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KR20220054715A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20220054715A
KR20220054715A KR1020227013328A KR20227013328A KR20220054715A KR 20220054715 A KR20220054715 A KR 20220054715A KR 1020227013328 A KR1020227013328 A KR 1020227013328A KR 20227013328 A KR20227013328 A KR 20227013328A KR 20220054715 A KR20220054715 A KR 20220054715A
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KR
South Korea
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pulley
band
arm
rotation
drive
Prior art date
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KR1020227013328A
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빈센트 더블유. 창
찰스 더블유. 수
Original Assignee
브룩스 오토메이션 인코퍼레이티드
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Publication date
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Abstract

기판 처리 장치(substrate processing apparatus)는, 프레임(106), 엔드 이펙터(end effector)(110E)를 가지며 제1 축을 따라서 연장 및 후퇴하도록 구성된 제1 스카라(SCARA) 아암, 엔드 이펙터(120E)를 가지며 제2 축을 따라서 연장 및 후퇴하도록 구성된 제2 스카라(SCARA) 아암, 및 구동부(drive section)를 포함하며, 상기 구동부는, 회전하기 위해 상기 제1 및 제2 스카라 아암들에 의해 공유된 상기 구동부의 회전축에 회전 가능하게 장착된 분할 구동 풀리(splitting drive pulley)(606, 906)를 포함하고, 상기 분할 구동 풀리는, 분리된 밴드 부재들(701, 702, 711, 712)의 각개의 분할형 전달 루프들(segmented transmission loops)에 의해 적어도 두 개의 아이들 풀리들(600, 601)에 결합됨으로써, 상기 적어도 두 개의 아이들 풀리들을 공통으로 구동시키도록, 상기 구동부의 하나의 자유도(one degree of freedom)를 상기 적어도 두 개의 아이들 풀리들 사이에서 분할하는 공통 풀리이며, 각개의 전달 루프 각각의 적어도 하나의 밴드는 공통 밴드 인터페이스 레벨(common band interface level)을 공유한다.

Description

기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2016년 7월 12일에 제출된 미국 임시특허출원번호 62/361,325호의 정규 출원으로서 그 이익을 주장하며, 그 개시 내용은 그 전체가 여기에 참조로 통합된다.
예시적인 실시예들은 전체적으로 기판 처리 툴(tool)에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 기판 이송 장치에 관한 것이다.
반도체 처리 이중 스카라(dual SCARA: selective compliant articulated robot arm) 아암 로봇은 반도체 처리 모듈로 그리고 반도체 처리 모듈로부터 웨이퍼들을 이송하는데 사용될 수 있다. 이중 스카라 아암 로봇은 일반적으로 처리 모듈(process module)로부터 처리 모듈로 기판들의 신속한 교체를 허용하며, 신속한 교체는, 이중 스카라 아암 로봇을 유닛으로서 이중 스카라 아암 로봇의 어깨 축(shoulder axis)에 대하여 회전시키지 않고 실질적으로 아암을 배터리 위치 또는 완전히 후퇴된 위치로 후퇴하지 않으면서 빠르게 연속하여 처리 모듈로부터 하나의 기판의 제거 및 동일한 처리 모듈로 또 다른 상이한 기판의 배치로 언급될 수 있다.
일반적으로, 이중 스카라 아암 로봇의 각각의 아암은, 어깨 축(shoulder axis) 둘레로 회전 가능한 상부 아암, 팔꿈치 축(elbow axis) 둘레로 회전 가능하게 상부 아암에 결합된 포어아암(forearm), 및 포어아암에 손목 축(wrist axis) 둘레에 결합된 엔드 이펙터(end effector) 또는 기판 홀더를 포함한다. 일반적으로 각각의 아암은 구동 시스템의 각개의 구동축(예컨대, 자유도)에 의해 독립적으로 구동되지만, 두 개의 스카라 아암들은 구동부의 또 다른 독립적인 구동축(예컨대, 자유도)에 의해 하나의 유닛으로서 회전하게 된다. 일반적으로, 도 8a와 8b를 참조하면, 포어아암들을 구동하기 위한 각각의 구동축은 각개의 구동 풀리(800, 810) (예컨대, 각각의 아암을 위해 하나의 풀리)를 포함하며, 각각의 풀리(800, 810)는 각개의 전달 루프(transmission loop)(803, 813)를 구동시킨다. 각각의 전달 루프(803, 813)는, 풀리들(800, 810)의 회전축에 대해 대략 180도에 걸치는 원호를 덮도록 각개의 풀리(800, 810) 둘레에 감싸진 두 개의 밴드들(801, 802, 811, 812)로 구성된다. 여기서, 밴드들(801, 802, 811, 812)은 각각의 풀리(800, 810)에서 하나가 다른 하나의 위에 적층되어야 하며, 이에 의해 각각의 풀리의 높이(PH)는 단일의 밴드(801, 802, 811, 812)의 높이(BH)의 적어도 두 배로 형성된다. 이와 같이, 종래의 이중 스카라 아암 로봇의 경우에, 적층된 포어아암 풀리들(800, 810)의 높이는 단일 밴드(801, 802, 811, 812)의 높이(BH)의 적어도 네 배가 될 것이다. 마찬가지로, (예컨대, 이중 스카라 아암들의 어깨 축들이 나란히 배치되도록) 포어아암 구동 풀리들(800, 810)이 나란히 배치된 경우에, 나란한 풀리 장치의 높이는 단일 밴드(801, 802, 811, 812)의 높이(BH)의 적어도 두 배가 될 것이다.
기판 이송 로봇들은 일반적으로 이송 챔버 내부에서 작동하며, 이송 챔버 내부 높이는, 예를 들어, 이송 로봇의 이중 스카라 아암의 높이, 아암들과 이송 챔버의 벽들 사이의 요구되는 작동 여유에 추가하여 아암의 Z축-이동 범위를 수용한다.
이송 챔버의 내부 높이를 감소시켜 이송 챔버의 내부 체적을 감소시키기 위해, 감소된 높이의 이송 아암 풀리 시스템을 가지는 것이 유리할 수 있다. 이송 챔버의 내부 체적을 감소시키는 것은 챔버를 진공으로 펌핑하는데 걸리는 시간 및/또는 챔버를 대기압으로 비우는데 걸리는 시간이 감소하기 때문에, 반도체 처리 시스템의 처리량을 증가시킬 수 있다.
또한, 기판 이송 로봇을 위한 현재의 온도 사양은 대략 실온으로부터 대략 100℃의 범위이다. 온도가 상승함에 따라, 적어도 이송 로봇 아암 링크들과 밴드들(801, 802, 11, 812) 사이의 열팽창 계수들에서의 차이점은 풀리들과 밴드들(801, 802, 811, 812)의 길이 사이의 거리에서의 차이점을 유발한다. 이러한 차이점은 밴드들(801, 802, 811, 812) 내에 긴장의 상승 또는 감소를 초래할 수 있고, 밴드들의 고유 주파수의 변화를 초래하며 또한 로봇 아암의 강성을 변화시킬 수 있다. 일반적으로, 밴드 긴장은 스프링과 풀리 긴장 기구의 사용을 통해 유지된다.
(예를 들어, 스프링력 없이) 밴드들 내에 수동적으로 유지되는 일정한 긴장을 제공하기 위해 재료의 기계적 성질들을 사용하여 작동하는 수동적 밴드 텐셔너(passive band tensioner)를 가지는 것이 유리할 것이다. 또한, 이송 장치 전달 루프들(transmission loops)의 밴드 부재들(band segments) 내에 일정한 긴장이 유지되도록 아암들의 열팽창을 수동적으로 보상하는 것이 유리할 것이다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점들을 적어도 부분적으로 해결할 수 있는 구성을 가진 기판 처리 장치와 기판 처리 방법을 제공한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 기판 처리 장치(substrate processing apparatus)는:
프레임;
상기 프레임에 연결되고, 엔드 이펙터(end effector)를 가지며 제1 반경 방향 축을 따라서 연장 및 후퇴하도록 구성된 제1 스카라(SCARA) 아암;
상기 프레임에 연결되고, 엔드 이펙터를 가지며 제2 반경 방향 축을 따라서 연장 및 후퇴하도록 구성된 제2 스카라(SCARA) 아암; 및
상기 제1 및 제2 스카라 아암들에 결합된 구동부(drive section);를 포함하며,
상기 구동부는, 하나의 유닛으로서(as a unit) 회전하기 위해 상기 구동부의 회전축에 회전 가능하게 장착된 분할 구동 풀리(splitting drive pulley)를 포함하고, 상기 구동부의 회전축은 상기 제1 및 제2 스카라 아암들에 의해 공유되며,
상기 분할 구동 풀리는, 분리된 밴드 부재들의 각개의 분할형 전달 루프들(segmented transmission loops)에 의해 적어도 두 개의 아이들 풀리들(idler pulleys)에 결합됨으로써, 상기 분할 구동 풀리는 상기 구동부의 하나의 자유도(one degree of freedom)로부터 적어도 두 개의 아이들 풀리들을 공통으로 구동시키도록 상기 구동부의 하나의 자유도를 적어도 두 개의 아이들 풀리들 사이에서 분할하는 공통 풀리이며,
각개의 전달 루프 각각의 적어도 하나의 밴드는 공통의 밴드 인터페이스 레벨(common band interface level)을 공유한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 상기 구동 풀리는 세 개의 밴드 인터페이스 레벨들을 가지며, 상기 세 개의 밴드 인터페이스 레벨들 중 적어도 하나는 공유된 밴드 인터페이스 레벨이다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 상기 구동 풀리는, 세 개의 밴드 인터페이스 레벨들 중 적어도 하나를 포함하는 제거 가능한 부재(removable segment)를 가진 분할형 풀리이며, 상기 제거 가능한 부재는 상기 구동 풀리에 부착된 분할형 전달 루프들 중 대응되는 것과 함께 상기 회전축으로부터 제거될 수 있고, 상기 제거 가능한 부재와 정합하는, 상기 구동 풀리의 정합 부재(mating segment)는 상기 구동 풀리에 부착된 분할형 전달 루프들 중 대응되는 것과 함께 상기 회전축 상에 유지된다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 두 개의 아이들 풀리들 중 하나는 상기 제1 스카라 아암의 연장 및 후퇴를 시행하기 위해 상기 제1 스카라 아암에 연결되며, 상기 적어도 두 개의 아이들 풀리들 중 다른 하나는 상기 제2 스카라 아암의 연장 및 후퇴를 시행하기 위해 상기 제2 스카라 아암에 연결된다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 상기 적어도 두 개의 아이들 풀리들 중 하나는 상기 제1 및 제2 스카라 아암들 각각의 팔꿈치 회전축에 배치되고, 상기 구동 풀리는 상기 제1 및 제2 스카라 아암들의 어깨 회전축에 배치된다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 상기 제1 및 제2 스카라 아암들은 상기 제1 및 제2 스카라 아암들 각각의 독립적인 연장 및 후퇴를 시행하도록 구성된다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 상기 제1 스카라 아암의 연장 및 후퇴 축은 상기 제2 스카라 아암의 연장 및 후퇴 축에 대해 각을 이룬다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 상기 제1 스카라 아암의 연장 및 후퇴 축과 상기 제2 스카라 아암의 연장 및 후퇴 축은 상기 제1 및 제2 스카라 아암들의 어깨 회전축 위에서 하나가 다른 하나의 위에 적층된다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 상기 분리된 밴드 부재들 각각은 상기 구동 풀리 상에 상기 구동 풀리와의 밴드 맞물림 원호(band engagement arc)를 형성하는 밴드 고정 지점(band anchor point)을 가지며, 상기 밴드 고정 지점이 각개의 밴드 부재와 상기 구동 풀리 사이의 접선을 형성하는 지점과 상기 밴드 맞물림 원호 사이의 끼인 회전각도(included angle of rotation)는 대략 90도 이하이다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 상기 기판 처리 장치는 밴드 고정 지점들 사이의 각도를 변경하기 위해 상기 구동부의 자유도를 회전시키도록 구성된 제어기(controller)를 더 포함한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 상기 구동 풀리는 서로에 대하여 이동 가능한 풀리 부재들(pulley segments)을 포함하며, 각각의 풀리 부재는 그 풀리 부재에 장착된 적어도 하나의 밴드 고정 지점을 가지고, 상기 제어기는 상기 밴드 고정 지점들 사이의 각도의 변경을 시행하기 위해 상기 풀리 부재들 사이에 상대적인 회전을 일으키도록 구성된다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 기판 처리 장치(substrate processing apparatus)는:
프레임;
상기 프레임에 연결되고, 엔드 이펙터(end effector)를 가지며 제1 반경 방향 축을 따라서 연장 및 후퇴하도록 구성된 제1 스카라(SCARA) 아암;
상기 프레임에 연결되고, 엔드 이펙터를 가지며 제2 반경 방향 축을 따라서 연장 및 후퇴하도록 구성된 제2 스카라(SCARA) 아암;
상기 제1 및 제2 스카라 아암들에 결합된 구동부(drive section);
분할 구동 풀리(splitting drive pulley);
상기 구동부에 결합되며, 하나의 유닛으로서(as a unit) 회전하기 위해, 상기 제1 및 제2 스카라 아암들에 의해 공유된, 상기 구동부의 회전축에 회전 가능하게 장착된 분할 구동 풀리(splitting drive pulley);
제1 아이들 풀리와 상기 분할 구동 풀리 사이에서 연장된 분리된 밴드 부재들(band segments)의 분할형 제1 전달 루프(segmented first transmission loop)에 의해 상기 분할형 구동 풀리에 결합된 제1 아이들 풀리(idler pulley); 및
제2 아이들 풀리와 상기 분할 구동 풀리 사이에서 연장된 분리된 밴드 부재들의 분할형 제2 전달 루프에 의해 상기 분할형 구동 풀리에 결합된 제2 아이들 풀리;를 포함하며,
상기 구동 풀리는 상기 구동부의 하나의 자유도(one degree of freedom)로부터 상기 제1 및 제2 아이들 풀리들을 공통으로 구동시키도록 상기 구동부의 하나의 자유도를 상기 제1 및 제2 아이들 풀리들 사이에서 분할하는 공통 풀리이고,
상기 제2 아이들 풀리는, 상기 제1 아이들 풀리가 상기 분할 구동 풀리와 접속하는 밴드 맞물림 원호들(band engagement arcs)과 상이한 밴드 맞물림 원호들에서 상기 분할 구동 풀리와 접속하며,
상기 제1 및 제2 전달 루프들 각각의 적어도 하나의 밴드는 공통 밴드 인터페이스 레벨(common band interface level)을 공유한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 상기 구동 풀리는 두 개의 공유된 밴드 인터페이스 레벨들을 가진다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 상기 구동 풀리는 세 개의 밴드 인터페이스 레벨들을 가지며, 상기 세 개의 밴드 인터페이스 레벨들 중 적어도 하나는 공유된 밴드 인터페이스 레벨이다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 상기 구동 풀리는, 세 개의 밴드 인터페이스 레벨들 중 적어도 하나를 포함하는 제거 가능한 부재(removable segment)를 가진 분할형 풀리이며, 상기 제거 가능한 부재는 상기 구동 풀리에 부착된 분할형 제1 또는 제2 전달 루프들 중 대응되는 것과 함께 상기 회전축으로부터 제거될 수 있고, 상기 제거 가능한 부재와 정합하는, 상기 구동 풀리의 정합 부재(mating segment)는 상기 구동 풀리에 부착된 분할형 제1 또는 제2 전달 루프들 중 대응되는 것과 함께 상기 회전축 상에 유지된다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 상기 제1 아이들 풀리는 상기 제1 스카라 아암의 연장 및 후퇴를 시행하기 위해 상기 제1 스카라 아암에 연결되며, 상기 제2 아이들 풀리는 상기 제2 스카라 아암의 연장 및 후퇴를 시행하기 위해 상기 제2 스카라 아암에 연결된다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 상기 제1 아이들 풀리는 상기 제1 스카라 아암의 팔꿈치 회전축에 배치되고, 상기 제2 아이들 풀리는 상기 제2 스카라 아암의 팔꿈치 회전축에 배치되며, 상기 구동 풀리는 상기 제1 및 제2 스카라 아암들의 어깨 회전축에 배치된다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 상기 제1 및 제2 스카라 아암들은 상기 제1 및 제2 스카라 아암들 각각의 독립적인 연장 및 후퇴를 시행하도록 구성된다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 상기 제1 스카라 아암의 연장 및 후퇴 축은 상기 제2 스카라 아암의 연장 및 후퇴 축에 대해 각을 이룬다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 상기 제1 스카라 아암의 연장 및 후퇴 축과 상기 제2 스카라 아암의 연장 및 후퇴 축은 상기 제1 및 제2 스카라 아암들의 어깨 회전축 위에서 하나가 다른 하나의 위에 적층된다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 상기 분리된 밴드 부재들 각각은 상기 분할 구동 풀리 상에 상기 구동 풀리와의 각개의 밴드 맞물림 원호(band engagement arc)를 형성하는 밴드 고정 지점(band anchor point)을 가지며, 상기 밴드 고정 지점이 각개의 밴드 부재와 상기 구동 풀리 사이의 접선을 형성하는 지점과 각개의 밴드 맞물림 원호 사이의 끼인 회전각도(included angle of rotation)는 대략 90도 이하이다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 상기 기판 처리 장치는 밴드 고정 지점들 사이의 각도를 변경하기 위해 상기 구동부의 자유도를 회전시키도록 구성된 제어기(controller)를 더 포함한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 상기 구동 풀리는 서로에 대하여 이동 가능한 풀리 부재들(pulley segments)을 포함하며, 각각의 풀리 부재는 그 풀리 부재에 장착된 적어도 하나의 밴드 고정 지점을 가지고, 상기 제어기는 상기 밴드 고정 지점들 사이의 각도의 변경을 시행하기 위해 상기 풀리 부재들 사이에 상대적인 회전을 일으키도록 구성된다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 기판 처리 방법은:
기판 처리 장치를 제공하는 단계로서, 상기 기판 처리 장치는,
프레임,
상기 프레임에 연결되고, 엔드 이펙터(end effector)를 가지며 제1 반경 방향 축을 따라서 연장 및 후퇴하도록 구성된 제1 스카라(SCARA) 아암,
상기 프레임에 연결되고, 엔드 이펙터를 가지며 제2 반경 방향 축을 따라서 연장 및 후퇴하도록 구성된 제2 스카라(SCARA) 아암 및
상기 제1 및 제2 스카라 아암들에 결합된 구동부(drive section)를 포함하며,
상기 구동부는, 하나의 유닛으로서(as a unit) 회전하기 위해 상기 구동부의 회전축에 회전 가능하게 장착된 분할 구동 풀리(splitting drive pulley)를 포함하고, 상기 구동부의 회전축은 상기 제1 및 제2 스카라 아암들에 의해 공유되며,
상기 구동 풀리는, 분리된 밴드 부재들의 각개의 분할형 전달 루프들(segmented transmission loops)에 의해 적어도 두 개의 아이들 풀리들(idler pulleys)에 결합됨으로써, 상기 구동 풀리는 상기 적어도 두 개의 아이들 풀리들에 대해 공통 풀리인, 기판 처리 장치를 제공하는 단계; 및
상기 구동부의 하나의 자유도(one degree of freedom)로부터 상기 적어도 두 개의 아이들 풀리들을 공통으로 구동시키기 위해, 상기 구동부의 하나의 자유도를 상기 적어도 두 개의 아이들 풀리들 사이에서 분할하는 단계;를 포함하며,
각개의 전달 루프 각각의 적어도 하나의 밴드는 공통 밴드 인터페이스 레벨(common band interface level)을 공유한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 상기 방법은 상기 분리된 밴드 부재들을 두 개의 공유된 밴드 인터페이스 레벨들에서 상기 구동 풀리와 접속시키는 단계를 더 포함한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 상기 방법은 상기 분리된 밴드 부재들을 세 개의 밴드 인터페이스 레벨들에서 상기 구동 풀리와 접속시키는 단계를 더 포함하며, 상기 세 개의 밴드 인터페이스 레벨들 중 하나는 공유된 밴드 인터페이스 레벨이다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 상기 방법은 세 개의 밴드 인터페이스 레벨들 중 적어도 하나를 포함하는 제거 가능한 부재(removable segment)를 가진 구동 풀리를 제공하는 단계를 더 포함하며, 상기 제거 가능한 부재는 상기 구동 풀리에 부착된 분할형 전달 루프들 중 대응되는 것과 함께 상기 회전축으로부터 제거될 수 있고, 상기 제거 가능한 부재와 정합하는, 상기 구동 풀리의 정합 부재(mating segment)는 상기 구동 풀리에 부착된 분할형 전달 루프들 중 대응되는 것과 함께 상기 회전축 상에 유지된다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 상기 방법은 상기 적어도 두 개의 아이들 풀리들 중 하나로 상기 제1 스카라 아암의 연장 및 후퇴를 시행하고, 상기 적어도 두 개의 아이들 풀리들 중 다른 하나로 상기 제2 스카라 아암의 연장 및 후퇴를 시행하는 단계를 더 포함한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 상기 방법은 상기 제1 및 제2 스카라 아암들을 서로 독립적으로 연장 및 후퇴시키는 단계를 더 포함한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 상기 방법은 상기 제2 스카라 아암의 연장 및 후퇴 축에 대해 각을 이루는 축을 따라서 상기 제1 스카라 아암을 연장 및 후퇴시키는 단계를 더 포함한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 상기 방법은 상기 제1 및 제2 스카라 아암들의 어깨 축 위에서 하나가 다른 하나의 위에 적층된 축들을 따라서 상기 제1 및 제2 스카라 아암들을 연장 및 후퇴시키는 단계를 더 포함한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 상기 방법은 상기 분할 구동 풀리 상의 상기 분리된 밴드 부재들의 고정 지점들 사이의 각도를 변경하기 위해 상기 구동부의 자유도를 회전시키는 단계를 더 포함한다.
개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따르면, 상기 방법은 상기 분할 구동 풀리 상의 상기 분리된 밴드 부재들의 고정 지점들 사이의 각도의 변경을 시행하기 위해, 상기 구동부에 결합된 제어기로, 상기 분할 구동 풀리의 풀리 부재들 사이에 상대적인 움직임을 일으키는 단계를 더 포함한다.
개시된 실시예의 전술한 측면들 및 다른 특징들은 첨부된 도면들과 관련된 이하의 설명에서 설명된다.
도 1은 개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따른 기판 이송 장치의 개략도이며;
도 2는 개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따른 기판 이송 장치의 부분 개략도이며;
도 3a와 3b는 개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따른 도 1의 기판 이송 장치의 부분 개략도들이며;
도 4는 개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따른 기판 이송 장치의 개략도이며;
도 5a-5g는 개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따른 기판 이송 장치의 개략도들이며;
도 6a와 6b는 개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따른 기판 이송 장치의 부분 개략도들이며;
도 7a-7h는 개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따른 기판 이송 장치의 부분 개략도들이며;
도 8a와 8b는 종래의 기판 이송 장치의 부분 개략도들이며;
도 9a와 9b는 개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따른 기판 이송 장치의 부분 개략도들이며;
도 10a와 10b는 개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따른 기판 이송 장치의 부분 개략도들이며;
도 11a-11e는 개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따른 기판 이송 장치의 개략도들이며;
도 12는 개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따른 흐름도이며;
도 13a-13c는 개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따른 기판 이송 장치의 부분 개략도들이며;
도 14a-14b는 개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따른 기판 이송 장치의 부분 개략도들이며;
도 15는 개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따른 기판 이송의 부분 개략도이며;
도 16은 개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따른 기판 이송의 부분 개략도이며;
도 17a와 17b는 개시된 실시예의 하나 이상의 태양들에 따른 기판 이송의 부분 개략도들이다.
도 1은 개시된 실시예의 태양들에 따른 이중 스카라 아암 처리 장치(dual SCARA arm processing apparatus)(100)(여기서 "이송 장치(100)"로도 지칭된다)를 도시한다. 비록 개시된 실시예의 태양들이 도면들을 참조하면서 설명될 것이지만, 개시된 실시예의 태양들은 많은 형태들로 구현될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 추가적으로, 임의의 적합한 크기, 형상 또는 유형의 요소들 또는 재료들이 사용될 수 있다.
하나의 태양에서, 상기 이송 장치(100)는 캐리지 또는 프레임(106), 적어도 두 개의 스카라 아암들 및 상기 프레임에 장착되고 제1 및 제2 스카라 아암들(110, 120)에 결합되는 구동부(drive section)(108)를 포함한다. 상기 구동부(108)에는 임의의 적합한 제어기(controller)(199)가 연결되며, 상기 제어기는 여기서 설명되는 바와 같이 상기 이송 장치의 작동을 시행하는 임의의 적합한 프로그램 코드를 포함한다. 하나의 태양에서, 상기 적어도 두 개의 스카라 아암들은 상기 프레임(106)에 연결된 제1 스카라 아암(110)과 상기 프레임(106)에 연결된 제2 스카라 아암(120)을 포함한다. 상기 제1 스카라 아암(110)은, 상부 아암 링크(110U)의 근위 단부에서 상기 프레임(106)에 어깨 회전축(shoulder axis of rotation)(SAX) 둘레로 회전 가능하게 연결된 상부 아암 링크(110U), 포어아암(forearm) 링크(110F)의 근위 단부에서 상부 아암 링크(110U)의 말단부에 팔꿈치 회전축(elbow axis of rotation)(EX1) 둘레로 회전 가능하게 연결된 포어아암(forearm) 링크(110F), 및 포어아암(forearm) 링크(110F)의 말단부에 손목 회전축(wrist axis of rotation)(WX1) 둘레로 회전 가능하게 연결된 엔드 이펙터(end effector)(110E)를 포함한다. 상기 제2 스카라 아암(120)은, 상부 아암 링크(120U)의 근위 단부에서 상기 프레임(106)에 어깨 회전축(SAX) 둘레로 회전 가능하게 연결된 상부 아암 링크(120U), 포어아암(forearm) 링크(120F)의 근위 단부에서 상부 아암 링크(120U)의 말단부에 팔꿈치 회전축(EX2) 둘레로 회전 가능하게 연결된 포어아암(forearm) 링크(120F), 및 포어아암(forearm) 링크(120F)의 말단부에 손목 회전축(WX2) 둘레로 회전 가능하게 연결된 엔드 이펙터(120E)를 포함한다. 오직 단일의 엔드 이펙터(110E, 120E)가 각각의 손목 회전축(WX1, WX2)에 결합되는 것으로 도시되어 있지만, 다른 태양들에서, 상기 이송 장치(100)의 단일의 스카라 아암(110, 120)으로 기판들의 배치(batch) 이송을 실행하기 위해 또는 기판들의 신속한 교체를 위해, 임의의 적합한 수의 엔드 이펙터들이 상기 손목 회전축들(WX1, WX2) 중 하나 이상에 결합될 수 있다. 이 태양에서, 상기 어깨 회전축(SAX)은 상기 제1 및 제2 스카라 아암들(110, 120) 둘 다에 공통이지만, 다른 태양에서는, 상기 제1 및 제2 스카라 아암들(110, 120)은 나란히 배치된 각개의 어깨 회전축을 가질 수 있다.
도 2, 3a 및 3b를 참조하면, 하나의 태양에서, 상기 구동부(108)는 임의의 적합한 방식으로 프레임(106)에 장착된다. 하나의 태양에서, 상기 구동부(108)는 3축(예컨대, 3 자유도(three degree of freedom)) 구동부이며, 다른 태양들에서는, 상기 구동부는 임의의 적합한 수의 구동 축들을 포함할 수 있다. 하나의 태양에서, 상기 구동부(108)는 일반적으로 구동 샤프트 조립체(241)와 세 개의 모터들(242, 244, 246)을 포함한다. 이 태양에서, 상기 구동 샤프트 조립체(241)는 세 개의 구동 샤프트들(250A, 250B, 250C)을 포함한다. 구현될 수 있는 바에 따라, 구동 시스템은 세 개의 모터들과 세 개의 구동 샤프트들로 한정되지 않는다. 제1 모터(242)는 중간 샤프트(250A)에 연결된 고정자(248A)와 회전자(260A)를 포함한다. 제2 모터(244)는 외부 샤프트(250B)에 연결된 고정자(248B)와 회전자(260B)를 포함한다. 제3 모터(246)는 내부 샤프트(250C)에 연결된 고정자(248C)와 회전자(260C)를 포함한다. 상기 세 개의 고정자들(248A, 248B, 248C)은 상기 프레임(106)을 따라서 상이한 수직 높이들 또는 위치들에서 상기 프레임(106)에 고정적으로 부착된다(2011년 11월 10일에 제출된 US 특허 출원 번호 13/293,717호 및 2011년 8월 30일에 등록된 US 특허 번호 8,008,884호(그 개시 내용 전체가 여기에 참조로 통합됨)에 서술된 것과 같이 반경 방향으로 배치된 모터들을 포함하는 3축 구동 시스템이 상기 이송 장치(100)를 구동시키는 데 사용될 수도 있다는 것을 주목한다). 오직 보여주기 위한 목적으로, 제1 고정자(48A)는 중간 고정자이며, 제2 고정자(248B)는 상부 고정자이고, 제3 고정자(248C)는 하부 고정자이다. 각각의 고정자는 일반적으로 전자기 코일을 포함한다. 상기 세 개의 구동 샤프트들(250A, 250B, 250C)은 동축 구동 샤프트들로서 배치된다. 상기 세 개의 회전자들(260A, 260B, 260C)은 바람직하게는 영구자석들을 포함하지만, 대안으로서 영구자석들을 가지지 않는 자기 유도 회전자를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 스카라 아암들(110, 120)의 작동 환경으로부터 고정자들(248A, 248B, 248C)을 밀봉하기 위해, 그리고 진공 환경 내에 배치되는 구동 샤프트 조립체(241)와 진공 환경의 외부에 배치되는 고정자들(248A, 248B, 248C)을 가진 상기 이송 장치(100)가 진공 환경에서 사용될 수 있도록 허용하기 위해, 상기 회전자들(260A, 260B, 260C)과 각자의 고정자들(248A, 248B, 248C) 사이에 슬리브들(sleeves) 또는 얇은 캔(can) 밀봉재들(262)이 배치된다. 그러나, 상기 이송 장치(100)가 오직 대기 환경에서 사용하도록 의도된 경우에는, 상기 슬리브들(262)은 제공될 필요가 없다.
상기 제3 샤프트(250C)는 내부 샤프트이며 하부 고정자(248C)로부터 연장된다. 상기 내부 샤프트(250C)는 하부 고정자(248C)와 정렬된 제3 회전자(260C)를 가진다. 상기 중간 샤프트(250A)는 중간 고정자(248A)로부터 위쪽으로 연장된다. 상기 중간 샤프트는 제1 고정자(248A)와 정렬된 제1 회전자(260A)를 가진다. 상기 외부 샤프트(250B)는 상부 고정자(248B)로부터 위쪽으로 연장된다. 상기 상부 샤프트는 상부 고정자(248B)와 정렬된 제2 회전자(260B)를 가진다. 각각의 샤프트가 서로에 대하여 그리고 프레임(106)에 대하여 독립적으로 회전 가능하도록 허용하기 위해, 다양한 베어링들이 상기 샤프트들(250A-250C)과 상기 프레임(106) 둘레에 제공된다. 하나의 태양에서, 각각의 샤프트(250A-250C)는 위치 센서(264)를 구비할 수 있다. 상기 위치 센서들(264)은 상기 샤프트들(250A-250C)의 서로에 대한 및/또는 프레임(106)에 대한 회전 위치의 신호를 상기 제어기(199)로 보내는데 사용된다. 광센서 또는 유도식 센서와 같은 임의의 적합한 센서들이 사용될 수 있다. 또한, 상기 구동부(108)는, 상기 이송 장치(100)의 상부 아암 링크들(110U, 120U), 포어아암 링크들(110F, 120F) 및 엔드 이펙터들(110E, 120E)을 하나의 유닛으로서 상기 어깨 회전축(SAX)과 실질적으로 평행한 방향으로 (예컨대, 어깨 회전축을 따라서) 이동시키기 위한 하나 이상의 적합한 Z-축 구동기들(drives)(190)을 포함할 수 있다. 또 다른 태양에서, 상기 이송 장치(100)의 (손목 또는 팔꿈치 축과 같은) 하나 이상의 회전 조인트들(revolute joints)은, 예를 들어, 각각의 아암의 엔드 이펙터(들)을 서로 독립적으로 Z-방향으로 이동시키기 위해, Z-축 구동기를 포함할 수 있다.
하나의 태양에서, 상기 외부 샤프트(250B)는, 외부 샤프트(250B)와 상부 아암 링크(110U)가 하나의 유닛으로서 어깨 회전축(SAX)의 둘레로 회전하도록, 상부 아암 링크(110U)에 결합된다. 상기 중간 샤프트(250A)는, 중간 샤프트(250A)와 상부 아암 링크(120U)가 하나의 유닛으로서 어깨 회전축(SAX)의 둘레로 회전하도록, 상부 아암 링크(120U)에 결합된다. 다른 태양에서, 상기 외부 샤프트(250B)는 상부 아암 링크(120U)에 결합될 수 있고, 상기 중간 샤프트(250A)는 상부 아암 링크(110U)에 결합될 수 있다. 상기 내부 샤프트(120C)는 포어아암 링크들(110F, 120F) 각각에 연결됨으로써 각각의 포어아암 링크들(110F, 120F)을 공통적으로 구동시킨다.
하나의 태양에서, 도 1, 3a 및 3b에 도시된 바와 같이, 상기 상부 아암 링크들(110U, 120U)과 포어아암 링크들(110F, 120F)은 실질적으로 동일한 길이를 가질 수 있지만, 다른 태양들에서, 상기 상부 아암 링크들(110U, 120U)과 포어아암 링크들(110F, 120F)은 동일하지 않은 길이를 가질 수 있다. 또 다른 태양에서, 상기 엔드 이펙터들(110E, 120E)은, 제1 및 제2 스카라 아암들(110, 120)이 도 4에 도시된 바와 같이 후퇴된 형태인 때, 상부 아암 링크들(110U, 120U)과 포어아암 링크들(110F, 120F)이 엔드 이펙터들(110E, 120E)의 연장 방향(400)과 반대 방향으로 펼쳐지도록(swept) (예컨대, 손목 회전축들(WX1, WX2)과 팔꿈치 회전축들(EX1, EX2)이 어깨 회전축(SAX)의 뒤에 배치되도록) 미리 결정된 길이를 가질 수 있다. 도 1, 3a, 3b 및 4에 도시된 태양들에서, 상기 엔드 이펙터들(110E, 120E)은 하나의 엔드 이펙터(110E, 120E)가 다른 하나의 엔드 이펙터(110E, 120E) 위로 지나가도록 어깨 회전축(SAX) 위에서 상이한 평면들로 하나가 다른 하나의 위에 적층되며, 각각의 스카라 아암(110, 120)은, 두 개의 스카라 아암들(110, 120)에 대해 공통이며 어깨 회전축(SAX) 위로 지나가는 연장 축(R)(도 3a와 3b 참조)을 따라서 독립적으로 연장되고 후퇴된다. 다른 태양들에서, 도 5a-5g를 참조하면, 상기 엔드 이펙터들(110E, 120E)은 동일한 평면에 배치될 수 있으며(예를 들어, 하나가 다른 하나의 위로 지나가지 않는다), 여기서 제1 및 제2 스카라 아암들(10, 120) 각각의 연장 및 후퇴 축(400R)은 서로에 대하여 각을 이루고, 연장 및 후퇴 축들(400R) 사이의 각도는 상기 스카라 아암들(110, 120)이 내부에 배치된 이송 챔버(5020)에 결합된 처리 모듈들(PM1-PM4) 사이의 각도와 대응된다.
이제, 도 6a를 참조하면서, 상기 이송 장치(100)에 대해 추가적으로 상세하게 설명될 것이다. 위에서 설명된 바와 같이, 하나의 태양에서, 상기 외부 구동 샤프트(250B)는 상부 아암 링크(120U)에 결합되고 중간 구동 샤프트(250A)는 상부 아암 링크(110U)에 결합됨으로써, 각각의 상부 아암 링크(110U, 120U)는 각개의 구동 샤프트(250A, 250B)의 기동력(motive power) 하에서 독립적으로 어깨 회전축(SAX) 둘레로 회전하며, 어깨 회전축(SAX)은 제1 및 제2 스카라 아암들(110, 120)에 의해 공유된다. 상기 내부 구동 샤프트(250C)는 내부 구동 샤프트(250C)에 결합된 분할 구동 풀리(splitting drive pulley)(606)(도 9a와 9b의 분할 구동 풀리(906)도 참조)를 통해 두 개의 포어아암 링크들(110F, 120F)에 연결되며, 상기 분할 구동 풀리(606, 906)는 상기 내부 구동 샤프트(250C)의 기동력 하에서, 하나의 유닛으로서, 회전하도록 상기 구동부(106)의 어깨 회전축(SAX)에 회전 가능하게 장착된다. 하나의 태양에서, 상기 분할 구동 풀리(606, 906)는 적어도 부분적으로 상부 아암 링크들(110U, 120U) 각각의 내부에 배치된다. 다른 태양들에서, 상기 이송 장치(100)가 두 개 이상의 (예컨대, 적어도 두 개의) 스카라 아암들을 포함하는 경우에, 상기 적어도 두 개의 스카라 아암들의 각각의 상부 아암 링크를 구동시키기 위한 구동축과, 각각의 분할 구동 풀리가 적어도 두 개의 포어아암들의 회전을 구동시키는 경우와 같이 적어도 두 개의 스카라 아암들의 포어아암 링크들에 연결된 적어도 하나의 분할 구동 풀리를 구동시키기 위한 추가적인 구동축들이 있을 수 있다. 하나의 태양에서, 상기 분할 구동 풀리(606, 906)는 적어도 두 개의 아이들 풀리들(600, 601)에 결합되며, 적어도 두 개의 아이들 풀리들(606, 401) 중 하나는 제1 스카라 아암(110)의 연장 및 후퇴를 실행하기 위해 제1 스카라 아암(110)에 연결되고 적어도 두 개의 아이들 풀리들(606, 601) 중 다른 하나는 제2 스카라 아암(120)의 연장 및 후퇴를 실행하기 위해 제2 스카라 아암(120)에 연결된다.
하나의 태양에서, 상부 아암 링크들(110U, 120U) 각각은 팔꿈치 회전축들(EX1, EX2) 중 각개의 하나에 배치된 아이들 풀리(600, 601)를 포함한다. 각각의 아이들 풀리(600, 601)는, 상부 아암 링크들(110U, 120U)과는 관계없이 팔꿈치 회전축(EX1, EX2) 둘레로 회전하도록, 각개의 상부 아암 링크(110U, 120U)에 각개의 팔꿈치 회전축(EX1, EX2) 둘레에 장착된다. 예를 들어, 아이들 풀리들(600, 601)이 팔꿈치 회전축(EX1, EX2) 둘레로 회전하도록 장착된 상부 아암 링크들(110U, 120U) 내부에 임의의 적합한 베어링들(620A, 620B)이 제공될 수 있다. 아이들 풀리(600, 601)가 각개의 포어아암 링크(110F, 120F)와 하나의 유닛으로서 각개의 팔꿈치 회전축(EX1, EX2) 둘레로 회전하도록, 각각의 아이들 풀리(600, 601)는 각개의 포어아암 링크(100F, 120F)에 결합된다.
각각의 엔드 이펙터(110E, 120E)는, 각각의 스카라 아암(110, 120)의 연장 및 후퇴 축을 따르는 엔드 이펙터(110E, 120E)의 정렬을 유지하기 위해, 각개의 스카라 아암(110, 120)의 상부 아암 링크(110U, 120U)에 종속된다. 예를 들어, 하나의 태양에서, 팔꿈치 구동 풀리(elbow drive pulley)(603)는 상부 아암 링크(110U)에 대하여 회전 가능하게 고정되도록 스카라 아암(110)의 상부 아암 링크(110U)에 팔꿈치 회전축(EX1) 둘레에 임의의 적합한 방식으로 장착된다. 아이들 풀리(604)는 포어아암 링크(110F) 내부에 손목 회전축(WX1) 둘레로 회전하도록 임의의 적합한 방식으로 장착된다. 상기 엔드 이펙터(110E)는 상기 아이들 풀리(604)와 함께 하나의 유닛으로서 손목 축(WX1) 둘레로 회전하도록 상기 아이들 풀리(604)에 장착된다. 상기 아이들 풀리(604)는 팔꿈치 구동 풀리(603)에 임의의 적합한 방식으로, 예컨대 적어도 두 개의 분리된 밴드들(여기서 설명되는 밴드 부재들(band segments)(701, 702, 711, 712)과 실질적으로 유사함)을 가진 분할형 전달 루프(segmented transmission loop)(660)에 의해 결합되며, 상기 밴드들 각각은 상기 아이들 풀리(604)와 팔꿈치 구동 풀리(603)의 둘레를 양 방향으로 적어도 부분적으로 감싸도록 설치됨으로써, 상기 포어아암 링크(110F)가 상부 아암 링크(110U)에 대하여 움직이는 중에, 팔꿈치 회전축(EX1)에서 상기 포어아암 링크(110F)에 대한 팔꿈치 구동 풀리(603)의 상대적인 회전이 상기 밴드들 중 하나는 아이들 풀리(604)를 당기는 반면 다른 밴드는 아이들 풀리(604)를 밀어서 아이들 풀리(604)의 회전을 실행하고 연장 및 후퇴 축을 따라서 엔드 이펙터(110E)의 정렬을 유지한다. 유사하게, 팔꿈치 구동 풀리(602)는 상부 아암 링크(120U)에 대하여 회전 가능하게 고정되도록 스카라 아암(120)의 상부 아암 링크(120U)에 팔꿈치 회전축(EX2) 둘레에 임의의 적합한 방식으로 장착된다. 아이들 풀리(605)는 포어아암 링크(120F) 내부에 손목 회전축(WX2) 둘레로 회전하도록 임의의 적합한 방식으로 장착된다. 상기 엔드 이펙터(120E)는 상기 아이들 풀리(605)와 함께 하나의 유닛으로서 손목 축(WX2) 둘레로 회전하도록 상기 아이들 풀리(605)에 장착된다. 상기 아이들 풀리(605)는 팔꿈치 구동 풀리(602)에 임의의 적합한 방식으로, 예컨대 적어도 두 개의 분리된 밴드들(여기서 설명되는 밴드 부재들(band segments)(701, 702, 711, 712)과 실질적으로 유사함)을 가진 분할형 전달 루프(segmented transmission loop)(661)에 의해 결합되며, 상기 밴드들 각각은 상기 아이들 풀리(605)와 팔꿈치 구동 풀리(602)의 둘레를 양 방향으로 적어도 부분적으로 감싸도록 설치됨으로써, 상기 포어아암 링크(120F)가 상부 아암 링크(120U)에 대하여 움직이는 중에, 팔꿈치 회전축(EX2)에서 상기 포어아암 링크(120F)에 대한 팔꿈치 구동 풀리(602)의 상대적인 회전이 상기 밴드들 중 하나는 아이들 풀리(605)를 당기는 반면 다른 밴드는 아이들 풀리(605)를 밀어서 아이들 풀리(605)의 회전을 실행하고 연장 및 후퇴 축을 따라서 엔드 이펙터(120E)의 정렬을 유지한다.
도 7a-7c와 9a-9b도 함께 참조하면, 상기 분할 구동 풀리(606, 906)는 각개의 분할형 전달 루프들(700, 710)에 의해 아이들 풀리들(600, 601)에 결합된다. 상기 분할형 전달 루프(700)는 분리된 밴드 부재들(separate band segments)(701, 702)을 포함하며, 분할형 전달 루프(710)는 분리된 밴드 부재들(711, 712)을 포함한다. 각각의 분할형 전달 루프(700, 710)의 밴드 부재들(701, 702, 711, 712)은 상기 분할 구동 풀리(606, 906)로부터 각개의 아이들 풀리(600, 601)로의 토크의 방향에 관하여 대향하는 밴드들로서 배치되며, 각개의 분할형 전달 루프들(700, 710)은 상기 분할 구동 풀리(606, 906)로부터 각개의 아이들 풀리들(600, 601)로 서로 대향함으로써, 적어도 아이들 풀리들은 분할 구동 풀리(606, 906)(그리고 이로 인한 구동부(108)의 대응되는 자유도)에 의해 동시에 그리고 동일한 방향으로 구동된다. 두 개의 아이들 풀리들(600, 601)이 분할 구동 풀리에 결합되는 것으로 도시되어 있지만, 다른 태양들에서는, 상기 구동부의 하나의 자유도에 의해 제공된 기동력이 적어도 두 개의 아이들 풀리들 사이에서 분할되도록, 분할 구동 풀리에 적어도 두 개의 아이들 풀리들이 결합된다. 여기서, 상기 분할 구동 풀리(606, 906)는, 상기 구동부(106)의 하나의 자유도로부터 적어도 두 개의 아이들 풀리들(600, 601)을 공통으로 구동시키도록 상기 구동부의 하나의 자유도를 적어도 두 개의 아이들 풀리들(600, 601) 사이에서 분할하는 공통 풀리이다. 아래에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 상기 분할 구동 풀리(606, 906)는, 상기 밴드 부재들(701, 702, 711, 712)이 분할 구동 풀리(606, 906)에 고정되는 다수의 밴드 인터페이스 레벨들(band interface levels) 또는 평면들(planes)을 가진다. 하나의 태양에서, 아래에서 설명되는 바와 같이, 각개의 전달 루프(700, 710) 각각의 밴드 부재들(701, 702, 711, 712) 중 적어도 하나는, 하나가 다른 하나의 위에 배치되는 대신에 공통 밴드 높이(common band height)를 가지도록 공통 인터페이스 레벨을 공유한다 (예컨대, 공통 평면에 배치된다). 따라서, 상기 분할 구동 풀리(606, 906)(이는 어깨 또는 허브 풀리로도 지칭될 수 있음)는 종래의 어깨 또는 허브 풀리들과 비교하여 콤팩트한 높이를 가지는 것으로 설명될 수 있으며, 이에 상응하여 상기 이중 아암 스카라 이송 장치는 결과적으로 종래의 이중 아암 스카라 이송 장치와 비교하여 콤팩트한 높이를 가진다.
도 9a와 9b를 참조하면, 하나의 태양에서, 상기 분할 구동 풀리는 두 개의 밴드 인터페이스 레벨들(906L1, 906L2)을 포함하며, 각각의 밴드 인터페이스 레벨(906L1, 906L2)은 공통의 밴드 인터페이스 레벨이다. 예를 들어, 분할형 전달 루프(700)의 밴드 부재(701)와 분할형 전달 루프(710)의 밴드 부재(712)는 밴드 인터페이스 레벨(906L2)에서 분할 구동 풀리(906)의 각개의 밴드 고정 지점들(band anchor points)(770, 772)에 결합됨으로써, 상기 밴드 부재들(701, 712)은 분할 구동 풀리(606)와 관련하여 아래에서 설명되는 것과 유사한 방식으로 공통 밴드 높이(BH)를 공유한다. 분할형 전달 루프(700)의 밴드 부재(702)와 분할형 전달 루프(710)의 밴드 부재(711)는 밴드 인터페이스 레벨(906L1)에서 분할 구동 풀리(906)의 각개의 밴드 고정 지점들(band anchor points)(771, 773)에 결합됨으로써, 상기 밴드 부재들(702, 711)은 분할 구동 풀리(606)와 관련하여 아래에서 설명되는 것과 유사한 방식으로 공통 밴드 높이(BH)를 공유한다. 다른 태양들에서, 상기 분할 구동 풀리는 아래에서 설명되는 바와 같이 하나보다 많은 부품으로 구성될 수 있다.
도 6b와 7a-7c를 참조하면, 하나의 태양에서, 상기 적어도 두 개의 스카라 아암들(110, 120) 중 하나는 제거 가능한 스카라 아암일 수 있다. 예를 들어, 제1 스카라 아암(110)은 상기 프레임(106)으로부터 하나의 유닛으로서 제거될 수 있는 반면에, 제2 스카라 아암(120)은 상기 프레임(106)에 장착된 상태로 유지된다. 이러한 태양에서, 상기 분할 구동 풀리(606)는, 적어도 하나의 밴드 인터페이스 레벨을 포함하는 제거 가능한 풀리 부재(606B)를 가진 분할형 풀리이며, 상기 풀리 부재(606B)는 어깨 회전축(SAX)으로부터 제거될 수 있다. 풀리 부재들(606A, 606B)은, 상기 풀리 부재(606B)는 풀리 부재(606A)로부터 제거될 수 있는 반면에 풀리 부재(606A)는 어깨 회전축에 고정된 상태로 유지되도록 구성되며, 각개의 스카라 아암(110, 120) 각각을 위한 전달 루프(700, 710) 각각의 밴드 부재들(701, 702, 711, 712)은 대응되는 풀리 부재(606A, 606B)에 고정된 상태로 유지된다. 예를 들어, 풀리 부재(606B)는 상부 아암 링크(110U)에 어깨 회전축(SAX) 둘레로 회전 가능하게 장착될 수 있는 반면에 풀리 부재(606A)는 상부 아암 링크(120U)에 어깨 회전축(SAX) 둘레로 회전 가능하게 장착될 수 있다. 전달 루프(700)의 밴드 부재들(701, 702)은 풀리 부재(606B)에 결합되는 반면에 전달 루프(710)의 밴드 부재들(711, 712)은 풀리 부재(606A)에 결합된다. 스카라 아암(110)이 상기 이송 장치(100)로부터 제거된 때, 상기 풀리 부재(606B)는 상부 아암 링크(110U)에 고정된 상태로 유지되는 반면에 풀리 부재(606A)는 상부 아암 링크(120U)에 고정된 상태로 유지됨으로써, 상기 스카라 아암(110)은 전달 루프(700) 및 풀리 부재(606B)와 함께 하나의 유닛으로서 제거될 수 있다.
하나의 태양에서, 풀리 부재들(606A, 606B) 각각은, 다른 풀리 부재(606A, 606B)의 대응되는 정합 특징부(mating feature)와 맞물리는 적어도 하나의 정합 특징부를 포함하며, 상기 정합 특징부들은, 풀리 부재들(606A, 606B)이 하나의 유닛으로서 어깨 회전축(SAX) 둘레로 회전하도록 풀리 부재(606A)를 풀리 부재(606B)에 회전 가능하게 고정시킨다(즉, 풀리 부재들은 미리 결정된 회전 방향으로 서로 잠긴다). 예를 들어, 하나의 태양에서, 풀리 부재(606A)는 풀리 부재(606B)의 정합 표면(mating surface)(740)과 정합하는 정합 표면(730)을 포함한다. 또한, 풀리 부재(606A)는 풀리 부재(606B)의 정합 표면(741)과 정합하는 정합 표면(731)을 포함할 수 있다. 풀리 부재들이 하나의 유닛으로서 어깨 회전축(SAX) 둘레로 회전하도록 정합 표면들(730, 731, 740, 741)이 풀리 부재들(606A, 606B)을 회전 가능하게 고정시키는 것으로 도시되고 설명되었지만, 다른 태양들에서, 풀리 부재들(606A, 606B)은 임의의 적합한 방식으로, 예컨대 하나 이상의 핀들(pins), 클립들, 숄더 볼트들 또는 임의의 다른 접합한 체결구들에 의해 회전 가능하게 고정될 수 있다. 도 6a-6b로부터 구현될 수 있는 바와 같이, 개시된 실시예의 태양들에서의 스카라 아암의 콤팩트한 높이는 두 개의 스카라 아암으로부터 하나의 스카라 아암으로 그리고 그 반대로 쉽게 재구성될 수 있다. 또한, 도 6a-6b에 도시된 예시적인 아암 구성은 앞서 설명된 바와 같이 하나의 유닛으로서 교체될 수 있거나 또는 교환할 수 있는 적어도 하나의 스카라 아암을 가진다.
도 7a-7d에 도시된 바와 같이, 상기 분할 구동 풀리(606)는 두 개의 전달 루프들(700, 710)의 네 개의 밴드 부재들(701, 702, 711, 712)을 수용하는 세 개의 밴드 인터페이스 레벨들(606L1, 606LE, 606L3)을 포함한다. 하나의 태양에서, 상기 제거 가능한 풀리 부재(606B)는 밴드 인터페이스 레벨(606L1) 및 밴드 인터페이스 레벨(606L2)의 인터페이스 레벨 부분(606L2B)을 포함한다. 풀리 부재(606A)는 밴드 인터페이스 레벨(606L2)의 인터페이스 레벨 부분(606L2A) 및 인터페이스 레벨(606L3)을 포함한다. 이러한 태양에서, 밴드 부재(701)는 밴드 고정 지점(770)에서 풀리 부재(606B)의 인터페이스 레벨(606L1)에 결합되는 반면에, 밴드 부재(702)는 밴드 고정 지점(771)에서 풀리 부재(606B)의 인터페이스 레벨 부분(606L2B)에 결합된다. 밴드 부재(712)는 밴드 고정 지점(772)에서 풀리 부재(606A)의 밴드 인터페이스 레벨(606L3)에 결합되는 반면에, 밴드 부재(711)는 밴드 고정 지점(773)에서 풀리 부재(606A)의 인터페이스 레벨 부분(606L2A)에 결합됨으로써, 밴드 인터페이스 레벨(606L2)은 밴드 부재(702)와 밴드 부재(711) 둘 다에 대해 공통이다.
도 7e-7h도 함께 참조하면, 상기 분할 구동 풀리(606, 609) 상의 각각의 밴드 고정 지점(770-773)의 위치는 상기 분할 구동 풀리(606)와의 밴드 맞물림 원호(band engagement arc)(A1, A2, A11, A12)를 형성하며, 상기 밴드 맞물림 원호(A1, A2, A11, A12)와 상기 밴드 고정 지점(770, 771, 772, 773)이 각개의 밴드 부재(701, 702, 711, 712)와 분할 구동 풀리(606) 사이의 접선을 형성하는 접점(tangent point)(T1, T2, T11, T12) 사이의 끼인 회전각도(included angle of rotation)(α1, α2, α11, α12)는 대략 90도 이하이다.
도 7a-7h를 참조하면, 하나의 태양에서, 상기 분할 구동 풀리(606, 609) 및 상기 분할 구동 풀리(606, 609)가 전달 루프들(700, 710)에 의해 결합되는 적어도 두 개의 아이들 풀리들(600, 601)은, 어깨 회전축(SAX)으로부터 미리 결정된 거리만큼 떨어져 배치된 미리 결정된 기판 홀딩 장소들로부터 그리고 상기 기판 홀딩 장소들로 기판을 피킹(picking) 및 배치하기 위한 스카라 아암들(110, 120)을 연장 및 후퇴시키기 위해 각개의 포어아암 링크들(110F, 120F)의 충분한 회전을 제공하는 임의의 적합한 구동 비율(drive ratio)을 가진다. 예를 들어, 분할 구동 풀리(606, 609)와 각각의 아이들 풀리들(600, 601) 사이의 비율은, 각각의 스카라 아암(110, 120)의 연장 동작을 위한 회전 각도(β)(도 3a와 3b 참조)가 분할 구동 풀리(606, 609) 상에 적어도 하나의 원호를 형성하고, 동일한 또는 상이한 밴드 인터페이스 레벨(606L1, 606L2, 606L3)에서 상기 원호(A1, A2, A11, A12)의 일단부(E1)에 있는 하나의 밴드 부재(701, 702, 711, 712)의 밴드 고정 지점(770, 771, 772, 773)이 대향하는 밴드 부재(701, 702, 711, 712)의 밴드 고정 지점(770, 771, 772, 773)과 일치하도록, 밴드 고정 지점(770, 771, 772, 773)이 분할 구동 풀리(606, 609) 상에 위치하도록 구성된다. 예를 들어, 도 7a-7c와 9a에 도시된 바와 같이, 대향하는 밴드 부재들(701, 702)을 위한 밴드 고정 지점들(770, 771)은 실질적으로 하나가 다른 하나의 위에 위치하며, 대향하는 밴드 부재들(771, 772)을 위한 밴드 고정 지점들(772, 773)은 실질적으로 하나가 다른 하나의 위에 위치한다. 다른 태양들에서, 밴드 고정 지점들(770, 771, 772, 773)은 대향하는 밴드 부재(701, 702, 711, 712)의 밴드 고정 지점(770, 771, 772, 773)으로부터 원주 방향으로 임의의 적합한 거리로 분리될 수 있다. 도 7a-7h 및 9a-9b에 도시된 예에서, 밴드 고정 지점들(770, 771)은 밴드 고정 지점들(772, 773)로부터 대략 180도 떨어진 것으로 도시되어 있어서, 상기 분할 구동 풀리(606, 906)의 대략 ±90도의 회전은 아이들 풀리들(600, 601)의 대략 ±180도의 회전을 초래하지만, 다른 태양들에서, (아래에서 설명하는 바와 같이) 아이들 풀리들(600, 601)에 대한 분할 구동 풀리(606, 906)의 구동 비율이 대략 2:1보다 큰 경우에, 분할 구동 풀리의 원주를 따른 밴드 고정 지점들 사이의 상대적인 위치는 대략 180도 떨어진 것과는 다를 수 있다.
상기 원호(A1, A2, A11, A12)의 타단부(E2)에서, 상기 밴드 맞물림 원호(A1, A2, A11, A12)의 일단부(E1)와 상기 접점(T1, T2, T11, T12) 사이의 끼인 회전각도(α1, α2, α11, α12)가 대략 90도 이하가 되도록 밴드 고정 지점(770, 771, 772, 773)이 배치된다(즉, 밴드 부재(701, 702, 711, 712)는 분할 구동 풀리(606)에 대해 접선이며, 분할 구동 풀리(606, 906) 둘레의 밴드 부재(701, 702, 711, 712)의 굽힘 없이 순수한 긴장 상태이다).
하나의 태양에서, (예컨대, 밴드 맞물림 원호들(A1, A2, A11, A12)에 대응하여) 상기 제어기(190)에 의해 시행되는 분할 구동 풀리(606, 906)의 대략 ±90도의 회전이 각각의 아이들 풀리(600, 601)의 대략 ±180도의 회전을 초래하도록, 상기 분할 구동 풀리(606, 906)와 아이들 풀리들(600, 601)은 대략 2:1의 비율을 가질 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 다른 태양들에서, 상기 분할 구동 풀리(606, 906)와 아이들 풀리들(600, 601) 사이의 구동 비율은 대략 2:1보다 더 클 수 있다. 예를 들어, 상기 분할 구동 풀리(606, 906)와 아이들 풀리들(600, 601) 사이의 구동 비율은 대략 2.5:1, 대략 3:1, 대략 4:1 이거나 또는, 스카라 아암들(110, 120)의 완전 연장 및 후퇴 및/또는 여기서 설명된 바와 같이 다른 스카라 아암(110, 120)(예컨대, 도 5a-5g 참조)에 관하여 어깨 회전축(SAX) 둘레로의 하나의 스카라 아암(110, 120)의 회전을 시행하도록 구성된 임의의 다른 적합한 구동 비율일 수 있다. 구현될 수 있는 바와 같이, 분할 구동 풀리(606, 906)와 아이들 풀리들(600, 601) 사이의 구동 비율이 대략 2:1보다 큰 경우에, 상기 제어기(190)는, 구동 비율에 근거하여, 스카라 아암들(110, 120)을 완전히 연장 및 후퇴시키기 위해 분할 구동 풀리(606, 906)의 임의의 적합한 회전량을 시행하도록 구성된다.
도 10a와 10b를 참조하면, 상기 밴드 고정 지점들(770-773)은 각개의 밴드 부재들(701, 702, 711, 712)을 분할 구동 풀리(606, 906)에 결합한다(오직 밴드 고정 지점(770)만 도시되어 있지만, 다른 밴드 고정 지점들도 밴드 고정 지점(770)에 관하여 설명된 바와 실질적으로 유사하다는 것을 이해하여야 한다). 또한, 밴드 고정 지점들이 분할 구동 풀리(606)에 관하여 설명되었지만, 분할 구동 풀리(906)(그리고 풀리들(600, 601, 602, 603, 604, 605)을 위한 밴드 고정 지점들)도 실질적으로 유사하다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 하나의 태양에서, 각각의 밴드 고정 지점(770-773)은 핀(pin)(1062)이 장착되는 베이스(1084)를 포함한다. 각각의 밴드 부재(701, 702, 711, 712)의 단부들은 구멍을 포함하며, 상기 구멍을 통해 상기 핀(1062)의 스포크(spoke)(1080)가 돌출된다. 밴드 부재(701, 702, 711, 712)를 스포크(1080)에 고정시키기 위해, 유지 스프링 클립(retaining spring clip)(1082), 또는 다른 적합한 리테이너(retainer)가 스포크(1080)에 부착된다. 상기 스포크(1080)는 밴드 부재(701, 702, 711, 712)를 위한 부착 장소를 제공하기 위해 베이스(1084)로부터 돌출된다. 다른 태양들에서, 상기 스포크(1080)는 분할 구동 풀리(606, 906)의 원주의 가장자리 또는 측면으로부터 직접 돌출될 수 있다. 하나의 태양에서, 밴드 부재(701, 02, 711, 712) 내의 구멍은 스포크(1080)보다 약간 크고, 유지 클립(1082)은 밴드 부재(701, 702, 711, 712)를 단단히 홀딩하지 않으며, 이에 의해 밴드 부재(701, 702, 711, 712)는 스포크(1080) 둘레로 자유롭게 회동한다. 하나의 태양에서, 상기 베이스(1084)는, 밴드 부재(701, 702, 711, 712)의 긴장(tension)을 조절하기 위해 핀(1062)의 위치 조절을 제공하는 조절 가능한 베이스이다. 예를 들어, 나사(1086)가 분할 구동 풀리(606, 906) 내의 문턱 개구(threshold opening) 내부로 들어가서 조임 쐐기(tightening wedge)(1088)를 분할 구동 풀리(606, 906)에 인접하게 홀딩한다. 상기 조임 쐐기(1088)의 하나의 면은 상기 베이스(1084)의 사면(diagonal face)(1090)과 맞물린다. 밴드 부재(701, 702, 711, 712) 내의 긴장을 증가시키기 위해, 나사(1086)가 조여지면서 조임 쐐기(1088)를 화살표 A 방향으로 아래쪽으로 민다. 이는 사면(1090)에 대하여 쐐기(1088)를 밀게 되고, 이에 의해 베이스(1084)를 화살표 B 방향으로 미끄러지도록 강제한다. 반대로, 밴드 부재(701, 702, 711, 712) 내의 긴장을 감소시키기 위해, 나사(1086)가 느슨하게 된다. 다른 태양들에서, 밴드 부재들(701, 702, 711, 712)은 이송 아암(100)의 분할 구동 풀리(606, 906) 및 다른 풀리들(600, 601, 602, 603, 604, 605)에 임의의 적합한 방식으로 결합될 수 있다. 밴드 고정 지점들의 적합한 예들은 1998년 7월 14일에 등록된 US 특허 번호 5,778,730호에서 찾을 수 있으며, 그 개시 내용은 그 전체가 여기에 참조로서 통합된다.
도 11a-11e를 참조하면, 이송 장치(100A)는 위에서 설명된 이송 장치(100)와 실질적으로 유사하며, 구동부(108)의 공통 구동축에 의해 구동되는 적어도 두 개의 엔드 이펙터들을 가진 스카라 아암을 포함한다. 도 11a-11c에, 개시된 실시예의 태양에 따라 처리 툴(processing tool)(11001)의 부분이 도시된다. 상기 처리 툴(11001)은 전단부 유닛(front end unit)(11002), 이송 챔버(11020), 이송 챔버(11020)를 전단부 유닛(11002)에 연결하는 로드 록들(load locks)(11012, 11013), 및 이송 챔버(11020)에 결합된 처리 모듈들(11010, 11011)을 가진 임의의 적합한 처리 툴일 수 있다. 상기 이송 장치(100A)는 처리 모듈들(11010, 11011)과 로드 록 모듈들(11012, 11013) 사이에서 기판들을 이송하기 위한 이송 챔버(11020)의 내부에 적어도 부분적으로 배치된다.
상기 이송 장치(100A)는 상부 아암(110UA), 상부 아암(110UA)에 회전 가능하게 결합된 포어아암(110F, 120F) 및 포어아암(110F, 120F)의 각개의 하나에 회전 가능하게 장착된 엔드 이펙터들(110EA, 110EB, 120EA, 120EB)을 포함한다. 상기 엔드 이펙터들(110EA, 110EB, 120EA, 120EB)은 하나 이상의 기판을 홀딩하기 위한 임의의 적합한 구성을 가질 수 있는 점이 주목된다. 예를 들어, 각각의 엔드 이펙터(110EA, 110EB, 120EA, 120EB)가 하나보다 많은 기판들을 홀딩하는 경우에, 단일의 아암으로 기판들의 배치(batch)를 이송하기 위해 기판들은 적층되거나 또는 나란한 구성으로 홀딩될 수 있다. 또한, 상부 아암(110UA)과 포어아암들(110F, 120F)은 조인트 중심으로부터 조인트 중심까지 동일하지 않은 길이를 가지거나, 또는 다른 태양들에서, 상부 아암(110UA)과 포어아암들(110F, 120F)은 조인트 중심으로부터 조인트 중심까지 동일한 길이를 가질 수 있다는 점이 주목된다.
하나의 태양에서, 상부 아암(110UA)은, 이송 장치(100A)의 어깨 회전축(SAX)으로부터 멀어지도록 연장되는 실질적으로 "U" 또는 "V" 형상을 가진 실질적으로 강성 링크(rigid link)일 수 있다. 상부 아암 링크(110UA)는, 예를 들어, 어깨 회전축(SAX)에서 (또는 상부 아암 링크 상의 임의의 다른 적합한 지점에서) 2005년 6월 9일에 제출된 "이중 스카라 아암"이라는 명칭의 US 특허 출원 번호 11/148,871호(그 개시 내용은 그 전체가 참조로서 여기에 통합됨)에 서술된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 해제 가능하게 회전 결합된(rotationally coupled) 제1 부분(110UA1)과 제2 부분(110UA2)을 포함할 수 있으며, 이에 의해, 제1 부분과 제2 부분 사이의 결합이 해제된 때에는, 제1 부분(110UA1)과 제2 부분(110UA2) 사이의 각도(ε)를 변경 또는 조절하기 위해 팔꿈치 회전축(EX1, EX2)은 서로를 향해 또는 서로로부터 멀어지도록 어깨 회전축(SAX) 둘레로 회전될 수 있으며, 결합이 해제되지 않은 때에는, 제1 부분과 제2 부분은 실질적으로 강성 상부 아암(110UA)을 형성한다. 예를 들어, 상부 아암(110UA)의 각각의 부분(110UA1, 110UA2)이 아암의 움직임을 구동하기 위한 구동 시스템의 그 자신의 구동 샤프트에 연결된 때, 상기 각도(ε)는 동적으로 조절될 수 있다는 점이 주목된다. 예를 들어, 제1 부분(110UA1)과 제2 부분(110UA2)이 실질적으로 강성 구성일 때, 구동 시스템의 각개의 구동축들은 함께 움직이며, 상기 각도(ε)가 조절되는 경우에, 제1 및 제2 부분들의 각개의 구동축들은 양 방향들 중 하나의 방향으로, 동일한 방향에서 상이한 속도로, 또는 상기 각도(ε)를 동적으로 변경 또는 조절하기 위한 임의의 다른 적합한 방식으로 움직인다.
상기 포어아암(110F)은 상부 아암(110UA)에 팔꿈치 축(EX1) 둘레로 회전 가능하게 결합될 수 있으며, 포어아암(120F)은 상부 아암(110UA)에 팔꿈치 축(EX2) 둘레로 회전 가능하게 결합될 수 있다. 각각의 포어아암(110F, 120F)은 두 개의 독립적으로 회전 가능한 엔드 이펙터들(110EA, 110EB, 120EA, 120EB)을 가질 수 있다. 예를 들어, 엔드 이펙터들(110EA, 110EB)은 포어아암(110F)에 손목 축(EX1) 둘레로 독립적으로 회전 가능하게 장착될 수 있으며, 엔드 이펙터들(120EA, 120EB)은 포어아암(120F)에 손목 축(EX2) 둘레로 독립적으로 회전 가능하게 장착될 수 있다. 하나의 태양에서, 상기 엔드 이펙터들은 공통의 이송 평면(transfer plane)을 가지도록 배치될 수 있는 반면에, 다른 태양들에서, 엔드 이펙터들은 실질적으로 근접하거나 또는 상이한 이송 평면들 상에 배치될 수 있다. 각각의 포어아암(110F, 120F) 상의 이중의 엔드 이펙터들은 처리 모듈들(11010, 11011) 또는 로드 록 모듈들(11012, 11013)과 같은 기판 홀딩 장소에 있는 기판들의 신속한 교체를 허용한다. 두 개의 엔드 이펙터들이 각각의 포어아암(110F, 120F)에 결합된 것으로 도시되었지만, 예를 들어, 각각 위에서 설명된 바와 유사한 방식으로 임의의 적합한 수의 기판들을 적층된 배치로 또는 나란한 배치로 홀딩하도록 구성된 임의의 적합한 수의 엔드 이펙터들이 각각의 포어아암(110F, 120F)에 회전 가능하게 결합될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
이러한 태양에서, 상기 구동부(108)의 구동 샤프트(250B)는 상부 아암(110UA)에 결합됨으로써, 구동 샤프트(250B)와 상부 아암(110UA)은 하나의 유닛으로서 어깨 회전축(SAX) 둘레로 회전한다. 구동부(108)의 구동 샤프트(250C)는 포어아암 구동 풀리(1100)에 결합됨으로써, 구동 샤프트(150C)와 포어아암 구동 풀리(1100)는 하나의 유닛으로서 어깨 회전축(SAX) 둘레로 회전한다. 여기서, 상기 포어아암 구동 풀리(1100)는 예컨대, 분할형 전달 루프(700C)에 의해 포어아암 아이들 풀리(600)에 임의의 적합한 방식으로 결합되며, 상기 분할형 전달 루프(700C)는 위에서 설명된 분할형 전달 루프(700)와 실질적으로 유사하다. 상기 포어아암 아이들 풀리(600)는 포어아암(110F)에 결합됨으로써, 포어아암(110F)과 포어아암 아이들 풀리(600)는 하나의 유닛으로서 손목 회전축(EX1) 둘레로 회전하게 되고, 이에 의해 구동 샤프트(250C)의 회전은 손목 회전축(EX1) 둘레로의 포어아암(110F)의 회전을 초래한다. 도 11d에는 오직 포어아암(110F)만 도시되어 있지만, 포어아암(110F)에 관하여 위에서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 포어아암 풀리(1100)가 포어아암(120F)에 결합됨으로써, 상기 풀리(1100)가 위에서 설명된 분할 구동 풀리(906)와 실질적으로 유사한 경우에, 포어아암들(110F, 120F)은 상기 구동부(108)의 구동 샤프트(250C)에 의해 공통으로 구동된다(예컨대, 연장되고 후퇴된다)는 점을 이해하여야 한다. 구동 샤프트(250A)는 분할 구동 풀리(906A)에 결합되며, 상기 분할 구동 풀리(906A)는, 하나의 태양에서, 위에서 설명된 분할 구동 풀리(906)와 실질적으로 유사하다. 하나의 태양에서, 상기 분할 구동 풀리(906)는, 위에서 설명된 분할형 전달 루프(700)와 실질적으로 유사한 분할형 전달 루프(700A)에 의해 아이들 풀리(603I)에 결합된다. 상기 아이들 풀리(603I)는 엔드 이펙터 구동 풀리(603D)에 결합됨으로써, 아이들 풀리(603I)와 엔드 이펙터 구동 풀리(603D)는 하나의 유닛으로서 팔꿈치 축(EX1) 둘레로 회전한다. 상기 엔드 이펙터 구동 풀리(603D)는 임의의 적합한 방식으로, 예컨대 위에서 설명된 것과 유사한 분할형 전달 루프(600)에 의해 엔드 이펙터 아이들 풀리(604)에 결합됨으로써, 엔드 이펙터 구동 풀리(603D)의 회전은 손목 회전축(WX1) 둘레로의 엔드 이펙터(110EA)(이는 엔드 이펙터 아이들 풀리(604)와 하나의 유닛으로서 회전하도록 결합됨)의 회전을 초래한다.
여기서, 분할 구동 풀리(906A)는, 예를 들어, 풀리들(690, 691)과, 분할형 전달 루프들(710R, 710A)을 포함하는 역전 전달장치(reversing transmission)에 연결된다. 다른 태양들에서, 상기 역전 전달장치는, 아래에서 설명하는 바와 같이 엔드 이펙터들(110EA, 110EB)이 동시에 반대 방향으로 회전되도록, 분할 구동 풀리(906A)의 회전 기동의 방향을 변경하기 위한 임의의 적합한 전달장치일 수 있다. 하나의 태양에서, 상기 분할 구동 풀리(906A)는 밴드 부재들(711R, 712R)을 포함하는 분할형 전달 루프(710R)에 의해 풀리(690)에 결합된다. 상기 밴드 부재들(711R, 712R)은 상이한 밴드 인터페이스 레벨들에 있는 분할 구동 풀리(906A)와 풀리(690)를 결합하며(도 9a와 9b의 밴드 부재들(711, 712)와 유사함), 분할 구동 풀리(906A)와 풀리(690)를 서로 반대 방향으로 회전시키기 위해, 서로 교차하도록 하나가 다른 하나의 위에 배치된다. 예를 들어, 분할 구동 풀리(906A)의 제1 방향의(예컨대, 시계 방향(CW)의) 회전은 풀리(690)의 반대되는 제2 방향의(예컨대, 반시계 방향(CCW)의) 회전을 초래한다.
도 11d에 도시된 바와 같이, 밴드 고정 지점들(772R, 773R)은 (서로 일치되는 대신에) 원주 방향으로 서로로부터 이격되며, (예를 들어, 분할 구동 풀리(906A)와 아이들 풀리(603I) 사이의 구동 비율이 대략 2:1이고, 분할 구동 풀리(906A)와 풀리(690) 사이의 구동 비율이 대략 1:1인 경우에 - 다른 태양들에서 임의의 적합한 구동 비율들이 사용될 수 있다는 점을 주의) 분할 구동 풀리(906A)의 대략 ±90도 회전은 풀리(690)의 대략 ±90도의 반대 방향 회전을 초래하고, 분할 구동 풀리(609A)와 동일한 방향으로 아이들 풀리(603I)의 대략 ±180도의 회전을 초래한다
상기 풀리(690)는 풀리(691)에 역전 축(reversing axis)(1110) 둘레에 결합됨으로써, 풀리들(690, 691)은 하나의 유닛으로서 역전 축(1110) 둘레로 회전한다. 두 개의 분리된 풀리들(690, 691)이 도시되어 있지만, 다른 태양들에서, 풀리들(690, 691)은 위에서 설명된 분할 구동 풀리(906)와 유사한 단일의 통합된 부재를 형성할 수 있다. 상기 풀리(691)는 임의의 적합한 전달장치, 예컨대 위에서 설명된 분할형 전달 루프들과 실질적으로 유사한 분할형 전달 루프(710A)에 의해 아이들 풀리(906B)에 결합된다. 이 태양에서, 상기 아이들 풀리(906B)는 어깨 회전축(SAX) 둘레로 회전 가능하게 장착되지만, 다른 태양들에서, 아이들 풀리는 상부 아암(110UA) 내부에 임의의 적합한 위치에 장착될 수 있다. 상기 아이들 풀리(906B)는 임의의 적합한 방식으로, 예컨대 위에서 설명된 분할형 전달 루프들과 실질적으로 유사한 분할형 전달 루프(700B)에 의해 아이들 풀리(602I)에 결합된다. 상기 아이들 풀리(602I)는 상부 아암(110UA) 내부에 팔꿈치 회전축(EX1) 둘레에 장착되고 엔드 이펙터 구동 풀리(602D)에 결합됨으로써, 엔드 이펙터 구동 풀리(602D)와 하나의 유닛으로서 팔꿈치 축(EX) 둘레로 회전한다. 상기 엔드 이펙터 구동 풀리(602D)는 임의의 적합한 전달장치, 예컨대 위에서 설명된 분할형 전달 루프들과 실질적으로 유사한 분할형 전달 루프(661)에 의해 엔드 이펙터 아이들 풀리(605)에 결합된다. 상기 엔드 이펙터 아이들 풀리(605)는 손목 축(WX1) 둘레에 회전 가능하게 장착되며 엔드 이펙터(110EB)에 결합됨으로써, 엔드 이펙터(110EB)와 하나의 유닛으로서 손목 축(WX1) 둘레로 회전한다.
구현될 수 있는 바와 같이, 샤프트(250A)의 제1 방향으로의 회전은 엔드 이펙터들(110EA, 120EA)이 제1 방향으로 회전하도록 한다. 또한, 샤프트(250A)의 상기 회전은 엔드 이펙터들(110EB 120EB)이 반대되는 (예컨대, 제1 방향에 반대되는) 제2 방향으로 회전하도록 하며, 이는 예를 들어, 엔드 이펙터들(110EB 120EB)이 풀리들(690, 691)과 분할형 전달 루프들(710R, 710A)에 의해 부분적으로 형성된 상기 역전 전달장치를 통해 구동 샤프트(250A)에 연결되기 때문이다. 이와 같이, 상기 엔드 이펙터들(110EA, 110EB, 120EA, 120EB)은 각각의 아암의 엔드 이펙터들의 반대 방향의 회전을 초래하는 공통 구동 샤프트(250A)에 결합됨으로써 기판들의 신속한 교체를 시행한다.
다시, 도 11a-11c를 참조하면, 작동 중에, 상기 이송 장치(100A)를 하나의 유닛으로서 어깨 회전축(SAX) 둘레로 회전시키기 위해, 상기 구동 샤프트들(250A-250C)은 동일한 방향으로 실질적으로 동일한 속도로 회전될 수 있다. 기판들을 피킹 및 배치하기 위해, 상기 아암들을 각개의 연장 및 후퇴 축(EXT)을 따라서 실질적으로 동시에 연장 및 후퇴시키기 위해 (예컨대, 엔드 이펙터들을 기판 홀딩 장소 내부로 그리고 밖으로 반경 방향으로 이동시키기 위해), 상기 중간 샤프트(250A)는 실질적으로 정지된 상태로 유지될 수 있는 반면에, 상기 샤프트들(250B, 250C)은, (엔드 이펙터들이 처리 모듈들(11010, 11011) 내부로 연장된 것을 보여주는) 도 11c에 도시된 바와 같이, 엔드 이펙터들의 반경 방향 연장 및 후퇴를 시행하기 위해 동일한 방향으로 회전된다. 엔드 이펙터들에 의해 홀딩된 기판들의 신속한 교체를 시행하기 위해, 상기 중간 샤프트(250A)는 회전되는 반면에, 상기 샤프트들(250B, 250C)는 실질적으로 정지된 상태로 유지됨으로써, 엔드 이펙터들(110EA, 120EA)은 제1 방향으로 회전되고 엔드 이펙터들(110EB, 120EB)은 (역전 전달 장치(reverse transmission)를 통해) 제2 (반대) 방향으로 회전되며, 이에 의해 엔드 이펙터들(110EB, 120EB)은 원하는 기판 홀딩 장소들을 향하게 되고 원하는 기판 홀딩 장소들과 정렬된다.
구현될 수 있는 바와 같이, 이송 장치(100A)에 대해 도시되고 설명된 상기 풀리와 전달장치의 구성은 단지 예시적인 것이며, 여기서 설명된 것과 실질적으로 유사한 방식으로 엔드 이펙터들의 신속한 교체를 허용하는 다른 구성들이 존재할 수 있다.
상기 엔드 이펙터들(110EA, 110EB, 120EA, 120EB)은 각개의 포어아암 링크들(110F, 120F) 상에서, 도 11a에 도시된 바와 같이, 엔드 이펙터들 사이의 각도(θ)가 실질적으로 기판 홀딩 장소들(예컨대, 처리 모듈들(11010, 11011)과 로드 록들(11012, 11013)) 사이의 각도와 실질적으로 동일하도록 지향될 수 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 하나의 태양에서, 엔드 이펙터들은 상이한 수직 높이들에 (예컨대, 상이한 기판 이송 평면들 내에) 배치될 수 있다. 2011년 11월 10일에 제출된 US 특허 출원 번호 13/293,717호에 서술된 바와 같이, 처리 모듈들(11010, 11011)과 로드 록들(11012, 11013)은 엔드 이펙터들의 상이한 수직 높이에 대응되는 상이한 웨이퍼 이송 평면들을 가지도록 구성될 수 있다. 다른 태양들에서, 상기 구동부(108)의 Z축-구동기(190)는 기판 홀딩 장소들에서 기판들을 피킹(picking) 및 배치하기 위해 엔드 이펙터들을 동일한 양 또는 상이한 양만큼 상승 및 하강시키도록 구성될 수 있다(예컨대, Z축-구동기는 다른 포어아암(120F)의 엔드 이펙터들(120EA, 120EB)의 수직 이동과 관계없이 하나의 포어아암(110F)의 엔드 이펙터들(110EA, 110EB)을 수직으로 이동시키도록 구성될 수 있다). 또 다른 태양에서, 기판 홀딩 장소들은, 대응되는 기판 홀딩 스테이션으로부터 기판을 피킹 또는 배치하는데 사용되는 엔드 이펙터에 따라 기판 홀딩 장소의 웨이퍼 이송 평면을 변경하기 위한 Z축-구동기들을 포함할 수 있다.
여기서 서술된 개시된 실시예의 태양들에서, 상기 이송 장치(100, 100A)는 임의의 적합한 대기 또는 진공 이송 챔버 내에 제공된다(도 12, 블록 1200). 상기 이송 챔버는, 진공 분위기를 담을 수 있는 이송 챔버들(5020, 11020) 및/또는 대기압을 담을 수 있는 전단부 모듈(11002)과 실질적으로 유사할 수 있다. 위에서 서술한 바와 같이, 상기 구동부(108)의 하나의 자유도는 적어도 두 개의 아이들 풀리들(600, 601) 사이에서 분할됨으로써, 구동부의 하나의 자유도로부터 적어도 두 개의 아이들 풀리들(600, 601)을 공통으로 구동시킨다(도 12, 블록 1210). 또한, 위에서 설명된 바와 같이, 분할 구동 풀리(606, 906)의 공통 밴드 인터페이스 레벨(606L1-606L3)은 각각의 분할형 전달 루프(700, 710)의 적어도 하나의 밴드 부재(701, 702, 711, 172) 사이에서 공유된다(도 12, 블록 1220).
도 2, 5a-5g, 7a-7d 및 도 13a-13c를 참조하면, 하나의 태양에서, 상기 구동부(108)는, 스카라 아암들(110, 120)이 어깨 회전축(SAX) 둘레로 서로에 대하여 회전될 수 있도록 풀리 부재(606A)와 풀리 부재(606B) 사이의 상대적인 움직임을 초래하도록 구성된 제한된 풀리 부재 구동기(pulley segment drive)(108L)를 포함한다. 예를 들어, 도 5a-5g에 도시된 스카라 아암들(110, 120)은 동일한 평면에 위치한 엔드 이펙터들(110E, 120E)을 가진다 (다른 태양들에서, 엔드 이펙터들은 상이한 평면들에 위치할 수 있다). 여기서, 각각의 스카라 아암(110, 120)은 기판 처리 모듈들(PM1-PM4)로 접근하며, 예를 들어, 스카라 아암(120)의 연장 및 후퇴 축(400R)이 처리 모듈(PM1)과 실질적으로 정렬되어 있는 중에, 스카라 아암(110)은 처리 모듈들(PM2-PM4) 중 어느 하나에 접근하기 위해 스카라 아암(120)에 대하여 움직일 수 있다. 스카라 아암(110)을 스카라 아암(120)에 대하여 회전시키기 위해, 상기 제한된 풀리 부재 구동기(108L)는 풀리 부재들(606A, 606B) 사이에 배치됨으로써, 제한된 풀리 부재 구동기(108L)는 풀리 부재들(606A, 606B) 둘 다에 결합될 수 있다. 다른 태양들에서, 상기 제한된 풀리 부재 구동기(108L)는 풀리 부재들(606A, 606B) 사이의 상대적인 회전을 시행하기 위해 상부 아암들(110U, 120U) 내부의 임의의 위치에 배치될 수 있다. 상기 제한된 풀리 부재 구동기(108L)는 풀리 부재들(606A, 606B) 사이의 상대적인 움직임을 시행하기 위한 임의의 적합한 구동기, 예를 들어, 솔레노이드, 스테퍼 모터(stepper motor), 선형 액추에이터, 또는 회전 액추에이터일 수 있다. 하나의 태양에서, 상기 제한된 풀리 부재 구동기(108L)의 베이스(108LS)는 풀리 부재(606A)에 장착될 수 있으며, 제한된 풀리 부재 구동기(108L)의 가동부(moveable portion)(108LM)는 풀리 부재(606B)에 결합될 수 있다. 상기 제한된 풀리 부재 구동기(108L)는 제한된 풀리 부재 구동기(108L)를 작동시키기 위한 제어 신호를 수신하기 위해 임의의 적합한 방식으로 제어기(199)에 결합된다. 하나의 태양에서, 풀리 부재들(606A, 606B)의 정합 표면들(730, 731, 740, 741)은 원주 방향으로 서로로부터 임의의 적합한 거리(D)로 이격될 수 있으며, 상기 거리(D)는 풀리 부재들(606A, 606B)(그리고 이에 따른 스카라 아암들(110, 120)) 사이의 상대적인 움직임 각도(θ2)에 대응된다. 더 큰 상대적 움직임 각도를 수용하기 위해, (밴드 인터페이스 레벨(606L2)과 같이) 밴드 부재들(701, 702, 711, 712)이 접속하는 풀리 부재들(606A, 606B)의 부분(606AP, 606BP)은 후퇴될 수 있으며, 대응되는 정합 표면들(730, 731, 740, 741)이 서로 접촉하기 때문에 상기 부분들(606AP, 606BP)은 각개의 풀리 부재들(606A, 606B)에 대하여 방향(1111)으로 움직인다. 다른 태양들에서, 어깨 회전축(SAX) 둘레로의 스카라 아암들(110, 120) 사이의 상대적인 회전을 제공하기 위해, 풀리 부재들(606A, 606B)과 아이들 풀리들(600, 601) 사이의 구동 비율은 증가할 수 있다.
작동 중에, 엔드 이펙터(110E)의 연장 및 후퇴 축(400R)이 처리 모듈(PM2)과 정렬되고 엔드 이펙터(120E)의 연장 및 후퇴 축(400R)이 처리 모듈(PM1)과 정렬되도록, 스카라 아암들(110, 120)은 정렬될 수 있다. 하나의 태양에서, 스카라 아암(110)은 엔드 이펙터(110E)가 처리 모듈들(PM2-PM4) 중 하나와 정렬되도록 스카라 아암(120)에 대하여 회전될 수 있으며, 적어도 제한된 풀리 부재 구동기(108L)는 풀리 부재(606A)를 풀리 부재(606B)에 대하여 미리 결정된 양만큼 회전시키도록 작동됨으로써, (도 13a에 도시된 바와 같이) 각각의 분할형 전달 루프(700, 710)의 밴드 고정 지점들(770, 771, 772, 773)의 위치는 어깨 축(SAX) 둘레로 서로에 대하여 변하고, 스카라 아암의 엔드 이펙터(110E)는 처리 모듈들(PM2-PM4) 중 미리 결정된 하나와 정렬된다.
하나의 태양에서, 스카라 아암들(110, 120)의 상대적인 회전을 시행하고 엔드 이펙터들(110E, 120E) 중 하나 이상과 미리 결정된 처리 모듈(PM1-PM4)의 정렬을 유지하기 위해, 제한된 풀리 부재 구동기(108L)의 작동에 추가하여 구동 샤프트들(250A-250C) 중 하나 이상이 회전될 수 있다.
도 14a-17b를 참조하면, 하나의 태양에서, 여기서 설명된 이송 장치(100, 100A)의 상부 아암들(110U, 120U)과 포어아암들(110F, 120F) 중 하나 이상은 밴드 부재들(701, 702, 711, 12) 내에 일정한 긴장(tension)을 유지하기 위해 수동적 밴드 텐셔너(passive band tensioner)(1600, 1700)를 포함한다. 도면들에는, 비제한적인 예시의 목적으로, 이중 스카라 아암이 도시되어 있지만, 여기서 설명된 개시된 실시예의 태양들은 기판 이송 장치의 아암 링크들 중 하나 이상을 구동시키기 위한 밴드 전달장치를 포함하는 임의의 기판 이송 장치 구성에 적용될 수 있다. 예를 들어, 여기서 설명된 개시된 실시예의 태양들은 단일 스카라 아암, 이중 스카라 아암, 프로그-레그(frog-leg) 아암들 및/또는 임의의 다른 적합한 이송 아암에 적용될 수 있다. 하나의 태양에서, 도 14a-14b, 15, 16a-16b 및 17a-17b를 참조하면, 여기서 설명되는 상기 수동적 밴드 텐셔너(1600, 1700)는 재료들의 정적 물리적 성질(static physical property)(예컨대, 열팽창)(또는, 다시 말해서, 정지 상태일 때 재료의 성질)에 의존하며, 이로부터 수동적 밴드 텐셔너(1600, 1700)가 제조되고, 따라서 상기 텐셔너는 수동적인 것으로 지칭된다. 특히, 상이한 재료들은 상이한 열팽창계수들을 가진다. 하나의 태양에서, 상부 아암들(110U, 120U), 포어아암들(110F, 120F) 및 풀리들(예컨대, 분할 구동 풀리(606)와 풀리들(600-605))은 알루미늄으로 제조되며, 한편 밴드 부재들(701, 702, 711, 712)은 스테인리스 강으로 제조된다(다른 태양들에서, 임의의 적합한 열팽창계수를 가진 임의의 적합한 재료들이 사용될 수 있다). 여기서 설명된 상기 수동적 밴드 텐셔너(1600, 1700)는 상부 아암들(110U, 120U)과 포어아암들(110F, 120F) 중 하나 이상의 내부에 배치된 적어도 하나의 풀리와 적어도 하나의 링크를 포함하며, 상기 밴드 텐셔너(1600, 1700)의 링크들과 풀리들은, 상부 아암들(110U, 120U), 포어아암들(110F, 120F) 및 풀리들(600-605)의 열팽창 변화를 보상하기 위해 상부 아암들(110U, 120U), 포어아암들(110F, 120F) 및 풀리들(600-605)과는 상이한 재료로 제조된다.
도 16을 참조하면, 상기 수동적 밴드 텐셔너(1600)는 실질적으로 포어아암(110F)의 풀리들(603, 604) 사이에 배치되며, 텐셔너 바아(bar)(1605) 및 적어도 두 개의 텐셔너 풀리들(1601, 1602)을 포함한다. 상기 텐셔너 바아(1605)는 프레임(1605F)과, 상기 프레임(1605F)으로부터 실질적으로 양측방향으로 연장된 측방향 연장부들(lateral extensions)(1605A, 1605B)을 포함한다. 상기 프레임은 포어아암(110F)에, 임의의 적합한 방식으로, 예컨대, 핀(1610) 또는 상기 텐셔너 바아(1605)와 포어아암(110F) 사이에 움직임을 제공하는 다른 적합한 체결구에 의해 회전 가능하게 결합된다. 텐셔너 풀리들(1601, 1602)은 분할형 전달 루프(660)의 각개의 밴드 부재들(660A, 660B)과 접속하도록 측방향 연장부들(1605A, 1605B)에 배치된다. 다른 태양들에서, 상기 수동적 밴드 텐셔너는 임의의 적합한 구성을 가질 수 있다는 것을 주의한다.
오직 예시적인 목적을 위해, 포어아암(110F)의 팔꿈치 풀리(elbow pulley)(603), 손목 풀리(wrist pulley) 및 분할형 전달 루프(660)와 도 14a-14b를 언급하면, 유효 손목 풀리 반경(R1)은
R1 = Pr + Bth/2 [1]
그리고, 유효 팔꿈치 풀리 반경(R2)은
R2 = Pe + Bth/2 [2]
여기서, Pr 및 Pe는 손목 풀리(604)와 팔꿈치 풀리(603) 각각의 반경이며, Bth는 분할형 전달 루프(660)의 밴드 부재들(660A, 660B)의 두께이다.
AC = 풀리 중심간 거리
BC = 밴드 부재(660A, 660B)의 자유 길이(free length)
AB = R1 - R2 [3]
AC2 = AB2 = BC2 [4]
Figure pat00001
[5]
Figure pat00002
[6]
Figure pat00003
[7]
방정식들 [1] - [7]이 주어지면, 손목 풀리 둘레를 감싼 밴드 길이(Lw)는 아래와 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00004
[8]
Figure pat00005
[9]
팔꿈치 풀리 둘레를 감싼 밴드의 길이(Le)는 아래와 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00006
[10]
Figure pat00007
[11]
그리고, 전체 밴드 부재 길이(Lband)는 아래와 같이 계산될 수 있다.
Lband = Lw + Le + BC [12]
일 방향으로의 열팽창에 대한 공식은 아래와 같다.
Lfinal = Linitial * γ * (tinitial - tfinal) [13]
여기서, L은 재료의 길이이고, γ은 재료의 고유 열팽창계수이며, t는 온도이다. 방정식 [13]과 [12]에 근거하여, 임의의 주어진 온도 변화에 대한 최초 및 최종 밴드 길이들이 결정될 수 있다. 아암들(110, 120)에서, 상부 아암(110U, 120U)과 포어아암(110F, 120F) 재료가 이들 내부에 배치된 풀리(들) 또는 밴드(들)의 재료들과 상이한 열팽창계수를 가지는 경우에, 아암 길이와 밴드 길이들 사이의 성장률(growth rate)에 부정합(mismatch)이 있을 것이다. 도 15-16을 참조하면서, 아래 사항들이 설명된다.
유효 텐셔너 풀리 반경(R3)은,
R3 = Tr + Bth/2 [14]
AE = 손목 풀리에서 팔꿈치 풀리까지의 중심간 거리
AC = 손목 풀리에서 텐셔너 풀리까지의 중심간 거리
CE = 텐셔너 풀리에서 팔꿈치 풀리까지의 중심간 거리
BC = 손목 풀리로부터 텐셔너 풀리까지의 밴드의 자유 길이
CD = 텐셔너 풀리로부터 팔꿈치 풀리까지의 밴드의 자유 길이
AF = 텐셔너 풀리까지 AE를 따른 거리
CF = 손목-팔꿈치 축으로부터 텐셔너 풀리까지의 거리
여기서,
AE = AC + CE [14]
AB = R1 - R3 [15]
DE = R3 - R1 [16]
AC2 = AF2 + CF2 [17]
AC2 = AB2 + BC2 [18]
CE2 = CF2 + FE2 [19]
CE2 = CD2 + DE2 [20]
Figure pat00008
[21]
Figure pat00009
[22]
손목 풀리 둘레를 감싼 밴드 길이(Lw)는 아래와 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00010
[23]
팔꿈치 풀리 둘레를 감싼 밴드 길이(Le)는 아래와 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00011
[24]
텐셔너 풀리 둘레를 감싼 밴드 길이(L1)는 아래와 같이 계산될 수 있다.
Figure pat00012
[25]
여기서, 전체 밴드 부재 길이는,
Lband = Lw + L1 + Le + BC + DE [26]
하나의 태양에서, 밴드 부재들(660A, 660B)의 일정한 긴장이 유지되는 경우에 포어아암(110F), 풀리들(603, 604) 및 밴드 부재들(660A, 660B)의 열팽창을 보상하기 위해, 적어도, 텐셔너 바아(1605)와 적어도 두 개의 텐셔너 풀리들(1601, 1602) 중 하나 이상의 재료가 포어아암(110F) 및 풀리들(603, 604)과 상이한 열팽창률을 가지도록, 상기 수동적 밴드 텐셔너(1060)의 텐셔너 프레임(1605)과 적어도 두 개의 텐셔너 풀리들(1601, 1602)의 재료는 상기한 방정식들 [1]-[26]에 근거하여 결정된다. 다른 태양들에서, 텐셔너 바아(1605)와 여기에 배치된 풀리들(1601, 1602)의 기하학적 구조가 포어아암(110F), 풀리들(603, 604) 및 밴드 부재들(660A, 660B)의 열팽창을 보상할 수 있으며, 적어도 부분적으로 밴드 부재들(660A, 660B)의 일정한 긴장을 유지할 수 있다.
또 다른 태양에서, 도 17a와 17b를 참조하면, 상기 수동적 밴드 텐셔너(1700)는 실질적으로 포어아암(110F)의 풀리들(603, 604) 사이에 배치되며, 실질적으로 직선의 형태를 가진 프레임(1705F)에 장착된 단일의 풀리(1701)를 포함한다. 상기 프레임(1705F)의 일단부는 수동적 밴드 텐셔너(1600)에 관하여 위에서 설명된 방식으로 포어아암(110F)에 회전 가능하게 장착되는 반면, 상기 풀리(1701)는 상기 프레임(1705F)의 타단부에 장착된다. 여기서, 아래 사항들이 언급된다.
AE = 손목 풀리에서 팔꿈치 풀리까지의 중심간 거리
AC = 팔꿈치 풀리에서 텐셔너 풀리까지의 중심간 거리
CE = 텐셔너 풀리에서 팔꿈치 풀리까지의 중심간 거리
BC = 손목 풀리로부터 텐셔너 풀리까지의 밴드 부재의 자유 길이
DE = 텐셔너 풀리로부터 팔꿈치 풀리까지의 밴드의 자유 길이
여기서, R1, R2 및 R3는 위에서 언급한 바와 같이 방정식 [1], [2] 및 [14]에 있으며,
AE = AC + CE [27]
AB = R1 - R3 [28]
CD = R3 - R2 [29]
AC2 = AB2 + BC2 [30]
CE2 = CD2 + DE2 [31]
Figure pat00013
[32]
Figure pat00014
[33]
위에서 언급한 바와 같이, 상기 수동적 밴드 텐셔너(1700)의 텐셔너 프레임(1705F)과 풀리들(1701) 중 하나 이상의 재료는, 밴드 부재들(660A, 660B)의 일정한 긴장이 유지되는 경우에, 포어아암(110F), 풀리들(603, 604) 및 밴드 부재들(660A, 660B)의 열팽창을 보상하기 위해, 포어아암(110F), 풀리들(603, 604) 및 밴드 부재들(660A, 660B) 중 하나 이상과 상이한 열팽창률을 가진다. 다른 태양들에서, 텐셔너 프레임(1705F)와 여기에 배치된 풀리들(1701)의 기하학적 구조도 포어아암(110F), 풀리들(603, 604) 및 밴드 부재들(660A, 660B)의 열팽창을 보상할 수 있으며, 적어도 부분적으로 밴드 부재들(660A, 660B)의 일정한 긴장을 유지할 수 있다.
하나의 태양에서, 상기 수동적 밴드 텐셔너(1600, 1700)는 스카라 아암들(110, 120)의 열팽창에 의한 (상기 이송 장치(100, 100A)의 분할형 전달 루프들의 밴드 부재들의) 밴드 부재 긴장의 민감도를 최소화한다. 위에서 언급한 바와 같이, 하나의 태양에서, 수동적 밴드 텐셔너(1600, 1700)의 풀리들(1601, 1602, 1701) 중 하나 이상의 재료는 스카라 아암들(110, 120)의 열팽창을 보상하도록 선택될 수 있으며, 하나의 태양에서, 풀리들(1601, 1602, 1701)의 열팽창계수는 아암 링크들(예컨대, 상부 아암들(110U, 120U)과 포어아암들(110F, 120F)과 이들에 배치된 풀리들)의 열팽창계수보다 작을 수 있다. 다른 태양들에서, 수동적 밴드 텐셔너(1600, 1700)의 프레임(1605F, 1705F)의 재료는 (예컨대, 풀리(1601, 1602, 1701) 재료의 선택과 결합하거나 또는 독립적으로) 스카라 아암들(110, 120)의 열팽창을 보상하도록 선택될 수 있으며, 하나의 태양에서, 프레임(1605F, 1705F)의 열팽창계수는 아암 링크들(예컨대, 상부 아암들(110U, 120U)과 포어아암들(110F, 120F)과 이들에 배치된 풀리들)의 열팽창계수보다 작을 수 있다. 하나의 태양에서, 수동적 밴드 텐셔너(1600, 1700)에 의해 제공된 열팽창 보상을 아암들(110, 120)의 손목에서 겪게 되는 더 높은 온도로 편향시키기 위해, 프레임(1605F, 1705F)의 재료는 열팽창계수가 프레임(1605F, 1705F)의 길이를 따라서 변하도록 복합 또는 분할된 재료일 수 있다. 또 다른 태양들에서, 어깨, 팔꿈치 및/또는 손목 풀리들(600-606) 중 하나 이상을 위한 재료는, 각개의 분할형 전달 루프의 밴드 부재들 내에 일정한 긴장이 유지되도록 (수동적 밴드 텐셔너들(1600, 1700)에 추가하거나 또는 독립적으로) 아암들의 열팽창을 보상하기 위해 선택될 수 있다.
전술한 설명들은 오직 개시된 실시예의 태양들을 보여주기 위한 것이라는 점을 이해하여야 한다. 개시된 실시예의 태양들로부터 벗어나지 않고서도 본 기술분야의 기술자에 의해 다양한 대안들과 수정들이 고안될 수 있다. 따라서, 개시된 실시예의 태양들은 첨부된 청구범위 내에 포함되는 이러한 모든 대안들, 수정들 및 변형들을 포괄하도록 의도되었다. 상이한 특징들이 상호간에 상이한 종속항 또는 독립항 내에 기재된다는 단순한 사실은 이러한 특징들이 본 발명의 태양들의 범위 내에 유지되는 조합으로서 유리하게 사용될 수 없다는 것을 가리키지는 않는다.

Claims (20)

  1. 기판 처리 장치(substrate processing apparatus)로서,
    프레임;
    상기 프레임에 연결되고, 엔드 이펙터(end effector)를 가지며 제1 반경 방향 축을 따라서 연장 및 후퇴하도록 구성된 제1 아암;
    상기 프레임에 연결되고, 엔드 이펙터를 가지며 제2 반경 방향 축을 따라서 연장 및 후퇴하도록 구성된 제2 아암; 및
    상기 제1 및 제2 아암들에 결합된 구동부(drive section);를 포함하며,
    상기 구동부는, 하나의 유닛으로서(as a unit) ±대략 90°로 회전하기 위해 상기 구동부의 회전축에 회전 가능하게 장착된 분할 구동 풀리(splitting drive pulley)를 포함하고, 상기 구동부의 회전축은 상기 제1 및 제2 아암들에 의해 공유되며,
    상기 분할 구동 풀리는, 분리된 밴드 부재들의 각개의 분할형 전달 루프들(segmented transmission loops)에 의해 적어도 두 개의 아이들 풀리들(idler pulleys)에 결합됨으로써, 상기 분할 구동 풀리는 상기 구동부의 하나의 자유도의 구동력을 상기 적어도 두 개의 아이들 풀리들 사이에서 분할하는 공통 풀리이며,
    상기 구동 풀리는, 상기 전달 루프들 각각의 분리된 밴드 부재들 각각을 상기 구동 풀리에 안착시키는, 세 개의 상이한 밴드 인터페이스 레벨을 가진 3밴드 인터페이스 레벨 풀리인, 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분할 구동 풀리는, 세 개의 밴드 인터페이스 레벨들 중 적어도 하나를 포함하는 제거 가능한 부재(removable segment)를 가진 분할형 풀리이며, 상기 제거 가능한 부재는 상기 분할 구동 풀리에 부착된 분할형 전달 루프들 중 대응되는 것과 함께 상기 회전축으로부터 제거될 수 있고, 상기 제거 가능한 부재와 정합하는, 상기 분할 구동 풀리의 정합 부재(mating segment)는 상기 분할 구동 풀리에 부착된 분할형 전달 루프들 중 대응되는 것과 함께 상기 회전축 상에 유지되는, 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 아이들 풀리들 중 하나는 상기 제1 아암의 연장 및 후퇴를 시행하기 위해 상기 제1 아암에 연결되며, 상기 적어도 두 개의 아이들 풀리들 중 다른 하나는 상기 제2 아암의 연장 및 후퇴를 시행하기 위해 상기 제2 아암에 연결되는, 기판 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 아이들 풀리들 중 하나는 상기 제1 및 제2 아암들 각각의 팔꿈치 회전축에 배치되고, 상기 분할 구동 풀리는 상기 제1 및 제2 아암들의 어깨 회전축에 배치되며, 상기 어깨 회전축은 상기 구동부의 회전축과 동축을 이루는, 기판 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 아암들은 상기 제1 및 제2 아암들 각각의 독립적인 연장 및 후퇴를 시행하도록 구성되는, 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1 아암의 제1 반경방향 축은 상기 제2 아암의 제2 반경방향 축에 대해 각을 이루는, 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 아암의 제1 반경방향 축과 상기 제2 아암의 제2 반경방향 축은 상기 제1 및 제2 아암들의 어깨 회전축 위에서 하나가 다른 하나의 위에 적층되는, 기판 처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 분리된 밴드 부재들 각각은 상기 분할 구동 풀리 상에 상기 분할 구동 풀리와의 밴드 맞물림 원호(band engagement arc)를 형성하는 밴드 고정 지점(band anchor point)을 가지며, 상기 밴드 고정 지점이 각개의 밴드 부재와 상기 분할 구동 풀리 사이의 접선을 형성하는 지점과 상기 밴드 맞물림 원호 사이의 끼인 회전각도(included angle of rotation)는 대략 90도 이하인, 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    밴드 고정 지점들 사이의 각도를 변경하기 위해 상기 구동부의 일 자유도의 방향에서 상기 구동부의 출력 샤프트를 회전시키도록 구성된 제어기(controller)를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 분할 구동 풀리는 서로에 대하여 이동 가능한 풀리 부재들(pulley segments)을 포함하며, 각각의 풀리 부재는 그 풀리 부재에 장착된 적어도 하나의 밴드 고정 지점을 가지고, 상기 제어기는 상기 밴드 고정 지점들 사이의 각도의 변경을 시행하기 위해 상기 풀리 부재들 사이에 상대적인 회전을 일으키도록 구성되는, 기판 처리 장치.
  11. 기판 처리 장치(substrate processing apparatus)로서, 상기 기판 처리 장치는:
    프레임;
    상기 프레임에 연결되고, 엔드 이펙터(end effector)를 가지며 제1 반경 방향 축을 따라서 연장 및 후퇴하도록 구성된 제1 아암;
    상기 프레임에 연결되고, 엔드 이펙터를 가지며 제2 반경 방향 축을 따라서 연장 및 후퇴하도록 구성된 제2 아암; 및
    상기 제1 및 제2 아암들에 결합된 구동부(drive section)로서, 하나의 유닛으로서(as a unit) ±대략 90°로 회전하기 위해, 상기 제1 및 제2 아암들에 의해 공유된, 상기 구동부의 회전축에 회전 가능하게 장착된 분할 구동 풀리(splitting drive pulley)를 포함하는, 구동부;를 포함하고,
    상기 분할 구동 풀리는, 분리된 밴드 부재들의 각개의 분할형 전달 루프들(segmented transmission loops)에 의해 적어도 두 개의 아이들 풀리들(idler pulleys)에 결합됨으로써, 상기 분할 구동 풀리는 상기 구동부의 하나의 자유도의 구동력을 상기 적어도 두 개의 아이들 풀리들 사이에서 분할하는 공통 풀리이며,
    상기 구동 풀리는 다수의 밴드 인터페이스 레벨을 가진 것으로서, 상이한 밴드 인터페이스 레벨 각각은 서로 분리되고 구별되며, 상기 상이한 밴드 인터페이스 레벨의 총 갯수는 상기 전달 루프들 각각의 분리된 밴드 부재들의 총 갯수보다 적은, 기판 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 분할 구동 풀리는, 다수의 밴드 인터페이스 레벨들 중 적어도 하나를 포함하는 제거 가능한 부재(removable segment)를 가진 분할형 풀리이며, 상기 제거 가능한 부재는 상기 분할 구동 풀리에 부착된 분할형 전달 루프들 중 대응되는 것과 함께 상기 회전축으로부터 제거될 수 있고, 상기 제거 가능한 부재와 정합하는, 상기 분할 구동 풀리의 정합 부재(mating segment)는 상기 분할 구동 풀리에 부착된 분할형 전달 루프들 중 대응되는 것과 함께 상기 회전축 상에 유지되는, 기판 처리 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 제1 아이들 풀리 중 하나는 상기 제1 아암의 연장 및 후퇴를 시행하기 위해 상기 제1 아암에 연결되며, 상기 적어도 두 개의 제1 아이들 풀리 중 다른 하나는 상기 제2 아암의 연장 및 후퇴를 시행하기 위해 상기 제2 아암에 연결되는, 기판 처리 장치.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 적어도 두 개의 제1 아이들 풀리 중 하나는 상기 제1 및 제2 아암 각각의 팔꿈치 회전축에 배치되고, 상기 분할 구동 풀리는 상기 제1 및 제2 아암들의 어깨 회전축에 배치되며, 상기 어깨 회전축은 상기 구동부의 회전축과 동축을 이루는, 기판 처리 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 아암들은 상기 제1 및 제2 아암들 각각의 독립적인 연장 및 후퇴를 시행하도록 구성되는, 기판 처리 장치.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 제1 아암의 제1 반경방향 축은 상기 제2 아암의 제2 반경방향 축에 대해 각을 이루는, 기판 처리 장치.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 제1 아암의 제1 반경방향 축과 상기 제2 아암의 제2 반경방향 축은 상기 제1 및 제2 아암들의 어깨 회전축 위에서 하나가 다른 하나의 위에 적층되는, 기판 처리 장치.
  18. 제11항에 있어서,
    상기 분리된 밴드 부재들 각각은 상기 분할 구동 풀리 상에 상기 분할 구동 풀리와의 밴드 맞물림 원호(band engagement arc)를 형성하는 밴드 고정 지점(band anchor point)을 가지며, 상기 밴드 고정 지점이 각개의 밴드 부재와 상기 분할 구동 풀리 사이의 접선을 형성하는 지점과 밴드 맞물림 원호 사이의 끼인 회전각도(included angle of rotation)는 대략 90도 이하인, 기판 처리 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    밴드 고정 지점들 사이의 각도를 변경하기 위해 상기 구동부의 일 자유도의 방향에서 상기 구동부의 출력 샤프트를 회전시키도록 구성된 제어기(controller)를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 분할 구동 풀리는 서로에 대하여 이동 가능한 풀리 부재들(pulley segments)을 포함하며, 각각의 풀리 부재는 그 풀리 부재에 장착된 적어도 하나의 밴드 고정 지점을 가지고, 상기 제어기는 상기 밴드 고정 지점들 사이의 각도의 변경을 시행하기 위해 상기 풀리 부재들 사이에 상대적인 회전을 일으키도록 구성되는, 기판 처리 장치.
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