用于密封环境的位置反馈制造技术

一种输送设备包括：壳体；安装到壳体的驱动器；连接到驱动器的至少一个输送臂，驱动器包括：至少一个转子，其具有磁导性材料的至少一个凸极且安置于隔离环境中；至少一个定子，其具有至少一个凸极和相对应的线圈单元且安置于隔离环境外，至少一个定子的至少一个凸极和转子的至少一个凸极在至少一个转子与至少一个定子之间形成闭合磁通量回路；配置来将隔离环境隔离开的至少一个密封分区；及至少一个传感器，其包括：连接到壳体的磁性传感器构件；连接到至少一个转子的至少一个传感器轨道，至少一个密封分区安置于磁性传感器构件与至少一个传感器轨道之间且使其分隔开，使得至少一个传感器轨道安置于隔离环境中且磁性传感器构件安置于隔离环境外。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于密封环境的位置反馈相关申请的交叉引用本申请是2013年11月13日提交的美国临时专利申请号61/903,726的非临时专利申请并且要求其权益，该申请的公开内容通过引用整体上并入本文中。
示例性实施例通常涉及位置反馈，且更确切地涉及用于密封的机器人驱动器的位置反馈。
技术介绍
通常，当（例如）直接驱动器的磁体、结合部件、密封件和腐蚀性材料暴露于超高真空和/或侵蚀性及腐蚀性环境时，现有的直接驱动器技术（例如，其使用永磁体马达或可变磁阻马达来进行致动并使用光学编码器来进行位置感测）呈现出相当大的局限性。为了限制直接驱动器的（例如）磁体、结合部件、电气部件、密封件和腐蚀性材料的暴露，通常使用“罐式密封”。罐式密封通常经由密封的非磁性壁或“罐”（也称为“隔离壁”）来将马达转子与相对应的马达定子隔离开。罐式密封通常使用位于给定马达致动器的转子与定子之间的非磁性真空隔离壁。因此，定子能够完全位于密封环境之外。这可允许在应用中考虑到大致洁净且可靠的马达致动实施方案（例如，用于半导体应用的真空机器人驱动器）。然而，传感器或编码器可包括可能位于密封环境内的电子部件，其中所述电子部件可以是潜在的污染源，并且其中该密封环境使电子部件经受腐蚀。如可认识到的，对于在密封环境内的电子部件而言需要密封连接器，使得能够将导线或其它信号载运介质传送穿过隔离壁。如可认识到的，这些密封连接器会是潜在的泄漏源。此外，在光学传感器的情况下，污染物或微粒可沉积在反馈轨道（或刻度）上且能够导致信号退化和传感器故障。在其它方面中，可提供窗口，传感器经由该窗口进行操作；然而，这些窗口也会是泄漏源。具有位置反馈系统将是有利的，所述位置反馈系统可通过位于隔离或以其它方式密封的密封环境与在密封环境之外的环境之间的隔离壁来进行操作，使得上述问题得到解决。附图说明在结合附图进行的以下描述中解释了所公开实施例的前述方面和其它特征，其中：图1A到图1D是结合所公开实施例的多个方面的处理设备的示意性图示；图2A到图2D是根据所公开实施例的方面的输送设备的多个部分的示意性图示，以及图2E到图2F分别是说明另外的特征的截面透视图和放大截面图；图2G到图2K是根据所公开实施例的方面的驱动部段的示意性图示；图3是根据所公开实施例的方面的位置传感器的一部分的示意性图示；图4A和图4B是根据所公开实施例的方面的传感器的多个部分的示意性图示；图5和图5A是根据所公开实施例的方面的传感器的示意性图示；图5B是根据所公开实施例的方面的流程图；图5C是根据所公开实施例的方面的传感器的一部分的示意性图示；图6A和图6C是根据所公开实施例的方面的传感器的一部分的示意性图示，以及图6B说明根据所公开实施例的方面的位置解码算法；图7A到图7D是根据所公开实施例的方面的传感器的一部分的示意性图示；图8A和图8B是根据所公开实施例的方面的传感器的一部分的示意性图示；图9A到图9C是根据所公开实施例的方面的传感器的一部分的示意性图示；图9D是根据所公开实施例的方面的示例性传感器输出的图表；图10A到图10D是根据所公开实施例的方面的传感器的一部分的示意性图示；以及图11是根据所公开实施例的方面的传感器的示意性图示。具体实施方式参考图1A到图1D，示出了结合如本文中进一步公开的所公开实施例的方面的衬底处理设备或工具的示意图。虽然将参考附图来描述所公开实施例的方面，但应理解到，能够以许多形式来体现所公开实施例的方面。另外，能够使用任何合适大小、形状或类型的元件或材料。参考图1A和图1B，示出了根据所公开实施例的方面的处理设备，例如，半导体工具站11090。虽然在图中示出了半导体工具，但能够将本文中描述的所公开实施例的方面应用到采用机器人机械手的任何工具站或应用。在此示例中，将工具11090示为集群工具，然而，可将所公开实施例的方面应用到任何合适的工具站，例如线性工具站（例如，在图1C和图1D中示出且描述于2013年3月19日颁发的标题为“线性分布式半导体工件处理工具（LinearlyDistributedSemiconductorWorkpieceProcessingTool）”的美国专利号8,398,355中的线性工具站，其公开内容整体上通过引用并入本文中）。工具站11090通常包括大气前端11000、真空装载锁11010和真空后端11020。在其它方面中，工具站可具有任何合适的构型。前端11000、装载锁11010和后端11020中的每一者的部件可连接到控制器11091，该控制器可以是任何合适的控制架构（例如，集群式架构控制）的一部分。控制系统可以是闭环控制器，其具有主控制器、集群控制器和自主远程控制器（例如，描述于2011年3月8日颁发的标题为“可缩放运动控制系统（ScalableMotionControlSystem）”的美国专利号7,904,182中的控制器，其公开内容整体上通过引用并入本文中）。在其它方面中，可利用任何合适的控制器和/或控制系统。在一个方面中，前端11000通常包括装载端口模块11005和微环境11060，例如，装备前端模块（EFEM）。装载端口模块11005可以是开箱机/装箱机-工具标准（BOLTS）接口，其符合对于300mm装载端口、前部开口或底部开口式匣/箱和盒的SEMI标准E15.1、E47.1、E62、E19.5或E1.9。在其它方面中，装载端口模块可配置为200mm硅片接口或任何其它合适的衬底接口（例如，更大或更小的硅片或用于平板显示器的平板）。虽然图1A中示出了两个装载端口模块，但在其它方面中，可将任何合适数量的装载端口模块结合到前端11000中。装载端口模块11005可配置成从架空输送系统、自动引导车辆、人引导车辆、轨道引导车辆或从任何其它合适的输送方法接收衬底载体或盒11050。装载端口模块11005可通过装载端口11040与微环境11060相连接。装载端口11040可允许衬底在衬底盒11050与微环境11060之间通过。微环境11060通常包括任何合适的搬运机器人11013，其可结合本文中描述的所公开实施例的一个或更多个方面。在一个方面中，机器人11013可以是轨道安装式机器人，例如描述于（例如）美国专利6,002,840中的轨道式机器人，其公开内容整体上通过引用并入本文中。微环境11060可提供受控洁净区以在多个装载端口模块之间转移衬底。真空装载锁11010可位于微环境11060和后端11020之间，并连接到微环境11060和后端11020。应注意到，如本文中所使用的术语真空可表示其中处理衬底的高度真空，例如，10-5托或以下。装载锁11010通常包括大气槽阀和真空槽阀。槽阀可提供环境隔离，该环境隔离用来在从大气前端装载衬底之后排空装载锁并且在以惰性气体（例如，氮气）对锁进行通风时维持输送室中的真空。装载锁11010还可包括对准器11011，其用于将衬底的基准点对准到所期望的位置以进行处理。在其它方面中，真空装载锁可位于处理设备的任何合适位置中并具有任何合适的构型。真空后端11020通常包括输送室11025、一个或更多个处理站11030和任何合适的搬运机器人11014，其可包括本文中描述的所公开实施例的一个或更多个方面。下文将描述搬运本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种输送设备，其包括：壳体；驱动器，其安装到所述壳体；以及至少一个输送臂，其连接到所述驱动器，其中所述驱动器包括：至少一个转子，其具有磁导性材料的至少一个凸极并且安置于隔离环境中；至少一个定子，其具有至少一个凸极和相对应的线圈单元并且安置于所述隔离环境之外，其中所述至少一个定子的所述至少一个凸极和所述转子的所述至少一个凸极在所述至少一个转子与所述至少一个定子之间形成闭合磁通量回路；至少一个密封分区，其配置来将所述隔离环境隔离；以及至少一个传感器，其包括：磁性传感器构件，其连接到所述壳体；至少一个传感器轨道，其连接到所述至少一个转子；其中所述至少一个密封分区安置于所述磁性传感器构件与所述至少一个传感器轨道之间并且使其分隔开，使得所述至少一个传感器轨道安置于所述隔离环境中，而所述磁性传感器构件安置于所述隔离环境之外。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.11.13 US 61/9037261.一种输送设备，其包括：壳体；驱动器，其安装到所述壳体；以及至少一个输送臂，其连接到所述驱动器，其中所述驱动器包括：至少一个转子，其具有磁导性材料的至少一个凸极并且安置于隔离环境中；至少一个定子，其具有至少一个凸极和相对应的线圈单元并且安置于所述隔离环境之外，其中所述至少一个定子的所述至少一个凸极和所述转子的所述至少一个凸极在所述至少一个转子与所述至少一个定子之间形成闭合磁通量回路；至少一个密封分区，其配置来将所述隔离环境隔离；以及至少一个传感器，其包括：磁性传感器构件，其连接到所述壳体；至少一个传感器轨道，其连接到所述至少一个转子；其中所述至少一个密封分区安置于所述磁性传感器构件与所述至少一个传感器轨道之间并且使其分隔开，使得所述至少一个传感器轨道安置于所述隔离环境中，而所述磁性传感器构件安置于所述隔离环境之外。2.根据权利要求1所述的输送设备，其中，所述至少一个密封分区的至少一部分集成到所述磁性传感器构件。3.根据权利要求1所述的输送设备，其中，所述至少一个传感器包括具有传感器气隙的至少一个铁磁通量环路，其中所述磁性传感器构件与所述至少一个铁磁通量环路相连接。4.根据权利要求3所述的输送设备，其中，所述磁性传感器构件配置来检测所述传感器气隙的磁阻变化。5.根据权利要求3所述的输送设备，其中，所述至少一个铁磁通量环路包括第一铁磁通量环路和第二铁磁通量环路，所述第一铁磁通量环路和所述第二铁磁通量环路之间具有传感器电桥构件，其中所述传感器气隙位于所述传感器电桥构件中，所述第一铁磁通量环路和所述第二铁磁通量环路中的一个具有轨道气隙，在所述轨道气隙中安置有所述至少一个传感器轨道的至少一部分。6.根据权利要求3所述的输送设备，其中，所述至少一个铁磁通量环路模拟惠斯登电桥。7.根据权利要求3所述的输送设备，其中，所述至少一个铁磁通量环路中的每个包括：轨道接口部分，其安置于所述隔离环境中；以及传感器构件接口部分，其安置于所述隔离环境之外，所述轨道接口部分和所述传感器构件接口部分由所述至少一个密封分区来分隔开。8.根据权利要求3所述的输送设备，其中，所述至少一个铁磁通量环路包括安置于所述传感器气隙中的通量集中器元件。9.根据权利要求3所述的输送设备，其中，所述至少一个铁磁通量环路包括轨道气隙，在所述轨道气隙中安置有所述至少一个传感器轨道的至少一部分。10.根据权利要求1所述的输送设备，其中，所述至少一个传感器包括大致无特征部的轨道接口。11.根据权利要求1所述的输送设备，其中，所述至少一个传感器轨道包括：第一轨道，其具有第一间距；以及至少第二轨道，其具有不同于至少所述第一间距的相应间距，并且所述至少一个传感器包括：第一传感器，其对应于所述第一轨道；以及至少第二传感器，其对应于所述至少第二轨道中的相应的一者。12.根据权利要求1所述的输送设备，其中，所述磁性传感器构件包括具有传感器元件的微分传感器，所述传感器元件布置成大致匹配所述至少一个传感器轨道的间距，使得从所述磁性传感器构件获得微分的正弦和余弦输出信号。13.根据权利要求12所述的输送设备，其中，所述传感器元件形成惠斯登电桥。14.根据权利要求12所述的输送设备，其中，所述传感器元件安置于所述磁性传感器构件的共同的印刷电路板上。15.根据权利要求1所述的输送设备，其中，所述至少一个传感器通过所述至少一个密封分区大致直接与所述至少一个传感器轨道相连接。16.一种输送设备，其包括：壳体；驱动器，其安装到所述壳体；至少一个输送臂，其连接到所述驱动器，其中所述驱动器包括：至少一个转子，其具有磁导性材料的至少一个凸极并且安置于隔离环境中；至少一个定子，其具有至少一个凸极和相对应的线圈单元并且安置于所述隔离环境之外，其中所述至少一个定子的所述至少一个凸极和所述转子的所述至少一个凸极在所述至少一个转子与所述至少一个定子之间形成闭合磁通量回路；至少一个密封分区，其配置来将所述隔离环境隔离；以及至少一个传感器，其包括：磁性传感器构件，其连接到所述壳体；至少一个传感器轨道，其连接到所述至少一个转子，其中所述至少一个密封分区安置于所述磁性传感器构件与所述至少一个传感器轨道之间并且使其分隔开，使得所述至少一个传感器轨道安置于所述隔离环境中，而所述磁性传感器构件安置于所述隔离环境之外；以及传感器控制器，其配置成基于从所述至少一个传感器接收的传感器信号来产生到所述至少一个传感器的传感器信号命令，其中所述传感器信号命令实现在所述传感器信号的至少预定特征中的变化。17.根据权利要求16所述的输送设备，其中，所述至少一个密封分区的至少一部分集成到所述磁性传感器构件。18.根据权利要求16所述的输送设备，其中，所述至少一个传感器包括具有传感器气隙的至少一个铁磁通量环路，在所述传感器气隙处所述磁性传感器构件与所述铁磁通量环路相连接。19.根据权利要求18所述的输送设备，其中，所述磁性传感器构件配置来检测所述传感器气隙的磁阻变化。20.根据权利要求18所述的输送设备，其中，所述至少一个铁磁通量环路包括第一铁磁通量环路和第二铁磁通量环路，所述第一铁磁通量环路和所述第二铁磁通量环路之间具有传感器电桥构件，其中所述传感器气隙位于所述传感器电桥构件中，所述第一铁磁通量环路和所述第二铁磁通量环路中的一个具有轨道气隙，在所述轨道气隙中安置有所述至少一个传感器轨道的至少一部分。21.根据权利要求18所述的输送设备，其中，所述至少一个铁磁通量环路模拟惠斯登电桥。22.根据权利要求18所述的输送设备，其中，所述至少一个铁磁通量环路中的每个包括：轨道接口部分，其安置于所述隔离环境中；以及传感器构件接口部分，其安置于所述隔离环境之外，所述轨道接口部分和所述传感器构件接口部分由所述至少一个密封分区来分隔开。23.根据权利要求18所述的输送设备，其中，所述至少一个铁磁通量环路包括安置于所述传感器气隙中的通量集中器元件。24.根据权利要求18所述的输送设备，其中，所述至少一个铁磁通量环路包括轨道气隙，在所述轨道气隙中安置有所述至少一个传感器轨道的至少一部分。25.根据权利要求16所述的输送设备，其中，所述至少一个传感器包括大致无特征部的轨道接口。26.根据权利要求16所述的输送设备，其中，所述至少一个传感器轨道包括：第一轨道，其具有第一间距；以及至少第二轨道，其具有不同于至少所述第一间距的相应间距，并且所述至少一个传感器包括：第一传感器，其对应于所述第一轨道；以及至少第二传感器，其对应于所述至少第二轨道中的相应的一者。27.根据权利要求16所述的输送设备，其中，所述磁性传感器构件包括具有传感器元件的微分传感器，所述传感器元件布置成大致匹配所述至少一个传感器轨道的间距，使得从所述磁性传感器构件获得微分的正弦和余弦输出信号。28.根据权利要求27所述的输送设备，其中，所述传感器元件形成惠斯登电桥。29.根据权利要求27所述的输送设备，其中，所述传感器元件安置于所述磁性传感器构件的共同的印刷电路板上。30.根据权利要求16所述的输送设备，其中，所述至少一个传感器通过所述至少一个密封分区大致直接与所述至少一个传感器轨道相连接。31.一种输送设备，其包括：壳体；驱动器，其安装到所述壳体；以及至少一个输送臂，其连接到所述驱动器，其中所述驱动器包括：至少一个转子，其具有磁导性材料的至少一个凸极并且安置于隔离环境中；至少一个定子，其具有至少一个凸极和相对应的线圈单元并且安置于所述隔离环境之外，其中所述至少一个定子的所述至少一个凸极和所述转子的所述至少一个凸极在所述至少一个转子与所述至少一个定子之间形成闭合磁通量回路；至少一个密封分区，其配置来将所述隔离环境隔离；以及至少一个传感器，其包括：磁性传感器构件，其连接到所述壳体；至少一个传感器轨道，其连接到所述至少一个转子，其中所述至少一个密封分区安置于所述磁性传感器构件与所述至少一个传感器轨道之间并且使其分隔开，使得所述至少一个传感器轨道安置于所述隔离环境中，而所述磁性传感器构件安置于所述隔离环境之外；传感器控制器，其能够通信地连接到所述至少一个传感器，所述传感器控制器配置来提供传感器信号命令；以及运动控制器，其能够通信地连接到所述至少一个传感器和所述传感器控制器，并且配置成从所述至少一个传感器接收传感器信号，其中所述传感器控制器配置成响应于来自所述运动控制器的通信来控制在所述传感器信号的至少预定特征中的变化。32.根据权利要求31所述的输送设备，其中，所述至...

【专利技术属性】
技术研发人员：JT穆拉，R塞普拉扎，B冈，M科亚迪，U吉尔克里斯特，
申请(专利权)人：布鲁克斯自动化公司，
类型：发明
国别省市：美国,US