CN114600228A - 磁悬浮系统、处理系统和运输载体的方法 - Google Patents

磁悬浮系统、处理系统和运输载体的方法 Download PDF

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蒂莫·艾德勒
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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：至少一个磁轴承(120)，所述至少一个磁轴承具有带有U形电磁体的第一致动器(121)，用于将所述载体(10)非接触地保持在载体运输空间(15)中；以及具有第二致动器(131)的驱动单元(130)，用于在所述运输方向上移动所述载体(10)。所述第二致动器(131)或所述第二致动器沿所述运输方向(T)的投影部分地被所述U形电磁体包围。

Description

磁悬浮系统、处理系统和运输载体的方法
技术领域
本公开内容的实施方式涉及用于运输载体(特别是在处理大面积基板期间使用的载体)的设备和方法。更具体地，本公开内容的实施方式涉及用于非接触地运输载体的设备和方法，该设备和方法可在用于竖直基板处理(例如，在大面积基板上沉积材料来进行显示器生产)的处理系统中。特别地，本公开内容的实施方式涉及用于在真空处理系统中运输载体的磁悬浮系统和方法。
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。经涂覆基板可用于若干应用和若干技术领域中。例如，经涂覆基板可用于显示装置的领域中。显示装置可用于制造电视机屏幕、计算机显示器、移动电话、其他手持装置等来显示信息。典型地，显示器通过用不同材料的层堆叠物涂覆基板来生产。
为了沉积层堆叠，可使用直列(in-line)处理模块布置。直列处理系统包括多个后续处理模块(诸如沉积模块)以及任选地另外的处理模块(诸如清洁模块和/或蚀刻模块)，其中处理方面随后地在处理模块中进行，使得多个基板可在直列处理系统中连续地或准连续地进行处理。
基板可由载体(即，用于承载基板的承载装置)承载。典型地使用运输系统运输载体通过真空系统。运输系统可被配置为用于沿一个或多个运输路径输送其上定位有基板的载体。至少两个运输路径可彼此靠近地设置在真空系统中，例如用于在向前方向上运输载体的第一运输路径和用于在与向前方向相反的返回方向上运输载体的第二运输路径。
显示装置的功能性典型地取决于材料的涂覆厚度，该涂覆厚度必须在预定范围内。为了获得高分辨率显示装置，需要掌握关于材料沉积的技术挑战。特别地，准确且平稳地运输基板载体和/或掩模载体通过真空系统是有挑战性的。例如，因移动部件的磨损而引起的颗粒产生可能使制造工艺劣化。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，挑战是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。
因此，存在克服现有技术的至少一些问题的用于运输载体的改善的设备和方法以及提供改善的真空处理系统的持续需求。
发明内容
鉴于上文，提供了根据独立权利要求的一种用于运输载体的磁悬浮系统、一种用于竖直地处理基板的处理系统和一种运输载体的方法。另外的方面、优点和特征从从属权利要求、描述和附图中显而易见。
根据本公开内容的一方面，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：至少一个磁轴承，所述至少一个磁轴承具有带有U形电磁体的第一致动器，用于将所述载体非接触地保持在载体运输空间中，所述第一致动器布置在所述载体运输空间上方或下方；以及驱动单元，所述驱动单元具有第二致动器，用于在所述运输方向上移动所述载体。所述第二致动器或所述第二致动器沿所述运输方向的投影部分地被所述U形电磁体包围。
根据本公开内容的另一方面，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：至少一个磁轴承，所述至少一个磁轴承具有第一致动器，用于将所述载体非接触地保持在载体运输空间中；以及驱动单元，所述驱动单元具有第二致动器，用于在所述运输方向上移动所述载体。所述第一致动器和所述第二致动器两者在所述载体运输空间上方居中。替代地，所述第一致动器和所述第二致动器两者在所述载体运输空间下方居中。特别地，所述载体运输空间的中心平面可与所述第一致动器和所述第二致动器两者(居中地)相交。
如本文所使用的“在载体运输空间上方居中”可被理解为意指所述载体的重心G在载体运输期间(即，当所述载体在所述第一致动器下方和所述第二致动器下方移动时)布置在所述第一致动器和所述第二致动器两者下方。
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真空处理腔室，所述至少一个真空处理腔室包括处理装置。另外地，所述处理系统包括一个或多个磁悬浮系统，所述一个或多个磁悬浮系统用于在运输方向上运输一个或多个载体。所述一个或多个磁悬浮系统根据本文描述的磁悬浮系统中的任一者进行配置。特别地，所述磁悬浮系统包括：至少一个磁轴承，所述至少一个磁轴承具有带有U形电磁体的第一致动器，用于将所述载体非接触地保持在载体运输空间中；以及驱动单元，所述驱动单元具有第二致动器，用于在所述运输方向上移动所述载体。所述第二致动器或所述第二致动器沿所述运输方向的投影部分地被所述U形电磁体包围。
根据本文描述的另一方面，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：至少一个磁轴承，所述至少一个磁轴承具有第一致动器，用于将所述载体非接触地保持在载体运输空间中；以及驱动单元，所述驱动单元具有第二致动器，用于在所述运输方向上移动所述载体。所述第一致动器和所述第二致动器两者布置在所述载体运输空间上方，或者替代地，布置在所述载体运输空间下方。
根据本公开内容的另一方面，提供了一种运输载体的方法。所述方法包括使用具有带有U形电磁体的第一致动器的至少一个磁轴承将所述载体非接触地保持在载体运输空间中。所述方法进一步包括使用具有第二致动器的驱动单元在所述运输方向上运输所述载体，其中所述第二致动器或所述第二致动器沿所述运输方向的投影部分地被所述U形电磁体包围。
根据本公开内容的另一方面，提供了一种运输载体的方法。所述方法包括使用具有第一致动器的至少一个磁轴承将所述载体非接触地保持在载体运输空间中。所述方法进一步包括使用具有第二致动器的驱动单元在所述运输方向上运输所述载体，其中当所述载体在所述第一致动器和所述第二致动器下方移动时，所述第一致动器和所述第二致动器两者布置在所述载体的重心上方。
当所述第一致动器和所述第二致动器在所述载体的所述重心上方居中时，由所述第一致动器施加的保持力和由所述第二致动器施加的驱动力两者可相对于延伸穿过所述载体的所述重心的竖直平面对称地作用在所述载体上，从而允许平稳且稳定的载体运输并减少载体振动。
实施方式还涉及用于进行所公开的方法的设备并且包括用于执行每个描述的方法方面的设备部件。这些方法方面可借助于硬件部件、由适当软件编程的计算机、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和制造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该设备的每一功能的方法方面。
附图说明
为了可详细地理解本公开内容的上述特征，可参考实施方式来得到以上简要地概述的本公开内容的更详细的描述。附图涉及本公开内容的实施方式并且描述如下：
图1示出了根据本文描述的实施方式的磁悬浮系统的示意性截面图；
图2示出了根据本文描述的实施方式的用于磁悬浮系统的载体的示意性顶视图；
图3A示出了根据本文描述的另外的实施方式的磁悬浮系统的示意性截面图；
图3B示出了图3A的磁悬浮系统的示意性顶视图；
图4示出了根据本文描述的实施方式的用于竖直地处理基板的处理系统的示意性截面图；并且
图5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示出于图中。在以下对附图的描述中，相同的附图标记是指相同的部件。仅仅描述了相对于单独实施方式的差异。每个示例以解释本公开内容的方式提供，并且不意在作为本公开内容的限制。另外，被示出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或结合其他实施方式使用，以产生又一个实施方式。说明书旨在包括此类修改和变化。
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。
根据可与本文描述的任何其他实施方式组合的实施方式，磁悬浮系统100包括至少一个磁轴承120，该至少一个磁轴承120具有第一致动器121，用于将载体10非接触地保持在载体运输空间15中。载体运输空间15可被理解为在沿运输路径在运输方向T上运输载体期间载体所布置的区域。特别地，如图1示例性地示出的，载体运输空间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，高宽比H/W可以是H/W≥5，特别是H/W≥10。另外，磁悬浮系统100包括驱动单元130，该驱动单元130具有第二致动器131，用于在运输方向上移动载体10。
第一致动器121和第二致动器131两者既可布置在载体运输空间15上方，也可两者布置在载体运输空间15下方。在以下描述的实施方式中，至少一个磁轴承120的第一致动器121和至少一个驱动单元130的第二致动器131两者布置在载体运输空间15上方。
因此，与常规的载体运输设备相比，本文描述的磁悬浮系统100的实施方式得到改善，特别是关于在高温真空环境中准确且平稳地运输载体方面。另外，与常规的载体运输设备相比，本文描述的实施方式有利地提供较低生产成本下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。另外，有利地，使磁悬浮系统更简单地集成到腔室中。
在更详细地描述本公开内容的各种另外的实施方式之前，解释与本文使用的一些术语有关的一些方面。
在本公开内容中，“磁悬浮系统”可被理解为被配置为用于通过使用磁力以浮动方式保持物体(例如，载体)的系统。在本公开内容中，术语“悬浮(levitating)”或“悬浮(levitation)”是指物体(例如，承载基板或掩模的载体)的状态，其中物体的重量在没有机械支撑的情况下由磁致动器的磁力承载。在一些实施方式中，载体可在没有机械接触或支撑的情况下浮动。另一方面，移动或运输物体指代提供在运输方向上的驱动力，例如在不同于悬浮力的方向上的力，其中物体从一个位置移动到另一个不同位置，例如沿运输方向的不同位置。例如，承载基板或掩模的载体可被悬浮，即通过抵消重力的力悬浮，并且在被悬浮的同时可在与平行于重力的方向不同的方向上移动。
具体地，磁轴承的第一致动器121可对载体施加竖直力以抵消载体的重力，并且驱动单元的第二致动器131可对载体施加水平力以沿运输路径将载体移动到在运输方向T上的不同位置。
在本公开内容中，术语“非接触式”可在如下意义上进行理解：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)并非由机械接触或机械力保持而是由磁力部分地或完全地保持。换句话说，说明书全文使用的术语“非接触式”可被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浮动状态下。
如图1示意性地示出的，载体10被非接触地保持在载体运输空间15中，特别是介于真空腔室210的上腔室壁和下腔室壁之间。特别地，上腔室壁可以是真空腔室的顶板，而下腔室壁可以是真空腔室210的底壁。
在本公开内容中，“载体”可被理解为被配置为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。因此，另外地或替代地，载体可以是被配置为用于承载掩模的载体。
在本公开内容中，术语“基板”可特别地涵盖实质上非柔性基板，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，诸如卷材或箔。术语“实质上非柔性”应当被理解为区分于“柔性”。特别地，实质上非柔性的基板可具有一定程度的柔性，例如具有0.5mm或更低的厚度的玻璃板，其中与柔性基板相比，实质上非柔性的基板的柔性小。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，基板可由从由以下项组成的组中选择的材料制成：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))。可类似地实现甚至更高世代(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T”可被理解为载体由驱动单元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。
在本公开内容中，“磁轴承”可被理解为被配置为用于以非接触式方式(即，没有或基本上没有物理接触)保持或支撑物体(例如，如本文所描述的载体)的轴承。因此，如本文所描述的至少一个磁轴承可被配置为产生作用在载体上的磁力，使得载体被非接触地保持在距基部结构(例如，上腔室壁)的预定距离处。特别地，至少一个磁轴承120可被配置为产生在实质上竖直的方向V上作用的磁力，使得第一致动器121与载体10之间的间隙122的竖直宽度可维持基本上恒定。
本文描述的一些实施方式涉及“竖直方向”的概念。竖直方向被认为是与重力延伸所沿方向实质上平行的方向。竖直方向可偏离完全竖直(后者是由重力限定)达至多15度的角度。另外，本文描述的一些实施方式可涉及“侧向方向L”的概念。侧向方向应理解为区分于竖直方向。侧向方向L可垂直或实质上垂直于由重力定义的完全竖直方向并且可垂直于运输方向T。
在本公开内容中，至少一个磁轴承的“第一致动器”可被理解为磁轴承的主动且可控制的元件。特别地，第一致动器可包括可控制磁体，诸如电磁体。第一致动器的磁场可以是可主动地控制的，以维持和/或调整在第一致动器与载体10之间的距离。换句话说，至少一个磁轴承的“第一致动器”可被理解为具有可控制且可调整磁场以提供作用在载体上的磁悬浮力的元件。
因此，第一致动器121被配置为用于非接触地保持载体。如图1示例性地示出的，磁配对件180可布置在载体10处，特别是布置在载体的顶部分处。载体的磁配对件180可与至少一个磁轴承120的第一致动器121磁性地相互作用。特别地，磁配对件180可包括一个或多个被动磁元件。特别地，磁配对件180可由磁性材料(诸如铁磁材料，例如磁钢或磁铁)制成。
在一些实现方式中，可根据输入参数(诸如在第一致动器121与载体10之间的距离)来控制输出参数(诸如施加到第一致动器121的电流)。例如，可由距离传感器测量距离(例如，图1指示的间隙122的宽度)，并且可根据测量的距离来设定第一致动器121的磁场强度。特别地，在高于预定阈值的距离的情况下可增大磁场强度，并且在低于该阈值的距离的情况下可减小磁场强度。可以闭环或反馈控制控制第一致动器。
在本公开内容中，“驱动单元”可被理解为被配置为用于在运输方向上以非接触式方式移动物体(例如，如本文所描述的载体)的单元。特别地，如本文所描述的驱动单元可被配置为产生在运输方向上作用在载体上的磁力。因此，驱动单元可以是线性马达、特别是同步线性马达。例如，线性马达可以是铁芯线性马达。替代地，线性马达可以是无铁线性马达。无铁线性马达对于避免由于因载体的被动磁元件与线性马达的铁芯的可能的相互作用而造成的竖直力所导致的在载体上的扭转力矩可能是有利的。
更具体地，如图1示例性地示出的，驱动单元包括第二致动器131，该第二致动器131被配置为用于在运输方向上非接触地移动载体。第二致动器可以是线性马达的定子、特别是同步线性马达的定子。第二致动器131可包括一个或多个磁体，例如电磁体。因此，第二致动器可以是可控制的，以在运输方向上对载体施加移动力。如图1示例性地示出，驱动配对件182可布置在载体10处，特别是布置在载体的顶部分处。载体的驱动配对件182可与驱动单元130的第二致动器131磁性地相互作用。特别地，驱动配对件182可包括被动磁元件。例如，驱动配对件182可由磁性材料(诸如铁磁材料、永磁体)制成，或者可具有永磁性质。驱动配对件182可对应于线性马达的(展开)转子。
驱动配对件182可包括在载体的顶部分或底部分以线性布置的多个永磁体。特别地，多个永磁体可在载体的顶表面处在运输方向T上以交替极性布置。
根据可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式，第一致动器121和第二致动器131可布置在大气空间110(参见图4)中，并且载体运输空间15可在真空腔室的内部容积中。表达“大气空间”可被理解为具有大气压力条件、即约1.0巴的空间。例如，大气空间可以是设置在真空腔室外部的空间。替代地，大气空间可由设置在真空腔室内部的大气箱或大气容器提供。
根据可本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式，第一致动器121和第二致动器131可附接到上腔室壁212的外表面，特别是真空腔室210的外表面(就此方面参见图4)。相应地，有利地，至少一个磁轴承的主动元件布置在便于够到来进行安装和/或维护的位置处，从而降低成本。根据示例，上腔室壁212的外表面可包括用于接收第一致动器121和第二致动器131的接收部(就此方面参见图4)。
再次参考图1，根据可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式，磁悬浮系统100可进一步包括用于在运输方向T上引导载体10的非接触式引导布置140。典型地，非接触式引导布置140可布置在载体运输空间15的下部分中。例如，非接触式引导布置140可包括一个或多个被动磁轴承125。特别地，如图1示例性地示出的，一个或多个被动磁轴承125可竖直地布置。相应地，一个或多个被动磁轴承125可被配置为用于提供在水平方向上、特别是在侧向方向L上作用在载体上的磁力，如图1示例性地指示的。
例如，如图1示例性地示出的，一个或多个被动磁轴承125可由竖直地、平行地布置的被动磁元件提供。典型地，布置有至少两个被动磁元件以提供用于载体的另外的磁配对件183的接收部。因此，在存在载体的情况下，另外的磁配对件183布置在一个或多个被动磁轴承125的相对布置的被动磁元件之间。典型地，另外的磁配对件183包括被动磁元件。在图1中，用阴影图案示意性地表示出被动磁元件的北极N部分。被动磁元件的南极部分由与北极N部分相邻的空白元件表示。
如图1示例性地示出的，一个或多个被动磁轴承125和另外的磁配对件183的被动磁元件可被布置成使得另外的磁配对件183的被动磁元件的南极部分面对一个或多个被动磁轴承125的被动磁元件的南极部分(图1中示出的非接触式引导布置140的右侧)。因此，另外的磁配对件183的被动磁元件的北极部分可面对一个或多个被动磁轴承125的被动磁元件的北极部分(图1中示出的非接触式引导布置140的左侧)。因此，一个或多个被动磁轴承125和另外的磁配对件183的被动磁元件可被布置成使得排斥磁力作用在另外的磁配对件183的被动磁元件与一个或多个被动磁轴承125的被动磁元件之间。尽管未明确地示出，但是将理解，替代地，一个或多个被动磁轴承125和另外的磁配对件183的被动磁元件可布置成使得吸引磁力作用在另外的磁配对件183的被动磁元件与一个或多个被动磁轴承125的被动磁元件之间。
因此，可有利地提供对载体的非接触式侧向引导。另外，需注意，提供被动引导布置特别地适合以低成本提供在高温真空环境中的稳健载体运输。
在本公开内容中，“被动磁轴承”可被理解为具有被动磁元件的轴承，该被动磁元件至少在设备操作期间没有经受主动控制或调整。特别地，被动磁轴承可适于产生磁场，例如静态磁场。换句话说，被动磁轴承可能未配置为用于产生可调整磁场。例如，一个或多个被动磁轴承的磁元件可由磁性材料(诸如铁磁材料、永磁体)制成，或者可具有永磁性质。
因此，如本文所使用的“被动磁元件”或“被动磁体”可被理解为未被主动地控制(例如，经由反馈控制)的磁体。例如，没有根据输入参数(诸如距离)来控制的输出参数(诸如被动磁体的磁场强度)。相反，“被动磁元件”或“被动磁体”可在没有任何反馈控制的情况下提供载体的侧面稳定。例如，如本文所描述的“被动磁元件”或“被动磁体”可包括一个或多个永磁体。替代地或另外地，“被动磁元件”或“被动磁体”可包括可能未被主动地控制的一个或多个电磁体。
根据本文描述的一些实施方式，第一致动器121包括用于将载体10保持在载体运输空间15中的U形电磁体，并且第二致动器131至少部分地被U形电磁体包围。图1和图4中描绘了第二致动器131被第一致动器121的U形电磁体部分地包围的实施方式。
根据本文描述的其他实施方式，第一致动器121包括用于将载体10保持在载体运输空间15中的U形电磁体，并且第二致动器131的沿运输方向T的投影被U形电磁体包围。图3A和图3B中描绘了这种实施方式。第二致动器131的投影在图3A中以虚线示出。第二致动器131实际上在运输方向T上相对于第一致动器121偏移地设置，如在图2B的顶视图中更好地看到。
在一些实施方式中，第一致动器121的U形电磁体在第二致动器131的三个侧面上包围第二致动器131，特别是在侧向方向上的第二致动器的两个相对侧上和第二致动器的顶侧上。在具有布置在载体运输空间下方的第一致动器和第二致动器的其他实施方式(图中未示出)中，第一致动器的U形电磁体可在侧向方向上的第二致动器的两个相对侧上和第二致动器的底侧上包围第二致动器。
由于第二致动器部分地被第一致动器包围，因此可提供紧凑磁悬浮系统，其中驱动单元至少部分地布置在悬浮磁体“内”。特别地，磁轴承和驱动单元可被集成或至少部分地集成，使得提供紧凑磁悬浮布置和驱动布置。
在一些实施方式中，第一致动器121的U形电磁体具有U形芯，U形芯的两个腿由绕组包围。在一些实现方式中，包围电磁体的两个腿的绕组可由电源和/或控制器供电。U形芯的两个腿的端部可提供第一致动器的电磁体的两个磁极，使得可由两个腿对载体施加具有对应绝对值的磁悬浮力。特别地，U形芯的两个腿可朝向载体运输空间15定向来对载体10施加磁力，如图1中示意性地描绘的。
具体地，U形电磁体的两个腿可在向下方向上朝向载体运输空间15定向，第一腿布置在竖直平面111的右侧，并且第二腿布置在竖直平面111的左侧。竖直地延伸通过载体运输空间15的中心并平行于运输方向T的竖直平面111在本文中也称为中心平面。
当载体由第一致动器121保持时，两个腿可相对于延伸穿过载体的重心G的竖直平面111对称地布置。由于两个腿构成一个电磁致动器的两个磁极，因此可相对于载体的重心G对称地对载体施加对应悬浮力，从而提供平稳且稳定的载体悬浮。
在一些实施方式中，U形电磁体的两个腿可朝向载体运输空间15定向，从而与载体的磁配对件180、特别是与载体的磁配对件181的两个表面181(例如，磁配对件181的指向向上方向的两个顶表面)磁性地相互作用。磁配对件180的两个表面181可沿载体的顶端(或者替代地沿底端)彼此平行地延伸。
在可与本文描述的其他实施方式组合的实施方式中，第一致动器121在载体运输空间15上方居中。特别地，当载体10由第一致动器121保持时，第一致动器在载体10的重心G上方居中(或者替代地在该重心下方居中)，如图1示意性地描绘的。由于第一致动器121在载体的重心G上方居中，因此由第一致动器121施加的磁悬浮力相对于载体上的竖直平面111对称地作用，使得载体能够稳定且平稳地悬浮。
特别地，U形电磁体的连接U形电磁体的两个腿的基部可在载体运输空间上方居中，使得U形电磁体的两个腿对称地布置于在载体运输期间沿运输方向T延伸穿过载体的重心G竖直平面111的两侧上。竖直平面111在本文中也称为载体运输空间15的中心平面。
在可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式中，第二致动器131在载体运输空间15上方居中。特别地，第二致动器131在载体运输期间居中地布置在载体的重心上方(或下方)。更具体地，第二致动器131可与载体运输空间的中心平面(竖直平面111)相交。因此，由驱动单元130施加的驱动力相对于载体的重心对称地作用在载体上，从而提供稳定且平稳的载体移动。
在可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式中，第一致动器121和第二致动器131两者在载体运输空间15上方(或者替代地下方)居中。特别地，在载体运输期间，第一致动器121和第二致动器131居中地布置在载体10的重心G上方。因此，至少一个磁轴承120的悬浮力和驱动单元130的驱动力两者相对于中心平面对称地作用在载体上，从而提供稳定且平稳的载体运输和悬浮。
根据本文的一方面，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，该磁悬浮系统包括具有第一致动器121的至少一个磁轴承120和具有第二致动器131的驱动单元130，其中第一致动器121和第二致动器131两者在载体运输空间15上方(或者替代地下方)居中。具体地，第一致动器121和第二致动器131两者相对于载体运输空间15的中心平面对称地布置。因此，悬浮力和驱动力两者可相对于中心平面对称地施加在载体上。
第一致动器121可包括U形电磁体，和/或第二致动器131或其投影可部分地被U形电磁体包围。因此，可提供在同一容纳空间内包括第一致动器和第二致动器两者的集成运输布置，这两个致动器相对于载体运输空间居中。
在一些实施方式中，第二致动器131可包括或可以是线性马达的定子、特别是同步线性马达的定子。
至少一个磁轴承120可以是可主动控制的磁轴承，特别是包括U形电磁体的可主动控制的磁轴承，其被配置为被主动地控制来维持第一致动器121与载体之间的指定距离。
如图1示意性描绘的，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，其中高宽比H/W为H/W≥5。载体运输空间15的中心平面可以是在载体运输期间沿运输方向T延伸并与载体的重心G相交的竖直平面111。
从图1中，将理解，载体10的尺寸典型地对应于载体运输空间15的尺寸。因此，载体可具有与载体运输空间15的高度H相对应的高度HC。另外，载体可具有与载体运输空间15的宽度W相对应的宽度WC。因此，高宽比HC/WC可以是HC/WC≥5，特别是HC/WC≥10。
如本文描述的磁悬浮系统100还可包括载体10。载体10在图1中以截面图描绘并在图2中以顶视图描绘。
在可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式中，磁悬浮系统进一步包括带有至少一个稳定磁体的至少一个侧面稳定装置(图中未描绘)，该至少一个侧面稳定装置被配置为在横向于运输方向T的侧向方向L上对载体10施加恢复力F。例如，至少一个稳定磁体可布置在载体运输空间15上方，例如在大气空间中。典型地，至少一个稳定磁体可布置在距第一致动器的侧向距离处。
因此，有利地，在载体侧向地移位的情况下，侧面稳定装置可通过对载体10施加恢复力来将载体稳定在预定侧向位置处。恢复力将载体10推或拉回到预定侧向位置，在该预定侧向位置，第一致动器121在载体的磁配对件181上方居中并面向磁配对件181。因此，有利地，侧面稳定装置可产生稳定力，该稳定力被配置为抵消载体在侧向方向L上从载体运输空间15的位移。换句话说，当载体在侧向方向L上从预定侧向位置或平衡位置移位时，侧面稳定装置可被配置为产生恢复力F，该恢复力F将载体推回和/或拉回到载体运输空间15中。
至少一个稳定磁体可以是具有北极N和南极S的被动磁体。在一些实施方式中，至少一个稳定磁体可包括多个被动磁体，这些被动磁体可在运输方向上一个接一个地布置。至少一个载体稳定磁体(图中未描绘)可附接到载体10，使得载体10在侧向方向L上从载体运输空间15的移位引起在侧面稳定装置的至少一个稳定磁体与至少一个载体稳定磁体之间的排斥磁力，从而抵消该移位。因此，有利地，载体在保持期间和在沿运输路径运输载体期间保持在平衡位置。
至少一个载体稳定磁体可以是具有北极N和南极S的被动磁体。特别地，与侧面稳定装置的至少一个稳定磁体相比，至少一个载体稳定磁体可以相反取向布置，使得当载体布置在平衡位置时，至少一个载体稳定磁体的北极N布置得靠近至少一个稳定磁体的南极S并被其吸引，并且至少一个载体稳定磁体的南极S布置得靠近侧面稳定装置的至少一个稳定磁体的北极N并被其吸引。当载体在第一侧向方向上从平衡位置移位时，至少一个载体稳定磁体的北极N接近侧面稳定装置的至少一个稳定磁体的北极N，这产生了将载体推回到平衡位置的恢复力。当载体在第二(相反)侧向方向上从平衡位置移位时，至少一个载体稳定磁体的南极S接近侧面稳定装置的至少一个稳定磁体的南极S，这产生了将载体推回到平衡位置的恢复力。因此，侧面稳定装置将载体稳定在预定侧向位置处，使得可减少或防止载体的侧向移动。
在一些实施方式中，载体10包括磁配对件180，磁配对件180具有沿载体的顶端在运输方向T上彼此平行地延伸的两个表面181，以用于与第一致动器121、特别是与朝向载体传输空间15定向的第一致动器121的U形电磁体的两个腿(即，两个磁极)磁性地相互作用。磁配对件180的两个表面181可被配置为由磁性材料(诸如铁或钢，即，铁磁材料)制成的两个轨道或导轨。包括两个表面181的磁配对件180可以是一体式磁元件或可包括彼此直接地接触的多个磁元件，使得从第一致动器121的一个腿朝向第一致动器121的第二腿的磁通线可沿延伸穿过磁配对件181的闭合路径行进，即，从两个表面181的第一表面延伸到两个表面181的第二表面。
在一些实施方式中，载体可包括用于与第二致动器131磁性地相互作用的驱动配对件182。驱动配对件182可在运输方向T上(即，在载体的纵向方向上)在磁配对件180的两个表面181之间延伸。
如图1所示，载体可包括铁磁头部分，该铁磁头部分具有设置在其中的凹槽，以用于容纳驱动配对件182。载体的铁磁头部分可在凹槽的两侧提供磁配对件181的两个表面180。因此，磁通线可在可向上指向第一致动器121的两个腿的两个表面181之间沿闭合路径行进穿过载体的铁磁头部分。驱动配对件182可设置在凹槽中并在运输方向T上(即，在载体的纵向方向上)延伸。如图2所示，在一些实施方式中，驱动配对件182包括成排的多个永磁体，该成排的多个永磁体被配置为与线性马达的定子磁性地相互作用。驱动配对件182的永磁体的极性可在运输方向T上(即，在载体的纵向方向上)交替。
在可与本文描述的其他实施方式组合的一些实施方式中，磁配对件180包括第一被引导区185和第二被引导区187，其中凹陷区186在运输方向T上布置在第一被引导区185与第二被引导区187之间，凹陷区186相对于第一被引导区和第二被引导区在竖直方向上凹陷。相应地，凹陷区186未被配置为在载体运输期间与第一致动器121磁性地相互作用。这种“3区”载体在图2中以顶视图示意性地描绘。
第一被引导区185可设置在载体10的顶表面的前部分处，凹陷区186可设置在载体10的顶表面的中心部分处，并且第二被引导区187可设置在载体的顶表面的后部分处。当磁配对件181在运输方向上仅设置在载体的前部分和后部分处并且凹陷区186在两者之间时，载体的顶部分在运输期间触碰第一致动器(例如，由于真空腔室的顶壁的弯曲)的风险可降低。
任选地，如图2中示意性地描绘的，驱动配对件182可包括第一磁体区段和第二磁体区段，第一磁体区段和第二磁体区段在运输方向上彼此间隔开，如图2中示意性地描绘的。例如，第一磁体区段的磁体可布置在设置在第一被引导区185的两个表面181之间的凹槽中，并且第二磁体区段的磁体可布置在设置在第二被引导区187的两个表面181之间的凹槽中。任选地，在载体的凹陷区186中可不设置有永磁体。
图3A是根据本文描述的实施方式的磁悬浮系统100的上部分的示意性截面图。图3A的磁悬浮系统基本上对应于图1的磁悬浮系统，使得可参考以上说明，在此不再进行赘述。
磁悬浮系统100被配置为用于在运输方向T上(即，垂直于纸面)运输载体10。磁悬浮系统100包括具有第一致动器121的至少一个磁轴承120，其用于产生作用在载体10上的磁悬浮力。相应地，载体可在载体运输空间15中保持在第一致动器121下方。磁悬浮系统100进一步包括具有第二致动器131的驱动单元130，特别是线性马达，其用于在运输方向T上移动载体。
第二致动器131沿运输方向的投影可被第一致动器121的U形电磁体部分地包围。换句话说，如果第二致动器131沿运输方向位移，则第二致动器131被由U形电磁体部分地包围。出于这一原因，第二致动器131在图3A中以虚线示出。
特别地，在一些实施方式中，第一致动器121和第二致动器131在运输方向上彼此相邻地布置，但是不重叠。这种配置在本文中也可称为线性马达和悬浮致动器的“部分集成”。另一方面，图1的其中第二致动器131被第一致动器121部分地包围(即，第一致动器和第二致动器彼此重叠)的实施方式在本文中也可称为线性马达和悬浮致动器的“完全集成”。
在一些实施方式中，第一致动器和第二致动器可由共同控制器控制。
在一些实施方式中，磁悬浮系统100可包括多个磁轴承120、120'、120”和多个驱动单元130、130'、130”，其中多个磁轴承的第一致动器和多个驱动单元的第二致动器在运输方向上交替地布置(如图3B的顶视图所描绘)，例如，在两者间存在一定偏移。
替代地，多个磁轴承的第一致动器和驱动单元的第二致动器彼此重叠，或者彼此完全地集成(参见图1)，每个第二致动器在其三个侧上被第一致动器包围。特别地，具有U形电磁体的多个第一致动器可在运输方向上彼此相邻地布置，其中U形电磁体分别在多个驱动单元的相应第二致动器的三个侧包围该第二致动器。
多个磁轴承的第一致动器121和多个驱动单元的第二致动器131可分别在载体运输空间上方(或者替代地下方)居中，特别是相对于载体运输空间的中心平面居中。在载体运输期间，载体的重心G可布置在第一致动器和第二致动器两者下方。
示例性地参考图4，描述了根据本公开内容的用于竖直地处理基板的处理系统200。根据可与本文描述的任何其他实施方式组合的实施方式，处理系统200包括至少一个真空腔室210，其包括处理装置205。特别地，典型地，处理装置205布置在真空腔室210中，并且处理装置205可从由以下项组成的群组选择：沉积源、蒸发源和溅射源。术语“真空”可被理解为具有小于例如10毫巴的真空压力的技术真空。典型地，如本文所描述的真空腔室中的压力可在10-5毫巴与约10-8毫巴之间，更典型地在10-5毫巴与10-7毫巴之间，并且甚至更典型地在约10-6毫巴与约10-7毫巴之间。根据一些实施方式，真空腔室中的压力可认为是真空腔室内的蒸发材料的分压或总压(当仅存在蒸发材料作为要被沉积在真空腔室中的组分时，两者可近似相同)。在一些实施方式中，真空腔室中的总压可在约10-4毫巴至约10-7毫巴的范围内，尤其是在真空腔室中存在除蒸发材料之外的第二组分(诸如气体等)的情况下。因此，真空腔室可以是“真空沉积腔室”，即，被配置为用于真空沉积的真空腔室。
此外，如图4示例性地示出的，处理系统200包括根据本文描述的任何实施方式的用于在运输方向T上运输一个或多个载体的一个或多个磁悬浮系统。
例如，处理系统200可包括第一磁悬浮系统100A和第二磁悬浮系统100B。第一磁悬浮系统100A和第二磁悬浮系统100B可根据本文描述的任何实施方式进行配置，特别是如参考图1至图3B所描述的那样。如图4所示，提供第一运输路径T1的第一磁悬浮系统100A可设置在提供第二运输路径T2的第二磁悬浮系统100B旁边。特别地，第二磁悬浮系统100B与第一磁悬浮系统100A水平地偏移。因此，第二运输路径T2与第一运输路径T1水平地偏移。
处理系统200的一个或多个磁悬浮系统分别包括具有第一致动器121的至少一个磁轴承120，用于将载体10非接触地保持在载体运输空间15中。特别地，一个磁悬浮系统包括多个磁轴承，该多个磁轴承沿相应运输路径布置，其中在相应相邻磁轴承之间存在偏移。因此，可沿由相应磁悬浮系统限定的运输路径非接触地保持载体。
另外地，一个或多个磁悬浮系统包括具有用于在运输方向T上移动载体10的第二致动器131的相应驱动单元130，特别是多个驱动单元。第一致动器121和第二致动器131两者可布置在载体运输空间15上方(或者替代地两者布置在下方)。
根据可与本文描述的任何其他实施方式组合的一些实施方式，处理系统200可进一步包括轨道切换组件190，轨道切换组件190被配置为在路径切换方向S上将载体从第一传输路径T1移动到第二传输路径T2，如在图4中示例性地指示的。典型地，路径切换方向S对应于侧向方向L。另外，轨道切换组件190可被配置为将载体移动到从第一运输路径和第二运输路径水平地偏移的处理位置T3。
另外，如图4中的双向箭头144示例性地指示的，第一磁悬浮系统100A和第二磁悬浮系统100B的非接触式引导装置140可任选地在竖直方向上移动，以允许载体在路径切换方向S上移动。另外，如图4示例性地示出的，掩模206(例如，边缘排除掩模)可设置在处理位置T3与处理装置205之间。
在一些实施方式中，U形电磁体的两个腿的远端、第二致动器131的下端和/或任选的侧面稳定装置的下端彼此齐平和/或实质上不突出到真空腔室中。另外，载体的磁配对件180、驱动配对件182和/或任选的侧面稳定磁体可彼此基本上齐平，例如，可设置在一个水平平面上。因此，载体可例如由图4中示意性地描绘的轨道切换组件190在侧向方向L上传送离开载体运输空间。而不存在磁体单元彼此阻碍的风险。
示例性地参考图5所示的流程图，描述了根据本公开内容的运输载体的方法300。根据可与本文描述的任何其他实施方式组合的实施方式，方法300包括使用至少一个磁轴承120将载体非接触地保持在载体运输空间中，该磁轴承具有带有U形电磁体的第一致动器(由框310表示)。
该方法进一步包括使用具有第二致动器的驱动单元130在运输方向T上传输载体，其中第二致动器或第二致动器沿运输方向T的投影部分被由U形电磁体包围(由框320表示)。
在一些实施方式中，在载体运输期间，U形电磁体的两个腿朝向磁配对件180的、在运输方向T上沿载体的顶端延伸的两个表面定向，使得电磁体的两个腿与两个表面磁性地相互作用。磁配对件180可包括在载体的头部分处彼此平行地延伸的两个铁磁轨道。
替代地或另外地，第二致动器与驱动配对件182磁性地相互作用，驱动配对件182在载体的头部分处布置在磁配对件180的两个表面之间。驱动配对件可包括交替地布置的多个永磁体。
在载体运输期间，当载体在第一致动器和第二致动器下方移动时，第一致动器121和第二致动器131两者可居中地布置在载体的重心G上方。特别地，磁悬浮系统的中心平面可(居中地)与第一致动器和第二致动器两者相交，使得由第一致动器和第二致动器两者施加的磁力相对于中心平面对称地作用在载体上。
第二致动器131可与第一致动器121完全地或部分地集成。具体地，第二致动器可被容纳在由第一致动器121提供的容纳空间中，特别地例如在三个侧上被第一致动器的电磁体的U形磁芯包围。
任选地，第一致动器和第二致动器可布置在大气空间中，特别是在真空腔室外部，例如在真空腔室的顶壁上方。在一些实施方式中，第一致动器和第二致动器可附接到真空腔室的上腔室壁的外表面。
鉴于上文，将理解，与现有技术相比，本公开内容的实施方式有利地提供一种磁悬浮系统、一种处理系统和一种运输载体的方法，该磁悬浮系统、处理系统和方法改善了在高温真空环境中、特别是在高品质显示器制造中运输载体的准确性和平稳性。另外，与常规的载体运输设备相比，本文描述的实施方式有利地提供较低生产成本下的更稳健的非接触式载体运输。
在本文描述的实施方式中，驱动力和悬浮力可相对于载体的重心对称地施加在载体上。因此，可减小作用在载体上的干扰力以及扭矩。驱动轨道和悬浮致动器轨道可部分地或完全地集成，从而允许磁悬浮系统的节省空间的紧凑设计。另外，当载体具有包括两个引导区和在两者之间的凹陷区的“3区”设计时，可获得平稳且可靠的载体运输。本文描述的实施方式允许提供少量的悬浮致动器。另外，可用同一控制器控制第一致动器和第二致动器，从而允许集成控制。
虽然前述内容涉及实施方式，但是在不脱离基本范围的情况下，可设想其他和进一步实施方式，并且范围由所附权利要求书的范围确定。

Claims (16)

1.一种用于在运输方向(T)上运输载体(10)的磁悬浮系统(100)，包括：
至少一个磁轴承(120)，所述至少一个磁轴承具有带有U形电磁体的第一致动器(121)，用于将所述载体(10)非接触地保持在载体运输空间(15)中，所述第一致动器(121)布置在所述载体运输空间(15)上方或下方；以及
驱动单元(130)，所述驱动单元具有第二致动器(131)，用于在所述运输方向上移动所述载体(10)，
其中所述第二致动器(131)或所述第二致动器沿所述运输方向(T)的投影部分地被所述U形电磁体包围。
2.如权利要求1所述的磁悬浮系统，其中所述第一致动器(121)和所述第二致动器(131)两者在所述载体运输空间(15)上方或下方居中，特别地其中，在载体运输期间，所述第一致动器(121)和所述第二致动器居中地布置在所述载体(10)的重心(G)上方。
3.如权利要求1或2所述的磁悬浮系统，其中所述U形电磁体在两个相对的侧向侧上并在顶侧和底侧中的一侧上包围所述第二致动器(131)或所述第二致动器的所述投影。
4.如权利要求1至3中任一项所述的磁悬浮系统，其中所述U形电磁体具有U形芯，所述U形芯的两个腿围绕有绕组，所述两个腿朝向所述载体运输空间(15)定向来在所述载体(10)上施加磁悬浮力、特别是与磁配对件磁性地相互作用，所述磁配对件具有沿所述载体的顶表面或底表面彼此平行地延伸的两个表面(181)。
5.如权利要求1至4中任一项所述的磁悬浮系统，其中所述磁悬浮系统包括多个磁轴承(120、120'、120”)和多个驱动单元(130、130')，其中所述多个磁轴承的第一致动器和所述多个驱动单元的第二致动器在所述运输方向上交替地布置。
6.如权利要求1至5中任一项所述的磁悬浮系统，其中所述磁悬浮系统包括多个磁轴承(120、120'、120”)和多个驱动单元(130、130')，并且所述多个磁轴承的第一致动器和所述多个驱动单元的第二致动器分别在所述载体运输空间上方居中，特别地是在载体运输期间，在所述载体的重心上方居中。
7.如权利要求1至6中任一项所述的磁悬浮系统，其中所述第二致动器(131)是线性马达的定子、特别是同步线性马达的定子。
8.如权利要求1至7中任一项所述的磁悬浮系统，其中所述至少一个磁轴承(120)是包括所述U形电磁体的可主动地控制的磁轴承，所述可主动地控制的磁轴承被配置为被主动地控制来维持所述第一致动器(121)与所述载体之间的指定距离。
9.如权利要求1至8中任一项所述的磁悬浮系统(100)，其中所述载体运输空间(15)是具有在竖直方向上延伸的高度H和在侧向方向上延伸的宽度W的竖直载体运输空间，其中高宽比H/W为H/W≥5。
10.一种用于在运输方向(T)上运输载体(10)的磁悬浮系统(100)，包括：
至少一个磁轴承(120)，所述至少一个磁轴承具有第一致动器(121)，用于将所述载体(10)非接触地保持在载体运输空间(15)中，以及
驱动单元(130)，所述驱动单元具有第二致动器(131)，用于在所述运输方向上移动所述载体(10)，
其中所述第一致动器(121)和所述第二致动器(131)两者在所述载体运输空间上方或下方居中。
11.如权利要求1至10中任一项所述的磁悬浮系统，进一步包括
载体，
其中所述载体包括磁配对件和驱动配对件(182)，所述磁配对件具有沿所述载体的顶表面彼此平行地延伸的两个表面(181)，用于与所述第一致动器(121)磁性地相互作用，所述驱动配对件用于与所述第二致动器(131)磁性地相互作用，所述驱动配对件(182)在所述运输方向(T)上在所述磁配对件的所述两个表面(181)之间延伸。
12.如权利要求11所述的磁悬浮系统，其中所述磁配对件包括第一被引导区(185)和第二被引导区(187)，其中凹陷区(186)在所述载体的所述运输方向(T)上被布置在所述第一被引导区与所述第二被引导区之间，所述凹陷区相对于所述第一被引导区和所述第二被引导区凹陷。
13.一种用于竖直地处理基板的处理系统(200)，包括：
至少一个真空腔室(210)，所述至少一个真空腔室包括处理装置(205)；以及
一个或多个磁悬浮系统，所述一个或多个磁悬浮系统用于在运输方向(T)上运输一个或多个载体(10)，所述一个或多个磁悬浮系统包括：
至少一个磁轴承(120)，所述至少一个磁轴承具有带有U形电磁体的第一致动器(121)，用于将所述载体(10)非接触地保持在载体运输空间(15)中；以及
驱动单元(130)，所述驱动单元具有第二致动器(131)，用于在所述运输方向上移动所述载体(10)，
其中所述第二致动器(131)或所述第二致动器沿所述运输方向(T)的投影部分地被所述U形电磁体包围。
14.一种在运输方向(T)上运输载体(10)的方法，包括：
使用具有带有U形电磁体的第一致动器(121)的至少一个磁轴承(120)将所述载体(10)非接触地保持在载体运输空间(15)中；以及
使用具有第二致动器(131)的驱动单元(130)在所述运输方向(T)上运输所述载体(10)，其中所述第二致动器或所述第二致动器沿所述运输方向(T)的投影部分地被所述U形电磁体包围。
15.如权利要求14所述的方法，其中当所述载体在所述第一致动器和所述第二致动器下方移动时，所述第一致动器(121)和所述第二致动器(131)两者布置在所述载体的重心(G)上方。
16.如权利要求14或15所述的方法，其中在载体运输期间，所述U形电磁体的两个腿朝向磁配对件的、在所述运输方向(T)上沿所述载体的顶部分延伸的两个表面(181)定向，并且所述第二致动器(131)与布置在所述两个表面(181)之间的驱动配对件(182)磁性地相互作用。
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