CN112740392B - 磁悬浮系统、磁悬浮系统的底座、真空系统、及在真空腔室中非接触地保持及移动载体的方法 - Google Patents

磁悬浮系统、磁悬浮系统的底座、真空系统、及在真空腔室中非接触地保持及移动载体的方法 Download PDF

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Abstract

一种用于在真空腔室中非接触地保持及移动载体的磁悬浮系统，包括底座，界定传送轨道；载体，沿着传送轨道在底座的上方是可移动的；以及至少一个磁性轴承，用于在底座及载体之间产生磁悬浮力。所述至少一个磁性轴承包括布置于底座的第一磁体单元及布置于载体的第二磁体单元。磁悬浮系统更包括磁性侧向稳定装置，用于在侧向方向中稳定载体，磁性侧向稳定装置包括布置于底座的稳定磁体单元；其中第一磁体单元及稳定磁体单元的至少一者布置在底座的壳体空间中，壳体空间通过分隔壁与真空腔室的内部容积分隔。

Description

磁悬浮系统、磁悬浮系统的底座、真空系统、及在真空腔室中 非接触地保持及移动载体的方法
技术领域
本公开内容的实施方式涉及磁悬浮系统的技术领域，特别是用于在真空系统(例如材料沉积系统)中的基板处理及传送。本公开内容的实施方式尤其涉及磁悬浮系统及用于在真空腔室中非接触地保持及移动载体的方法。更特别是，本公开内容的实施方式涉及用于传送载体的磁悬浮系统、磁悬浮系统的底座、及包括磁悬浮系统的真空腔室。再者，本公开内容的实施方式涉及用于在真空腔室中在基本上水平定向中非接触地保持及移动载体的方法。
背景技术
用于基板上的层沉积的技术举例为包括溅射沉积、物理气相沉积(physicalvapor deposition，PVD)、化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)、热蒸发及旋转涂布。已涂布的基板可使用于数种应用中及数种技术领域中。举例来说，已涂布的基板可使用于在晶片上制造电子装置或用于制造显示器装置。显示器装置可使用来制造电视屏幕、计算机屏幕、移动电话、其他手持装置、及用于显示信息的类似者。一般来说，显示器通过使用不同材料层的堆叠涂布基板来进行制造。
为了在基板上沉积层堆叠，可使用处理模块的布置。处理系统包括多个后续处理模块，例如是沉积模块及可选的其他处理模块，举例为清洁模块和/或蚀刻模块，其中基板在两个或更多个处理模块中进行处理，使得多个基板可在处理系统中连续地或准连续地处理。基板的处理可在真空系统中的次大气压力(subatmospheric pressure)下进行。
基板可通过载体(即，用于承载基板的承载装置)承载通过真空系统。承载基板的载体一般利用传送系统传送通过真空系统。传送系统可经构造以用于沿着传送路径传输具有定位于其上的基板的载体。
需掌握有关于真空系统中的载体传送及在基板上沉积材料的技术挑战。特别是，载体准确、可靠及平顺传送通过真空系统具有挑战性。举例来说，在真空系统中确保传送系统的功能可具有挑战性。特别是，以低成本提供用于真空环境的自主、灵活、可靠的载体传送系统具有挑战性。特别是，传送载体而不产生颗粒具有挑战性。
因此，对于克服现有技术领域中的至少一些问题的用于传送载体的改善的系统、设备及方法，以及改善的真空系统有持续需求。
发明内容
有鉴于上述，提出了磁悬浮系统、用于多个磁悬浮系统的底座、真空系统、及在真空腔室中非接触地保持及移动载体的方法。再者，提出包括磁悬浮系统的用于基板处理的真空系统。本公开内容的其他方面、优点、及特征通过权要求书、说明书及所附附图更为清楚。
根据本公开内容的第一方面，提出用于在真空腔室中非接触地保持及移动载体的磁悬浮系统。磁悬浮系统包括底座，界定传送轨道；载体，沿着传送轨道在底座的上方是可移动的；以及至少一个磁性轴承，用于在底座及载体之间产生磁悬浮力。所述至少一个磁性轴承包括第一磁体单元及第二磁体单元，第一磁体单元布置于底座，第二磁体单元布置于载体。磁悬浮系统更包括磁性侧向稳定装置，用于在侧向方向中稳定载体，磁性侧向稳定装置包括稳定磁体单元，稳定磁体单元布置于底座。第一磁体单元和/或稳定磁体单元布置在底座的壳体空间中，壳体空间通过分隔壁与真空腔室的内部容积分隔。
根据本公开内容的第二方面，提出本文描述的磁悬浮系统的底座，用于在真空腔室中非接触地保持及移动载体。底座界定传送轨道，载体可沿着传送轨道非接触地在底座的上方移动。底座包括壳体空间，通过分隔壁与真空腔室的内部空间分隔，壳体空间经构造以容纳至少一个磁性轴承的第一磁体单元和/或磁性侧向稳定装置的稳定磁体单元。
根据本公开内容的第三方面，提出一种真空系统。真空系统包括传送真空腔室；第一真空处理腔室及第二真空处理腔室。再者，真空系统包括磁悬浮系统，用于在传送真空腔室中从第一真空腔室沿着传送轨道非接触地保持及移动载体至第二真空处理腔室。磁悬浮系统包括底座，界定传送轨道；载体，沿着传送轨道在底座的上方是可移动的；以及至少一个磁性轴承，用于在底座及载体之间产生磁悬浮力。所述至少一个磁性轴承包括第一磁体单元及第二磁体单元，第一磁体单元布置于底座，第二磁体单元布置于载体。磁悬浮系统更包括磁性侧向稳定装置，用于在侧向方向中稳定载体，磁性侧向稳定装置包括稳定磁体单元，稳定磁体单元布置于底座。第一磁体单元及稳定磁体单元的至少一者布置在底座的壳体空间中，壳体空间通过分隔壁与真空腔室的内部容积分隔。
根据本公开内容的第四方面，提出一种用于在真空腔室中非接触地保持及移动载体的方法。此方法包括提供底座及载体，底座界定传送轨道，载体沿着传送轨道在底座的上方是可移动的；以及利用至少一磁性轴承在底座及载体之间产生磁悬浮力，所述至少一个磁性轴承包括第一磁体单元及第二磁体单元，第一磁体单元布置于底座，第二磁体单元布置于载体。所述方法更包括利用磁性侧向稳定装置在侧向方向中稳定载体，磁性侧向稳定装置包括稳定磁体单元及第二磁体单元，稳定磁体单元布置于底座，第二磁体单元布置于载体。载体布置于提供有第一压力的真空腔室的内部容积中，并且第一磁体单元及稳定磁体单元的至少一者布置在提供有第二压力的底座的壳体空间中，第二压力不同于第一压力。
附图说明
为了使本发明的上述特征可详细地了解，可通过参考实施方式来获得简要摘录于上的本发明的更具体的说明。所附附图有关于本发明的实施方式及说明于下文中：
图1绘示根据本文所述实施方式的磁悬浮系统的剖面图；
图2绘示图1的磁悬浮系统的示意图，其中第一磁体单元及第二磁体单元是相同极性的磁极彼此面对的永久磁体；
图3绘示根据本文所述实施方式的磁悬浮系统的剖面图，磁悬浮系统包括洛伦兹致动器；
图4绘示根据本文所述实施方式的磁悬浮系统的底座的剖面图；
图5绘示根据本文所述实施方式的真空系统的俯视图；
图6绘示根据本文所述实施方式的用于在真空腔室中保持及移动载体的方法的流程图；以及
图7绘示根据本文所述实施方式的界定传送轨道的底座的俯视图，传送轨道具有网格状。
具体实施方式
现将详细参照本发明的实施方式，本发明的实施方式的一个或多个例子绘示于附图中。在附图的下方说明中，相同的附图标记意指相同的元件。一般来说，仅描述有关于相应实施方式的相异处。各例子通过说明本发明的方式提供且不意味为对本发明的限制。举例来说，作为一个实施方式的部分而说明或描述的特征可用于其他实施方式或与其他实施方式结合，以获得其他实施方式。本说明书意欲包括这些修改及变化。
在更详细说明本公开内容的实施方式之前，解释有关于本文所使用的一些术语及表述的一些方面。
在本公开内容中，磁悬浮系统可理解为适于(即，被构造为)非接触地保持及移动载体的系统。额外地或替代地，本公开内容的磁悬浮系统可理解为至少包括底座、载体、及至少一个磁性轴承的系统。载体相对于底座是可移动的。至少一个磁性轴承用于在底座及载体之间产生磁悬浮力。于一些实施方式中，载体可在由磁力浮动地保持于底座的上方的同时相对于底座非接触地移动。
于本公开内容中，载体可理解为经构造以在真空系统中承载基板，特别是晶片或例如玻璃板材的另一个平面基板的承载装置。特别是，载体可经构造以用于在基本上水平定向中承载基板通过真空腔室。载体可具有基本上平板的形状，可在基本上水平定向中在底座的上方移动。载体可包括夹持装置，用于在载体处保持基板。举例来说，载体可具有机械夹持装置或电或磁性夹持装置，用于在载体处保持基板。举例来说，载体可包括平坦顶表面，用于放置基板于载体的顶部上。于一些实施方式中，本公开内容的载体可具有1kg或更多且20kg或更少的重量，特别是3kg或更多且10kg或更少的重量，举例为约4或5kg。
于本公开内容中的术语“基板”可理解为包括将在真空腔室中处理的例如是晶片或玻璃板的基板。基板可在基本上水平定向中传送通过真空系统。于一些实施方式中，基板可经构造以用于显示器制造，举例为薄膜电晶体(TFT)显示器制造。根据本文所述实施方式的基板可具有100g或更多及1000g或更少的重量，特别是300g或更多且700g或更少的重量。
于其他实施方式中，载体可在基本上垂直定向中保持在底座的上方。基本上垂直定向的载体可在基本上垂直定向中承载基板和/或掩模，即，承载的载体(或掩模)的主表面和重力向量之间的角度可以是10°或更少。经构造以用于非接触传送垂直定向的载体的磁悬浮系统特别节省空间。
根据本公开内容的基板可意指晶片，特别是将在水平定向中在真空系统内传送及处理的晶片。也就是说，在由磁悬浮系统传送期间和/或在处理期间，基板的主表面可以是基本上水平地定向。
根据本公开内容的第一方面，提出用于非接触地保持及移动载体的磁悬浮系统。
图1绘示根据本文所述多个实施方式的用于在真空腔室中非接触地保持及移动载体的磁悬浮系统100的剖面图。如图1中示例地绘示，磁悬浮系统100包括底座101，底座101界定传送轨道102。传送轨道102垂直于图1的纸面延伸，即，在底座101的纵向方向中延伸。载体103沿着传送轨道102在底座101的上方非接触可移动。底座101所界定的传送轨道102可延伸通过真空腔室，例如，在真空系统的多个处理模块之间延伸。因此，承载基板1001的载体可沿着传送轨道102在多个处理模块之间移动，并且基板1001可在多个处理模块中进行处理。
底座可界定预定的传送轨道，其在传送方向中延伸并允许载体沿着传送轨道在传送方向中传送，例如在两个处理腔室之间传送。在传送方向中的底座的长度可以是数米或数十米。在其他实施方式中，在传送方向中的底座的长度可仅为数厘米至数十米。在侧向方向(即，垂直于传送方向)中的底座的宽度可基本上对应于载体的宽度，或可略微地大于载体的宽度(例如载体宽度的1.5倍或更少)。举例来说，在侧向方向中的底座的宽度可以是2m或更少，特别是1m或更少。因此，可由底座提供界定用于载体的传送路径的预定的传送轨道。于一些实施方式中，预定的传送轨道设置在真空通道中，真空通道延伸于两个真空腔室之间，并允许载体通过真空通道在所述的真空腔室之间传送。
于一些实施方式中，底座可界定彼此相邻的第一传送轨道及第二传送轨道，其中第一传送轨道及第二传送轨道可至少在多个区段中彼此相邻1m或更多的距离而延伸。于一些实施方式中，两个或更多个预定的传送轨道可布置于由一个分隔壁覆盖的一个壳体空间的上方，以便减少实施工作。
磁悬浮系统100包括至少一个磁性轴承104，用于在底座101及载体103之间产生磁悬浮力F，其中至少一个磁性轴承104包括第一磁体单元105及第二磁体单元108。第一磁体单元105布置于底座101。第二磁体单元108布置于载体103。磁性轴承104经构造以在底座101及载体103之间产生磁悬浮力F，使得载体可通过磁力相对于底座非接触地保持。于一些实施方式中，磁悬浮力为作用于底座及载体之间的排斥磁力。在操作期间，通过作用于第一磁体单元105及第二磁体单元108之间的排斥磁力，可促使载体处于底座的上方的浮动状态中。于一些实施方式中，磁悬浮力以纯被动方式产生。
于其他实施方式中，磁悬浮力可以部分被动方式及部动主动方式产生。部分被动方式举例为通过交互作用的永久磁体，及部动主动方式举例为利用主动控制的磁性轴承。
磁悬浮系统100可更包括磁性侧向稳定装置109，用于在侧向方向L中稳定载体103，其中磁性侧向稳定装置109包括稳定磁体单元106，稳定磁体单元106布置于底座101。侧向方向L可以是垂直于传送轨道102的纵向方向的水平方向。传送轨道的纵向方向对应于沿着底座的载体的传送路径。因此，磁性侧向稳定装置经构造以在垂直于传送路径的方向中稳定载体。在一个实施方式中，磁性侧向稳定装置109可以是被动装置，例如包括多个永久磁体，多个永久磁体经布置以使得载体可靠地保持于底座的上方的预定侧向位置处。于另一实施方式中，可主动地控制磁性侧向稳定装置109。即，可测量在侧向方向L中的载体103的实际位置，可与侧向方向L中的载体的目标位置比较，并可控制稳定磁体单元106使得载体保持于底座的上方的目标位置处。
根据本文所述的实施方式，磁性轴承的第一磁体单元105及稳定磁体单元106的至少一者布置在底座101的壳体空间1011中，其中分隔壁107布置在壳体空间1011及真空腔室1的内部容积10之间，载体布置在真空腔室1的内部容积10。在图1中所示的实施方式中，第一磁体单元105及稳定磁体单元106布置在底座的壳体空间1011中。
将第一磁体单元105及稳定磁体单元106的至少一者放置在与真空腔室1的内部容积分隔的壳体空间中因下述原因而是有利的。真空腔室的内部容积及壳体空间可以是可分别够到的(accessible)，从而可有助于检修与维护磁悬浮系统。举例来说，可在无需充满(flooding)真空腔室的情况下够到第一磁体单元105和/或稳定磁体单元106。再者，从第一磁体单元105和/或稳定磁体单元106(可包括线圈)至真空腔室的内部容积中的热辐射可减少。再者，真空腔室的内部容积的污染的风险可减少。于一些实施方式中，载体可非接触地在封闭壳体空间1011的分隔壁107的上方传送。因此，载体可在底座101的上方移动而没有机械接触，使得底座提供用于磁悬浮系统的磁性元件的封闭壳体空间。在真空腔室的内部容积中的颗粒产生可减少或完全避免。再者，可在壳体空间中使用非真空相容的磁体单元及控制电路。再者，磁悬浮系统的主动控制的元件可布置在与真空腔室的内部容积分隔的壳体空间中。电路及供应线一般更易于进入壳体空间，而布置在真空腔室的内部容积中的载体可能只能承载被动磁体元件。
根据一些实施方式，第一磁体单元105及稳定磁体单元106可布置在底座的壳体空间1011中。
根据可与本文所述的实施方式结合的实施方式，磁性轴承104可包括第一磁体单元105及第二磁体单元108。第一磁体单元105布置于底座101，第二磁体单元108布置于载体103。
第一磁体单元105及第二磁体单元108可以由具有永磁性质的材料制成。特别是，第一磁体单元105及第二磁体单元108可以是永久磁体。各个永久磁体具有相反极性的两个磁极，也就是面对南极的北极。第一磁体单元105及第二磁体单元108可被布置为使得当载体由磁性轴承保持于底座的上方时，第一磁体单元105的一个极性的磁极面向第二磁体单元108的相同极性的磁极。因此，第一磁体单元105及第二磁体单元108之间的排斥磁力可在底座的上方非接触地保持载体，特别是由分隔壁107所封闭的底座的壳体空间1011的上方。特别是，磁悬浮力可通过磁悬浮系统以纯被动方式产生，特别是通过永久磁体以纯被动方式产生。
图2绘示根据本文所述实施方式的磁悬浮系统的剖面图。如图2中示例地绘示，磁悬浮系统100包括磁性轴承104，磁性轴承104具有第一磁体单元105及第二磁体单元108。第一磁体单元105及第二磁体单元108可以是相同极性的磁极彼此面对的永久磁体。如图2中范例地绘示，第一磁体单元105的北极及第二磁体单元108的北极可被布置为在载体由磁性轴承104保持时彼此面对。或者，第一磁体单元105及第二磁体单元108的南极可彼此面对。多个磁性轴承可在侧向方向L中彼此分隔布置，用于在底座的上方保持水平定向的载体。
因此，磁悬浮力F可通过在第一磁体单元105及第二磁体单元108之间的磁性相互作用有利地产生。特别是，磁悬浮力F可以是排斥磁力，由具有相同磁极并彼此面对的第一磁体单元105及第二磁体单元108的两个磁极所提供。
通过提供由永久磁体(特别是完全由永久磁体)所产生的磁悬浮力F，磁悬浮系统可简化。举例来说，永久磁体可比主动控制的电磁体需要更少的检修及维护，且更加耐用。再者，永久磁体在操作期间不产生热。特别是，载体可设置成纯被动移动件，其完全由永久磁体产生的悬浮力非接触地保持。载体可不需要电池及电源来沿着传送轨道传送。如图2中所示，为载体设置第二磁体单元108(可以是永久磁体)可能就足够了，特别是设置在载体的底表面。特别是，载体可设置有相应的磁性轴承的至少两个在侧向方向L中彼此分隔的第二磁体单元。类似地，相应的磁性轴承的至少两个第一磁体单元可设置在底座的壳体空间1011中，其中至少两个第一磁体单元可在侧向方向L中以相同距离彼此分隔。因此，载体可经由两个或更多个磁性轴承(可以是纯被动元件)以水平定向保持在底座的上方。
根据可与本文所述其他实施方式结合的实施方式，磁悬浮力F可由包括有多对的永久磁体的磁性轴承产生。在载体由相应的磁性轴承保持时，各对永久磁体相同极性的磁极彼此面对。
于本公开内容中，分隔壁107分隔真空腔室1的内部容积10及底座101的壳体空间1011。特别是，分隔壁107可经布置以建立真空腔室1的内部容积10与底座101的壳体空间1011之间的压力梯度。因此，第一压力P1可提供于真空腔室1的内部容积10中，特别是第一压力P1可意指真空压力状态。第二压力P2可提供于底座101的壳体空间1011中，特别是第二压力P2可大于第一压力P1，更特别是第二压力P2可以是大气压力。
如图2中示例地绘示，分隔壁107可在真空腔室1的内部容积10及底座101的壳体空间1011之间提供真空紧密密封。
通过提供如本文所述的分隔壁107，可提供可更易于检修的更可靠的磁悬浮系统。举例来说，稳定磁体单元106(一般为主动控制单元)可有利地布置于大气条件下的壳体空间中。此外，通过减少元件的数量，根据本公开内容的磁悬浮系统在设计及制造成本方面可以是有利的。
于本公开内容中，分隔壁107可设置成覆盖底座101的平坦盖件并沿着传送轨道102延伸。因此，可提供具有基本上平坦顶表面的传送轨道，载体可沿着此传送轨道传送。磁悬浮系统的传统的传送轨道一般包括具有复杂的形状的轨道，此轨道支承磁体单元并与载体接合。另一方面来说，根据本文所述的实施方式，传送轨道102可具有由分隔壁107形成的基本上平坦的顶表面，并可经构造以用于保持及传送具有基本上平坦底表面的载体。
通过提供平坦盖件，根据本公开内容的磁悬浮系统可有利地展现出改善的传送能力。再者，传送灵活度可改善。举例来说，通过简单地提供界定具有在相应方向(特别是朝上坡方向、朝下坡方向、弯曲和/或直线以及上下颠倒)中延伸的盖件的传送路径的底座，载体可朝上坡方向、朝下坡方向、沿着弯曲路径和/或沿着直线路径移动。此方面可参照图7，图7绘示出界定传送轨道的底座，传送轨道具有连接多个真空处理腔室的网格状。
根据可与本文所述其他实施方式结合的实施方式，分隔壁107可具有适于维持真空腔室的内部容积10及底座101的壳体空间1011之间的压力梯度的厚度。特别是，分隔壁107的厚度可以是0.5mm或更多其5mm或更少，特别是1mm或更多其3mm或更少。
根据可与本文所述多个实施方式结合的多个实施方式，平坦盖件可设置成平坦覆盖片。分隔壁可以由非磁性材料制成。特别是，分隔壁107可设置成非磁性金属片，特别是非磁性钢片。通过提供具有非磁性性质的覆盖件，布置在壳体空间的内侧的磁体单元以及布置在载体的磁体单元之间的磁场不受负面地影响。也就是说，分隔壁107可布置在第一磁体单元与第二磁体单元之间，而不会不利地影响磁场。因此，可有利地维持磁悬浮力F。
如图2中范例地绘示，磁性侧向稳定装置109的稳定磁体单元106可主动地控制，并布置在底座101的壳体空间1011中。磁性侧向稳定装置109可包括磁性配对件110。磁性配对件110布置在载体103处并经构造以与稳定磁体单元106磁性交互作用。于一些实施方式中，磁性配对件110可以是永久磁体、铁磁单元或涡电流单元。
根据可与本文所述其他实施方式结合的实施方式，稳定磁体单元106可包括主动控制元件，例如是诸如线圈的布置，或可控电磁体的布置。举例来说，线圈可以被主动地控制，以减少或最小化载体103在侧向方向L中远离传送轨道102的横向移动。
本文所述的稳定磁体单元106可布置在底座101的壳体空间1011中。稳定磁体单元106可以是包括位置感测器、导体布置及控制器的主动控制单元，其经构造以将载体主动地稳定在传送轨道的上方的预定的侧向位置处。通过在壳体空间中提供稳定磁体单元106，由稳定磁体单元106所产生的热可更可靠地散逸，并可促进电力供应及控制。
于一些实施方式中，磁性配对件110可以由具有永磁性质的材料制成。举例来说，磁性配对件110可包括至少一个或多个永久磁体。于一些实施方式中，磁性配对件可设置成铁磁元件。或者，可使用封闭线圈布置或电性导电元件，其接收改变的磁场并通过产生洛伦兹(Lorentz)或磁力来作用。
图3绘示根据本公开内容实施方式的磁悬浮系统的剖面图。如图3中示例地绘示，磁悬浮系统100可更包括线性马达112，用于沿着传送轨道102移动载体103。线性马达112包括布置于底座101的壳体空间1011中的驱动元件，例如驱动线圈。
通过在壳体空间1011中提供线性马达112，本公开内容的磁悬浮系统可在表现上更为可靠。因此，可改善本公开内容的磁悬浮系统的寿命周期。可促进线性马达112的主动元件的检修及维护，且可使用非真空相容的元件。
根据可与本文所述实施方式结合的实施方式，磁性侧向稳定装置109可包括洛伦兹致动器(Lorentz actuator)。洛伦兹致动器可包括诸如线圈的电流导体，电流导体可布置在底座101的壳体空间1011中，并且当载体保持在壳体空间1011的上方时布置在载体103的磁性配对件110所产生的磁场中。通过改变电流导体中的电流，相应的洛伦兹力在侧向方向L中供应至载体，使得载体可通过控制电流导体中的电流在侧向方向中稳定。于一些实施方式中，布置在底座处的稳定磁体单元106包括可控电磁体(特别是线圈)，可控电磁体经布置使得在侧向方向L中作用于载体上的洛伦兹力可通过改变可控电磁体中的电流产生。于一些实施方式中，磁性配对件110包括布置在载体的底部的一个或两个永久磁体，以产生适于与稳定磁体单元106交互作用来用于载体的侧向稳定的磁场。磁性配对件110的第一永久磁体可产生第一磁场，且磁性配对件110的第二永久磁体可产生相反指向的第二磁场。当稳定磁体单元106的线圈相对于磁性配对件的第一及第二磁场对齐时，可实现载体的可靠侧向稳定，如图3中所示。值得注意的是，作为洛伦兹致动器的替代，不同的侧向稳定装置可使用于其他实施方式中，例如基于磁力原理、直接洛伦兹力(direct Lorentz)原理、或基于感应涡电流的洛伦兹力的原理。
于一些实施方式中，洛伦兹致动器可包括控制线圈及永久磁性配对件或由线圈作用的导电配对件。于一些实施方式中，洛伦兹致动器可以是具有布置于载体的铁磁配对件的电磁致动器。
包括洛伦兹致动器的磁性侧向稳定装置109是有利的，因为洛伦兹致动器可产生在侧向方向中作用的稳定力，即使稳定磁体单元106布置在载体的下方的壳体空间1011中，且磁性配对件110布置在壳体空间的上方的载体处。也就是说，不需要在侧向方向L中的载体的侧边布置磁性元件。因此，可提供具有底座的平坦覆盖表面的灵活并节省空间的磁悬浮系统。
如图3中范例地绘示，磁悬浮系统100的载体103可被构造成被动移动件，其不承载任何主动控制磁性元件。
在本公开内容中，术语“移动件”可理解为意指经构造以用于承载基板的载体，该载体沿着传送轨道可相对于底座非接触移动。
再者，术语“被动移动件”可理解为意指不具有主动可控制磁体元件(例如主动可控制电磁体)的载体。特别是，载体可设置有第二磁体单元108，及磁性侧向稳定装置的磁性配对件110。第二磁体单元108可包括一个、两个或更多个永久磁体。磁性配对件110可被构造为一个或多个永久磁体。因此，不需要电池或电源来在底座的上方保持及移动载体。
通过提供本文所述的被动移动件，可实现多个优点，例如是举例为改善寿命周期及改善可靠性。此外，如本文所述的包括被动移动件的磁悬浮系统可更轻易地设计及制造。再者，本文所述的磁悬浮系统可有利地减少制造成本。
图7绘示根据本公开内容实施方式的界定具有网格状的传送轨道的底座的上视图。如图7中示例地绘示，底座101可具有网格状，特别是由底座101所界定的传送轨道102可具有网格布局700。根据本公开内容的格子排列700可理解为以下传送轨道：所述传送轨道用于连接多个真空处理腔室，并且包括由以下项组成的群组中的至少一者：轨道交叉部、弯曲轨道区段、彼此相邻平行延伸的两个或多个轨道、彼此垂直延伸的两个或更多个轨道、彼此之间的角度为10°或更多且80°或更少的两个或更多个轨道、经构造以在载体悬浮的同时通过旋转载体来改变载体的传送方向的一个或多个可旋转轨道部。特别是，本文所述的离散网格布局可理解为以下传送轨道：所述传送轨道经构造以将本文所述的至少一个第一真空处理腔室302连接至第二真空处理腔室303。特别是，底座101可使三个、五个或更多个真空处理腔室彼此连接，使得载体可沿着具有网格布局的传送轨道在这三个、五个或更多个真空处理腔室之间非接触地传送。
如图7中示例地绘示，网格布局700可包括多个传送路径。特别是，这些传送路径可理解为具有不同方向的一个或多个传送路径。更特别是，这些传送路径可包括纵向传送路径、垂直传送路径及倾斜传送路径的至少一者。举例来说，纵向传送路径可理解为沿着网格布局的长度的传送路径。此外，垂直传送路径可理解为基本上垂直于纵向传送路径的传送路径。
如图7中示例地绘示，网格布局700可包括一个或多个交叉部701。一个或多个交叉部701可经构造以改变非接触地保持于传送轨道102的上方(即，底座101的上方)的载体的方向。
一个或多个交叉部701的各者可包括一个或多个可旋转轨道部113。一个或多个可旋转轨道部113可经构造以改变非接触地保持在一个或多个可旋转轨道部113的上方的载体103的方向。一个或多个可旋转轨道部113可包括可旋转盘状物，可旋转盘状物绕着基本上垂直轴是可旋转的，并且经构造以改变载体的传送方向。
传送轨道102可经布置以向上坡方向、向下坡方向、沿着弯曲路径和/或沿着直线路径移动载体，或在3维空间中基本上或多或少的弯曲部移动载体。一个或多个可旋转轨道部113可经构造以进行如下改变载体方向中的至少一者：从纵向传送路径改变至垂直传送路径且反之亦然(见箭头703)、从垂直传送路径改变至倾斜传送路径且反之亦然、和/或从纵向传送路径改变至倾斜传送路径且反之亦然(见箭头704)。
于可与本文所述其他实施方式结合的一些实施方式中，底座可包括可移动轨道部，经构造以改变非接触地保持于可移动轨道部的上方的载体的移动方向。可移动轨道部可以是绕着垂直旋转轴旋转的可旋转轨道部113，使得可移动轨道部所界定的传送轨道的方向可改变。图7绘示出包括多个可移动轨道部的底座，这些可移动轨道部被构造为可旋转轨道部113。
根据可与本文所述实施方式结合的实施方式，可移动轨道部可包括可移动壳体空间，可移动壳体空间与真空腔室1的内部容积10分隔并容纳磁悬浮系统100的至少一个磁体单元，例如稳定磁体单元、悬浮磁体和/或驱动磁体。特别是，可移动壳体空间可通过分隔壁107与真空腔室1的内部容积10分隔。可移动壳体空间可以是可旋转的，使得可移动壳体空间可与可旋转轨道部一起旋转。
于一些实施方式中，底座101可包括如本文所述的两个或更多个可旋转轨道部113。
于一些实施方式中，界定弯曲轨道部的底座的至少一部分可弯曲，如图7中的附图标记115所示。载体可沿着底座所界定的弯曲轨道部115传送。举例来说，当载体沿着弯曲轨道部115传送时，载体的方向可改变20°或更多、60°或更多、或90°或更多。底部的弯曲部可包括容纳磁悬浮系统的多个磁体单元的弯曲壳体空间。
于一些实施方式中，底座可包括轨道切换部114，以允许载体的轨道切换。轨道切换部114可提供底座所界定的第一轨道部及第二轨道部之间的载体的轨道切换。举例来说，离开图7的真空处理模块304的载体可沿着直线底座部非接触地传送，或轨道可切换且载体可沿着弯曲轨道部115传送。
轨道切换部114可被构造为分岔为在不同方向中延伸的两个轨道的底座部，其中载体的方向可通过磁性侧向稳定装置切换。磁性侧向稳定装置的第一设定可使载体移动至第一方向中，例如沿着弯曲轨道部115移动，且磁性侧向稳定装置的第二设定可使载体移动至第二方向中，例如沿着图7中的直线传送路径区段移动。更特别是，磁性侧向稳定装置经构造以提供载体在侧向方向中的偏移，例如用于改变轨道的往左或往右的小偏移。特别是，根据本文所述的多个实施方式，磁悬浮系统可包括可由磁性侧向稳定装置可控制的轨道开关，经构造以在两个或更多个轨道部之间进行切换。
本文所述的磁悬浮系统可包括具有可旋转轨道部113、弯曲轨道部115、轨道切换部114、及向上坡和/或向下坡运行的轨道部的至少一者或多者的底座，如图7中所示。灵活的载体传送可使成本减少，因为无需在全部的面积装设有磁悬浮单元。相反，根据本文所述的实施方式，界定出仅沿着预定的轨道部具有磁悬浮单元的预定网格布局的底座以减少的成本提供灵活的载体传送。于一些实施方式中，磁悬浮单元可以是主要或纯被动的。
于本公开内容中，底座可包括彼此连接的多个底座部，例如通过本文所述的可旋转轨道部113彼此连接。各底座部可界定本文所述的传送轨道。这两个或更多个底座部可经布置以使多个真空处理腔室彼此连接。各底座部可包括本文所述的底座的全部特征，包括容纳磁悬浮系统的至少一个磁体单元的容置空间。
根据本公开内容的另一方面，提出用于在真空腔室中非接触地保持及移动载体的磁悬浮系统的底座。特别是，提出用于根据本文所述任何实施方式的磁悬浮系统的底座。
图4绘示根据本文所述实施方式的磁悬浮系统的底座的剖面图。如图4中示例地绘示，用于在真空腔室1中非接触地保持及移动载体103的磁悬浮系统的底座101界定传送轨道102，载体103可在底座101的上方沿着传送轨道102非接触地移动。再者，底座101包括壳体空间1011，壳体空间1011通过分隔壁107与真空腔室1的内部容积10分隔，且经构造以容纳至少一个磁性轴承104的第一磁体单元105及磁性侧向稳定装置109的稳定磁体单元106的至少一者。
第一磁体单元105可包括永久磁体。特别是，第一磁体单元105可包括可在底座的侧向方向L中彼此间隔的至少两个永久磁体，使得类似板材的载体可在水平定向中保持于底座的上方。再者，多个第一磁体单元105可在底座的纵向方向中(即，沿着载体可非接触地传送的传送轨道)以基本上规律的间隔设置。举例来说，底座可在纵向方向中延伸超过数米或数十米，使得载体可在底座的上方在真空系统的两个遥远的处理腔室或处理区域之间传送。举例来说，底座可包括沿着传送轨道102以规律间隔设置的数十或数百个第一磁体单元105。
稳定磁体单元106可包括布置于壳体空间1011中的洛伦兹致动器的可控制线圈，使得载体可在侧向方向L中相对于传送轨道102稳定。多个可控制线圈可沿着传送轨道在底座的纵向方向以规律间隔布置在壳体空间1011中，使得载体可沿着传送轨道的延伸在侧向方向中稳定。
再者，用于在底座的纵向方向中移动载体的线性马达112的线圈单元可布置在底座的壳体空间1011中。
底座、磁悬浮系统、载体、壳体空间、分隔壁、第一磁体单元、至少一个磁性轴承及磁性侧向稳定装置已经在他处详细说明，使得可参考以上述说明，而不在此重复。
根据本公开内容的另一方面，提出根据本文所述的实施方式的磁悬浮系统的载体。载体经构造以在本文所述的磁悬浮系统的底座的上方非接触地保持及移动。载体可包括磁性轴承的至少一个第二磁体单元108，特别是永久磁体。特别是，本公开内容的载体可被构造为仅包括被动磁性元件的被动移动件。也就是说且如上所述，本公开内容的载体可以是被动移动件。
因此，载体可不需要电池或电源来用于非接触地保持于底座的上方。载体反而可仅包括磁性轴承的永久磁体和/或铁磁元件、磁性侧向稳定装置和/或磁性驱动单元。
根据本公开内容的另一方面，提出真空系统。
图5绘示根据本文所述实施方式的真空系统300的上视图。如图5中示例地绘示，真空系统300包括传送真空腔室301、第一真空处理腔室302及第二真空处理腔室303。再者，真空系统300包括磁悬浮系统，用于在传送真空腔室301中从第一真空处理腔室302沿着传送轨道102非接触地保持及移动载体(未绘示于图5中)至第二真空处理腔室303。磁悬浮系统100包括底座101，界定传送轨道102；载体，沿着传送轨道102于底座101的上方是可移动的；至少一个磁性轴承104，用于于底座101与载体之间产生磁悬浮力F。至少一个磁性轴承104更包括第一磁体单元105及第二磁体单元。第一磁体单元105布置于底座101。第二磁体单元布置于载体103。磁悬浮系统100更包括磁性侧向稳定装置109，用于在侧向方向中稳定载体103。磁性侧向稳定装置109包括布置于底座101的稳定磁体单元106。第一磁体单元105及稳定磁体单元106的至少一者被布置在底座101的壳体空间1011中。壳体空间1011通过分隔壁107与传送真空腔室301的内部容积10分隔(如图5中所示)。
真空系统300的磁悬浮系统100可包括于本公开内容中所述的其他元件。因此，可参照以上述的说明，而不在此重复。
于本公开内容中，第一真空处理腔室302和/或第二真空处理腔室303可以是用于基板处理的处理腔室，基板处理例如是晶片搬运、晶片准备、晶片涂布、晶片蚀刻、晶片储存。举例来说，第一真空处理腔室302及第二真空处理腔室303的至少一者可以是材料沉积腔室，特别是用于制造显示器(例如有机发光二极管(OLED)显示器)的材料沉积腔室。。
根据可与本文所述其他实施方式结合的实施方式，传送真空腔室301可对应于本文所述的真空腔室1，且可包括本文所述的一些或全部特征。
于本公开内容中，真空处理腔室可理解为用于在次大气压力下处理一个或多个基板的真空处理系统。真空处理腔室可通过硬件元件、由合适软件编程的计算机、两者的任何结合或任何其他方式来操作。
根据本公开内容的另一方面，提出在真空腔室中非接触地保持及移动载体的方法。
图6绘示根据本文所述实施方式的方法的流程图。如图6中示例地绘示，方法400包括提供401底座及载体，底座界定传送轨道，载体沿着传送轨道于底座的上方是可移动的；以及利用至少一个磁性轴承在底座及载体之间产生402磁悬浮力F，至少一个磁性轴承包括第一磁体单元及第二磁体单元，第一磁体单元布置于底座，第二磁体单元布置于载体。同时，载体利用磁性侧向稳定装置在侧向方向中稳定，磁性侧向稳定装置包括稳定磁体单元，稳定磁体单元布置于底座。载体布置在提供有第一压力的真空腔室的内部容积中，且第一磁体单元及稳定磁体单元的至少一者布置在提供有第二压力的底座的壳体空间中，第二压力高于第一压力。
有关此方法的其他细节，请参照上述的说明而不在此重复。
根据可与本文所述实施方式结合的实施方式，磁悬浮力F可单纯以被动方式产生。特别是，术语“被动方式”可理解为只能由具有永久磁性性质的元件所产生的磁悬浮力F。也就是说，磁悬浮力F可理解为通过永久磁体提供，特别是通过相同极性的磁极彼此面对的永久磁体提供的力。额外地或替代地，磁悬浮力F作为在本文所述的磁悬浮系统的底座及载体之间的排斥力而产生。再者，磁悬浮力F可作为本文所述的被动移动件以及根据本文所述多个实施方式的底座之间提供的力而产生。
用于在侧向方向中稳定载体的磁性侧向稳定装置可包括主动控制。举例来说，磁性侧向稳定装置可包括位置传感器及洛伦兹致动器。位置传感器用于感测载体的侧向位置，洛伦兹致动器用于根据感测的位置值来校正侧向位置。
可设置位置传感器以用于测量载体位置和/或载体定向，且位置传感器的信号可用于通过侧向稳定装置来控制载体的侧向位置。于一些实施方式中，位置传感器包括相机装置，经构造以用于例如从上方观察一个或多个载体的位置和/或定向，并用于向侧向稳定装置及驱动单元的至少一者的控制器反馈感测信号。替代地或额外地，位置传感器可包括磁性位置传感器、涡电流传感器、电容传感器或光学传感器的至少一者。举例来说，分隔壁可由例如是玻璃的透明材料制成，且光学传感器(例如光源和/或光检测器)的至少一部分可布置在透明的分隔壁的下方。于一些实施方式中，不同的传感器和/或相机的组合不仅可适于确定载体的侧向位置，也可适于确定在传送方向中沿着轨道的角度偏差和/或位置，而可有利地用于载体传送的整体控制。
根据可与本文所述实施方式结合的实施方式，提供于真空腔室的内部容积中的第一压力P1可以是次大气压力，举例为10mbar或更少的压力。提供于底座的壳体空间中的第二压力P2可以是不同于第一压力P1的压力，特别是大气压力。可以便于检修及维护在壳体空间中的主动控制元件。
于本公开内容中，稳定可通过主动控制的磁性侧向稳定装置来执行，特别是其中磁性侧向稳定装置可包括洛伦兹致动器。
根据可与本文所述实施方式结合的实施方式，真空系统可设置有本文所述的磁悬浮系统。特别是，真空系统可包括如本文所处的底座及载体的至少一者。载体也就是被动移动件。
虽然前述内容有关于本公开内容的多个实施方式时，但是在不脱离其的基本范围的情况下，可设计本公开内容的其他及进一步实施方式，且公开内容的范围由随附的权利要求书确定。
特别是，此书面说明书使用包括最佳模式的多个例子来公开本公开内容，且让本领域的技术人员能够实践所描述的主题，包括制造及使用任何装置或系统及执行任何并入的方法。虽然前述内容以描述了数种特定的实施方式，上述实施方式的非互斥的特征可彼此结合。可审申请专利的范围由权利要求书界定，且如果其他示例具有与权利要求的字面语言无异的结构元件，或如果其他示例包括与权利要求的字面语言具有非实质差异等效结构元件，则这些示例意欲落入权利要求的范围中。

Claims (21)

1.一种磁悬浮系统(100)，用于在真空腔室(1)中非接触地保持及移动载体(103)，所述磁悬浮系统包括：
底座(101)，界定传送轨道(102)；
载体(103)，沿着所述传送轨道(102)在所述底座(101)的上方并相对于所述底座(101)是可移动的；
至少一个磁性轴承(104)，用于在所述底座(101)及所述载体(103)之间产生磁悬浮力(F)，所述至少一个磁性轴承(104)包括布置于所述底座(101)的第一磁体单元(105)及布置于所述载体(103)的第二磁体单元(108)；以及
磁性侧向稳定装置(109)，用于在侧向方向中稳定所述载体(103)，所述磁性侧向稳定装置(109)包括布置于所述底座(101)的稳定磁体单元(106)；
其中所述稳定磁体单元(106)布置在所述底座(101)的壳体空间(1011)中，所述壳体空间(1011)通过分隔壁(107)与所述真空腔室(1)的内部容积(10)分隔。
2.根据权利要求1所述的磁悬浮系统，其中所述第一磁体单元(105)及所述稳定磁体单元(106)布置在所述底座(101)的所述壳体空间(1011)中。
3.根据权利要求1所述的磁悬浮系统(100)，其中所述第一磁体单元(105)及所述第二磁体单元(108)是相同极性的磁极彼此面对的永久磁体。
4.根据权利要求1所述的磁悬浮系统(100)，其中所述分隔壁(107)提供所述真空腔室(1)的所述内部容积(10)及所述底座(101)的所述壳体空间(1011)之间的真空紧密密封。
5.根据权利要求1所述的磁悬浮系统(100)，其中所述分隔壁(107)被设置成覆盖所述底座(101)并沿着所述传送轨道(102)延伸的平坦盖件。
6.根据权利要求1所述的磁悬浮系统(100)，其中所述分隔壁(100)被设置成非磁性金属片。
7.根据权利要求1所述的磁悬浮系统(100)，其中所述分隔壁(107)具有0.5mm以上且5mm以下的厚度。
8.根据权利要求1-6任一项所述的磁悬浮系统(100)，其中所述磁性侧向稳定装置(109)的所述稳定磁体单元(106)被主动地控制，所述磁性侧向稳定装置(109)更包括磁性配对件(110)，所述磁性配对件(110)布置于所述载体(103)处并被构造为与所述稳定磁体单元(106)磁性交互作用。
9.根据权利要求8所述的磁悬浮系统(100)，其中所述磁性配对件(110)包括永久磁体，且所述稳定磁体单元(106)包括线圈。
10.根据权利要求1-7任一项所述的磁悬浮系统(100)，其中所述磁性侧向稳定装置(109)包括洛伦兹致动器。
11.根据权利要求1-7任一项所述的磁悬浮系统(100)，更包括线性马达(112)，用于沿着所述传送轨道(102)移动所述载体(103)，所述线性马达(112)包括布置在所述壳体空间(1011)中的驱动线圈。
12.根据权利要求1-7任一项所述的磁悬浮系统(100)，其中所述载体(103)被构造为被动移动件，所述被动移动件不承载主动控制磁性元件。
13.根据权利要求1-7任一项所述的磁悬浮系统(100)，其中所述底座(101)包括可移动轨道部，经构造以改变非接触地保持于所述可移动轨道部的上方的载体(103)的移动方向。
14.根据权利要求13所述的磁悬浮系统(100)，其中所述底座(101)包括可旋转轨道部(113)，经构造以改变非接触地保持于所述可旋转轨道部的上方的载体(103)的移动方向。
15.根据权利要求13所述的磁悬浮系统(100)，其中所述可移动轨道部包括可移动壳体空间，所述可移动壳体空间与所述真空腔室(1)的所述内部空间(10)分隔并容纳所述磁悬浮系统(100)的至少一个磁体单元。
16.一种磁悬浮系统(100)的底座(101)，所述磁悬浮系统(100)用于在真空腔室(1)中非接触地保持及移动载体(103)，其中所述底座(101)界定传送轨道(102)，载体(103)能够沿着所述传送轨道(102)非接触地在所述底座(101)的上方并相对于所述底座(101)移动，其中所述底座(101)包括壳体空间(1011)，所述壳体空间(1011)通过分隔壁(107)与所述真空腔室(1)的内部空间(10)分隔，并且其中所述壳体空间(1011)容纳用于在侧向方向中稳定所述载体(103)的磁性侧向稳定装置(109)的稳定磁体单元(106)。
17.一种真空系统(300)，包括：
传送真空腔室(301)；
第一真空处理腔室(302)及第二真空处理腔室(303)；和
磁悬浮系统(100)，用于在所述传送真空腔室(301)中从所述第一真空处理腔室(302)沿着传送轨道(102)非接触地保持及移动载体(103)至所述第二真空处理腔室(303)，所述磁悬浮系统(100)包括：
底座(101)，界定所述传送轨道(102)；
所述载体(103)，沿着所述传送轨道(102)在所述底座(101)的上方并相对于所述底座(101)是可移动的；
至少一个磁性轴承(104)，用于在所述底座(101)及所述载体(103)之间产生磁悬浮力(F)，所述至少一磁性轴承(104)包括布置于所述底座(101)的第一磁体单元(105)；以及
磁性侧向稳定装置(109)，用于在侧向方向中稳定所述载体(103)，所述磁性侧向稳定装置(109)包括布置于所述底座(101)的稳定磁体单元(106)；
其中所述稳定磁体单元(106)被布置在所述底座(101)的壳体空间(1011)中，所述壳体空间(1011)通过分隔壁(107)与所述传送真空腔室(301)的内部容积(10)分隔。
18.一种用于在真空腔室(1)中非接触地保持及移动载体(103)的方法(400)，包括：
提供(401)底座(101)及载体(103)，所述底座(101)界定传送轨道(102)，所述载体(103)沿着所述传送轨道(102)在所述底座(101)的上方并相对于所述底座(101)是可移动的；
利用至少一个磁性轴承(104)在所述底座(101)及所述载体(103)之间产生(402)磁悬浮力(F)，所述至少一个磁性轴承(104)包括布置于所述底座(101)的第一磁体单元(105)及布置于所述载体(103)的第二磁体单元(108)；以及
利用磁性侧向稳定装置(109)在侧向方向中稳定所述载体(103)，所述磁性侧向稳定装置(109)包括布置于所述底座(101)的稳定磁体单元(106)；
所述载体(103)布置在提供有第一压力(P1)的所述真空腔室(1)的内部容积(10)中，并且所述稳定磁体单元(106)布置在提供有第二压力(P2)的所述底座(101)的壳体空间(1011)中，所述第二压力(P2)不同于所述第一压力(P1)。
19.根据权利要求18所述的方法(400)，其中所述磁悬浮力(F)以纯被动方式产生。
20.根据权利要求18或19所述的方法(400)，其中所述磁性侧向稳定装置(109)被主动控制。
21.根据权利要求18或19所述的方法(400)，其中所述磁性侧向稳定装置包括洛伦兹致动器。
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