CN220887670U - 用于运输载体的载体运输系统以及用于基板的真空处理的设备 - Google Patents
用于运输载体的载体运输系统以及用于基板的真空处理的设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN220887670U CN220887670U CN202090001217.3U CN202090001217U CN220887670U CN 220887670 U CN220887670 U CN 220887670U CN 202090001217 U CN202090001217 U CN 202090001217U CN 220887670 U CN220887670 U CN 220887670U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carrier
- roller
- transport system
- angle
- sensor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 46
- 239000000969 carrier Substances 0.000 title description 3
- 238000009489 vacuum treatment Methods 0.000 title description 2
- 239000013598 vector Substances 0.000 claims abstract description 72
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 7
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 description 18
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 13
- 230000008859 change Effects 0.000 description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 7
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 7
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 7
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 6
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 4
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 4
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 238000005339 levitation Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 239000011364 vaporized material Substances 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 2
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 2
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 2
- 230000005355 Hall effect Effects 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000013228 contact guidance Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
- C23C14/568—Transferring the substrates through a series of coating stations
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
- B65G49/00—Conveying systems characterised by their application for specified purposes not otherwise provided for
- B65G49/05—Conveying systems characterised by their application for specified purposes not otherwise provided for for fragile or damageable materials or articles
- B65G49/06—Conveying systems characterised by their application for specified purposes not otherwise provided for for fragile or damageable materials or articles for fragile sheets, e.g. glass
- B65G49/061—Lifting, gripping, or carrying means, for one or more sheets forming independent means of transport, e.g. suction cups, transport frames
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
- B65G49/00—Conveying systems characterised by their application for specified purposes not otherwise provided for
- B65G49/05—Conveying systems characterised by their application for specified purposes not otherwise provided for for fragile or damageable materials or articles
- B65G49/06—Conveying systems characterised by their application for specified purposes not otherwise provided for for fragile or damageable materials or articles for fragile sheets, e.g. glass
- B65G49/063—Transporting devices for sheet glass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
- C23C14/564—Means for minimising impurities in the coating chamber such as dust, moisture, residual gases
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32431—Constructional details of the reactor
- H01J37/32715—Workpiece holder
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
- H01L21/67703—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations between different workstations
- H01L21/67709—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations between different workstations using magnetic elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
- H01L21/67703—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations between different workstations
- H01L21/67712—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations between different workstations the substrate being handled substantially vertically
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
- B65G—TRANSPORT OR STORAGE DEVICES, e.g. CONVEYORS FOR LOADING OR TIPPING, SHOP CONVEYOR SYSTEMS OR PNEUMATIC TUBE CONVEYORS
- B65G2249/00—Aspects relating to conveying systems for the manufacture of fragile sheets
- B65G2249/02—Controlled or contamination-free environments or clean space conditions
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Non-Mechanical Conveyors (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Abstract
本公开内容提供了一种用于在真空腔室内运输载体100的载体运输系统以及一种用于基板的真空处理的设备。所述载体运输系统包括:轨道组件,所述轨道组件具有至少一个被动磁单元(410、610),所述至少一个被动磁单元410、610被构造为抵消所述载体(100)的部分重量(A、B);辊运输轨道(200),所述辊运输轨道具有多个辊(210、210a、210b),所述辊运输轨道被构造为支撑所述载体(100)的总辊重量(R);驱动组件(500),所述驱动组件包括多个主动磁驱动单元(510、510a、510b),所述多个主动磁驱动单元具有第一主动磁驱动单元(510a),所述第一主动磁驱动单元被构造为产生具有第一矢量的第一载体驱动力(Fa),所述第一矢量相对于运输方向(X)成第一角度(αa);以及控制器,所述控制器被构造为对所述第一主动磁驱动单元(510a)进行主动矢量控制以控制所述第一角度(αa),其中所述多个主动磁驱动单元(510、510a、510b)被构造为维持所述载体(100)与所述多个辊(210、210a、210b)之间的顶部接触。
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,特别是涉及用于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运输可采用于用于竖直基板处理(例如,用于显示器生产的大面积基板上的材料沉积)的处理设备中的载体的设备。特别地,本公开内容的实施方式涉及载体运输系统和真空处理设备。
背景技术
为了处理基板,可使用直列布置的处理模块。直列处理系统包括多个后续处理模块,诸如沉积模块以及可任选地另外的处理模块,例如清洁模块和/或蚀刻模块,其中处理方面随后在处理模块中进行,使得可在直列处理系统中连续或准连续地处理多个基板。
基板通常由载体承载,所述载体即用于承载基板的承载装置。载体典型地使用载体运输系统被运输通过真空系统。载体运输系统可被构造为沿一个或多个运输路径输送承载基板的载体。
为了获得高品质器件,需要解决与基板处理有关的技术挑战。特别地,准确且平稳地运输载体通过真空系统是有挑战性的。例如,由于移动零件的磨损而造成的颗粒产生可能造成制造工艺的劣化。因此,需要的是在真空沉积系统中运输载体而颗粒产生减少或最小化。另外的挑战是例如针对高温真空环境以低成本提供坚固、简单且紧凑的载体运输系统。
典型地,载体可由辊引导,并且辊上的载荷越强,颗粒产生的风险越大,并且辊的寿命越短。全非接触式浮动载体运输系统复杂且昂贵。带有永磁体的磁悬浮系统难以实现。至少一个自由度必须机械地或用引导元件稳定才能克服恩肖定理。
载体典型地包括用于在大多数状况下接触辊的上表面的第一轨。还设置下轨道以用于在偶然状况下接触辊的下表面。可能出现的一些情况是载体在接触辊的上表面与接触辊的下表面之间切换,从而引起一个或多个辊的反转。这种辊反转可能对载体和/或辊造成冲击或振动,并且可能通过载体的轨道与经历反转的一个或多个辊之间的摩擦产生颗粒。如果载体通过加速/减速或在间隙过渡期间经历俯仰运动,或者如果载体经历其中载体的磁补偿发生变化的过补偿或欠补偿事件,则可能发生这种情况。
因此,用于引导载体、特别是竖直取向的载体以防止辊反转的设备和方法是有益的。防止辊反转可减少在载体运输期间的颗粒产生,并且可延长机械元件的寿命。
实用新型内容
鉴于上述内容,根据独立权利要求,提供了用于在真空腔室内运输载体的载体运输系统以及一种用于基板的真空处理的设备。根据从属权利要求、说明书和附图,另外的方面、优点和特征是显而易见的。
根据本公开内容的第一个方面,提供了一种用于在真空腔室内运输载体的载体运输系统。所述载体运输系统包括:轨道组件,所述轨道组件在运输方向上延伸,所述轨道组件包括沿所述运输方向延伸的至少一个被动磁单元,所述至少一个被动磁单元被构造为抵消所述载体的部分重量;辊运输轨道,所述辊运输轨道包括多个辊,所述辊运输轨道被构造为支撑所述载体的总辊重量;驱动组件,所述驱动组件包括多个主动磁驱动单元,所述多个主动磁驱动单元具有第一主动磁驱动单元,所述第一主动磁驱动单元被构造为产生具有第一矢量的第一载体驱动力,所述第一矢量相对于所述运输方向成第一角度;以及控制器,所述控制器被构造为对所述第一主动磁驱动单元进行主动矢量控制以控制所述第一角度,其中所述多个主动磁驱动单元被构造为维持所述载体与所述多个辊之间的顶部接触。
根据第一个方面所述的载体运输系统,所述第一载体驱动力可包括在所述运输方向上的第一载体驱动分量和在竖直方向上的第一载体吸引分量,并且所述第一载体吸引分量由所述主动矢量控制通过改变所述第一角度来控制。
根据第一个方面所述的载体运输系统,所述多个主动磁驱动单元可进一步包括第二主动磁驱动单元,所述第二主动磁驱动单元被构造为产生具有第二矢量的第二载体驱动力,所述第二矢量相对于所述运输方向成第二角度;以及所述控制器被进一步构造为对所述第二主动磁驱动单元进行主动矢量控制以控制所述第二角度,其中所述第二角度不同于所述第一角度。
根据第一个方面所述的载体运输系统可进一步包括:至少一个传感器,所述至少一个传感器被构造为测量至少一个信号,其中所述主动矢量控制依据所述至少一个信号,并且其中所述至少一个传感器包括选自以下项组成的组中的至少一个:载体位置传感器、至少一个辊重量传感器、至少一个辊速度传感器和至少一个辊接触传感器。
根据第一个方面所述的载体运输系统,所述至少一个被动磁单元可包括:第一被动磁单元,所述第一被动磁单元设置在第一纵坐标处并且在所述运输方向上延伸,其中所述第一被动磁单元被构造为抵消所述载体的第一部分重量;以及第二被动磁单元,所述第二被动磁单元设置在第二纵坐标处并且在所述运输方向上延伸,其中所述第二被动磁单元被构造为抵消所述载体的第二部分重量,其中所述辊运输轨道设置在第三纵坐标处,并且所述驱动组件设置在第四纵坐标处,并且其中所述第一纵坐标位于所述载体的顶部,所述第四纵坐标位于所述载体的底部,所述第二纵坐标和所述第三纵坐标位于所述第一纵坐标与所述第四纵坐标之间。
根据第一个方面所述的载体运输系统可被构造为在竖直或近竖直取向上运输所述载体。
根据第一个方面所述的载体运输系统,所述近竖直取向为偏离完全竖直多达15度角度的取向。
根据本公开内容的第二个方面,提供了一种用于基板的真空处理的设备。所述设备包括:至少一个真空腔室;根据本公开内容的第一个方面的载体运输系统;以及载体,所述载体用于支撑基板,所述载体包括至少一个被动磁单元;第一轨,所述第一轨被构造为与多个辊进行顶部接触;第二轨,所述第二轨被构造为与所述多个辊进行底部接触;以及磁驱动元件,所述磁驱动元件被构造成由所述驱动组件驱动。
根据第二个方面所述的设备可被构造为在竖直或近竖直取向上运输所述载体。
根据第二个方面所述的设备,所述近竖直取向为偏离完全竖直多达15度角度的取向。
本公开内容的方面和实施方式允许避免由载体在与辊的上表面接触和与辊的下表面接触之间切换引起的辊反转。特别地,可抑制载体在载体的加速/减速期间或者当载体横穿间隙过渡区时的可能导致辊反转的载体俯仰。此外,可最小化在载体的运输期间施加到辊的载荷。由此,载体运输系统可减少真空处理系统中的颗粒产生,并且延长载体运输系统的机械部件的寿命。
附图说明
为了能够详细地理解本公开内容的上述特征的方式,可通过参考实施方式来获得上文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,并且在下文中进行描述。
图1示出了根据本公开内容的实施方式的载体运输系统的示意性端视图;
图2示出了载体运输系统的示意性侧视图;
图3示出了根据本公开内容的载体运输系统的示意性侧视图;
图4示出了根据本公开内容的实施方式的载体运输系统的在运输方向上的驱动力与在竖直方向上的吸引力的关系图;
图5示出了载体运输系统的示意性侧视图;以及
图6示出了根据本公开内容的载体运输系统的示意性侧视图。
具体实施方式
现在将详细参考本公开内容的各个实施方式,这些实施方式的一个或多个实例在附图中示出。在以下对附图的描述中,相同的参考标记指代相同的部件。仅描述关于单独实施方式的差异。每个实例以解释本公开内容的方式提供,而不意在作为本公开内容的限制。此外,作为一个实施方式的一部分示出或描述的特征可用在其他实施方式上或与其他实施方式结合使用以产生又一实施方式。本说明书旨在包括这样的修改和变化。
载体运输系统被构造为在真空环境中运输载体,特别是在真空腔室中或在包括多个彼此相邻布置的真空腔室的真空系统中,例如,在线性阵列中。载体运输系统可提供一个、两个或多个运输路径,其中载体可沿一个或多个运输路径在运输方向上移动或输送。
本文所述的载体运输系统可以是真空处理系统、特别是真空沉积系统的一部分,该真空沉积系统被构造为将材料沉积在由载体承载的基板上。载体运输系统可被构造为位移或传送载体。
载体运输系统可被构造为通过用磁悬浮抵消载体的重量、特别是载体的重量的多达100%来传送载体。磁悬浮还被构造为在横向方向Z上引导或稳定载体。横向方向Z可理解为垂直于竖直方向Y和垂直于运输方向X的方向。
首先将参考图1,图1示出了真空处理设备的载体运输系统和载体100的示意性端视图。载体运输系统设置有轨道组件,该轨道组件包括具有多个辊210的辊运输轨道200,并且载体100用于在运输方向X上由载体运输系统运输。辊运输轨道200可布置在载体100的底部,载体100可在竖直方向或近竖直取向上取向。
本文描述的一些实施方式涉及载体100以“竖直或近竖直取向”运输的概念。在本公开内容的上下文中,载体100的竖直取向是指将载体100对准以在基本平行于重力方向、即基本平行于竖直方向Y的方向上延伸。近竖直取向可被定义为偏离完全竖直(后者由重力定义)多达15度角度的取向。在竖直或近竖直取向上,载体100可在竖直站立或近竖直站立的方向上支撑基板S。
在本公开内容的上下文中,如图所示,载体100被构造为支撑基板S,然而本公开内容不限于此。替代地,载体100可被构造为支撑掩模。根据可与本文所述的其他实施方式结合的一些实施方式,载体100可被构造为在真空处理设备中支撑基板或掩模。
载体100具有载体主体110,并且设置有第一轨120和第二轨122,使得第一轨120和第二轨122被构造为接触辊运输轨道200的多个辊210。在典型操作中,第一轨120与多个辊210的上表面接触,或者被支撑在多个辊210的顶部,而第二轨122不与多个辊210接触。在本公开内容的上下文中,这种情况被称为“顶部接触”。然而,在某些情况下,载体100可进行提升或俯仰运动,其中第二轨122与多个辊210中的一个的至少一个下表面接触。在本公开内容的上下文中,这种情况被称为“底部接触”。然而,需注意,这两个状况不相互排斥。例如,载体100可能发生俯仰运动,其中载体100一端的辊210与第一轨120进行顶部接触,而载体100另一端的辊210与第二轨122进行底部接触。
第一轨120和第二轨122可以是用于接触圆柱形辊的平坦接触表面。圆柱形辊具有低摩擦、低磨损和低成本的特点。然而,圆柱形辊不设置成用于在横向方向Z上引导载体100。可实现用于在横向Z上引导载体100的附加组件。
辊运输轨道200、特别是多个辊210,被提供用于支撑载体100的重量W的一部分,在本文中称为“辊总重量R”。特别地,辊总重量R对应于载体100的重量W的分布在支撑载体100的多个辊210间的部分。最小化由多个辊210支撑的总辊重量R以延长载体支撑系统的机械部件的寿命是有利的。通过用至少一个被动磁单元410、610抵消载体100的重量W的至少部分重量A、B,实现最小化总辊重量R。例如,总辊重量R可以是载体100的重量W的至多10%、载体100的重量W的至多5%或载体100的重量W的至多1%。
载体运输系统还可包括布置在载体100的顶部的上导轨400,该上导轨被构造为将载体100维持在竖直或近竖直取向上。上导轨400包括作为轨道组件的一部分的第一被动磁单元410和作为载体100的一部分的第一被动磁单元130。轨道组件的第一被动磁单元410的极性设置为与载体100的第一被动磁单元130的极性相反,使得磁吸引力在横向方向Z上非接触地引导载体100。
载体运输系统还可包括设置在载体100底部的下导轨600。类似于上导轨400,下导轨600可被构造为在横向方向Z上引导载体100。下导轨600可包括作为轨道组件的一部分的第二被动磁单元610和作为载体100的一部分的第二被动磁单元140。轨道组件的第二被动磁单元610的极性设置为与载体100的第二被动磁单元140的极性相反,使得磁吸引力在横向方向Z上非接触地引导载体100。
如图中示例性地示出的,上导轨400和下导轨600被示出为具有横向磁化方向。换句话说,第一被动磁单元410、130中的每一个与第二被动磁单元610、140中的每一个的相反极性布置在横向方向Z上,并且相应被动磁单元被布置成在竖直方向Y上面对彼此。然而,本公开内容不限于此,并且上导轨400和下导轨600中的至少一个可布置在竖直磁化方向上。换句话说,第一被动磁单元410、130中的每一个与第二被动磁单元610、140中的每一个的相反极性可替代地布置在竖直方向Y上,并且相应被动磁单元被布置成在竖直方向Y上面对彼此。
由于磁吸引力被施加到载体100,上导轨400和下导轨600可被进一步构造为支撑载体100的重量W的至少一部分。虽然上、下导轨400、600的主要功能可以是在横向方向Z上提供引导,但是磁力可用以抵消载体100的重量W的一些,使得由辊运输轨道200承载的载体100的受支撑重量W可减少,从而导致辊载荷和辊磨损的减少。
载体运输系统进一步包括驱动组件500。如示例性地示出的,驱动组件500可包括具有多个主动磁驱动单元510的线性电机,并且载体100可至少包括磁驱动元件150。多个主动磁驱动单元510被构造为在磁驱动元件150中感生可控的磁力,使得载体100在运输方向X上沿载体运输系统被驱动。主动磁驱动单元510可包括多个线圈,例如,主动磁驱动单元510可以是包括三个线圈的三相驱动单元。示例性地示出的实施方式具有布置在载体100的底端的驱动组件500。然而,驱动组件500可替代地布置在载体100的顶端。类似于由上导轨400和下导轨600提供的磁非接触式引导,非接触式磁驱动组件500在真空处理设备中是有利的,因为避免了颗粒产生。
根据优选架构,如图中示例性地示出的,载体运输系统包括轨道组件,轨道组件具有:第一被动磁单元410,该第一被动磁单元设置在第一纵坐标Y1处并且在运输方向X上延伸,其中第一被动磁单元410被构造为抵消载体100的第一部分重量A,以及第二被动磁单元610,该第二被动磁单元设置在第二纵坐标Y2处并且在运输方向X上延伸,其中第二被动磁单元610被构造为抵消载体100的第二部分重量B。辊运输轨道200可设置在第三纵坐标Y3处,驱动组件500可设置在第四纵坐标Y4处。第一纵坐标Y1位于载体100的顶部,第四纵坐标Y4位于载体100的底部,第二纵坐标Y2和第三纵坐标Y3位于第一纵坐标Y1与第四纵坐标Y4之间。
根据优选架构,如图中示例性地示出的,载体运输系统包括:轨道组件,该轨道组件在运输方向X上延伸,该轨道组件包括:第一被动磁单元410,该第一被动磁单元设置在第一纵坐标Y1处并且在运输方向X上延伸;第二被动磁单元610,该第二被动磁单元设置在第二纵坐标Y2处并且在运输方向X上延伸;辊运输轨道200,该辊运输轨道设置在第三纵坐标Y3处;以及驱动组件500,该驱动组件设置在第四纵坐标Y4处,其中第一纵坐标Y1与第二纵坐标Y2之间的第一竖直距离大于第二纵坐标Y2与第三纵坐标Y3之间的第二竖直距离。在这样的优选架构中,由第二被动磁单元610抵消的第二部分重量B被构造为显著地大于由第一被动磁单元410抵消的第一部分重量A。这种布置是有利的,因为载体100的热膨胀和收缩对第一竖直距离的影响比对第二竖直距离的影响大得多。通过减少第一被动磁单元410的补偿量,与第二被动磁单元610相比,致使第一被动磁单元410和130之间的距离改变的任何热膨胀或收缩对补偿分布的影响更小。
根据本公开内容,提供了一种载体100、特别是用于要在用于基板S的真空处理的设备中处理的基板S的载体100。载体100被构造为由根据本公开内容的实施方式的载体运输系统运输。载体100包括至少一个被动磁单元130、140、被构造为与多个辊210、210a、210b的顶部接触的第一轨120、被构造为与多个辊210、210a、210b的底部接触的第二轨122以及被构造为由包括至少一个主动磁驱动单元510的驱动组件500驱动的磁驱动元件150。
在优选实施方式中,载体100可包括设置在第一纵坐标Y1处的第一被动磁单元130和设置在第二纵坐标Y2处的第二被动磁单元140。第一轨120和第二轨122设置成接触在第三纵坐标Y3处的辊运输轨道200的至少一个辊210,其中第一纵坐标Y1与第二纵坐标Y2之间的第一竖直距离大于第二纵坐标Y2与第三纵坐标Y3之间的第二距离。
现在将参考图2,图2以示意性侧视图示出了图1的载体运输系统,其中载体100在运输方向X上以加速度ax加速。载体100的重量W由载体运输系统的部件支撑和/或抵消。载体100的第一部分重量A可通过作用在载体100的对应第一被动磁单元130上来由轨道组件的第一被动磁单元410抵消。载体100的第二部分重量B可通过作用在载体100的对应第二被动磁单元140上来由轨道组件的第二被动磁单元610抵消。最后,与载体100接触的多个辊210支撑总辊重量R。
多个主动磁驱动单元510中的每一个受控制以将载体驱动力F施加到载体100的磁驱动元件150,以便在运输方向X上沿轨道组件使载体100加速。载体驱动力F的矢量相对于运输方向X的角度为α。图2的实例中所示的多个主动磁驱动单元510中的每一个被构造为产生基本上相等的载体驱动力F,该载体驱动力具有相对于运输方向X成基本上相等的角度α的矢量。
由主动磁驱动单元510中的每一个施加的载体驱动力F包括在运输方向X上的载体驱动分量Fx,并且,由于主动磁驱动单元510的磁性,载体驱动力F还包括在竖直方向Y上的载体吸引分量Fy。在这种情况下,总载体吸引分量Fy由第一被动磁单元410、130和第二被动磁单元610、140中的一个或两个补偿,以最小化作用在多个辊210中的每一个上的剩余力。
例如,对于具有在稳态下运输的重量W并且总载体吸引分量Fx等同于载体100的重量W的一部分(例如,载体100的重量W的40%)的载体100,可通过由第一被动磁单元410、130补偿载体100的重量W的同一部分且通过由第二被动磁单元610、140进一步补偿载体100的重量W的至少90%,而留下重量W的10%或更少分配给与载体100接触的多个辊210中的每一个来实现均衡。
当静止或以恒定速度行进时,载体100的第一轨120与多个辊210进行顶部接触,使得剩余辊力均匀分布在多个辊210上。然而,由于载体100在运输方向X上以加速度ax加速,因此载体100经历俯仰运动。载体100的这种俯仰运动造成许多影响。首先,第一轨120与多个辊210的上表面之间的顶部接触发生变化,使得第一轨120仅与最后面的辊210a进行顶部接触,从而在最后面的辊210a上引起更高的辊力Ra。其次,第二轨122与最前面的辊210b的下表面进行底部接触,致使最前面的辊210b的旋转方向反转,并且引起辊力Rb。在本公开内容中,由于第二轨122与多个辊210中的至少一个辊的底部接触而导致辊的旋转方向切换或反转的情况可被称为辊的“旋转反转”,或者可称为“辊反转”。应当注意,术语“旋转反转”或“辊反转”不是指载体100的运输方向X简单地反转以使得多个辊210沿相反方向旋转的情况。相反,“辊反转”事件是指载体100的第一轨120和第二轨122之间从顶部接触变为底部接触,使得至少一个辊的旋转方向转换。
最后,俯仰运动改变了第一被动磁单元410、130和第二被动磁单元610、140之间的相应距离,这改变了载体100的前部和载体100的后部之间的磁性补偿分布。在载体100的后部的第一被动磁单元410、130之间的距离越大,补偿力Aa越小,而在载体100前部的第一被动磁单元410、130之间的距离越小,补偿力Ab越大。类似地,第二被动磁单元610、140也在载体100的后部产生更低的补偿力Ba并在载体100的前部产生更高的补偿力Bb。由此产生的补偿分布变化致使载体在载体100的前部“过补偿”,而在载体100的后部“欠补偿”。
在本公开内容的上下文中,术语载体的“过补偿”和载体的“欠补偿”可理解为分别指载体100的重量W由载体运输系统过度补偿或由载体运输体系补偿不充分的情况。
在载体“过补偿”的情况下,由第一被动磁单元410、130和第二被动磁单元610、140提供的组合补偿高于用于抵消载体100的重量W和主动磁驱动单元510的总载体吸引分量Fy的补偿。因此,载体100被提升,使得第一轨120不再与多个辊210的上表面进行顶部接触,而是第二轨122与多个辊210的下表面进行底部接触。这将引起一个或多个辊210的反转以及它们之间的对应摩擦,从而可能因多个辊210与第一轨120和第二轨122的增大的磨损而导致颗粒产生。
在载体“欠补偿”的情况下,由第一被动磁单元410、130和第二被动磁单元610、140提供的组合补偿低于用于抵消载体100的重量W和主动磁驱动单元510的总载体吸引分量Fy的补偿。因此,由多个辊210或可能仅一个辊210支撑的载体100的第三部分重量过大,从而可能因在多个辊210之间的增大的磨损而导致颗粒产生。
许多因素可改变所提供的补偿的分布,并且因此改变由第一被动磁单元410、130、第二被动磁单元610、140和多个辊210中的每一个支撑的载体100的重量W的部分。例如,载体100可被构造为承载具有不同重量的基板,例如不同尺寸的基板或已经沉积有不同量的材料的基板,使得载体100可支撑具有不同组合重量的基板S。支撑更轻的基板S的载体100可能被载体运输系统过补偿,而支撑更重的基板S的载体100可能被载体运输系统欠补偿。
可改变补偿分布的另一个因素是当载体100经受温度变化时,导致载体100的热膨胀或收缩。在第一被动磁单元410、130之间的间隙可增大或减小,从而导致由第一被动磁单元410、130提供的补偿量不同。经受热膨胀的载体100可能被载体运输系统过补偿,而经受热收缩的载体100可能被载体运输系统欠补偿。
可改变补偿分布的另一种情况是当载体穿过间隙时。在典型真空处理设备中,载体100可从第一真空腔室运输到第二腔室。当载体100穿过间隙过渡区,特别是真空处理设备的真空腔室之间的间隙过渡区时出现问题,这是因为可能发生俯仰运动,或者在间隙过渡区中缺乏被动磁单元和/或主动磁单元可能导致补偿分布改变、减少或折衷。
在上述情况下,本公开内容的设备和方法可提供附加补偿来克服这些补偿分布的变化,并且克服载体100的过补偿或欠补偿的问题。特别地,本公开内容的设备和方法允许减少辊的载荷,并且避免辊反转,从而减少颗粒产生并且延长机械部件的寿命。
现在参考图3,载体运输系统再次被示出为在运输方向X上以加速度ax加速载体100。但是,与图2相比,载体运输系统被构造为对由至少一个磁驱动单元510产生的载体驱动力F进行主动矢量控制。根据本公开内容的一个方面,提供了一种用于在真空腔室内运输载体100的载体运输系统。载体运输系统包括在运输方向X上延伸的轨道组件,该轨道组件包括:沿运输方向X延伸的至少一个被动磁单元410、610,该至少一个被动磁单元被构造为抵消载体100的部分重量A、B;辊运输轨道200,该辊运输轨道包括多个辊210、210a、210b,该辊运输轨道200被构造为支撑载体100的总辊重量R;驱动组件500,该驱动组件包括多个主动磁驱动单元510、510a、510b,该多个主动磁驱动单元具有第一主动磁驱动单元510a,该第一主动磁驱动单元被构造为产生具有第一矢量的第一载体驱动力F,该第一矢量相对于运输方向X成第一角度αa;以及控制器,该控制器被构造为对第一主动磁驱动单元510a进行主动矢量控制以控制第一角度αa。
在本公开内容的上下文中,术语“主动矢量控制”可指可用来控制AC同步电机的驱动力的任何系统、方法或技术。也称为磁场定向控制的主动矢量控制常用于旋转AC同步电机应用,用于优化电机在整个转速范围内的性能。典型地,主动矢量控制可包括将三相交流电机的定子电流识别为可被视为矢量的两个正交分量。第一个分量限定电机的磁通量,第二个分量限定电机的扭矩。主动矢量控制允许在更低的电机转速下产生更强的磁通量分量以改善低速扭矩,同时还允许在高电机转速下减弱磁通量分量。
相同原理可应用于线性同步电机,其中三相AC线性同步电机的定子电流可被识别为两个正交分量,第一分量限定电机的磁通量,第二分量限定电机的驱动力。磁通分量等同于定子与转子之间的吸引力,并且通过使用主动矢量控制,可控制该吸引力。
一种用于实现主动矢量控制的方法是在相应的d-q坐标系中限定要施加到三相AC线性同步电机的每个线圈的电流的电流矢量。d-q坐标系包括直轴d和交轴q,使得d电流对应于相应电流矢量的磁通链电流分量,并且q电流对应于相应电流矢量的驱动力电流分量。通过控制相应d电流之间的相角,可控制定子与转子之间的吸引力的量值。类似地,通过控制相应q电流之间的相角,可控制运输方向上的驱动力的量值。
图4示例性地示出了用主动矢量控制控制线性同步电机的驱动力和吸引力的模拟。该图示例性地示出瞬态驱动力10的量值和瞬态吸引力20的量值,其中调整了相应的d电流和q电流之间的相角。瞬态驱动力在运输方向X上取向,而瞬态吸引力在竖直方向Y上取向。此外,该图示例性地示出了静态吸引力30,该静态吸引力等同于在没有主动矢量控制的情况下线性同步电机与定子之间的典型的吸引力。
可通过控制q电流相角来调整驱动力10。例如,通过将q电流相角设定为+90°,可实现运输方向上的最大正驱动力11。相反,通过将q电流相角设置为-90°,可实现最大负驱动力12。具体地,正驱动力用以在朝向运输方向上驱动本公开内容的载体100,而负驱动力用以在运输方向的反向上驱动本公开内容的载体100。
可通过控制d电流相角来调整吸引力20。例如,通过将q电流相角设定为+90°,可实现竖直方向上的最大吸引力21。相反,通过将q电流相角设置为-90°,可实现最小吸引力22。如图中示例性地示出的,可在大范围上控制吸引力,从而允许在大范围上控制载体100的重量W在多个辊210上的分布,以及为载体运输系统提供足够的净空空间,以维持载体100与多个辊210之间的顶部接触。
根据可与本文所述的其他实施方式结合的实施方式,多个主动磁驱动单元510、510a、510b可进一步包括第二主动磁驱动单元510b,该第二主动磁驱动单元被构造为产生具有第二矢量的第二载体驱动力Fb,该第二矢量相对于所述运输方向X成第二角度αb,且该控制器被进一步构造为对第二主动磁驱动单元510b进行主动矢量控制以控制第二角度αb,其中第二角度αb不同于第一角度αa。
为了克服上文讨论的关于载体的俯仰、辊210的过度或不均匀负荷以及载体100的欠补偿和过补偿的问题,本公开内容的实施方式允许对载体驱动力F的主动矢量控制。如图3示例性地示出的,用主动矢量控制控制在载体100的后端的第一主动磁驱动单元510a以改变第一载体驱动力Fa的角度αa和/或大小,并且用主动矢量控制控制在载体100的前端的第二主动磁驱动单元510b,以改变第二载体驱动力Fb的角度αb和/或大小。通过分别控制第一载体驱动力Fa和第二载体驱动力Fb,特别是通过控制第一角度αa和第二角度αb中的至少一个,可抑制由加速度ax引起的载体100的俯仰运动,从而避免上述不利影响。
特别地,通过抑制载体100的俯仰运动,第一轨120可维持与多个辊210的顶部接触,从而避免辊反转情况。此外,维持第一轨120和多个辊之间的顶部接触使总辊重量R可均匀地分布在与第一轨120顶部接触的所有辊210之间,从而显著地减少任何一个辊210上的载荷。更进一步地,通过抑制载体100的俯仰运动,至少一个被动磁单元410、610、130、140之间的距离,特别是第一被动磁单元410、130之间的距离和第二被动磁单元610、140之间的距离,可在载体100的长度上维持一致距离,从而防止载体100在载体100的前端过补偿而在载体100的后端欠补偿。
根据可与本文所述的其他实施方式结合的一些实施方式,载体驱动力F、Fa、Fb包括沿运输方向X的载体驱动分量Fx、Fxa、Fxb和沿竖直方向Y的载体吸引分量Fy、Fya、Fyb,载体吸引分量Fy、Fya、Fyb由主动矢量控制来控制。
如图3示例性地示出的,第一载体驱动力Fa和第二载体驱动力Fb分别具有相应的载体驱动分量Fxa、Fxb和相应的载体吸引分量Fya、Fyb。相应的载体驱动分量Fxa、Fxb和相应的载体吸引分量Fya、Fyb与相应的第一角度αa和第二角度αb相关。因此,为了在运输方向X上以加速度ax加速载体100,同时还抑制载体100的俯仰运动,用主动矢量控制控制第一主动磁驱动单元510a以减小第一角度αa,即具有减小的载体吸引分量Fya,而用主动矢量控制来控制第二主动磁驱动单元510b以具有增大角度αb,即具有增大的载体吸引分量Fyb。更一般地,主动矢量控制用来控制第一角度αa和第二角度αb,其中第二角度αb不同于第一角度αa。
然而,可控制第一主动磁驱动单元510a和第二主动磁驱动单元510b二者以具有大小相同的相应的载体驱动分量Fxa、Fxb。主动矢量控制允许独立控制用于在运输方向上运输载体100的载体驱动分量Fx和用于控制载体100的磁均衡的载体吸引分量Fy。
根据可与本文所述的其他实施方式组合的实施方式,所述多个主动磁驱动单元510、510a、510b可被构造为维持所述载体100与多个辊210、210a、210b的顶部接触。更具体地,多个主动磁驱动单元510、510a、510b可被构造为维持第一轨120与多个辊210、210a、210b的顶部接触。通过维持顶部接触,可确保载体100,特别是第一轨120,与跨载体100的长度的多个辊210接触,使得由多个辊210支撑的总辊重量R均匀分布在辊210之间,从而减少施加到任何一个辊210的载荷。
换句话说,主动磁驱动单元510、510a、510b可被构造为防止多个辊210、210a、210b中的至少一个的旋转反转。具体地,多个主动磁驱动单元510、510a、510b可被构造为防止第二轨122与多个辊210、210a、210b中的至少一个的底部接触,从而防止第二轨122反转至少一个辊210的旋转方向。
可能出现其中磁补偿的分布改变、减少或折衷,或者其中载体100经历俯仰运动的其他情况。一种这样的情况是当载体被运输穿过间隙过渡区时。现在参考图5,载体运输系统示出在运输方向X上运输载体100穿过间隙过渡区300。在间隙过渡区300的区域中,不存在载体运输系统的一个或多个元件。特别地,辊运输轨道200在间隙过渡区300的区域中没有辊210。类似地,第一被动磁单元410和第二被动磁单元610被划分为在间隙过渡区300的第一侧上相应的第一被动磁单元410a和第二被动磁单元610a,以及在间隙过渡区300的第二侧上相应的第一被动磁单元410b和第二被动磁单元610b。因此,由第一被动磁单元410和第二被动磁单元610提供的磁补偿在间隙过渡区300上发生变化。此外,载体100在间隙过渡区300的第一侧上悬臂伸出一段距离,超过辊运输轨道200的最后一个辊210,并且还未与间隙过渡区300的第二侧上的辊运输轨道200的第一辊210进行顶部接触。
因此,载体100变得欠补偿。换句话说,由辊运输轨道200、特别是在间隙过渡区300的第一侧上的最后一个辊210支撑的辊总重量R显著地增加。间隙过渡区300中载体100的欠补偿可能导致载体100经历俯仰运动,从而导致辊反转,或者可能导致总辊重量R在每个辊210上不均匀分布。
在本公开内容的上下文中,术语“间隙过渡区”可被限定为不具有一些或所有磁性元件的载体运输系统的一部分。术语“间隙过渡区”还可包括不具有一些或所有运输轨道部件的载体运输系统的一部分,然而本公开内容不限于此。这就导致术语“穿过间隙过渡区”不一定定义运输轨道中完全不存在所有元件的情况,而是载体穿过其中不存在一些或所有磁性元件的区域,并且随后发生载体100的重量W的减小、改变或折衷的磁补偿。
参考图6,载体运输系统现在提供对多个主动磁驱动单元510、510a、510b中的至少一个的主动矢量控制。类似于上文对图3的讨论,图6示例性地示出了在载体100的后端的第一主动磁驱动单元510a和在载体100的前端的第二主动磁驱动单元510b。在这种情况下,第二主动磁驱动单元510b设置为紧邻间隙过渡区300。可通过使用主动矢量控制来避免多个辊210之间的辊重量R的不均匀分布,以提供来自第一主动磁驱动单元510a的增大的载体吸引力Fya并且提供来自第二主动磁驱动单元510b的减小的载体吸引力Fyb。因此,可减少特别是在最后一个辊210上承受的高辊载荷,这样总辊重量R可均匀地分布在多个辊210之间。
在载体100承载不同重量的基板S的情况下,可能出现磁补偿分布改变、减小或折衷的另一种情况。更重的基板S将由增加的磁补偿来支撑,以维持由多个辊210支撑的期望的总辊重量R。在这种情况下,可实现根据本文所述的实施方式的载体运输系统,其中可使用主动矢量控制来控制多个主动磁驱动单元510、510a、510b,以改变载体吸引力Fy的总量,从而补偿由载体100支撑的更重或更轻的基板S。
在载体100经受热膨胀或收缩的情况下,可能出现补偿分布改变、减少或折衷的另一种情况。温度升高可导致载体100热膨胀,从而拉近第一被动磁单元410、130和/或第二被动磁单元610、140之间的距离。当被动磁单元之间的距离减小时,被动磁单元提供的磁补偿量增加,导致补偿分布发生变化。类似地,温度下降可能使载体100进行热收缩,从而增加第一被动磁单元410、130和/或第二被动磁单元610、140之间的距离,减少由被动磁单元提供的磁补偿量。在这种情况下,可实现根据本文描述的实施方式的载体运输系统,其中可使用主动矢量控制来控制多个主动磁驱动单元510、510a、510b,以改变载体吸引力Fy的总量,从而补偿载体100的热膨胀或收缩。
对多个主动磁驱动单元510、510a、510b的主动矢量控制可在控制器上实现。控制器可连接到多个主动磁驱动单元510、510a、510b中的每一个,使得控制器可控制一个或多个载体驱动力F。具体地,控制器可连接多个主动磁驱动单元510、510a、510b中的每一个,使得控制器可控制一个或多个载体驱动力F的相应矢量的一个或多个角度α。
控制器包括中央处理单元(CPU)、存储器和例如支持电路。为了便于控制多个主动磁驱动单元510、510a、510b,CPU可以是任何形式的通用计算机处理器中的一种,其可在工业环境中使用以用于控制载体运输系统的各方面。存储器耦接至CPU。存储器或计算机可读介质可以是一种或多种易获得的存储器装置,诸如随机存取存储器、只读存储器、软盘、硬盘或本地或远程的任何其他形式的数字存储装置。支持电路可耦接到CPU以用于通过常规方式支持处理器。这些电路包括高速缓存、电源、时钟电路、输入/输出电路和相关子系统等。载体运输指令、特别是主动磁驱动单元控制指令一般作为软件程序存储在存储器中,该软件程序通常称为配方。软件程序也可由远离由CPU控制的硬件的第二CPU存储和/或执行。软件程序当由CPU执行时将通用计算机转换为专用计算机(控制器),该专用计算机控制设备的操作,诸如在载体运输期间控制多个主动磁驱动单元510、510a、510b的操作。尽管本公开内容的方法和/或工艺可作为软件程序来实现,但本文公开的方法的部分可在硬件中以及由软件控制器来执行。因此,本公开内容的方法可以在计算机系统上执行的软件、以专用集成电路或其他类型的硬件具体实施的硬件、或软件和硬件的组合来实现。
根据可与本文所述的其他实施方式相结合的实施方式,载体运输系统可进一步包括至少一个传感器,该传感器被构造为测量至少一个信号,其中主动矢量控制取决于该至少一个信号。可包括各种传感器以便基于各种参数提供对载体驱动力F的更准确的控制。至少一个传感器可连接到控制器,使得由至少一个传感器测量的至少一个信号可由控制器接收。
至少一个传感器可包括载体位置传感器,该载体位置传感器向控制器提供对应于载体100相对于至少一个主动磁驱动单元510、510a、510b的当前位置的信号。例如,当载体100在运输方向X上加速时,主动矢量控制可被构造为接收载体100的当前位置并且控制载体驱动力F,使得当载体100的前部经过主动磁驱动单元510时载体吸引分量Fy的量值更高,并且随着载体100经过而逐渐减小,当载体100的后部经过主动磁驱动单元510时,载体吸引分量Fy减小到更低量值。载体位置传感器可包括至少一个霍尔效应传感器,该至少一个霍尔效应传感器用于非接触地测量载体100的位置。然而,本公开内容不限于此,并且可使用能够提供对应于载体100的位置的信号的任何传感器。
至少一个传感器可包括至少一个辊重量传感器。至少一个辊重量传感器可被构造为测量施加到多个辊210中的一个辊的重量,特别是载荷力。例如,至少一个辊重量传感器可包括安装在多个辊中的至少一个辊的轴上的至少一个应变仪。辊重量传感器可向控制器提供施加到所述辊的辊重量的测量值。控制器可被构造为通过主动矢量控制来控制至少一个载体驱动力F的至少一个角度α以便减小载体吸引分量Fy,使得减小总辊重量R,或者增大载体吸引分量Fy,使得载体100返回到与多个辊210中的所述辊进行顶部接触。
替代地,所述至少一个辊重量传感器可替代为简单的辊接触传感器,该辊接触传感器指示多个辊中的所述辊是否与载体100接触,特别是与第一轨120和第二轨122中的一个接触。例如,对于金属辊和金属第二轨122,可提供电路,使得当第二轨122和所述金属辊进行底部接触时,电路闭合并且向控制器提供信号,该信号指示所述辊正与第二导轨道122进行底部接触。
至少一个传感器可包括至少一个辊速度传感器。该至少一个辊速度传感器可被构造为测量多个辊210中的辊的旋转方向和旋转速度。通过向控制器提供至少对应于辊旋转方向和任选的辊旋转速度的信号,可确定是否由于载体100,特别是第二轨122与所述辊进行底部接触而发生了异常的辊反转。
主动矢量控制可被构造成被执行为开环系统、即前馈系统,其可具有低复杂性和低计算开销的优点。替代地,主动矢量控制可被构造成被执行为闭环系统、即反馈系统。例如,执行主动矢量控制的控制器可包括PI控制器或PID控制器,该PI控制器或PID控制器被构造为在具有反馈控制的闭环中执行主动矢量控制。此外,可使用前馈控制和反馈控制的组合。
根据本公开内容的相应方面和实施方式,并且如本文示例性描述的,控制器可执行或进行用于沿用于真空处理基板S的设备内的轨道组件运输载体100的方法或方法的一部分。
根据本公开内容的另一方面,提供了一种用于沿用于真空处理基板S的设备内的轨道组件运输载体100的方法。该方法包括使用轨道组件的至少一个被动磁单元410、610和载体100的至少一个被动磁单元130、140抵消载体100的部分重量A、B;使用轨道组件的多个辊210、210a、210b中的至少一个支撑载体100的总辊重量R;通过经由操作多个主动磁驱动单元510、510a、510b中的第一主动磁驱动单元510a产生具有第一矢量的第一载体驱动力Fa来在运输方向X上沿轨道组件运输载体100,所述第一矢量相对于运输方向X成第一角度αa;以及使用主动矢量控制来控制所述第一主动磁驱动单元510a以控制所述第一角度αa。
根据上述方面的方法的部分可由载体运输系统的控制器来执行,例如作为软件程序来执行或者由如上所述的硬件来执行。具体地,可提供控制器以实现软件或硬件程序来执行第一主动磁驱动单元510a的操作并使用主动矢量控制来控制第一主动磁驱动单元510a以控制第一角度αa。
根据可与本文描述的其他实施方式结合的实施方式,第一载体驱动力Fa包括在运输方向X上的第一载体驱动分量Fxa和在竖直方向Y上的第一载体吸引分量Fya,并且该控制包括控制第一角度αa以调整载体吸引分量Fy的量值。任选地,该控制还可包括控制第一角度αa和第一载体驱动力Fa的量值以调整第一载体吸引分量Fya的量值,而同时维持第一载体驱动分量Fxa的量值。
根据可与本文所述的其他实施方式结合的实施方式,运输还包括通过操作多个主动磁驱动单元510、510a、510b中的第二主动磁驱动单元510b产生具有第二矢量的第二载体驱动力Fb,该第二矢量相对于运输方向X成第二角度αb。该控制可进一步包括用主动矢量控制控制第二主动磁驱动单元510b以控制第二角度αb,其中第二角度αb不同于第一角度αa。通过使用主动矢量控制来控制第一载体驱动力Fa和第二载体驱动力Fb,即通过控制第一载体驱动力Fa和第二载体驱动力Fb的相应矢量角αa、αb,相应载体吸引力Fya、Fyb的量值可调整为沿载体100的长度不同。
在优选实施方式中,实现本公开内容的实施方式以通过控制多个主动磁驱动单元510、510a、510b来维持与多个辊210、210a、210b的顶部接触。特别地,控制第一角度αa和任选的第二角度αb,进而控制第一载体吸引力Fya的量值和任选的第二载体吸引力Fyb的量值,使得维持载体100与多个辊210、210a、210b进行顶部接触。
更特别地,可控制多个主动磁驱动单元510、510a、510b,使得总辊重量R是载体100的重量W的至多10%,优选地总辊重量R是载体100的重量W的至多5%,更优选地总辊重量R是载体100的重量W的至多1%。
根据可与本文描述的其他实施方式结合的实施方式,该方法可进一步包括测量至少一个信号,并且依据该至少一个信号,控制多个主动磁驱动单元510、510a、510b。至少一个信号可包括载体位置信号、至少一个辊重量信号、至少一个辊速度信号和/或至少一个辊接触信号。本实施方式的方法可实现为开环(前馈)系统或闭环(反馈)系统。
根据可与本文所述的其他实施方式结合的实施方式,主动矢量控制包括:限定待施加到第一主动磁驱动单元510a的相应的第一线圈、第二线圈和第三线圈的第一电流、第二电流和第三电流;针对第一电流、第二电流和第三电流中的每一个限定具有直轴d和交轴q的d-q坐标系,使得对应于每个相应的第一电流、第二电流和第三电流的磁通链电流分量的d电流沿直轴对齐,并且对应于每个相应的第一电流、第二电流和第三电流的驱动力电流分量的q电流沿交轴对齐。可控制相应d电流之间的相角以控制第一载体吸引分量Fya的量值,并且可控制相应q电流之间的相角以控制第一载体驱动分量Fxa的量值。
根据本公开内容的一方面,提供了一种用于基板S的真空处理的设备。该设备包括至少一个真空腔室、根据本文所述的实施方式的载体运输系统以及用于支撑基板的载体100。载体100包括至少一个被动磁单元130、140、被构造为与多个辊210、210a、210b进行顶部接触的第一轨120、被构造为与多个辊210、210b进行底部接触的第二轨122,以及被构造为由驱动组件500驱动的磁驱动元件150。载体运输系统被构造为将载体100运输进出至少一个真空腔室中。特别地,载体运输系统被构造为在间隙过渡区上(例如,在至少一个真空腔室的输入/输出阀处)运输载体100。
在可与本文描述的其他实施方式结合的优选实施方式中,轨道组件的第一被动磁单元410被构造为在载体100的顶部以与载体100的第一被动磁单元130耦接,并且轨道组件的第二被动磁单元610被构造为在载体100的一侧以与载体的第二被动磁单元140耦接。驱动组件被构造为在载体100的底部以与载体100的磁驱动元件150耦接。
根据可与本文所述的其他实施方式结合的实施方式,多个主动磁驱动单元510、510a、510b可被构造为与载体100的磁驱动元件150相互作用以维持载体100的第一轨120与多个辊210、210a、210b之间的顶部接触。
用于基板S的真空处理的设备还可包括处理装置。特别地,典型地,处理装置布置在至少一个真空腔室中,并且处理装置可选自由沉积源、蒸发源和溅射源组成的组。
术语“真空”可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,本文所述的至少一个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,甚至更典型地在约10-6毫巴与约10-7毫巴之间。至少一个真空腔室中的压力可被认为是至少一个真空腔室中蒸发材料的分压或是总压力(当只有蒸发材料作为待沉积在至少一个真空腔室中的组分存在时,二者可近似相同)。至少一个真空腔室中的总压力可在约10-4毫巴至约10-7毫巴的范围内,尤其是在至少一个真空腔室中存在除蒸发材料之外的第二组分(诸如处理气体等)的情况下。因此,至少一个真空腔室可以是“真空沉积腔室”,即被构造用于真空沉积的真空腔室。
为了将载体100运输进出至少一个真空腔室,基板S的真空处理设备可进一步包括至少一个阀。在本公开内容的上下文中,阀可认为是等同于待运输的载体100穿过的间隙过渡区300。该阀可包括例如可缩放滑动门,该滑动门被构造为将一个真空腔室内部的环境与相邻真空腔室的环境隔离。该阀可被容纳在载荷锁定腔室中,该载荷锁定腔室被构造为用于将载体100和/或基板S加载到该设备中。
根据本文所述的实施方式,真空腔室可包括至少一个载体运输系统。至少一个载体运输系统可被构造为在两个方向上操作,即在向前运输方向和反向运输方向上双向运输载体100。替代地,可提供第二载体运输系统,其中第一载体运输系统被构造为在一个方向上操作,而另一载体运输系统被构造为在另一方向上操作。
本文描述的实施方式可用于运输承载有大面积基板、玻璃基板、晶片、半导体基板、掩模、遮蔽物和其他物体中的至少一个的载体。该载体可承载一个单一物体,例如大小为1m2或更大、特别是5m2或10m2或更大的大面积基板,或具有更小大小的多个物体,例如多个半导体晶片。该载体可包括被构造为将物体维持在载体处的维持装置,例如磁性吸盘、静电吸盘或机械吸盘装置。
该载体在运输期间可以是基本上竖直取向的(例如,竖直+/-10°)。特定地,该真空处理系统可被构造为用于竖直基板处理。
尽管前述内容是针对实施方式的描述,但在不脱离基本范围的情况下可设想其他以及进一步的实施方式,并且该范围由所附权利要求书确定。
Claims (19)
1.一种用于在真空腔室内运输载体(100)的载体运输系统,包括:
轨道组件,所述轨道组件在运输方向(X)上延伸,所述轨道组件包括:
至少一个被动磁单元(410、610),所述至少一个被动磁单元沿所述运输方向(X)延伸,所述至少一个被动磁单元被构造为抵消所述载体(100)的部分重量(A、B);
辊运输轨道(200),所述辊运输轨道包括多个辊(210、210a、210b),所述辊运输轨道被构造为支撑所述载体(100)的总辊重量(R);
驱动组件(500),所述驱动组件包括多个主动磁驱动单元(510、510a、510b),所述多个主动磁驱动单元具有第一主动磁驱动单元(510a),所述第一主动磁驱动单元被构造为产生具有第一矢量的第一载体驱动力(Fa),所述第一矢量相对于所述运输方向(X)成第一角度(αa);以及
控制器,所述控制器被构造为对所述第一主动磁驱动单元(510a)进行主动矢量控制以控制所述第一角度(αa),
其中所述多个主动磁驱动单元(510、510a、510b)被构造为维持所述载体(100)与所述多个辊(210、210a、210b)之间的顶部接触。
2.根据权利要求1所述的载体运输系统,其中所述第一载体驱动力(Fa)包括在所述运输方向(X)上的第一载体驱动分量(Fxa)和在竖直方向(Y)上的第一载体吸引分量(Fya),并且所述第一载体吸引分量(Fya)由所述主动矢量控制通过改变所述第一角度(αa)来控制。
3.根据权利要求1所述的载体运输系统,其中:
所述多个主动磁驱动单元(510、510a、510b)进一步包括第二主动磁驱动单元(510b),所述第二主动磁驱动单元被构造为产生具有第二矢量的第二载体驱动力(Fb),所述第二矢量相对于所述运输方向(X)成第二角度(αb);以及
所述控制器被进一步构造为对所述第二主动磁驱动单元(510b)进行主动矢量控制以控制所述第二角度(αb),
其中所述第二角度(αb)不同于所述第一角度(αa)。
4.根据权利要求2所述的载体运输系统,其中:
所述多个主动磁驱动单元(510、510a、510b)进一步包括第二主动磁驱动单元(510b),所述第二主动磁驱动单元被构造为产生具有第二矢量的第二载体驱动力(Fb),所述第二矢量相对于所述运输方向(X)成第二角度(αb);以及
所述控制器被进一步构造为对所述第二主动磁驱动单元(510b)进行主动矢量控制以控制所述第二角度(αb),
其中所述第二角度(αb)不同于所述第一角度(αa)。
5.根据权利要求1所述的载体运输系统,进一步包括:
至少一个传感器,所述至少一个传感器被构造为测量至少一个信号,其中所述主动矢量控制依据所述至少一个信号,并且
其中所述至少一个传感器包括选自以下项组成的组中的至少一个:载体位置传感器、至少一个辊重量传感器、至少一个辊速度传感器和至少一个辊接触传感器。
6.根据权利要求2所述的载体运输系统,进一步包括:
至少一个传感器,所述至少一个传感器被构造为测量至少一个信号,其中所述主动矢量控制依据所述至少一个信号,并且
其中所述至少一个传感器包括选自以下项组成的组中的至少一个:载体位置传感器、至少一个辊重量传感器、至少一个辊速度传感器和至少一个辊接触传感器。
7.根据权利要求3所述的载体运输系统,进一步包括:
至少一个传感器,所述至少一个传感器被构造为测量至少一个信号,其中所述主动矢量控制依据所述至少一个信号,并且
其中所述至少一个传感器包括选自以下项组成的组中的至少一个:载体位置传感器、至少一个辊重量传感器、至少一个辊速度传感器和至少一个辊接触传感器。
8.根据权利要求4所述的载体运输系统,进一步包括:
至少一个传感器,所述至少一个传感器被构造为测量至少一个信号,其中所述主动矢量控制依据所述至少一个信号,并且
其中所述至少一个传感器包括选自以下项组成的组中的至少一个:载体位置传感器、至少一个辊重量传感器、至少一个辊速度传感器和至少一个辊接触传感器。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的载体运输系统,其中所述至少一个被动磁单元(410、610)包括:
第一被动磁单元(410),所述第一被动磁单元设置在第一纵坐标(Y1)处并且在所述运输方向(X)上延伸,其中所述第一被动磁单元(410)被构造为抵消所述载体(100)的第一部分重量(A);以及
第二被动磁单元(610),所述第二被动磁单元设置在第二纵坐标(Y2)处并且在所述运输方向(X)上延伸,其中所述第二被动磁单元(610)被构造为抵消所述载体(100)的第二部分重量(B),
其中所述辊运输轨道(200)设置在第三纵坐标(Y3)处,并且所述驱动组件(500)设置在第四纵坐标(Y4)处,并且
其中所述第一纵坐标(Y1)位于所述载体(100)的顶部,所述第四纵坐标(Y4)位于所述载体(100)的底部,所述第二纵坐标(Y2)和所述第三纵坐标(Y3)位于所述第一纵坐标(Y1)与所述第四纵坐标(Y4)之间。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的载体运输系统,所述载体运输系统被构造为在竖直或近竖直取向上运输所述载体(100)。
11.根据权利要求10所述的载体运输系统,其中所述近竖直取向为偏离完全竖直多达15度角度的取向。
12.根据权利要求9所述的载体运输系统,所述载体运输系统被构造为在竖直或近竖直取向上运输所述载体(100)。
13.根据权利要求12所述的载体运输系统,其中所述近竖直取向为偏离完全竖直多达15度角度的取向。
14.一种用于基板(S)的真空处理的设备,包括:
至少一个真空腔室;
根据权利要求1至8中任一项所述的载体运输系统;以及
载体(100),所述载体用于支撑所述基板(S),所述载体(100)包括:
至少一个被动磁单元(130、140);
第一轨(120),所述第一轨被构造为与多个辊(210、210a、210b)进行顶部接触;
第二轨(122),所述第二轨被构造为与所述多个辊(210、210a、210b)进行底部接触;以及
磁驱动元件(150),所述磁驱动元件被构造为由所述驱动组件(500)驱动,
其中所述多个主动磁驱动单元(510、510a、510b)被构造为与所述载体(100)的所述磁驱动元件(150)相互作用以维持所述载体(100)的所述第一轨(120)与所述多个辊(210、210a、210b)之间的顶部接触。
15.根据权利要求14所述的设备,其中所述载体运输系统被构造为在竖直或近竖直取向上运输所述载体(100)。
16.根据权利要求15所述的设备,其中所述近竖直取向为偏离完全竖直多达15度角度的取向。
17.一种用于基板(S)的真空处理的设备,包括:
至少一个真空腔室;
根据权利要求9所述的载体运输系统;以及
载体(100),所述载体用于支撑所述基板(S),所述载体(100)包括:
至少一个被动磁单元(130、140);
第一轨(120),所述第一轨被构造为与多个辊(210、210a、210b)进行顶部接触;
第二轨(122),所述第二轨被构造为与所述多个辊(210、210a、210b)进行底部接触;以及
磁驱动元件(150),所述磁驱动元件被构造为由所述驱动组件(500)驱动,
其中所述多个主动磁驱动单元(510、510a、510b)被构造为与所述载体(100)的所述磁驱动元件(150)相互作用以维持所述载体(100)的所述第一轨(120)与所述多个辊(210、210a、210b)之间的顶部接触。
18.根据权利要求17所述的设备,其中所述载体运输系统被构造为在竖直或近竖直取向上运输所述载体(100)。
19.根据权利要求18所述的设备,其中所述近竖直取向为偏离完全竖直多达15度角度的取向。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/EP2020/078312 WO2022073613A1 (en) | 2020-10-08 | 2020-10-08 | Carrier transport system, carrier therefor, vacuum processing apparatus, and method of transportation of a carrier in a vacuum chamber |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN220887670U true CN220887670U (zh) | 2024-05-03 |
Family
ID=72811863
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202090001217.3U Active CN220887670U (zh) | 2020-10-08 | 2020-10-08 | 用于运输载体的载体运输系统以及用于基板的真空处理的设备 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN220887670U (zh) |
WO (1) | WO2022073613A1 (zh) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109791905A (zh) * | 2017-09-15 | 2019-05-21 | 应用材料公司 | 用于确定载体悬浮系统的对准的方法 |
WO2020078558A1 (en) * | 2018-10-18 | 2020-04-23 | Applied Materials, Inc. | Magnetic damping device for damping vibrations of a carrier; carrier for carrying a planar object, transport system for transporting a carrier, and method of contactlessly transporting a carrier |
-
2020
- 2020-10-08 CN CN202090001217.3U patent/CN220887670U/zh active Active
- 2020-10-08 WO PCT/EP2020/078312 patent/WO2022073613A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2022073613A1 (en) | 2022-04-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8297196B2 (en) | Apparatus for transferring substrates | |
KR102432133B1 (ko) | 기판 이송 진공 플랫폼 | |
KR20220143105A (ko) | 기판 처리 장치 | |
KR102155758B1 (ko) | 진공 프로세싱 시스템에서 디바이스를 비접촉식으로 운송하기 위한 장치 및 방법 | |
CN220887670U (zh) | 用于运输载体的载体运输系统以及用于基板的真空处理的设备 | |
JP2022165301A (ja) | 基板を搬送する装置、及び基板を搬送する方法 | |
US8823294B2 (en) | Commutation of an electromagnetic propulsion and guidance system | |
CN220585205U (zh) | 载体运输系统、用于基板的载体和用于基板的真空处理的设备 | |
CN218069804U (zh) | 用于运输载体的磁悬浮系统、其基部结构以及真空沉积系统 | |
US5485910A (en) | Conveyor | |
KR20220002515A (ko) | 자기 부상 시스템, 자기 부상 시스템의 베이스 및 캐리어, 및 캐리어를 부상시키는 방법 | |
KR20210104134A (ko) | 자기 부상 시스템, 자기 부상 시스템을 위한 캐리어, 진공 시스템, 및 캐리어를 이송하는 방법 | |
US20230400057A1 (en) | Levitating transport system | |
CN116490697A (zh) | 载体运输系统、磁稳定单元、载体和用于非接触式运输载体的方法 | |
Puci | Magnetically levitated and guided systems | |
KR20220154807A (ko) | 기판 프로세스 장비를 위한 기판 트레이 이송 시스템 | |
US20220393618A1 (en) | Magnetic levitation system, processing system, and method of transporting a carrier | |
CN114981471A (zh) | 载体运输系统、用于基板的载体、真空处理设备和载体在真空腔室中运输载体的方法 | |
KR20220021455A (ko) | 자기 부상 시스템 및 캐리어를 부상시키는 방법 | |
JP3347782B2 (ja) | 非接触昇降装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |