내의 제 1 리세스와 상부 B 암 (150) 내의 유사한 제 1 리세스 간에서 하우징될 수 있다. 공통 구동 풀리 어셈블리 (131) 는 상부 A 암 (140) 및 상부 B 암 (150) 에 대해서 A 구동 샤프트 (110) 및 B 구동 샤프트 (111) 의 회전 축들과 실질적으로 동축인 축을 중심으로 회전할 수 있다. 공통 구동 풀리 어셈블리 (131) 는 공통 구동 샤프트 구멍 패턴들 (135) 을 갖는 공통 구동 플레이트 (136) 를 포함할 수 있다. 공통 구동 샤프트 구멍 패턴들 (135) 은, 공통 구동 샤프트 (112) 의 회전이 공통 구동 풀리 어셈블리 (131) 가 공통 구동 샤프트 (112) 의 회전 축을 중심으로 회전하는 것을 발생시키게끔, 공통 구동 플레이트 (136) 가 공통 구동 샤프트 (112) 에 강하게 연결될 수 있도록 구성될 수 있다.

공통 구동 풀리 어셈블리 (131) 는 또한 공통 구동 플레이트 (136) 에 강하게 연결될 수 있는 공통 구동 풀리 A (132) 및 공통 구동 풀리 B (133) 를 더 포함할 수도 있다.

하부 A 암 (160) 은 하부 A 암 (160) 이 상부 A 암 (140) 에 회전가능하게 연결된 때에 상부 A 암 (140) 내의 제 2 리세스 내로 돌출할 수 있는 하부 A 암 종동 (driven) 풀리 (162) 를 포함할 수 있다. 하부 A 암 종동 (driven) 풀리 (162) 는 하부 A 암 (160) 에 강하게 연결될 수 있다. 하부 A 암 종동 (driven) 풀리 (162) 의 직경은 공통 구동 풀리 A (132) 의 직경의 절반일 수 있다. 상부 A 암 구동 벨트 (141) 가 하부 A 암 종동 (driven) 풀리 (162) 및 공통 구동 풀리 A (132) 양자에 걸쳐서 연장될 수 있다. 상부 A 암 구동 벨트 (141) 는 301 고항복 (high-yield) 스테인레스 스틸과 같은, 상대적으로 높은 인장 탄성도를 갖는 스틸 또는 몇몇 다른 재료들로 제조될 수 있다. 다양한 벨트 테션닝 시스템 (tensioning system) 이 하부 A 암 종동 (driven) 풀리 (162) 와 공통 구동 풀리 A (132) 간의 회전상 요동 (rotational slop) 을 제거하기 위해서 채용될 수도 있다. 상부 A 암 (140) 의 제 1 리세스와 제 2 리세스를 연통시키는 한 쌍의 채널은 상부 A 암 구동 벨트 (141) 가 하부 A 암 종동 (driven) 풀리 (162) 와 공통 구동 풀리 A (132) 간에 연장될 수 있게 한다.

상부 A 암 (140) 이 공통 구동 풀리 어셈블리 (131) 및, 이로써, 공통 구동 풀리 A (132) 에 대해서 각도 X에 걸쳐서 회전할 때에, 이는 상부 A 암 구동 벨트 (141) 가 상부 A 암 (140) 의 제 1 리세스 및 제 2 리세스 및 이 리세스들을 연통하는 채널들 내에서 순환하게 하며 또한 하부 A 암 종동 (driven) 풀리 (162) 가 상부 A 암 (140) 에 대해서 회전되게 할 수 있다. 본 실례에서 공통 구동 풀리 A (132) 와 하부 A 암 종동 (driven) 풀리 (162) 간의 2:1 직경 비로 인해서, 하부 A 암 종동 (driven) 풀리 (162) 및 하부 A 암 종동 (driven) 풀리 (162) 에 강하게 연결된 하부 A 암 (160) 이 상부 A 암 구동 벨트 (141) 의 운동에 의해서 상부 A 암 (140) 의 회전의 반대 방향으로 2X의 각도에 걸쳐서 회전할 수 있다.

상술한 바와 같은 엔드 이펙터 A (180) 는 하부 A 암 종동 (driven) 풀리 (162) 를 구비한 하부 A 암 (160) 의 단부와 대향하는 하부 A 암 (160) 의 단부에 회전가능하게 연결될 수 있다. 엔드 이펙터 A (180) 는 엔드 이펙터 A (180) 에 강하게 연결된 엔드 이펙터 A 종동 풀리 (181) 를 포함할 수 있으며, 즉 하부 A 암 (160) 에 대한 엔드 이펙터 A 종동 풀리 (181) 의 회전은 엔드 이펙터 A (180) 도 역시 하부 A 암 (160) 에 대해서 회전할 수 있게 한다. 하부 A 암 구동 벨트 (161) 가 엔드 이펙터 A 종동 풀리 (181) 및 상부 A 암 구동 풀리 (145) 에 걸쳐서 연장될 수 있다. 상부 A 암 구동 풀리 (145) 는 상부 A 암 (140) 에 강하게 연결될 수 있으며 엔드 이펙터 A 종동 풀리 (181) 의 직경의 대략 절반의 직경을 가질 수 있다. 하부 A 암 구동 벨트 (161) 는 상부 A 암 구동 벨트 (141) 에서 사용되는 재료와 유사한 재료로부터 구성될 수 있다.

하부 A 암 (160) 이 상부 A 암 (140) 에 대해서 각도 Y에 걸쳐서 회전하고 이로써 상부 A 암 구동 풀리 (145) 가 하부 A 암 (160) 에 대해서 회전하게 되면, 하부 A 암 구동 벨트 (161) 는 하부 A 암 (160) 내에서 순환하게 되고 또한 엔드 이펙터 A 종동 풀리 (181) 도 본 실례에서는 하부 A 암 (160) 의 회전의 반대 방향으로 각도 1/2 Y에 걸쳐서 하부 A 암 (160) 에 대해서 회전할 수 있다.

엔드 이펙터 A (180), 하부 A 암 (160) 및 상부 A 암 (140) 이 모두 상술한 다양한 풀리들 및 벨트들에 의해서 서로 운동적으로 (kinematically) 연결될 수 있기 때문에, 공통 구동 풀리 A (132) 에 대해서 각도 X에 걸쳐서 상부 A 암 (140) 을 회전시키면 하부 A 암 (160) 이 상부 A 암 (140) 에 대해서 -2X의 각도에 걸쳐서 회전하며 엔드 이펙터 A (180) 가 하부 A 암 (160) 에 대해서 X의 각도에 걸쳐서 회전하게 된다. 예를 들어서, 상부 A 암 (140) 이 30°만큼 시계 방향 (CW:clockwise) 으로 회전하면, 하부 A 암 (160) 이 상부 A 암 (140) 에 대해서 60°만큼 반시계 방향 (CCW:couter-clockwise) 으로 회전하고 엔드 이펙터 A (180) 가 하부 A 암 (160) 에 대해서 30°만큼 시계 방향 (CW:clockwise) 으로 회전하며, 이로써 절대치로 본다면 엔드 이펙터 A (180) 는 순 0°의 회전을 하게 된다. 이로써, 엔드 이펙터 A (180) 가 상부 A 암 (140) 의 회전 축에 대해서 선형 방향으로 병진하지만 엔드 이펙터 A (180) 는 상부 A 암 (140) 의 회전 축을 중심으로 회전하지 않는다.

B 암 (138) 은 몇몇 차이가 있을지라도 A 암 (137) 이 구성되는 방식과 매우 유사한 방식으로 구성된다. 하부 B 암 (170) 은 하부 B 암 (170) 이 상부 B 암 (150) 에 회전가능하게 연결된 때에 상부 B 암 (150) 내의 제 2 리세스 내로 돌출할 수 있는 하부 B 암 종동 (driven) 풀리 (172) 를 포함할 수 있다. 하부 B 암 종동 (driven) 풀리 (172) 는 스페이서 (173) 를 통해서 하부 B 암 (170) 에 강하게 연결될 수 있으며, 스페이서 (173) 는 하부 B 암 (170) 및 하부 A 암 (160) 이 동일 면에 있도록 하기에 충분하게 멀리 하부 B 암 (170) 을 상부 B 암 (150) 으로부터 오프셋시킬 수 있다. 하부 B 암 종동 (driven) 풀리 (172) 의 직경은 공통 구동 풀리 B (133) 의 직경의 절반일 수 있다. 상부 B 암 구동 벨트 (151) 가 하부 B 암 종동 (driven) 풀리 (172) 및 공통 구동 풀리 B (133) 양자에 걸쳐서 연장될 수 있다. 상부 B 암 구동 벨트 (151) 는 상부 A 암 구동 벨트 (141) 에서 사용된 재료와 유사한 재료로부터 제조될 수 있다. 상부 B 암 (150) 의 제 1 리세스와 제 2 리세스를 연통시키는 한 쌍의 채널은 상부 B 암 구동 벨트 (151) 가 하부 B 암 종동 (driven) 풀리 (172) 와 공통 구동 풀리 B (133) 간에 연장될 수 있게 한다.

상부 B 암 (150) 이 공통 구동 풀리 어셈블리 (131) 및, 이로써, 공통 구동 풀리 B (133) 에 대해서 각도 X에 걸쳐서 회전할 때에, 이는 상부 B 암 구동 벨트 (151) 가 상부 B 암 (150) 의 제 1 리세스 및 제 2 리세스 및 이 리세스들을 연통하는 채널들 내에서 순환하게 하며 또한 하부 B 암 종동 (driven) 풀리 (172) 가 상부 B 암 (150) 에 대해서 회전되게 할 수 있다. 본 실례에서 공통 구동 풀리 B (133) 와 하부 B 암 종동 (driven) 풀리 (172) 간의 2:1 직경 비로 인해서, 하부 B 암 종동 (driven) 풀리 (172) 및 하부 B 암 종동 (driven) 풀리 (172) 에 강하게 연결된 하부 B 암 (170) 이 상부 B 암 구동 벨트 (151) 의 운동에 의해서 상부 B 암 (150) 의 회전의 반대 방향으로 2X의 각도에 걸쳐서 회전할 수 있다.

상술한 바와 같은 엔드 이펙터 B (190) 는 하부 B 암 종동 (driven) 풀리 (172) 를 구비한 하부 B 암 (170) 의 단부와 대향하는 하부 B 암 (170) 의 단부에 회전가능하게 연결될 수 있다. 엔드 이펙터 B (190) 는 엔드 이펙터 B (190) 에 강하게 연결된 엔드 이펙터 B 종동 풀리 (191) 를 포함할 수 있으며, 즉 하부 B 암 (170) 에 대한 엔드 이펙터 B 종동 풀리 (191) 의 회전은 엔드 이펙터 B (190) 도 역시 하부 B 암 (170) 에 대해서 회전할 수 있게 한다. 하부 B 암 구동 벨트 (171) 가 엔드 이펙터 B 종동 풀리 (191) 및 상부 B 암 구동 풀리 (155) 에 걸쳐서 연장될 수 있다. 상부 B 암 구동 풀리 (155) 는 상부 B 암 (150) 에 강하게 연결될 수 있으며 엔드 이펙터 B 종동 풀리 (191) 의 직경의 대략 절반의 직경을 가질 수 있다.

하부 B 암 (170) 이 상부 B 암 (150) 에 대해서 각도 Y에 걸쳐서 회전하고 이로써 상부 B 암 구동 풀리 (155) 가 하부 B 암 (170) 에 대해서 회전하게 되면, 하부 B 암 구동 벨트 (171) 는 하부 B 암 (170) 내에서 순환하게 되고 또한 엔드 이펙터 B 종동 풀리 (191) 도 본 실례에서는 하부 B 암 (170) 의 회전의 반대 방향으로 각도 1/2 Y에 걸쳐서 하부 B 암 (170) 에 대해서 회전할 수 있다.

엔드 이펙터 B (190), 하부 B 암 (170) 및 상부 B 암 (150) 이 모두 상술한 다양한 풀리들 및 벨트들에 의해서 서로 운동적으로 (kinematically) 연결될 수 있기 때문에, 공통 구동 풀리 B (133) 에 대해서 각도 X에 걸쳐서 상부 B 암 (150) 을 회전시키면 하부 B 암 (170) 이 상부 B 암 (150) 에 대해서 -2X의 각도에 걸쳐서 회전하며 엔드 이펙터 B (190) 가 하부 B 암 (170) 에 대해서 X의 각도에 걸쳐서 회전하게 된다. 예를 들어서, 상부 B 암 (150) 이 30°만큼 시계 방향 (CW:clockwise) 으로 회전하면, 하부 B 암 (170) 이 상부 B 암 (150) 에 대해서 60°만큼 반시계 방향 (CCW:couter-clockwise) 으로 회전하고 엔드 이펙터 B (190) 가 하부 B 암 (170) 에 대해서 30°만큼 시계 방향 (CW:clockwise) 으로 회전하며, 이로써 절대치로 본다면 엔드 이펙터 B (190) 는 순 0°의 회전을 하게 된다. 이로써, 엔드 이펙터 B (190) 가 상부 B 암 (150) 의 회전 축에 대해서 선형 방향으로 병진하지만 엔드 이펙터 B (190) 는 상부 B 암 (150) 의 회전 축을 중심으로 회전하지 않는다.

도 1d 내지 도 1f는 로봇 (100) 의 일부분이 제거된 (partial cutaway) 삼측도들 (trimetric views) 을 도시한다. 용이하게 볼 수 있도록, 로봇 (100) 의 암 어셈블리 (130) 가 완전하게 확장되어서 도시되었지만, 암 어셈블리 (130) 의 이러한 구성은 암들 내에서의 벨트 이동의 한계들로 인해서 또는 움직임을 제약하는 강한 멈춤들 (motion-limiting hard stops) 로 인해서 실제 동작에서는 가능하지 않을 수 있다. 상부 A 암 (140), 상부 B 암 (150), 하부 A 암 (160), 하부 B 암 (170), 엔드 이펙터 A (180) 및 엔드 이펙터 B (190) 는 모두 내부 컴포넌트들이 더 잘 보일 수 있도록 그들 각각의 절반이 제거되게 도시된다. 도 1d는 전체 로봇 (100) 을 도시하며, 도 1e는 A 암 (137) 에 집중되며, 도 1f는 B 암 (138) 에 집중한다. 상술한 다양한 컴포넌트들은 도 1d 내지 도 1f에서 표시된다.

도 1a 내지 도 1j에서 도시된 로봇 (100) 의 다양한 컴포넌트들은 다양한 요구사항들에 따라서 선택될 수 있는 다양한 상이한 재료들로부터 제조될 수 있다. 예를 들어서, A 암 (137) 및 B 암 (138) 은 주로 알루미늄으로 제조될 수 있다. 로봇 (100) 내의 다양한 베어링 표면들은 예를 들어서 스테인레스 스틸로 제조될 수 있다. 다른 재료들이 필요하면 사용될 수도 있으며, 일반적으로 재료들은 프로세스 가스들에 대해서 실질적으로 비활성이 되도록 선택될 수 있다.

도 1g는 "휴지 (at-rest)" 위치에서의 로봇 (100) 의 평면도이다. 도 1h는 상부 A 암 (140) 이 도 1g에 있는 위치로부터 대략 32°만큼 회전하여서 엔드 이펙터 A (180) 가 로봇 (100) 의 중앙으로부터 멀어지게 확장된 상태에서의 로봇 (100) 을 도시한다. 도 1h에서 도시된 구성은 A 구동 모터 (107) 가 도 1g에 있는 위치로부터 A 구동 모터 (107) 를 대략 32°만큼 반시계 방향으로 회전시키고 B 구동 모터 (108) 및 공통 구동 모터 (109) 가 이 구동 모터들이 도 1g에 있는 위치들에 대해서 정지하도록 유지시킴으로써 달성될 수 있다.

도 1i는 상부 A 암 (140) 및 상부 B 암 (150) 각각이 도 1g에 있는 위치로부터 각기 대략 32°만큼 반시계 방향으로 회전하여서 엔드 이펙터 A (180) 및 엔드 이펙터 B (190) 가 암 어셈블리 (130) 의 중앙으로부터 멀어지게 확장된 상태에서의 로봇 (100) 의 평면도를 도시한다. A 구동 모터 (107) 및 B 구동 모터 (108) 가 이들이 도 1g에 있는 위치들로부터 대략 32°만큼 회전되는 동안에, 공통 구동 모터 (109) 는 이 구동 모터가 도 1g에 있는 위치에 대해서 정지하도록 유지될 수 있다.

상술한 논의는 엔드 이펙터들이 상부 암들의 회전 축들에 대해서 수직인 방향으로 병진되도록 하는 상부 암들의 회전 운동에 초점을 두었지만, 엔드 이펙터들이 병진 이동 없이 (without translation) 상부 암들의 회전 축들을 중심으로 회전하도록 상부 암들이 회전할 수도 있는데, 즉 전체 암 어셈블리 (130) 가, 상부 암들이 서로에 대해서는 어떠한 이동도 없이 상부 암들의 회전 축들을 중심으로 회전할 수 있다.

암 어셈블리의 이러한 회전 운동은 상부 A 암 (140), 상부 B 암 (150) 및 공통 구동 풀리 어셈블리 (131) 를 동일한 방향으로 동일한 규칙적 레이트로 해서 회전시킴으로써 달성될 수 있다. 상부 A 암 (140) 에 대한 하부 A 암 (160) 의 회전 운동 및 하부 A 암 (160) 에 대한 엔드 이펙터 A (180) 의 회전 운동은 모두 공통 구동 풀리 A (132) 에 대한 상부 A 암 (140) 의 상대적 회전 운동에 의해서 구동되기 때문에, 공통 구동 풀리 어셈블리 (131) 를 상부 A 암 (140) 과 동일한 회전 레이트로 회전시키면, 전체 A 암 (137) 은 회전하면서 하부 A 암 (160) 은 상부 A 암 (140) 에 대해서 고정되게 유지되며 엔드 이펙터 A (180) 는 하부 A 암 (160) 에 대해서 고정되게 유지된다. 유사한 거동이 B 암 (138) 에서 관찰될 수 있다. 이로써, 로봇 (100) 은 "피킹 (picking)" 동작 및 "배치 (placing)" 동작을 수행하는데 사용될 수 있으며, 이 동작들에서 웨이퍼 프로세싱 챔버들 또는 다른 위치들에 있는 웨이퍼들을 피킹하거나 배치하기 위해서, 암 어셈블리 (130) 의 수직 변위와 함께, 엔드 이펙터들이 확장 및 후퇴된다. 로봇 (100) 은 또한 엔드 이펙터들이 상이한 프로세싱 챔버들 내로 확장되고 이로부터 후퇴되도록 회전될 수도 있다.

도 1j는 이러한 회전 운동을 나타내는 로봇 (100) 의 평면도를 도시한다. 도 1j에서, A 구동 모터 (107) 및 B 구동 모터 (108) 및 공통 구동 모터 (109) 가 모두 도 1g에 있는 위치들로부터 대략 32°만큼 회전한다. 이로써, 엔드 이펙터들이 상부 A 암 (140) 및 상부 B 암 (150) 의 회전 축들로부터 멀어지게 병진하지 않으면서 전체 암 어셈블리 (130) 가 상부 A 암 (140) 및 상부 B 암 (150) 의 회전 축들의 센터들을 중심으로 회전할 수 있다.

A 암 (137) 및 B 암 (138) 각각이 서로 독립적으로 작동될 수 있는데, 즉 A 암 (137) 및 B 암 (138) 은 엔드 이펙터 선형/방사상 병진 (linear/radial translation) 동안에 서로 운동학적으로 링크되지 않는다. 로봇 (100) 과 같은 로봇에서, 엔드 이펙터들은 아래로부터 웨이퍼를 들어올리는 패들 (paddle) 또는 스페툴러 (spatula) 타입 이펙터들일 수 있으며 엔드 이펙터가 움직이는 동안에 웨이퍼를 제자리에서 유지하는 마찰력에 의존할 수 있다. 몇몇 구현예들은 진공-지원형 마찰 디바이스들와 같은 다른 타입의 엔드 이펙터들을 사용할 수도 있다. 그러나, 마찰력을 사용하는 엔드 이펙터들에서, 엔드 이펙터가 웨이퍼를 운반하고 있을 때에 엔드 이펙터가 움직일 수 있는 최대 가속력은 마찰에 의해서 제약될 수도 있는데, 즉 특정 한계치를 넘어서 엔드 이펙터 이동 레이트를 가속시키는 것은, 이러한 가속이 마찰력을 극복하기에 충분하기 때문에, 엔드 이펙터가 운반하고 있는 웨이퍼가 슬라이딩되게 할 수도 있다. 엔드 이펙터의 움직임이 웨이퍼의 움직임을 유발하지 않은 때에, 엔드 이펙터의 움직임으로 인한 웨이퍼 미끄러짐의 위험이 없으며 엔드 이펙터의 최대 가속력은 마찰력에 의해서 제약되기보다는 토크에 의해서 정해질 수 있다. 그러나, 엔드 이펙터들이 서로 운동적으로 링크된 설계들에서, 예를 들어서, 일단의 엔드 이펙터의 병진이 타단의 엔드 이펙터의 병진을 유발하는 설계들에서, 일단 엔드 이펙터의 최대 가속력은, 이 엔드 이펙터가 웨이퍼를 운반하지 않을지라도, 타단 엔드 이벡터가 웨이퍼를 운반하고 있다면 역시 마찰력에 의해서 제약을 받게 될 수 있다. 적어도, 엔드 이펙터 이동 동안에 변위되는 웨이퍼는 목적지 프로세스 챔버에 배치될 때에 최적 위치에 있지 않을 수 있으며, 이로써 이러한 오배치를 보정하기 위해서 중요한 프로세스 시간이 소모될 것이다. 몇몇 경우들에서, 미끄러짐으로 인해서 웨이퍼가 엔드 이페터로부터 떨어져서 상기 프로세스 시간 소모뿐만 아니라 웨이퍼 손상 또는 파손을 낳을 수도 있다.

A 암 (137) 및 B 암 (138) 이 엔드 이펙터 선형 병진 동안에 운동학적으로 링크되지 않기 때문에, 각 엔드 이펙터는 엔드 이펙터 선형 병진 동안에 실제로 웨이퍼를 반송할 때에 오직 마찰에 의해서 제약을 받는다. 이는 로봇 (100) 과 같은 로봇이 보다 높은 처리량 레이트로 해서 동작할 수 있게 한다. 예를 들어서, A 암 (137) 이 "피킹" 모션을 사용하여서 웨이퍼를 피킹하는데 사용되고 B 암 (138) 이 엔드 이펙터 B (190) 를 사용하여서 다른 웨이퍼를 유지하는데 사용되는 웨이퍼 전달 동작을 고려할 수 있다. 피킹 모션은 로봇 (100) 의 베이스 유닛 (101) 으로부터 멀어지게 엔드 이펙터 A (180) 를 확장시키는 것 (웨이퍼 아래로의 엔드 이펙터 A (180) 의 선형 병진), 암 어셈블리 (130) 를 상향으로 z 축 ?향으로 병진시키는 것 (웨이퍼 지지부로부터 웨이퍼를 들어올림), 및 엔드 이펙터 A (180) 를 후퇴시키는 것 (retraction) (웨이퍼를 프로세스 챔버로부터 인출하기 위해서 엔드 이벡터 A의 선형 병진) 을 포함한다. 운동학적으로 링크된 암들을 갖는 로봇에서, 이러한 스테이지들 각각을 위한 시간은 확장 동작을 위해서는 0.9 초이며 z 축 방향 상향 병진을 위해서는 0.7 초이며 후퇴 동작을 위해서는 1.4초인 것으로 추정된다. 이에 반하여서, 로봇 (100) 과 같은 로봇을 사용하는 경우에 각 스테이지에 대한 추정된 시간은 확장 동작을 위해서는 0.6 초이며 z 축 방향 상향 병진을 위해서는 0.7 초이며 후퇴 동작을 위해서는 1.4초인 것으로 추정된다. 볼 수 있는 바와 같이, 어느 로봇이든 최종 2 개의 스테이지들에 대해서는 그 시간이 유사하는데 그 이유는 이 최종 2 개의 스테이지들에서는, 로봇의 양쪽 암들이 웨이퍼들을 운반하고 있는 중이기 때문이다. 그러나, 제 1 스테이지는 로봇 (100) 의 경우가 현저하게 신속한데 그 이유는 A 암 (137) 이 엔드 이펙터 A (180) 의 확장 동안에 웨이퍼를 유지하고 있는 (holding) B 암 (138) 에 운동학적으로 링크되지 않음으로 인해서 보다 고속 레이트로 이동할 수 있기 때문이다.

마찬가지로, 웨이퍼들이 목적지 챔버 내에 배치될 수 있는 "배치" 모션도 로봇 (100) 과 같은 로봇을 사용하면 유사한 속도 증가를 경험할 수 있다. 배치 모션은 피킹 모션에서 사용되는 스테이지들과 유사한 스테이지들을 포함하지만, z 축 방향 상향 이동 대신에 z 축 방향 하향 이동을 갖는다. 운동학적으로 링크된 암들을 갖는 로봇에서, 이러한 스테이지들 각각을 위한 시간은 확장 동작을 위해서는 1.4 초이며 z 축 방향 하향 병진을 위해서는 0.7 초이며 후퇴 동작을 위해서는 0.9 초인 것으로 추정된다. 이에 반하여서, 로봇 (100) 과 같은 로봇을 사용하는 경우에 각 스테이지에 대한 추정된 시간은 확장 동작을 위해서는 1.4 초이며 z 축 방향 햐향 병진을 위해서는 0.7 초이며 후퇴 동작을 위해서는 0.6 초인 것으로 추정된다.

피킹 모션과 배치 모션 간에서, 로봇 (100) 은, 피킹된 웨이퍼를 일 프로세싱 챔버에서 다른 프로세싱 챔버로 전달하기 위해서, 예를 들어서 180°만큼 암 어셈블리 (130) 를 회전시킬 수 있다. 180°보다 큰 회전이 수행될 수 있지만, 반대방향으로 더 작은 회전량으로 회전시킴으로써 동일한 최종 포지셔닝이 달성될 수 있으며, 따라서 180°는 많은 구현예들에서 암 어셈블리 (130) 가 회전할 수 있는 합리적인 최대 각도를 나탄내다. 로봇 (100) 및 서로 운동학적으로 링크된 암들을 갖는 로봇은 모두 180°회전하기 위해서는 대략 2.4 초를 필요로 한다.

이로써, 위에서 제공된 추정치들에 따르면, 서로 운동학적으로 링크된 암들을 갖는 로봇은 피킹, 회전 및 배치의 단일 사이클을 수행하는데 8.4 초를 요구하지만, 로봇 (100) 은 동일한 단일 사이클을 수행하는데 오직 7.8 초만을 요구한다. 각 웨이퍼는 적어도 로드락으로부터 피킹되고 챔버 내로 배치되고 이어서 이 챔버로부터 피킹되고 다시 로드락으로 배치되어야 하며, 2 번의 이러한 완성된 피크-및-배치 사이클들이 최소한으로 각 웨이퍼에 대해서 수행되어야 하며, 추가 프로세스 챔버들이 관련되면, 웨이퍼당 이러한 피크-및-배치 사이클들의 개수는 이를 넘어서 증가할 것이다. 이는 서로 운동학적으로 링크된 암들을 갖는 로봇에 비해서 로봇 (100) 의 경우에 사이클 시간에 있어서 대략 8 퍼센트 개선 정도를 나타낸다.

전술한 바와 같이, 다른 구현예들은 동일한 방향을 바라보는 엔드 이펙터들을 갖는 암 어셈블리를 포함할 수 있다. 도 2a는 베이스 유닛 (201) 에 장착된 암 어셈블리 (230) 를 특징으로서 구비한 로봇 (200) 의 등측도를 도시한다. 암 어셈블리 (230) 는 동일한 방향을 바라보는 엔드 이펙터 A (280) 및 엔드 이펙터 B (290) 를 갖는다. 도 2b는 로봇 (200) 의 측면도이며 2 개의 엔드 이펙터들이 유사한 위치들에서 위치하지만 서로로부터 이격된 방식을 예시하고 있다.

원칙적으로, 로봇 (200) 은 상술된 로봇 (100) 과 매우 유사한 방식으로 구성 및 동작될 수도 있다. 그러나, 동작 및 구성에 있어서 대체적으로 유사하지만, 몇몇 차이점이 있다. 예를 들어서, 로봇 (100) 에서는 구동 모터 A (107) 및 구동 모터 B (108) 각각이 엔드 이펙터 A (180) 및 엔드 이펙터 B (190) 를 동일한 방사상 방향으로 병진시키도록 동일한 방향으로 회전될 수 있는 반면에, 로봇 (200) 에서는 각 암에 대한 대응하는 구동 모터들은 엔드 이펙터 A (280) 및 엔드 이펙터 B (290) 가 동일한 방사상 방향으로 병진될 수 있도록 서로 반대되는 방향으로 회전할 수 있다. 엔드 이펙터 A (280) 및 엔드 이펙터 B (290) 를 회전 중심으로부터 멀어지게 병진시키지 않으면서 암 어셈블리 (230) 를 회전시키기 위해서, 모든 3 개의 구동 모터들이 동일한 방향으로 구동될 수도 있다.

로봇 (100) 과 로봇 (200) 간의 다른 차이점은 A 암 (237) 및 B 암 (238) 모두가 로봇 (100) 에서 B 암 (138) 용 스페이서 (173) 와 유사한 스페이서 (273) 를 포함할 수 있다는 것이다. 이러한 여분의 스페이서는 A 암 (237) 및 B 암 (238) 이 도 2c에 도시된 바와 같이 서로 인터리브 (interleave) 할 수 있게 한다. 도 2d는 로봇 (200) 의 평면도이다. 엔드 이펙터들 모두가 동일한 휴지 위치에 있지만 서로 오프셋되기 때문에, 오직 엔드 이펙터 A (280) 만이 보이고 엔드 이펙터 B (290) 는 볼 수 없다.

로봇 (200) 의 다양한 내부 메카니즘들은 도면들에서 도시되지 않았지만, 이들은 로봇 (100) 의 내부 메카니즘들과 대체적으로 유사할 수 있다.

도 3은 본 개시에 따른 이중-암 (dual-arm) 진공 로봇의 개략도이다. 도 3에서 어셈블리 (330) 는 A 암 (337) 및 B 암 (338) 을 포함한다. A 암 (337) 은 상부 A 암 (340), 하부 A 암 (360) 및 엔드 이펙터 A (380) 를 포함한다. B 암 (338) 은 상부 B 암 (350), 하부 B 암 (370) 및 엔드 이펙터 B (390) 를 포함한다. 상부 A 암 (340) 은 A 구동 샤프트 (310) 에 강하게 연결되며 상부 B 암 (350) 은 B 구동 샤프트 (311) 에 강하게 연결된다. 공통 구동 샤프트 (312) 는 A 구동 샤프트 (310) 와 B 구동 샤프트 (311) 간에 동축으로 개재되며 공통 구동 풀리 어셈블리 (331) 에 강하게 연결될 수 있다. 이로써, 상부 A 암 (340) 은 A 구동 샤프트 (310) 를 회전시킴으로써 회전되고, 상부 B 암 (350) 은 B 구동 샤프트 (311) 를 회전시킴으로써 회전되고, 공통 구동 풀리 어셈블리 (331) 는 공통 구동 샤프트 (312) 를 회전시킴으로써 회전될 수 있다.

상부 A 암 (340) 및 상부 B 암 (350) 은 모두가 실질적으로 공통 축을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있으며; 실질적으로 공통 축을 중심으로 회전하는 상부 A 암 (340) 및 상부 B 암 (350) 의 단부들은 상부 A 암 (340) 및 상부 B 암 (350)의 근위 단부들 (proximal ends) 로서 지칭되는 반면, 상부 A 암 (340) 및 상부 B 암 (350) 의 반대편 단부들은 상부 A 암 (340) 및 상부 B 암 (350)의 원위 단부들 (distal ends) 로서 지칭될 수 있다.

상부 A 암 (340) 은 상부 A 암 (340) 의 원위 단부에서 하부 A 암 (360) 에 회전가능하게 연결될 수 있다. 하부 A 암 (360) 에 강하게 연결된 하부 A 암 종동 풀리 (362) 는 상부 A 암 (340) 내로 돌출되며, 상부 A 암 (340) 과 강하게 연결된 상부 A 암 구동 풀리 (345) 는 하부 A 암 (360) 내로 돌출될 수 있다. 상부 A 암 구동 벨트 (341) 는, 공통 구동 풀리 어셈블리 (331) 와 상부 A 암 (340) 간의 상대적 회전이 하부 A 암 종동 풀리 (362) 및 하부 A 암 (360) 을 상부 A 암 (340) 에 대하여 회전시킬 수 있도록, 하부 A 암 종동 풀리 (362) 를 공통 구동 풀리 어셈블리 (331) 와 회전가능하게 연결시킬 수 있다. 마찬가지로, 하부 A 암 (360) 은 엔드 이펙터 A (380) 에 회전가능하게 연결될 수 있다. 엔드 이펙터 A 종동 풀리 (381) 는 엔드 이펙터 A (380) 에 강하게 연결되며 하부 A 암 (360) 내로 돌출할 수 있다. 하부 A 암 구동 벨트 (361) 는, 상부 A 암 구동 풀리 (345) 와 하부 A 암 (360) 간의 상대적 회전이 엔드 이펙터 A 종동 풀리 (381) 및 엔드 이펙터 A (380) 을 하부 A 암 (360) 에 대하여 회전시킬 수 있도록, 상부 A 암 구동 풀리 (345) 를 엔드 이펙터 A 종동 풀리 (381) 와 회전가능하게 연결시킬 수 있다.

상부 A 암 (340) 의 원위 단부와 회전가능하게 연결된 하부 A 암 (360) 의 부분은 하부 A 암 (360) 의 근위 단부로서 지칭되고, 하부 A 암 (360) 의 반대편 단부, 즉 엔드 이펙터 A (380) 에 회전가능하게 연결된 단부는 하부 A 암 (360) 의 원위 단부로서 지칭될 수 있다.

유사한 방식으로, 상부 B 암 (350) 은 하부 B 암 (370) 의 원위 단부에서 하부 B 암 (370) 에 회전가능하게 연결될 수 있다. 하부 B 암 (370) 에 강하게 연결된 하부 B 암 종동 풀리 (372) 는 상부 B 암 (350) 내로 돌출되며, 상부 B 암 (350) 과 강하게 연결된 상부 B 암 구동 풀리 (355) 는 하부 B 암 (370) 내로 돌출될 수 있다. 상부 B 암 구동 벨트 (351) 는, 공통 구동 풀리 어셈블리 (331) 와 상부 B 암 (350) 간의 상대적 회전이 하부 B 암 종동 풀리 (372) 및 하부 B 암 (370) 을 상부 B 암 (350) 에 대하여 회전시킬 수 있도록, 하부 B 암 종동 풀리 (372) 를 공통 구동 풀리 어셈블리 (331) 와 회전가능하게 연결시킬 수 있다. 마찬가지로, 하부 B 암 (370) 은 엔드 이펙터 B (390) 에 회전가능하게 연결될 수 있다. 엔드 이펙터 B 종동 풀리 (391) 는 엔드 이펙터 B (390) 에 강하게 연결되며 하부 B 암 (370) 내로 돌출할 수 있다. 하부 B 암 구동 벨트 (371) 는, 상부 B 암 구동 풀리 (355) 와 하부 B 암 (370) 간의 상대적 회전이 엔드 이펙터 B 종동 풀리 (391) 및 엔드 이펙터 B (390) 을 하부 B 암 (370) 에 대하여 회전시킬 수 있도록, 상부 B 암 구동 풀리 (355) 를 엔드 이펙터 B 종동 풀리 (391) 와 회전가능하게 연결시킬 수 있다.

마찬가지로, 상부 B 암 (350) 의 원위 단부와 회전가능하게 연결된 하부 B 암 (370) 의 부분은 하부 B 암 (370) 의 근위 단부로서 지칭되고, 하부 B 암 (370) 의 반대편 단부, 즉 엔드 이펙터 B (390) 에 회전가능하게 연결된 단부는 하부 B 암 (370) 의 원위 단부로서 지칭될 수 있다.

이로써, 공통 구동 샤프트 (312) 또는 B 구동 샤프트 (311) 를 회전시키지 않으면서 A 구동 샤프트 (310) 를 회전시키는 것이 B 암 (338) 을 확장 또는 후퇴시키지 않으면서 그리고 A 암 (337) 또는 B 암 (338) 중 어느 하나를 회전시키지 않으면서 A 암 (337) 이 확장 또는 후퇴될 수 있게 할 수 있다. 마찬가지로, 공통 구동 샤프트 (312) 또는 A 구동 샤프트 (310) 를 회전시키지 않으면서 B 구동 샤프트 (311) 를 회전시키는 것이 A 암 (337) 을 확장 또는 후퇴시키지 않으면서 그리고 A 암 (337) 또는 B 암 (338) 중 어느 하나를 회전시키지 않으면서 B 암 (338) 이 확장 또는 후퇴될 수 있게 할 수 있다. A 구동 샤프트 (310), B 구동 샤프트 (311) 및 공통 구동 샤프트 (312) 를 회전시키면, A 암 (337) 및 B 암 (338) 이 확장 또는 후퇴하지 않으면서 암 어셈블리 (330) 의 센터를 중심으로 회전할 수 있다.

하부 A 암 종동 풀리 (362) 직경 또는 하부 B 암 종동 풀리 (372) 직경에 대한 공통 구동 풀리 어셈블리 (331) 직경의 비는 2:1일 수 있으며; 이는 공통 구동 풀리 어셈블리 (331) 와 상부 A 암 (340) 간의 상대 회전의 2 배의 하부 A 암 종동 풀리 (362) 와 상부 A 암 (340) 간의 상대 회전을 유발할 수 있다. 마찬가지로, 각기 상부 A 암 구동 풀리 (345) 직경 또는 상부 B 암 구동 풀리 (355) 직경에 대한 엔드 이펙터 A 종동 풀리 (381) 직경 또는 엔드 이펙터 B 종동 풀리 (391) 직경의 비는 2:1일 수 있으며; 이는 예를 들어서 상부 A 암 구동 풀리 (345) 와 하부 A 암 (360) 간의 상대적 회전의 반 (half) 배의 엔드 이펙터 A (380) 와 하부 A 암 (360) 간의 상대적 회전을 유발할 수 있다.

이러한 구성들은, 양쪽 암들이 완전하게 독립적으로 확장, 후퇴 및 회전하게 하는 2 개의 암 시스템들에 비해서 보다 작은 개수의 모터를 사용하여서, 로봇 암들 중 어느 하나의 독립적 후퇴 및 확장과, 양쪽 로봇 암들이 함께 회전하는 것을 가능하게 한다. 또한, 로봇 암들의 회전 운동을 결합시키는 것은 보다 간단한 제어 방식을 가능하게 하는데, 그 이유는 암들 간의 회전상의 방해를 방지하기 위해서 암들의 서로에 대한 위치들을 모니터링할 필요가 없기 때문이다.

도 4a는 전달 챔버 내에서의 선형 병진을 위해서 구성된 캐리지 하우징 (carriage housing) 에 의해서 지지되는 이중 암 (dual-arm) 진공 로봇의 개략도이다. 로봇 (400) 이 도 4a에 도시된다. 로봇 (400) 은 로봇 암 어셈블리 (430) 및 캐리지 하우징 (403) 을 포함한다. 캐리지 하우징 (403) 은 전달 챔버 하우징 (402) 내에서 로봇 암 어셈블리 (430) 를 지지할 수 있다. 전달 챔버 하우징 (402) 은 2 개의 직교하는 길이들에서보다 하나의 길이에서 실질적으로 더 길 수 있으며 전달 챔버 하우징의 장축에 대해서 실질적으로 평행한 레일들 (405) (또는 선형 병진을 제공하는 다른 특징부들) 을 포함할 수도 있다. 캐리지 하우징 (403) 은 전달 챔버 하우징 (402) 내에서 레일들 (405) 에 의해서 지지되고 전달 챔버 하우징 (402) 내에서 레일들 (402) 을 따라서 병진하도록 구성될 수 있다. 전달 챔버 하우징 (402) 은 프로세스 챔버들, 로드락들, 또는 반도체 프로세스 툴의 다른 서브어셈블리들에 연결되도록 구성될 수 있는, 전달 챔버 하우징의 둘레를 둘러서 이격된 복수의 개구들 (401) 을 가질 수 있다. 이 개구들 (401) 은 웨이퍼들 및 로봇 암 어셈블리 (430) 의 일부분이 개구들 (401) 을 통과하여서 웨이퍼 전달 동작 및 웨이퍼 로딩/언로딩 동작을 실현하게 할 수 있다.

도시된 로봇 암 어셈블리 (430) 는 2 개의 암들, 즉 A 암 (도 4a에서 대부분이 우측에 도시됨) 및 B 암 (도 4a에서 대부분이 좌측에 도시됨) 을 구비하며 본 개시에서 조기에 기술된 것과 유사하다. 도 4a에 도시된 특정 구현예에서, A 암 및 B 암은 로봇 암 어셈블리 (430) 의 중앙 축을 중심으로, 예를 들어서 공통 구동 풀리 어셈블리 (431) 상에 센터링된 축 (415) 을 중심으로 병행하여 (in tandem) 회전될 수 있으며 각 암은 축 (415) 을 통과하며 이 축에 수직한 라인에 대체적으로 평행한 방향으로 독립적으로 확장 및 후퇴할 수 있다.

A 암은 상부 A 암 (440), 하부 A 암 (460) 및 엔드 이펙터 A (480) 를 포함할 수 있다. B 암은 상부 B 암 (450), 하부 B 암 (470) 및 엔드 이펙터 B (490) 를 포함할 수 있다. 상부 A 암 (440) 은 A 구동 풀리 (410) 에 체결된 A 구동 벨트 (467) 를 통해서 A 구동 모터 (407) 에 연결될 수 있다. 마찬가지로, 상부 B 암 (450) 은 B 구동 풀리 (411) 에 체결된 B 구동 벨트 (468) 를 통해서 B 구동 모터 (408) 에 연결될 수 있다. 공통 구동 풀리 어셈블리 (431) 는 유사하게 공통 구동 풀리 (412) 에 체결된 공통 구동 벨트 (469) 를 통해서 공통 구동 모터 (409) 에 의해서 구동될 수 있다. 공통 구동 풀리 어셈블리 (431) 는 상부 A 암 (440) 의 일부분과 상부 B 암 (450) 의 일부분 간에 동축으로 개재될 수 있다. 이로써, 상부 A 암 (440) 은 A 구동 풀리 (410) 를 회전시킴으로써 회전하고, 상부 B 암 (450) 은 B 구동 풀리 (411) 를 회전시킴으로써 회전하고, 공통 구동 풀리 어셈블리 (431) 는 공통 구동 풀리 (412) 를 회전시킴으로써 회전할 수 있다.

상부 A 암 (440) 및 상부 B 암 (450) 은 모두 예를 들어서 중앙 축 (415) 과 같은 실질적으로 공통인 축을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있으며; 상부 A 암 (440) 및 상부 B 암 (450) 이 그를 중심으로 회전하는 상부 A 암 (440) 및 상부 B 암 (450) 의 단부들은 상부 A 암 (440) 및 상부 B 암 (450) 의 근위 단부들로 지칭되며, 상부 A 암 (440) 및 상부 B 암 (450) 의 반대편 단부들은 상부 A 암 (440) 및 상부 B 암 (450) 의 원위 단부들로 지칭될 수 있다.

상부 A 암 (440) 은 상부 A 암 (440) 의 원위 단부에서 하부 A 암 (460) 과 회전가능하게 연결될 수 있다. 하부 A 암 (460) 에 강하게 연결된 하부 A 암 종동 풀리 (462) 는 상부 A 암 (440) 내로 돌출되며, 상부 A 암 (440) 과 강하게 연결된 상부 A 암 구동 풀리 (445) 는 하부 A 암 (460) 내로 돌출될 수 있다. 상부 A 암 구동 벨트 (441) 는, 공통 구동 풀리 어셈블리 (431) 와 상부 A 암 (440) 간의 상대적 회전이 하부 A 암 종동 풀리 (462) 및 하부 A 암 (460) 을 상부 A 암 (440) 에 대하여 회전시킬 수 있도록, 하부 A 암 종동 풀리 (462) 를 공통 구동 풀리 어셈블리 (431) 와 회전가능하게 연결시킬 수 있다. 마찬가지로, 하부 A 암 (460) 은 엔드 이펙터 A (480) 에 회전가능하게 연결될 수 있다. 엔드 이펙터 A 종동 풀리 (481) 는 엔드 이펙터 A (480) 에 강하게 연결되며 하부 A 암 (460) 내로 돌출할 수 있다. 하부 A 암 구동 벨트 (461) 는, 상부 A 암 구동 풀리 (445) 와 하부 A 암 (460) 간의 상대적 회전이 엔드 이펙터 A 종동 풀리 (481) 및 엔드 이펙터 A (480) 을 하부 A 암 (460) 에 대하여 회전시킬 수 있도록, 상부 A 암 구동 풀리 (445) 를 엔드 이펙터 A 종동 풀리 (481) 와 회전가능하게 연결시킬 수 있다.

상부 A 암 (440) 의 원위 단부와 회전가능하게 연결된 하부 A 암 (460) 의 부분은 하부 A 암 (460) 의 근위 단부 (proximal end) 로서 지칭되고, 하부 A 암 (460) 의 반대편 단부, 즉 엔드 이펙터 A (480) 에 회전가능하게 연결된 단부는 하부 A 암 (460) 의 원위 단부 (distal end) 로서 지칭될 수 있다.

유사한 방식으로, 상부 B 암 (450) 은 하부 B 암 (470) 의 원위 단부에서 하부 B 암 (470) 에 회전가능하게 연결될 수 있다. 하부 B 암 (470) 에 강하게 연결된 하부 B 암 종동 풀리 (472) 는 상부 B 암 (450) 내로 돌출되며, 상부 B 암 (450) 과 강하게 연결된 상부 B 암 구동 풀리 (455) 는 하부 B 암 (470) 내로 돌출될 수 있다. 상부 B 암 구동 벨트 (451) 는, 공통 구동 풀리 어셈블리 (431) 와 상부 B 암 (450) 간의 상대적 회전이 하부 B 암 종동 풀리 (472) 및 하부 B 암 (470) 을 상부 B 암 (450) 에 대하여 회전시킬 수 있도록, 하부 B 암 종동 풀리 (472) 를 공통 구동 풀리 어셈블리 (431) 와 회전가능하게 연결시킬 수 있다. 마찬가지로, 하부 B 암 (470) 은 엔드 이펙터 B (490) 에 회전가능하게 연결될 수 있다. 엔드 이펙터 B 종동 풀리 (491) 는 엔드 이펙터 B (490) 에 강하게 연결되며 하부 B 암 (470) 내로 돌출할 수 있다. 하부 B 암 구동 벨트 (471) 는, 상부 B 암 구동 풀리 (455) 와 하부 B 암 (470) 간의 상대적 회전이 엔드 이펙터 B 종동 풀리 (491) 및 엔드 이펙터 B (490) 을 하부 B 암 (470) 에 대하여 회전시킬 수 있도록, 상부 B 암 구동 풀리 (455) 를 엔드 이펙터 B 종동 풀리 (491) 와 회전가능하게 연결시킬 수 있다.

마찬가지로, 상부 B 암 (450) 의 원위 단부와 회전가능하게 연결된 하부 B 암 (470) 의 부분은 하부 B 암 (470) 의 근위 단부로서 지칭되고, 하부 B 암 (470) 의 반대편 단부, 즉 엔드 이펙터 B (490) 에 회전가능하게 연결된 단부는 하부 B 암 (470) 의 원위 단부로서 지칭될 수 있다.

이로써, 공통 구동 풀리 (412) 또는 B 구동 풀리 (411) 를 회전시키지 않으면서 A 구동 풀리 (410) 를 회전시키는 것이 B 암을 확장 또는 후퇴시키지 않으면서 그리고 A 암 또는 B 암 중 어느 하나를 회전시키지 않으면서 A 암이 확장 또는 후퇴될 수 있게 할 수 있다. 마찬가지로, 공통 구동 풀리 (412) 또는 A 구동 풀리 (410) 를 회전시키지 않으면서 B 구동 풀리 (411) 를 회전시키는 것이 A 암을 확장 또는 후퇴시키지 않으면서 그리고 A 암 또는 B 암 중 어느 하나를 회전시키지 않으면서 B 암이 확장 또는 후퇴될 수 있게 할 수 있다. A 구동 풀리 (410), B 구동 풀리 (411) 및 공통 구동 풀리 (412) 를 회전시키면, A 암 및 B 암이 확장 또는 후퇴하지 않으면서 암 어셈블리 (430) 의 센터를 중심으로 회전할 수 있다.

하부 A 암 종동 풀리 (462) 직경 또는 하부 B 암 종동 풀리 (472) 직경에 대한 공통 구동 풀리 어셈블리 (431) 직경의 비는 2:1일 수 있으며; 이는 공통 구동 풀리 어셈블리 (431) 와 상부 A 암 (440) 간의 상대 회전의 2 배의 하부 A 암 종동 풀리 (462) 와 상부 A 암 (440) 간의 상대 회전을 유발할 수 있다. 마찬가지로, 각기 상부 A 암 구동 풀리 (445) 직경 또는 상부 B 암 구동 풀리 (455) 직경에 대한 엔드 이펙터 A 종동 풀리 (481) 직경 또는 엔드 이펙터 B 종동 풀리 (491) 직경의 비는 2:1일 수 있으며; 이는 예를 들어서 상부 A 암 구동 풀리 (445) 와 하부 A 암 (460) 간의 상대적 회전의 반 (half) 배의 엔드 이펙터 A (480) 와 하부 A 암 (460) 간의 상대적 회전을 유발할 수 있다.

상술한 상부 암들, 하부 암들, 및 엔드 이펙터들 간의 다양한 회전가능한 연결들은 예를 들어서 베어링들에 걸친 압력 차들이 균등하게 할 수 있는 베어링들과 같은 비-진공 기밀 회전가능한 인터페이스들 (non-vacuum tight rotatable interfaces) 을 사용하여서 달성될 수도 있다. 이로써, A 암 (437) 및 B 암 (438) 은 전달 챔버 하우징 (402) 내의 주변 환경과 등화되는데 실질적으로 자유로운데, 즉 진공 상태에서, A 암 (437) 및 B 암 (438) 도 역시 진공 상태에 있을 수 있다. 그러나, 몇몇 구현예들에서, 이러한 회전가능한 인터페이스들은 실링된 베어링 유닛들에 의해서 제공될 수 있는데, 즉 상술한 상부 암들, 하부 암들, 및 엔드 이펙터들의 내측이 진공-기밀 회전가능한 인터페이스들을 사용하여서 달성될 수 있다.

암 어셈블리 (430) 는 상술한 바와 같이 캐리지 하우징 (403) 에 의해서 지지될 수 있다. 도시된 구현예에서, 암 어셈블리 (430) 는 z 축 방향으로 움직일 수 있는데, 즉 A 암 (437) 및 B 암 (438) 은 A 엔드 이펙터 (480) 및/또는 B 엔드 이펙터 (490) 가 위아래로 움직일 수 있도록 수직으로 이동할 수 있다. 이러한 수직 이동을 실현하기 위해서, 캐리지 하우징 (403) 은 A 구동 모터 (407), B 구동 모터 (408) 및 공통 구동 모터 (409) 를 지지할 수 있는 모터 지지부 (406) 를 포함할 수 있다. 모터 지지부 (406) 는 또한 상부 A 암 (440), 상부 B 암 (450) 및 공통 구동 풀리 어셈블리 (431) 를 삼축 (triaxial) 페로-유체성 시일 (ferro-fluidic seal) (416) (또는 회전형 인터페이스에 걸친 가스 누설을 실질적으로 방지하면서 상부 A 암 (440), 상부 B 암 (450) 및 공통 구동 풀리 어셈블리 (431) 간의 상대적 회전 운동을 가능하게 하도록 구성된 다른 타입의 시일) 을 통해서 지지할 수도 있다. 모터 지지부 (406) 는 벨로즈 연결부 (bellows copuling) (417) 를 사용하여서 캐리지 하우징 (403) 과 연결될 수 있으며, 이 벨로즈 연결부는 삼축 (triaxial) 페로-유체성 시일 (ferro-fluidic seal) (416) 와 협력하여서 상부 A 암 (440), 상부 B 암 (450) 및 공통 구동 풀리 어셈블리 (431) 와 캐리지 하우징 (403) 간의 계면들을 통한 가스의 누설을 방지한다. 벨로즈 연결부 (417) 는 캐리지 하우징 (403) 과 모터 지지부 (406) 간의 상대적 변위를 실현하도록 신축될 수 있다.

모터 지지부 (406) 는 캐리지 하우징 (403) 에 대해서 수직으로 모터 지지부 (406) 를 이동시키도록 구성된 예를 들어서 선형 액추에이터와 같은 z 구동부 (404) 를 사용하여서 캐리지 하우징 (403) 내에서 상승 및 하강될 수 있다.

전술한 바와 같이, 캐리지 하우징 (403) 은 전달 챔버 하우징 (402) 의 장축을 따라서 암 어셈블리 (430) 를 이동시키도록 레일들 (405) 을 따라서 병진될 수 있다. 이러한 병진은 또한 가압된 (pressurized) 도관 하우징 케이블 (conduit housing cabling) (419) 로서 역할을 하는 엄빌리컬 암 (420) 을 사용하여서 구동될 수 있다. 케이블 (419) 은 캐리지 하우징 (403) 에 의해서 지지되는 다양한 컴포넌트들, 예를 들어서, A 구동 모터 (407), B 구동 모터 (408), 공통 구동 모터 (409), z 구동부 (404) 등에 전기적으로 접속될 수 있다.

엄빌리컬 암 (420) 은 상부 엄빌리컬 암 (421) 및 하부 엄빌리컬 암 (422) 을 포함할 수 있다. 상부 엄빌리컬 암 (421) 은 캐리지 어셈블리 (403) 의 선형 이동 범위를 따라서 대략 중간에, 예를 들어서 레일들 (405) 을 따라서 중간에 그리고 전달 챔버 하우징의 긴 내부 측면들 중 하나의 측면에 매우 근접하여 위치한 지점에서 교차하는 (intersecting) 축을 중심으로 회전하도록 구성된 회전형 조인트 (rotational joint) 를 통해서 전달 챔버 하우징 (402) 에 연결될 수 있다. 이러한 포지셔닝 (positioning) 으로 인해서, 전달 챔버 하우징 (402) 의 내부가 폭이 넓은 한, 상부 엄빌리컬 암 (421) 이 전달 챔버 하우징 (402) 내에서 거의 반원 또는 반원 원호 (semicircular arc) 를 따라서 스윙할 수 있다. 상부 엄빌리컬 암 (421) 의 회전 축을 교차하는 상부 엄빌리컬 암 (421) 의 단부는 상부 엄빌리컬 암 (421) 의 근위 단부로 지칭되며, 상부 엄빌리컬 암 (421) 의 반대편 단부는 원위 단부로서 지칭될 수 있다.

하부 엄빌리컬 암 (422) 의 근위 단부는 회전형 조인트에 의해서 상부 엄빌리컬 암 (421) 의 원위 단부에 연결될 수 있다. 이어서, 하부 엄빌리컬 암 (422) 의 근위 단부 반대편에 있는 하부 엄빌리컬 암 (422) 의 원위 단부는 다른 회전형 조인트를 통해서 캐리지 하우징 (403) 에 연결될 수 있다. 하부 엄빌리컬 암 (422) 의 원위 단부는 하부 엄빌리컬 암 종동 풀리 (423) 를 포함하며, 이 하부 엄빌리컬 암 종동 풀리는 상부 엄빌리컬 암 (421) 내로 연장되며 상부 엄빌리컬 암 (421) 의 근위 단부의 회전형 조인트 상에 센터링된 엄빌리컬 암 고정형 풀리 (425) 에 상부 엄빌리컬 암 구동 벨트 (426) 를 통해서 연결될 수 있다. 상부 엄빌리컬 암 (421) 의 근위 단부는 엄빌리컬 암 구동 벨트 (428) 를 통해서 엄빌리컬 암 구동 모터 (427) 에 의해서 구동될 수 있는 상부 엄빌리컬 암 종동 풀리 (424) 를 제공하도록 전달 챔버 하우징 (402) 을 통해서 돌출될 수 있다.

상부 엄빌리컬 암 (421) 을 전달 챔버 하우징 (402) 에 결합시키는 회전형 조인트, 상부 엄빌리컬 암 (421) 을 하부 엄빌리컬 암 (422) 에 결합시키는 회전형 조인트, 및 하부 엄빌리컬 암 (422) 을 캐리지 하우징 (403) 에 결합시키는 회전형 조인트는 각각 예를 들어서 페로-유체성 시일들과 같은 시일들 (418) 을 포함할 수 있다. 시일들 (418) (및 삼축 페로-유체성 시일 (416) 및 벨로즈 연결부 (417)) 로 인해서, 엄빌리컬 암 (420) 및 캐리지 하우징 (403) 내의 공간은 전달 챔버 하우징 (402) 의 나머지 내부 공간으로부터 실질적으로 실링된다 (sealed off). 이로써, 엄빌리컬 암 (420) 및 캐리지 하우징 (403) 의 내부 공간이 대기 상태로 유지되는 동안에 전달 챔버 하우징 (402) 의 내부 공간이 진공 상태로 유지될 수 있다. 이는 예를 들어서 A 구동 모터 (407), B 구동 모터 (408), 공통 구동 모터 (409), 및 z 구동부 (404) 와 같은, 로봇 (400) 내에서 사용되기 위해서 진공-레이트되지 (vacuum-rated) 않는 모터들의 사용을 가능하게 한다.

전기 모터들은 때로 냉각되기 위해서 전도성 열 전달 및 대류성 열 전달에 주로 의존한다. 진공 분위기에서, 대류성 열 전달은 거의 존재하지 않으며, 따라서 전기 모터가 배출할 수 있는 열의 양은 감소한다. 이는 모터가 정상적으로는 대기 상태에서는 과잉가열을 발생시키지 않을 부하에서 모터가 과잉가열되게 할 수 있다. 이러한 과잉가열 문제는 모터들이 설계된 부하보다 매우 낮은 부하로 모터들을 동작시키거나 (이로써, 생성되는 열을 줄이거나), 또는 예를 들어서 액체 냉각제를 사용하여서 모터들을 냉각시키는 것과 같이 추가 냉각 방식을 사용하여서 열 전달 손실을 보상함으로써 처리될 수 있다. 이러한 방식들 각각은 비용을 초래하며 이는 바람직하지 않을 수 있다. 예를 들어서, 모터들을 낮은 부하 레벨로 동작시키는 것은 로봇 (400) 에 대한 전체 주행 시간 (transit time) 이 증가되게 한다 (이로써, 로봇 (400) 이 사용되는 반도체 프로세싱 툴에서의 처리량이 떨어진다). 다른 실례에서, 액체 냉각을 사용하는 것은 냉각제 튜브, 펌프, 액체 시일들 등의 사용을 요구하며, 이는 상당한 비용을 초래하며 로봇 (400) 의 설계를 복잡하게 할 수 있다.

가압된 분위기 (정상적인 반도체 프로세싱 동작들 동안에 전달 챔버의 분위기는 가압됨) 내에 모든 구동 모터들을 하우징시킴으로써, 로봇 (400) 은 이러한 과잉가열 문제를 피할 수 있으며 표준 전기 모터들의 사용을 가능하게 한다. 진공 분위기 문제는 문제가 되지 않는데 그 이유는 엄빌리컬 암 구동 모터 (427) 를 포함하는 모터들은 진공 분위기로부터 격리되며 주변 대기 상태들에서 동작하기 때문이다. 몇몇 구현예들에서, 모터들이 유지되는 가압된 분위기는 예를 들어서 대략 0.5 atm 또는 0.75 atm와 같이 주변 대기 상태보다 압력이 낮을 수 있다. 일반적으로 말하자면, 모터들이 그 내에서 동작될 수 있는 압력은 모터들의 과잉가열이 문제가 되지 않을 정도로 충분하게 높게 유지될 수 있다.

로봇 (400) 의 다양한 구동 모터들은 제어기 (429) 에 의해서 제어될 수 있다. 제어기 (429) 는 또한 로봇 (400) 에 관한 피드백을 제공하는 예를 들어서 위치 센서들, 가속도계 등과 같은 다양한 센서 시스템들에 연결될 수 있으며 이로써 제어기 (429) 는 예를 들어서 로봇 (400) 의 엔드 이펙터들에 대한 최대 병진 가속도와 같은 모터 제어 파라미터들을 프로세스 제어 한계치들 내에서 조절할 수 있다. 제어기 (429) 는 하나 이상의 프로세서 및 메모리를 포함할 수 있다. 메모리는 모터들을 제어하도록 하나 이상의 프로세서들을 제어하기 위한 컴퓨터-실행가능한 인스트럭션들을 저장할 수 있다.

도 4b는 도 4a의 로봇 (400) 의 개략도이지만, 이 도면에서 암 어셈블리 (430) 는 캐리지 하우징 (403) 에 대해서 상승된 위치에 있다.

도 4a 및 도 4b는 암 어셈블리 (430) 의 모든 회전 축들이 동일한 평면, 즉 도면의 페이지의 평면 내에 놓이도록 위치된 암 어셈블리 (430) 의 다양한 부분들을 도시하고 있음이 이해되어야 한다. 하지만, 이는 단지 모든 다양한 풀리들, 벨트들 및 다른 컴포넌트들이 용이하게 보일 수 있도록 구성된 실례일 뿐이다. 실제로, 상부 A 암 (440) / 하부 A 암 (460) 회전형 연결과 연관된 회전 축들 및 상부 B 암 (450) / 하부 B 암 (470) 회전형 연결과 연관된 회전 축들은 일반적으로 암 어셈블리 (430) 내의 다른 회전형 연결들과 연관된 회전 축들과 동일한 평면 상에 놓이지 않는다.

예를 들어서, 암 어셈블리 (430) 는, 몇몇 차이점이 있을지라도, 도 1a 내지 도 1j에 도시된 로봇 (100) 과 매우 유사할 수 있다. 예를 들어서, 도 1a 내지 도 1j에 도시된 로봇 (100) 은 그의 직경에 비해서 축 방향으로 매우 긴 원통형 베이스 유닛 (101) 을 구비하며; 이러한 구성에서 구동 모터들은 중앙 축을 따라서 또는 중앙 축 근방에서 순차적으로 배열될 수 있는데 이는 모터들이 이러한 팩킹 (packing) 공간 내에 잘 들어가기 때문이다. 이에 비하여서, 암 어셈블리 (430) 를 구동하는 모터 장치들은 대신에 암 어셈블리 (430) 의 중앙 축을 중심으로 배열될 수 있는데, 즉 구동 모터들은 암 어셈블리 (430) 의 중앙 축으로부터 오프셋되며 (도 1c의 좌측 상의 베이스 유닛 (101) 과 유사함) 캐리지 하우징 (403) 의 Z 축 두께를 줄이도록 Z 축을 따라서 서로 중첩할 수도 있다.

또한, 다양한 다른 타입의 로봇 암 어셈블리들이 로봇 암 어셈블리 (430) 대신에 사용될 수 있음도 이해되어야 한다. 예를 들어서, 본 명세서에서 그 전체 내용이 참조로서 인용되는 미국 특허 출원 공개 번호 2012/0141235에서 기술된 것들과 유사한 로봇 암 어셈블리들이 필요하다면 로봇 암 어셈블리 (430) 대신에 사용될 수도 있다. 예를 들어서, 이러한 다른 암 어셈블리들은 예를 들어서 로봇 암들 중 어느 하나의 독립적 회전 및 확장을 가능하게 하는 것과 같이 보다 큰 자유도를 제공할 수 있거나, 예를 들어서 양쪽의 로봇 암들의 동시적 확장 또는 동시적 후퇴 및 양쪽의 로봇 암들의 동시적 회전과 같이 보다 낮은 자유도를 제공할 수도 있다. 이러한 다른 암 어셈블리들을 위한 구동 모터들은, 상술한 실례에서와 같이, 전달 챔버 하우징 (402) 내에서 진공 상태로부터 이들을 격리시키도록 캐리지 하우징 (403) 의 실링된 부분 내에서 하우징될 수 있다. 이러한 다른 구현예들에서, 사용된 모터들의 총 개수는 보봇 암 어셈블리들에 의해서 지원되는 자유도에 따라서 상이할 수 있다. 또한, 사용된 로봇 암 어셈블리의 특정 구성에 따라서, 상이한 타입의 시일들이 사용될 필요가 있는데, 예를 들어서 몇몇 구현예들에서는 단일 축 페로유체성 시일 또는 쌍 축 (bi-axial) 페로유체성 시일이 사용될 수 있으며, 다른 구현예들은 3 개 초과의 축들을 실링할 수 있는 다중 축 페로유체성 시일을 요구할 수도 있다.

또한, 페로유체성 시일들 외에 다른 실링 구성들이 몇몇 구현예들에서 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 본 명세서에서 개시된 개념들은 페로유체성 시일들로만 한정되는 것이 아니라 다른 타입의 시일들에서도 역시 실시될 수 있다.

도 5a는 선형 병진 캐리지 및 로봇 암 어셈블리를 구비한 전달 챔버의 오프각 뷰 (off-angle view) 를 도시한다. 볼 수 있는 바와 같이, 전달 챔버 하우징 (502) 은 2 개의 쌍을 이루는 (complementary) 직교 방향들에서보다 일 방향에서 실질적으로 더 길며, 예를 들어서 (내부 크기로 보자면) 최소 1.5 내지 2 배만큼 더 길 수 있다. 이러한 크기들/종횡비들은 고정된 웨이퍼 전달 로봇 암이 프로세스 챔버들, 웨이퍼 저장 챔버들 또는 전달 챔버에 부착되는 웨이퍼들을 수용 또는 공급하는 다른 장비 모두로 접근할 수 있게 도달할 수 없도록 정해진다. 4 개의 개구들 (501) 이 전달 챔버 하우징 (502) 의 2 개의 긴 측면들 각각을 따라서 이격되며, 9 번째의 개구 (501) 가 이 2 개의 긴 측면들 간에 걸쳐 있는 짧은 측면들 중 하나를 따라서 위치한다 (각 개구 (501) 는 상이한 원으로 둘러싸인 문자로 표시된다). 물론, 다른 구현예들은 보다 많은 개수 또는 보다 적은 개수의 개구들 (501) 을 구비할 수도 있으며 개구들 (501) 의 포지셔닝은 도시된 바와는 다를 수도 있다. 실제로는, 전달 챔버 하우징 (502) 은 커버 (미도시) 로 실링되며 프로세스 챔버들, 로드락들, 또는 다른 실링가능한 분위기들 (environments) (또한 미도시) 이 개구들 (501) 에 연결될 수 있다.

또한, 도 5a에서 레일 (505) 을 볼 수 있다 (전달 챔버 하우징 (502) 의 반대편 측면 상의 쌍을 이루는 레일 (505) 은 이 도면에서 볼 수 없지만 다른 뷰들 (views) 에서는 볼 수 있을 것이다). 캐리지 하우징 (503) 은 캐리지 하우징 (503) 이 레일들 (505) 을 따라서 슬라이딩하고 전달 챔버 하우징의 장축을 따라서 병진할 수 있게 하는 방식으로 레일들 (505) 상에 놓일 수 있다. 레일들은 캐리지 하우징 (503) 의 운동을 선형 병진 운동으로 실질적으로 제약하는데, 즉 레일들은 캐리지 하우징 (503) 이 전달 챔버 하우징 (502) 에 대하여 회전하는 것을 방지할 수 있다.

캐리지 하우징 (503) 은 엄빌리컬 암 (520) 의 움직임을 통해서 전달 챔버 하우징 (502) 내에서 앞뒤로 병진하도록 될 수 있다. 엄빌리컬 암 (520) 은 상부 엄빌리컬 암 (521) 및 하부 엄빌리컬 암 (522) 을 포함할 수 있다. 상부 엄빌리컬 암 (521) 은 상부 엄빌리컬 암 (521) 의 근위 단부에서 전달 챔버 하우징 (502) 에 회전가능하게 연결되며 다른 회전형 연결부 (때로 도시된 바와 같은 2-링크 암의 "엘보우 (elbow)" 로서 지칭되기도 함) 를 통해서 하부 엄빌리컬 암 (522) 의 근위 단부에 회전가능하게 연결될 수 있다. 하부 엄빌리컬 암 (522) 의 원위 단부는 캐리지 하우징 (503) 에 회전가능하게 연결될 수 있다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 것과 유사한 벨트/풀리 메카니즘이 하부 엄빌리컬 암 (522) 이 상부 엄빌리컬 암 (521) 의 회전 레이트의 2 배의 레이트로 반대되는 방향으로 회전할 수 있도록 하는데 사용될 수 있다. 이로써, 하부 엄빌리컬 암 (522) 의 근위 단부가 실질적으로 레일들 (505) 에 평행한 경로를 따라서 이동할 수 있게 된다. 엄빌리컬 암 (520) 은 그 내에 구축된 몇몇 규칙들을 가지고 있는데, 예를 들어서 하부 엄빌리컬 암 (522) 을 회전시키는데 사용되는 벨트는, 하부 엄빌리컬 암 (522) 의 원위 단부가 따르는 선형 경로와 레일들 (505) 에 의해서 제공되는 선형 경로 간의 임의의 근소한 오정렬들을 보상하기 위해서, 다소 탄성의 특성을 가질 수 있다.

또한, 도 5a에서 A 암 및 B 암을 구비한 암 어셈블리를 볼 수 있다. A 암은 상부 A 암 (540), 하부 A 암 (560) 및 엔드 이펙터 A (580) 를 포함하고, B 암은 상부 B 암 (550), 하부 B 암 (570) 및 엔드 이펙터 B (590) 를 포함한다. 도 5a에서, 엔드 이펙터 A (580) 가 웨이퍼 (539) 를 지지한다.

도 5b 내지 도 5f는 다양한 캐리지 병진 위치들 및/또는 엔드 이펙터 위치들에서의 도 5a의 전달 챔버의 등측도들이다. 도 5g 내지 도 5k는 다양한 캐리지 병진 위치들 및/또는 엔드 이펙터 위치들에서의 도 5a의 전달 챔버의 대응하는 오프각 뷰들을 도시한다. 도 5l 내지 도 5p는 다양한 캐리지 병진 위치들 및/또는 엔드 이펙터 위치들에서의 도 5a의 전달 챔버의 대응하는 사시도들이다.

도 5b, 도 5g 및 도 5l에서 볼 수 있는 바와 같이, 캐리지 하우징 (503) 은 전달 챔버 하우징 (502) 의 일 단부 근방에 위치한다. 이러한 위치로부터, 암 어셈블리는 개구 (501) (F) 또는 개구 (501) (D) 중 하나를 통해서 웨이퍼 (539) 를 배치하거나 다시 가져오는데 사용될 수 있다. 암 어셈블리는 또한 개구 (501) (E) 를 통해서 웨이퍼가 배치되거나 다시 가져가질 수 있도록 그 자리에서 회전될 수도 있으며; 캐리지 하우징 (503) 이 필요하다면 암 어셈블리의 회전 동안에 암 어셈블리와 전달 챔버 하우징 (502) 간의 충돌을 방지하도록 전달 챔버 하우징 (502) 의 중앙을 향해서 근소하게 이동될 수도 있다.

도 5c, 도 5h 및 도 5m에서 볼 수 있는 바와 같이, 캐리지 하우징 (503) 은 개구 (501) (G) 및 개구 (501) (C) 중 하나 또는 양쪽을 통해서 웨이퍼를 전달할 수 있게 변위되었다. 이러한 변위는 엄빌리컬 암이 회전되게 하고 이로써 캐리지 하우징 (503) 을 전달 챔버 하우징 (502) 의 중앙을 향해서 이끌어서 이루어질 수 있다.

도 5d, 도 5i 및 도 5n에서 볼 수 있는 바와 같이, 캐리지 하우징 (503) 은 개구 (501) (H) 및 개구 (501) (B) 중 하나 또는 양쪽을 통해서 웨이퍼를 전달할 수 있게 변위되었다. 이러한 변위는 엄빌리컬 암이 더 회전되게 하고 이로써 캐리지 하우징 (503) 을 전달 챔버 하우징 (502) 의 중앙을 지나서 개구 (501) 가 없는 전달 챔버 하우징 (502) 의 벽을 향해서 이끌어서 이루어질 수 있다.

도 5e, 도 5j 및 도 5o에서 볼 수 있는 바와 같이, 캐리지 하우징 (503) 은 개구 (501) (I) 및 개구 (501) (A) 중 하나 또는 양쪽을 통해서 웨이퍼를 전달할 수 있게 변위되었다. 이러한 변위는 엄빌리컬 암이 더욱 더 회전되게 하고 이로써 캐리지 하우징 (503) 을 전달 챔버 하우징 (502) 의 반대편 단부까지 이끌어서 이루어질 수 있다.

도 5f, 도 5k 및 도 5p에서 볼 수 있는 바와 같이, A 암은 개구 501 (I) 를 통해서 프로세스 챔버 (미도시) 내로 확장되었다.

본 명세서에서 기술된 바와 같이 구비된 전달 챔버가 단일 로봇 암 어셈블리가 2 개 이상의 실질적으로 선형인 열들로 해서 배열된 매우 많은 개수의 서로 연결된 프로세스 챔버들 또는 다른 반도체 핸들링 장치들 간에서 웨이퍼들을 전달할 수 있게 할 수 있음은 도 5a 내지 도 5p로부터 쉽게 명백하다. 이러한 전달 챔버는 전달 챔버의 내부로부터 모두가 실링된 (sealed) 전기 모터 구동부들을 구비하며, 이로써 전기 모터 구동부들이 대기 상태 또는 주변 상태로 유지되는 동안에 전달 챔버는 진공 상태로 유지될 수 있다. 물론, 몇몇 구현예들은 (동일한 레일 세트를 공유할 수도 있는) 일렬로 배열된 다수의 캐리지 하우징들 및 암 어셈블리들을 구비할 수도 있다. 이러한 구현예들은 챔버들 간에서의 전달을 실현하기 위해서 2 개의 암 어셈블리들 간에 웨이퍼들을 전달하도록 구성될 수도 있다.

몇몇 구현예들에서, 엄빌리컬 암은 2 개 이상의 엘보우 조인트를 포함할 수 있으며 상부 엄빌리컬 암과 하부 엄빌리컬 암 간의 추가 암 세그먼트들을 포함할 수도 있다. 예를 들어서, 엄빌리컬 암은 3 개의 엘보우 조인트들 및 2 개의 추가 암 세그먼트들을 가질 수 있다 (이로써, 엘보우 조인트들 중 하나의 회전 축을 따라서 보여질 때에 "V" 형상 대신에 "W" 형상을 형성함). 이는 선형 병진 축에 대해서 수직인 소정의 폭의 전달 챔버 하우징에 있어서 캐리지 어셈블리의 보다 긴 선형 이동 범위들을 실현할 수 있다.

상술된 로봇들은 본 발명에 따라서 프로세스 동작들 동안에 로봇을 제어하기 위한 인스트럭션들을 갖는 시스템 제어기를 또한 포함할 수 있음도 이해되어야 한다. 예를 들어서, 시스템 제어기는 엔드 이펙터 A를 확장시키는 명령을 구동 모터 B 또는 공통 구동 모터를 활성화하지 않으면서 구동 모터 A를 활성화하는 구동 신호들로 변환하도록 구성될 수 있다. 마찬가지로, 시스템 제어기는 A 암 및 B 암을 회전시키는 명령을 구동 모터 A, 구동 모터 B 및 공통 구동 모터를 동일한 방향으로 활성화하는 구동 신호들로 변환하도록 구성될 수 있다. 이 제어기는 또한 엄빌리컬 암이 회전되게 하여서 캐리지 하우징을 병진시키도록 구성될 수도 있다. 제어기는 로봇 암에 대한 다른 명령들을 상기 개시와 일관되는 방식으로 변환하도록 구성될 수도 있다. 시스템 제어기는 통상적으로 하나 이상의 메모리 디바이스들 및 하나 이상의 프로세서들을 포함하며, 이 프로세서들은 장치가 본 발명에 따른 방법을 수행할 수 있도록 인스트럭션들을 실행시키도록 구성될 수 있다. 본 발명에 따른 프로세스 동작들을 제어하기 위한 인스트럭션들을 포함하는 머신 판독가능한 매체는 시스템 제어기에 연결될 수 있다.

본 명세서에서 상술한 장치 및/또는 프로세스는 예를 들어서 반도체 디바이스들, 디스플레이, LED, 광전 패널 등의 제조 또는 가공을 위한 리소그래피 패터닝 툴 또는 프로세스와 함께 사용될 수 있다. 통상적으로, 이러한 툴 또는 프로세스는 반드시 그러한 것은 아니지만 공통 제조 시설 내에서 함께 사용 또는 수행될 수 있다. 막 리소그래피 패터닝은 통상적으로 각각 다수의 가능한 툴을 사용하여서 실현되는 다음의 단계들 중 몇몇 또는 모두를 포함하며, 이 단계들은 (1) 스핀 온 또는 스프레이 온 툴을 사용하여서 기판과 같은 작업 대상에 포토레지스트를 도포하는 단계, (2) 고온 플레이트 퍼니스 또는 UV 경화 툴을 사용하여서 포토레지스트를 경화하는 단계, (3) 웨이퍼 스텝퍼와 같은 툴을 사용하여서 포토레지스트를 가시광선 또는 자외선 또는 x 선 광에 노출시키는 단계, (4) 습식 벤치 (wet bench) 와 같은 툴을 사용하여서 레지스트를 선택적으로 제거하여서 이를 패터닝하도록 상기 포토레지스트를 현상하는 단계, (5) 건식 또는 플라즈마 지원형 에칭 툴을 사용하여서 그 밑의 막 또는 작업 대상으로 레지스트 패턴을 전사하는 단계, (6) RF 또는 마이크로웨이브 플라즈마 레지스트 탈피기 (stripper) 와 같은 툴을 사용하여서 포토레지스트를 제거하는 단계를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 기술된 로봇과 같은 로봇은 일 툴에서 다른 툴로 기판들을 이동시켜서 제조 프로세스들을 실현하는데 사용될 수 있다.

또한, 임의의 특정 기술된 구현예들에서의 특징부들이 서로 양립할 수 없다고 명시적으로 특정되지 않는 이상 또는 주변 문맥이 이 특징부들이 서로 배타적이며 상호 보완적이고/이거나 지지하는 방식으로 용이하게 서로 결합될 수 없다는 것을 암시하지 않는 이상, 본 개시의 전체 내용은 이러한 상호보완적인 구현예들의 특정 특징부들은 하나 이장의 포괄적이지만 근소하게 상이한 기술상의 해법들을 제공하도록 선택적으로 결합될 수 있음을 감안 또는 고려한다는 것도 이해될 것이다. 따라서, 위의 설명은 오직 예시적으로 제공된 것이며 세부적인 것들에서의 수정이 본 발명의 범위 내에서 이루어질 수 있음도 역시 이해되어야 한다.

Claims (24)

1. 장치로서,
   제 1 병진 축을 따르는 길이가 쌍을 이루는 (complementary) 수평 축을 따르는 길이보다 실질적으로 더 긴 전달 챔버 하우징;
   상기 제 1 병진 축을 따라서 그리고 상기 전달 챔버 하우징 내부의 선형 병진 범위 내에서 선형으로 병진하도록 구성된 캐리지 하우징 (carrage housing) ; 및
   적어도 하나의 엘보우 조인트 (elbow joint) 를 갖는 엄빌리컬 암 (umbilical arm) 을 포함하며,
   상기 엄빌리컬 암의 제 1 단부는 상기 전달 챔버 하우징에 대해서 제 1 회전 축을 중심으로 회전가능하도록 상기 전달 챔버 하우징과 회전가능하게 연결되며,
   상기 제 1 단부 반대편에 있는 상기 엄빌리컬 암의 제 2 단부는 상기 캐리지 하우징에 대해서 제 2 회전 축을 중심으로 회전가능하도록 상기 캐리지 하우징과 회전가능하게 연결되며,
   상기 엄빌리컬 암의 상기 제 1 단부는 상기 전달 챔버 하우징에 대해서 상기 제 1 회전 축을 중심으로 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 1 단부를 회전시키도록 구성된 엄빌리컬 구동 모터와 연결되며,
   상기 전달 챔버 하우징에 대해서 상기 제 1 회전 축을 중심으로 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 1 단부가 회전하는 것이, 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 2 단부, 상기 캐리지 하우징 및 상기 제 2 회전 축이 상기 제 1 병진 축에 대해서 평행한 방향으로 병진하게 하며 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 2 단부가 상기 캐리지 하우징에 대해서 상기 제 2 회전 축을 중심으로 회전하게 하도록, 상기 장치가 구성되는,
   장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 전달 챔버 하우징은 실링가능하도록 (sealable) 구성된 내부 공간 (interior volume) 을 가지며,
   상기 엄빌리컬 암 및 상기 캐리지 하우징은 상기 전달 챔버 하우징의 상기 내부 공간으로부터 실링된 (sealed off) 내부 공간들을 갖는,
   장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 전달 챔버 하우징은 상기 제 1 병진 축에 대해서 실질적으로 평행한 상기 전달 챔버 하우징의 적어도 일 측면을 따라서 복수의 포트들 (ports) 를 포함하며,
   각 포트는 적어도 웨이퍼가 각 포트를 통해서 삽입될 수 있도록 하는 크기를 가지며,
   각 포트는 다른 구성 요소에 밀봉되게 (hermetically) 연결되도록 구성되는,
   장치.
   
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 전달 챔버 하우징은 상기 제 1 병진 축에 대해서 실질적으로 평행한 상기 전달 챔버 하우징의 2 개의 측면들 각각을 따라서 4 개의 포트들을 포함하고 상기 제 1 병진 축에 대해서 수직인 상기 전달 챔버 하우징의 일 측면에서는 9 번째 포트를 포함하는,
   장치.
   
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   케이블 어셈블리를 더 포함하고,
   상기 케이블 어셈블리는 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 1 단부로부터 상기 엄빌리컬 암의 내부 공간을 통해서 그리고 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 2 단부를 경유하여서 상기 캐리지 하우징의 내부 공간 내로 라우팅되는 (routed),
   장치.
   
6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 엄빌리컬 암의 적어도 하나의 엘보우 조인트는 실링된 베어링 어셈블리를 포함하는,
   장치.
   
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 실링된 베어링 어셈블리는 페로유체성 시일 (ferrofluidic seal) 에 의해서 실링되는,
   장치.
   
8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 엄빌리컬 암은, 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 1 단부가 반대되는 제 2 방향으로 상기 1 회전 축을 중심으로 회전할 때에, 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 2 단부가 제 1 방향으로 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 2 단부에 가장 근접한 엘보우 조인트의 엘보우 조인트 축을 중심으로 회전하게 하도록 구성된 적어도 하나의 구동 벨트 메카니즘을 포함하는,
   장치.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 적어도 하나의 구동 벨트 메카니즘은, 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 1 단부가 상기 제 1 회전 축을 중심으로 회전하는 레이트의 2 배의 레이트로 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 2 단부가 상기 엘보우 조인트 축을 중심으로 회전하게 하도록 구성되는,
   장치.
   
10. 제 8 항에 있어서,
    엄빌리컬 암 모터를 더 포함하며,
    상기 엄빌리컬 암 모터는 상기 제 1 회전 축을 중심으로 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 1 단부를 회전시키도록 구성되는,
    장치.
    
11. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 회전 축은 상기 선형 병진 범위를 따라서 대략 중간에 위치하는,
    장치.
    
12. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 회전 축 및 상기 제 2 회전 축은 모두가 서로에 대해서 평행하며,
    상기 제 1 회전 축 및 상기 제 2 회전 축은 모두가 상기 제 1 병진 축에 평행한 기준 라인과 대체적으로 교차하며 상기 기준 라인에 대체적으로 수직인,
    장치.
    
13. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    웨이퍼를 지지하도록 구성된 적어도 하나의 엔드 이펙터 (end effector) 를 갖는 적어도 하나의 로봇 암을 갖는 로봇 암 어셈블리를 더 포함하며,
    상기 로봇 암 어셈블리는 상기 제 1 병진 축에 대해서 실질적으로 수직인 제 3 회전 축을 중심으로 회전하도록 구성된,
    장치.
    
14. 제 13 항에 있어서,
    상기 로봇 암 어셈블리는 적어도 2 개의 로봇 암들을 가지며,
    각 로봇 암은 웨이퍼를 지지하도록 구성된 엔드 이펙터를 구비한,
    장치.
    
15. 제 13 항에 있어서,
    상기 캐리지 하우징의 내부 공간 내에 위치하는 모터 지지부로서, 상기 모터 지지부는 상기 제 3 회전 축에 평행한 제 2 병진 축을 따라서 그리고 상기 캐리지 하우징 내에서 병진하도록 구성되는, 상기 모터 지지부; 및
    상기 캐리지 하우징의 내부 공간 내에서 상기 제 2 병진 축을 따라서 상기 모터 지지부를 이동시키도록 구성된 선형 구동 시스템을 포함하며,
    상기 모터 지지부는 상기 로봇 암 어셈블리를 지지하는,
    장치.
    
16. 제 15 항에 있어서,
    제 1 구동 모터;
    제 2 구동 모터; 및
    공통 구동 모터를 포함하며,
    상기 제 1 구동 모터, 상기 제 2 구동 모터, 및 상기 공통 구동 모터는 모두가 상기 모터 지지부에 장착되고 상기 모터 지지부에 의해서 지지되며,
    상기 적어도 하나의 로봇 암은 제 1 상부 암 및 제 1 하부 암을 갖는 제 1 로봇 암을 포함하며,
    상기 적어도 하나의 로봇 암은 제 2 상부 암 및 제 2 하부 암을 갖는 제 2 로봇 암을 포함하며,
    상기 제 1 상부 암 및 상기 제 2 상부 암은 모두가 상기 제 3 회전 축을 중심으로 회전하도록 구성되며,
    상기 제 1 상부 암의 제 1 단부 및 상기 제 2 상부 암의 제 1 단부는 상기 제 3 회전 축에 근접하며,
    상기 제 1 구동 모터는 상기 제 3 회전 축을 중심으로 상기 제 1 상부 암을 회전시키도록 구성되며,
    상기 제 2 구동 모터는 상기 제 3 회전 축을 중심으로 상기 제 2 상부 암을 회전시키도록 구성되며,
    상기 공통 구동 모터는 상기 제 3 회전 축 상에 센터링되며 (centered) 각 로봇 암 내의 벨트 구동 메카니즘들과 연결되는 공통 풀리 (pulley) 를 회전시키도록 구성되며,
    상기 제 1 하부 암의 제 1 단부는 상기 제 1 상부 암의 상기 제 1 단부 반대편에 있는 (opposite) 상기 제 1 상부 암의 제 2 단부에, 제 1 암 엘보우 회전 축을 갖는 제 1 암 엘보우를 통해서 회전가능하게 연결되며,
    상기 제 2 하부 암의 제 1 단부는 상기 제 2 상부 암의 상기 제 1 단부 반대편에 있는 (opposite) 상기 제 2 상부 암의 제 2 단부에, 제 2 암 엘보우 회전 축을 갖는 제 2 암 엘보우를 통해서 회전가능하게 연결되며,
    상기 2 개의 로봇 암들, 상기 제 1 구동 모터, 상기 제 2 구동 모터, 및 상기 공통 구동 모터는,
    상기 공통 구동 모터를 활성화시키지 않고서 상기 제 1 구동 모터를 활성화시키는 것이, 상기 제 1 로봇 암의 상기 적어도 하나의 엔드 이펙터가 제 1의 실질적으로 방사상 (radial) 축을 따라서 병진하게 하며,
    상기 공통 구동 모터를 활성화시키지 않고서 상기 제 2 구동 모터를 활성화시키는 것이, 상기 제 2 로봇 암의 상기 적어도 하나의 엔드 이펙터가 제 2의 실질적으로 방사상 (radial) 축을 따라서 병진하게 하며,
    상기 제 1 상부 암, 상기 제 2 상부 암 및 상기 공통 풀리가 모두 동일한 회전 레이트를 갖도록 상기 제 1 구동 모터, 상기 제 2 구동 모터, 및 상기 공통 구동 모터를 활성화시키는 것이, 상기 제 1 로봇 암 및 상기 제 2 로봇 암이, 상기 제 1 로봇 암의 상기 적어도 하나의 엔드 이펙터 및 상기 제 2 로봇 암의 상기 적어도 하나의 엔드 이펙터의 선형 병진 없이, 상기 제 3 회전 축을 중심으로 회전하게 하도록,
    구성되는,
    장치.
    
17. 제 15 항에 있어서,
    상기 로봇 암 어셈블리를 구동하도록 구성된 적어도 2 개의 구동 모터들을 더 포함하며,
    상기 적어도 2 개의 구동 모터들 중 제 1 구동 모터는, 제 2 구동 모터를 활성화시키지 않으면서 활성화되면, 상기 엔드 이펙터가 대체적으로 제 1 방사상 방향으로 확장 및 후퇴하게 하도록 구성되며,
    상기 적어도 2 개의 구동 모터들 중 상기 제 2 구동 모터는, 상기 제 1 구동 모터와 병행하여 (in tandem) 활성화되면, 상기 로봇 암 어셈블리가 상기 제 3 회전 축을 중심으로 회전하게 하도록 구성되며,
    상기 제 1 구동 모터 및 상기 제 2 구동 모터는 모두 상기 모터 지지부에 장착되며 상기 모터 지지부에 의해서 지지되는,
    장치.
    
18. 제 16 항에 있어서,
    상기 엄빌리컬 암은 상부 엄빌리컬 암 및 하부 엄빌리컬 암을 가지며,
    상기 상부 엄빌리컬 암은 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 1 단부에 대응하는 제 1 단부 및 상기 적어도 하나의 엘보우 조인트 중 제 1 엘보우 조인트에 연결되는 반대편 제 2 단부를 가지며,
    상기 하부 엄빌리컬 암은 상기 제 1 엘보우 조인트에 연결되는 제 1 단부 및 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 2 단부에 대응하는 반대편 제 2 단부를 가지며,
    상기 상부 엄빌리컬 암 및 상기 하부 엄빌리컬 암은 상기 제 1 엘보우 조인트의 엘보우 축을 중심으로 서로에 대해서 회전하도록 구성되며,
    상기 엘보우 축, 상기 제 1 회전 축, 및 상기 제 2 회전 축은 모두가 서로 평행한,
    장치.
    
19. 제 18 항에 있어서,
    상기 엘보우 축과 상기 제 1 회전 축 간의 제 1 수직 거리는 상기 엘보우 축과 상기 제 2 회전 축 간의 제 2 수직 거리와 동일한,
    장치.
    
20. 웨이퍼 핸들링 로봇 장치로서,
    병진 축을 따라서 그리고 선형 병진 범위 내에서 선형으로 병진하도록 구성된 캐리지 하우징 (carrage housing) ;
    상기 캐리지 하우징에 장착된 적어도 하나의 로봇 암; 및
    적어도 하나의 엘보우 조인트 (elbow joint) 를 갖는 엄빌리컬 암 (umbilical arm) 을 포함하며,
    상기 엄빌리컬 암의 제 1 단부는 상기 병진 축에 대해서 제 1 회전 축을 중심으로 회전하도록 구성되며,
    상기 제 1 회전 축은 상기 선형 병진 범위에 대하여 고정되며,
    상기 제 1 단부 반대편에 있는 상기 엄빌리컬 암의 제 2 단부는 상기 캐리지 하우징에 대해서 제 2 회전 축을 중심으로 회전가능하도록 상기 캐리지 하우징과 회전가능하게 연결되며,
    상기 엄빌리컬 암의 상기 제 1 단부는 상기 병진 축에 대해서 상기 제 1 회전 축을 중심으로 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 1 단부를 회전시키도록 구성된 엄빌리컬 구동 모터와 연결되며,
    상기 병진 축에 대해서 상기 제 1 회전 축을 중심으로 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 1 단부가 회전하는 것이, 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 2 단부, 상기 캐리지 하우징 및 상기 제 2 회전 축이 상기 병진 축에 대해서 평행한 방향으로 병진하게 하며 상기 엄빌리컬 암의 상기 제 2 단부가 상기 캐리지 하우징에 대해서 상기 제 2 회전 축을 중심으로 회전하게 하도록, 상기 웨이퍼 핸들링 로봇 장치가 구성되는,
    웨이퍼 핸들링 로봇 장치.
    
21. 제 20 항에 있어서,
    상기 제 1 회전 축은 상기 선형 병진 범위를 따라서 대략적으로 중간에 위치하는,
    웨이퍼 핸들링 로봇 장치.
    
22. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,
    상기 엄빌리컬 암의 상기 제 1 단부까지의 (up to) 상기 엄빌리컬 암의 내부 공간 및 상기 캐리지 하우징의 내부 공간은 실링된 분위기 (sealed environment) 를 제공하는,
    웨이퍼 핸들링 로봇 장치.
    
23. 장치로서,
    제 1 병진 축을 따르는 길이가 쌍을 이루는 (complementary) 수평 축을 따르는 길이보다 실질적으로 더 길며 내부 공간을 갖는 전달 챔버 하우징;
    기판을 핸들링하도록 구성된 적어도 하나의 로봇 암 및 상기 적어도 하나의 로봇 암을 구동시키도록 구성된 적어도 하나의 구동 모터를 갖는 기판 전달 로봇; 및
    상기 적어도 하나의 로봇 암 및 상기 적어도 하나의 로봇 암을 구동시키도록 구성된 상기 적어도 하나의 구동 모터를 포함하는 상기 기판 전달 로봇을 병진 축을 따라서 병진시키도록 구성된 엄빌리컬 암 (umblical arm) 을 포함하며,
    상기 기판 전달 로봇은 상기 전달 챔버 하우징의 상기 내부 공간 내에 위치하며,
    상기 장치는 웨이퍼 프로세싱 동작들 동안에 상기 전달 챔버 하우징의 상기 내부 공간과 상기 적어도 하나의 구동 모터 간의 압력 차를 유지하도록 구성되는,
    장치.
    
24. 제 23 항에 있어서,
    상기 압력 차는 적어도 0.5 atm인,
    장치.

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