CN108886008B - 用以物体的支承、定位及/或移动的设备及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

说明了一种用以支承、定位及/或移动物体的设备。设备包括底座(30)及载体(50)，载体相对于底座(30)为可移动的。设备进一步包括至少三个磁性轴承，载体(50)藉由此至少三个磁性轴承以非接触方式支撑于底座(30)上，使得载体可相对于至少一预定方向(2)位移，其中此些磁性轴承(10)的至少二者被装配成主动可控制磁性轴承。此设备具有至少一阻尼单元(100)，固定于载体(50)或底座(30)。

Description

用以物体的支承、定位及/或移动的设备及其操作方法
技术领域
本公开的数个实施例是有关于一种用以支承、定位及/或移动物体的设备，此物体特别是数个基板。更特别是，说明了一种装配以于真空腔室中非接触地支承、定位及/或移动物体的磁性悬浮系统。数个实施例更有关于一种用以支承、定位及/或移动物体的设备的底座。再者，说明了用以支承、定位及/或移动物体的设备的数个操作方法。
背景技术
针对用以生产例如用于显示应用的半导体元件的基板处理来说，比较大面积的基板经历数种形式的表面处理工艺。举例来说，此些基板的表面经过机械或化学处理，以举例为形成涂层或表面结构于基板上。特别是在例如是溅射、物理气相沉积或化学气相沉积的表面处理工艺必须执行时，在洁净室条件下或甚至在真空中执行一些表面处理工艺。化学气相沉积也可能为等离子体辅助(plasma-supported)的化学气相沉积。
既然有时必须形成微米或甚至纳米范围中的结构于基板上，于基板的平面中及正交于所述平面的此些基板的非常准确定位是有利的。
有关于基板环境的粒子自由度的需求，让应用非接触固定基板及对应的支承、定位及/或位移驱动器为有利的。空气轴承只在某些条件中适用于高纯度制造环境，因为它们可能在基板附近导致不需要的气流。在基板附近导致不需要的气流可能有时会妨碍基板处理中的维护准确性。
所谓的磁性晶片平台(magnetic wafer stages)、或磁性支承或定位设备也存在而具有底座及支撑物体的载体。为了提供于底座上的载体的非接触固定，一般提供数个磁性轴承。此些磁性轴承各具有距离感测器及控制电路。此些磁性轴承以悬吊状态支承载体于距底座的一特定距离处。
特别是在真空环境中而言，应用主动控制及电性可控制的磁性轴承被证实为极度复杂的。
对于真空技术领域中的应用来说，足以适用真空(vacuum-compatible)的材料，特别是金属被用作元件部件且用于壳体的元件。然而，此可能不利地影响个别磁性轴承的磁性操作。电磁致动器的电性控制可能致使金属元件中形成涡流(eddy currents)，而可能妨碍一或多个磁性轴承的操作。
在经由数个主动控制的磁性轴承来磁性及非接触固定载体于底座上的情况中，可能发生振动及共振现象。在利用数个主动控制的磁性轴承非接触固定载体的情况下，可模拟出载体及/或底座的振动。载体及/或底座的振动难以完全地藉由控制工程技术来克服。
由于非接触固定载体于底座上之故，载体可能经历所谓的刚体振动。然而，由于磁性非接触支撑之故，载体可能亦激振成弹性共振，其中载体遭受某种弹性变形。为了取得载体于底座上的高准确定位，此些变形应亦列入考量。载体应不再视为刚体，但载体经历固有振动及振动相关的变形。此些可因利用磁性轴承来非接触固定载体产生。
因此，本公开的目的是提供一种利用数个磁性轴承来用以支承、定位及/或移动物体的改善的设备。藉由此改善的设备，载体及/或底座的不可避免的振动可较佳地得以控制或可大量地消除。其他目的是利用简单、真空能使用(vacuum-capable)、强健及普遍可用的手段来减少载体于底座的振动及共振，或最小化在主动控制的磁性轴承上振动的效应。
发明内容
有鉴于上述，提出一种用以支承、定位及/或移动物体的设备。再者，提出一种用以支承、定位及/或移动物体的设备的底座。再者，提出一种用以支承、定位及/或移动的物体的设备的操作方法。具有优点的设计为从属权利要求的主题。
根据本公开的一方面，提出一种用以支承、定位及/或移动物体的设备。设备具有底座及载体，载体相对于底座为可移动的。此设备还包括用以非接触地支承载体于底座的数个磁性轴承，此些磁性轴承的至少二者被装配成数个主动可控制磁性轴承。载体可非接触地支承于底座，例如于一传送方向中为可位移的。设备包括固定于载体或底座的至少一阻尼单元。
于一些实施例中，阻尼单元为机械式阻尼单元。于一些实施例中，阻尼单元包括已调变或可调变的阻尼器，特别是质量阻尼器或振动阻尼器。
于一些实施例中，阻尼单元包括被动阻尼单元、半主动阻尼单元、及/或主动阻尼单元、或其组合。
于一些实施例中，至少一阻尼单元固定于载体。替代地或额外地，至少一阻尼单元固定于底座。
于一些实施例中，载体可于基频激发而振动，且此至少一阻尼单元具有至少0.1的阻尼比D。
根据本公开的其他方面，提出一种用以支承、定位及/或移动物体的设备。设备具有底座及载体，载体相对于底座为可移动的。此设备包括至少三个磁性轴承，载体藉由此至少三个磁性轴承非接触地支承于底座，使得载体可相对于至少一预定方向位移。此至少三个磁性轴承的至少二者被装配成数个主动可控制磁性轴承。
经由此些磁性轴承非接触地固定于底座上的载体可至少于基频激发而振动。特别是如果浮动或非接触支撑载体于底座上而暴露于外部干扰时，振动激发可经由此至少三个磁性轴承的磁性支承件以强制方式产生。
设备可设置有至少一机械式阻尼单元，此至少一机械式阻尼单元固定于载体或底座且具有至少0.1的阻尼比D。机械式阻尼单元可致使载体的振动针对特定目标(targeted)或宽频衰减。此处的目标可以是抑制载体基频的5倍到10倍之间的范围中的载体的振动激发。为了达成此目标，使用具有至少0.1的阻尼比的单独的机械式阻尼单元可为足够的。
根据本公开的其他方面，提出一种设备的底座，设备用以支承、定位及/或移动物体。底座包括底座主体及数个主动可控制磁性轴承的至少二个电磁致动器。此些主动可控制磁性轴承的至少二个电磁致动器被配置于底座主体，用以非接触地支承载体于底座主体，使得载体于一传送方向中相对于底座主体为可位移的。再者，至少一阻尼单元固定于底座主体。
底座主体可为静止底座主体，例如包括可固定于真空腔室的数个静止轨道。或者，底座主体可为可移动地固定在例如真空腔室中。举例来说，底座主体可为旋转模组的可旋转转子的一部份，或可为轨道切换装置的一部份。轨道切换装置的此部份可在一轨道切换方向中为可移动的。
根据本公开的其他方面，提出一种旋转模组。旋转模组包括真空腔室；以及转子，转子可旋转地固定于真空腔室中。转子包括底座，底座包括底座主体及数个主动可控制磁性轴承的至少二个电磁致动器，此些主动可控制磁性轴承的至少二个电磁致动器被配置于底座主体，用以非接触地支承载体于底座主体。再者，至少一阻尼单元固定于底座主体。
根据本公开的其他方面，提出一种设备的载体，设备用以支承、定位及/或移动物体。载体被装配以经由数个磁性轴承非接触地支承于底座及/或相对于底座为可移动的，其中磁性轴承的至少二者被装配成数个主动可控制磁性轴承。至少一阻尼单元固定于载体。
根据本公开的一方面，提出一种设备的操作方法，设备用以支承、定位及/或移动物体。方法包括主动地控制至少二个磁性轴承，至少二个磁性轴承用以非接触地支承载体于底座；以及利用至少一阻尼单元抑制载体及底座的至少一者的数个振动，此至少一阻尼单元固定于载体或底座。
本公开的其他方面、优点及特征透过说明及所附图式更为清楚。
附图说明
为了使本公开的上述特征可详细地了解，简要摘录于上的本公开的更特有说明可参照数个实施例。所附图式有关于本公开的数个实施例且说明于下方。典型实施例绘示于图式中且于下文中详细说明。此些绘示出
图1绘示根据此处所述实施例的用以支承、定位及/或移动物体的设备的透视图；
图2绘示具有控制电路的磁性轴承的示意图，控制电路包括电子单元；
图3绘示三个不同阻尼单元的转移函数的示意图，此示意图绘示相对于振动频率的正规化的振幅；
图4绘示在相位空间中的三个不同阻尼单元的转移函数的其他示意图；
图5绘示利用以分贝为单位的阻尼振幅的对数图的三个不同阻尼单元的转移函数的其他示意图；
图6绘示在不具有阻尼单元及具有三个不同阻尼单元的情况下，相对于振动频率，载体在振幅域中的振动行为的其他示意图；
图7绘示根据此处所述实施例的两个阻尼单元连接于用以支承、定位及/或移动物体的设备的载体的示意图；
图8绘示阻尼单元的壳体的单独示意图；
图9绘示通过图8的阻尼单元的剖面图A-A；
图10绘示通过替代的阻尼单元的剖面图；
图11绘示根据此处所述实施例的设备的剖面图；
图12绘示根据此处所述实施例的设备的剖面图；
图13绘示根据此处所述实施例的设备的剖面图；
图14绘示根据此处所述实施例的设备的剖面图；
图15绘示根据此处所述实施例的具有设备的旋转模组的剖面图；以及
图16图绘示根据此处所述实施例的操作设备的方法的流程图。
具体实施方式
详细的参照将以本公开的数种实施例达成，数种实施例的一或多个例子绘示于图式中。各例子藉由说明的方式提供且不意味为限制。举例来说，所说明或叙述而做为实施例一部份的特征可用于任何其他实施例或与任何其他实施例结合，以取得进一步的实施例。此意指本公开包括此些调整及变化。
在图式的下方说明中，相同的参考编号意指相同或类似元件。一般来说，只有有关于个别实施例的相异处进行说明。除非另有说明，一实施例中的一部份或方面的说明亦应用于另一实施例中的对应部份或方面。
根据此处所述实施例的所提供的一种用以支承、定位及/或移动物体的设备包括底座及载体，载体相对于底座为可移动的。设备包括至少三个磁性轴承，用以非接触地支承载体于底座上，其中载体可在至少一预定方向中沿着底座位移。此至少三个磁性轴承的至少两者被装配成主动可控制磁性轴承。
经由磁性轴承非接触地固定于底座上的载体可至少于基频激发而振动。设备设置有至少一机械式阻尼单元，此至少一机械式阻尼单元可固定于载体或底座。可选地，此至少一机械式阻尼单元的阻尼比D为至少0.1。
阻尼比D为阻尼单元的无因次常数，基于线性阻尼振荡器来表征衰减量。在弹簧/质量振荡器或单质量振荡器中，阻尼度(the degree of damping)或阻尼比可规定为商(quotient)
Figure GDA0003301586060000051
其中m表示阻尼质量、k表示弹簧常数或弹簧刚度(springstiffness)、及d表示阻尼常数。于阻尼单元的其他设计中，阻尼比D表征在振荡的数学表示式中的局域函数(local function)的一阶微分前的一个因子。
在用以支承、定位及/或移动物体的设备的典型实际应用中，单独藉由主动磁性轴承的电性控制，或仅具有不相称的高技术复杂性来说，在载体的基频的5倍及10倍之间的范围中难以减少或抑制载体的振动或共振。就此而言，载体的基频的5倍及10倍之间的频率范围可视为临界调节范围。
非接触及磁性固定载体于底座上藉由载体以基频相对于底座的至少一振动来表示特性。基频可为载体的一或多个刚体振动的频率。由于非接触及磁性固定载体于底座上之故，载体暴露在此基频。基频亦包含载体的数个刚体振动的叠加。
亦为可预期的是，载体在基频的振动包括载体的数个激发的振动模式的叠加。于基频，载体可完全或主要以刚体振动模式振动。然而，基频振动模式可亦包含载体的具有一或多个弹性振动模式的一或多个刚体振动的叠加。弹性振动模式可为载体响应于外部振动激发的载体的自然振动或共振。
如果载体沿着三个不同的空间方向固定于底座上，载体可经历总共六个刚体振动，亦即三个平移及三个旋转的振动自由度。
于此处所意指的载体于基频的振动可彼此独立地且分离地与此六个基频或刚体频率的各者相关。
一般以阻尼单元在低于临界控制范围的频率范围中，也就是在载体的基频的3倍至5倍的范围中，对于载体的振动具有最大阻尼效应的方式设计阻尼单元。阻尼单元以相对宽频方式设计，使得阻尼单元亦于前述的临界控制范围中提供实质阻尼效应，也就是在载体的基频的5及10倍之间的范围中提供实质阻尼效应。因此，可能发生在此临界控制范围中的任何共振现象可经由阻尼单元确实地得以衰减。
由阻尼单元提供的宽频阻尼效应提供阻尼单元的多方面的应用，且不需要精准调变对振动系统的主阻尼频率或阻尼共振频率。此振动系统由底座、载体及磁性轴承形成。机械式阻尼单元可以相对便宜手段及具有较小技术复杂性的方式应用。
机械式阻尼单元可包括阻尼质量，其中阻尼质量的运动可抑制载体的振动或底座的振动。举例来说，阻尼质量可机械地连接于载体，例如相对于载体可移动以抑制载体的振动。特别是，在特定频率范围中的载体的振动可诱发阻尼质量相对于载体的振动，其中阻尼质量的振动减少载体的振动。
于另一例子中，机械式阻尼单元的阻尼质量可配置于底座，例如相对于底座可移动以抑制底座的振动。在特定频率范围中的底座的振动可诱发阻尼质量相对于底座的振动，使得底座的振动减少。特别是，机械式阻尼单元可包括已调变或可调变的质量阻尼器。
如此处所使用的“被动阻尼单元”可理解为不包括主动控制的阻尼单元。举例来说，可以阻尼质量相对于载体或底座的诱发运动自然地抑制载体或底座的振动的方式，固定阻尼质量于载体或底座。也就是说，被动阻尼单元不包括致动器及/或感测器。举例来说，被动阻尼单元可包括藉由弹性元件连接于振荡系统(载体或底座)的阻尼质量，弹性元件举例为弹簧及/或弹性材料。弹性元件及阻尼质量可适用于待抑制的振荡系统。举例来说，阻尼质量的重量及弹性元件的弹簧常数或弹性可适用于振荡系统的质量及/或基频。
如此处所使用的“主动阻尼单元”可理解为使用主动控制的阻尼单元。特别是，主动阻尼单元可为自适应阻尼单元。举例来说，振荡系统的运动可举例例如藉由个别致动器主动控制。主动阻尼单元可包括控制器、加速度感测器、速度感测器、及/或位置感测器、及根据感测器侦测的信号控制的致动器。
于一些实施例中，主动阻尼单元包括阻尼质量，其中致动器可经装配以影响阻尼质量的位置及/或运动，举例为阻尼质量的振荡运动。包括阻尼质量、致动器及控制器的主动阻尼单元可固定于底座或载体。
主动阻尼单元更为昂贵，但可灵活地应用于抑制数种振荡系统。举例来说，主动阻尼单元可固定于不同尺寸、形状、及重量的载体或底座，不同尺寸、形状、及重量的载体或底座可能具有不同的基频，其中在个别临界频率范围中的振荡可有效地得到抑制。
“半主动阻尼单元”可包括转换器，用以转换振荡能成电能。当振荡系统的振荡能部份地转换成电能时，振荡被抑制，因为振荡系统损失机械能。于一些应用中，电能例如藉由电阻器来以热的形式散失。
半主动阻尼单元可包括转换器，用以转换机械能为电能，转换器举例为连接于振荡系统的压电元件。转换器可耦接于电路，电路举例为包括线圈的谐振电路。谐振电路的共振频率可适用于振荡系统的一或多个临界频率。因此，可有效地抑制载体或底座的振动。
根据一应用，阻尼单元包括具有阻尼质量的被动阻尼器。除了初始设置及设计之外，具有阻尼质量的被动阻尼器表示不需要在设备操作中调整或精密调变的未调节的阻尼系统。被动阻尼器可亦相对便宜地应用于载体上或底座上及配置于其上。此外，就真空适合性来说，被动阻尼器可提供优点。被动阻尼器特别是适用于真空紧密封装或用以嵌入于真空紧密壳体中，被动阻尼器举例为与磁性轴承的控制器去耦。
根据一些应用，阻尼单元被设计成吸振器。被动阻尼器可装配成吸振器或可形成吸振器。吸振器，或被动阻尼器可举例为装配成具有阻尼质量的单质量振荡器。在相对于阻尼单元或相对于载体的静止位置附近，阻尼质量以至少一个运动自由度可移动地固定。
根据其他设计，吸振器具有吸收自然频率，此吸收自然频率介于载体的基频的2倍及8倍之间。阻尼单元可在此情况中单独地调变至预期发生于载体上的共振现象及振动现象，特别是如果阻尼单元被装配成吸振器时。
根据一些应用，吸振器具有吸收自然频率，此吸收自然频率介于载体的基频的3倍及6倍之间。再者，吸收自然频率可介于载体的基频的2及5倍之间，或3及4倍之间。
于典型应用方案中，在吸收自然频率的区域中，载体的刚体振动相对缓和。主动可控制磁性轴承可足以抑制及补偿在吸收自然频率的范围中的载体的振动激发。然而，在振动激发在基频的5倍至10倍的范围中的情况中，磁性轴承的电子控制可能面临极限。
阻尼单元特别是设置以用于在临界控制范围中抑制振动，也就是在载体的基频的5及10倍之间的频率范围中抑制振动。然而，阻尼单元并非准确地与待衰减的实际频率范围匹配。吸收自然频率一般经选择低于临界控制范围中的频率。然而，吸收自然频率可亦在临界控制范围的频率范围中或与临界控制范围重叠。
当使用吸振器作为阻尼单元时，吸振器可就待衰减的实际振动频率蓄意地“失调谐(detuned)”。举例来说，吸振器可未准确地调变至临界控制范围中的频率，但调变至低于临界控制范围且因而在临界控制范围外的频率。如果临界控制范围例如从载体基频的5至10倍扩大时，吸收自然频率此时可低于该范围。于此种应用方案中，吸收自然频率可少于载体基频的5倍。吸收自然频率可例如为少于载体基频的4倍或少于载体基频的3倍。
虽然振动吸收自然频率可在临界控制范围外，吸振器可仍在临界控制范围中提供频率的显著衰减。吸振器可产生特别宽频的衰减，也就是在临界范围中的相对大的频率范围中的衰减。吸振器因而不必准确地调变至载体的特定振动频率。
根据结构及元件或组件公差，不同但亦类似设计的载体，特别是在临界控制范围中，可能产生载体的不同基频。利用具有吸振器的阻尼单元，且吸振器具有低于临界控制范围的吸收自然频率，针对相对宽的频谱，阻尼单元可在临界控制范围中为载体的磁性支撑提供足够的抑制。
利用所述应用及阻尼单元，临界控制范围的几乎全部或至少大频率范围可机械地得以抑制。单独地调变、调整或校准用于各载体的阻尼单元可为不必要的，阻尼单元举例为吸振器。使用相同阻尼单元来用于不同的载体亦为可预期的，其中载体可具有不同基频。
根据一些应用，阻尼单元具有壳体。阻尼质量被配置于壳体的内侧。壳体可于一些实施例中为真空紧密。
真空紧密的壳体使阻尼单元及载体能够配置于真空或高真空中。真空紧密的壳体为不透气的。阻尼单元的阻尼质量的任何有关于摩擦或振动的运动单独地发生在壳体的内侧中。壳体的内侧与阻尼单元的外腔密封地隔离。
在此方式中，使用用于阻尼单元的阻尼材料或材料结合是可行的。在其他方式中，使用用于阻尼单元的阻尼材料或材料结合会在真空环境中有问题，或会在磁性轴承或用以支承、定位及/或移动物体的设备的区域中的真空环境中产生杂质。
藉由使用阻尼单元的真空紧密壳件或壳体，可使用材料的几乎任何组合而在壳体的内侧中应用阻尼单元及阻尼质量，且在壳体中悬挂阻尼质量。举例来说，可使用发泡材料或塑料，或者亦可使用弹性体材料。在其他方式中，使用发泡材料、塑料或弹性体材料会面临排气于真空环境中，且如果排气于真空环境中会污染真空环境。
根据一些应用，阻尼质量可为相对于壳体可移动地固定。阻尼质量可为可移动地固定于壳体的内侧。阻尼质量可特别是可移动地固定于壳体上。壳体因而作为底座，用于阻尼单元的阻尼质量的可移动悬吊。阻尼质量不完全地填充壳体的内部体积。壳体及阻尼质量之间的自由空间或间隙可设置有填充材料，而亦有助于阻尼质量的可移动固定。
由于壳体的内侧的阻尼质量的可移动固定或悬吊，阻尼质量可模拟成用于抑制载体振动的振荡。激发阻尼质量相对于阻尼单元的壳体的振动，及在载体上的阻尼单元的固定或阻尼单元的壳体的固定，因而针对性地抑制载体的振动或共振。
根据一些应用，于壳体上或壳体中的阻尼质量的固定包括至少一弹性可压缩阻尼元件及/或至少一弹性可变形固定元件。弹性可压缩阻尼元件或对应的填充材料可配置于阻尼质量与壳体之间的自由空间或缝隙。在该情况中，阻尼质量可经由弹性可压缩阻尼元件支撑于壳体的内侧上。举例为在每一侧中透过弹性可压缩阻尼元件，阻尼质量的相反外侧有利地机械支撑在壳体的相反内侧上，且因而受到支撑。
关于阻尼质量相对于壳体的预期振动方向，阻尼质量及壳体之间的缝隙或自由空间可完全地或几乎完全地填充或装有至少一弹性可压缩阻尼元件。阻尼质量相对于壳体的振动或运动总是发生在此至少一阻尼元件或数个阻尼元件的适当弹性压缩之下。
取代弹性可压缩阻尼元件或除了弹性可压缩阻尼元件之外，阻尼质量可经由一或多个弹性可变形固定元件固定于壳体上或壳体中。举例来说，弹性可变形固定元件可包括一或多个弹簧，例如是叶片弹簧(leaf spring)。阻尼单元的阻尼比可藉由弹性可变形固定元件合适地调整。适当配置的弹簧可选择来用于在壳体中可移动地悬吊阻尼质量，以调整阻尼比及/或衰减频率。
经由此至少一或多个弹性可变形固定元件，适当地调整吸振器或阻尼单元的吸收自然频率是可能的。
根据另一实施例，阻尼质量可配置于与壳体的内壁相距特定距离处。在阻尼质量及内壁之间的缝隙中，可配置弹性可压缩阻尼元件。弹性可压缩阻尼元件于未压缩初始状态中可具有外部尺寸，此外部尺寸大于或等于内壁及阻尼质量之间的距离。
于一些实施例中，除了弹性可压缩阻尼元件之外，阻尼质量还利用一或多个弹性可变形固定元件可移动地固定于阻尼单元的壳体上或壳体中。仅经由一或数个弹性可压缩阻尼元件固定阻尼质量于壳体上或壳体中亦为可预期的。
于一些实施例中，阻尼质量可配置于弹性可压缩阻尼元件的两层之间。壳体的内侧的阻尼质量及阻尼元件的配置可以一壳体壁及相对壳体壁之间的缝隙几乎完全填充的方式配置。阻尼质量及阻尼元件的配置可至少支撑于相对壳体壁上。由于弹性可压缩阻尼元件在未压缩初始状态中具有外部尺寸或数个外部尺寸，且此外部尺寸或此些外部尺寸大于或等于内壁及阻尼质量之间的距离，在密封真空紧密壳体时，可确保弹性可压缩阻尼元件已被压缩且因而预蓄力。在此方法中，确保阻尼质量在真空紧密壳体的内部体积中配置于固定位置及机械预蓄力。
根据一些应用，弹性可变形固定元件的一端连接于阻尼质量。弹性可变形固定元件的相反端可连接于壳体。弹性可变形固定元件可设计成弹性可变形弹簧，举例为叶片弹簧。固定元件的弹性变形可能需要机械能的应用，机械能从载体的振动激发提供。由于固定元件的弹性变形之故，阻尼质量可设定成以所欲方式振动。
弹性可变形固定元件在此执行双重功能。一方面来说，弹性可变形固定元件让阻尼质量能够确定固定于壳体的内部体积中。另一方面来说，藉由弹性可变形固定元件的弹性性质，可指定及定义阻尼质量相对于阻尼单元的壳体的吸收自然频率或振动行为。
根据一些应用，固定元件包括一或多个叶片弹簧。藉由具有变化数量的叶片弹簧，可选择地调整阻尼质量相对于阻尼单元的壳体的振动行为。此些叶片弹簧可亦直接地互相抵靠。因为壳体的真空紧密设计之故，在此些叶片弹簧之间的机械摩擦及/或此弹簧或此些弹簧及壳体或阻尼质量之间的摩擦可为可容许的。
根据一些应用，此至少一阻尼单元配置于载体的空腔中。载体的空腔可从外侧为可进出的(accessible)。举例来说，阻尼单元可装配成一种抽屉，可插入对应设计的载体的隔室中及/或可与其附接。于一些实施例中，空腔、或抽屉隔室可凹入或整合于支撑件的外边缘中。因此，阻尼单元可特别是以节省空间的方式配置于载体上，及/或整合于载体中。阻尼单元可特别是可拆卸地固定于载体，而提供阻尼模组。阻尼单元可适当地置于载体上或从载体移除。载体上的阻尼单元的可移除配置亦藉由不同形式的阻尼单元来提供阻尼单元的交换。不同形式的阻尼单元可具有实质上相同的外部尺寸，但不同的阻尼特性。
根据一些应用，数个阻尼单元可配置于载体上。举例来说，载体可具有数个空腔。此些空腔可举例为抽屉隔室的形式，来从外侧为可进出的。各空腔被装配以接收一或多个阻尼单元。特别是，数个阻尼单元可空间分布于载体上。阻尼单元可特别是本质上均匀地空间分布于载体上。在大致矩形载体的情况中，阻尼单元可配置于载体的相反外侧及/或外侧角落。
藉由提供数个阻尼单元，可以准确方式抑制载体的振动激发。
根据一些应用，阻尼单元具有至少0.2、至少0.3、至少0.4、至少0.5、至少0.6或至少0.7的阻尼比D。阻尼单元可因此亦具有0.1及0.7之间的阻尼比，特别是0.2及0.5之间的阻尼比，及更特别是0.3及0.4之间的阻尼比。对于由底座、主动调控磁性轴承及载体组成的动态系统来说，提供0.2及0.5之间的阻尼比可为有利的，更特别是提供0.3及0.4之间的阻尼比可为有利的。
实验显示，在具有用于范例载体的约0.35的阻尼比的情况下，针对临界控制范围中的频率可达成良好的抑制结果，举例为其中吸收自然频率为载体基频的约3至3.5倍。
根据一些应用，主动可控制磁性轴承各具有与配对物相互磁性作用的电性可控制的电磁致动器，其中所述致动器可经由电子单元主动调节或控制，以维持底座及载体之间的特定距离。
轴承平衡的微扰(perturbations)可藉由此至少二主动磁性轴承的主动控制来补偿。当应用两个主动磁性轴承时，第三个磁性轴承可设计成被动磁性轴承。此可包括例如一或多个永久磁铁。经由此一或多个永久磁铁，固定的支撑力可在轴承的区域中产生于底座及载体之间。然而，全部的磁性轴承可亦设计成主动磁性轴承，也就是电性可控制磁性轴承。
举例为致动器及配对物之间的距离变化的情况中，磁性致动器可以对应较大或较小的调整控制电流致能。为了维持载体及底座之间的距离，对应致动器施加较高或较低的调整力于配对物上。于一些实施例中，磁性轴承的此至少二个电磁致动器可与电子单元一起配置于载体上。此允许短的信号路径，使得相较于具有广泛分布于载体上及底座上的电子元件的其他形式，可增加载体的真空能力。
当此至少二个可控制磁性轴承的电磁致动器通常配置于载体上时，可与电磁致动器磁性交互作用的配对物可定位于底座上。载体上及底座上的致动器及配对物的相反配置是同样可预期的。其中，此至少二个可控制磁性轴承的电磁致动器配置于底座，及配对物可配置于载体。
配对物一般设计成永久磁铁或铁磁体。所提供的磁性轴承的数量不限于只有三个磁性轴承。磁性轴承的数量可特别是随着待实现的运动自由度的数量变化。在至少三个空间分离的磁性轴承的情况下，载体可支承于底座上的稳定位置来抵抗载体的重力。可提供底座上的载体的浮动及非接触固定，特别是用以传送的目的，举例为用于载体相对于底座的线性运动。于此情况中，可提供至少一其他或数个其他磁性轴承而用于底座上的载体的侧向稳定度。藉由该些其他磁性轴承，举例来说，非接触磁性支撑可应用于垂直于重力的平面中，或垂直于重力及垂直于传送方向的平面中。
为了底座上的载体的侧向或横向稳定度，可提供一或多个主动可控制磁性轴承，主动可控制磁性轴承的电磁致动器可配置于载体上及/或底座上。
用以支承、定位及/或移动物体的设备特别是具有基板支撑器，基板支撑器配置于载体上。藉由相对于底座移动载体，载体固定的基板可带至处理装置的工作或处理区域中。处理装置一般是表面处理装置。载体相对于底座的定位准确性可在数个微米范围中或甚至在亚微米范围中，也就是纳米范围中。取代基板支撑器或除了基板支撑器之外，处理站可配置于载体上。处理站举例为蒸镀器或类似的表面处理装置。
于一些实施例中，载体为基板载体，装配以运载基板。载体可包括基板支承表面及基板支承装置。基板支承装置经装配，以特别是在本质上垂直定向中支承基板于基板支承表面。基板支承装置可包括夹持装置，举例为磁性或静电吸座。
根据一些应用，载体上的主动可控制磁性轴承各包括距离感测器，距离感测器用以测量底座及载体之间的距离。各磁性轴承可分配有至少一距离感测器，用以决定从磁性轴承至底座的与其直接相对的区段的距离。距离感测器可在相关的磁性轴承的电磁致动器附近配置于载体上。距离感测器及电磁致动器之间的小距离是有优点的，特别是用以减少搭配度。距离感测器可亦与载体上的电磁致动器分离。在此情况中，距离感测器可配置于磁性轴承的外侧。
距离感测器可在载体的配置有电磁致动器的位置处测量距离。电磁致动器的控制电流的改变及致动器的生成力或动作改变因而直接影响致动器及底座侧配对物之间的距离。藉由相邻于电磁致动器的距离感测器的配置，此距离改变可直接测量。
藉由配置有距离感测器的各主动可控制磁性轴承，在个别磁性轴承的区域中的底座及载体之间的局部距离改变可准确地侦测及选择地使用，以提供个别受影响的磁性轴承的适当控制。
根据一些应用，载体上的主动可控制磁性轴承各具有电子单元。基于距离感测器测量的距离，电子单元可用于启动相关的磁性轴承的电磁致动器。各磁性轴承具有电子元件及配置有个别的距离感测器，及由距离感测器测量的距离信号可藉由磁性轴承固有的个别电子元件来区域地处理。用于各磁性轴承的电磁致动器的对应的控制电流或控制信号可在磁性轴承的区域中区域地产生及/或藉由分配于磁性轴承的个别的电子单元产生。在此方法中，距离感测器及电子单元之间及电子单元与电磁致动器之间所需的布缆工作可进一步减少。整个设备的真空能力可进一步改善及增加，特别是载体的真空能力可进一步改善及增加。
图1绘示根据此处所述实施例的用以支承、定位及/或移动物体的设备1的透视图。设备1具有底座30。底座30一般是静止且可具有一导引轨道，或平行于彼此配置的两个导引轨道32、34。导引轨道定义设备1的传送方向。
载体50经由数个磁性轴承10非接触地支撑于导引轨道32、34上，磁性轴承10是主动可控制的。举例来说，可提供至少三个磁性轴承，其中至少两个磁性轴承可为主动可控制。
图2绘示磁性轴承10的装配示意图。
于一些实施例中，磁性轴承10可具有控制电路11，控制电路11连接距离感测器20、设定点编码器25、控制器22、放大器24及电磁致动器12。电磁致动器12可装配成电磁铁。于一些实施例中，电磁致动器包括可以电信号致能的线圈16、及铁氧体(ferrite)或铁心14。以取代电磁铁来说，电磁致动器12可装配成双向作用的劳伦兹(Lorentz)或浸入线圈(immersion-coil)致动器。可由控制器22产生的控制信号可藉由放大器24放大且可馈至线圈16，用以产生作用于配对物18上的力。配对物18可沿着导引轨道32、34或在导引轨道32、34上配置于底座30上。配对物18可为铁磁性或永久磁性。配对物一般平行于底座30上的导引轨道32、34延伸。
于其他实施例中，电磁致动器12可举例为沿着导引轨道或在导引轨道上配置于底座30，及配对物18可配置于载体50上。
一般配置在电磁致动器12附近的距离感测器20永久地测量或定期测量到配对物18或载体50的距离26。由距离感测器20测量的距离26以距离信号的形式馈至设定点编码器25。此可举例为耦合于如图2中所示的中央控制器29，举例为提供用于维持底座30及载体50之间的距离26的设定点。设定点及实际值在设定点编码器25中彼此相较，对应的比较信号被馈至控制器22。控制器22产生控制信号及馈入控制信号至放大器24。控制信号被提供以用于控制电磁致动器12。
以维持载体50及底座30之间特定的距离26，及在从所需距离26偏移的情况中，动态地调整电磁致动器12输出的力以维持距离26的方式，来计算及定义最终可馈至线圈16的放大控制信号。
磁性轴承10的电子元件在此情况中至少被一起逻辑组合在电子单元15中。例如是放大器24、控制器22、设定点编码器25、及/或距离感测器20的电子元件可容置于共同电路板上，共同电路板举例为单一集成电路的形式。因此，用于电子单元15及相关布缆的空间需求可减少或最小化。
在图2中所示的设计中，动作感测器28可选择地设置于载体50上或底座30上。动作感测器28一般在电磁致动器12附近。动作感测器28可集成于电子单元15及控制电路11中。特别是，动作感测器28可设计成加速度及/或速度感测器。加速度感测器让动作状态，特别是载体50及/或底座30的振动或共振行为能够进行测量或决定。
藉由配置于载体50上或底座30上的加速度感测器，决定底座30及/载体50的可能的振动或共振行为是可行的。特别是，底座及/或载体的振动行为可藉由加速度感测器及距离感测器20决定的信号组合来决定。举例来说，特别是在没有运动或仅有可忽略的小运动由动作感测器28侦测出来时，如果距离感测器20侦测出底座30及载体50间随着时间变化的距离，则此时表示底座30已经受到激发而振动或其他机械微扰，例如摇动。
动作感测器28及距离感测器20的组合因此可让系统的微扰及振动能够侦测出来，使得磁性轴承10可选择地控制来抑制此种微扰或振动。可由动作感测器28产生的动作信号可同样馈至控制电路11的控制器22。动作信号可用于抑制或振动抑制底座30上的载体50的非接触支撑。针对此目的，控制器22可装设有减振器23。减振器23以减振的方式处理动作感测器28的信号。
图1及2中所示的范例实施例绘示载体50上的磁性轴承10的主动元件的配置，而配对物18或数个被动配对物配置于底座30上。配对物18可为被动元件。
同样根据其他实施例所提供，磁性轴承10的主动元件配置于底座30上，且磁性轴承10的被动元件配置于载体50上，特别是配对物或配对物18配置于载体50上。载体50相对于底座30为可移动的。
举例来说，具有线圈16及相关的距离感测器20的电磁致动器12与电子单元15、控制器22、减振器23、放大器及/或设定点编码器25可以静止方式配置于底座30上。配对物或配对物18可配置于载体50上。
可能结合减振器23的动作感测器或加速度感测器的使用仅作为一个选择而提供。取代藉由动作感测器或加速度感测器及电子减振器抑制振动，或除了藉由动作感测器或加速度感测器及电子减振器抑制振动之外，设备1可提供有至少一阻尼单元100，如更有关于图3-10的说明。
如图1中所示，数个磁性轴承10可分散地位于载体50上方及/或底座30上方。各磁性轴承10可具有个别的控制电路，及因而具有个别的电子单元。此让各磁性轴承10能够类自主(quasi-autonomously)地维持底座30及载体50之间的特定距离26。
设备1可装配有驱动器38。驱动器38可提供载体50相对于底座30的至少一非接触线性运动。驱动器38特别是设计成线性马达。特别是，举例为于图1的范例实施例中，驱动器可包括驱动轨道36。驱动轨道36延伸于侧导引轨道之间。驱动轨道36可装配有永久磁铁配置42或铁磁材料。配置于载体50上的线圈配置40可与永久磁铁配置42或铁磁材料磁性交互作用。可配置尽可能越多驱动器38的电性可致能元件于载体50上。或者，驱动器38的电性可致能元件可配置于底座30。
驱动器可设计成异步马达(asynchronous motor)的形式或磁阻驱动器(reluctance drive)的形式。根据驱动器的应用，驱动轨道36可以永久磁性或铁磁性材料、或类似材料制造。当应用异步马达时，驱动轨道可亦包括铝或另一金属或以此材料制造。
于图1中，绘示用于载体50的电源供应装置52。在范例实施例中，电源供应装置52经应用而作为缆线载体，举例为配置于底座30的另一端。灵活设计的缆线载体提供沿着底座30的导引轨道32、34的载体50的非接触运动或非接触导引。
于一些实施例中，各磁性轴承10可具有相关的电子单元。或者，载体50具有中央控制器29为可预期的。举例来说，中央控制器29耦接于全部的磁性轴承10，特别是耦接于磁性轴承的电子单元15，用于传送数据之用。
如图7-10中的例子所示，根据此处所述的载体50可装设有至少一阻尼单元100，阻尼单元100可为机械式阻尼单元。于图7中，载体50可提供有至少二或四个阻尼单元100。阻尼单元100单独地绘示在图8中。
阻尼单元100可包括壳体102。壳体102可设计成封闭及/或真空紧密。在载体50中或载体50上，至少一空腔54可形成来用以容纳阻尼单元100或壳体102。如图7中范例性所示的空腔54可设计成载体50的侧壁51中的插入槽体，可容纳阻尼单元100的对应设计的壳体102。于一些实施例中，阻尼单元100可直接地配置于载体50上或载体50中，而无需壳体102。
阻尼单元100可具有阻尼质量112，阻尼质量112位于壳体102的内部体积104中。阻尼质量112可举例为设计成实体金属块，振荡地或可移动地固定于壳体102的内部体积104中。阻尼单元100可设计成被动阻尼器110，因而举例为作为单质量振荡器或吸振器120。
阻尼质量112可振荡地悬吊于壳体102的内部体积104中。于此范例实施例中的壳体102具有立方体形状。此立方体形状具有大略平行于彼此定向的侧壁106。侧壁106经由后壁103及经由前壁105彼此连接。侧壁106与后壁103及前壁105一起形成矩形框。在底部，壳体102具有底座107。在顶部，内部体积104可藉由盖108来关闭，盖108置于侧壁106上。
于一些实施例中，前壁105可从盖108向上延伸，且从壳体102的底座107向下延伸。前壁105从侧壁106侧向地突出亦为可预期的。于此情况中，前壁105可以凸缘方式延伸超过壳体剖面，壳体剖面由侧壁106、底座107及盖108形成。前壁105可包括周围凸缘部份109。如图8中所示，数个穿孔111可形成于凸缘部份中。利用此些穿孔111，壳体102及整个阻尼单元可因而稳固地贴附于空腔54的开放框或载体50的对应槽体的开放框。
例如是螺丝或螺栓的适合的固定元件可经由穿孔穿过。固定元件可接着与匹配的固定装置卡合。匹配的固定装置设置于空腔54的开放框的区域中。匹配的固定装置可举例以载体50中的螺纹孔实施。虽然未绘示于图7及8中，在前壁105的外侧上可亦贴附把手，以让阻尼单元100可从载体50移除。
在图9的剖面图中绘示阻尼质量112可配置于与侧壁106或后壁103相距特定距离处，及与前壁105相距特定距离处。于图9的范例实施例中，阻尼质量112可经由弹性可变形固定元件140固定于壳体102。弹性可变形固定元件140的一端贴附于阻尼质量112。弹性可变形固定元件140的另一端可固定于或连接于固定支撑件144。固定支撑件144可配置于壳体102的底座107上的固定位置中。
如图9中所示，阻尼质量112的两个相反端的各者可经由两个弹性可变形固定元件140贴附于分离的固定支撑件。以取代固定支撑件144来说，固定弹性可变形固定元件140于后壁103或前壁105的内侧及相反侧壁之一或两者亦为可预期的。
在图9中所示的范例实施例中，举例来说，弹性可变形固定元件140设计成叶片弹簧142。除了经由弹性可变形固定元件140的可移动固定之外，图9中亦绘示出阻尼质量112可藉由至少一阻尼元件130支撑于壳体壁上。在此情况中，阻尼质量112藉由两个相对的阻尼元件130支撑于壳体壁上。第一阻尼元件位于底座107及阻尼质量112之间的缝隙中。第二阻尼元件配置于阻尼质量112及盖108之间的缝隙中。阻尼元件130可为弹性可压缩阻尼元件。阻尼元件130可举例为以塑料、发泡材料、聚合物材料或弹性体材料或其组合制成。
当盖108关闭时，阻尼元件130可预受力(pre-tensioned)。经由阻尼元件130，阻尼质量112可在壳体102的相反壁上经历额外的支撑。于此情况中，相反壁为盖108及底座107。于未压缩初始状态中，可举例为设计成阻尼垫的阻尼元件130具有厚度或延伸部份。厚度或延伸部份大于阻尼质量112及壳体102的相反内壁114、116之间的距离。
因此，阻尼质量112的机械振动可衰减。再者，藉由阻尼元件130的弹性性质及可压缩性，阻尼质量112的振幅可有效地受到限制。
在根据图10的替代范例实施例中，阻尼质量112特定经由一、二或多个阻尼元件130固定于壳体102的内部体积104中。下阻尼元件位于阻尼质量的下侧及壳体102的底座107之间。相反的，也就是在阻尼质量112的顶部及盖108之间，可设置上阻尼元件。
阻尼质量112与盖108及底座107的相反内壁114、116之间的缝隙115几乎由阻尼元件130完全地填充。相较于阻尼质量112的顶部及盖108的内壁之间的缝隙115，阻尼元件130在未压缩初始状态中具有较大的延伸部份或较大的厚度。此同样应用在有关于阻尼质量112的底部及底座107的内壁114之间的缝隙115的下阻尼元件130的厚度。在此方式中，经确定，阻尼质量112并非松散地配置于壳体102的内部体积104中，但由外部振动所诱发的阻尼质量112的运动总是需要阻尼元件130的弹性变形。
最后，图3-6绘示于一例子中的阻尼单元100的工作原理。于此范例实施例中设计成吸振器120的阻尼单元100具有吸收自然频率Tf0，此吸收自然频率Tf0介于载体50的基频f0的2倍及8倍之间。于范例实施例中，吸收自然频率Tf0概略地为载体50的基频f0的3倍。在实用范例实施例中，载体的基频可举例为15Hz或30Hz。因此，吸收自然频率Tf0约为45Hz或90Hz。对于典型应用方案来说，吸收自然频率可低于100Hz。
阻尼单元100或吸振器120可对应地设计。阻尼质量112的重量及在壳体102的内部体积104中的阻尼质量112的可移动悬吊或固定经选择，使得阻尼单元100总是具有所需的吸收自然频率。
于图3的图式中，针对三个不同的阻尼比D绘示机械式阻尼单元的隔离阻尼效应。虚线203对应于0.7的阻尼比D，实线202对应于0.35的阻尼比D，及点线201表示0.1的阻尼比。垂直轴表示正规化的振幅。水平轴表示正规化至载体基频f0的激发频率。在图式中清楚地绘示，具有D＝0.1相对低阻尼的情况下，振幅从f0增加至2.3倍，但在高频陡降。对于0.35的阻尼比D来说，在大于f0的激发频率取得微增加的振幅。
之后且对于较高频来说，振幅亦显著地下降。在具有0.7的阻尼比D的甚至较强的衰减的情况中，针对高于载体50的基频f0的振动激发来说，振幅没有增加。对应的图形(虚线203)渐进地接近其他两个图形。
图5的图式绘示非常相似的定性特征(qualitative characteristic)。然而，在此情况中，振幅标度以分贝对数表示，且假设吸收自然频率大约为45-48Hz。此范例实施例中的载体50的基频f0为15Hz。图5绘示0.1、0.35或0.7的不同阻尼比D于载体的振幅上具有不同大小的效应。
于图4中，为了完整性，相位图被绘示出来。此处的频率绘示于X轴上且再度正规化至载体50的基频f0。此处可见，在吸收自然频率Tf0的区域中，阻尼单元相对于激发以大约90°的相移振动。在增加频率的情况下，吸收器或吸收器的阻尼质量112相对于激发以几乎180°的相位差振动。
最后，图6绘示不同阻尼单元于载体50的振动上的效应的例子。点虚线200绘示在没有阻尼单元的情况下的载体50的振动特征。可清楚地辨识出来，振动在载体基频f0的区域中具有第一最大值150。在频率增加的情况下，在高达大约5倍基频f0处，振幅显著地减少。然而，之后有个陡升且图形绘示出第二最大值152。第二最大值152大约在基频f0的6.5倍处。假设基频为约15Hz，第二最大值152发生在大约100Hz的频率处。为了简化，此后让第二最大值152的频率被指定为第二共振频率。
在此频率范围中，载体50的共振及振荡不再得到补偿，或对于预期的应用，经常仅藉由主动磁性轴承不足量地补偿。为了在此临界控制范围中取得显著减少的振动及共振，载体50被装设有至少一前述的阻尼单元100。虽然阻尼单元100的自然频率低于第二共振频率，阻尼单元在第二共振频率的范围中明显地抑制振动。
基于具有0.1的阻尼比(点线201)的曲线与无阻尼情况(点虚线200)的比较，在第二共振频率处，具有0.1的阻尼比的振幅非常小于无阻尼情况。然而，曲线的形状定性地相似。
在0.35的阻尼比处，在第二共振频率处得到进一步减少的振幅。此亦与实线202的峰顶平线区有关。此意味在D＝0.1的阻尼比的情况下，第二共振频率的区域中的共振不像无阻尼情况中那样明显，或第二共振频率的区域中的共振衰减。第二共振频率的区域中的曲线的扁平形状或峰顶平线区证明了最终有益于磁性轴承10的主动调变。
使用具有较高的阻尼比D＝0.7的阻尼单元几乎对第二共振频率的区域中的振荡的振幅没有任何影响。实际上，阻尼比D＝0.7可能致使虚线203的形状变尖锐，针对补偿载体50的振动激发的目的来说，反而往往对磁性轴承10不利及对磁性轴承的电性调变不利。
对于实用情况来说，在0.2-0.5之间的范围中的中等程度的阻尼，及因而在0.35的范围中的阻尼经证明特别是适用于共振的衰减。在系统及设备1的不同设计中，举例为具有较大或较小的载体来说，及当使用不同数量的磁性轴承10时，振动吸收自然频率的其他频率范围及其他阻尼比可证明为具有优点的。
对于全部的阻尼单元100来说，其允许吸振器120的吸收自然频率被有利地选择成低于第二共振频率及低于磁性轴承的临界控制范围。因此，相对于实际上待衰减的频率失调谐的吸振器120被使用，也就是相对于第二共振频率失调谐的吸振器120被使用。此最终具有吸振器120并非必须准确地调变成待抑制的共振频率的优点，但完全相同的吸振器可使用于多种载体50。此些载体50显现出类似但不一样的振动行为。
根据此处的一方面，提供了用以支承、定位及/或移动物体的设备1000。设备1000可包括上述实施例的一些特征或全部特征，使得参照可由上述说明达成，而不于此重复。
图11绘示设备1000的范例性实施例的示意图。设备1000包括底座30及载体50。载体50于传送方向中相对于底座30非接触地可移动。载体50经装配，以载运物体1010，举例为用以于真空腔室中沿着底座的导引轨道传送物体1010。举例来说，物体1010可为基板或遮罩。
载体50可为基板载体，装配以例如在本质上水平定向中或本质上垂直定向中支承基板。载体50可包括夹持装置，举例为磁性或静电吸座，装配以吸引物体1010至载体的支承表面。
如图11及图12中所示，设备可经装配，以用于在本质上水平定向中非接触地支承载体于底座。如图13及图14中所示，设备可经装配，以用于在本质上垂直定向中非接触地支承载体于底座。举例来说，载体的基板支承表面及重力向量之间的角度可少于20°，举例为在-10°及+10°之间。
设备1000进一步包括磁性轴承10，用于非接触地支承载体50于底座30。设备1000举例为包括三或多个磁性轴承10。至少两个磁性轴承10为主动可控制。于一些实施例中，载体50可于至少一预定方向2中相对于底座30非接触地位移，此至少一预定方向2也就是传送方向。主动可控制磁性轴承可包括电磁致动器12，电磁致动器12经装配以与配对物18磁性交互作用。配对物18可包括磁性材料。参照由上述说明达成，而不于此重复。
磁性轴承10的电磁致动器12可配置于底座30，及配对物18可配置于载体50。举例来说，底座30可包括限定载体的传送方向的一、二或多个轨道(tracks)或轨条(rails)。电磁致动器12可设置于此一、二或更多轨道或轨条。当电磁致动器12设置在底座30时，特别是在底座30为可固定于真空腔室的静止元件时，供应功率及/或冷却流体至电磁致动器可较容易。配对物18可设置于载体50。当载体50在传送方向中沿着底座移动时，载体的配对物18接续地与底座的电磁致动器12磁性相互作用，使得载体可在载体的传送期间非接触地支承于底座。
于其他实施例中，磁性轴承10的电磁致动器12可配置于载体50，及配对物18可配置于底座30。于此情况中，既然在载体50的有限数量的电磁致动器12一般足以用于沿着底座30传送载体，成本及复杂度可减少。电磁致动器12一般比通常为被动元件的配对物18更加昂贵及复杂。
设备1000进一步包括至少一阻尼单元100，至少一阻尼单元100可固定于载体50。特别是，此至少一阻尼单元100可为包括阻尼质量的机械式阻尼单元。阻尼质量可移动地配置于载体50或配置于空腔中，空腔提供在载体中。载体的振荡可得以抑制。
于一些应用中，此至少一阻尼单元100可为已调变或可调变的吸振器。因此，藉由调变吸振器或藉由利用适合的已调变的吸振器，在预定或可调整的频率范围中的载体的振动可得以抑制。
此至少一阻尼单元100可为根据此处所述任意实施例的被动阻尼单元、主动阻尼单元、或半主动阻尼单元。
于图12的替代实施例中，设备1001被绘示为类似于图11的设备。于此，此至少一阻尼单元100固定于底座30。特别是，阻尼单元100可为包括阻尼质量的机械式阻尼单元。阻尼质量举例为在个别的壳体中可移动地固定于底座30。底座的振荡可得以抑制。
于可与此处所述其他实施例结合的一些实施例，阻尼单元100在与主动可控制磁性轴承相距50cm或更少、或20cm或更少的距离被配置于底座处。举例来说，电磁致动器12及阻尼单元100之间的距离可为20cm或更少，特别是10cm或更少，更特别是5cm或更少。电磁致动器12设置于底座30。阻尼单元100固定于底座。
值得注意的是，可移动的载体的振荡一般比底座30的振荡问题更严重且更难以处理。举例来说，底座30可包括底座主体。底座主体以重量重且稳定的方式建构及/或可固定于真空腔室，特别是在底座为静止元件时，底座包括静止的轨道或轨条来导引载体通过真空腔室。不动地固定及/或重量重的底座比例如是载体的可动及/或重量轻的元件有较少的振动。
然而，于一些应用中，底座30的振荡可能难以处理。举例来说，强化底座结构及/或固定底座于静止元件可能并非总是可行的。再者，底座并非总是静止元件，但可能为可移动地固定。举例来说，底座可包括底座主体。底座主体包括可移动地固定于真空腔室中的轨道或轨条。有时减轻底座的重量可为有利的，例如针对成本理由或考虑到真空系统中的空间需求。因此，例如在磁性轴承10附近固定阻尼单元100于底座30可能有利于减少振动及/或消除底座30的振荡峰值。
固定于底座30的阻尼单元100可以类似或相同于此处所述的任何阻尼单元100的方式装配，使得参照可以上述实施例达成而不于此重复。举例来说，阻尼单元100可为机械式阻尼单元、被动阻尼单元、主动阻尼单元、半主动阻尼单元、已调变或可调变的质量阻尼器及/或振荡阻尼器。
特别是，阻尼单元100可为机械式阻尼单元，特别是被动阻尼单元。特别是，阻尼单元可为包括阻尼质量的吸振器。
当阻尼单元100固定于底座时，阻尼单元100可具有吸收自然频率。此吸收自然频率可适用于临界频率范围，也就是对应于2至10倍的载体基频的频率范围。举例来说，吸收自然频率可介于载体基频的3倍及5倍之间。
于可与此处所述其他实施例结合的一些实施例中，阻尼单元100为包括阻尼质量的吸振器。阻尼质量经由至少一阻尼元件及/或经由至少一弹性元件连接于载体50(见图11)或连接于底座(见图12)。
此至少一阻尼元件130可为弹性可变形阻尼元件。举例来说，弹性可变形阻尼元件可包括弹性材料，此弹性材料于阻尼质量112及载体50或底座30之间作用。特别是，弹性可变形阻尼元件可包括聚氨酯(polyurethane)或另一聚合物，例如
Figure GDA0003301586060000231
。
此至少一弹性元件可包括弹性可变形固定元件140，举例为弹簧元件，特别是叶片弹簧。弹性可变形固定元件140可为可移动地连接阻尼质量112于载体或底座。
阻尼单元100可根据图7或图8的阻尼单元装配。特别是，阻尼单元可包括壳体102，壳体102容纳阻尼质量112，其中壳体可容纳于空腔中，空腔提供于载体中或底座中。
于一些实施例中，至少一阻尼单元固定于载体50并且至少一阻尼单元固定于底座30。
图13绘示设备1003的剖面图，设备1003用以支承、定位及/或传送载体。设备1003类似于图11的设备。然而，设备1003经装配，以用于在本质上垂直定向中非接触地支承及传送载体50。特别是，非接触地支承于底座30的载体50可本质上于垂直方向V中延伸。
举例来说，底座30的上轨道1020可至少部份地配置于载体上方，及底座30的下轨道1030可至少部份地配置于载体下方。设置于上轨道1020的磁性轴承10的电磁致动器12可与固定于载体的配对物18磁性交互作用。因此，载体可非接触地支承于上轨道1020下方。
于一些实施例中，用以于传送方向中非接触地移动载体的驱动器可设置于下轨道1030。举例来说，驱动器可包括线性马达，装配以于传送方向中沿着底座30非接触地移动载体。
于图13的实施例中，此至少一阻尼单元100固定于载体50，特别是在至少一主动控制的磁性轴承附近，举例为在载体50的上部份中。阻尼单元100可根据此处所述的任何阻尼单元装配。
图14绘示设备1004的剖面图，设备1004用以在本质上垂直定向中支承、定位及/或传送载体。设备1004类似于图13中所示的设备1003。
于图14的实施例中，此至少一阻尼单元100配置于底座30，特别是至少一主动控制的磁性轴承附近。阻尼单元100及电磁致动器12之间的距离可为20cm或更少。在给定的频率范围中的底座的振荡可藉由阻尼单元100得到抑制。
于可与此处所述其他实施例结合的一些实施例中，数个阻尼单元100可固定于底座，举例为在传送方向中彼此分隔。举例来说，底座可包括于传送方向中延伸的至少一轨条或轨道，其中数个阻尼单元100可配置于轨条或轨道。举例来说，设置于底座30的各电磁致动器可具有相关的阻尼单元100，阻尼单元100配置于底座的电磁致动器附近。由载体及底座之间的磁性交互作用所引发的底座的振动可被抑制。
如图14中所示，阻尼单元100可亦选择地固定于载体，举例为固定在主动控制的磁性轴承的配对物18附近。也就是说，至少一第一阻尼单元可固定于载体，及至少一第二阻尼单元可固定于底座。此至少一第一阻尼单元可适用于载体的振荡性质(举例为质量、基频等)，及至少一第二阻尼单元可适用于底座的振荡性质。
根据另一方面，提供用以支承、定位及/或移动物体的设备的底座。底座包括底座主体，底座主体例如包括于传送方向中延伸的一或多个轨道或导引轨条。
底座可为静止元件或可移动地固定的元件。举例来说，在图15中所示的实施例中，底座为旋转模组的可移动转子的一部份，装配以非接触地支承载体。转子相对于旋转轴为可旋转的。因此，非接触地支承于底座的载体可于真空腔室中旋转。
主动可控制磁性轴承的至少二个电磁致动器配置于底座主体。因此，载体可藉由至少二个主动磁性轴承非接触地支承于底座。载体可在传送方向中沿着底座位移。
再者，至少一阻尼单元固定于底座主体，举例为在电磁致动器附近，特别是在与相关的电磁致动器相距20cm或更少的距离处。此至少一阻尼单元可根据此处所述的任何阻尼单元装配。
图15绘示根据此处所述实施例的旋转模组1100的剖面图。旋转模组1100包括真空腔室1101。
转子1102设置在真空腔室中，其中转子1102相对于旋转轴A可旋转地固定，旋转轴A举例为垂直旋转轴。也就是说，转子可绕着旋转轴A旋转。转子1102包括根据此处所述任意实施例的底座30。
主动可控制磁性轴承的至少二个电磁致动器配置于转子，使得载体50可非接触地支承于转子1102。于一些实施例中，二或多个载体可同步地支承于转子1102及/或由转子旋转。举例来说，转子1102可包括至少一第一轨道及至少一第二轨道。此至少一第一轨道用以支承至少一第一载体于旋转轴的第一侧上。此至少一第二轨道用以支承至少一第二载体于旋转轴的第二侧上。第二侧相反于第一侧。
底座30可为静止元件，或底座可为可移动地固定于真空腔室中。举例来说，底座可为转子1102的一部份、轨道切换装置的一部份、或载体传送装置的一部份。底座可于横向于载体传送方向的方向中为可移动的。举例来说，具有载体非接触地支撑于其上的底座可在垂直方向中及/或在水平方向中为可移动的，水平方向举例为轨道切换方向。可提供例如马达的致动器，用以移动底座。在可移动固定的底座的情况中，减少底座30的重量是有利的。在此情况中，底座并非不动地固定于静止元件，举例为并非不动地固定于真空腔室。因此，底座30可能易受到振动影响，振动可由可移动的底座及非接触地支承于可移动的底座的载体间的磁性交互作用所引发。所述振动可藉由固定于底座的此至少一阻尼单元得以抑制。
为了抑制转子1102的振动，至少一阻尼单元100可固定于转子1102，如图15中所示。阻尼单元100的自然频率可适用于转子的基频。阻尼单元可选择或额外为可调变的阻尼单元或主动阻尼单元，例如是自适应阻尼单元。因此，转子的振动可有效地抑制。阻尼单元100可根据此处所述的任何阻尼单元装配，使得参照可由上述说明达成而不于此重复。
图16绘示根据此处所述实施例的设备的操作方法的流程图，设备用于支承、定位及/或移动物体。
于方块710中，至少二个磁性轴承被主动地控制，使得载体非接触地支承于底座及/或在传送方向中相对于底座传送。举例来说，载体可举例为在真空腔室中于传送方向中沿着底座的轨道或轨条非接触地传送。藉由旋转包括底座的转子，载体可选择地或额外地旋转。
于方块720中，利用固定于载体或底座的至少一阻尼单元，抑制载体及底座的至少一者的振动。在载体于传送方向中相对于底座运动期间，振动可藉由阻尼单元抑制。当载体非接触地支承于底座时，振动可由阻尼单元抑制。在载体相对于底座非接触地定位期间，振动可被抑制。在包括底座的转子旋转期间，振动可被抑制，其中载体非接触地支承于转子。根据此处所述数个实施例的设备可为真空系统的一部份。此真空系统包括真空腔室及至少一沉积源。此至少一沉积源配置于真空腔室中的沉积区域中。沉积源可经装配，以沉积涂布材料于真空系统中的载体支承的物体上。此处所述的设备可经装配，以用于非接触地传送载体至沉积区域中。真空系统可进一步包括旋转模组，用以例如为了传送载体至沉积区域中而旋转载体。
根据此处所述的第一方面，提出一种用以支承、定位及/或移动物体的设备。设备包括底座及载体，载体相对于底座为可移动的。此设备进一步包括至少三个磁性轴承，载体藉由此至少三个磁性轴承非接触地支撑于底座上，使得载体可相对于至少一预定方向位移。此些磁性轴承的至少二者被装配成数个主动可控制磁性轴承，及载体可至少于基频激发而振动。设备具有至少一机械式阻尼单元，机械式阻尼单元固定于载体且具有至少0.1的阻尼比D。
于可与此处所述其他实施例结合的一些实施例中，阻尼单元包括具有阻尼质量的被动阻尼器。
于可与此处所述其他实施例结合的一些实施例中，阻尼单元被装配成吸振器。
于可与此处所述其他实施例结合的一些实施例中，吸振器具有吸收自然频率，此吸收自然频率介于载体的基频的2倍及8倍之间。
于可与此处所述其他实施例结合的一些实施例中，吸振器具有吸收自然频率，此吸收自然频率介于载体的基频的3倍及6倍之间。
于可与此处所述其他实施例结合的一些实施例中，阻尼单元具有壳体，阻尼质量被配置于壳体的内部体积中。壳体可为真空紧密壳体。
于可与此处所述其他实施例结合的一些实施例中，阻尼质量相对于壳体可移动地固定。
于可与此处所述其他实施例结合的一些实施例中，于壳体上的阻尼质量的固定具有至少一弹性可压缩阻尼元件及/或至少一弹性可变形固定元件。
于可与此处所述其他实施例结合的一些实施例中，阻尼质量被配置于与壳体的内壁相距特定距离处，及弹性可压缩阻尼元件被配置在阻尼质量及内壁之间的空间中。于未压缩初始状态中，阻尼元件可具有外部尺寸，此外部尺寸大于或等于内壁及阻尼质量之间的距离。
于可与此处所述其他实施例结合的一些实施例中，固定元件以一端连接于阻尼质量且以相反端连接于壳体。
于可与此处所述其他实施例结合的一些实施例中，固定元件具有一或多个叶片弹簧。
于可与此处所述其他实施例结合的一些实施例中，阻尼单元被配置于载体的空腔中。载体的空腔可从外侧为可进出的。
于可与此处所述其他实施例结合的一些实施例中，数个阻尼单元被空间分布于载体上。
于可与此处所述其他实施例结合的一些实施例中，机械式阻尼单元具有至少0.2、至少0.3、至少0.4、至少0.5、至少0.6或至少0.7的阻尼比D。
于可与此处所述其他实施例结合的一些实施例中，主动可控制磁性轴承各具有与配对物磁性交互作用的电性可控制的电磁致动器，其中所述致动器可藉由电子单元主动地控制，用以维持底座与载体之间的特定距离。
虽然前文已涉及本公开的实施例，然在不脱离本公开的基本范围的情况下，当可得到本公开的其他及进一步实施例。因此，本公开的保护范围当视后附权利要求所界定者为准。

Claims (18)

1.一种用以物体的支承、定位及移动的至少一者的设备，具有
底座(30)及载体(50)，所述载体相对于所述底座(30)为可移动的，
至少三个磁性轴承，所述载体(50)藉由所述至少三个磁性轴承非接触地支承于所述底座(30)，使得所述载体可相对于至少一预定方向(2)位移，其中所述磁性轴承(10)的至少二者被装配成主动可控制磁性轴承，及其中所述载体(50)至少于基频(f0)激发而振动，及
至少一机械式阻尼单元，固定于所述载体(50)及具有至少0.1的阻尼比D，
其中所述机械式阻尼单元被装配成吸振器(120)，且
其中所述吸振器具有吸收自然频率(Tf0)，所述吸收自然频率介于所述载体(50)的所述基频(f0)的2倍及8倍之间。
2.一种用以物体的支承、定位及移动的至少一者的设备，具有
底座(30)及载体(50)，所述载体相对于所述底座(30)为可移动的，
磁性轴承(10)，用以非接触地支承所述载体(50)于所述底座(30)，使得所述载体可于一传送方向中位移，其中所述磁性轴承(10)的至少二者被装配成主动可控制磁性轴承，及
至少一阻尼单元(100)，固定于所述载体(50)或所述底座(30)，
其中所述阻尼单元(100)被装配成吸振器(120)，且
其中所述吸振器具有吸收自然频率(Tf0)，所述吸收自然频率介于所述载体(50)的基频(f0)的2倍及8倍之间。
3.如权利要求2所述的设备，其中所述阻尼单元(100)固定于所述底座(30)。
4.如权利要求3所述的设备，其中所述阻尼单元(100)在与主动可控制磁性轴承相距50cm或更少的距离处固定于所述底座(30)。
5.如权利要求1至4任一项所述的设备，其中所述阻尼单元(100)包括具有阻尼质量(112)的被动阻尼器(110)。
6.如权利要求1至4任一项所述的设备，其中所述阻尼单元(100)具有壳体(102)，阻尼质量(112)被配置于所述壳体的内部体积(104)中，其中所述阻尼质量(112)相对于所述壳体(102)可移动地固定。
7.如权利要求6所述的设备，其中所述阻尼质量(112)于所述壳体(102)上的固定具有弹性可压缩阻尼元件(130)及弹性可变形固定元件(140)的至少一者。
8.如权利要求6所述的设备，其中所述阻尼质量(112)被配置于与所述壳体(102)的内壁相距一距离处，及其中所述阻尼质量(112)及所述内壁之间的空间中配置有弹性可压缩阻尼元件(130)，所述弹性可压缩阻尼元件于未压缩初始状态中具有外部尺寸，所述外部尺寸大于或等于所述内壁及所述阻尼质量(112)之间的所述距离。
9.如权利要求1至4任一项所述的设备，其中所述阻尼单元(100)被配置于所述载体(50)的空腔(54)中或所述底座(30)的空腔中。
10.如权利要求2所述的设备，其中所述至少一阻尼单元（100）固定于所述载体及装配以抑制所述载体的振荡。
11.如权利要求2所述的设备，其中所述至少一阻尼单元（100）固定于所述底座及装配以抑制所述底座的振荡。
12.如权利要求2所述的设备，其中多个阻尼单元(100)被空间分布于所述载体(50)及所述底座(30)的至少一者上。
13.如权利要求1至4任一项所述的设备，其中所述主动可控制磁性轴承各具有电磁致动器(12)，所述电磁致动器为电性可控制及与配对物(18)磁性交互作用，其中所述电磁致动器(12)由电子单元(15)主动地控制，用以维持所述底座(30)及所述载体(50)之间的特定距离(26)。
14.如权利要求1至4任一项所述的设备，其中所述阻尼单元(100)为主动阻尼单元或半主动阻尼单元。
15.一种设备的底座，所述设备用以物体的支承、定位及移动的至少一者，所述设备的所述底座包括：
底座主体；
主动可控制磁性轴承的至少二个电磁致动器，配置于所述底座主体，用以非接触地支承载体(50)于所述底座主体，使得所述载体于一传送方向中相对于所述底座主体为可位移的；以及
至少一阻尼单元(100)，固定于所述底座主体，
其中所述阻尼单元(100)被装配成吸振器(120)，且
其中所述吸振器具有吸收自然频率(Tf0)，所述吸收自然频率介于所述载体(50)的基频(f0)的2倍及8倍之间。
16. 一种旋转模组，包括：
真空腔室；以及
转子，可旋转地固定于所述真空腔室中，所述转子包括如权利要求15所述的底座。
17.一种设备的操作方法，所述设备用以物体的支承、定位及移动的至少一者，所述方法包括：
主动地控制至少二个磁性轴承，用以非接触地支承载体于底座；以及
利用至少一阻尼单元抑制所述载体及所述底座的至少一者的振动，所述至少一阻尼单元固定于所述载体或所述底座，
其中所述阻尼单元被装配成吸振器，且
其中所述吸振器具有吸收自然频率(Tf0)，所述吸收自然频率介于所述载体的基频(f0)的2倍及8倍之间。
18.如权利要求17所述的方法，其中利用固定于所述载体的所述至少一阻尼单元抑制所述载体的振动，或
利用固定于所述底座的所述至少一阻尼单元抑制所述底座的振动。
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