CN1906749A - 工艺系统以及用于输送基片的装置 - Google Patents

Abstract

在按本发明的工艺系统中，通过至少两个相互隔开布置的激励器构成了具有所属的缝隙区域的激励器对，其中在该缝隙区域中设有支承转子的有源磁性支承，其中该工艺系统具有用于在输送线路(T)上输送基片(23)的装置，其中该装置具有一个支承模块和一个驱动模块，并且支承模块具有一个带有构造成电磁体的激励器的支承定子和一个带有铁磁体构件的支承转子。

Description

工艺系统以及用于输送基片的装置

本发明涉及按独立权利要求前序部分所述的一种工艺系统以及一种用于输送基片的装置。

对于制造光学显示器需要越来越大的基片。这种显示器主要用于小型以及中型显示系统，例如手机、DVD播放器、笔记本、电视机、汽车收音机或者工业应用。目前液晶显示器以超过80％的份额占据主流，而作为替代方案的等离子显示器的制造方法目前占据15％的份额，有机发光二极管目前占据2％的份额。特别是对于所述的作为替代方案的制造方法，为了实现表面处理、特别是基片的涂层的高度均匀性，对工艺可靠性提出了越来越高的要求，其中基片的涂层随着基片尺寸越来越大以及基片重量越来越重到目前为止是很难实现的。

在EP 0346815 A2中公开了一种具有用于待处理的材料的支承工具和输送工具的真空装置的输送系统。输送工具包括一个有源磁性支承装置，其具有一个近似方形的支承定子和一个将该支承定子部分包围的支承转子。支承定子具有电磁体，其与支承转子的对应配置的铁磁性元件共同作用产生磁性承载区。在已知的系统中的磁性支承装置的工艺稳定调节由于结构引起的不稳定的转子动力学特性是费事的。

另外在DE 102 47 909 A1中公开了一种用于输送基片的非接触式支承以及非接触式驱动、停止和定位的载体系统形式的装置。该系统无源地磁性支承在两个支承条上。加速以及减速的驱动通过长定子结构或者短定子结构的线性异步电动机来进行。所述停止借助于涡流制动器实现，该涡流制动器通过升降机构起作用。所述定位通过载体中的永磁体进行。另外设置一个横向稳定装置，其中载体的两侧沿行驶路段布置一个钢带，在载体上两个至四个电励磁系统与钢带相对布置。所述驱动以非接触方式由此实现，即线性电动机的定子沿着行驶路段布置，定子沿所希望的运动方向产生一个行波磁场。载体在其与定子相对的下侧具有线性电动机的一般由铝制成的次级部分。在该次级部分上面作为磁性接地设置了一个实心的钢板，定子的磁通量可以通过该钢板闭合并且由此保证了定子磁通量较小的气隙。

本发明的任务在于提供一种紧凑的且工艺可靠的工艺系统以及一种用于在涂层工艺线中输送基片、特别是大面积的薄的基片的装置，其中在涂层工艺线中的不同工位之间的基片能够以高的工艺可靠性和动态性移动。

该任务按照本发明用独立权利要求所述的特征来解决。按照本发明的工艺系统包括一个用于在输送线路上输送基片的装置，其中该装置具有一个支承模块和一个驱动模块，并且该支承模块具有一个带构造成电磁体的激励器的支承定子和一个带有铁磁体构件的支承转子。通过至少两个相互间隔布置的激励器构成了一个具有所属的缝隙区域的激励器对，其中在缝隙区域中设置支承转子的有源磁性支承。对于有源磁性支承有一个带有距离传感器的位置调节装置。

支承转子在缝隙区域中的磁性支承相对于现有技术加强了按本发明的支承模块的动力性并改善了转子动力性。由此该支承模块也可以将非常重的和大的基片，例如尺寸为平方米数量级的板特别可靠地导引通过闸门进入涂层工艺线的不同腔中，而不会由于倾翻使得输送模块钩住或者使基片损坏。由此简化和加速了工艺过程。操作人员不必手工介入将基片从工艺腔中取出并送入后面的工艺腔并重新挂入输送线路。输送线路优选特别是在涂层工艺线的闸门中中断，其中闸门例如将具有不同的压力级或者气氛的腔相互气密地隔开。为了实现特别稳定的支承，支承转子优选在两侧各由两个相对的激励器或者电磁体夹持住。

除了这种类别性特征，按本发明的用于输送基片的装置还有这样的特征，即通过至少两个相互隔开布置的激励器构成了具有所属缝隙区域的激励器对，并且在缝隙区域中设置支承转子的有源磁性支承。

该装置位于壳体的内部，壳体优选由金属制成。这样可以实现例如对阴极和/或其它在涂层工艺线的涂层腔和/或酸洗腔和/或净化腔中以高频运行的元件的电磁相容性(EMV保护)。壳体优选是水冷的。

在一种有利的改进方案中，为了在调节装置失灵或者电流中断时夹持支承转子设置了一个阻挡支承装置。其优选布置在装置的壳体的内壁上，例如构造成凸缘或者凸肩，支承转子在下降时可以支承在凸缘或者凸肩上，或者也可以构造成轴颈，其嵌入支承转子对应的空隙中，并且支承转子在失灵的情况下可以支承在轴颈上。

另外作为替代方案也可以设置一个稳定模块或者稳定装置用于有源和/或无源横向位置稳定化，其中对于有源横向位置稳定化设置至少一个距离传感器用于距离调节。

在载体头和载体之间可以设置一个减振器或者用于有源或无源振动隔离的装置。由此有利的是将基片与载体头隔离了，并且可能的话已经实现横向位置稳定化。

模块化的构造简化了安装和维护，这特别是在工厂生产工艺、特别是在大面积基片例如光学显示器等的高精度涂层工艺时是节约成本的。由此可以可靠且位置精确地输送基片，这种基片具有大约1×1m²的尺寸并且厚度通常小于100μm，并且至少有时以大于1m/s的可观的速度进行输送。

有利的是该驱动模块包括一个磁性加速装置，其构造成扁平的线性电动机。线性电动机可以具有一个单定子；作为替代方案该线性电动机可以具有一个双定子。另外该线性电动机可以是异步电动机。作为替代方案可以使用同步电动机。不言而喻，线性电动机也可以通过一个圆柱形线性电动机构成。

作为替代方案可以设置一个优选为磁动或者气动的脉动装置。

驱动模块可以具有一个用于在重力场中加速的装置，特别是一个具有落差的运输线路。有利的是借助于磁性或者电磁性工具制动。

在一种优选的改进方案中，驱动模块具有一个T型定子和一个U型梁，定子件以第一纵支脚嵌入U型梁，并以横支脚盖住U型梁的开口端。在横支脚和U型梁的开口端之间的气隙可以大于支承转子的铁磁体构件和电磁体之间的气隙。U型梁优选布置在其中两个电磁体的壳体之间，其中壳体和U型梁的外分界壁之间的气隙大于纵支脚和U型梁内分界壁之间的气隙。由此可用结构空间来补偿例如闸门中的支承模块倾翻时运动的不稳定性，特别是点头运动或者俯仰运动。如果使用同步机构来驱动的话，U型梁优选具有永磁体，或者如果使用异步机构的话，优选制成非磁性金属导轨，特别是用铝或者铝合金制成。

在另一种有利的改进方案中，支承模块、驱动模块以及可能的话稳定模块布置在处理腔的屏障后面。该屏障可以是不透光的，这样可以阻止工艺腔中的涂层材料污染该模块。涂层材料可以任意的入射角撞在不透光的屏障上，而基本不能到达屏障的后面。同时存在足够的尺寸足够大的通孔，以便使得在屏障后面的模块侧的空腔中实现抽真空。可以实现模块与基片的有利的隔离。基片可以进行各种不同的处理过程，例如通过辐射热加热，而不会使模块受到显著影响。特别是在基片涂层处理时，特别是在等离子辅助如阴极溅射或者等离子辅助CVD处理(化学气相沉积)时，其中由于在沉积时相对高的局部压力，涂层材料也会以不希望的方式沉积在待涂层区域外面，特别也会沉积在隔板后面，不透光的屏障避免了模块的污染。有利地避免了在模块中的狭小的气隙中混入涂层材料和/或者形成的附加的涂层脱落并污染工艺腔或者这种涂层的材料进入其它的工艺区域。可以避免该模块的费事的净化工步或者甚至是模块的更换。在一种有利的改进方案中，屏障可以至少部分布置在可运动的载体头上。

另外通过将屏障用作辐射热的辐射防护，在基片和/或涂层腔和/或可能存在的涂层源的温度方面实现了隔离。这优选可以通过模块区域例如线圈和线圈支架中的冷却来进行支持。同样对屏障也可以设置冷却剂。有利的是将模块的冷却装置与屏障的冷却装置相组合。由屏障保护的其中设置了模块的区域有利的是接收最多40％的辐射热，优选最多30％、特别优选最多20％，甚至特别优选最多10％的辐射热，其中这些辐射热在基片通过支承模块输送并在工艺腔中进行不同的处理工艺时作用在基片上。

按本发明的装置实现了结构上的灵活性，其可以容易的与工艺线的给定的概念框架相适配。

在一种有利的改进方案中，基片可以悬挂输送。由此可以避免基片在用该装置输送时不利的弯曲以及机械负荷。基片优选布置在支承模块的下方。作为替代方案，基片也可以布置在支承模块的上方，即通过将装置以相反的顺序颠倒布置。由此降低了装置的夹持元件的机械负荷并且使装置的重心向下移动，这对于振动敏感的设备或者在振动敏感的环境中可以起到有利的作用。另外可以避免运动部件上的涂层由于运动掉落到基片或者涂层源上并将其污染，其中运动部件上的涂层是随着时间变长通过涂层过程产生的。

下面根据附图详细说明本发明，其中独立于在权利要求中的概述还给出了本发明的其它特征、细节和优点。

附图以示意图示出：

图1示出了一个具有闸门处中断的输送线路的涂层工艺线的示意截图；

图2示出了按本发明的装置的截面图；

图3示出了按本发明的装置的一种所谓45°配置的替代设计方案。

图1示出了具有工艺腔P1、P2、P3和闸门S1、S2、S3、S4以及输送线路T的涂层工艺线的示意截图，所述输送线路T在闸门处中断。工艺腔P1、P2、P3可以是净化腔、等离子处理腔、酸洗腔、涂层腔、加热腔等。在工艺腔P1中，基片23借助于载体14固定在按本发明的装置上，其中该装置包括至少一个具有支承定子和有源磁性支承的支承转子的支承模块和一个驱动模块。不言而喻，对于有源磁性支承为调节装置设置距离传感器，但是为了简化视图在图中没有示出。

支承模块具有一个带构造成电磁体的激励器的支承定子和一个带有铁磁体构件的支承转子。按照本发明，通过至少两个相互间隔布置的激励器构成了一个具有所属的缝隙区域的激励器对，并且在该缝隙区域中设置了支承转子的有源磁性支承。

优选使支承定子具有至少两个相互间隔开一个距离布置的分别具有对应所属的缝隙区域的激励器对，并且该支承转子以其铁磁体构件从两侧嵌入缝隙区域。沿着输送线路上的运动方向设置多个激励器对，通过激励器对将支承定子进行分段。为了保证支承转子的位置稳定性，为给定长度的支承转子分别对应配置四个激励器对。在本发明的一种优选的实施例中，对于一个支承转子，有六个或者更多的激励器单元参与重力补偿。由此可以在一个激励器失灵时装置也可运行。优选支承转子的长度至少等于一个支承定子段的长度。

在图2中示出了一种优选的用于输送基片的装置，其特别可以用于一种优选的用于在使用真空涂层法如PVD或者CVD的涂层工艺线中的输送线路上输送基片的工艺系统中。

该装置在其头部区域中具有一个壳体3。该壳体3优选是水冷的。支承转子8是载体14的载体头。通过驱动模块1可以使支承转子8垂直于图平面运动。

驱动模块1包括一个T型磁力加速装置1a，其可以是同步机构或者异步机构。定子1b以其纵支脚1c嵌入U型梁2，并且以横支脚1d盖住U型梁2的开口端。作为替代方案可以设置一个优选磁动或者气动脉动装置。

在U型梁2的相对端布置了具有固定在其上的从载体头8延伸出去的载体14的载体头8。在载体头8和载体14之间优选设置一个连接件16，其作用在载体14上的载体固定件15上。连接件16优选由板构成，并且使载体14与载体头8振动隔离或者减振，并由此使基片与载体头8振动隔离或减振。

支承模块25优选具有有源和/或无源横向位置稳定性。为此设置一个稳定装置。当连接件16考虑载体的转动惯量这样设计，使得实现振动隔离，那么无源横向位置稳定化就实现了。为此系统连接件16和载体14这样设计，使得主固有频率低于通常在转子运动时出现的频率。优选连接件16具有比较小的抗弯刚度。转子运动的典型频率处于100Hz，而系统连接件16和载体14的优选的固有频率选择为5Hz。

作为替代方案或者补充方案为了有源横向位置稳定化设置了图2中未示出的电磁体，借助于电磁体可以产生横向垂直于纵轴线21指向的磁作用面，其与支承转子的铁磁体构件相互作用。相应的调节装置包括至少一个距离传感器。优选使用有源减振措施来避免传动带的低频过渡振荡，但不限于此。

在支承转子8和载体14之间的区域中设置了一个作为隔热的屏障13。

按照图2，支承转子8在两侧夹持在两个相对的电磁体5a和11a或者5c和11c之间。电磁体5a、5c支承在壳体3中的突起部分27a、27b上。电磁体5a、11a、5c、11c的芯由线圈5b、11b、5d、11d包围，其中每个电磁体5a、11a、5c、11c由壳体4a、4b、12a、12b包围。

电磁体5a、11a或者5c、11c的电磁作用面垂直于纵轴线21设置，其中电磁体5a、11a或者5c、11c引起支承转子8磁悬浮，其中载体14以及由此基片平行于纵轴线21布置。

支承转子8具有保持件8a、8b。每个保持件8a、8b在其面向电磁体5a、11a、5c、11c的表面上具有铁磁性构件7a、9a、7b、9b。

支承转子8从两侧以横向垂直于纵轴线21布置在保持件8a、8b上的铁磁性构件7a、9a、7b、9b嵌入相对的电磁体5a、11a、5c、11c之间。所示的支承转子8和电磁体5a、11a、5c、11c的配置具有支承转子8相对于电磁体的无源横向位置定位装置。在本发明的另一种实施例中，设置了一个有源横向支位置位装置，为其设置其它电磁体和必要时其它的铁磁体构件以及至少一个距离传感器。

有利的是将包围支承转子的电磁体5a、5b或者11a、11c构造成不同大小。在支承转于8的下侧，例如电磁体11a和11b的芯比电磁体5a、5b的位于支承转子8上侧的芯宽。在电磁体5a和11a之间构成了气隙28a，并且在电磁体5c和11c之间构成了气隙28b，支承转子8嵌入气隙中。

与电磁体5a、5c相对的元件7a、7b与电磁体的芯的尺寸相适配，这里小于与电磁体11a、11c相对的元件9a、9b。在元件7a、7b或者9a、9b以及与其相对的电磁体5a、5c或者11a、11c之间构成了气隙6a、6b或者10a、10b。

定子件1b的自由端和U型梁2的底部之间的气隙17非常大，例如为1至3cm，优选1.5至2.5cm，特别优选2cm。在U型梁2的自由端，在自由端的端面和横支脚1d之间构成了气隙20a或者20b。

横支脚1d和U型梁2的开口端之间的气隙20a、20b比支承转子8的铁磁体构件和电磁体5a、5c之间的气隙6a、6b大。

壳体4a、4b和U型梁2的外分界壁之间的气隙19a、19b比纵支脚1c和U型梁2的内分界壁之间的气隙18a、18b大。

为了在调节装置失灵或者电流中断的情况下夹持支承转子8，设置了阻挡支承装置3a、3b，其是壳体3内部的凸肩。阻挡支承装置3a、3b分别通过电磁体11a、11b的壳体12a、12b构成。

当然支承模块25、驱动模块2和可能的稳定模块的布置也可以与所示的布置不同。例如基片23也可以布置在支承模块25的上方，而不是在支承模块25的下方。载体头8和未示出的载体底座可以与图示相反布置，其中载体14或者基板在载体底座中导向或者支承在载体底座中。

图3以简化图表示了按本发明的装置的倾斜式配置的替代改进方案。优选电磁体相对于纵轴线21的倾斜布置最大为45°，最好为10°至15°。相同的元件具有与前面的附图相同的附图标记。可以参考前面对图1和2的说明来解释各个元件的功能。电磁体5a、11a、5c、11c这样倾斜，使得其电磁作用面不再与纵轴线21垂直，而是成一个角度，优选小于45°。支承转子8具有相应的八角形横截面。阻挡支承装置22a、22b在壳体3中构造成轴颈，其嵌入支承转子8的相应的空隙中。在电流中断或者调节装置失灵时，支承转子8可以支撑在阻挡支承装置22a、22b上。支承转子8在其与电磁体对5a、11a或者5c、11c正对的端面上支承着铁磁体7a、9a或者7b、9b，相对于各电磁体对5a、11a和5c、11c具有气隙6a、6b或者10a、10b。电磁体对5a、11a或者5c、11c之间的距离与图2中的布置相反不是恒定的，而是由于倾斜向着支承转子8扩张。

                         附图标记

1           驱动模块

1a          加速装置

1b          定子件

1c          纵支脚

1d          横支脚

2           U型梁

3           壳体

3a、b       阻挡支承装置

4a、b       壳体

5a、c       电磁体

5b、d       线圈

6a、d       气隙

7a、b       铁磁体构件

8           支承转子、载体头

8a、b       保持件

9a、b       铁磁体构件

10a、b      缝隙

11a、c      电磁体

12a、b      壳体

13          热保护装置

14          载体

15          载体连接件

16          减振器

17          气隙

18a、b      气隙

19a、b      气隙

20a、b      气隙

21          纵轴线

22a、b      阻挡支承装置

23          基片

25          支承模块

27a、b      突起部分

28a、b      气隙

P1-P3       工艺腔

S1-S4       闸门

T           输送线路

Claims (16)

1.工艺系统，具有用于在输送线路(T)上输送基片(23)的装置，其中该装置具有支承模块以及驱动模块，并且该支承模块具有带有构造成电磁体的激励器的支承定子和带有铁磁体构件的支承转子，其特征在于：通过至少两个相互隔开布置的激励器构成了具有所属的缝隙区域的激励器对，并且在该缝隙区域中设有支承转子的有源磁性支承。

2.按权利要求1所述的工艺系统，其特征在于：所述支承定子具有至少两个相互隔开设置的激励器对，所述激励器对分别具有所属的缝隙区域，并且支承转子以其铁磁体构件从两侧作用到缝隙区域中。

3.按权利要求1或者2所述的工艺系统，其特征在于：所述输送线路(T)具有中断区域。

4.按权利要求3所述的工艺系统，其特征在于：所述输送线路(T)在涂层工艺线工艺腔(P1、P2、P3)之间的至少一个闸门(S1、S2、S3、S4)区域中中断。

5.用于在输送线路(T)上输送基片(23)的装置，具有至少一个支承模块和一个驱动模块，其中支承模块具有带有构造成电磁体的激励器的支承定子和带有铁磁体构件的支承转子，其特征在于：通过至少两个相互隔开布置的激励器构成了一个具有所属的缝隙区域的激励器对，并且在缝隙区域中设有支承转子的有源磁性支承。

6.按权利要求5所述的装置，其特征在于：所述支承定子具有至少两个相互隔开布置的激励器对，所述激励器对分别具有所属的缝隙区域，并且支承转子以其铁磁体构件从两侧嵌入缝隙区域中。

7.按权利要求5或者6所述的装置，其特征在于：所述支承模块具有用于基片载体的载体头(8)。

8.按权利要求5至7至少一项所述的装置，其特征在于：所述驱动模块(1)包括磁性加速装置(1a)。

9.按权利要求5至8至少一项所述的装置，其特征在于：所述支承模块(25)具有用于无源横向位置稳定化的稳定装置。

10.按权利要求5至9至少一项所述的装置，其特征在于：所述支承模块(25)具有用于有源横向位置稳定化的稳定装置。

11.按权利要求5至10至少一项所述的装置，其特征在于：所述驱动模块(1)具有T型的定子件(1b)和U型梁(2)，其中定子件(1b)以其第一支脚(1c)嵌入U型梁(2)中，并且以横支脚(1d)覆盖住U型梁(2)的开口端。

12.按权利要求11所述的装置，其特征在于：所述横支脚(1d)和U型梁(2)的开口端之间的气隙(20a、20b)大于载体头(8)的铁磁体构件(7a、7b)和电磁体(5a、5c)之间的气隙(6a、6b)。

13.按权利要求11或者12至少一项所述的装置，其特征在于：所述U型梁(2)布置在其中两个电磁体(5a、5c)的壳体(4a、4b)之间，并且在壳体(4a、4b)和U型梁(2)的外分界壁之间的气隙(19a、19b)大于第一支脚(1c)和U型梁(2)的内分界壁之间的气隙(18a、18b)。

14.按权利要求5至13至少一项所述的装置，其特征在于：在支承模块(25)和驱动模块(1)和工艺腔之间布置屏障(13)。

15.按权利要求5至14至少一项所述的装置，其特征在于：所述基片(23)布置在支承模块(25)的下方。

16.按权利要求5至15至少一项所述的装置，其特征在于：所述基片(23)布置在支承模块(25)的上方。

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