▶ ブルックス オートメーション ユーエス、エルエルシーの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-23
(45)【発行日】2024-07-31
(54)【発明の名称】基板処理装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/677 20060101AFI20240724BHJP
H02K 41/025 20060101ALI20240724BHJP
B60L 13/03 20060101ALI20240724BHJP
B65G 54/02 20060101ALI20240724BHJP
【ＦＩ】
H01L21/68 A
H02K41/025 A
B60L13/03 M
B65G54/02
【請求項の数】
24
(21)【出願番号】P 2022549903
(86)(22)【出願日】2021-02-22
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-05-31
(86)【国際出願番号】 US2021018998
(87)【国際公開番号】W WO2021168397
(87)【国際公開日】2021-08-26
【審査請求日】2024-02-19
(31)【優先権主張番号】17/180,298
(32)【優先日】2021-02-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/979,195
(32)【優先日】2020-02-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】522041444
【氏名又は名称】ブルックス オートメーション ユーエス、エルエルシー
(74)【代理人】
【識別番号】110001896
【氏名又は名称】弁理士法人朝日奈特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】モウラ、ジャイロ ティー
(72)【発明者】
【氏名】ボテフ、ロウメン
【審査官】渡井 高広
(56)【参考文献】
【文献】特開２０００－２７８９３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－３７９９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１４－５３１１８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００５－５０８０８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１３／０２５８３０７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１９／２３８４１６（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／６７７
Ｈ０２Ｋ ４１／０２５
Ｂ６０Ｌ １３／０３
Ｂ６５Ｇ ５４／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
線形電気機械であって、水平基準面を有するフレームと、
前記水平基準面に対して所定の高さで駆動面を形成するように、前記フレームに接続される電磁石アレイであって、前記電磁石アレイの一連の電磁石が前記駆動面内において少なくとも１つの駆動ラインを画定するように、前記電磁石アレイが配置され、前記電磁石のそれぞれが各電磁石に通電する交流電源に連結される、電磁石アレイと、
常磁性、反磁性、または非磁性の導電性材料からなる少なくとも１つの反応プラテンであって、交流による前記電磁石の励磁が、前記駆動面に対して制御された姿勢で、前記少なくとも１つの駆動ラインに沿って、前記反応プラテンを制御可能に浮揚および推進する前記反応プラテンに対する浮上力および推進力を生成するように、前記電磁石アレイの前記電磁石と連携するように配置される、少なくとも１つの反応プラテンと、
前記電磁石アレイおよび前記交流電源に動作可能に連結されるコントローラであって、前記コントローラは、各反応プラテンが、前記電磁石の共通のセットによる姿勢制御およびヨー制御のうちの少なくとも１つを含む最大６の自由度で、浮上および推進されるように、前記電磁石を多相交流により順次励磁するように構成され、前記電磁石のそれぞれが、少なくとも前記反応プラテンが浮上された状態で、反応プラテンの姿勢および反応プラテンのヨーのうちの少なくとも１つを含む最大６の自由度で、前記反応プラテンを制御するように、位相ごとに単一の共通周波数を有する共通の多相交流による励磁から、前記反応プラテンに対する前記浮上力および前記推進力の両方を生成する、コントローラと
を備える、線形電気機械。
【請求項2】
前記コントローラは、前記反応プラテンが、前記フレームに対する第１の所定の位置から前記フレームに対する第２の異なる所定の位置に、前記少なくとも１つの駆動ラインに沿って、前記電磁石アレイに対して移動するように、浮上および推進された状態で、少なくとも前記反応プラテンの姿勢を含む、前記電磁石アレイによって生成される、前記最大６の自由度を制御する、請求項１記載の線形電気機械。
【請求項3】
前記コントローラは、前記反応プラテンが、前記少なくとも１つの駆動ラインに沿う、前記フレームに対する所定の位置において、前記電磁石アレイに対して浮上および静止した状態で、少なくとも前記反応プラテンの姿勢および前記反応プラテンのヨーを含む、前記電磁石アレイによって生成される、前記最大６の自由度を制御する、請求項１記載の線形電気機械。
【請求項4】
前記コントローラは、前記反応プラテンに制御されたヨーモーメントを付与し、前記フレームに対する第１の所定の配向から前記フレームに対する第２の異なる所定の配向に、前記駆動面に略垂直に、ヨー軸周りで、前記反応プラテンをヨーイングさせるように、前記反応プラテンにわたる、前記電磁石アレイによって生成される前記推進力を制御する、請求項１記載の線形電気機械。
【請求項5】
前記コントローラは、前記フレームの所定のウェハ保持位置に対する前記反応プラテン上のウェハペイロードの位置決めおよびセンタリングのうちの少なくとも１つをもたらすように、前記反応プラテンのヨー制御をもたらす偶力を前記反応プラテンに付与するように、前記電磁石アレイによって生成される前記推進力を制御する、請求項１記載の線形電気機械。
【請求項6】
前記コントローラは、反応プラテンのピッチおよび反応プラテンのロールのうちの少なくとも１つにおいて、所定の反応プラテンの姿勢を制御する、前記駆動面に対する前記反応プラテンの制御された傾斜をもたらす差動浮上力を前記反応プラテンにわたって付与するように、前記電磁石アレイによって生成される前記浮上力を制御する、請求項１記載の線形電気機械。
【請求項7】
前記コントローラは、前記駆動面に沿う前記反応プラテンの加速度から生じるペイロード慣性力に対抗する方向において、反応プラテン着座面によって支持されるペイロード上の反応プラテンペイロード着座面からバイアス反力を付与する、前記駆動面に対する前記反応プラテンの所定のバイアス姿勢をもたらすように、前記電磁石アレイによって生成される前記浮上力を制御する、請求項１記載の線形電気機械。
【請求項8】
前記フレーム上に分散される位置フィードバックセンサをさらに備え、前記位置フィードバックセンサは、前記駆動面に沿う前記反応プラテンの位置を感知するように構成され、前記コントローラが前記反応プラテンの感知された位置を登録するように、前記コントローラに通信可能に連結され、
前記コントローラは、前記感知された位置に対応する前記電磁石アレイの前記電磁石を順次励磁するように構成される、請求項７記載の線形電気機械。
【請求項9】
前記コントローラは、少なくとも前記感知された位置の変化から、前記駆動面に沿う前記反応プラテンの加速度を判定し、判定された前記加速度に応じて、前記反応プラテンの前記加速度から生じる前記ペイロード慣性力に対抗する前記所定のバイアス姿勢をもたらすように、前記反応プラテンのバイアス姿勢を制御するように構成される、請求項８記載の線形電気機械。
【請求項10】
前記コントローラは、前記反応プラテンの姿勢を設定して、前記反応プラテンに着座したペイロードを前記反応プラテンに対して前記ペイロードと前記反応プラテンとの間の着座部に沿って変位させやすい慣性力に抗して、前記反応プラテンを付勢するように、前記電磁石アレイの前記電磁石の励磁を制御する、請求項１記載の線形電気機械。
【請求項11】
電磁コンベヤ基板搬送装置であって、密閉雰囲気を内部に保持するように構成されるチャンバであって、水平基準面、および少なくとも１つの基板通過用の開口部であって、前記開口部を通じて前記チャンバの内外に基板を移送するための、少なくとも１つの基板通過用の開口部を有する、チャンバと、
前記水平基準面に対して所定の高さで駆動面を形成するように、前記チャンバに接続される電磁石アレイであって、前記電磁石アレイの一連の電磁石が前記駆動面内に少なくとも１つの駆動ラインを画定するように、前記電磁石アレイが配置され、前記一連の電磁石における電磁石が、少なくとも１つの多相アクチュエータユニットにグループ化され、前記少なくとも１つの多相アクチュエータユニットのそれぞれが、多相交流電源に連結される、電磁石アレイと、
常磁性、反磁性、または非磁性の導電性材料からなる少なくとも１つの反応プラテンであって、交流による前記電磁石の励磁が、前記駆動面に対して制御された姿勢で、前記少なくとも１つの駆動ラインに沿って、前記反応プラテンを制御可能に浮上および推進する、前記反応プラテンに対する浮上力および推進力を生成するように、前記少なくとも１つの反応プラテンが、前記少なくとも１つの多相アクチュエータユニットの前記電磁石と連携するように配置される、少なくとも１つの反応プラテンと、
前記電磁石アレイおよび交流電源に動作可能に連結され、反応プラテンが浮上および推進されるように、前記電磁石を多相交流により順次励磁するように構成されるコントローラと
を備え、
前記多相交流の各交流位相は、前記少なくとも１つの多相アクチュエータユニットの電磁石グループの各それぞれの電磁石の交流位相が、第１の交流位相から第２の異なる交流位相に変化するように、それぞれの電磁石間に動的に割振られることで、事実上、前記電磁石グループが、実質的に移動し、前記電磁石グループによって形成される前記少なくとも１つの多相アクチュエータユニットが、前記駆動ラインに沿って、動的位相割振りによって、実質的に移動する、
電磁コンベヤ基板搬送装置。
【請求項12】
前記反応プラテンは、実質的に移動する前記少なくとも１つの多相アクチュエータユニットによる姿勢制御およびヨー制御のうちの少なくとも１つを含む最大６の自由度で、浮上および推進される、請求項１１記載の電磁コンベヤ基板搬送装置。
【請求項13】
前記コントローラは、前記反応プラテンが、前記チャンバに対する第１の所定の位置から前記チャンバに対する第２の異なる所定の位置に、前記少なくとも１つの駆動ラインに沿って、前記電磁石アレイに対して移動するように、浮上および推進された状態で、少なくとも前記反応プラテンの姿勢を含む、前記電磁石アレイによって生成される、前記最大６の自由度を制御する、請求項１２記載の電磁コンベヤ基板搬送装置。
【請求項14】
前記コントローラは、前記反応プラテンが、前記少なくとも１つの駆動ラインに沿う、前記チャンバに対する所定の位置において、前記電磁石アレイに対して浮上および静止した状態で、少なくとも前記反応プラテンの姿勢および前記反応プラテンのヨーを含む、前記電磁石アレイによって生成される、前記最大６の自由度を制御する、請求項１２記載の電磁コンベヤ基板搬送装置。
【請求項15】
前記動的位相割振りは、実質的に移動する前記少なくとも１つの多相アクチュエータユニットが、実質的に移動する前記少なくとも１つの多相アクチュエータユニットによる推進力での、前記駆動ラインに沿う反応プラテンの移動と略一致するように、前記駆動ラインに沿って、実質的に移動するように制御される、請求項１１記載の電磁コンベヤ基板搬送装置。
【請求項16】
前記コントローラは、前記反応プラテンに制御されたヨーモーメントを付与し、前記チャンバに対する第１の所定の配向から前記チャンバに対する第２の異なる所定の配向に、前記駆動面に略垂直に、ヨー軸周りで、前記反応プラテンをヨーイングさせるように、前記反応プラテンにわたる、前記電磁石アレイによって生成される前記推進力を制御する、請求項１１記載の電磁コンベヤ基板搬送装置。
【請求項17】
前記コントローラは、前記チャンバの所定のウェハ保持位置に対する前記反応プラテン上のウェハペイロードの位置決めおよびセンタリングのうちの少なくとも１つをもたらすように、前記反応プラテンのヨー制御をもたらす偶力を前記反応プラテンに付与するように、前記電磁石アレイによって生成される前記推進力を制御する、請求項１１記載の電磁コンベヤ基板搬送装置。
【請求項18】
前記コントローラは、反応プラテンのピッチおよび反応プラテンのロールのうちの少なくとも１つにおいて、所定の反応プラテンの姿勢を制御する、前記駆動面に対する前記反応プラテンの制御された傾斜をもたらす差動浮上力を、前記反応プラテンにわたって付与するように、前記電磁石アレイによって生成される前記浮上力を制御する、請求項１１記載の電磁コンベヤ基板搬送装置。
【請求項19】
前記コントローラは、前記駆動面に沿う前記反応プラテンの加速度から生じるペイロード慣性力に対抗する方向において、反応プラテン着座面によって支持されるペイロード上の反応プラテンペイロード着座面からバイアス反力を付与する、前記駆動面に対する前記反応プラテンの所定のバイアス姿勢をもたらすように、前記電磁石アレイによって生成される前記浮上力を制御する、請求項１１記載の電磁コンベヤ基板搬送装置。
【請求項20】
前記チャンバ上に分散される位置フィードバックセンサをさらに備え、前記位置フィードバックセンサは、前記駆動面に沿う前記反応プラテンの位置を感知するように構成され、前記コントローラが前記反応プラテンの感知された位置を登録するように、前記コントローラに通信可能に連結され、
前記コントローラが、前記感知された位置に対応する前記電磁石アレイの前記電磁石を順次励磁するように構成される、請求項１９記載の電磁コンベヤ基板搬送装置。
【請求項21】
前記コントローラは、少なくとも前記感知された位置の変化から、前記駆動面に沿う前記反応プラテンの加速度を判定し、判定された前記加速度に応じて、前記反応プラテンの前記加速度から生じるペイロード慣性力に対抗する前記所定のバイアス姿勢をもたらすように、前記反応プラテンのバイアス姿勢を制御するように構成される、請求項２０記載の電磁コンベヤ基板搬送装置。
【請求項22】
前記コントローラは、前記反応プラテンの姿勢を設定して、前記反応プラテンに着座したペイロードを前記反応プラテンに対して、前記ペイロードと前記反応プラテンとの間の着座部に沿って変位させやすい慣性力に抗して、前記反応プラテンを付勢するように、前記電磁石アレイの前記電磁石の励磁を制御する、請求項１１記載の電磁コンベヤ基板搬送装置。
【請求項23】
前記動的位相割振りは、前記多相交流により通電されるそれぞれの電磁石が、前記反応プラテンに対して、実質的に移動する前記少なくとも１つの多相アクチュエータユニットのそれぞれの電磁石にわたる、実質的に定常状態の多相分布を付与するように制御される、請求項１１記載の電磁コンベヤ基板搬送装置。
【請求項24】
線形電気機械のための方法であって、前記方法は、
前記線形電気機械にフレームを設けるステップであって、前記フレームが、水平基準面を有する、前記線形電気機械にフレームを設けるステップと、
前記フレームに接続される電磁石アレイによって駆動面を形成するステップであって、前記駆動面が前記水平基準面に対して所定の高さで位置付けられ、前記電磁石アレイの一連の電磁石が前記駆動面内において少なくとも１つの駆動ラインを画定するように、前記電磁石アレイが配置され、前記電磁石のそれぞれが、各電磁石に通電する交流電源に連結される、前記フレームに接続される電磁石アレイによって駆動面を形成するステップと、
前記電磁石アレイの前記電磁石と連携するように配置される、常磁性、反磁性、または非磁性の導電性材料からなる少なくとも１つの反応プラテンを設けるステップと、
前記駆動面に対して制御された姿勢で、前記少なくとも１つの駆動ラインに沿って、前記反応プラテンを制御可能に浮上および推進する、前記反応プラテンに対する浮上力および推進力を生成するように、前記電磁石を交流により励磁するステップと
を含み、
前記電磁石は、前記電磁石アレイおよび前記交流電源に動作可能に連結されるコントローラによって、各反応プラテンが、前記電磁石の共通のセットによる姿勢制御およびヨー制御のうちの少なくとも１つを含む最大６の自由度で、浮上および推進されるように、多相交流により順次励磁され、前記電磁石のそれぞれは、少なくとも前記反応プラテンが浮上された状態で、反応プラテンの姿勢および反応プラテンのヨーのうちの少なくとも１つを含む最大６の自由度で、前記反応プラテンを制御するように、位相ごとに単一の共通周波数を有する共通の多相交流による励磁から、前記反応プラテンに対する浮上力および推進力の両方を生成する、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
［関連出願への相互参照］
本出願は、２０２０年２月２０日に出願された米国仮特許出願番号６２／９７９，１９５の非仮出願であり、その利益を主張し、その開示全体が、引用によって本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０２０年２月２０日に出願された米国仮特許出願番号６２／９７９，１９５の非仮出願であり、その利益を主張し、その開示全体が、引用によって本明細書に組み込まれる。
【0002】
例示的な実施形態は、概して、基板処理装置に関し、より具体的には、基板処理装置の基板搬送装置に関する。
【背景技術】
【0003】
［関連する開発の簡単な説明］
半導体自動化は、概して、半導体チップ製造において所定レベルの品質および再現性を最終的に達成するためのプロセスの実施をサポートするために必要とされる一連の構築ブロックを含む。半導体自動化のコンポーネントの１つは、（たとえば、連続的なプロセスツールのアーキテクチャの場合に）ウェハまたは基板を、ロードロックとプロセスモジュールとの間および／またはプロセスモジュール間で搬送する（基板とも呼ばれる）ウェハハンドラである。
半導体自動化は、概して、半導体チップ製造において所定レベルの品質および再現性を最終的に達成するためのプロセスの実施をサポートするために必要とされる一連の構築ブロックを含む。半導体自動化のコンポーネントの１つは、（たとえば、連続的なプロセスツールのアーキテクチャの場合に）ウェハまたは基板を、ロードロックとプロセスモジュールとの間および／またはプロセスモジュール間で搬送する（基板とも呼ばれる）ウェハハンドラである。
【0004】
概して、ウェハハンドラは、回転継手またはプリズム状継手を備えるロボットマニピュレータと、アクチュエータによってロボットマニピュレータのエンドエフェクタから離れて駆動する、それぞれのリンケージベースの機構とを含み、ここで、エンドエフェクタはウェハと接触するか、または別の方法で、インターフェース接続する。このような従来のマニピュレータの設計は、概して、マニピュレータ構造の異なる部分での、典型的にはマニピュレータの各アームリンク間の機械的インターフェースでの真空環境におけるベアリングの利用を含む。真空環境におけるベアリングの利用には、概して、高温（４００℃を超えるなど）でウェハをハンドリングする中での真空環境におけるベアリングの操作中に、潤滑油のガス放出、粒子の生成、および摩擦の変動が生じる可能性がある。ウェハハンドラはまた、概して、真空クラスタツールに取り付けられ、それらの機械的ストロークは、関連付けられるアームリンク長の設計によって制限される。その結果、真空中で操作する従来のウェハハンドラは、業界で「線形ツール構成」として知られるものなどの「長い」真空クラスタツールには適していない。
【0005】
線形ツール構成の場合、ロードロックと線形ツールのプロセスモジュールとの間でウェハを移送するために、概して、長いアームリンク長および関節式エンドエフェクタを備える「ロングリーチ」のマニピュレータが利用される。これらのロングリーチのマニピュレータは、概して、低い固有周波数、アクチュエータ数の増加、望ましくないアームリンクの撓み、機械的位置ヒステリシス、熱膨張に対する高い感度、高価なベアリング、ウェハ保持ステーションに対してエンドエフェクタを水平にする能力の制限、およびモーションスループットの制限を伴う機械的設計を有している。加えて、線形ツール構成は、エンドユーザが既存の自動化への影響を最小限に抑えて線形ツールの長さを伸長させ得るという意味で、スケーラブルであり得る。線形ツールの別の望ましい特徴は、ツール操作の中断を最小限に抑えて線形ツールを保守する（ウェハハンドラでスケジュールされるメンテナンスを実施するなど）能力である。
【0006】
上述のウェハハンドラの代替として、磁気浮上式ウェハコンベヤが利用される場合があり、ここで、交流電磁石のラインの上方に、導電性浮体または常磁性または非磁性の金属材料を浮動および運搬するための交流電磁浮上式装置が設けられている。交流磁気浮上式装置は、概して、浮体を浮動させるための第１の周波数を有する単相交流電源と、浮体を運搬するための第２の周波数を有する三相交流電源と、２つの交流電源から交流電流を加算するための加算器と、加算された交流を交流電磁石のラインに供給するための供給回路とを含む。浮体は、効率のよい搬送で、所望の位置に停止させ得る。
【0007】
また、図３３～３６は、誘導反発型磁気浮上機構の例を示している。図３３～３６では、番号０１は、交流電磁石を示し、番号０２は、運搬される浮体を示す。浮体０２にはアルミニウムなどの軽量で導電性の高い材料が適している。通常、浮体０２には運搬される物体が載せられる。図３３～３６において、図３５の番号０４で示される単相交流が交流電磁石０１に供給されると、電磁石の上方に交流磁界が生成される。浮体は磁場中に存在するため、浮体を形成するアルミニウム材に渦電流と呼ばれる交流が生成される。
【0008】
渦電流によって生成される磁場は、電磁石によって生成される磁場に反発する。したがって、図３３および３４においてＦ１で示される浮動力が、この反発によって浮体に作用する。図３６において番号０５、０６、および０７で示される三相交流が、図３３および３４の三相電磁石０３に供給されると、図３３および３４においてＦ２で示される移動力が、浮体０２に作用し、浮体０２が運搬される。
【発明の概要】
【0009】
開示される実施形態の前述の態様および他の特徴は、添付の図面に関連して行われた以下の記載において説明される。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1A】開示される実施形態の態様を組み込んだ基板処理装置の概略平面図である。
【図1B】開示される実施形態の態様を組み込んだ基板処理装置の概略平面図である。
【図2】開示される実施形態の態様を組み込んだ基板処理装置の概略平面図である。
【図3】開示される実施形態の態様を組み込んだ基板処理装置の概略平面図である。
【図4】開示される実施形態の態様を組み込んだ基板処理装置の概略平面図である。
【図5】開示される実施形態の態様を組み込んだ基板処理システムの概略平面図である。
【図6】開示される実施形態の態様による本明細書に記載される基板処理装置の例示的な基板ハンドラ動作を示す。
【図7】開示される実施形態の態様を組み込んだ基板処理システムの概略平面図である。
【図8】開示される実施形態の態様を組み込んだ基板処理装置の概略平面図である。
【図8A】開示される実施形態の態様による基板ハンドラの一部の概略斜視図である。
【図9】開示される実施形態の態様を組み込んだ基板処理装置の概略平面図である。
【図10】開示される実施形態の態様を組み込んだ基板処理装置の概略平面図である。
【図11】開示される実施形態の態様を組み込んだ基板処理装置の概略平面図である。
【図12A】開示される実施形態の態様を組み込んだ基板処理装置の概略平面図である。
【図13A】開示される実施形態の態様を組み込んだ基板処理装置の概略平面図である。
【図14】開示される実施形態の態様を組み込んだ基板処理装置の概略平面図である。
【図14B】開示される実施形態の態様による基板搬送カートの概略立面図である。
【図15A】開示される実施形態の態様による基板ハンドラの正面立面図である。
【図16A】開示される実施形態の態様による基板ハンドラの概略平面図である。
【図17】開示される実施形態の態様による例示的なアクチュエータ制御システムネットワークの概略図である。
【図18】開示される実施形態の態様によるセンサ制御システムネットワークの一部の概略図である。
【図19】開示される実施形態の態様による例示的なセンサ制御システムネットワークの概略図である。
【図21】開示される実施形態の態様による基板ハンドラの例示的な動作制御の概略図である。
【図21A】開示される実施形態の態様による基板ハンドラ動作の概略斜視図である。
【図22】従来の基板搬送装置での最大許容加速度に対する自由体の受力図（free body force diagram）である。
【図23】開示される実施形態の態様による、基板の滑りに対する基板ハンドラの加速に対するピッチ角の効果を例示する自由体力の図である。
【図24】開示される実施形態の態様による、基板の滑りに対する摩擦なしでのピッチ角の効果を例示する基板の自由体力の図である。
【図24A】開示される実施形態の態様による、基板の滑りに対する摩擦なしでのピッチ角に関連する推進加速度を例示する例示的なグラフである。
【図25A】開示される実施形態の態様による、基板の滑りに対する摩擦を伴うピッチ角の効果を例示する基板の自由体力の図である。
【図25B】開示される実施形態の態様による、基板の滑りに対する摩擦を伴うピッチ角の効果を例示する基板の自由体力の図である。
【図26】開示される実施形態の態様による、基板の滑りに対する摩擦を伴うピッチ角に関連する加速度限界を例示する例示的なグラフである。
【図27】開示される実施形態の態様による基板ハンドラのピッチ制御を例示する基板ハンドラの概略立面図である。
【図28】開示される実施形態の態様による、搬送チャンバ内において別の基板ハンドラのそばを通り過ぎる１つの基板ハンドラの概略立面図である。
【図29】開示される実施形態の態様による、搬送チャンバ内において別の基板ハンドラのそばを通り過ぎる１つの基板ハンドラの概略立面図である。
【図30】開示される実施形態の態様による、動的位相割振りを示すアクチュエータ制御システムネットワークの一部の概略図である。
【図31A】従来の線形駆動システムおよび静的位相制御を利用するプラテンの傾斜制御を例示する。
【図31B】従来の線形駆動システムおよび静的位相制御を利用するプラテンの傾斜制御を例示する。
【図32A】開示される実施形態の態様による、動的位相割振りおよび実質的な多相アクチュエータユニットを有するアクチュエータ制御システムネットワークを利用する基板ハンドラの一部の傾斜制御を例示する。
【図32B】開示される実施形態の態様による、動的位相割振りおよび実質的な多相アクチュエータユニットを有するアクチュエータ制御システムネットワークを利用する基板ハンドラの一部の傾斜制御を例示する。
【図32C】開示される実施形態の態様による、基板ハンドラの独立した推進および浮揚制御をもたらすためのアクチュエータ制御システムネットワークによる電気的位相角制御を例示する。
【図33】従来の搬送装置の概略正面図である。
【図37】従来の基板処理装置の概略平面図である。
【図38】従来の基板処理装置の概略平面図である。
【図39】開示される実施形態の態様によるクラスタ化される制御アーキテクチャの概略図である。
【図40A】開示される実施形態の態様によるＰＶＴフレームの概略図である。
【図40B】開示される実施形態の態様によるＰＶＴ－ＦＧフレームの概略図である。
【図41】開示される実施形態の態様による例示的な方法のフローチャートである。
【図42】開示される実施形態の態様による例示的な方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
図１～１４は、開示される実施形態の態様による例示的な基板処理装置１００、１００Ａ、２００、３００、４００、５００、８００、９００、１２００、１３００を例示している。開示される実施形態の態様は、図面を参照して説明されるが、開示される実施形態の態様は、多くの形態で具体化され得ることが理解されるべきである。さらに、任意の適切なサイズ、形状、またはタイプの要素もしくは材料が使用され得る。
【0012】
上述の従来の基板処理装置の課題および制限に基づいて、実質的にベアリングおよび潤滑剤なしで、真空環境において動作するように構成される、新しく革新的な基板ハンドラおよび関連する制御フレームワークを有し、基板ハンドラの設計に影響を与えることなくスケーラブルな距離にわたって基板移送を実施し、上述の従来のソリューションよりも高い加速度で基板を搬送し（すなわち、実質的に新しいエンドエフェクタ材料を必要としない）、衝突を回避する、および基板処理装置のフットプリントを減少させるように協調して、複数の基板ハンドラを操作することが望ましい。
【0013】
図１５Ａ～１５Ｃを参照すると、ウェハハンドラ１５００は、図１～１４の基板処理装置に含まれる（本明細書でより詳細に説明され、電磁コンベヤ基板搬送装置とも呼ばれるような）線形電気（または電子）機械１５９９の一部である。ウェハハンドラ１５００は、少なくとも１つの線形誘導モータステータ１５６０によって形成される線形軌道１５５０の方向に沿う、少なくとも双方向の線形誘導推進およびベース１５１０の独立した回転をもたらすように成形される常磁性ベース１５１０（反応プラテンとも呼ばれる）（たとえば、銅、アルミニウム、または渦電流を誘導することができる他の適切な反磁性または非磁性の材料で作られる）を含む。ウェハハンドラ１５００はまた、ベース１５１０に強固に取り付けられ、基板処理装置のそれぞれのチャンバ全体にわたる搬送のために基板を安定して保持するように構成されるエンドエフェクタ１５２０を含む。ウェハハンドラ１５００は、ウェハハンドラ１５００の構成が、ウェハハンドラ１５００がカバー（または伸長）し得るストローク距離に依存しないように、本明細書で説明されるように、アクチュエータおよびセンサ制御ユニットによって制御される。ウェハハンドラ構成１５００の独立性は、本明細書に記載されるように、少なくとも基板処理装置の長さに沿って（搬送チャンバ１１８の長さに沿ってなど）物理的に分布される（図１７～２０および３９に関してより詳細に示され、説明される）アクチュエータ１７００およびセンサ２０００のネットワークを利用することによってもたらされる。開示される実施形態の態様では、アクチュエータ１７００およびセンサ２０００は、任意の具体的な基板ハンドラ１５００に連結されておらず、むしろ、複数の基板ハンドラ１５００（に共通しており）、それらを同時に制御することができ、追加のアクチュエータやセンサを加えることなく、基板ハンドラ１５００が基板処理装置に加えられ得る、またはそこから取り外され得るため、基板ハンドラ１５００の所有コストが削減される。共通のアクチュエータ１７００およびセンサ２０００を備える複数の基板ハンドラ１５００の同時の制御は、共通（セット）のアクチュエータ１７００からの最大６の自由度の制御によって、三次元空間内において、ウェハハンドラの動作を実施するための力ベクトルの連続性をもたらす方法で、異なる励磁位相間で共通のアクチュエータ１７００の各アクチュエータコイルユニット（電磁石とも呼ばれる）の励磁位相を動的に割り当てるように構成される（以下でより詳細に説明される）開示される実施形態の態様による制御システムによってもたらされる。本明細書に記載されるように、同時に制御された基板ハンドラ１５００は、独立して操作される２つ以上の基板ハンドラ１５００が、動作スラスト（motion thrust）方向に略平行な回転軸に沿って、基板ハンドラ１５００のそれぞれ（または少なくとも１つ）を傾けることによって、基板ハンドラ１５００間の距離を減少させ得るように、ロール、ピッチ、および／またはヨーで制御され得る（たとえば、図２９を参照）。
【0014】
上述のように、関節式リンクを備える従来のロボットマニピュレータは、より多くのプロセスモジュールに到達するために必要とされるマニピュレータのストロークが増加されるため、実質的に異なる機械設計を必要とし、これは、ロボットマニピュレータのコストを増加させ、ロボットマニピュレータのサービス間隔を短縮し得る。従来の基板ハンドリングシステムとは逆に、開示される実施形態の態様は、増加した数の機械コンポーネントに起因する複雑さおよび信頼性の懸念を加えることなく、既存の一般に許容される基板ハンドリングのソリューション（上記のものなど）と比較して、高度にスケーラブルである。
【0015】
開示される実施形態の態様はまた、従来の基板ハンドリングのソリューションと比較して、実質的に高い基板処理スループットをもたらす。本明細書に記載されるように、開示される実施形態の態様は、滑りなしでウェハとエンドエフェクタとの間の接触を維持しながら、従来の基板ハンドリングのソリューションと比較して、より高い加速度をもたらすために、基板ハンドラのエンドエフェクタの基板保持面を移動の方向に向けて傾ける、革新的な動作検知制御フレームワークを含む。
【0016】
本明細書でより詳細に説明されるように、開示される実施形態の態様は、浮揚、横方向の安定性、および基板ハンドラに対する推進力をもたらすように構成される線形誘導技術に基づく磁気浮上式基板搬送装置を提供する。開示される実施形態の態様はまた、略平行である配向と実質的に直交である配向との間の配向で、直交であるか、または別様に角度付けされる独立して制御される線形軌道で動作し、独立して制御される線形軌道を形成する、および／または、二次元領域上に円弧状経路または回転経路を形成する、線形誘導モータステータを提供する。開示される実施形態の態様は、それぞれの線形軌道１５５０に関連付けられる各線形誘導モータステータの各相に対する所定の周波数および振幅で、交流を生成するように構成されるコイルコントローラを提供する。線形軌道によってもたらされる推進力は、軌道に沿うベースの線形動作とは無関係に、ベース１５１０を回転させるように制御され、ここで、推進力は、ベース１５１０の回転軸周りで、モーメント負荷を生成する。
【0017】
開示される実施形態の態様は、独立した線形軌道１５５０に沿う所望の推進方向に沿って、ベース１５１０の動作を制御するために、ベース１５１０の位置を追跡し、独立した線形軌道１５５０の相電流を制御するように構成される制御システムを含む。開示される実施形態の態様による制御システムは、ベース１５１０の横方向の安定性を維持しながら、浮揚方向のベース１５１０の動作をももたらす。制御システムは、基板ハンドラ１５００のロール、ピッチ、およびヨーを制御するために線形軌道１５５０で推進力を生成するように構成され、ここで、基板ハンドラ１５００のロール、ピッチ、およびヨーの動作は、基板ハンドラ１５００のスラスト方向に沿って加速閾値を増加させるように、動作の線形および／または回転方向における基板ハンドラ１５００の所望の加速度に応じて基板ハンドラ１５００（たとえば、図２１を参照）の傾斜を調整することによって、基板の生産スループットを最大化するために利用され得る。
【0018】
開示される実施形態の態様は、センサの一部であり得る、およびＥｔｈｅｒＣａｔ（登録商標）（図１８では、ＥＣａｔと呼ばれるEthernet For Control Automation Technology）、ＥｔｈｅｒＮｅｔ（登録商標）（図１８ではＥＮｅｔと呼ばれる）、または他の適切なセンサおよび制御ネットワークなどのネットワークを制御するセンサ処理ユニット１８５０（図１８を参照）を含む。センサ処理ユニットは、カメラ１８１０、ＣＣＤアレイ１８１１、加速度計１８１２、温度センサ１８１３、近接または距離センサ１８１４、磁気センサ１８１５、振動センサ１８１６、または任意の他の適切なセンサなどの、複数のセンサ技術とインターフェース接続するように構成される汎用センサおよび処理ハードウェア（非一時的なコンピュータプログラムコードまたはソフトウェアを含む）を含む。
【0019】
図１Ａを参照すると、開示される実施形態の態様を組み込んだ基板処理装置１００の概略平面図が示されている。基板処理装置１００は、図１Ａに示されるように多数のロードポート１１２を有するエンバイロメンタル・フロント・エンド・モジュール（environmental front end module：ＥＦＥＭ）１１４に接続される。ロードポート１１２は、たとえば、従来のＦＯＵＰキャニスタなどの多数の基板保管キャニスタ１７１を支持することが可能であるが、任意の他の適切なタイプが用意され得る。ＥＦＥＭ１１４は、以下でさらに記載されるように、処理装置に接続されるロードロック１１６を介して処理装置と通信する。（大気に開放され得る）ＥＦＥＭ１１４は、基板をロードポート１１２からロードロック１１６に搬送することが可能な基板搬送装置（図示されていないが、いくつかの態様では、本明細書に記載される線形電気機械１５９９に類似している）を有する。ＥＦＥＭ１１４は、基板位置合わせ能力、バッチ処理能力、基板およびキャリア識別能力などをさらに含み得る。他の態様では、ロードロック１１６は、ロードロックがバッチ処理能力を有するケース、またはロードロックがウェハを直接ＦＯＵＰからロックに移送する能力を有するケースのように、直接ロードポート１１２とインターフェース接続してもよい。このような装置のいくつかの例は、開示全体が引用によって本明細書に組み込まれる、米国特許第６，０７１，０５９号明細書、米国特許第６，３７５，４０３号明細書、米国特許第６，４６１，０９４号明細書、米国特許第５，５８８，７８９号明細書、米国特許第５，６１３，８２１号明細書、米国特許第５，６０７，２７６号明細書、米国特許第５，６４４，９２５号明細書、米国特許第５，９５４，４７２号明細書、米国特許第６，１２０，２２９号明細書、および米国特許第６，８６９，２６３号明細書に開示されている。他の態様では、他のロードロックのオプションが用意されてもよい。
【0020】
依然として図１Ａを参照すると、処理装置１００は、半導体基板（たとえば、２００ｍｍ、３００ｍｍ、４５０ｍｍ、または他の適切なサイズのウェハ）、フラットパネルディスプレイ用のパネル、または任意の他の所望の種類の基板を処理するために使用される場合があり、概して、（一態様では、密閉雰囲気を内部に保持する）搬送チャンバ１１８、処理モジュール１２０、および少なくとも１つの基板搬送装置または線形電気機械１５９９を備える。示される態様での基板搬送装置１５９９は、本明細書に記載されるように任意の適切な方法で、チャンバ１１８と一体化され得るか、またはチャンバに連結され得る。本態様では、処理モジュール１２０はチャンバ１１８の両側に取り付けられる。他の態様では、処理モジュール１２０は、たとえば図２に示されるように、チャンバ１１８の片側に取り付けられてもよい。図１Ａに示される態様では、処理モジュール１２０は、列Ｙ１、Ｙ２または垂直面において互いに対向して取り付けられる。他の態様では、処理モジュール１２０は、搬送チャンバ１１８の対向する両側で互い違いに配置されてもよく、または互いに対して垂直方向に積み重ねられてもよい。図１５Ａ～１５Ｃを参照すると、搬送装置１５９９は、基板をロードロック１１６と処理チャンバ１２０との間で搬送するために、チャンバ１１８内で移動する基板ハンドラ１５００を有する。示される態様では、基板ハンドラ１５００が１つのみ設けられているが、他の態様では、１つまたは複数の基板ハンドラが設けられてもよい。図１Ａに見られるように、搬送チャンバ１１８（その内部が真空または不活性雰囲気または単に清浄な環境またはそれらの組み合わせに曝されている）は、１つの構成を有し、新規の基板搬送装置１５９９を利用して、処理モジュール１２０を、略平行な垂直面または列に配列される処理モジュール１２０を有するカルテシアン配置でチャンバ１１８に取り付けることが可能になる。これによって、結果として、処理装置１００は、本明細書に記載されるものなどの同等の従来の処理装置よりもコンパクトなフットプリントを有することになる。また、搬送チャンバ１１８は、スループットを向上させるために、以下でより詳細に説明されるように、任意の所望の数の処理モジュール１２０を追加するために、任意の所望の長さを提供することが可能である（すなわち、長さはスケーラブルである）。搬送チャンバ１１８はまた、その内部に所望の数の搬送装置１５９９を支持することが可能であり、搬送装置１５９９が、搬送チャンバ１１８に連結される任意の所望の処理チャンバ１２０に、互いに干渉することなく到達することが可能になり得る。これによって事実上、処理装置１００のスループットは、搬送装置１５９９の処理能力から切り離され、したがって、処理装置１００のスループットは、ハンドリング律速（processing limited）ではなく、処理律速（processing limited）となる。したがって、処理モジュール１２０および対応する処理能力を同じプラットフォーム上に追加することによって、必要に応じてスループットを増加させ得る。
【0021】
依然として図１Ａを参照すると、本態様での搬送チャンバ１１８は、概して長方形の形状を有するが、他の態様では、チャンバは、任意の他の適切な形状を有してもよい。チャンバ１１８は、細長い形状（すなわち、幅よりもはるかに長い長さ）を有し、その中で、搬送装置１５９９のための概して線形の搬送経路を画定する。チャンバ１１８は、長手方向側壁１１８Ｓを有する。側壁１１８Ｓには、そこを通って搬送開口部またはポート１１８０（基板通過開口部とも呼ばれる）が形成される。搬送ポート１１８０は、ポート（バルブを介して密閉可能である）を介して基板を搬送チャンバ１１８に出入りさせることを可能にするのに十分大きなサイズである。図１Ａに見られ得るように、本態様での処理モジュール１２０は、側壁１１８Ｓの外側に取り付けられ、各処理モジュール１２０は、搬送チャンバ１１８において対応する搬送ポート１１８０と整列している。理解され得るように、各処理モジュール１２０は、搬送チャンバ内の真空を維持するために、対応する搬送開口の周囲でチャンバ１１８の側面１１８Ｓに対して密閉され得る。各処理モジュール１２０は、必要に応じて任意の適切な手段によって搬送ポートを閉じるように制御されるバルブを有し得る。搬送ポート１１８０は同じ水平面に位置付けられ得る。したがって、チャンバ上の処理モジュールも同じ水平面に整列させられる。他の態様では、搬送ポート１１８０は異なる水平面に配されてもよい。図１Ａに見られるように、本態様では、ロードロック１１６は、２つの最前部の搬送ポート１１８０でチャンバ側面１１８Ｓに取り付けられる。これによって、ロードロック１１６が処理装置の前部でＥＦＥＭ１４に隣接することが可能になる。他の態様では、ロードロック１１６は、たとえば図２に示されるものなどの搬送チャンバ１１８上の任意の他の搬送ポート１１８０に位置付けられてもよい。必要に応じて、数の処理モジュール１２０の列を取り付けるために、搬送チャンバ１１８の六面体形状によって、チャンバの長さを必要に応じて選択することが可能になる（たとえば、搬送チャンバ１１８の長さが任意の数の処理モジュール１２０に適応するような長さである他の態様を示す図１Ｂ、３、４～７を参照）。
【0022】
前述のように、図１Ａに示される態様の搬送チャンバ１１８は、単一の基板ハンドラ１５００を有する基板搬送装置１５９９を有する。搬送装置１５９９は、チャンバ１１８と一体化されて、基板ハンドラ１５００をチャンバ１１８において前部１１８Ｆと後部１１８Ｒとの間で前後に並進させる。基板搬送装置１５９９の基板ハンドラ１５００は、１つまたは複数の基板を保持するための少なくとも１つのエンドエフェクタ１５２０を有する。
【0023】
図１Ａに示される搬送装置１５９９は、代表的な搬送装置であり、線形軌道１５５０から磁気的に支持される基板ハンドラ１５００を含むことが理解されるべきである。搬送装置１５９９は、以下でより詳細に説明される。搬送チャンバ１１８は、（たとえば、ウェハ搬送面１２９０を画定するか、または別の方法で、それに対応する（たとえば、略平行である）（図１２Ｂを参照））水平基準面１２９９を有するフレームを形成する場合があり、線形軌道１５５０は、搬送チャンバ１１８の側壁１１８Ｓまたは床に取り付けられる場合があり、チャンバ１１８の長さを伸長させ得る。これによって、基板ハンドラ１５００は、チャンバ１１８の長さを横断することが可能になる。以下でより詳細に説明されるように、図１Ａの線形軌道１５５０はそれぞれ、基準面１２９９に対して所定の高さＨで駆動面１５９８を形成するために搬送チャンバ１１８に接続される、（たとえば、少なくとも１つの線形誘導モータステータ１５６０を形成する）図１４Ａ、１５Ｂ、１５Ｂ、１６Ｂ、１６Ｃ、および１７におけるようなアクチュエータのネットワークとも呼ばれる、電磁石アレイまたはアクチュエータ１７００を含み、電磁石１７００のアレイは、一連の電磁石１７００が駆動面１５９８内に少なくとも１つの駆動ラインを画定するように配置され、電磁石の１７００Ａ～１７００ｎのそれぞれ（図１５Ｂを参照）は、各電磁石１７００Ａ～１７００ｎに通電する交流（ＡＣ）電源１５８５に連結され、ここで、交流電源は、一態様では、三相交流電源である。上述したように（図１５Ａを参照）、ベースまたは反応プラテン１５１０は、交流電源１５８５からの交流での電磁石１７００Ａ～１７００ｎの励磁が、駆動面１５９８に対して制御された姿勢で、少なくとも１つの駆動ライン１７７～１８０（たとえば、図１～８を参照）に沿って、ベース１５１０を制御可能に浮上および推進する、ベース１５１０に対する浮上力ＦＺおよび推進力ＦＰ（図２１を参照）を生成するように、電磁石１７００のアレイの電磁石１７００Ａ～１７００ｎと連携するように配置される常磁性、反磁性、または非磁性の導電性材料で形成される。
【0024】
図１Ｂは、装置１００に概略類似する基板処理装置１００Ａの別の態様を示す。本態様では、搬送チャンバ１１８は、（図１６Ｃにおけるように）電磁石１７００のアレイによって独立して操作される２つの基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂを有する。基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂは、前述の態様の基板ハンドラ１５００と略同じである。基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂの両方は、前述のように、電磁石１７００の共通のアレイから支持され得る。各基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂのベース１５１０は、（図１５Ｂにおけるように）各コイル要素または電磁石１７００Ａ～１７００ｎを個々に制御することによって、本明細書で記載されるように、同じ少なくとも１つの線形誘導モータステータ１５６０によって駆動され得る。したがって、理解され得るように、各基板ハンドラ１５００のエンドエフェクタ１５２０は、少なくとも１つの線形誘導モータステータ１５６０を使用して、線形動作および／または回転で独立して移動することができ、略平行な駆動ラインが、（図８～１０に示されるような複数の略平行な駆動ラインを有する搬送チャンバと比較して）１つの駆動ライン１７７しか含まないため、搬送チャンバ１１８において互いに通過することができない。したがって、処理モジュール１２０は、基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂが互いに干渉するのを回避する配列で、基板が処理モジュールにおいて処理されるように搬送され得るように、搬送チャンバ１１８の長さに沿って位置付けられている。たとえば、コーティング用の処理モジュールは、加熱モジュールの前に位置付けられる場合があり、冷却モジュールおよびエッチングモジュールは、最後に位置付けられ得る。
【0025】
しかし、図８～１０を参照すると、搬送チャンバ１１８は、２つの基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂが互いに隣接して通過する（サイドレールまたはバイパスレールに類似）ように、少なくとも搬送チャンバ１１８の長手方向の長さの一部に沿って伸長する、２つ以上の略平行な駆動ライン１７７、１７８をもたらすための任意の適切な幅を有し得る。図８～１０に例示される態様では、搬送装置１５９９は、２つの駆動ライン１７７、１７８を有するが、他の態様では、任意の適切な数の略平行な長手方向に伸長する駆動ラインが設けられてもよい。
【0026】
開示される実施形態のいくつかの態様によれば、電磁石１７００のアレイ（または少なくともその一部）はまた、水蒸気（たとえば、気体）を除去することか、または、潜在的にプロセスモジュールへの途中で、たとえばロードポートから取り出される（picked）ウェハ／基板を予熱することか、または、代替的にプロセスモジュールでのウェハとウェハハンドラのエンドエフェクタとの間の温度勾配を減少させることが望まれるケースにおけるように、（たとえば、望ましい所定の時間の間の望ましい所定の温度までの反応プラテンおよび／または水の加熱を制御するように）ウェハハンドラのためのヒーターとして使用され得る。ウェハハンドラの加熱は、反応プラテンの移送中に、または反応プラテンが所定の場所／位置に静止して保持された状態で、もたらされ得る。依然として開示される実施形態のいくつかの態様によれば、電磁石１７００のアレイ（または少なくともその一部）はまた、搬送チャンバが、たとえば水蒸気を除去するケースなど、脱気のために加熱されることが望まれるケースにおけるように、ヒーターとして使用され得る。所定の時間の間の所定の温度までの搬送チャンバ１１８の制御された加熱は、反応プラテンが静止した状態で行われ得る。搬送チャンバ１１８の制御された加熱は、搬送チャンバ１１８およびドライブの冷却開始時または電源オフ時に、搬送チャンバ１１８内の反応プラテンの存在を特定し、位置をマッピングするように、搬送チャンバ１１８の適切な熱センサ／赤外線センサによる熱走査を容易にし得る。
【0027】
ここで図４および５を参照すると、開示される実施形態の他の態様による他の基板処理装置４００、５００が示されている。図４および５に見られるように、これらの態様における搬送チャンバ１１８、１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃは、追加の処理モジュール１２０を収容するように伸長される。図４に示される装置は、搬送チャンバ１１８に接続される１２の処理モジュール１２０を有する。図５の処理装置５００は、２つの搬送チャンバ１１８Ａ、１１８Ｂを有するものとして例示されており、２つの搬送チャンバ１１８Ａ、１１８Ｂは、搬送チャンバ１１８Ａ、１１８Ｂ間の基板ハンドラ１５００の移動をもたらすブリッジングチャンバ１１８Ｃによって互いに連結される。ここで、図５の各搬送チャンバ１１８Ａ、１１８Ｂには、２４の処理モジュール１２０が接続される。これらの態様において示される処理モジュール１２０の数は単なる例示であり、基板処理装置は、前述のように任意の他の数の処理モジュール１２０を有してもよい。これらの態様における処理モジュール１２０は、前述のものに類似するカルテシアン配置で、それぞれの搬送チャンバ１１８Ａ、１１８Ｂの側面に沿って配置される。しかし、これらの態様における処理モジュール１２０の列の数は、大幅に増加されている（たとえば、図４の装置では６列および図５の装置のそれぞれでは１２列）。図４に示される態様では、ＥＦＥＭは、取り外され、ロードポート１１２は、直接ロードロック１１６に結合（mated）され得る。図４および５における基板処理装置４００、５００の搬送チャンバは、ロードロック１１６と処理チャンバ１２０との間で基板をハンドリングするために、複数の基板ハンドラ１５００を有し得る。示される基板ハンドラ１５００の数は単なる例示であり、より多いまたはより少ない装置が使用されてもよい。（その一部が図４および５に例示されている）これらの態様における基板搬送装置１５９９は、前述のものに概略類似しており、線形軌道１５５０および（１つまたは複数の）基板ハンドラ１５００を備える。図４および５に示される態様では、単一の長手方向駆動ライン（たとえば、駆動ライン１７７、１７８、１７９）のみが各チャンバ１１８、１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃに例示されているが、他の態様では、図８～１０に例示される方法に略類似する方法で、複数の駆動ラインが、各チャンバ１１８、１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃに沿って長手方向に伸長し得ることが理解されるべきである。理解され得るように、本明細書に記載される他の基板搬送装置１００、１００Ａ、２００、３００、８００、９００、１２００、１３００と同様に、基板搬送装置４００、５００は、基板搬送装置１５９９の１つまたは複数の基板ハンドラ１５００の移動を制御するためのコントローラ１９９を有する。
【0028】
依然として図５を参照すると、この場合での搬送チャンバ１１８Ａ、１１８Ｂは、直接ツール３００（たとえば、ストッカ、フォトリソグラフィセル、または他の適切な処理ツール）に結合される場合があり、ここで、基板は、チャンバ１１８Ｃを通ってツール３００に配送され、ツール３００から取り外される。
【0029】
図１Ｂ、３および４～５から理解され得るように、搬送チャンバ１１８は、必要に応じて、処理設備Ｐ全体を通るように伸長され得る（図５、およびその実施例が図７に例示されている）。図５に見られるように、および以下でさらに詳細に説明されるように、搬送チャンバ（概して搬送チャンバ１１８と呼ばれる）は、たとえば、ストレージ、リソグラフィツール、金属蒸着ツール、または任意の他の適切なツールベイなどの、処理設備Ｐにおけるさまざまなセクションまたはベイ１１８Ｐ～１１８Ｐ４と接続および通信し得る。搬送チャンバ１１８によって相互接続されるベイは、プロセスベイまたはプロセス１１８Ｐ１、１１８Ｐ３としても構成され得る。各ベイは、半導体ワークピースにおいて所与の製造プロセスを達成するのに望ましいツール（たとえば、リソグラフィ、金属蒸着、熱浸漬、洗浄）を有する。いずれの場合も、搬送チャンバ１１８には、前述のように、設備ベイにおけるさまざまなツールに対応する処理モジュール１２０が通信可能に接続され、それにより、チャンバ１１８と処理モジュール１２０との間の半導体ワークピースの移送が可能になる。したがって、搬送チャンバ１１８は、搬送チャンバに接続されるさまざまな処理モジュールの環境に対応するその長さ全体にわたって、大気、真空、超高真空（たとえば、１０-5トール）、不活性ガス、または任意の他のものなどの、さまざまな環境条件を含み得る。したがって、所与のプロセスもしくはベイにおけるか、またはベイの一部内のチャンバのセクション１１８Ｐ１は、たとえば、１つの環境条件（たとえば、大気）を有する場合があり、チャンバ１１８の別のセクション１１８Ｐ２、１１８Ｐ３は、異なる環境条件を有し得る。前述のように、さまざまな環境を内部に有するチャンバ１１８のセクション１１８Ｐ１～１１８Ｐ４は、施設のさまざまなベイに存在し得るか、またはすべてが設備の１つのベイに存在し得る。図５は、例示目的のみで、さまざまな環境を有する４つのセクション１１８Ｐ～１１８Ｐ４を有するチャンバ１１８を示している。本態様におけるチャンバ１１８は、必要とされる数のさまざまな環境を有する多くのセクションを有し得る。
【0030】
図５に見られるように、搬送チャンバ１１８における基板ハンドラ１５００は、さまざまな環境を内部に有して、チャンバ１１８のセクション１１８Ｐ１～１１８Ｐ４間を遷移することが可能である。したがって、図５から理解され得るように、基板ハンドラ１５００のそれぞれは、１回の取り出しで、半導体ワークピースを処理設備の１つのプロセスまたはベイにおけるツールから、処理設備の異なるプロセスまたはベイにおける異なる環境を有する別のツールに移動させ得る。たとえば、基板ハンドラ１５００Ａは、セクション１１８Ｐ１における大気モジュール、リソグラフィ、エッチング、または任意の他の所望の処理モジュールであり得る、搬送チャンバ１１８の処理モジュール３０１において基板を取り出し得る。その後、基板ハンドラ１５００Ａは、駆動ライン１７７（または１つまたは複数の長手方向駆動ラインがもたらされる、それに略平行な駆動ライン）に沿ってチャンバ１１８のセクション１１８Ｐ１からセクション１１８Ｐ３まで移動し得る（たとえば、ここで、他の基板ハンドラ１５００は、任意の適切な方法で基板ハンドラ１５００Ａとの干渉を回避するためのコントローラである）。セクション１１８Ｐ３では、基板ハンドラ１５００Ａは、任意の所望の処理モジュールであり得る処理モジュール３０２に基板を配置し得る。
【0031】
図５から理解され得るように、搬送チャンバ１１８は、必要に応じて、チャンバ１１８を形成するために、チャンバモジュールが接続されるモジューラであり得る（たとえば、３つのチャンバセクション１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃによって形成され、ここで、各チャンバセクション１１８Ａ、１１８Ｂ、１１８Ｃは、任意の適切な方法で互いに連結される１つまたは複数のチャンバモジュールも含み得る）。また図１Ａを参照すると、モジュールは、チャンバ１１８のセクション１１８Ｐ１～１１８Ｐ４を分離するための、図１Ａの壁１１８Ｆ、１１８Ｒに類似する内壁１１８Ｉを含み得る。内壁１８１は、チャンバ１１８Ｐ１～１１８Ｐ４の１つのセクションが１つまたは複数の隣接するセクションと連通することを可能にするスロットバルブ、または任意の他の適切なバルブを含み得る。スロットバルブ１１８Ｖは、１つまたは複数の基板ハンドラ１５００がバルブ１８Ｖを通って、１つのセクション１１８Ｐ１～１１８Ｐ４から別のセクションに遷移することを可能にするサイズにされ得る。このようにして、基板ハンドラ１５００は、チャンバ１１８全体にわたって、あらゆる場所に移動し得る。バルブ１１８Ｖは、前述のようにさまざまなセクションが異なる環境を含み得るように、チャンバ１１８のセクション１１８Ｐ１～１１８４を分離するために閉鎖され得る。さらに、チャンバモジュールの内壁１１８Ｉは、図５に示されるように、ロードロック（セクション１１８Ｐ４を参照）を形成するように位置付けられ得る。ロードロック１１８Ｐ４（例示目的で図５に１つのみが示される）は、必要に応じて、チャンバ１１８に位置付けられる場合があり、任意の所望の数の基板ハンドラ１５００を内部に保持し得る。
【0032】
図５に示される態様では、チャンバセクション１１８Ａおよび１１８Ｂ内のプロセスは、同じプロセス、たとえばエッチングである場合があり、ここで、ツール３００（ストッカなど）を含む処理装置５００は、自動化マテリアルハンドリングシステムを介して、ＦＯＵＰＳをストッカから個々のプロセスモジュール１２０に搬送すること、および、ＥＦＥＭを介して、個々のウェハをそれぞれの処理モジュール１２０に搬送することに関連付けられる、任意の関連するマテリアル・ハンドリング・オーバーヘッド（material handling overhead）なしで、基板を処理することが可能である。その代わりに、ストッカ内のロボットは、ＦＯＵＰＳ１７１をロードポートに直接移送し（１つのチャンバセクションごとに３つのロードポートが示されるが、スループット要件に応じてそれ以上またはそれ以下のロードポートが提供され得る）、ここで、ウェハは、バッチで、ロックに移動し、所望のプロセスおよび／または必要とされるスループットに応じて、それぞれの（１つまたは複数の）プロセスモジュールに発送される。チャンバセクション１１８Ａ、１１８Ｂまたはストッカ３００は、基板を効果的に処理および試験するために、必要に応じて、計測機能、選別機能、材料識別機能、試験機能、検査機能などをさらに有し得る。
【0033】
図５に示される開示される実施形態の態様では、さまざまなプロセス、たとえばエッチング、ＣＭＰ、銅蒸着、ＰＶＤ、ＣＶＤなどを有するチャンバセクション１１８Ａおよび１１８Ｂが、多かれ少なかれ提供される場合があり、ここで、チャンバセクション１１８Ａ、１１８Ｂなどは、たとえばフォトリソグラフィセルであるツール３００と組み合わせて、ＦＯＵＰを自動化マテリアルハンドリングシステムを介してストッカから個々のプロセスツールベイおよびリソグラフィベイに搬送すること、および個々のウェハをＥＦＥＭを介してそれぞれの処理ツールに搬送することに関連付けられる関連するマテリアルハンドリングオーバーヘッドなしで、基板を処理することが可能である。代わりに、リソグラフィセル内の自動化によって、ＦＯＵＰ、基板、または材料が、ロードポート１１２に直接移送され（再度、１つのチャンバセクション／プロセスタイプごとに３つのロードポートが示されているが、スループット要件に応じて、それ以上またはそれ以下のロードポートが設けられ得ることに留意されたい）、ここで、基板は、所望のプロセスおよび／または必要とされるスループットに応じて、それらのそれぞれのプロセスに発送される。そのような代替案の一実施例は、図７に示される。このようにして、図５の装置は、（本明細書に記載される従来の処理システムと比較して）必要とされる、より少ないコスト、より低いフットプリント、より少ないＷＩＰで、基板を処理し、そのため、在庫が少なく、単一のキャリアロット（または「特急ロット（hot lot）」）を処理する時間を見たときに、より迅速なターンアラウンドで処理し、より高度な汚染管理による結果として製造設備のオペレータに著しい利点がもたらされる。チャンバセクション１１８Ａ、１１８Ｂ（それらはそれぞれ、ツールまたはツールセクションと呼ばれ得る）またはツールもしくはセル３００は、基板を効果的に処理および試験するために、必要に応じて、計測機能、処理機能、選別機能、材料識別機能、試験機能、検査機能などをさらに有し得る。図５から理解され得るように、チャンバセクション１１８Ａ、１１８Ｂ、およびツール３００は、共通のコントローラ環境（たとえば、不活性雰囲気または真空）を共有するために連結され得る。これにより、基板がツール３００から基板処理装置５００全体にわたって制御された環境に留まることが確かなものとなる。これにより、図３７および３８に示されるものなどの従来の基板処理装置におけるようなＦＯＵＰの特別な環境制御の使用が排除される。
【0034】
ここで図７を参照すると、図５に示される開示される実施形態の態様を組み込んだ例示的な製造設備のレイアウト６０１が示されている。ウェハハンドラ１５００に類似するウェハハンドラ４０６は、搬送チャンバ６０２、６０４、６０６、６０８、６１０、６１２、６１４、６１６、６１８、６２０、６２４、６２６に通して、製造設備６０１内のプロセスのステップを介して、基板またはウェハを搬送する。プロセスのステップは、エピタキシャルシリコン６３０、誘電体蒸着６３２、フォトリソグラフィ６３４、エッチング６３６、イオン注入６３８、急速熱処理６４０、計測６４２、誘電体蒸着６４４、エッチング６４６、金属蒸着６４８、電気めっき６５０、化学機械研磨６５２を含み得る。他の態様では、同じ順序でのエッチング、金属蒸着、加熱、および冷却の操作などのプロセスが、多かれ少なかれ含まれてもよく、または組み合わされてもよい。前述のように、ウェハハンドラ４０６は、単一のウェハまたは複数のウェハを運搬することが可能であり、ウェハハンドラ４０６が処理済みのウェハを取り出して未処理のウェハを同じモジュールに配置する機能を有する場合などにおいて、移送機能を有し得る。ウェハハンドラ４０６は、直接的なツール間もしくはベイ間の移送、またはプロセス間の移送のために、隔離バルブ６５４を通って移動し得る。バルブ６５４は、所与のバルブ６５４のいずれかの側の圧力差または気体種の差に応じて、密閉バルブまたは単にコンダクタンス型のバルブであり得る。このようにして、ウェハまたは基板は、単一の処理ステップまたは「ワンタッチ」で、１つのプロセスのステップから次のプロセスのステップに移され得る。その結果、処理による汚染は、最小限に抑えられる。このような圧力または種の差の例は、たとえば、一方が清浄な空気であり、他方が窒素である場合があるか、または一方が粗引き圧力真空レベルであり、他方が高真空である場合があるか、または一方が真空であり、他方が窒素である場合があか。図５のチャンバ１１８Ｐ４に類似するロードロック６５６は、１つの環境から別の環境に、たとえば、真空と窒素またはアルゴンとの間を遷移するために使用され得る。他の態様では、他の圧力または種が任意の数の組み合わせで提供されてもよい。ロードロック６５６は、本明細書に記載される方法に略類似する方法で、単一のウェハハンドラまたは複数のウェハハンドラを遷移させることが可能であり、ここで、単一の駆動ラインまたは複数の略平行および／または直交した駆動ラインがもたらされる。代替的に、（１つまたは複数の）基板は、棚（図示せず）上のロードロック６５６に移送されてもよく、そうでなければ、ここでは、ウェハハンドラ４０６は、バルブを通過することは望ましくない。位置合わせモジュール、計測モジュール、洗浄モジュール、プロセスモジュール（たとえば、エッチング、蒸着、研磨など）、熱調整モジュールなどの追加の特徴部６５８が、ロック６５６または搬送チャンバに組み込まれ得る。ツールからウェハハンドラ４０６またはウェハを取り外すために、サービスポート６６０が設けられ得る。ウェハを保管およびバッファ処理および／または試験するために、ウェハまたはキャリアストッカ６６２、６６４が設けられ得る。他の態様において、カートがリソグラフィツールに直接方向付けられる場合などには、ストッカ６６２、６６４が設けられなくてもよい。別の実施例は、インデクサまたはウェハ保管モジュール６６６が、ツールセットに設けられる場合である。ツールセクション６１２などの任意の所与のセクションにおいて空気または気体種を循環および／またはフィルタ処理するために、再循環ユニット６６８が設けられ得る。再循環ユニット６６８は、処理される気体種を調整するための気体パージ、粒子フィルタ、化学フィルタ、温度制御、湿度制御、または他の特徴を有し得る。所与のツールセクションでは、多かれ少なかれ循環および／またはフィルタまたは調整ユニットが設けられ得る。ウェハハンドラ４０６および／またはウェハを相互汚染され得ない、さまざまなプロセスまたはツールセクションから隔離するために、隔離ステージ６７０が設けられ得る。ウェハハンドラ４０６が、配向変化なしで一般的なワークスペース内において取り出し得るか、または配置し得る場合に、ウェハハンドラ４０６の配向または方向を変更するために、ロックまたは相互接続部６７２が設けられ得る。他の態様または方法では、プロセスシーケンスまたは構成の任意の適切な組み合わせが提供され得る。
【0035】
ここで図６を参照すると、コントローラ１９９は、制御されたヨーモーメントをベースに付与し、チャンバ１１８のフレームに対する第１の所定の配向（エンドエフェクタ１５２０が駆動ライン１７７と実質的に整列する場合など）から、チャンバ１１８のフレームに対する第２の異なる所定の配向（エンドエフェクタがプロセスモジュール１２０内に伸長される場合など）まで、駆動面１５９８に略垂直に、ヨー軸（たとえば、回転軸７７７）周りで、ベース１５１０をヨーイングさせる（yawing）ように、ベース１５１０にわたる、電磁石１７００のアレイによって生成される推進力を制御する。理解され得るように、ベース１５１０のヨーイングは、ベース１５１０の推進動作（単一の駆動ラインがチャンバ１１８に設けられている場合など）またはベースが所定の位置にあること（ベース１５１０が実質的にＸ軸およびＹ軸に沿って静止したままで回転している場合など）と組み合わせて実施され得る。一態様では、また図１５Ｃを参照すると、コントローラ１９９は、（Ｘ軸に沿う基板ハンドラ１５００の移動が伴う図１５Ｃに例示される）偶力（moment couple）をベース１５１０に付与し、チャンバ１１８のフレームの所定の基板保持位置（ロードロック、プロセスモジュールなど）に対するベース１５１０上の基板（ウェハペイロードまたはペイロードとも呼ばれる）の位置決めおよびセンタリングのうちの少なくとも１つをもたらすように、ベース１５１０のヨー制御をもたらすように、電磁石１７００のアレイによって生成される推進力（たとえば、Ｆｘright、Ｆｘleft）を制御する。理解され得るように、ピッチ（Ｙ軸を中心とした回転）およびロール（Ｘ軸を中心とした回転）（図１５Ａおよび１５Ｂを参照）の制御は、ヨー動作と同時に（反応プラテンにわたる揚力Ｆｚを制御する）動的偶力に対抗し、ウェハ搬送面内のウェハホルダ／反応プラテンの略平坦なヨーを維持しながら、コントローラ１９９によって行われ得る。
【0036】
（図１Ａ、１Ｂ、２、４、および５に例示されるように）単一の駆動ライン１７７が各搬送チャンバに設けられる場合か、またはプロセスモジュール１２０Ａに最も近い駆動ライン１７８からプロセスモジュール１２０Ａ（図８を参照）などのプロセスモジュールへのアクセスの場合（複数の略平行な長手方向駆動ライン１７７、１７８が設けられる場合など（図８参照））に、コントローラ１９９は、任意の適切な基板保持ステーション（たとえば、ロードロック１１６、プロセスモジュール１２０など）から基板を取り出して配置するのと同時に、（本明細書に記載されるような）２つ以上のヨー、ピッチ、ロール、および推進力で、ベース１５１０を駆動させるように構成される。たとえば、コントローラ１９９は、ベースが、駆動ライン１７７に沿って移動し、ベース回転軸７７７周りで回転し、それにより、基板ハンドラ１５２０の基板着座面１５２０Ａが、プロセスモジュール１２０に、または基板Ｓが所定のウェハ／基板移送面内において実質的に直線の経路７９０に沿って移動する他の適切な保持ステーションに入るように、本明細書に記載されるようなアクチュエータ１７００に通電するように構成される。図８～１１を参照すると、他の態様では、複数の長手方向駆動ライン１７７、１７８が搬送チャンバ１１８に設けられている場合、ベース１５１０は、基板ハンドラ１５２０が、基板保持ステーションに入る前に、所望の／所定の基板保持ステーションと整列するように回転させてもよい。たとえば、ベース１５１０は、駆動ライン１７８と１７９Ａとの間の交点に位置付けられる場合があり、ここで、駆動ライン１７９は、（たとえば、駆動ライン１７７、１７８に沿う推進方向に実質的に直交する推進方向（またはプロセスモジュールへのアクセスを可能にする任意の適切な角度）での）プロセスモジュール１２０Ｂの基板保持ステーション１２０ＢＨへの基板ハンドラの伸長および収縮をもたらす。ベース１５１０は、基板ハンドラ１５２０が基板保持ステーション１２０ＢＨと整列するように、回転軸７７７周りで回転する場合があり、ベースは、駆動ライン１７９Ａに沿って移動する場合があり、基板ハンドラ１５２０を基板保持ステーション１２０ＢＨへと移動または伸長させて、（１つまたは複数の）基板を取り出し／配置する。
【0037】
図１４および１４Ａ～１４Ｃを参照すると、基板ハンドラ１５００は、エンドエフェクタ１５２０を含むものとして説明されているが、他の態様では、１つまたは複数の基板ハンドラは、ベース１５１０上で１つまたは複数の基板を支持するように構成されるカート１５００Ｃとして構成されてもよい。たとえば、ベース１５１０は、１つまたは複数の基板支持体１４３１～１４３３を含む場合があり、基板支持体１４３１～１４３３は、たとえばロードまたは他の基板保持ステーション内の基板ハンドラ１５００、１５００Ａ、１５００Ｂまたは基板搬送装置が、（１つまたは複数の）基板を基板支持体１４３１～１４３３との間で搬送するように、（たとえば、底部またはエッジグリップから）基板を安定して保持するように構成される。一態様では、基板支持体１４３１～１４３３は、（１つまたは複数の）基板の中心がベースの回転軸７７７と略一致するように、１つまたは複数の基板をベース１５１０上に実質的にセンタリングするように構成され得る（すなわち、支持体は、受動支持体であるか、または反応プラテンに対して通電する適切な電源から作動（たとえば、圧電）され得る、セルフセンタリング支持体である）。いくつかの態様では、１つまたは複数のカート１５００Ｃは、２つ以上の基板を積み重ねて保持するための基板支持ラック１４４０を含む場合があり、ここで、各ラックレベルは、それぞれの基板支持体１４３１～１４３３、１４３１Ａ～１４３３Ａを含む。図１４および１４Ａを参照すると、カート１５００Ｃは、基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂとロードロック１１６との間のインターフェースをもたらす場合があり、ここで、ロードロックの搬送装置１１６Ｒ（スカラアーム、線形スライド式アームなど）は、（１つまたは複数の）基板をカート１５００Ｃに移送し、基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂはカートから基板を取り出し、その逆も同様である。他の態様では、プロセスモジュール１２０が搬送装置１２０Ｒ（スカラアーム、線形スライド式アームなど）を含む場合、カート１５００Ｃは、（１つまたは複数の）基板をプロセスモジュール１２０との間で、移送するように利用されてもよい。上から見ると、カート１５００Ｃの（および基板ハンドラ１５００、１５００Ａ、１５００Ｂの）ベース１５１０は、円形を有するものとして例示されている（図１４Ｃ参照）が、他の態様では、ベース１５１０は、別の方法で、電磁石１７００のアレイとインターフェース接続して、ベース１５１０の線形推進、浮揚、ヨー、ピッチ、ロール、および回転の制御のうちの１つまたは複数をもたらす、任意の適切な形状（たとえば、上から見ると、正方形、長方形、円形など）を有してもよい。
【0038】
図１２Ａ、１２Ｂ、１３Ａ、１３Ｂを参照すると、搬送チャンバ１１８は、線形処理ツールの一部を形成する長手方向に伸長したチャンバとして上に記載されているが、他の態様では、搬送チャンバは、クラスタツール構成を有してもよい。たとえば、図１２Ａおよび１２Ｂを参照すると、移送チャンバ１１８Ｔ１は、実質的に正方形の構成を有する（しかし、他の態様では、移送チャンバは、六角形、八角形などの任意の適切な形状を有してもよい）。本態様では、（線形電気機械１５９９に略類似する）電気機械１５９９Ｒは、本明細書に記載される基板ハンドラ１５００に略類似する少なくとも２つの並設の基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂを含む、並設の搬送装置として構成される。本態様における電磁石１７００のアレイは、基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂが、並設の搬送装置の「伸長および収縮」（伸長および収縮という用語は、本明細書では便宜上使用されるものであり、伸長および収縮は、それぞれの駆動ラインに沿う基板ハンドラ１５００、１５００Ａ、１５００Ｂの線形推進動作によってもたらされることに留意されたい）の方向を変更するために、共通の回転軸１２７７（このような軸は、たとえば、従来のスカラタイプのロボットのθ軸に類似している）周りで回転するように、基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂを移動させるように構成される。たとえば、電磁石１７００のアレイは、駆動ライン１７７、１７８、１７９、１８０を形成する配置を有している。ここで、駆動ライン１７７、１７８は、互いに離間され、それぞれの搬送開口部１１８０Ａ、１１８０Ｆ、および１１８０Ｂ、１１８０Ｅと実質的に整列させられるように互いに略平行である。駆動ライン１７９、１８０は、駆動ライン１７７、１７８に実質的に直交し、互いに離間され、それぞれの搬送開口部１１８０Ｃ、１１８０Ｈ、および１１８０Ｄ、１１８０Ｇと実質的に整列するように互いに略平行である。駆動ラインは、任意の適切なパターン（一定または変動する半径を有する弧状または湾曲したセグメントなど）および配向である場合があり、以下の説明は例示目的である。電磁石１７００Ａ～１７００Ｎ（図１２Ａに例示されているが、図面を明確にするために番号が付与されていない）は、搬送開口部１１８０Ａ～１１８０Ｈを通る基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂの少なくとも線形推進力をもたらす。本態様では、電磁石１７００のアレイはまた、コントローラ１９９の制御下で、駆動ライン１７７～１８０を形成する電磁石によって、共通の回転軸１２７７周りの基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂの回転をもたらす回転電磁石サブアレイ１２３１～１２３４を含む。代替的に、電磁石は、推進力または回転について、具体的に指定されることなく、十分に高密度で十分に大きなグリッドを形成する場合があり、ベース１５１０の位置およびコントローラの制御法則に基づいて、その機能を実施し得る。理解され得るように、基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂは、共通の回転軸１２７７周りで、同時に回転し得るが、基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂの伸長および収縮は、基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂのその他の１つの伸長および収縮から独立してもよい。概して、基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂの動作は互いに独立しており、その動作の複雑さは１自由度から６自由度の範囲であり得る。
【0039】
図１２Ｂを参照すると、一態様では、電気機械１５９９Ｒは、上下に積み重ねられた複数の搬送レベル１２２０Ａ、１２２０Ｂを含む。本態様では、各レベル１２２０Ａ、１２２０Ｂは、それぞれが搬送チャンバ１１８Ｔ１のフレームの水平基準面１２９９と略平行であるそれぞれの基準面１２９９Ｒを有する、それぞれの水平支持体１２２１によって形成される。各レベル支持体１２２１は、並設の基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂを駆動ライン１７７～１８０に沿って、線形に駆動させ、（たとえば、完全な６自由度の制御で）共通の回転軸１２７７周りで、並設の基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂを回転させるための、図１２Ａに例示されるものに略類似する電磁石１７００のアレイを含む。各レベル支持体１２２１は、搬送チャンバ１１８Ｔ１の搬送開口部１１８０の基板搬送面１２９０で、それぞれのレベル支持体１２２１上に基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂのエンドエフェクタ１５２０を整列させるように、Ｚ方向にレベル支持体１２２１およびその上の基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂを移動させる共通のＺ軸ドライブ１２１１に連結される。Ｚ軸ドライブ１２１１は、ねじドライブ、電磁ドライブ、空気圧ドライブ、油圧ドライブなどの、任意の適切な線形アクチュエータであり得る。
【0040】
図１３Ａおよび１３Ｂを参照すると、別の態様では、移送チャンバ１１８Ｔ２は、実質的に六角形の構成を有する（しかし、他の態様では、移送チャンバは、本明細書で留意されるような任意の適切な形状を有してもよい）。本態様では、（図１５Ｃの線形電気機械１５９９に略類似している）電気機械１５９９Ｒは、本明細書に記載されるように、両端／面エンドエフェクタ１５２０Ｄを有する基板ハンドラ１５００を含む半径方向の搬送装置として構成される（しかし、他の態様では、一端／面エンドエフェクタが利用されてもよい）。本態様における電磁石１７００のアレイは、「伸長および収縮」（伸長および収縮という用語は、本明細書では便宜上使用されるものであり、伸長および収縮は、それぞれの駆動ラインに沿う基板ハンドラ１５００の線形推進動作によってもたらされることに留意されたい）の方向を変更するために、基板ハンドラ１５００を共通の回転軸１３７７（このような軸は、たとえば、従来のスカラタイプのロボットのθ軸に類似している）周りで回転させ、搬送開口部１１８０Ａ～１１８０Ｆを通って、基板ハンドラ１５００を伸長させるように、線形に推進するように構成される。たとえば、電磁石１７００のアレイは、半径方向にオフセットされた駆動ライン１７７、１７８、１７９を形成する配置を有し、ここで、隣接する駆動ライン間の角度αは、搬送開口部１１８０Ａ～１１８０Ｆが位置付けられる搬送チャンバ１１８Ｔ２の側面／ファセットの数に依存する。電磁石１７００Ａ～１７００Ｎ（図１２Ａに例示されているが、図面を明確にするために番号を付与されていない）は、ピッチとおよびロール時の所望の姿勢で、線形の搬送および回転を維持するように、搬送開口部１１８０Ａ～１１８０Ｈを通る基板ハンドラ１５００の少なくとも線形推進と、最大限６の自由度の制御での回転軸１３７７を中心とした基板ハンドラ１５００の回転とをもたらす。
【0041】
図１３Ｂを参照すると、一態様では、電気機械１５９９Ｒは、図１２Ｂに関して上記した方法に略類似する方法で、上下に積み重ねられた複数の搬送レベル１３２０Ａ、１３２０Ｂを含む。たとえば、各レベル１３２０Ａ、１３２０Ｂは、それぞれが搬送チャンバ１１８Ｔ１のフレームの水平基準面１２９９と略平行であるそれぞれの基準面１２９９Ｒを有する、それぞれの水平支持体１３２１によって形成される。各レベル支持体１３２１は、基板ハンドラ１５００を（駆動ライン１７７～１７９に沿って）線形に駆動させ、（軸１３７７周りで）回転させるための、図１３Ａに例示されるものに略類似する電磁石１７００のアレイを含む。各レベル支持体１３２１は、搬送チャンバ１１８Ｔ２の搬送開口部１１８０の基板搬送面１３９０で、それぞれのレベル支持体１３２１上に基板ハンドラ１５００のエンドエフェクタ１５２０Ｄのそれぞれを整列させるように、Ｚ方向にレベル支持体１３２１およびその上の基板ハンドラ１５００を移動させる（Ｚ軸ドライブ１２１１に略類似する）共通のＺ軸ドライブ１３１１に連結される。
【0042】
図１２Ｂおよび１３Ｂを参照すると、ウェハハンドラ１２２０Ａまたは１２２０Ｂが、ウェハプロセスステーション間の取り出しまたは配置などのウェハハンドオフ操作を実施することができるように、Ｚアクチュエータ１２１１によってもたらされる垂直動作が、使用され得る。支持体１２２１、１３２１は、ウェハハンドオフ操作中に、大きな垂直ストロークを達成するために、ウェハハンドラ１２２０Ａ、１２２０Ｂに追加の上昇機能をもたらす目的で、単一のモジュール（レベル）を含み得る。たとえば、プロセスモジュールまたはロードロックが１つまたは複数の積み重ねられたウェハスロットを有する場合、電気機械１５９９Ｒによって提供される、加えられる浮上力を増加させることなく、積み重ねられたウェハスロットのそれぞれに到達することができるＺ軸アクチュエータ１２１１、１３１１などの垂直浮揚装置を有することに利点があるだろう。
【0043】
図１２Ａおよび１２Ｂを参照すると、垂直浮揚装置（またはＺ軸アクチュエータ）１２１１およびレベル１２２１は、別の態様では、二重（またはそれ以上）の別個に独立して操作可能な装置（たとえば、各ウェハハンドラ１５２０に対して１つ）を有する。これにより、少なくとも２つの独立したステーション（たとえば、プロセスモジュール、ロードロックなど）上のさまざまなスロットにアクセスし得る、さまざまなウェハハンドラのための独立した垂直ストロークを実施する能力が付与される。
【0044】
ここで図１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃを参照すると、線形電気機械１５９９が、より詳細に説明される（電気機械１５９９Ｒが線形電気機械１５９９に略類似していることに再度留意されたい）。概して、線形電気機械１５９９は、磁石、およびベアリング、回転または直動継手、金属バンド、プーリ、スチールケーブルまたはベルトなどの可動部品を含まない構造１５００を含む。上述のように、ベース１５１０は、常磁性材料、反磁性材料、または非磁性導電性材料で形成される。ベース１５１０は、本明細書に記載される（１つまたは複数の）方法で、基板Ｓを安定して搬送するように、電磁石１７００のアレイの電磁石１７００Ａ～１７００ｎと連携するための任意の適切な形状およびサイズを有し得る。一態様では、図９および１１～１６Ｃに例示されるように、ベース１５１０は円錐台形状で示され、ここで、円錐台１５１０ＦＲの先細った側面１５１０ＴＳは、電磁石１７００のアレイに面している（しかし、他の適切な形状が動作可能である）。ここで、円錐台形状の先細った側面１５１０ＴＳは、円錐台１５１ＱＦＲの平面に対して約５０°から約６０°の間である角度λ（図１５Ｂを参照）を有するが、他の態様では、角度λは約６０°超または約５０°未満であってもよい。他の態様では、ベースは、図８、８Ａ、および１０に示されるような円錐ピラミッド形状を有してもよい。ここで、円錐台１５１０ＦＲＰの各側面１５１０ＴＳＰは、円錐台１５１０ＦＲＰの平面に対して約５０°から約６０°の間である角度λ（図８Ｂを参照）を有するが、他の態様では、角度λは約６０°超または約５０°未満であってもよい。円錐ピラミッド形状は４つの側面を有するものとして例示されているが、他の態様では、円錐ピラミッド形状は、たとえば、６つまたは８つの側面などの任意の適切な数の側面を有してもよく、または円形であっても、湾曲した側面を有してもよい。他の態様では、ベース１５１０は、円錐台形状または円錐ピラミッド形状を有さなくてもよく、電磁石１７００によって適切に制御されるために適切な非対称の輪郭およびサイズを有する平面形状を備えていてもよい。
【0045】
エンドエフェクタ１５２０、１５２０Ｄは、従来のエンドエフェクタに略類似し得るが、本明細書に記載されるように、エンドエフェクタは、ベース１５１０に強固に連結される。一例として、エンドエフェクタは、単一の基板保持位置１５２０Ａを有するシングルサイド／エンド型、２つの長手方向に離間される基板保持位置１５２０Ａ、１５２０Ｂを有するダブルサイド／エンド型（エンドエフェクタ１５２０Ｄを参照）、複数の基板保持位置が並んで配置され（たとえば、横方向に離間され）、複数の基板保持位置が並んで配置され（たとえば、横方向に離間され）、並設の基板搬送開口部を通って伸長するように共通のベースから支持される並設構成、複数の基板保持位置が上下に積み重ねられて配置され、垂直に配列される基板搬送開口部を通って伸長するように共通のベースから支持される積層構成となり得るが、他の態様では、エンドエフェクタは任意の適切な構成を有してもよい。エンドエフェクタ１５２０、１５２０Ｄは、高温に耐える、低質量密度を有する、低熱膨張を有する、低熱伝導率を有する、および低ガス放出を有することの１つまたは複数が可能な材料で作られ得る。エンドエフェクタ１５２０、１５２０Ｄが構築され得る適切な材料は、アルミナ酸化物（Ａｌ2Ｏ3）であるが、任意の適切な材料が使用されてもよい。
【0046】
一態様では、エンドエフェクタ１５２０、１５２０Ｄは、エンドエフェクタ１５２０、１５２０Ｄを、たとえば、水平基準面１２９９に対する適切な公称高さＨ２に設定するように、実質的に剛性で非関節式の支柱１５１０Ｓでベース１５１０に連結される。基板ハンドラ１５００は、本明細書に記載されるように、電気力学的浮上原理を使用して（少なくとも３自由度で）空間内を移動する。作動要素（たとえば、アクチュエータ１７００）は、図１５Ａ～１５Ｃ、１６Ｂ、および１６Ｃに示されるように、ベース１５１０内に推力および揚力のベクトルを誘導する所望の磁場を生成する、独立して制御されるコイルまたは電磁石１７００Ａ～１７００ｎ（本明細書ではコイルセグメントとも呼ばれる）を含む。
【0047】
いくつかの態様では、図１０、１０Ａ、１１、および１１Ａを参照すると、複数の基板ハンドラは、単一のユニットとして駆動ライン１７７～１８０に沿って線形に移動するように、互いに対して入れ子にされる場合があり、入れ子にされた基板ハンドラのエンドエフェクタ１５２０は、上下に積み重ねられて配置される。たとえば、図１０および１０Ａを参照すると、入れ子にされたベース１５１０ＦＰ（回転体として対称、回転対称、たとえば円錐台、または両対称、たとえば円錐ピラミッド、またはチャネル形状の断面である場合があり、これは図１０Ａに例示されている）は、カップを互いに内部に積み重ねる方法に類似する方法で、ベース１５１０ＦＰを積み重ねるように、１つのベース１５１０ＦＰが別のベース１５１０ＦＰに挿入され得るように構成される。ベース１５１０ＦＰは、エンドエフェクタ１５２０間の垂直空間が、積み重ねられたときに（すなわち、エンドエフェクタ１５２０が水平基準面１２９９と略水平であるときに）、積み重ねられたエンドエフェクタ１５２０による基板の同時の取り出しおよび配置をもたらすように、積み重ねられた基板保持ステーション間の垂直空間と略同じであるように構成され得る。ベース１５１０ＦＰの積層は、一態様では、電磁石１７００のアレイによって生成される浮上力に応じて、ベース１５１０ＦＰ（およびそれぞれの基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂ（ベースはこれらの一部である））のうちの少なくとも１つの独立した垂直またはＺ軸の動作をもたらす。本実施例では、最上部の基板ハンドラ１５００Ｂは、最下部の基板ハンドラ１５００Ａから独立してＺ軸に移動し得るが、最上部の基板ハンドラ１５００Ｂが最下部の基板ハンドラ１５００Ａから離されて持ち上げられると、最下部の基板ハンドラ１５００Ａも、最上部の基板ハンドラ１５００Ｂから独立してＺ軸方向に移動し得る。ここで、両対称のベースは、インターロックされ、基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂの回転は、基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂが揃って回転するように、ベース１５１０ＦＰの形状によってリンクされる。ベース１５１０ＦＦの積層可能な構成によって、任意の適切な数の基板ハンドラが上下に積み重ねられる（本実施例では、２つが上下に積み重ねられて示されているが、他の態様では、２つを超える基板ハンドラが上下に積み重ねられてもよい）。
【0048】
図１１および１１Ａを参照すると、回転対称ベース１５１０ＦＣは、上下に積み重ねられ、推進方向に移動し、円錐ピラミッドベース１５１０ＦＰに関して上記した方法に略類似する方法で、Ｚ軸に沿って互いに対して移動し得る。しかし、本態様では、ベース１５１０ＦＣの回転対称形状は、インターロックせず、各基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂの、基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂのもう１つに対する基板ハンドラの回転軸軸周りで、独立した回転をもたらす。円錐台ベースの基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂの独立した回転は、基板ハンドラ１５００Ａのエンドエフェクタ１５２０が基板Ｓ１を取り出すために基板保持ステーション１２０ＢＨと整列させられている場合などに、単一の基板保持ステーションからの基板の高速スワッピングをもたらし、ここで、基板ハンドラ１５００Ｂのエンドエフェクタ１５２０は、基板保持ステーション１２０ＢＨへと伸長しない位置まで回転する。基板Ｓ１が基板ハンドラ１５００Ａによって基板保持ステーション１２０ＢＨから取り外されると、基板Ｓ２を基板保持ステーション１２０ＢＨに配置するために、基板ハンドラ１５００Ｂのエンドエフェクタ１５２０が、基板保持ステーション１２０ＢＨと整列するとともに、基板ハンドラ１５００Ａのエンドエフェクタ１５２０が基板保持ステーション１２０ＢＨへと伸長しないような位置まで回転するように、基板ハンドラのエンドエフェクタ１５２０の位置が、スワッピングされ得る。理解され得るように、基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂは、基板保持ステーション１２０ＢＨの高さに対するエンドエフェクタの積み重ね高さに対応するために、Ｚ軸に沿って移動し得る。対称（１つまたは複数の軸周りで回転）ベースが例示されているが、他の態様では、１つまたは複数のベースは非対称であってもよく、または対称軸を欠いてもよい。
【0049】
本明細書に記載されるように、線形推進力は、概して、独立して制御される電磁石１７００Ａ～１７００ｎの２つの平行した線形軌道１５５０（単一の軌道であり得る）によってもたらされる。電磁石１７００Ａ～１７００ｎは、空間内の基板ハンドラのすべての６自由度（Ｘ、Ｙ、Ｚ方向のそれぞれにおけるロール、ピッチ、ヨー、および並進）を制御するように、ベース１５１０の寸法に応じて、互いに離間される。たとえば、図１５Ｂに例示されるように、電磁石１７００Ａ～１７００ｎは、それぞれの平行な線形軌道１５５０の（モータアクチュエータ（一次側（primary））１７０１を形成するように連携する、およびベース（二次側（secondary））１５１０のモータと組み合わせた）２つ以上の電磁石１７００Ａ～１７００ｎがベース１５１０を安定して浮上および推進するように、ベースの動作方向において、常時ベース１５１０の下に配置されるように、互いに離間され得る（理解され得るように、図１５Ａ、１５Ｂは、システムの典型的な構成を概略的に例示し、ベース１５１０と電磁石１７００Ａ～１７００ｎとの間の相互関係の例示的な典型を概して示すように提供されており、決して限定することを意図していない）。Ｘ軸およびＹ軸の両方における電磁石１７００Ａ～１７００ｎのサイズ、数、および間隔（たとえば、ピッチ）は、電磁石１７００Ａ～１７００ｎに関連するベース１５１０のサイズおよび形状と同様に変化し得る。一態様では、図８に例示されるように、電磁石１７００のアレイは、軌道１５５０の横方向外側に配置される安定化軌道１５５０５も含み得る。安定化軌道は、軌道１５５０に略類似する場合があり、ベース１５１０に作用する（たとえば、平行した線形軌道１５５０の電磁石によって生成される揚力および推進力に加えて）追加の揚力および／または推進力の生成を介して、ベース１５１０の追加の安定化をもたらすように構成される。その結果、基板ハンドラ１５００は、ロール、ピッチ、およびヨーのうちの１つまたは複数の配向を変えながら、軌道１５５０の方向（すなわち、推進方向）に沿って移動し得る。電磁石１７００Ａ～１７００ｎが「一次側」に類似する磁気誘導原理によれば、ベース１５１０は、電流が渦電流効果によって誘導される「二次側」に対応する。
【0050】
図１７は、開示される実施形態の一態様に応じて、図１５Ａ～１６Ｃに関して記載および例示される所望の力成分および自由度をもたらすために、各電磁石１７００Ａ～１７００ｎの個々の制御をもたらすように構成されるアクチュエータ制御システムネットワーク１７９９を示している。一態様では、アクチュエータ制御システムは、電磁石１７００Ａ～１７００ｎは、モータアクチュエータユニット（まとめてモータアクチュエータと呼ばれる）を形成し、各モータアクチュエータユニットは、連携してモータを形成するｍ個の電磁石／コイルを有する（ここで、ｍは、以下でさらに説明されるように、モータアクチュエータユニットの１つまたは複数を形成する２つ以上の電磁石の動的に選択可能な数である）ように構成される。したがって、アクチュエータ制御システムネットワーク１７９９は、以下でより詳細に説明されるように、少なくともマスタコントローラ１７６０および分散ローカル駆動コントローラ１７５０Ａ～１７５０ｎを備えるクラスタ化アーキテクチャを有するスケーラブルな動作制御システムである。本態様では、電磁石１７００Ｇ１～１７００Ｇｎのグループは、電磁石１７００Ｇ１～１７００Ｇｎのそれぞれのグループ内の電磁石１７００Ａ～１７００ｎ上の電流を制御するように構成される、それぞれのローカル駆動コントローラ１７５０Ａ～１７５０ｎに連結される。ローカル駆動コントローラ１７５０Ａ～１７５０ｎは、空間内の基板ハンドラ１５００の所望の動作をもたらすために、個々の電磁石１７００Ａ～１７００ｎごとに所望の力（たとえば、推力および揚力）を指定するように構成されるマスタコントローラ１７６０に接続されるネットワーク内の「スレーブ」であり得る。本明細書に記載されるように、物理的な電磁石／コイルは、以下でさらに説明されるように固定される（たとえば静止する）が、電磁石１７００Ａ～１７００ｎは、（推進下において連携するモータの励磁位相で形成される）所与のモータアクチュエータユニットの位置が、事実上、ベース推進と揃って移動するものとして見做され得るように、所与のモータアクチュエータユニットの他の電磁石／コイルの「位相」定義に対する各コイルのそれぞれの「位相」定義の際に、動的に構成され得る。これは、基板ハンドラの動作制御のための所望の力ベクトルの連続性をもたらす。
【0051】
開示される実施形態の態様によれば、図１８および１９を参照すると、位置フィードバックセンサ２０００は、チャンバ１１８のフレーム上に分布される。センサ２０００は、駆動面１５９８に沿うベース１５１０の位置を感知するように構成され、コントローラ１９９に通信可能に連結され、そのため、コントローラ１９９は、感知されたベース１５１０の位置を登録し、ここで、コントローラ１９９は、本明細書に記載される方法で感知された位置に対応する電磁石１７００のアレイの電磁石１７００Ａ～１７００ｎを順次励磁するように構成される。
【0052】
図１８および１９は、たとえば搬送チャンバ１１８のフレームに対する、空間内の基板ハンドラ１５００の位置フィードバックをもたらすように構成される、開示される実施形態の態様による、センサ制御システムネットワーク１８９９を例示している。センサ制御システムネットワーク１８９９は、以下でより詳細に説明されるように、少なくともマスタコントローラ１７６０および分散ローカルセンサコントローラ１８５０Ａ～１８５０ｎを備えるクラスタ化アーキテクチャを有するスケーラブルなセンサ制御システムであり得る。本態様では、センサ１８００Ｇ１～１８００Ｇｎのグループは、マスタコントローラ１７６０（またはマスタコントローラ１７６０と通信する他の適切なマスタコントローラ）に接続されるネットワーク内において「スレーブ」として構成されるそれぞれのローカルセンサコントローラ１８５０Ａ～１８５０ｎ（本明細書ではセンサ処理ユニットとも呼ばれる）に連結される。ローカルセンサコントローラ１８５０Ａ～１８５０ｎのそれぞれは、本明細書に記載されるものなどのさまざまなタイプのセンサ技術を支援し得る中央処理装置１８５１および関連するハードウェアインターフェース１８５２を含む。ローカルセンサコントローラ１８５０Ａ～１８５０ｎは、ＥｔｈｅｒＣａｔなどのリアルタイムネットワークおよび／またはＥｔｈｅｒｎｅｔなどの非リアルタイムネットワークに統合し得る。センサ２０００は、たとえば搬送チャンバ１１８のフレームに対する、空間内の基板ハンドラの場所／位置を検出するように、基板ハンドラの推進経路（たとえば、駆動ライン１７７～１８０）に沿って分布され得る。
【0053】
図２０は、基板ハンドラ１５００のベース１５１０に対するセンサ２０００Ａ～２０００ｎを含む分散型センサアレイ２００１と、どのようにベース１５１０およびセンサ２０００Ａ～２０００ｎの特徴的な寸法間の関係性が基板ハンドラ１５００の位置の連続的なフィードバックをもたらすかを例示している。図２０に見られ得るように、センサ２０００Ａ～２０００ｎは、隣接するセンサ２０００Ａ～２０００ｎ間にセンサ間隔Δが提供される所定の間隔またはセンサピッチＰｓで配置される。各センサ２０００Ａ～２０００ｎは、所定の感知範囲Ｌｓを提供するような長さを有し、ベース１５１０は長さＬｂを有する。継続的なフィードバックをもたらすためのこれらの特性間の関係性は、以下の通りである。
Ｌｓ／２ ＞ Ｐｓ－Ｌｓ ＝＞ Ｐｓ＜（３／２）Ｌｓ ［２］
式中、ベース１５１０の長さＬｂは、以下の通りである。
Ｌｂ＝ｎＰｓ＋ＬＳ／２（式中、ｎ＝１、２、３、．．．） ［３］
Ｌｓ／２ ＞ Ｐｓ－Ｌｓ ＝＞ Ｐｓ＜（３／２）Ｌｓ ［２］
式中、ベース１５１０の長さＬｂは、以下の通りである。
Ｌｂ＝ｎＰｓ＋ＬＳ／２（式中、ｎ＝１、２、３、．．．） ［３］
【0054】
開示される実施形態の態様によれば、各センサ２０００Ａ～２０００ｎは、長手方向の変位、および／または基板ハンドラ１５００のベース１５１０と水平基準面１２９９（たとえば、図１５Ａを参照）などの底部基準面との間の空隙を測定し得る（１つまたは複数の）任意の適切なデバイスを含む。マスタコントローラ１７６０は、どのローカルセンサコントローラ１８５０Ａ～１８５０ｎが適切なセンサ１７００Ａ～１７００ｎからのフィードバックをアクティブに報告すべきかを指示することによって、基板ハンドラ１５００の位置を追跡するように構成される。アクチュエータ制御システムネットワーク１７９９とセンサ制御システムネットワーク１８９９との組み合わせによって、図１５Ａ～１６Ｃに示されるような基板ハンドラ１５００の６自由度のための動作制御インフラストラクチャが形成される。
【0055】
図３９を参照すると、アクチュエータ制御システムネットワーク１７９９およびセンサ制御システムネットワーク１８９９の典型である、クラスタ化アーキテクチャを有する制御システム、ネットワーク３９９９が描かれている。図３９に例示される例では、３つの駆動ライン１７７、１７９Ａ、１７９Ｂが存在し、そのそれぞれは、それぞれの軌道１５５０Ａ～１５５０Ｆを形成するそれぞれの電磁石アレイを有する（線形として示されているが、円弧状であってもよい）。たとえば、駆動ライン１７７は、電磁石１７７ＥＲ１～１７７ＥＲｎおよび１７７ＥＬ１～１７７ＥＬｎを有する軌道１５５０Ａおよび１５５０Ｂによって形成される。駆動ライン１７９Ａは、電磁石１７９ＡＥＲ１～１７９ＡＥＲｎおよび１７９ＡＥＬ１～１７９ＡＥＬｎを有する軌道１５５０Ｃおよび１５５０Ｄによって形成される。駆動ライン１７９Ｂは、電磁石１７９ＢＥＲ１～１７９ＢＥＲｎおよび１７９ＢＥＬ１～１７９ＢＥＬｎを有する軌道１５５０Ｅおよび１５５０Ｆによって形成される。図３９に例示される電気機械の構成は、例示であり、任意の他の適切な構成を有してもよい。
【0056】
図３９では、制御システムネットワークは、マスタコントローラ１７６０、クラスタコントローラ３９５０Ａ～３９５０Ｃ、およびローカルコントローラ１７５０ＤＬ、１７５０ＤＬＡ、１７５０ＤＬＢ、１８５０ＤＬ、１８５０ＤＬＡ、１８５０ＤＬＢを含む。ローカルコントローラ１７５０ＤＬは、駆動ライン１７７に対応し、ローカルコントローラ１７５０ＤＬＡは、駆動ライン１７９Ａに対応し、ローカルコントローラ１７５０ＤＬＢは、駆動ライン１７９Ｂに対応する。ローカルコントローラ１７５０ＤＬ、１７５０ＤＬＡ、１７５０ＤＬＢのそれぞれは、分散型ローカル駆動コントローラ１７５０Ａ～１７５０ｎに略類似しており、それにより、各駆動ライン１７７、１７９Ａ、１７９Ｂは、電磁石１７００Ａ～１７００ｎのそれぞれのグループ１７００Ｇ１～１７００Ｇｎを制御するために、図１７に関して上記されるようなローカル駆動コントローラ１７５０Ａ～１７５０ｎの分散配置を含む。同様に、ローカルコントローラ１８５０ＤＬは、駆動ライン１７７に対応し、ローカルコントローラ１８５０ＤＬＡは、駆動ライン１７９Ａに対応し、ローカルコントローラ１８５０ＤＬＢは、駆動ライン１７９Ｂに対応する。ローカルコントローラ１８５０ＤＬ、１８５０ＤＬＡ、１８５０ＤＬＢのそれぞれは、分散型ローカルセンサコントローラ１８５０Ａ～１８５０ｎに略類似し、それにより、各駆動ライン１７７、１７９Ａ、１７９Ｂは、センサ２０００Ａ～２０００ｎのそれぞれのグループ１８００Ｇ１～１８００Ｇｎを制御するために、図１８に関して上記されるようなローカルセンサコントローラ１８５０Ａ～１８５０ｎの分散配置を含む。
【0057】
一態様では、図３９に示されるように、ローカルコントローラ１７５０ＤＬ、１７５０ＤＬＡ、１７５０ＤＬＢ、１８５０ＤＬ、１８５０ＤＬＡ、１８５０ＤＬＢのそれぞれは、それぞれのクラスタコントローラ３９５０Ａ～３９５０Ｃに（たとえば、無線および／または有線接続を介して）接続される。たとえば、駆動ライン１７７のローカルコントローラ１７５０ＤＬ、１８５０ＤＬのそれぞれは、クラスタコントローラ３９５０Ｂに連結され、駆動ライン１７９Ａのローカルコントローラ１７５ＤＤＬＡ、１８５０ＤＬＡのそれぞれは、クラスタコントローラ３９５０Ａに連結され、駆動ライン１７９Ｂのローカルコントローラ１７５０ＤＬＢ、１８５０ＤＬＢのそれぞれは、クラスタコントローラ３９５０Ｃに連結される。他の態様では、ローカルコントローラは、図１７および１９に示されるように、直接マスタコントローラ１７６０に（たとえば、無線または有線接続を介して）接続されてもよい。さらに他の態様では、ローカルコントローラは、ローカルコントローラの冗長で実質的にフェールセーフな制御をもたらすように、マスタコントローラ１７６０およびそれぞれのクラスタコントローラ３９５０Ａ～３９５０Ｃの両方に（たとえば、無線または有線接続を介して）接続されてもよい。
【0058】
クラスタコントローラ３９５０Ａ～３９５０Ｃのそれぞれは、マスタコントローラ１７６０に（たとえば、無線または有線接続を介して）接続される。マスタコントローラ１７６０、クラスタコントローラ３９５０Ａ～３９５０Ｃ、およびローカルコントローラ１７５０ＤＬ、１７５０ＤＬＡ、１７５０ＤＬＢ、１８５０ＤＬ、１８５０ＤＬＡ、１８５０ＤＬＢのそれぞれは、本明細書に記載されるように、基板ハンドラ１５００の動作制御をもたらすために、任意の適切なプロセッサおよび非一時的コンピュータプログラムコードを含む。マスタコントローラ１７６０は制御システムネットワーク３９９９の全体的な動作を監視し、クラスタコントローラ３９５０Ａ～３９５０Ｃのそれぞれは、それぞれのローカルコントローラ１７５ＤＤＬ、１７５０ＤＬＡ、１７５０ＤＬＢ、１８５０ＤＬ、１８５０ＤＬＡ、１８５０ＤＬＢの動作を監視し、各ローカルコントローラ１７５０ＤＬ、１７５０ＤＬＡ、１７５０ＤＬＢ、１８５０ＤＬ、１８５０ＤＬＡ、１８５０ＤＬＢは、電磁石を駆動させる、および／または、それぞれの駆動ライン１７７、１７９Ａ、１７９Ｂに対応する（基板ハンドラ１５００の）位置フィードバックをもたらすために利用される。
【0059】
クラスタ化アーキテクチャは、ネットワークトポロジ内に、必要に応じて、集中制御ネットワークの機能および分散制御ネットワークの機能をもたらす。クラスタがネットワーク内の必要な場所に分散されてもよく、各クラスタコントローラ３９５０Ａ～３９５０Ｃが管理するクラスタ内において高度に集中化された制御をもたらすことが可能であるため、本明細書に開示されるアーキテクチャには利点がある。高度に集中化された制御に関連付けられるネットワークトラフィックは、概して、各クラスタ内に限定され、ローカルコントローラ１７５０ＤＬ、１７５０ＤＬＡ、１７５０ＤＬＢ、１８５０ＤＬ、１８５０ＤＬＡ、１８５０ＤＬＢは、それらが制御する電磁石またはセンサの近くに位置付けられてもよく、電力および信号ケーブル配線に関連する問題が軽減される。さらに、クラスタ化アーキテクチャは、必要な場合に、マスタコントローラ１７６０によるローカルコントローラ１７５０ＤＬ、１７５０ＤＬＡ、１７５０ＤＬＢ、１８５０ＤＬ、１８５０ＤＬＡ、１８５０ＤＬＢの直接制御を可能にする。さらに、集中的なネットワークトラフィックは、概して、クラスタ内に限定され、クラスタは高レベルの制御が可能であるため、アーキテクチャは多数のクラスタに対応し得る。したがって、アーキテクチャは、高レベルのスケーラビリティをもたらし、コントローラの効率的な分散を可能にする。クラスタ化制御アーキテクチャが上述されているが、クラスタ化アーキテクチャは、適切な制御アーキテクチャの単なる例示に過ぎず、任意の適切な制御アーキテクチャが採用され得ることが留意される。
【0060】
開示される実施形態の別の態様では、図３９に示されるローカルコントローラ１７５０ＤＬ、１７５０ＤＬＡ、１７５０ＤＬＢ、１８５０ＤＬ、１８５０ＤＬＡ、１８５０ＤＬＢは、マスタコントローラ１７６０に直接接続され得る。本態様では、マスタコントローラソフトウェアは、ウェハハンドラの動作のリアルタイム制御のいくつかの態様を管理し（たとえば、マスタコントローラは制御するように構成され）、ローカルコントローラは、制御アーキテクチャのすべての低レベルのフィードバックおよび作動の態様を管理する（たとえば、そのために構成される）。
【0061】
依然として図３９、および図１５Ａ～１６Ｃを参照すると、開示される実施形態の態様によれば、マスタコントローラ１７６０のプロセッサ３９０１は、その上にペイロード（たとえば、（１つまたは複数の）基板Ｓ）を有する、およびペイロードを有さない、ベース１５１０の動的モデル３９１０を用いてプログラムされる（たとえば、動的モデルは、プロセッサ３９０１によってアクセス可能である任意の適切なメモリ３９０２に保存される）。プロセッサ３９０１はまた、基板Ｓとエンドエフェクタ１５２０との間の摩擦力μの動的モデル３９１１を用いてプログラムされる。ベース１５１０に対する機械電子機器の形状因子３９１２（たとえば、電磁石の数、電磁石間の間隔、駆動ラインの数およびそれらのそれぞれの配向、推進力対揚力の関係性など）もまた、メモリ３９０２に保存される場合があり、プロセッサ３９０１によってアクセス可能である。
【0062】
マスタコントローラ１７６０は、初期の基板ハンドラの態勢から最終的な基板ハンドラの態勢までのベース１５１０の運動学的動作を判定するようにプログラムされるか、または別の方法で構成される。マスタコントローラ１７６０はまた、判定された運動学的動作に関連する姿勢／ヨー制御の運動学（ピッチ、ロール、ヨーの３自由度）を判定するようにプログラムされるか、または別の方法で構成される。一態様では、姿勢／ヨーの運動学的動作および運動学は、たとえば、所定の基板プロセスレシピ（たとえば、基板がどこで、いつ移送されるか、およびどのようなプロセスが基板上で実施されるか）と組み合わせて、動的モデル３９１０、動的モデル３９１１、および形状因子３９１２の１つまたは複数を使用して判定される。
【0063】
本明細書に記載される電気機械などの機械を制御するための１つの方法は、（Ｘ軸および／またはＹ軸に沿う）推進力、（Ｚ軸に沿う）揚力、ロール、ピッチ、ヨーのそれぞれに対する軌跡を計算することである。このような軌跡は、好適には、ＰＶＴフレームと呼ばれるフレームにグループ化される一連の位置、速度、および時間の値によって好適に定義され得る。
【0064】
図４０Ａは、例示的なＰＶＴフレーム４００５を示している。ＰＶＴフレーム４００５は、（開始位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）、終了位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ）、および姿勢（ロール、ピッチ、ヨー）を含み得る）位置データ４０１０、速度データ４０１５、および時間データ４０２０を含む。一態様では、データは、１つまたは複数のバイトに一緒にグループ化されるバイナリ形式である。別の態様では、位置データ４０１０、速度データ４０１５、および時間データ４０２０のそれぞれは、４バイトを占める（一方、他の態様では、位置データ４０１０、速度データ４０１５、および時間データ４０２０のそれぞれは、４バイトより多いまたは少ないバイトを占める）。ＰＶＴフレーム４００５は、随意に、ヘッダ情報４０２５およびトレーリング情報４０３０を含んでもよく、その両方は、識別、パリティ、エラー補正、または他のタイプのデータを含み得る。ＰＶＴフレーム４００５は、ヘッダ、位置、速度、時間、およびトレーリングのデータの２つの間で、またはそれ以上の間でさまざまな長さまたは量の追加のデータを含み得る。ＰＶＴフレーム４００５は、任意の特定の長さに限定されないことが留意されるべきである。他の態様では、ＰＶＴフレームは、ＰＴフレームまたはＰフレームのみのいずれかに縮小される。マスタコントローラ１７６０からクラスタ／ローカルコントローラ１７５ＯＤＬ、１７５０ＤＬＡ、１７５０ＤＬＢ、１８５０ＤＬ、１８５０ＤＬＡ、１８５０ＤＬ３への通信は、所望の動作に周辺的に関連するさまざまな値のセットを含む場合があり、たとえば、これらの値は、周波数、位相オフセット、制御下の電磁石／コイルの電流値および／または電圧値であり得る。マスタコントローラ１７６０は、（クラスタおよびローカルコントローラの階層スキームを介して効果的にすべてのコイルに対して）所望のアルゴリズム変換を実施し、モーションネットワークを介して、そのような量を計算し、ストリーミングする。
【0065】
開示される実施形態の態様の特徴は、ベース１５１０が所望の軌道に従うように、所定の電磁石１７００Ａ～１７００ｎによって、加えられる理論上の揚力および推進力を計算するために、これらの一連の値を、制御された電気機械の動的モデル３９１０、３９１１に対する入力として使用することである。開示される実施形態の態様の特徴はまた、それらの制御下で、各電磁石に対して、ローカルコントローラ１７５０ＤＬ、１７５０ＤＬＡ、１７５０ＤＬＢ、１８５０ＤＬ、１８５０ＤＬＡ、１８５０ＤＬＢによって使用されるフィードバック制御信号をスケーリングするために、動的モデル３９１０、３９１１の要素を使用することである。
【0066】
揚力、推進力、およびスケーリング項は、利点として、個々の駆動ライン１７７、１７９Ａ、１７９Ｂ間の非線形性および動的相互連結の要因であり得る。揚力、推進力は、本明細書では、フィードフォワード項と呼ばれ、スケーリング項は、ゲイン項と呼ばれ得る。
【0067】
一実施例として、図３９（図１５Ａ～１６Ｃも参照）に示される電気機械１５９９を使用して、マスタコントローラ１７６０は、指令された位置、速度、および加速度に関して、各駆動ライン１７７、１７９Ａ、１７９Ｂについての軌跡を生成する場合があり、基板ハンドラ１５００は、それに沿って移動する。ベース１５１０および／または摩擦力のうちの１つまたは複数の逆動作モデルを使用して、マスタコントローラ１７６０は、対応するフィードフォワードおよびゲイン項を生成するために、軌跡情報を利用し得る。これらの項は、ＰＶＴ－ＦＧフレームと呼ばれる、各駆動ライン１７７、１７９Ａ、１７９Ｂに固有のフレームにおいて、軌跡情報とともにグループ化され得る。図４０Ｂは、例示的なＰＶＴ－ＦＧフレーム４０９５を例示している。ＰＶＴ－ＦＧフレーム４０９５は、ＰＶＴフレーム４００５に類似する、随意のヘッダ４０２５、位置データ４０１０、速度データ４０１５、時間データ４０２０、および随意のトレーリング情報４０３０を含む。さらに、ＰＶＴ－ＦＧフレーム４０９５は、少なくとも１つのフィードフォワード項４０５０および少なくとも１つのゲイン項４０６０を含む。データは、１つまたは複数のバイトとともにグループ化されるバイナリ形式であり得る。ＰＶＴ－ＦＧフレーム４０９５の一態様では、位置データ４０１０、速度データ４０１５、時間データ４０２０、フィードフォワード項４０５０、およびゲイン項４６０はそれぞれ、４バイトを占める（一方、他の態様では、それらはそれぞれ、４バイトより多いまたは少ないバイトを占めてもよい）。ＰＶＴフレーム４００５と同様に、ＰＶＴ－ＦＧフレーム４０９５は、さまざまな項の２つの間で、またはそれ以上の間で分布される、さまざまな長さまたは量の他のデータを含み得る。
【0068】
その後、ＰＶＴ－ＦＧフレーム（または他の態様ではＰＶＴフレーム）は、制御システムネットワーク３９９９上に分布され得る。クラスタコントローラ３９５０Ａ～３９５０Ｃは、データを受信し、２つの連続するフレーム間を補間して、瞬間位置、速度、フィードフォワード項、およびゲイン値を取得し、基板ハンドラ１５００の制御をもたらすように、この情報を利用する。たとえば、各クラスタコントローラ３９５０Ａ～３９５０Ｃは、マスタコントローラ１７６０からのＰＶＴ－ＦＧフレーム（またはいくつかの態様ではＰＶＴフレーム）、または他の適切な情報／コマンドを利用して、推進力Ｆｘ（Ｘ軸に沿う推進力）、Ｆｙ（Ｙ軸に沿う推進力）、および（Ｚ軸に沿う）揚力Ｆｚを生成し、基板ハンドラ１５００およびそのベース１５１０のレベリング、推進、および３自由度の姿勢制御（ロール、ピッチ、ヨー）のうちの１つまたは複数をもたらす。いくつかの態様では、機械電子機器の形状因子３９１２は、マスタコントローラ１７６０によってプログラムされないか、またはそれに加えて、クラスタコントローラ３９５０Ａ～３９５０Ｃレベルでプログラムされる場合があり、ここで、形状因子は、（１つまたは複数の）揚力対推進力の関係性を確立し、マスタコントローラ１７６０によって提供されるデータによって、上述の揚力および推進力が生成するために使用される。他の態様では、クラスタコントローラ３９５０Ａ～３９５０Ｃおよびローカルコントローラ１７５０ＤＬ、１７５０ＤＬＡ、１７５０ＤＬＢ、１８５０ＤＬ、１８５０ＤＬＡ、１８５０ＤＬＢは、マスタコントローラ１７６０から対応するデータを受信し、そのデータを利用して、電磁石１７００Ａ～１７００ｎ、および駆動ライン１７７、１７９Ａ、１７９Ｂの１つまたは複数に沿う基板ハンドラ１５００の移動を制御する。
【0069】
クラスタコントローラ３９５０Ａ～３９５０Ｃ（または代替的にローカルコントローラ１７５０ＤＬ、１７５０ＤＬＡ、１７５０ＤＬＢ、１８５０ＤＬ、１８５０ＤＬＡ、１８５０ＤＬＢ）は、電磁石１７００Ａ～１７００ｎの変調を命令し、この命令は、それぞれのローカルコントローラ１７５０ＤＬ、１７５０ＤＬＡ、１７５０ＤＬＢ、１８５０ＤＬ、１８５０ＤＬＡ、１８５０ＤＬＢによって送受信され、本明細書でより詳細に説明されるように、動的位相割振りおよび実質的な多相モータアクチュエータユニットの作成の１つまたは複数をもたらす。
【0070】
図２１は、基板Ｓを運搬する間の基板ハンドラのスループットの増加に関する開示される実施形態の態様による基板ハンドラ１５００の（１つまたは複数の）例示的な制御された動作を例示している。ここで、コントローラ１９９は、ピッチ（図１５Ｂ、２１および２７に示される）およびロール（図１５Ａおよび２９に示される）のうちの少なくとも１つで所定の反応プラテンの姿勢を制御する、駆動面１５９８に対する、ベース１５１０の制御された傾斜（たとえば、ｅ＋またはｅ－）をもたらす、（図２１に例示される）差動浮上力をベース１５１０全体に付与するように、電磁石１７００のアレイによって生成される浮上力（たとえば、ＦＺT、ＦＺL）を制御する。一態様では、コントローラ１９９は、駆動面１５９８に沿って反応プラテンの加速から生じるペイロード慣性力に対抗する方向において、ベース着座面によって支持される基板Ｓ上のベースペイロード着座面（たとえば、エンドエフェクタ１５２０の基板着座面１５２０ＳＳ（図２３、２５Ａ、２５Ｂ）またはカート１５００Ｃのカート１４３１～１４３３の基板支持体によって画定される着座面）から、バイアス反力Ｆ２（図２３）を付与する、駆動面１５９８に対する、ベース１５１０の所定のバイアス姿勢ＢＡ＋またはＢＡ－をもたらすように、（実質的に移動している）モータアクチュエータユニットの電磁石１７００のアレイによって生成される浮上力（たとえば、ＦＺT、ＦＺL）を制御する。コントローラ１９９は、少なくともセンサ２０００によって感知されるベース１５１０の位置の変化から駆動面１５９８に沿うベース１５１０（およびその基板ハンドラ）の加速度を判定し、判定された加速度に応じて、ベース１５１０の加速度から生じるペイロード慣性力に対抗する所定のバイアス姿勢をもたらすように、ベース１５１０のバイアス姿勢を制御するように構成される。他の態様では、コントローラ１９９は、バイアス姿勢の制御のために命令される軌跡からの所定の加速度を適用してもよい。ここで、コントローラ１９９は、基板Ｓとベース１５１０との間の着座部に沿ってベース１５１０に対して、基板Ｓを（たとえば、そのエンドエフェクタ１５２０上またはその基板支持体１４３１～１４３３上に）ベース１５１０に対して着座して変位させやすい慣性力に抗してベース１５１０を付勢するべくバイアス姿勢ＢＡ＋またはＢＡ－を設定するように、電磁石１７００のアレイの実質的に移動するモータアクチュエータユニットの電磁石１７００Ａ～１７００ｎの励磁を制御する（たとえば、図２３、２５Ａ、２５Ｂを参照）。
【0071】
ペイロード慣性力に対抗する一実施例として、図２１の左側から開始して、（本明細書に記載される基板ハンドラのいずれかであり得る）基板ハンドラ１５００が、図２１の方向２１２２の動作の開始点に示されている。基板ハンドラが移動し始めると、一連の推進力ベクトルＦＰおよび揚力ベクトルＦＺが、制御システム（たとえば、コントローラ１９９の一部であり得るアクチュエータ制御システムネットワーク１７９９およびセンサ制御システムネットワーク１８９９）によって生成され、それにより、基板ハンドラ１５００を、増加したピッチ角ｅ＋で動作方向に加速させる（たとえば、エンドエフェクタ１５２０は、たとえば時計回りの方向に傾斜させられる）。増加したピッチ角ｅ＋をもたらすために、揚力ベクトルＦＺは、後行する（trailing）揚力ベクトルＦＺTの大きさが先行する（leading）揚力ベクトルＦＺLの大きさよりも大きくなるように生成される（ここで、先行および後行は動作方向を基準にしている）。基板ハンドラが、動作の終わりに向かっておよそその中間点に到達すると（たとえば、基板ハンドラ１５００の加速が実質的にゼロである場合など）、ピッチ角ｅ＋の大きさが縮小され、それにより、エンドエフェクタ１５２０の傾斜した配向は、時計回りの配向からゼロに反転される（たとえば、水平基準面１２９９に略平行して、後行する揚力ベクトルＦＺTおよび先行する揚力ベクトルＦＺLは略等しい）。軌道のこの時点で、基板ハンドラ１５００の動作が減速段階を開始し、ここで、エンドエフェクタ１５２０が反時計回りの配向にピッチをとる（pitches）ように、ピッチ角ｅ－が減少される。減少したピッチ角ｅ－をもたらすように、揚力ベクトルＦＺは、後行する揚力ベクトルＦＺTの大きさが先行する揚力ベクトルＦＺLの大きさより小さくなるように生成される。基板ハンドラ１５００がその最終目的地に到達すると、エンドエフェクタ１５２０の傾斜した配向が、動作の開始時と同様に水平基準面１２９９と略平行になるように、ピッチ角ｅ－がゼロに増加される。
【0072】
理解され得るように、エンドエフェクタのピッチは、（駆動ライン１７７～１８０に沿うなどの）略直線／線形の経路に沿って移動する間に、エンドエフェクタに対する基板Ｓの滑りを実質的に伴わずに、基板ハンドラ１５００の加速および減速に対応するように、増加または減少されるが、他の態様では、基板ハンドラ１５００のロールｒおよび／またはピッチｅは、線形動作に関して上述した方法に略類似する方法で、基板ハンドラ１５００（軸１２７７、１３７７の約１つまたは複数など）のより高い回転加速度をもたらすように、増加または減少されてもよい（揚力ベクトルＦＺleftが揚力ベクトルＦＺrightよりも大きい図１５Ａに示されるようなロール制御を伴う回転方向のエンドエフェクタの転がりを例示している図２１Ａを参照）。
【0073】
図２１に例示される動作制御は、エンドエフェクタが、エンドエフェクタの動作全体にわたって、ウェハ移送面と平行である従来の基板移送と比較して、実質的により速い基板動作搬送をもたらす（たとえば、エンドエフェクタに対する基板の滑りを実質的に伴わずに、より高い加速度をもたらす）。一例として、図２１のピッチ角ｅが、動作全体の間に（従来の基板搬送装置と同様に）ゼロに設定される場合、最大許容推進加速度は、基板Ｓとエンドエフェクタ１５２０の接触面との間の静摩擦係数（μ）に制限される。これは、図２２に例示されており、基板Ｓがエンドエフェクタと接触してその背面によって保持される従来の基板搬送装置における典型的な使用事例を構成している。図２２に見られ得るように、基板Ｓに加えられる最大加速度は、ウェハの滑りが起こる前のμｇである。ここで、「ｇ」は重力加速度（約９．８ｍ／Ｓ2）であり、μは摩擦係数であり、Ｍは基板の質量であり、Ｗは基板の重量であり、Ｎは垂直力である。
【0074】
図２３は、（質量ｍを有する）基板Ｓがピッチ角ｅで（質量Ｍを有する）基板ハンドラ１５００によって運搬されるとともに、基板ハンドラ１５００がＸ方向に加速される事例を例示している。図２３の力の図は、基板Ｓおよび基板ハンドラ１５００の動作のダイナミクスを例示している。図２３では、基板ハンドラ１５００は、加速度ａで推進方向Ｘに沿って加速される。結果として、基板ハンドラでの力は、変数Ｆ１によって表される。Ｘ方向に沿う加速度ａは、基板Ｗの重量に加えられると、結果としてウェハ力Ｆ２が生じるように、基板Ｓ上の反（法線）力Ｎに影響を与える。基板Ｓが基板ハンドラ１５００のエンドエフェクタ１５２０に対して実質的に滑らないように、角度ｅと加速度ａとを関連付けることが可能である。ウェハの滑りを実質的に防止するために、２つの状況が、明確にするために、考慮され得る。第１に、基板とエンドエフェクタ１５２０との間に摩擦がないことが想定される。図２４は、摩擦μがない場合のエンドエフェクタ１５２０上の基板Ｓの自由体図を例示している。図２４に見られ得るように、摩擦μがないにも関わらず、加速度ａは、基板質量ｍがＸ方向に沿って移動するように、ピッチ角ｅに関して判定され得る。この関係は、以下の方程式（４）で表される。
ａ ＝ ｇ ｔａｎ ｅ ［４］
式中、ｇは、重力加速度（９．８ｍ／Ｓ2）である。図２４Ａは、ピッチ角ｅに関するウェハの滑り領域を例示している。ピッチ角ｅが略ゼロである場合に、摩擦μなしで、基板Ｓがエンドエフェクタ１５２０に対して滑ることが留意される。図２４Ａに例示される曲線は、基板Ｓが滑りなしでＸ方向に沿って加速度「ａ」で移動することを維持するための所望のピッチ角「ｅ」を表す。代替的に、図２４Ａの同じ曲線は、基板Ｓがピッチ角「ｅ」でＸ方向に沿って移動する間に滑るのを防止するために、基板ハンドラ１５００に要求される加速度「ａ」として解釈され得る。図２４Ａに例示される曲線からの逸脱によって、基板Ｓは、加速度値に応じてエンドエフェクタ１５２０に対して「下傾斜（downhill）」または「上傾斜（uphill）」（ここで、下傾斜および上傾斜という用語はピッチに対して便宜上使用される）のいずれかでスライドする。
ａ ＝ ｇ ｔａｎ ｅ ［４］
式中、ｇは、重力加速度（９．８ｍ／Ｓ2）である。図２４Ａは、ピッチ角ｅに関するウェハの滑り領域を例示している。ピッチ角ｅが略ゼロである場合に、摩擦μなしで、基板Ｓがエンドエフェクタ１５２０に対して滑ることが留意される。図２４Ａに例示される曲線は、基板Ｓが滑りなしでＸ方向に沿って加速度「ａ」で移動することを維持するための所望のピッチ角「ｅ」を表す。代替的に、図２４Ａの同じ曲線は、基板Ｓがピッチ角「ｅ」でＸ方向に沿って移動する間に滑るのを防止するために、基板ハンドラ１５００に要求される加速度「ａ」として解釈され得る。図２４Ａに例示される曲線からの逸脱によって、基板Ｓは、加速度値に応じてエンドエフェクタ１５２０に対して「下傾斜（downhill）」または「上傾斜（uphill）」（ここで、下傾斜および上傾斜という用語はピッチに対して便宜上使用される）のいずれかでスライドする。
【0075】
図２５Ａおよび２５Ｂは、加速度ａとピッチ角ｅとの間の関係に対する非ゼロの静摩擦係数μの効果を示している。たとえば、図２５Ａは、エンドエフェクタ１５２０に対する基板Ｓの滑りが生じる前の最小推進加速度を例示している。この場合、摩擦力方向は、（再びピッチの方向に対して）ウェハ質量ｍが「下傾斜」でスライドするのを実質的に防止するために「上傾斜」を示す。ここで、ウェハの滑りを防ぐための予想される「最遅」の加速度は、以下のように計算される。
ａmin＝［－μ ＋ ｔａｎ ｅ］／［１ ＋ μ ｔａｎ ｅ］ ［５］
ａmin＝［－μ ＋ ｔａｎ ｅ］／［１ ＋ μ ｔａｎ ｅ］ ［５］
【0076】
図２５Ｂは、エンドエフェクタ１５２０に対する基板Ｓの滑りの前の、予想される最大（たとえば、最速）の推進加速度ａのケースを例示している。この場合、摩擦力方向は、（再びピッチの方向に対して）ウェハ質量ｍが「上傾斜」でスライドするのを実質的に防止するために「下傾斜」を示す。ここで、予想される「最速」の加速度ａは、以下のように計算される。
ａmax＝［μ ＋ ｔａｎ ｅ］／［１ － μ ｔａｎ ｅ］ ［６］
ａmax＝［μ ＋ ｔａｎ ｅ］／［１ － μ ｔａｎ ｅ］ ［６］
【0077】
結果として、非ゼロの静止摩擦係数μがある場合、推進加速度ａは、所与のピッチ角に対して、基板Ｓの滑りを防止するために、以下の制限内に留まるであろう。
ａmin ＜ ａ ＜ ａmax ［７］
ａmin ＜ ａ ＜ ａmax ［７］
【0078】
図２６は、高温用途で使用される基板ハンドラに対する典型的な値である、約０．１であるμの静的係数に対する加速度ａとピッチ角ｅとの間の依存性の一例を提示している。図２４Ａの曲線は、約０に等しいμの事例の下で、図２６において繰り返されている。上部曲線と下部曲線との間の領域（約０．１に等しいμ）は、非滑り領域（たとえば、エンドエフェクタに対する基板の滑りが実質的に生じない、所与のピッチ角の加速領域）を表す。この領域の外側の領域は、基板ハンドラの傾き（すなわち、ピッチ角ｅ）に対する上向きまたは下向きのいずれかの方向において、ウェハの滑りを有し得る。図２６の例では、実質的にゼロのピッチ角での最大加速度は約０．１ｇであり、これは、従来の基板ハンドラが、典型的な高温用途に提供し得る最速の加速度である。ピッチ角ｅが約１６度の傾斜に設定される場合、基板は、従来の基板ハンドラと比較して、大きなスループットの向上を構成し得る（従来の基板ハンドラにおけるような）同じエンドエフェクタ材料を使用して、０．４ｇもの高い加速度で搬送され得る。ピッチ角ｅは、図２１に示されるものなどのスループットを最大化するために、所定の加速度に応じて設定され得る。
【0079】
図２７は、プロセスモジュール１２０などの基板ステーションに対する基板ハンドラ１５００のレベリングに関して、ロール、ピッチ、およびヨーにおける基板ハンドラ１５００の配向の能動制御を例示している。機械的な偏向は、プロセスモジュール１２０の処理時間の最適化の要求により、高さＨ３が次第に低くなるプロセスモジュール開口部２７８０への出入りにおける課題を課している。従来の基板搬送装置は、概して、重量を追加し、剛性を低下させるベアリングを備える関節式リンクの存在による、固有の潜在的な機械的な偏向を抱えており、ウェハがプロセスモジュールの開口部２７８０を通過する際のエンドエフェクタの配向の補償は、実用的でない場合があることに留意されたい。これらの場合、より制限的な機械的な偏向の制約に準拠することがますます困難になっている。開示される実施形態の態様は、（たとえば、本明細書に記載されるようにロール、ピッチ、およびヨーの角度を調整することによって）水平基準面に対する、空間内の基板ハンドラの配向を制御することによって、機械的な偏向を動的に補償する、機械的な偏向に対する解決策を提供し、それにより、基板が、基板Ｓと開口部２７８０との間で実質的に接触することなく、およびエンドエフェクタ１５２０と開口部２７８０との間で実質的に接触することなく、プロセスモジュールの開口部２７８０を通過する。
【0080】
図１５Ａ～１６Ｃは、ピッチ角に加えて基板ハンドラ１５００のロールおよびヨーの角度の、ローカル駆動コントローラ１７５０Ａ～１７５０ｎおよびローカルセンサコントローラ１８５０Ａ～１８５０ｎによる、制御された調整を例示している。また、図２７を参照すると、（たとえば、本明細書に記載されるようにベース１５１０に作用する少なくとも揚力ベクトルを差次的に変化させることによる）ロール、ヨー、およびピッチの角度のそれぞれの制御された調整は、基板Ｓ（および基板Ｓが支持されるエンドエフェクタ１５２０）の平面２７７０が、基板保持ステーション１２０の基板支持面２７６０によって画定される平面２７７１と略同じであるように、プロセスモジュール１２０などの任意の適切な基板保持ステーションでの基板ハンドラ１５００の位置のレベリングをもたらす。いくつかの態様では、ロール、ヨー、およびピッチの角度は、互いに独立して調整される。基板ハンドラ１５００の配向角度（たとえば、ロール、ピッチ、およびヨー）の制御された調整はまた、たとえば、基板ハンドラ１５００の構造だけでなく、基板の積載による、エンドエフェクタ１５２０の機械的な偏向を補償する。
【0081】
図８～１１、２８および２９を参照すると、上記のように、いくつかの態様では、複数の駆動ライン１７７、１７８が、搬送チャンバ１１８の長さに沿って、長手方向に伸長するように設けられて、１つの基板ハンドラ１５００が搬送チャンバ１１８の長手方向に沿って別の基板ハンドラのそばを通り過ぎる。図２８は、基板ハンドラ１５００Ａがインバウンドトラック１５５０Ａに沿って移動し、基板ハンドラ１５００Ｂがアウトバウンドトラック１５５０Ｂに沿って移動する、２つの基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂの互いの通過を例示している。ここで、基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂのそれぞれは、エンドエフェクタ１５２０（およびその上に保持される基板Ｓ）の平面２７７０が水平基準面１２９９と略平行（すなわち、水平）であるように、ロール、ピッチ、およびヨーの角度を有している。ここで、エンドエフェクタ１５２０が水平である状態で、搬送チャンバ１１８は、横幅Ｗ１を有している。しかし、開示される実施形態の態様によれば、搬送チャンバ１１８の幅は、基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂが搬送チャンバ１１８の長さに沿って互いに通過する際に、それらのロール、ピッチ、およびヨーのうちの１つまたは複数を調整することによって最小化されてもよいし、または別の方法で、横幅Ｗ１から横幅Ｗ２に縮小されてもよい。たとえば、図２９に例示されるように、各基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂのロール角度は、基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂの両方が他の方法で同じ空間を占める時間の一定期間、基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂが互いに通り過ぎて移動する際に、基板ハンドラ１５００Ａ、１５００Ｂ間の接触を避けるために、水平基準面１２９９に対する所定の角度βに調整され得る。所定のロール角度βは、（たとえば、基板Ｓがエンドエフェクタに対して滑らないように）エンドエフェクタの構成に依存し得る。理解され得るように、ウェハハンドリング自動化装置を収容する搬送チャンバ１１８のフットプリントを減少させるために、各基板ハンドラ１５００のロール、ピッチ、および／またはヨーの角度の制御を有することに利点があり、ここで、フットプリントの減少によって、少なくとも製造設備フロアでのツール密度が増加し、搬送チャンバのポンプダウン時間が短縮され、結果としてスループットの増加となり得る。
【0082】
ここで図１７および３０を参照すると、動的位相割振りが利用される、電磁石１７００のアレイの例示的な制御について描かれている。本明細書に説明されるように、コントローラ１９９（一態様では、本明細書に記載されるようにクラスタ化コントローラまたはマスタコントローラである（図３９を参照））は、電磁石１７００のアレイおよび交流電源１５８５（電源は、任意の適切なタイプものであり、直流である場合があり、この場合、コントローラ駆動回路が、それを所望の数の交流電力位相に対する所望の周波数／位相に変調する）に動作可能に連結され、電磁石１７００Ａ～１７００ｎを多相交流によって順次励磁するように構成され、それにより、基板ハンドラ１５００のベース１５１０は、電磁石１７００Ａ～１７００ｎの共通のセット（それぞれの駆動ライン１７７～１８０の電磁石など）によって、姿勢制御およびヨー制御のうちの少なくとも１つによって浮上および推進される。上述のように、コントローラ１９９は、センサ２０００によって感知されたベース１５１０の位置に対応するモータアクチュエータユニット１７０１を形成する、多相交流励磁で連携する電磁石１７００Ａ～１７００ｎを順次励磁するように構成される。各モータアクチュエータユニット１７０１の電磁石１７００Ａ～１７００ｎの数ｎ（本実施例では、３つ以上の整数であるが、他の態様では、２つ以上であってもよい）および各モータアクチュエータユニット１７０１のそれぞれのｎ個の電磁石１７００Ａ～１７００ｎの位置（静的）は、モータアクチュエータの動作全体にわたる任意の時点でベース（二次側）１５１０の浮揚および推進をもたらす際に、コントローラ１９９によって動的に選択可能である。電磁石１７００Ａ～１７００ｎのそれぞれは、位相ごとに単一の共通周波数を有する共通の多相交流による励起から、少なくともベース１５１０が浮上した状態での姿勢およびヨーのうちの少なくとも１つを含む最大６の独立した自由度で、ベース１５１０を制御するように、ベース１５１０に対する別個に制御可能な浮上力および推進力の両方を生成する。各位相（ここではそれぞれの位相Ａ、Ｂ、Ｃ）の位相ごとの共通の単一周波数は、モータアクチュエータユニット１７０１によって生成される浮上力および推進力が、最大６の独立した自由度のそれぞれにおけるベース１５１０の実質的に独立した制御を可能にするように、さまざまな所望の励磁周波数から選択的に可変であり得る。一態様では、コントローラ１９９は、ベース１５１０が、チャンバ１１８のフレームに対する第１の所定の位置Ｐ１（図１Ｂを参照）からチャンバ１１８のフレームに対する第２の異なる所定の位置Ｐ２（図１Ｂを参照）に、少なくとも１つの駆動ライン１７７～１８０に沿って、電磁石１７００のアレイに対して移動するように、浮上および推進された状態で、少なくとも姿勢を含む、それぞれのモータアクチュエータユニット１７０１に配置される電磁石１７００Ａ～１７００ｎのアレイによって生成されるロール、ピッチ、およびヨーの角度を制御する。一態様では、コントローラ１９９は、ベース１５１０が、チャンバ１１８のフレームに対する少なくとも１つの駆動ライン１７７～１８０に沿う所定の位置（図１Ｂの位置Ｐ２など）において、電磁石１７００のアレイに対して浮上および静止した状態で、少なくともベース１５１０の姿勢およびベース１５１０のヨーを含む、電磁石１７００のアレイによって生成されるロール、ピッチ、およびヨーの角度を制御する。
【0083】
図３２Ａおよび３２Ｂは、たとえば３つの電磁石（ｎ＝３）の動的に選択される数の電磁石、および１２０°の位相（図１７も参照）間の電気角での３つの対応する位相（ｍ＝３）を有するモータアクチュエータユニット１７０１を画定するようにグループ化される各電磁石（またはコイルユニット）１７００Ａ～１７００ｎもまた、３つの異なる位相Ａ、Ｂ、Ｃと動的に関連付けられ、それにより、対応する静電磁石１７００Ａ～１７００ｎとの各位相Ａ、Ｂ、Ｃの関連付けが、モータアクチュエータユニット１７０１の動的状態に適合する一実施例を例示している。したがって、モータアクチュエータユニット１７０１の電磁石がベース１５１０を（たとえば、方向３１００に沿って）推進させながら、各位相Ａ、Ｂ、Ｃは、１つの静的な電磁石から別の静的な電磁石にそれぞれ変化または移動する（すなわち、実質的な動作多相作動ユニット３０００、３０００ｔＰ1、３０００ｔＰ2に対応する電磁石１７００Ａ～１７００ｎの励磁によって生成されるベース１５１０の動作に相応して、動作３１００の方向に進行する、線形電気機械１５９９および１５９９Ｒのそれぞれの、実質的な（動作）多相アクチュエータユニット３０００、３０００ｔＰ1、３０００ｔＰ2を生成するように、連続する電磁石１７００Ａ～１７００ｎへのそれぞれの位相の指定または割り当てを進める）。コイルユニットと位相との間の実質的な動作多相アクチュエータユニット３０００、３０００ｔＰ1、３０００ｔＰ2を生成するこの動的関係性または関連付けは、ここでは便宜上、「動的位相割振り」と呼ばれ、ここで、ベース１５１０の推進力をもたらす代表的な実質的な動作多相アクチュエータユニット３０００、３０００ｔＰ1、３０００ｔＰ2の実質的な動作は、図３０に概略的に例示されている（図１７も参照）。ここで、実質的な動作多相アクチュエータユニット（または図１７の「ＭＡＵ」）３０００は、時間ｔ＝ｔ０で初期（代表的）位置Ｐ＝０に示される、動的に選択される３つの電磁石および関連する位相Ａ、Ｂ、Ｃを有している。実質的な動作多相アクチュエータユニット３０００の電磁石のそれぞれの励磁は、プラテン／ベース１５１０をｔ１とｔ２との間で移動させる推進力を生成する（図３２Ａ～３２Ｂも参照）。ここで、示されるように、ｐ＝０およびｔ＝ｔ０で、電磁石１７００Ａ～１７００Ｃは、実質的な動作多相アクチュエータユニット３０００を形成するようにグループ化され、それぞれ位相Ａ、Ｂ、Ｃに関連付けられる。推進力Ｆｘの生成と同時に、実質的な動作多相アクチュエータユニット３０００の電磁石１７００Ａ～１７００Ｃのそれぞれの励磁は、プラテン／ベース１５１０に対して制御された可変高さを有する別々に制御可能な揚力Ｆｙを生成し、これにより、推進力と同時にプラテン／ベース１５１０を同時に浮揚させて傾斜調整をもたらす（図３２Ａ～３２Ｂを参照）。理解され得るように、時間ｔ＝ｔ０および位置Ｐ＝０での実質的な動作多相アクチュエータユニット３０００のそれぞれの電磁石１７００Ａ～１７Ｇ０Ｃによって付与される揚力Ｆｙおよび推進力Ｆｘの影響下において、プラテン／ベース１５１０は、所定の浮揚および傾斜で（搬送チャンバ、およびしたがって静電磁石１７００Ａ～１７００Ｃに対して）移動する。（Ｐ＝０およびＴ＝Ｔ０で実質的な動作多相アクチュエータユニット３０００を画定する）電磁石１７００Ａ～１７００Ｃのグループから離れた動作中に、プラテン／ベース１５１０の定常状態の傾斜を維持するために、電磁石アレイ１７００Ａ～１７００ｎのそれぞれの電磁石のコントローラ１９９および回路３０５０は、時間ｔ＝ｔ１で位置Ｐ＝１に配置される実質的な動作多相アクチュエータユニット３０００ｔＰ1をここで画定する対応する電磁石１７００Ｂ～１７００Ｄへの時間ｔ＝ｔ１および位置Ｐ＝１でのプラテン／ベース１５１０の移動に相応する（Ｐ＝０およびｔ＝ｔ０での初期の実質的な動作多相アクチュエータユニット３０００からの）それぞれの位相Ａ、Ｂ、Ｃの割り当てを動的に「移動させる」（または「変更させる」）、および続いて時間ｔ＝ｔ２で位置Ｐ＝２に配置される実質的な動作多相アクチュエータユニット３０００ｔＰ2をここで画定する対応する電磁石１７００Ｃ～１７００Ｅへの時間ｔ＝ｔ２および位置Ｐ＝２でのプラテン／ベース１５１０の移動に相応する（Ｐ＝１およびｔ＝ｔ１での実質的な動作多相アクチュエータユニット３０００ｔＰ1からの）それぞれの位相Ａ、Ｂ、Ｃの割り当てを動的に「移動させる」（または「変更させる」）ように、続けて構成される。プラテンに対する位相分布、およびプラテン／ベース１５１０のそれぞれの位相（ここではＡ、Ｂ、Ｃ）による励磁が、プラテン／ベース１５１０の動作全体にわたって実質的に定常状態を維持するように、動的位相割振りがプラテン／ベース１５１０の動作全体にわたって繰り返される。
【0084】
実質的な多相アクチュエータユニット３０００、３０００ｔＰ1、３０００ｔＰ2は、駆動面１５９８内の少なくとも１つの駆動ライン１７７～１８０を画定する少なくとも多相交流電源１５８５に連結される電磁石１７００のアレイの一連の電磁石１７００Ａ～１７００ｎを備える場合があり、ここで、一連の電磁石１７００Ａ～１７００ｎの電磁石１７００Ａ～１７００ｎは、少なくとも１つの多相アクチュエータユニットＤＬＩＭ１、ＤＬＩＭ２、ＤＬＩＭ３に動的にグループ化され、少なくとも１つの多相アクチュエータユニットＤＬＩＭ１、ＤＬＩＭ２、ＤＬＩＭ３のそれぞれは、少なくとも多相交流電源１５８５に連結される。この場合、初期位置（Ｐ＝０、ｔ－０）でのモータ作動ユニットの対応する電磁石のグループの励磁による（ベース／二次的なものの動作をもたらす）推進の開始時に、位相Ａ、Ｂ、Ｃおよび関連する「モータ」（たとえば、ＤＬＩＭ１、ＤＬＩＭ２、ＤＬＩＭ３）の画定は、動作の範囲全体にわたってベース１５１０に付与される実質的に定常状態の力ベクトルＦＺ１、ＦＺ２、ＦＸ１、ＦＸ２を維持するために、上記のように、空間および時間（Ｐｉ、ｔｉ）において変化し、これにより、動作範囲全体にわたって、基板ハンドラ１５００の所望の実質的に定常状態または一定の傾斜配向がもたらされる。本明細書で述べたように、動的位相割振りをもたらすように構成される例示的なアクチュエータ制御システムネットワーク１７９９が、図１７に関して描かれている。図３２Ａおよび３２Ｂで見られ得るように、動的位相割振りは、多相交流Ａ、Ｂ、Ｃによって通電される（本明細書に記載されるものなどの）対応するモータ作動ユニットにグループ化されるそれぞれの電磁石１７００Ａ～１７００ｎが、（前部３１１０および後部３１１１によって表される）ベース１５１０に対して、実質的に移動する少なくとも１つの多相アクチュエータユニットＤＬＩＭ１、ＤＬＩＭ２、ＤＬＩＭ３のそれぞれの電磁石１７００Ａ～１７００ｎにわたる実質的に定常状態の多相分布を付与するように、コントローラ１９９によって制御される。相電流Ａ、Ｂ、Ｃがそれぞれの電磁石１７００Ａ～１７００ｎ内に例示されており、少なくとも１つの多相アクチュエータユニットＤＬＩＭ１、ＤＬＩＭ２、ＤＬＩＭ３にわたる相電流分布が、ベース１５１０に対して一定または定常状態のままであることが留意される（たとえば、定常状態の例として、方向３１００でのベース１５１０および少なくとも１つの（実質的に移動する）多相アクチュエータユニットＤＬＩＭ１、ＤＬＩＭ２、ＤＬＩＭ３の移動全体にわたって、相電流Ａが後部３１１１の終端に留まり、相電流Ｃが後部３１１１の先端に留まり、相電流Ｂが後部３１１１の中央に留まる）。
【0085】
動的位相割振りのさらなる詳細として、図３０は、所定の基板ハンドラ１５００（すなわち、センサ２０００によって識別され、コントローラ１９９によって移動のために選択されるウェハハンドラ）の別々に制御可能な揚力および推進力をもたらす空間力ベクトル（ｓ）を生成する位相Ａ、Ｂ、Ｃ（図３０および３２Ａ）として、それぞれ定義される時間ｔ１での電磁石１７００Ａ、１７００Ｂ、１７００Ｃを示している。基板ハンドラ１５００が（たとえば、電磁石１７００のアレイに関連付けられる駆動ラインに沿って）空間内を移動すると、時間ｔ２で、電磁石１７００Ｂ、１７００Ｃ、１７００Ｄはそれぞれ、位相Ａ、Ｂ、Ｃになる（図３０および３２Ｂ）。基板ハンドラ１５００が駆動ラインに沿って移動し続ける（これは、本実施例では、図３２Ａ、３２Ｂ、および３２Ｃに示されるように方向３１００にある）と、時間ｔ３において、位相Ａ、Ｂ、Ｃはそれぞれ、電磁石１７００Ｃ、１７００Ｄ、１７００Ｅに関連付けられる。この動的位相割振りは、所定の基板ハンドラ１５００の推進、浮揚、および配向を維持する力ベクトルの連続的な空間および時間の制御をもたらす。一態様では、交流電源１５８５は、電流増幅電源ユニット３０１１または任意の他の適切な信号処理を含み得る任意の適切な信号調整回路３０５０を介して、電磁石１７００のアレイの電磁石１７００Ａ～１７００ｎのそれぞれに連結される。位相Ａ、Ｂ、Ｃの電流は、マスタコントローラ１７６０の制御下において、またはそれからの命令に応答して、動的位相割振りをもたらすために、上述の方法で、位相Ａ、Ｂ、Ｃの電流のうちの指定された１つをそれぞれの電磁石に与えるローカル駆動コントローラ１７５０Ａ～１７５０ｎのそれぞれに提供する。
【0086】
本明細書に記載されるように、基板ハンドラのベース１５１０（図１６Ｂ）は、交流電流による電磁石１７００Ａ～１７００ｎの励磁が、ベース１５１０に対する浮上力および推進力を生成し、駆動面１５９８に対して制御された姿勢で、少なくとも１つの駆動ライン１７７～１８０に沿って、ベース１５１０を制御可能に浮上および推進するように、少なくとも１つの多相アクチュエータユニット（図３２Ｂ）ＤＬＩＭ、ＤＬＩＭ２、ＤＬＩＭ３の電磁石１７００Ａ～１７００ｎと連携する。コントローラ１９９（これは、いくつかの態様では、少なくともマスタコントローラ１７６０と、ローカル駆動コントローラ１７５０Ａ～１７５０ｎなどの、マスタコントローラに従属する任意のコントローラとを含むが、他の態様では、コントローラは任意の適切な構成を有してもよい）は、交流電源１５８５および電磁石１７００のアレイに動作可能に連結される。交流電源１５８５は任意の適切な関連付けられる回路３０５０を含む場合があり、これを介して、交流電源１５８５は電磁石１７００のアレイに接続される。交流電源１５８５は、ローカル駆動コントローラまたはマスタコントローラ１７６０などの任意の他の適切なコントローラによって制御される。交流電源の典型的な制御パラメータは、信号振幅、信号周波数、および基準コイルユニットに対する位相シフトで構成される。他のタイプの制御パラメータが定義されてもよい。本明細書で使用されるように、図３０に例示されるような「位相」Ａ、Ｂ、Ｃは、多相電気モータにおける特定のコイルに類似するが、（図３０のＡ、Ｂ、Ｃなどの）位相定義は、任意の特定のコイルに物理的に拘束されない。
【0087】
従来技術との比較として、静的位相割り当てを用いるセグメント化される線形誘導モータは、それら自体の専用の制御と共に使用される場合、基板ハンドラが１つのセグメントから次のセグメントに遷移するときに角度／傾斜制御をもたらすことは困難であろう。図３１Ａおよび３１Ｂは、静的なセグメント化される線形誘導モータにわたってピッチ制御を維持することの問題を例示している。図３１Ａは、Ｚ軸およびＸ軸に沿う誘起力を有するベース１５１０または二次側の前部３１１０および後部３１１１を示している。位相Ａ、Ｂ、およびＣを有する第１のモータセグメント（ＳＬＩＭ１）は、ベースの後部３１１１を浮揚および推進するための力Ｆｚ１およびＦｘ１を生成する。第２のモータセグメント（ＳＬＩＭ２）は、そのそれぞれの位相Ａ、Ｂ、およびＣを使用してベースの前部３１１０のための力Ｆｚ２およびＦｘ２を生成する。ベースが方向３１００に移動すると、ベースの前部３１１０および後部３１１１は、次の線形誘導モータセグメントに遷移する。これは、図３１Ｂに示されている。この位置で、ベースの後部３１１１は、ＳＬＩＭ１の位相ＢおよびＣとＳＬＩＭ２の位相Ａと重なる。同時に、ベースの前部３１１０は、ＳＬＩＭ２の位相ＢおよびＣとＳＬＩＭ３の位相Ａと重なる。結果として、たとえばＳＬＩＭ２の位相がベースの前部３１１０および後部３１１１の両方によって共有されるため、同じ必要とされる力Ｆｚ１、Ｆｘ１、Ｆｚ２、Ｆｘ２を維持することは可能ではない。
【0088】
前述されるように、またここで一態様での図３２Ｃを参照すると、推進および浮揚を同時にかつ別々に制御すること（したがって、推進力および揚力が完全に別々に制御可能であり、それにより、それぞれの制御が互いに独立していると見なされ得るが、両方の力が位相ごとに単一の共通周波数を有する共通の多相交流による励磁によってもたらされ、位相ごとの共通周波数は異なる所望の周波数から選択的に可変である）は、本明細書に記載される動的位相割振りの変形によってもたらされる場合があり、ここで、１つまたは複数の動的線形モータ（ＤＬＩＭ）は、実質的な動作多相アクチュエータユニットを画定する電磁石に関連付けられる選択可能なｎ個の位相を含む場合があり、ここで、ｎは３より大きい整数であり得る。実質的な動作多相アクチュエータユニットを画定する電磁石の数ｎは、たとえば、所望の移動の動作学的特性に応じてプラテン／ベース１５１０のさまざまな移動をもたらすために動的に選択され得る。ここで、実質的な動作多相アクチュエータユニットの相ごとに共通に適用される励磁周波数は、コントローラ１９９によって、プラテン／ベース１５１０の所望の運動学的性能および制御を生成するように選択される。ここで、位相制御アルゴリズムは、図３２Ｃに示されるように、位相（たとえば、モータの電磁石）間において、同じ電気位相角差を維持する。電気位相差は、基準位相に対してまたは各位相に対して計算される。位相間の電気位相角差φは約－１８０度から約１８０度の範囲である場合があり、ここで、約０度の値は推進力がないことを意味し、一方で、正および負の値は、それぞれ、正および負の方向の推進力をもたらす。電気位相角差φの値に応じて、それぞれの動的線形モータ内の電磁石の数は変化する。ここで、図３２Ｃに示されるようなＤＬＩＭ１（例示目的で６つの電磁石と共に例示されている）とＤＬＩＭ２との間の境界は動的である。動的線形モータの電磁石／位相割り当ての別の態様では、動的線形モータのすべての電磁石が同時に通電される必要はない。ＤＬＩＭ１を参照すると、動的線形モータＤＬＩＭ１のすべてのｎ個（本例ではｎ＝６）の電磁石のうちｍ個（本例ではｍ＝４）の電磁石のみ（ここで、ｍはベース（または二次的なもの）によってカバーされる電磁石の数）が、ベース１５１０の浮揚および推進をもたらすために通電され、一方で、動的線形モータＤＬＩＭ１のｎ個の電磁石の他の電磁石はオフにされ得る。
【0089】
ここで、たとえば、図１Ａ～１１、１５Ａ～１５Ｃ、１７、２８、２９、３０、および４１を参照すると、開示される実施形態の１つまたは複数の態様に応じて、線形電気機械１５９９のための例示的な方法が説明されている。当該方法では、線形電気機械１５９９にはフレームが設けられ（図４１、ブロック４１００）、ここで、フレームは水平基準面１２９９を有する。駆動面１５９８にはフレームに接続される電磁石１７００のアレイが形成される（図４１、ブロック４１１０）。駆動面１５９８は、水平基準面１２９９に対して所定の高さＨで位置付けられる。電磁石１７００のアレイは、電磁石アレイの一連の電磁石が駆動面１５９８内において少なくとも１つの駆動ライン１７７、１７８を画定するように配置され、電磁石１７００Ａ～１７００ｎ（図１５Ｂを参照）のそれぞれは、各電磁石１７００Ａ～１７００ｎを励磁する交流（ＡＣ）電源１５８５に連結される。少なくとも１つの反応プラテン１５１０が設けられ（図４１、ブロック４１２０）、ここで、少なくとも１つの反応プラテン１５１０は、電磁石１７００のアレイの電磁石１７００Ａ～１７００ｎと連携するように配置される常磁性、反磁性、または非磁性の導電性材料からなる。電磁石１７００Ａ～１７００ｎは、交流で励磁されて、駆動面１５９８に対して制御された姿勢で、少なくとも１つの駆動ラインに沿って反応プラテン１５１０を制御可能に浮上および推進する、反応プラテン１５１０に対する浮上力ＦＺおよび推進力ＦＰを生成する（図４１、ブロック４１３０）。線形電気機械１５９９のための方法では、電磁石１７００Ａ～１７００ｎは、電磁石１７００のアレイおよび交流電源１５８５に動作可能に連結されるコントローラ１９９によって、各反応プラテン１５１０が電磁石１７００Ａ～１７００ｎの共通のセットによる姿勢制御およびヨー制御のうちの少なくとも１つを含む最大６の自由度で浮上および推進されるように、多相交流によって順次通電され、それらのそれぞれは、少なくとも反応プラテン１５１０が浮上された状態で反応プラテンの姿勢および反応プラテンのヨーのうちの少なくとも１つを含む最大６の自由度で、反応プラテン１５１０を制御するように、位相ごとに単一の共通周波数を有する共通の多相交流による励磁から、反応プラテン１５１０に対する浮上力ＦＺおよび推進力ＦＰの両方を生成する。
【0090】
ここで、たとえば、図１Ａ～１１、１５Ａ～１５Ｃ、１７、２８、２９、３０、および４２を参照すると、電磁コンベヤ基板搬送装置１５９９のための方法が、開示される実施形態の１つまたは複数の態様に応じて描かれている。当該方法では、電磁コンベヤ基板搬送装置１５９９には、チャンバ１１８（図４２、ブロック４２００）が設けられ、チャンバ１１８は、密閉雰囲気を内部に保持するように構成され、水平基準面１２９９および少なくとも１つの基板通過開口部１１８０を有し、基板通過開口部１１８０を介してチャンバ１１８の内外に基板を移送する。駆動面１５９８にはチャンバ１１８に接続される電磁石１７００のアレイが形成される（図４２、ブロック４２１０）。駆動面１５９８は、水平基準面１２９９に対して所定の高さＨで位置付けられる。電磁石１７００のアレイは、電磁石１７００のアレイの一連の電磁石１７００Ａ～１７００ｎが駆動面１５９８内に少なくとも１つの駆動ライン１７７、１７８を画定するように配置され、一連の電磁石１７００Ａ～１７００ｎにおける電磁石１７００Ａ～１７００ｎは、少なくとも１つの多相アクチュエータユニットにグループ化され、少なくとも１つの多相アクチュエータユニットのそれぞれは、多相交流（ＡＣ）電源１５８５に連結される。少なくとも１つの反応プラテン１５１０が設けられ（図４２、ブロック４２２０）、ここで、少なくとも１つの反応プラテン１５１０は、少なくとも１つの多相アクチュエータユニットの電磁石１７００Ａ～１７００ｎと連携するように配置される常磁性、反磁性、または非磁性の導電性材料からなる。電磁石１７００Ａ～１７００ｎは、交流で励磁され、駆動面１５９８に対して制御された姿勢で、少なくとも１つの駆動ライン１７７、１７８に沿って、反応プラテン１５１０を制御可能に浮上および推進する、反応プラテン１５１０に対する浮上力ＦＺおよび推進力ＦＰを生成する（図４２、ブロック４２３０）。電磁石１７００Ａ～１７００ｎは、電磁石１７００のアレイおよび交流電源１５８５に動作可能に連結されるコントローラ１９９によって、反応プラテン１５１０が浮上および推進されるように、多相交流によって順次励磁され、ここで、多相交流の各交流位相は、少なくとも１つの多相アクチュエータユニットの電磁石グループの、各それぞれの電磁石１７００Ａ～１７０Ｏｎの交流位相が、第１の交流位相から第２の異なる交流位相に変化するように、それぞれの電磁石１７００Ａ～１７０Ｏｎ間に動的に割振られ、そのため、事実上、電磁石グループは実質的に移動し、電磁石グループによって形成される少なくとも１つの多相アクチュエータユニットは、駆動ライン１７７、１７８に沿って動的位相割振りによって実質的に移動する。
【0091】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、線形電気機械は、
水平基準面を有するフレームと、
水平基準面に対して所定の高さで駆動面を形成するように、フレームに接続される電磁石アレイであって、電磁石アレイの一連の電磁石が駆動面内において少なくとも１つの駆動ラインを画定するように、電磁石アレイが配置され、電磁石のそれぞれが各電磁石に通電する交流電源に連結される、電磁石アレイと、
常磁性、反磁性、または非磁性の導電性材料からなる少なくとも１つの反応プラテンであって、交流による電磁石の励磁が、駆動面に対して制御された姿勢で、少なくとも１つの駆動ラインに沿って、反応プラテンを制御可能に浮揚および推進する反応プラテンに対する浮上力および推進力を生成するように、電磁石アレイの電磁石と連携するように配置される、少なくとも１つの反応プラテンと、
電磁石アレイおよび交流電源に動作可能に連結されるコントローラであって、各反応プラテンが、電磁石の共通のセットによる姿勢制御およびヨー制御のうちの少なくとも１つを含む最大６の自由度で、浮上および推進されるように、電磁石を多相交流により順次励磁するように構成され、電磁石のそれぞれが、少なくとも反応プラテンが浮上された状態で、反応プラテンの姿勢および反応プラテンのヨーのうちの少なくとも１つを含む最大６の自由度で、反応プラテンを制御するように、位相ごとに単一の共通周波数を有する共通の多相交流による励磁から、反応プラテンに対する浮上力および推進力の両方を生成する、コントローラと
を備える。
水平基準面を有するフレームと、
水平基準面に対して所定の高さで駆動面を形成するように、フレームに接続される電磁石アレイであって、電磁石アレイの一連の電磁石が駆動面内において少なくとも１つの駆動ラインを画定するように、電磁石アレイが配置され、電磁石のそれぞれが各電磁石に通電する交流電源に連結される、電磁石アレイと、
常磁性、反磁性、または非磁性の導電性材料からなる少なくとも１つの反応プラテンであって、交流による電磁石の励磁が、駆動面に対して制御された姿勢で、少なくとも１つの駆動ラインに沿って、反応プラテンを制御可能に浮揚および推進する反応プラテンに対する浮上力および推進力を生成するように、電磁石アレイの電磁石と連携するように配置される、少なくとも１つの反応プラテンと、
電磁石アレイおよび交流電源に動作可能に連結されるコントローラであって、各反応プラテンが、電磁石の共通のセットによる姿勢制御およびヨー制御のうちの少なくとも１つを含む最大６の自由度で、浮上および推進されるように、電磁石を多相交流により順次励磁するように構成され、電磁石のそれぞれが、少なくとも反応プラテンが浮上された状態で、反応プラテンの姿勢および反応プラテンのヨーのうちの少なくとも１つを含む最大６の自由度で、反応プラテンを制御するように、位相ごとに単一の共通周波数を有する共通の多相交流による励磁から、反応プラテンに対する浮上力および推進力の両方を生成する、コントローラと
を備える。
【0092】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、コントローラは、反応プラテンが、フレームに対する第１の所定の位置からフレームに対する第２の異なる所定の位置に、少なくとも１つの駆動ラインに沿って、電磁石アレイに対して移動するように、浮上および推進された状態で、少なくとも反応プラテンの姿勢を含む、電磁石アレイによって生成される、最大６の自由度を制御する。
【0093】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、コントローラは、反応プラテンが、フレームに対する少なくとも１つの駆動ラインに沿って、所定の位置において、電磁石アレイに対して浮上および静止した状態で、少なくとも反応プラテンの姿勢および反応プラテンのヨーを含む、電磁石アレイによって生成される、最大６の自由度を制御する。
【0094】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、コントローラは、反応プラテンに制御されたヨーモーメントを付与し、フレームに対する第１の所定の配向からフレームに対する第２の異なる所定の配向に、駆動面に略垂直に、ヨー軸周りで、反応プラテンをヨーイングさせるように、反応プラテンにわたる電磁石アレイによって生成される推進力を制御する。
【0095】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、コントローラは、フレームの所定のウェハ保持位置に対する反応プラテン上のウェハペイロードの位置決めおよびセンタリングのうちの少なくとも１つをもたらすように、反応プラテンのヨー制御をもたらす反応プラテンに偶力を付与するように、電磁石アレイによって生成される推進力を制御する。
【0096】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、コントローラは、反応プラテンのピッチおよび反応プラテンのロールのうちの少なくとも１つにおいて、所定の反応プラテンの姿勢を制御する、駆動面に対する反応プラテンの制御された傾斜をもたらす差動浮上力を反応プラテンにわたって付与するように、電磁石アレイによって生成される浮上力を制御する。
【0097】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、コントローラは、駆動面に沿う反応プラテンの加速度から生じるペイロード慣性力に対抗する方向において、反応プラテン着座面によって支持されるペイロード上の反応プラテンペイロード着座面からバイアス反力を付与する、駆動面に対する反応プラテンの所定のバイアス姿勢をもたらすように、電磁石アレイによって生成される浮上力を制御する。
【0098】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、線形電気機械は、フレーム上に分散される位置フィードバックセンサをさらに備え、位置フィードバックセンサは、駆動面に沿う反応プラテンの位置を感知するように構成され、コントローラが反応プラテンの感知された位置を登録するように、コントローラに通信可能に連結され、コントローラは、感知された位置に対応する電磁石アレイの電磁石を順次励磁するように構成される。
【0099】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、コントローラは、少なくとも感知された位置の変化から、駆動面に沿う反応プラテンの加速度を判定し、判定された加速度に応じて、反応プラテンの加速度から生じるペイロード慣性力に対抗する所定のバイアス姿勢をもたらすように、反応プラテンのバイアス姿勢を制御するように構成される。
【0100】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、コントローラは、反応プラテンの姿勢を設定して、反応プラテンに着座したペイロードを反応プラテンに対してペイロードと反応プラテンとの間の着座部に沿う変位させやすい慣性力に抗して、反応プラテンを付勢するように、電磁石アレイの電磁石の励磁を制御する。
【0101】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、電磁コンベヤ基板搬送装置は、
密閉雰囲気を内部に保持するように構成されるチャンバであって、水平基準面、および少なくとも１つの基板通過用の開口部であって、開口部を通じてチャンバの内外に基板を移送するための、少なくとも１つの基板通過用の開口部を有する、チャンバと、
水平基準面に対して所定の高さで駆動面を形成するように、チャンバに接続される電磁石アレイであって、電磁石アレイの一連の電磁石が駆動面内に少なくとも１つの駆動ラインを画定するように、電磁石アレイが配置され、一連の電磁石における電磁石が、少なくとも１つの多相アクチュエータユニットにグループ化され、少なくとも１つの多相アクチュエータユニットのそれぞれが、多相交流電源に連結される、電磁石アレイと、
常磁性、反磁性、または非磁性の導電性材料からなる少なくとも１つの反応プラテンであって、交流による電磁石の励磁が、駆動面に対して制御された姿勢で、少なくとも１つの駆動ラインに沿って、反応プラテンを制御可能に浮上および推進する、反応プラテンに対する浮上力および推進力を生成するように、少なくとも１つの多相アクチュエータユニットの電磁石と連携するように配置される、少なくとも１つの反応プラテンと、
電磁石アレイおよび交流電源に動作可能に連結され、反応プラテンが浮上および推進されるように、電磁石を多相交流により順次励磁するように構成されるコントローラと
を備え、
多相交流の各交流位相は、少なくとも１つの多相アクチュエータユニットの電磁石グループの各それぞれの電磁石の交流位相が、第１の交流位相から第２の異なる交流位相に変化するように、それぞれの電磁石間に動的に割振られることで、事実上、電磁石グループが、実質的に移動し、電磁石グループによって形成される少なくとも１つの多相アクチュエータユニットが、駆動ラインに沿って、動的位相割振りによって、実質的に移動する。
密閉雰囲気を内部に保持するように構成されるチャンバであって、水平基準面、および少なくとも１つの基板通過用の開口部であって、開口部を通じてチャンバの内外に基板を移送するための、少なくとも１つの基板通過用の開口部を有する、チャンバと、
水平基準面に対して所定の高さで駆動面を形成するように、チャンバに接続される電磁石アレイであって、電磁石アレイの一連の電磁石が駆動面内に少なくとも１つの駆動ラインを画定するように、電磁石アレイが配置され、一連の電磁石における電磁石が、少なくとも１つの多相アクチュエータユニットにグループ化され、少なくとも１つの多相アクチュエータユニットのそれぞれが、多相交流電源に連結される、電磁石アレイと、
常磁性、反磁性、または非磁性の導電性材料からなる少なくとも１つの反応プラテンであって、交流による電磁石の励磁が、駆動面に対して制御された姿勢で、少なくとも１つの駆動ラインに沿って、反応プラテンを制御可能に浮上および推進する、反応プラテンに対する浮上力および推進力を生成するように、少なくとも１つの多相アクチュエータユニットの電磁石と連携するように配置される、少なくとも１つの反応プラテンと、
電磁石アレイおよび交流電源に動作可能に連結され、反応プラテンが浮上および推進されるように、電磁石を多相交流により順次励磁するように構成されるコントローラと
を備え、
多相交流の各交流位相は、少なくとも１つの多相アクチュエータユニットの電磁石グループの各それぞれの電磁石の交流位相が、第１の交流位相から第２の異なる交流位相に変化するように、それぞれの電磁石間に動的に割振られることで、事実上、電磁石グループが、実質的に移動し、電磁石グループによって形成される少なくとも１つの多相アクチュエータユニットが、駆動ラインに沿って、動的位相割振りによって、実質的に移動する。
【0102】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、反応プラテンは、実質的に移動する少なくとも１つの多相アクチュエータユニットによる姿勢制御およびヨー制御のうちの少なくとも１つを含む最大６の自由度で、浮上および推進される。
【0103】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、コントローラは、反応プラテンが、チャンバに対する第１の所定の位置からチャンバに対する第２の異なる所定の位置に、少なくとも１つの駆動ラインに沿って、電磁石アレイに対して移動するように、浮上および推進された状態で、少なくとも反応プラテンの姿勢を含む、電磁石アレイによって生成される、最大６の自由度を制御する。
【0104】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、コントローラは、反応プラテンが、少なくとも１つの駆動ラインに沿う、チャンバに対する所定の位置において、電磁石アレイに対して浮上および静止した状態で、少なくとも反応プラテンの姿勢および反応プラテンのヨーを含む、電磁石アレイによって生成される、最大６の自由度を制御する。
【0105】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、動的位相割振りは、実質的に移動する少なくとも１つの多相アクチュエータユニットが、実質的に移動する少なくとも１つの多相アクチュエータユニットによる推進力での、駆動ラインに沿う反応プラテンの移動と略一致するように、駆動ラインに沿って、実質的に移動するように制御される。
【0106】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、コントローラは、反応プラテンに制御されたヨーモーメントを付与し、チャンバに対する第１の所定の配向からチャンバに対する第２の異なる所定の配向に、駆動面に略垂直に、ヨー軸周りで、反応プラテンをヨーイングさせるように、反応プラテンにわたる、電磁石アレイによって生成される推進力を制御する。
【0107】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、コントローラは、チャンバの所定のウェハ保持位置に対する反応プラテン上のウェハペイロードの位置決めおよびセンタリングのうちの少なくとも１つをもたらすように、反応プラテンのヨー制御をもたらす反応プラテンに偶力を付与するように、電磁石アレイによって生成される推進力を制御する。
【0108】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、コントローラは、反応プラテンのピッチおよび反応プラテンのロールのうちの少なくとも１つにおいて、所定の反応プラテンの姿勢を制御する、駆動面に対する反応プラテンの制御された傾斜をもたらす差動浮上力を、反応プラテンにわたって付与するように、電磁石アレイによって生成される浮上力を制御する。
【0109】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、コントローラは、駆動面に沿う反応プラテンの加速度から生じるペイロード慣性力に対抗する方向において、反応プラテン着座面によって支持されるペイロード上の反応プラテンペイロード着座面からバイアス反力を付与する、駆動面に対する反応プラテンの所定のバイアス姿勢をもたらすように、電磁石アレイによって生成される浮上力を制御する。
【0110】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、電磁コンベヤ基板搬送装置は、チャンバ上に分散される位置フィードバックセンサをさらに備え、位置フィードバックセンサは、駆動面に沿う反応プラテンの位置を感知するように構成され、コントローラが反応プラテンの感知された位置を登録するように、コントローラに通信可能に連結され、コントローラが、感知された位置に対応する電磁石アレイの電磁石を順次励磁するように構成される。
【0111】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、コントローラは、少なくとも感知された位置の変化から、駆動面に沿う反応プラテンの加速度を判定し、判定された加速度に応じて、反応プラテンの加速度から生じるペイロード慣性力に対抗する所定のバイアス姿勢をもたらすように、反応プラテンのバイアス姿勢を制御するように構成される。
【0112】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、コントローラは、反応プラテンに着座したペイロードを反応プラテンに対して、ペイロードと反応プラテンとの間の着座部に沿う変位させやすい慣性力に抗して、反応プラテンを付勢するように、反応プラテンの姿勢を設定するように、電磁石アレイの電磁石の励磁を制御する。
【0113】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、動的位相割振りは、多相交流により通電されるそれぞれの電磁石が、反応プラテンに対して、実質的に移動する少なくとも１つの多相アクチュエータユニットのそれぞれの電磁石にわたる、実質的に定常状態の多相分布を付与するように制御される。
【0114】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、線形電気機械のための方法が提供される。当該方法は、
線形電気機械にフレームを設けるステップであって、フレームが、水平基準面を有する、線形電気機械にフレームを設けるステップと、
フレームに接続される電磁石アレイによって駆動面を形成するステップであって、駆動面が水平基準面に対して所定の高さで位置付けられ、電磁石アレイの一連の電磁石が駆動面内において少なくとも１つの駆動ラインを画定するように、電磁石アレイが配置され、電磁石のそれぞれが、各電磁石に通電する交流電源に連結される、フレームに接続される電磁石アレイによって駆動面を形成するステップと、
電磁石アレイの電磁石と連携するように配置される、常磁性、反磁性、または非磁性の導電性材料からなる少なくとも１つの反応プラテンを設けるステップと、
駆動面に対して制御された姿勢で、少なくとも１つの駆動ラインに沿って、反応プラテンを制御可能に浮上および推進する、反応プラテンに対する浮上力および推進力を生成するように、電磁石を交流により励磁するステップと
を含み、
電磁石は、電磁石アレイおよび交流電源に動作可能に連結されるコントローラによって、各反応プラテンが、電磁石の共通のセットによる姿勢制御およびヨー制御のうちの少なくとも１つを含む最大６の自由度で、浮上および推進されるように、多相交流により順次励磁され、電磁石のそれぞれは、少なくとも反応プラテンが浮上された状態で、反応プラテンの姿勢および反応プラテンのヨーのうちの少なくとも１つを含む最大６の自由度で、反応プラテンを制御するように、位相ごとに単一の共通周波数を有する共通の多相交流による励磁から、反応プラテンに対する浮上力および推進力の両方を生成する。
線形電気機械にフレームを設けるステップであって、フレームが、水平基準面を有する、線形電気機械にフレームを設けるステップと、
フレームに接続される電磁石アレイによって駆動面を形成するステップであって、駆動面が水平基準面に対して所定の高さで位置付けられ、電磁石アレイの一連の電磁石が駆動面内において少なくとも１つの駆動ラインを画定するように、電磁石アレイが配置され、電磁石のそれぞれが、各電磁石に通電する交流電源に連結される、フレームに接続される電磁石アレイによって駆動面を形成するステップと、
電磁石アレイの電磁石と連携するように配置される、常磁性、反磁性、または非磁性の導電性材料からなる少なくとも１つの反応プラテンを設けるステップと、
駆動面に対して制御された姿勢で、少なくとも１つの駆動ラインに沿って、反応プラテンを制御可能に浮上および推進する、反応プラテンに対する浮上力および推進力を生成するように、電磁石を交流により励磁するステップと
を含み、
電磁石は、電磁石アレイおよび交流電源に動作可能に連結されるコントローラによって、各反応プラテンが、電磁石の共通のセットによる姿勢制御およびヨー制御のうちの少なくとも１つを含む最大６の自由度で、浮上および推進されるように、多相交流により順次励磁され、電磁石のそれぞれは、少なくとも反応プラテンが浮上された状態で、反応プラテンの姿勢および反応プラテンのヨーのうちの少なくとも１つを含む最大６の自由度で、反応プラテンを制御するように、位相ごとに単一の共通周波数を有する共通の多相交流による励磁から、反応プラテンに対する浮上力および推進力の両方を生成する。
【0115】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、コントローラは、反応プラテンが、フレームに対する第１の所定の位置からフレームに対する第２の異なる所定の位置に、少なくとも１つの駆動ラインに沿って、電磁石アレイに対して移動するように、浮上および推進された状態で、少なくとも反応プラテンの姿勢を含む、電磁石アレイによって生成される、最大６の自由度を制御する。
【0116】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、コントローラは、反応プラテンが、少なくとも１つの駆動ラインに沿う、フレームに対する所定の位置において、電磁石アレイに対して浮上および静止した状態で、少なくとも反応プラテンの姿勢および反応プラテンのヨーを含む、電磁石アレイによって生成される、最大６の自由度を制御する。
【0117】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、コントローラは、反応プラテンに制御されたヨーモーメントを付与し、フレームに対する第１の所定の配向からフレームに対する第２の異なる所定の配向に、駆動面に略垂直に、ヨー軸周りで、反応プラテンをヨーイングさせるように、反応プラテンにわたる、電磁石アレイによって生成される推進力を制御する。
【0118】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、コントローラは、フレームの所定のウェハ保持位置に対する反応プラテン上のウェハペイロードの位置決めおよびセンタリングのうちの少なくとも１つをもたらすように、反応プラテンのヨー制御をもたらす偶力を反応プラテンに付与するように、電磁石アレイによって生成される推進力を制御する。
【0119】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、コントローラは、反応プラテンのピッチおよび反応プラテンのロールのうちの少なくとも１つにおいて、所定の反応プラテンの姿勢を制御する、駆動面に対する反応プラテンの制御された傾斜をもたらす差動浮上力を反応プラテンにわたって付与するように、電磁石アレイによって生成される浮上力を制御する。
【0120】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、コントローラは、駆動面に沿う反応プラテンの加速度から生じるペイロード慣性力に対抗する方向において、反応プラテン着座面によって支持されるペイロード上の反応プラテンペイロード着座面からバイアス反力を付与する、駆動面に対する反応プラテンの所定のバイアス姿勢をもたらすように、電磁石アレイによって生成される浮上力を制御する。
【0121】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、当該方法は、フレーム上に分散され、コントローラが反応プラテンの感知された位置を登録するように、コントローラに通信可能に連結される位置フィードバックセンサによって、駆動面に沿って、反応プラテンの位置を感知するステップをさらに含み、コントローラは、感知された位置に対応する電磁石アレイの電磁石を順次励磁する。
【0122】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、コントローラは、少なくとも感知された位置の変化から、駆動面に沿う反応プラテンの加速度を判定し、判定された加速度に応じて、反応プラテンの加速度から生じるペイロード慣性力に対抗する所定のバイアス姿勢をもたらすように、反応プラテンのバイアス姿勢を制御する。
【0123】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、コントローラは、反応プラテンの姿勢を設定して、反応プラテンに着座したペイロードを反応プラテンに対してペイロードと反応プラテンとの間の着座部に沿って変位させやすい慣性力に抗して、反応プラテンを付勢するように、電磁石アレイの電磁石の励磁を制御する。
【0124】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、電磁コンベヤ基板搬送装置のための方法が提供される。当該方法は、
密閉雰囲気を内部に保持するように構成されるチャンバを電磁コンベヤ基板搬送装置に設けるステップであって、水平基準面、および少なくとも１つの基板通過の開口部であって、開口部を通じてチャンバの内外に基板を移送するための、少なくとも１つの基板通過用の開口部を有するチャンバを電磁コンベヤ基板搬送装置に設けるステップであって、
チャンバに接続される電磁石アレイによって、駆動面を形成するステップであって、駆動面が、水平基準面に対して所定の高さで位置付けられ、電磁石アレイの一連の電磁石が駆動面内に少なくとも１つの駆動ラインを画定するように、電磁石アレイが配置され、一連の電磁石における電磁石が、少なくとも１つの多相アクチュエータユニットにグループ化され、少なくとも１つの多相アクチュエータユニットのそれぞれが、多相交流電源に連結される、駆動面を形成するステップと、
少なくとも１つの多相アクチュエータユニットの電磁石と連携するように配置される、常磁性、反磁性、または非磁性の導電性材料からなる少なくとも１つの反応プラテンを設けるステップと、
駆動面に対して制御された姿勢で、少なくとも１つの駆動ラインに沿って、反応プラテンを制御可能に浮上および推進する、反応プラテンに対する浮上力および推進力を生成するように、電磁石を交流により励磁するステップと
を含み、
電磁石は、反応プラテンが浮上および推進されるように、電磁石アレイおよび交流電源に動作可能に連結されるコントローラによって、多相交流により順次励磁され、
多相交流の各交流位相は、少なくとも１つの多相アクチュエータユニットの電磁石グループの各それぞれの電磁石の交流位相が、第１の交流位相から第２の異なる交流位相に変化するように、それぞれの電磁石間に動的に割振られることで、事実上、電磁石グループが、実質的に移動し、電磁石グループによって形成される少なくとも１つの多相アクチュエータユニットが、駆動ラインに沿って、動的位相割振りによって、実質的に移動する。
密閉雰囲気を内部に保持するように構成されるチャンバを電磁コンベヤ基板搬送装置に設けるステップであって、水平基準面、および少なくとも１つの基板通過の開口部であって、開口部を通じてチャンバの内外に基板を移送するための、少なくとも１つの基板通過用の開口部を有するチャンバを電磁コンベヤ基板搬送装置に設けるステップであって、
チャンバに接続される電磁石アレイによって、駆動面を形成するステップであって、駆動面が、水平基準面に対して所定の高さで位置付けられ、電磁石アレイの一連の電磁石が駆動面内に少なくとも１つの駆動ラインを画定するように、電磁石アレイが配置され、一連の電磁石における電磁石が、少なくとも１つの多相アクチュエータユニットにグループ化され、少なくとも１つの多相アクチュエータユニットのそれぞれが、多相交流電源に連結される、駆動面を形成するステップと、
少なくとも１つの多相アクチュエータユニットの電磁石と連携するように配置される、常磁性、反磁性、または非磁性の導電性材料からなる少なくとも１つの反応プラテンを設けるステップと、
駆動面に対して制御された姿勢で、少なくとも１つの駆動ラインに沿って、反応プラテンを制御可能に浮上および推進する、反応プラテンに対する浮上力および推進力を生成するように、電磁石を交流により励磁するステップと
を含み、
電磁石は、反応プラテンが浮上および推進されるように、電磁石アレイおよび交流電源に動作可能に連結されるコントローラによって、多相交流により順次励磁され、
多相交流の各交流位相は、少なくとも１つの多相アクチュエータユニットの電磁石グループの各それぞれの電磁石の交流位相が、第１の交流位相から第２の異なる交流位相に変化するように、それぞれの電磁石間に動的に割振られることで、事実上、電磁石グループが、実質的に移動し、電磁石グループによって形成される少なくとも１つの多相アクチュエータユニットが、駆動ラインに沿って、動的位相割振りによって、実質的に移動する。
【0125】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、反応プラテンは、実質的に移動する少なくとも１つの多相アクチュエータユニットによる姿勢制御およびヨー制御のうちの少なくとも１つを含む最大６の自由度で、浮上および推進される。
【0126】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、コントローラは、反応プラテンが、チャンバに対する第１の所定の位置からチャンバに対する第２の異なる所定の位置に、少なくとも１つの駆動ラインに沿って、電磁石アレイに対して移動するように、浮上および推進された状態で、少なくとも反応プラテンの姿勢を含む、電磁石アレイによって生成される、最大６の自由度を制御する。
【0127】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、コントローラは、反応プラテンが、少なくとも１つの駆動ラインに沿う、チャンバに対する所定の位置において、電磁石アレイに対して浮上および静止した状態で、少なくとも反応プラテンの姿勢および反応プラテンのヨーを含む、電磁石アレイによって生成される、最大６の自由度を制御する。
【0128】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、動的位相割振りは、実質的に移動する少なくとも１つの多相アクチュエータユニットが、実質的に移動する少なくとも１つの多相アクチュエータユニットによる推進力での、駆動ラインに沿う反応プラテンの移動と略一致するように、駆動ラインに沿って、実質的に移動するように制御される。
【0129】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、コントローラは、反応プラテンに制御されたヨーモーメントを付与し、チャンバに対する第１の所定の配向からチャンバに対する第２の異なる所定の配向に、駆動面に略垂直に、ヨー軸周りで、反応プラテンをヨーイングさせるように、反応プラテンにわたる、電磁石アレイによって生成される推進力を制御する。
【0130】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、コントローラは、チャンバの所定のウェハ保持位置に対する反応プラテン上のウェハペイロードの位置決めおよびセンタリングのうちの少なくとも１つをもたらすように、反応プラテンのヨー制御をもたらす偶力を反応プラテンに付与するように、電磁石アレイによって生成される推進力を制御する。
【0131】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、コントローラは、反応プラテンのピッチおよび反応プラテンのロールのうちの少なくとも１つにおいて、所定の反応プラテンの姿勢を制御する、駆動面に対する反応プラテンの制御された傾斜をもたらす差動浮上力を、反応プラテンにわたって付与するように、電磁石アレイによって生成される浮上力を制御する。
【0132】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、コントローラは、駆動面に沿う反応プラテンの加速度から生じるペイロード慣性力に対抗する方向において、反応プラテン着座面によって支持されるペイロード上の反応プラテンペイロード着座面からバイアス反力を付与する、駆動面に対する反応プラテンの所定のバイアス姿勢をもたらすように、電磁石アレイによって生成される浮上力を制御する。
【0133】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、当該方法は、チャンバ上に分散され、コントローラが反応プラテンの感知された位置を登録するように、コントローラに通信可能に連結される位置フィードバックセンサによって、駆動面に沿う反応プラテンの位置を感知するステップをさらに含み、コントローラは、感知された位置に対応する電磁石アレイの電磁石を順次励磁する。
【0134】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、コントローラは、少なくとも感知された位置の変化から、駆動面に沿う反応プラテンの加速度を判定し、判定された加速度に応じて、反応プラテンの加速度から生じるペイロード慣性力に対抗する所定のバイアス姿勢をもたらすように、反応プラテンのバイアス姿勢を制御する。
【0135】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、コントローラは、反応プラテンに着座したペイロードを反応プラテンに対してペイロードと反応プラテンとの間の着座部に沿って変位させやすい慣性力に抗して、反応プラテンを付勢するように、反応プラテンの姿勢を設定するように、電磁石アレイの電磁石の励磁を制御する。
【0136】
開示される実施形態の１つまたは複数の態様によれば、動的位相割振りは、多相交流により通電されるそれぞれの電磁石が、反応プラテンに対して、実質的に移動する少なくとも１つの多相アクチュエータユニットのそれぞれの電磁石にわたる、実質的に定常状態の多相分布を付与するように制御される。
【0137】
前述の説明が、開示される実施形態の態様の例示にすぎないことを理解されたい。開示される実施形態の態様から逸脱することなく、当業者によってさまざまな代替および修正が企図され得る。したがって、開示される実施形態の態様は、本明細書に添付される任意の請求項の範囲内にあるすべてのそのような代替、修正、および変形を包含することを意図している。さらに、異なる特徴が相互に異なる従属請求項または独立請求項に記載されているという単なる事実は、これらの特徴の組み合わせが利点を有して使用することができず、そのような組み合わせが本開示の態様の範囲内に留まることを示すものではない。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図8A】
【図9】
【図10】
【図10A】
【図11】
【図11A】
【図12A】
【図12B】
【図13A】
【図13B】
【図14】
【図14A】
【図14B】
【図14C】
【図15A】
【図15B】
【図15C】
【図16A】
【図16B】
【図16C】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図21A】
【図22】
【図23】
【図24】
【図24A】
【図25A】
【図25B】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31A】
【図31B】
【図32A】
【図32B】
【図32C】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40A】
【図40B】
【図41】
【図42】