KR20190093675A - 콤팩트하고 샤프트 없는 직접 구동의 기판 수송 장치 - Google Patents

콤팩트하고 샤프트 없는 직접 구동의 기판 수송 장치 Download PDF

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KR20190093675A
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Abstract

기판 수송 장치는 프레임, 상기 프레임에 회전 가능하게 연결된 적어도 하나의 아암 링크 및, 샤프트 없는 구동 섹션을 구비한다. 샤프트 없는 구동 섹션은 샤프트 없는 인터페이스를 통하여 프레임에 대하여 적어도 하나의 아암 링크를 회전시키기 위한 적재된 구동 모터들을 구비하고, 적재된 구동 모터들 각각은 프레임에 대하여 고정된 고정 포스트상에 배치된 고정자 코일들을 가진 고정자 및, 고정자를 실질적으로 주위에서 둘러싸는 회전자를 구비함으로써, 회전자는 프레임에 대하여 적어도 하나의 아암 링크중 하나를 회전시키도록 적어도 하나의 아암 링크의 개별적인 하나에 연결됨으로써 적어도 하나의 아암 링크의 하나의 연장 또는 수축을 일으키고, 적재된 구동 모터들은 적어도 하나의 아암 링크에 배치됨으로써, 각각의 고정자의 적어도 일부가 적어도 하나의 아암 링크의 공통적인 아암 링크 안에 있다.

Description

콤팩트하고 샤프트 없는 직접 구동의 기판 수송 장치{Substrate transport apparatus with compact shaftless direct drive}
예시적인 실시예는 전체적으로 로봇 시스템의 구동부에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 로봇 시스템의 스핀들 구동부(spindle drive)에 관한 것이다.
현재의 진공 로봇들은 모터 및 엔코더를 진공으로부터 격리시키기 위하여 자성 유체 밀봉(ferrofluidic seal) 또는 립 밀봉(lip seal)을 이용하거나, 또는 Brooks MAGNATRAN® 제품의 경우에, 격벽을 이용하여 모터 고정자들을 격리시키지만 자석 로봇 및 엔코더를 직접적으로 진공 환경에 배치한다. 이들 양쪽의 경우에, 모터는 벨로우즈(bellows) 아래에 배치되고 샤프트들이 사용되어 모터를 로봇 아암 링크들에 연결한다.
고정자들을 정지 상태의 내측 포스트(inner post)상에 배치하고 회전자를 고정자들의 외측에 배치하는 도립의 구동부 디자인(inverted drive design)을 수단화하는 것이 유리할 것이다.
본 발명은 개선된 기판 수송 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 청구항에 기재된 기판 수송 장치에 의해 달성된다.
개시된 실시예의 상기의 국면들 및 다른 특징들은 첨부된 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명에서 설명될 것이다.
도 1 은 개시된 실시예의 국면들에 따른 특징들을 포함하는 기판 프로세싱 장치의 일부를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2 는 개시된 실시예의 국면들에 따른 특징들을 포함하는 기판 프로세싱 장치의 일부를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3 은 개시된 실시예의 국면들에 따른 기판 수송 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 4a 내지 도 4d 는 개시된 실시예의 국면들에 따른 로봇 구동 시스템의 개략적인 단면도이다.
도 5a 는 개시된 실시예의 국면들에 따른 전달 장치의 일부에 대한 개략적인 단면도이다.
도 5b 는 개시된 실시예의 국면들에 따른 도 5a 의 전달 장치의 일부에 대한 개략적인 단면도이다.
도 6 은 개시된 실시예의 국면들에 따른 전달 장치의 일부에 대한 개략적인 단면도이다.
도 7 은 개시된 실시예의 국면들에 따른 전달 장치의 일부에 대한 개략적인 단면도이다.
도 8 은 개시된 실시예의 국면들에 따른 전달 장치의 일부에 대한 개략적인 단면도이다.
도 9 는 개시된 실시예의 국면들에 따른 전달 장치의 일부에 대한 개략적인 단면도이다.
도 10 은 개시된 실시예의 국면들에 따른 예시적인 센서 시스템의 일부를 도시한다.
도 11 은 개시된 실시예의 국면들에 따른 강자성 요소 둘레의 자기 센서들의 예시적인 배치를 도시한다.
도 1 은 개시된 실시예의 국면들에 따른 특징들을 포함하는 기판 프로세싱 장치를 개략적으로 도시한다. 개시된 실시예의 국면들이 도면을 참조하여 설명될지라도, 개시된 실시예의 국면들이 많은 대안의 형태로 실시될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 더욱이, 요소들의 그 어떤 적절한 크기, 형상 또는 유형 또는 재료들이 이용될 수 있다. 더욱이, 비록 개시된 실시예의 국면들이 진공 로봇과 관련하여 설명될지라도, 개시된 실시예의 국면들은 구동 모터가 이용될 수 있는 그 어떤 상황이라도 포괄할 수 있음이 주목되어야 한다.
도 1 에 도시된 기판 프로세싱 장치(100)는 개시된 실시예의 국면들에 따른 특징들을 포함하는 대표적인 기판 프로세싱 툴(substrate processing tool)이다. 이러한 예에서 프로세싱 장치(100)는 일반적인 배취 프로세싱 툴(batch processing tool)의 구성을 가지는 것으로 도시되어 있다. 다른 국면에서 툴은 그 어떤 소망의 구성이라도 가질 수 있으며, 예를 들어 툴은 기판들의 단일 단계 프로세싱을 수행하도록 구성될 수 있거나, 또는 도 2 에 도시된 바와 같은 선형 구성 또는 카테시안(Cartesian) 구성을 가지는 것으로 구성될 수 있다. 다른 국면에서, 기판 프로세싱 장치는 분류기(sorter), 스토커(stocker), 계측 툴(metrology tool) 등과 같은 그 어떤 소망의 유형일 수 있다. 장치(100)에서 프로세싱되는 기판(S)은 그 어떤 적절한 기판일 수 있으며, 이것은 액정 디스플레이 패널, 태양 패널, 200mm, 300mm, 450mm 직경 웨이퍼, 또는 그 어떤 다른 소망의 직경 기판과 같은 반도체 웨이퍼, 블랭크 기판(blank substrate)과 같이, 기판 프로세싱 장치(100)에 의한 프로세싱에 적절한 그 어떤 적절한 형상, 크기 및 두께를 가진 그 어떤 다른 유형의 기판, 특정의 치수 또는 특정의 질량과 같이 기판과 유사한 특성들을 가진 제품을 포함하지만, 그들에 제한되는 것은 아니다.
일 국면에서, 장치(100)는 전체적으로 전방 섹션(105) 및, 인접한 대기에서 격리 가능하거나 또는 밀봉된 섹션(110)을 가질 수 있는데, 전방 섹션은 예를 들어 국소 환경(mini-environment)을 형성하고, 밀봉된 섹션은 제어된 밀봉 대기를 유지하도록 주위 환경으로부터 밀봉될 수 있고, 제어된 밀봉 대기는 예를 들어 진공 챔버로서 기능하도록 설치될 수 있다. 다른 국면에서, 밀봉된 대기 섹션은 불활성 개스(예를 들어 N2)를 유지할 수 있거나 또는 그 어떤 다른 환경적으로 밀봉되고 그리고/또는 제어된 대기를 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 또한 예를 들어 정렬기(aligner, 162)와 같은 다른 스테이션들 또는 섹션들 또는 그 안에 위치된 버퍼를 가질 수도 있다. 섹션(110)은 하나 또는 그 이상의 프로세싱 모듈(125)들 및 진공 로봇 아암(130)을 가질 수 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 재료 증착, 에칭, 베이킹(baking), 폴리싱, 이온 주입 세정등과 같은 그 어떤 유형일 수 있다. 이해될 수 있는 바로서, 로봇 기준 프레임과 같은 소망의 기준 프레임에 대하여, 각각의 모듈의 위치는 콘트롤러(170)로서 등록될 수 있다. 또한, 하나 또는 그 이상의 모듈들은 소망의 방위에 있는 기판으로써 기판(들)(S)을 처리할 수 있는데, 소망의 방위는 예를 들어 기판상의 기준점(미도시)을 이용하여 확립된다. 프로세싱 모듈들에 있는 기판(들)에 대한 소망의 방위는 콘트롤러(170)에 등록될 수도 있다. 밀봉된 섹션(110)은 하나 이상의 중간 챔버들을 가질 수 있으며, 이것은 로드 락(load lock)으로 지칭된다. 도 1 에 도시된 장치(100)는 로드 락(135) 및 로드 락(140)과 같은 2 개의 로드 락들을 가진다. 로드 락(135,140)들은 인터페이스로서 작동하여, 밀봉된 섹션(110) 안에 존재할 수 있는 환경에서 밀봉된 대기의 완전성을 침해하지 않으면서 전방 섹션(105)과 밀봉 섹션(110) 사이를 기판(S)이 통과할 수 있게 한다. 기판 프로세싱 장치(100)는 일반적으로 기판 프로세싱 장치(100)의 작동을 제어하는 콘트롤러(170)를 포함한다. 일 실시예에서 콘트롤러는 클러스터 제어 조직(clustered control architecture)의 일부일 수 있으며, 이것은 2005 년 7 월 11 일자로 제출된 미국 특허 출원 11/178,615 에 개시되어 있는 것으로서, 상기 개시 내용은 본원에 참조로서 포함된다. 콘트롤러(170)는 프로세서(173) 및 메모리(178)를 가진다. 위에서 지적된 정보에 더하여, 메모리(178)는 온-더-플라이 기판(on-the-fly substrate)의 편심(eccentricity)과 정렬 이탈의 검출 및 보정에 대한 기술을 포함하는 프로그램을 구비한다. 메모리(178)는 프로세싱 파라미터들을 더 포함할 수 있으며, 예를 들어, 프로세싱 모듈 및, 장치의 섹션(105,110)들의 다른 부분들 또는 스테이션들의 온도 및/또는 압력, 프로세싱되고 있는 기판(들)(S)의 일시적인 정보 및 기판들에 대한 계측 정보 및, 온-더-플라이 기판 편심을 판단하도록 장치 및 기판들의 이러한 일지 데이터(ephemeris data)를 적용하기 위한, 알고리듬과 같은, 프로그램을 포함한다.
전방 단부 로봇(120)은 ATM(대기) 로봇으로서 지칭되기도 하며, 구동 섹션(150) 및 하나 또는 그 이상의 아암(155)을 구비할 수 있다. 적어도 하나의 아암(155)은 구동 섹션(150)상으로 장착될 수 있다. 적어도 하나의 아암(155)은 손목부(wrist, 160)에 결합될 수 있는데, 이것은 다시 하나 이상의 기판(들)(S)을 유지하기 위한 하나 이상의 단부 작동체(들)(165)에 결합된다. 단부 작동체(들)(165)는 회전 가능하게 손목부(160)에 결합될 수 있다. ATM 로봇(120)은 전방 섹션(105) 안의 그 어떤 위치로도 기판을 수송하도록 적합화될 수 있다. 예를 들어, ATM 로봇(120)은 기판 유지 카세트(115), 로드 락(135) 및 로드 락(140) 사이에서 기판들을 수송할 수 있다. ATM 로봇(120)은 또한 기판(S)들을 정렬기(162)로 그리고 정렬기(162)로부터 수송할 수 있다. 구동 섹션(150)은 콘트롤러(170)로부터 명령을 수신할 수 있고, 그 응답으로서, ATM 로봇(120)의 반경 방향 운동, 원주 방향 운동, 승강 운동, 복합 운동 및 다른 운동을 명령한다.
진공 로봇 아암(130)은 섹션(110)의 중앙 챔버(175)에 장착될 수 있다. 콘트롤러(170)는 개구(180,185)들을 순환시키도록 작동할 수 있고, 프로세싱 모듈(125), 로드 락(135) 및 로드 락(140) 사이에서 기판들을 수송하도록 진공 로봇 아암(130)의 작동을 조화시켜서 작동할 수 있다. 진공 로봇 아암(130)은 (이하에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이) 구동 섹션(190) 및, 하나 이상의 단부 작동체(195)를 포함할 수 있다. 다른 국면에서, ATM 로봇(120) 및 진공 로봇 아암(130)은 수송 장치의 그 어떤 적절한 유형일 수 있으며, 이것은 슬라이딩 아암 로봇, SCARA (selectively compliant articulated robot arm) 유형의 로봇, 관절 아암 로봇, 프로그 레그(frog leg) 유형의 장치 또는 2 중 대칭 수송 장치를 포함하며, 그러나 그에 제한되지 않는다.
도 2 를 참조하면, 개시된 실시예의 국면들에 따른 특징들을 포함하는 다른 기판 프로세싱 장치(10)의 개략적인 평면도가 도시되어 있다. 기판 프로세싱 장치(10)는 선형 또는 카테시안(Cartesian) 구성을 가지는 것으로서 도시되어 있으며, 여기에서 기판(S)들은 신장된 전달 챔버를 통해 전달 로봇들 사이를 통과한다. 기판 프로세싱 시스템(10), 또는 툴(tool)은 전체적으로 프로세싱 섹션(13) 및 인터페이스 섹션(12)을 가진다. 툴(10)의 인터페이스 및 프로세싱 섹션들은 서로 연결되고 그들 사이에서 작업물의 수송을 허용한다. 툴의 프로세싱 섹션(13)은 프로세싱 모듈들 또는 챔버들을 가질 수 있으며, 이것은 도 1 과 관련하여 위에 설명된 것과 실질적으로 유사하다. 프로세싱 모듈들은 작업물 수송 챔버(16)에 의해 연결될 수 있고, 챔버 안에서 작업물들은 프로세싱 프로토콜에 따라서 소망의 프로세싱 모듈들 사이에서 수송될 수 있다. 수송 챔버는 수송 로봇(20)을 가지는데, 수송 로봇은 작업물을 그 안에서 그리고 프로세싱 모듈(125)들로 움직일 수 있다. 프로세싱 모듈(125)들 및 수송 챔버는 대기적으로 격리될 수 있어서, 도 1 과 관련하여 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 프로세싱 모듈들 사이에서 전달되고 있는 작업물들에 대하여 적절하거나, 또는 프로세싱 모듈들과 같은 수송 챔버내의 환경을 유지하기 위하여, 프로세싱 모듈 및 수송 챔버는 외부 대기로부터 환경적으로 밀봉된, 제어된 대기를 유지할 수 있다. 툴 인터페이스 섹션(12)은 툴 프로세싱 섹션(13)과 그것의 제어된 밀봉 대기와 툴 외부 사이에 작업물의 로딩(loading)/언로딩(unloading) 인터페이스를 제공한다. 적절한 환경 인터페이스 섹션의 예는 2005 년 7 월 11 일에 제출된 미국 특허 11/178,836 에 개시되어 있으며, 상기 출원은 본원에 전체로서 포함된다. 따라서 툴 인터페이스 섹션은 툴 외부의 운반부에서 수송될 수 있는 작업물들이 운반부로부터 툴로 언로딩될 수 있게 하고, 그 반대로도 이루어질 수 있게 한다. 수송 챔버는 수송 챔버 모듈들로 구성될 수 있는데, 수송 챔버 모듈들은 예를 들어 선형으로 신장된 수송 챔버를 형성하도록 끝에서 끝으로 연결될 수 있다. 따라서 수송 챔버의 길이는 수송 챔버 모듈들을 더하거나 제거함으로써 변화될 수 있다. 수송 챔버 모듈들은 입구/출구 게이트 밸브를 가질 수 있으며, 이들은 수송 챔버들의 인접한 부분들로부터 소망의 수송 챔버 모듈을 격리시킬 수 있다. 섹션(12)과 유사한 인터페이스 섹션들은 선형으로 신장된 수송 챔버를 따라서 임의의 소망 지점들에 위치될 수 있어서 작업물들이 툴 안의 소망 위치에서 로딩되거나 언로딩되는 것을 허용한다. 프로세싱 모듈들은 수송 챔버의 길이를 따라서 분포될 수 있다. 프로세싱 모듈들은 챔버의 길이에 대하여 각도가 형성된 방향으로 적재될 수 있다. 수송 챔버 모듈들은 프로세싱 모듈들로부터 소망의 수송 챔버 모듈들을 격리시키도록 입구/출구 게이트 밸브들을 가질 수 있다. 수송 시스템(20)은 수송 챔버를 통해 분포된다. 다수의 수송 챔버 모듈들은 각각 일체형의 가동 아암(movable arm)을 가질 수 있으며, 가동 아암은 모듈에 대한 고정된 인터페이스/장착부 및 가동 단부 작동체(movable end effector)를 가지고, 가동 단부 작동체는 수송 챔버와 프로세싱 모듈들 사이에서 수송 챔버를 따라서 선형으로 작업물을 움직이고 유지할 수 있다. 상이한 수송 챔버 모듈들에 있는 수송 아암들은 선형으로 분포된 수송 시스템의 적어도 일부를 형성하도록 협동할 수 있다. 수송 시스템, 프로세싱 모듈들, 프로세싱 섹션, 인터페이스 섹션 및, 툴의 그 어떤 다른 부분들의 작동은 위에서 설명된 콘트롤러(170)와 실질적으로 유사할 수 있는 콘트롤러(400)에 의해 제어될 수 있다. 수송 챔버 및, 그 안에 있는 수송 시스템은 수송 챔버 안에 다수의 작업물 이동 통로(lane)를 정의하도록 구성될 수 있다. 이동 통로들은 작업물의 전진 및 복귀를 위하여 수송 챔버 안에서 전용(dedication)될 수 있거나 또는 분극(polarization)될 수 있다. 수송 챔버는 또한 중간 로드 락(load lock)들을 가질 수도 있어서 수송 챔버의 상이한 섹션들이 상이한 대기들을 유지할 수 있게 하며, 그리고 작업물들이 수송 챔버의 상이한 대기 섹션들 사이에서 전이(transit)되는 것을 허용한다. 수송 챔버는 입구/출구 스테이션(들)을 가질 수 있으며, 여기에서 작업물들은 수송 챔버의 소망된 위치로부터 제거되거나 삽입될 수 있다. 예를 들어, 입구/출구 스테이션은 인터페이스 섹션(12)으로부터의 대향하는 단부에 위치될 수 있거나, 또는 수송 챔버 안의 다른 소망 위치에 위치될 수 있다. 수송 챔버의 입구 출구 스테이션(들)은 작업물 신속 운반 통로(workpiece express transit passage)와 소통될 수 있으며, 이러한 작업물 신속 운반 통로는 수송 챔버의 입구/출구 스테이션을 원격 툴 인터페이스 섹션(12)과 연결한다. 신속 운반 통로는 수송 챔버(16)에 독립적일 수 있고, 또한 수송 챔버로부터 격리될 수 있다. 신속 운반 통로는 하나 이상의 인터페이스 섹션(12)과 소통될 수 있어서, 작업물들은 인터페이스 섹션과 운반 통로 사이에서 수송될 수 있다. 작업물들은 툴의 전진 섹션 안으로 신속하게 배치될 수 있고, 운반 챔버에 영향을 미치지 않으면서 신속 운반 통로를 통해 프로세싱되고 결과적으로 워크 인 프로세스(work in process, WIP)의 감소를 가져온 이후에, 인터페이스 섹션(12)으로 복귀된다. 수송 챔버는 중간 입구/출구 스테이션들을 가질 수도 있으며, 다수의 중간 입구/출구 스테이션들은 신속 운반 통로와 소통될 수 있어서 작업물들이 그 사이에서 수송될 수 있다. 이것은 프로세스의 흐름에 영향을 미치지 않으면서 프로세스의 소망되는 중간 부분들에서 작업물들이 삽입되거나 또는 제거되는 것을 허용하는데, 이는 2006 년 5 월 26 일에 제출된 미국 특허 11/442,511 에 개시된 바와 같으며 상기 문헌은 본원에 참고로서 포함된다.
인터페이스 섹션(12)은 그 어떤 개입하는 로드 락도 없이 (도 1 에 도시된 바와 같이) 수송 챔버에 직접적으로 정합된다. 다른 국면에서 로드 락은 인터페이스 섹션(12)과 수송 챔버 사이에 배치될 수 있다. 도 2 에 도시된 인터페이스 섹션은 로드 포트(load port, LP)에 정합되는 카세트(115)로부터 수송 챔버(16)로 작업물들을 움직이기 위한 작업물 수송부(15)를 가진다. 수송부(15)는 인터페이스 섹션 챔버(14) 내측에 위치되며, 위에서 설명된 수송부(150)와 실질적으로 유사할 수 있다. 인터페이스 섹션은 정렬기 스테이션, 버퍼 스테이션, 계측 스테이션 및 작업물(들)(S)을 위한 임의의 다른 소망의 취급 스테이션과 같은, 작업물 스테이션(들)을 포함할 수도 있다.
비록 개시된 실시예의 일부 특징들이 예를 들어 도 3 의 수송부(800)와 같은, 진공 로봇 또는 수송부와 관련하여 여기에 설명될지라도, 개시된 실시예는 그 어떤 적절한 수송부 또는 그 어떤 적절한 환경에서라도 작동하는 다른 처리 장비(예를 들어, 정렬기등)에도 채용될 수 있다는 점이 이해되어야 하며, 상기 적절한 환경은 대기 환경, 제어된 대기 환경 및/또는 진공 환경들을 포함하지만, 그러나 그에 제한되는 것은 아니다. 일 국면에서, 수송부(800)는 다수의 작업물들을 독립적으로 움직이기 위한 예를 들어 다수의 독립적으로 움직일 수 있는 단부 작동체들을 가질 수 있다. 도 3 에 도시된 수송부(800)는 예를 들어 다수 관절의 링크 아암(link arm)으로서 도시되어 있으며, 다수 관절의 링크 아암은 예를 들어 회전, 연장/수축 및/또는 승강(예를 들어, Z 축 움직임)에서 그 어떤 적절한 수의 자유도라도 가질 수 있다. 또한 이해되어야 하는 바로서, 예시적인 실시예들의 국면들을 포함하는 수송부들은, 슬라이딩 아암 로봇 구성, 로봇 아암의 "프로그 레그(frog leg)" 구성, 로봇의 SCARA 아암 구성, 관절 아암 로봇 또는 2 중 대칭 수송 장치를 포함하는 그 어떤 적절한 구성이라도 가질 수 있으며, 그러나 이들에 제한되지 않는다. 예시적인 실시예들의 구동 시스템이 채용될 수 있는 로봇 아암들의 적절한 예들은, 미국 특허 4,666,366; 4730,976; 4909,701; 5,431,529; 5,577,879; 5,720,590; 5,899,658; 5,180,276; 6,647,724 및, 2005 년 6 월 9 일자의 미국 특허 출원 11/148,871; 2008 년 5 월 8 일자의 미국 특허 출원 12/117,415; 2007 년 4 월 6 일자의 미국 특허 출원 11/697,390; 2005 년 7 월 11 일자의 미국 특허 출원 11/179,762; 2011 년 11 월 10 일자의 미국 특허 출원 13/293,717 및, 2012 년 3 월 12 일자의 미국 특허 출원 13/417,837에서 찾아볼 수 있으며, 이들은 본원에 참고로서 포함된다.
도 3 및 도 4a 내지 도 4d 를 참조하면, 개시된 실시예들의 국면들을 포함하는 예시적인 수송 장치(800)가 개시된 실시예의 국면들에 따라서 보다 상세하게 설명될 것이다. 주목되는 바로서, 도 3 및 도 4a 내지 도 4d 에 단일의 SCARA 아암이 도시되어 있지만, 개시된 실시예들의 국면들은 로봇 아암들의 그 어떤 적절한 개수라도 가지는 위에 설명된 것과 같은 로봇 아암의 그 어떤 적절한 유형으로도 포함될 수 있다. 이러한 국면에서, 수송 장치는 프레임(840), 상부 아암(810), 전방 아암(820) 및 적어도 하나의 단부 작동체(830)를 포함한다. 구동 섹션(1600)은 상부 아암(810) 안에 적어도 부분적으로 위치될 수 있고 적어도 하나의 구동 모터(1602A, 1602B)를 포함한다. 여기에서 2 개의 모터(1602A, 1602B)들은 예시적인 목적으로서, 각각의 구동 모터(1602A, 1602B)에 대한 고정자(1603A,1603B)의 적어도 일부가 아암 링크(810)에 위치되도록 (예를 들어, 각각의 구동 모터에 대한 고정자의 적어도 일부가 동일한 아암 링크에 위치되거나, 또는 공통의 아암 링크에 위치되거나, 또는 단일 아암 링크에 위치되거나, 또는 하나의 아암 링크에 위치된다), 배치된 적재 구동 모터(stacked drive motor)로서 도시되어 있다. 적어도 하나의 구동 모터(1602A,1602B)의 각각은 고정자(1603A, 1603B) 및 회전자(1604A,1604B)를 포함할 수 있다. 고정자(1603A,1603B)들은 프레임에 고정된 정지 상태 포스트(1610) 둘레에 감싸인 고정자 권선들을 포함함으로써, 포스트(1610) 및 고정자(들)(1603A,1603B)는 로봇 아암 링크(810,820,830)들의 움직임에 대하여 회전상 정지 상태로 유지된다. 회전자(1604A,1604B)들은 개별의 고정자들을 둘러싸서(예를 들어, 도립 구동 모터들) 샤프트 없는 모터(들)를 형성하도록 구성되어, 샤프트 없는 모터는 통상적인 샤프트 구동부 보다 더 높은 토크 및 콤팩트한 디자인을 제공할 수 있다. "샤프트 없는(shaftless)"이라는 용어는 회전자와 상기 회전자에 의해 구동되는 부재 사이에 실질적으로 연장 부분 또는 부재가 없는 것을 나타낸다는 점이 주목되어야 하며, 여기에서 회전자의 높이는 고정자의 높이(예를 들어, 고정자 권선의 높이)와 실질적으로 일치하거나 또는 그보다 작다. 다른 예로서, 회전자와 회전자에 의해서 구동되는 부재 사이의 맞물림 인터페이스는 고정자에 근접한다. 고정자 및 회전자는 미국 특허 US 7,834,618 및 2008 년 6 월 27 일에 제출된 미국 특허 출원 12/163,996 및, 2008 년 6 월 27 일자에 제출된 미국 특허 출원 12/163,993 에 설명된 것과 같은 특성들을 포함할 수 있으며, 상기 문헌들은 본원에 참조로서 포함된다. 또한, 이후에 보다 상세하게 설명되는 바로서, 샤프트 없는 모터들의 회전 위치를 판단하기 위한 엔코더 또는 다른 적절한 센서들은 샤프트 없는 모터 또는 모터 적재부의 높이 안에 포함되기 위하여 고정자의 치수(예를 들어, 높이) 또는 프로파일 공간(profile space) 안에 위치될 수 있다.
이러한 국면에서 2 개의 구동 모터(1602A,1602B)들은 하나가 다른 것의 위에 적재된다. 구동 모터(1602A,1602B)들은 그 어떤 적절한 수의 아암 링크들이라도 구동하기 위한 그 어떤 적절한 수의 자유도를 제공하기 위하여 다수의 모터들의 용이한 채용을 허용하도록 적재될 수 있다. 다른 국면에서, 그 어떤 적절한 수의 구동 모터들(즉, 적어도 하나 또는 그 이상)이, 그 어떤 수의 적절한 구동부들이라도 가진 그 어떤 적절한 구성으로도 이용될 수 있으며, 적절한 구동부들은 예를 들어 적재된 도립 구동부 구성(stacked inverted drive configuration), 인-라인(in-line) 도립 구동 구성 또는 그 어떤 다른 적절한 구성과 같은 것일 수 있다. 여기에서, 구동 모터(1603A)의 회전자(1604A)는 아암 링크(810)에 샤프트 없이 결합됨으로써 회전자(1604A)가 회전하면 아암 링크(810)는 그것과 함께 회전한다. 예를 들어, 회전자(1604A)는 임의의 적절한 방식으로 아암 링크(810)의 하부 표면에 장착될 수 있다. 모터(1603B)의 회전자(1604B)는 (일체로 형성되거나 또는 결합된) 풀리(pulley, 1605)를 포함할 수 있다. 풀리는 임의의 적절한 트랜스미션 부재(1605X)를 통하여 엘보우 풀리(1620)에 결합될 수 있다. 하나의 국면에서, 트랜스미션 부재(1605X)는 벨트, 밴드, 와이어 또는 그 어떤 적절한 트랜스미션 부재일 수 있다. 엘보우 풀리(1620)는 그 어떤 적절한 방식으로도 전방 아암(820)에 적절하게 연결될 수 있어서, 회전자(1604B)가 회전하면 전방 아암(820)이 엘보우 회전축(EX)의 둘레로 회전하게 된다.
도 10 및 도 11 을 참조하면, 도립된 구동부(1602A,1602B)들은 회전자(1604A, 1604B)들의 회전을 추적하기 위한 그 어떤 적절한 센서들이라도 포함할 수 있다. 일 국면에서, 그 어떤 적절한 엔코더(1640A, 1640B)들이라도 회전자(1604A,1604B)들의 개별적인 것의 회전을 감지하기 위한 그 어떤 적절한 위치들에도 제공될 수 있다. 일 국면에서 엔코더(1640A, 1640B)들은 개별적인 회전자(1604A, 1604B)와 직접적으로 인터페이스될 수 있는데 (예를 들어, 센서 스케일(sensor scale)이 회전자 안으로 일체화된다), 여기에서 엔코더(1640A, 1640B)들은 고정 포스트(1610)상에 정지 상태로 위치되거나 또는 고정 포스트(1610)로부터 매달려서, 엔코더의 스케일(또는 강자성 목표물)(5555)과 센서 시스템(5500) 사이의 인터페이스 평면은 예를 들어 고정자(1603A,1603B)와 회전자(1604A,1604B) 사이의 인터페이스 평면에 대한 각도로 배치되어, 센서 시스템(5500)은 실질적으로 고정자(1603A,1603B)의 높이 안에 배치될 수 있다. 오직 예시적인 목적을 위해서만, 센서 시스템(1500)과 강자성 목표물(5555) 사이의 인터페이스 평면(IPSS)은 고정자(1603A,1603B)와 회전자(1604A,1604B) 사이의 인터페이스 평면(IPSR)에 실질적으로 직각으로서 도시되어 있다. 회전자(1604A,1604B)는 증분 스케일(incremental scale, 1640IN)(도 4c) 또는 절대 스케일(1640AB)(도 4c)과 같은 그 어떤 적절한 스케일들 또는 강자성 목표물(5555)을 포함할 수 있어서, 엔코더(1640A,1640B)들의 센서 시스템(5500)이 위치 측정을 위하여 그것을 검출한다. 주목되어야 하는 바로서, 그 어떤 적절한 밀봉(들)(1640S)(도 4c)이라도 예를 들어 수송 장치 아암들이 내부에서 작동하는 환경(예를 들어, 진공 환경 또는 다른 것)으로부터 엔코더(1640A, 1640B)들을 밀봉하거나 또는 다르게 격리하도록 제공될 수 있다. 예를 들어, 밀봉(1640S)들이 엔코더(1640A,1640B)들과 그들의 개별적인 회전자들 사이에 배치될 수 있다. 엔코더(1640A,1640B)들이 증분 스케일(1640IN)(도 4c) 또는 절대 스케일(1640AB)(도 4c)와 같은 스케일들 또는 강자성 목표물(5555)을 독출 또는 감지/검출할 수 있도록, 밀봉(1640S)이 구성될 수 있다.
도 10 은 여기에 개시된 실시예의 국면들과 사용되기에 적절한 예시적인 센서 시스템(5500)을 도시한다. 센서 시스템(5500)은 예를 들어 미국 특허 7,834,618 (이 문헌은 본원에 참고로서 포함된다)에 개시된 것과 같은 그 어떤 적절한 자기 회로 원리를 이용하여 증분 위치 스케일 또는 절대 위치 스케일을 독출할 수 있고 그리고/또는 강자성 목표물(5555)로부터, 예를 들어 센서 시스템의 기준 프레임 까지의 거리를 읽을 수 있다. 강자성 목표물(5555)은 평탄하거나 또는 만곡된 표면일 수 있거나, 또는 예를 들어 위에서 설명된 스케일들과 같은 목표물에 부착되거나, 매립되거나 또는 다르게 일체화된 그 어떤 적절한 형상을 가질 수 있다. 센서 시스템(5500)은 강자성 요소(5505), 예를 들어 영구 자석인, 자기 소스(5510), 다수의 자기 센서(5515,5520,5525,5530) 및 컨디셔닝 회로(conditioning circuitry, 5535)를 포함할 수 있다. 강자성 요소(5505)는 자기 소스(5510)의 둘레에 있을 수 있다. 다른 국면에서, 강자성 요소(5505)는 자기 소스(5510)를 둘러쌀 수 있거나 또는 감쌀 수 있다. 적어도 하나의 예시적인 실시예에서, 강자성 요소(5505)는 폐쇄 단부(5565) 및 개방 단부(5570)를 가진 컵 형상을 가질 수 있다. 자기 소스(5510)는 실린더형 형상을 가질 수 있으며, 여기에서 자화(magnetization)의 방향은 강자성 요소(5505)의 대칭축에 평행하다. 자기 소스(5510)는 영구 자석, 전자석, 또는 자기 에너지의 그 어떤 다른 적절한 소스일 수 있다. 자기 소스(5510)는 인력(引力)에 의해 강자성 요소내에서 강자성 요소(5505)의 중심으로 부착될 수 있으며, 예를 들어 접착제와 같은 적절한 고정부(fastener)를 이용하여 제 위치에 유지될 수 있다. 일 국면에서, 컵의 개방면(5570)이 강자성 목표물(5555)을 향하도록 센서 시스템(5500)이 지향될 수 있다.
도 10 에 도시된 센서 시스템(1500)은 강자성 요소(5505)와 자기 소스(5510) 사이에 자기 회로를 확립할 수 있어서 플럭스 밀도(flux density)는 컵의 축 둘레에서 대칭이거나 또는 자기 소스(5510)와 강자성 요소(5505) 사이의 그 어떤 동일 중심 주위(concentric perimeter)에 대해서도 대칭이다. 강자성 요소(5505)의 형상은 자기장의 형상에 영향을 미친다. 강자성 요소(1505)가 컵 형상인 국면에서, 자기장은 상대적으로 제한적이며, 결과적으로 강자성 목표물에 대한 거리(5560) 변화에서의 감도를 증가시킨다. 강자성 요소(5505)는 특정적으로 형상화된 자기장을 만들도록 주문된 형상을 가질 수 있다. 일부 국면에서 강자성 요소(5005)는 센서 시스템(5500)과 강자성 목표물(5555) 사이의 거리 변화에 특정의 감도(sensitivity)를 제공하도록 형상화될 수도 있다.
자기 센서(5515,5520,5525,5530)들은 플럭스 밀도를 감지하도록 작동될 수 있고, 강자성 요소(5505)의 대칭축으로부터 일정한 반경 방향 거리에 궤도의 형상(oribital configuration)으로 위치될 수 있다. 자기 센서들은 그들의 출력이 대략 같도록 위치될 수도 있다. 4 개의 자기 센서들이 도시되었지만, 그 어떤 적절한 수의 자기 센서들이라도 이용될 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 자기 센서(55155,5520,5525,5530)들의 출력은 그 어떤 적절한 컨디션 회로(conditioning circuitry, 5535)에라도 제공될 수 있다. 컨디션 회로(5535)는 센서 출력을 프로세싱하기 위한 신호 프로세싱 회로를 포함할 수 있어서, 예를 들어, 보상, 필터링(filtering), 노이즈 감소 또는 그 어떤 다른 적절한 신호 프로세싱을 제공한다. 센서 출력 신호는 일반적으로 프로세싱될 수 있어서 센서 시스템 출력(555)을 제공한다. 추가적인 센서들의 이용은 시스템의 노이즈 여유(noise immunity)를 향상시킬 수 있다. 강자성 요소(5505)는 자기 센서들을 위한 자기 격리 케이지(magnetic isolation cage)로 작동할 수 있어서 둘러싸는 환경으로부터의 외부 자기 간섭을 최소화시킨다. 따라서 센서 시스템(5500)은 자기 센서들에 의해 검출된 자기 플럭스 밀도 벡터에서의 변경(ateration)을 측정하도록 구성된다. 일 국면에서, 센서 시스템(5500)은 강자성 목표물(5555)의 존재에 기인하는 자기 플럭스 밀도에서의 변경을 측정할 수 있다.
도 11 은 강자성 요소 둘레의 자기 센서들의 예시적인 구성을 도시한다. 이러한 국면에서 자기 센서들은 강자성 요소(5505)와 자기 소스(5510) 사이의 플럭스 밀도 라인(flux density line)에 대하여 교번하는 방위를 가지면서 쌍(5610 및 5615, 5620 및 5625, 5630 및 5635, 5640 및 5645)을 이루어 배치될 수 있다. 이러한 국면에서, 각각의 센서 쌍은 차동 출력(differential output)을 제공할 수 있다. 합계 회로(summing circuitary, 5650) 및 차동 컨디션 회로(differential conditioning circuitary, 5655)는 컨디션 회로(5535)의 일부일 수 있으며, 센서 시스템 출력(5550)을 차동 신호로서 더 제공할 수 있다. 차동 출력들의 이용은 노이즈 여유를 향상시킬 수 있는데, 특히 신호들이 낮은 레벨을 가지거나, 적대적인 전기적 전자기 환경을 겪거나, 또는 그 어떤 감지할 수 있는 정도의 거리를 이동하는 경우에 그러하다. 예를 들어, 차동 신호로서 센서 시스템 출력(5550)을 제공하는 것은 출력이 독출 장치(5660)로 제공되므로 노이즈 여유를 향상시킬 수 있다.
다른 국면에서, 자기 센서들은 대칭축으로부터 같은 반경 방향 거리에 배치되어야 할 필요가 없으며 그들의 출력들은 반드시 같을 필요가 없고 그러나 출력들은 유효한 목표물 거리를 산출하도록 적절하게 프로세싱될 수 있다. 그 어떤 수의 자기 센서들이라도 그 어떤 적절한 수 또는 그 어떤 적절한 구성으로 함께 그룹을 형성하거나 또는 그룹을 형성하지 않으면서 이용될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
도 10 을 참조하면, 강자성 목표물(5555)은 일단 센서 시스템(5500)의 앞에 위치되면, 자기 센서(5515,5520,5525,5530)들에 의해 검출된 자기 플럭스 밀도 벡터를 변경시키며, 따라서 출력 신호(5550)에 영향을 미친다. 목표물(5555)과 센서 시스템 사이의 거리(5560)는 센서 시스템 출력(5550)의 값을 결정할 수 있다. 센서 시스템 출력(1550)은 강자성 목표물(5555)에 부착될 수 있거나 또는 그것과 일체화될 수 있는 하나 또는 그 이상의 스케일들에 의해 도입되는 그 어떤 자기 플럭스 변화를 따라서 변화될 수 있다.
자기 소스(5510) 및 강자성 요소(5505)의 형상은 특정의 플럭스 밀도 패턴 또는 구성(configuration)을 획득하도록 변경될 수 있거나, 또는 센서 시스템 출력(5550) 또는 거리(5560)를 최적화시키거나 또는 다르게 향상시키도록 변경될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 강자성 요소(5505) 및 자기 소스(1510)중 적어도 하나는 실린더, 원추, 입방체 또는 다른 다면체, 포물면(paraboloid)의 형상이나 또는 그 어떤 다른 적절한 형상이라도 가질 수 있다. 더욱이, 특정의 플럭스 밀도 패턴을 획득하거나 또는 센서 시스템 출력(1550) 또는 거리(1560)를 최적화시키기 위하여 센서들이 그 어떤 적절한 구성을 가질 수 있다.
센서 시스템(5500)은 여기에 설명된 개시된 실시예의 국면들에서 사용되기에 적절한데, 예를 들어, 목표물 회전자 또는 스케일을 센서 시스템으로부터 격리시킬 수 있는 비자성 재료의 벽을 통하여 사용되기에 적절하다. 센서 시스템(5500)은 진공 자동화 시스템 실시예에서 사용되기에 적절하다. 센서 시스템(5500)은 여기에 설명된 개시된 실시예의 국면들 모두에 대하여 자기 플럭스, 간극(gap) 및 스케일들을 측정하기에 특히 적절하다.
도 3 및 도 4a 내지 도 4d 를 참조하면, 이해될 수 있는 바와 같이 일 국면에서 전달 장치(800)는 아암의 중심 회전축(X)을 따라서 로봇 아암을 선형으로 움직이도록 Z-구동부(800Z)를 포함할 수 있다. 벨로우즈 또는 다른 적절한 밀봉(1699)이 적어도 하나의 아암 링크와 프레임 사이에 상대적인 축방향 움직임(즉, 수직의, Z 축)을 수용하도록 제공될 수 있는데, 밀봉은 아암의 일측에 위치되고 구동 모터(1602A,1602B)(예를 들어, 구동 섹션)들은 아암의 대향측상에 위치된다. 이해될 수 있는 바로서 이러한 구성은 정지 상태 포스트(1610)의 길이가 Z 축 구동부에 의해 제공되는 Z 행정의 길이로부터 독립적인 것을 허용하거나 또는 결합 해제(decouple)되는 것을 허용한다.
도 4c 및 도 4d 를 참조하면, 아암(810)내의 구동 섹션의 밀봉이 설명될 것이다. 이해될 수 있는 바로서, 로봇 아암이 그 어떤 적절한 방식으로도 작동되는 진공 환경으로부터 고정자(1603A,1603B)들이 격리될 수 있다. 일 국면에서, 격리는 예를 들어 격벽(612)과 같은 그 어떤 적절한 격벽의 이용에 의하여 이루어질 수 있다. 다른 국면에서, 고정자(1603A,1603B)들을 격리시키는 그 어떤 적절한 수단이라도 이용될 수 있다. 회전자(1604A,1604B)의 자석(1604M)들은 그 어떤 적절한 방식으로도 진공으로부터 격리될 수도 있다. 일 국면에서, 자기적인 격리는 예를 들어 자성 유체 밀봉(1670)으로써 달성될 수 있다. 다른 국면들에서, 자기적인 격리의 그 어떤 적절한 수단이라도 로봇 아암이 작동되는 진공 환경으로부터 회전자 자석들을 격리시키도록 이용될 수 있다. 대안의 실시예들에서, 가변적인 릴럭턴스 모터(reluctance motor)들이 이용되어 자석에 대한 필요성을 제거할 수 있다. 도 4d 는 로봇 아암이 작동되는 진공 환경을 밀봉하기 위한 밀봉 위치(SL)들의 예시적인 도면이다.
여기에 개시된 구동 모터들은 그 어떤 적절한 구동 시스템에라도 적용될 수 있다는 점이 주목되며, 예를 들어, 2008 년 7 월 7 일자에 제출된 미국 특허 출원 12/175,278; 2011 년 10 월 11 일자에 제출된 13/270,844; 및, 2011 년 10 월 11 일자에 제출된 13/270,844 에 개시된 것에 적용될 수 있고, 이들은 본원에 참고로서 포함된다.
이제 도 5a 및 도 5b 를 참조하면, 개시된 실시예의 다른 국면에서, 예시적인 수송 장치(1799)의 일부가 개시된다. 수송 장치가 예를 들어 프레임, 적어도 하나 또는 그 이상의 샤프트 없는 구동 섹션들, Z 축을 따른 움직임을 허용하는 Z 모터 및, 적어도 하나 또는 그 이상의 로봇 아암들을 포함할 수 있다는 점에서 예시적인 수송 장치는 위에서 설명된 수송 장치(800)와 실질적으로 유사할 수 있다. 아암의 연장/수축을 이루도록 로봇 아암의 링크들을 회전시키기 위하여, 적어도 하나 또는 그 이상의 구동 섹션들이 어깨부 회전축(X)에서 프레임(840)과 같은 프레임에 장착될 수 있다. 하나 또는 그 이상의 구동 섹션들은 아암의 연장/수축(R)의 축(도 3)에 실질적으로 직각인 방향으로 Z 축을 따라서 로봇 아암의 움직임을 허용하도록 Z 모터/구동 시스템에 더 연결될 수 있다. 도 5a 및 도 5b 에 도시된 개시된 실시예들의 예시적인 국면은 적어도 2 개의 구동 섹션(1700A,700B)들을 구비하고 2 개의 로봇 아암(1720A,1720B)들을 가진다 (이들 로봇 아암들은 상부 아암(810), 전방 아암(820) 및 적어도 하나의 단부 작동체(830)를 구비한다는 점에서 도 3 과 관련하여 위에서 설명된 로봇 아암과 실질적으로 유사하다). 다른 국면에서 수송 장치(1799)는 2 개 보다 많거나 또는 적은 로봇 아암들 및 2 개의 구동 섹션들을 포함할 수 있다 (예를 들어, 수송 장치(1799)는 적어도 하나의 로봇 아암 및 적어도 하나의 구동 섹션을 가진다). 일 국면에서, 구동 섹션(1700A,1700B)들은 아암(1720A, 1720B)들 사이에 배치될 수 있거나 또는 분포될 수 있거나 또는 그 아암들과 "층을 이루어(layered)", 하나의 구동 섹션(1700A)은 실질적으로 아암(1720A,1720B)들 사이에 배치되는 반면에, 다른 구동 섹션(1700B)은 아래의 아암(1720B) (또는 위의 아암(1720A)과 같은 아암의 대향하는 측상에 배치된다. 다른 국면에서, 구동 섹션(1700A,1700B)들은 적어도 부분적으로 개별의 아암(1720A,1720B) 안에 배치될 수 있다. 다른 국면에서, 양쪽 구동 섹션(1700A,1700B)들은 아암(1720A,1720B)들 사이에 배치될 수 있어서, 구동 섹션(1700A,1700B)들은 서로에 대하여 거울상이거나(mirrored) 또는 역전된(inverted) 형상을 가진다 (예를 들어, 구동 섹션(1700A)은 아암의 저부로부터 아암(1720A)에 연결되며 구동 섹션(1700B)은 아암의 상부로부터 아암(1720B)에 연결된다). 개시된 실시예의 다른 국면에서, 다른 구성들이 가능할 수 있다-예를 들어, 오직 하나의 구동 섹션 및 하나의 로봇 아암을 가진 구성, 또는 2 개 이상의 로봇 아암을 가진 2 개 이상의 구동 섹션들을 구비한 구성, 또는 로봇 아암 안의 동일한 평면에 배치된 다수의 구동 섹션들을 가진 인-라인 구성(in-line configuration), 또는 하나 또는 그 이상의 Z 구동부를 가지는 구성 또는 이들의 조합이 가능할 수 있다. 다른 국면들에서, 도 5a 및 도 5b 의 구동 모터들이 수송 장치 구성에 포함되도록 수송 장치의 그 어떤 적절한 구성이라도 가능할 수 있다.
이러한 국면에서, 포스트(1701)는 프레임(840)에 고정된다. 고정된 포스트(1701)는 개시된 실시예의 일 국면에서 구획화될 수 있으며(도 5a 에서 1701A 참조), 예를 들어, 서로 결합된 상이한 섹션들 또는 부분들을 가진다. 고정된 포스트(1701A)의 상이한 부분들은 그 어떤 적절한 방식으로도 함께 결합될 수 있다. 임의의 적절한 밀봉들이 고정된 포스트(1701A)의 상이한 부분들 사이에 제공될 수도 있으며, 예를 들어 밀봉(1710)들과 같은 것이 제공될 수 있다. 다른 국면들에서, 고정된 포스트(1701)는 단일의 일체형 구조 또는 그 어떤 다른 적절한 구성을 가질 수 있다. 하나 또는 그 이상의 로봇 아암(1720A,1720B)들은 아래에 설명된 바와 같은 그 어떤 적절한 방식으로도, 고정된 포스트(1701)에 회전 가능하게 장착될 수 있다. 각각의 로봇 아암(1720A, 1720B)은 내측 회전자(1705A,1705B), 고정자(1703A,1703B) 및 외측 회전자(1704A,1704B)를 포함하는 자체의 구동 섹션을 구비할 수 있다.
내측 회전자(1705A, 1705B)는 고정된 포스트(1701)에 그 어떤 적절한 방식으로도 움직일 수 있게 장착될 수 있어서, 내측 회전자(1705A,1705B)는 고정된 포스트(1701)의 둘레에서 회전하는데 자유로울 수 있다. 내측 회전자(1705A,1705B)는 그 어떤 적절한 방식으로도 고정된 포스트(1701)상에 지지될 수 있으며, 예를 들어, 베어링(1702A,1702B)에 의해 지지될 수 있다. 개시된 실시예의 다른 국면들에서, 베어링들은 내측 회전자(1705A,1705B)를 지지하도록 도 5a 및 도 5b 에 도시된 것과 다른 그 어떤 다른 적절한 위치에라도 배치될 수 있다. 내측 회전자(1705A,1705B)들은 고정자(1703A,1703B) 안에 안주(nested)될 수 있어서, 고정자(1703A, 1703B)는 내측 회전자(1705A, 1705B)의 주위를 둘러싸거나 또는 둘레에 배치되고 (예를 들어, 내측 회전자(1705A, 1705B)와 동일한 중심이 되고) 동일한 평면에 놓이며, 따라서 내측 회전자(1705A,1705B)들은 고정된 기둥(1701) 둘레에서 자유롭게 회전할 수 있다. 내측 회전자(1705A, 1705B)는 고정자와 인터페이스되도록 구성될 수 있으며, 예를 들어, 내측 회전자와 고정자 사이의 인터페이스를 이루도록 구성된 자석들과 같은, 예를 들어 적절한 인터페이스 구성 요소(1705A',1705B')를 구비한다.
도 5a 및 도 5b 를 참조하면, 고정자(1703A, 1703B)는 고정된 포스트(1701)에 대하여 회전상으로 정지 상태에 있도록 고정 포스트(1701)에 연결될 수도 있다. 개시된 실시예의 일 국면에서, 고정자(1703A, 1703B)는 그 어떤 적절한 방식으로도 고정 포스트(1701) 또는 프레임(840)에 연결될 수 있어서 (도 3), 고정자(1703A, 1703B)는 고정 포스트(1701)에 대하여 회전상으로 정지 상태에 있다. 고정자(1703A,1703B)들 각각은 구획화된 고정자(segmented stator)일 수 있으며, 예를 들어, 고정자(1703A, 1703B)들은 2 개의 개별적으로 작동 가능한 권선들의 세트를 구비하기 위하여 구획화될 수 있다. 예를 들어 고정자(1703A,1703B)들의 하나의 구획부인 구획부(A)는 내측 회전자(1705A,1705B)들을 구동하도록 구성될 수 있다. 예를 들어 고정자(1703A,1703B)들의 다른 구획부인 구획부(B)는 외측 회전자(1704A, 1704B)를 구동하도록 구성될 수 있다. 각각의 구획부(A,B)는 개별적인 아암 링크를 회전시키도록 소망의 토크를 제공하게끔 적절하게 크기가 정해질 수 있다. 예를 들어, 고정자 구획부(A)는 고정자 구획부(B) 보다 크게 이루어질 수 있어서 외측 회전자(1704A, 1704B)보다 작은 직경을 가질 수 있는 내측 회전자(1705A, 1705B)를 회전시키기에 충분한 토크를 제공한다 (예를 들어, 고정자와 인터페이싱되는 내측 회전자의 부분은 고정자와 인터페이싱되는 외측 회전자의 부분보다 작은 직경일 수 있다). 다른 국면에서, 구획부(B)는 구획부(A)보다 클 수 있고, 구획부(A, B)는 실질적으로 같은 크기일 수 있다. 주목되어야 하는 바로서, 일 국면에서 권선 구획부(A,B)들은 2 개의 코일 세트들을 서로 안에 안주시킴으로써 형성될 수 있다. 다른 국면들에서, 내측 및 외측 권선들을 위한 코일들은 2 개 부분들로서 서로에 대하여 안주(nest)될 수 있다. 고정자(1703A,1703B)들의 각각의 구획부(A,B)는 개별적으로 전력이 인가되는 각각의 구획부(A,B)에 대하여 구성된 콘트롤러(170,400)와 같은 콘트롤러에 의해 제어될 수 있어서, 고정자(1703A, 1703B)들의 각각의 구획부(A,B)는 서로 독립적으로, 대응하는 내측 및 외측 회전자(1705A, 1705B 및 1704A, 1704B)를 각각 구동할 수 있다. 다른 국면에서, 고정자(1703A, 1703B)들의 구획부(A,B)는 대응하는 내측 및 외측 회전자가 일치하여 구동되거나 또는 함께 구동될 수 있도록 그 어떤 적절한 콘트롤러 또는 콘트롤러들에 의해서도 제어될 수 있다. 개시된 실시예의 다른 국면에서, 고정자(1703A,1703B)들은 (구획부(A,B)들에 실질적으로 대응하는) 2 개의 분리된 고정자들로 구성될 수 있으며, 여기에서 하나의 고정자(예를 들어, 내측 고정자)는 다른 고정자(예를 들어, 외측 고정자)의 내부에 안주되도록 배치될 수 있어서, 외측 고정자는 실질적으로 내측 고정자의 주위를 둘러싼다.
개시된 실시예의 일 국면에서, 외측 회전자(1704A,1704B)는 고정된 포스트(1701) 둘레에 연장되어 그것을 실질적으로 둘러싸고, 고정자(1703A,1703B)의 주위를 실질적으로 둘러싸서, 고정자(1703A, 1703B)는 외측 회전자(1704A, 1704B) 안에 실질적으로 안주될 수 있다. 외측 회전자(1704A, 1704B)는 정지 상태 고정자(1703A, 1703B) 둘레에서 자유롭게 회전하도록 더 구성된다. 외측 회전자(1704A, 1704B)는 고정 포스트(1701)에 독립적으로 자유롭게 회전 가능하도록 예를 들어 베어링(1702C, 1702D)과 같은 것에 의해 그 어떤 적절한 방식으로도 고정 포스트(1701)상에 지지될 수 있다. 대안의 국면들에서, 외측 회전자(1704A, 1704B)는 그 어떤 적절한 구성이라도 가지고, 고정 포스트 및/또는 고정자(1703A, 1703B)에 대하여 자유롭게 회전 가능하도록 하기 위하여 수송 장치(1799)의 그 어떤 적절한 구조에라도 장착된다. 외측 회전자(1704A, 1704B)는 고정자와 인터페이스되도록 구성될 수 있고 예를 들어 외측 회전자와 고정자 사이의 인터페이스를 이루도록 구성된 자석과 같은 적절한 인터페이스 구성 요소(1704A', 1704B')들을 구비하도록 구성될 수 있다.
개시된 실시예의 일 국면에서, 여기에 설명된 회전자들은 영구 자석을 이용할 수 있지만, 다른 국면에서는 위에서 지적된 바와 같이 회전자들이 릴럭턴스 스타일의 회전자(reluctance style rotor) 또는 그 어떤 다른 적절한 회전자 유형으로서 구성될 수도 있다는 점이 주목되어야 한다. 안주된 회전자 및 고정자를 가진 구동 섹션의 다른 예는 미국 특허 7,891,935 및, 2011 년 2 월 18 일자로 제출된 미국 특허 출원 13/030,856 에 설명되어 있으며, 상기 문헌은 본원에 참고로서 포함된다.
도 5a 및 도 5b 를 참조하면, 2 개의 구동 섹션(1700A,1700B)들은 적재된 구성(stacked configuratioin)으로 배치됨으로써 구동 섹션은 어깨부 축(X)에 대하여 각각의 개별 아암의 어깨부에 배치된다. 위에서 지적된 바와 같이, 구동 섹션(1700A, 1700B) 및 아암(1720A, 1720B)들은 그 어떤 적절한 수의 자유도 및 그 어떤 적절한 구성이라도 가지도록 구성될 수 있다. 일 국면에서 2 개의 구동 섹션(1700A, 1700B)들 및 아암(1720A, 1720B)들은 실질적으로 서로 유사할 수 있고, 그와 같은 것으로서 구동 섹션(1700A, 1700B)들은 아암(1720A)의 구동 섹션(1700A)과 관련하여 설명될 것이다. 일 국면에서 내측 회전자(1705A)는 예를 들어 그 어떤 적절한 방식으로도 풀리(1707A)에 연결될 수 있어서, 내측 회전자(1705A)가 회전하면, 풀리(1707A)는 내측 회전자(1705A)와 함께 회전한다. 풀리(1707A)는 내측 회전자(1705A)와 일체일 수 있거나 (즉, 회전자와 하나의 부재인 구성) 또는 그 어떤 적절한 방식으로도 내측 회전자(1705A)와 결합될 수 있다. 풀리(1707A)가 회전하면, 풀리(1707A)는 상부 아암(810)에 대하여 전방 아암(820)(도 3)을 회전시키도록 로봇 아암의 엘보우(elbow)에 있는 엘보우 축(EX)의 둘레에 배치된 다른 풀리(1712A)를 그 어떤 적절한 전동 부재(1709A)를 통하여 회전시킬 수 있다. 외측 회전자(1704A)는 다시 그 어떤 적절한 방식으로도 상부 아암에 연결될 수 있다. 개시된 실시예들의 일 국면에서, 외측 회전자(1704A)는 상부 아암에 직접적으로 결합될 수 있어서, 외측 회전자(1704A)가 회전하면, 상부 아암은 외측 회전자(1704A)와 함께 회전할 것이다. 대안의 국면들에서, 외측 회전자(1704A)는 아암 인터페이스(미도시)를 통하여 상부 아암에 연결될 수 있어서, 외측 회전자(1704A)가 회전하면, 상부 아암은 아암 인터페이스를 통하여 외측 회전자(1704A)와 함께 회전할 것이다. 위에서 지적된 바와 같이, 구동 섹션(1700A, 1700B)들은 실질적으로 유사하기 때문에, 이러한 구성은 구동 섹션(1700B)에 대해서도 이용될 수 있다 (예를 들어, 내측 회전자 풀리(1707B), 전동 풀리(1709B) 및 엘보우 풀리(1712B) 및 외측 회전자(1704B)는 상부 아암의 회전을 위하여 아암(1720B)의 상부 아암(810)에 연결될 수 있다). 대안의 국면들에서, 그 어떤 다른 적절한 구성이라도 이용될 수 있다.
도 5a 및 도 5b 를 참조하면, 구동 섹션(1700A, 1700B)들은 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 구동 섹션들의 회전을 추적하기 위한 그 어떤 적절한 센서들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 구동 섹션(1700A)을 참조하면 (구동 섹션(1700B)은 유사하게 구성될 수 있다), 엔코더(1741A)(구동 섹션(1700B)을 위한 엔코더(1741B)도 참조)는 내측 회전자(1705A)(또는 구동 섹션(1700B)의 경우에 회전자(1705B))의 회전을 추적하기 위하여 배치될 수 있는 반면에, 제 2 엔코더(1740A)(구동 섹션(1700B)을 위한 엔코더(1740B)도 참조)는 외측 회전자(1704A)(또는 구동 섹션(1700B)의 경우에 회전자(1704B))의 회전을 추적하기 위하여 구성될 수 있다. 엔코더(1740A, 1741)들은 이전에 설명된 엔코더(1640A, 1640B)들과 실질적으로 유사할 수 있다. 엔코더들은 수송 장치 안의 그 어떤 적절한 위치 또는 지점에라도 배치될 수 있어서 회전의 추적을 가능하게 하며, 그 어떤 스케일이라도 이용하도록 구성될 수 있으며, 이것은 절대 스케일, 증분 스케일 또는 그 어떤 다른 적절한 스케일이라도 포함하지만, 그에 제한되지는 않는다.
구동 섹션(1700A, 1700B)들은 대기/진공 밀봉을 포함하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 로봇 아암이 그 어떤 적절한 방식으로도 작동될 수 있는 진공 환경으로부터 고정자(1703A, 1703B)가 격리될 수 있다. 예를 들어, 격리는 격벽(1711A,1711B)과 같은 그 어떤 적절한 격벽에 의해서라도 이루어질 수 있다. 개시된 실시예의 일 국면에서, 내측 회전자(1705A,1705B)의 자석(1705A',1705B')은 위에서 설명된 것과 같은 그 어떤 적절한 방식으로도 진공 환경으로부터 격리될 수 있다. 개시된 실시예의 다른 국면에서, 외측 회전자(1704A,1704B)의 자석(1704A',1705B')은 위에서 설명된 것과 같은 그 어떤 적절한 방식으로도 진공 환경으로부터 격리될 수 있다. 예를 들어, 자석(1705A', 1705B', 1704A', 1704B')들을 격리시키는 하나의 그런 수단은 위에서 설명된 것과 유사한 자성 유체 밀봉(S1, S2, S3, S4)일 수 있다. 개시된 실시예의 다른 국면에서, 개시된 구동 섹션들은 자석들에 대한 필요성을 제거하도록 가변적인 릴럭턴스 모터(variable relunctance motor)들을 이용할 수도 있다.
도 5a 및 도 5b 에 도시된 개시된 실시예의 국면에서, 오직 2 개의 자유도들이 구동 섹션내에서 개시되었다. 그러나, 개시된 실시예의 다른 국면들에서, 추가적인 고정자들 및 회전자들이 로봇 아암들에 의해 이용될 수 있는 자유도의 수를 증가시키도록, 내측 회전자와 외측 회전자들 사이에 추가적인 고정자들 및 회전자들(미도시)을 가짐으로써 구동 섹션들내의 자유도를 증가시킬 수 있다. 그 어떤 적절한 수의 고정자들 및 회전자들이 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 동일 중심으로 배치될 수 있고 안주될 수 있다.
이제 도 6 을 참조하면, 2 중 아암 수송 장치의 일부가 개시된 실시예의 국면들에 따라서 도시되어 있다. 구동 모터들과 아암들 사이의 연결(예를 들어, 아암들이 구동되는 방식)은 미국 특허 5,720,590; 5,899,658; 및, 5,813,823 에 설명된 것과 같은 그 어떤 적절한 연결일 수 있다는 점이 주목되어야 하며, 상기 문헌들은 본원에 참고로서 포함된다. 도 6 에서 수직으로 대향하는 SCARA 아암 구성은 2011 년 11월 10일자로 제출된 미국 특허 출원 13/293,717 및 2012 년 3월 12일자로 제출된 13/417,837 에 개시된 것과 같은 것으로 도시되며(전방 아암 및 단부 작동체들은 명확성을 위하여 쇄선 블록(600, 601)으로서 도시되어 있지 않다), 상기 문헌들은 본원에 참고로서 포함된다. 여기에서 아암(2000, 2001)들 각각은 도 3 과 관련하여 상기에 설명된 것과 실질적으로 유사할 수 있고 도 4a 내지 도 5b 의 임의의 하나 이상과 관련하여 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 구동 섹션(2000D, 2001D)을 구비한다 (구동 섹션 각각은 예를 들어 2 개의 모터들을 가지지만, 다른 국면들에서 2 개보다 많거나 적은 모터들을 구비할 수 있다). 예를 들어, 하나의 국면에서 양쪽 구동 섹션(2000D, 2001D)은 공통의 구동 구성을 가질 수 있다 (예를 들어, 양쪽 구동 섹션들은 도 4a 내지 도 4d 와 관련하여 위에서 설명된 방식으로 구성되거나, 또는 양쪽 구동 섹션들은 도 5a 및 도 5b 와 관련하여 위에서 설명된 방식으로 구성된다). 다른 국면에서, 구동 섹션(2000D, 2001D)들은 상이한 구성을 가질 수 있다 (예를 들어, 하나의 구동 섹션은 도 4a 내지 도 4d 와 관련하여 위에서 설명된 방식으로 구성될 수 있는 반면에, 다른 구동 섹션은 도 5a 및 도 5b 와 관련하여 위에서 설명된 방식으로 구성된다).
도 7 은 다른 2 중 SCARA 아암 구성을 도시하는데, 여기에서 각각의 아암(2010, 2011)(각각의 아암은 도 3 과 관련하여 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사하다)은 도 4a 내지 도 5b 의 임의의 하나 이상과 관련하여 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 구동 섹션(2010D, 2011D)(각각의 구동 섹션은 예를 들어 2 개의 모터들을 가지지만, 다른 국면에서 2 개보다 많거나 적은 모터들을 구비할 수 있다)을 구비한다. 이러한 국면에서, 각각의 아암(2010,2011)의 전방 아암 및 단부 작동체들(명확성을 위하여 쇄선의 박스(600,601)들에 의해 도시됨)은 예를 들어 상부 아암의 정상에 위치되지만, 다른 국면에서 전방 아암 및 단부 작동체들이 개별의 상부 아암들의 저부에 위치될 수 있도록, 아암(2010,2011)들이 구성된다.
도 8 및 도 9 를 참조하면, 2 중 아암 구성을 가진 수송 로봇 아암의 일부는 개시된 실시예의 국면들에 따라서 도시되어 있다. 각각의 아암(2020,2021)은 도 3 과 관련하여 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사할 수 있고, 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 2 개의 구동 모터들을 구비하며, 이러한 국면에서 예외적으로 모터들은 하나가 다른 하나의 위에 수직으로 적재되지 않으며, 오히려 아암 링크들중 개별의 하나 안에 있는 동일한 수평 평면에 배치된다. 도 9 는 도 8 에 도시된 것과 실질적으로 유사한 단일 아암(2030)의 구성을 도시한다; 예를 들어, 도 8 에서 2 개의 아암(2020,2021)들은 어깨부 축(X) 둘레로 회전될 수 있도록 공통의 샤프트(1801)에 각각 장착되는 반면에, 도 9 에서 오직 단일의 아암(2030)은 샤프트(1801)에 장착되며, 그렇지 않으면 아암(2020,2021,2030)들에 대한 구동 모터 구성은 실질적으로 같다. 예시적인 목적을 위해서, 아암(2020,2021,2030)들의 구동 모터들은 아암(2030)과 관련하여 설명될 것이다. 이러한 국면에서, 각각의 구동 모터(2030A,2030B)는 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 고정자(2030SA, 2030SB) 및 회전자(2030RA, 2030RB)를 구비한다. 주목되어야 하는 바로서, 일 국면에서 구동 모터(2030A, 2030B)들은 가변적인 릴럭턴스 모터일 수 있어서, 수송 로봇이 작동되는 예를 들어 진공 환경에 자석들이 노출되지 않으며, 그렇지 않으면 회전자 및/또는 고정자들의 자기 구성 요소를 그 어떤 적절한 방식으로도 격리시키도록 그 어떤 적절한 밀봉들이 제공될 수 있다. 구동 모터(2030A)를 위한 고정자(2030SA)는 샤프트(1801)에 고정될 수 있어서, 예를 들어 상부 아암(810)에 대하여 회전상에서 정지 상태로 유지된다. 회전자(2030RA)는 그 어떤 적절한 방식으로도 상부 아암(810)내에 장착되어 상부 아암에 고정될 수 있어서, 상부 아암(810) 및 회전자(2030RA)는 단위체로서 회전한다 (예를 들어, 고정자(2030SA)가 어깨부 축(X) 둘레의 회전을 위하여 회전자(2030RA)를 구동할 때, 상부 아암(810)은 회전자(2030RA)와 함께 회전한다). 구동 모터(2030B)를 위한 고정자(2030SB)는 상부 아암(810) 내에 배치된 샤프트(1900)에 고정되게 장착될 수 있어서, 고정자(2030SA)는 샤프트(1900)에 대하여 회전이 고정된다. 회전자(2030RB)는 고정자(2030SB) 둘레에서 회전 가능하도록 상부 아암(810) 내에 그 어떤 적절한 방식으로도 장착될 수 있다. 회전자(2030RB)는 일체형 풀리를 구비할 수 있으며(또는 다른 국면에서 풀리는 그 어떤 적절한 방식으로도 회전자에 부착될 수 있다), 상기 풀리는 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 전방 아암(820)을 구동되게 회전시키는 엘보우 풀리(elbow pulley, 1620)에 (도 3) 그 어떤 적절한 트랜스미션을 통해서라도 회전자(2030RB)를 연결한다. 예를 들어, 엘보우 풀리는 그 어떤 적절한 방식으로도 전방 아암(820)에 고정되게 부착될 수 있어서, 엘보우 풀리(1620)가 회전할 때, 전방 아암(820)이 그것과 함께 회전한다. 다른 국면에서, 회전자(2030R)는 그 어떤 적절한 방식으로도 엘보우 풀리(1620)의 회전을 구동할 수 있다. 개시된 실시예의 다른 국면들에서, 그 어떤 적절한 로봇 아암 구성이 이용될 수 있다. 예시적인 실시예들의 구동 시스템이 채용될 수 있는 로봇 아암들의 적절한 예들은 2011 년 10 월 11 일자 제출된 미국 특허 출원 13/270,844 및 2011 년 10 월 11 일자 제출된 13/270,844 에서 찾아볼 수 있으며, 상기 문헌은 본원에 참고로서 포함된다.
개시된 실시예의 하나 이상의 국면들에 따라서 기판 수송 장치가 제공된다. 기판 수송 장치는 프레임, 프레임에 회전 가능하게 연결된 적어도 하나의 아암 및, 샤프트 없는 구동 섹션을 포함한다. 샤프트 없는 구동 섹션은 샤프트 없는 인터페이스를 통하여 프레임에 대하여 적어도 하나의 아암 링크를 회전시키기 위한 적재된 구동 모터들을 구비하며, 적재된 구동 모터들 각각은 프레임에 대하여 고정된 고정 포스트상에 배치된 고정자 코일을 가진 고정자 및, 고정자를 실질적으로 주위에서 둘러싸는 회전자를 구비함으로써, 회전자는 프레임에 대하여 적어도 하나의 아암 링크들중 하나를 회전시키도록 적어도 하나의 아암 링크들중 개별의 하나에 연결되어 적어도 하나의 아암 링크의 하나의 수축 또는 연장을 일으키며, 여기에서 적재된 구동 모터들은 적어도 하나의 아암 링크내에 배치됨으로써, 각각의 고정자의 적어도 일부는 적어도 하나의 아암 링크의 공통적인 아암 링크내에 있다.
개시된 실시예의 하나 이상의 국면들에 따르면, 샤프트 없는 구동 섹션은 실질적으로 적어도 하나의 아암 링크 안에 배치된다.
개시된 실시예의 하나 이상의 국면들에 따르면, 고정자 코일은 진공으로부터 격리된다.
개시된 실시예의 하나 이상의 국면들에 따르면, 기판 수송 장치는 제 2 구동 섹션을 더 구비하며, 제 2 구동 섹션은 프레임내에 적어도 부분적으로 배치되고, 적어도 하나의 아암 링크의 연장 또는 수축의 방향을 포함하는 평면에 실질적으로 법선인 (예를 들어, 수직, Z 축) 방향으로 적어도 하나의 아암 링크를 선형으로 움직이도록 구성된다. 더욱이, 적어도 하나의 아암 링크는 적어도 하나의 아암 링크와 프레임 사이의 상대적인 축방향 움직임(예를 들어, 수직, Z 축)을 수용할 수 있는 밀봉에 의해 프레임에 연결되며, 여기에서 밀봉은 아암의 일측에 위치되고, 제 1 구동 섹션은 아암의 대향측상에 위치된다.
개시된 실시예의 하나 이상의 국면들에 따르면, 적어도 하나의 아암 링크는 어깨부 회전축 둘레에서 프레임에 회전 가능하게 연결된 상부 아암, 엘보우 회전축 둘레에서 상부 아암에 회전 가능하게 연결된 전방 아암 및, 손목부(wrist) 회전축 둘레에서 전방 아암에 회전 가능하게 연결된 적어도 하나의 기판 홀더를 구비하고, 적어도 하나의 구동 모터는, 각각의 모터가 상부 아암 및 전방 아암중 개별의 하나의 회전을 구동하는 적어도 2 개의 적재된 구동 모터들을 포함한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 국면들에 따르면, 적어도 하나의 아암 링크는 어깨부 회전축 둘레에서 프레임에 회전 가능하게 연결된 상부 아암, 엘보우 회전축 둘레에서 상부 아암에 회전 가능하게 연결된 전방 아암 및, 손목부(wrist) 회전축 둘레에서 전방 아암에 회전 가능하게 연결된 적어도 하나의 기판 홀더를 구비하고, 적어도 하나의 구동 모터는, 각각의 모터가 상부 아암 및 전방 아암 및 적어도 하나의 기판 홀더중 개별의 하나의 회전을 구동하는 적어도 3 개의 적재된 구동 모터들을 포함한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 국면들에 따르면, 적어도 하나의 아암 링크는 어깨부 회전축 둘레에서 프레임에 회전 가능하게 연결된 상부 아암 및, 상부 아암의 길이의 적어도 일부를 따라서 선형의 이동을 위하여 상부 아암에 움직일 수 있게 장착된 적어도 하나의 기판 홀더를 구비하며, 적어도 하나의 구동 모터는 적어도 2 개의 적재된 구동 모터들을 구비하며, 적어도 2 개의 적재된 구동 모터들중 하나는 상부 아암의 회전을 구동하고, 적어도 2 개의 적재된 구동 모터들중 다른 것들은 적어도 하나의 기판 홀더의 개별적인 것의 선형 이동을 구동한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 국면들에 따르면, 샤프트 없는 구동 섹션은 적어도 하나의 아암 링크가 작동하는 환경으로부터 고정자를 밀봉하기 위한 밀봉을 구비한다. 또한, 각각의 회전자는 개별의 고정자와 인터페이스하기 위한 자석을 구비하며, 구동 섹션은 적어도 하나의 아암 링크가 작동하는 환경으로부터 회전자의 자석들을 밀봉하기 위한 밀봉을 구비한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 국면들에 따르면, 샤프트 없는 구동 섹션의 높이는 기판 수송 장치의 Z 이동으로부터 결합 해제(decouple)된다.
개시된 실시예의 하나 이상의 국면들에 따라서 기판 수송 장치가 제공된다. 기판 수송 장치는 프레임, 상기 프레임에 회전 가능하게 연결된 적어도 하나의 아암 링크 및, 적어도 하나의 아암 링크내에 실질적으로 배치된, 샤프트 없이 분포된 구동 섹션을 구비한다. 샤프트 없이 분포된 구동 섹션은 적어도 2 개의 구동 모터들을 구비하는데, 적어도 2 개의 구동 모터들중 하나는 프레임에 대하여 적어도 하나의 아암 링크를 회전시키기 위하여 적어도 하나의 아암 링크에 연결되고, 적어도 2 개의 구동 모터들은 공통의 수평 평면을 따라서 나란히 적어도 하나의 아암 링크 안에 배치된다.
개시된 실시예의 하나 이상의 국면들에 따르면, 적어도 2 개의 구동 모터들 각각은 고정자 및, 상기 고정자를 실질적으로 주위에서 둘러싸는 회전자를 포함한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 국면들에 따르면, 기판 수송 장치는 제 2 구동 섹션을 더 구비하고, 제 2 구동 섹션은 프레임 안에서 적어도 부분적으로 배치되고, 적어도 하나의 아암 링크의 연장 또는 수축의 방향에 실질적으로 직각인 방향에서 적어도 하나의 아암 링크를 선형으로 움직이도록 구성된다.
개시된 실시예의 하나 이상의 국면들에 따라서 기판 수송 장치가 제공된다. 기판 수송 장치는 프레임, 상기 프레임에 회전 가능하게 연결되고 적어도 상부 아암 및 전방 아암을 가진 적어도 하나의 아암을 구비한다. 기판 수송 장치는 또한 프레임에 연결된 샤프트 없는 구동 섹션을 구비한다. 샤프트 없는 구동 섹션은 적어도 하나의 구동 모터를 구비하는데, 상기 구동 모터는 적어도 2 개의 안주된 고정자 코일들을 가진 고정자, 고정자에 의해 실질적으로 주위에서 둘러싸인 내측 회전자 및, 고정자를 실질적으로 주위에서 둘러싸는 외측 회전자를 구비함으로써, 내측 회전자는 전방 아암을 회전시키도록 전방 아암에 연결되고, 외측 회전자는 상부 아암을 회전시키도록 상부 아암에 연결된다.
개시된 실시예의 하나 이상의 국면들에 따르면, 기판 수송 장치는 제 2 구동 섹션을 구비하며, 제 2 구동 섹션은 프레임 내에 적어도 부분적으로 배치되고 적어도 하나의 아암 링크의 연장 또는 수축의 방향을 포함하는 평면에 실질적으로 법선의 방향으로 적어도 하나의 아암 링크를 선형으로 움직이도록 구성된다.
상기 설명은 개시된 실시예의 국면들에 대한 오직 예시적인 것이라는 점이 이해되어야 한다. 다양한 대안 및 변형들이 개시된 실시예의 국면들을 이탈하지 않으면서 당업자에게 가능할 수 있다. 따라서, 개시된 실시예의 국면들은 첨부된 청구 범위내에 속하는 모든 그러한 대안들, 변형들 및 변경들을 포괄하도록 의도된다. 또한, 상이한 특징들이 서로 상이한 종속항 또는 독립항에 기재되어 있다는 사실만으로 그들 특징들의 조합이 유리하게 이용될 수 없다는 것을 지시하지 않으며, 그러한 조합은 본 발명의 국면들의 범위내에 속한다.
100. 기판 프로세싱 장치 105. 전방 섹션
110. 밀봉 섹션 120. 전방 단부 로봇
130. 진공 로봇 아암 140. 로드 락(load lock)

Claims (11)

  1. 프레임;
    상기 프레임에 움직일 수 있게 연결된 적어도 하나의 아암 링크; 및,
    상기 적어도 하나의 아암 링크를 구동하도록 프레임에 연결되고 적재된 구동 모터들을 구비하는 구동 섹션으로서, 적재된 구동 모터들 각각은 하우징, 상기 하우징에 장착된 모터 고정자, 상기 하우징 안에 적어도 부분적으로 배치된 모터 회전자 및, 고정자 밀봉(stator seal)을 구비하고, 상기 고정자 밀봉은 모터 고정자와 모터 회전자 사이에 배치되어, 모터 회전자를 둘러싸고 회전자를 향하는 밀봉 하우징 표면(sealing housing surface)과 인터페이스(interfacing)되어 모터 고정자를 모터 회전자로부터 밀봉하는, 구동 섹션;을 포함하는, 기판 이송 장치로서,
    적재된 구동 모터들은 서로에 대하여 적재되고, 각각의 개별의 적재된 모터의 적재된 고정자 밀봉들에 인터페이스된 하우징 밀봉 표면은 적재된 고정자 밀봉들에 의해 밀봉된 적재된 구동 모터들의 실질적으로 연속적인 밀봉 인터페이스(seal interface)를 형성하여 모터 회전자들과 모터 고정자들 사이에 연속적인 배리어 밀봉(barrier seal)을 함께 형성하는, 기판 수송 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 구동 섹션은 적어도 하나의 아암 링크에 연결되는, 기판 수송 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 모터 고정자는 진공으로부터 격리되는, 기판 수송 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 제 2 구동 섹션을 더 구비하고, 제 2 구동 섹션은 적어도 부분적으로 프레임 안에 배치되고, 제 2 구동 섹션은 적어도 하나의 아암 링크의 연장 또는 수축의 방향을 포함하는 평면에 실질적으로 법선인 방향에서 적어도 하나의 아암 링크를 선형으로 움직이도록 구성되는, 기판 수송 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 아암 링크는 적어도 하나의 아암 링크와 프레임 사이의 상대적인 축방향 움직임을 수용하도록 구성된 밀봉에 의해 프레임에 연결되고, 밀봉은 아암의 일측에 위치되고, 구동 섹션은 상기 아암의 대향하는 측상에 위치되는, 기판 수송 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 아암 링크는, 어깨부 회전축(shoulder axis of rotation) 둘레에서 프레임에 회전 가능하게 연결된 상부 아암, 엘보우 회전축(elbow axis of rotation) 둘레에서 상부 아암에 회전 가능하게 연결된 전방 아암 및, 손목부 회전축(wrist axis of rotation) 둘레에서 전방 아암에 회전 가능하게 연결된 적어도 하나의 기판 홀더(substrate holder)를 구비하고, 적재된 구동 모터들은 2 개의 적재된 구동 모터드을 구비하고 각각의 모터는 상부 아암 및 전방 아암중 개별적인 하나의 회전을 구동하는, 기판 수송 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 아암 링크는, 어깨부 회전축(shoulder axis of rotation) 둘레에서 프레임에 회전 가능하게 연결된 상부 아암, 엘보우 회전축(elbow axis of rotation) 둘레에서 상부 아암에 회전 가능하게 연결된 전방 아암 및, 손목부 회전축(wrist axis of rotation) 둘레에서 전방 아암에 회전 가능하게 연결된 적어도 하나의 기판 홀더(substrate holder)를 구비하고, 적재된 구동 모터들은 적어도 2 개의 적재된 구동 모터들을 포함하고 각각의 적재된 모터는 상부 아암, 전방 아암 및 적어도 하나의 기판 홀더중 개별적인 하나의 회전을 구동하는, 기판 수송 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 적어도 하나의 아암 링크는 어깨부 회전축 둘레에서 프레임에 회전 가능하게 연결된 상부 아암 및, 상부 아암의 길이의 적어도 일부를 따른 선형 이동을 위하여 상부 아암에 움직일 수 있게 장착된 적어도 하나의 기판 홀더를 구비하고, 적재된 구동 모터들은 적어도 2 개의 적재된 구동 모터들을 구비하고, 적어도 2 개의 적재된 구동 모터들중 하나는 상부 아암의 회전을 구동하고, 적어도 2 개의 적재된 구동 모터들중 다른 것들은 적어도 하나의 기판 홀더의 개별적인 하나의 선형 이동을 구동하는, 기판 수송 장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 적재된 구동 모터들 각각과 인터페이싱하는 엔코더(encoder)를 더 포함하고, 엔코더는 센서 시스템 및 적어도 하나의 스케일(scale)을 구비하고, 센서 시스템은 하우징에 장착되고 스케일은 적재된 구동 모터들중 개별적인 하나의 모터 회전자에 일체화됨으로써, 센서 시스템과 스케일 사이의 인터페이스 평면은 적재된 구동 모터들중 개별적인 하나의 모터 고정자와 모터 회전자 사이의 인터페이스 평면에 대한 각도로 배치되는, 기판 수송 장치.
  10. 적재된 모터 모듈(stacked motor modules)들을 포함하는 밀봉된 액튜에이터(sealed actuator)로서, 각각의 모터는:
    모터 모듈 하우징(motor module housing),
    개별의 모터 모듈 하우징에 부착된 모터 고정자,
    개별의 모터 고정자와 통신하는 모터 회전자 및,
    상기 모터 고정자와 모터 회전자 사이에 배치된 고정자 밀봉으로서, 모터 회전자를 둘러싸고, 모터 회전자를 향하는 모터 모듈 하우징의 개별적인 밀봉 하우징 표면과 인터페이스되는, 고정자 밀봉;을 가지고,
    모터 모듈 하우징들은 서로에 대하여 적재되고, 모터 모듈 하우징들의 개별적인 적재된 고정자 밀봉들에 인터페이스된 하우징 밀봉 표면은 적재된 고정자 밀봉들에 의해 밀봉된 적재된 모터 모듈들의 실질적으로 연속적인 밀봉 인터페이스를 형성하여, 모터 회전자들과 모터 고정자들 사이에 연속적인 배리어 밀봉을 형성하는, 밀봉된 액튜에이터.
  11. 제 10 항에 있어서, 각각의 모터 모듈의 모터 고정자는 진공으로부터 격리되는, 밀봉된 액튜에이터.

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