KR20220143105A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20220143105A
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KR
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electromagnets
reaction platen
reaction
platen
array
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KR1020227032272A
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English (en)
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자이로 티 모우라
로멘 보테브
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브룩스 오토메이션 유에스, 엘엘씨
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Publication date
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Abstract

선형 전기 기계(linear electrical machine)는 레벨 기준 평면을 가진 프레임과, 상기 레벨 기준 평면에 대해 미리 결정된 높이에 구동 평면(drive plane)을 형성하기 위해 상기 프레임에 연결된 전자석들의 어레이를 포함한다. 상기 전자석들의 어레이는 상기 전자석들의 어레이의 일련의 전자석들이 상기 구동 평면 내에 적어도 하나의 구동 라인을 형성하도록 배열되고, 상기 전자석들 각각은 각각의 전자석에 전력을 공급하는 교류 전원에 결합된다. 상자성, 반자성, 또는 비자성 전도성 재료의 적어도 하나의 리액션 플래튼(reaction platen)은 교류에 의한 상기 전자석들의 여기(excitation)가 상기 리액션 플래튼을 상기 구동 평면에 대해 제어된 자세로 상기 적어도 하나의 구동 라인을 따라서 제어 가능하게 부상시키고 추진시키는 상기 리액션 플래튼에 대한 부상력과 추진력을 생성하도록 상기 전자석들의 어레이의 전자석들과 협력하도록 배치된다.

Description

기판 처리 장치
관련 출원들에 대한 상호 참조
이 출원은 2020년 2월 20일에 출원된 미국 임시특허출원 제62/979,195호의 정규 출원으로서 그 이익을 주장하며, 그 개시 내용은 그 전체가 여기에 참조로 통합된다.
예시적인 실시예들은 일반적으로 기판 처리 장비에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 기판 처리 장비의 기판 이송에 관한 것이다.
반도체 자동화는 일반적으로 반도체 칩 제조에서 궁극적으로 미리 결정된 수준의 품질과 재현성을 달성하기 위해 공정들의 구현을 지원하는 데 요구되는 일련의 구성 블록들(building blocks)을 포함한다. 반도체 자동화의 하나의 요소는 로드 록들(load locks)과 프로세스 모듈들 사이에서 및/또는 (예를 들어, 순차적인 프로세스 툴 아키텍처의 경우에) 프로세스 모듈들 사이에서 기판 또는 웨이퍼를 이송하는 웨이퍼(기판으로도 지칭됨) 핸들러(handler)이다.
일반적으로, 웨이퍼 핸들러는 회전식 또는 프리즘식(prismatic) 조인트를 가진 로봇식 조작기(manipulator)와 로봇식 조작기의 엔드 이펙터(end effector)로부터 떨어진 액추에이터에 의해 구동되는 각개의 링키지-기반 메커니즘들을 포함하며, 여기에서 엔드 이펙터는 웨이퍼와 접촉하거나 그렇지 않으면 인터페이스한다. 이러한 종래의 조작기의 설계는 일반적으로 조작기 구조의 상이한 부분들에서, 전형적으로 조작기의 각각의 아암 링크 사이의 기계적 인터페이스들에서 진공 환경에서 베어링들의 활용을 포함한다. 진공 환경에서 베어링들의 활용은 일반적으로 고온(예를 들어, 400℃ 초과)에서 웨이퍼를 핸들링하는 동안 진공 환경에서 베어링의 작동 중에 윤활유 가스 방출, 입자 발생 및 마찰 변동의 가능성을 가진다. 또한, 웨이퍼 핸들러들은 일반적으로 진공 클러스터 툴에 장착되며 그들의 기계적 스트로크는 연관된 아암 링크 길이의 설계에 의해 제한된다. 결과적으로, 진공 내에서 작동하는 종래의 웨이퍼 핸들러는 본 산업에서 "선형 툴 구성(linear tool configuration)"으로 알려진 것과 같은 "긴(long)" 진공 클러스터 툴에 적합하지 않다.
선형 툴 구성의 경우에, 긴 아암 링크 길이들과 관절식 엔드 이펙터들을 가진 "롱 리치(long reach)" 조작기들은 일반적으로 선형 툴의 로드 록들과 프로세스 모듈들 사이에서 웨이퍼들을 이송하기 위해 채용된다. 이러한 롱 리치 조작기들은 일반적으로 낮은 고유 진동수, 증가된 수의 액추에이터들, 바람직하지 않은 아암 링크 편향, 기계적 위치결정 이력 현상, 열팽창에 대한 높은 민감도, 값비싼 베어링들, 엔드 이펙터를 웨이퍼 홀딩 스테이션에 수평으로 맞추는 제한된 능력, 및 제한된 모션 처리량을 가진 기계적 설계를 가진다. 또한, 선형 툴 구성은 최종 사용자가 기존의 자동화에 미치는 영향을 최소화하면서 선형 툴의 길이를 연장시킬 수 있다는 의미에서 확장 가능하다. 선형 툴의 또 다른 바람직한 특징은 툴 작동에 대한 중단을 최소화하면서 선형 툴을 점검할 수 있는(예를 들어, 웨이퍼 핸들러에 대한 예정된 유지보수를 수행할 수 있는) 능력이다.
위에서 언급된 웨이퍼 핸들러에 대한 대안으로서, 자기 부상 웨이퍼 컨베이어가 채용될 수 있으며, 여기에서 교류 전자석 라인 위로 전도성 부유체(floating body) 또는 상자성 또는 비자성 금속 재료를 부상시켜 이송하기 위한 교류 자기 부상 장치가 제공된다. 교류 자기 부상 장치는 일반적으로 부유체를 부상시키기 위한 제1 주파수를 가지는 단상 교류 소스, 부유체를 이송하기 위한 제2 주파수를 가지는 3상 교류 소스, 2개의 전류 소스들에 교류를 추가하기 위한 가산기(adder), 및 추가된 교류를 교류 전자석 라인에 공급하기 위한 공급 회로를 포함한다. 부유체는 효율적인 이송에 의해 원하는 위치에 정지될 수 있다.
또한, 도 33-36은 유도 반발형 자기 부상 메커니즘의 예를 보여준다. 도 33-36에서, 참조번호 01은 교류 전자석을 나타내고, 참조번호 02는 이송될 부유체를 나타낸다. 알루미늄과 같은 가볍고 고-전도성 재료는 부유체(02)에 적합하다. 이송될 물체는 보통 부유체(02) 상에 배치된다. 도 33-36에서, 도 35의 참조번호 04로 나타낸 단상 교류가 교류 전자석들(01)에 공급된 때, 전자석들 위해 교류 자기장이 생성된다. 자기장 내에 부유체가 존재하기 때문에, 부유체를 형성하는 알루미늄 재료 내에 와전류(Eddy Current)로 불리는 교류가 생성된다.
와전류에 의해 생성된 자기장은 전자석들에 의해 생성된 자기장을 밀어낸다. 따라서, 이 반발에 의해 부유체에 도 33과 34에서 F1으로 표시된 부상력(floating force)이 작용한다. 도 36에 도시된 참조번호들 05, 06, 07로 나타낸 3상 교류가 도 33과 34의 3상 전자석들(03)에 공급된 때, 도 33과 34에서 F2로 표시된 이동력(moving force)이 부유체(02)에 작용하여 부유체(02)가 이송된다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따른 선형 전기 기계(linear electrical machine)는:
레벨 기준 평면을 가진 프레임;
상기 레벨 기준 평면에 대해 미리 결정된 높이에 구동 평면(drive plane)을 형성하기 위해 상기 프레임에 연결된 전자석들의 어레이로서, 상기 전자석들의 어레이는 상기 전자석들의 어레이의 일련의 전자석들이 상기 구동 평면 내에 적어도 하나의 구동 라인을 형성하도록 배열되고, 상기 전자석들 각각은 각각의 전자석에 전력을 공급하는 교류 전원에 결합되는, 전자석들의 어레이;
상자성, 반자성, 또는 비자성 전도성 재료의 적어도 하나의 리액션 플래튼(reaction platen)으로서, 교류에 의한 상기 전자석들의 여기(excitation)가 상기 리액션 플래튼을 상기 구동 평면에 대해 제어된 자세로 상기 적어도 하나의 구동 라인을 따라서 제어 가능하게 부상시키고 추진시키는 상기 리액션 플래튼에 대한 (levitaion force)과 추진력(propulsion force)을 생성하도록 상기 전자석들의 어레이의 전자석들과 협력하도록 배치되는 리액션 플래튼; 및
상기 전자석들의 어레이와 상기 교류 전원에 작동 가능하게 결합된 제어기로서, 상기 제어기는 상기 전자석들을 다중 위상(multiphase) 교류로 순차적으로 여기시키도록 구성되어 각각의 리액션 플래튼이 상기 전자석들의 공통 세트(common set)에 의해 자세(attitude) 제어 및 요(yaw) 제어 중 적어도 하나를 포함하는 최대 6의 자유도로 부상되고 추진되도록 하며, 상기 전자석들 각각은, 위상당(per phase) 단일 공통 주파수를 가지는 공통 다중 위상 교류의 여기로부터, 적어도 상기 리액션 플래튼이 부상된 상태에서 리액션 플래튼 자세와 리액션 플래튼 요 중 적어도 하나를 포함하는 최대 6의 자유도로 상기 리액션 플래튼을 제어하기 위해 상기 리액션 플래튼에 대한 부상력과 추진력 둘 다를 생성하는, 제어기;를 포함한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 제어기는 상기 리액션 플래튼이 상기 프레임에 대해 제1의 미리 결정된 위치로부터 상기 프레임에 대해 제2의 상이한 미리 결정된 위치로 상기 적어도 하나의 구동 라인을 따라서 상기 전자석들의 어레이에 대해 이동하도록 부상되고 추진되는 상태에서 적어도 리액션 플래튼 자세를 포함하는, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는, 최대 6의 자유도를 제어한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 제어기는 상기 리액션 플래튼이 상기 프레임에 대해 상기 적어도 하나의 구동 라인을 따라서 미리 결정된 위치에서 상기 전자석들의 어레이에 대해 부상되고 정지된 상태에서 적어도 리액션 플래튼 자세와 리액션 플래튼 요를 포함하는, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는, 최대 6의 자유도를 제어한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 제어기는, 상기 리액션 플래튼을 상기 프레임에 대해 제1의 미리 결정된 배향(orientation)으로부터 상기 프레임에 대해 제2의 상이한 미리 결정된 배향으로 상기 구동 평면에 대해 실질적으로 수직인 요 축(yaw axis)을 중심으로 요잉(yawing)시키는 제어된 요 모멘트를 상기 리액션 플래튼에 부여하기 위해, 상기 리액션 플래튼 전체에 걸쳐 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는 추진력들을 제어한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 제어기는, 상기 프레임의 미리 결정된 웨이퍼 홀딩 위치에 대한 상기 리액션 플래튼 상의 웨이퍼 페이로드의 위치결정 및 센터링 중에서 적어도 하나를 실행하기 위해 상기 리액션 플래튼의 제어된 요를 실행하는 모멘트 커플(moment couple)을 상기 리액션 플래튼에 부여하기 위해, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는 추진력들을 제어한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 제어기는, 리액션 플래튼 피치(pitch)와 리액션 플래튼 롤(roll) 중 적어도 하나에서 미리 결정된 리액션 플래튼 자세를 제어하는, 상기 구동 평면에 대한 상기 리액션 플래튼의 제어된 기울기를 실현하는 차동 부상력들(differential levitation forces)을 상기 리액션 플래튼 전체에 걸쳐 부여하기 위해, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는 부상력들을 제어한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 제어기는, 리액션 플래튼 페이로드 안착 표면으로부터 상기 리액션 플래튼 페이로드 안착 표면에 의해 지지되는 페이로드에, 상기 구동 평면을 따른 상기 리액션 플래튼의 가속으로부터 발생하는 페이로드 관성력에 대항하는 방향으로, 바이어스 반력(bias reaction force)을 부여하는, 상기 구동 평면에 대한 상기 리액션 플래튼의 미리 결정된 바이어스 자세(bias attitude)를 실현하기 위해, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는 부상력들을 제어한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 선형 전기 기계는 상기 프레임에 분포되어 상기 구동 평면을 따른 상기 리액션 플래튼의 위치를 감지하도록 구성되고 상기 제어기가 상기 리액션 플래튼의 감지된 위치를 등록하도록 상기 제어기에 통신 가능하게 결합된 위치 피드백 센서들을 더 포함하며, 상기 제어기는 감지된 위치에 대응되는 상기 전자석들의 어레이의 전자석들을 순차적으로 여기시키도록 구성된다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 제어기는 적어도 감지된 위치의 변화로부터 상기 구동 평면을 따른 상기 리액션 플래튼의 가속도를 결정하고, 결정된 가속도에 응답하여, 상기 리액션 플래튼의 가속도로부터 발생하는 페이로드 관성력에 대항하는 미리 결정된 바이어스 자세를 제공하기 위해 상기 리액션 플래튼의 바이어스 자세를 제어하도록 구성된다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 제어기는, 상기 리액션 플래튼에 대해 안착된 페이로드를 페이로드와 상기 리액션 플래튼 사이의 시트(seat)를 따라서 상기 리액션 플래튼에 대해 변위시키는 경향이 있는 관성력에 대항하여 상기 리액션 플래튼을 바이어스시키도록 상기 리액션 플래튼을 설정하기 위해, 상기 전자석들의 어레이의 전자석들의 여기를 제어한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따른 전자기 컨베이어 기판 이송 장치는:
내부에 밀봉된 분위기를 홀딩하도록 구성된 챔버로서, 상기 챔버는 레벨 기준 평면과 적어도 하나의 기판 통과 개구를 가지며, 기판은 상기 개구를 통해 상기 챔버 안팎으로 이송되는, 챔버;
상기 레벨 기준 평면에 대해 미리 결정된 높이에 구동 평면(drive plane)을 형성하기 위해 상기 챔버에 연결된 전자석들의 어레이로서, 상기 전자석들의 어레이는 상기 전자석들의 어레이의 일련의 전자석들이 상기 구동 평면 내에 적어도 하나의 구동 라인을 형성하도록 배열되고, 상기 일련의 전자석들 내의 전자석들은 적어도 하나의 다중 위상(multiphase) 액추에이터 유닛으로 그룹화되며, 상기 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛 각각은 다중 위상 교류 전원에 결합되는, 전자석들의 어레이;
상자성, 반자성, 또는 비자성 전도성 재료의 적어도 하나의 리액션 플래튼(reaction platen)으로서, 교류에 의한 상기 전자석들의 여기(excitation)가 상기 리액션 플래튼을 상기 구동 평면에 대해 제어된 자세로 상기 적어도 하나의 구동 라인을 따라서 제어 가능하게 부상시키고 추진시키는 상기 리액션 플래튼에 대한 부상력과 추진력을 생성하도록 상기 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛의 전자석들과 협력하도록 배치되는 리액션 플래튼; 및
상기 전자석들의 어레이와 교류 전원에 작동 가능하게 결합된 제어기로서, 상기 제어기는 리액션 플래튼이 부상되고 추진되도록 상기 전자석들을 다중 위상(multiphase) 교류로 순차적으로 여기시키도록 구성되며, 상기 다중 위상 교류의 각각의 교류 위상은 상기 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛의 전자석 그룹의 각각의 전자석의 교류 위상이 제1 교류 위상으로부터 제2 교류 위상으로 변하도록 각개의 전자석들 사이에서 동적으로 할당되어, 상기 구동 라인을 따른 동적 위상 할당(dynamic phase allocation)을 통해 사실상 상기 전자석 그룹이 가상으로 이동하고 상기 전자석 그룹에 의해 형성된 상기 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛이 가상으로 이동하는, 제어기;를 포함한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 리액션 플래튼은 가상으로 이동하는 상기 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛에 의해 자세(attitude) 및 요(yaw) 제어 중 적어도 하나를 포함하는 최대 6의 자유도로 부상되고 추진된다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 제어기는 상기 리액션 플래튼이 상기 챔버에 대해 제1의 미리 결정된 위치로부터 상기 챔버에 대해 제2의 상이한 미리 결정된 위치로 상기 적어도 하나의 구동 라인을 따라서 상기 전자석들의 어레이에 대해 이동하도록 부상되고 추진되는 상태에서 적어도 리액션 플래튼 자세를 포함하는, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는, 최대 6의 자유도를 제어한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 제어기는 상기 리액션 플래튼이 상기 챔버에 대해 상기 적어도 하나의 구동 라인을 따라서 미리 결정된 위치에서 상기 전자석들의 어레이에 대해 부상되고 정지된 상태에서 적어도 리액션 플래튼 자세와 리액션 플래튼 요를 포함하는, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는, 최대 6의 자유도를 제어한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 가상으로 이동하는 상기 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛에 의한 추진으로부터 상기 구동 라인을 따른 리액션 플래튼의 이동과 실질적으로 일치하여 가상으로 이동하는 상기 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛이 상기 구동 라인을 따라서 가상으로 이동하도록 상기 동적 위상 할당이 제어된다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 제어기는, 상기 리액션 플래튼을 상기 챔버에 대해 제1의 미리 결정된 배향(orientation)으로부터 상기 챔버에 대해 제2의 상이한 미리 결정된 배향으로 상기 구동 평면에 대해 실질적으로 수직인 요 축(yaw axis)을 중심으로 요잉(yawing)시키는 제어된 요 모멘트를 상기 리액션 플래튼에 부여하기 위해, 상기 리액션 플래튼 전체에 걸쳐 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는 추진력들을 제어한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 제어기는, 상기 챔버의 미리 결정된 웨이퍼 홀딩 위치에 대한 상기 리액션 플래튼 상의 웨이퍼 페이로드의 위치결정 및 센터링 중에서 적어도 하나를 실행하기 위해 상기 리액션 플래튼의 제어된 요를 실행하는 모멘트 커플(moment couple)을 상기 리액션 플래튼에 부여하기 위해, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는 추진력들을 제어한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 제어기는, 리액션 플래튼 피치(pitch)와 리액션 플래튼 롤(roll) 중 적어도 하나에서 미리 결정된 리액션 플래튼 자세를 제어하는, 상기 구동 평면에 대한 상기 리액션 플래튼의 제어된 기울기를 실현하는 차동 부상력들(differential levitation forces)을 상기 리액션 플래튼 전체에 걸쳐 부여하기 위해, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는 부상력들을 제어한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 제어기는, 리액션 플래튼 페이로드 안착 표면으로부터 상기 리액션 플래튼 페이로드 안착 표면에 의해 지지되는 페이로드에, 상기 구동 평면을 따른 상기 리액션 플래튼의 가속으로부터 발생하는 페이로드 관성력에 대항하는 방향으로, 바이어스 반력(bias reaction force)을 부여하는, 상기 구동 평면에 대한 상기 리액션 플래튼의 미리 결정된 바이어스 자세(bias attitude)를 실현하기 위해, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는 부상력들을 제어한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 전자기 컨베이어 기판 이송 장치는 상기 챔버에 분포되어 상기 구동 평면을 따른 상기 리액션 플래튼의 위치를 감지하도록 구성되고 상기 제어기가 상기 리액션 플래튼의 감지된 위치를 등록하도록 상기 제어기에 통신 가능하게 결합된 위치 피드백 센서들을 더 포함하며, 상기 제어기는 감지된 위치에 대응되는 상기 전자석들의 어레이의 전자석들을 순차적으로 여기시키도록 구성된다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 제어기는 적어도 감지된 위치의 변화로부터 상기 구동 평면을 따른 상기 리액션 플래튼의 가속도를 결정하고, 결정된 가속도에 응답하여, 상기 리액션 플래튼의 가속도로부터 발생하는 페이로드 관성력에 대항하는 미리 결정된 바이어스 자세를 제공하기 위해 상기 리액션 플래튼의 바이어스 자세를 제어하도록 구성된다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 제어기는, 상기 리액션 플래튼에 대해 안착된 페이로드를 페이로드와 상기 리액션 플래튼 사이의 시트(seat)를 따라서 상기 리액션 플래튼에 대해 변위시키는 경향이 있는 관성력에 대항하여 상기 리액션 플래튼을 바이어스시키도록 상기 리액션 플래튼을 설정하기 위해, 상기 전자석들의 어레이의 전자석들의 여기를 제어한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 다중 위상 교류에 의해 전력이 공급된 각개의 전자석들이, 상기 리액션 플래튼에 대해, 가상으로 이동하는 상기 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛의 각개의 전자석들에 걸쳐 실질적으로 정상 상태 다중 위상 분포를 나타내도록 상기 동적 위상 할당이 제어된다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따른 선형 전기 기계를 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은:
상기 선형 전기 기계에 레벨 기준 평면을 가지는 프레임을 제공하는 단계;
상기 프레임에 연결된 전자석들의 어레이로 구동 평면을 형성하는 단계로서, 상기 구동 평면은 상기 레벨 기준 평면에 대해 미리 결정된 높이에 위치하며, 상기 전자석들의 어레이는 상기 전자석들의 어레이의 일련의 전자석들이 상기 구동 평면 내에 적어도 하나의 구동 라인을 형성하도록 배열되고, 상기 전자석들 각각은 각각의 전자석에 전력을 공급하는 교류 전원에 결합되는, 단계;
상기 전자석들의 어레이의 전자석들과 협력하도록 배치된 상자성, 반자성, 또는 비자성 전도성 재료의 적어도 하나의 리액션 플래튼(reaction platen)을 제공하는 단계; 및
상기 리액션 플래튼을 상기 구동 평면에 대해 제어된 자세로 상기 적어도 하나의 구동 라인을 따라서 제어 가능하게 부상시키고 추진시키는 상기 리액션 플래튼에 대한 부상력과 추진력을 생성하기 위해 상기 전자석들을 교류로 여기시키는 단계;를 포함하며,
상기 전자석들은, 상기 전자석들의 어레이와 상기 교류 전원에 작동 가능하게 결합된 제어기에 의해, 다중 위상(multiphase) 교류로 순차적으로 여기되어 각각의 리액션 플래튼이 상기 전자석들의 공통 세트(common set)에 의해 자세(attitude) 제어 및 요(yaw) 제어 중 적어도 하나를 포함하는 최대 6의 자유도로 부상되고 추진되도록 하며, 상기 전자석들 각각은, 위상당(per phase) 단일 공통 주파수를 가지는 공통 다중 위상 교류의 여기로부터, 적어도 상기 리액션 플래튼이 부상된 상태에서 리액션 플래튼 자세와 리액션 플래튼 요 중 적어도 하나를 포함하는 최대 6의 자유도로 상기 리액션 플래튼을 제어하기 위해 상기 리액션 플래튼에 대한 부상력과 추진력 둘 다를 생성한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 제어기는 상기 리액션 플래튼이 상기 프레임에 대해 제1의 미리 결정된 위치로부터 상기 프레임에 대해 제2의 상이한 미리 결정된 위치로 상기 적어도 하나의 구동 라인을 따라서 상기 전자석들의 어레이에 대해 이동하도록 부상되고 추진되는 상태에서 적어도 리액션 플래튼 자세를 포함하는, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는, 최대 6의 자유도를 제어한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 제어기는 상기 리액션 플래튼이 상기 프레임에 대해 상기 적어도 하나의 구동 라인을 따라서 미리 결정된 위치에서 상기 전자석들의 어레이에 대해 부상되고 정지된 상태에서 적어도 리액션 플래튼 자세와 리액션 플래튼 요를 포함하는, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는, 최대 6의 자유도를 제어한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 제어기는, 상기 리액션 플래튼을 상기 프레임에 대해 제1의 미리 결정된 배향(orientation)으로부터 상기 프레임에 대해 제2의 상이한 미리 결정된 배향으로 상기 구동 평면에 대해 실질적으로 수직인 요 축(yaw axis)을 중심으로 요잉(yawing)시키는 제어된 요 모멘트를 상기 리액션 플래튼에 부여하기 위해, 상기 리액션 플래튼 전체에 걸쳐 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는 추진력들을 제어한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 제어기는, 상기 프레임의 미리 결정된 웨이퍼 홀딩 위치에 대한 상기 리액션 플래튼 상의 웨이퍼 페이로드의 위치결정 및 센터링 중에서 적어도 하나를 실행하기 위해 상기 리액션 플래튼의 제어된 요를 실행하는 모멘트 커플(moment couple)을 상기 리액션 플래튼에 부여하기 위해, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는 추진력들을 제어한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 제어기는, 리액션 플래튼 피치(pitch)와 리액션 플래튼 롤(roll) 중 적어도 하나에서 미리 결정된 리액션 플래튼 자세를 제어하는, 상기 구동 평면에 대한 상기 리액션 플래튼의 제어된 기울기를 실현하는 차동 부상력들(differential levitation forces)을 상기 리액션 플래튼 전체에 걸쳐 부여하기 위해, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는 부상력들을 제어한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 제어기는, 리액션 플래튼 페이로드 안착 표면으로부터 상기 리액션 플래튼 페이로드 안착 표면에 의해 지지되는 페이로드에, 상기 구동 평면을 따른 상기 리액션 플래튼의 가속으로부터 발생하는 페이로드 관성력에 대항하는 방향으로, 바이어스 반력(bias reaction force)을 부여하는, 상기 구동 평면에 대한 상기 리액션 플래튼의 미리 결정된 바이어스 자세(bias attitude)를 실현하기 위해, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는 부상력들을 제어한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 방법은 상기 프레임에 분포된 위치 피드백 센서들로 상기 구동 평면을 따른 상기 리액션 플래튼의 위치를 감지하는 단계를 더 포함하며, 상기 위치 피드백 센서들은 상기 제어기가 상기 리액션 플래튼의 감지된 위치를 등록하도록 상기 제어기에 통신 가능하게 결합되고, 상기 제어기는 감지된 위치에 대응되는 상기 전자석들의 어레이의 전자석들을 순차적으로 여기시킨다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 제어기는 적어도 감지된 위치의 변화로부터 상기 구동 평면을 따른 상기 리액션 플래튼의 가속도를 결정하고, 결정된 가속도에 응답하여, 상기 리액션 플래튼의 가속도로부터 발생하는 페이로드 관성력에 대항하는 미리 결정된 바이어스 자세를 제공하기 위해 상기 리액션 플래튼의 바이어스 자세를 제어한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 제어기는, 상기 리액션 플래튼에 대해 안착된 페이로드를 페이로드와 상기 리액션 플래튼 사이의 시트(seat)를 따라서 상기 리액션 플래튼에 대해 변위시키는 경향이 있는 관성력에 대항하여 상기 리액션 플래튼을 바이어스시키도록 상기 리액션 플래튼을 설정하기 위해, 상기 전자석들의 어레이의 전자석들의 여기를 제어한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따른 전자기 컨베이어 기판 이송 장치를 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은:
상기 전자기 기판 이송 장치에 내부에 밀봉된 분위기를 홀딩하도록 구성된 챔버를 제공하는 단계로서, 상기 챔버는 레벨 기준 평면과 적어도 하나의 기판 통과 개구를 가지며, 기판은 상기 개구를 통해 상기 챔버 안팎으로 이송되는, 단계;
상기 챔버에 연결된 전자석들의 어레이로 구동 평면을 형성하는 단계로서, 상기 구동 평면은 상기 레벨 기준 평면에 대해 미리 결정된 높이에 위치하며, 상기 전자석들의 어레이는 상기 전자석들의 어레이의 일련의 전자석들이 상기 구동 평면 내에 적어도 하나의 구동 라인을 형성하도록 배열되고, 상기 일련의 전자석들 내의 전자석들은 적어도 하나의 다중 위상(multiphase) 액추에이터 유닛으로 그룹화되며, 상기 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛 각각은 다중 위상 교류 전원에 결합되는, 단계;
상기 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛의 전자석들과 협력하도록 배치된 상자성, 반자성, 또는 비자성 전도성 재료의 적어도 하나의 리액션 플래튼(reaction platen)을 제공하는 단계; 및
상기 리액션 플래튼을 상기 구동 평면에 대해 제어된 자세로 상기 적어도 하나의 구동 라인을 따라서 제어 가능하게 부상시키고 추진시키는 상기 리액션 플래튼에 대한 부상력과 추진력을 생성하기 위해 상기 전자석들을 교류로 여기시키는 단계;를 포함하며,
상기 전자석들은, 상기 전자석들의 어레이와 교류 전원에 작동 가능하게 결합된 제어기에 의해, 리액션 플래튼이 부상되고 추진되도록 다중 위상(multiphase) 교류로 순차적으로 여기되며, 상기 다중 위상 교류의 각각의 교류 위상은 상기 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛의 전자석 그룹의 각각의 전자석의 교류 위상이 제1 교류 위상으로부터 제2 교류 위상으로 변하도록 각개의 전자석들 사이에서 동적으로 할당되어, 상기 구동 라인을 따른 동적 위상 할당(dynamic phase allocation)을 통해 사실상 상기 전자석 그룹이 가상으로 이동하고 상기 전자석 그룹에 의해 형성된 상기 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛이 가상으로 이동한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 리액션 플래튼은 가상으로 이동하는 상기 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛에 의해 자세(attitude) 및 요(yaw) 제어 중 적어도 하나를 포함하는 최대 6의 자유도로 부상되고 추진된다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 제어기는 상기 리액션 플래튼이 상기 챔버에 대해 제1의 미리 결정된 위치로부터 상기 챔버에 대해 제2의 상이한 미리 결정된 위치로 상기 적어도 하나의 구동 라인을 따라서 상기 전자석들의 어레이에 대해 이동하도록 부상되고 추진되는 상태에서 적어도 리액션 플래튼 자세를 포함하는, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는, 최대 6의 자유도를 제어한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 제어기는 상기 리액션 플래튼이 상기 챔버에 대해 상기 적어도 하나의 구동 라인을 따라서 미리 결정된 위치에서 상기 전자석들의 어레이에 대해 부상되고 정지된 상태에서 적어도 리액션 플래튼 자세와 리액션 플래튼 요를 포함하는, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는, 최대 6의 자유도를 제어한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 가상으로 이동하는 상기 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛에 의한 추진으로부터 상기 구동 라인을 따른 리액션 플래튼의 이동과 실질적으로 일치하여 가상으로 이동하는 상기 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛이 상기 구동 라인을 따라서 가상으로 이동하도록 상기 동적 위상 할당이 제어된다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 제어기는, 상기 리액션 플래튼을 상기 챔버에 대해 제1의 미리 결정된 배향(orientation)으로부터 상기 챔버에 대해 제2의 상이한 미리 결정된 배향으로 상기 구동 평면에 대해 실질적으로 수직인 요 축(yaw axis)을 중심으로 요잉(yawing)시키는 제어된 요 모멘트를 상기 리액션 플래튼에 부여하기 위해, 상기 리액션 플래튼 전체에 걸쳐 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는 추진력들을 제어한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 제어기는, 상기 챔버의 미리 결정된 웨이퍼 홀딩 위치에 대한 상기 리액션 플래튼 상의 웨이퍼 페이로드의 위치결정 및 센터링 중에서 적어도 하나를 실행하기 위해 상기 리액션 플래튼의 제어된 요를 실행하는 모멘트 커플(moment couple)을 상기 리액션 플래튼에 부여하기 위해, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는 추진력들을 제어한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 제어기는, 리액션 플래튼 피치(pitch)와 리액션 플래튼 롤(roll) 중 적어도 하나에서 미리 결정된 리액션 플래튼 자세를 제어하는, 상기 구동 평면에 대한 상기 리액션 플래튼의 제어된 기울기를 실현하는 차동 부상력들(differential levitation forces)을 상기 리액션 플래튼 전체에 걸쳐 부여하기 위해, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는 부상력들을 제어한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 제어기는, 리액션 플래튼 페이로드 안착 표면으로부터 상기 리액션 플래튼 페이로드 안착 표면에 의해 지지되는 페이로드에, 상기 구동 평면을 따른 상기 리액션 플래튼의 가속으로부터 발생하는 페이로드 관성력에 대항하는 방향으로, 바이어스 반력(bias reaction force)을 부여하는, 상기 구동 평면에 대한 상기 리액션 플래튼의 미리 결정된 바이어스 자세(bias attitude)를 실현하기 위해, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는 부상력들을 제어한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 방법은 상기 챔버에 분포된 위치 피드백 센서들로 상기 구동 평면을 따른 상기 리액션 플래튼의 위치를 감지하는 단계를 더 포함하며, 상기 위치 피드백 센서들은 상기 제어기가 상기 리액션 플래튼의 감지된 위치를 등록하도록 상기 제어기에 통신 가능하게 결합되고, 상기 제어기는 감지된 위치에 대응되는 상기 전자석들의 어레이의 전자석들을 순차적으로 여기시키도록 구성된다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 제어기는 적어도 감지된 위치의 변화로부터 상기 구동 평면을 따른 상기 리액션 플래튼의 가속도를 결정하고, 결정된 가속도에 응답하여, 상기 리액션 플래튼의 가속도로부터 발생하는 페이로드 관성력에 대항하는 미리 결정된 바이어스 자세를 제공하기 위해 상기 리액션 플래튼의 바이어스 자세를 제어한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 제어기는, 상기 리액션 플래튼에 대해 안착된 페이로드를 페이로드와 상기 리액션 플래튼 사이의 시트(seat)를 따라서 상기 리액션 플래튼에 대해 변위시키는 경향이 있는 관성력에 대항하여 상기 리액션 플래튼을 바이어스시키도록 상기 리액션 플래튼을 설정하기 위해, 상기 전자석들의 어레이의 전자석들의 여기를 제어한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따르면, 상기 다중 위상 교류에 의해 전력이 공급된 각개의 전자석들이, 상기 리액션 플래튼에 대해, 가상으로 이동하는 상기 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛의 각개의 전자석들에 걸쳐 실질적으로 정상 상태 다중 위상 분포를 나타내도록 상기 동적 위상 할당이 제어된다.
개시된 실시예의 전술한 측면들 및 다른 특징들은 첨부된 도면들과 관련하여 다음의 설명에서 설명된다.
도 1a는 개시된 실시예의 측면들을 포함하는 기판 처리 장치의 개략적인 평면도이며;
도 1b는 개시된 실시예의 측면들을 포함하는 기판 처리 장치의 개략적인 평면도이며;
도 2는 개시된 실시예의 측면들을 포함하는 기판 처리 장치의 개략적인 평면도이며;
도 3은 개시된 실시예의 측면들을 포함하는 기판 처리 장치의 개략적인 평면도이며;
도 4는 개시된 실시예의 측면들을 포함하는 기판 처리 장치의 개략적인 평면도이며;
도 5는 개시된 실시예의 측면들을 포함하는 기판 처리 시스템의 개략적인 평면도이며;
도 6은 개시된 실시예의 측면들에 따른, 여기에서 설명된 기판 처리 장치의 예시적인 기판 핸들러 모션이며;
도 7은 개시된 실시예의 측면들을 포함하는 기판 처리 시스템의 개략적인 평면도이며;
도 8은 개시된 실시예의 측면들을 포함하는 기판 처리 장치의 개략적인 평면도이며;
도 8a는 개시된 실시예의 측면들에 따른 기판 핸들러의 부분의 개략적인 사시도이며;
도 9는 개시된 실시예의 측면들을 포함하는 기판 처리 장치의 개략적인 평면도이며;
도 10은 개시된 실시예의 측면들을 포함하는 기판 처리 장치의 개략적인 평면도이며;
도 10a는 개시된 실시예의 측면들에 따른 도 10의 기판 핸들러의 부분의 개략적인 사시도이며;
도 11은 개시된 실시예의 측면들을 포함하는 기판 처리 장치의 개략적인 평면도이며;
도 11a는 개시된 실시예의 측면들에 따른 도 11의 기판 핸들러의 부분의 개략적인 사시도이며;
도 12a는 개시된 실시예의 측면들을 포함하는 기판 처리 장치의 개략적인 평면도이며;
도 12b는 개시된 실시예의 측면들에 따른 도 12a의 기판 처리 장치의 개략적인 입면도이며;
도 13a는 개시된 실시예의 측면들을 포함하는 기판 처리 장치의 개략적인 평면도이며;
도 13b는 개시된 실시예의 측면들에 따른 도 13a의 기판 처리 장치의 개략적인 입면도이며;
도 14는 개시된 실시예의 측면들을 포함하는 기판 처리 장치의 개략적인 평면도이며;
도 14a는 개시된 실시예의 측면들에 따른 도 14의 기판 처리 장치의 부분의 개략적인 평면도이며;
도 14b는 개시된 실시예의 측면들에 따른 기판 이송 카트의 개략적인 입면도이며;
도 14c는 개시된 실시예의 측면들에 따른 도 14b의 기판 이송 카트의 개략적인 평면도이며;
도 15a는 개시된 실시예의 측면들에 따른 기판 핸들러의 정면도이며;
도 15b는 개시된 실시예의 측면들에 따른 도 15a의 기판 핸들러의 개략적인 측면도이며;
도 15c는 개시된 실시예의 측면들에 따른 도 15a의 기판 핸들러의 개략적인 평면도이며;
도 16a는 개시된 실시예의 측면들에 따른 기판 핸들러의 개략적인 평면도이며;
도 16b는 개시된 실시예의 측면들에 따른 도 16a의 기판 핸들러의 개략적인 측면도이며;
도 16c는 개시된 실시예의 측면들에 따른 도 16a의 기판 핸들러를 포함하는 기판 처리 장치의 부분의 개략적인 평면도이며;
도 17은 개시된 실시예의 측면들에 따른 예시적인 액추에이터 제어 시스템 네트워크의 개략도이며;
도 18은 개시된 실시예의 측면들에 따른 센서 제어 시스템 네트워크의 부분 개략도이며;
도 19는 개시된 실시예의 측면들에 따른 예시적인 센서 제어 시스템 네트워크의 개략도이며;
도 20은 개시된 실시예의 측면들에 따른 도 19의 센서 제어 시스템 네트워크의 부분 개략도이며;
도 21은 개시된 실시예의 측면들에 따른 기판 핸들러의 예시적인 모션 제어의 개략도이며;
도 21a는 개시된 실시예의 측면들에 따른 기판 핸들러 모션의 개략적인 사시도이며;
도 22는 종래의 기판 이송 장치에 의한 최대 허용 가속도에 대한 자유체 시력선도이며;
도 23은 개시된 실시예의 측면들에 따른, 기판 미끄러짐에 대한 기판 핸들러의 가속도에 대한 피치 각도의 영향을 도시한 자유체 시력선도이며;
도 24는 개시된 실시예의 측면들에 따른, 마찰이 없을 때, 기판 미끄러짐에 대한 피치 각도의 영향을 도시하는 기판의 자유체 시력선도이며;
도 24a는 개시된 실시예의 측면들에 따른, 마찰이 없을 때, 기판 미끄러짐에 관련하여 피치 각도에 대한 추진 가속도를 도시한 예시적인 그래프이며;
도 25a는 개시된 실시예의 측면들에 따른, 마찰이 있을 때, 기판 미끄러짐에 대한 피치 각도의 영향을 도시한 기판의 자유체 시력선도이며;
도 25b는 개시된 실시예의 측면들에 따른, 마찰이 있을 때, 기판 미끄러짐에 대한 피치 각도의 영향을 도시한 기판의 자유체 시력선도이며;
도 26은 개시된 실시예의 측면들에 따른, 마찰이 있을 때, 기판 미끄러짐에 관련하여 피치 각도에 관한 가속도 한계를 도시한 예시적인 그래프이며;
도 27은 개시된 실시예의 측면들에 따른 기판 핸들러의 피치 제어를 도시한 기판 핸들러의 개략적인 입면도이며;
도 28은 개시된 실시예의 측면들에 따른 이송 챔버 내부의 다른 기판 핸들러 옆으로 지나가는 하나의 기판 핸들러의 개략적인 입면도이며;
도 29는 개시된 실시예의 측면들에 따른 이송 챔버 내부의 다른 기판 핸들러 옆으로 지나가는 하나의 기판 핸들러의 개략적인 입면도이며;
도 30은 개시된 실시예의 측면들에 따른 동적 위상 할당을 보여주는 액추에이터 제어 시스템 네트워크의 부분 개략도이며;
도 31a와 31b는 종래의 선형 구동 시스템 및 정적 위상 제어를 이용한 플래튼의 기울기 제어를 도시하며;
도 32a와 32b는 개시된 실시예의 측면들에 따른, 동적 위상 할당 및 가상 다중 위상 액추에이터 유닛을 가지는 액추에이터 제어 시스템 네트워크를 이용하는 기판 핸들러의 부분의 기울기 제어를 도시하며;
도 32c는 개시된 실시예의 측면들에 따른 기판 핸들러의 독립적인 추진 및 상승 제어를 실현하기 위한 액추에이터 제어 시스템 네트워크에 의한 전기적 위상각 제어를 도시하며;
도 33은 종래의 이송 장치의 개략적인 정면도이며;
도 34는 도 33의 종래의 이송 장치의 개략적인 평면도이며;
도 35는 도 33의 종래의 이송 장치에서 부동 전류의 파형을 보여주는 도표이며;
도 36은 도 33의 종래의 이송 장치에서 이송을 위한 3개의 교류들의 파형들을 보여주는 도표이며;
도 37은 종래의 기판 처리 장치의 개략적인 평면도이며;
도 38은 종래의 기판 처리 장치의 개략적인 평면도이며;
도 39는 개시된 실시예의 측면들에 따른 클러스터 제어 아키텍처의 개략도이며;
도 40a는 개시된 실시예의 측면들에 따른 PVT 프레임의 개략도이며;
도 40b는 개시된 실시예의 측면들에 따른 PVT-FG 프레임의 개략도이며;
도 41은 개시된 실시예의 측면들에 따른 예시적인 방법의 흐름도이며;
도 42는 개시된 실시예의 측면들에 따른 예시적인 방법의 흐름도이다.
도 1-14는 개시된 실시예의 측면들에 따른 예시적인 기판 처리 장치(100, 100A, 200, 300, 400, 500, 800, 900, 1200, 1300)를 도시한다. 개시된 실시예의 측면들이 도면들을 참조하여 설명될 것이지만, 개시된 실시예의 측면들은 많은 형태로 구현될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 임의의 적절한 크기, 모양 또는 유형의 요소들 또는 재료들이 사용될 수 있다.
위에서 언급된 종래의 기판 처리 장치의 문제점들과 한계들에 기초하여, 실질적으로 베어링과 윤활유 없이 진공 환경에서 작동하며, 기판 핸들러 설계에 영향을 주지 않고 확장 가능한 거리를 가로질러 기판 이송을 수행하고, 기판들을 (실질적으로 새로운 엔드 이펙터 재료를 요구하지 않고) 위에서 언급된 종래의 해법들보다 더 높은 가속도로 이송하며, 충돌을 피하고 기판 이송 장치의 풋프린트(footprint)를 감소시키기 위해 협조 방식으로 다수의 기판 핸들러들을 작동시키도록 구성된 새롭고 혁신적인 기판 핸들러(substrate handler) 및 관련 제어 프레임워크를 가지는 것이 바람직하다.
도 15a-15c를 참조하면, 웨이퍼 핸들러(1500)는 도 1-14의 기판 처리 장치 내에 포함된 선형 전기 기계(1599)(여기에서 더 상세하게 설명될 것이며, 전자기 컨베이어 기판 이송 장치로도 지칭됨)의 부분이다. 상기 웨이퍼 핸들러(1500)는 상자성 베이스(paramagnetic platen)(1510)(리액션 플래튼(reaction platen)이라고도 함)(예를 들어, 구리, 알루미늄 또는 와전류를 유도할 수 있는 다른 적절한 반자성(diamagnetic) 또는 비자성 재료로 만들어짐)를 포함하며, 이 베이스(1510)는 적어도 하나의 선형 유도 모터 고정자(1560)에 의해 형성된 선형 트랙들(linear tracks)(1550)의 방향을 따라서 적어도 양방향 선형 유도 추진 및 베이스(1510)의 독립적인 회전을 실행하도록 형성된다. 상기 웨이퍼 핸들러(1500)는 또한 베이스(1510)에 견고하게 부착되고 기판 처리 장치의 각개의 챔버 전체에 걸쳐 이송을 위해 기판을 안정적으로 홀딩하도록 구성된 엔드 이펙터(1520)를 포함한다. 상기 웨이퍼 핸들러(1500)는 웨이퍼 핸들러(1500)의 구성이 웨이퍼 핸들러(1500)가 커버할 수 있는(또는 연장될 수 있는) 스트로크 거리들에 의존하지 않도록 여기에서 설명되는 바와 같이 액추에이터 및 센서 제어 유닛에 의해 제어된다. 상기 웨이퍼 핸들러 구성(1500)의 독립성은 여기에서 설명될 기판 처리 장치의 적어도 길이를 따라서(예컨대, 이송 챔버(118)의 길이를 따라서) 물리적으로 분포된 액추에이터들(1700)과 센서들(2000)의 네트워크(도 17-20 및 39와 관련하여 더 상세하게 도시되고 설명됨)를 이용함으로써 실현된다. 개시된 실시예의 측면들에서, 상기 액추에이터들(1700)과 센서들(2000)은 임의의 특정 기판 핸들러(1500)에 연결되지 않으며; 오히려, 동일한 액추에이터들(1700)과 센서들(2000)은 (다수의 기판 핸들러들(1500)에 공통이고) 다수의 기판 핸들러들(1500)을 동시에 제어할 수 있으며, 이는 추가 액추에이터들과 센서들의 추가 없이 기판 핸들러들(1500)이 기판 처리 장치에 추가되거나 기판 처리 장치로부터 제거될 수 있기 때문에, 기판 핸들러들(1500)의 소유의 비용을 감소시킨다. 공통 액추에이터들(1700)과 센서들(2000)로 다수의 기판 핸들러들(1500)의 동시 제어는 개시된 실시예(아래에 더 상세하게 설명됨)의 측면들에 따른 제어 시스템에 의해 실행되며, 이 제어 시스템은 공통(세트)의 액추에이터들(1700)로부터 6 자유도까지의 제어에 의해 3차원 공간 내에서 웨이퍼 핸들러 모션을 수행하기 위한 힘 벡터들의 연속성을 제공하는 방식으로 상이한 여기 위상들 사이에서 공통 액추에이터들(1700)의 각각의 액추에이터 코일 유닛(전자석이라고도 함)의 여기 위상(excitation phase)을 동적으로 할당하도록 구성된다. 여기에서 설명되는 바와 같이, 동시에 제어되는 기판 핸들러들(1500)은 롤(roll), 피치(pitch), 및/또는 요(yaw)가 제어될 수 있어서, 2개 이상의 독립적으로 작동되는 기판 핸들러들(1500)은 모션 추력 방향에 실질적으로 평행한 회전 축을 따라서 기판 핸들러들(1500) 각각(또는 기판 핸들러들(1500) 중 적어도 하나)을 기울임으로써 기판 핸들러들(1500) 사이의 거리를 감소시킬 수 있다(예를 들어, 도 29 참조).
위에서 언급된 바와 같이, 관절식 링크들을 가진 종래의 로봇식 조작기들은 더 많은 수의 프로세스 모듈들에 도달하기 위해 조작기들의 요구되는 스트로크가 증가하기 때문에 실질적으로 상이한 기계적 설계들을 요구하며, 이는 로봇식 조작기들의 비용을 증가시키고 로봇식 조작기의 서비스 기간을 단축시킬 수 있다. 종래의 기판 핸들링 시스템과 대조적으로, 개시된 실시예의 측면들은, 증가된 수의 기계적 요소들로 인한 복잡성 및 신뢰성 문제를 추가하지 않고서도, (위에서 설명된 것들과 같은))기존의 일반적으로 허용되는 기판 핸들링 해법들과 비교할 때 크게 확장 가능하다. 개시된 실시예의 측면들은 또한 종래의 기판 처리 해법과 비교하여 실질적으로 더 높은 기판 처리량을 가져온다. 여기에서 설명되는 바와 같이, 개시된 실시예의 측면들은 미끄러짐 없이 웨이퍼와 엔드 이펙터 사이의 접촉을 유지하면서 종래의 기판 핸들링 해법들에 비해 더 높은 가속도를 제공하기 위해 기판 핸들러 엔드 이펙터의 기판 홀딩 표면을 이동 방향을 향해 기울이는 혁신적인 모션 감지 제어 프레임워크를 포함한다.
여기에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 개시된 실시예의 측면들은 기판 핸들러에 양력, 측방향 안정화, 및 추진력을 제공하도록 구성된 선형 유도 기술에 기초한 자기 부상 기판 이송 장치를 제공한다. 개시된 실시예의 측면들은 또한 직교하거나 또는 실질적으로 평행한 방향과 실질적으로 직교하는 방향 사이의 방향으로 기울어진 및/또는 2차원 영역에 걸쳐 아치형 또는 회전형 경로들을 형성하는 독립적으로 제어되는 선형 트랙들에서 작동하고 이들을 형성하는 선형 유도 모터 고정자를 제공한다. 개시된 실시예의 측면들은 각개의 선형 트랙(1550)과 연관된 각각의 선형 유도 모터 고정자의 각각의 위상에 대해 규정된 주파수 및 진폭에서 교류를 생성하도록 구성된 코일 제어기를 제공한다. 상기 선형 트랙들에 의해 제공되는 추진력들은 트랙들을 따른 베이스의 선형 이동과는 독립적으로 베이스(1510)를 회전시키도록 제어되며, 여기에서 추진력은 베이스(1510)의 회전 축 둘레에 모멘트 하중(moment load)을 생성한다.
개시된 실시예의 측면들은 독립적인 선형 트랙들(1550)을 따라서 원하는 추진 방향을 따라서 베이스(1510)의 모션을 제어하기 위해 베이스(1510)의 위치를 추적하고 독립적인 선형 트랙들(1550)의 위상 전류들을 제어하도록 구성된 제어 시스템을 포함한다. 개시된 실시예의 측면들에 상기 따른 제어 시스템은 또한 베이스(1510)의 측방향 안정화를 유지하면서 양력 방향으로 베이스(1510)의 모션을 제공한다. 상기 제어 시스템은 기판 핸들러(1500)의 롤(roll), 피치(pitch), 및 요(yaw)를 제어하기 위해 선형 트랙들(1550)에 의해 추진력을 생성하도록 구성되며, 여기에서 기판 핸들러(1500)의 롤, 피치 및 요 모션들은, 기판 핸들러(1500)의 추력 방향을 따라서 가속도 임계값을 증가시키기 위해, 선형 및/또는 회전 모션 방향으로 기판 핸들러(1500)의 원하는 가속도에 따라 기판 핸들러(1500)의 기울기를 조절함으로써(예를 들어, 도 21 참조) 기판 생산 처리량을 최대화하기 위해, 채용될 수 있다.
개시된 실시예의 측면들은 센서 처리 유닛(1850)(도 18 참조)을 포함하며, 이는 센서 및 제어 네트워크, 예컨대 EtherCat®(제어 자동화 기술용 이더넷(Ethernet), 도 18에서 ECat으로 지칭됨), EtherNet®(도 18에서 ENet으로 지칭됨), 또는 다른 적합한 센서 및 제어 네트워크의 부분일 수 있다. 상기 센서 처리 유닛은 카메라(1810), CCD 어레이(1811), 가속도계(1812), 온도 센서(1813), 근접 또는 거리 센서(1814), 자기 센서(1815), 진동 센서(1816), 또는 임의의 다른 적합한 센서들과 같은 다중 센서 기술들과 인터페이스하도록 구성된 범용 센서 및 처리 하드웨어(비일시적 컴퓨터 프로그램 코드 또는 소프트웨어 포함)를 포함한다.
도 1a를 참조하면, 개시된 실시예의 측면들을 포함하는 기판 처리 장치(100)의 개략적인 평면도가 도시되어 있다. 상기 기판 처리 장치(100)는 도 1a에 도시된 바와 같이 다수의 로드 포트들(load ports)(112)을 가지는 환경 전단부 모듈(EFEM: environment front end module)(114)에 연결된다. 상기 로드 포트들(112)은 예를 들어 종래의 FOUP 캐니스터(canister)와 같은 다수의 기판 저장 캐니스터들(171)을 지지할 수 있지만, 임의의 다른 적합한 유형이 제공될 수도 있다. 상기 EFEM(114)은 아래에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이 상기 처리 장치에 연결된 로드 록들(load locks)(116)을 통해 상기 처리 장치와 연통된다. 상기 EFEM(114)(대기에 개방될 수 있음)은 기판들을 로드 포트들(112)로부터 로드 록들(116)로 이송할 수 있는 기판 이송 장치(미도시 - 그러나 몇몇 측면들에서는 여기에서 설명된 선형 전기 기계(1599)와 유사함)를 가진다. 상기 EFEM(114)은 기판 정렬 능력, 배치(batch) 핸들링 능력, 기판 및 캐리어 식별 능력 등을 더 포함할 수 있다. 다른 측면들에서, 상기 로드 록들(116)은, 로드 록들이 배치 핸들링 능력을 가지는 경우 또는 로드 록들이 웨이퍼들을 FOUP로부터 로드 록으로 직접 이송할 수 있는 능력을 가지는 경우와 같이, 로드 포트들(112)과 직접 인터페이스할 수 있다. 이러한 장치의 몇몇 예들이 미국 특허 번호 6,071,059호, 6,375,403호, 6,461,094호, 5,588,789호, 5,613,821호, 5,607,276호, 5,644,925호, 5,954,472호, 6,120,229호, 및 6,869,263호에 개시되어 있으며, 이 특허들 모두는 그 전체가 여기에 참조로 통합된다. 다른 측면들에서, 다른 로드 록 옵션들이 제공될 수 있다.
여전히 도 1a를 참조하면, 상기 처리 장치(100)는 반도체 기판들(예를 들어, 200mm, 300mm, 450mm 또는 다른 적절한 크기의 웨이퍼들), 평판 디스플레이용 패널, 또는 임의의 다른 원하는 유형의 기판을 처리하기 위해 사용될 수 있으며, 일반적으로 이송 챔버(118)(이는 일 측면에서 그 내부에 밀봉된 분위기를 유지함), 처리 모듈들(120), 및 적어도 하나의 기판 이송 장치 또는 선형 전기 기계(1599)를 포함한다. 상기 기판 이송 장치(1599)는 도시된 측면에서 챔버(118)와 통합되거나 또는 여기에서 설명되는 바와 같이 임의의 적합한 방식으로 챔버에 결합된다. 이 측면에서, 처리 모듈들(120)은 챔버(118)의 양측에 장착된다. 다른 측면들에서, 처리 모듈들(120)은 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이 챔버(118)의 일 측에 장착될 수 있다. 도 1a에 도시된 측면에서, 처리 모듈들(120)은 열들(rows)(Y1, Y2) 또는 수직 평면들에서 서로 대향하도록 장착된다. 다른 측면들에서, 처리 모듈들(120)은 이송 챔버(118)의 대향하는 측면들에서 서로 엇갈리게 배치되거나 서로에 대해 수직 방향으로 적층될 수 있다. 도 15a-15c도 함께 참조하면, 상기 이송 장치(1599)는 로드 록들(116)과 처리 챔버들(120) 사이에서 기판들을 이송하기 위해 챔버(118) 내에서 이동되는 기판 핸들러(1500)를 가진다. 도시된 측면에서, 오직 하나의 기판 핸들러(1500)가 제공되지만; 다른 측면들에서, 하나보다 많은 기판 핸들러가 제공될 수 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 상기 이송 챔버(118)(이는 그 내부에 진공 또는 불활성 분위기 또는 단순히 청정 환경 또는 이들의 조합이 유지됨)는 구성을 가지며, 실질적으로 평행한 수직 평면들 또는 열들(rows)로 배열된 처리 모듈들(120)을 가지는 데카르트 배열(Cartesian arrangement)로 처리 모듈들(120)이 챔버(118)에 장착되도록 허용하는 신규 기판 이송 장치(1599)를 채용한다. 이는 상기 처리 장치(100)가 여기에서 설명된 것과 같은 비교 가능한 종래의 처리 장치보다 더 콤팩트한 풋프린트(footprint)를 가지도록 한다. 더욱이, 상기 이송 챔버(118)는, 처리량을 증가시키기 위해, 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 임의의 원하는 수의 처리 모듈들(120)을 추가하기 위해 임의의 원하는 길이를 가지도록 제공될 수 있다(즉, 길이가 확장될 수 있다). 상기 이송 챔버(118)는 또한 그 내부에 임의의 원하는 수의 이송 장치(1599)를 지지할 수 있으며 이송 장치(1599)가 서로 간섭되지 않고 이송 챔버(118)에 결합된 임의의 원하는 처리 챔버(120)에 도달하도록 허용할 수 있다. 이는 사실상 처리 장치(100)의 처리량을 이송 장치(1599)의 핸들링 능력으로부터 분리시키며, 그러므로 처리 장치(100)의 처리량은 핸들링의 제한이 아니라 처리의 제한이 된다. 따라서, 동일한 플랫폼에 처리 모듈들(120)과 대응되는 핸들링 능력을 추가함으로써 처리량이 원하는 대로 증가될 수 있다.
여전히 도 1a를 참조하면, 상기 이송 챔버(118)는 이 측면에서 일반적인 직사각형 형상을 가지지만, 다른 측면들에서 상기 챔버는 임의의 다른 적합한 형상을 가질 수 있다. 상기 챔버(118)는 가느다란(slander) 형상(즉, 폭보다 훨씬 긴 길이)을 가지며 그 내부에 이송 장치(1599)를 위한 일반적으로 선형 이송 경로를 형성한다. 상기 챔버(118)는 길이방향 측벽들(118S)을 가진다. 상기 측벽들(118S)은 관통 형성된 이송 개구들 또는 포트들(118O)(기판 통과 개구들이라고도 지칭됨)을 가진다. 상기 이송 포트들(118O)은 기판들이 이송 챔버(118) 내부로 또는 밖으로 포트들(밸브들을 통해 밀봉될 수 있음)을 통과할 수 있도록 충분히 큰 크기를 가진다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 상기 처리 모듈들(120)은 이 측면에서 각각의 처리 모듈(120)이 이송 챔버(118) 내의 대응되는 이송 포트(118O)와 정렬되도록 측벽들(118S)의 외부에 장착된다. 이해될 수 있는 바로서, 각각의 처리 모듈(120)은 이송 챔버 내의 진공을 유지하기 위해 대응되는 이송 개구의 주변부 둘레에서 챔버(118)의 측면들(118S)에 대하여 밀봉될 수 있다. 각각의 처리 모듈(120)은 원하는 경우 이송 포트를 폐쇄하기 위해 임의의 적합한 수단에 의해 제어되는 밸브를 가질 수 있다. 상기 이송 포트들(118O)은 동일한 수평면 내에 위치할 수 있다. 따라서, 상기 챔버 상의 처리 모듈들도 동일한 수평면 내에 정렬된다. 다른 측면들에서, 상기 이송 포트들(118O)은 상이한 수평면들 내에 배치될 수 있다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 이 측면에서, 로드 록들(116)은 2개의 최전방 이송 포트들(118O)에서 챔버 측면들(118S)에 장착된다. 이는 로드 록들(116)이 상기 처리 장치의 전방에 있는 EFEM(14)에 인접되도록 허용한다. 다른 측면들에서, 로드 록들(116)은 예를 들어 도 2에 도시된 바와 같이 이송 챔버(118) 상의 임의의 다른 이송 포트들(118O)에 위치할 수 있다. 상기 이송 챔버(118)의 육면체 형상은 원하는 만큼의 처리 모듈들(120)의 열들을 장착하기 위해 챔버의 길이가 원하는 대로 선택되도록 허용한다(예를 들어, 이송 챔버(118) 길이가 임의의 수의 처리 모듈들(120)을 수용하도록 되어 있는 다른 측면들을 보여주는 도 1b, 3, 4-7 참조).
전술한 바와 같이, 도 1a에 도시된 측면의 이송 챔버(118)는 단일 기판 핸들러(1500)를 가지는 기판 이송 장치(1599)를 가진다. 상기 이송 장치(1599)는 전면(118F)과 후면(118R) 사이의 챔버(118) 내에서 기판 핸들러(1500)를 앞뒤로 병진이동시키기 위해 챔버(118)와 통합된다. 상기 기판 이송 장치(1599)의 기판 핸들러(1500)는 하나 이상의 기판들을 홀딩하기 위한 적어도 하나의 엔드 이펙터(1520)를 가진다.
도 1a에 도시된 이송 장치(1599)는 대표적인 이송 장치이며, 선형 트랙들(linear tracks)(1550)으로부터 자기적으로 지지되는 기판 핸들러(1500)를 포함한다는 것을 이해해야 한다. 상기 이송 장치(1599)는 아래에서 보다 상세하게 설명될 것이다. 상기 이송 챔버(118)는 레벨 기준 평면(1299)(예를 들어, 웨이퍼 이송 평면(1290)을 형성하거나 또는 이와 대응됨(예컨대, 실질적으로 평행함) - 도 12b 참조)을 가진 프레임을 형성할 수 있으며, 선형 트랙들(1550)은 이송 챔버(118)의 측벽들(118S) 또는 바닥에 장착될 수 있고 챔버(118)의 길이를 연장할 수 있다. 이는 기판 핸들러(1500)가 챔버(118)의 길이를 가로지르는 것을 허용한다. 아래에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 도 1a의 선형 트랙들(1550)은 각각 전자석들 또는 액추에이터들의 어레이(1700)를 포함하며, 이 어레이는 여기에서 도 14a, 15b, 15b, 16b, 16c, 및 17에서와 같이 (예를 들어, 적어도 하나의 선형 유도 모터 고정자(1560)를 형성하는) 액추에이터들의 네트워크로도 지칭되고, 기준 평면(1299)에 대해 미리 결정된 높이(H)에 구동 평면(1598)을 형성하기 위해 이송 챔버(118)에 연결된다. 상기 전자석들의 어레이(1700)는 일련의 전자석들(1700)이 구동 평면(drive plane)(1598) 내부에 적어도 하나의 구동 라인을 형성하도록 배열되며, 전자석들(1700A-1700n)(도 15b 참조) 각각은 각각의 전자석(1700A-1700n)에 전력을 공급하는 교류(AC) 전원(1585)에 결합된다. 여기에서, 교류 전원은, 교류 전원은, 일 측면에서, 3상 교류 전원이다. 위에서 언급한 바와 같이(도 15a 참조), 상기 베이스 또는 리액션 플래튼(1510)은 전자석들의 어레이(1700)의 전자석들(1700A-1700n)과 협력하도록 배치된 상자성, 반자성, 또는 비자성 전도성 재료로 형성됨으로써 교류 전원(1585)으로부터의 교류에 의한 전자석들(1700A-1700n)의 여기(excitation)가 베이스(1510)에 대해 부상력(excitation force)(FZ) 및 추진력(FP)(도 21 참조)을 생성하도록 하며, 이 부상력과 추진력은 베이스(1510)를 구동 평면(1598)에 대해 제어되는 자세로 적어도 하나의 구동 라인(177-180)(예를 들어, 도 1-8 참조)을 따라서 제어가능하게 부상시키고 추진시킨다.
도 1b는 기판 처리 장치(100A)의 다른 측면을 보여주며, 이는 일반적으로 장치(100)와 유사하다. 이 측면에서, 이송 챔버(118)는 (도 16c에서와 같이) 전자석들의 어레이(1700)에 의해 독립적으로 작동되는 2개의 기판 핸들러들(1500A, 1500B)을 가진다. 상기 기판 핸들러들(1500A, 1500B)은 이전에 설명된 측면의 기판 핸들러(1500)와 실질적으로 동일하다. 상기 기판 핸들러들(1500A, 1500B) 둘 다 이전에 설명된 바와 같이 전자석들의 공통 어레이(1700)로부터 지지될 수 있다. 각각의 기판 핸들러(1500A, 1500B)의 베이스(1510)는 (도 15b에서와 같이) 각각의 코일 요소 또는 전자석(1700A-1700n)을 개별적으로 제어함으로써 여기에서 설명되는 것과 동일한 적어도 하나의 선형 유도 모터 고정자(1560)에 의해 구동될 수 있다. 따라서, 알 수 있는 바와 같이 각각의 기판 핸들러(1500)의 엔드 이펙터(1520)는 적어도 하나의 선형 유도 모터 고정자(1560)를 사용하여 선형 이동 및/또는 회전으로 독립적으로 움직일 수 있다. 그러나, 이 측면에서, 기판 핸들러들(1500A, 1500B)은 이송 챔버(118)가 (도 8-10에 도시된 바와 같이 다수의 실질적으로 평행한 구동 라인들을 가지는 이송 챔버와 비교하여) 단지 하나의 구동 라인(177)을 포함하기 때문에 이송 챔버(118) 내에서 서로 지나갈 수 없다. 따라서, 상기 처리 모듈들(120)은, 기판이 기판 핸들러들(1500A, 1500B)이 서로 간섭되는 것을 피할 수 있는 순서로 처리 모듈 내에서 처리되게끔 이송될 수 있도록, 이송 챔버(118)의 길이를 따라서 배치된다. 예를 들어, 코팅을 위한 처리 모듈들은 가열 모듈들 이전에 위치할 수 있고, 냉각 모듈들과 에칭 모듈들은 마지막에 위치할 수 있다.
그러나, 도 8-10을 참조하면, 이송 챔버(118)는 2개의 기판 핸들러들(1500A, 1500B)이 (사이드 레일 또는 바이패스 레일과 유사하게) 서로 인접하게 지나가도록 적어도 이송 챔버(118)의 길이방향 길이의 부분을 따라서 연장되는 2개 이상의 실질적으로 평행한 구동 라인들(177, 178)을 제공하기 위해 임의의 적절한 폭을 가질 수 있다. 도 8-10에 도시된 측면들에서, 상기 이송 장치(1599)는 2개의 구동 라인들(177, 178)을 가지지만, 다른 측면들에서 임의의 적합한 수의 실질적으로 평행한 길이방향으로 연장되는 구동 라인들이 제공될 수 있다.
개시된 실시예의 몇몇 측면들에 따르면, 상기 전자석들의 어레이(1700)(또는 그의 적어도 일부)는 또한 웨이퍼 증기(예를 들어, 가스)를 제거하거나 또는 예를 들어 처리 모듈로 가는 도중에 로드 포트로부터 픽킹된(picked) 웨이퍼/기판을 잠재적으로 예열하거나 또는 그렇지 않으면 처리 모듈에 있는 웨이퍼와 웨이퍼 핸들러의 엔드 이펙터 사이의 열구배를 감소시키는 것이 바람직한 경우에서와 같이 (예를 들어, 리액션 플래튼 및/또는 또는 웨이퍼를 원하는 미리 결정된 온도로 원하는 미리 결정된 시간 동안 가열을 제어하기 위해) 웨이퍼 핸들러를 위한 히터로서 사용될 수 있다. 상기 웨이퍼 핸들러의 가열은 이송 중의 리액션 플래튼 또는 미리 결정된 장소/위치에 고정된 상태로 홀딩된 리액션 플래튼에 의해 실행될 수 있다. 여전히 개시된 실시예의 몇몇 측면들에 따르면, 상기 전자석들의 어레이(1700)(또는 그의 적어도 일부)는 또한 예를 들어 수증기를 제거하는 경우에서와 같이 가스 제거를 위해 이송 챔버(118)가 가열되는 것이 바람직한 경우에 히터로서 사용될 수 있다. 미리 결정된 시간 동안 미리 결정된 온도로 이송 챔버(118)의 제어된 가열은 고정된 리액션 플래튼에 의할 수 있다. 상기 이송 챔버(118)의 제어된 가열은, 예를 들어 이송 챔버(118) 및 구동장치들의 냉시동(cold start) 또는 전원 차단 시 이송 챔버(118) 내부에 리액션 플래튼의 존재를 확인하고 그 위치를 매핑하기 위해, 이송 챔버(118)의 적절한 열 센서들/적외선 센서들에 의한 열 스캐닝(thermal scanning)을 용이하게 할 수 있다.
이제, 도 4와 5를 참조하면, 개시된 실시예의 다른 측면들에 따른 다른 기판 처리 장치(400, 500)가 도시되어 있다. 도 4와 5에 도시된 바와 같이, 상기 이송 챔버(들)(118, 118A, 118B, 118C)는 이 측면들에서 추가 처리 모듈들(120)을 수용하도록 신장된다(elongated). 도 4에 도시된 장치는 이송 챔버(118)에 연결된 12개의 처리 모듈들(120)을 가진다. 도 5의 처리 장치(500)는 브리징(bridging) 챔버(118C)에 의해 서로 결합된 2개의 이송 챔버들(118A, 118B)를 가지는 것으로 도시되어 있으며, 상기 브리징 챔버(118C)는 이송 챔버들(118A, 118B) 사이에서 기판 핸들러들(1500)의 이동을 제공한다. 여기에서, 도 5의 각각의 이송 챔버(118A, 118B)는 이에 연결된 24개의 처리 모듈들(120)을 가진다. 이러한 측면들에 도시된 처리 모듈들(120)의 수는 단지 예시적이고, 상기 기판 처리 장치는 이전에 설명된 바와 같이 임의의 다른 수의 처리 모듈들(120)을 가질 수 있다. 상기 처리 모듈들(120)은 이러한 측면들에서 이전에 논의된 것과 유사한 데카르트 배열로 각개의 이송 챔버(118A, 118B)의 측면들을 따라서 배치된다. 그러나, 이러한 측면들에서 처리 모듈들(120)의 열들의 수는 크게 증가되었다(예를 들어, 도 4의 장치에서 6개의 열, 및 도 5의 장치 각각에서 12개의 열). 도 4에 도시된 측면에서, EFEM은 제거될 수 있으며, 로드 포트들(112)은 로드 록들(116)에 직접 결합될 수 있다. 도 4와 5의 기판 처리 장치(400, 500)의 이송 챔버들은 로드 록들(116)과 처리 챔버들(120) 사이에서 기판들을 핸들링하기 위해 다중 기판 핸들러들(1500)을 가질 수 있다. 도시된 기판 핸들러들(1500)의 수는 단지 예시일 뿐이며 더 많거나 더 적은 장치가 사용될 수 있다. 상기 기판 이송 장치(1599)(그 일부가 도 4와 5에 도시됨)는 이러한 측면들에서 선형 트랙들(1550)과 기판 핸들러(들)(1500)를 포함하는 이전에 설명된 것과 일반적으로 유사하다. 도 4와 5에 도시된 측면들에서, 각각의 챔버(118, 118A, 118B, 118C) 내에는 오직 단일의 길이방향 구동 라인(예를 들어, 구동 라인(177, 178, 179))만이 도시되어 있지만, 다른 측면들에서 다수의 구동 라인들이 도 8-10에 도시된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 각각의 챔버(118, 118A, 118B, 118C)를 따라서 길이방향으로 연장될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 이해될 수 있는 바로서, 여기에서 설명되는 다른 기판 처리 장치(100, 100A, 200, 300, 800, 900, 1200, 1300)에서와 같이, 기판 처리 장치(400, 500)는 기판 이송 장치(1599)의 하나 이상의 기판 핸들러들(1500)의 이동을 제어하기 위한 제어기(199)를 가진다.
여전히 도 5를 참조하면, 상기 이송 챔버들(118A, 118B)은 이 경우에 툴(tool)(300)(예를 들어, 스토커(stocker), 포토리소그래피 셀, 또는 다른 적합한 처리 툴)에 직접 결합될 수 있으며, 기판들은 챔버(118C)를 통해 툴(300)로 이송되고 툴(300)로부터 제거된다.
도 1b, 3 및 4-5로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 이송 챔버(118)는 처리 설비(P)(도 5, 및 그 예가 도 7에 도시됨) 전체에 걸쳐 원하는 대로 연장될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 그리고 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 상기 이송 챔버(일반적으로 이송 챔버(118)로 지칭됨)는, 예를 들어, 저장소(storage), 리소그래피 툴, 금속 증착 툴 또는 임의의 다른 적합한 툴 베이들(bays)과 같은 처리 설비(P) 내의 다양한 섹션들 또는 베이들(118P1-118P4)을 연결하고 이들과 연통될 수 있다. 상기 이송 챔버(118)에 의해 상호 연결된 베이들은 또한 프로세스 베이들 또는 공정들(118P1, 118P3)로서 구성될 수 있다. 각각의 베이는 반도체 공작물(workpiece)에 주어진 제조 공정을 수행하기 위해 원하는 툴들(예를 들어, 리소그래피, 금속 증착, 열 흡수, 세정)을 가진다. 어느 경우든, 이송 챔버(118)는, 챔버(118)와 처리 모듈들(120) 사이에서 반도체 공작물의 이송을 허용하기 위해, 이전에 설명된 바와 같이, 연통 가능하게 연결된 설비 베이들의 다양한 툴들에 대응되는 처리 모듈들(120)을 가진다. 따라서, 이송 챔버(118)는 이송 챔버에 연결된 다양한 처리 모듈들의 환경들에 대응되며 그 길이 전체에 걸쳐 대기, 진공, 초고진공(예컨대, 10-5 Torr), 불활성 가스, 또는 임의의 다른 상이한 환경 조건들을 포함할 수 있다.
따라서, 주어진 공정 또는 베이 또는 베이의 부분 내의 챔버의 섹션(118P1)은, 예를 들어, 하나의 환경 조건(예를 들어, 대기)을 가질 수 있으며, 챔버(118)의 다른 섹션(118P2, 118P3)은 상이한 환경 조건을 가질 수 있다. 이전에 언급된 바와 같이, 내부에 상이한 환경들을 가지는 챔버(118)의 섹션들(118P1-118P4)은 설비의 상이한 베이들 내에 있거나 또는 모두 설비의 하나의 베이 내에 있을 수 있다. 도 5는 오직 예시적인 목적으로 상이한 환경들을 가지는 4개의 섹션들(118P-118P4)을 가진 챔버(118)를 보여준다. 상기 챔버(118)는 이 측면에서 원하는 만큼 많은 상이한 환경들을 가지는 많은 섹션들을 가질 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 이송 챔버(118) 내의 기판 핸들러들(1500)은 그 내부에 상이한 환경들을 가지는 챔버(118)의 섹션들(118P1-118P4) 사이에서 이동할 수 있다. 따라서, 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 기판 핸들러들(1500) 각각은 하나의 픽킹으로 반도체 공작물을 처리 설비의 하나의 공정 또는 베이 내의 툴로부터 처리 설비의 상이한 공정 또는 베이 내의 상이한 환경을 가지는 다른 툴로 이동시킬 수 있다. 예를 들어, 기판 핸들러(1500A)는 처리 모듈(301) 내의 기판을 픽킹할 수 있으며, 이 처리 모듈(301)은 이송 챔버(118)의 섹션(118P1) 내의 대기 모듈(atmospheric module), 리소그래피, 에칭 또는 임의의 다른 원하는 처리 모듈일 수 있다. 다음으로, 상기 기판 핸들러(1500A)는 (예를 들어, 다른 기판 핸들러들(1500)이 임의의 적합한 방식으로 기판 핸들러(1500A)와의 간섭을 피하기 위해 제어되는 경우) 구동 라인(177)(또는 하나 이상의 구동 라인들이 제공된 경우에 이에 실질적으로 평행한 구동 라인)을 따라서 챔버(118)의 섹션(118P1)으로부터 섹션(118P3)으로 이동할 수 있다. 섹션(118P3)에서, 상기 기판 핸들러(1500A)는 처리 모듈(302) 내에 기판을 배치할 수 있으며, 이 처리 모듈(302)은 임의의 원하는 처리 모듈일 수 있다.
도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 이송 챔버(118)는 챔버(118)를 형성하기 위해 원하는 만큼 연결된 챔버 모듈들을 가지는 모듈식일 수 있다(예를 들어, 챔버(118)는 3개의 챔버 섹션들(118A, 118B, 118C)에 의해 형성되며, 여기에서 각각의 챔버 섹션(118A, 118B, 118C)은 또한 임의의 적절한 방식으로 서로 결합되는 하나 이상의 챔버 모듈을 포함할 수 있다). 도 1a도 함께 참조하면, 상기 모듈들은 챔버(118)의 섹션들(118P1-118P4)을 구분하기 위해 도 1a의 벽들(118F, 118R)과 유사한 내부 벽들(118I)을 포함할 수 있다. 내부 벽들(18I)은 슬롯 밸브들(slot valves), 또는 챔버의 하나의 섹션(118P1-118P4)이 하나 이상의 인접한 섹션들과 연통되도록 허용하는 임의의 다른 적합한 밸브를 포함할 수 있다. 상기 슬롯 밸브들(118V)은 하나 이상의 기판 핸들러들(1500)이 밸브들(18V)을 통해 하나의 섹션(118P1-118P4)으로부터 다른 섹션으로 이동하도록 허용하는 크기일 수 있다. 이러한 방식으로, 상기 기판 핸들러들(1500)은 챔버(118) 전체에 걸쳐 어디든지 이동할 수 있다. 상기 밸브들(118V)은 챔버(118)의 섹션들(118P1-1184)을 격리시키기 위해 폐쇄되어 이전에 설명된 바와 같이 상이한 섹션들이 이질적인 환경을 포함할 수 있다. 또한, 상기 챔버 모듈들의 내부 벽들(118I)은 도 5에 도시된 바와 같이 로드 록들(섹션(118P4) 참조)을 형성하도록 배치될 수 있다. 상기 로드 록들(118P4)(도 5에는 예시적인 목적으로 오직 하나만 도시됨)은 원하는 대로 챔버(118) 내에 배치될 수 있으며 그 내부에 임의의 원하는 수의 기판 핸들러들(1500)을 홀딩할 수 있다.
도 5에 도시된 측면에서, 챔버 섹션들(118A 및 118B) 내부의 공정들은 동일한 공정들, 예를 들어 에칭일 수 있으며, 여기에서 툴(300)(예컨대, 스토커(stocker))을 포함하는 처리 장치(500)는 FOUPS를 자동화 재료 핸들링 시스템을 통해 스토커로부터 개별 처리 모듈들(120)로 이송하고 EFEM을 통해 개별 웨이퍼들을 각개의 처리 모듈들(120)로 이송하는 것과 연관된 임의의 관련 재료 핸들링 오버헤드(overhead) 없이 기판들을 처리할 수 있다. 대신에, 스토커 내부의 로봇이 FOUPS(171)를 로드 포트들(챔버 섹션당 3개의 로드 포트들이 도시되어 있으나, 처리량 요건에 따라 더 많거나 더 적게 제공될 수 있음)로 직접 전달하며, 여기에서 웨이퍼들은 일괄적으로 로드 록들로 이동되고 원하는 공정 및/또는 요구되는 처리량에 따라 각개의 처리 모듈(들)로 보내진다. 상기 챔버 섹션들(118A, 118B) 또는 스토커(300)는 기판들을 효과적으로 처리하고 테스트하는 데 요구되는 계측 능력, 분류 능력, 재료 확인 능력, 테스트 능력, 검사 능력, 등을 더 가질 수 있다.
도 5에 도시된 개시된 실시예의 측면에서, 상이한 공정들, 예를 들어 에칭, CMP, 구리 증착, PVD, CVD, 등을 가지는 더 많거나 더 적은 챔버 섹션들(118A 및 118B)이 제공될 수 있으며, 여기에서 상기 챔버 섹션들(118A, 118B, 등)은 예를 들어 포토리소그래피 셀인 툴(300)과 결합하여 FOUP를 자동화 재료 핸들링 시스템을 통해 스토커로부터 개별 공정 툴 베이들 및 리소그래피 베이로 이송하고 EFEM을 통해 개별 웨이퍼들을 각개의 처리 툴들로 이송하는 것과 연관된 관련 재료 핸들링 오버헤드 없이 기판들을 처리할 수 있다. 대신에, 리소그래피 셀 내의 자동화는 FOUPS, 기판들 또는 재료를 로드 포트들(112)(다시 챔버 섹션/공정 유형당 3개의 로드 포트들이 도시되어 있으나, 처리량 요건에 따라 더 많거나 더 적은 로드 포트들이 제공될 수 있음)로 직접 전달되며, 여기에서 기판들은 원하는 공정 및/또는 요구되는 처리량에 따라 각개의 공정으로 보내진다. 이러한 대안의 예가 도 7에 도시된다. 이러한 방식으로, 도 5의 장치는 (여기에서 설명된 종래의 처리 시스템들과 비교하여) 더 적은 비용, 더 적은 풋프린트, 더 적은 WIP로 기판을 처리하며, 이에 따라 단일 캐리어 로트(single carrier lot)(또는 "핫 로트(hot lot)")를 처리하는 시간을 고려할 때 재고가 더 적고 회전 속도가 더 빠르며, 더 높은 수준의 오염 제어로 제조 설비 운영자에게 상당한 이점이 있다. 상기 챔버 섹션들(118A, 118B)(이들 각각은 툴 또는 툴 섹션으로 지칭될 수 있음) 또는 툴 또는 셀(300)은 기판들을 효과적으로 처리하고 테스트하는 데 요구되는 계측 능력, 처리 능력, 분류 능력, 재료 확인 능력, 테스트 능력, 검사 능력, 등을 더 가질 수 있다. 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 챔버 섹션들(118A, 118B)과 툴(300)은 공통 제어 환경(예를 들어, 불활성 분위기 또는 진공)을 공유하도록 결합될 수 있다. 이는 기판들이 툴(300)로부터 그리고 기판 처리 장치(500) 전체에 걸쳐 제어된 환경 내에 유지되도록 보장한다. 이는 도 37과 38에 도시된 것과 같은 종래의 기판 처리 장치에서와 같이 FOUP의 특별한 환경 제어의 사용을 제거한다.
도 7을 참조하면, 도 5에 도시된 개시된 실시예의 측면들을 포함하는 예시적인 제조 설비 레이아웃(601)이 도시되어 있다. 웨이퍼 핸들러들(406)은 웨이퍼 핸들러들(1500)과 유사하며, 기판들 또는 웨이퍼들을 이송 챔버들(602, 604, 606, 608, 610, 612, 614, 616, 618, 620, 624, 626)을 통해 제조 설비(601) 내부의 공정 단계들을 통해 이송한다. 공정 단계들은 에피택셜 실리콘(630), 유전체 증착(632), 포토리소그래피(634), 에칭(636), 이온 주입(638), 급속 열처리(640), 계측(642), 유전체 증착(644), 에칭(646), 금속 증착(648), 전기도금(650), 화학 기계적 연마(652)를 포함할 수 있다. 다른 측면들에서, 에칭, 금속 증착, 가열 및 냉각 작업들과 같은 더 많거나 더 적은 공정들이 동일한 순서로 포함되거나 혼합될 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 웨이퍼 핸들러들(406)은 단일 웨이퍼 또는 다수의 웨이퍼들을 운반할 수 있으며, 예를 들어 웨이퍼 핸들러(406)가 처리된 웨이퍼를 픽킹하고 처리되지 않은 웨이퍼를 동일한 모듈에 배치하는 능력을 가지는 경우와 같은 이송 능력을 가질 수 있다. 웨이퍼 핸들러들(406)은 직접적인 툴에서 툴로 또는 베이에서 베이로의 이송 또는 공정에서 공정으로의 이송을 위해 격리 밸브들(654)을 통해 이동할 수 있다. 밸브들(654)은 주어진 밸브(654)의 어느 한 쪽의 압력 차이 또는 가스 종들(gas species)의 차이에 따라 밀봉된 밸브 또는 단순히 전도형(conductance type) 밸브일 수 있다. 이러한 방식으로, 웨이퍼들 또는 기판들은 단일 핸들링 단계 또는 "원 터치(one touch)"로 하나의 공정 단계로부터 다음 단계로 이송될 수 있다. 결과적으로, 핸들링으로 인한 오염이 최소화된다. 이러한 압력 또는 종들 차이의 예들은, 예를 들어, 한 쪽에는 깨끗한 공기가 있고 다른 쪽에는 질소가 있거나, 또는 한 쪽은 거친 압력 진공 수준이고 다른 쪽은 고진공 수준이거나, 또는 한 쪽은 진공이고 다른 쪽은 질소일 수 있다. 도 5의 챔버(118P4)와 유사한 로드 록들(656)은 하나의 환경과 다른 환경 사이에서의, 예를 들어 진공과 질소 또는 아르곤 사이에서의 전이를 위해 사용될 수 있다. 다른 측면들에서, 다른 압력들 또는 종들(species)은 임의의 수의 조합으로 제공될 수 있다. 로드 록들(656)은 단일 구동 라인 또는 다수의 실질적으로 평행한 및/또는 직교하는 구동 라인들이 제공되는 경우에 여기에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 단일 웨이퍼 핸들러 또는 다수의 웨이퍼 핸들러들을 전이시킬 수 있다. 대안으로서, 기판(들)은 선반들(미도시) 상의 또는 웨이퍼 핸들러(406)가 밸브를 통과하는 것이 바람직하지 않은 곳의 로드 록(656) 내부로 이송될 수 있다. 정렬 모듈들, 계측 모듈들, 세정 모듈들, 처리 모듈들(예를 들어, 에칭, 증착, 연마, 등), 열 조절 모듈들, 등과 같은 추가적인 피처들(features)(658)은 로드 록(656) 또는 이송 챔버들 내에 통합될 수 있다. 서비스 포트들(660)은 툴로부터 웨이퍼 핸들러들(406) 또는 웨이퍼들을 제거하기 위해 제공될 수 있다. 웨이퍼 또는 캐리어 스토커들(662, 664)은 웨이퍼들을 저장하고 버퍼(buffer) 처리하거나 테스트하기 위해 제공될 수 있다. 다른 측면들에서, 예컨대 카트가 직접 리소그래피 툴로 향하는 경우에 스토커들(662, 664)은 제공되지 않을 수 있다. 다른 예는 인덱서(indexer) 또는 웨이퍼 저장 모듈(666)이 툴 세트에 제공되는 경우이다. 재순환 유닛(recirculation unit)(668)은 툴 섹션(612)과 같은 임의의 주어진 섹션 내의 공기 또는 가스 종들을 순환 및/또는 여과하기 위해 제공될 수 있다. 재순환 유닛(668)은 처리 중인 가스 종들을 조절하기 위해 가스 퍼지(purge), 입자 필터들, 화학 필터들, 온도 제어, 습도 제어 또는 다른 피처들을 가질 수 있다. 주어진 툴 섹션 내에, 더 많거나 더 적은 순환 및/또는 필터 또는 조절 유닛들이 제공될 수 있다. 교차 오염될 수 없는 상이한 공정들 또는 툴 섹션들로부터 웨이퍼 핸들러들(406) 및/또는 웨이퍼들을 격리시키기 위해 격리 스테이지들(isolation stages)(670)이 제공될 수 있다. 로드 록들 또는 인터커넥트들(interconnects)(672)은 웨이퍼 핸들러(406)가 내향 변경 없이 일반 작업 공간 내부에서 공작물을 픽킹 또는 배치할 수 있는 경우에 웨이퍼 핸들러(406) 배향 또는 방향을 변경하기 위해 제공될 수 있다. 다른 측면들 또는 방법들에서 공정 순서들 또는 구성의 임의의 적절한 조합이 제공될 수 있다.
이제, 도 6을 참조하면, 제어기(199)는 베이스(1510)를 가로질러 전자석들의 어레이(1700)에 의해 생성된 추진력을 제어하여 제어된 요 모멘트(yaw moment)를 베이스에 부과함으로써, 베이스(1510)를 구동 평면(1598)에 대해 실질적으로 수직인 요 축(yaw axis)(예를 들어, 회전축(777))을 중심으로 챔버(118)의 프레임에 대해 (엔드 이펙터(1520)가 구동 라인(177)과 실질적으로 정렬되는 경우와 같은) 제1의 미리 결정된 배향으로부터 챔버(118)의 프레임에 대해 (엔드 이펙터가 처리 모듈(120) 내부로 연장되는 경우와 같은) 제2의 상이한 미리 결정된 배향으로 요잉(yawing)한다. 알 수 있는 바로서, 상기 베이스(1510)의 요잉은 베이스(1510)의 추진 모션과 함께(예를 들어, 챔버(118) 내에 단일 구동 라인이 제공되는 경우) 또는 미리 결정된 위치에 있는 베이스와 함께(예를 들어, 베이스(1510)가 X 및 Y 축들을 따라서 실질적으로 정지 상태를 유지하면서 회전 중인 경우) 수행될 수 있다. 일 측면에서, 도 15c를 함께 참조하면, 상기 제어기(199)는 전자석들의 어레이(1700)에 의해 생성된 추진력들(예를 들어, FXright, FXleft)을 제어하여 베이스(1510)에 (X축을 따른 기판 핸들러(1500)의 이동과 함께 도 15c에 도시된) 모멘트 커플(moment couple)을 부여함으로써, 챔버(118)의 프레임의 미리 결정된 기판 홀딩 위치(예를 들어, 로드 록, 처리 모듈, 등)에 관련하여 베이스(1510)에 대한 기판(웨이퍼 페이로드 또는 페이로드라고도 지칭됨)의 위치결정 및 센터링 중 적어도 하나를 실행하도록 베이스(1510)의 제어된 요(yaw)를 실행한다. 알 수 있는 바와 같이, 피치(pitch)(Y축을 중심으로 한 회전) 및 롤(roll)(X축을 중심으로 한 회전)(도 15a 및 15b 참조) 제어는 동적 모멘트 결합에 대항하며 웨이퍼 이송 평면에서 웨이퍼 홀더/리액션 플래튼의 실질적인 평평한 요를 유지하는 요 모션과 동시에 (리액션 플래튼을 가로지르는 양력들(FZ)을 제어하는) 제어기(199)에 의해 실행될 수 있다.
(도 1a, 1b, 2, 4 및 5에 도시된 바와 같이) 단일 구동 라인(177)이 각각의 이송 챔버 내에 제공되는 경우 또는 (다수의 실질적으로 평행한 길이방향 구동 라인들(177, 178)이 제공된 때와 같이 - 도 8 참조) 처리 모듈(120A)에 가장 가까운 구동 라인(178)으로부터 처리 모듈, 예컨대 처리 모듈(120A)로의 접근의 경우에, 상기 제어기(199)는 임의의 적합한 기판 홀딩 스테이션들(예를 들어, 로드 록들(116), 처리 모듈들(120), 등)으로부터 기판들을 픽킹하고 배치하기 위해 베이스(1510)를 (여기에서 설명된 바와 같이) 요, 피치, 롤 및 추진 중 둘 이상으로 동시에 구동시키도록 구성된다. 예를 들어, 상기 제어기(199)는 베이스가 구동 라인(177)을 따라서 이동하고 베이스 회전 축(777)을 중심으로 회전하도록 여기에서 설명된 바와 같이 액추에이터들(1700)에 전원을 공급하도록 구성됨으로써 기판 핸들러(1520)의 기판 안착 표면(1520A)이 처리 모듈(120) 또는 다른 적절한 홀딩 스테이션에 들어가도록 하며, 여기에서 기판(S)은 미리 결정된 웨이퍼/기판 이송 평면에서 실질적으로 직선 경로(790)를 따라서 이동한다. 도 8-11을 참조하면, 다수의 길이방향 구동 라인들(177, 178)이 이송 챔버(118) 내에 제공되는 다른 측면들에서, 기판 핸들러(1520)가 기판 홀딩 스테이션 내부로 진입하기 전에 원하는/미리 결정된 기판 홀딩 스테이션과 정렬되도록 베이스(1510)가 회전될 수 있다. 예를 들어, 베이스(1510)는 구동 라인들(178 및 179A) 사이의 교차점에 위치할 수 있으며, 여기에서 구동 라인(179)은 처리 모듈(120B)의 기판 홀딩 스테이션(120BH) 내부로 (예를 들어, 구동 라인들(177, 178)을 따르는 추진 방향에 대해 실질적으로 직교하는(또는 처리 모듈에 대한 접근을 가능하게 하는 임의의 적절한 각도의) 추진 방향으로) 기판 핸들러의 연장 및 후퇴를 제공한다. 상기 베이스(1510)는 기판 핸들러(1520)가 기판 홀딩 스테이션(120BH)과 정렬되도록 회전 축(777)을 중심으로 회전될 수 있으며, 상기 베이스는 기판(들)의 픽킹/배치를 위해 기판 핸들러(1520)를 기판 홀딩 스테이션(120BH) 내부로 이동 또는 연장시키기 위해 구동 라인(179A)을 따라서 이동할 수 있다.
도 14 및 14a-14c를 참조하면, 기판 핸들러(1500)가 엔드 이펙터(1520)를 포함하는 것으로 설명되었지만, 다른 측면들에서 하나 이상의 기판 핸들러들은 베이스(1510) 상에 하나 이상의 기판들을 지지하도록 구성된 카트(cart)(1500C)로서 구성될 수 있다. 예를 들어, 베이스(1510)는 (예를 들어, 바닥 또는 가장자리 그립(grip)으로부터) 기판을 안정적으로 홀딩하도록 구성된 하나 이상의 기판 지지체들(1431-1433)를 포함함으로써, 예를 들어, 로드(load) 또는 다른 기판 홀딩 스테이션 내부의 기판 핸들러들(1500, 1500A, 1500B) 또는 기판 이송장치들이 기판(들)을 기판 지지체들(1431-1433)로 그리고 이들로부터 이송할 수 있도록 한다. 일 측면에서, 상기 기판 지지체들(1431-1433)은 기판(들)의 중심이 베이스의 회전 축(777)과 실질적으로 일치하도록 베이스(1510) 상에 하나 이상의 기판들을 실질적으로 센터링하도록 구성될 수 있다(즉, 상기 지지체들은 자체-센터링(self-centering) 지지체들이며, 이들은 수동(passive) 지지체들이거나 또는 리액션 플래튼에 인가된 적합한 전원으로부터 (예를 들어, 압전 방식으로) 작동될 수 있다). 몇몇 측면들에서, 상기 카트들(1500C) 중 하나 이상은 2개 이상의 기판들을 적층하여 홀딩하기 위한 기판 지지 랙(rack)(1440)을 포함할 수 있으며, 여기에서 각각의 랙 레벨은 각개의 기판 지지체들(1431-1433, 1431A-1433A)을 포함한다. 도 14와 14a를 참조하면, 상기 카트들(1500C)은 기판 핸들러들(1500A, 1500B)과 로드 록들(116) 사이의 인터페이스를 제공할 수 있으며, 여기에서 로드록의 이송 장치(116R)(예를 들어, SCARA 아암, 선형 슬라이딩 아암, 등)가 기판(들)을 카트(1500C)로 이송하고 기판 핸들러들(1500A, 1500B)이 카트로부터 기판들을 픽킹하며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 다른 측면들에서, 처리 모듈(120)이 이송 장치(120R)(예를 들어, SCARA 아암, 선형 슬라이딩 아암, 등)를 포함하는 경우, 카트들(1500C)은 기판(들)을 처리 모듈(120)로 또는 처리 모듈(120)로부터 이송하기 위해 채용될 수 있다. 상기 카트들(1500C)(및 기판 핸들러들(1500, 1500A, 1500B))의 베이스(1510)가 위에서 볼 때 원형의 형상을 가지는 것으로 도시되어 있지만(도 14c 참조), 다른 측면들에서 베이스(1510)는 베이스(1510)의 선형 추진, 상승, 요, 피치, 롤, 및 회전 제어 중 하나 이상을 실행하기 위해 전자석들의 어레이(1700)와 다른 방법으로 인터페이스하는 임의의 적합한 형상(예를 들어, 위에서 볼 때 정사각형, 직사각형, 원형, 등)을 가질 수 있다.
도 12a, 12b, 13a, 13b를 참조하면, 이송 챔버(118)는 위에서 선형 처리 툴의 부분을 형성하는 길이 방향으로 연장된 챔버로서 설명되었지만, 다른 측면들에서, 이송 챔버는 클러스터 툴 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 12a와 12b를 참조하면, 이송 챔버(118T1)는 실질적으로 정사각형 구성을 가진다(그러나, 다른 측면들에서 이송 챔버는 육각형, 팔각형, 등과 같은 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다). 이 측면에서, 전기 기계(1599R)(선형 전기 기계(1599)와 실질적으로 유사함)는 여기에서 설명된 기판 핸들러(1500)와 실질적으로 유사한 적어도 2개의 나란한(side-by-side) 기판 핸들러들(1500A, 1500B)을 포함하는 나란한 이송 장치로서 구성된다. 상기 전자석들의 어레이(1700)는 이 측면에서 기판 핸들러들(1500A, 1500B)을 이동시키도록 구성되어, 나란한 이송 장치의 "연장 및 후퇴" 방향을 변경하기 위해 기판 핸들러들(1500A, 1500B)이 공통 회전 축(1277)(이러한 축은, 예를 들어, 종래의 SCARA 유형 로봇의 θ 축에 유사함)을 중심으로 회전하도록 한다(여기에서 연장 및 후퇴라는 용어들은 편의상 사용되며, 연장 및 후퇴는 각개의 구동 라인을 따른 기판 핸들러(1500, 1500A, 1500B)의 선형 추진 운동에 의해 실행된다는 점을 유의한다). 예를 들어, 전자석들의 어레이(1700)는 구동 라인들(177, 178, 179, 180)을 형성하는 배열을 가진다. 여기에서 구동 라인들(177, 178)은 서로로부터 이격되며, 각개의 이송 개구들(1180A, 1180F 및 1180B, 1180E)과 실질적으로 정렬되도록 서로 실질적으로 평행하다. 구동 라인들(179, 180)은 구동 라인들(177, 178)에 실질적으로 직교하며 서로로부터 이격되고 각개의 이송 개구들(1180C, 1180H 및 1180D, 1180G)과 실질적으로 정렬되도록 서로 실질적으로 평행하다. 상기 구동 라인들은 임의의 적절한 패턴(예를 들어, 일정하거나 변하는 반경을 가지는 원호 또는 만곡된 세그먼트들) 및 방향일 수 있으며 다음의 설명은 예시를 위한 것이다. 전자석들(1700A-1700N)(도 12a에 도시되지만 도면의 명료함을 위해 참조번호가 부여되지 않았음)은 이송 개구들(1180A-1180H)을 통한 기판 핸들러들(1500A, 1500B)의 적어도 선형 추진을 제공한다. 이 측면에서, 전자석들의 어레이(1700)는 또한, 제어기(199)의 제어 하에, 구동 라인들(177-180)을 형성하는 전자석들로 공통 회전축(1277)을 중심으로 하는 기판 핸들러들(1500A, 1500B)의 회전을 실행하는 전자석 서브-어레이들(1231-1234)을 포함한다. 대안으로서, 전자석들은 추진 또는 회전을 위해 특별히 지정되지 않고 충분히 조밀하고 충분히 큰 그리드(grid)를 형성할 수 있으며 베이스(1510)의 위치 및 제어기(199)의 제어 법칙에 기초하여 그 기능을 수행할 수 있다. 이해될 수 있는 바로서, 기판 핸들러들(1500A, 1500B)이 공통 회전 축(1277)을 중심으로 동시에 회전할 수 있지만, 기판 핸들러(1500A, 1500B)의 연장 및 후퇴는 기판 핸들러(1500A, 1500B) 중 다른 하나의 연장 및 후퇴와 독립적일 수 있다. 일반적으로, 기판 핸들러(1500A, 1500B)의 모션은 서로 독립적이고 그 모션의 복잡성은 1 자유도로부터 6 자유도까지의 범위일 수 있다.
도 12b를 참조하면, 일 측면에서, 전기 기계(1599R)는 하나가 다른 하나의 위에 적층되는 다중 이송 레벨들(1220A, 1220B)을 포함한다. 이 측면에서, 각각의 레벨(1220A, 1220B)은 이송 챔버(118T1) 프레임의 레벨 기준 평면(1299)과 실질적으로 평행한 각개의 기준 평면(1299R)을 각각 가지는 각개의 레벨 지지체(1221)에 의해 형성된다. 각각의 레벨 지지체(1221)는 구동 라인들(177-180)을 따라서 나란한 기판 핸들러들(1500A, 1500B)을 선형으로 구동시키고 공통 회전축(1277)을 중심으로 (예를 들어, 완전한 6 자유도 제어로) 나란한 기판 핸들러들(1500A, 1500B)을 회전시키기 위해 도 12a에 도시된 것과 실질적으로 유사한 전자석들의 어레이(1700)를 포함한다. 각각의 레벨 지지체(1221)는 각개의 레벨 지지체들(1221) 상의 기판 핸들러들(1500A, 1500B)의 엔드 이펙터들(1520)을 이송 챔버(118T1)의 이송 개구들(1180)의 기판 이송 평면(1290)과 정렬시키기 위해 레벨 지지체들(1221)과 그 위의 기판 핸들러들(1500A, 1500B)를 Z 방향으로 이동시키는 공통 Z축 구동장치(1211)에 연결된다. 상기 Z축 구동장치(1211)는 스크류 구동장치, 전자기 구동장치, 공압 구동장치, 유압 구동장치, 등과 같은 임의의 적합한 선형 액추에이터일 수 있다.
다른 측면에서, 도 13a와 13b를 참조하면, 이송 챔버(118T2)는 실질적으로 육각형 구성을 가진다(그러나, 다른 측면들에서 이송 챔버는 여기에서 언급된 바와 같은 임의의 적합한 형상을 가질 수 있다). 이 측면에서, 전기 기계(1599R)(도 15c의 선형 전기 기계(1599)와 실질적으로 유사함)는, 여기에서 설명되는 바와 같이, 이중 단부(double ended)/양면(double sided) 엔드 이펙터(1520D)(그러나, 다른 측면들에서 단일 단부/단일면 엔드 이펙터가 채용될 수 있음)를 가진 기판 핸들러(1500)를 포함하는 반경방향 이송 장치로서 구성된다. 이 측면에서, 전자석들의 어레이(1700)는 "연장 및 후퇴"의 방향을 변경하기 위해 회전축(1377)(이러한 축은, 예를 들어, 종래의 SCARA 유형 로봇의 θ축과 유사함)을 중심으로 기판 핸들러(1500)를 회전시키도록 구성되며(여기에서 연장 및 후퇴라는 용어들은 편의상 사용되며, 연장 및 후퇴는 각개의 구동 라인을 따른 기판 핸들러(1500)의 선형 추진 운동에 의해 실행된다는 점을 유의한다), 기판 핸들러(1500)를 이송 개구들(1180A-1180F)을 통해 연장되도록 선형으로 추진시키도록 구성된다. 예를 들어, 전자석들의 어레이(1700)는 반경방향으로 오프셋된 구동 라인들(177, 178, 179)을 형성하는 배열을 가지며, 여기에서 인접한 구동 라인들 사이의 각도(α)는 이송 개구들(1180A-1180F)이 위치한 이송 챔버(118T2)의 측면들/패싯들(facets)의 수에 의존한다. 전자석들(1700A-1700N)(도 12a에 도시되지만 도면의 명료함을 위해 참조번호가 부여되지 않았음)은 피치와 롤에서 원하는 자세로 선형 이송 및 회전을 유지하기 위해 완전한 6자유도 제어에 의해 적어도 이송 개구들(1180A-1180H)를 통한 기판 핸들러(1500)의 선형 추진 및 회전 축(1377)을 중심으로 하는 기판 핸들러(1500)의 회전을 제공한다.
도 13b를 참조하면, 일 측면에서, 전기 기계(1599R)는 도 12b와 관련하여 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 하나가 다른 하나의 위에 적층되는 다중 이송 레벨들(1320A, 1320B)을 포함한다. 예를 들어, 각각의 레벨(1320A, 1320B)은 이송 챔버(118T1) 프레임의 레벨 기준 평면(1299)과 실질적으로 평행한 각개의 기준 평면(1299R)을 각각 가지는 각개의 레벨 지지체(1321)에 의해 형성된다. 각각의 레벨 지지체(1321)는 기판 핸들러(1500)를 (구동 라인들(177-179)을 따라서) 선형으로 구동시키고 (축(1377)을 중심으로)회전시키기 위해 도 13a에 도시된 것과 실질적으로 유사한 전자석들의 어레이(1700)를 포함한다. 각각의 레벨 지지체(1321)는 각개의 레벨 지지체들(1221) 상의 기판 핸들러(1500)의 엔드 이펙터들(1520D) 각각을 이송 챔버(118T2)의 이송 개구들(1180)의 기판 이송 평면(1390)과 정렬시키기 위해 레벨 지지체들(1321)과 그 위의 기판 핸들러(1500)를 Z 방향으로 이동시키는 공통 Z축 구동장치(1311)(Z축 구동장치(1211)와 실질적으로 유사함)에 결합된다.
도 12b와 13b를 참조하면, Z축 액추에이터(1211)에 의해 제공되는 수직 모션은 웨이퍼 핸들러(1220A 또는 1220B)가 웨이퍼 처리 스테이션으로부터 픽킹하거나 웨이퍼 처리 스테이션에 배치하는 것과 같은 웨이퍼 핸드오프(handoff) 동작들을 수행할 수 있도록 하는 데 사용될 수 있다. 상기 지지체들(1221, 1321)은 웨이퍼 핸드오프 동작 중에 더 큰 수직 스트로크를 달성하기 위해 웨이퍼 핸들러(1220A, 1220B)에 추가적인 상승 능력을 제공할 목적으로 단일 모듈(레벨)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나보다 많은 적층된 웨이퍼 슬롯을 가지는 처리 모듈들 또는 로드 록들의 경우, 전기 기계(1599R)에 의해 제공된 적용된 부상력(levitation power)의 증가 없이 적층된 웨이퍼 슬롯들 각각에 도달할 수 있도록 Z-축 액추에이터(1211, 1311)와 같은 수직 리프트 장치를 가지는 것이 유리할 것이다.
도 12a와 12b를 참조하면, 수직 리프트 장치(또는 Z-축 액추에이터)(1211) 및 레벨(1221)은, 다른 측면들에서, 이중(dual)(또는 그 이상의) 분리되고 독립적으로 작동 가능한 장치를, 예를 들어, 각각의 웨이퍼 핸들러(1520)에 대해 하나씩 가진다. 이는 적어도 2개의 독립적인 스테이션들(예를 들어, 처리 모듈을, 로드 록들, 등)의 상이한 슬롯들에 접근할 수 있는 상이한 웨이퍼 핸들러들에 대해 독립적인 수직 스트로크를 수행하는 능력을 부여할 수 있다.
이제, 도 15a, 15b, 15c, 16a, 16b, 16c를 참조하면, 선형 전기 기계(1599)가 더 상세하게 설명될 것이다(전기 기계(1599R)는 선형 전기 기계(1599)와 실질적으로 유사하다는 것을 다시 주목한다). 일반적으로, 선형 전기 기계(1599)는 베어링, 회전 또는 프리즘 조인트, 금속 밴드, 풀리, 강철 케이블 또는 벨트와 같은 임의의 움직이는 부품들과 자석들이 없는 구조물(1500)을 포함한다. 위에서 언급한 바와 같이, 베이스(1510)는 상자성 재료, 반자성 재료, 또는 비자성 전도성 재료로 형성된다. 베이스(1510)는 여기에서 설명된 방식(들)으로 기판들(S)을 안정적으로 이송하기 위해 전자석들의 어레이(1700)의 전자석들(1700A-1700n)과 협력하기 위한 임의의 적합한 형상 및 크기를 가질 수 있다. 일 측면에서, 도 9 및 11-16c에 도시된 바와 같이, 베이스(1510)는 원뿔대 형상으로 도시되어 있으며, 여기에서 절두체(1510FR)의 테이퍼진 측면(1510TS)이 전자석들의 어레이(1700)를 향한다(그러나, 다른 적합한 형상도 작동할 수 있음). 여기에서 원뿔대 형상의 테이퍼진 측면(1510TS)은 절두체(1510FR)의 평면 표면에 대해 대략 50°내지 대략 60° 사이인 각도(λ)(도 15b 참조)를 가지며; 다른 측면들에서 각도(λ)는 대략 60°보다 크거나 대략 50°보다 작을 수 있다. 다른 측면들에서, 베이스는 도 8, 8A, 및 10에 도시된 바와 같이 절두-피라미드(frusto-pyramidal) 형상을 가질 수 있다. 여기에서 절두체(1510FRP)의 각각의 측면(1510TSP)은 절두체(1510FRP)의 평면 표면에 대해 대략 50° 내지 대략 60° 사이인 각도(λ)(도 8b 참조)를 가지며; 다른 측면들에서, 각도(λ)는 대략 60°보다 크거나 대략 50°보다 작을 수 있다. 절두 피라미드 형상은 4개의 측면들을 가지는 것으로 도시되어 있지만, 다른 측면들에서, 절두 피라미드 형상은 예를 들어 6개 또는 8개의 측면들과 같은 임의의 적합한 수의 측면들을 가지거나 둥글거나 만곡된 측면들을 가질 수 있다. 다른 측면들에서, 베이스(1510)는 원뿔대 또는 절두 피라미드 형상을 가지지 않을 수 있으며 전자석들(1700)에 의해 적절하게 제어될 수 있도록 적절하고 비대칭적인 윤곽과 크기를 갖는 평면 형상을 포함할 수 있다.
상기 엔드 이펙터(1520, 1520D)는 종래의 엔드 이펙터들과 실질적으로 유사할 수 있으며; 그러나, 여기에 설명된 바와 같이 엔드 이펙터는 베이스(1510)에 견고하게 결합된다. 예를 들어, 엔드 이펙터는 단일 기판 홀딩 위치(1520A)를 가진 단일 면/단일 단부 엔드 이펙터(엔드 이펙터(1520) 참조)이거나, 2개의 길이방향으로 이격된 기판 홀딩 위치들(1520A, 1520B)을 가진 양면/이중 단부 엔드 이펙터(엔드 이펙터(1520D) 참조)일 수 있으며, 다수의 기판 홀딩 위치들이 (예를 들어, 측방향으로 이격되도록) 나란히 배치되고 나란한 기판 이송 개구들을 통해 연장되도록 공통 베이스로부터 지지되는 나란한 구성이거나, 다수의 기판 홀딩 위치들이 하나가 다른 하나의 위치에 적층되도록 배치되고 수직으로 배열된 기판 이송 개구들을 통해 연장되도록 공통 베이스로부터 지지되는 적층된 구성일 수 있지만, 다른 측면들에서 엔드 이펙터는 임의의 적합한 구성을 가질 수 있다. 엔드 이펙터(1520, 1520D)는 고온을 견디고, 질량 밀도가 낮으며, 낮은 열팽창을 가지고, 열전도율이 낮고, 가스 방출이 적은 재료 중 하나 이상일 수 있는 재료로 만들어질 수 있다. 엔드 이펙터(1520, 1520D)를 구성할 수 있는 적합한 재료는 알루미나 산화물(Al2O3)이지만, 임의의 적절한 재료가 사용될 수 있다.
일 측면에서, 엔드 이펙터(1520, 1520D)는 엔드 이펙터(1520, 1520D)를, 예를 들어, 레벨 기준 평면(1299)에 대해 적절한 공칭 높이(H2)로 설정하기 위해 실질적으로 강성이고 비관절식(unarticulated)인 지주대(stanchion)(1510S)에 의해 베이스(1510)에 결합된다. 기판 핸들러(1500)는, 여기에서 설명된 바와 같이, 전기역학적 부상 원리를 사용하여 공간 내에서 (적어도 3 자유도로) 이동된다. 도 15a-15c, 16b, 및 16c에 도시된 바와 같은 작동 요소들(예를 들어, 액추에이터들(1700))은 베이스(1510)에서 추력 및 양력 벡터들을 유도하는 원하는 자기장을 생성하는 독립적으로 제어되는 코일들 또는 전자석들(1700A-1700n)(여기에서 코일 세그먼트로도 지칭됨)을 포함한다.
몇몇 측면들에서, 도 10, 10a, 11 및 11a를 참조하면, 다수의 기판 핸들러들은 하나가 다른 하나의 위에 적층되어 배치된 중첩된 기판 핸들러의 엔드 이펙터들(1520)과 함께 단일 유닛으로서 구동 라인들(177-180)을 따라서 선형으로 이동하도록 서로에 대해 중첩될 수 있다. 예를 들어, 도 10과 10a를 참조하면, 중첩된 베이스들(1510FP)(이들은 회전체로서 대칭적이거나, 회전 대칭, 예를 들어 원뿔대이거나, 또는 좌우대칭(bi-symmetrical), 예를 들어, 절두-피라미드일 수 있으며, 또는 도 10a에 도시된 채널 형상의 단면일 수 있음)은, 하나가 다른 하나의 내부에 적층되는 컵들과 유사한 방식으로 베이스들(1510FP)을 적층하기 위해 하나의 베이스(1510FP)가 다른 하나의 베이스(1510FP) 내부에 삽입될 수 있도록 구성된다. 베이스(1510FP)는 적층된 때 적층된 엔드 이펙터들(1520)에 의한 기판들의 동시 픽킹 및 배치를 제공하기 위해 엔드 이펙터들(1520) 사이의 수직 공간이 (예를 들어, 엔드 이펙터들(1520)이 레벨 기준 평면(1299)과 실질적으로 같은 높이일 때) 적층된 기판 홀딩 스테이션들 사이의 수직 공간과 실질적으로 동일하도록 구성될 수 있다. 베이스들(1510FP)의 적층은, 일 측면에서, 전자석들의 어레이(1700)에 의해 생성된 부상력에 따라서, 베이스들(1510FP)(및 각개의 기판 핸들러(1500A, 1500B)) 중 적어도 하나의 독립적인 수직 또는 Z-축 이동을 제공한다. 이 예에서, 최상부 기판 핸들러(1500B)는 최하부 기판 핸들러(1500A)와는 독립적으로 Z-축으로 이동될 수 있다; 그러나, 최상부 기판 핸들러(1500B)가 최하부 기판 핸들러(1500A)로부터 상승된 때, 최하부 기판 핸들러(1500A)도 최상부 기판 핸들러(1500B)와는 독립적으로 Z-축 방향으로 이동될 수 있다. 여기에서, 좌우대칭 베이스들은 서로 맞물리며(interlock) 기판 핸들러(1500A, 1500B)의 회전은 기판 핸들러들(1510FP)의 형상에 의해 연계되어 기판 핸들러들(1500A, 1500B)이 함께 회전한다. 베이스들(1510FP)의 적층 가능한 구성은 하나가 다른 하나의 위에 임의의 적절한 수의 기판 핸들러들의 적층을 제공한다(이 예에서, 2개가 하나가 다른 하나의 위에 적층된 것으로 도시되어 있지만, 다른 측면에서 2개보다 많은 기판 핸들러들이 하나가 다른 하나의 위에 적층될 수 있다).
도 11과 11a를 참조하면, 회전 대칭 베이스들(1510FC)은 하나가 다른 하나의 위에 적층될 수 있으며, 추진 방향으로 이동될 수 있고, 절두-피라미드형 베이스(1510FP)에 관하여 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 Z-축을 따라서 서로에 대해 이동될 수 있다. 그러나, 이 측면에서, 베이스(1510FC)의 회전 대칭 형상은 서로 맞물리지 않고 기판 핸들러들(1500A, 1500B) 중 다른 하나에 대해 기판 핸들러 회전축을 중심으로 한 각각의 기판 핸들러(1500A, 1500B)의 독립적인 회전을 제공한다. 원뿔대형 베이스를 가진 기판 핸들러들(1500A, 1500B)의 독립적인 회전은 기판 핸들러(1500A)의 엔드 이펙터(1520)가 기판(S1)을 픽킹하기 위해 기판 홀딩 스테이션(120BH)과 정렬되는 곳과 같은 단일 기판 홀딩 스테이션으로부터 기판들의 빠른 교체를 실행하며, 여기에서 기판 핸들러(1500B)의 엔드 이펙터(1520)는 기판 홀딩 스테이션(120BH) 내부로 연장되지 않는 위치로 회전된다. 기판 핸들러(1500A)에 의해 기판 홀딩 스테이션(120BH)으로부터 기판(S1)이 제거된 때, 기판 핸들러(1500B)의 엔드 이펙터(1520)는 기판 홀딩 스테이션(120BH)에 기판(S2)을 배치하기 위해 기판 홀딩 스테이션(120BH)과 정렬되는 한편 기판 핸들러(1500A)의 엔드 이펙터(1520)는 기판 홀딩 스테이션(120BH)에 들어가지 않는 위치로 회전되도록 기판 핸들러들의 엔드 이펙터들(1520)의 위치들이 교체될 수 있다. 이해할 수 있는 바와 같이, 기판 핸들러들(1500A, 1500B)은 기판 홀딩 스테이션(120BH)의 높이에 대해 엔드 이펙터들의 적층된 높이를 수용하기 위해 Z-축을 따라서 이동될 수 있다. (하나 이상의 축을 중심으로 한 회전) 대칭 베이스들이 도시되었지만, 다른 측면들에서 하나 이상의 베이스들은 비대칭이거나 임의의 대칭 축이 없을 수 있다.
여기에서 설명된 바와 같이, 선형 추진은 일반적으로 독립적으로 제어되는 전자석들(1700A-1700n)의 2개의 평행한 선형 트랙들(1550)(단일 트랙일 수 있음)에 의해 제공된다. 다수의 전자석들(1700A-1700n)은 공간 내에서 기판 핸들러의 6 자유도(롤, 피치, 요, 및 X, Y, Z 방향들 각각에서의 병진이동) 모두를 제어하기 위해 베이스(1510)의 치수에 따라 서로로부터 이격된다. 예를 들어, 도 15b에 도시된 바와 같이, 전자석들(1700A-1700n)은, 베이스(1510)를 안정적으로 부상시키고 추진시키기 위해 각각의 평행한 선형 트랙(1550)의 (모터 액추에이터(1차)(1701)를 형성하고 베이스(2차)(1510)와 결합하여 모터를 형성하도록 협력하는) 2개 이상의 전자석들(1700A-1700n)이 베이스의 모션의 방향으로 항상 베이스(15100) 아래에 배치되도록, 서로로부터 이격될 수 있다(이해할 수 있는 바와 같이, 도 15a, 15b는 시스템의 대표적인 구성을 개략적으로 도시하고, 베이스(1510)와 전자석들(1700A-1700n) 사이의 상호관계의 예시적인 표현을 일반적으로 보여주기 위해 제공되며, 어떤 식으로든 제한으로서 의도된 것은 아니다). X 축과 Y 축 모두에서 전자석들(1700A-1700n)의 크기, 수 및 간격(예를 들어, 피치)은 전자석들(1700A-1700n)에 대하여 베이스(1510)의 크기와 형상이 변한 것처럼 변할 수 있다. 일 측면에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 전자석들의 어레이(1700)는 또한 트랙들(1550)의 측방향 외측에 배치된 안정화 트랙들(1550S)을 포함할 수 있다. 상기 안정화 트랙들은 트랙들(1550)과 실질적으로 유사할 수 있으며, 베이스(1510)에 작용하는 (예를 들어, 평행한 선형 트랙들(1550)의 전자석들에 의해 생성된 양력과 추진력에 추가하여) 추가적인 양력 및/또는 추진력의 생성을 통해 베이스(1510)의 추가적인 안정화를 제공하도록 구성된다. 결과적으로, 기판 핸들러(1500)는 롤, 피치 및 요 중 하나 이상으로 방향을 변경하면서 트랙들(1550)의 방향(즉, 추진 방향)을 따라서 이동할 수 있다. 자기 유도 원리에 따르면, 전자석들(1700A-1700n)이 "1차"와 유사하고 베이스(1510)는 와전류 효과에 의해 전류가 유도되는 "2차"에 대응된다.
도 17은 도 15a-16c에 관하여 설명되고 도시된 원하는 힘 성분들과 자유도를 제공하기 위해 각각의 전자석(1700A-1700n)의 개별적인 제어를 실행하도록 구성된, 개시된 실시예의 측면들에 따른, 액추에이터 제어 시스템 네트워크(1799)를 보여준다. 일 측면에서, 액추에이터 제어 시스템은 전자석들(1700A-1700n)이 모터 액추에이터 유닛들(총칭하여 모터 액추에이터라고 함)을 형성하도록 구성되며, 각각의 모터 액추에이터 유닛은 모터를 형성하기 위해 협력하는 m개의 전자석들/코일들을 가진다(여기에서, m은 아래에서 더 설명되는 바와 같이 모터 액추에이터 유닛들 중 하나 이상을 형성하는 2개 이상의 전자석들 중 동적으로 선택 가능한 수이다). 따라서, 상기 액추에이터 제어 시스템 네트워크(1799)는 아래에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이 적어도 마스터 제어기(1760)와 분산된 로컬 구동 제어기들(1750A-1750n)을 가지는 클러스터 아키텍처를 가진 확장 가능한 모션 제어 시스템이다. 이 측면에서, 전자석들의 그룹들(1700G1-1700Gn)은 각개의 전자석들의 그룹(1700G1-1700Gn) 내부의 전자석(1700A-1700n)의 전류를 제어하도록 구성된 각개의 로컬 구동 제어기(1750A-1750n)에 결합된다. 상기 로컬 구동 제어기(1750A-1750n)는 공간 내에서 기판 핸들러(1500)의 원하는 모션을 실행하기 위해 각각의 개별 전자석(1700A-1700n)에 대해 원하는 힘(예를 들어, 추력 및 양력)을 규정하도록 구성된 마스터 제어기(1760)에 연결된 네트워크 내의 "슬레이브(slave)"일 수 있다. 여기에서 설명되는 바와 같이, 전자석들(1700A-1700n)은 물리적 전자석들/코일들일 수 있으며, 이들은, 아래에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이 물리적 전자석들/코일들이 고정(예를 들어, 정적)되더라도, 주어진 액추에이터 유닛의 위치가 베이스 추진과 사실상 함께 움직이는 것으로서 간주될 수 있도록, 주어진 모터 액추에이터 유닛의 다른 전자석들/코일들의 "위상(phase)" 정의(definition)와 관련하여 각각의 코일의 각개의 "위상" 정의에 관해서는 동적으로 구성될 수 있다. 이는 기판 핸들러의 모션 제어를 위한 원하는 힘 벡터들의 연속성을 제공한다.
개시된 실시예의 측면들에 따르면, 그리고 도 18과 19를 참조하면, 위치 피드백 센서들(2000)은 챔버(118)의 프레임 상에 분포된다. 상기 센서들(2000)은 구동 평면(1598)을 따라서 베이스(1510)의 위치를 감지하도록 구성되고 제어기(199)가 베이스(1510)의 감지된 위치를 등록하도록 제어기(199)에 통신 가능하게 결합되며, 상기 제어기(199)는 여기에서 설명된 방식으로 감지된 위치에 대응되는 전자석들의 어레이(1700)의 전자석들(1700A-1700n)을 순차적으로 여기시키도록 구성된다.
도 18과 19는 개시된 실시예의 측면들에 따른 센서 제어 시스템 네트워크(1899)를 도시하며, 이는, 예를 들어, 이송 챔버(118)의 프레임에 대해 공간 내의 기판 핸들러(1500)의 위치 피드백을 제공하도록 구성된다. 상기 센서 제어 시스템 네트워크(1899)는 아래에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이 적어도 마스터 제어기(1760)와 분산된 로컬 센서 제어기들(1850A-1850n)을 가지는 클러스터 아키텍처를 가진 확장 가능한 센서 제어 시스템일 수 있다. 이 측면에서, 센서들의 그룹들(1800G1-1800Gn)은 마스터 제어기(1760)(또는 마스터 제어기(1760)와 통신하는 다른 적합한 마스터 제어기)에 연결된 네트워크에서 "슬레이브"로 구성되는 각개의 로컬 센서 제어기들(1850A-1850n)(여기에서 센서 처리 유닛이라고도 함)에 결합된다. 상기 로컬 센서 제어기들(1850A-1850n) 각각은 중앙 처리 유닛(1851) 및 여기에서 설명된 것과 같은 상이한 유형의 센서 기술들을 지원할 수 있는 관련된 하드웨어 인터페이스들(1852)을 포함한다. 상기 로컬 센서 제어기(1850A-1850n)는 EtherCat과 같은 실시간 네트워크 및/또는 이더넷 등과 같은 비-실시간 네트워크에 통합될 수 있다. 상기 센서들(2000)은 기판 핸들러의 추진 경로(예를 들어, 구동 라인들(177-180))를 따라서 분포되어, 예를 들어 이송 챔버(118)의 프레임에 대한 공간 내의 기판 핸들러의 장소/위치를 검출할 수 있다.
도 20은 기판 핸들러(1500) 베이스(1510)에 대해 분산된 센서들(2000A-2000n)을 포함하는 센서 어레이(2001)를 도시하며, 베이스(1510)의 특징적 치수들과 기판 핸들러(1500)의 위치의 연속적인 피드백을 실행하는 센서들(2000A-2000n) 사이의 관계를 보여준다. 도 20에 도시된 바와 같이, 센서들(2000A-2000n)은 미리 결정된 간격(interval) 또는 센서 피치(Ps)로 배치되며, 여기에서 센서 간격(spacing)(Δ)은 인접한 센서들(2000A-2000n) 사이에 제공된다. 각각의 센서(2000A-2000n)는 미리 결정된 감지 범위를 제공할 수 있는 길이(Ls)를 가지며, 베이스(1510)는 길이(Lb)를 가진다. 연속적인 피드백을 제공하기 위한 이러한 특성들 사이의 관계는 다음과 같다:
Ls/2 > Ps-Ls ≥ Ps < (3/2)Ls [2]
여기에서, 베이스(1510)의 길이(Lb)는 다음과 같다:
Lb = nPs + Ls/2 (여기에서, n= 1, 2, 3, ...) [3]
개시된 실시예의 측면들에 따르면, 각각의 센서(2000A-2000n)는 기판 핸들러(1500) 베이스(1510)와 바닥 기준 표면, 예컨대 레벨 기준 평면(1299)(예를 들어, 도 15a 참조) 사이의 길이방향 변위 및/또는 에어 갭(air gap)을 측정할 수 있는 임의의 적합한 장치(들)를 포함한다. 마스터 제어기(1760)는, 어떤 로컬 센서 제어기(1850A-1850n)가 적절한 센서들(1700A-1700n)로부터 피드백을 능동적으로 보고해야 하는지 지시함으로써 기판 핸들러(1500)의 위치를 추적하도록 구성된다. 상기 액추에이터 제어 시스템 네트워크(1799)와 센서 제어 시스템 네트워크(1899)의 조합은 도 15a-16c에 도시된 바와 같이 기판 핸들러(1500)의 6 자유도에 대한 모션 제어 기반구조를 형성한다.
도 39를 참조하여, 상기 액추에이터 제어 시스템 네트워크(1799)와 센서 제어 시스템 네트워크(1899)를 나타내는 클러스터 아키텍처를 가지는 제어 시스템 네트워크(3999)가 설명될 것이다. 도 39에 도시된 예에서, 3개의 구동 라인들(177, 179A, 179B)이 있으며, 3개의 구동 라인들 각각은 각개의 트랙들(1550A-1550F)(선형으로 도시되지만, 아치형일 수 있음)을 형성하는 각개의 전자석들의 어레이를 가진다. 예를 들어, 구동 라인(177)은 전자석들(177ER1-177ERn 및 177EL1-177ELn)을 가지는 트랙들(1550A, 1550B)에 의해 형성된다. 구동 라인(179A)은 전자석들(179AER1-179AERn 및 179AEL1-179AELn)을 가지는 트랙들(1550C 및 1550D)에 의해 형성된다. 구동 라인(179B)은 전자석들(179BER1-179BERn 및 179BEL1-179BELn)을 가지는 트랙들(1550E 및 1550F)에 의해 형성된다. 도 39에 도시된 전기 기계의 구성은 예시적이며 임의의 다른 적절한 구성을 가질 수 있다.
도 39에서, 상기 제어 시스템 네트워크는 마스터 제어기(1760), 클러스터 제어기들(3950A-3950C) 및 로컬 제어기들(1750DL, 1750DLA, 1750DLB, 1850DL, 1850DLA, 1850DLB)를 포함한다. 로컬 제어기(1750DL)는 구동 라인(177)에 대응되고, 로컬 제어기(1750DLA)는 구동 라인(179A)에 대응되며, 로컬 제어기(1750DLB)는 구동 라인(179B)에 대응된다. 로컬 제어기들(1750DL, 1750DLA, 1750DLB) 각각은 분산된 로컬 구동 제어기들(1750A-1750n)과 실질적으로 유사하므로, 각각의 구동 라인(177, 179A, 179B)은 전자석들(1700A-1700n)의 각개의 그룹들(1700G1-1700Gn)을 제어하기 위해 도 17과 관련하여 위에서 설명된 바와 같이 로컬 구동 제어기들(1750A-1750n)의 분산된 배열을 포함한다. 유사하게, 로컬 제어기(1850DL)는 구동 라인(177)에 대응되고, 로컬 제어기(1850DLA)는 구동 라인(179A)에 대응되며, 로컬 제어기(1850DLB)는 구동 라인(179B)에 대응된다. 로컬 제어기(들)(1850DL, 1850DLA, 1850DLB) 각각은 분산된 로컬 센서 제어기(1850A-1850n)와 실질적으로 유사하므로, 각각의 구동 라인(177, 179A, 179B)은 센서들(2000A-2000n)의 각개의 그룹들(1800G1-1800Gn)을 제어하기 위해 도 18과 관련하여 위에서 설명한 바와 같이 로컬 센서 제어기들(1850A-1850n)의 분산된 배열을 포함한다.
일 측면에서, 도 39에 도시된 바와 같이, 로컬 제어기들(1750DL, 1750DLA, 1750DLB, 1850DL, 1850DLA, 1850DLB) 각각은 (예를 들어, 무선 및/또는 유선 연결을 통해) 각개의 클러스터 제어기(3950A-3950C)에 연결된다. 예를 들어, 구동 라인(177)의 로컬 제어기들(1750DL, 1850DL) 각각은 클러스터 제어기(3950B)에 결합되고, 구동 라인(179A)의 로컬 제어기들(1750DLA, 1850DLA) 각각은 클러스터 제어기(3950A)에 결합되며, 구동 라인(179B)의 로컬 제어기들(17550DLB, 17850DLB) 각각은 클러스터 제어기(3950C)에 결합된다. 다른 측면들에서, 로컬 제어기들은 (예를 들어, 무선 또는 유선 연결을 통해) 도 17과 19에 도시된 바와 같이 마스터 제어기(1760)에 직접 연결될 수 있다. 또 다른 측면들에서, 로컬 제어기들은 로컬 제어기들의 중복된 실질적인 안전(failsafe) 제어를 제공하기 위해 (예를 들어, 무선 또는 유선 연결을 통해) 마스터 제어기(1760)와 각개의 클러스터 제어기(3950A-3950C) 모두에 연결될 수 있다.
클러스터 제어기들(3950A-3950C) 각각은 (예를 들어, 무선 또는 유선 연결을 통해) 마스터 제어기(1760)에 연결된다. 마스터 제어기(1760), 클러스터 제어기들(3950A-3950C) 및 로컬 제어기들(1750DL, 1750DLA, 1750DLB, 1850DL, 1850DLA, 1850DLB) 각각은 여기에서 설명된 바와 같이 기판 핸들러들(1500)의 모션 제어를 실행하기 위해 임의의 적절한 프로세서들과 비-일시적 컴퓨터 프로그램 코드를 포함한다. 마스터 제어기(1760)는 제어 시스템 네트워크(3999)의 전체 작동을 감독하고, 클러스터 제어기들(3950A-3950C) 각각은 각개의 로컬 제어기들(1750DL, 1750DLA, 1750DLB, 1850DL, 1850DLA, 1850DLB)의 작동을 감독하며, 각각의 로컬 제어기(1750DL, 1750DLA, 1750DLB, 1850DL, 1850DLA, 1850DLB)는 전자석들을 구동시키고 및/또는 각개의 구동 라인들(177, 179A, 179B)에 대응되는 (기판 핸들러(1500)의) 위치 피드백을 제공하는 데 사용된다.
클러스터 아키텍처는 네트워크 토폴로지(network topology) 내에서 중앙 제어 네트워크의 기능과 필요한 경우 분산 제어 네트워크의 기능을 제공한다. 여기에서 개시된 아키텍처는 클러스터들이 네트워크 내에서 필요한 곳에 분산될 수 있고 각각의 클러스터 제어기(3950A-3950C)가 관리하는 클러스터 내에서 고도로 중앙 집중화된 제어를 제공할 수 있기 때문에 유리하다. 고도로 중앙 집중화된 제어와 관련된 네트워크 트래픽(traffic)은 일반적으로 각각의 클러스터 내에서 제한되며, 로컬 제어기들(1750DL, 1750DLA, 1750DLB, 1850DL, 1850DLA, 1850DLB)은 이들이 제어하는 전자석들 또는 센서들 가까이에 위치하여 전원 및 신호 케이블과 관련된 문제점들을 감소시킬 수 있다. 또한, 클러스터 아키텍처는 필요한 경우 마스터 제어기(1760)에 의한 로컬 제어기들(1750DL, 1750DLA, 1750DLB, 1850DL, 1850DLA, 1850DLB)의 직접 제어를 허용한다. 더욱이, 극심한 네트워크 트래픽은 일반적으로 클러스터 내에 제한되고, 클러스터들은 높은 수준의 제어가 가능하기 때문에, 아키텍처는 많은 수의 클러스터들을 수용할 수 있다. 따라서, 아키텍처는 높은 수준의 확장성을 제공하고 제어기들의 효율적인 분포를 제공한다. 클러스터 제어 아키텍처가 위에서 설명되었지만, 클러스터 아키텍처는 단지 적절한 제어 아키텍처의 예일 뿐이며, 임의의 적절한 제어 아키텍처가 사용될 수 있음에 유의해야 한다.
개시된 실시예의 다른 측면에서, 도 39에 도시된 로컬 제어기들(1750DL, 1750DLA, 1750DLB, 1850DL, 1850DLA, 1850DLB)은 마스터 제어기(1760)에 직접 연결될 수 있다. 이 측면에서, 마스터 제어기 소프트웨어는 웨이퍼 핸들러 모션의 실시간 제어의 몇몇의 측면들을 책임지며(예를 들어, 마스터 제어기는 이 측면들을 제어하도록 구성되며), 로컬 제어기들은 제어 아키텍처의 모든 낮은 수준의 피드백과 작동 측면들을 책임진다(예를 들어, 이 피드백과 작동 측면들을 위해 구성된다).
여전히 도 39 및 도 15a-16c를 함께 참조하면, 개시된 실시예의 측면들에 따르면, 마스터 제어기(1760)의 프로세서(3901)는, 그 위에 페이로드(예를 들어, 기판(들)(S))를 가진 그리고 페이로드가 없는 베이스(1510)의 동적 모델(3910)로 프로그래밍된다(예를 들어, 동적 모델은 프로세서(3901)에 의해 액세스 가능한 임의의 적절한 메모리(3902) 내에 저장된다). 프로세서(3901)는 또한 기판(S)과 엔드 이펙터(1520) 사이의 마찰력(μ)의 동적 모델(3911)로 프로그래밍된다. 베이스(1510)에 대한 기계 전자장치들의 폼 팩터(form factor)(3912)(예를 들어, 전자석들의 수, 전자석들 사이의 간격, 구동 라인들의 수 및 이들의 각개의 방향들, 추진 대 상승 관계, 등)도 메모리(3902) 내에 저장되고 프로세서(3901)에 의해 액세스 가능하다.
마스터 제어기(1760)는 초기 기판 핸들러 포즈(pose)로부터 최종 기판 핸들러 포즈까지 베이스(1510)의 운동학적 모션을 결정하도록 프로그래밍되거나 구성된다. 마스터 제어기(1760)는 또한 결정된 운동학적 모션과 관련된 자세(attitude)/요 제어(3개의 자유도 - 피치, 롤, 요)의 운동학을 결정하도록 프로그래밍되거나 구성된다. 일 측면에서, 운동학적 모션 및 자세/요의 운동학은, 예를 들어, (예를 들어, 기판이 언제 어디에서 이송되어야 하는지와 어떤 공정이 기판에 수행되어야 하는지에 대해) 미리 결정된 기판 처리 레시피(recipe)와 조합하여 동적 모델(3910), 동적 모델(3911) 및 폼 팩터(3912) 중 하나 이상을 사용하여 결정된다.
여기에서 설명된 전기 기계들과 같은 기계를 제어하기 위한 한 가지 방법은 (X 및/또는 Y 축을 따른) 추진, (Z 축을 따른) 상승, 롤, 피치, 요 각각에 대한 궤적을 계산하는 것이다. 이러한 궤적들은 PVT 프레임으로 지칭되는 프레임으로 그룹화된 일련의 위치, 속도 및 시간 값에 의해 편리하게 정의될 수 있다.
도 40a는 예시적인 PVT 프레임(4005)을 보여준다. PVT 프레임(4005)은 (시작 위치(X,Y,Z), 종료 위치(X,Y,Z), 및 자세(롤, 피치, 요)를 포함할 수 있는) 위치 데이터(4010), 속도 데이터(4015), 및 시간 데이터(4020)를 포함한다. 일 측면에서, 데이터는 하나 이상의 바이트(byte)로 함께 그룹화된 이진 포맷이다. 다른 측면에서, 위치 데이터(4010), 속도 데이터(4015) 및 시간 데이터(4020) 각각은 4 바이트를 점유한다(다른 측면들에서, 위치 데이터(4010), 속도 데이터(4015) 및 시간 데이터(4020) 각각은 4바이트보다 많거나 적은 바이트를 점유한다). PVT 프레임(4005)은 헤더 정보(header information)(4025) 및 후행(trailing) 정보(4030)를 선택적으로 포함할 수 있으며, 이들 둘 다 식별, 동등성(parity), 오류 정정, 또는 다른 유형의 데이터를 포함할 수 있다. PVT 프레임(4005)은 헤더, 위치, 속도, 시간, 및 후행 데이터 사이에서 다양한 길이 또는 양의 추가 데이터를 포함할 수 있다. PVT 프레임(4005)은 임의의 특정 길이로 제한되지 않음에 유의해야 한다. 다른 측면들에서, PVT 프레임은 PT 프레임 또는 P 프레임만으로 축소된다. 마스터 제어기(1760)로부터 클러스터/로컬 제어기들(1750DL, 1750DLA, 1750DLB, 1850DL, 1850DLA, 1850DLB)로의 통신은 원하는 모션과 주변적으로 관련된 상이한 값들의 세트들을 포함할 수 있으며, 예를 들어, 이러한 값들은 주파수, 위상 오프셋, 제어 중인 전자석들/코일의 전류 값들 및/또는 전압 값들일 수 있다. 마스터 제어기(1760)는 원하는 알고리즘 변환을 구현하고, (클러스터 및 로컬 제어기들의 계층 구조를 통해 모든 코일에 대해 효과적으로) 이러한 양들을 모션 네트워크를 통해 계산하고 스트리밍한다.
개시된 실시예의 측면들의 특징은 베이스(1510)가 원하는 궤적을 따르도록 미리 결정된 전자석들(1700A-1700n)에 의해 가해질 이론적인 양력과 추진력을 계산하기 위해 제어된 전기 기계의 동적 모델(3910, 3911)에 대한 입력으로서 이러한 일련의 값을 사용하는 것이다. 또한, 개시된 실시예의 측면들의 특징은 로컬 제어기들(1750DL, 1750DLA, 1750DLB, 1850DL, 1850DLA, 1850DLB)에 의해 이들의 제어하에 있는 각각의 전자석에 대해 사용되는 피드백 제어 신호를 스케일링하기 위해 동적 모델(3910, 3911)의 요소를 사용하는 것이다.
양력, 추진력 및 스케일링(scaling) 항들은 개별 구동 라인들(177, 179A, 179B) 사이의 비선형성(non linearities) 및 동적 교차 결합을 유리하게 설명할 수 있습니다. 양력, 추진력은 여기에서 피드포워드 항(feedforward term)으로 지칭될 수 있고 스케일링 항은 이득 항(gain term)으로 지칭될 수 있다.
도 39에 도시된 전기 기계(1599)(도 15a-16c도 참조)를 예로서 사용하면, 마스터 제어기(1760)는 명령된 위치, 속도 및 가속도 측면에서 기판 핸들러(1500)가 주행할 각각의 구동 라인(177, 179A, 179B)에 대한 궤적을 생성할 수 있다. 베이스(1510) 및/또는 마찰력(μ) 중 하나 이상의 역 운동학적 모델(inverse kinematic model)을 사용하여, 마스터 제어기(1760)는 대응되는 피드포워드 및 이득 항들을 생성하기 위해 궤적 정보를 활용할 수 있다. 이러한 항들은 PVT-FG 프레임으로 지칭되는 각각의 구동 라인(177, 179A, 179B)에 특유한 프레임들에서의 궤적 정보와 함께 그룹화될 수 있다. 도 40b는 예시적인 PVT-FG 프레임(4095)을 도시한다. PVT-FG 프레임(4095)은 PVT 프레임(4005)과 유사한 선택적 헤더(4025), 위치 데이터(4010), 속도 데이터(4015), 시간 데이터(4020), 및 선택적 후행 정보(4030)를 포함한다. 또한, PVT--FG 프레임(4095)은 적어도 하나의 피드포워드 항(4050) 및 적어도 하나의 이득 항(4060)을 포함한다. 데이터는 하나 이상의 바이트로 함께 그룹화된 이진 포맷일 수 있다. PVT-FG 프레임(4095)의 일 측면에서, 위치 데이터(4010), 속도 데이터(4015), 시간 데이터(4020), 피드포워드 항(4050), 및 이득 항(460)은 각각 4바이트를 점유한다(다른 측면들에서, 이들은 각각 4바이트보다 많거나 적은 바이트를 점유할 수 있다). PVT 프레임(4005)과 유사하게, PVT-FG 프레임(4095)은 다양한 항들 사이에 분포된 다양한 길이 또는 양의 다른 데이터를 포함할 수 있다.
PVT-FG 프레임들(또는 다른 측면들에서 PVT 프레임들)은 제어 시스템 네트워크(3999) 전체에 걸쳐 분포될 수 있다. 클러스터 제어기들(3950A-3950C)은 데이터를 수신하고, 순간 위치, 속도, 피드포워드 항 및 이득 값을 얻기 위해 2개의 연속된 프레임들 사이를 보간(interpolate)할 수 있으며, 기판 핸들러(1500)의 제어를 실행하기 위해 이 정보를 활용할 수 있다. 예를 들어, 각각의 클러스터 제어기(3950A-3950C)는, 기판 핸들러(1500)와 그 베이스(1510)의 레벨링(levelling), 추진, 및 3자유도 자세 제어(예를 들어, 롤, 피치, 요) 중 하나 이상을 실행하기 위해, 마스터 제어기(1760)로부터 PVT-FG 프레임들(또는 몇몇 측면들에서 PVT 프레임들) 또는 기타 적절한 정보/명령들을 채용하여 추진력(Fx)(X축을 따른 추진력), 추진력(Fy)(Y축을 따른 추진력), 및 (Z축을 따른) 양력(Fz)을 생성한다. 몇몇 측면들에서, 기계 전자 장치들의 폼 팩터(3912)는, 마스터 제어기(1760) 내에 프로그래밍되는 것보다 또는 이에 더하여, 클러스터 제어기(3950A-3950C) 레벨에서 프로그래밍될 수 있으며, 여기에서 폼 팩터는 상승 대 추진(lift to propulsion) 관계(들)를 설정하는 데 사용되고, 위에서 언급된 양력과 추진력을 생성하기 위해 마스터 제어기(1760)에 의해 제공된 데이터와 함께 사용된다. 다른 측면들에서, 클러스터 제어기들(3950A-3950C)과 로컬 제어기들(1750DL, 1750DLA, 1750DLB, 1850DL, 1850DLA, 1850DLB)은 마스터 제어기(1760)로부터 대응되는 데이터를 수신할 수 있고, 전자석들(1700A-1700n)을 제어하기 위해 그리고 구동 라인들(177, 179A, 179B) 중 하나 이상을 따른 기판 핸들러(1500)의 이동을 제어하기 위해 데이터를 활용할 수 있다.
클러스터 제어기들(3950A-3950C)(또는 대안으로서 로컬 제어기들(1750DL, 1750DLA, 1750DLB, 1850DL, 1850DLA, 1850DLB))은 전자석(1700A-1700n) 변조(modulation)를 명령하며, 이 명령들은 각개의 로컬 제어기들(1750DL, 1750DLA, 1750DLB, 1850DL, 1850DLA, 1850DLB)로 전송되고 이들에 의해 수신되어 여기에서 더 상세하게 설명된 동적 위상 할당 및 가상의 다중 위상(multiphase) 모터 액추에이터 유닛들의 생성 중 하나 이상을 실행한다.
도 21은 기판(S)을 운반하는 동안 증가된 기판 핸들러 처리량과 관련하여 개시된 실시예의 측면들에 따른 기판 핸들러(1500)의 예시적인 제어된 모션(들)을 도시한다. 여기에서, 제어기(199)는 전자석들의 어레이(1700)에 의해 생성된 부상력들(예를 들어, FZT, FZL)을 제어함으로써 베이스(1510) 전체에 걸쳐 차동 부상력들(differential levitation forces)(도 21에 도시됨)을 부여하며, 이는 구동 평면(1598)에 대한 베이스(1510)의 제어된 기울기(예를 들어, e+ 또는 e-)를 실행하고, 피치(도 15b, 21 및 27에 도시됨)와 롤(도 15a에 도시됨) 중 적어도 하나로 미리 결정된 리액션 플래튼 자세를 제어한다.
일 측면에서, 제어기(199)는 (가상으로 이동하는) 모터 액추에이터 유닛들의 전자석들의 어레이(1700)에 의해 생성된 부상력들(예를 들어, FZT, FZL)을 제어함으로써 구동 평면(1598)에 대한 베이스(1510)의 미리 결정된 바이어스 자세(bias attitude)(BA+ 또는 BA-)를 실행하며, 이는 베이스 페이로드 안착 표면(예를 들어, 엔드 이펙터(1520)의 기판 안착 표면(1520SS)(도 23, 25a, 25b) 또는 카트(1500C)의 기판 지지체들(1431-1433)에 의해 형성된 안착 표면)으로부터 베이스 안착 표면에 의해 지지된 기판(S)에, 구동 평면(1598)을 따른 리액션 플래튼의 가속으로 인해 발생되는 페이로드 관성력에 대항하는 방향으로, 바이어스 반력(bias reaction force)(F2)(도 23)을 부여한다. 제어기(199)는 적어도 센서(2000)에 의해 감지된 베이스(1510)의 위치의 변화로부터 구동 평면(1598)을 따른 베이스(1510)(및 그 기판 핸들러)의 가속도를 결정하고, 결정된 가속도에 응답하여, 베이스(1510)의 가속으로 인해 발생하는 페이로드 관성력에 대항하는 미리 결정된 바이어스 자세를 제공하기 위해 베이스(1510)의 바이어스 자세를 제어한다. 다른 측면들에서, 제어기(199)는 바이어스 자세 제어를 위해 명령된 궤적으로부터 미리 정의된 가속도를 적용할 수 있다. 여기에서, 제어기(199)는, 기판(S)과 베이스(1510) 사이의 시트(seat)를 따라서 베이스(1510)에 대해, 베이스(1510)에 대하여(예를 들어, 그 엔드 이펙터(1520) 또는 그 기판 지지체들(1431-1433) 상에) 안착된 기판(S)을 변위시키는 경향이 있는 관성력들에 대항하여 베이스(1510)를 바이어스시키기 위해 바이어스 자세(BA+ 또는 BA-)를 설정하도록, 전자석들의 어레이(1700)의 가상으로 움직이는 모터 액추에이터 유닛들의 전자석들(1700A-1700n)의 여기를 제어한다(예를 들어, 도 23, 25a, 25b 참조).
페이로드 관성력에 대항하는 예로서, 도 21의 좌측에서 시작하여, 기판 핸들러(1500)(이는 여기에서 설명된 임의의 기판 핸들러일 수 있음)는 도 21의 방향(2122)으로의 모션의 시작 지점에 도시되어 있다. 기판 핸들러가 이동하기 시작함에 따라, 기판 핸들러(1500)가 증가된 피치 각도(e+)(예를 들어, 엔드 이펙터(1520)가 예를 들어 시계 방향으로 기울어짐)로 모션 방향으로 가속되도록 하기 위해, 제어 시스템(예를 들어, 제어기(199)의 부분일 수 있는 액추에이터 제어 시스템 네트워크(1799)와 센서 제어 시스템 네트워크(1899))에 의해 추진력 벡터들(FP)과 양력 벡터들(FZ)의 세트가 생성된다. 증가된 피치 각도(e+)를 실현하기 위해, 양력 벡터들(FZ)은 후행(trailing) 양력 벡터(FZT)의 크기가 선행(leading) 양력 벡터(FZL)의 크기보다 크도록 생성된다(여기에서, 선행 및 후행은 모션 방향을 기준으로 한다). 기판 핸들러가 모션의 끝을 향해 대략 중간 지점에 도달한 때(예를 들어, 기판 핸들러(1500)의 가속도가 실질적으로 0인 경우), 피치 각도(e+)는 그 크기가 감소되어 엔드 이펙터(1520)의 기울어진 방향이 시계 방향으로부터 0으로 반전된다(예를 들어, 레벨 기준 평면(1299)과 실질적으로 평행하며 - 후행 양력 벡터(FZT)와 선행 양력 벡터(FZL)가 실질적으로 동일하다). 궤적 내의 이 지점에서, 기판 핸들러(1500) 모션은 피치 각도(e-)가 감소되어 엔드 이펙터(1520)가 반시계 방향으로 기울어지는 감속 단계를 시작한다. 감소된 피치 각도(e-)를 실현하기 위해, 양력 벡터들(FZ)은 후행 양력 벡터(FZT)의 크기가 선행 양력 벡터(FZL)의 크기보다 작도록 생성된다. 기판 핸들러(1500)가 최종 목적지에 도달함에 따라, 엔드 이펙터(1520)의 기울어진 방향이 모션의 시작에서와 같이 레벨 기준 평면(1299)과 실질적으로 평행하도록 피치 각도(e-)가 0으로 증가된다.
이해될 수 있는 바와 같이, 한편, 엔드 이펙터의 피치는 실질적으로 직선/선형 경로를 따라서(예를 들어 구동 라인(177-180)을 따라서) 이동하는 동안 실질적으로 엔드 이펙터에 대한 기판(S)의 미끄러짐이 없는 기판 핸들러(1500)의 가속 및 감속을 고려하여 증가 또는 감소되며, 다른 측면들에서, 기판 핸들러(1500)의 롤(r) 및/또는 피치(e)는 (예를 들어, 선형 모션과 관련하여 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 축들(777, 1277, 1377) 중 하나 이상을 중심으로 하는) 기판 핸들러(1500)의 더 높은 회전 가속도를 제공하기 위해 증가되거나 감소될 수 있다(도 21a 참조 - 이는 양력 벡터(FZleft)가 양력 벡터(FZright)보다 큰 경우에 도 15a에 도시된 바와 같이 롤 제어에 의한 엔드 이펙터의 회전 방향에서의 롤링을 도시함).
도 21에 도시된 모션 제어는 엔드 이펙터 모션 전체에 걸쳐 엔드 이펙터가 웨이퍼 이송 평면과 평행한 종래의 기판 이송과 비교할 때 실질적으로 더 빠른 기판 모션 이송을 실행한다(예를 들어, 실질적으로 엔드 이펙터에 대한 기판의 미끄러짐 없이 더 높은 가속도를 제공한다). 일 예로서, 도 21의 피치 각도(e)가 (종래의 기판 이송과 같이) 전체 모션 중에 0으로 설정된 경우에는 최대 허용 추진 가속도는 기판(S)과 엔드 이펙터(1520)의 접촉 표면 사이의 정지 마찰 계수(μ)로 제한된다. 이는 도 22에 도시되어 있으며, 이는 기판(S)이 엔드 이펙터와 접촉하는 후면에 의해 홀딩되는 종래의 기판 이송의 전형적인 사용 사례를 구성한다. 도 22에서 볼 수 있는 바와 같이, 웨이퍼 미끄러짐이 일어나기 전에 기판(S)에 가해지는 최대 가속도는 μg이다. 여기에서 "g"는 중력 가속도(약 9.8m/S2), μ는 마찰 계수, M은 기판의 질량, W는 기판의 무게, N은 수직력(normal force)이다.
도 23은 기판 핸들러(1500)가 X 방향으로 가속되는 동안 (질량 m을 가진) 기판(S)이 피치 각도(e)로 (질량 M을 가지는) 기판 핸들러(1500)에 의해 운반되는 경우를 도시한다. 도 23의 시력선도(force diagram)는 기판(S) 및 기판 핸들러(1500)의 모션의 역학을 도시한다. 도 23에서, 기판 핸들러(1500)는 가속도(a)로 추진 방향(X)을 따라 가속된다. 결과적으로, 기판 핸들러에서의 힘은 변수(Fl)로 표시된다. X 방향을 따른 가속도(a)는 기판의 무게(W)가 추가된 때 웨이퍼 합력(resultant wafer force)(F2)을 산출하는 방식으로 기판(S)에 대한 (수직) 반력(N)에 영향을 미친다. 기판 핸들러(1500)의 엔드 이펙터(1520)에 대해 기판(S)이 실질적으로 미끄러지지 않는 방식으로 각도(e)와 가속도(a)를 관련시키는 것이 가능하다. 웨이퍼 미끄러짐을 실질적으로 방지하기 위해, 명확성을 위해 두 가지 상황이 고려될 수 있다. 먼저, 기판과 엔드 이펙터(1520) 사이에 마찰이 없다고 가정한다. 도 24는 마찰(μ)이 없을 때 엔드 이펙터(1520) 상의 기판(S)의 자유체도(free body diagram)를 도시한다. 도 24에서 볼 수 있는 바와 같이, 마찰(μ)이 없음에도 불구하고, 가속도(a)는 기판 질량(m)이 X 방향을 따라서 이동하도록 피치 각도(e)의 면에서 결정될 수 있다. 이 관계는 아래의 방정식 [4]로 표현된다:
a = g tan e [4]
여기에서 g는 중력 가속도(9.8m/s2)이다. 도 24a는 피치 각도(e)의 면에서 웨이퍼 미끄러짐 영역들을 도시한다. 피치 각도(e)가 실질적으로 0인 경우, 기판(S)은 마찰(μ)이 없으면 엔드 이펙터(1520)에 대해 미끄러질 것이라는 점에 유의한다. 도 24a에 도시된 곡선은 기판(S)이 미끄러짐 없이 X 방향을 따라 가속도 "a"로 이동하도록 유지하기 위한 원하는 피치 각도 "e"를 나타낸다. 대안으로서, 도 24a의 동일한 곡선은 기판(S)이 피치 각도 "e"로 X 방향을 따라서 이동하는 동안 미끄러지는 것을 방지하기 위해 요구되는 기판 핸들러(1500)의 가속도 "a"로 해석될 수 있다. 도 24a에 예시된 곡선으로부터 벗어나는 것은 기판(S)이 가속도 값에 따라 엔드 이펙터(1520)에 대해 "아래로(downhill)" 또는 "위로(uphill)"(여기에서 아래로 및 위로라는 용어들은 피치와 관련하여 편의상 사용됨)으로 미끄러지게 할 것이다.
도 25a와 25b는 가속도(a)와 피치 각도(e) 사이의 관계에 대한 0이 아닌 정지 마찰 계수(μ)의 효과를 보여준다. 예를 들어, 도 25a는 엔드 이펙터(1520)에 대한 기판(S)의 미끄러짐이 일어나기 전의 최소 추진 가속도를 도시한다. 이 경우, 마찰력 방향은 웨이퍼 질량(m)이 (다시 피치의 방향에 대해) "아래로" 미끄러지는 것을 실질적으로 방지하기 위해 "위로" 향한다. 여기에서 웨이퍼 미끄러짐을 방지하기 위한 "가장 느린" 예상 가속도는 다음과 같이 계산된다:
amin = [-μ + tan e]/[l + μ tan e] [5]
도 25b는 엔드 이펙터(1520)에 대한 기판(S)의 미끄러짐 전에 최대(예를 들어, 가장 빠른) 예상 추진 가속도(a)에 대한 경우를 도시한다. 이 경우, 마찰력 방향은 웨이퍼 질량(m)이 (다시 피치의 방향에 대해) "위로" 미끄러지는 것을 실질적으로 방지하기 위해 "아래로" 향한다. 여기에서 "가장 빠른" 예상 가속도는 다음과 같이 계산된다:
amax = [μ + tan e]/ [1 - μ tan e] [6]
결과적으로, 0이 아닌 정지 마찰 계수(μ)가 존재할 때 추진 가속도(a)는 주어진 피치 각도에 대해 기판(S) 미끄러짐을 방지하기 위해 아래의 한계 내에 있어야 한다.
amin < a < amax [7]
도 26은 고온 애플리케이션에서 사용되는 기판 핸들러에 대한 일반적인 값인 대략 0.1의 정지 마찰 계수(μ)에 대한 가속도(a)와 피치 각도(e) 사이의 종속성의 예를 제공한다. 도 24a의 곡선은 μ가 대략 0인 경우에 도 26에서 반복된다. 상부와 하부 곡선들(μ는 대략 0.1임) 사이의 영역은 미끄러짐 방지 영역(non-slippage region)(예를 들어, 엔드 이펙터에 대한 기판 미끄러짐이 실질적으로 발생하지 않는, 주어진 피치 각도에 대한 가속도 영역)을 나타낸다. 이 영역 외부의 영역들은 기판 핸들러 기울기(즉, 피치 각도(e))에 대해 위쪽 또는 아래쪽 방향의 웨이퍼 미끄러짐을 가질 수 있다. 도 26의 예에서, 실질적으로 0의 피치 각도를 가진 최대 가속도는 약 0.1g이며, 이는 종래의 기판 핸들러가 전형적인 고온 애플리케이션에 제공할 수 있는 가장 빠른 가속도이다. 피치 각도(e)가 대략 16도로 설정된 경우에, (종래의 기판 핸들러에서와 같이) 동일한 엔드 이펙터 재료를 사용하여 기판을 최대 0.4g의 가속도로 이송할 수 있으며, 이는 종래의 기판 핸들러들과 비교하여 실질적인 처리량 향상을 구성한다. 피치 각도(e)는 도 21에 도시된 바와 같이 처리량을 최대화하기 위해 미리 결정된 가속도에 따라 설정될 수 있다.
도 27은 처리 모듈(120)과 같은 기판 스테이션에 대한 기판 핸들러(1500)의 레벨링(leveling)과 관련하여 롤, 피치, 및 요에서 기판 핸들러(1500) 배향의 능동적 제어를 도시한다. 기계적 편향은 처리 모듈(120) 공정 시간의 최적화의 필요성으로 인해 높이(H3)가 점점 작아지는 처리 모듈 개구들(2780)을 출입하는 데 어려움을 준다. 종래의 기판 이송은 일반적으로 중량을 추가하고 강성을 감소시키는 베어링을 가진 관절식 링크들의 존재로 인해 기계적 편향의 내재적인 가능성으로 인해 어려움을 겪으며, 웨이퍼가 처리 모듈 개구(2780)을 통과할 때 엔드 이펙터 배향을 보상하는 것은 현실성이 없을 수 있다는 것을 유의한다. 이러한 경우에, 더 제한적인 기계적 편향 제약 조건을 준수하는 것이 점점 더 어려워지고 있다. 개시된 실시예의 측면들은 레벨 기준 평면에 대해 공간 내에서 기판 핸들러 배향을 제어함으로써(예를 들어, 여기에서 설명된 바와 같이 롤, 피치 및 요 각도들을 조절함으로써) 임의의 기계적 편향을 동적으로 보상하는 기계적 편향에 대한 해법을 제공하며, 이에 의해 실질적으로 기판(S)과 개구(2780) 사이의 접촉 없이 그리고 실질적으로 엔드 이펙터(1520)와 개구(2780) 사이의 접촉 없이 기판이 처리 모듈 개구(2780)를 통과하도록 한다.
도 15a-16c는 로컬 구동 제어기(들)(1750A-1750n) 및 로컬 센서 제어기(들)(1850A-1850n)에 의한, 피치 각도에 더하여 기판 핸들러(1500)의 롤 및 요 각도들의 제어된 조절을 도시한다. 도 27도 함께 참조하면, (예를 들어, 여기에서 기재된 바와 같이 베이스(1510)에 작용하는 적어도 양력 벡터들을 차동적으로 변화시킴으로써) 롤, 요, 및 피치 각도들 각각의 제어된 조절은 처리 모듈(120)과 같은 임의의 적합한 기판 홀딩 스테이션에서 기판 핸들러(1500) 위치의 레벨링을 실현하여 기판(S)(및 기판(S)이 지지되는 엔드 이펙터(1520))의 평면(2770)은 기판 홀딩 스테이션(120)의 기판 지지 표면(1760)에 의해 형성된 평면(1771)과 실질적으로 동일하도록 한다. 몇몇 측면들에서, 롤, 요, 및 피치 각도들은 서로 독립적으로 조절된다. 또한, 기판 핸들러(1500) 배향 각도들(예를 들어, 롤, 피치 및 요)의 제어된 조절은, 예를 들어, 기판 로딩 및 기판 핸들러(1500) 구조물의 무게로 인한 엔드 이펙터(1520)의 기계적 편향의 보상을 제공한다.
도 8-11, 28 및 29를 참조하면, 위에서 설명된 바와 같이, 몇몇 측면들에서, 다수의 구동 라인들(177, 178)은 이송 챔버(118)의 길이 방향을 따라서 하나의 기판 핸들러(1500)가 다른 기판 핸들러의 옆으로 지나가도록 이송 챔버(118)의 길이를 따라서 길이방향으로 연장된다. 도 28은 기판 핸들러들(1500A)는 인바운드 트랙(1550A)을 따라서 이동하고 기판 핸들러(1500B)는 아웃바운드 트랙(1550B)을 따라서 이동하면서 서로 지나치는 2개의 기판 핸들러들(1500A, 1500B)의 통과를 도시한다. 여기에서, 기판 핸들러들(1500A, 1500B) 각각은, 엔드 이펙터(1520)(및 그 위에 홀딩된 기판(S))의 평면(2770)이 레벨 기준 평면(1299)과 실질적으로 평행하도록(즉, 레벨링되도록), 롤, 피치, 및 요 각도들을 가진다. 여기에서, 엔드 이펙터들(1520)이 수평인 상태에서, 이송 챔버(118)는 측방향 폭(W1)을 가진다. 그러나, 개시된 실시예의 측면들에 따르면, 이송 챔버(118)의 폭은 기판 핸들러들(1500A, 1500B)이 이송 챔버(118)의 길이를 따라 서로 지나갈 때 이들의 롤, 피치, 및 요 중 하나 이상을 조절함으로써 측방향 폭(W1)으로부터 측방향 폭(W2)으로 최소화되거나 감소될 수 있다. 예를 들어, 도 29에 도시된 바와 같이, 각각의 기판 핸들러(1500A, 1500B)의 롤 각도는 기판 핸들러들(1500A, 1500B)어 서로 지나칠 때 기판 핸들러들(1500A, 1500B) 사이의 접촉을 피하기 위해 그렇지 않으면 두 기판 핸들러들(1500A, 1500B)이 동일한 공간을 점유하게 되는 기간 동안 레벨 기준 평면(1299)에 대해 미리 결정된 각도(β)로 조절될 수 있다. 미리 결정된 롤 각도(β)는 (예를 들어, 기판(S)이 엔드 이펙터에 대해 미끄러지지 않도록) 엔드 이펙터 구성에 의존할 수 있다. 이해될 수 있는 바로서, 웨이퍼 핸들링 자동화를 수용하는 이송 챔버(118)의 풋프린트(footprint)를 감소시키기 위해 각각의 기판 핸들러(1500)의 롤, 피치 및/또는 요 각도들을 제어하는 것이 유리하며, 여기에서 감소된 풋프린트는 적어도 제조 시설 바닥 상의 툴 밀도를 증가시키고 이송 챔버의 펌프 다운(pump down) 시간을 감소시키며, 이는 처리량을 증가시킬 수 있다.
이제, 도 17과 30을 참조하면, 전자석들의 어레이(1700)의 예시적인 제어가 설명될 것이며, 여기에서 동적 위상 할당(dynamic phase allocation)이 채용된다. 여기에서 설명된 바와 같이, 제어기(199)(이는 일 측면에서 여기에서 설명된 클러스터 또는 마스터 제어기임 - 도 39 참조)는 전자석들 어레이(1700)와 교류 전원(1585)(전원은 임의의 적합한 유형일 수 있으며, 제어기 구동 회로가 직류를 원하는 만큼 많은 교류 전력 위상들을 위해 원하는 주파수/위상으로 변조시키는 경우에 직류일 수 있음)에 작동 가능하게 결합되며, 기판 핸들러(1500)의 베이스(1510)가 전자석들(1700A-1700n)(예컨대, 각개의 구동 라인(177-180)의 전자석들)의 공통 세트에 의해 자세 제어 및 요 제어 중 적어도 하나로 부상 및 추진되도록 다중 위상의(multiphase)의 교류로 전자석들(1700A-1700n)을 순차적으로 여기시키도록 구성된다. 위에서 언급한 바와 같이, 제어기(199)는 센서(2000)에 의해 감지된 베이스(1510)의 위치에 대응되는 모터 액추에이터 유닛들(1701)을 형성하는 다중 위상 교류 여기에서 협력하는 전자석들(1700A-1700n)을 순차적으로 여기시키도록 구성된다. 각각의 모터 액추에이터 유닛(1701)의 전자석들(1700A-1700n)의 개수(n)(이 예에서 3 이상의 정수, 그러나 다른 측면들에서는 2 이상일 수 있음) 뿐만 아니라 각각의 모터 액추에이터 유닛(1701)의 각개의 n개의 전자석들(1700A-1700n)의 (정적(static)) 위치는 모터 액추에이터의 작동 전체에 걸쳐 임의의 주어진 시간에 베이스(1510)의 상승 및 추진(2차)을 실행함에 있어서 제어기(199)에 의해 동적으로 선택 가능하다. 전자석들(1700A-1700n) 각각은, 위상당 단일의 공통 주파수를 가지는 공통 다중 위상 교류에 의한 여기로부터, 적어도 베이스(1510)가 부상된 상태에서 자세 및 요 중 적어도 하나를 포함하는 최대 6의 독립적인 자유도로 베이스(1510)를 제어하기 위해 베이스(1510)에 대하여 개별적으로 제어 가능한 부상력과 추진력 둘 다를 생성한다. 각각의 위상(여기에서 각개의 위상들 A, B, C)의 위상당 공통 단일 주파수는, 모터 작동 유닛(1701)에 의해 생성된 부상력과 추진력이 최대 6의 독립적인 자유도 각각으로 베이스(1510)의 실질적으로 독립적인 제어를 가능하게 하도록, 상이한 원하는 여기 주파수들로부터 선택적으로 가변될 수 있다. 일 측면에서, 제어기(199)는, 적어도 하나의 구동 라인(177-180)을 따라서 챔버(118)의 프레임에 대해 제1 미리 결정된 위치(P1)(도 1b 참조)로부터 챔버(118)의 프레임에 대해 제2의 상이한 미리 결정된 위치(P2)(도 1b 참조)로 전자석들의 어레이(1700)에 대해 이동하도록 적어도 부상되고 추진된 베이스(1510)의 자세를 포함하여, 각개의 모터 액추에이터 유닛들(1701) 내에 배열된 전자석들(1700A-1700n)의 어레이에 의해 생성된 롤, 피치, 및 요 각도들을 제어한다. 일 측면에서, 제어기(199)는, 베이스(1510)가 적어도 챔버(118)의 프레임에 대해 적어도 하나의 구동 라인(177-180)을 따라서 미리 결정된 위치(예컨대, 도 1b의 위치(P2))에서 전자석들의 어레이(1700)에 대해 부상되고 정지된 상태에서 적어도 베이스(1510) 자세와 베이스(1510) 요를 포함하여, 전자석들의 어레이(1700)에 의해 생성된 롤, 피치, 및 요 각도들을 제어한다.
도 32a와 32b는 각각의 전자석(또는 코일 유닛)(1700A-1700n)이 동적으로 선택된 수의 전자석들, 예를 들어 3개의 전자석들(n=3)과 3개의 대응되는 위상들(m=3)을 가지는 모터 액추에이터 유닛(1701)을 형성하도록 그룹화되는 예를 도시하며, 120°의 위상들 사이의 전기각(electrical angle)(도 17 참조)은 또한 각각의 위상(A, B, C) 및 대응되는 정적 전자석들(1700A-1700n)의 연관이 모터 작동 유닛(1701)의 동적 상태와 합치되도록 3개의 상이한 위상들(A, B, C)과 동적으로 연관된다. 따라서, 베이스(1510)를 (예를 들어, 방향(3100)을 따라서) 추진시키는 모터 액추에이터 유닛(1701)의 전자석들에 의해, 각각의 위상(A, B, C)은 각각 하나의 정적 전자석으로부터 다른 전자석으로 변화 또는 이동하여(즉, 각개의 위상들의 지정 또는 할당을 연속된 전자석들(1700A-1700n)에 롤링시켜) 모션의 방향(3100)으로 진행하는 선형 전기 기계(1599) 및 전기 기계(1599R) 각각의 가상 (모션) 다중 위상 액추에이터 유닛(3000, 3000tP1, 3000tP2)을 생성하며, 이 모션은 가상 모션 다중 위상 액추에이터 유닛(3000, 3000tP1, 3000tP2)에 대응되는 전자석들(1700A-1700n)의 여기에 의해 생성된 베이스(1510)의 모션과 상응한다. 코일 유닛들과 위상 사이의 가상 모션 다중 위상 액츄에이터 유닛(3000, 3000tP1, 3000tP2)을 생성하는 이러한 동적 관계 또는 연관은 편의상 "동적 위상 할당(dynamic phase allocation)"으로 지칭될 것이며, 여기에서 베이스(1510)의 추진을 실행하는 대표적인 가상 모션 다중 위상 액츄에이터 유닛(3000, 3000tP1, 3000tP2)의 가상 모션이 도 30에 개략적으로 도시되어 있다(도 17 참조). 여기에서, 가상 모션 다중 위상 액추에이터 유닛(또는 도 17의 "MAU")(3000)은 시간 t=t0에서 초기(대표) 위치 P=0에 도시된 동적으로 선택된 3개의 전자석들 및 관련 위상들(A, B, C을 가진다. 가상 모션 다중 위상 액추에이터 유닛(3000) 전자석들의 각각의 여기는 t1과 t2 사이에서 플래튼/베이스(1510)를 이동시키는 추진력을 생성한다(도 32a-32b 참조). 여기에서, 도시된 바와 같이, P=0 및 t=t0에서, 전자석들(1700A-1700C)은 가상 모션 다중 위상 액추에이터 유닛(3000)을 형성하기 위해 그룹화되고, 각각 위상들(A, B, C)과 연관된다. 추진력들(Fx)의 생성과 일치하여, 가상 모션 다중 위상 액추에이터 유닛(3000) 전자석들(1700A-1700C) 각각의 여기는 플래튼/베이스(1510)에 대해 제어된 가변 높이로 별도로 제어 가능한 양력들(Fy)을 생성하며, 이는 추진과 동시에 플래튼/베이스(1510)의 상승 및 기울기(tilt) 조절을 동시에 실행한다(도 32a-32b 참조). 이해될 수 있는 바로서, 시간 t=t0 및 위치 P=0에서 가상 모션 다중 위상 액추에이터 유닛(3000)의 각개의 전자석들(1700A-1700C)에 의해 부여된 양력(Fy) 및 추진력(Fx)의 효과하에, 플래튼/베이스(1510)는 미리 결정된 상승 및 기울기를 갖고 (이송 챔버 및 그에 따른 정적 전자석들(1700A-1700C)에 대해) 이동한다. (P=0 및 T=T0에서 가상 모션 다중 위상 액추에이터 유닛(3000)을 형성하는) 전자석들(1700A-1700C)의 그룹으로부터 멀어지는 모션 중에 플래튼/베이스(1510)의 정상 상태 기울기를 유지하기 위해, 전자석들의 어레이의 각개의 전자석들(1700A-1700n)의 제어기(199)와 회로(3050)는 시간 t=t1 및 위치 P=1에서 플래튼/베이스(1510)의 이동에 상응하여 (P=0 및 t=t0에서 초기 가상 모션 다중 위상 액추에이터 유닛(3000)으로부터) 각개의 위상들(A, B, C)의 할당을 시간 t=t1에서 위치 P=1에 배치된 가상 모션 다중 위상 액추에이터 유닛(3000tP1)을 형성하는 대응되는 전자석들(1700B-1700D)로 동적으로 "이동"(또는 "변경")시키고, 후속하여 시간 t=t2 및 위치 P=2에서 플래튼/베이스(1510)의 이동에 상응하여 (P=1 및 t=t1에서 가상 모션 다중 위상 액추에이터 유닛(3000tP1)으로부터) 각개의 위상들(A, B, C)의 할당을 시간 t=t2에서 위치 P=2에 배치된 가상 모션 다중 위상 액추에이터 유닛(3000tP2)을 형성하는 대응되는 전자석들(1700C-1700E)로 동적으로 "이동"(또는 "변경")시키도록 구성된다. 동적 위상 할당은, 플래튼에 대한 위상 분포 및 플래튼/베이스(1510)의 각개의 위상들(여기에서는 A, B, C)에 의한 여기가 플래튼/베이스(1510)의 모션 전체에 걸쳐 실질적으로 정상 상태(steady state)를 유지하도록, 플래튼/베이스(1510) 모션 전체에 걸쳐 반복된다.
가상 다중 위상 액추에이터 유닛(3000, 3000tP1, 3000tP2)은 구동 평면(1598) 내에 적어도 하나의 구동 라인(177-180)을 형성하는 적어도 다중 위상 교류 전원(1585)에 결합된 전자석들의 어레이(1700)의 일련의 전자석들(1700A-1700n)을 포함할 수 있으며, 일련의 전자석들(1700A-1700n) 내의 전자석들(1700A-1700n)은 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛(DLIM1, DLIM2, DLIM3)으로 동적으로 그룹화되며, 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛(DLIM1, DLIM2, DLIM3) 각각은 적어도 다중 위상 교류 전원(1585)에 결합된다. 이 경우에, 초기 위치(P=0, t=0)에서 모터 작동 유닛의 대응되는 전자석 그룹들의 여기에 의한 (베이스/2차의 모션을 실행하는) 추진을 시작할 때, 위상들(A, B, C) 및 관련된 "모터들"(예를 들어, DLIM1, DLIM2, DLIM3)의 형성은, 위에서 설명된 바와 같이, 모션의 범위 전체에 걸쳐 베이스(1510)에 부여된 실질적으로 정상 상태의 힘 벡터들(FZ1, FZ2, FX1, FX2)을 유지하기 위해 공간과 시간(Pi, ti)에서 변경되며, 이는 모션의 범위 전체에 걸쳐 기판 핸들러(1500)의 원하는 실질적으로 정상 상태 또는 일정한 기울어진 방향을 제공한다. 여기에서 언급된 바와 같이, 동적 위상 할당을 실행하도록 구성된 예시적인 액추에이터 제어 시스템 네트워크(1799)가 도 17과 관련하여 설명된다. 도 32a와 32b에 도시된 바와 같이, 동적 위상 할당은, 다중 위상 교류(A, B, C)에 의해 전력이 공급된 (여기에서 설명된 바와 같은) 대응되는 모터 액추에이터 유닛들로 그룹화된 각개의 전자석들(1700A-1700n)이, 베이스(1510)(전방 부분(3110) 및 후방 부분(3111)으로 표시됨)에 대해, 가상으로 이동하는 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛(DLIM1, DLIM2, DLIM3)의 각개의 전자석들(1700A-1700n)에 걸쳐 실질적으로 정상 상태 다중 위상 분포를 나타내도록, 제어기(199)에 의해 제어된다. 위상 전류들(A, B, C)은 각개의 전자석들(1700A-1700n) 내부에 도시되어 있고 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛(DLIM1, DLIM2, DLIM3)에 걸친 위상 전류 분포는 베이스(1510)에 대해 일정하거나 정상 상태로 유지된다는 점에 유의한다(예를 들어, 정상 상태의 예로서, 베이스(1510) 및 적어도 하나의 (가상으로 이동하는) 다중 위상 액추에이터 유닛(DLIM1, DLIM2, DLIM3)의 방향(3100)으로의 이동 전체에 걸쳐 위상 전류(A)는 후방 부분(3111)의 후단부에 유지되며, 위상 전류(C)는 후방 부분(3111)의 선단부에 유지되고, 위상 전류(B)는 후방 부분(3111)의 중앙에 유지된다는 점을 유의한다).
동적 위상 할당에 대해 더 상세하게 설명하면, 도 30은 시간 t1에서 위상들(A, B, C)(도 30 및 32a)로서 각각 정의된 전자석들(1700A, 1700B, 1700C)을 도시하며, 이들은 미리 결정된 기판 핸들러(1500)(즉, 센서들(2000)에 의해 식별되고 제어기(199)에 의해 이동을 위해 선택된 웨이퍼 핸들러)의 개별적으로 제어 가능한 양력과 추진력을 제공하는 공간적 힘 벡터(들)를 생성한다.
기판 핸들러(1500)가 공간 내에서(예를 들어, 전자석들의 어레이(1700)와 연관된 구동 라인을 따라서) 이동함에 따라, 시간 t2에서 전자석들(1700B, 1700C, 1700D)은 각각 위상들(A, B, C)이 된다(도 30 및 32b). 기판 핸들러(1500)가 구동 라인(이 예에서는 도 32a, 32b 및 32c에 도시된 바와 같이 방향(3100)에 있음)을 따라서 계속 이동함에 따라, 시간 t3에서 위상들(A, B, C)은 전자석들(1700C, 1700D, 1700E)과 각각 연관된다. 이러한 동적 위상 할당은 미리 결정된 기판 핸들러(1500)의 추진, 상승 및 배향을 유지하는 힘 벡터들의 연속적인 공간 및 시간 제어를 실현한다. 일 측면에서, 교류 전원(1585)은 전류 증폭 전원 공급 유닛들(3011)을 포함할 수 있는 임의의 적절한 신호 조절 회로(3050) 또는 임의의 다른 적절한 신호 처리를 통해 전자석들의 어레이(1700)의 전자석들(1700A-1700n) 각각에 결합된다. 위상(A, B, C) 전류들은 로컬 구동 제어기들(1750A-1750n) 각각으로 전송되며, 이 제어기들은, 마스터 제어기(1760)의 제어 하에 또는 마스터 제어기(1760)로부터의 명령에 응답하여, 동적 위상 할당을 실행하기 위해 위상(A, B, C) 전류들 중 특정된 전류를 위에서 언급된 방식으로 각개의 전자석들에 제공한다.
여기에서 설명된 바와 같이, 기판 핸들러의 베이스(1510)(도 16b)는, 교류에 의한 전자석들(1700A-1700n)의 여기가 베이스(1510)에 대해 부상력과 추진력을 생성하도록, 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛(도 32b)(DLIM, DLIM2, DLIM3)의 전자석들(1700A-1700n)과 협력하며, 이러한 부상력과 추진력은 구동 평면(1598)에 대해 제어된 자세로 적어도 하나의 구동 라인(177-180)을 따라서 베이스(1510)를 제어 가능하게 부상시키고 추진시킨다. 제어기(199)(몇몇 측면들에서 적어도 마스터 제어기(1760) 및 로컬 구동 제어기들(1750A-1750n)과 같은 마스터 제어기에 종속된 임의의 제어기를 포함하지만, 다른 측면들에서 제어기는 임의의 적절한 구성을 가질 수 있음)는 교류 전원(1585) 및 전자석들의 어레이(1700)에 작동 가능하게 결합된다. 교류 전원(1585)은 임의의 적절한 관련 회로(3050)를 포함할 수 있으며, 이를 통해 교류 전원(1585)은 전자석들의 어레이(1700)에 연결된다. 교류 전원(1585)은 로컬 구동 제어기들 또는 마스터 제어기(1760)와 같은 다른 적절한 제어기에 의해 제어된다. 교류 전원에 대한 일반적인 제어 파라미터들은 신호 진폭, 신호 주파수, 및 기준 코일 유닛에 대한 위상 변위를 포함한다. 다른 유형의 제어 파라미터들도 정의될 수 있다. 여기에서 사용되는 바와 같이, 도 30에 도시된 "위상(phase)"(A, B, C)은 다중 위상 전기 모터의 특정 코일과 유사하며; 그러나 위상 정의(예를 들어, 도 30의 A, B, C) 각각은 임의의 특정 코일에 물리적으로 연결되지 않는다.
종래 기술과의 비교로서, 정적 위상 할당을 가진 세그먼트형(segmented) 선형 유도 모터가 자체 전용 제어장치와 함께 사용되는 경우에, 기판 핸들러가 하나의 세그먼트로부터 다음 세그먼트로 전이될 때 각도/기울기 제어를 실행하는 것이 어려울 것이다. 도 31a와 31b는 정적 세그먼트형 선형 유도 모터에 걸쳐 피치 제어를 유지하는 이 문제점을 도시한다. 도 31a는 Z 축과 X 축을 따라서 유도된 힘들을 가지는 베이스(1510) 또는 2차의 전방 부분(3110)과 후방 부분(3111)을 보여준다. 위상들(A, B 및 C)을 가진 제1 모터 세그먼트(SLIM1)는 베이스의 후방 부분(3111)을 상승 및 추진시키는 힘들(Fzl 및 Fxl)을 생성한다. 제2 모터 세그먼트(SLIM2)는 각개의 위상들(A, B 및 C)을 사용하여 베이스의 전방 부분(3110)에 대한 힘들(Fz2 및 Fx2)을 생성한다. 베이스가 방향(3100)으로 이동함에 따라, 베이스의 전방 및 후방 부분들(3110, 3111)은 다음 선형 유도 모터 세그먼트들로 전이될 것이다. 이는 도 31b에 도시되어 있다. 이 위치에서, 베이스의 후방 부분(3111)은 SLIMI의 위상 B와 C 및 SLIM2의 위상 A와 겹쳐진다. 동시에, 베이스의 전방 부분(3110)은 SLIM2의 위상 B와 C 및 SLIM3의 위상 A와 겹쳐진다. 결과적으로, 예를 들어 SLIM2 위상들이 베이스의 전방 및 후방 부분들(3110, 3111) 둘 다에 의해 공유되기 때문에 동일한 요구되는 힘들(Fz1, Fx1, Fz2, Fx2)를 유지하는 것이 불가능하다.
앞서 설명된 바와 같이, 그리고 이제 일 측면에서 도 32c를 참조하면, 추진력 부상을 동시에 그리고 개별적으로 제어하는 것(추진력과 양력이 위상당 단일 공통 주파수를 가진 공통 다중 위상 교류에 의한 여기에 의해 실행되더라도 각각의 제어가 서로 독립적인 것으로 간주될 수 있도록 추진력과 양력이 완전히 개별적으로 제어되며, 위상당 공통 주파수는 상이한 원하는 주파수들로부터 선택적으로 가변적임)은 여기에서 설명된 동적 위상 할당의 변형에 의해 실현될 수 있으며, 여기에서 하나 이상의 동적 선형 모터(DLIM)는 가상 모션 다중 위상 액추에이터 유닛을 형성하는 전자석들과 연관된 선택 가능한 n 개의 위상들을 포함할 수 있고, 여기에서 n은 3보다 큰 정수일 수 있다. 가상 모션 다중 위상 액츄에이터 유닛을 형성하는 전자석들의 개수 n은, 예를 들어 원하는 움직임의 운동학적 특성에 따라 플래튼/베이스(1510)의 상이한 움직임들을 실현하기 위해 동적으로 선택될 수 있다. 여기에서 가상 모션 다중 위상 액츄에이터 유닛의 위상마다 공통적으로 적용되는 여기 주파수는 플래튼/베이스(1510)의 원하는 운동학적 성능 및 제어를 생성하도록 제어기(199)에 의해 선택된다. 여기에서, 위상 제어 알고리즘은, 도 32c에 도시된 바와 같이, 위상들(예를 들어, 모터의 전자석들) 사이에 동일한 전기적 위상각(phase angle) 차이를 유지한다. 전기적 위상 차이는 기준 위상에 대해 또는 각각의 위상에 대해 계산된다. 위상들 사이의 전기적 위상각 차이(φ)는 대략 -180도로부터 대략 180도까지의 범위일 수 있으며, 여기에서 대략 0도의 값은 추진력이 없음에 대응되는 반면, 양의 값 및 음의 값은 각각 양의 방향 및 음의 방향으로의 추진력을 제공한다. 전기적 위상각 차이(φ)의 값에 따라 각개의 동적 선형 모터 내의 전자석들의 수가 변한다. 여기에서, 도 32c에 도시된 바와 같이, DLIM1(예시적인 목적으로 6개의 전자석들로 도시됨)과 DLIM2 사이의 경계는 동적이다. 동적 선형 모터 전자석/위상 할당의 다른 측면에서, 동적 선형 모터의 모든 전자석들에 동시에 전원을 공급할 필요는 없다. DLIM 1을 참조하면, 동적 선형 모터(DLIM1)의 모든 n개(이 예에서는 n=6)의 전자석들 오직 m개(이 예에서는 m=4)(여기에서 m은 베이스(또는 2차)에 의해 덮인 전자석들의 수이다)의 전자석들만 베이스(1510)의 상승 및 추진을 실행하기 위해 전원을 공급받는 반면에, 동적 선형 모터(DLIM1)의 n개의 전자석들 중 다른 전자석들은 전원이 차단될 수 있다.
이제, 예를 들어, 도 1a-11, 15a-15c, 17, 28, 29, 30 및 41을 참조하면, 선형 전기 기계(1599)를 위한 예시적인 방법이 개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따라 설명될 것이다. 이 방법에서, 선형 전기 기계(1599)에는 프레임이 제공되며(도 41, 블록 4100), 여기에서 프레임은 레벨 기준 평면(1299)을 가진다. 구동 평면(1598)은 프레임에 연결된 전자석들의 어레이(1700)로 어레이로 형성된다(도 41, 블록 4110). 구동 평면(1598)은 레벨 기준 평면(1299)에 대해 미리 결정된 높이(H)에 위치한다. 전자석들의 어레이(1700)는 전자석들 어레이의 일련의 전자석들이 구동 평면(1598) 내부에 적어도 하나의 구동 라인(177, 178)을 형성하도록 배열되며, 전자석들(1700A-1700n)(도 15b 참조) 각각은 각각의 전자석(1700A-1700n)에 전력을 공급하는 교류(AC) 전원(1585)에 결합된다. 적어도 하나의 리액션 플래튼(1510)이 제공되며(도 41, 블록 4120), 여기에서 적어도 하나의 리액션 플래튼(1510)은 전자석들의 어레이(1700)의 전자석들(1700A-1700n)과 협력하도록 배치된 상자성, 반자성, 또는 비자성 전도성 재료이다. 전자석들(1700A-1700n)은 적어도 하나의 구동 라인을 따라서 구동 평면(1598)에 대해 제어된 자세로 리액션 플래튼(1510)을 제어 가능하게 부상시키고 추진시키는 리액션 플래튼(1510)에 대한 부상력 및 추진력(FZ, FP)(도 41, 블록 4130)을 생성하기 위해 교류로 여기된다. 선형 전기 기계(1599)를 위한 방법에서, 전자석들(1700A-1700n)은 전자석들의 어레이(1700)와 교류 전원(1585)에 작동 가능하게 결합된 제어기(199)를 사용하여 다중 위상 교류에 의해 순차적으로 여기됨으로써, 각각의 리액션 플래튼(1510)은 전자석들(1700A-1700n)의 공통 세트에 의해 자세 제어 및 요 제어 중 적어도 하나를 포함하는 최대 6 자유도로 부상 및 추진되며, 전자석들 각각은, 위상당 단일 공통 주파수를 가지는 공통 다중 위상 교류의 여기로부터, 리액션 플래튼(1510)에 대한 부상력과 추진력(FZ, FP) 둘 다를 생성하여 적어도 리액션 플래튼(1510)이 부상된 상태에서 리액션 플래튼 자세와 리액션 플래튼 요 중 적어도 하나를 포함하는 최대 6 자유도로 리액션 플래튼(1510)을 제어한다.
이제, 예를 들어, 도 1a-11, 15a-15c, 17, 28, 29, 30, 및 42를 참조하면, 전자기 컨베이어 기판 이송 장치(1599)를 위한 방법이 개시된 실시예의 하나 이상의 측면들에 따라 설명될 것이다. 이 방법에서, 전자기 컨베이어 기판 이송 장치(1599)에는 내부에 밀봉된 분위기를 홀딩하도록 구성된 챔버(118)가 제공되며(도 42, 블록 4200), 이 챔버는 레벨 기준 평면(1299)과 이송을 위한 적어도 하나의 기판 통과 개구(118O)를 가지고, 기판은 상기 개구(1180)를 통해 챔버(118) 안팎으로 이송된다. 구동 평면(1598)은 챔버(118)에 연결된 전자석들의 어레이(1700)에 의해 형성된다(도 42, 블록 4210). 구동 평면(1598)은 레벨 기준 평면(1299)에 대해 미리 결정된 높이(H)에 위치한다. 전자석들의 어레이(1700)는, 전자석들의 어레이(1700)의 일련의 전자석들(1700A-1700n)이 구동 평면(1598) 내에 적어도 하나의 구동 라인(177, 178)을 형성하도록 배열되고, 일련의 전자석들(1700A-1700n) 내의 전자석들(1700A-1700n)은 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛으로 그룹화되며, 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛 각각은 다중 위상 교류(AC) 전원(1585)에 결합된다. 적어도 하나의 리액션 플래튼(1510)이 제공되며(도 42, 블록 4220), 여기에서 적어도 하나의 리액션 플래튼(1510)은 적어도 하나의 다중 위산 액추에이터 유닛의 전자석들(1700A-1700n)과 협력하도록 배치된 상자성, 반자성 또는 비자성 전도성 재료이다. 전자석들(1700A-1700n)은 적어도 하나의 구동 라인(177, 178)을 따라서 구동 평면(1598)에 대해 제어된 자세로 리액션 플래튼(1510)을 제어 가능하게 부상시키고 추진시키는 리액션 플래튼(1510)에 대한 부상력 및 추진력(FZ, FP)(도 42, 블록 4230)을 생성하기 위해 교류로 여기된다. 전자석들(1700A-1700n)은 전자석들의 어레이(1700)와 교류 전원(1585)에 작동 가능하게 결합된 제어기(199)를 사용하여 다중 위상 교류에 의해 순차적으로 여기됨으로써, 리액션 플래튼(1510)은 부상 및 추진되며, 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛의 전자석 그룹의 각각의 전자석(1700A-1700n)의 교류 위상이 제1 교류 위상으로부터 제2의 상이한 교류 위상으로 변경되도록 다중 위상 교류의 각각의 교류 위상이 각개의 전자석들(1700A-1700n) 사이에 동적으로 할당됨으로써, 사실상 전자석 그룹이 가상으로 이동하고 전자석 그룹에 의해 형성된 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛은 동적 위상 할당을 통해 구동 라인(177, 178)을 따라서 가상으로 이동한다.
전술한 설명은 단지 본 개시의 측면들을 도시하는 것임을 이해해야 한다. 다양한 대안 및 수정이 본 개시의 측면들로부터 벗어남이 없이 당업자에 의해 고안될 수 있다. 따라서, 본 개시의 측면들은 여기에 첨부된 임의의 청구항의 범위 내에 속하는 모든 그러한 대안, 수정 및 변경을 포괄하도록 의도된다. 또한, 상이한 특징들이 서로 상이한 종속항 또는 독립항에 인용된다는 단순한 사실은 이러한 특징들의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지 않으며, 그러한 조합은 본 개시의 측면들의 범위 내에 남아 있다.

Claims (46)

  1. 선형 전기 기계(linear electrical machine)로서:
    레벨 기준 평면을 가진 프레임;
    상기 레벨 기준 평면에 대해 미리 결정된 높이에 구동 평면(drive plane)을 형성하기 위해 상기 프레임에 연결된 전자석들의 어레이로서, 상기 전자석들의 어레이는 상기 전자석들의 어레이의 일련의 전자석들이 상기 구동 평면 내에 적어도 하나의 구동 라인을 형성하도록 배열되고, 상기 전자석들 각각은 각각의 전자석에 전력을 공급하는 교류 전원에 결합되는, 전자석들의 어레이;
    상자성, 반자성, 또는 비자성 전도성 재료의 적어도 하나의 리액션 플래튼(reaction platen)으로서, 교류에 의한 상기 전자석들의 여기(excitation)가 상기 리액션 플래튼을 상기 구동 평면에 대해 제어된 자세로 상기 적어도 하나의 구동 라인을 따라서 제어 가능하게 부상시키고 추진시키는 상기 리액션 플래튼에 대한 부상력(levitaion force)과 추진력(propulsion force)을 생성하도록 상기 전자석들의 어레이의 전자석들과 협력하도록 배치되는 리액션 플래튼; 및
    상기 전자석들의 어레이와 상기 교류 전원에 작동 가능하게 결합된 제어기로서, 상기 제어기는 상기 전자석들을 다중 위상(multiphase) 교류로 순차적으로 여기시키도록 구성되어 각각의 리액션 플래튼이 상기 전자석들의 공통 세트(common set)에 의해 자세(attitude) 제어 및 요(yaw) 제어 중 적어도 하나를 포함하는 최대 6의 자유도로 부상되고 추진되도록 하며, 상기 전자석들 각각은, 위상당(per phase) 단일 공통 주파수를 가지는 공통 다중 위상 교류의 여기로부터, 적어도 상기 리액션 플래튼이 부상된 상태에서 리액션 플래튼 자세와 리액션 플래튼 요 중 적어도 하나를 포함하는 최대 6의 자유도로 상기 리액션 플래튼을 제어하기 위해 상기 리액션 플래튼에 대한 부상력과 추진력 둘 다를 생성하는, 제어기;를 포함하는 선형 전기 기계.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 리액션 플래튼이 상기 프레임에 대해 제1의 미리 결정된 위치로부터 상기 프레임에 대해 제2의 상이한 미리 결정된 위치로 상기 적어도 하나의 구동 라인을 따라서 상기 전자석들의 어레이에 대해 이동하도록 부상되고 추진되는 상태에서 적어도 리액션 플래튼 자세를 포함하는, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는, 최대 6의 자유도를 제어하는, 선형 전기 기계.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 리액션 플래튼이 상기 프레임에 대해 상기 적어도 하나의 구동 라인을 따라서 미리 결정된 위치에서 상기 전자석들의 어레이에 대해 부상되고 정지된 상태에서 적어도 리액션 플래튼 자세와 리액션 플래튼 요를 포함하는, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는, 최대 6의 자유도를 제어하는, 선형 전기 기계.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 리액션 플래튼을 상기 프레임에 대해 제1의 미리 결정된 배향(orientation)으로부터 상기 프레임에 대해 제2의 상이한 미리 결정된 배향으로 상기 구동 평면에 대해 실질적으로 수직인 요 축(yaw axis)을 중심으로 요잉(yawing)시키는 제어된 요 모멘트를 상기 리액션 플래튼에 부여하기 위해, 상기 리액션 플래튼 전체에 걸쳐 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는 추진력들을 제어하는, 선형 전기 기계.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 프레임의 미리 결정된 웨이퍼 홀딩 위치에 대한 상기 리액션 플래튼 상의 웨이퍼 페이로드의 위치결정 및 센터링 중에서 적어도 하나를 실행하기 위해 상기 리액션 플래튼의 제어된 요를 실행하는 모멘트 커플(moment couple)을 상기 리액션 플래튼에 부여하기 위해, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는 추진력들을 제어하는, 선형 전기 기계.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는, 리액션 플래튼 피치(pitch)와 리액션 플래튼 롤(roll) 중 적어도 하나에서 미리 결정된 리액션 플래튼 자세를 제어하는, 상기 구동 평면에 대한 상기 리액션 플래튼의 제어된 기울기를 실현하는 차동 부상력들(differential levitation forces)을 상기 리액션 플래튼 전체에 걸쳐 부여하기 위해, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는 부상력들을 제어하는, 선형 전기 기계.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는, 리액션 플래튼 페이로드 안착 표면으로부터 상기 리액션 플래튼 페이로드 안착 표면에 의해 지지되는 페이로드에, 상기 구동 평면을 따른 상기 리액션 플래튼의 가속으로부터 발생하는 페이로드 관성력에 대항하는 방향으로, 바이어스 반력(bias reaction force)을 부여하는, 상기 구동 평면에 대한 상기 리액션 플래튼의 미리 결정된 바이어스 자세(bias attitude)를 실현하기 위해, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는 부상력들을 제어하는, 선형 전기 기계.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프레임에 분포되어 상기 구동 평면을 따른 상기 리액션 플래튼의 위치를 감지하도록 구성되고 상기 제어기가 상기 리액션 플래튼의 감지된 위치를 등록하도록 상기 제어기에 통신 가능하게 결합된 위치 피드백 센서들을 더 포함하며, 상기 제어기는 감지된 위치에 대응되는 상기 전자석들의 어레이의 전자석들을 순차적으로 여기시키도록 구성되는, 선형 전기 기계.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어기는 적어도 감지된 위치의 변화로부터 상기 구동 평면을 따른 상기 리액션 플래튼의 가속도를 결정하고, 결정된 가속도에 응답하여, 상기 리액션 플래튼의 가속도로부터 발생하는 페이로드 관성력에 대항하는 미리 결정된 바이어스 자세를 제공하기 위해 상기 리액션 플래튼의 바이어스 자세를 제어하도록 구성되는, 선형 전기 기계.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 리액션 플래튼에 대해 안착된 페이로드를 페이로드와 상기 리액션 플래튼 사이의 시트(seat)를 따라서 상기 리액션 플래튼에 대해 변위시키는 경향이 있는 관성력에 대항하여 상기 리액션 플래튼을 바이어스시키도록 상기 리액션 플래튼을 설정하기 위해, 상기 전자석들의 어레이의 전자석들의 여기를 제어하는, 선형 전기 기계.
  11. 전자기 컨베이어 기판 이송 장치로서:
    내부에 밀봉된 분위기를 홀딩하도록 구성된 챔버로서, 상기 챔버는 레벨 기준 평면과 적어도 하나의 기판 통과 개구를 가지며, 기판은 상기 개구를 통해 상기 챔버 안팎으로 이송되는, 챔버;
    상기 레벨 기준 평면에 대해 미리 결정된 높이에 구동 평면(drive plane)을 형성하기 위해 상기 챔버에 연결된 전자석들의 어레이로서, 상기 전자석들의 어레이는 상기 전자석들의 어레이의 일련의 전자석들이 상기 구동 평면 내에 적어도 하나의 구동 라인을 형성하도록 배열되고, 상기 일련의 전자석들 내의 전자석들은 적어도 하나의 다중 위상(multiphase) 액추에이터 유닛으로 그룹화되며, 상기 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛 각각은 다중 위상 교류 전원에 결합되는, 전자석들의 어레이;
    상자성, 반자성, 또는 비자성 전도성 재료의 적어도 하나의 리액션 플래튼(reaction platen)으로서, 교류에 의한 상기 전자석들의 여기(excitation)가 상기 리액션 플래튼을 상기 구동 평면에 대해 제어된 자세로 상기 적어도 하나의 구동 라인을 따라서 제어 가능하게 부상시키고 추진시키는 상기 리액션 플래튼에 대한 부상력과 추진력을 생성하도록 상기 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛의 전자석들과 협력하도록 배치되는 리액션 플래튼; 및
    상기 전자석들의 어레이와 교류 전원에 작동 가능하게 결합된 제어기로서, 상기 제어기는 리액션 플래튼이 부상되고 추진되도록 상기 전자석들을 다중 위상(multiphase) 교류로 순차적으로 여기시키도록 구성되며, 상기 다중 위상 교류의 각각의 교류 위상은 상기 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛의 전자석 그룹의 각각의 전자석의 교류 위상이 제1 교류 위상으로부터 제2 교류 위상으로 변하도록 각개의 전자석들 사이에서 동적으로 할당되어, 상기 구동 라인을 따른 동적 위상 할당(dynamic phase allocation)을 통해 사실상 상기 전자석 그룹이 가상으로 이동하고 상기 전자석 그룹에 의해 형성된 상기 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛이 가상으로 이동하는, 제어기;를 포함하는 전자기 컨베이어 기판 이송 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 리액션 플래튼은 가상으로 이동하는 상기 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛에 의해 자세(attitude) 및 요(yaw) 제어 중 적어도 하나를 포함하는 최대 6의 자유도로 부상되고 추진되는, 전자기 컨베이어 기판 이송 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 리액션 플래튼이 상기 챔버에 대해 제1의 미리 결정된 위치로부터 상기 챔버에 대해 제2의 상이한 미리 결정된 위치로 상기 적어도 하나의 구동 라인을 따라서 상기 전자석들의 어레이에 대해 이동하도록 부상되고 추진되는 상태에서 적어도 리액션 플래튼 자세를 포함하는, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는, 최대 6의 자유도를 제어하는, 전자기 컨베이어 기판 이송 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 리액션 플래튼이 상기 챔버에 대해 상기 적어도 하나의 구동 라인을 따라서 미리 결정된 위치에서 상기 전자석들의 어레이에 대해 부상되고 정지된 상태에서 적어도 리액션 플래튼 자세와 리액션 플래튼 요를 포함하는, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는, 최대 6의 자유도를 제어하는, 전자기 컨베이어 기판 이송 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    가상으로 이동하는 상기 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛에 의한 추진으로부터 상기 구동 라인을 따른 리액션 플래튼의 이동과 실질적으로 일치하여 가상으로 이동하는 상기 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛이 상기 구동 라인을 따라서 가상으로 이동하도록 상기 동적 위상 할당이 제어되는, 전자기 컨베이어 기판 이송 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 리액션 플래튼을 상기 챔버에 대해 제1의 미리 결정된 배향(orientation)으로부터 상기 챔버에 대해 제2의 상이한 미리 결정된 배향으로 상기 구동 평면에 대해 실질적으로 수직인 요 축(yaw axis)을 중심으로 요잉(yawing)시키는 제어된 요 모멘트를 상기 리액션 플래튼에 부여하기 위해, 상기 리액션 플래튼 전체에 걸쳐 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는 추진력들을 제어하는, 전자기 컨베이어 기판 이송 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 챔버의 미리 결정된 웨이퍼 홀딩 위치에 대한 상기 리액션 플래튼 상의 웨이퍼 페이로드의 위치결정 및 센터링 중에서 적어도 하나를 실행하기 위해 상기 리액션 플래튼의 제어된 요를 실행하는 모멘트 커플(moment couple)을 상기 리액션 플래튼에 부여하기 위해, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는 추진력들을 제어하는, 전자기 컨베이어 기판 이송 장치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 제어기는, 리액션 플래튼 피치(pitch)와 리액션 플래튼 롤(roll) 중 적어도 하나에서 미리 결정된 리액션 플래튼 자세를 제어하는, 상기 구동 평면에 대한 상기 리액션 플래튼의 제어된 기울기를 실현하는 차동 부상력들(differential levitation forces)을 상기 리액션 플래튼 전체에 걸쳐 부여하기 위해, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는 부상력들을 제어하는, 전자기 컨베이어 기판 이송 장치.
  19. 제11항에 있어서,
    상기 제어기는, 리액션 플래튼 페이로드 안착 표면으로부터 상기 리액션 플래튼 페이로드 안착 표면에 의해 지지되는 페이로드에, 상기 구동 평면을 따른 상기 리액션 플래튼의 가속으로부터 발생하는 페이로드 관성력에 대항하는 방향으로, 바이어스 반력(bias reaction force)을 부여하는, 상기 구동 평면에 대한 상기 리액션 플래튼의 미리 결정된 바이어스 자세(bias attitude)를 실현하기 위해, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는 부상력들을 제어하는, 전자기 컨베이어 기판 이송 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 챔버에 분포되어 상기 구동 평면을 따른 상기 리액션 플래튼의 위치를 감지하도록 구성되고 상기 제어기가 상기 리액션 플래튼의 감지된 위치를 등록하도록 상기 제어기에 통신 가능하게 결합된 위치 피드백 센서들을 더 포함하며, 상기 제어기는 감지된 위치에 대응되는 상기 전자석들의 어레이의 전자석들을 순차적으로 여기시키도록 구성되는, 전자기 컨베이어 기판 이송 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 제어기는 적어도 감지된 위치의 변화로부터 상기 구동 평면을 따른 상기 리액션 플래튼의 가속도를 결정하고, 결정된 가속도에 응답하여, 상기 리액션 플래튼의 가속도로부터 발생하는 페이로드 관성력에 대항하는 미리 결정된 바이어스 자세를 제공하기 위해 상기 리액션 플래튼의 바이어스 자세를 제어하도록 구성되는, 전자기 컨베이어 기판 이송 장치.
  22. 제11항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 리액션 플래튼에 대해 안착된 페이로드를 페이로드와 상기 리액션 플래튼 사이의 시트(seat)를 따라서 상기 리액션 플래튼에 대해 변위시키는 경향이 있는 관성력에 대항하여 상기 리액션 플래튼을 바이어스시키도록 상기 리액션 플래튼을 설정하기 위해, 상기 전자석들의 어레이의 전자석들의 여기를 제어하는, 전자기 컨베이어 기판 이송 장치.
  23. 제11항에 있어서,
    상기 다중 위상 교류에 의해 전력이 공급된 각개의 전자석들이, 상기 리액션 플래튼에 대해, 가상으로 이동하는 상기 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛의 각개의 전자석들에 걸쳐 실질적으로 정상 상태 다중 위상 분포를 나타내도록 상기 동적 위상 할당이 제어되는, 전자기 컨베이어 기판 이송 장치.
  24. 선형 전기 기계를 위한 방법으로서, 상기 방법은:
    상기 선형 전기 기계에 레벨 기준 평면을 가지는 프레임을 제공하는 단계;
    상기 프레임에 연결된 전자석들의 어레이로 구동 평면을 형성하는 단계로서, 상기 구동 평면은 상기 레벨 기준 평면에 대해 미리 결정된 높이에 위치하며, 상기 전자석들의 어레이는 상기 전자석들의 어레이의 일련의 전자석들이 상기 구동 평면 내에 적어도 하나의 구동 라인을 형성하도록 배열되고, 상기 전자석들 각각은 각각의 전자석에 전력을 공급하는 교류 전원에 결합되는, 단계;
    상기 전자석들의 어레이의 전자석들과 협력하도록 배치된 상자성, 반자성, 또는 비자성 전도성 재료의 적어도 하나의 리액션 플래튼(reaction platen)을 제공하는 단계; 및
    상기 리액션 플래튼을 상기 구동 평면에 대해 제어된 자세로 상기 적어도 하나의 구동 라인을 따라서 제어 가능하게 부상시키고 추진시키는 상기 리액션 플래튼에 대한 부상력과 추진력을 생성하기 위해 상기 전자석들을 교류로 여기시키는 단계;를 포함하며,
    상기 전자석들은, 상기 전자석들의 어레이와 상기 교류 전원에 작동 가능하게 결합된 제어기에 의해, 다중 위상(multiphase) 교류로 순차적으로 여기되어 각각의 리액션 플래튼이 상기 전자석들의 공통 세트(common set)에 의해 자세(attitude) 제어 및 요(yaw) 제어 중 적어도 하나를 포함하는 최대 6의 자유도로 부상되고 추진되도록 하며, 상기 전자석들 각각은, 위상당(per phase) 단일 공통 주파수를 가지는 공통 다중 위상 교류의 여기로부터, 적어도 상기 리액션 플래튼이 부상된 상태에서 리액션 플래튼 자세와 리액션 플래튼 요 중 적어도 하나를 포함하는 최대 6의 자유도로 상기 리액션 플래튼을 제어하기 위해 상기 리액션 플래튼에 대한 부상력과 추진력 둘 다를 생성하는, 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 리액션 플래튼이 상기 프레임에 대해 제1의 미리 결정된 위치로부터 상기 프레임에 대해 제2의 상이한 미리 결정된 위치로 상기 적어도 하나의 구동 라인을 따라서 상기 전자석들의 어레이에 대해 이동하도록 부상되고 추진되는 상태에서 적어도 리액션 플래튼 자세를 포함하는, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는, 최대 6의 자유도를 제어하는, 방법.
  26. 제24항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 리액션 플래튼이 상기 프레임에 대해 상기 적어도 하나의 구동 라인을 따라서 미리 결정된 위치에서 상기 전자석들의 어레이에 대해 부상되고 정지된 상태에서 적어도 리액션 플래튼 자세와 리액션 플래튼 요를 포함하는, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는, 최대 6의 자유도를 제어하는, 방법.
  27. 제24항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 리액션 플래튼을 상기 프레임에 대해 제1의 미리 결정된 배향(orientation)으로부터 상기 프레임에 대해 제2의 상이한 미리 결정된 배향으로 상기 구동 평면에 대해 실질적으로 수직인 요 축(yaw axis)을 중심으로 요잉(yawing)시키는 제어된 요 모멘트를 상기 리액션 플래튼에 부여하기 위해, 상기 리액션 플래튼 전체에 걸쳐 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는 추진력들을 제어하는, 방법.
  28. 제24항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 프레임의 미리 결정된 웨이퍼 홀딩 위치에 대한 상기 리액션 플래튼 상의 웨이퍼 페이로드의 위치결정 및 센터링 중에서 적어도 하나를 실행하기 위해 상기 리액션 플래튼의 제어된 요를 실행하는 모멘트 커플(moment couple)을 상기 리액션 플래튼에 부여하기 위해, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는 추진력들을 제어하는, 방법.
  29. 제24항에 있어서,
    상기 제어기는, 리액션 플래튼 피치(pitch)와 리액션 플래튼 롤(roll) 중 적어도 하나에서 미리 결정된 리액션 플래튼 자세를 제어하는, 상기 구동 평면에 대한 상기 리액션 플래튼의 제어된 기울기를 실현하는 차동 부상력들(differential levitation forces)을 상기 리액션 플래튼 전체에 걸쳐 부여하기 위해, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는 부상력들을 제어하는, 방법.
  30. 제24항에 있어서,
    상기 제어기는, 리액션 플래튼 페이로드 안착 표면으로부터 상기 리액션 플래튼 페이로드 안착 표면에 의해 지지되는 페이로드에, 상기 구동 평면을 따른 상기 리액션 플래튼의 가속으로부터 발생하는 페이로드 관성력에 대항하는 방향으로, 바이어스 반력(bias reaction force)을 부여하는, 상기 구동 평면에 대한 상기 리액션 플래튼의 미리 결정된 바이어스 자세(bias attitude)를 실현하기 위해, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는 부상력들을 제어하는, 방법.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 프레임에 분포된 위치 피드백 센서들로 상기 구동 평면을 따른 상기 리액션 플래튼의 위치를 감지하는 단계를 더 포함하며, 상기 위치 피드백 센서들은 상기 제어기가 상기 리액션 플래튼의 감지된 위치를 등록하도록 상기 제어기에 통신 가능하게 결합되고, 상기 제어기는 감지된 위치에 대응되는 상기 전자석들의 어레이의 전자석들을 순차적으로 여기시키는, 방법.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 제어기는 적어도 감지된 위치의 변화로부터 상기 구동 평면을 따른 상기 리액션 플래튼의 가속도를 결정하고, 결정된 가속도에 응답하여, 상기 리액션 플래튼의 가속도로부터 발생하는 페이로드 관성력에 대항하는 미리 결정된 바이어스 자세를 제공하기 위해 상기 리액션 플래튼의 바이어스 자세를 제어하는, 방법.
  33. 제24항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 리액션 플래튼에 대해 안착된 페이로드를 페이로드와 상기 리액션 플래튼 사이의 시트(seat)를 따라서 상기 리액션 플래튼에 대해 변위시키는 경향이 있는 관성력에 대항하여 상기 리액션 플래튼을 바이어스시키도록 상기 리액션 플래튼을 설정하기 위해, 상기 전자석들의 어레이의 전자석들의 여기를 제어하는, 방법.
  34. 전자기 컨베이어 기판 이송 장치를 위한 방법으로서, 상기 방법은:
    상기 전자기 기판 이송 장치에 내부에 밀봉된 분위기를 홀딩하도록 구성된 챔버를 제공하는 단계로서, 상기 챔버는 레벨 기준 평면과 적어도 하나의 기판 통과 개구를 가지며, 기판은 상기 개구를 통해 상기 챔버 안팎으로 이송되는, 단계;
    상기 챔버에 연결된 전자석들의 어레이로 구동 평면을 형성하는 단계로서, 상기 구동 평면은 상기 레벨 기준 평면에 대해 미리 결정된 높이에 위치하며, 상기 전자석들의 어레이는 상기 전자석들의 어레이의 일련의 전자석들이 상기 구동 평면 내에 적어도 하나의 구동 라인을 형성하도록 배열되고, 상기 일련의 전자석들 내의 전자석들은 적어도 하나의 다중 위상(multiphase) 액추에이터 유닛으로 그룹화되며, 상기 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛 각각은 다중 위상 교류 전원에 결합되는, 단계;
    상기 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛의 전자석들과 협력하도록 배치된 상자성, 반자성, 또는 비자성 전도성 재료의 적어도 하나의 리액션 플래튼(reaction platen)을 제공하는 단계; 및
    상기 리액션 플래튼을 상기 구동 평면에 대해 제어된 자세로 상기 적어도 하나의 구동 라인을 따라서 제어 가능하게 부상시키고 추진시키는 상기 리액션 플래튼에 대한 부상력과 추진력을 생성하기 위해 상기 전자석들을 교류로 여기시키는 단계;를 포함하며,
    상기 전자석들은, 상기 전자석들의 어레이와 교류 전원에 작동 가능하게 결합된 제어기에 의해, 리액션 플래튼이 부상되고 추진되도록 다중 위상(multiphase) 교류로 순차적으로 여기되며, 상기 다중 위상 교류의 각각의 교류 위상은 상기 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛의 전자석 그룹의 각각의 전자석의 교류 위상이 제1 교류 위상으로부터 제2 교류 위상으로 변하도록 각개의 전자석들 사이에서 동적으로 할당되어, 상기 구동 라인을 따른 동적 위상 할당(dynamic phase allocation)을 통해 사실상 상기 전자석 그룹이 가상으로 이동하고 상기 전자석 그룹에 의해 형성된 상기 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛이 가상으로 이동하는, 방법.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 리액션 플래튼은 가상으로 이동하는 상기 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛에 의해 자세(attitude) 및 요(yaw) 제어 중 적어도 하나를 포함하는 최대 6의 자유도로 부상되고 추진되는, 방법.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 리액션 플래튼이 상기 챔버에 대해 제1의 미리 결정된 위치로부터 상기 챔버에 대해 제2의 상이한 미리 결정된 위치로 상기 적어도 하나의 구동 라인을 따라서 상기 전자석들의 어레이에 대해 이동하도록 부상되고 추진되는 상태에서 적어도 리액션 플래튼 자세를 포함하는, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는, 최대 6의 자유도를 제어하는, 방법.
  37. 제35항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 리액션 플래튼이 상기 챔버에 대해 상기 적어도 하나의 구동 라인을 따라서 미리 결정된 위치에서 상기 전자석들의 어레이에 대해 부상되고 정지된 상태에서 적어도 리액션 플래튼 자세와 리액션 플래튼 요를 포함하는, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는, 최대 6의 자유도를 제어하는, 방법.
  38. 제34항에 있어서,
    가상으로 이동하는 상기 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛에 의한 추진으로부터 상기 구동 라인을 따른 리액션 플래튼의 이동과 실질적으로 일치하여 가상으로 이동하는 상기 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛이 상기 구동 라인을 따라서 가상으로 이동하도록 상기 동적 위상 할당이 제어되는, 방법.
  39. 제34항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 리액션 플래튼을 상기 챔버에 대해 제1의 미리 결정된 배향(orientation)으로부터 상기 챔버에 대해 제2의 상이한 미리 결정된 배향으로 상기 구동 평면에 대해 실질적으로 수직인 요 축(yaw axis)을 중심으로 요잉(yawing)시키는 제어된 요 모멘트를 상기 리액션 플래튼에 부여하기 위해, 상기 리액션 플래튼 전체에 걸쳐 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는 추진력들을 제어하는, 방법.
  40. 제34항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 챔버의 미리 결정된 웨이퍼 홀딩 위치에 대한 상기 리액션 플래튼 상의 웨이퍼 페이로드의 위치결정 및 센터링 중에서 적어도 하나를 실행하기 위해 상기 리액션 플래튼의 제어된 요를 실행하는 모멘트 커플(moment couple)을 상기 리액션 플래튼에 부여하기 위해, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는 추진력들을 제어하는, 방법.
  41. 제34항에 있어서,
    상기 제어기는, 리액션 플래튼 피치(pitch)와 리액션 플래튼 롤(roll) 중 적어도 하나에서 미리 결정된 리액션 플래튼 자세를 제어하는, 상기 구동 평면에 대한 상기 리액션 플래튼의 제어된 기울기를 실현하는 차동 부상력들(differential levitation forces)을 상기 리액션 플래튼 전체에 걸쳐 부여하기 위해, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는 부상력들을 제어하는, 방법.
  42. 제34항에 있어서,
    상기 제어기는, 리액션 플래튼 페이로드 안착 표면으로부터 상기 리액션 플래튼 페이로드 안착 표면에 의해 지지되는 페이로드에, 상기 구동 평면을 따른 상기 리액션 플래튼의 가속으로부터 발생하는 페이로드 관성력에 대항하는 방향으로, 바이어스 반력(bias reaction force)을 부여하는, 상기 구동 평면에 대한 상기 리액션 플래튼의 미리 결정된 바이어스 자세(bias attitude)를 실현하기 위해, 상기 전자석들의 어레이에 의해 생성되는 부상력들을 제어하는, 방법.
  43. 제42항에 있어서,
    상기 챔버에 분포된 위치 피드백 센서들로 상기 구동 평면을 따른 상기 리액션 플래튼의 위치를 감지하는 단계를 더 포함하며, 상기 위치 피드백 센서들은 상기 제어기가 상기 리액션 플래튼의 감지된 위치를 등록하도록 상기 제어기에 통신 가능하게 결합되고, 상기 제어기는 감지된 위치에 대응되는 상기 전자석들의 어레이의 전자석들을 순차적으로 여기시키도록 구성되는, 방법.
  44. 제43항에 있어서,
    상기 제어기는 적어도 감지된 위치의 변화로부터 상기 구동 평면을 따른 상기 리액션 플래튼의 가속도를 결정하고, 결정된 가속도에 응답하여, 상기 리액션 플래튼의 가속도로부터 발생하는 페이로드 관성력에 대항하는 미리 결정된 바이어스 자세를 제공하기 위해 상기 리액션 플래튼의 바이어스 자세를 제어하는, 방법.
  45. 제34항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 리액션 플래튼에 대해 안착된 페이로드를 페이로드와 상기 리액션 플래튼 사이의 시트(seat)를 따라서 상기 리액션 플래튼에 대해 변위시키는 경향이 있는 관성력에 대항하여 상기 리액션 플래튼을 바이어스시키도록 상기 리액션 플래튼을 설정하기 위해, 상기 전자석들의 어레이의 전자석들의 여기를 제어하는, 방법.
  46. 제34항에 있어서,
    상기 다중 위상 교류에 의해 전력이 공급된 각개의 전자석들이, 상기 리액션 플래튼에 대해, 가상으로 이동하는 상기 적어도 하나의 다중 위상 액추에이터 유닛의 각개의 전자석들에 걸쳐 실질적으로 정상 상태 다중 위상 분포를 나타내도록 상기 동적 위상 할당이 제어되는, 방법.
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