(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空チャンバと、
前記真空チャンバ内で基板を輸送するロボット装置と
を備え、前記ロボット装置が、
前記真空チャンバ内で回転する複数のアームと、
前記複数のアームの１つの回転軸となるシャフトと、
前記複数のアームの少なくとも１つに取り付けられた電気エンドエフェクタと、
前記シャフトの下端の下方にあり、前記シャフトとは別に同軸上にあり、電源に接続されている支持体と、を含み、
前記電源から前記支持体に電力を供給することで前記シャフトの下端と前記支持体の上端が電気的に結合され、前記真空チャンバ内で前記電気エンドエフェクタに電気エネルギーを提供するようになっており、
前記支持体が上下方向に移動可能であり、前記電気的結合が、前記支持体に設けられた第１の組の接点を移動させて前記シャフトの下端に設けられた第２の組の接点と接触させるように動作する電磁石を使用することによるロボットシステム。
【請求項２】
前記電気エンドエフェクタに接続された電気回路が、前記複数のアームの回転継手を通過している、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記支持体が、前記シャフトの軸について回転可能であり、ばね部材により前記シャフトの軸方向について下方向に固定されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記シャフトの下端が磁性体を備え、前記電源から前記支持体の電磁石に電力を供給することにより、前記支持体が前記磁性体に引っ張られ、前記第１の組の接点と前記第２の組の接点が接触して電気的に結合され、前記支持体は前記ばね部材により前記シャフト下端から離れる方向に力が加えられるようになっている、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記電気的結合が、前記電気エンドエフェクタにエネルギーを提供する容量性構成要素に電気的に結合されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
電子デバイス加工システム内で基板を移動させる基板輸送ロボット装置であって、
少なくとも１つの回転するアーム、前記少なくとも１つの回転するアームの回転軸となるシャフト、および前記少なくとも１つの回転するアームに取り付けられた電気エンドエフェクタを含むロボットと、
前記シャフトの下端の下方にあり、前記シャフトとは別に同軸上にあり、電源に接続されている支持体とを備え、
前記電源から前記支持体に電力を供給することで前記シャフトの下端と前記支持体の上端が電気的に結合され、前記真空チャンバ内で前記電気エンドエフェクタに電気エネルギーを提供するようになっており、
前記支持体が上下方向に移動可能であり、前記電気的結合が、前記支持体に設けられた第１の組の接点を移動させて前記シャフトの下端に設けられた第２の組の接点と接触させるように動作する電磁石を使用することによる装置。
【請求項７】
電子デバイス加工クラスタツール内で基板を移動させる方法であって、
少なくとも１つの回転する可動アーム、前記少なくとも１つの可動アームの回転軸となるシャフト、および前記少なくとも１つの可動アームに取り付けられた電気エンドエフェクタを含むロボットを真空チャンバ内に提供するステップと、
前記シャフトの下端の下方にあり、前記シャフトとは別に同軸上にあり、電源に接続されている支持体を提供するステップと、
前記電源から前記支持体に電力を供給することで前記シャフトの下端と前記支持体の上端が電気的に結合され、前記電気エンドエフェクタに結合された電気リードに電気エネルギーを供給するステップと
を含み、
前記支持体が上下方向に移動可能であり、前記電気的結合が、前記支持体に設けられた第１の組の接点を移動させて前記シャフトの下端に設けられた第２の組の接点と接触させるように動作する電磁石を使用することによる方法。
【請求項８】
電子デバイス加工システム内で基板を移動させる基板輸送ロボット装置であって、
回転するアーム、前記回転するアームの１つの回転軸となるシャフト、および前記アームの別の１つに取り付けられた電気エンドエフェクタを含むロボットと、
前記シャフトの下端の下方にあり、前記シャフトとは別に同軸上にあり、電源に接続されている支持体と、
前記電気エンドエフェクタに結合されて、前記可動アームの回転継手を通過する電気リードとを備え、
前記電源から前記支持体に電力を供給することで前記シャフトの下端と前記支持体の上端が電気的に結合され、前記電気エンドエフェクタに結合された電気リードに電気エネルギーを供給し、
前記支持体が上下方向に移動可能であり、前記電気的結合が、前記支持体に設けられた第１の組の接点を移動させて前記シャフトの下端に設けられた第２の組の接点と接触させるように動作する電磁石を使用することによる装置。
【請求項９】
前記電気リードが、締付け部材によってチャネル内で締め付けられている、請求項８に記載の基板輸送ロボット装置。
【請求項１０】
前記電気リードが、前記電気エンドエフェクタと、前記電気的結合との間を接続している、請求項８に記載の基板輸送ロボット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００９年１月１１日出願の「ＳＹＳＴＥＭＳ，ＡＰＰＡＲＡＴＵＳ  ＡＮＤ  ＭＥＴＨＯＤＳ  ＦＯＲ  ＭＡＫＩＮＧ  ＡＮ  ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ  ＣＯＮＮＥＣＴＩＯＮ  ＴＯ  Ａ  ＲＯＢＯＴ  ＡＮＤ  ＥＬＥＣＴＲＩＣＡＬ  ＥＮＤ  ＥＦＦＥＣＴＯＲ  ＴＨＥＲＥＯＦ」という名称の米国仮特許出願第６１／１４３，８０９号（代理人整理番号第１２０９９／Ｌ号）に対する優先権を主張する。同出願を、あらゆる目的のために全体として参照により本明細書に組み込む。
【０００２】
関連出願／特許の相互参照
本出願は、２００９年１月１１日に本出願とともに出願された「Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  Ｅｎｄ  Ｅｆｆｅｃｔｏｒ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ，Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」という名称の米国特許出願第６１／１４３，８０７号（代理人整理番号第１３２４９／Ｌ号）という本発明の譲受人に譲渡された同時係属の米国特許出願および特許に関する。同出願を、あらゆる目的のために全体として参照により本明細書に組み込む。
【０００３】
本発明は、電子デバイスの製造に関し、より詳細には、基板を輸送するシステム、装置、および方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
従来の電子デバイス製造システムは、複数の加工チャンバおよびロードロックチャンバを含むことができる。そのようなチャンバは、たとえばクラスタツール内に含むことができる。これらのシステムおよびツールは、ロボットを用いて、様々な加工チャンバおよびロードロック間で（たとえば、加工チャンバから加工チャンバへ、ロードロックチャンバから加工チャンバへ、また加工チャンバからロードロックチャンバへ）、基板（シリコンウェーハ、ガラス板など）を移動させることができる。様々なシステムチャンバ構成要素間で基板を効率的かつ正確に輸送することは、システムの処理量にとって重要であり、それによって全体的な動作コストを下げることができる。
【０００５】
したがって、基板を効率的かつ正確に移動させるシステム、装置、および方法が望ましい。
【発明の概要】
【０００６】
一態様では、真空チャンバと、真空チャンバ内で基板を輸送するロボット装置とを含み、ロボット装置が、真空チャンバ内で回転する複数のアームと、複数のアームの少なくとも１つに取り付けられた電気エンドエフェクタと、真空チャンバ内で電気エンドエフェクタに電力を提供する電気的結合とを含む、ロボットシステムが提供される。
【０００７】
別の態様では、電子デバイス加工システム内で基板を移動させる基板輸送ロボット装置が提供され、基板輸送ロボット装置は、少なくとも１つの可動アーム、および少なくとも１つのアームに取り付けられた電気エンドエフェクタを含むロボットと、電源から電気エンドエフェクタへ電気エネルギーを提供する電気的結合とを含む。
【０００８】
別の態様では、電子デバイス加工システム内で基板を移動させる基板輸送ロボット装置が提供される。装置は、可動アーム、およびアームの１つに取り付けられた電気エンドエフェクタを含むロボットと、電気エンドエフェクタに結合され、可動アームの回転継手を通過する電気リードとを含む。
【０００９】
別の態様では、電子デバイス加工クラスタツール内で基板を移動させる方法が提供される。この方法は、電気エンドエフェクタを含むロボットを真空チャンバ内に提供するステップと、係合する接点に電気エネルギーを通すことによって、電気エンドエフェクタに結合された電気リードに電気エネルギーを供給するステップとを含む。
【００１０】
本発明の上記その他の態様によれば、多数の他の態様が提供される。本発明の他の特徴および態様は、以下の詳細な説明、付随する特許請求の範囲、および添付の図面からより完全に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態による基板輸送システムの概略上面図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態による基板輸送システムの概略部分断面側面図である。
【図２Ｂ】本発明の実施形態による図２Ａの基板輸送システムの一部分の拡大概略断面側面図である。
【図２Ｃ】本発明の追加の実施形態による基板輸送システムの一部分の概略断面側面図である。
【図２Ｄ】本発明の追加の実施形態による基板輸送システムの一部分の概略断面側面図である。
【図２Ｅ】接点が係合した状態で示す図２Ｄの基板輸送システムの一部分の拡大概略断面側面図である。
【図２Ｆ】本発明の追加の実施形態による基板輸送システムの概略図である。
【図２Ｇ】本発明の追加の実施形態による基板輸送システムの概略図である。
【図２Ｈ】本発明の追加の実施形態による基板輸送システムの回路図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態によるロボット装置の上面斜視図である。
【図３Ｂ】本発明の実施形態による図３Ａのロボットの端面斜視図である。
【図３Ｃ】本発明の実施形態による図３Ａのロボットの底面斜視図である。
【図４】本発明の実施形態によるデュアルロボット装置の斜視図である。
【図５】本発明の実施形態による図３Ａのロボット装置の上腕に沿って進む電気リードの部分斜視図である。
【図６】本発明の実施形態による図３Ａのロボット装置の上腕内の開口を通過する電気リードの部分斜視上面図である。
【図７Ａ】本発明の実施形態による上腕に沿って進む電気リードの部分斜視下面図である。
【図７Ｂ】本発明の実施形態による部材によって締め付けられている図７Ａの電気リードの部分斜視下面図である。
【図８】本発明の実施形態による図３Ａのロボット装置の肘状継手の部分断面図である。
【図９】ＡおよびＢは、本発明の実施形態による位置決め部材を示す図３Ａのロボット装置の一部分の部分斜視図である。
【図１０】本発明の実施形態による電気リードを位置決め部材に固定する締付け部材を示す図３Ａのロボット装置の一部分の部分斜視図である。
【図１１】本発明の実施形態による前腕に沿って延びる電気リードを示す図３Ａのロボット装置の外側部分の部分斜視図である。
【図１２】本発明の実施形態による電気リードを前腕に固定する締付け部材を示す図３Ａのロボット装置の外側部分の部分斜視図である。
【図１３】本発明の実施形態によるロボット装置を動作させる方法を示す流れ図である。
【図１４】本発明の追加の実施形態による基板輸送システムの一部分の概略断面側面図である。
【図１５】本発明の追加の実施形態による基板輸送システムの概略図である。
【図１６】本発明の追加の実施形態による基板輸送システムの概略回路図である。
【図１７】本発明の実施形態によるロボット装置を動作させる方法を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
電子デバイス製造設備およびツール内で基板を輸送する精度および／または速度を改善するために、基板を保持して基板が滑るのを抑止できる電気エンドエフェクタを利用することができる。たとえば、電気エンドエフェクタは、適当に電力供給されると静電荷生成能力を提供する電極（たとえば、極板）への電力を含むことができる。静電荷は、エンドエフェクタに提供されると、静電引力によって基板をエンドエフェクタに引き付けることができる。基板にかかる静電力は、エンドエフェクタ上で基板が滑らないように、エンドエフェクタおよび取り付けられた基板を比較的速い速度で横方向（Ｘ−Ｙ平面、図１参照）に移動できるのに十分な大きさのものとすることができる。
【００１３】
具体的には、そのような静電エンドエフェクタは、電源への電気回路接続と、電力を提供してエンドエフェクタ内に静電引力をもたらし、相対的な静電荷の量を制御する制御システムとを含むことができる。しかし、そのようなロボットが動作する多くの領域は、真空（たとえば、加工クラスタツールの真空搬送チャンバ）内に提供することができるため、電気エンドエフェクタに接続し、真空チャンバ壁の橋絡を可能にすることができる電気的接続が望ましいであろう。さらに、サービス間隔を最大にできるような、ロボットアームの著しい反復運動に耐えうる電気的接続も望ましいであろう。さらに、ロボットが同じ回転方向に３６０度より大きく回転することが望ましいであろう。その場合、電気エンドエフェクタと電源の間のあらゆる固定の接続ワイアまたは他の導体はねじれて、場合によっては破断するはずである。本発明は、この問題に対する解決策を提供する。
【００１４】
したがって、本発明は、一態様では、真空チャンバ壁の境界面を橋絡して真空チャンバ内部の電力を電気エンドエフェクタに提供する電気的貫通装置を提供することを対象とする。別の態様では、本発明は、ロボットの様々な相対的に可動なロボットアームを通って電気的接続を提供する装置を対象とする。別の態様によれば、これらの接続は、電気回路の疲労および／または摩耗を最小にできるような向きおよび構成にすることができる。さらに、これらの接続は、粒子の生成を最小にするような向きおよび構成にすることができる。さらに別の態様では、本発明は、搬送チャンバ内に含まれた静電エンドエフェクタを有し、また静電エンドエフェクタに電力を提供する電気的結合をさらに含むロボット装置を含む基板加工システムを対象とする。
【００１５】
別の態様では、本発明は、スリップリングまたは他の電気的回転結合からの摩擦抗力を制限しながら、電気エンドエフェクタへの電力結合を提供することができる。本発明のさらに別の態様では、電気的結合は、選択的に係合可能とすることができる。この選択的に係合可能な特徴は、電気エネルギーを電気エンドエフェクタに提供する電気的接続を係合してからロボット運動プロファイルを開始することと、次いでロボット運動プロファイルを実現するのに必要な時間内のわずかな時間を利用して電気的接続を切り離すこととを含むことができる。たとえば、電気的接続は、ロボットの運動プロファイル内の１つまたは複数の位置で瞬間的に切断することができる。切り離すことにより、電源からエンドエフェクタに接続された電気ワイアは、ロボット運動プロファイルを実施することに起因して生じうるあらゆる蓄積された応力またはねじれを解放することができる。いくつかの実施形態では、選択的に係合可能な特徴により、静電エンドエフェクタに電力を供給する構成要素に電力供給および／または充電し、次いで接点を切り離すことができ、したがって最小の摩擦抵抗でロボットのアームを回転させることができる。接点が切り離された後でも容量性の構成要素または充電可能な回路によって電気エンドエフェクタへの電力を提供できる容量性の実施形態について説明する。電源とエンドエフェクタの間の電気接点を係合させ、かつ選択的に切り離す本発明のこれらの方法および装置は、真空環境内部で使用することができる。さらに、本発明では、大気と真空環境の間の従来の回転式貫通機構を不要にすることができる。
【００１６】
追加の実施形態は、誘導結合されたコイルを有する電気的結合を含むシステムを対象とする。これらの実施形態では、電気エンドエフェクタへの電力は、誘導結合されたコイルを通って提供することができる。この電力を使用して、電力貯蔵部および充電回路に電力を提供することができ、または静電エンドエフェクタに直接電力供給することができる。
【００１７】
本発明の例示的な実施形態のさらなる詳細について、図１〜１７を参照して以下に説明する。
【００１８】
本発明による電子デバイスの製造において様々なチャンバ間で基板（たとえば、ウェーハ、ガラス板など）を輸送するために使用できる１つのシステムについて、図１を参照して図示および説明する。ロボット輸送システム１００は、境界を破線で示す真空搬送チャンバ１０２と、搬送チャンバ１０２に結合された１つまたは複数の加工チャンバ１０４および／または１つまたは複数のロードロックチャンバ１０６（同じくそれぞれ破線で示す）とを含むことができる。
【００１９】
従来のＳＣＡＲＡ（「水平多関節ロボットアーム」）などのロボット１０８を使用して、それぞれのチャンバ１０４、１０６間で（たとえば、加工チャンバから加工チャンバへ、加工チャンバからロードロックチャンバへ、また逆も同様である）、基板を輸送することができる。ＳＣＡＲＡは、肩軸（Ｘ軸とＹ軸の交点に示す）の周りで回転可能な上腕１１０と、上腕１１０の外側端部上の肘軸の周りで回転可能な前腕１１２と、前腕１１２の外側端部にある手首部材軸の周りで回転可能な手首部材１１４とを含むことができる。
【００２０】
手首部材１１４には、ボルト、ねじ、または他の機械的な留め具などの任意の適切な手段によって、電気エンドエフェクタ１１６を取り付けることができる。電気エンドエフェクタ１１６は、静電エンドエフェクタとすることができ、２つ以上の電極１１８Ａ、１１８Ｂを含むことができる。電極１１８Ａ、１１８Ｂは、適切な電圧電位が電極１１８Ａ、１１８Ｂに印加されると、想像線で示す基板１２０を静電エンドエフェクタ１１６に付着させる静電荷を生成することができる。静電エンドエフェクタについては、２００９年１月１１日出願の「Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  Ｅｎｄ  Ｅｆｆｅｃｔｏｒ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｇ  Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」という名称のともに出願された米国特許出願第６１／１４３，８０７号（代理人整理番号第１３２４９／Ｌ号）により詳細に記載されている。
【００２１】
電気エンドエフェクタ１１６は、電源１２２から電力を受け取ることができ、電源１２２は、電気エンドエフェクタ制御装置１２４によって制御される。エンドエフェクタ制御装置１２４は、ロボット１０８の運動プロファイルを実施する所定の時点で静電エンドエフェクタ１１６などの電気エンドエフェクタ１１６への電力をオンおよびオフにすることができる。ロボット制御装置１２６およびエンドエフェクタ制御装置１２４は、電力をエンドエフェクタ１１６に提供する時間、ならびにエンドエフェクタ１１６への電力を切る時間を通信することができる。さらに、制御装置１２４は、望ましい場合、電気エンドエフェクタ１１６内の静電荷を容易に放電できるように、選択可能な接地に係合することができる。したがって、電荷の解放により、基板１２０を容易に位置決めすることができ、また電気エンドエフェクタ１１６を加工チャンバ１０４またはロードロックチャンバ１０６から取り出す（引っ込める）ときに引き離されないようにすることができる。ロボット制御装置１２６は、ロボット１０８の動作および向きを制御することができる。ロボット制御装置１２６は、全く従来どおりであり、本明細書ではさらに説明しない。
【００２２】
たとえば、電気エンドエフェクタ１１６を加工チャンバ１０４の方へ延ばしたり加工チャンバ１０４から引っ込めたりするために、ロボット制御装置１２６は、図１に示すＸ軸およびＹ軸によって画定されるＸ−Ｙ平面内で矢印１２８によって示すように、上腕１１０を肩軸の周りで回転させることができる。この回転は、最大約±３６０度の変位角度にわたって、時計回り（引っ込める場合）または反時計回り（延ばす場合）に行うことができる。従来のＳＣＡＲＡでは、前腕１１２は、矢印１３２で示す方向に回転することができる。従来の伝動装置では、前腕１１２の回転により、矢印１３４で示すように手首部材１１４を前腕１１２に対して回転させることができる。従来のＳＣＡＲＡがロボット１０８としてロボットが使用されるとき、電気エンドエフェクタ１１６は、上腕１１０の肩軸と手首部材１１４の手首軸を接続する平行移動軸に沿って、基部１３０に対して平行移動することができる。平行移動軸は、１３６と示し、この実施形態では、Ｙ軸と一致する。したがって、延ばしたり引っ込めたりする運動を実現するとき、回転を伴わないエンドエフェクタ１１６の純粋な平行移動を提供することができる。さらに、基板１２０は、ロボット１０８がアーム１１０、１１２、１１４の集合を矢印１３７に沿って回転させる作用によって、ある加工チャンバ１０４から別の加工チャンバ１０４へ、または加工チャンバ１０４からロードロックチャンバ１０６へ、またはロードロックチャンバ１０６から加工チャンバ１０４へ移動させることができる。
【００２３】
具体的には、加工チャンバ１０４とロードロックチャンバ１０６にはそれぞれ、ロボット１０８によって作用することができ、それによって基板１２０を様々なチャンバから持ち上げることができ、また様々なチャンバへ置くことができる。より詳細には、電気エンドエフェクタ１１６は、基板１２０が電気エンドエフェクタ１１６上に載った状態で、１つのチャンバ（たとえば、１０４）から引っ込められる。引っ込められた後、ロボット全体を矢印１３７に沿って基部１３０の周りで回転させることができる。その後、ロボットアーム１１０、１１２、１１４を作動させて、そのロボットアーム上に位置する電気エンドエフェクタ１１６および基板１２０を別のチャンバ（たとえば、１０４または１０６）へ送達することができる。
【００２４】
基板１２０は、ロボット（図示せず）によってロードロックチャンバ１０６へ搬送することができる。ロボットは、ファクトリインタフェース１３８内に常駐させることができる。たとえば、ファクトリインタフェース１３８内では、ロードポート１４２にドッキングされた基板キャリア１４０から基板を搬送することができる。基板キャリア１４０内、ならびにロードロック１０６および加工チャンバ１０４内の別の場所における基板に対する可能な位置を、点線の円で示す。
【００２５】
図２Ａを次に参照すると、本発明の基板輸送システム１００の例示的な実施形態の概略側面図が示されている。上腕１１０、前腕１１２、および手首部材１１４を含むロボット１０８は完全に延びた向きで示されており、リフトピンまたは別の適切な機構（図示せず）により基板１２０をエンドエフェクタ１１６から持ち上げることができるように、電気エンドエフェクタ１１６（図１を参照して説明したものと同じ）を加工チャンバ１０４内へ挿入することによって加工チャンバ１０４に作用する。任意選択で、チャンバ（１０４または１０６）内に置くこと（基板の配置）は、ロボット１０８のｚ軸機能によって実現することができ、それによってロボット１０８は、Ｚ軸に沿ってエンドエフェクタ１１６を上下させて置いたり持ち上げたりすることを実現する能力を有する。ロボット１０８の運動は、ロボット制御装置１２６を介して制御される。
【００２６】
本発明の一態様によれば、上腕１１０、前腕１１２、および手首部材１１４を通過する電気リード２４４が提供され、手首部材１１４に取り付けられた電気エンドエフェクタ１１６の電極１１８Ａ、１１８Ｂ（図１）と電気的に接続する。接地リード（図示せず）を提供することもでき、電気リード２４４、２４６と同じ経路に沿って進むことができる。上腕１１０、前腕１１２、および手首部材１１４を通る電気リード２４４、２４６の経路の詳細について、図２Ａ〜１２を参照して本明細書で説明する。
【００２７】
図２Ａを再び参照すると、真空チャンバ１０２内に位置する電気エンドエフェクタ１１６に電力を提供することができる電気的結合２５０が示されている。この結合により、真空チャンバ１０２内の可動な構成要素への橋絡、すなわち結合を可能にする。電気的結合２５０は、図２Ｂの拡大部分図に最もよく示されている。図２Ｂでは、結合２５０は、接点対２５２、２５４などの係合する接点を含むことができる。係合する接点は、たとえば伝導材料の同心円状の環状リングとすることができる。他の接点構成を使用することもできる。第１の接点対２５２の上部の接点は、第１の電気リード２４４に接続することができ、第１の接点対２５２の下部の接点は、第１の電力リード２５６によって電源１２２に接続することができる。同様に、第２の接点対２５４の上部の接点は、第２の電気リード２４６に接続することができ、第２の接点対２５４の下部の接点は、第２の電力リード２５８によって電源１２２に接続することができる。電力リード２５６、２５８は、他のリード２５７Ａ、２５７Ｂ（下記）と同様に、シール２５９を通過することができる。シール２５９は、密閉して真空気密にすることができる。下部の電気接点２５２、２５４は、可動な支持体２６０に取り付けることができる。可動な支持体２６０は、可動とすることができ、適切なばね部材２６４によってモータ筐体２６２につるすことができる。２５２および２５４の上部の接点は、図示のシャフトの拡大部分など、シャフト２６５の端部に取り付けることができる。
【００２８】
ばね部材２６４は、リード２５７Ａ、２５７Ｂに電力供給することによって電磁石２６７に適切な電流が供給されるように、Ｚ軸方向に沿って十分に低い剛性のものとすることができる。電磁石２６７は、永久磁石２６８、または任意選択でシャフト２６５の強磁性体部分に引っ張られ、それによって支持体２６０および取り付けられた下部の接点２５２、２５４をＺ方向に上方へ移動させ、したがって接点対２５２、２５４の下部の接点は、上部の接点に動作可能に係合して接触する。リード２５６、２５７Ａ、２５７Ｂ、および２５８はすべて、リードを過度に歪ませることなく軸方向の変位を吸収するために、歪み緩和ループを含むことができる。
【００２９】
電気接点が係合されたこの状況では、電源１２２を用いて電力リード２５６、２５８に電力供給することによって、電気エンドエフェクタ１１６の電極１１８Ａ、１１８Ｂに適切な電力を提供し、静電荷を生じさせて基板１２０を電気エンドエフェクタ１１６に引き付けることができる。ｚ方向に剛性が低いことに加えて、ばね部材２６４は、Ｚ軸の周りのねじれ方向に低い剛性のものとすることができる。このようにして、接点対２５２、２５４が係合されるとき、原動力となるデバイス２６９（たとえば回転子および固定子を有する）が別の加工チャンバ１０４などの別の位置へ作用することによって、ロボット１０８を回転させることができる。これにより、柔らかいばね部材２６４をねじれにより３６０度以上実質上巻き上げる。したがって、接点対２５２、２５４間では、ねじれにより移動が生じない。接点対２５２、２５４は、ばね部材２６４がねじれにより巻き上げられると、ともに実質上回転する。リード２５６、２５７Ａ、２５７Ｂ、および２５８の歪み緩和ループはまた、リードを過度に歪ませることなく、事前定義された回転変位の量を吸収するのに十分なものとすることができる。
【００３０】
図２Ｂでは、電磁石２６７および電力リード２５８、２５６への電力を取り除くことによって電気エンドエフェクタ１１６から電力が取り除かれると直ちに、好ましくは実質上同時に、ばね部材２６４は、ねじれにより、Ｚ軸に沿って軸方向にアンロードされ、したがってばね部材２６４は、弛緩したまたは偏向されていない状況に戻ることができる。電磁石２６７に電力が再び印加されるとき、ばね部材２６４は最初、偏向されていない弛緩した中性の状況にある。電力供給すると、接点２５２、２５４は再び接触し、ばね２６４は、ロボット１０８の次の輸送移動時にねじれにより巻き上げられる。同様に、前腕１１２および手首部材１１４の移動を実現するためのシャフト２６５の個々の回転を吸収することができ、係合されるときには接点対２５２、２５４間でいかなる相対的な移動も生じない。このようにして、シャフト２６５の回転移動中に接点対２５２、２５４の接点の摺動が最小になるため、粒子の生成が最小になる。電磁石２６７に電力を印加したときに接点対２５２、２５４の軸方向の整合を最大にするために、シャフト２６５の端部および可動な支持体２６０上にパイロット２７０および凹部２７２を提供することができる。
【００３１】
ロボット１０８への他の電気的接続を提供するために、第１の接点対２５２および第２の接点対２５４と並んで１つまたは複数の追加の接点対を利用することができる。たとえば、接地のために追加の接点対（図示せず）を提供することができ、この接点対は、エンドエフェクタ制御装置１２４によって選択的に切換可能とすることができる。さらに、デュアルエンドエフェクタをもつデュアルＳＣＡＲＡロボットの場合など、追加のＳＣＡＲＡロボットが追加された場合、追加の接点対を提供することができる。明らかになるように、別の態様によれば、電気リード２４４、２４６は、電気回路の一部とすることができ、肩軸Ｚのシャフト２６５を通過する孔２７４などを通って、ロボット１０８の複数のアームの回転軸を通過し、次いで電気エンドエフェクタ１１６に接続することができる。
【００３２】
代替実施形態では、接点対２５２、２５４の下部の電気接点を戻すことは、可動な部材２６０に結合されたばね部材２６４を使用することなく実現することができる。たとえば、接点２５２、２５４が切り離されたとき、プランジャまたは他の作動手段を作動させて、切り離された下部の接点を中性または「ゼロ」の位置に回転させることができる。
【００３３】
電源１２２から電気エンドエフェクタ１１６へ電気エネルギーを提供する別の装置を図２Ｃに示す。この実施形態では、接点２５２、２５４の瞬間的な係合により、所与のロボット運動プロファイル中に基板１２０を定位置で保持するのに十分なエネルギーで、適当なキャパシタ部材２７５を充電するはずである。次いで接点２５２、２５４は、電磁石２６７から電力を取り除いて電源１２２からの電力を切ることによって切り離されるはずであり、移動部材２６０は中性の位置へ軸方向に弛緩し、それによって電気エンドエフェクタ１１６を電源１２２から分離する。次いで、キャパシタ部材２７５内の蓄積されたエネルギーは、電気エンドエフェクタ１１６が基板１２０上で静電引力を生成するのに必要なエネルギーを供給する。ロボット制御装置１２６の制御下でロボット１０８によって実施される運動プロファイル中の他の時点で、エンドエフェクタ制御装置１２４によって指示されると、キャパシタ部材２７５を充電するのに十分な時間などにわたって、接点２５２、２５４を瞬間的に再び係合することができ、次いで接点２５２、２５４を切り離すことができる。こうして係合したり切り離したりすることは、たとえばロボット１０８が停止するときに行うことができる。このようすると、ロボット１０８は、前述の実施形態の場合のように、シャフト２６５の運動を実現するためにばね２６４の巻上げに起因するねじれによるばねの力を克服する必要はない。言い換えれば、可動な支持体２６０が切り離されると、ロボット制御装置１２６からロボットモータへの適切な制御信号を介するシャフト２６５の回転は、抵抗を最小にして実現することができる。ロボット制御装置とエンドエフェクタ制御装置１２４は通信して、キャパシタ部材２７５の充電をいつ行うことができるかを決定することができる。キャパシタ部材２７５は、基板１２０を電気エンドエフェクタ１１６に保持するための静電力を提供するのに十分な寸法の１つまたは複数のキャパシタを含むことができる。別法として、充電は、接点２５２、２５４を係合させ、ばね部材２６４をねじれにより係合させることによって、運動プロファイルの移動部分中に実現することができる。これらの方法は、あらゆる回転摩擦抗力を最小にしながら蓄積されたエネルギーを電気エンドエフェクタ１１６へ搬送することを実現することができ、機構の信頼性を改善することができる。さらに、ロボット運動プロファイル中の適切な時点でエンドエフェクタ１１６上に蓄積した静電荷を排出する（抜く）ことができるように、接点を通って接地経路を提供するために１つまたは複数の接点を追加することができる。たとえば、置く動作の前に、選択的に切換可能な接地を切り換えることによって、静電荷を解放することができる。このようにして、エンドエフェクタ制御装置１２４は、電源１２２からの電力を切っても、選択的に切換可能な接地を通って静電荷を解放するのに十分な時間にわたって、電磁石２６７に電力を引き続き供給することができる。
【００３４】
さらなる実施形態では、図２Ｄに最もよく示すように、アクチュエータが、可動な支持体２６０を作動させるように機能することができる。この実施形態では、可動な支持体２６０に接続されたシャフト２８２上に位置する鍵またはスプライン２８０によって、電気的結合２５０の可動な支持体２６０が回転運動するのを抑えることができる。回転を制約する他の適切な手段を提供することもできる。巻線２８６および磁石２８８を含むソレノイド２８４を提供することができ、ソレノイド２８４は、エンドエフェクタ制御装置１２４によって指示されると、電源１２２から巻線２８６に適切な電力を提供することによって、可動な支持体２６０を選択的に作動させることができる。このようにして、ソレノイド２８４の作動時には、接点２５２、２５４を係合させて物理的に接触させることができる。同様に、接点２５２、２５４は、ソレノイド２８４および充電可能な構成要素への電力を切るとソレノイド２８４が中性の位置（図示）に戻ることによって、物理的に切り離すことができる。前述の実施形態と同様に、充電可能な構成要素（たとえば、１つまたは複数のキャパシタまたは充電可能な回路）を充電して、電気エンドエフェクタ１１６に電力を提供することができる。本実施形態では、電力蓄積および分配回路２９０が提供され、エンドエフェクタ１１６および接点２９３Ｈの上部の接点に電気的に接続される。
【００３５】
図２Ｅに示すように、可動な支持体２６０は、電気接点２５２、２５４が電気的に接触するように、ソレノイド２８４によって作動される。接触すると、電力蓄積および充電回路２９０（図２Ｆ）内の１つまたは複数のキャパシタを充電することができる。作動は、ロボット１０８が瞬間的に停止したときに行うことができ、充電回路２９０のそのような充電は、約１秒以下、またはさらには約５００ｍｓ以下で行うことができる。可動な支持体２６０またはシャフト２６５に固定された可撓性のシール２９２は、係合されると、各接点２５２、２５４の周りで空気空間を封止することができる。可撓性のシール２９２もまた、環状のエラストマリングとして形成することができる。この封止機能により、充電が行われるとき、グロー放電、アーク、コロナ、および／または他の電気的故障を最小にすることができる。いくつかの実施形態では、ソレノイド２８４は、充電前に良好な封止が確実に行われるように、電力蓄積および充電回路２９０を充電するために高圧を提供する直前に作動させることができる。
【００３６】
充電が完了した後、電源１２２からの電力は、ソレノイド２８４または電力蓄積および充電回路２９０に提供されなくなり、可動な支持体２６０は、図２Ｄに示すように、中性の位置に戻ることができる。先の実施形態の場合と同様に、電気リード２５６、２５８に歪み緩和ループを提供して、Ｚ軸に沿った可動な部材２６０の軸方向の運動を吸収することができる。同様に、リード２５８、２５９は、モータ筐体２６２内に取り付けられた密閉シール２５９を通過することができる。モータ筐体２６２は、真空下で提供されるモータチャンバ２６３を収容することができる。このようにして、本発明の電気的結合２５０は、モータチャンバ２６３に接続された真空チャンバ１０２内に位置決めされる電気エンドエフェクタ１１６に電気エネルギーを提供する。モータチャンバ２６３と真空チャンバ１０２はどちらも、真空下で提供することができる。ソレノイド内のコイル２８６には、リード２８９Ａ、２８９Ｂを提供することができ、エンドエフェクタ制御装置１２４によって命令されると、電源１２２によって電力供給することができる。
【００３７】
本発明では、電気的結合２５０は、粒子の生成および寄生摩擦抵抗をもたらしうる電気接点（たとえば、スリップリング）のいかなる摺動もなく、真空チャンバ壁を橋絡してエンドエフェクタ１１６に電力を提供する手段を提供する。可動な支持体２６０を作動させるためにソレノイド２８４が提供されるが、任意の適切な磁気的または機械的デバイスを利用して可動な部材２６０を移動させ、上部の電気接点２５２と下部の電気接点２５４の間で物理的な接触をもたらすこともできることを理解されたい。下記のように、電力蓄積および充電回路２９０が適当に充電されたかどうかを監視および判定する様々な手段を提供することができる。
【００３８】
図２Ｆを次に参照して、電力蓄積および充電回路２９０、ならびにロボット輸送システム２００の他の構成要素との関係について、より詳細に説明する。上述のように、可動な支持体２６０は、エンドエフェクタ制御装置１２４の制御下で、ソレノイドまたは同様の平行移動をもたらす機構２８４によって作動させることができる。エンドエフェクタ制御装置１２４は、ロボット運動プロファイル中の所定の時点でソレノイド２８４を作動させて、電気接点を接触させて電気的に係合させる。この実施形態では、それぞれ２つ以上の電気経路である接点は、高圧接点２９３Ｈおよび低圧接点２９３Ｌとして提供される。高圧接点２９３Ｈおよび低圧接点２９３Ｌは、電源１２２内に提供されたそれぞれ高圧源および低圧源に電気的に接続することができる。接点２９３Ｈ、２９３Ｌを通って電源が接続されると、それぞれ高圧容量性アレイ２９４および低圧容量性アレイ２９５を充電することができる。充電後、電源１２２からソレノイド２８４への電力を切ることによって、エンドエフェクタ制御装置１２４の制御下で、可動な支持体２６０を中性（接触していない位置）へ再び移動させることができる。
【００３９】
高圧容量性アレイ２９４および低圧キャパシタアレイ２９５は、電力蓄積および充電回路２９０の他の構成要素ならびに電気エンドエフェクタ１１６に電力を提供することができる。具体的には、高圧容量性アレイ２９４は、電気エンドエフェクタ１１６への電力を接続および切断する高圧電力スイッチングに接続される。高圧電力スイッチング回路２９６は、蓄積された高圧を電気エンドエフェクタ１１６に接続または切断するのに適した電子機器および構成要素を収容することができ、また、電気エンドエフェクタ１１６に供給される電流の調整を実現するための構成要素を収容することができる。しかし、調整構成要素なしで本発明を実施することも可能である。
【００４０】
低圧キャパシタアレイ２９５は、充電されると、フィードバック回路２９７に電力を提供し、また高圧電力スイッチング回路２９６に電力を提供することができる。フィードバック回路２９７は、電気エンドエフェクタ１１６に供給される電流および／または電圧電位を監視するように機能することができる。供給された電流および／または電圧電位が、識別回路によって決定される事前定義された振幅を上回る場合、発光ダイオード（ＬＥＤ）２９８を連続して点灯することができる。これは、電気エンドエフェクタ１１６に正しいチャッキング能力が存在することを示す。エンドエフェクタ制御装置１２４に電気的に接続された受信器２９９は、ＬＥＤ２９８からの光を受け取っているとき、制御装置１２４に信号を提供することができる。したがって、受信器２９９が光信号を受け取らなかった場合、エンドエフェクタ制御装置１２４は、ロボット制御装置１２６と通信して、ロボット１０８を充電のために瞬間的に停止させることができ、またはロボットの運動プロファイル内で次の充電の機会が現れるまで、ロボット１０８の運動を減速させることができる。事前定義される値は、輸送中にエンドエフェクタ１１６の加速により基板１２０をエンドエフェクタ１１６上に正しく位置決めできない可能性のある点、または基板１２０をエンドエフェクタ１１６から落下させる可能性のある点まで引力を低減させるはずのレベルに設定される。
【００４１】
運動プロファイル内では時々、エンドエフェクタ制御装置１２４は、ソレノイド２８４を係合させて、電源１２２に高圧容量性アレイ２９４および低圧キャパシタアレイ２９５を充電させることができる。記載のＬＥＤ／受信器システム以外のフィードバック機構で、電気エンドエフェクタ１１６に供給される電流および／または電圧の状態に関するフィードバックを提供することもできることを理解されたい。たとえば、フィードバックは、周波数変換器回路、無線周波数通信、または他の無線通信への電圧など、任意の適切なフィードバック機構によって提供することができる。実施形態では、制御装置１２４および１２６は、別個の制御装置であっても、１つの共通の制御装置内に組み込まれてもよい。
【００４２】
図２Ｇは、本発明の態様による輸送システム２００Ａの別の実施形態を示す。この実施形態では、電源１２２Ａを２４ボルトの直流電源とすることができ、また２４ボルトの供給を電気エンドエフェクタ１１６への高圧出力に変換するように電力蓄積および充電回路２９０Ａを適合できることを除いて、構成要素は先の実施形態の場合と同じである。先の実施形態の場合と同様に、可動な支持体２６０が電気接点２９３Ａを収容し、電気接点２９３Ａは、２４ボルトの電源１２２Ａから容量性構成要素２９４Ａ（たとえば、キャパシタまたは容量性アレイ）へ電流を通すように係合可能とすることができる。２４Ｖ以外の様々な他の供給電圧を使用して、静電の用途に適した直流−直流変換器に電力供給できることにも留意されたい。
【００４３】
充電した後、直流−直流変換器３０１は、２４ボルトの供給を高圧の供給（たとえば、約５００Ｖ〜２，０００Ｖのもの）に変換し、この高圧を高圧電力スイッチング回路２９６Ａに供給するように機能することができる。スイッチング回路２９６Ａへの電力は、電圧調整器３０２を介して容量性アレイ２９４Ａからの電圧を調整することによって提供することができる。任意選択で、図２Ｆの実施形態で示すものと同様に、別個の低圧接点を通って低圧容量性アレイへ低圧電源を提供することもできる。
【００４４】
先の実施形態の場合と同様に、電力状況フィードバックを提供することができる。前と同様に、フィードバック回路２９７は、光源２９８（たとえば、ＬＥＤ）を点灯することができ、光信号２９８Ａは、可動な部材２６０上に、またはモータ筐体２６２内に他の形で取り付けられた受光器２９９（たとえば、光センサ）によって受け取ることができる。受信器２９９は、エンドエフェクタ制御装置１２４もしくはロボット制御装置１２６、または両方に電気的に結合することができ、したがって光信号２９８Ａを受け取らなくなることによって示されるように電力状況が低いと判定すると、是正策（上記で論じた）をとることができる。
【００４５】
図２Ｈは、上記の機能を実現するために使用できる電気回路図を示す。図示のように、電源１２２が提供され、対応する接点２９３Ｈに高圧源を結合する。接点２９３Ｈは、ソレノイド２８４の作動によって可動な部材２６０を移動させることによって、選択的に係合可能とすることができる。次いで、供給された電流は、容量性構成要素２９４内に電気エネルギーとして蓄積することができる。容量性構成要素２９４は、たとえば、適切に寸法設定されたキャパシタまたはキャパシタアレイとすることができる。スイッチング回路２９６は、容量性構成要素２９４をエンドエフェクタ電極に接続することによって、または容量性構成要素２９４を電極から切断することによって、エンドエフェクタ１１６の正極（＋）および負極（−）に提供される電力（電圧電位）を制御する。弛緩した状態（付勢されていない）のＫ１リレーは、容量性構成要素２９４をエンドエフェクタ１１６の電極に接続する位置でリレー接点を保持する。これはチャッキング状態であり、可動な部材２６０が接点２９３Ｈおよび２９３Ｌから切り離されたときにデフォルトで発生する。切り離されると、Ｋ１リレーコイルを付勢するための電力がなくなり、Ｋ１接点は弛緩して常閉状態になり、容量性構成要素２９４とエンドエフェクタ１１６の電極の間を接触させる。可動な部材２６０が作動され、接点２９３Ｈおよび２９３Ｌと接触すると、Ｋ１リレーコイルが付勢され、それによってＫ１リレー接点は、容量性構成要素２９４をエンドエフェクタ電極から切断する。次いでＫ１リレー接点は、エンドエフェクタ電極をともに短絡させ、または少なくとも抵抗によって互いに接続させ、したがって電極間のあらゆる電圧電位を急速に中性にする。これにより、基板上のあらゆるチャッキング力を急速に解放し、それによって「置く」運動プロファイルの場合のように、エンドエフェクタ１１６から基板を取り外すことができる。これは、デチャック状態である。また、この状態にある間、容量性構成要素２９４は、エンドエフェクタ電極から分離されるが、接点２９３Ｈを通って電源１２２に接続することができ、このようにして容量性構成要素２９４を充電することができる。十分な充電が完了した後、可動な部材２６０を再び切り離すことができ、それによって、前述のように再びチャッキング状態が発生する。
【００４６】
フィードバック回路２９７は、電気エンドエフェクタ１１６の電極に供給される電圧レベルに関するフィードバック情報を提供することができる。フィードバック回路２９７に結合された光ダイオードには、常に電力供給することができる。電圧スーパーバイザ２７６（たとえば、ＳＴＭ１０６１）は、回路２９７によって監視されるエンドエフェクタ１１６への高圧が、分圧器２７８によって設定される所定の閾値を下回ったとき、出力電圧を低下させることができる。提供される出力信号が低下することで、たとえば、光ダイオードを無効にすることができる。したがって、光信号２９８Ａは、Ｍｏｓｆｅｔを介する電流を切ることによって遮断することができる。次いで、信号２９８Ａがないことは、エンドエフェクタ制御装置１２４へ＋Ｖ信号を提供することによって、無線光センサ受信器からエンドエフェクタ制御装置１２４へ信号を介して通信することができる。したがって、低圧フィードバックの結果、必要に応じて追加の充電を提供することができ、またはロボット制御装置１２６へ他の是正策を通信することができ、それによってロボットを停止または減速させて、基板がエンドエフェクタ１１６から落下するのを防止することができる。
【００４７】
図３Ａ〜３Ｃおよび図５〜１２は、ロボット装置３００の別の実施形態を示し、ロボット装置３００は、上腕３１０と、手首部材（見やすいように図示せず）をもつ前腕３１２とを含むことができる。この実施形態はデュアルアームロボット（図４に両方のアームを示す）であるが、電気リード２４４、２４６の経路は、単一アームロボットとデュアルアームロボットの両方に等しく当てはまる。
【００４８】
図４に示すように、本発明の態様によるデュアルアームロボット装置４０８は、チャンバ（たとえば、真空チャンバ）内にロボットを取り付ける基部４３０と、外側シャフト４３１と、少なくとも１つがシャフト４３１に結合された第１の上腕４１０Ａおよび第２の上腕４１０Ｂと、第１の上腕４１０Ａおよび第２の上腕４１０Ｂに対して回転するように結合された第１の前腕４１２Ａおよび第２の前腕４１２Ｂと、前腕４１２Ａ、４１２Ｂに対して回転するように結合された第１の手首部材４１４Ａおよび第２の手首部材４１４Ｂとを含むことができる。電気エンドエフェクタ４１６Ａ、４１６Ｂは、手首部材４１４Ａ、４１４Ｂに取り付けた状態で示す。電気エンドエフェクタ４１６Ａ、４１６Ｂは、静電エンドエフェクタとして構成することができ、少なくとも１つの電極対４１８Ａ、４１８Ｂを含むことができ、またたとえば対４１８Ｃ、４１８Ｄおよび対４１８Ｅ、４１８Ｆなどのいくつかの電極対を含むことができる。任意の数の電極対を利用することができる。対４１８Ａ、４１８Ｂなどは、適切に充電されると、輸送中に基板（図示せず）を電気エンドエフェクタ４１６Ａ、４１６Ｂに引き付ける。電気リードは、以下により完全に説明するが、たとえば、シャフト４３１ならびにそれぞれのアームおよび手首部材を通過し、電気リード４４４Ｄ、４４６Ｃを介して電気エンドエフェクタ４１６Ａ、４１６Ｂの電極に電気的に接続する。同様の方法で、他の電気リードを他の電極に取り付けることもできる。電極に適切な接地リードを取り付けて、電気リードが電極に電力供給するのと同じ経路を通過させることもできる。この接地リードを切換可能な接地回路に結合して、運動プロファイル中の適切な時点でエンドエフェクタ４１８Ａ、４１８Ｂ上に蓄積したあらゆる静電荷を排出するように、接地を選択的に係合できるようにすることができる。
【００４９】
より詳細には、図３Ａ〜３Ｃを再び参照すると、ロボット装置３００の電気リード３４４、３４６は、電気的結合（たとえば、図２Ａ〜２Ｇおよび図１４参照）を通って電源に接続し、この電気的結合は、ロボットアームおよび真空チャンバ内へ、そして最終的には電気エンドエフェクタ（図示せず）へ電力を通す。電気回路の一部を構成する電気リード３４４、３４６はまず、シャフト３６５（図３Ｃに最もよく示す）の１つを通って上腕３１０の上部表面（図３Ｂに最もよく示す）へ進む。次いでリード３４４、３４６は、アーム内に形成されたチャネルを通って上腕３１０の径方向の広がりに沿って進み、肘軸３４８の方へ径方向に外方へ延びる。肘軸３４８では、リード３４４、３４６は、上腕３１０を通って形成された開口３４５（図３Ａ、５、および６に最もよく示す）を通過する。
【００５０】
図５および６に示すように、上腕３１０内に形成されたチャネル３４７は、電気リード３４４、３４６を受け取る。チャネル３４７は、電気リード３４４、３４６の直径よりわずかに浅く、したがって締付け部材３４９が留め具（図示せず）によって定位置に固定されるとき、電気リード３４４、３４６はわずかに圧縮され、定位置にしっかりと留め付けられる。したがって、ワイアは、上腕３１０の動作中、径方向に内方または外方へ移動できない。締付け部材３４９を使用しないでワイアリードがクリープを起こすと、電気リード３４４、３４６の破損および／または過度の摩耗をもたらすことがある。上腕３１０の回転のためのあらゆる制限された巻上げを吸収するためには、シャフトを通過する領域内に適切な緩和を提供することができる。締付け部材３４９は、ワイアリード３４４、３４６を定位置に締め付ける１つまたは複数の板または他の部材を含むことができる。電気リード３４４、３４６の径方向の移動を防止する任意の他の適切な締付け機構を使用することもできる。電気リード３４４、３４６は、銅または銀めっきされた銅とすることができ、どちらもＤｕＰｏｎｔから入手可能なＴＥＦＬＯＮ（登録商標）またはＫＡＰＴＯＮ（登録商標）などの適切な絶縁体内に覆うことができる。
【００５１】
図７Ａ〜７Ｂおよび図８を次に参照すると、上腕３１０内の開口３４５を通過した後、リード３４４、３４６は、追加のチャネルを通過し、次いで継手開口３５１（図６も参照されたい）を通過することができる。したがって、リード３４４、３４６は、図８の断面側面図に最もよく示すように、上腕３１０と前腕３１２の間に延び、それによって肘状継手を貫通する。リード３４４、３４６は、上腕３１０内の孔、軸受支持体３５５内の孔、および軸受支持体３５５に固定されている手首駆動プーリー３６１内の孔を通過する。手首プーリー３６１は、ピン３５７Ａで接続されている金属駆動ベルト（図示せず）を介して手首部材（同じく図示せず）に取り付けられる。理解されるように、ピン３５７で取り付けられ、肩軸（図示せず）で駆動部材に相互に接続する金属駆動ベルト（図示せず）を介して前腕３１２が回転することで、位置決め部材３５３は回転するが、手首駆動プーリー３６１は回転しない。したがって、開口３５１内で、電気リード３４４、３４６のあらゆる回転またはねじれを吸収する。平滑な仕上げ、およびあらゆる接触隅部表面上に丸みを与えることにより、リードの摩耗を最小にすることができる。
【００５２】
図７Ｂに示すように、アーム３１０には、留め具（図示せず）または他の適切な手段によって、締付け部材３４９Ａまたは他の適切な締付け機構を取り付けることができ、また電気リード３４４、３４６を締め付けて定位置にしっかりと保持し、リード３４４、３４６がアーム３１０に対して径方向に移動するのを防止することができる。
【００５３】
電気リード３４４、３４６は、開口３５１を通過した後、図９Ａ、９Ｂに最もよく示すように、前腕３１２の径方向の長さに沿って延びる。リード３４４、３４６は位置決め部材３５３に沿って進み、位置決め部材３５３は、開口３５１（図８）のほぼ中心上にリードを位置決めする。位置決め部材３５３は、開口が位置する前腕３１２の一方の端部近傍に、開口３４５Ａを含むことができる。開口３４５Ａは、電気リード３４４、３４６が開口３５１を貫通するときに電気リード３４４、３４６間のあらゆる接触を最小にするように、横方向に隔置することができる。前と同様に、上腕３１０に対する前腕３１２の回転を吸収するために、電気リードが開口３５１を通過するとき、歪みを緩和する適切な量の１本の余分の電気リードを提供することができる。
【００５４】
位置決め部材３５３は、シャフトから、前腕３１２の他方の端部上に提供される手首部材（図示せず）の方へ延びることができ、留め具（たとえば、ねじ）または他の適切な留付け手段によって前腕の上部部分に接続することができる。位置決め部材３５３は、電気リード３４４、３４６を受け入れるようにその中に形成されたチャネルを含むことができる。図１０に示すように、位置決め部材３５３には、留め具（図示せず）または他の適切な手段によって、締付け部材３４９Ｂまたは他の適切な締付け機構を取り付けることができ、電気リード３４４、３４６を締め付けて定位置にしっかりと保持し、電気リード３４４、３４６が前腕３１２に対して径方向に移動するのを防止することができる。
【００５５】
図１１を次に参照すると、リード３４４、３４６は引き続き、アーム３１２の径方向の広がりに沿って延び、次いで手首部材（図示せず）と前腕３１２の間に延びるシャフトを通過する。前腕３１２は、電気リード３４４、３４６を受け入れるように外側端部上に形成されたチャネルを含むことができる。図１２に示すように、前腕３１２には、留め具（図示せず）または他の適切な手段によって、外側端部に締付け部材３４９Ｃまたは他の適切な締付け機構を取り付けることができ、電気リード３４４、３４６を締め付けて定位置にしっかりと保持し、電気リード３４４、３４６が前腕３１２に対して径方向に移動するのを防止することができる。手首部材のシャフトまたはパイロットを通って形成された通路を通過した後、電気リード３４４、３４６は、電気エンドエフェクタ１１６の電極に接続する。
【００５６】
本発明による方法１３００を、図１３に提供する。１３０２で、電子デバイス加工システムの真空チャンバ内にロボット装置が提供される。ロボット装置は、複数のロボットアームと、ロボットアームの少なくとも１つに取り付けられた電気エンドエフェクタとを含むことができる。１３０４で、電気エンドエフェクタに結合された電気回路の電気リードに、電力（たとえば、電流または電圧電位）を供給することができる。したがって、少なくとも運動プロファイルの特定の時点において、真空の外側から電力を供給することができる。具体的には、電流または電圧電位は、たとえば係合する接点を有することができる電気的結合を介して供給することができる。１３０６で、基板の運動プロファイルおよび輸送中の特定の時点のみにおいて、アクチュエータ（たとえば、電磁石またはソレノイド）などによって接点を係合することができ、したがって、接点の電気的係合を時々破断することができる。結合が切り離された時点でも、充電可能な構成要素または回路（図２Ｃ〜２Ｈ参照）によって、電気エンドエフェクタ１１６に電力を提供することができる。誘導結合された実施形態などの他の実施形態では、誘導結合されたコイル（図１４〜１７参照）を通ってエンドエフェクタに電力を提供することができる。
【００５７】
具体的には、いくつかの実施形態では、係合する接点は、基板輸送事象中、ロボット装置の回転シャフトとともに移動することができ、ロボット装置が目的地で一時的に停止したときなど、少なくとも短い間隔中、切り離すことができる。ロボット装置の回転中、電気接点は、ねじれによる相対的な摺動運動を実質上受けず、このようにして粒子の生成が最小になると有利である。これは、接点対の電気接点の少なくとも１つをばね上で支持することによって提供することができ、したがってばねは、接点が係合するとき、そしてロボットアームが回転しているとき、ねじれにより回転して巻き上げられる。しかし、ロボットを目的地で停止させるときなど、回路が断続的に開かれるとき、ばねを中性の位置に弛緩させることができる。停止すると、電磁石への電力を一時的に切ることができ、ばねは軸方向に弛緩し、このようにして接点を切り離すことができる。電気的結合により、電気エンドエフェクタへの電流または電圧電位を維持して、基板の輸送移動中に時々静電荷を生じさせることができるが、それでもなお、短い間隔中に電力を切って、接点をばねとともに再び中性のねじれ位置および向きに回転させることができる。
【００５８】
他の実施形態では、接点は、充電可能な構成要素（たとえば、キャパシタもしくはキャパシタアレイ）または電力蓄積および充電回路を充電できるように、ロボットの運動プロファイル中の短い間隔だけ係合する。充電後、電気的結合接点を切り離すことができ、電力蓄積および充電回路内に蓄積されたエネルギーに基づいて、電気エンドエフェクタ１１６に電力を提供することができる。したがって、いくつかの実施形態では、ロボットの運動中に電気エンドエフェクタ１１６に電力を提供することができ、接点を切り離すことによって、ロボットの運動中にロボットに与えられる摩擦ならびにばね抵抗を最小にすることができる。さらに、この無線電力分配により、ワイアをねじることなく、またねじれないワイアを必要とすることなく、ロボットを無期限に同じ回転方向で自由に回転させることもできる。
【００５９】
図１４および１５は、電気エンドエフェクタ１１６（図１）上で基板を輸送するロボットシステム１４００の代替実施形態を示す。電気エンドエフェクタ１１６は、少なくとも１つのアーム、好ましくはロボット１０８の複数のアームのうちの１つ（たとえば、手首部材１１４）に取り付けられる。ロボットシステム１４００は、真空チャンバ（たとえば、１０２）内で動作可能な電気エンドエフェクタ１１６に電力を提供する電気的結合１４５０を含む。この実施形態では、電気的結合１４５０は、１次コイル１４５２および２次コイル１４５４を含む。１次コイル１４５２と２次コイル１４５４は、互いに密接して取り付けられており、１次コイル１４５２に付勢すると誘導結合される。１次コイル１４５２は、モータ筐体２６２に対して静止して取り付けることができ、２次コイル１４５４は、シャフト２６５とともに回転するように取り付けることができる。
【００６０】
１次コイル１４５２は、１次コイル１４５２内で方形波電流パルスなどのパルス電流の流れをもたらすように、高圧パルス電源１２２によって駆動させることができる。パルス電源１２２は、たとえば約５００Ｖ〜２，０００Ｖの連動電圧源など、任意の適切な電圧源とすることができる。他の電圧の大きさを使用することもできる。
【００６１】
動作の際には、１次コイル１４５２内の電流の流れが、２次コイル１４５４内の電流の流れを引き起こす。電流の流れは、エンドエフェクタ制御装置１２４によってオンおよびオフに実質上切り換えることができ、それによってたとえばロボットの運動プロファイル内の所望の時点で、電源１２２、および信号発振を提供する適切な手段をオンおよびオフにすることができる。しかし、電気的結合１４５０は電気接点を必要としないため、先の実施形態の場合と同様に、たとえばロボットの運動プロファイル中の任意の時点で充電を行うことができることが明らかになるはずである。もちろん、誘導結合されたコイルは、連続して、またはさらにはキャパシタを使用しなくても、エンドエフェクタに直接電力供給することが可能である。
【００６２】
２次コイル１４５４に伝送される電気エネルギーを蓄積および制御するために、コイル１４５４を電力蓄積および分配回路１４５５に結合することができる。電力蓄積および分配回路１４５５は、電気リード２４４、２４６を通って電気エンドエフェクタ１１６に電流および／または電圧電位の調整された流れを提供する。電気リード２４４、２４６は、ロボット１０８（見やすいように一部分のみを示す）のそれぞれアーム１１０、１１２、１１４を通過することができる。
【００６３】
より詳細には、電力蓄積および分配回路１４５５は、ブリッジ整流器などの整流回路１４５８を含むことができ、整流回路１４５８は、２次コイル１４５４内に引き起こされる交流電流の完全または部分的な整流を提供するように機能して、この電流を直流電流に変換する。整流回路を使用しないで本発明を実施することも可能である。たとえば、交流電流を使用して、平均化効果を実現することができる。さらに、位相をずらした交流電流を使用して、所望の静電力に適した平均電圧をエンドエフェクタ１１６に提供することができる。上述の直流電流は、任意選択の容量性構成要素１４６０を充電することができる。容量性構成要素１４６０はたとえば、単一のキャパシタであっても、互いに電気的に直列または並列に構成されたキャパシタのアレイであってもよい。いくつかの実施形態では、約１６００μＦの静電容量を提供するキャパシタまたはキャパシタアレイを用いることができ、静電エンドエフェクタ１１６に適したチャッキング力を提供することができる。他の寸法設定された静電容量を使用することもできる。容量性構成要素１４６０内に蓄積された電力は、高圧電力スイッチング回路１４６２によって適当な時点で電気エンドエフェクタ１１６に提供することができる。
【００６４】
高圧電力スイッチング回路１４６２は、ロボット１０８の運動プロファイル中の特定の時点で電気エンドエフェクタ１１６の電極への電力を接続および切断するように機能することができる。さらに、スイッチング回路１４６２は、置く動作を行うときなど、エンドエフェクタ１１６から基板をデチャッキングするときに電極を短絡させるように機能することができる。こうして電極を短絡させることで、あらゆる静電電位を急速に放散し、その結果、基板を急速に解放する。いくつかの実施形態では、上述のように、電気エンドエフェクタ１１６に提供される電流および／または電圧電位の状態を監視することができる。これについて、図１６を参照してさらに説明する。
【００６５】
本実施形態では、オン／オフ（チャック／デチャック状況）を指定する電気信号を高圧電力スイッチング回路１４６２に提供することができる。具体的には、エンドエフェクタ制御装置１２４から無線エミッタ（たとえば、光エミッタ（ＬＥＤ））などのエミッタ１４６５Ａへ、制御信号を出力することができる。伝送された信号（たとえば、光信号）を受け取るように構成および位置決めされた無線受信器１４６５Ｃ（たとえば、光センサ）で、無線信号１４６５Ｂ（たとえば、光信号）を受け取ることができる。無線受信器１４６５Ｃによって受け取った信号は、スイッチング回路１４６２へ送って、電気エンドエフェクタ１１６の電極への電力を切り、かつ／または電気エンドエフェクタ１１６の電極を短絡させることができる。ダイオードおよび光センサなどの任意の適切な無線通信を使用することができる。
【００６６】
図１６に示す実施形態など、さらなる実施形態では、通信を双方向にすることができ、エミッタから受信器へ無線信号１６６５、１６６７を提供して、電極を短絡させ、かつ／またはエンドエフェクタ１１６（容量性構成要素１６６０が含まれる場合）への電力を切るように、スイッチング回路を制御することができる。双方向通信の別の例では、一方の信号が、電力蓄積および分配回路１６６２内の高圧リレーを作動または停止させるそれぞれチャックまたはデチャック信号を提供する。他方の無線信号は、２次コイル側の電圧レベルを監視し、対応する信号を再びエンドエフェクタ制御装置１２４へ送るために使用することができる。さらに、第２の低圧コイル１６５０Ｌを使用して、様々な電気的構成要素に電力供給するための低圧源を提供することができる。低圧コイル１６５０Ｌは、高圧コイル１６５０Ｈの内側または外側に入れ子（同軸）にすることができる。
【００６７】
図１６は、上記の機能を実現するために使用できる電気回路図を示す。図示のように、電源１２２が提供され、高圧源１２２Ｈおよび低圧源１２２Ｌを電気的結合のそれぞれ高圧１次コイル１６５０Ｈおよび低圧２次コイル１６５０Ｌに結合する。これらのコイル間で、誘導結合によって電力が搬送される。整流回路１６５８Ｌ、１６５８Ｈが、交流電流を整流して直流に供給することができる。次いで直流電流は、容量性構成要素１６６０Ｌ、１６６０Ｈ内に電気エネルギーとして蓄積することができる。容量性構成要素１６６０Ｌ、１６６０Ｈは、適切に寸法設定されたキャパシタまたはキャパシタアレイとすることができる。スイッチング回路１６６２は、常閉スイッチで接地された状況から電力供給された状況へリレーＫ１を切り換えることによって、エンドエフェクタ１１６の正極（＋）および負極（−）に提供される電力（電圧電位）を制御する。接地された状況（常閉）では、電気エンドエフェクタ電極をともに短絡させ、または少なくとも互いに抵抗接続させることができ、したがって電極間の電圧電位は、基板がエンドエフェクタ１１６上で定位置に保持されなくなるレベルまで実質上中性になる。電力供給された状況では、リレー接点を作動させてエンドエフェクタ電極を互いから電気的に分離し、同時にそれぞれの個々の電極は、この例ではキャパシタ１６６０Ｈ内に蓄積された高圧電源に接続される。
【００６８】
フィードバック回路１６６４は、電気エンドエフェクタ１１６の電極に供給される電圧レベルに関するフィードバック情報を提供することができる。フィードバック回路１６６４に結合された光ダイオードには、常に電力供給することができる。電圧スーパーバイザ１６６８（たとえば、ＳＴＭ１０６１）は、回路１６６４によって監視されるエンドエフェクタ１１６への高圧が、分圧器１６７０によって設定される所定の閾値を下回ったとき、出力電圧を低下させることができる。電圧調整器の出力が低下することで、１６６４内に示すＮチャネルｍｏｓｆｅｔをオフにし、このようにしてＬＥＤエミッタ１６６７を通る電流の流れを無効にし、または少なくとも部分的に無効にする。これにより、ＬＥＤ１６６７を消す。次いで、信号１６６７がないことは、無線光センサ受信器から制御装置１２４へ信号を介して通信することができる。たとえば、１６６７のアノードとＶ＋の間に結合されたプルアップ抵抗は、ＬＥＤ１６６７が消されると、エンドエフェクタ制御装置１２４への信号をＶ＋レベルに引き上げる。したがって、低圧フィードバックの結果、必要に応じて追加の充電を提供することができ、またはロボット制御装置１２６へ他の是正策を通信することができ、それによってロボット１０８を停止または減速させて、基板がエンドエフェクタ１１６から落下するのを防止することができる。
【００６９】
上記の説明は、本発明の例示的な実施形態のみを開示する。本発明の範囲内に入る上記で開示したシステム、装置、および方法の修正形態は、当業者には容易に明らかになるであろう。
【００７０】
したがって、本発明について、本発明の例示的な実施形態に関連して開示したが、他の実施形態も、以下の特許請求の範囲に定める本発明の精神および範囲内に入りうることを理解されたい。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図２Ｈ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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