(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板搬送装置であって、
フレームと、
基板支持部を有する少なくとも１つの搬送アームと、
前記フレームに接続された駆動部と、を有し、
前記駆動部は前記搬送アームに接続された複数の同軸スピンドルを有し、前記駆動部は、非接触で前記同軸スピンドルの各々を支持するように前記同軸スピンドル毎に少なくとも１つの固定子軸受部を含み、前記駆動部は前記同軸スピンドルの回転を介して前記搬送アームを動作せしめ、前記固定子軸受部の各々が独立して制御されて、前記同軸スピンドルの各々の当該独立して制御される固定子軸受部の組み合わせによって、前記フレームに対して前記同軸スピンドルの各々の中心線が前記中心線に垂直な所定平面内で移動させられ、前記少なくとも１つの搬送アームを伸長すると共に前記基板支持部を前記所定平面内で位置決めすることを特徴とする基板搬送装置。
【請求項２】
前記同軸スピンドルの回転及び前記同軸スピンドルの中心線の変位により前記少なくとも１つの基板支持部が前記所定平面内で位置調節され、当該位置調節により基板を基板保持ステーションへ搬入搬出することができることを特徴とする請求項１記載の基板搬送装置。
【請求項３】
前記駆動部はさらに、前記フレームに接続された少なくとも１つの固定子部と前記同軸スピンドルの各々に接続された少なくとも１つの回転子部とを有し、前記固定子部は前記回転子部を駆動して少なくとも前記同軸スピンドルの中心線の角度を少なくとも１つの変位軸に沿って変化させ、当該角度変化は前記固定子部の中心線に対する変化であることを特徴とする請求項１記載の基板搬送装置。
【請求項４】
前記固定子部及び前記回転子部は互いから隔離され、前記固定子部は第１の環境で機能し、前記回転子部は第２の環境で機能することを特徴とする請求項３記載の基板搬送装置。
【請求項５】
前記所定平面における前記同軸スピンドルの中心線の位置と前記駆動部の少なくとも１つの固定子の中心線に対する前記同軸スピンドルの中心線の傾き角度とを少なくとも測定する駆動部フィードバックシステムをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の基板搬送装置。
【請求項６】
前記駆動部フィードバックシステムは前記駆動部に接続された少なくとも１つのセンサモジュールと前記同軸スピンドルの少なくとも１つに接続された少なくとも１つのスケールとを有し、前記センサモジュールは前記スケールを検知することを特徴とする請求項５記載の基板搬送装置。
【請求項７】
前記スケールは強磁性体ターゲットを含み、前記センサモジュールは永久磁石要素と強磁性体要素と複数の磁気センサを含み、前記強磁性体要素は前記永久磁性体要素を囲む壁を有し、前記複数の磁気センサは前記永久磁石要素と前記強磁性体要素の壁との間の均一な磁束経路に沿って設けられることを特徴とする請求項６記載の基板搬送装置。
【請求項８】
前記センサモジュールは第１の環境に設けられ、前記スケールは第２の環境に設けられ、前記第１の環境と第２の環境は互いから隔離されていることを特徴とする請求項６記載の基板搬送装置。
【請求項９】
前記同軸スピンドルは少なくとも２つの同軸駆動シャフトを備え、前記少なくとも２つの同軸駆動シャフトの各々は回転子を有し、前記駆動部はさらに固定子部を備え、当該固定子部は各回転子を別個に独立駆動して、前記少なくとも２つの同軸駆動シャフトの各々を独立駆動し、各回転子と前記固定子部との相互作用により前記固定子部の中心線に対して前記少なくとも２つの同軸駆動シャフトの中心線の傾き角度を変えることを特徴とする請求項１記載の基板搬送装置。
【請求項１０】
前記固定子部は前記回転子の各々と協働して、前記固定子部の中心線に対して前記少なくとも２つの同軸駆動シャフトの中心線を軸方向にオフセットし、当該オフセットにより前記少なくとも１つの搬送アームの少なくとも１つの基板支持部が所定平面内で位置調節されることを特徴とする請求項９記載の基板搬送装置。
【請求項１１】
前記駆動部は前記フレームに移動可能に取り付けられ、前記基板搬送装置は前記フレームに取り付けられたリニア駆動システムをさらに有し、当該リニア駆動システムは前記駆動部を前記フレームに対して直線的に移動することができることを特徴とする請求項１記載の基板搬送装置。
【請求項１２】
前記駆動部は能動型磁気軸受もしくは受動型磁気軸受の少なくとも一方を有し、当該軸受は非接触で前記搬送アームを支持し、当該軸受は前記同軸スピンドルの回転と前記同軸スピンドルの中心線の前記所定平面での変位とを生じさせることを特徴とする請求項１記載の基板搬送装置。
【請求項１３】
ロボット搬送アーム駆動部を駆動する方法であって、
前記ロボット搬送アーム駆動部の同軸スピンドルの各駆動シャフトに作用する軸方向モーメント荷重及び径方向モーメント荷重を前記同軸スピンドルの前記駆動シャフト毎に少なくとも１つの固定子軸受部によって非接触で支持するステップと、
前記ロボット搬送アーム駆動部の各固定子部の中心線に対する第１回転軸回りの前記同軸スピンドルの前記各駆動シャフトの中心線の軸方向向き及び位置の少なくとも一方を検出するステップと、
前記ロボット搬送アームの少なくとも１つの固定子駆動部の巻線を励磁して、前記同軸スピンドルの少なくとも１つの駆動シャフトを回転させるステップと、を含み、
前記固定子軸受部の各々は独立して制御され、前記駆動シャフトの各々の当該独立して制御される固定子軸受部の組み合わせによって前記各固定子部の中心線に対して前記同軸スピンドルの中心線が変位させられ、
前記少なくとも１つの固定子駆動部は前記少なくとも１つの固定子軸受部とは独立して動作可能であり、
前記駆動シャフトを回転させて前記同軸スピンドルの中心線を変位させることにより、前記ロボット搬送アーム駆動部によって駆動される搬送機アーム基板支持部の位置が調節され、当該位置は前記同軸スピンドルの中心線に垂直な平面内の位置であることを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記同軸スピンドルに作用する軸方向モーメント荷重及び径方向モーメント荷重を支持するステップは、前記軸方向モーメント荷重及び径方向モーメント荷重を能動的もしくは受動的に支持することを含むことを特徴とする請求項１３記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２００７年６月２７日に出願された米国特許仮出願第６０／９４６，６８７号の利益を主張するものであり、その開示内容の全てを本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
【技術分野】
【０００３】
本明細書の実施形態は、ロボット駆動装置に関し、具体的には、磁気軸受を伴うロボット駆動装置に関する。
【関連する開発技術の簡単な説明】
【０００４】
従来のロボット駆動装置、例えば、真空環境で用いる駆動装置などでは、真空またはその他の制御された環境で玉軸受やころ軸受を使用し、ロボット駆動装置の駆動シャフトを支持している。駆動シャフトを支持する軸受は、金属疲労や軸受の不具合を防止するために、様々な潤滑剤を使用することがある。通常、特別に調合した低蒸気圧グリースが、真空または制御された環境でロボット駆動装置の軸受を潤滑するために使用されている。
【０００５】
しかし、ロボット操作環境で蒸気圧と温度とが低下するとグリースの潤滑性も低下するため、ロボット駆動装置の軸受を潤滑するためにグリースを使用することには限界がある。また、グリースは、例えば、ガス抜けなどにより、真空またはその他の制御された環境で汚染源にもなりうる。さらに、従来のロボット駆動装置で用いるグリースは分解し、軸受から移動し、処理環境を汚染する可能性がある。そのようなグリースは、位置フィードバックエンコーダに移動するグリースの屑のために、モータフィードバックシステムの故障の原因になり得る。
【０００６】
非接触型軸受システムを用いるロボット駆動装置システムを使用し、接触面にグリースやその他の潤滑剤の使用を避けることができれば、利点になるであろう。さらに、システムを駆動するモータの数を増やすことなく可動性を高めることができるロボット駆動装置システムを使用すれば、利点になるであろう。
【０００７】
前述した開示実施形態の態様および他の特徴について、付随の図面と関連させて以下のように説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】１つの例示的実施形態による特徴を組み入れた、基板処理装置の概略平面図である。
【図２】１つの例示的実施形態による特徴を組み入れた、例示的な基板搬送機を示す図である。
【図３】１つの例示的実施形態による、基板搬送駆動部の概略断面図である。
【図４Ａ−４Ｂ】１つの例示的実施形態による、基板搬送駆動部の概略断面図である。
【図５】１つの例示的実施形態による、基板搬送駆動部の一部分の概略断面図である。
【図６Ａ−６Ｆ】それぞれ異なる例示的実施形態による、基板搬送駆動部の一部分の概略図である。
【図６Ｇ】１つの例示的実施形態による、印加された力を示すチャートである。
【図７】１つの例示的実施形態による、駆動部の一部分の概略図である。
【図７Ａ】図７の駆動部で印加された力を図式的に示す図である。
【図８】１つの例示的実施形態による、搬送駆動部の一部分の概略図である。
【図９】１つの例示的実施形態による、基板搬送駆動部の概略断面図である。
【図１０】１つの例示的実施形態による、基板搬送駆動部の一部分の別の概略図である。
【図１１】１つの例示的実施形態による、基板搬送駆動部の一部分の概略図である。
【図１１Ａ】１つの例示的実施形態による、基板搬送駆動部の一部分のさらに別の概略図である。
【図１１Ｂ】１つの例示的実施形態による、基板搬送駆動部の一部分のさらに別の概略図である。
【図１１Ｃ】１つの例示的実施形態による、基板搬送駆動部の一部分の別の概略図である。
【図１１Ｄ−１１Ｆ】１つの例示的実施形態による、基板搬送駆動部の部分の概略図である。
【図１２】１つの例示的実施形態による、例示的な駆動部フィードバックシステムの一部分の概略図である。
【図１２Ａ】１つの例示的実施形態による、例示的な駆動部フィードバックシステムの一部分の別の概略図である。
【図１３】１つの例示的実施形態による、例示的な駆動部フィードバックシステムの一部分の概略図である。
【図１４】図１３の例示的な駆動部フィードバックシステムの一部分の概略図である。
【図１４Ａ−１４Ｂ】１つの例示的実施形態による、例示的な駆動部フィードバックシステムの一部分の概略図である。
【図１５】１つの例示的実施形態による、図１１の基板搬送駆動部の別の位置からの概略図である。
【図１６】１つの例示的実施形態による、図１１の基板搬送駆動部のさらに別の位置からの概略図である。
【図１７】１つの例示的実施形態による、基板搬送機の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、例示的実施形態による特徴を組み入れた、基板処理装置１００の斜視図を示している。開示する実施形態は、図面に示されている実施形態を参照して記述されるが、当該実施形態は、多数の代替的な実施形態に組み込むことができることを理解されたい。さらに、あらゆる適切な大きさ、形状、もしくはタイプの部材または材料を使用することもできる。
【００１０】
当該例示的実施形態は、大気、真空、または制御された環境などの（ただし、これらに限定されない）任意の適切な環境で、例えば、基板の搬送、基板の揃え、または任意の他の適切な機能において使用されうるロボット駆動装置の信頼性、清浄度、および真空性能を増加させうる。例示的実施形態のロボット駆動装置は、モータのスピンドルを磁力で支持するように、また、スピンドルの例えば水平面での移動や、例えば垂直面に対しての傾斜を可能にするようにスピンドルを操作するように構成されている巻線を含んでもよい。水平面および垂直面は便宜上言及されているに過ぎないこと、また、スピンドルは、後述するように、任意の適切な座標系に関して移動や傾斜しうることに注意されたい。下記で詳述する例示的実施形態は、特に多関節アームおよび回転型駆動装置を有する搬送装置または位置決め装置に関してであるが、例示的実施形態の特徴は、任意の他の適切な搬送または位置決めのシステム、基板を回転させる任意のその他デバイス（基板アライナなど）、および回転型または直線型の駆動装置（リニア駆動装置）を伴う任意の他の適切な機械などの（ただし、これらに限定されない）その他の装置に同様に適用できる。
【００１１】
図１に示す基板処理装置１００は、例示的実施形態による特徴を組み入れた、代表的な基板処理ツールである。この例では、処理装置１００は、一般的なバッチ処理ツール構成を有するものとして示されている。代替の実施形態では、ツールは任意の所望の構造を有してもよく、例えば、基板の単一の工程処理を行うように構成されているツールであってもよい。他の代替の実施形態では、基板装置は、ソータ、ストッカ、計測装置などの任意の所望のタイプでもよい。装置１００で処理される基板２１５は、液晶表示パネル、半導体ウェハ（２００ｍｍ径、３００ｍｍ径、４５０ｍｍ径などのウェハ）や、その他の所望の径の基板、基板処理装置１００での処理に適した任意のその他のタイプの基板、ブランク用基板、または特定の寸法や特定の質量などの基板に類似する特性を有する物などの（ただし、これらに限定されない）任意の適切な基板でもよい。
【００１２】
この実施形態では、装置１００は通常、フロントセクション１０５を有してもよく、フロントセクション１０５は、例えばミニ環境と、雰囲気が隔離された隣接するセクション１１０とを形成し、セクション１１０は例えば真空チャンバとして機能するように装備されてもよい。代替の実施形態では、雰囲気が隔離されたセクションは、不活性ガス（例えば、Ｎ２）や、任意のその他の隔離された雰囲気、および／または制御された雰囲気を保持してもよい。
【００１３】
例示的実施形態では、フロントセクション１０５は通常、例えば１つまたは複数の基板保持カセット１１５と、フロントエンドロボット１２０とを有してもよい。フロントセクション１０５はさらに、例えば、フロントセクション１０５内に位置するアライナ１６２やバッファなどの、その他のステーションまたはセクションを有してもよい。セクション１１０は、１つまたは複数の処理モジュール１２５と、真空ロボットアーム１３０とを有してもよい。処理モジュール１２５は、材料の堆積、エッチング、焼成、研磨、イオン注入クリーニングなどの任意のタイプでもよい。実現可能なものとして、各モジュールの位置は、ロボット参照（基準）フレームなどのような所望の参照フレームに関して、コントローラ１７０に登録されていてもよい。さらに、１つまたは複数のモジュールは、例えば、基板上の基準（図示せず）を用いて確立された所望の配向にある基板で、基板２１５を処理してもよい。処理モジュール内の基板の所望の配向も、コントローラ１７０に登録されていてもよい。真空セクション１１０はさらに、「ロードロック」と称される１つまたは複数の中間チャンバを有してもよい。図１に示す実施形態は、ロードロックＡ１３５およびロードロックＢ１４０の２つのロードロックを有する。ロードロックＡおよびＢはインターフェースとして機能し、真空セクション１１０にある真空の保全性を失うことなく、基板がフロントセクション１０５と真空セクション１１０との間で通過できるようにする。基板処理装置１００は通常、基板処理装置１００の動作を制御するコントローラ１７０を含んでいる。１つの実施形態では、コントローラは、その開示内容の全てを本明細書の一部を構成するものとして援用する、２００５年７月１１日出願の米国特許出願第１１／１７８，６１５号に説明されているような、クラスタ型制御アーキテクチャの一部でもよい。この例では、コントローラ１７０は、プロセッサ１７３とメモリ１７８とを有している。上記の情報の他に、メモリ１７８は、基板の偏心および位置ずれの検出と修正とをその場で行う技術などのプログラムを含んでもよい。メモリ１７８はさらに、装置のセクション１０５、１１０の処理モジュールおよびその他の部分やステーションの温度および／または圧力、処理中の基板２１５の時間的情報、基板の計量に関する情報などの処理パラメータを含んでもよい。また、メモリ１７８は、その場で基板の偏心を判定するために、装置および基板のこのエフェメリスデータを適用するためのアルゴリズムなどのようなプログラムを含んでもよい。
【００１４】
この例示的実施形態では、「大気ロボット」とも称されるフロントエンドロボット１２０は、駆動部１５０と１つまたは複数のアーム１５５とを含んでもよい。少なくとも１つのアーム１５５は、駆動部１５０に装着されていてもよい。少なくとも１つのアーム１５５は、１つまたは複数の基板２１５を保持するための１つまたは複数のエンドエフェクタ１６５に結合しているリスト１６０に結合していてもよい。エンドエフェクタは１６５は、リスト１６０に回転可能に結合していてもよい。大気ロボット１２０は、フロントセクション１０５内で基板を任意の位置に搬送するためのものであってもよい。例えば、大気ロボット１２０は、基板保持カセット１１５、ロードロックＡ１３５、およびロードロックＢ１４０の間で、基板を搬送してもよい。大気ロボット１２０はさらに、基板２１５をアライナ１６２へ、およびアライナ１６２から搬送してもよい。駆動部１５０は、コントローラ１７０からコマンドを受け入れ、それに応じて、大気ロボット１２０の半径方向の操作、円周方向の操作、上昇方向の操作、複合的な操作、およびその他の操作を行ってもよい。
【００１５】
この例示的実施形態では、真空ロボットアーム１３０は、セクション１１０の中央チャンバ１７５（図１参照）に装着されていてもよい。コントローラ１７０は、開口部１８０、１８５をサイクルさせ、処理モジュール１２５、ロードロックＡ１３５、およびロードロックＢ１４０の間で基板を搬送するための真空ロボットアーム１３０の操作を調整するように機能してもよい。真空ロボットアーム１３０は、駆動部１９０と１つまたは複数のエンドエフェクタ１９５とを含んでもよい。その他の実施形態では、大気ボット１２０および真空ロボットアーム１３０は、スカラ（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ ｃｏｍｐｌｉａｎｃｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ ｒｏｂｏｔ ａｒｍ（選択的コンプライアンスアセンブリロボットアーム）：ＳＣＡＲＡ）型ロボット、関節アームロボット、フロッグレッグ型装置、または左右相称搬送装置などの（ただし、これらに限定されない）任意の適切なタイプの搬送装置であってもよい。
【００１６】
例示的実施形態は、ここでは例えば図２のロボット８００のような真空ロボットに関して説明されるが、例示的実施形態は、大気環境、制御された雰囲気の環境および／または真空環境などの（ただし、これらに限定されない）任意の適切な環境で操作を行う、任意の適切な搬送装置またはその他の処理装置（例えば、アライナなど）で用いることができることを理解されたい。さらに、例示的実施形態の態様を組み入れた搬送機は、ロボットアーム１３０のフロッグレッグ型構成、ロボット１２０のスカラアーム型構成、関節アームロボット、または左右相称搬送装置などの（ただし、これらに限定されない）任意の適切な構成を有しうることを理解されたい。
【００１７】
例示的なロボット搬送機８００が図２に示されている。搬送機は、上アーム８１０、前アーム８２０、および少なくとも１つのエンドエフェクタ８３０を有する、少なくとも１つのアームを含んでもよい。エンドエフェクタ８３０は、前アーム８２０に回転可能に結合していてもよく、前アーム８２０は、上アーム８１０に回転可能に結合していてもよい。上アーム８１０は、搬送装置の例えば駆動部８４０に回転可能に結合していてもよい。例示のみを目的とし、駆動部８４０は、同軸駆動のシャフトまたはスピンドル（図３参照）を含んでもよい。図３に示すように、この例では、同軸駆動のシャフトまたはスピンドルは、２つの駆動シャフト２１１、２１２を有するものとして示されているが、代替の実施形態では、スピンドルは、駆動シャフトを２つより多くまたは少なく有してもよい。他の代替の実施形態では、駆動シャフトは、非同軸であるか、例えば、隣接配置内に構成されてもよい。さらにその他の代替の実施形態では、駆動シャフトは、任意の適切な構成を有してもよい。この例では、同軸駆動シャフトの外部シャフト２１１は、上アーム８１０に適切に結合していてもよく、内部シャフト２１２は、前アーム８２０に適切に結合していてもよい。この例では、エンドエフェクタ８３０は、「スレーブ」構成で操作してもよいが、代替の実施形態では、エンドエフェクタ８３０を操作するために、駆動ユニットに付加的な駆動シャフトが含まれていてもよい。駆動部８４０は、２つのモータ２０８、２０９を含んでもよく、一方のモータは外部シャフトを駆動し、もう一方のモータは内部シャフトを駆動してもよい。２つのモータ２０８、２０９は、アーム８００が少なくとも２自由度（すなわち、例えば、Ｚ軸での回転と、例えば、Ｘ−Ｙ面での伸長）を有するように、アーム８００の動作を可能にするものであってもよい。
【００１８】
操作では、同方向で同軸スピンドルの内部シャフト２１２と外部シャフト２１１との両方（すなわち、同方向で両方のシャフト）に、回転トルクＲｚが印加されるように、アーム８００は、モータ巻線の駆動により、Ｚ軸で回転してもよい。内部シャフト２１２と外部シャフト２１１とが正反対の方向に回転するように、例えば、回転トルクＲｚを内部シャフト２１２と外部シャフト２１１とに印加することにより、アームを延ばしたり、退避させたりしてもよい。後述するように、アームの位置は、内部シャフトおよび外部シャフトの回転の中心Ｔ１を制御することにより、微調整してもよい。１つの例示的実施形態によれば、同軸スピンドルの内部シャフト２１２および外部シャフト２１１、ならびにアーム８００は、後述するように、磁気軸受／モータによって支持してもよい。
【００１９】
１つの例示的実施形態によれば、例えばロボット搬送機８００の駆動部８４０に位置する磁気軸受は、下記で詳述するように、例えば、ロボットのアームリンクを駆動するための、駆動部の１つまたは複数の駆動シャフトに印加された、軸性（軸方向）モーメントおよび動径（径方向）モーメントのロード（荷重）を支持する。搬送機が２つのモータから２自由度より大きい自由度を有するように、駆動シャフトを支持する１つまたは複数の磁気軸受は能動的であってもよく、例えば、磁気軸受は、駆動シャフトの（したがって搬送エンドエフェクタの）制御された動作を可能にしうる、半径方向および軸方向の間隙制御を伴うように構成されてもよい。例示のみを目的とし、例えば、駆動部は、下記で詳述するように、例えば、Ｘ方向、Ｙ方向、およびＺ方向をはじめ、Ｒｘ方向、Ｒｙ方向、Ｒｚ１方向、およびＲｚ２方向で、６自由度または７自由度を提供してもよい。代替の実施形態では、駆動部は、６自由度または７自由度より多いまたは少ない自由度を提供してもよい。これらの複数の自由度により、例えば、下記で詳述するように、ロボット駆動装置に装着されているアームおよびエンドエフェクタの能動的な平準化と、（基板の心出しのための）位置／配向の微調整とを可能にすることができる。
【００２０】
図３を参照すると、１つの例示的実施形態では、搬送機の駆動部８４０は、第１のモータ固定子（ステータ）２０８Ｓおよび回転子（ロータ）２０８Ｒ（これらは第１のモータ２０８を形成する）、第２のモータ固定子２０９Ｓおよび回転子２０９Ｒ（これらは第２のモータ２０９を形成する）、ならびに２つの同軸シャフト２１１、２１２を含んでもよい。実現可能なものとして、代替の実施形態では、同軸シャフトは、駆動シャフトを、２つより多くまたは少なく有してもよい。この例では、固定子の中心線は、ラインＣＬに沿って位置するように図３に示されている。駆動部８４０は２つの固定子２０８Ｓ、２０９Ｓを有するものとして示されているが、駆動部は、２つより多いまたは少ないシャフトを駆動するための、任意の適切な数の固定子を含んでもよいことを理解されたい。固定子２０８Ｓ、２０９Ｓは、例えば、チャンバ内雰囲気を外部雰囲気から隔離する処理チャンバのハウジングの境界である、例えば、任意の適切な境界２１０によって、回転アセンブリまたはスピンドル（すなわちシャフト、回転子、およびシャフトに装着されたその他のモータ部品）から隔離されていてもよい。例えば、境界２１０は、回転子２０８Ｒ、２０９Ｒの真空での動作を可能にし、固定子２０８Ｓ、２０９Ｓの大気環境での動作を可能にしうる。境界は、例えば、真空環境（負圧環境）で用いられる任意の適切な材料で構成されてもよく、また、磁束短絡を生じたり、磁気相互作用による渦電流および加熱の影響を受けやすくなることなく、磁界内に介在されうる材料で構成されてもよい。
【００２１】
境界はさらに、駆動部の温度を最小限に抑えるために、適切な伝熱装置（例えば、受動的または能動的な装置）に結合していてもよい。この例示的実施形態では、第１のモータ回転子２０８Ｒは外駆動シャフト２１１に結合していてもよく、第２のモータ回転子２０９Ｒは内駆動シャフト２１２に結合していてもよい。図３に示すように、外駆動シャフト２１１および内駆動シャフト２１２は、同心または同軸の駆動シャフトでもよいが、代替の実施形態では、駆動シャフトは、並列構成またはその他の非同心的な構成などの（ただし、これらに限定されない）任意の適切な構成を有してもよい。
【００２２】
１つの例示的実施形態によれば、固定子２０８Ｓ、２０９Ｓ、およびそれぞれの回転子２０８Ｒ、２０９Ｒは、それぞれのシャフト２１１、２１２を磁力により支持し（例えば、示されている実施形態では半径方向とＺ方向とに）、それぞれのシャフト２１１、２１２の少なくとも回転の中心を制御するように構成されているセルフベアリングモータ／磁気スピンドル軸受を形成してもよい。例えば、モータ２０８、２０９は、永久磁石および鉄バッキングを伴う鉄心の固定子と回転子とを含んでもよい。代替の実施形態では、固定子は、回転子と相互作用するための、任意の適切な強磁性体材料を含んでもよい。例えば、Ｚ方向に沿う回転子（ロータ）２０８Ｒ、２０９Ｒと固定子（ステータ）２０８Ｓ、２０９Ｓとの間の相対位置は、例えば、固定子２０８Ｓ、２０９Ｓと回転子２０８Ｒ、２０９Ｒとの間の受動的な磁気力により、実質的に一定で維持されうる。固定子２０８Ｓ、２０９Ｓと回転子２０８Ｒ、２０９Ｒとの間の受動的な磁気力はさらに、例えば、Ｘ軸およびＹ軸における回転子２０８Ｒ、２０９ＲのＲｘ配向およびＲｙ配向を安定させうる。モータ巻線は、シャフト２１１、２１２を回転させるために、それぞれの回転子２０８Ｒ、２０９Ｒに、トルクＲｚ１（シャフト２１１用）およびトルクＲｚ２（シャフト２１２用）を印加するように構成されてもよく、また、例えば、Ｘ方向および／またはＹ方向の回転子の回転の中心を制御するために、半径方向力および／または接線力を印加するように構成されてもよい。後述するように、２つの回転子２０８Ｅ、２０９ＲのＸ位置および／またはＹ位置をオフセットすることにより、スピンドルは傾斜することができる。
【００２３】
ここで図４Ａおよび図４Ｂを参照すると、例えば、搬送ロボット８００の駆動部８４０で用いることができる、１つの例示的実施形態による別の例示的な同軸駆動装置が示されている。この例示的実施形態では、同軸駆動装置１４００のモータ１４１０、１４２０は、図３に示すように、互いに対して軸方向ではなく、半径方向に位置する。例えば、第１のモータ１４１０は、第２のモータ１４２０の半径方向外方に位置していてもよい。代替の実施形態では、モータ１４１０、１４２０は、軸方向の構成（すなわち、それぞれ上下に積層されるように）または任意の他の適切な構成で配置してもよい。この例示的実施形態では、第１のおよび第２のモータ１４１０、１４２０は、図３に関して上述した回転子および固定子に実質的に類似する固定子１４１０Ｓ、１４２０Ｓおよび回転子１４１０Ｒ、１４２０Ｒを、それぞれ含んでもよい。ただし、この例示的実施形態の回転子１４１０Ｒ、１４２０Ｒは、例えばハウジング１４６０が形成した通路１４５１、１４５０内で、それぞれ位置してもよい。シャフト、プーリ、およびロボットアーム部などの（ただし、これらに限定されない）それぞれの回転要素は、例えば、通路１４５１、１４５０の開口部を介し、任意の適切な態様でそれぞれの回転子に装着または結合していてもよい。図３に関して上述した態様に実質的に類似する態様で、例えば、Ｚ方向に沿った回転子１４１０Ｒ、１４２０Ｒと固定子１４１０Ｓ、１４２０Ｓとの間の相対位置は、例えば、受動的な磁気力により、実質的に一定に維持されてもよい。代替の実施形態では、能動的磁気力は、固定子および回転子の相対的な位置決めを提供してもよい。モータ巻線はさらに、回転子のＸ−Ｙ平面位置の場所を制御するために、トルクＲｚ１’（回転子１４１０Ｒ用）およびＲｚ２’（回転子１４２０Ｒ用）、また、上述したように、半径方向力および／または接線力を印加するように構成されてもよい。代替の実施形態では、モータはさらに、回転子傾斜も制御するように配置してもよい。
【００２４】
ここで図５を参照すると、例えば、搬送ロボット８００の駆動部８４０で用いることができる、セルフベアリングモータ１３００の概略図が示され、回転子１３１０Ｒを制御する例示的な磁気力が図解されている。図５に示す単一の回転子／固定子は例示のみを目的とし、モータ１３００は、図３および図４に関して上述した構成や並列構成などの（ただし、これらに限定されない）任意の適切な構成を有する、任意の適切な数の回転子／固定子を含んでもよいことを理解されたい。図５の例示的実施形態では、固定子１３１ＯＳは、上述した固定子２０８Ｓ、２０９Ｓに実質的に類似してもよい。回転子１３１０Ｒはさらに、上述した回転子２０８Ｒ、２０９Ｒに実質的に類似してもよく、回転子は、例えば強磁性体材料でできており、永久磁石１３１０Ｍと鉄バッキング１３１０Ｂとを含んでもよい。代替の実施形態では、任意の適切な材料で回転子を構成してもよい。他の代替の実施形態では、永久磁石は、固定子と相互作用するための任意の適切な強磁性体材料に置き換えてもよい。回転子マグネット１３１０Ｍは、回転子の周辺に装着された、交番極性を有するマグネットの列を含んでもよい。回転子の周辺は、回転子の内側の周辺壁または外側の周辺壁であってもよい。代替の実施形態では、マグネット１３１０Ｍは、回転子に組み込まれていてもよい。他の代替の実施形態では、マグネット１３１０Ｍは、回転子の上または中の任意の適切な場所に位置していてもよい。固定子１３１０Ｓは、下記で詳述するように、励磁時に回転子１３１０Ｒを回転駆動させ、半径方向および／または軸方向に移動させる巻線セットを含んでいる。この例示的実施形態では、固定子１３１０Ｓは、回転子１３１０Ｒとの相互作用に適した強磁性体材料で構成されてもよいが、代替の実施形態では、固定子１３１０Ｓは、任意の適切な材料で構成されてもよい。固定子１３１０Ｓと回転子マグネット１３０１Ｍとの間の相互作用は、矢印１３５０の方向に、回転子１３１０Ｒを受動的に浮上させる受動的な力を生じさせうる。浮上力は、湾曲した磁気磁束線１３２０、１３２１の結果であってもよく、例えば、回転子マグネット１３１０Ｍのエッジ１３６０が、固定子１３６５のエッジに対してオフセットしていることで生成されてもよい。代替の実施形態では、浮上力は、任意の適切な態様で生成されてもよい。受動的な浮上力は、回転子１３１０Ｒの軸方向および傾斜方向に沿った安定した平衡状態を生じうる。半径方向力または引力は、例えば、矢印１３５５、１３５６の方向の磁気磁束線１３３０の結果として生じうる。こうした引力は、半径方向に回転子１３１０Ｒの能動的な心出しおよび／または位置決めがされるように巻線が励磁され、回転子の幾何中心と所望の位置における回転軸とを維持するような、不安定な状態を起こしうる。
【００２５】
ここで図６Ａ〜６Ｇを参照すると、異なる実施形態によるモータ２０８の例示的な概略図が、３つの異なる構成で示されている。実現可能なものとして、モータ２０９は、モータ２０８に実質的に類似してもよい。固定子２０８Ｓは、トルクの印加、および回転子２０８Ｒの回転のための力（例えば、接線力、半径方向力、またはそれらの任意の組み合わせ）を提供し、回転子２０８Ｒの回転の中心Ｃを能動的に制御するために半径方向の位置決め力を提供するような巻線を含んでもよい。こうした例示的実施形態では、別々に制御可能なトルクと軸受力とを同時に生成するために、例えば、コントローラ１７０が必要に応じて任意の適切な数の電気相でそれぞれを駆動するような巻線セグメントに、モータ２０８を配置してもよい。例示のみを目的とし、各巻線セットは、３相ブラシレスＤＣモータの１つのセグメントであってもよい。代替の実施形態では、巻線セグメントは、任意の適切なＡＣ駆動モータまたはＤＣ駆動モータの一部でもよい。そのようなモータ構成の１つの例は、その開示内容の全てを本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する、２００７年６月２７日出願の「ＲＥＤＵＣＥＤ−ＣＯＭＰＬＥＸＩＴＹ ＳＥＬＦ−ＢＥＡＲＩＮＧ ＢＲＵＳＨＬＥＳＳ ＤＣ ＭＯＴＯＲ」と題する、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願第１１／７６９，６５１号に説明されている。
【００２６】
図６Ａに示す例示的実施形態では、固定子２０８Ｓは、それぞれの間で任意の所望の機械角を形成するように配置された巻線セット２０８ＳＡ、２０８ＳＢの２つのペアを含んでもよく、それらの間で適切に対応する電気角シフトを有し、それぞれのシャフト回転子２０８Ｒと共働してセルフベアリングモータを形成してもよい。示されている例では、回転子２０８Ｒは、例示目的のみで永久磁石の列を有してもよいが、代替の実施形態では、回転子２０８Ｒは、永久磁石を有せず、例えば、強磁性体材料から形成されているか、永久磁石の代わりに回転子２０８Ｒに装着されている強磁性体材料を有してもよい。図６Ａに示すように、巻線セット２０８ＳＡ、２０８ＳＢは、互いから１８０度離れて位置していてもよい。代替の実施形態では、機械角は任意の適切な角度でもよく、図６Ａに１８０度と示されているのは、例示のみを目的としている。さらに、例示的実施形態では、巻線セットの間の電気角は、必要に応じて、回転子２０８Ｒが装着されているスピンドルの回転および／または位置決めのための半径方向力または接線力を生成するように形成されてもよい。回転子２０８Ｒの回転の中心Ｃが、例えば、直線経路または任意のその他の所望の経路に沿って調節されうるように、巻線２０８ＳＡ、２０８ＳＢおよび回転子２０８Ｒは、半径方向力または接線力を生成するように構成され、励磁されてもよい。例えば、Ｙ方向で、例えば、巻線２０８ＳＡ、２０８ＳＢによって生じる半径方向力ＲＦの大きさを変化させることにより、回転子２０８ＲはＹ軸に沿って移動しうる。同様に、例えば、各巻線２０８ＳＡ、２０８ＳＢによって生じる接線力ＴＦを変化させることによって、回転子２０８Ｒは、例えば、下記で詳述するように、Ｘ方向に移動されうる。本明細書で説明する回転子の回転の中心Ｃの動作の方向、および力ＲＦ、ＴＦの方向は、例示のみを目的とし、Ｘ−Ｙ面における回転子の動作の方向、および力ＴＦ、ＲＦの方向は、任意の適切な方向でもよいことに注意されたい。実現可能なものとして、回転子２０８Ｒの位置決めおよび／または回転のために半径方向力および接線力が同時に生じるように、半径方向力および接線力は互いに引き離されてもよい。実現可能なものとして、巻線２０８ＳＡ、２０８ＳＢによって生じた合力により、例えばＸ−Ｙ面で、回転子２０８Ｒは常に中心に維持されてもよい。代替の実施形態では、本明細書で説明するモータは、半径方向力および／または接線力が、回転子をＸ−Ｙ面の任意の適切な方向に移動させるように、任意の適切な態様で整流されてもよい。
【００２７】
ここで図６Ｂを参照すると、２つの巻線セット１５１５、１５２０を用い、各巻線セットが、例えば２つの巻線サブセット１５２５、１５３０、および１５３５、１５４０としてそれぞれ配置されている、別の例示的実施形態が示されている。巻線セット１５１５、１５２０は、巻線セット１５１５、１５２０の駆動に適したソフトウェア、ハードウェア、またはソフトウェアおよびハードウェアの組み合わせを含みうる電流増幅器１５５０によって駆動されてもよい。電流増幅器１５５０はさらに、巻線セットを駆動するためのプロセッサ、整流機能、および電流ループ機能を含んでもよい。１つの実施形態では、電流増幅器１５５０は、例えば、コントローラ１７０などのような任意の適切なコントローラに含まれていてもよい。代替の実施形態では、電流増幅器１５５０は、任意の適切な位置に配置してもよい。整流機能は、指定の機能のセットに従って各巻線セット１５１５、１５２０の１つまたは複数の巻線１５２５、１５３０、および１５３５、１５４０に電流を決定してもよく、電流ループ機能は、決定された電流を巻線を介して維持するためのフィードバックおよび駆動の機能を提供してもよい。プロセッサ、整流機能、および電流ループ機能は、位置情報を提供する１つもしくは複数のセンサまたはセンサシステムからフィードバックを受けるための回路を含んでもよい。
【００２８】
図６Ｂの各巻線セット１５１５、１５２０の２つの巻線サブセット１５２５、１５３０、および１５３５、１５４０はそれぞれ、電気角９０度で、互いに対して電気的に結合し、シフトする。その結果、２つの巻線セットのペアうちの一方が純粋な接線力を生じさせるとき、もう一方の巻線セットのペアは純粋な半径方向力を生じさせ、またその逆も起こる。この実施形態では、巻線セット１５１５は、２つのセクション１５３０および１５２５を有し、巻線セット１５２０は、２つのセクション１５４０および１５３５を有している。例えば、ローレンツ力を使用した、図６Ｂの実施形態のセグメント化されている巻線セット１５１５、１５２０のための、Ｘ軸に沿った所望のトルク（Ｔ）と向心力（Ｆｘ）との例示的な関係、およびＹ軸に沿った所望のトルク（Ｔ）と向心力（Ｆｙ）との例示的な関係は、上記で本明細書の一部を構成するものとして援用した、「ＲＥＤＵＣＥＤ−ＣＯＭＰＬＥＸＩＴＹ ＳＥＬＦ−ＢＥＡＲＩＮＧ ＢＲＵＳＨＬＥＳＳ ＤＣ ＭＯＴＯＲ」と題する、米国特許出願第１１／７６９，６５１号に説明されている。実現可能なものとして、巻線サブセット１５２５、１５３０、１５３５、１５４０は約９０度でオフセットしているように示されているが、約９０度より大きいまたは小さいその他の角度でのオフセットでもよいことを理解されたい。
【００２９】
図６Ｃに示す例示的実施形態では、固定子は、回転子２０８Ｒの３つのセクタに延びる３つの巻線セット２０８ＳＣ、２０８ＳＤ、２０８ＳＥを含んでもよい。この例では、巻線セットは、例示のみを目的とし、互いから１２０度離間している。代替の実施形態では、３つの巻線セットは、巻線セット２０８ＳＣ、２０８ＳＤ、２０８ＳＥによって生じる合力で回転子２０８Ｒ（およびシャフト２１１）の安定した支持を行うために、約１２０度より大きいまたは小さい角度になりうる、任意の適切な機械角関係を有してもよい。上に注目したとおり、巻線セット２０８ＳＣ、２０８ＳＤ、２０８ＳＥはさらに、それらの間で適切に対応する電気角シフトを有し、それぞれのシャフト回転子２０８Ｒと共働してセルフベアリングモータを形成してもよい。示されている例では、回転子２０８Ｒは、図６Ａに関して上述した回転子に実質的に類似してもよい。実現可能なものとして、この例示的実施形態では、回転子２０８Ｒの回転の中心Ｃが、例えば、Ｘ−Ｙ面の任意の点に向かって移動でき、上述したような単一の軸に沿う直線移動に限定されないように、巻線２０８ＳＣ、２０８ＳＤ、２０８ＳＥは、半径方向力、接線力および／または軸力を生成するように構成され、励磁されてもよい。回転子２０８Ｓの回転の中心Ｃの動作は、巻線２０８ＳＣ、２０８ＳＤ、２０８ＳＥのそれぞれの１つと回転子２０８Ｒとの間の空隙Ｇのみにより制限されうることに注意されたい。
【００３０】
図６Ｄに示すように、別の例示的実施形態では、固定子２０８Ｓは、回転子２０８Ｒの４つのセクタに延びる４つの巻線セット２０８ＳＦ、２０８ＳＧ、２０８ＳＨ、２０８ＳＩを含んでもよい。この例では、巻線セット２０８ＳＦ、２０８ＳＧ、２０８ＳＨ、２０８ＳＩは、例示のみを目的とし、例えば、角度９０度で離れているように示されている。代替の実施形態では、４つの巻線セットは、巻線セットによって生じる合力で回転子２０８Ｒ（およびシャフト２１１）の安定した支持を行うために、約９０度より大きいまたは小さい角度になりうる、任意の適切な機械角関係を有してもよい。上に注目したとおり、巻線セット２０８ＳＦ、２０８ＳＧ、２０８ＳＨ、２０８ＳＩはさらに、それらの間で適切に対応する電気角シフトを有し、それぞれのシャフト回転子２０８Ｒと共働してセルフベアリングモータを形成してもよい。示されている例では、回転子２０８Ｒは、図６Ａに関して上述した回転子に実質的に類似してもよい。上に注目したとおり、回転子２０８Ｒの回転の中心Ｃが、例えば、Ｘ−Ｙ面の任意の点に向かって移動でき、単一の軸に沿う直線移動に限定されず、回転子２０８Ｒの回転の中心Ｃの動作が、巻線のそれぞれの１つと回転子との間の空隙Ｇのみにより制限されうるように、巻線２０８ＳＦ、２０８ＳＧ、２０８ＳＨ、２０８ＳＩは、半径方向力および／または接線力を生成するように構成され、励磁されてもよい。
【００３１】
実現可能なものとして、図６Ａ〜６Ｄで説明した各巻線セグメントは、回転子２０８Ｒを操作する力を生じさせるための、任意の適切な数の回路を含んでもよい。例えば、図６Ｅおよび図６Ｆにあるように、例えば、ジグザグ状の構成を伴う２つの回路２８０、２８１を有しうる巻線の１相は、例示のみを目的として示されている。回路２８０の電流が回路２８１の電流より大きくなるように回路２８０、２８１を駆動する、図６Ｅに示す例示的な巻線構成では、例えば、矢印２８２の方向および逆の方向で、合力を生じさせる。実現可能なものとして、回転力２８２’も、例えば、回転子２０８Ｒに印加されるように、回路２８０、２８１は、図６Ｆに示すように筒状構成を有してもよい。複数の回路巻線を含むモータ例の１つは、その開示内容の全てを本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する、米国特許出願公開第２００５／０２６４１１９号に説明されている。
【００３２】
図６Ｇは、モータ巻線セグメントによって生じる接線力ＴＦ１〜ＴＦ４が、回転子の動作の制御のために変化する、別の例示的実施形態を示している。図６Ｇに示すチャートでは、「＋」または「−」の各マークは１ユニットの大きさの力を表すが、接線力は印加され、回転子を半径方向で位置決めする適切な異なる合力を生じさせうることに注意されたい。６Ｇのチャートに示すマークは、力の方向またはトルクの方向であって、数値ではない。実現可能なものとして、巻線セットにより生じる異なる接線力を変化させることにより、本明細書で説明するようなエンドエフェクタの正確な位置決めまたはスピンドルの傾斜を行うために、それぞれの回転子の半径方向の位置決めを行ってもよい。心出しのために接線力を利用する例の１つは、その開示内容の全てを本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する、米国特許第６，７０７，２００号に説明されている。
【００３３】
図６Ａ〜６Ｇに関して上述したモータ２０８、２０９は、２つ、３つ、または４つの巻線セットを伴うように示されているが、モータ２０８、２０９は任意の適切な数の巻線セットを有してもよいことを理解されたい。さらに、モータ２０８、２０９は上記で、巻線のセットが回転子の浮上、回転、軸方向の位置決め、および平面での位置決めを提供しうるセルフベアリングモータとして説明されていることに注意されたい一方で、別々または個別の磁気軸受（例えば、単独または受動的な永久磁石との組み合わせで、ある程度能動的な軸受を提供する専用の巻線）は、磁力で回転子とそれぞれのシャフトとを支持するために、モータの回転子および固定子とともに、または回転子および固定子とは別に、設けられてもよく、別々の磁気軸受は、例えば、回転子の位置を制御するために使用されることをさらに理解されたい。さらにその他代替の実施形態では、回転子およびシャフトは、任意の適切なアクチュエータなどのような、任意の適切な態様で制御可能に支持してもよい。
【００３４】
ここで図７、図７Ａおよび図８を参照すると、搬送ロボット８００の駆動部８４０などのような例示的実施形態の駆動部はさらに、本明細書で説明するような回転子の位置決めのための平面位置決め力（例えば、半径方向力）などの、空隙Ｇ（図３参照）における所望の力量を生成する一方で、所望の量の軸剛性および傾斜剛性を生成するように、また、いくつかの軸に沿ったコギングによる外乱を最小限に抑えるための反コギング要素を含むように構成されてもよい。１つの実施形態では、反コギング要素は、モータの固定子に組み込まれているか、モータの固定子の一部として統合されていてもよい。その他の実施形態では、反コギング要素は、固定子から分離していてもよい。反コギング要素は、推進方向、間隙方向、および軸方向に沿うコギングによる外乱が全体として最小限になるような、反コギング要素の各部品によって生じるコギング力の重畳を可能にしうる。反コギング要素を含む適切なモータの１つは、その開示内容の全てを本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する、２００８年６月２７日出願の「揚上機能および低コギングの特性を伴うモータ固定子（ＭＯＴＯＲ ＳＴＡＴＯＲ ＷＩＴＨ ＬＩＦＴ ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＹ ＡＮＤ ＲＥＤＵＣＥＤ ＣＯＧＧＩＮＧ ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣＳ）」 と題する米国特許出願（代理人整理番号３９０Ｐ０１２９１２−ＵＳ（ＰＡＲ））に説明されている。
【００３５】
図７に示す回転モータのための例示的な固定子５１００は、コギング作用を軽減するまたは最小限に抑える一方で、所望の受動的な軸剛性および傾斜剛性のために構成されてもよい。固定子５１００は、固定子５１００の第１の表面５１１０から内方に延びている、２つまたはそれ以上の凹部５１０５、５１７５（および５６１５、５６８５）を含んでもよい。この例示的実施形態では、凹部は、モータの受動的な軸剛性および傾斜剛性に対する無視できるほどの作用を起こすように構成されてもよい。各凹部は、第１の表面から凹部までの遷移領域を２つ含んでもよい。例えば、凹部５１０５は、第１の表面５１１０と凹部５１０５と間で、第１および第２の遷移領域５１１５、５１２０をそれぞれ含んでもよい。遷移領域は、必要に応じて、回転子永久磁石５１５０、５１８０上で機能し、回転子に反コギング力を生じさせ、回転子のコギングを最小限に抑えるように構成されてもよく、適切な例は、上記で本明細書の一部を構成するものとして援用した、「揚上機能および低コギングの特性を伴うモータ固定子（ＭＯＴＯＲ ＳＴＡＴＯＲ ＷＩＴＨ ＬＩＦＴ ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＹ ＡＮＤ ＲＥＤＵＣＥＤ ＣＯＧＧＩＮＧ ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣＳ）」と題する米国特許出願に説明されている。同様に、凹部５１７５は、第１の表面５１１０と凹部５１７５との間で、第１および第２の遷移領域５１２７、５１３７をそれぞれ含んでもよい。第１の凹部の遷移領域に類似するものとして、第２の凹部の遷移領域５１２７、５１３７（または固定子の反コギングセクション）は、回転子永久磁石５１９０、５１９５で機能して回転子に反コギング作用を生じさせる、それぞれの反コギング力を生成するように、適切な形状を有してもよい。実現可能なものとして、凹部５６１５、５６８５はさらに、凹部５１０５、５１７５に関して説明した遷移領域に実質的に類似する適切な遷移領域を有してもよい。固定子凹部の遷移領域は、軸方向（例えば、図７に示す、固定子の面に対して垂直なＺ方向）および接線方向で、コギングを最小限に抑える反コギング力を生じさせるように機能してもよい。図７Ａは、回転子上で作用するそれぞれの遷移領域によって生じる力５４１０、５４１５と、凹部の遷移領域の反コギング作用（例えば、軸方向の）を示す累積的な力５４２０の図解を示している。示されている例示的実施形態では、凹部５１０５、５１７５（例示目的で、互いに隣接するように示されているが、代替の実施形態では、隣接していなくてもよい）は、組み合わせにより、軸の方向と接線方向との両方でコギングをより最小限に抑えるために互いに共働するように、位置していてもよい。
【００３６】
図７に示す例示的実施形態では、開示する実施形態を駆動するために、２つ程度の巻線セット５６８５、５６９０を使用してもよい。巻線セット５６８５、５６９０は、１つまたは複数の巻線を含んでもよい。例示的実施形態の態様で使用する巻線セットは、１つまたは複数の凹部に位置する１つまたは複数の巻線を含んでもよく、開示する実施形態での使用に適した任意のタイプの巻線を含んでもよいことを理解されたい。例示的実施形態は、例えば、固定子の選択された凹部に配置された１つまたは複数の巻線セットに分けられている巻線セットなどの、セグメント化されている巻線を含んでもよい。各巻線サブセットは、１つまたは複数の巻線を含んでもよく、開示する実施形態に従ってモータ力を生じさせるように駆動されてもよい。１つまたは複数の実施形態では、巻線セットは、３相巻線セットとして配置してもよいが、任意の適切な巻線セットの配置を用いてもよい。
【００３７】
図７より実現可能なものとして、固定子５１００とともに操作する回転子は、隣接するマグネットが交番極性を伴うような複数の永久磁石を含んでもよい。代替の実施形態では、回転子は、任意の適切な強磁性体材料から形成されていてもよい。マグネット５１５０、５１８０、５１９０、および５１９５は、図示目的で示されている。図示されているマグネットの間に他のマグネットを分散させてもよいことを理解されたい。
【００３８】
例示的実施形態では、固定子１００とその回転子との間の間隙に平行なコギング力である半径方向コギング力の低減を提供してもよい。さらに図７を参照すると、上記で本明細書の一部を構成するものとして援用した、「揚上機能および低コギングの特性を伴うモータ固定子（ＭＯＴＯＲ ＳＴＡＴＯＲ ＷＩＴＨ ＬＩＦＴ ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＹ ＡＮＤ ＲＥＤＵＣＥＤ ＣＯＧＧＩＮＧ ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣＳ）」と題する米国特許出願に説明されているように、それぞれの凹部によって回転子に生じる力が合成され、半径方向コギング力を低減するように、固定子５１００の表面５１１０の凹部５１０５、５６１５を適切に配置してもよい。
【００３９】
ここで図８を参照すると、開示する実施形態により、その他の例示的な反コギング要素６８００、６２１０、６２１５、６２２０の概略図が示されている。反コギング要素６８００、６２１０、６２１５、６２２０は、強磁性体材料などの（ただし、これに限定されない）任意の適切な材料で構成されてもよい。要素６８００、６２１０、６２１５、６２２０の形状は、要素の部品によって生じるコギング力の重畳が、結果的には全体として最小限の推進方向および間隙方向に沿ったコギングによる外乱になるように配置されている。
【００４０】
図８の反コギング要素６８００の部品には、内弓状セグメント６８０５、外弓状セグメント６８１０、第１および第２の遷移域６８１５、６８２０、一連のコイルスロット６８２５、およびスパン角度６８３０が含まれている。内弓状セグメント６８０５は、例えば、永久磁石回転子との相互作用を可能にするように配置してもよい。代替の実施形態では、内弓状セグメント６８０５は、任意の適切に構成された回転子との相互作用を可能にするように構成されてもよい。コイルスロット６８２５は、例えば３相巻線セットとして配置された巻線セットを封入してもよい。代替の実施形態では、巻線セットは任意の適切な相数を有してもよい。巻線セットは、例えば、正弦整流方式などのような任意の適切な態様を用いて駆動されてもよい。スパン角６８３０がその弓状セグメント内で分数マグネットピッチの奇数の数を収容するように、スパン角６８３０を配置してもよい。代替の実施形態では、スパン角は、任意の適切な数のマグネットピッチを収容するように、配置してもよい。
【００４１】
図８に示す例示的実施形態では、４つの反コギング要素６８００、６２１０、６２１５、６２２０が例示目的で使用されている。任意の数の反コギング要素（例えば、４つより多いまたは少ない要素）が使用されうることを理解されたい。１つまたは複数の実施形態では、反コギング要素６８００、６２１０、６２１５、６２２０は、互いに実質的に類似してもよく、機械角および電気角で９０度離れて位置していてもよい。他の実施形態では、反コギング要素６８００、６２１０、６２１５、６２２０は、３６０度の仮想分数スロットピッチに揃うように、対応するコイルスロット６８２５、６２３０、６２３５、６２４０からそれぞれ機械角で９０度離れているように配置してもよい。いくつかの実施形態では、コイルスロットのサブセットのみがコイルを備えてもよい。代替の実施形態では、反コギング要素は、任意の適切な構成および／または互いに対して機械的および電気的な位置決めを有してもよい。反コギング要素の適切な例は、上記で本明細書の一部を構成するものとして援用した、「揚上機能および低コギングの特性を伴うモータ固定子（ＭＯＴＯＲ ＳＴＡＴＯＲ ＷＩＴＨ ＬＩＦＴ ＣＡＰＡＢＩＬＩＴＹ ＡＮＤ ＲＥＤＵＣＥＤ ＣＯＧＧＩＮＧ ＣＨＡＲＡＣＴＥＲＩＳＴＩＣＳ）」と題する米国特許出願に説明されている。
【００４２】
ここで図９を参照すると、１つの例示的実施形態では、搬送ロボット８００の駆動部８４０などのような駆動部は、ハウジング２０１内に位置するＺ駆動ユニット２２０、第１の回転モータ２０８、および第２の回転モータ２０９を含んでもよい。Ｚ駆動ユニット２２０およびモータ２０８、２０９は、図中ではハウジング２０１内に位置するように示されているが、代替の実施形態では、Ｚ駆動ユニット２２０および／またはモータ２０８、２０９の任意の部分は、別々のハウジング内に位置していてもよいことを理解されたい。さらにその他の代替の実施形態では、駆動ユニットは、任意の適切な構成を有してもよい。
【００４３】
ハウジング２０１は、プラスティック、金属、セラミック、複合材料、またはこれらの材料の任意の組み合わせなどの（ただし、これらに限定されない）任意の適切な材料で構成されてもよい。Ｚ駆動ユニット２２０は、ガイドレール２０３、Ｚ駆動装置モータ２０６、玉ねじ機構２０７、および台車、すなわちキャリッジ２０５を含んでもよい。ガイドレール２０３は、ハウジング２０１内で台車２０５をＺ方向に沿って直線的に案内するための任意の適切な材料から作られた、任意の適切なガイドレールであってもよい。ガイドレール２０３は、ハウジングへの各端部で、適切に支持されていてもよい。代替の実施形態では、ガイドレールは、その長さに沿ったいくつかの位置で支持されていてもよく、ハウジング内で片持ち梁式になっていてもよい。台車は、ハウジング内で、直線型軸受２０４Ａ、２０４Ｂ、および玉ねじ部材２０７Ａによって支持されていてもよい。直線型軸受２０４Ａ、２０４Ｂ、および玉ねじ部材２０７Ａは、例えば、機械的締め具、化学的締め具、粘着剤、溶接物などのような任意の適切な態様で、台車２０５に装着されていてもよい。直線型軸受２０４Ａ、２０４Ｂは、直線型ガイドレールと相互に作用し、台車のＺ方向における移動を可能にしてもよい。玉ねじ部材２０７Ａは、モータ２０６が玉ねじ２０７を回転させているとき、Ｚ方向に沿って台車２０５を移動させるための、玉ねじ２０７と相互に作用してもよい。玉ねじ２０７は、玉ねじ部材を回転自在にする任意の適切な軸受２０７Ｂによって、１つの端部において支持されていてもよい。玉ねじのもう一方の端部は、任意の適切な態様で、Ｚ駆動装置モータ２０６に支持され、結合していてもよい。代替の実施形態では、玉ねじ２０７は、任意の適切な態様で、ハウジング内で支持されていてもよく、回転が生じるようになっていてもよい。Ｚ駆動装置モータは、ステッパモータ、サーボモータ、または任意の他の適切なＡＣモータもしくはＤＣモータなどの（ただし、これらに限定されない）任意の適切なモータでもよい。代替の実施形態では、駆動装置は、磁気、空気圧、油圧、または電気で駆動されうる、任意の適切な直線型（リニア）アクチュエータを含んでもよい。さらに他の代替の実施形態では、直線型アクチュエータは、任意の適切な態様で駆動されてもよい。実現可能なものとして、図９に示すＺ駆動ユニット２２０の構成は例示的なものであり、Ｚ駆動ユニット２２０は任意の適切な構成を有してもよい。
【００４４】
図１０を参照すると、搬送ロボット８００の駆動部８４０などのような、駆動部８０００の一部分の別の例示的実施形態が示されている。この例示的実施形態では、任意の適切な数のＺ駆動ユニットを使用してもよい。１つの例示的実施形態では、例えば、コントローラ１７０などのような、任意の適切なコントローラは、各Ｚ駆動装置の動作に同期してもよい。代替の実施形態では、Ｚ駆動装置の動作は、任意の適切な態様で同期されてもよい。１つの実施形態では、固定子１３１０Ｓは、例えば、直線型軸受２０４Ａ’、２０４Ｂ’で支持されていてもよく、その結果、Ｚ駆動ユニット２０６’、２０６’’のペアに接続する。Ｚ駆動ユニット２０６’、２０６’’は、上述したＺ駆動ユニット２０６に実質的に類似してもよい。代替の実施形態では、Ｚ駆動ユニットは、任意の適切な駆動機構でもよい。
【００４５】
ここで図１１を参照すると、台車２０５の一部分の例示的な概略図が示されている。図１１に示す台車２０５は、図９および図１０に関して上述したように、ハウジング２０１内で（図９参照）Ｚ駆動ユニットによって、支持されていてもよいことに注意されたい。代替の実施形態では、台車はハウジング２０１内で、任意の適切な態様で支持されていてもよい。実現可能なものとして、例えば、搬送機８００などのようなロボット搬送機の駆動部８４０は、取付フランジ２０２を用い、任意の適切な処理装置に結合していてもよい。Ｚ駆動ユニット２２０などのようなＺ駆動ユニットによって生じるパーティクルが基板処理環境に侵入することを防止するために、シール４００は、台車２０５と取付フランジ２０２との間で設けられてもよい。例えば、シール４００の一方の端部は、取付フランジ２０２に装着されていてもよいが、シールのもう一方の端部は、台車２０５に装着されていてもよい。この例では、台車２０５のＺ移動を可能にするために、シール４００はベローズシールとして示されているが、代替の実施形態では、シールは、金属、プラスティック、ゴム、布などの（ただし、これらに限定されない）任意の適切な材料から作られる、任意の適切なシールであってもよい。他の代替の実施形態では、シール４００は省略されてもよく、また、例えば、ハウジング２０１、取付フランジ２０２、または台車２０５の一部分などである障壁を通しての雰囲気を隔離するための、任意の適切な障壁に置き換えられてもよい。
【００４６】
図１１に示すように、台車は、第１の固定子２０８Ｓ、第２の固定子２０９Ｓ、エンコーダ４１０Ａ、４１０Ｂ、４１０Ｃ、および同軸駆動シャフト２１１、２１２を含んでもよい。外駆動シャフト２１１は、エンコーダスケール４３０Ａ、ストップ面４２０Ａ、および第１のモータ回転子２０８Ｒを含んでもよい。内駆動シャフト２１２は、エンコーダスケール４３０Ｂ、ストップ面４２０Ｂ、および第２のモータ回転子２０９Ｒを含んでもよい。図１１に示すように、駆動シャフト２１１、２１２（モータスピンドルアセンブリの一部）は、例示目的で、Ｚ軸に沿う長手方向で示されている。固定子２０８Ｓ、２０９Ｓ、および回転子２０８Ｒ、２０９Ｒは、上述したセルフベアリングモータ／磁気スピンドル軸受２０８、２０９を形成してもよい。例示のみを目的とし、固定子２０８Ｓは、駆動部分２０８Ｄ、および軸受部分２０８Ｂ１、２０８Ｂ２を含むように示されているが、上述したように、他の例示的実施形態では、固定子は、回転力、受動的な浮上、および／または半径方向の位置決め力を提供する、１つの部分またはセクションのみを有してもよいことを理解されたい（この点については後述する）。代替の実施形態では、固定子２０８Ｓは、２つより多いまたは少ない軸受部分を含んでもよい。固定子駆動部分２０８Ｄが励磁されるとき、その結果生じる磁気力が回転子駆動部分２０８ＲＤを回転の中心すなわち軸Ｃ１で回転させ、その結果、外部シャフト２１１が回転するように、固定子駆動部分２０８Ｄは、回転子駆動部分２０８ＲＤと相互作用する。実質的に同じ態様で、内部シャフト２１２は、固定子駆動部分２０９Ｄおよび回転子駆動部分２０９ＲＤにより、軸Ｃ２で回転可能に駆動される。図３に関して上述したように、回転子が１つの環境で機能し、固定子が別の環境で機能しうるように、隔離障壁２１０Ａ、２１０Ｂが各固定子２０８Ｓ、２０９Ｓに覆うように提供されてもよい。隔離障壁２１０Ａ、２１０Ｂは、上述した障壁２１０に実質的に類似することに注意されたい。
【００４７】
外部シャフト２１１の回転の中心Ｃ１は、固定子の軸受部分２０８Ｂ１、２０８Ｂ２、および回転子の軸受部分２０８ＲＢ１、２０８ＲＢ２によって制御されてもよい。例示的実施形態では、軸受部分は、例えば、能動的な半径方向軸受（例えば、ＲｘおよびＲｙの方向）および受動的な揚上（例えば、Ｒｚ）、受動的な半径方向軸受および能動的な揚上、または受動的な半径方向軸受および受動的な揚上を提供するように構成されてもよい。この例示的実施形態では、軸受部分２０８Ｂ１、２０８Ｂ２は両方とも能動的な軸受であってもよいが、代替の実施形態では、軸受部分の一方が受動的な軸受部分であってもよい。実現可能なものとして、能動的な半径方向軸受が受動的な揚上固定子と組み合わされている場合、回転子はピッチおよび役割に関して安定し、第２の受動的な半径方向軸受は省略しうる。他の代替の実施形態では、能動的な半径方向軸受、回転部分、および受動的な揚上固定子は、固定子および回転子の単一配置に統合してもよい。固定子軸受部分２０８Ｂ１は、例えば、空隙Ｇ１を制御するために、回転子軸受部分２０８ＲＢ１と相互作用する一方で、固定子軸受部分２０８Ｂ２は、例えば、空隙Ｇ２を制御するために、回転子軸受部分２０８ＲＢ２と相互作用する。図１１では、間隙Ｇ１およびＧ２が、図に示す駆動部の半分の、例えばＸ方向の間隙のみに対応するように、例示のみを目的とし、シャフトの半分が示されていることに注意されたい。上述したように、固定子と回転子との間の間隙は、回転の中心Ｃ１の位置が変化すると、モータ２０８の外周の周りで変化しうることを理解されたい。
【００４８】
同様に、内部シャフト２１２の回転の中心Ｃ２は、軸受部分２０８Ｂ１、２０８Ｂ２、２０８ＲＢ１、および２０８ＲＢ２に関して上述した態様に実質的に類似する態様で、固定子の軸受部分２０９Ｂ１、２０９Ｂ２、および回転子の軸受部分２０９ＲＢ１、２０９ＲＢ２により制御されてもよい。この例示的実施形態では、軸受部分２０９Ｂ１、２０９Ｂ２は両方とも能動的な軸受であってもよいが、代替の実施形態では、軸受部分の一方が受動的な軸受部分であってもよい。上述したように、能動的な半径方向軸受が受動的な揚上固定子と組み合わされている場合、回転子はピッチおよび役割に関して安定し、第２の受動的な半径方向軸受は省略しうる。他の代替の実施形態では、能動的な半径方向軸受、回転部分、および受動的な揚上固定子は、固定子および回転子の単一配置に統合してもよい。固定子軸受部分２０９Ｂ１は、例えば、空隙Ｇ３を制御するために、回転子軸受部分２０９ＲＢ１と相互作用する一方で、固定子軸受部分２０９Ｂ２は、例えば、空隙Ｇ４を制御するために、回転子軸受部分２０９ＲＢ２と相互作用する。上に注目したとおり、固定子部分と回転子部分との間の間隙Ｇ３およびＧ４は、回転の中心Ｃ２の位置が変化すると、モータ２０９の外周の周りで変化しうることを理解されたい。巻線が、例えば、任意の適切な所定の位置および／または空間的な配向でシャフト２１１、２１２の位置決めをするように励磁されるように、例えば、コントローラ１７０、または任意の他の適切なコントローラなどの搬送装置コントローラは、モータ２０８、２０９の外周の周りの様々なポイントでセンサから間隙の測定信号を受信するように構成されてもよい。
【００４９】
ここで図１１Ａを参照すると、台車２０５の一部分の別の例示的な概略図が示されている。同種の特徴は同種の基準数を有するように、台車２０５は、図１１に関して上述した台車に実質的に類似することに注意されたい。軸受部分は、図１１に関して上述した態様に実質的に類似する態様で、回転子の制御を提供してもよいことに注意されたい。ただし、この例示的実施形態では、例示のみを目的とし、軸受部分２０８Ｂ１および２０９Ｂ２は、能動的な軸受として示されている一方で、軸受部分２０８Ｂ２’および２０９Ｂ１’は、受動的な軸受部分として示されている。この例示的実施形態では、受動的な軸受部分２０８Ｂ２’、２０８Ｂ１’は、任意の適切な態様で、回転子に半径方向の安定性を受動的に提供してもよい。ただし、代替の実施形態では、軸受部分は、任意の適切な能動的または受動的な軸受構成を有してもよいことを理解されたい。例えば、軸受２０９Ｂ１’および２０９Ｂ２が受動的な軸受（シャフト２１２およびシャフト２１１が同心であるように、シャフト２１２がシャフト２１１内で適切に支持されている）である一方で、軸受２０８Ｂ１および２０８Ｂ２’は能動的な軸受であってもよい。その他の例では、軸受２０８Ｂ２’および２０９Ｂ１’は能動的である一方で、軸受２０８Ｂ１および２０９Ｂ２は受動的でもよい。この例では、コントローラ１７０などのような任意の適切なコントローラは、シャフト２１１、２１２が任意の適切な所定の場所に位置するように、能動的な軸受部分２０８Ｂ１、２０９Ｂ２を励磁してもよい。この例では、シャフト２１１、２１２が、例えば、間隙Ｇ１、Ｇ４のサイズを制御することにより空間的に配向されうるように、受動的な軸受２０８Ｂ２’および２０９Ｂ１’は、それぞれの能動的な軸受のための支点として機能してもよい。
【００５０】
ここで図１１Ｂを参照すると、台車２０５の一部分の別の例示的な概略図が示されている。同種の特徴は同種の基準数を有するように、台車は、図１１に関して上述した台車に実質的に類似することに注意されたい。しかし、この例示的実施形態では、磁気スピンドル軸受４５０、４５１は、回転型駆動装置２０８’、２０９’とは別々または個別である。軸受４５０、４５１は、上述した軸受部分２０８Ｂ１、２０８ＲＢ１、２０８Ｂ２、２０８ＲＢ２、２０９Ｂ１、２０９ＲＢ１、２０９Ｂ２、２０９ＲＢ２に実質的に類似してもよく、図１１に関して上述した態様に実質的に類似する態様で、軸受および揚上の制御を提供するように構成されていることに注意されたい。この例示的実施形態では、駆動装置２０８’は、台車２０５に取り付けられた固定子２０８Ｓ’と、シャフト２１１に装着された回転子２０８Ｒ’とを含んでもよい。駆動装置２０９’は、台車に取り付けられた固定子２０９Ｓ’と、シャフト２１２に装着された回転子とを含んでもよい。磁気軸受４５０は、台車に位置する第１の軸受部材４５０Ａと、シャフト２１１に装着された第２の軸受部材４５０Ｂとを含んでもよい。磁気軸受４５１は、台車に位置する第１の軸受部材４５１Ａと、シャフト２１２に装着された第２の軸受部材４５１Ｂとを含んでもよい。２つの磁気軸受４５０、４５１（各シャフト２１１、２１２に１つ）のみが図１１Ｂに示されているが、代替の実施形態では、任意の適切な数の磁気軸受が各シャフト２１１、２１２に関連付けされうることを理解されたい。１つの例示的実施形態では、各軸受４５０、４５１がシャフト２１１、２１２のそれぞれの１つに対し、Ｒｘ、Ｒｙ軸に沿って個々の傾斜制御を提供するように、磁気軸受は垂直にセグメント化されていてもよい（すなわち、セグメントは垂直にオフセットしている）。他の例示的実施形態では、シャフト２１１、２１２が常に同心である一方で、軸受４５０、４５１が、ユニットとしての同軸シャフト２１１、２１２の半径方向の位置および傾斜（例えば、Ｒｘ、Ｒｙ）を安定させるか制御するように、シャフトは、例えば、シャフト２１１、２１２間に設けられる適切な軸受のような任意の適切な態様で、互いに対して制約されてもよい。
【００５１】
ここで図１１Ｃを参照すると、台車２０５の一部分の例示的な概略図が示されている。同種の特徴は同種の基準数を有するように、台車は、図１１に関して上述した台車に実質的に類似することに注意されたい。ただし、この例示的実施形態では、磁気スピンドル軸受／固定子２０８’’、２０９’’は、回転力、浮上、軸力、および／または平面Ｘ−Ｙ（すなわち半径方向）の位置決め力（例えば、固定子および受動的な軸受は、一体駆動部材内で互いに統合されている）を提供するように構成されている、１つの部分またはセクションを有するものとして示されている。磁気スピンドル軸受/固定子は、図１１に関して上述した態様に実質的に類似する態様で、軸受および揚上の制御を提供するように構成されてもよい。１つの例示的実施形態では、磁気スピンドル軸受／固定子２０８’’、２０９’’は、駆動部操作用に異なる駆動力を生成するための介在巻線のセットとして構成されてもよい。代替の実施形態では、巻線は、本明細書で説明する駆動力を生じさせるように整流される、非介在巻線であってもよい。この例示的実施形態では、固定子２０８Ｓ’’、２０９Ｓ’’とそれぞれの回転子２０８Ｒ’’、２０９Ｒ’’との間の相互作用は、図５に関して上述した態様に実質的に類似する態様で、それぞれ磁束場１３３０、１３２０および１３３０’、１３２０’、ならびに対応する受動的な力および引力を生成する。モータ２０８’’は、上述したように、間隙Ｇ５を制御するように構成されてもよい一方で、モータ２０９’’は、上述したように、間隙Ｇ６を制御するように構成されてもよい。上述したように、間隙Ｇ５およびＧ６を変化させることにより、例えば、スピンドルに結合しているロボットアームの正確な位置決めと、ロボットアーム上に搭載される基板の正確な位置決めのために、スピンドル６００は、傾斜しうるか、例えば、Ｘ−Ｙ面に位置決めされうる。１つの例示的実施形態では、各軸受２０８’’、２０９’’がシャフト２１１、２１２のそれぞれの１つに対し、Ｒｘ、Ｒｙ軸に沿って個々の傾斜制御を提供するように、磁気軸受／固定子は垂直にセグメント化されていてもよい（すなわち、セグメントは垂直にオフセットしている）。他の例示的実施形態では、シャフト２１１、２１２が常に同心である一方で、軸受２０８’’、２０９’’が、ユニットとしての同軸シャフト２１１、２１２の半径方向の位置および傾斜（例えば、Ｒｘ、Ｒｙ）を安定させるか制御するように、シャフトは、例えば、シャフト２１１、２１２間に設けられる適切な軸受のような任意の適切な態様で、互いに対して制約されてもよい。
【００５２】
ここで図１１Ｄ〜１１Ｆを参照すると、１つの例示的実施形態による、別の例示的なモータ構成が示されている。例えば、モータ１０００、１０１０、およびそれらのコントローラ１０５０（コントローラ１７０に類似しうる）は、電気角が共通の一連の整流機能を駆動するために使用され、３次元反力（駆動シャフト２１１、２１２の回転軸における推進力、Ｚ方向の推進力、ならびにスピンドル１０７０の傾斜、回転、位置決めのための、Ｘ方向および／またはＹ方向での案内力など）を生成するように構成されてもよい。つまり、電気角オフセットを伴う電気角を調節することによって、少なくとも１次元反力、２次元反力、および３次元反力が、共通の一連の整流方程式を用いるモータで生成されうる。そのような駆動構成の例は、その開示内容の全てを本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する、２００７年６月２７日出願の「ＣＯＭＭＵＴＡＴＩＯＮ ＯＦ ＡＮ ＥＬＥＣＴＲＯＭＡＧＮＥＴＩＣ ＰＲＯＰＵＬＳＩＯＮ ＡＮＤ ＧＵＩＤＡＮＣＥ ＳＹＳＴＥＭ」と題する、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願第１１／７６９，６８８号に説明されている。
【００５３】
この例示的実施形態では、駆動ユニット１０９９の２つのモータ１０００、１０１０は、例えば、少なくとも７自由度を提供している。例えば、シャフト２１１、２１２の間の、例えば適切な軸受を介して、シャフト２１１、２１２が互いに対して同軸で保持されている場合は、２つのモータは７自由度を提供してもよい。別の例では、シャフト２１１、２１２が互いに対して制約されない場合（すなわち、シャフトはすべての軸で互いに関係して移動することができる場合）は、２つのモータが提供する自由度は、例えば、１２自由度でもよい。駆動ユニット１０９９は、特に断りのない限り、図１１に関して上述した駆動ユニットに実質的に類似してもよい。図１１Ｄは、各モータ１０００、１０１０が４次元（すなわち、Ｘ、Ｙ、Ｚ、およびそれぞれのシャフトの回転）で搬送機の操作のための力を提供するように構成されている、駆動ユニットを示している。実現可能なものとして、モータはさらに、固定子巻線の異なるセグメントが生成する力の結果として生じる、Ｒｘ軸、Ｒｙ軸、およびＲｚ軸に沿ったモーメントを生成しうる。例えば、１つの例示的実施形態では、モータの巻線は、上述した態様に実質的に類似する態様で、垂直にセグメント化されていてもよい。シャフト２１１、２１２の推進システムは、例えば、上述したように、シャフトが互いに同心に保持されているとき、例えばローレンツ力を利用した、Ｚ軸における推進（すなわち、外部シャフト２１１の回転Ｒｚ１および内部シャフト２１２の回転Ｒｚ２）、例えばローレンツ力利用した、Ｚ軸に沿った揚上、ならびに例えばローレンツ力およびマクスウェル力を利用した、Ｘ軸およびＹ軸に沿った間隙制御（すなわち、Ｘ−Ｙ面での平面移動、ならびにＸ軸およびＹ軸における回転ＲｘおよびＲｙ）を提供するものとして示されている。シャフトが互いに対して制約されない場合、傾斜（Ｒｘ、Ｒｙ）モーメントは、例えば、各固定子の外周に沿って垂直にオフセットされた巻線セグメントによって生成される、Ｒｚ軸に沿った異なる揚力により、各シャフト２１１、２１２用に別々に生成されてもよい。代替の実施形態では、推進システムは、任意の適切な態様で、Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚ１、Ｒｚ２、Ｚ、Ｘ、Ｙの軸または面に沿って、シャフト２１１、２１２を推進させてもよい。
【００５４】
図１１Ｄに示す例示的実施形態では、モータ１０００、１０１０はそれぞれ、例えば、台車２０５に位置する巻線セット１０００Ａ、１０００Ｂ、および１０１０Ａ、１０１０Ｂを含んでもよい。各巻線セット１０００Ａ、１０００Ｂ、１０１０Ａ、１０１０Ｂは、図１１Ｆの巻線１０００Ａに関して示されているように、個々の巻線１０６５を含んでもよい。代替の実施形態では、巻線セットおよび／または個々の巻線は、例えば、上記で本明細書の一部を構成するものとして援用した米国特許出願公開第２００５／０２６４１１９号に説明されているような、ジグザグ状または台形の巻線構成などのような、任意の適切な構成を有してもよい。巻線セット１０００Ａ、１０００Ｂ、および１０１０Ａ、１０１０Ｂは、増幅器１０５１によって駆動されてもよく、増幅器１０５１はコントローラ１０５０の一部でもよい。代替の実施形態では、増幅器１０５１は、コントローラ１０５０から分離していてもよい。増幅器１０５１は、例えば、巻線セット１０００Ａ、１０００Ｂ、１０１０Ａ、１０１０Ｂの個々の各巻線１０６５を別々にまたはグループで駆動できるマルチチャンネル増幅器などのような、任意の適切な増幅器でもよい。巻線セット１０００Ａおよび１０１０Ａは、同じ配向を有してもよく、巻線セット１０００Ｂおよび１０１０Ｂのそれぞれから、例えば約９０度で配向されていてもよい。代替の実施形態では、巻線セットは、巻線セットによって生じる合力で回転子（およびシャフト）の安定した支持を行うために、約９０度より大きいまたは小さい角度になりうる、任意の適切な機械角関係を有してもよい。上に注目したとおり、巻線セットはさらに、それらの間で適切に対応する電気角シフトを有し、それぞれのシャフト回転子と共働してセルフベアリングモータを形成してもよい。
【００５５】
図１１Ｄに示す例示的実施形態では、駆動ユニット１０９９の各シャフト２１１、２１２は、それぞれマグネット回転子１０００Ｐ、１０１０Ｐを含んでいる。示されている例では、磁気回転子１０００Ｐ、１０１０Ｐは、例示目的のみで、永久磁石の列を有してもよいが、代替の実施形態では、回転子１０００Ｐ、１０１０Ｐは、永久磁石を有せず、例えば、強磁性体材料から形成されていてもよい。各回転子１０００Ｐ、１０１０Ｐは、マグネットの列として配置されていてもよく、それぞれのシャフト２１１、２１２の外周の周りに延びていてもよい。１つの例示的実施形態では、図１１Ｅに示すように、回転子１０００Ｐ、１０１０Ｐのマグネットの列は、巻線セット１０００Ａ、１０００Ｂ、１０１０Ａ、１０１０Ｂに面している交流Ｎ極１１０１およびＳ極１１０２とともに配置されていてもよい。他の例示的実施形態では、回転子１０００Ｐ、１０１０Ｐは、上記で本明細書の一部を構成するものとして援用した、２００７年６月２７日出願の「ＣＯＭＭＵＴＡＴＩＯＮ ＯＦ ＡＮ ＥＬＥＣＴＲＯＭＡＧＮＥＴＩＣ ＰＲＯＰＵＬＳＩＯＮ ＡＮＤ ＧＵＩＤＡＮＣＥ ＳＹＳＴＥＭ」と題する米国特許出願第１１／７６９，６８８号に説明される構成などの（ただし、これに限定されない）任意の適切な構成を有してもよい。代替の実施形態では、巻線セットおよびマグネット定盤は、本明細書で説明するようなスピンドルアセンブリおよびシャフトを駆動するための、任意の適切な構成を有してもよい。
【００５６】
個々のシャフト２１１、２１２および／またはスピンドルアセンブリ１０７０の例えばｘ座標、ｙ座標、ｚ座標、Ｒｘ座標、Ｒｙ座標、Ｒｚ座標の位置を感知するために、例えば、図１２〜１５Ｂに関して下記で説明するセンサシステムなどのような任意の適切なセンサシステムを提供してもよい。代替の実施形態では、回転子と固定子との間の相対運動は、逆起電力を生成してもよい。逆起電力は、例えば、相での電圧の総和を介して、マグネットの列に対する任意の方向で、および／または、例えば、各巻線セットが複数の回路を含むような異なる回路電圧を介して、マグネットの列に垂直な方向で、位置情報を提供しうる。他の代替の実施形態では、その他の適切なセンサシステムを使用してもよい。
【００５７】
１つの例示的実施形態では、上述したように、スピンドルアセンブリ１０７０のＸ方向および／またはＹ方向での平面移動、スピンドルアセンブリ１０７０の傾斜Ｒｘ、Ｒｙ、各シャフト２１１、２１２の回転Ｒｚ１、Ｒｚ２、およびＺ軸に沿ったスピンドルアセンブリ１０７０の動作は、共通の一連の整流方程式を用いて、電気角オフセットを伴う電気角を調節することで制御してもよい。代替の実施形態では、駆動ユニットの部品の動作は、任意の適切な態様で制御してもよい。この例示的実施形態では、２つのモータ１０００、１０１０は、例えば、７自由度を、駆動装置システム１０９９に提供することに注意されたい。実現可能なものとして、図９に関して上述したように、駆動ユニット１０９９はさらに、Ｚ駆動ユニットを含んでもよい。
【００５８】
図１１を再度参照し、さらに図１２を参照すると、外部シャフト２１１および内部シャフト２１２の回転位置は、例えば、エンコーダ４１０Ａ、４１０Ｂ、およびそれぞれのエンコーダスケール４３０Ａ、４３０Ｂなどのような、任意の適切なエンコーダを介して追跡してもよい。代替の実施形態では、回転子と固定子との間の相対運動は、上述したように、位置情報を提供する逆起電力を生じさせてもよい。この例示的実施形態では、エンコーダ４１０Ａ、４１０Ｂは、エミッタ４１２と読取ヘッド４１１とを有する光学式エンコーダとして構成されている。代替の実施形態では、エンコーダは、光学式、反射式、容量式、磁気式、および誘導式エンコーダなどの（ただし、これらに限定されない）任意の適切なエンコーダとして構成されてもよい。エンコーダスケール４３０Ａ、４３０Ｂは、エンコーダがそれぞれのシャフトの回転位置を追跡できるように構成されている、任意の適切なスケールでもよい。１つの例示的実施形態では、図１１に示すように、エンコーダ４１０Ａは、台車２０５に取り付けられていてもよく、スケール４３０Ａと相互に作用するように配置されていてもよい。スケール４３０Ａは、外部シャフト２１１に取り付けられていてもよい。エンコーダ４１０Ｂは、台車２０５に取り付けられていてもよく、スケール４３０Ｂと相互に作用するように配置されていてもよい。スケール４３０Ｂは、内部シャフト２１２に取り付けられていてもよい。代替の実施形態では、エンコーダが駆動シャフトのそれぞれの１つに位置する一方で、スケールは台車に位置していてもよい。他の代替の実施形態では、エンコーダおよびエンコーダスケールは、任意の適切な構成を有してもよい。エンコーダ４１０Ａ、４１０Ｂによる位置信号の出力は、シャフトのそれぞれの１つに結合しているアームリンクの位置に関して、および／またはモータ整流のためのフィードバックを提供するために、例えば、コントローラ１７０によって使用されてもよい。
【００５９】
図１２に最も明瞭に示されているように、１つの例示的実施形態では、例示的なエンコーダエミッタ４１２および読取ヘッド４１１は、台車に挿入されうるエンコーダフレームすなわちモジュール５００に結合していてもよい。エンコーダフレームは、真空環境での用途のために構成されている材料などの、任意の適切な材料で構成されてもよい。エンコーダフレーム５００は、エミッタ４１２および読取ヘッド４１１が矢印ＡおよびＢの方向に移動し、エンコーダスケール４３０Ａに対してエンコーダを調節できるように構成されてもよい。パーティクルが基板処理環境に侵入するのを防止するために、任意の適切なシール５１０Ｅ、５１０Ｃが、エミッタ４１２と読取ヘッド４１１とエンコーダフレーム５００との間に設けられていてもよい。さらに、パーティクルが基板処理環境に侵入するのを防止するために、適切なシール５１０Ａ、５１０Ｂが、エンコーダフレーム５００と台車２０５との間に設けられていてもよい。エンコーダ４１０Ｂは、エンコーダ４１０Ａに実質的に類似してもよいことに注意されたい。代替の実施形態では、エンコーダフレーム５００は、例えば、真空処理環境にガス抜けしうる材料の量を減らすために、エンコーダエミッタおよび読取ヘッドが基板処理環境から分離している環境に保持され、光学ビューポートを介して使用されるように構成されてもよい。他の代替の実施形態では、ホール効果センサ、誘導式センサ、レゾルバなどの（ただし、これらに限定されない）任意の適切なフィードバックデバイスを使用してもよい。
【００６０】
ここで図１２Ａを参照すると、別の例示的実施形態による、別の例示的なエンコーダ構成が示されている。この例示的実施形態では、台車２０５’は、センサインサートすなわちモジュール５５０Ａ、５５０Ｂを受け入れるための、凹部すなわち開口部５３０Ａ、５３０Ｂを有してもよい。凹部５３０Ａ、５３０Ｂは、センサ部品４１１’、４１２’がエンコーダスケール４３０Ａを感知することを可能にする、ビューポート５６０Ａ、５６０Ｂを有してもよい。モジュール５５０Ａ、５５０Ｂは、任意の適切な形状および／または構成を有してもよい。例えば、モジュール５５０Ａ、５５０Ｂは、モジュール５５０Ａ、５５０Ｂをそれぞれの凹部５３０Ａ、５３０Ｂに挿入すると、センサ４１１’、４１２’が互いに揃い、エンコーダスケールに揃うように構成されてもよい。代替の実施形態では、モジュールは、センサがそれぞれのエンコーダスケールに揃うように、凹部内で調節可能でもよい。実現可能なものとして、モジュール５５０Ａ、５５０Ｂは、別々のモジュールとして図１２Ａに示されているが、代替の実施形態では、モジュール５５０Ａ、５５０Ｂは、一体構造（例えば、１つの部品である）を有してもよい。この例示的実施形態では、モジュール５５０Ａは、モジュール５５０Ａが台車２０５’に挿入されているときエンコーダ読取ヘッド４１１’がビューポート５６０Ａに揃うように、モジュール５５０Ａに位置するエンコーダ読取ヘッド４１１’を含んでもよい。この例示的実施形態では、読取ヘッド４１１’は、基板処理領域へ、または基板処理領域から、雰囲気が漏出したり、汚染物が通過するのを防止するために、モジュール５５０Ａと台車２０５’との間でシール５７０Ａを形成している。代替の実施形態では、シールは、任意の適切な態様で、読取ヘッドと台車との間で形成されてもよい。他の代替の実施形態では、読取ヘッド４１１’から分離している「窓」または光学的に透明な材料で、ビューポート５６０Ａを覆い、封止してもよい。モジュール５５０Ｂは、モジュール５５０Ｂが台車２０５’に挿入されているときエンコーダエミッタ４１２’がビューポート５６０Ｂに揃うように、モジュール５５０Ｂに位置するエンコーダエミッタ４１２’を含んでもよい。この例示的実施形態では、エミッタ４１２’は、基板処理領域へ、または基板処理領域から雰囲気が漏出するのを防止するために、モジュール５５０Ａと台車２０５’との間でシール５７０Ｂを形成している。代替の実施形態では、シールは、任意の適切な態様で、読取ヘッドと台車との間で形成されてもよい。他の代替の実施形態では、エミッタ４１２’から分離している「窓」または光学的に透明な材料で、ビューポート５６０Ｂを覆い、封止してもよい。実現可能なものとして、モジュール５５０Ａ、５５０Ｂは、シャフトの配向、平面位置、および回転位置に関してフィードバックを提供するための、コントローラ１７０などのようなコントローラに適切に接続していてもよい。図面に示す例示的なモジュール５５０Ａ、５５０ｂの構成は例示目的のみとし、モジュール５５０Ａ、５５０Ｂは、任意の適切な構成、および／または誘導式センサや容量式センサなどの（ただし、これらに限定されない）任意の適切なセンサのタイプを有してもよいことに注意されたい。
【００６１】
エンコーダ４１０Ａ、４１０Ｂ、５５０Ａ、５５０Ｂはさらに、例えば、モータ２０８、２０９の固定子と回転子との間の１つまたは複数の間隙Ｇ１〜Ｇ４を測定するように構成されてもよい。例えば、スケール４３０Ａは、エンコーダが空隙を測定できるように構成されてもよい。代替の実施形態では、エンコーダは、任意の適切な態様で空隙を測定するように構成されてもよい。他の代替の実施形態では、追加のエンコーダやその他のフィードバックデバイスは、１つまたは複数の間隙Ｇ１〜Ｇ４を測定するために、例えば、シャフト２１１、２１２に近接して位置していてもよい。
【００６２】
ここで図１３を参照すると、例えば、駆動シャフト２１１に関しての、例えば、回転位置、軸の位置、Ｘ−Ｙ平面位置および／または間隙を検出するための、別の例示的なセンサ構成１１００が示されている。この例示的実施形態では、センサ構成１１００は、例えば真空環境を大気環境から隔離する、例えば障壁２１０において、光学ビューポートやフィードスルーを必要としない、非侵襲性センサとして構成されている。
【００６３】
図１３のセンサ構成１１００は、例えば強磁性体ターゲット１１１０（例えば、回転子または駆動シャフトに固着されうる）からトランスデューサすなわち読取ヘッドフレームへの間隔を測定するための磁気回路原理を使用してもよい。強磁性体ターゲットは、任意の適切な輪郭（例えば、回転型駆動装置のための湾曲した輪郭、または直線型駆動装置のための平坦な輪郭）を有してもよく、下記で詳述するように、ターゲットに組み込まれる任意の適切な側面外形を有してもよい。この例示的実施形態では、トランスデューサすなわち読取ヘッド１１２０は、例えば、強磁性体要素１１２２、永久磁石１１２３、磁気センサ１１２４Ａ〜１１２４Ｄ、および実装基板１１２５を含んでいる。永久磁石１１２３は、例えば、図１３に示す筒状のような、任意の適切な形状を有してもよい。永久磁石１１２３の磁極は、磁極が実装基板に対して平行になるように配向されていてもよいが、代替の実施形態では、磁極は、任意の適切な態様で配向されていてもよい。磁気センサ１１２４Ａ〜１１２４Ｄは、ホール効果センサ、リードスイッチ、磁気抵抗効果を示す物質などの（ただし、これらに限定されない）任意の適切な磁気センサでもよい。
【００６４】
強磁性体要素１１２２は、例えば、図１３に示すカップ状などのような、任意の適切な形状を有してもよい。強磁性体要素１１２２は、カップ状の形状が永久磁石１１２３と同心であるように、永久磁石１１２３に対して位置決めしてもよい。代替の実施形態では、強磁性体要素１１２２は、永久磁石１１２３と任意の適切な位置関係を有してもよい。永久磁石１１２３は、例えば、磁力、機械的締め具、および／または粘着剤を介してなどの、任意の適切な態様で、強磁性体要素１１２２の中心に結合していてもよい。永久磁石１１２３および強磁性体要素の構成は、磁束が特定の経路に沿って均一な密度で形成されたとき、磁気回路が生成されるようなものであってもよい。図１３に示す例示的実施形態では、磁束密度は、円１１２７に沿って均一であってもよい。
【００６５】
この例では、４つの磁気センサ１１２４Ａ〜１１２４Ｄは、それぞれの出力が実質的に同じになるように、円１１２７によって示される均一な磁束経路に沿って配置されている。代替の実施形態では、任意の適切な数の磁気センサが、均一な磁束経路に沿って配置されてもよいことを理解されたい。磁気センサの出力は、センサの出力信号を処理して出力信号１１２８の質を最適化するために、任意の適切な調整回路１１２６へ送られてもよい。実現可能なものとして、読取ヘッド１１２０内の磁気センサの数を増やすことによって、読取ヘッド１１２０のノイズ耐性が増加しうる。代替の実施形態では、磁気センサは、磁束密度線に対して交互の配向を伴うペアとして配置してもよい。センサのペアはそれぞれ、読取ヘッドの位置から任意の適切な信号読み取りデバイスへの信号ルーティングにおけるノイズ耐性を向上させうる、異なる出力を提供することができる。他の代替の実施形態では、磁気センサは、任意の適切な態様で配置してもよい。
【００６６】
操作において、強磁性体ターゲット１１１０を読取ヘッド１１２０の前に配置すると、磁気センサ１１２４Ａ〜１１２４Ｄが感知する磁束密度ベクトルを変えてしまうことがあり、よって磁気センサ１１２４Ａ〜１１２４Ｄの出力信号１１２８を変更してしまうことがある。実現可能なものとして、強磁性体ターゲット１１１０と読取ヘッド１１２０との間の間隔すなわち間隙１１３０は、出力信号１１２８の値に影響する。さらに実現可能なものとして、永久磁石１１２３および強磁性体要素１１２２の形状は、読取ヘッド１１２０の操作の範囲（例えば、間隔１１３０）を最大限に伸ばすように最適化されてもよい。
【００６７】
図１３の例示的実施形態のセンサ構成は、図１４に示すように、非侵襲性な態様で、障壁２１０を介して、例えば、回転子１２００Ｒと固定子１２００Ｓとの間の間隙を感知できてもよい。図１４は、図１３に関して上述したセンサ構成の一部分の概略図を示している。この例示的実施形態では、強磁性体ターゲットは、回転子バッキング１２１０でもよいが、代替の実施形態では、ターゲットは、任意の適切な強磁性体ターゲットでもよい。読取ヘッド１１２０は、磁束線が障壁２１０を介して読取ヘッド１１２０から回転子バッキング１２１０を通過し、センサ１１２４へ戻るように、回転子バッキング１２１０と相互に作用してもよい。センサの信号は、例えば、コントローラ１７０などのような、信号および間隙１１３０サイズの測定を読み取るための、任意の適切な電子機器に送られてもよい。
【００６８】
ここで図１４Ａおよび図１４Ｂを参照すると、１つの例示的実施形態による別の例示的なセンサフィードバックシステムが示されている。図１４Ａに示すように、センサシステムは、強磁性体ターゲット１３４０および３つのセンサ１３５０〜１３７０を含んでいる。代替の実施形態では、フィードバックシステムは、センサを、３つより多くまたは少なく含んでもよい。この例示的実施形態では、強磁性体ターゲットは、回転子バッキングでもよいが、代替の実施形態では、ターゲットは、任意の適切な強磁性体ターゲットでもよい。図１４Ｂに最も明瞭に示されているように、この例の強磁性体ターゲット１３４０は、例えば、図４Ａおよび図４Ｂに関して上述したモータで、例示のみを目的とし、使用されうる回転子１３００Ｒとして構成されている。回転子バッキング１３４０は、回転子バッキング１３４０の表面１３９０に組み込まれている側面外形をいくつか有してもよい。この例では、絶対トラック側面外形１３３０および増分トラック側面外形１３１０は、バッキング１３４０内に組み込まれているか、別の方法で形成されている。絶対トラック側面外形１３３０および増分トラック側面外形１３１０は、回転子１３００Ｒの位置を適切に追跡するために、任意の適切な側面外形（例えば、ランド、溝、凹部など）を含んでもよい。代替の実施形態では、回転子１３００Ｒは、任意の適切な構成の側面外形を有してもよい。代替の実施形態では、側面外形は、回転子１３００Ｒから分離して設けられ、駆動部内の任意の適切な場所に位置していてもよい。さらに、強磁性体ターゲットは、回転子バッキングとして説明されていることに注意されたい一方で、強磁性体ターゲットは、回転子から分離していてもよいことを理解されたい。例えば、強磁性体ターゲットは、例えば、本明細書で説明する例示的実施形態の駆動シャフト上の任意の適切な位置に装着されていてもよい。
【００６９】
センサ１３５０〜１３７０は、互いに実質的に類似してもよく、上述した読取ヘッド１１２０に実質的に類似してもよい。代替の実施形態では、センサ１３５０〜１３７０は、任意の適切なセンサでもよい。この例示的実施形態では、センサ１３５０〜１３７０は、各センサが異なるセンサ読み取りを提供するように、回転子１３００Ｒに対して位置決めしてもよい。例えば、センサ１３５０は、絶対位置センサを形成するために、絶対トラック側面外形１３３０に揃えてもよい。センサ１３６０は、回転子バッキング１３４０の側面外形を伴わない表面１３２０とインターフェース接続して間隙センサを形成するために、揃えてもよい。センサ１３７０は、増分位置センサを形成するために、増分トラック側面外形１３１０に揃えてもよい。代替の実施形態では、センサは、任意の適切な位置決め情報を提供するために、それぞれの磁気ターゲットとともに構成されてもよい。例示的実施形態の駆動部とともに使用するための、その他の適切なフィードバックシステムは、その開示内容の全てを本明細書の一部を構成するものとしてここに援用する、２００８年６月２７日出願の「ＰＯＳＩＴＩＯＮ ＦＥＥＤＢＡＣＫ ＦＯＲ ＳＥＬＦ ＢＥＡＲＩＮＧ ＭＯＴＯＲ」と題する、米国特許出願第１２／１６３，９８４号（代理人整理番号３９０Ｐ０１２９１１−ＵＳ（ＰＡＲ））に説明されている。
【００７０】
実現可能なものとして、台車２０５はさらに、例えば、図１１に示すセンサ４１０Ｃなどのような、Ｚ方向に沿った台車２０５の位置を感知するための任意の適切なセンサを含んでもよい。センサ４１０Ｃは、センサ４１０Ａ、４１０Ｂに実質的に類似してもよい。代替の実施形態では、センサ４１０Ｃは、本明細書で説明するセンサなどの（ただし、これに限定されない）任意の適切な構成を有する任意の適切なセンサでもよい。
【００７１】
図１１を再度参照すると、実現可能なものとして、搬送装置（例えば、搬送機８００）の電源が遮断されていたり、その他の理由で電源が落ちている場合などで、モータ２０８、２０９の巻線が励磁されていないとき、モータ／磁気スピンドル軸受２０８、２０９は、シャフト２１１、２１２を支持しなくてもよい。台車２０５および／またはシャフト２１１、２１２は、巻線が励磁されていないとき、シャフト２１１、２１２が任意の適切な態様で支持されるように構成されてもよい。１つの例示的実施形態では、図１１に示すように、台車２０５は、支持表面４２１Ａを含んでもよく、外部シャフト２１１は、任意の適切な態様でシャフトに結合している支持部材４２ＩＢを含んでもよい。代替の実施形態では、支持部材４２１Ｂは、シャフト２１１との一体構造でもよい。巻線２０８Ｂ１、２０８Ｂ２が非励磁されるとき、支持部材４１２Ｂが支持表面４２１Ａで静止するように、外部シャフト２１１は下がってもよい。実現可能なものとして、支持表面４２１Ａおよび支持部材４２１Ｂの形状および／または構成は、巻線２０８Ｂ１、２０８Ｂ２が励磁されていないときにシャフト２１１を安定して支持するための、任意の適切な形状および／または構成でもよい。
【００７２】
シャフト２１１はさらに、支持表面４２０Ａを有してもよく、内部シャフト２１２は支持部材４２０Ｂを有してもよい。この例では、内部シャフト２１２の支持部材４２０Ｂは、シャフト２１２との一体構造として示されているが、代替の実施形態では、支持部材４２０Ｂは、任意の適切な態様でシャフト２１２に結合している別個の部材でもよい。巻線２０９Ｂ１、２０９Ｂ２が非励磁されるとき、内部シャフトの支持部材４２０Ｂが外部シャフト２１１の支持表面４２０Ａと相互作用して内部シャフト２１１を支持するように、内部シャフトは下がってもよい。支持表面４２０Ａおよび支持部材４２０Ｂの形状および／または構成は、巻線２０９Ｂ１、２０９Ｂ２が励磁されていないときにシャフト２１２を安定して支持するための、任意の適切な形状および／または構成でもよい。
【００７３】
図１１に示す支持表面および支持部材は例示のみを目的とし、シャフト２１１、２１２は、搬送機の電源遮断時には、任意の適切な態様で支持されうることに注意されたい。例えば、代替の実施形態では、シャフトは、玉軸受、ころ軸受、および／または適切なブッシングなどの（ただし、これらに限定されない）任意の適切な支持体で支持されていてもよい。他の代替の実施形態では、永久磁石は、台車内で外部シャフト２１１および内部シャフト２１２と近接して位置していてもよい。台車の永久磁石は、搬送機の電源遮断時にシャフト２１１、２１２が支持されるように、シャフト２１１、２１２に位置するそれぞれの永久磁石と相互に作用してもよい。シャフト２１１、２１２を支持するために永久磁石が使用される場合、シャフトの回転の中心が本明細書で説明するように位置決めできるように、巻線２０８Ｂ１、２０８Ｂ２、２０９Ｂ１、２０９Ｂ２は、永久磁石による磁気力を克服するための十分な動力を有しうることに注意されたい。
【００７４】
ここで図１５〜１７を参照すると、例示的実施形態の例示的な操作について説明される。上述したようにシャフト２１１、２１２は、任意の適切な態様で、搬送装置のアームリンクに結合していてもよい。
【００７５】
図１５に最も明瞭に示されているように、コントローラ（例えば、コントローラ１７０）は、回転子２０８Ｒ、２０９ＲがＺ軸に沿って角度αで傾斜するように、固定子２０８Ｓおよび２０９Ｓのモータ巻線を励磁して半径方向力および／または接線力を生じさせるように構成されてもよい。これにより、図１５に示すように、シャフト２１１、２１２の長手方向の中心線Ｃ１、Ｃ２が、例えば、台車２０５および／または固定子２０８Ｓ、２０９Ｓの中心線Ｚ１に対して傾斜する（すなわち、スピンドル６００がＸ軸および／またはＹ軸で回転する）。図１５に示すように、例示のみを目的とし、空隙Ｇ１〜Ｇ４は台車２０５の底部２０５Ｂに向かって広くなっているが、空隙は、Ｘ−Ｙ面に対する傾斜の方向に応じて、広くなったり狭くなったりすることを理解されたい。コントローラは、アームの伸長時または退避時に空隙Ｇ１〜Ｇ４および傾斜角度αが維持されるように、固定子２０８Ｓ、２０９Ｓの巻線を奨励するように構成されてもよい。代替の実施形態では、巻線は、アームが伸長または退避した後にスピンドル６００を傾斜させるために励磁されてもよい。さらにその他代替の実施形態では、スピンドル６００は、アームの操作時に任意の時点で傾斜してもよい。実現可能なものとして、傾斜は、Ｘ方向の傾斜Ｒｘ、Ｙ方向の傾斜Ｒｙ、またはＸおよびＹの両方向の傾斜などのような、任意の適切な方向でもよい。傾斜の角度は、例えば、固定子２０８Ｓ、２０９Ｓと回転子２０８Ｒ、２０９Ｒとの間の空隙Ｇ１〜Ｇ４の大きさのみにより制限されうる。
【００７６】
図１６に示すように、シャフト２１１、２１２の中心線（すなわち、スピンドル６００）がＺ軸に対して常に平行であるようにスピンドル６００がＸ−Ｙ面で移動するように、巻線はさらに励磁されうる。図１６に示す例では、シャフト２１１、２１２の長手方向の中心線または回転の中心は、間隔Ｄによって、例えば、台車２０５の中心線Ｚ１や、駆動装置システム内の任意の他の適切な位置から離されてもよい。図１６に示す空隙Ｇ１〜Ｇ４は、実質的に等しいものとして示されているが、上に注目したとおり、空隙が測定される固定子／回転子の外周の場所によって、空隙は異なることを理解されたい。Ｘ−Ｙ面でスピンドルが移動する（例えば、Ｘ−Ｙ移動）間隔Ｄは、空隙Ｇ１〜Ｇ４の大きさのみにより制限されうることに注意されたい。
【００７７】
スピンドルアセンブリ６００およびそれに結合しているアーム８００のＸ−Ｙ移動および／または傾斜は、例えば、基板処理チャンバ、ロードロック、アライナ、基板カセット、または基板の処理および／または格納に使用される任意の他の適切な装置において、エンドエフェクタ８３０上の基板Ｓが適切に空間的に位置するように、アーム８００の位置を微調整するために利用してもよい。例えば、図１７を参照すると、搬送機９００および基板ステーション９１０の概略図が示されている。搬送機は、上述したように、スピンドルアセンブリ６００とアーム８００とを含んでいる。基板ステーション９１０は、例えば、基板アライナなどのような、基板の支持、格納および／または処理を行う任意の適切なステーションでもよい。この例では、スピンドル６００’の中心線（例えば、スピンドルと固定子との間の空隙が実質的に均一であるとき）が基板ステーション９１０の基板着座面９１１に対して垂直ではないように、搬送機は例えば取り付けられていてもよい。
アーム８００のエンドエフェクタ８３０に位置する基板Ｓ自体は、基板着座面９１１に平行ではないこともある。搬送機９００のモータの巻線は、上述したように、基板Ｓが基板ステーション９１０に着座したとき、基板が基板着座面９１１に実質的に平行であるように、Ｘ−Ｙ面でスピンドルを角度α’で傾斜させるように励磁されてもよい。実現可能なものとして、スピンドルアセンブリ６００はさらに、エンドエフェクタおよびエンドエフェクタ上に搭載される基板Ｓの基板ステーション９１０に対しての配向および／または位置を微調整するために、Ｘ方向および／またはＹ方向に移動されてもよい。さらに実現可能なものとして、基板のＸ方向および／またはＹ方向の移動は、基板が移動する方向へのスピンドルの傾斜を介して行われてもよく、当該移動は、基板を配置する際にスピンドルの傾斜を相殺するために、例えば、Ｚ方向に基板を移動させうる。エンドエフェクタの配向および／または位置の微調整では、エンドエフェクタを水平にするか、基板着座面や平面に実質的に平行にしてもよく、さらに、ロボットアームの回転、伸長、または退避なしに、例えばＸ−Ｙ面で、エンドエフェクタの位置を調節してもよい。スピンドルアセンブリ６００の中心線の制御を介するエンドエフェクタ位置の微調整はさらに、アーム８００のたるみを相殺するために、または任意の他の適切な目的で用いてもよい。
【００７８】
さらに、図１７に示す基板ステーション９１０は、例えば、アライナモータの駆動シャフトに装着された基板着座面が、本明細書の説明のように傾斜および／または移動できるように、図１５〜１７に関して上述した駆動装置システムに実質的に類似する駆動装置システムを組み込んでもよいことに注意されたい。
【００７９】
本明細書で説明するような例示的実施形態の駆動部は、例えば、Ｘ、Ｙ、Ｚ、Ｒｘ、Ｒｙ、Ｒｚ１、およびＲｚ２を含む７自由度を含んでいる。１つの例示的実施形態では、Ｒｚ１およびＲｚ２はそれぞれ、シャフト２１１および２１２の回転に関連している。Ｘ、Ｙ、Ｒｘ、およびＲｙは、スピンドル６００の位置および／または傾斜（すなわち、回転子２０８Ｒ、２０９Ｒの位置をオフセットする）に関連している。Ｚは、Ｚ方向に沿った台車２０５（およびアーム８００）の動作に関連している。１つの実施形態では、２つのモータ２０８、２０９により提供される６自由度がある一方で、Ｚ駆動ユニット２２０により７番目の自由度が提供されることに注意されたい。図１１Ｄ〜１１Ｆに示す実施形態などのその他の実施形態では、２つのモータにより７自由度が提供されてもよい一方で、Ｚ駆動ユニットにより８自由度が提供される。
【００８０】
上に注目したとおり、例示的な駆動装置の自由度の数は７に限定されていない。代替の実施形態では、例示的実施形態による駆動部は、７より多いまたは少ない自由度を有してもよい。例えば、搬送装置は、搬送機全体が１次元、２次元、または３次元の方向に移動することを可能にする、可動台車に取り付けられていてもよい。その他の例では、駆動装置システムは、駆動シャフトを２つより多くまたは少なく有してもよい。
【００８１】
駆動ユニットのこれらの複数の自由度は、基板の精度の高い平準化および位置決めを可能にしうる一方で、搬送機と基板ステーションとの間の任意のずれ、および／または基板搬送機の片持ち梁効果からの任意のたわみを相殺する。例示的実施形態の駆動部により提供される磁気スピンドル軸受はさらに、潤滑剤不要の回転スピンドルを提供することができ、それにより、パーティクルが基板処理領域へ侵入する可能性を軽減する。例示的実施形態の磁気スピンドル軸受はさらに、例えば、駆動部のスピンドルを潤滑するために使用することがあるグリースやその他の潤滑剤によって生じうるガス抜けを軽減する。
【００８２】
実現可能なものとして、本明細書で説明する例示的実施形態は、例えば、ロボット搬送機、または基板アライナなどの（ただし、これに限定されない）その他の装置のモータを駆動するために、任意の適切な態様で、別々または組み合わせで使用しうる。さらに実現可能なものとして、例示的実施形態は、本明細書では回転モータに関して説明されているが、例示的実施形態は、リニアモータシステムの駆動にも同等に適用可能である。
【００８３】
前述の内容は、本明細書の実施形態を例証するに過ぎないものであることを理解されたい。様々な代替形態および変更形態が、本明細書の実施形態から逸脱することなく、当業者によって考案されうる。したがって、本明細書の実施形態は、添付の特許請求の範囲内にある当該の代替形態、変更形態、および変形形態を全て包含することを意図するものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１２】
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【図１２Ａ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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