CN115427253A - 衬底加工装置 - Google Patents

Abstract

一种线性电机，其包括：框架，所述框架具有水平参考平面；以及电磁铁阵列，所述电磁铁阵列连接到所述框架以相对于所述参考平面在预先确定的高度处形成驱动平面。所述电磁铁阵列被布置成使得所述电磁铁阵列中的一系列电磁铁在所述驱动平面内限定至少一个驱动线，并且所述电磁铁中的每一者耦合到交流电源，从而使每一电磁铁通电。由顺磁性、抗磁性或非磁性导电材料制成的至少一个反作用压板被安置成与所述电磁铁阵列中的所述电磁铁协作，使得所述电磁铁借助交流电的激励产生对所述反作用压板的悬浮力和推进力，所述悬浮力和推进力相对于所述驱动平面以受控姿态沿着至少一个驱动线可控制地悬浮和推进所述反作用压板。

Description

衬底加工装置

相关申请的交叉引用

本申请是非临时申请并要求于2020年2月20日提出申请的美国临时专利申请第62/979,195号的权利，所述美国临时专利申请的公开内容以全文引用方式并入本文中。

技术领域

示例性实施例一般来说涉及衬底加工装备，并且更特定来说涉及衬底加工装备的衬底运输件。

背景技术

半导体自动化通常包括一系列构建块，需要所述构建块支持过程的实现以最终在半导体芯片制造中实现预先确定的水平的质量和可重复性。半导体自动化的一个部件是晶片（也称为衬底）搬运器，其在加载锁与加工模块之间和/或加工模块（例如，在顺序加工工具架构的情况下）之间运输晶片或衬底。

通常，晶片搬运器包括带有旋转或棱柱型关节的机器人操纵器以及由致动器远离机器人操纵器的末端执行器驱动的相应基于连杆的机构，所述末端执行器接触或以其他方式与晶片接口连接。此类常规操纵器的设计通常包括在真空环境中在操纵器结构的不同部分处、通常在操纵器的每一臂连杆之间的机械接口处利用轴承。在真空环境中利用轴承当在高温（诸如超过400℃）下处置晶片时，在轴承在真空环境中的操作期间通常具有润滑剂脱气、颗粒产生和摩擦变化的可能性。晶片搬运器通常安装到真空集群工具，并且其机械行程也受到其相关联臂连杆长度的设计的限制。因此，在真空中操作的常规晶片搬运器不适于“长”真空集群工具，诸如在本行业中称为“线性工具配置”的真空集群工具。

在线性工具配置的情况下，通常采用具有长臂连杆长度和铰接式末端执行器的“长距离”操纵器来在线性工具的加载锁与加工模块之间传送晶片。这些长距离操纵器通常具有具有低固有频率的机械设计、增加数量的致动器、不期望臂连杆偏转、机械定位滞后、对热膨胀的高灵敏度、昂贵的轴承、将末端执行器调平到晶片保持工位的有限能力以及有限运动吞吐量。另外，在允许最终用户以对现有自动化的最小影响延长线性工具的长度的意义上来说，线性工具配置可以是可缩放的。线性工具的另一所期望特征是以对工具操作的最小干扰维修线性工具（诸如对晶片搬运器实施定期维护）的能力。

作为上述晶片搬运器的替代物，可以采用磁浮晶片输送机，其中提供用于在一行交流电磁铁上方浮动和输送导电浮体或者顺磁性或非磁性金属材料的交流磁浮装置。所述交流磁浮装置通常包括用于使浮体浮动的具有第一频率的单相交流电源、用于输送浮体的具有第二频率的三相交流电源、用于将来自这两个电流源的交流电相加的加法器，以及用于将所述相加的交流电供应到所述行交流电磁铁的供电电路。浮体可以借助高效输送停在所期望位置处。

同样，图33-图36示出感应排斥型磁浮机构的实例。在图33-图36中，数字01表示交流电磁铁，并且数字02表示待输送浮体。诸如铝等轻质且高导电材料适于浮体02。待输送物体通常放置在浮体02上。在图33-图36中，当由图35的数字04表示的单相交流电供应到交流电磁铁01时，在所述电磁铁上方产生交变磁场。由于浮体存在于所述磁场中，因此在形成浮体的铝材中产生称为涡电流的交流电。

由涡电流产生的磁场排斥由电磁铁产生的磁场。因此，在图33和图34中由F1表示的浮力通过此排斥作用在浮体上。当由图36中所示的数字05、06和07指示的三相交流电被供应到图33和图34的三相电磁铁03时，在图33和图34中由F2表示的移动力作用在浮体02上，并且浮体02被输送。

附图说明

结合附图，在以下描述中解释所公开实施例的前述方面和其他特征，其中：

图1A是并入所公开实施例的方面的衬底加工装置的示意性平面图；

图1B是并入所公开实施例的方面的衬底加工装置的示意性平面图；

图2是并入所公开实施例的方面的衬底加工装置的示意性平面图；

图3是并入所公开实施例的方面的衬底加工装置的示意性平面图；

图4是并入所公开实施例的方面的衬底加工装置的示意性平面图；

图5是并入所公开实施例的方面的衬底加工系统的示意性平面图；

图6是根据所公开实施例的方面的本文中描述的衬底加工装置的示例性衬底搬运器运动；

图7是并入所公开实施例的方面的衬底加工系统的示意性平面图；

图8是并入所公开实施例的方面的衬底加工装置的示意性平面图；

图8A是根据所公开实施例的方面的衬底搬运器的一部分的示意性透视图；

图9是并入所公开实施例的方面的衬底加工装置的示意性平面图；

图10是并入所公开实施例的方面的衬底加工装置的示意性平面图；

图10A是根据所公开实施例的方面的图10的衬底搬运器的的一部分示意性透视图；

图11是并入所公开实施例的方面的衬底加工装置的示意性平面图；

图11A是根据所公开实施例的方面的图11的衬底搬运器的的一部分示意性透视图；

图12A是并入所公开实施例的方面的衬底加工装置的示意性平面图；

图12B是根据所公开实施例的方面的图12A的衬底加工装置的示意性正视图；

图13A是并入所公开实施例的方面的衬底加工装置的示意性平面图；

图13B是根据所公开实施例的方面的图13A的衬底加工装置的示意性正视图；

图14是并入所公开实施例的方面的衬底加工装置的示意性平面图；

图14A是根据所公开实施例的方面的图14的衬底加工装置的一部分的示意性平面图；

图14B是根据所公开实施例的方面的衬底运输推车的示意性正视图；

图14C是根据所公开实施例的方面的图14B中的衬底运输推车的示意性平面图；

图15A是根据所公开实施例的方面的衬底搬运器的前部正视图；

图15B是根据所公开实施例的方面的图15A的衬底搬运器的示意性侧面正视图；

图15C是根据所公开实施例的方面的图15A的衬底搬运器的示意性平面图；

图16A是根据所公开实施例的方面的衬底搬运器的示意性平面图；

图16B是根据所公开实施例的方面的图16A的衬底搬运器的示意性侧面正视图；

图16C是包括根据所公开实施例的方面的图16A的衬底搬运器的衬底加工装置的一部分的示意性平面图；

图17是根据所公开实施例的方面的示例性致动器控制系统网络的示意性图解；

图18是根据所公开实施例的方面的传感器控制系统网络的一部分示意性图解；

图19是根据所公开实施例的方面的示例性传感器控制系统网络的示意性图解；

图20是根据所公开实施例的方面的图19的传感器控制系统网络的一部分的示意性图解；

图21是根据所公开实施例的方面的对衬底搬运器的示例性运动控制的示意性图解；

图21A是根据所公开实施例的方面的衬底搬运器运动的示意性透视图解；

图22是相对于常规衬底运输装置的最大所允许加速度的自由体力图；

图23是根据所公开实施例的方面的自由体力图，其图示俯仰角对衬底搬运器相对于衬底滑动的加速度的影响；

图24是根据所公开实施例的方面的衬底的自由体力图，其图示在无摩擦的情况下俯仰角对衬底滑动的影响；

图24A是根据所公开实施例的方面的示例性曲线图，其在无摩擦的情况下相对于衬底滑动关于俯仰角图示推进加速度；

图25A是根据所公开实施例的方面的衬底的自由体力图，其图示在有摩擦的情况下俯仰角对衬底滑动的影响；

图25B是根据所公开实施例的方面的衬底的自由体力图，其图示在有摩擦的情况下俯仰角对衬底滑动的影响；

图26是根据所公开实施例的方面的示例性曲线图，其在有摩擦的情况下相对于衬底滑动关于俯仰角图示加速度限制；

图27是根据所公开实施例的方面的衬底搬运器的示意性正视图，其图示对衬底搬运器的俯仰控制；

图28是根据所公开实施例的方面的一个衬底搬运器在运输室内经过另一衬底搬运器的示意性正视图；

图29是根据所公开实施例的方面的一个衬底搬运器在运输室内经过另一衬底搬运器的示意性正视图；

图30是根据所公开实施例的方面的致动器控制系统网络的一部分的示意性图解，其示出动态相位分配；

图31A和图31B图示利用常规线性驱动线统和静态相位控制对压板的倾斜控制。

图32A和图32B图示根据所公开实施例的方面的利用具有动态相位分配和虚拟多相致动器单元的致动器控制系统网络对衬底搬运器的一部分的倾斜控制；

图32C图示根据所公开实施例的方面的借助致动器控制系统网络来实现对衬底搬运器的独立推进和提升控制的电相位角控制；

图33是常规运输装置的示意性正视图；

图34是图33的常规运输装置的示意性平面图；

图35是示出图33的常规运输装置中的浮动电流的波形的图示；

图36是示出图33的常规运输装置中用于输送的三个交流电的波形的图示；

图37是常规衬底加工装置的示意性平面图；

图38是常规衬底加工装置的示意性平面图；

图39是根据所公开实施例的方面的集群控制架构的示意性图解；

图40A是根据所公开实施例的方面的PVT帧的示意性图解；

图40B是根据所公开实施例的方面的PVT-FG帧的示意性图解；

图41是根据所公开实施例的方面的示例性方法的流程图；并且

图42是根据所公开实施例的方面的示例性方法的流程图。

具体实施方式

图1-图14图示根据所公开实施例的方面的示例性衬底加工装置100、100A、200、300、400、500、800、900、1200、1300。虽然将参考附图描述所公开实施例的方面，但是应理解，所公开实施例的方面可以以许多形式体现。另外，可以使用任何合适大小、形状或类型的元件或材料。

基于上述常规衬底加工装置的问题和限制，期望有一种新颖和创新的衬底搬运器和相关联控制构架，其被配置成在真空环境中操作、基本上没有轴承和润滑剂，跨越可缩放距离实施衬底传送、而不影响衬底搬运器设计，以比上述常规解决方案高的加速度运输衬底（即，基本上不需要新的末端执行器材料），并且以协调方式操作多个衬底搬运器以避免碰撞并减少衬底加工装置的占用空间。

参考图15A-图15C，晶片搬运器1500是包括在图1-14的衬底加工装置中的线性电气（或电动）机器1599（如本文中将更详细描述并且也称为电磁输送机衬底运输装置）的一部分。晶片搬运器1500包括顺磁性基板1510（也称为反作用压板）（例如，由铜、铝或其他可以感应涡电流的合适抗磁性或非磁性材料制成），其被成形为至少实现沿着由至少一个线性感应马达定子1560形成的线性轨道1550的方向的双向线性感应推进，以及基板1510的独立旋转。晶片搬运器1500还包括末端执行器1520，其刚性地附接到基板1510并且被配置成稳定地保持衬底用于在衬底加工装置的相应室中运输。如本文中将描述，晶片搬运器1500由致动器和传感器控制单元控制，使得晶片搬运器1500的配置不依赖于晶片搬运器1500可以覆盖（或延伸）的行程距离。如本文中将描述，通过利用沿着衬底加工装置的至少一长度（诸如沿着运输室118的长度）物理分布的致动器1700和传感器2000的网络（参考图17-20和图39更详细示出和描述）来实现晶片搬运器配置1500的独立性。在所公开实施例的方面中，致动器1700和传感器2000不与任何特定衬底搬运器1500相关；相反，相同致动器1700和传感器2000为多个衬底搬运器1500所共用并且可以同时控制多个衬底搬运器1500，这降低衬底搬运器1500的拥有成本，因为衬底搬运器1500可以被添加到衬底加工装置或从衬底加工装置移除、而无需添加额外致动器和传感器。借助共用致动器1700和传感器2000对多个衬底搬运器1500的同时控制通过根据所公开实施例的方面的控制系统（下文更详细描述）来实现，所述控制系统被配置成以如下方式在不同激励相之间动态分配共用致动器1700的每一致动器线圈单元（也称为电磁铁）的激励相：提供力矢量的连续性，用于借助由所述共用（组）致动器1700对多达6个自由度的控制在三维空间中实施晶片搬运器运动。如本文中将描述，可以以滚转、俯仰和/或偏航控制被同时控制的衬底搬运器1500以允许两个或更多个独立操作的衬底搬运器1500通过沿着大致平行于运动推力方向（例如，参见图29）的旋转轴线倾斜衬底搬运器1500中的每一者（或其中的至少一者）来减小衬底搬运器1500之间的距离。

如上所述，带有铰接连杆的常规机器人操纵器需要显著不同机械设计，因为增加操纵器的所需行程，以便达到更大数量的加工模块，这增加机器人操纵器的成本并可能缩短机器人操纵器维修间隔。与常规衬底处置系统相反，与现有普遍接受的衬底处置解决方案（诸如上文描述的那些）相比，所公开实施例的方面高度可缩放，而且增加由增加数量的机械部件导致的复杂性和可靠性问题。

与常规衬底处置解决方案相比，所公开实施例的方面还实现显著更高衬底加工吞吐量。如本文中所述，所公开实施例的方面包括创新的运动感测控制构架，其使衬底搬运器末端执行器的衬底保持表面朝向移动方向俯仰以与常规衬底处置解决方案相比实现更高加速度，同时维持晶片与末端执行器之间的接触、而不滑动。

如本文中将更详细描述，所公开实施例的方面提供一种基于线性感应技术的磁悬浮式衬底运输装置，其被配置成向衬底搬运器提供提升、横向稳定和推进。所公开实施例的方面还提供一种线性感应马达定子，其在独立控制的线性轨道中操作并形成独立控制的线性轨道，所述线性轨道正交或以其他方式以在大致平行与大致正交之间的取向成角度和/或在二维区域上形成弓形或旋转路径。所公开实施例的方面提供一种线圈控制器，其被配置成针对与相应线性轨道1550相关联的每一线性感应马达定子的每一相产生预定频率和幅度的交流电。控制由线性轨道提供的推进力以便独立于基板沿着轨道的线性移动旋转基板1510，其中推进力产生围绕基板1510的旋转轴线的力矩载荷。

所公开实施例的方面包括一种控制系统，其被配置成追踪基板1510的位置并控制独立线性轨道1550的相电流，以便控制基板1510沿着独立线性轨道1550沿着所期望推进方向的运动。根据所公开实施例的方面的控制系统还实现基板1510沿提升方向的运动，同时维持基板1510的横向稳定性。所述控制系统被配置成借助线性轨道1550产生推进力，以便控制衬底搬运器1500的滚转、俯仰和偏航，其中可以采用衬底搬运器1500的滚转、俯仰和偏航运动来通过根据衬底搬运器1500沿线性和/或旋转运动方向的所期望加速度调整衬底搬运器1500的倾斜（例如，参见图21）最大化衬底生产吞吐量，以便增加沿着衬底搬运器1500的推力方向的加速度阈值。

所公开实施例的方面包括传感器处理单元1850（参见图18），其可以是传感器和控制网络的一部分，诸如EtherCat^®（用于控制自动化技术的以太网，在图18中称为ECat）、EtherNet^®（在图18中称为ENet）或其他合适传感器和控制网络。所述传感器处理单元包括通用传感器和处理硬件（包括非暂时性计算机程序代码或软件），其被配置成与多种传感器技术接口连接，诸如相机1810、CCD阵列1811、加速度计1812、温度传感器1813、接近度或距离传感器1814、磁性传感器1815、振动传感器1816或任何其他合适传感器。

参考图1A，示出并入所公开实施例的方面的衬底加工装置100的示意性平面图。衬底加工装置100连接到具有多个加载端口112的环境前端模块(EFEM) 114，如图1A中所示。加载端口112能够支撑多个衬底存储罐171，诸如例如常规FOUP罐；尽管可以提供任何其他合适类型。EFEM 114通过连接到加工装置的加载锁116与加工装置通信，如下文将进一步描述。EFEM 114（其可以通向大气）具有能够将衬底从加载端口112运输到加载锁116的衬底运输装置（未示出，但是在一些方面类似于本文中描述的线性电机1599）。EFEM 114可以进一步包括衬底对准能力、批量处置能力、衬底和载体识别能力或其他。在其他方面中，加载锁116可以直接与加载端口112接口连接，如在加载锁具有批量处置能力的情况下或在加载锁具有将晶片直接从FOUP传送到所述锁的能力的情况下。在美国专利号6,071,059、6,375,403、6,461,094、5,588,789、5,613,821、5,607,276、5,644,925、5,954,472、6,120,229和6,869,263中公开这种装置的一些实例，全部这些美国专利以全文引用方式并入本文中。在其他方面中，可以提供其他加载锁选项。

仍然参考图1A，可以用于加工半导体衬底（例如200 mm、300 mm、450 mm或其他合适大小的晶片）、平板显示器的面板或任何其他所期望种类的衬底的加工装置100通常包括运输室118（在一个方面中，其在其中保持密封气氛）、加工模块120和至少一个衬底运输装置或线性电机1599。在所示方面中，衬底运输装置1599可以与室118集成在一起或以任何合适方式耦合到室，如本文中将描述。在此方面中，加工模块120安装在室118的两侧上。在其他方面中，加工模块120可以安装在室118的一侧上，如例如示出在图2中。在图1A中所示的方面中，加工模块120彼此相对地安装在行Y1、Y2或竖直平面中。在其他方面中，加工模块120可以在运输室118的相对侧上彼此交错或相对于彼此沿垂直方向堆叠。还参考图15A-图15C，运输装置1599具有在室118中移动以在加载锁116与加工室120之间运输衬底的衬底搬运器1500。在所示方面中，仅提供一个衬底搬运器1500；然而，在其他方面中，可以提供多于一个衬底搬运器。如图1A中所见，运输室118（其在其内部中经受真空或惰性气氛或仅清洁环境或其组合）具有一配置，并且采用允许加工模块120以笛卡儿布置安装到室118的新颖衬底运输装置1599，其中加工模块120排列在大致平行竖直平面或行中。这导致加工装置100比相当的常规加工装置（诸如本文中描述的那些）具有更紧凑占用空间。此外，运输室118可能能够具有任何所期望长度（即，长度可缩放）以如下文将更详细描述添加任何所期望数量的加工模块120，以便增加吞吐量。运输室118还可能能够在其中支撑任何所期望数量的运输装置1599，并且允许运输装置1599到达耦合到运输室118的任何所期望加工室120，而不相互干扰。这实际上使加工装置100的吞吐量与运输装置1599的处置能力解耦，并且因此加工装置100吞吐量变成加工受限、而非处置受限。因此，通过在同一平台上添加加工模块120和对应处置能力，可以根据需要增加吞吐量。

仍然参考图1A，在此方面中，运输室118具有大致矩形形状，尽管在其他方面中，所述室可以具有任何其他合适形状。室118具有细长形状（即，长度比宽度长得多），并且为其中的运输装置1599限定大致线性运输路径。室118具有纵向侧壁118S。侧壁118S具有穿过其中形成的运输开口或端口118O（也称为衬底通过开口）。运输端口118O的大小足够大以允许衬底通过所述端口（可以通过阀密封）进出运输室118。如图1A中可见，在此方面中，加工模块120安装在侧壁118S的外部，其中每一加工模块120与运输室118中的对应运输端口118O对准。如可能意识到的，每一加工模块120可以围绕对应运输孔口的周边密封在室118的侧面118S上以维持运输室中的真空。每一加工模块120可以具有阀，其由任何合适器件控制以在需要时关闭运输端口。运输端口118O可以位于相同水平平面中。因此，室上的加工模块也在相同水平平面中对准。在其他方面中，运输端口118O可以设置在不同水平平面中。如图1A中所见，在此方面中，加载锁116在两个最前部运输端口118O处安装到室侧面118S。这允许加载锁116在加工装置前面相邻EFEM 14。在其他方面中，加载锁116可以位于运输室118上的任何其他运输端口118O处，诸如例如示出在图2中。运输室118的六面体形状允许根据需要选择室的长度，以便根据需要安装尽可能多的加工模块120的行（例如参见图1B、图3、图4-图7，其示出其他方面，其中运输室118长度可以容纳任何数量的加工模块120）。

如前所述，在图1A中所示的方面中，运输室118具有衬底运输装置1599，衬底运输装置1599具有单个衬底搬运器1500。运输装置1599与室118集成在一起以在室118中在前部118F与后部118R之间来回平移衬底搬运器1500。衬底运输装置1599的衬底搬运器1500具有至少一个末端执行器1520用于保持一个或多个衬底。

应理解，图1A中所示的运输装置1599是代表性运输装置，并且包括从线性轨道1550磁性支撑的衬底搬运器1500。下文将更详细描述运输装置1599。运输室118可以形成框架，所述框架具有水平参考平面（level reference plane）1299（例如，限定或以其他方式对应（例如，大致平行）晶片运输平面1290-参见图12B），线性轨道1550可以安装到运输室118的侧壁118S或地板，并且可以延长室118的长度。这允许衬底搬运器1500 横穿室118的长度。如下文将更详细描述，图1A的线性轨道1550各自包括电磁铁或致动器1700阵列、在本文中也称为致动器网络，如在图14A、图15B、图15B、图16B、图16C和图17中（例如，形成至少一个线性感应马达定子1560），其连接到运输室118以相对于参考平面1299在预先确定的高度H处形成驱动平面1598，电磁铁阵列1700被布置成使得一系列电磁铁1700在驱动平面1598内限定至少一个驱动线（驱动线路，drive line），并且电磁铁1700A-1700n中的每一者（参见图15B）耦合到交流(AC)电源1585，从而使每一电磁铁1700A-1700n通电，其中在一个方面中，所述交流电源是三相交流电源。如上所述（参见图15A），基板或反作用压板1510由顺磁性、抗磁性或非磁性导电材料形成，其被设置成与电磁铁阵列1700的电磁铁1700A-1700n协作，使得电磁铁1700A-1700n由来自交流电源1585的交流电的激励产生对基板1510的悬浮力FZ和推进力FP（参见图21），其相对于驱动平面1598以受控姿态沿着至少一个驱动线177-180（例如，参见图1-图8）可控制地悬浮和推进基板1510。

图1B示出大致类似于装置100的衬底加工装置100A的另一方面。在此方面中，运输室118具有两个衬底搬运器1500A、1500B，其由电磁铁阵列1700独立操作（如在图16C中）。衬底搬运器1500A、1500B与前述方面中的衬底搬运器1500大致相同。衬底搬运器1500A、1500B两者都可以由共用电磁铁阵列1700支撑，如前所述。如本文中将描述的，通过个别地控制每一线圈元件或电磁铁1700A-1700n（如在图15B中），每一衬底搬运器1500A、1500B的基板1510可以由相同至少一个线性感应马达定子1560驱动。因此，如可以实现，可以使用至少一个线性感应马达定子1560以线性移动和/或旋转独立地移动每一衬底搬运器1500的末端执行器1520。然而，在此方面中，衬底搬运器1500A、1500B无法在运输室118中彼此通过，因为运输室118仅包括一条驱动线177（与如图8-图10中所示具有多个大致平行驱动线的运输室相比）。因此，加工模块120沿着运输室118的长度定位，使得衬底可以被运输以在加工模块中以将避免衬底搬运器1500A、1500B相互干扰的顺序进行加工。例如，用于涂覆的加工模块可以位于加热模块之前，并且冷却模块和蚀刻模块可以位于最后。

然而，参考图8-图10，运输室118可以具有任何合适宽度以提供两个或更多个大致平行驱动线177、178，其至少沿着纵向运输室118的长度的一部分延伸，使得两个衬底搬运器1500A、1500B彼此相邻通过（类似于侧轨或旁轨）。在图8-图10中图示的方面中，运输装置1599具有两个驱动线177、178，但是在其他方面中，可以提供任何合适数量的大致平行纵向延伸的驱动线。

根据所公开实施例的一些方面，电磁铁阵列1700（或其至少一部分）也可以充当晶片搬运器的加热器（例如，以便控制反作用压板和/或晶片的加热至所期望预先确定的温度并且达所期望预先确定的时间），如在其中期望消除水蒸气（例如，气体）或在到加工模块的途中潜在预热从例如加载端口拾取的晶片/衬底或替代地减小加工模块处的晶片与晶片搬运器末端执行器之间的热梯度的情况下。晶片搬运器的加热可以在反作用压板在运送中的情况下或者在反作用压板在预先确定的位置/定位中保持静止的情况下实现。仍根据所公开实施例的一些方面，电磁铁阵列1700（或其至少一部分）也可以充当加热器，如在其中期望加热运输室118以进行脱气的情况下、如在例如消除水蒸气的情况下。运输室118到预先确定的温度达预先确定的时间的受控加热可以在反作用压板静止的情况下进行。运输室118的受控加热可以促进借助运输室118的合适热传感器/红外传感器的热扫描，诸如以在运输室118和驱动器的冷启动或断电时识别运输室118内反作用压板的存在并绘制其位置的地图。

现在参考图4和图5，示出根据所公开实施例的其他方面的其他衬底加工装置400、500。如图4和图5中所见，在这些方面中，运输室118、118A、118B、118C是细长的以容纳额外加工模块120。图4中所示的装置具有连接到运输室118的十二(12)个加工模块120。图5中的加工装置500被图示为具有通过桥接室118C彼此耦合的两个运输室118A、118B，桥接室118C实现衬底搬运器1500在运输室118A、118B之间的移动。此处，图5中的每一运输室118A、118B具有连接到其的24个加工模块120。在这些方面中示出的加工模块120的数量仅是示例性的，并且衬底加工装置可以具有任何其他数量的加工模块120，如前所述。在这些方面中，加工模块120以类似于先前所述的笛卡儿布置沿着相应运输室118A、118B的侧面设置。然而，在这些方面中，加工模块120的行数已经大大增加（例如在图4的装置中六(6)行，以及在图5的每一装置中十二(12)行）。在图4中所示的方面中，可以移除EFEM，并且加载端口112可以直接与加载锁116配合。图4和图5中的衬底加工装置400、500的运输室可以具有多个衬底搬运器1500以在加载锁116与加工室120之间处置衬底。所示衬底搬运器1500的数量仅是示例性的，并且可以使用更多或更少装置。在这些方面中，衬底运输装置1599（其的一部分图示在图4和图5中）大致类似于先前所述，包括线性轨道1550和衬底搬运器1500。在图4和图5中所示的方面中，虽然在每一室118、118A、118B、118C中仅图示一个单个纵向驱动线（例如，驱动线177、178、179，但是应理解，在其他方面中，多个驱动线可以以大致类似于图8-图10中所图示的方式沿着每一室118、118A、118B、118C纵向延伸。如可以实现，与本文中描述的其他衬底运输装置100、100A、200、300、800、900、1200、1300一样，衬底运输装置400、500具有控制器199用于控制衬底运输装置1599的一个或多个衬底搬运器1500的移动。

仍然参考图5，在此情况下，运输室118A、118B可以直接与工具300（例如，储料器、光刻单元或其他合适加工工具）配合，其中衬底通过室118C被递送到工具300和从工具300移除。

如从图1B、图3和图4-图5可以实现，运输室118可以根据需要延长以伸展穿过整个加工设施P（图5，并且其实例图示在图7中）。如图5中所见，并且如下文将进一步详细描述，运输室（通常称为运输室118）可以与加工设施P中的各种区段或隔间118P1-118P4连接和通信，诸如例如存储装置、光刻工具、金属沉积工具或任何其他合适工具隔间。通过运输室118互连的隔间也可以被配置为加工隔间或工艺118P1、118P3。每一隔间具有所期望工具（例如光刻、金属沉积、热浸、清洁）以在半导体工件中完成给定制作过程。在任一情况下，如前所述，运输室118具有加工模块120，其对应于设施隔间中的各种工具，可通信地连接到其，以允许在室118与加工模块120之间传送半导体工件。因此，运输室118可以在其整个长度上对应于连接到运输室的各种加工模块的环境包含不同环境条件，诸如大气、真空、超高真空（例如，10^-5托）、惰性气体或任何其他。因此，给定工艺或隔间中或隔间的一部分内的室的区段118P1可以例如具有一种环境条件（例如大气），并且室118的另一区段118P2、118P3可以具有不同环境条件。如前所述，其中具有不同环境的室118的区段118P1-118P4可以在设施的不同隔间中，或者可以全部在设施的一个隔间中。图5示出室118具有带有不同环境的四个区段118P-118P4，仅出于示例目的。在此方面中，室118可以根据需要具有带有许多不同环境的许多区段。

如图5中所见，运输室118中的衬底搬运器1500能够在在其中具有不同环境的室118的区段118P1-118P4之间运送。因此，如从图5可以实现，衬底搬运器1500中的每一者可以借助一个拾取器将半导体工件从加工设施的一个工艺或隔间中的工具移动到加工设施的的不同工艺或隔间中具有不同环境的另一工具。例如，衬底搬运器1500A可以在加工模块301中拾取衬底，加工模块301可以是运输室118的区段118P1中的大气模块、光刻、蚀刻或任何其他所期望加工模块。然后，衬底搬运器1500A可以沿着驱动线177（或与其大致平行的驱动线，其中提供多于一个纵向驱动线）从室118的区段118P1移动到区段118P3（例如，其中其他衬底搬运器1500是控制器以便以任何合适方式避免干扰衬底搬运器1500A）。在区段118P3中，衬底搬运器1500A可以将衬底放置在加工模块302中，加工模块302可以是任何所期望加工模块。

如从图5可以实现，运输室118可以是模块化的，其中室模块根据需要连接以形成室118（例如，由三个室区段118A、118B、118C形成，其中每一室区段118A、118B、118C还可以包括一个或多个室模块，所述室模块以任何合适方式彼此耦合）。还参考图1A，所述模块可以包括类似于图1A中的壁118F、118R的内壁118I，以分隔室118的区段118P1-118P4。内壁18I可以包括槽阀，或允许室118P1-118P4的一个区段与一个或多个相邻区段连通的任何其他合适阀。槽阀118V可以被定大小成允许一个或多个衬底搬运器1500通过阀18V从一个区段118P1-118P4运送到另一区段。以此方式，衬底搬运器1500可以在整个室118中的任何其他地方移动。可以关闭阀118V以隔离室118的区段118P1-1184，使得不同区段可以包含不同环境，如前所述。进一步，可以定位室模块的内壁118I以形成加载锁（参见区段118P4），如图5中所示。加载锁118P4（出于示例目的在图5中仅示出一个）可以视期望位于室118中，并且可以在其中保持任何所期望数量的衬底搬运器1500。

在图5中所示的方面中，室区段118A和118B内的工艺可以是相同工艺，例如蚀刻，其中包括工具300（诸如 储料器）的加工装置500能够加工衬底、而没有与经由自动化材料处置系统将FOUPS从储料器运输到个别加工模块120和经由EFEM将个别晶片运输到相应加工模块120相关联的任何相关联材料处置开销。相反，储料器直接将FOUPS 171传送到加载端口（每一室区段示出三个加载端口，根据吞吐量要求可以提供或多或少加载端口），其中晶片批量移动到锁中并根据所期望工艺和/或所需吞吐量分派到其相应加工模块。室区段118A、118B或储料器300可以进一步具有计量能力、分类能力、材料识别能力、测试能力、检查能力等等，这是有效地加工和测试衬底所需要的。

在图5中所示的所公开实施例的方面中，可以提供或多或少室区段118A和118B，其具有不同工艺，例如蚀刻、CMP、铜沉积、PVD、CVD等等，其中室区段118A、118B等等结合例如是光刻单元的工具300能够加工衬底、而没有与经由自动化材料处置系统将FOUP从储料器运输到个别加工工具隔间和光刻隔间以及经由EFEM将个别晶片运输到相应加工工具相关联的相关联材料处置开销。相反，光刻单元内的自动化直接将FOUPS、衬底或材料传送到加载端口112（再次，每一室区段/工艺类型示出三个加载端口，注意，根据吞吐量要求可以提供或多或少加载端口），其中衬底根据所期望工艺和/或所需吞吐量分派到其相应工艺。此替代方案的实例示出在图7中。以此方式，图5中的装置以较少成本、较低占用空间、较少所需WIP（与本文中描述的常规加工系统相比）加工衬底，因此在考虑加工单个载体批次（或“热批次”）的时间时，具有更少库存并具有更快周转，并且具有更高污染控制程度，从而为制作设施运营商带来显著优点。室区段118A、118B（其中的每一者可以称为工具或工具区段）或工具或单元300可以进一步具有计量能力、加工能力、分类能力、材料识别能力、测试能力、检查能力等等，这是有效地加工和测试衬底所需要的。如从图5可以实现，室区段118A、118B和工具300可以耦合以共享共用控制器环境（例如惰性气氛或真空）。这确保衬底保持在工具300和整个衬底加工装置500的受控环境中。这消除像在常规衬底加工装置（诸如图37和图38中所示的那些）中那样使用对FOUP的特殊环境控制。

现在参考图7，示出并入图5中所示的所公开实施例的方面的示例性制作设施布局601。晶片搬运器406类似于晶片搬运器1500通过制作设施601内的加工步骤运输衬底或晶片通过运输室602、604、606、608、610、612、614、616、618、620、624、626。加工步骤可以包括外延硅630、电介质沉积632、光刻634、蚀刻636、离子注入638、快速热处理640、计量642、电介质沉积644、蚀刻646、金属沉积648、电镀650、化学机械抛光652。在其他方面中，可能涉及或混合或多或少工艺；诸如以相同顺序的蚀刻，金属沉积、加热和冷却操作。如前所述，晶片搬运器406可能能够承载单个晶片或多个晶片并且可以具有传送能力，诸如在其中晶片搬运器406具有拾取经加工晶片并将未经加工的晶片放置在同一模块处的能力的情况下。晶片搬运器406可以行进通过隔离阀654用于直接工具到工具或隔间到隔间传送或工艺到工艺传送。根据给定阀654的任一侧上的压差或气体种类差异，阀654可以是密封阀或简单传导型阀。以此方式，晶片或衬底可以借助单个处置步骤或“一次触摸”从一个加工步骤传送到下一个。因此，最小化因处置所致的污染。这种压力或种类差异的实例可以例如是一侧上是清洁空气并且另一侧上是氮气；或一侧上是粗压力真空水平并且另一侧上是高真空；或一侧上是真空并且另一侧上是氮气。类似于图5中的室118P4的加载锁656可以用于一种环境与另一环境之间（例如真空与氮气或氩气之间）的转换。在其他方面中，可以以任意数量的组合提供其他压力或种类。加载锁656可能能够以与本文中描述的方式基本上类似的方式转换单个晶片搬运器或多个晶片搬运器，其中提供单个驱动线或多个大致平行和/或正交驱动线。替代地，衬底可以被传送到搁板（未示出）上的加载锁656中或不期望晶片搬运器406通过阀的其他位置。诸如对准模块、计量模块、清洁模块、加工模块（例如：蚀刻、沉积、抛光等等）、热调节模块或其他等额外特征658可以并入锁656或运输室中。可以提供维修端口660以从工具移除晶片搬运器406或晶片。可以提供晶片或载体储料器662、664以存储和缓冲工艺和/或测试晶片。在其他方面中，可以不提供储料器662、664，诸如在推车被直接引导到光刻工具的情况下。另一实例是其中在工具组上提供分度器或晶片存储模块666的情况。可以提供再循环单元668以在任何给定区段（诸如工具区段612）中循环和/或过滤空气或气体种类。再循环单元668可以具有气体净化、颗粒过滤器、化学过滤器、温度控制、湿度控制或其他特征以调节被处理的气体种类。在给定工具区段中，可以提供或多或少循环和/或过滤器或调节单元。可以提供隔离级670以将晶片搬运器406和/或晶片与不能被交叉污染的不同工艺或工具区段隔离。如果晶片搬运器406可以在通用工作空间内拾取或放置、而无取向改变，则可以提供锁或互连件672来改变晶片搬运器406取向或方向。在其他方面或方法中，可以提供工艺序列或组成的任何合适组合。

现在参考图6，控制器199控制由电磁铁阵列1700产生的跨越基板1510的推进力，以便在基板上赋予受控偏航力矩，从而使基板1510围绕大致法向于驱动平面1598的偏航轴线（例如，旋转轴线777）从相对于室118的框架的第一预先确定的取向（诸如末端执行器1520与驱动线177大致对准的位置）偏航到相对于室118的框架的第二不同预先确定的取向（诸如末端执行器延伸到加工模块120中的位置）。如可以实现，基板1510的偏航可以结合基板1510的推进运动（诸如在室118中提供单个驱动线的情况下）或结合处于预先确定的位置的基板（诸如其中基板1510旋转、同时沿着X和Y轴保持大致静止）实施。在一个方面中，还参考图15C，控制器199控制由电磁铁阵列1700产生的推进力（例如，Fx_right、Fx_left），以便在基板1510上赋予力偶矩（以衬底搬运器1500沿着X轴的移动图示在图15C中），从而实现基板1510的受控偏航，从而实现基板1510上的衬底（也称为晶片有效载荷或有效载荷）相对于室118的框架的预先确定的衬底保持位置（诸如加载锁、加工模块等等）的定位和定心中的至少一者。如可以实现，可以借助控制器199（控制跨越反作用压板的提升力Fz）、同时借助抵消动态力矩耦合并在晶片传送平面中维持晶片保持器/反作用压板的大致扁平偏航的偏航运动实现俯仰（围绕Y轴的旋转）和滚转（围绕X轴的旋转）（参见图15A和图15B）控制。

在在每一运输室中提供单个驱动线177的情况下（如图1A、图1B、图2、图4和图5中所图示）或者在从最靠近于加工模块120A的驱动线178（诸如在提供多个大致平行纵向驱动线177、178时 -参见图8）接达加工模块（诸如加工模块120A（参见图8））的情况下，控制器199被配置成以偏航、俯仰、滚转中的两者或更多者并且以推进（如本文中所述）同时驱动基板1510以从任何合适衬底保持工位（例如加载锁116、加工模块120等等）拾取和放置衬底。例如，控制器199被配置成如本文中所述使致动器1700通电，使得基板沿着驱动线177移动并围绕基板旋转轴线777旋转，使得衬底搬运器1520的衬底安放表面1520A进入加工模块120或其他合适保持工位，在那里，衬底S在预先确定的晶片/衬底传送平面中沿着大致直线路径790行进。参考图8-图11，在其他方面中，在在运输室118中提供多个纵向驱动线177、178的情况下，基板1510可以旋转，使得衬底搬运器1520在进入衬底保持工位中之前与所期望/预先确定的衬底保持工位对准。例如，基板1510可以定位在驱动线178与179A之间的交叉点处，其中驱动线179实现衬底搬运器到加工模块120B的衬底保持工位120BH中的延伸和缩回（例如，沿大致正交（或实现接达加工模块的任何合适角度）于沿着驱动线177、178的推进方向的推进方向）。基板1510可以围绕旋转轴线777旋转，使得衬底搬运器1520与衬底保持工位120BH对准，并且基板可以沿着驱动线179A移动以使衬底搬运器1520移动或延伸到衬底保持工位120BH中用于拾取/放置衬底。

参考图14和14A-图14C，虽然衬底搬运器1500已经描述为包括末端执行器1520，但是在其他方面中，一个或多个衬底搬运器可以被配置为推车1500C，推车1500C被配置成在基板1510上支撑一个或多个衬底。例如，基板1510可以包括一个或多个衬底支撑件1431-1433，其被配置成稳定地保持衬底（例如，从底部或边缘夹具），使得衬底搬运器1500、1500A、1500B或例如负载或其他衬底保持工位内的衬底运输件可以将衬底运输到衬底支撑件1431-1433和从衬底支撑件1431-1433运输衬底。在一个方面中，衬底支撑件1431-1433可以被配置成使一个或多个衬底在基板1510上基本上居中（即，所述支撑件是自定心支撑件，其是被动支撑件或或者可以由在反作用压板上通电的合适电源致动（例如，压电）），使得衬底的中心基本上与基板的旋转轴线777一致。在一些方面中，推车1500C中的一者或多者可以包括衬底支撑架1440用于将两个或更多个衬底保持成堆栈，其中每一架层包括相应衬底支撑件1431-1433、1431A-1433A。参考图14和图14A，推车1500C可以提供衬底搬运器1500A、1500B与加载锁116之间的接口，其中加载锁的运输装置116R（诸如SCARA臂、线性滑动臂将衬底传送到推车1500C，并且衬底搬运器1500A、1500B从推车拾取衬底、反之亦然。在其中加工模块120包括运输装置120R（诸如SCARA臂、线性滑动臂等等）的其他方面中，可以采用推车1500C来将衬底传送到加工模块120和从加工模块120传送衬底。虽然推车1500C（和衬底搬运器1500、1500A、1500B）的基板1510在从顶部观察时被图示为具有圆形形状（参见图14C），但是在其他方面中，基板1510可以具有任何合适形状（例如，在从顶部观察时，正方形、矩形、圆形等等），其原本与电磁铁阵列1700接口连接以实现对基板1510的线性推进、提升、偏航、俯仰、滚转和旋转控制中的一者或多者。

参考图12A、图12B、图13A、图13B，虽然运输室118已经在上文描述为形成线性加工工具的一部分的纵向延伸的室，但是在其他方面中，所述运输室可以具有集群工具配置。例如，参考图12A和图12B，传送室118T1具有大致正方形配置（尽管在其他方面中，所述传送室可以具有任何合适形状，诸如六边形、八边形等等）。在此方面中，电机1599R（大致类似于线性电机1599）被配置为并排运输装置，其包括至少两个并排衬底搬运器1500A、1500B，所述衬底搬运器大致类似于本文中描述的衬底搬运器1500。在此方面中，电磁铁阵列1700被配置成移动衬底搬运器1500A、1500B，使得衬底搬运器1500A、1500B围绕共同旋转轴线1277（这种轴线类似于例如常规SCARA型机器人的θ轴线）旋转，用于改变并排运输装置的“延伸和缩回”的方向（在本文中为方便起见而使用术语延伸和缩回，注意，延伸和缩回通过衬底搬运器1500、1500A、1500B沿着相应驱动线的线性推进移动实现）。例如，电磁铁阵列1700具有形成驱动线177、178、179、180的布置。此处，驱动线177、178彼此间隔开并且基本上相互平行，以便基本上与相应运输开口1180A、1180F和1180B、1180E对准。驱动线179、180基本上正交于驱动线177、178并且彼此间隔开并且基本上相互平行以便基本上与相应运输开口1180C、1180H和1180D、1180G对准。所述驱动线可以以任何合适图案（诸如具有恒定或变化半径的弧形或弯曲段）和取向，并且以下描述是出于示例性目的。电磁铁1700A-1700N（图示在图12A中，但是为附图清楚起见而未编号）至少实现衬底搬运器1500A、1500B通过运输开口1180A-1180H的线性推进。在此方面中，电磁铁阵列1700还包括旋转电磁铁子阵列1231-1234，其在控制器199的控制下与形成驱动线177-180的电磁铁一起实现衬底搬运器1500A、1500B围绕共同旋转轴线1277的旋转。替代地，所述电磁铁可以形成足够密集和足够大的网格，而无需专门指定用于推进或旋转，并且可以基于基板1510的位置和控制器199的控制规律实施所述功能。如可以实现，虽然衬底搬运器1500A、1500B可以同时围绕共同旋转轴线1277旋转，但是衬底搬运器1500A、1500B的延伸和缩回可以独立于衬底搬运器1500A、1500B中的另一者的延伸和缩回。一般来说，衬底搬运器1500A、1500B的运动彼此独立，并且所述运动的复杂性可以在一个自由度至六个自由度的范围内。

参考图12B，在一个方面中，电机1599R包括彼此上下堆叠的多个运输层（运输级，transport level）1220A、1220B。在此方面中，每一层1220A、1220B由相应层支撑件1221形成，每一层支撑件具有与运输室118T1框架的水平参考平面1299大致平行的相应参考平面1299R。每一层支撑件1221包括大致类似于图12A中所图示的电磁铁阵列1700用于沿着驱动线177-180线性驱动并排衬底搬运器1500A、1500B并围绕共同旋转轴线1277旋转并排衬底搬运器1500A、1500B（例如，具有完整六自由度控制）。每一层支撑件1221耦合到共用Z轴驱动器1211，Z轴驱动器1211沿Z方向移动层支撑件1221和其上的衬底搬运器1500A、1500B，以便使相应层支撑件1221上的衬底搬运器1500A、1500B的末端执行器1520与运输室118T1的运输开口1180的衬底运输平面1290对准。Z轴驱动器1211可以是任何合适线性致动器，诸如螺杆驱动器、电磁驱动器、气动驱动器、液压驱动器等等。

在另一方面中，参考图13A和图13B，传送室118T2具有大致六边形配置（尽管在其他方面中，传送室可以具有如本文中所述的任何合适形状）。在此方面中，电机1599R（大致类似于图15C的线性电机1599）被配置为径向运输装置，其包括具有双端/双侧末端执行器1520D的衬底搬运器1500，如本文中将描述（尽管在其他方面中，可以采用单端/单侧末端执行器）。在此方面中，电磁铁阵列1700被配置成围绕旋转轴线1377（这种轴线类似于例如常规SCARA型机器人的θ轴线）旋转衬底搬运器1500，用于改变“延伸和缩回”的方向（在本文中为方便起见而使用术语延伸和缩回，注意，延伸和缩回通过衬底搬运器1500沿着相应驱动线的线性推进移动实现），并且线性推进衬底搬运器1500以便延伸穿过运输开口1180A-1180F。例如，电磁铁阵列1700具有形成径向偏移的驱动线177、178、179的布置，其中相邻驱动线之间的角度α取决于运输开口1180A-1180F位于其上的运输室118T2的侧面/小平面（facet）的数量。电磁铁1700A-1700N（图示在图12A中，但是为附图清楚起见而未编号）以完整六自由度控制至少实现衬底搬运器1500通过运输开口1180A-1180H的线性推进和衬底搬运器1500围绕旋转轴线1377的旋转，以便在俯仰和滚转中以所期望姿态维持线性运输和旋转。

参考图13B，在一个方面中，电机1599R包括以大致类似于上文参考图12B所述的方式彼此上下堆叠的多个运输层1320A、1320B。例如，每一层1320A、1320B由相应层支撑件1321形成，每一层支撑件具有与运输室118T1框架的水平参考平面1299大致平行的相应参考平面1299R。每一个层支撑件1321包括大致类似于图13A中所图示的电磁铁阵列1700用于线性驱动（沿着驱动线177-179）和旋转（围绕轴线1377）衬底搬运器1500。每一层支撑件1321耦合到共同Z轴驱动器1311（大致类似于Z轴驱动器1211），Z轴驱动器1311沿Z方向移动层支撑件1321和其上的衬底搬运器1500，以便使相应层支撑件1321上的衬底搬运器1500的末端执行器1520D中的每一者与运输室118T2的运输开口1180的衬底运输平面1390对准。

参考图12B和图13B，由Z致动器1211提供的竖直运动可以用于使得晶片搬运器1220A或1220B能够实施晶片交接操作，诸如从晶片加工工位拾取或放置到晶片加工工位。支撑件1221、1321可以包括单个模块（层），目的是向晶片搬运器1220A、1220B提供额外提升能力，以在晶片交接操作期间实现更大竖直行程。例如，在具有多于一个堆叠的晶片槽的加工模块或加载锁的情况下，将有利的是，使诸如Z轴致动器1211、1311等竖直提升装置能够到达所述堆叠的晶片槽中的每一者，而不增加由电机1599R提供的所施加悬浮力。

参考图12A和图12B，在另一方面中，竖直提升装置（或Z轴致动器）1211和层1221具有双（或更多）单独且可独立操作的装置，例如，每一晶片搬运器1520一个。这将给予针对不同晶片搬运器实施独立竖直行程的能力，所述晶片搬运器可以接达至少两个独立工位（例如，加工模块、加载锁等等）上的不同槽。

现在参考图15A、图15B、图15C、图16A、图16B、图16C，将更详细描述线性电机1599（再次注意，电机1599R大致类似于线性电机1599）。一般来说，线性电机1599包括无磁铁和诸如轴承、旋转或棱柱型关节、金属带、滑轮、钢缆或皮带等任何移动部件结构1500。如上所述，基板1510由顺磁性材料、抗磁性材料或非磁性导电材料形成。基板1510可以具有任何合适形状和大小以与电磁铁阵列1700的电磁铁1700A-1700n协作，以便以本文中描述的方式稳定地运输衬底S。在一个方面中，如图9和图11-图16C中所图示，基板1510示出为具有截头圆锥形状，其中截头锥体1510FR的锥形侧1510TS面向电磁铁阵列1700（尽管其他合适形状也是可操作的）。此处，截头圆锥形状的锥形侧1510TS具有角度λ（参见图15B），角度λ相对于截头锥体1510FR的平面表面在约50°至约60°之间；而在其他方面中，角度λ可以大于约60°或小于约50°。在其他方面中，基板可以具有截头角锥形状，如图8、图8A和图10中所示。此处，截头锥体1510FRP的每一侧1510TSP具有角度λ（参见图8B），角度λ相对于截头锥体1510FRP的平面表面在约50°至约60°之间；而在其他方面中，角度λ可以大于约60°或小于约50°。虽然截头角锥形状被图示为具有四个侧面，但是在其他方面中，截头角锥形状可以具有任何合适数量的侧面（诸如例如，六个或八个侧面），或者可以是圆的或具有弯曲侧面。在其他方面中，基板1510可以不具有截头圆锥或截头角锥形状，并且其可以包括具有合适且不对称轮廓和大小的平面形状，以便由电磁铁1700适当地控制。

末端执行器1520、1520D可以大致类似于常规末端执行器；然而，如本文中所述，所述末端执行器刚性地耦合到基板1510。作为一实例，末端执行器可以是具有单个衬底保持位置1520A的单侧/单端末端执行器（参见末端执行器1520）、具有两个纵向间隔开衬底保持位置1520A、1520B的双侧/双端末端执行器（参见末端执行器1520D）、其中多个衬底保持位置并排布置（例如，横向间隔开）并从共用基板支撑以便延伸穿过并排衬底运输开口的并排配置、其中多个衬底保持位置彼此上下布置成堆栈并从共用基板支撑以便延伸穿过竖直地排列的衬底运输开口的堆叠配置，而在其他方面中，所述末端执行器可以具有任何合适配置。末端执行器1520、1520D可以由可以经受高温、具有低质量密度、具有低热膨胀、具有低导热率和具有低脱气中的一者或多者的材料制成。可以构造末端执行器1520、1520D的合适材料是氧化铝 (A1₂O₃)，尽管可以使用任何合适材料。

在一个方面中，末端执行器1520、1520D借助大致刚性且未铰接支柱1510S耦合到基板1510，以便相对于例如水平参考平面1299在合适标称高度H2处设置末端执行器1520、1520D。如本文中所述，衬底搬运器1500使用电动悬浮原理在空间中移动（以至少三个自由度）。如图15A-15C、图16B和图16C中所示，致动元件（例如，致动器1700）包括独立控制的线圈或电磁件1700A-1700n（在本文中也称为线圈段），其产生在基板1510中引发推力和升力矢量的所期望磁场。

在一些方面中，参考图10、图10A、图11和图11A，多个衬底搬运器可以相对于彼此嵌套，以便作为单个单元沿着驱动线177-180线性行进，其中嵌套衬底搬运器的末端执行器1520彼此上下竖直成堆栈。例如，参考图10和图10A，嵌套基板1510FP（可以是对称旋转体、旋转对称（例如，截头圆锥），或双对称（例如，截头角锥），或其通道形横截面图示在图10A中）被配置成使得一个基板1510FP可以插入到另一基板1510FP中，以便以类似于将杯一个堆叠在另一个内部的方式堆叠基板1510FP。基板1510FP可以被配置成使得当末端执行器1520之间的堆叠的竖直空间与堆叠的衬底保持工位之间的竖直空间大致相同时（例如，当末端执行器1520与水平参考平面1299大致齐平时）通过堆叠的末端执行器1520实现衬底的同时拾取和放置。在一个方面中，根据由电磁铁阵列1700产生的悬浮力，基板1510FP的堆叠提供基板1510FP（以及基板是其一部分的相应衬底搬运器1500A、1500B）中的至少一者的独立竖直或Z轴移动。在此实例中，最上部衬底搬运器1500B可以独立于最下部衬底搬运器1500A沿Z轴移动；然而，当最上部衬底搬运器1500B被抬离最下部衬底搬运器1500A时，最下部衬底搬运器1500A也可以独立于最上部衬底搬运器1500B沿Z轴方向移动。此处，双对称基板互锁，并且衬底搬运器1500A、1500B的旋转凭借基板1510FP的形状相关联，使得衬底搬运器1500A、1500B一致地旋转。基板1510FP的可堆叠配置实现任何合适数量的衬底搬运器的彼此上下堆叠（在此实例中，示出两个彼此上下堆叠，但是在其他方面中，多于两个衬底搬运器可以彼此上下堆叠）。

参考图11和图11A，旋转对称基板1510FC可以彼此上下堆叠，沿推进方向移动，并且以大致类似于上文关于截头角锥基板1510FP所述的方式沿着Z轴相对于彼此移动。然而，在此方面中，基板1510FC的旋转对称形状并不互锁并且实现每一衬底搬运器1500A、1500B围绕衬底搬运器旋转轴线相对于衬底搬运器1500A、1500B中的另一者的独立旋转。基于截头圆锥的衬底搬运器1500A、1500B的独立旋转实现衬底从单个衬底保持工位的快速交换，诸如其中衬底搬运器1500A的末端执行器1520与衬底保持工位120BH对准以便拾取衬底S1，其中衬底搬运器1500B的末端执行器1520旋转到并不延伸到衬底保持工位120BH中的位置。一旦衬底S1通过衬底搬运器1500A从衬底保持工位120BH移除，便可以交换衬底搬运器的末端执行器1520的位置，使得衬底搬运器1500B的末端执行器1520与衬底保持工位120BH对准用于将衬底S2放置在衬底保持工位120BH处，而衬底搬运器1500A的末端执行器1520旋转到不进入衬底保持工位120BH的位置。如可以实现，衬底搬运器1500A、1500B可以沿着Z轴移动以适应末端执行器相对于衬底保持工位120BH的高度的堆叠高度。尽管已经图示（围绕一个或多个轴线旋转）的对称基板，但是在其他方面中，一个或多个基板可以不对称或缺少任何对称轴。

如本文中所述，线性推进通常由独立控制的电磁铁1700A-1700n的两个平行线性轨道1550（可以是单个轨道）提供。根据基板1510的尺寸，多个电磁铁1700A-1700n彼此间隔开，以便控制衬底搬运器在空间中的所有六个自由度（X、Y、Z方向中的每一者上的滚转、俯仰、偏航和平移）。例如，如图15B中所图示，电磁铁1700A-1700n可以彼此间隔开，使得每一平行线性轨道1550的两个或更多个电磁铁1700A-1700n（协作以便形成马达致动器（初级）1701并结合基板（次级）1510形成马达）在基板的运动方向上始终竖直在基板1510下方，以便稳定地悬浮和推进基板1510（如可以实现，图15A、图15B示意性地图示所述系统的代表性配置，并且被提供成大致示出基板1510与电磁铁1700A-1700n之间的相互关系的示例性表示，并且不打算以任何方式具有限制性。电磁铁1700A-1700n在X轴和Y轴上的大小、数量和间距（例如，俯仰）可以变化，基板1510相对于电磁铁1700A-1700n的大小和形状也可以变化。在一个方面中，如图8中所图示，电磁铁阵列1700还可以包括横向竖直在轨道1550外侧的稳定轨道1550S。所述稳定轨道可以大致类似于轨道1550，并且被配置成通过产生作用在基板1510上的额外提升力和/或推进力（例如，除由平行线性轨道1550的电磁铁产生的提升力和推进力以外）提供基板1510的额外稳定性。结果是衬底搬运器1500可以沿着轨道1550的方向（即，推进方向）移动，同时改变滚转、俯仰和偏航中的一者或多者的取向。根据磁感应原理，其中电磁铁1700A-1700n类似于“初级”，并且基板1510对应于“次级”，其中借助于涡流效应感生电流。

图17示出根据所公开实施例的方面的致动器控制系统网络1799，其被配置成实现对每一电磁铁1700A-1700n的个别控制以提供参考图15A-16C描述和图示的所期望力分量和自由度。在一个方面中，所述致动器控制系统被配置成使得电磁铁1700A-1700n形成马达致动器单元（统称为马达致动器），每一马达致动器单元具有m个电磁铁/线圈，其协作以形成马达（其中m是形成所述马达致动器单元中的一者或多者的两个或更多个电磁铁的动态可选择数量，如下文将进一步描述）。因此，致动器控制系统网络1799是具有集群架构的可缩放运动控制系统，所述集群架构至少具有主控制器1760和分布式本地驱动控制器1750A-1750n，如下文将更详细描述。在此方面中，电磁铁1700G1-1700Gn的群组耦合到相应本地驱动控制器1750A-1750n，本地驱动控制器1750A-1750n被配置成控制电磁铁1700G1-1700Gn的相应群组内的电磁铁1700A-1700n上的电流。本地驱动控制器1750A-1750n可以是网络中连接到主控制器1760的“从属”控制器，其被配置成针对每一个别电磁铁1700A-1700n指定所期望力（例如，推力和升力）以实现衬底搬运器1500在空间中的所期望运动。如本文中将描述，电磁铁1700A-1700n可以是物理电磁铁/线圈，当谈到每一线圈相对于给定马达致动器单元的其他电磁铁/线圈的“相位”定义的相应“相位”定义时，其可以被动态配置，使得给定马达致动器单元（由在推进下的马达的协作激励相形成）的位置可以被视为与基板推进一起一致地虚拟地移动，尽管所述物理电磁铁/线圈被固定（例如，静态），如下文将进一步描述。这为衬底搬运器的运动控制提供所期望力矢量的连续性。

根据所公开实施例的方面，并且参考图18和图19，位置反馈传感器2000分布在室118的框架上。传感器2000被配置成用于感测基板1510沿着驱动平面1598的位置，并且可通信地耦合到控制器199，因此控制器199记录基板1510的所感测位置，其中控制器199被配置成以本文中描述的方式对应于所述所感测位置顺序地激励电磁铁阵列1700的电磁铁1700A-1700。

图18和图19图示根据所公开实施例的方面的传感器控制系统网络1899，其被配置成例如相对于运输室118的框架提供衬底搬运器1500在空间中的位置反馈。传感器控制系统网络1899可以是具有集群架构的可缩放传感器控制系统，所述集群架构至少具有主控制器1760和分布式本地传感器控制器1850A-1850n，如下文将更详细描述。在此方面中，传感器1800G1-1800Gn的群组耦合到相应本地传感器控制器1850A-1850n（在本文中也称为传感器处理单元），其被配置为网络中连接到主控制器1760（或与主控制器1760通信的其他合适主控制器）的“从属”控制器。本地传感器控制器1850A-1850n中的每一者包括中央处理单元1851和相关联硬件接口1852，其可以支持不同类型的传感器技术，诸如本文中描述的那些。本地传感器控制器1850A-1850n可以集成到诸如EtherCat等实时网络和/或诸如以太网等等非实时网络中。传感器2000可以沿着衬底搬运器的推进路径（例如，驱动线177-180）分布，以便检测衬底搬运器在空间中例如相对于运输室118的框架的位置/定位。

图20图示相对于衬底搬运器1500基板1510包括传感器2000A-2000n的分布式传感器阵列2001以及基板1510与传感器2000A-2000n的特征尺寸之间的关系如何影响衬底搬运器1500的位置的连续反馈。如图20中可见，传感器2000A-2000n以预先确定的间隔或传感器俯仰Ps设置，其中在相邻传感器2000A-2000n之间提供传感器间距Δ。每一传感器2000A-2000n具有提供预先确定的感测范围的长度Ls，并且基板1510具有长度Lb。提供连续反馈的这些特性之间的关系是：

Ls/2 > Ps-Ls => Ps<(3/2)Ls [2]

其中基板1510的长度Lb为：

Lb = nPs + Ls/2（其中n= 1、2、3、…） [3]

根据所公开实施例的方面，每一传感器2000A-2000n包括可以测量纵向移位和/或衬底搬运器1500基板1510与底部参考表面（诸如水平参考平面1299）之间的气隙的任何合适设备（例如，参见图15A）。主控制器1760被配置成通过规定哪一本地传感器控制器1850A-1850n应该主动报告来自适当传感器1700A-1700n的反馈来追踪衬底搬运器1500的位置。致动器控制系统网络1799与传感器控制系统网络1899的组合形成衬底搬运器1500的六个自由度的运动控制基础设施，如图15A-16C中所示。

参考图39，将描述具有代表致动器控制系统网络1799和传感器控制系统网络1899的集群架构的控制系统网络3999。在图39中所图示的实例中，存在三个驱动线177、179A、179B，每一驱动线具有相应电磁铁阵列，从而形成相应轨道1550A-1550F（尽管为线性的，但是可以是弓形的）。例如，驱动线177由具有电磁铁177ER1-177ERn和177EL1-177ELn的轨道1550A和1550B形成。驱动线179A由具有电磁铁179AER1-179AERn和179AEL1-179AELn的轨道1550C和1550D形成。驱动线179B由具有电磁铁179BER1-179BERn和179BEL1-179BELn的轨道1550E和1550F形成。图39中所图示的电机的配置是示例性的，并且可以具有任何其他合适配置。

在图39中，控制系统网络包括主控制器1760、集群控制器3950A-3950C以及本地控制器1750DL、1750DLA、1750DLB、1850DL、1850DLA、1850DLB。本地控制器1750DL对应于驱动线177，本地控制器1750DLA对应于驱动线179A，并且本地控制器1750DLB对应于驱动线179B。本地控制器1750DL、1750DLA、1750DLB中的每一者大致类似于分布式本地驱动控制器1750A-1750n，使得每一驱动线177、179A、179B如上文参考图17所述包括本地驱动控制器1750A-1750n的分布式布置，用于控制电磁铁1700A-1700n的相应群组1700G1-1700Gn。类似地，本地控制器1850DL对应于驱动线177，本地控制器1850DLA对应于驱动线179A，并且本地控制器1850DLB对应于驱动线179B。本地控制器1850DL、1850DLA、1850DLB中的每一者大致类似于分布式本地传感器控制器1850A-1850n，使得每一驱动线177、179A、179B如上文参考图18所述包括本地传感器控制器1850A-1850n的分布式布置，用于控制传感器2000A-2000n的相应群组1800G1-1800Gn。

在一个方面中，如图39中所示，本地控制器1750DL、1750DLA、1750DLB、1850DL、1850DLA、1850DLB中的每一者连接（例如，通过无线和/或有线连接）到相应集群控制器3950A-3950C。例如，驱动线177的本地控制器1750DL、1850DL中的每一者耦合到集群控制器3950B，驱动线179A的本地控制器1750DLA、1850DLA中的每一者耦合到集群控制器3950A，并且驱动线179B的本地控制器1750DLB、1850DLB中的每一者耦合到集群控制器3950C。在其他方面中，本地控制器可以直接连接（例如，通过无线和/或有线连接）到主控制器1760，如图17和图19中所示。在再其他方面中，本地控制器可以连接（例如，通过无线和/或有线连接）到主控制器1760和相应集群控制器3950A-3950C两者以提供对本地控制器的冗余基本故障安全控制。

集群控制器3950A-3950C中的每一者连接（例如，通过无线和/或有线连接）到主控制器1760。主控制器1760、集群控制器3950A-3950C和本地控制器1750DL、1750DLA、1750DLB、1850DL、1850DLA、1850DLB中的每一者包括任何合适处理器和非暂时性计算机程序代码以实现对衬底搬运器1500的运动控制，如本文中所述。主控制器1760监督控制系统网络3999的整体操作，集群控制器3950A-3950C中的每一者监督相应本地控制器1750DL、1750DLA、1750DLB、1850DL、1850DLA、1850DLB的操作，并且利用每一本地控制器1750DL、1750DLA、1750DLB、1850DL、1850DLA、1850DLB来驱动电磁铁和/或对应于相应驱动线177、179A、179B提供（衬底搬运器1500的）位置反馈。

集群架构在网络拓扑结构内在需要的地方提供集中控制网络的特征和分布式控制网络特征。本文中公开的架构是有利的，因为集群可以分布在网络内需要的地方，并且每一集群控制器3950A-3950C能够在其管理的集群内提供高度集中控制。与高度集中控制相关联的网络流量通常限制在每一集群内，并且本地控制器1750DL、1750DLA、1750DLB、1850DL、1850DLA、1850DLB可以位于其控制的电磁铁或传感器附近，从而减少与电源和信号电缆布线相关联的问题。另外，集群架构在需要时实现通过主控制器1760对本地控制器1750DL、1750DLA、1750DLB、1850DL、1850DLA、1850DLB的直接控制。此外，由于密集网络流量通常限制在集群内，并且集群能够进行高级别控制，因此所述架构可以容纳大量集群。因此，所述架构提供高级别可缩放性并实现控制器的高效分布。应注意，虽然上文描述集群控制架构，但是集群架构仅是合适控制架构的实例，尽管可以采用任何合适控制架构。

在所公开实施例的另一方面中，图39中所示的本地控制器1750DL、1750DLA、1750DLB、1850DL、1850DLA、1850DLB可以直接连接到主控制器1760。在此方面中，主控制器软件负责（例如，主控制器被配置成控制）对晶片搬运器的运动的实时控制的数个方面，并且本地控制器将负责（例如，被配置成用于）控制架构的所有低级别反馈和致动方面。

仍然参考图39并且还参考图15A-图16C，根据所公开实施例的方面，主控制器1760的处理器3901借助其上有有效载荷（例如，衬底S）和没有有效载荷的基板1510的动态模型3910编程（例如，所述动态模型存储在可由处理器3901存取的任何合适存储器3902中）。处理器3901还借助衬底S与末端执行器1520之间的摩擦力µ的动态模型3911编程。机器电子器件相对于基板1510的形状因数3912（例如，电磁铁的数量、电磁铁之间的间距、驱动线的数量及其相应取向、推进与提升的关系等等）也可以存储在存储器3902中并且可由处理器3901存取。

主控制器1760被编程或以其他方式配置成确定基板1510从初始衬底搬运器姿势到最终衬底搬运器姿势的运动学运动。主控制器1760还被编程或以其他方式配置成确定与所确定的运动学运动相关的姿态/偏航控制（以三个自由度– 俯仰、滚转、偏航）的运动学。在一个方面中，例如使用动态模型3910、动态模型3911和形状因数3912中的一者或多者结合预先确定的衬底加工配方（例如，何时何地传送衬底以及要在衬底上实施的加工）确定运动学运动和姿态/偏航的运动学。

用于控制本文中描述的机器（诸如电机）的一种方法是计算推进（沿着X和/或Y轴）、提升（沿着Z轴）、滚转、俯仰、偏航中的每一者的轨迹。这样的轨迹可以方便地由分组成帧（称为PVT帧）的一系列位置、速度和时间值定义。

图40A示出示例性PVT帧4005。PVT帧4005包括位置数据4010（其可以包括开始位置（X、Y、Z）、结束位置（X、Y、Z），以及姿态（滚转、俯仰、偏航）、速度数据4015和时间数据4020。在一个方面中，所述数据呈二进制格式，在一个或多个字节中分组在一起。在另一方面中，位置数据4010、速度数据4015和时间数据4020中的每一者占用四个字节（而在其他方面中，位置数据4010、速度数据4015和时间数据4020中的每一者占用多于或少于四个字节）。PVT帧4005可以任选地包括标头信息4025和尾随信息4030，其两者都可以包括标识、奇偶校验（parity）、纠错或其他类型的数据。PVT帧4005可以包括在标头、位置、速度、时间和尾随数据之间或之中具有不同长度或量的额外数据。应注意，PVT帧4005并不限于任何特定长度。在其他方面中，PVT帧被简化为PT帧或仅P帧。从主控制器1760到集群/本地控制器1750DL、1750DLA、1750DLB、1850DL、1850DLA、1850DLB的通信可以包括与所期望运动外围相关的不同值的集合，例如，这些值可以是电磁铁/线圈在控制下的频率、相位偏移、电流值和/或电压值。主控制器1760实现所期望算法转换，经由运动网络计算和流式传输这些量（通过集群和本地控制器的分层方案，有效地传输到每一个线圈）。

所公开实施例的方面的特征是使用这些系列的值作为受控电机的动态模型3910、3911的输入以计算将由预先确定的电磁铁1700A-1700n施加的理论提升力和推进力，使得基板1510遵循所期望轨迹。所公开实施例的方面的特征还是使用动态模型3910、3911的元素来缩放由本地控制器1750DL、1750DLA、1750DLB、1850DL、1850DLA、1850DLB用于处于其控制下的每一电磁铁的反馈控制信号。

提升力、推进力和缩放项可以有利地考虑到个别驱动线177、179A、179B之中的非线性和动态交叉耦合。提升力、推进力在本文中可以称为前馈项，并且缩放项可以称为增益项。

使用图39（还参考图15A-16C）中所示的电机1599作为一实例，主控制器1760可以针对每一驱动线177、179A、179B生成轨迹，衬底搬运器1500将根据所命令位置、速度和加速度沿着所述轨迹行进。使用基板1510和/或摩擦力µ中的一者或多者的逆运动学模型，主控制器1760可以利用轨迹信息来生成对应前馈和增益项。这些项可以与每一驱动线177、179A、179B所特有的帧（称为PVT-FG帧）中的轨迹信息分组在一起。图40B图示示例性PVT-FG帧4095。类似于PVT帧4005，PVT-FG帧4095包括任选标头4025、位置数据4010、速度数据4015、时间数据4020和任选尾随信息4030。另外，PVT-FG帧4095至少包括一个前馈项4050和至少一个增益项4060。所述数据可以呈二进制格式，在一个或多个字节中分组在一起。在PVT-FG帧4095的一个方面中，位置数据4010、速度数据4015、时间数据4020、前馈项4050和增益项460各自占用四个字节（而在其他方面中，其可以各自占用多于或少于四个字节）。类似于PVT帧4005，PVT-FG帧4095可以包括分布在各个项之中或之间的具有不同长度或量的其他数据。

于是，PVT-FG帧可以（或者在其他方面中，PVT帧）分布在控制系统网络3999上。集群控制器3950A-3950C接收数据，并且可以在两个连续帧之间插值以获得瞬时位置、速度、前馈项和增益值，并且利用此信息来实现对衬底搬运器1500的控制。例如，每一集群控制器3950A-3950C采用PVT-FG帧（或者在一些方面中，PVT帧）或来自主控制器1760的其他合适信息/命令来产生推进力Fx（沿着X轴的推进力）、Fy（沿着Y轴的推进力）和提升力Fz（沿着Z轴）以实现对衬底搬运器1500及其基板1510的调平、推进和三自由度姿态控制（例如，滚转、俯仰、偏航）中的一者或多者。在一些方面中，机器电子器件的形状因数3912可以在集群控制器3950A-3950C级别处被编程，而非或者除在主控制器1760中编程以外，其中使用所述形状因数来建立提升与推进的关系，并且与由主控制器1760提供的数据一起生成上述提升力和推进力。在其他方面中，集群控制器3950A-3950C和本地控制器1750DL、1750DLA、1750DLB、1850DL、1850DLA、1850DLB 可以从主控制器1760接收对应数据，并且利用所述数据来控制电磁铁1700A-1700n和衬底搬运器1500沿着驱动线177、179A、179B中的一者或多者的移动。

集群控制器3950A-3950C（或者替代地，本地控制器1750DL、1750DLA、1750DLB、1850DL、1850DLA、1850DLB）命令电磁铁1700A-1700n调制，所述命令被发送到相应本地控制器1750DL、1750DLA、1750DLB、1850DL、1850DLA、1850DLB并由其接收，以实现虚拟多相马达致动器单元的动态相位分配和创建中的一者或多者，如本文中更详细描述。

图21关于在承载衬底S时增加的衬底搬运器吞吐量图示根据所公开实施例的方面的衬底搬运器1500的示例性受控运动。此处，控制器199控制由电磁铁阵列1700产生的悬浮力（例如，FZ_T、FZ_L），以便跨越基板1510赋予不同悬浮力（图示在图21中），所述不同悬浮力实现基板1510相对于驱动平面1598的受控倾斜（例如，e+或e-），其以俯仰（示出在图15B、图21和图27中）和滚转（示出在图15A和图29中）中的至少一者控制预先确定的反作用压板姿态。在一个方面中，控制器199控制由马达致动器单元（虚拟地移动）的电磁铁阵列1700产生的悬浮力（例如，FZ_T、FZ_L），从而实现基板1510相对于驱动平面1598的预先确定的偏置姿态BA+或BA-，其从由基板安放表面支撑的衬底S上的基板有效载荷安放表面（例如，诸如末端执行器1520的衬底安放表面1520SS（图23、图25A、图25B）或由推车1500C的推车1431-1433的衬底支撑件限定的安放表面）沿抵消由所述反作用压板沿着驱动平面1598的加速产生的有效载荷惯性力的方向赋予偏置反作用力F2（图23）。控制器199被配置成至少由由传感器2000感测到的基板1510的位置变化确定基板1510（及其衬底搬运器）沿着驱动平面1598的加速度，并且响应于所确定的加速度，控制基板1510的偏置姿态以提供预先确定的偏置姿态，从而抵消由基板1510的加速产生的有效载荷惯性力。在其他方面中，控制器199可以针对偏置姿态控制施用来自所命令轨迹的预先定义的加速度。此处，控制器199控制电磁铁阵列1700的虚拟地移动的马达致动器单元的电磁铁1700A-1700n的激励，以便设置偏置姿态BA+或BA-以克服惯性力偏置基板1510，所述惯性力往往相对于基板1510沿着衬底S与基板1510之间的座部移位安放在基板1510上（例如，其末端执行器1520或其衬底支撑件1431-1433上）的衬底S（例如，参见图23、图25A、图25B）。

作为抵消有效载荷惯性力的实例，在图21的左手侧开始，衬底搬运器1500（其可以是本文中描述的任何衬底搬运器）在图21中沿方向2122绘示在运动起始点处。当衬底搬运器开始移动时，控制系统（例如，致动器控制系统网络1799和传感器控制系统网络1899，其可以是控制器199的一部分）产生一组推进力矢量FP和提升力矢量FZ，以便致使衬底搬运器1500以增加的俯仰角e+（例如，末端执行器1520例如沿顺时针方向倾斜）沿运动方向加速。为实现增加的俯仰角e+，产生提升力矢量FZ，使得后提升力矢量FZ_T的量值大于前提升力矢量FZ_L的量值（其中前和后参考运动方向）。当衬底搬运器近似到达朝向运动终点的中间点时（例如，诸如在衬底搬运器1500的加速度基本上为零的位置），俯仰角e+的量值减小，使得末端执行器1520的倾斜取向从顺时针方向取向反转到零（例如，大致平行于水平参考平面1299 – 后提升力矢量FZ_T和前提升力矢量FZ_L基本上相等）。在轨迹中的此点处，衬底搬运器1500运动开始减速阶段，其中俯仰角e- 减小，使得末端执行器1520向抵消顺时针方向取向俯仰。为实现减小的俯仰角e-，产生提升力矢量FZ，使得后提升力矢量FZ_T的量值小于前提升力矢量FZ_L的量值）。当衬底搬运器1500到达其最终目的地时，俯仰角e-增加至零，使得末端执行器1520的倾斜取向与水平参考平面1299大致平行，就像在运动开始时一样。

如可以实现，虽然增加或减小末端执行器的俯仰以考虑衬底搬运器1500的加速和减速，但是在沿着大致笔直/线性路径（诸如沿着驱动线177-180）行进时基本上没有衬底S相对于末端执行器的滑动，在其他方面中，可以增加或减小衬底搬运器1500的滚转r和/或俯仰以实现衬底搬运器1500的更高旋转加速度（诸如以大致类似于上文参考线性运动所述的方式围绕轴线777、1277、1377中的一者或多者（参见图21A，其图示末端执行器借助如图15A中所示的滚转控制沿旋转方向的滚转，其中提升力矢量FZ_left大于提升力矢量FZ_right）。

当与其中末端执行器在整个末端执行器运动中与晶片传送平面平行的常规衬底运输相比时，图21中所图示的运动控制实现显著更快衬底运动运输（例如，实现更高加速度，而基本上没有相对于末端执行器的衬底滑动）。作为一实例，如果在整个运动期间图21的俯仰角e设置为零（与常规衬底运输一样），则最大可允许推进加速度被限制为衬底S与末端执行器1520的接触表面之间的静摩擦系数(μ)。这图示在图22中，构成常规衬底运输中的典型用例，其中衬底S的背面保持与末端执行器接触。如图22中可见，在晶片滑动发生之前，强加到衬底S的最大加速度为μg。其中“g”是重力加速度（约9.8 m/S²），μ是摩擦系数，M是衬底的质量，W是衬底的重量，并且N是法向力。

图23图示其中衬底S（具有质量m）在衬底搬运器1500沿X方向加速时以俯仰角e由衬底搬运器1500（具有质量M）承载的情况。图23中的力图图示衬底S和衬底搬运器1500的运动动力学。在图23中，衬底搬运器1500以加速度a沿着推进方向X加速。因此，衬底搬运器处的力由变量F1表示。沿着X方向的加速度a以如下方式影响衬底S上的反作用（法向）力N：一旦添加到衬底的重量W便产生合力晶片力F2。可以以如下方式使角度e和加速度a相关：衬底S基本上并不相对于衬底搬运器1500的末端执行器1520滑动。为基本上防止晶片滑动，为清楚起见可以考虑两种情况。首先，假设在衬底与末端执行器1520之间不存在摩擦。图24图示在缺少摩擦μ的情况下末端执行器1520上的衬底S的自由体图。如图24中可见，尽管缺少摩擦μ，但是可以根据俯仰角e确定加速度a，使得衬底质量m沿着X方向行进。此关系由以下方程式(4)表示：

a = g tan e [4]

其中g是重力加速度(9.8m/s²)。图24A根据俯仰角e图示晶片滑动区。应注意，如果俯仰角e基本上为零，则衬底S将无摩擦μ地相对于末端执行器1520滑动。图24A中所图示的曲线表示所期望俯仰角“e”以保持衬底S无滑动地沿着X方向以加速度“a”移动。替代地，图24A的相同曲线可以被解释为衬底搬运器1500的所需加速度“a”以防止衬底S在以俯仰角“e”沿着X方向移动时滑动。与图24A中所图示的曲线的偏离将致使衬底S根据加速度值相对于末端执行器1520“下坡”或“上坡”滑动（其中为方便起见相对于俯仰使用术语下坡和上坡）。

图25A和图25B示出非零静摩擦系数μ对加速度a与俯仰角e之间的关系的影响。例如，图25A图示在衬底S相对于末端执行器1520的滑动发生之前的最小推进加速度。在此情况下，摩擦力方向指向“上坡”以基本上防止晶片质量“下坡”滑动（同样相对于俯仰方向）。此处，防止晶片滑动的“最慢”预期加速度被计算为：

a_min = [-μ + tan e]/[l + μ tan e] [5]

图25B，图示在衬底S相对于末端执行器1520的滑动之前的最大（例如，最快）预期推进加速度a的情况。在此情况下，摩擦力方向指向“下坡”以基本上防止晶片质量m“上坡”滑动（同样相对于俯仰方向）。此处，“最快”预期加速度a被计算为：

a_max = [μ + tan e]/ [1 - μ tan e] [6]

因此，在存在非零静摩擦系数μ的情况下，对于给定俯仰角，推进加速度a应保持在以下范围内，以便防止衬底S滑动：

a_min< a < a_max [7]

图26针对约0.1的静态系数μ提供加速度a与俯仰角e之间相依性的实例，这是在高温应用中使用的衬底搬运器的典型值。在图26中在μ等于约0的情况下重复图24A的曲线。顶部与底部曲线（μ等于约0.1）之间的区表示非滑动区（例如，针对给定俯仰角的加速区，其中相对于末端执行器的衬底滑动基本上并不发生）。此区之外的区域可能相对于衬底搬运器倾斜度（即，俯仰角e）沿向上或向下方向具有晶片滑动。在图26的实例中，在基本上零俯仰角的情况下的最大加速度为约0.l g，这是常规衬底搬运器针对典型高温应用可以实现的最快加速度。如果俯仰角被设置为约16度的倾斜，则可以使用相同末端执行器材料（如在常规衬底搬运器中）以高达0.4 g的加速度运输衬底，这与常规衬底搬运器相比构成实质性吞吐量改进。俯仰角e可以根据预先确定的加速度设置，以便最大化吞吐量，诸如绘示在图21中。

图27关于衬底搬运器1500相对于诸如加工模块120等衬底工位的调平图示以滚转、俯仰和偏航对衬底搬运器1500取向的主动控制。由于需要优化加工模块120加工时间，机械偏转对进入和离开加工模块开口2780提出挑战，加工模块开口2780的高度H3变得越来越小。由于存在带有增加重量和降低刚度的轴承的铰接连杆，常规衬底运输通常遭受机械偏转的固有可能性，注意，当晶片通过加工模块开口2780时补偿末端执行器取向可能不实际。在这些情况下，能够遵守更严格机械偏转约束变得越来越困难。所公开实施例的方面提供一种机械偏转的解决方案，其通过控制衬底搬运器在空间中相对于水平参考平面的取向（例如，通过如本文中所述调整滚转、俯仰和偏航角）来动态补偿任何机械偏转，使得衬底通过加工模块开口2780、而在衬底S与开口2780之间基本上没有接触并且在末端执行器1520与开口2780之间基本上没有接触。

图15A-图16C图示除俯仰角以外本地驱动控制器1750A-1750n和本地传感器控制器1850A-1850n对衬底搬运器1500的滚转和偏航角的受控调整。还参考图27，对滚转、偏航和俯仰角中的每一者的受控调整（例如，通过如本文中所述至少有差别地改变作用在基板1510上的提升力矢量）实现在诸如加工模块120等任何合适衬底保持工位处调平衬底搬运器1500的位置，使得衬底S（以及其上衬底S的末端执行器1520）的平面2770基本上与由衬底保持工位120衬底支撑表面2760限定的平面2771相同。在一些方面中，彼此独立地调整滚转、偏航和俯仰角。对衬底搬运器1500取向角（例如，滚转、俯仰和偏航）的受控调整还例如因衬底装载以及衬底搬运器1500结构的重量而实现对末端执行器1520的机械偏转的补偿。

参考图8-图11以及图28和图29，如上所述，在一些方面中，提供多个驱动线177、178以沿着运输室118的长度纵向延伸以提供一个衬底搬运器1500由另一衬底搬运器沿着运输室118的纵向方向的通过。图28图示彼此通过的两个衬底搬运器1500A、1500B的通过，其中衬底搬运器1500A沿着入站轨道1550A行进，并且其中衬底搬运器1500B沿着出站轨道1550B行进。此处，衬底搬运器1500A、1500B中的每一者具有滚转、俯仰和偏航角，使得末端执行器1520（以及保持在其上的衬底）的平面2770与水平参考平面1299大致平行（即，水平）。此处，在末端执行器1520水平的情况下，运输室118具有横向宽度W1。然而，根据所公开实施例的方面，可以通过在衬底搬运器1500A、1500B沿着运输室118的长度彼此通过时调整衬底搬运器1500A、1500B的滚转、俯仰和偏航中的一者或多者来最小化运输室118的宽度或以其他方式使其从横向宽度W1减小到横向宽度W2。例如，如图29中所图示，每一衬底搬运器1500A、1500B的滚转角可以相对于水平参考平面1299调整至预先确定的角度β以避免衬底搬运器1500A、1500B之间在其在两个衬底搬运器1500A、1500B将原本占据相同空间的时间周期内彼此移动通过时的接触。预先确定的滚转角β可以取决于末端执行器配置（例如，使得衬底S并不相对于末端执行器滑动）。如可以实现，有利的是，控制每一衬底搬运器1500的滚转、俯仰和/或偏航角，以便减少容纳晶片处置自动化装置的运输室118的占用空间，其中减少的占用空间至少增加制作设施地板上的工具密度并减少运输室的抽真空时间，这可能导致增加的吞吐量。

现在参考图17和图30，将描述对电磁铁阵列1700的示例性控制，其中采用动态相位分配。如本文中所述，控制器199（在一个方面中，其是如本文中所述的集群或主控制器–参见图39）可操作地耦合到电磁铁阵列1700和交流电源1585（其中所述电源可以是任何合适类型并且可以是直流电，在此情况下，控制器驱动电路将根据需要将其调制到所期望频率/相位以用于尽可能多的交流电相位），并且被配置成借助多相交流电顺序地激励电磁铁1700A-1700n，使得衬底搬运器1500的基板1510以借助一组共用电磁铁1700A-1700n（诸如相应驱动线177-180的那些电磁铁）的姿态控制和偏航控制中的至少一者悬浮和推进。如上所述，控制器199被配置成对应于由传感器2000感测到的基板1510的位置顺序地激励电磁铁1700A-1700n，电磁铁1700A-1700n按多相交流电激励协作，形成马达致动器单元1701。每一马达致动器单元1701的电磁铁1700A-1700n的数量n（在所述实例中为3或以上的整数，但是在其他方面中，可以为两个或更多个）以及每一马达致动器单元1701的相应n个电磁铁1700A-1700n的位置（静态）可由控制器199动态选择，以实现的在马达致动器的整个操作中的任何给定时间基板（次级）1510提升和推进。电磁铁1700A-1700n中的每一者由借助每一相具有单个共用频率的共用多相交流电的激励产生可对基板1510的单独控制的悬浮力和推进力，以便以至少包括在基板1510悬浮的情况下的姿态和偏航中的至少一者的高达六个独立自由度控制基板1510。每一相（此处相应相A、B、C）的每相共用单个频率可以从不同所期望激励频率可选择地变化，使得由马达致动单元1701产生的悬浮力和推进力以高达六个独立自由度中的每一者实现对基板1510的大致独立控制。在一个方面中，控制器199控制由布置在相应马达致动器单元1701中的电磁铁阵列1700A-1700n产生的滚转、俯仰和偏航角，至少包括在基板1510悬浮和推进的情况下的姿态，以便沿着至少一个驱动线177-180相对于电磁铁阵列1700从相对于室118的框架的第一预先确定的位置P1（参见图1B）移动到相对于室118的框架的第二不同预先确定的位置P2（参见图1B）。在一个方面中，控制器199控制由电磁铁阵列1700产生滚转、俯仰和偏航角，至少包括在基板1510悬浮并相对于电磁铁阵列1700静止在相对于室118的框架沿着至少一个驱动线177-180的预先确定的位置（诸如图1B中的位置P2）的情况下的基板1510姿态和基板1510偏航。

图32A和图32B图示其中每一电磁铁（或线圈单元）1700A-1700n被分组成限定具有动态选择数量的电磁铁的马达致动器单元1701的实例，例如三个电磁铁(n=3)和三个对应相(m=3)，其中相之间120°的电气角（还参见图17）也与三个不同相A、B、C动态相关联，使得每一相A、B、C与对应静态电磁铁1700A-1700n的关联与马达致动单元1701的动态状态相符。因此，在马达致动器单元1701的电磁铁推进基板1510（例如，沿着方向3100）的情况下，每一相A、B、C分别从一个静态电磁铁改变或移动到另一个（即，将相应相的指定或分配滚转到连续电磁铁1700A-1700n，以便产生线性电机1599和电机1599R中的每一者的多相致动器单元3000、3000tP₁、3000tP₂的虚拟（运动），其沿与由对应于虚拟运动多相致动单元3000、3000tP₁、3000tP₂的电磁铁1700A-1700n的激励产生的基板1510的运动相称的运动方向3100前进。为方便起见，在线圈单元与相之间产生虚拟运动多相致动器单元3000、3000tP₁、3000tP₂的此动态关系或关联此处将被称为“动态相位分配”，其中实现基板1510的推进的代表性虚拟运动多相致动器单元3000、3000tP₁、3000tP₂的虚拟运动示意性地图示在图30中（还参见图17）。此处，虚拟运动多相致动器单元（或图17中的MAU”）3000已经动态选择三个电磁铁和相关联相A、B、C，在时间t=t0示出在初始（代表性）位置P=0中。虚拟运动多相致动器单元3000电磁铁的相应激励产生在t1至t2之间移动压板/基板1510的推进力（还参见图32A-32B）。此处，如图示出，在P=0和t=t0，电磁铁1700A-1700C被分组以形成虚拟运动多相致动器单元3000，并且分别与相A、B、C相关联。与推进力Fx的产生一致，虚拟运动多相致动器单元3000电磁铁1700A-1700C的相应激励相对于压板/基板1510以受控可变高度产生可单独控制的提升力Fy，所述提升力同时提升并在推进的同时实现压板/基板1510的倾斜调整（参见图32A-32B）。如可以实现，在由虚拟运动多相致动器单元3000的相应电磁铁1700A-1700C在时间t=t0和位置P=0处施加的提升力Fy和推进力Fx的影响下，压板/基板1510以预先确定的提升和倾斜移动（相对于传送室、并且因此静态电磁铁1700A-1700C）。为在远离电磁铁1700A-1700C的群组的运动期间维持压板/基板1510的稳态倾斜（在P=0和T=T0限定虚拟运动多相致动器单元3000），电磁铁阵列1700A-1700n的相应电磁铁的控制器199和电路系统3050被配置成与压板/基板1510在时间t=t1和位置P=1到现在限定在时间t=t1设置在位置P=1处的虚拟运动多相致动器单元3000tP1的对应电磁铁1700B-1700D的行进相称地动态“移动”（或“改变”）相应相A、B、C的分配（从P=0和t=t0的初始虚拟运动多相致动器单元3000），并且随后与压板/基板1510在时间t=t2和位置P=2到现在限定在时间t=t2设置在位置P=2处的虚拟运动多相致动器单元3000tP2的对应电磁铁1700C-1700E的行进相称地“移动”（或“改变”）相应相A、B、C的分配（从P=1和t=t1的虚拟运动多相致动器单元3000tP1）等等。在整个压板/基板1510运动中重复动态相位分配，使得相对于压板的相位分布以及通过压板/基板1510的相应相（此处，A、B、C）的激励在压板/基板1510的整个运动中维持大致稳态。

虚拟多相致动器单元3000、3000tP₁、3000tP₂可以包括耦合到至少多相交流电源1585的电磁铁阵列1700的一系列电磁铁1700A-1700n，其在驱动平面1598内限定至少一个驱动线177-180，其中所述系列电磁铁1700A-1700n中的电磁铁1700A-1700n被动态分组成至少一个多相致动器单元DLIM1、DLIM2、DLIM3，并且至少一个多相致动器单元DLIM1、DLIM2、DLIM3中的每一者耦合到至少多相交流电源1585。在此情况下，在通过处于初始位置(P=0、t=0)的马达致动单元的对应电磁铁群组的激励起始推进（实现基板/次级的运动）时，如上所述，相A、B、C和相关联“马达”（例如，DLIM1、DLIM2、DLIM3）的定义在空间和时间(Pi、ti)改变，以便在整个运动范围内维持赋予在基板1510上的大致稳态力矢量FZ1、FZ2、FX1、FX2，其在整个运动范围内提供衬底搬运器1500的所期望大致稳态或恒定倾斜取向。如本文中所述，参考图17描述被配置成实现动态相位分配的示例性致动器控制系统网络1799。如图32A和图32B中可见，动态相位分配由控制器199控制，使得通过多相交流电A、B、C通电的被分组成对应马达致动单元（诸如本文中描述）的相应电磁铁1700A-1700n相对于基板1510（由前部部分3110和后部部分3111表示）呈现跨越虚拟地移动的至少一个多相致动器单元DLIM1、DLIM2、DLIM3的相应电磁铁1700A-1700n的大致稳态多相分布。应注意，相电流A、B、C图示在相应电磁铁1700A-1700n内，并且跨越至少一个多相致动器单元DLIM1、DLIM2、DLIM3的相电流分布相对于基板1510保持恒定或稳态（例如，作为稳态的实例，注意，在基板1510和至少一个（虚拟地移动的）多相致动器单元DLIM1、DLIM2、DLIM3沿方向3100的整个移动中，相电流A保持在后部部分3111的尾端，相电流C保持在后部部分3111的前端，并且相电流B保持在后部部分3111的中心中）。

在动态相位分配的更多细节中，图30绘示在时间t1的电磁铁1700A、1700B、1700C，其被分别定义为相A、B、C（图30和图32A），其产生空间力矢量，所述空间力矢量提供预先确定的衬底搬运器1500（即，由传感器2000识别并由控制器199选择用于移动的晶片搬运器）的可单独控制的提升力和推进力。当衬底搬运器1500在空间中（例如，沿着与电磁铁阵列1700相关联的驱动线）移动时，在时间t2，电磁铁1700B、1700C、1700D分别变成相A、B、C（图30和图32B）。当衬底搬运器1500继续沿着驱动线（在此实例中，其是方向3100，如图32A、图32B和图32C中所示）行进时，在时间t3，相A、B、C分别与电磁铁1700C、1700D、1700E相关联。此动态相位分配实现对维持预先确定的衬底搬运器1500的推进、提升和取向的力矢量的连续空间和时间控制。在一个方面中，交流电源1585通过可以包括电流放大电源单元3011或任何其他合适信号处理的任何合适信号调节电路系统3050耦合到电磁铁阵列1700的电磁铁1700A-1700n中的每一者。相A、B、C电流被传输到本地驱动控制器1750A-1750n中的每一者，本地驱动控制器1750A-1750n在主控制器1760的控制下或响应于来自主控制器1760的指令以上述方式向相应电磁铁提供相A、B、C中的指定者以实现动态相位分配。

如本文中所述，衬底搬运器的基板1510（图16B）与至少一个多相致动器单元（图32B）DLIM、DLIM2、DLIM3的电磁铁1700A-1700n协作，使得电磁铁1700A-1700n借助交流电的激励产生对基板1510的悬浮力和推进力，所述悬浮力和推进力相对于驱动平面1598以受控姿态沿着至少一个驱动线177-180可控制地悬浮和推进基板1510。控制器199（在一些方面中，其至少包括主控制器1760和从属于主控制器的任何控制器，诸如本地驱动控制器1750A-1750n；然而，在其他方面中，所述控制器可以具有任何合适配置）可操作地耦合到交流电源1585和电磁铁阵列1700。交流电源1585可以包括任何合适相关联电路系统3050，交流电源1585通过其连接到电磁铁阵列1700。交流电源1585由本地驱动控制器或诸如主控制器1760等任何其他合适控制器控制。交流电源的典型控制参数包括信号幅度、信号频率和相对于参考线圈单元的相移。可以定义其他类型的控制参数。如本文中所使用，如图30中图示的“相”A、B、C类似于多相电动马达中的特定线圈；然而，所述相位定义（诸如图30中的A、B、C）中的每一者并不物理上与任何特定线圈相关联。

作为与现有技术的比较，如果将具有静态相位分配的分段线性感应马达与其自己的专用控件一起使用，则当衬底搬运器从一个段转换到下一个段时，将难以实现角度/倾斜控制。图31A和图31B图示跨越静态分段线性感应马达维持俯仰控制的问题。图31A示出具有沿着Z轴和X轴的感应力的基板1510或次级的前部部分3110和后部部分3111。具有相A、B和C的第一马达段(SLIMl)产生力Fzl和Fxl以提升和推进基板的后部部分3111。第二马达段(SLIM2)使用其相应相A、B和C针对基板的前部部分3110产生力Fz2和Fx2。当基板沿方向3100移动时，基板的前部和后部部分3110、3111将转换到下一个线性感应马达段中。这示出在图31B中。在此位置处，基板的后部部分3111与SLIMI的相B和C以及SLIM2的相A重叠。同时，基板的前部部分3110与SLIM2的相B和C以及SLIM3的相A重叠。因此，不可能维持相同的所需力Fzl、Fxl、Fz2、Fx2因为例如SLIM2相由基板的前部和后部部分3110、3111共享。

如之前描述，并且现在参考图32C，在一个方面中，同时和单独控制推进和悬浮（使得完全可单独控制推进力和提升力，使得可以认为对每一者的控制彼此独立，尽管两个力都受到借助每一相具有单个共用频率的共用多相交流电的激励的影响，每一相共用频率可从不同所期望频率选择性地变化）可以受到本文中描述的动态相位分配的影响，其中一个或多个动态线性马达(DLIM)可以包括与限定虚拟运动多相致动器单元的电磁铁相关联的可选择n个数量的相，其中n可以是大于3的整数。可以动态选择限定虚拟运动多相致动器单元的电磁铁的数量n例如用于根据所期望移动的运动学特性实现压板/基板1510的不同移动。此处，由控制器199选择虚拟运动多相致动器单元的每相通常应用的激励频率，以便产生所期望运动学性能和对压板/基板1510的控制。此处，相位控制算法在相（例如，马达的电磁铁）之间维持相同电相角差，如图32C中所示。相对于参考相和相对于每一相计算电相位差。相之间的电相角差

可以在从约-180度至约180度的范围内，其中约0度的值对应于无推进力，而正值和负值分别提供沿正方向和负方向的推进力。根据电相角差

的值，相应动态线性马达内的电磁铁的数量变化。此处，DLIM1（出于示例性目的以6个电磁铁图示）与如图32C中所示的DLIM2之间的边界是动态的。在动态线性马达电磁铁/相位分配的另一方面中，并非动态线性马达的所有电磁铁都需要同时通电。参考DLIM 1，仅使动态线性马达DLIM1的所有n个（在此实例中，n = 6）电磁铁中的m个（在此实例中，m = 4）电磁铁（其中m是由基板（或次级）覆盖的电磁铁的数量）以实现基板1510的提升和推进，而可以关闭动态线性马达DLIM1的n个电磁铁中的其他电磁铁。

现在参考例如图1A-图11、图15A-15C、图17、图28、图29、图30和图41，将根据所公开实施例的一个或多个方面描述用于线性电机1599的示例性方法。在所述方法中，为线性电机1599提供框架（图41，框4100），其中所述框架具有水平参考平面1299。形成驱动平面1598（图41，框4110），其中电磁铁阵列1700连接到所述框架。驱动平面1598相对于水平参考平面1299位于预先确定的高度H处。电磁铁阵列1700被布置成使得所述电磁铁阵列中的一系列电磁铁在驱动平面1598内限定至少一个驱动线177、178，并且电磁铁1700A-1700n中的每一者（参见图15B）耦合到交流(AC)电源1585，从而使每一电磁铁1700A-1700n通电。提供至少一个反作用压板1510（图41，框4120），其中至少一个反作用压板1510由顺磁性、抗磁性或非磁性导电材料制成，被设置成与电磁铁阵列1700的电磁铁1700A-1700n协作。借助交流电激励电磁铁1700A-1700n以产生对反作用压板1510的悬浮力和推进力FZ、FP（图41，框4130），所述悬浮力和推进力FZ、FP相对于驱动平面1598以受控姿态沿着至少一个驱动线可控制地悬浮和推进反作用压板1510。在用于线性电机1599的所述方法中，借助多相交流电借助可操作地耦合到电磁铁阵列1700和交流电源1585的控制器199顺序地激励电磁铁1700A-1700n，使得每一反作用压板1510以包括借助一组共用电磁铁1700A-1700n的姿态控制和偏航控制中的至少一者的多达6个自由度悬浮和推进，电磁铁1700A-1700n中的每一者由借助每一相具有单个共用频率的共用多相交流电的激励产生对反作用压板1510的悬浮力和推进力FZ、FP两者，以便至少在反作用压板1510悬浮的情况下以包括反作用压板姿态和反作用压板偏航中的至少一者的多达6个自由度控制反作用压板1510。

现在参考例如图1A-11、图15A-15C、图17、图28、图29、图30和图42，将根据所公开实施例的一个或多个方面描述一种用于电磁输送机衬底运输装置1599的方法。在所述方法中，为电磁输送机衬底运输装置1599提供室118（图42，框4200），室118被配置成在其中保持密封气氛，并且具有水平参考平面1299和至少一个衬底通过开口118O用于通过开口118O将衬底传送进出室118。形成驱动平面1598（图42，框4210），其中电磁铁阵列1700连接到室118。驱动平面1598相对于水平参考平面1299位于预先确定的高度H处。电磁铁阵列1700被布置成使得电磁铁阵列1700的一系列电磁铁1700A-1700n在驱动平面1598内限定至少一个驱动线177、178，所述系列电磁铁1700A-1700n中的电磁铁1700A-1700n被分组成至少一个多相致动器单元，并且所述至少一个多相致动器单元中的每一者耦合到多相交流(AC)电源1585。提供至少一个反作用压板1510（图42，框4220），其中至少一个反作用压板1510由顺磁性、抗磁性或非磁性导电材料制成，被设置成与至少一个多相致动器单元的电磁铁1700A-1700n协作。借助交流电激励电磁铁1700A-1700n以产生对反作用压板1510的悬浮力和推进力FZ、FP（图42，框4230），悬浮力和推进力FZ、FP相对于驱动平面1598以受控姿态沿着至少一个驱动线177、178可控制地悬浮和推进反作用压板1510。借助多相交流电借助可操作地耦合到电磁铁阵列1700和交流电源1585的控制器199顺序地激励电磁铁1700A-1700n，使得反作用压板1510被悬浮和推进，其中所述多相交流电的每一交流电相位在相应电磁铁1700A-1700n之间动态分配，使得所述至少一个多相致动器单元的所述电磁铁群组的每一相应电磁铁1700A-1700n的交流电相位从第一交流电相位改变为第二不同交流电相位，因此实际上所述电磁铁群组虚拟地移动，并且由所述电磁铁群组形成的所述至少一个多相致动器单元经由沿着驱动线177、178的动态相位分配虚拟地移动。

根据所公开实施例的一个或多个方面，一种线性电机包括：

框架，所述框架具有水平参考平面；

电磁铁阵列，所述电磁铁阵列连接到所述框架以相对于所述水平参考平面在预先确定的高度处形成驱动平面，所述电磁铁阵列被布置成使得所述电磁铁阵列中的一系列电磁铁在所述驱动平面内限定至少一个驱动线，并且所述电磁铁中的每一者耦合到交流电源，从而使每一电磁铁通电；

由顺磁性、抗磁性或非磁性导电材料制成的至少一个反作用压板，所述反作用压板被竖直成与所述电磁铁阵列中的所述电磁铁协作，使得所述电磁铁借助交流电的激励产生对所述反作用压板的悬浮力和推进力，所述悬浮力和推进力相对于所述驱动平面以受控姿态沿着所述至少一个驱动线可控制地悬浮和推进所述反作用压板；以及

控制器，所述控制器可操作地耦合到所述电磁铁阵列和所述交流电源并且被配置成借助多相交流电顺序地激励所述电磁铁，使得每一反作用压板以包括借助一组共用所述电磁铁的姿态控制和偏航控制中的至少一者的多达6个自由度悬浮和推进，所述电磁铁中的每一者由借助每一相具有单个共用频率的共用多相交流电的激励产生对所述反作用压板的所述悬浮力和所述推进力两者，以便以包括至少在所述反作用压板悬浮的情况下反作用压板姿态和反作用压板偏航中的至少一者的多达6个自由度控制所述反作用压板。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述多达6个自由度，至少包括在所述反作用压板被悬浮和推进以便沿着所述至少一个驱动线相对于所述电磁铁阵列从相对于所述框架的第一预先确定的位置移动到相对于所述框架的第二不同预先确定的位置的情况下的所述反作用压板姿态。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述多达6个自由度，至少包括在所述反作用压板相对于所述电磁铁阵列悬浮和静止在相对于所述框架沿着所述至少一个驱动线的预先确定的位置中的情况下的所述反作用压板姿态和所述反作用压板偏航。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的跨越所述反作用压板的所述推进力，以便在所述反作用压板上赋予受控偏航力矩，从而使所述反作用压板围绕大致法向于所述驱动平面的偏航轴线从相对于所述框架的第一预先确定的取向偏航到相对于所述框架的第二不同预先确定的取向。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述推进力，以便在所述反作用压板上赋予力偶矩，从而实现所述反作用压板的受控偏航，从而实现所述反作用压板上的晶片有效载荷相对于所述框架的预先确定的晶片保持位置的定位和定心中的至少一者。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述悬浮力，以便跨越所述反作用压板赋予不同悬浮力，所述不同悬浮力实现所述反作用压板相对于所述驱动平面的受控倾斜，其以反作用压板俯仰和反作用压板滚转中的至少一者控制预先确定的反作用压板姿态。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述悬浮力，从而实现所述反作用压板相对于所述驱动平面的预先确定的偏置姿态，其从反作用压板有效载荷安放表面沿抵消由所述反作用压板沿着所述驱动平面的加速产生的有效载荷惯性力的方向在由所述反作用压板安放表面支撑的有效载荷上赋予偏置反作用力。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述线性电机进一步包括分布在所述框架上的位置反馈传感器，所述位置反馈传感器被配置成用于感测所述反作用压板沿着所述驱动平面的位置并且可通信地耦合到所述控制器，因此所述控制器记录所述反作用压板的所述所感测位置，其中所述控制器被配置成对应于所述所感测位置顺序地激励所述电磁铁阵列中的所述电磁铁。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述控制器被配置成至少由所述所感测位置的变化确定所述反作用压板沿着所述驱动平面的加速度，并且响应于所确定加速度，控制所述反作用压板的偏置姿态以提供抵消由所述反作用压板的所述加速产生的所述有效载荷惯性力的所述预先确定的偏置姿态。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述控制器控制所述电磁铁阵列中的所述电磁铁的激励，以便设置所述反作用压板姿态以克服惯性力偏置所述反作用压板，所述惯性力往往相对于所述反作用压板沿着所述有效载荷与所述反作用压板之间的座部移位安放在所述反作用压板上的有效载荷。

根据所公开实施例的一个或多个方面，一种电磁输送机衬底运输装置包括：

室，所述室被配置成在其中保持密封气氛，并且具有水平参考平面和至少一个衬底通过开口用于通过所述开口将衬底传送进出所述室；

电磁铁阵列，所述电磁铁阵列连接到所述室以相对于所述水平参考平面在预先确定的高度处形成驱动平面，所述电磁铁阵列被布置成使得所述电磁铁阵列中的一系列电磁铁在所述驱动平面内限定至少一个驱动线，所述系列电磁铁中的电磁铁分组成至少一个多相致动器单元，并且所述至少一个多相致动器单元中的每一者耦合到多相交流电源；

由顺磁性、抗磁性或非磁性导电材料制成的至少一个反作用压板，所述反作用压板被竖直成与所述至少一个多相致动器单元中的所述电磁铁协作，使得所述电磁铁借助交流电的激励产生对所述反作用压板的悬浮力和推进力，所述悬浮力和推进力相对于所述驱动平面以受控姿态沿着所述至少一个驱动线可控制地悬浮和推进所述反作用压板；以及

控制器，所述控制器可操作地耦合到所述电磁铁阵列和交流电源并且被配置成借助多相交流电顺序地激励所述电磁铁，使得反作用压板被悬浮和推进，其中所述多相交流电的每一交流电相位在相应电磁铁之间动态分配，使得所述至少一个多相致动器单元的所述电磁铁群组的每一相应电磁铁的交流电相位从第一交流电相位改变为第二不同交流电相位，因此实际上所述电磁铁群组虚拟地移动，并且由所述电磁铁群组形成的所述至少一个多相致动器单元经由沿着所述驱动线的动态相位分配虚拟地移动。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述反作用压板以包括在所述虚拟地移动的至少一个多相致动器单元的情况下的姿态和偏航控制中的至少一者的多达6个自由度悬浮和推进。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述多达6个自由度，至少包括在所述反作用压板悬浮和推进以便沿着所述至少一个驱动线相对于所述电磁铁阵列从相对于所述室的第一预先确定的位置移动到相对于所述室的第二不同预先确定的位置的情况下的所述反作用压板姿态。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述多达6个自由度，至少包括在所述反作用压板相对于所述室沿着所述至少一个驱动线相对于所述电磁铁阵列悬浮和静止在预先确定的位置中的情况下的所述反作用压板姿态和所述反作用压板偏航。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述动态相位分配被控制成使得所述虚拟地移动的至少一个多相致动器单元基本上与由通过所述虚拟地移动的至少一个多相致动器单元的推进的沿着所述驱动线的反作用压板移动一致地沿着所述驱动线虚拟地移动。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的跨越所述反作用压板的所述推进力，以便在所述反作用压板上赋予受控偏航力矩，从而使所述反作用压板围绕大致法向于所述驱动平面的偏航轴线从相对于所述室的第一预先确定的取向偏航到相对于所述室的第二不同预先确定的取向。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述推进力，以便在所述反作用压板上赋予力偶矩，从而实现所述反作用压板的受控偏航，从而实现所述反作用压板上的晶片有效载荷相对于所述室的预先确定的晶片保持位置的定位和定心中的至少一者。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述悬浮力，以便跨越所述反作用压板赋予不同悬浮力，所述不同悬浮力实现所述反作用压板相对于所述驱动平面的受控倾斜，其以反作用压板俯仰和反作用压板滚转中的至少一者控制预先确定的反作用压板姿态。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述悬浮力，从而实现所述反作用压板相对于所述驱动平面的预先确定的偏置姿态，其从反作用压板有效载荷安放表面沿抵消由所述反作用压板沿着所述驱动平面的加速产生的有效载荷惯性力的方向在由所述反作用压板安放表面支撑的有效载荷上赋予偏置反作用力。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述电磁输送机衬底运输装置进一步包括分布在所述室上的位置反馈传感器，所述位置反馈传感器被配置成用于感测所述反作用压板沿着所述驱动平面的位置并且可通信地耦合到所述控制器，因此所述控制器记录所述反作用压板的所述所感测位置，其中所述控制器被配置成对应于所述所感测位置顺序地激励所述电磁铁阵列中的所述电磁铁。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述控制器被配置成至少由所述所感测位置的变化确定所述反作用压板沿着所述驱动平面的加速度，并且响应于所确定加速度，控制所述反作用压板的偏置姿态以提供抵消由所述反作用压板的所述加速产生的所述有效载荷惯性力的所述预先确定的偏置姿态。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述控制器控制所述电磁铁阵列中的所述电磁铁的激励，以便设置所述反作用压板姿态以克服惯性力偏置所述反作用压板，所述惯性力往往相对于所述反作用压板沿着所述有效载荷与所述反作用压板之间的座部移位安放在所述反作用压板上的有效载荷。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述动态相位分配被控制成使得通过所述多相交流电通电的所述相应电磁铁相对于所述反作用压板呈现跨越所述虚拟地移动的至少一个多相致动器单元的相应电磁铁的大致稳态多相分布。

根据所公开实施例的一个或多个方面，提供一种用于线性电机的方法。所述方法包括：

为所述线性电机提供框架，所述框架具有水平参考平面；

借助连接到所述框架的电磁铁阵列形成驱动平面，所述驱动平面相对于所述水平参考平面定位在预先确定的高度处，所述电磁铁阵列被布置成使得所述电磁铁阵列中的一系列电磁铁在所述驱动平面内限定至少一个驱动线，并且所述电磁铁中的每一者耦合到交流电源，从而使每一电磁铁通电；

提供由顺磁性、抗磁性或非磁性导电材料制成的至少一个反作用压板，所述反作用压板被竖直成与所述电磁铁阵列中的所述电磁铁协作；以及

借助交流电激励所述电磁铁以产生对所述反作用压板的悬浮力和推进力，所述悬浮力和推进力相对于所述驱动平面以受控姿态沿着所述至少一个驱动线可控制地悬浮和推进所述反作用压板；

其中借助可操作地耦合到所述电磁铁阵列和所述交流电源的控制器借助多相交流电顺序地激励所述电磁铁，使得每一反作用压板以包括借助一组共用所述电磁铁的姿态控制和偏航控制中的至少一者的多达6个自由度悬浮和推进，所述电磁铁中的每一者由借助每一相具有单个共用频率的共用多相交流电的激励产生对所述反作用压板的所述悬浮力和所述推进力两者，以便以包括至少在所述反作用压板悬浮的情况下反作用压板姿态和反作用压板偏航中的至少一者的多达6个自由度控制所述反作用压板。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述多达6个自由度，至少包括在所述反作用压板被悬浮和推进以便沿着所述至少一个驱动线相对于所述电磁铁阵列从相对于所述框架的第一预先确定的位置移动到相对于所述框架的第二不同预先确定的位置的情况下的所述反作用压板姿态。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述多达6个自由度，至少包括在所述反作用压板相对于所述电磁铁阵列悬浮和静止在相对于所述框架沿着所述至少一个驱动线的预先确定的位置中的情况下的所述反作用压板姿态和所述反作用压板偏航。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的跨越所述反作用压板的所述推进力，以便在所述反作用压板上赋予受控偏航力矩，从而使所述反作用压板围绕大致法向于所述驱动平面的偏航轴线从相对于所述框架的第一预先确定的取向偏航到相对于所述框架的第二不同预先确定的取向。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述推进力，以便在所述反作用压板上赋予力偶矩，从而实现所述反作用压板的受控偏航，从而实现所述反作用压板上的晶片有效载荷相对于所述框架的预先确定的晶片保持位置的定位和定心中的至少一者。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述悬浮力，以便跨越所述反作用压板赋予不同悬浮力，所述不同悬浮力实现所述反作用压板相对于所述驱动平面的受控倾斜，其以反作用压板俯仰和反作用压板滚转中的至少一者控制预先确定的反作用压板姿态。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述悬浮力，从而实现所述反作用压板相对于所述驱动平面的预先确定的偏置姿态，其从反作用压板有效载荷安放表面沿抵消由所述反作用压板沿着所述驱动平面的加速产生的有效载荷惯性力的方向在由所述反作用压板安放表面支撑的有效载荷上赋予偏置反作用力。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述方法进一步包括借助分布在所述框架上并且可通信地耦合到所述控制器的位置反馈传感器感测所述反作用压板沿着所述驱动平面的位置，因此所述控制器记录所述反作用压板的所述所感测位置，其中所述控制器对应于所述所感测位置顺序地激励所述电磁铁阵列中的所述电磁铁。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述控制器至少由所述所感测位置的变化确定所述反作用压板沿着所述驱动平面的加速度，并且响应于所确定加速度，控制所述反作用压板的偏置姿态以提供抵消由所述反作用压板的所述加速产生的所述有效载荷惯性力的所述预先确定的偏置姿态。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述控制器控制所述电磁铁阵列中的所述电磁铁的激励，以便设置所述反作用压板姿态以克服惯性力偏置所述反作用压板，所述惯性力往往相对于所述反作用压板沿着所述有效载荷与所述反作用压板之间的座部移位安放在所述反作用压板上的有效载荷。

根据所公开实施例的一个或多个方面，提供一种用于电磁输送机衬底运输装置的方法。所述方法包括：

为所述电磁输送机衬底运输装置提供室，所述室被配置成在其中保持密封气氛，并且具有水平参考平面和至少一个衬底通过开口用于通过所述开口将衬底传送进出所述室；

借助连接到所述室的电磁铁阵列形成驱动平面，所述驱动平面相对于所述水平参考平面定位在预先确定的高度处，所述电磁铁阵列被布置成使得所述电磁铁阵列中的一系列电磁铁在所述驱动平面内限定至少一个驱动线，所述系列电磁铁中的电磁铁分组成至少一个多相致动器单元，并且所述至少一个多相致动器单元中的每一者耦合到多相交流电源；

提供由顺磁性、抗磁性或非磁性导电材料制成的至少一个反作用压板，所述反作用压板被竖直成与所述至少一个多相致动器单元中的所述电磁铁协作；以及

借助交流电激励所述电磁铁以产生对所述反作用压板的悬浮力和推进力，所述悬浮力和推进力相对于所述驱动平面以受控姿态沿着所述至少一个驱动线可控制地悬浮和推进所述反作用压板；

其中借助可操作地耦合到所述电磁铁阵列和交流电源的控制器借助多相交流电顺序地激励所述电磁铁，使得反作用压板被悬浮和推进，其中所述多相交流电的每一交流电相位在相应电磁铁之间动态分配，使得所述至少一个多相致动器单元的所述电磁铁群组的每一相应电磁铁的交流电相位从第一交流电相位改变为第二不同交流电相位，因此实际上所述电磁铁群组虚拟地移动，并且由所述电磁铁群组形成的所述至少一个多相致动器单元经由沿着所述驱动线的动态相位分配虚拟地移动。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述反作用压板以包括在所述虚拟地移动至少一个多相致动器单元的情况下的姿态和偏航控制中的至少一者的多达6个自由度被悬浮和推进。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述多达6个自由度，至少包括在所述反作用压板悬浮和推进以便沿着所述至少一个驱动线相对于所述电磁铁阵列从相对于所述室的第一预先确定的位置移动到相对于所述室的第二不同预先确定的位置的情况下的所述反作用压板姿态。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述多达6个自由度，至少包括在所述反作用压板相对于所述室沿着所述至少一个驱动线相对于所述电磁铁阵列悬浮和静止在预先确定的位置中的情况下的所述反作用压板姿态和所述反作用压板偏航。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述动态相位分配被控制成使得所述虚拟地移动至少一个多相致动器单元基本上与由通过所述虚拟地移动至少一个多相致动器单元的推进的沿着所述驱动线的反作用压板移动一致地沿着所述驱动线虚拟地移动。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的跨越所述反作用压板的所述推进力，以便在所述反作用压板上赋予受控偏航力矩，从而使所述反作用压板围绕大致法向于所述驱动平面的偏航轴线从相对于所述室的第一预先确定的取向偏航到相对于所述室的第二不同预先确定的取向。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述推进力，以便在所述反作用压板上赋予力偶矩，从而实现所述反作用压板的受控偏航，从而实现所述反作用压板上的晶片有效载荷相对于所述室的预先确定的晶片保持位置的定位和定心中的至少一者。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述悬浮力，以便跨越所述反作用压板赋予不同悬浮力，所述不同悬浮力实现所述反作用压板相对于所述驱动平面的受控倾斜，其以反作用压板俯仰和反作用压板滚转中的至少一者控制预先确定的反作用压板姿态。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述悬浮力，从而实现所述反作用压板相对于所述驱动平面的预先确定的偏置姿态，其从反作用压板有效载荷安放表面沿抵消由所述反作用压板沿着所述驱动平面的加速产生的有效载荷惯性力的方向在由所述反作用压板安放表面支撑的有效载荷上赋予偏置反作用力。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述方法进一步包括借助分布在所述室上并且可通信地耦合到所述控制器的所述位置反馈传感器感测所述反作用压板沿着所述驱动平面的位置，因此所述控制器记录所述反作用压板的所述所感测位置，其中所述控制器被配置成对应于所述所感测位置顺序地激励所述电磁铁阵列中的所述电磁铁。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述控制器至少由所述所感测位置的变化确定所述反作用压板沿着所述驱动平面的加速度，并且响应于所确定加速度，控制所述反作用压板的偏置姿态以提供抵消由所述反作用压板的所述加速产生的所述有效载荷惯性力的所述预先确定的偏置姿态。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述控制器控制所述电磁铁阵列中的所述电磁铁的激励，以便设置所述反作用压板姿态以克服惯性力偏置所述反作用压板，所述惯性力往往相对于所述反作用压板沿着所述有效载荷与所述反作用压板之间的座部移位安放在所述反作用压板上的有效载荷。

根据所公开实施例的一个或多个方面，所述动态相位分配被控制成使得通过所述多相交流电通电的所述相应电磁铁相对于所述反作用压板呈现跨越所述虚拟地移动的至少一个多相致动器单元的相应电磁铁的大致稳态多相分布。

应理解，前述描述仅是对所公开实施例的方面的说明。所属领域的技术人员可以设想出各种替代物和修改，而不背离所公开实施例的方面。因此，所公开实施例的方面打算包括落入所附任何权利要求的范围内的所有此类替代物、修改和变化。此外，在相互不同的从属或独立权利要求中叙述不同特征的事实并不指示无法有利地使用这些特征的组合，此组合仍然在本公开内容的方面的范围内。

Claims (46)

1.一种线性电机，其包括：

框架，所述框架具有水平参考平面；

电磁铁阵列，所述电磁铁阵列连接到所述框架以相对于所述水平参考平面在预先确定的高度处形成驱动平面，所述电磁铁阵列被布置成使得所述电磁铁阵列中的一系列电磁铁在所述驱动平面内限定至少一个驱动线，并且所述电磁铁中的每一者耦合到交流电源，从而使每一电磁铁通电；

由顺磁性、抗磁性或非磁性导电材料制成的至少一个反作用压板，所述反作用压板被设置成与所述电磁铁阵列中的所述电磁铁协作，使得所述电磁铁借助交流电的激励产生对所述反作用压板的悬浮力和推进力，所述悬浮力和推进力相对于所述驱动平面以受控姿态沿着所述至少一个驱动线可控制地悬浮和推进所述反作用压板；以及

控制器，所述控制器可操作地耦合到所述电磁铁阵列和所述交流电源并且被配置成借助多相交流电顺序地激励所述电磁铁，使得每一反作用压板以包括借助一组共用所述电磁铁的姿态控制和偏航控制中的至少一者的多达6个自由度悬浮和推进，所述电磁铁中的每一者由借助每一相具有单个共用频率的共用多相交流电的激励产生对所述反作用压板的所述悬浮力和所述推进力两者，以便以包括至少在所述反作用压板悬浮的情况下反作用压板姿态和反作用压板偏航中的至少一者的多达6个自由度控制所述反作用压板。

2.根据权利要求1所述的线性电机，其中所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述多达6个自由度，至少包括在所述反作用压板被悬浮和推进以便沿着所述至少一个驱动线相对于所述电磁铁阵列从相对于所述框架的第一预先确定的位置移动到相对于所述框架的第二不同预先确定的位置的情况下的所述反作用压板姿态。

3.根据权利要求1所述的线性电机，其中所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述多达6个自由度，至少包括在所述反作用压板相对于所述电磁铁阵列悬浮和静止在相对于所述框架沿着所述至少一个驱动线的预先确定的位置中的情况下的所述反作用压板姿态和所述反作用压板偏航。

4.根据权利要求1所述的线性电机，其中所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的跨越所述反作用压板的所述推进力，以便在所述反作用压板上赋予受控偏航力矩，从而使所述反作用压板围绕大致法向于所述驱动平面的偏航轴线从相对于所述框架的第一预先确定的取向偏航到相对于所述框架的第二不同预先确定的取向。

5.根据权利要求1所述的线性电机，其中所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述推进力，以便在所述反作用压板上赋予力偶矩，从而实现所述反作用压板的受控偏航，从而实现所述反作用压板上的晶片有效载荷相对于所述框架的预先确定的晶片保持位置的定位和定心中的至少一者。

6.根据权利要求1所述的线性电机，其中所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述悬浮力，以便跨越所述反作用压板赋予不同悬浮力，所述不同悬浮力实现所述反作用压板相对于所述驱动平面的受控倾斜，其以反作用压板俯仰和反作用压板滚转中的至少一者控制预先确定的反作用压板姿态。

7.根据权利要求1所述的线性电机，其中所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述悬浮力，从而实现所述反作用压板相对于所述驱动平面的预先确定的偏置姿态，其从反作用压板有效载荷安放表面沿抵消由所述反作用压板沿着所述驱动平面的加速产生的有效载荷惯性力的方向在由所述反作用压板安放表面支撑的有效载荷上赋予偏置反作用力。

8.根据权利要求7所述的线性电机，其进一步包括分布在所述框架上的位置反馈传感器，所述位置反馈传感器被配置成用于感测所述反作用压板沿着所述驱动平面的位置并且可通信地耦合到所述控制器，因此所述控制器记录所述反作用压板的所述所感测位置，其中所述控制器被配置成对应于所述所感测位置顺序地激励所述电磁铁阵列中的所述电磁铁。

9.根据权利要求8所述的线性电机，其中所述控制器被配置成至少由所述所感测位置的变化确定所述反作用压板沿着所述驱动平面的加速度，并且响应于所确定加速度，控制所述反作用压板的偏置姿态以提供抵消由所述反作用压板的所述加速产生的所述有效载荷惯性力的所述预先确定的偏置姿态。

10.根据权利要求1所述的线性电机，其中所述控制器控制所述电磁铁阵列中的所述电磁铁的激励，以便设置所述反作用压板姿态以克服惯性力偏置所述反作用压板，所述惯性力往往相对于所述反作用压板沿着所述有效载荷与所述反作用压板之间的座部移位安放在所述反作用压板上的有效载荷。

11.一种电磁输送机衬底运输装置，其包括：

室，所述室被配置成在其中保持密封气氛，并且具有水平参考平面和至少一个衬底通过开口用于通过所述开口将衬底传送进出所述室；

电磁铁阵列，所述电磁铁阵列连接到所述室以相对于所述水平参考平面在预先确定的高度处形成驱动平面，所述电磁铁阵列被布置成使得所述电磁铁阵列中的一系列电磁铁在所述驱动平面内限定至少一个驱动线，所述系列电磁铁中的电磁铁分组成至少一个多相致动器单元，并且所述至少一个多相致动器单元中的每一者耦合到多相交流电源；

由顺磁性、抗磁性或非磁性导电材料制成的至少一个反作用压板，所述反作用压板被设置成与所述至少一个多相致动器单元中的所述电磁铁协作，使得所述电磁铁借助交流电的激励产生对所述反作用压板的悬浮力和推进力，所述悬浮力和推进力相对于所述驱动平面以受控姿态沿着所述至少一个驱动线可控制地悬浮和推进所述反作用压板；以及

控制器，所述控制器可操作地耦合到所述电磁铁阵列和交流电源并且被配置成借助多相交流电顺序地激励所述电磁铁，使得反作用压板被悬浮和推进，其中所述多相交流电的每一交流电相位在相应电磁铁之间动态分配，使得所述至少一个多相致动器单元的电磁铁群组的每一相应电磁铁的交流电相位从第一交流电相位改变为第二不同交流电相位，因此实际上所述电磁铁群组虚拟地移动，并且由所述电磁铁群组形成的所述至少一个多相致动器单元经由沿着所述驱动线的动态相位分配虚拟地移动。

12.根据权利要求11所述的电磁输送机衬底运输装置，其中所述反作用压板以包括在虚拟地移动的至少一个多相致动器单元的情况下的姿态和偏航控制中的至少一者的多达6个自由度悬浮和推进。

13.根据权利要求12所述的电磁输送机衬底运输装置，其中所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述多达6个自由度，至少包括在所述反作用压板悬浮和推进以便沿着所述至少一个驱动线相对于所述电磁铁阵列从相对于所述室的第一预先确定的位置移动到相对于所述室的第二不同预先确定的位置的情况下的所述反作用压板姿态。

14.根据权利要求12所述的电磁输送机衬底运输装置，其中所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述多达6个自由度，至少包括在所述反作用压板相对于所述室沿着所述至少一个驱动线相对于所述电磁铁阵列悬浮和静止在预先确定的位置中的情况下的所述反作用压板姿态和所述反作用压板偏航。

15.根据权利要求11所述的电磁输送机衬底运输装置，其中所述动态相位分配被控制成使得所述虚拟地移动的至少一个多相致动器单元基本上与由通过所述虚拟地移动的至少一个多相致动器单元的推进的沿着所述驱动线的反作用压板移动一致地沿着所述驱动线虚拟地移动。

16.根据权利要求11所述的电磁输送机衬底运输装置，其中所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的跨越所述反作用压板的所述推进力，以便在所述反作用压板上赋予受控偏航力矩，从而使所述反作用压板围绕大致法向于所述驱动平面的偏航轴线从相对于所述室的第一预先确定的取向偏航到相对于所述室的第二不同预先确定的取向。

17.根据权利要求11所述的电磁输送机衬底运输装置，其中所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述推进力，以便在所述反作用压板上赋予力偶矩，从而实现所述反作用压板的受控偏航，从而实现所述反作用压板上的晶片有效载荷相对于所述室的预先确定的晶片保持位置的定位和定心中的至少一者。

18.根据权利要求11所述的电磁输送机衬底运输装置，其中所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述悬浮力，以便跨越所述反作用压板赋予不同悬浮力，所述不同悬浮力实现所述反作用压板相对于所述驱动平面的受控倾斜，其以反作用压板俯仰和反作用压板滚转中的至少一者控制预先确定的反作用压板姿态。

19.根据权利要求11所述的电磁输送机衬底运输装置，其中所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述悬浮力，从而实现所述反作用压板相对于所述驱动平面的预先确定的偏置姿态，其从反作用压板有效载荷安放表面沿抵消由所述反作用压板沿着所述驱动平面的加速产生的有效载荷惯性力的方向在由所述反作用压板安放表面支撑的有效载荷上赋予偏置反作用力。

20.根据权利要求19所述的电磁输送机衬底运输装置，其进一步包括分布在所述室上的位置反馈传感器，所述位置反馈传感器被配置成用于感测所述反作用压板沿着所述驱动平面的位置并且可通信地耦合到所述控制器，因此所述控制器记录所述反作用压板的所述所感测位置，其中所述控制器被配置成对应于所述所感测位置顺序地激励所述电磁铁阵列中的所述电磁铁。

21.根据权利要求20所述的电磁输送机衬底运输装置，其中所述控制器被配置成至少由所述所感测位置的变化确定所述反作用压板沿着所述驱动平面的加速度，并且响应于所确定的加速度，控制所述反作用压板的偏置姿态以提供抵消由所述反作用压板的所述加速产生的所述有效载荷惯性力的所述预先确定的偏置姿态。

22.根据权利要求11所述的电磁输送机衬底运输装置，其中所述控制器控制所述电磁铁阵列中的所述电磁铁的激励，以便设置所述反作用压板姿态以克服惯性力偏置所述反作用压板，所述惯性力往往相对于所述反作用压板沿着所述有效载荷与所述反作用压板之间的座部移位安放在所述反作用压板上的有效载荷。

23.根据权利要求11所述的电磁输送机衬底运输装置，其中所述动态相位分配被控制成使得通过所述多相交流电通电的相应电磁铁相对于所述反作用压板呈现跨越所述虚拟地移动的至少一个多相致动器单元的相应电磁铁的大致稳态多相分布。

24.一种用于线性电机的方法，所述方法包括：

为所述线性电机提供框架，所述框架具有水平参考平面；

借助连接到所述框架的电磁铁阵列形成驱动平面，所述驱动平面相对于所述水平参考平面定位在预先确定的高度处，所述电磁铁阵列被布置成使得所述电磁铁阵列中的一系列电磁铁在所述驱动平面内限定至少一个驱动线，并且所述电磁铁中的每一者耦合到交流电源，从而使每一电磁铁通电；

提供由顺磁性、抗磁性或非磁性导电材料制成的至少一个反作用压板，所述反作用压板被设置成与所述电磁铁阵列中的所述电磁铁协作；以及

借助交流电激励所述电磁铁以产生对所述反作用压板的悬浮力和推进力，所述悬浮力和推进力相对于所述驱动平面以受控姿态沿着所述至少一个驱动线可控制地悬浮和推进所述反作用压板；

其中借助可操作地耦合到所述电磁铁阵列和所述交流电源的控制器借助多相交流电顺序地激励所述电磁铁，使得每一反作用压板以包括借助一组共用所述电磁铁的姿态控制和偏航控制中的至少一者的多达6个自由度被悬浮和推进，所述电磁铁中的每一者由借助每一相具有单个共用频率的共用多相交流电的激励产生对所述反作用压板的所述悬浮力和所述推进力两者，以便以包括至少在所述反作用压板悬浮的情况下反作用压板姿态和反作用压板偏航中的至少一者的多达6个自由度控制所述反作用压板。

25.根据权利要求24所述的方法，其中所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述多达6个自由度，至少包括在所述反作用压板被悬浮和推进以便沿着所述至少一个驱动线相对于所述电磁铁阵列从相对于所述框架的第一预先确定的位置移动到相对于所述框架的第二不同预先确定的位置的情况下的所述反作用压板姿态。

26.根据权利要求24所述的方法，其中所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述多达6个自由度，至少包括在所述反作用压板相对于所述电磁铁阵列悬浮和静止在相对于所述框架沿着所述至少一个驱动线的预先确定的位置中的情况下的所述反作用压板姿态和所述反作用压板偏航。

27.根据权利要求24所述的方法，其中所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的跨越所述反作用压板的所述推进力，以便在所述反作用压板上赋予受控偏航力矩，从而使所述反作用压板围绕大致法向于所述驱动平面的偏航轴线从相对于所述框架的第一预先确定的取向偏航到相对于所述框架的第二不同预先确定的取向。

28.根据权利要求24所述的方法，其中所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述推进力，以便在所述反作用压板上赋予力偶矩，从而实现所述反作用压板的受控偏航，从而实现所述反作用压板上的晶片有效载荷相对于所述框架的预先确定的晶片保持位置的定位和定心中的至少一者。

29.根据权利要求24所述的方法，其中所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述悬浮力，以便跨越所述反作用压板赋予不同悬浮力，所述不同悬浮力实现所述反作用压板相对于所述驱动平面的受控倾斜，其以反作用压板俯仰和反作用压板滚转中的至少一者控制预先确定的反作用压板姿态。

30.根据权利要求24所述的方法，其中所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述悬浮力，从而实现所述反作用压板相对于所述驱动平面的预先确定的偏置姿态，其从反作用压板有效载荷安放表面沿抵消由所述反作用压板沿着所述驱动平面的加速产生的有效载荷惯性力的方向在由所述反作用压板安放表面支撑的有效载荷上赋予偏置反作用力。

31.根据权利要求30所述的方法，其进一步包括借助分布在所述框架上并且可通信地耦合到所述控制器的位置反馈传感器感测所述反作用压板沿着所述驱动平面的位置，因此所述控制器记录所述反作用压板的所述所感测位置，其中所述控制器对应于所述所感测位置顺序地激励所述电磁铁阵列中的所述电磁铁。

32.根据权利要求31所述的方法，其中所述控制器至少由所述所感测位置的变化确定所述反作用压板沿着所述驱动平面的加速度，并且响应于所确定的加速度，控制所述反作用压板的偏置姿态以提供抵消由所述反作用压板的所述加速产生的所述有效载荷惯性力的所述预先确定的偏置姿态。

33.根据权利要求24所述的方法，其中所述控制器控制所述电磁铁阵列中的所述电磁铁的激励，以便设置所述反作用压板姿态以克服惯性力偏置所述反作用压板，所述惯性力往往相对于所述反作用压板沿着所述有效载荷与所述反作用压板之间的座部移位安放在所述反作用压板上的有效载荷。

34.一种用于电磁输送机衬底运输装置的方法，所述方法包括：

为所述电磁输送机衬底运输装置提供室，所述室被配置成在其中保持密封气氛，并且具有水平参考平面和至少一个衬底通过开口用于通过所述开口将衬底传送进出所述室；

借助连接到所述室的电磁铁阵列形成驱动平面，所述驱动平面相对于所述水平参考平面定位在预先确定的高度处，所述电磁铁阵列被布置成使得所述电磁铁阵列中的一系列电磁铁在所述驱动平面内限定至少一个驱动线，所述系列电磁铁中的电磁铁分组成至少一个多相致动器单元，并且所述至少一个多相致动器单元中的每一者耦合到多相交流电源；

提供由顺磁性、抗磁性或非磁性导电材料制成的至少一个反作用压板，所述反作用压板被设置成与所述至少一个多相致动器单元中的所述电磁铁协作；以及

借助交流电激励所述电磁铁以产生对所述反作用压板的悬浮力和推进力，所述悬浮力和推进力相对于所述驱动平面以受控姿态沿着所述至少一个驱动线可控制地悬浮和推进所述反作用压板；

其中借助可操作地耦合到所述电磁铁阵列和交流电源的控制器借助多相交流电顺序地激励所述电磁铁，使得反作用压板被悬浮和推进，其中所述多相交流电的每一交流电相位在相应电磁铁之间动态分配，使得所述至少一个多相致动器单元的电磁铁群组的每一相应电磁铁的交流电相位从第一交流电相位改变为第二不同交流电相位，因此实际上所述电磁铁群组虚拟地移动，并且由所述电磁铁群组形成的所述至少一个多相致动器单元经由沿着所述驱动线的动态相位分配虚拟地移动。

35.根据权利要求34所述的方法，其中所述反作用压板以包括在所述虚拟地移动的至少一个多相致动器单元的情况下的姿态和偏航控制中的至少一者的多达6个自由度被悬浮和推进。

36.根据权利要求35所述的方法，其中所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述多达6个自由度，至少包括在所述反作用压板悬浮和推进以便沿着所述至少一个驱动线相对于所述电磁铁阵列从相对于所述室的第一预先确定的位置移动到相对于所述室的第二不同预先确定的位置的情况下的所述反作用压板姿态。

37.根据权利要求35所述的方法，其中所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述多达6个自由度，至少包括在所述反作用压板相对于所述室沿着所述至少一个驱动线相对于所述电磁铁阵列悬浮和静止在预先确定的位置中的情况下的所述反作用压板姿态和所述反作用压板偏航。

38.根据权利要求34所述的方法，其中所述动态相位分配被控制成使得虚拟地移动的至少一个多相致动器单元基本上与由通过所述虚拟地移动的至少一个多相致动器单元的推进的沿着所述驱动线的反作用压板移动一致地沿着所述驱动线虚拟地移动。

39.根据权利要求34所述的方法，其中所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的跨越所述反作用压板的所述推进力，以便在所述反作用压板上赋予受控偏航力矩，从而使所述反作用压板围绕大致法向于所述驱动平面的偏航轴线从相对于所述室的第一预先确定的取向偏航到相对于所述室的第二不同预先确定的取向。

40.根据权利要求34所述的方法，其中所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述推进力，以便在所述反作用压板上赋予力偶矩，从而实现所述反作用压板的受控偏航，从而实现所述反作用压板上的晶片有效载荷相对于所述室的预先确定的晶片保持位置的定位和定心中的至少一者。

41.根据权利要求34所述的方法，其中所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述悬浮力，以便跨越所述反作用压板赋予不同悬浮力，所述不同悬浮力实现所述反作用压板相对于所述驱动平面的受控倾斜，其以反作用压板俯仰和反作用压板滚转中的至少一者控制预先确定的反作用压板姿态。

42.根据权利要求34所述的方法，其中所述控制器控制由所述电磁铁阵列产生的所述悬浮力，从而实现所述反作用压板相对于所述驱动平面的预先确定的偏置姿态，其从反作用压板有效载荷安放表面沿抵消由所述反作用压板沿着所述驱动平面的加速产生的有效载荷惯性力的方向在由所述反作用压板安放表面支撑的有效载荷上赋予偏置反作用力。

43.根据权利要求42所述的方法，其进一步包括借助分布在所述室上并且可通信地耦合到所述控制器的所述位置反馈传感器感测所述反作用压板沿着所述驱动平面的位置，因此所述控制器记录所述反作用压板的所述所感测位置，其中所述控制器被配置成对应于所述所感测位置顺序地激励所述电磁铁阵列中的所述电磁铁。

44.根据权利要求43所述的方法，其中所述控制器至少由所述所感测位置的变化确定所述反作用压板沿着所述驱动平面的加速度，并且响应于所确定的加速度，控制所述反作用压板的偏置姿态以提供抵消由所述反作用压板的所述加速产生的所述有效载荷惯性力的预先确定的偏置姿态。

45.根据权利要求34所述的方法，其中所述控制器控制所述电磁铁阵列中的所述电磁铁的激励，以便设置所述反作用压板姿态以克服惯性力偏置所述反作用压板，所述惯性力往往相对于所述反作用压板沿着所述有效载荷与所述反作用压板之间的座部移位安放在所述反作用压板上的有效载荷。

46.根据权利要求34所述的方法，其中所述动态相位分配被控制成使得通过所述多相交流电通电的相应电磁铁相对于所述反作用压板呈现跨越所述虚拟地移动的至少一个多相致动器单元的相应电磁铁的大致稳态多相分布。

Images