CN113169105A - 磁悬浮系统、用于磁悬浮系统的载体、真空系统以及运输载体的方法 - Google Patents
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Abstract
描述了一种用于在运输方向(T)上运输载体(10)的磁悬浮系统(100)。所述磁悬浮系统包括：用于将载体(10)保持在载体运输空间(15)中的一个或多个磁悬浮单元(120、220)；和用于在运输方向(T)上移动所述载体(10)的驱动单元(130)，所述驱动单元(130)包括异步线性马达的定子部分(132)，所述定子部分(132)相对于所述载体运输空间(15)侧向地布置。另外，描述了一种用于磁悬浮系统的载体以及一种运输载体的方法。
Description
技术领域
本公开内容的实施方式涉及用于运输载体的设备和方法，特别是用于在处理期间承载大面积基板的载体。更具体地，本公开内容的实施方式涉及用于利用磁悬浮系统运输载体的设备和方法，该系统和方法可用于真空系统中以用于竖直基板处理。特别地，本公开内容的实施方式涉及磁悬浮系统、用于磁悬浮系统的载体、真空系统以及用于在真空系统中的载体运输的方法。
背景技术
用于在基板上进行层沉积的技术包括例如溅射沉积、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)和热蒸发。被涂覆的基板可用于若干应用和若干技术领域中。例如，被涂覆的基板可用于显示装置领域中。显示装置可用于制造电视机屏幕、计算机监视器、移动电话、其他手持装置等来用于显示信息。典型地，通过用不同材料的层的堆叠涂覆基板来生产显示器。
为了沉积层堆叠，可使用处理模块的直列布置。直列处理系统包括多个处理模块，诸如沉积模块和任选地另外的处理模块，例如清洁模块和/或蚀刻模块，其中处理方面依次在处理模块中进行，使得可在直列处理系统中连续地或准连续地处理多个基板。
可由载体、即用于在真空系统中承载基板的承载装置承载基板。通常使用运输系统来将承载基板的载体运输通过真空系统。输送系统可以是磁悬浮系统，使得可非接触地或基本上非接触地运输载体。运输系统可经构造以在真空系统中沿一条或多条运输路径运输其上定位有基板的载体(例如从一个处理装置向另一个处理装置运输)。
准确地且平稳地运输载体通过真空系统是有挑战性的。例如，因移动零件的磨损而造成的颗粒产生可能会导致制造工艺的劣化。因此，需要在减少或最小化颗粒产生的情况下在处理系统中运输载体。另外，例如以低成本提供用于高温真空环境的稳健载体运输系统是有挑战的。
因此，提供克服了上述问题的至少一些的用于运输载体的改善的设备和方法以及改善的真空处理系统将是有益的。
发明内容
鉴于上述内容，根据独立权利要求提供了一种用于运输载体的磁悬浮系统、一种用于磁悬浮系统的载体、一种包括磁悬浮系统的真空系统以及一种在真空腔室中运输载体的方法。另外的方面、优点和特征从从属权利要求、说明书和附图中显而易见。
根据本公开内容的一个方面，提供了一种用于在运输方向上运输载体的磁悬浮系统。所述磁悬浮系统包括：用于将载体保持在载体运输空间中的一个或多个磁悬浮单元；和用于在运输方向上移动所述载体的驱动单元，所述驱动单元包括异步线性马达的定子部分，所述定子部分相对于所述载体运输空间侧向地布置。
根据本公开内容的一个方面，提供了一种用于在运输方向上运输载体的磁悬浮系统。所述磁悬浮系统包括：用于保持所述载体的一个或多个磁悬浮单元；和用于在所述运输方向上移动所述载体的驱动单元，所述驱动单元包括异步线性马达的定子部分，所述定子部分经构造以与所述异步线性马达的布置在所述载体的侧面处的动子部分相互作用。
根据本公开内容的另一方面，提供了一种用于磁悬浮系统的载体。所述载体包括：用于承载物体的保持装置；经构造以与所述磁悬浮系统的一个或多个磁悬浮单元磁性地相互作用来使所述载体悬浮的一个或多个磁体单元；和异步线性马达的动子部分，所述动子部分用于在运输方向上移动所述载体，所述动子部分布置在所述载体的侧面处并且经构造以与所述异步线性马达的定子部分相互作用。
根据本公开内容的另一方面，提供了一种真空系统。所述真空系统包括：真空腔室；用于在所述真空腔室中承载物体(特别是大面积基板)的载体；和用于在运输方向上运输所述载体的磁悬浮系统。所述磁悬浮系统包括：用于将所述载体保持在所述真空腔室中的载体运输空间中的一个或多个磁悬浮单元；和用于在所述运输方向上移动所述载体的驱动单元，所述驱动单元包括异步线性马达的定子部分，所述定子部分相对于所述载体运输空间侧向地布置。所述载体包括所述异步线性马达的布置在所述载体的侧面处的动子部分。
根据本文描述的另一方面，提供了一种在真空腔室中在运输方向上运输载体的方法。所述方法包括：利用磁悬浮系统的一个或多个磁悬浮单元将载体悬浮在所述真空腔室中的载体运输空间中；和利用驱动单元在所述运输方向上移动所述载体，所述驱动单元包括异步线性马达的定子部分，所述定子部分相对于所述载体侧向地布置并与设置在所述载体的侧面处的动子部分相互作用。
根据本公开内容的另一方面，提供了一种用于在真空腔室中运输载体的设备。所述设备包括：沿第一运输路径设置的第一磁悬浮系统；和沿第二运输路径设置的第二磁悬浮系统。所述第一磁悬浮系统和所述第二磁悬浮系统分别根据本文描述的实施方式中的任一者进行构造。另外，所述设备包括用于在侧向方向上将所述载体从所述第一运输路径移开到以下项中的至少一者的路径切换组件：所述第二运输路径、以及与所述第一运输路径和所述第二运输路径水平地偏移的处理位置。
根据本公开内容的另一方面，提供了一种用于竖直地处理基板的处理系统。所述处理系统包括：至少一个根据本文描述的实施方式中的任一者的真空系统，其中所述真空系统的真空腔室容纳处理装置，特别是用于在由载体承载的基板上沉积层的沉积源，诸如蒸发源。
实施方式还针对用于进行所公开的方法的设备并包括用于执行每个描述的方法方面的设备部分。这些方法方面可通过硬件部件、由适当的软件编程的计算机、这两者的任何组合或以任何其他方式执行。此外，根据本公开内容的实施方式还涉及用于操作所描述的设备的方法。用于操作所描述的设备的方法包括用于进行所述设备的每个功能的方法方面。
附图说明
为了可详细地理解本公开内容的上述特征的方式，可参考实施方式来获得以上简要地概述的本公开内容的更具体的描述。附图涉及本公开内容的实施方式并描述如下：
图1示出了根据本文描述的实施方式的磁悬浮系统的和载体的示意性截面图；
图2A示出了根据本文描述的实施方式的磁悬浮系统的和载体的示意性截面图；
图2B示出了图2A的磁悬浮系统的和载体的示意性侧视图；和
图3示出了用于示出根据本文描述的实施方式的运输载体的方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细地参考本公开内容的各种实施方式，这些实施方式的一个或多个示例被示出于附图。在以下对附图的描述内，相同的附图标记指代相同的部件。仅描述了相对于单独的实施方式的差异。每个示例以解释公开内容的方式提供，而不意在作为公开内容的限制。另外，被示出为或描述为一个实施方式的部分的特征可在其他实施方式上使用或结合其他实施方式使用，以产生进一步的实施方式。本说明书意图包括这样的修改和变化。
示例性地参考图1，描述了根据本公开内容的用于在运输方向T上运输载体10的磁悬浮系统100。运输方向T垂直于图1的纸平面。运输方向T典型地是基本上水平的方向(水平+/-10°)。
磁悬浮系统100包括一个或多个磁悬浮单元120，该一个或多个磁悬浮单元120用于将载体10保持在载体运输空间15中。载体运输空间15可理解为在沿运输路径在运输方向T上运输载体期间布置有载体10的区域。
特别地，如图1示例性地示出的，载体运输空间15可以是具有在竖直方向上延伸的高度H和在水平方向上延伸的宽度W的竖直载体运输空间。例如，H/W的高宽比可以是H/W≥5，特别是H/W≥10。磁悬浮系统可经构造以运输基本上竖直地定向的载体。特别地，由载体承载的基板在运输期间可基本上竖直地定向。
如在图1中示例性地示出的，一个或多个磁悬浮单元120可布置在载体运输空间15上方。特别地，一个或多个磁悬浮单元120可附接到真空腔室101的上腔室壁的外部。在图1的实施方式中，一个或多个磁悬浮单元120可包括一个或多个主动磁性轴承121，其中致动器布置在载体运输空间15上方，特别是在真空腔室101的外部。更具体地，一个或多个磁悬浮单元120可包括主动可控的磁性轴承，该主动可控的磁性轴承根据可用一个或多个间隙传感器(图1中未示出)测量的载体10的当前位置来控制。在其他实施方式中，一个或多个磁悬浮单元120可以是无法被主动地控制的被动磁性单元，例如包括一个或多个永久悬浮磁体。
本文描述的实施方式的磁悬浮系统100还包括用于使载体10沿运输方向T移动的驱动单元130。驱动单元130包括异步线性马达的定子部分132，该定子部分132相对于载体运输空间15侧向地布置。特别地，异步线性马达的定子部分132可布置为诸如与异步线性马达的布置在载体的侧面11处的动子部分182相互作用。
特别地，异步线性马达的定子部分132可经构造以与异步线性马达的设置在载体的侧面11处的动子部分182相互作用，该侧面在运输载体期间基本竖直地延伸。在一些实施方式中，异步线性马达的定子部分132侧向地布置在载体运输空间15的下部部分16处。在一些实施方式中，异步线性马达的动子部分182布置在载体的侧面11的下部部分处，以便当载体移动经过定子部分132时面向定子部分132。异步线性马达的定子部分132可布置在或固定在沿载体的运输路径延伸的基部20处。
如本文所使用，“相对于载体运输空间侧向地”是指与在载体运输空间“上方”或“下方”的位置区分开。特别地，异步线性马达的定子部分132侧向地布置在载体旁边，面向异步线性马达的动子部分182，从而当载体移动经过定子部分132时，使得水平截面位置与定子部分132和动子部分182两者相交。在载体运输期间动子部分182与定子部132之间的最小距离在侧向方向L上可以是1cm或更小。如本文所使用的侧向方向L是指横向于驱动单元130的驱动力所指向的运输方向T的水平方向。因此，相对于载体运输空间“侧向地”布置的定子部分132指定了定子部分132和载体运输空间15至少部分地布置在相同的竖直水平处，并且定子部分132和动子部分182在侧向方向L上彼此面对。
如本文所使用，异步线性马达的“定子部分”表示异步线性马达的固定到磁悬浮系统100的基部20的固定部分。换句话说，“定子部分”可理解为异步线性马达的定子，该定子相对于移动电枢是静止的。如本文所使用，异步线性马达的“动子部分”是指异步线性马达的相对于定子部分移动并设置在可移动载体处的部分。换句话说，“动子部分”可被理解为移动电枢或异步线性马达的相对于定子线性地移动的转子。
同步线性马达典型地以所谓的“反馈模式”工作。可提供位置传感器，例如霍尔传感器，其可测量马达磁体轨道上的载体位置。传感器信号用于同步马达的反馈控制。然而，传感器信号可能不是很可靠，从而导致驱动系统振动或甚至出现错误。系统的停机时间可能增加，并且可能存在基板破裂的风险，尤其是当载体具有相当高的温度时，诸如在溅射期间。
与同步马达相比，异步马达可在“开环模式”下工作，在这种情况下，不需要用于对马达进行反馈控制的位置传感器。因此，可不必提供允许进行连续位置测量的昂贵且灵敏的磁体轨道。由于异步马达可在开环模式下工作，因此可省去昂贵且容易出现故障的控制设备和传感器。另外，根据本文描述的使用异步线性马达用于载体移动的实施方式，可增加系统的正常运行时间。
根据本文描述的一些实施方式，异步线性马达被构造用于开环操作。特别地，异步线性马达可(至少暂时地)在没有指定当前载体位置的输入信号的情况下操作。
另外，同步线性马达通常被提供为铁芯线性马达。除了沿运输方向T作用的驱动力之外，铁芯马达还产生在定子与转子之间作用的吸引力，并且可将转子拉向定子。典型的铁芯同步线性马达的吸引力可能在200N至1000N的范围内。动子部分与定子部分之间的吸引力在磁悬浮系统中可能是不期望的，因为磁体表现得软弹簧一样，并且马达吸引力可产生垂直于运输方向的运动，从而引起无法容易地用系统的磁铁补偿的载体的振动。
与同步线性马达相比，异步线性马达典型地在定子部分(定子)和动子部分(转子)处都没有带有铁芯的永磁体和/或线圈。而是，异步线性马达的动子部分通常不包括任何永磁体。因此，定子部分与动子部分之间的吸引力很小或甚至为零，使得没有需要用磁悬浮系统的磁体来补偿的附加力，并且降低了载体振动的风险。特别地，本文描述的实施方式的异步线性马达可以是感应马达，其利用在载体的动子部分中感生的涡电流在运输方向上产生载体的驱动力。
根据本文描述的实施方式，异步线性马达的动子部分不包括永磁体和/或不包括具有铁芯的线圈，这可减小或避免马达的动子部分与定子部分之间的吸引力。
如本文所使用的“驱动单元”可理解为经构造以用于沿运输方向T移动载体的单元。特别地，如本文描述的驱动单元130可经构造以产生沿运输方向T作用在载体上的驱动力。驱动单元130包括异步线性马达的定子部分132。在实施方式中，定子部分132包括相对于载体运输空间侧向地布置的多个线圈单元。线圈单元可经构造以产生磁场，以用于在异步线性马达的设置在载体的侧面11处的动子部分182中感生电流。
在一些实施方式中，定子部分132可包括定子单元，该定子单元包括可(可选地)缠绕在芯上的三相线圈。三相线圈可连接到三相AC电源。因此，可在动子部分182上由定子部分132产生交变三相磁场，其中动子部分182可包括简单的导电板。由于由感生的电流产生的磁场与由定子部分产生的磁场之间的相互作用，施加到动子部分上的驱动力可作用在运输方向T上。因此，载体可在运输方向T上移动。在一些实施方式中，可沿载体的运输路径设置若干定子。在一些实施方式中，可沿载体的运输路径相对于彼此以预定距离设置若干定子部分，从而使得能够沿运输路径进行运输。运输路径可延伸超过5m或更多，特别是10m或更多。
在可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式中，异步线性马达的动子部分182包括沿载体10的侧面11在运输方向T上延伸的导电材料部分。例如，导电材料部分可以是铝部分或由另一种导电金属制成的部分，使得可通过定子部分132在载体10的导电材料部分中感生电流。
特别地，异步线性马达的动子部分182可包括设置在载体10的侧面11处的铝板或铝迹线。替代地，可使用另一种导电材料，诸如铜或另一种金属。板或迹线可在载体10的侧面11处从载体的第一端部(例如载体的前端)延伸到载体的第二端部(例如载体的后端)。在运输期间，导电板或迹线可沿运输方向T在载体的侧面11上延伸。具体地，动子部分182可被提供为设置在载体10的侧面11上的导体板。在载体处可不需要复杂的线圈或绕组，并且导电板可足以用于利用驱动单元130移动载体，驱动单元130被提供为异步线性马达的定子部分132。
在一些常规的磁悬浮系统中，用于移动载体的驱动单元设置在载体运输空间下方或上方，并且磁悬浮系统的磁悬浮单元补偿在驱动单元的定子部分和动子部分之间产生的潜在的力。另一方面，根据本文描述的实施方式，驱动单元未布置在载体运输空间上方或下方，使得驱动单元在竖直方向上不产生力。因此，可确保载体的平稳悬浮，并且可促进磁悬浮单元的控制。如图2A所示，在使用被动磁悬浮单元的磁悬浮系统的情况下，相对于载体运输空间15侧向地设置驱动单元130是特别有益的。原因是驱动单元在竖直方向上没有施加实质的力，使得可提供载体的振动较小且故障风险降低的平稳悬浮。
根据本文描述的实施方式，定子部分132相对于载体运输空间15侧向地设置。在这种情况下，在侧向方向L上在定子部分132与动子部分182之间可产生的任何力都可通过在侧向方向L上作用的磁性侧稳定装置140来补偿。
根据可与本文描述的其他实施方式组合的实施方式，磁悬浮系统包括磁性侧稳定装置140，该磁性侧稳定装置140经构造以在垂直于运输方向L的侧向方向L上稳定载体。在一些实施方式中，磁性侧稳定装置140可以是包括至少一个第一永磁体141、特别是仅包括永磁体的被动稳定装置。至少一个第一永磁体141可与设置在载体10处的至少一个第二永磁体142磁性地相互作用。
在一些实施方式中，磁性侧稳定装置140不是主动可控的装置，但是磁性侧稳定装置140可使载体10被动地稳定在侧向方向L上的预定位置处。例如，可经由作用在载体上并将载体保持在平衡位置的吸引磁力或排斥磁力来使载体被动地稳定，如图1所示。在载体从平衡位置侧向地位移的情况下，磁性侧稳定装置140可在侧向方向L上将恢复力施加在载体10上，使得可将载体稳定在预定的侧向位置。恢复力将载体推回或拉回到预定的侧向位置。侧向方向L可以是基本上垂直于磁悬浮系统100的运输轨道的延伸方向的方向。
磁性侧稳定装置140可包括沿磁悬浮系统的运输路径延伸的导轨。至少一个第一永磁体141可设置在导轨上，使得沿运输路径运输的载体10可稳定在预定的侧向位置处。至少一个第一永磁体141可与布置在载体处的至少一个第二永磁体142磁性地相互作用。至少一个第一永磁体141可具有第一北极和第一南极(在图1中以不同的阴影示出)，并且至少一个第二永磁体142可具有第二北极和第二南极(在图1中以不同的阴影示出)。至少一个第一永磁体141和至少一个第二永磁体142可彼此叠置，使得载体在图1中朝向左侧和朝向右侧两者的侧向位移可导致施加在载体上的恢复力。恢复力可将载体推回到图1所示的平衡位置。换句话说，侧稳定装置可以是双向作用的侧稳定装置。
如上文已经描述的，本文描述的磁悬浮系统的异步线性马达沿侧向方向L在定子部分132与动子部分182之间(即，在载体10与基部20之间)仅产生很小或可忽略的吸引力。由于定子部分132相对于载体运输空间15侧向地布置，因此驱动单元仅在侧向方向L上造成在载体与基部之间的很小的或可忽略的吸引力。因此，仅包括永磁体的磁性侧稳定装置140可用于在侧向方向L上稳定载体，并且可提供可靠的侧稳定。
如在图1中进一步示例性地示出的，本公开内容涉及用于磁悬浮系统的载体10，该载体10包括用于承载物体的保持装置。载体还包括一个或多个磁体单元181，该一个或多个磁体单元181经构造以与磁悬浮系统100的一个或多个磁悬浮单元磁性地相互作用，以将载体10悬浮在载体运输空间15中。载体10还包括异步线性马达的动子部分182，该动子部分182经构造以用于在运输方向T上移动载体。动子部分182设置在载体的侧面11处，并且经构造以与异步线性马达的定子部分132相互作用，以在运输方向T上移动载体。
在一些实施方式中，动子部分182布置在载体的侧面11的下部部分处，特别是在载体的下半部中或载体的端部部分中，与载体的底部端部的距离为30cm或更小。
保持装置可经构造以将物体、特别是基板保持在侧面11的上部部分处。在运输期间，上部部分位于侧面11的下部部分的上方。在用磁悬浮系统运输载体期间，侧面11可基本上竖直地定向。如本文所使用的“基本上竖直地”可包括与侧面的精确竖直取向的10°或更小的偏差。
图2A是根据本文描述的实施方式的经构造以用于使载体10’悬浮的磁悬浮系统200的示意性截面图。图2B是图2A的磁悬浮系统200的和载体10’的示意性侧视图。磁悬浮系统200和载体10’类似于图1的磁悬浮系统100和载体10，使得可参考以上说明而在此不再赘述。在以下段落中将进一步说明差异。
根据本文描述的实施方式的磁悬浮系统200包括用于保持载体10’的一个或多个磁悬浮单元220和用于在运输方向T上移动载体10’的驱动单元130。驱动单元130包括异步线性马达的定子部分132，该定子部分132适于与异步线性马达的布置在载体的侧面11处的动子部分182相互作用。特别地，异步线性马达的定子部件132相对于载体运输空间15侧向地布置，载体由磁悬浮单元220非接触地或基本上非接触地保持在载体运输空间15中。
驱动单元130基本上对应于图1的磁悬浮系统的驱动单元，使得可参考以上说明而在此不再赘述。另外，异步线性马达的定子部分132和动子部分182基本上对应于上文描述的相应部件。
如图2A示意性地示出的，定子部分132相对于载体运输空间的下部部分16侧向地设置，并且经构造以与侧向地设置在载体的下部部分处的动子部分182相互作用。特别地，动子部分182设置在载体的下半部处，特别是在与载体的下部端部相邻的端部部分中，距载体的下部端部的距离为30cm或更小。
从图2B的侧视图可看出，异步线性马达的动子部分182可包括导电材料部分，该导电材料部分沿载体的侧面11延伸，特别是在载体的运输期间在运输方向T上延伸。导电材料部分在图2B中以阴影部分示出，其在载体的侧面11处从载体的前部端部延伸到载体的后部端部。在一些实施方式中，导电材料部分可由设置在载体的侧面11处的铝板组成。铝板可在运输方向T上延伸，特别是从载体的前缘延伸到后缘。
磁悬浮系统200的磁悬浮单元220可以是包括经构造以将升力施加在载体上的永久悬浮磁体221的被动单元。特别地，载体10’可用被动悬浮单元提升并保持在浮动状态，该被动悬浮单元可不被主动地控制。被动悬浮单元可包括永久悬浮磁体221或由永久悬浮磁体221组成。在一些实施方式中，磁悬浮单元220可相对于载体运输空间15侧向地布置，即在运输期间不在载体上方或下方，而是在其侧面。
可在载体10’处设置一个或多个磁体单元181，该一个或多个磁体单元181经构造以与磁悬浮系统200的永久悬浮磁体221磁性地相互作用。一个或多个磁体单元181可包括或可以是永磁体。磁悬浮系统200的永久悬浮磁体221和载体的一个或多个磁体单元181可彼此面对，使得所导致的升力可将载体以悬浮状态保持在载体运输空间15中。
在一些实施方式中，磁悬浮系统的永磁体221的北极面向载体的一个或多个磁体单元181的南极，而永磁体221的南极面向载体的一个或多个磁体单元181的北极，如图2A中的不同阴影所指示。载体在竖直方向上从图2A所示的浮动位置的位移引起南极(或北极)彼此接近并造成永久悬浮磁体221与一个或多个磁体单元181之间的排斥力的增加。因此，载体的浮动位置是可由纯被动磁悬浮体维持的平衡位置。
在图2A所示的实施方式中，载体的一个或多个磁体单元181设置在载体的侧面11处，特别是在异步线性马达的动子部分182上方和/或在载体的保持装置17下方。磁悬浮系统的永久悬浮磁体221可相对于载体运输空间15侧向地设置在基部20处，特别是在异步线性马达的定子部分132上方。典型地，在运输期间，磁悬浮单元220和载体的一个或多个磁体单元181在侧向方向L上彼此间隔开，并且在其之间具有小的间隙，在一些实施方式中，该间隙为20mm或更小，特别是10mm或更小，诸如在5mm与10mm之间。
由于本文描述的实施方式的驱动单元130相对于载体侧向地布置(并且不在载体上方或下方)，因此驱动单元不会在竖直方向上产生实质的力。因此，可通过纯被动悬浮单元来实现平稳且可靠的悬浮。磁悬浮单元可承受载体的全部重量，使得可在运输期间将载体保持在浮动状态。载体的运输可以是完全地非接触的运输或基本上非接触的运输。如本文所使用的经构造以用于载体的“基本上非接触的运输”的磁悬浮系统可被理解为经构造以经由磁悬浮力将载体保持在浮动状态的磁悬浮系统，其中设置有机械引导布置，该机械引导布置至少暂时地与载体接触，以便避免载体以不受控制的方式从载体运输空间15移动出。例如，在图2A所示的实施方式中，可设置用于至少暂时地作用在载体的侧面11上的机械引导布置，以便确保下部载体部分不能在侧向方向L上跳出载体运输空间15。
另外，由于本文描述的实施方式的异步线性马达不会在侧向方向L上产生实质的力，因此实现平稳且可靠的磁性侧稳定，并且可使用被动侧稳定装置。
因此，与常规的载体运输设备相比，本文中描述的磁悬浮系统的实施方式得到改进，特别是关于在高温真空环境中准确地且平稳地运输载体方面。另外，与常规的载体运输设备相比，本文中描述的实施方式有益地提供以较低生产成本进行的更稳健的非接触式载体运输。特别地，如本文所描述的磁悬浮系统的实施方式对制造公差、变形和热膨胀更不敏感。
在本公开内容中，术语“非接触”可在以下意义上理解：重量(例如，载体的重量，特别是承载基板或掩模的载体的重量)不是由机械接触或机械力保持而是由磁力保持。换句话说，术语“非接触”可理解为使用磁力而不是机械力(即，接触力)来将载体保持在悬浮或漂浮状态下。载体的运输可以是完全地非接触或基本上非接触的。
根据可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式，磁悬浮系统可进一步包括至少一个传感器201，该至少一个传感器201经构造以检测沿运输方向在特定位置处的载体的存在。传感器可以是距离传感器，例如霍尔传感器。可沿传送路径设置多个传感器，例如两个、三个或更多个传感器。例如，至少一个传感器可设置在路径切换位置，在该路径切换位置处设置有用于将载体移动到另一运输轨道的路径切换装置。替代地或另外地，至少一个传感器可设置在定位有用于用材料涂覆基板的沉积源的沉积位置处。控制器可基于至少一个传感器201的信号来控制磁悬浮系统，例如驱动单元130。例如，当至少一个传感器201在特定位置(例如，沉积位置或路径切换位置)感测到载体的存在时，控制器可控制驱动单元130以改变载体的运输速度，例如，以便将载体停在特定位置。
在一些实施方式中，至少一个传感器201经构造以检测载体的前缘18或后缘。载体可在前缘18处包括可由传感器感测的几何轮廓或特定材料，使得可确定载体的存在。在一些实施方式中，至少一个传感器201经构造以检测载体与至少一个传感器之间的距离。
在一些实施方式中，载体10’包括用于在载体的保持表面处承载物体、特别是基板或掩模的保持装置17。保持装置可以是机械保持装置，例如夹具，或者是静电或磁性保持装置，例如静电夹持装置。在本公开内容中，“载体”可理解为经构造以用于保持基板的载体，也被称为基板载体。例如，载体可以是用于承载大面积基板的基板载体。应理解，磁悬浮系统的实施方式也可用于其他载体类型，例如掩模载体。
在本公开内容中，术语“基板”可特别地涵盖基本上非柔性的基板，例如晶片、透明晶体(诸如蓝宝石等)的切片、或者玻璃板。然而，本公开内容不限于此，并且术语“基板”还可涵盖柔性基板，诸如幅材或箔。根据本文描述的实施方式，基板可由适于材料沉积的任何材料制成。例如，基板可由选自由以下项组成的组中的材料制成：玻璃(例如，钙钠玻璃、硼硅玻璃等)、金属、聚合物、陶瓷、化合物材料、碳纤维材料或可通过沉积工艺涂覆的任何其他材料或材料组合。
在本公开内容中，术语“大面积基板”指代具有面积为0.5m2或更大、特别是1m2或更大的主表面的基板。在一些实施方式中，大面积基板可以是第4.5代(其对应于约0.67m2基板(0.73m×0.92m))、第5代(其对应于约1.4m2基板(1.1m×1.3m))、第7.5代(其对应于约4.29m2基板(1.95m×2.2m))、第8.5代(其对应于约5.7m2基板(2.2m×2.5m))或甚至第10代(其对应于约8.7m2基板(2.85m×3.05m))。可类似地实施甚至更高的代(诸如第11代和第12代)和对应的基板面积。另外，基板厚度可以是从0.1mm至1.8mm，特别是约0.9mm或更低，诸如0.7mm或0.5mm。
在本公开内容中，术语“运输方向”可理解为载体由磁悬浮系统沿运输路径运输的方向。典型地，运输方向可以是基本上水平的方向。运输路径可以是弯曲的，并且运输方向可沿运输路径变化。
根据本文描述的另一方面，提供了真空系统。真空系统包括真空腔室101、磁悬浮系统以及设置在真空腔室中的载体。载体经构造以在真空腔室中承载物体，例如基板。
磁悬浮系统可根据本文描述的实施方式中的任一者来构造。特别地，磁悬浮系统可包括用于将载体保持在真空腔室内的载体运输空间15中的一个或多个磁悬浮单元220和用于沿运输路径在运输方向上移动载体的驱动单元。驱动单元包括异步线性马达的定子部分132，该定子部分132相对于载体运输空间侧向地布置。载体包括异步线性马达的动子部分182，该动子部分182布置在载体的侧面11处。
磁悬浮系统可经构造以用于竖直载体运输，即载体可在运输期间基本上竖直地定向(竖直+/-10°)。特别地，在运输期间和/或在处理期间，由载体承载的基板可保持在基本上竖直的定向上。在实施方式中，处理装置，特别是诸如蒸发或溅射源的沉积源，可定位在真空腔室中。沉积源可经构造以在由载体承载的基板上沉积层。
根据本公开内容的另一方面，提供了一种用于在真空腔室中运输载体的设备。设备包括：第一磁悬浮系统，第一磁悬浮系统沿第一运输路径设置；和第二磁悬浮系统，第二磁悬浮系统沿第二运输路径设置。第一磁悬浮系统和第二磁悬浮系统根据本文描述的实施方式中的任一者构造。另外，设备包括路径切换组件，路径切换组件用于使载体在侧向方向上从第一运输路径移开到以下位置中的至少一者：第二运输路径、以及与第一运输路径和第二运输路径水平地偏移的处理位置。路径切换组件可机械地接触载体以侧向地移动载体。替代地，路径切换组件可以是非接触路径切换组件，其例如通过施加磁力来使载体在侧向方向L上非接触地或基本上非接触地移动。
图3是用于示出根据本文描述的实施方式的在真空腔室中在运输方向T上运输载体的方法300的流程图。
在框310中，用磁悬浮系统的一个或多个磁悬浮单元将可承载物体的载体悬浮在真空腔室中的载体运输空间中。
在框320中，用驱动单元使载体在运输方向T上移动，该驱动单元包括异步线性马达的定子部分132，该定子部分132相对于载体侧向地布置并且与异步线性马达的设置在载体的侧面11处的动子部分182相互作用。定子部分和动子部分在运输期间至少部分地位于相同高度，即在相同的水平截面中。
在(任选的)框330中，用驱动单元130将载体移动到轨道切换位置，在该轨道切换位置处，利用路径切换组件使载体在侧向方向L上从磁悬浮系统移开而移动到第二运输路径和沉积位置中的至少一者。可在沉积位置将材料沉积在由载体承载的基板上。
在一些实施方式中，在运输期间用磁性侧稳定装置140将载体稳定在垂直于运输方向的侧向方向L上。磁性侧稳定装置可经构造以在运输期间在侧向方向上将恢复力施加在载体上，从而将载体推动到平衡位置。在一些实施方式中，磁性侧稳定装置包括至少一个第一永磁体141，该至少一个第一永磁体141经构造以与设置在载体处的至少一个第二永磁体142相互作用。特别地，磁性侧稳定装置可以是在没有主动控制的情况下进行操作的被动侧稳定装置。载体可在侧向方向L上被动地稳定。
在一些实施方式中，一个或多个磁悬浮单元包括永久悬浮磁体221，该永久悬浮磁体221与设置在载体处的一个或多个磁体单元磁性地相互作用。特别地，载体可在竖直方向上以纯被动的方式悬浮。
当与被动悬浮单元和/或被动侧稳定装置结合使用时，根据本文描述的实施方式的驱动单元130的位置和配置是特别有益的。无需复杂的控制电路并且以降低的成本就可实现平稳且可靠的载体运输。
本文描述的磁悬浮系统可经构造以用于运输不同类型的载体，例如基板载体、掩模载体或屏蔽件载体。载体可被经构造以承载用于显示器制造的大面积基板、要涂覆OLED材料的基板或一个或多个晶片(例如半导体晶片)。可在基本上竖直的定向上或基本上水平的定向上运输基板。例如，本文描述的磁悬浮系统可用于用于晶片处理、玻璃基板处理、幅材基板处理中的至少一种或多种的处理系统、用于处理柔性基板的处理系统、用于处理大面积基板的处理系统，特别是用于物理气相沉积(PVD)(特别是溅射或蒸发)或化学气相沉积(CVD)中的至少一种的沉积系统。
尽管前述内容针对的是实施方式，但在不脱离基本范围的情况下，可设想其他和进一步的实施方式，并且本公开内容的范围由所附权利要求书确定。
Claims (16)
1.一种磁悬浮系统(100、200)，包括：
一个或多个磁悬浮单元(120、220)，所述一个或多个磁悬浮单元(120、220)用于将载体(10)保持在载体运输空间(15)中；和
驱动单元(130)，所述驱动单元(132)用于在运输方向(T)上移动所述载体(10)，所述驱动单元(130)包括异步线性马达的定子部分(132)，所述定子部分(132)相对于所述载体运输空间(15)侧向地布置。
2.如权利要求1所述的磁悬浮系统，其中所述异步线性马达的所述定子部分(132)经构造以与所述异步线性马达的动子部分(182)相互作用，所述动子部分(182)设置在所述载体的基本上竖直地延伸的侧面(11)处。
3.如权利要求1或2所述的磁悬浮系统，进一步包括磁性侧稳定装置(140)，所述磁性侧稳定装置(140)经构造以在垂直于所述运输方向(T)的侧向方向(L)上稳定所述载体。
4.如权利要求3所述的磁悬浮系统，其中所述磁性侧稳定装置(140)是包括至少一个第一永磁体(141)的被动稳定装置。
5.如权利要求1至4中任一项所述的磁悬浮系统，其中所述异步线性马达的所述定子部分(132)包括多个线圈单元，所述多个线圈单元经构造以产生用于在所述异步线性马达的设置在所述载体(10)处的动子部分(182)中感生电流的磁场。
6.如权利要求1至5中任一项所述的磁悬浮系统，其中所述定子部分(132)相对于所述载体运输空间(15)的下部部分(16)侧向地设置并且经构造以与侧向地设置在所述载体(10)的下部部分处的动子部分(182)相互作用。
7.如权利要求1至6中任一项所述的磁悬浮系统，其中所述一个或多个磁悬浮单元(220)是包括经构造以在所述载体上施加升力的永久悬浮磁体(221)的被动单元。
8.如权利要求1至7中任一项所述的磁悬浮系统，进一步包括至少一个传感器(201)，所述至少一个传感器(201)经构造以检测沿所述运输方向(T)的特定位置处的所述载体的存在，特别是用于检测所述载体(10)的前缘(18)。
9.一种用于磁悬浮系统的载体(10)，包括：
保持装置(17)，所述保持装置(17)用于承载物体；
一个或多个磁体单元(181)，所述一个或多个磁体单元(181)经构造以与所述磁悬浮系统的一个或多个磁悬浮单元(120、220)磁性地相互作用，以使所述载体悬浮；和
异步线性马达的动子部分(182)，所述动子部分(182)用于在运输方向(T)上移动所述载体，所述动子部分布置在所述载体的侧面(11)处并且经构造以与所述异步线性马达的定子部分(132)相互作用。
10.如权利要求9所述的载体，其中所述动子部分(182)布置在所述侧面(11)的下部部分处，并且所述保持装置(17)经构造以将在所述侧面(11)的上部部分处保持所述物体，所述侧面(11)在运输期间基本上竖直地定向。
11.如权利要求9或10所述的载体，其中所述动子部分(182)包括沿所述侧面(11)在所述运输方向(T)上延伸的导电材料部分。
12.如权利要求9至11中任一项所述的载体，其中所述动子部分(182)包括设置在所述载体的所述侧面(11)处并在所述运输方向(T)上延伸的铝板。
13.一种真空系统，包括：
真空腔室(101)；
载体(10)，所述载体用于在所述真空腔室中承载物体；和
磁悬浮系统，所述磁悬浮系统用于在运输方向(T)上运输所述载体，所述磁悬浮系统包括：
一个或多个磁悬浮单元(120、220)，所述一个或多个磁悬浮单元(120、220)用于将所述载体保持在所述真空腔室内的载体运输空间(15)中；和
驱动单元(130)，所述驱动单元(130)用于在所述运输方向(T)移动所述载体，所述驱动单元包括异步线性马达的定子部分(132)，所述定子部分(132)相对于所述载体运输空间侧向地布置；
所述载体包括所述异步线性马达的动子部分(182)，所述动子部分(182)布置在所述载体的侧面(11)处。
14.一种在真空腔室中在运输方向(T)上运输载体的方法，包括：
利用磁悬浮系统的一个或多个磁悬浮单元(120、220)将载体悬浮在所述真空腔室中的载体运输空间中；和
利用驱动单元(130)在所述运输方向上移动所述载体，所述驱动单元包括异步线性马达的定子部分(132)，所述定子部分(132)相对于所述载体侧向地布置并作用在设置在所述载体的侧面(11)处的动子部分(182)上。
15.如权利要求14所述的方法，其中利用包括至少一个第一永磁体(141)的磁性侧稳定装置(140)在垂直于所述运输方向(T)的侧向方向(L)上稳定所述载体，和/或其中所述一个或多个磁悬浮单元(220)包括至少一个永久悬浮磁体(221)，特别是其中所述载体被动地悬浮在竖直方向(V)上并且被动地稳定在所述侧向方向(L)上。
16.一种用于在运输方向上运输载体(10)的磁悬浮系统(100)，包括：
一个或多个磁悬浮单元(120、220)，所述一个或多个磁悬浮单元(120、220)用于保持所述载体(10)；和
驱动单元(130)，所述驱动单元(130)用于在所述运输方向(T)上移动所述载体(10)，所述驱动单元(130)包括异步线性马达的定子部分(132)，所述定子部分(132)经构造以与所述异步线性马达的动子部分(182)相互作用，所述动子部分(182)布置在所述载体的侧面(11)处。
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