KR20180116222A - 대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고 이동시키는 것 중 적어도 하나를 위한 장치 및 대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고 이동시키는 것 중 적어도 하나를 위한 장치를 동작시키는 방법 - Google Patents

대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고 이동시키는 것 중 적어도 하나를 위한 장치 및 대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고 이동시키는 것 중 적어도 하나를 위한 장치를 동작시키는 방법 Download PDF

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Abstract

대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치가 설명된다. 장치는 베이스(30), 및 베이스(30)에 대해 이동 가능한 캐리어(50)를 포함한다. 장치는 적어도 3개의 자기 베어링들을 더 포함하고, 자기 베어링들에 의해, 캐리어(50)는, 적어도 하나의 미리 결정된 방향(2)에 대해 캐리어가 변위될 수 있도록 베이스(30) 상에 비접촉식으로 지지되고, 자기 베어링들(10) 중 적어도 2개는 능동적으로 제어 가능한 자기 베어링들로서 구성된다. 장치는 캐리어(50)에 또는 베이스(30)에 고정되는 적어도 하나의 댐핑 유닛(100)을 갖는다.

Description

대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치 및 대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치를 동작시키는 방법
본 개시내용의 실시예들은, 대상물(object), 특히, 기판들(substrates)을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치에 관한 것이다. 더 구체적으로, 진공 챔버에서 대상물을 비접촉식으로 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키도록 구성된 자기 부상(magnetic levitation) 시스템이 설명된다. 실시예들은 추가적으로, 대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치의 베이스(base)에 관한 것이다. 더 추가적으로, 대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치를 동작시키는 방법들이 설명된다.
반도체 컴포넌트들을 제조하기 위한, 예컨대, 디스플레이 애플리케이션들을 위한 기판들의 프로세싱의 경우, 비교적 대면적 기판들이, 다양한 유형들의 표면 처리 프로세스들을 겪는다. 예컨대, 이러한 기판들의 표면들은, 이를테면, 기판 상에 코팅들 또는 표면 구조들을 형상하기 위해, 기계적으로 또는 화학적으로 처리된다. 일부 표면 처리 프로세스들은, 특히, 아마도 또한 플라즈마-지원되는 표면 처리 프로세스들, 예컨대, 스퍼터링, 물리 기상 증착, 또는 화학 기상 증착이 수행되어야 하는 경우, 클린 룸(clean room) 조건들 하에서 또는 심지어 진공에서 수행된다.
종종, 미크론 또는 심지어 나노미터 범위의 구조들이 기판들 상에 형성되어야 하기 때문에, 기판의 평면에서 그리고 상기 평면에 대해 수직으로 둘 모두에서, 이러한 기판들의 극도로 정밀한 포지셔닝이 유리하다.
기판 환경의 입자 없음(particle freedom)에 관한 요건들은, 기판의, 그리고 대응하는 유지, 포지셔닝, 및/또는 변위 구동부의 비접촉식 장착을 구현하는 것을 유익하게 만든다. 에어 베어링들(air bearings)은 오직, 특정 조건들의 고-순도 제조 환경들에만 적합한데, 이는, 에어 베어링들이, 기판 처리의 정확성들의 유지를 방해할 수 있는, 원치 않는 기류들을 기판 부근에서 야기할 수 있기 때문이다.
대상물을 지지하는 캐리어 및 베이스를 갖는 소위 자기 웨이퍼 스테이지들, 또는 자기 유지 또는 포지셔닝 장치들이 또한 존재한다. 베이스 상에 캐리어의 비접촉식 장착을 제공하기 위해, 각각 거리 센서 및 제어 회로를 갖춘 복수의 자기 베어링들이 전형적으로 제공되고, 복수의 자기 베어링들은 캐리어를 베이스로부터 특정 거리에, 부양된(suspended) 상태로 유지한다.
특히, 진공 환경에서 능동적으로 제어되고, 그리고 따라서 전기적으로 제어 가능한 자기 베어링들의 구현은 극도로 복잡한 것으로 판명된다.
진공 기술 분야의 애플리케이션들의 경우, 충분히 진공-양립 가능한 재료들, 특히, 금속들이 하우징의 컴포넌트들을 위해 그리고 컴포넌트 부분들로서 사용된다. 그러나, 이는 개별 자기 베어링들의 자기 동작에 악영향을 줄 수 있다. 전자기 액츄에이터들의 전기 제어는, 금속 컴포넌트들에서 와전류들의 형성으로 이어질 수 있고, 와전류들은 하나 또는 그 초과의 자기 베어링들의 동작을 손상시킬 수 있다.
복수의 능동적으로 제어되는 자기 베어링들을 통한 베이스 상의 캐리어의 자기 및 비접촉식 장착의 경우, 진동 및 공명 현상이 발생할 수 있다. 복수의 능동적으로 제어되는 자기 베어링들을 사용하는 캐리어의 비접촉식 장착의 경우, 캐리어의 그리고/또는 베이스의 진동들이 촉진될 수 있고, 이는 순수하게 제어 공학 기법들로 극복하기에는 어렵다.
베이스 상의 캐리어의 비접촉식 장착에 기인하여, 캐리어는 소위 강체 진동들을 겪을 수 있다. 그러나, 자기 비접촉식 지지부에 기인하여, 캐리어에는 또한, 탄성 공명 진동들이 발생될(excited) 수 있고, 여기서, 캐리어는 특정 탄성 변형들을 겪는다. 베이스 상의 캐리어의 매우 정밀한 포지셔닝을 획득하기 위해, 이러한 변형들이 또한 고려되어야 한다. 캐리어는 더이상 강성 대상물로 고려되지 않아야 하지만, 캐리어는 내재된 진동들(inherent vibrations) 및 진동-관련된 변형들을 겪는다. 이들은, 자기 베어링들을 사용하는 캐리어의 비접촉식 장착에 의해 야기될 수 있다.
그러므로, 본 개시내용의 목적은 자기 베어링들을 사용하여 대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 개선된 장치를 제공하는 것이고, 이러한 장치에 의해, 캐리어의 그리고/또는 베이스의 불가피한 진동들이 더 양호하게 제어될 수 있거나, 대부분 제거될 수 있다. 추가적인 목적은, 간단하고, 진공-가능하며, 견고하고 보편적으로 사용 가능한 수단을 사용하여, 능동적으로 제어되는 자기 베어링들에 대한 진동들의 영향을 최소화하거나, 베이스에서 캐리어의 진동들 및 공명들을 감소시키는 것이다.
상기 내용을 고려하여, 대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치가 제공된다. 추가적으로, 대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치의 베이스가 제공된다. 더 추가적으로, 대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치를 동작시키는 방법이 제공된다. 유리한 설계들은 종속 청구항들의 청구대상이다.
본 개시내용의 양상에 따르면, 대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치가 제공된다. 장치는 베이스, 및 베이스에 대해 이동 가능한 캐리어를 포함한다. 장치는, 베이스에서 캐리어를 비접촉식으로 유지하기 위해 자기 베어링들을 더 포함하고, 자기 베어링들 중 적어도 2개는 능동적으로 제어 가능한 자기 베어링들로서 구성된다. 캐리어는, 예컨대, 운송 방향으로 변위 가능하도록, 베이스에서 비접촉식으로 유지될 수 있다. 장치는, 캐리어에 또는 베이스에 고정되는 적어도 하나의 댐핑(damping) 유닛을 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 댐핑 유닛은 기계식 댐핑 유닛이다. 몇몇 실시예들에서, 댐핑 유닛은 튜닝된(tuned) 또는 튜닝 가능한(tunable) 댐퍼, 특히, 매스(mass) 댐퍼 또는 진동 댐퍼를 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 댐핑 유닛은 패시브(passive) 댐핑 유닛, 반-능동(semi-active) 댐핑 유닛, 및/또는 능동 댐핑 유닛, 또는 이들의 조합을 포함한다.
몇몇 실시예들에서, 적어도 하나의 댐핑 유닛이 캐리어에 고정된다. 대안적으로 또는 부가적으로, 적어도 하나의 댐핑 유닛은 베이스에 고정된다.
몇몇 실시예들에서, 캐리어에는 기본 주파수(fundamental frequency)의 진동이 발생될 수 있고, 적어도 하나의 댐핑 유닛은 적어도 0.1의 댐핑 비(ratio)(D)를 갖는다.
본 개시내용의 추가적인 양상에 따르면, 대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치가 제공된다. 장치는 베이스, 및 베이스에 대해 이동 가능한 캐리어를 갖는다. 장치는 적어도 3개의 자기 베어링들을 포함하고, 자기 베어링들에 의해, 캐리어는, 적어도 하나의 미리 정의된 방향에 대해 캐리어가 변위될 수 있도록 베이스에서 비접촉식으로 유지된다. 적어도 3개의 자기 베어링들 중 적어도 2개는 능동적으로 제어 가능한 자기 베어링들로서 구성된다.
자기 베어링들을 통해 베이스 상에 비접촉식으로 장착되는 캐리어에는 적어도, 기본 주파수의 진동이 발생될 수 있다. 특히, 베이스 상의 캐리어의 부유(floating) 또는 비접촉식 지지부가 외부 간섭에 노출되었을 경우, 진동 발생은 적어도 3개의 자기 베어링들의 자기 지지부를 통해 강제 방식(forced manner)으로 일어날 수 있다.
캐리어에 또는 베이스에 고정되고, 적어도 0.1의 댐핑 비(D)를 갖는 적어도 하나의 기계식 댐핑 유닛이 장치에 제공될 수 있다. 기계식 댐핑 유닛은 캐리어의 진동들에 대한 목표지정된(targeted) 또는 광대역 감쇠를 야기할 수 있다. 캐리어의 기본 주파수의 5배 내지 10배의 범위의 캐리어의 진동 발생들의 완충(dampening)이 본원의 목적일 수 있다. 이를 달성하기 위해, 적어도 0.1의 댐핑 비를 갖는 별개의 기계식 댐핑 유닛을 사용하는 것이 충분할 수 있다.
본 개시내용의 추가적인 양상에 따르면, 대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치의 베이스가 제공된다. 베이스는, 베이스 본체, 및 캐리어가 베이스 본체에 대해 운송 방향으로 변위 가능하도록 베이스 본체에서 캐리어를 비접촉식으로 유지하기 위해 베이스 본체에 배열되는 능동적으로 제어 가능한 자기 베어링들의 적어도 2개의 전자기 액츄에이터들을 포함한다. 추가적으로, 적어도 하나의 댐핑 유닛은 베이스 본체에 고정된다.
베이스 본체는, 예컨대, 진공 챔버에 고정될 수 있는 고정식(stationary) 트랙들을 포함하는 고정식 베이스 본체일 수 있다. 대안적으로, 베이스 본체는, 예컨대, 진공 챔버에 이동 가능하게 장착될 수 있다. 예컨대, 베이스 본체는 회전 모듈의 회전 가능한 로터(rotor)의 부분일 수 있거나, 트랙 스위치 방향으로 이동 가능할 수 있는 트랙 스위치 디바이스의 부분일 수 있다.
본 개시내용의 추가적인 양상에 따르면, 회전 모듈이 제공된다. 회전 모듈은 진공 챔버, 및 진공 챔버에 회전 가능하게 장착되는 로터를 포함한다. 로터는 베이스를 포함하고, 베이스는, 베이스 본체, 및 베이스 본체에서 캐리어를 비접촉식으로 유지하기 위해 베이스 본체에 배열되는 능동적으로 제어 가능한 자기 베어링들의 적어도 2개의 전자기 액츄에이터들을 포함한다. 추가적으로, 적어도 하나의 댐핑 유닛은 베이스 본체에 고정된다.
본 개시내용의 추가적인 양상에 따르면, 대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치의 캐리어가 제공된다. 캐리어는 베이스에서 비접촉식으로 유지되도록 구성되고 그리고/또는 자기 베어링들을 통해 베이스에 대해 이동 가능하며, 여기서, 자기 베어링들 중 적어도 2개는 능동적으로 제어 가능한 자기 베어링들로서 구성된다. 적어도 하나의 댐핑 유닛은 캐리어에 고정된다.
본 개시내용의 양상에 따르면, 대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치를 동작시키는 방법이 제공된다. 방법은, 베이스에서 캐리어를 비접촉식으로 유지하기 위한 적어도 2개의 자기 베어링들을 능동적으로 제어하는 단계, 및 캐리어에 또는 베이스에 고정된 적어도 하나의 댐핑 유닛을 이용하여 캐리어 및 베이스 중 적어도 하나의 진동들을 댐핑하는 단계를 포함한다.
본 개시내용의 추가적인 양상들, 장점들, 및 특징들은 상세한 설명, 및 첨부한 도면들로부터 자명하다.
본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된, 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있다. 첨부한 도면들은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이고, 이하에서 설명된다. 전형적인 실시예들이 도면들에 도시되고, 이하의 설명에서 상세하게 설명된다. 이는 도시한다:
도 1은, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치의 개략적인 사시도이고,
도 2는, 전자 유닛들을 포함하는 제어 회로를 갖춘 자기 베어링의 개략도이며,
도 3은, 진동 주파수에 대해 플롯팅된(plotted) 정규화된 진폭(normalized amplitude)을 도시하는, 3개의 상이한 댐핑 유닛들의 전달 함수(transfer function)의 다이어그램이고,
도 4는, 위상 공간에서의 3개의 상이한 댐핑 유닛들의 전달 함수의 추가적인 다이어그램이며,
도 5는, 데시벨 단위의 댐핑 진폭의 로그 플롯(logarithmic plot)에 의한 3개의 상이한 댐핑 유닛들의 전달 함수의 추가적인 다이어그램이고,
도 6은, 댐핑 유닛이 없는 경우와 3개의 상이한 댐핑 유닛들이 있는 경우에 플롯팅된 진동 주파수에 대해 진폭 영역(domain)에서의 캐리어의 진동 거동의 추가적인 다이어그램이며,
도 7은, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른, 대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치의 캐리어에 대한 2개의 댐핑 유닛들의 연결의 개략도이고,
도 8은 댐핑 유닛의 하우징의 분리도(isolated view)이며,
도 9는, 도 8의 댐핑 유닛을 통하는 단면(A-A)이고,
도 10은, 대안적인 댐핑 유닛을 통하는 단면이며,
도 11은, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 장치의 개략적인 단면도이고,
도 12는, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 장치의 개략적인 단면도이며,
도 13은, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 장치의 개략적인 단면도이고,
도 14는, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 장치의 개략적인 단면도이며,
도 15는, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 장치를 갖춘 회전 모듈의 개략적인 단면도이며, 그리고
도 16은, 본원에서 설명되는 실시예들에 따른 장치를 동작시키는 방법을 예시하기 위한 흐름도이다.
이제, 다양한 실시예들에 대한 참조가 상세히 이루어질 것이며, 다양한 실시예들 중 하나 또는 그 초과의 예들이 도면들에 예시된다. 각각의 예는 설명으로써 제공되며, 제한을 의미하지 않는다. 예컨대, 일 실시예의 부분으로서 예시되거나 설명되는 특징들은, 더 추가적인 실시예를 생성하기 위해 임의의 다른 실시예와 함께 사용되거나 또는 임의의 다른 실시예에 대해 사용될 수 있다. 본 개시내용은 그러한 변형들 및 변화들을 포함하도록 의도된다.
도면들에 대한 이하의 설명 내에서, 동일한 참조 번호들은 동일한 또는 유사한 컴포넌트들을 지칭한다. 일반적으로, 오직 개별적인 실시예들에 대한 차이들만 설명된다. 달리 명시되지 않는 한, 일 실시예의 일 부분 또는 양상의 설명은 다른 실시예의 대응하는 부분 또는 양상에도 적용된다.
본원에서 설명되는 실시예들에 따라 대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위해 제공되는 장치는 베이스, 및 베이스에 대해 이동 가능한 캐리어를 포함한다. 장치는, 베이스 상에 캐리어를 비접촉식으로 유지하기 위해 적어도 3개의 자기 베어링들을 포함하고, 여기서, 캐리어는 적어도 하나의 미리 정의된 방향으로 베이스를 따라 변위될 수 있다. 적어도 3개의 자기 베어링들 중 적어도 2개는 능동적으로 제어 가능한 자기 베어링들로서 구성된다.
자기 베어링들을 통해 베이스 상에 비접촉식으로 장착되는 캐리어에는 적어도, 기본 주파수의 진동이 발생될 수 있다. 장치에는, 캐리어에 또는 베이스에 고정될 수 있는 적어도 하나의 기계식 댐핑 유닛이 제공된다. 선택적으로, 적어도 하나의 기계식 댐핑 유닛의 댐핑 비(D)는 적어도 0.1이다.
댐핑 비(D)는, 선형 감쇠 진동자(linear damped oscillator)에 기반하여 감쇠의 양을 특징짓는, 댐핑 유닛의 무차원(dimensionless) 상수이다. 스프링/매스 진동자 또는 단일 매스 진동자에서, 댐핑 비 또는 댐핑의 정도는 몫(D= )으로서 명시될 수 있고, 여기서, m은 댐핑 매스를, k는 스프링 상수 또는 스프링 강성을, 그리고 d는 댐핑 상수를 나타낸다. 댐핑 유닛의 다른 설계들에서, 댐핑 비(D)는 진동의 수학적 설명에서 국소 함수(local function)의 제1 도함수(derivative)에 선행하는 인자(factor)를 특성 짓는다.
대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치의 전형적인 실제 구현들에서, 능동 자기 베어링들의 전기 제어 단독으로, 또는 불균형적으로 높은 기술적 복잡성만으로, 캐리어의 기본 주파수의 5배 내지 10배의 범위의 캐리어의 진동들 또는 공명들을 감소시키거나 감쇠시키는 것은 어렵다. 그만큼, 캐리어의 기준 주파수의 5배 내지 10배의 주파수 범위는 임계 조절 범위로 고려될 수 있다.
베이스 상의 캐리어의 비접촉식 및 자기 장착은, 기본 주파수를 갖는, 베이스에 대한 캐리어의 적어도 하나의 진동으로 특징 지어진다. 기본 주파수는 캐리어의 하나 또는 그 초과의 강체 진동들의 주파수일 수 있고, 베이스 상의 캐리어의 비접촉식 및 자기 장착에 기인하여, 캐리어는 그러한 주파수에 노출된다. 기본 주파수는 또한, 캐리어의 복수의 강체 진동들의 중첩(superposition)을 수반할 수 있다.
또한, 기본 주파수에서의 캐리어의 진동은 캐리어의 다수의 발생된 진동 모드들의 중첩을 포함하는 것으로 생각 가능하다. 기본 주파수에서, 캐리어는 독점적으로 또는 주로 강체 진동 모드에서 진동할 수 있다. 그러나, 기본 진동 모드는 또한, 캐리어의 하나 또는 그 초과의 탄성 진동 모드들을 갖는 하나 또는 그 초과의 강체 진동들의 중첩을 수반할 수 있다. 탄성 진동 모드들은 캐리어의 고유 진동들 또는 공명일 수 있고, 이와 함께, 캐리어는 외부 진동 발생에 반응한다.
캐리어가, 3개의 상이한 공간 방향들을 따라 베이스 상에 장착된다면, 캐리어는 총 6개의 강체 진동들, 즉, 3개의 병진 및 3개의 회전 진동 자유도를 겪을 수 있다.
본원에 언급되는 기본 주파수에서의 캐리어의 진동들은, 기본 주파수들 또는 강체 주파수들 각각에 대해 서로 독립적으로 그리고 개별적으로 관련될 수 있다.
댐핑 유닛은, 임계 제어 범위 미만의 주파수 범위에서, 즉, 캐리어의 기본 주파수의 3 내지 5배 범위에서, 댐핑 유닛이 캐리어의 진동들에 대해 최대 댐핑 효과를 갖는 그러한 방식으로 설계된다. 댐핑 유닛은 상대적으로 광대역 방식으로 설계되고, 이에 의해, 댐핑 유닛은 또한, 상기 언급된 임계 제어 범위에서, 즉, 캐리어의 기본 주파수의 5 내지 10배의 주파수 범위에서 실질적인 댐핑 효과를 제공한다. 그러므로, 이러한 임계 제어 범위에서 일어날 수 있는 임의의 공명 현상은 댐핑 유닛을 통해 신뢰성 있게 감쇠될 수 있다.
댐핑 유닛에 의해 제공되는 광대역 댐핑 효과는 댐핑 유닛의 다양한 적용을 허용하고, 베이스, 캐리어, 및 자기 베어링들에 의해 형성되는 진동 시스템에 대한 주 댐핑 주파수 또는 댐핑 공명 주파수의 정밀한 튜닝을 요구하지 않는다. 기계식 댐핑 유닛은, 실제로, 상대적으로 저렴한 수단으로 그리고 비교적 적은 기술적 복잡성으로 구현될 수 있다.
기계식 댐핑 유닛은 댐핑 매스를 포함할 수 있고, 댐핑 매스의 이동은 캐리어의 진동들 또는 베이스의 진동들을 감쇠시킬 수 있다. 예컨대, 댐핑 매스는, 캐리어의 진동들을 감쇠시키기 위해, 이를테면 캐리어에 대해 이동 가능하도록, 캐리어에 기계적으로 연결될 수 있다. 특히, 명시된 주파수 범위의 캐리어의 진동들은 캐리어에 대한 댐핑 매스의 진동들을 유도할 수 있고, 여기서, 댐핑 매스의 진동들은 캐리어의 진동들을 감소시킨다.
다른 예에서, 기계식 댐핑 유닛의 댐핑 매스는, 베이스의 진동들을 감쇠시키기 위해, 이를테면 베이스에 대해 이동 가능하도록, 베이스에 배열될 수 있다. 명시된 주파수 범위의 베이스의 진동들은, 베이스의 진동들이 감소되도록, 베이스에 대한 댐핑 매스의 진동들을 유도할 수 있다. 특히, 기계식 댐핑 유닛은 튜닝된 또는 튜닝 가능한 매스 댐퍼를 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같은 "패시브 댐핑 유닛"은 능동 제어를 포함하지 않는 댐핑 유닛으로서 이해될 수 있다. 예컨대, 댐핑 매스는, 캐리어 또는 베이스에 대해 댐핑 매스의 유도되는 이동이 자연적으로 캐리어 또는 베이스의 진동들을 감쇠시키는 그러한 방식으로, 캐리어에 또는 베이스에 장착될 수 있다. 다시 말해서, 패시브 댐핑 유닛은 액츄에이터 및/또는 센서를 포함하지 않는다. 예컨대, 패시브 댐핑 유닛은 탄성 컴포넌트, 이를테면 스프링 및/또는 탄성 재료에 의해 진동 시스템(캐리어 또는 베이스)에 연결되는 댐핑 매스를 포함할 수 있다. 탄성 컴포넌트 및 댐핑 매스는 댐핑될 진동 시스템에 적응될 수 있다. 예컨대, 댐핑 매스의 무게 및 스프링 상수 또는 탄성 컴포넌트의 탄성은 진동 시스템의 기본 주파수에 대해 그리고/또는 매스에 대해 적응될 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같은 "능동 댐핑 유닛"은 능동 제어를 사용하는는 댐핑 유닛으로서 이해될 수 있다. 특히, 능동 댐핑 유닛은 적응형 댐핑 유닛일 수 있다. 예컨대, 진동 시스템의 이동은, 이를테면 각각의 액츄에이터에 의해, 능동적으로 제어될 수 있다. 능동 댐핑 유닛은 제어기, 가속 센서, 속도 센서, 및/또는 포지션 센서, 및 센서(들)에 의해 검출되는 신호(들)에 따라 제어되는 액츄에이터를 포함할 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 능동 댐핑 유닛은 댐핑 질량체를 포함하며, 여기서 액츄에이터는 댐핑 질량체의 위치 및/또는 운동, 예컨대, 댐핑 질량의 진동 운동에 영향을 주도록 구성될 수 있다. 댐핑 질량, 액츄에이터 및 컨트롤러를 포함하는 능동형 댐핑 유닛은 베이스 또는 캐리어에 고정될 수 있다.
능동 댐핑 유닛은 더 비싸지만 다양한 진동 시스템을 감쇠 시키는데 유연하게 활용될 수 있다. 예컨대, 활성 댐핑 유닛은 서로 다른 기본 주파수를 가질 수있는 서로 다른 크기, 모양 및 무게의 캐리어 또는베이스에 고정될 수 있으며, 각 임계 주파수 범위의 진동이 효과적으로 감쇄될 수 있다.
"반-능동 댐핑 유닛"은 발진 에너지를 전기 에너지로 변환하기위한 컨버터를 포함할 수 있다. 진동 시스템의 진동 에너지의 일부가 전기 에너지로 변환 될 때, 진동 시스템은 기계적 에너지를 잃어 버리기 때문에 진동은 약화된다. 몇몇 구현들에서, 전기 에너지는, 예컨대, 저항에 의해 열로서 방출될 수있다.
반 능동 댐핑 유닛은 기계적 에너지를 전기 에너지로 변환하기위한 컨버터, 예컨대, 진동 시스템에 연결된 압전 소자를 포함할 수 있다. 컨버터는 전기 회로, 예컨대, 코일을 포함하는 공진 회로에 결합될 수 있다. 공진 회로의 공진 주파수는 발진 시스템의 임계 주파수 하나 또는 그 초과의에 적합할 수 있다. 따라서, 캐리어 또는베이스의 진동을 효과적으로 완화시킬 수있다.
구현예 따르면, 댐핑 유닛은 댐핑 매스를 갖는 패시브 댐퍼를 포함한다. 댐핑 질량을 갖는 이와 같은 수동 댐퍼는 초기 구성 및 설계와는 별도로 장치의 작동에서 조정 또는 미세 조정을 필요로하지 않는 조절되지 않은 댐핑 시스템을 나타낸다. 수동 댐퍼는 또한 캐리어 또는베이스 상에 상대적으로 저렴하게 구현되어 그 위에 배치될 수 있다. 또한, 수동 댐퍼는 진공 적합성 측면에서 이점을 제공 할 수 있다. 수동 댐퍼는 특히 진공 기밀 캡슐화 또는 자기 베어링의 제어기로부터 분리되는 진공 기밀 하우징에 삽입하기에 적합하다.
몇몇 구현들에 따르면, 댐핑 유닛은 진동 흡수 장치로 설계된다. 수동 댐퍼는 진동 흡수 장치로 구성되거나 진동 흡수 장치를 형성 할 수 있다. 진동 흡수기 또는 수동 댐퍼는 예를 들어 적어도 댐핑 유닛에 대한 또는 또는 캐리어에 대한 휴지 위치 주위의 운동 자유도에 대해 이동 가능하게 장착 된 댐핑 질량을 갖는 단일 질량 오실레이터로서 구성될 수 있다.
추가적인 설계에 따르면, 진동 흡수체는 캐리어의 기본 주파수의 2배 내지 8배인 흡수체 고유 주파수를 갖는다. 특히 진동 흡수 장치로 구성된 경우 댐핑 장치는이 경우 캐리어에서 발생할 것으로 예상되는 공진 현상 및 진동 현상에 대해 개별적으로 조정될 수 있다.
몇몇 구현들에 따르면, 진동 흡수체는 캐리어의 기본 주파수의 3배 내지 6배인 흡수체 고유 주파수를 갖는다. 또한, 흡수체 고유 진동수는 캐리어의 기본 주파수의 2 배 내지 5 배, 또는 3 배 내지 4 배일 수있다.
일반적인 적용 시나리오에서 흡수체 고유 진동수 영역에서 캐리어의 강체 진동은 비교적 양호하다. 능동적으로 제어 가능한 마그네틱 베어링은 흡수체 고유 진동수 범위 내에서 캐리어의 진동 여기를 충분히 감쇠 및 보정 할 수 있다. 그러나 진동 주파수가 기본 주파수의 5 배에서 10 배 범위에 이르면 자기 베어링의 전자 제어가 한계까지 밀릴 수 있다.
댐핑 유닛은 특히 임계 제어 범위, 즉 캐리어의 기본 주파수의 5 내지 10 배 범위의 진동을 감쇠시키기 위해 제공된다. 그러나 댐핑 유닛은 감쇠 될 실제 주파수 범위와 정확히 일치하지 않을 수 있다. 흡수체 고유 주파수는 일반적으로 임계 제어 범위 내에있는 주파수 이하에서 선택된다. 그러나, 흡수체 고유 진동수는 임계 제어 범위의 주파수 범위 또는 임계 제어 범위와 중첩될 수 있다.
댐핑 유닛으로 진동 흡수기를 사용할 때, 진동 흡수기는 감쇠 될 실제 진동 주파수와 관련하여 의도적으로 "디 튜닝 (detuned)"될 수 있다. 예컨대, 진동 흡수 장치는 임계 제어 범위의 주파수로 정밀하게 조정되지 않을 수 있지만 임계 제어 범위보다 낮거나 그 이상인 주파수로 조정될 수 있다. 임계 제어 범위가 예를 들어 캐리어의 기본 주파수의 5 배에서 10 배로 확장되면 흡수체 고유 진동수가이 범위 미만이될 수 있다. 이러한 적용 시나리오에서 흡수체 고유 진동수는 캐리어의 기본 진동수의 5 배 미만일 수 있다. 흡수체 고유 주파수는 예를 들어 캐리어의 기본 주파수의 4 배 미만 또는 3 배 미만일 수있다.
진동 흡수 고유 주파수가 임계 제어 범위를 벗어나지 만, 그럼에도 불구하고 진동 흡수 장치는 임계 제어 범위 내에서 상당한 주파수 감쇄를 제공 할 수 있다. 진동 흡수기는 특히 광대역 감쇠, 즉 임계 범위 내의 비교적 큰 주파수 범위에서 감쇠를 생성할 수 있다. 따라서, 진동 흡수기는 캐리어의 특정 진동 주파수로 정밀하게 튜닝 될 필요가 없다.
구조 및 구성 요소 또는 조립 공차에 따라 다르지만 캐리어의 유사 설계는 특히 임계 제어 범위에서 캐리어의 다른 기본 주파수를 발생시킨다. 임계 제어 범위보다 낮은 흡수체 고유 진동수를 갖는 진동 흡수기와 함께 제동 유닛을 사용하면, 댐핑 유닛은 비교적 넓은 주파수 스펙트럼에 대한 임계 제어 범위에서 캐리어의 자기지지를위한 충분한 감쇠를 제공할 수 있다.
상기 애플리케이션 및 댐핑 유닛을 사용하여, 임계 제어 범위의 거의 모든 또는 적어도 큰 주파수 범위는 기계적으로 감쇠될 수 있다. 각 캐리어에 대해 진동 흡수 장치와 같이 댐핑 장치를 개별적으로 조정, 조정 또는 교정 할 필요가 없다. 상이한 캐리어에 대해 동일한 감쇠 유닛을 사용하는 것도 생각할 수 있는데, 여기서 캐리어는 상이한 기본 주파수를 가질 수있다.
몇몇 구현들에 따르면에서, 댐핑 유닛은 내부에 댐핑 질량이 배치 된 하우징을 갖는다. 몇몇 실시예들에서, 하우징은 진공 기밀일 수 있다.
진공 기밀 하우징은 진공 또는 고진공에서 댐핑 유닛의 어레인지먼트 및 캐리어를 가능하게 한다. 진공 기밀 하우징은 가스 불투과성이다. 마찰 또는 진동과 관련된 댐핑 유닛의 댐핑 질량의 모든 움직임은 댐핑 유닛의 외부 챔버와 밀폐 된 하우징 내부에서만 발생한다.
이러한 방식으로, 그렇지 않으면 진공 환경에서 문제가되거나 또는 대상물을 유지하고, 포지셔닝하고 그리고/또는 이동시키기 위한 장치 또는 자기 베어링의 영역에서 진공 환경에서 불순물을 발생시키는 제 진재 또는 감쇠 유닛을위한 재료 조합을 사용할 수 있다.
댐핑 유닛의 진공 기밀 인클로저 또는 하우징을 사용함으로써, 하우징의 내부에 댐핑 유닛 및 댐핑 질량을 구현하고 하우징 내의 댐핑 질량을 정지시키기 위해 거의 모든 재료의 조합을 사용할 수 있다. 예컨대, 발포 재료 또는 플라스틱 또는 엘라스토머 재료가 사용될 수 있으며, 그렇지 않으면 진공 환경에서 가스 방출을받을 수 있으며, 그렇다면 진공 환경을 오염시킬 수있다.
몇몇 구현들에 따르면, 댐핑 질량은 하우징에 대해 이동 가능하게 장착될 수 있다. 댐핑 질량은 하우징 내부에 움직일 수 있게 장착 할 수 있다. 댐핑 질량은 특히 하우징 상에 움직일 수 있게 장착될 수 있다. 따라서 하우징은 댐핑 장치의 댐핑 질량을 움직일 수있는 받침대의 기초 역할을 한다. 댐핑 질량은 하우징의 내부를 완전히 채우지 않는다. 하우징과 댐핑 질량체 사이의 여유 공간 또는 틈새에는 댐핑 질량체의 이동식 장착을 용이하게하는 충전물이 제공될 수 있다.
하우징 내부의 댐핑 질량의 이동식 장착 또는 정지로 인해 댐핑 질량은 캐리어의 진동을 감쇠시키기 위해 진동으로 자극될 수 있다. 따라서 댐핑 유닛의 하우징에 대한 댐핑 질량의 진동 및 댐핑 유닛의 하우징 또는 댐핑 유닛의 하우징을 캐리어에 장착하면 캐리어의 진동 또는 공진의 목표 감쇠가 발생한다.
하우징에 또는 하우징 내에 댐핑 질량체를 장착하는 것은 적어도 하나의 탄성적으로 압축 가능한 댐핑 요소 및/또는 적어도 하나의 탄성적으로 변형 가능한 장착 요소를 포함한다. 탄성적으로 압축 가능한 댐핑 요소 또는 상응하는 충전 재료는 댐핑 질량체와 하우징 사이의 자유 공간 또는 갭에 배치될 수 있다. 이 경우, 댐핑 질량체는 하우징의 내 측면상의 탄성적으로 압축 가능한 댐핑 요소를 통해지지될 수 있다. 바람직하게는, 상기 댐핑 질량체는 상기 하우징의 대향하는 내 측면들 상에 대향하는 외 측면들, 각각의 경우에 탄성적으로 압축 가능한 댐핑 요소를 통해 전달되고, 따라서지지를 경험한다.
하우징에 대한 댐핑 질량체의 의도 된 진동 방향과 관련하여, 댐핑 질량체와 하우징 사이의 갭 또는 자유 공간은 적어도 하나의 탄성적으로 압축 가능한 댐핑 요소로 완전하게 또는 거의 완전하게 충전되거나 패킹될 수 있다. 하우징에 대한 댐핑 질량체의 진동 또는 이동은 적어도 하나의 댐핑 요소 또는 복수의 댐핑 요소의 적절한 탄성 압축 하에서 항상 발생한다.
탄성적으로 압축 가능한 댐핑 요소 대신 또는 추가적으로, 댐핑 질량체는 하나 또는 그 초과의 탄성 변형 가능한 장착 요소를 통해 하우징 상 또는 내부에 장착될 수 있다. 예컨대, 탄성 변형 가능한 장착 요소는 판 스프링과 같은 하나 또는 그 초과의 스프링을 포함할 수 있다. 댐핑 유닛의 감쇠비는 탄성 변형 가능한 장착 요소에 의해 적절하게 조절될 수 있다. 댐핑 비율 및/또는 감쇄 빈도를 조정하기 위해 적절하게 구성된 스프링을 하우징의 댐핑 질량의 이동식 서스펜션에 대해 선택할 수 있다.
진동 흡수기 또는 댐핑 유닛의 흡수체 고유 진동수는 적어도 하나 이상의 탄성 변형 가능한 장착 요소를 통해 적절하게 조정될 수있다.
다른 실시예에 따르면, 댐핑 질량체는 하우징의 내벽으로부터 특정 거리에 배치될 수 있다. 댐핑 질량체와 내벽 사이의 갭에서, 압축되지 않은 초기 상태에서 내벽과 댐핑 질량체 사이의 거리보다 크거나 같은 외측 치수를 가질 수있는 탄성적으로 압축 가능한 댐핑 요소가 배치될 수 있다.
몇몇 실시예들에서에서, 탄성적으로 압축 가능한 댐핑 요소 이외에, 댐핑 질량은 탄성적으로 변형 가능한 하나 또는 그 초과의 장착 요소를 사용하여 댐핑 유닛의 하우징 상 또는 내부에 움직일 수 있게 장착된다. 댐핑 질량체는 하나 또는 복수의 탄성적으로 압축 가능한 댐핑 요소를 통해서만 하우징 상에 또는 하우징 내에 장착 될 수도있다.
몇몇 실시예들에서에서, 댐핑 질량은 2 개의 탄성적으로 압축 가능한 댐핑 요소 사이에 배치될 수 있다. 하우징 내부의 댐핑 질량 및 댐핑 요소의 어레인지먼트는 하나의 하우징 벽과 대향 하우징 벽 사이의 간극이 거의 완전히 채워지도록 배열될 수 있다. 댐핑 질량체 및 댐핑 요소의 어레인지먼트는 적어도 대향 하우징 벽에지지될 수 있다. 압축되지 않은 초기 상태에서, 탄성적으로 압축 가능한 댐핑 요소는 내측 벽과 댐핑 질량 사이의 거리와 같거나 크거나 같은 외부 치수 또는 외부 치수를 가지기 때문에, 탄성적으로 압축 가능한 댐핑 요소 댐핑 요소는 이미 압축되어 있으므로 진공 밀폐 하우징을 밀폐 할 때 미리 로딩된다. 이러한 방식으로 댐핑 질량체가 고정 된 위치에 있고 진공 기밀 하우징의 내부에 기계적 사전로드하에 배치되도록 보장된다.
몇몇 구현들에 따르면에서, 탄성 변형 가능한 장착 요소는 일단 부가 감쇠 덩어리에 연결된다. 반대편 단부에서, 탄성 변형 가능한 장착 요소는 하우징에 연결될 수있다. 탄성적으로 변형 가능한 장착 요소는 탄성적으로 변형 가능한 스프링, 예를 들어 판 스프링으로 설계될 수 있다. 장착 요소의 탄성 변형은 캐리어의 진동 여기에서 공급되는 기계적 에너지의 적용을 요구할 수 있다. 장착 요소의 탄성 변형으로 인해 댐핑 질량이 의도 된 방식으로 진동으로 설정될 수 있다.
탄성적으로 변형 가능한 장착 요소는 여기에서 이중 기능을 수행한다. 한편으로, 탄성 변형 가능한 장착 요소는 하우징의 내부에서 제동 질량을 확실하게 고정 할 수 있게한다. 다른 한편, 댐핑 유닛의 하우징에 대한 댐핑 질량체의 흡수체 고유 진동수 또는 진동 거동은 탄성적으로 변형 가능한 장착 요소의 탄성 특성에 의해 특정 및 정의될 수 있다.
몇몇 구현들에 따르면, 장착 요소에는 하나 또는 그 초과의 판 스프링이 포함된다. 가변 개수의 판 스프링을 가짐으로써 댐핑 유닛의 하우징에 대한 댐핑 질량의 진동 거동을 선택적으로 조정할 수 있다. 판 스프링은 또한 서로에 대해 직접적으로 놓일 수 있다. 판 스프링들 사이의 기계적 마찰 및/또는 스프링 또는 스프링과 하우징 또는 댐핑 질량체 사이의 마찰은 하우징의 진공 ― 기밀 디자인 때문에 허용될 수 있다.
몇몇 구현들에 따르면에서, 적어도 하나의 댐핑 유닛은 외부로부터 접근 가능할 수있는 캐리어의 공동 내에 배치된다. 예컨대, 댐핑 유닛은 일종의 서랍으로서 구성될 수 있으며, 이는 캐리어의 대응하는 설계된 구획 내로 삽입될 수 있고 및/또는 그에 부착될 수 있다. 몇몇 실시예들에서, 캐비티 또는 서랍 실은 지지대의 바깥 쪽 가장자리에 리 세스되거나 통합될 수 있다. 따라서, 댐핑 유닛은 캐리어에 특히 공간 절약 방식으로 배치되거나 및/또는 캐리어에 통합될 수 있다. 댐핑 유닛은 특히 캐리어에 분리 가능하게 고정되어 댐핑 모듈을 제공 할 수 있다. 댐핑 유닛은 적절하게 캐리어에 장착하거나 제거 할 수 있다. 캐리어의 댐핑 유닛의 착탈식 어레인지먼트는 또한 실질적으로 동일한 외형 치수를 가질 수 있지만 다른 댐핑 특성을 가질 수있는 다른 유형의 댐핑 유닛에 의해 댐핑 유닛을 교환 할 수 있게 한다.
몇몇 구현들에 따르면에 복수의 댐핑 유닛을 배치할 수 있다. 예컨대, 캐리어는 외부로부터 접근 가능한 다수의 공동을 가질 수있다. 각각은 하나 또는 그 초과의 댐핑 유닛을 수용하도록 구성된 서랍 컴 파트먼트의 형태로 제공된다. 특히, 복수의 댐핑 유닛이 캐리어 상에 공간적으로 분포될 수 있다. 댐핑 유닛은 특히 캐리어에 본질적으로 고르게 분포될 수 있다. 대략 직사각형의 캐리어의 경우, 댐핑 유닛은 캐리어의 대향하는 외 측면 및/또는 외측 모서리에 배치될 수 있다.
복수의 댐핑 유닛을 제공함으로써, 캐리어는 정확한 진동 진 동과 관련하여 감쇠될 수 있다.
몇몇 구현들에 따르면 일 때, 댐핑 유닛은 적어도 0.2, 적어도 0.3, 적어도 0.4, 적어도 0.5, 적어도 0.6 또는 적어도 0.7의 감쇠비 D를 갖는다. 따라서 댐핑 유닛은 0.1과 0.7 사이의 댐핑 비율, 특히 0.2와 0.5 사이의 댐핑 비율,보다 구체적으로 0.3과 0.4 사이의 댐핑 비율을 가질 수 있다. 기본적이고 능동적으로 조절되는 자기 베어링과 캐리어으로 구성된 동적 시스템의 경우 0.2와 0.5 사이의 감쇠비, 특히 0.3과 0.4 사이의 감쇠비를 제공하는 것이 유리할 수 있다.
실험 예 캐리어에 대해 약 0.35의 감쇠 비율로, 중요한 제어 범위 내의 주파수와 관련하여 탁월한 감쇠 결과가 달성될 수 있음을 보여 주었다. 흡수체 고유 진동수는 캐리어의 기본 주파수의 약 3 내지 3.5 배이다.
몇몇 구현들에 따르면, 능동적으로 제어 가능한 자기 베어링들 각각은, 전기적으로 제어 가능하고 자기적으로 상대 부분과 상호작용하는 전자기 액츄에이터를 갖고, 여기서, 상기 액츄에이터는, 베이스와 캐리어 사이의 특정 거리를 유지하기 위해 전자 유닛을 통해 능동적으로 조절되거나 제어될 수 있다.
베어링 균형의 섭동은 적어도 2 개의 능동형 자기 베어링의 능동 제어로 보상 할 수 있다. 두 개의 능동형 자기 베어링을 구현할 때, 세 번째 자기 베어링은 수동 자기 베어링으로 설계될 수 있다. 이는 예를 들어 하나 또는 그 초과의 영구 자석을 포함 할 수 있으며, 베어링을 통해 베어링 영역에서 캐리어과베이스 사이에 일정한 지지력이 생성될 수 있다. 그러나, 모든 자기 베어링은 능동, 즉 전기적으로 제어 가능한 자기 베어링으로서 설계 될 수도있다.
예를 들어 액츄에이터과 상대방 사이의 거리가 다른 경우의 전자기 액츄에이터는 그에 따라 더 크거나 작은 수정 된 제어 전류로 에너지를 공급받을 수 있다. 캐리어와 받침대 사이의 거리를 유지하기 위해 관련 액츄에이터가 상대방에 더 높거나 더 낮은 힘을가한다. 몇몇 실시예들에서에있어서, 자기 베어링의 적어도 2 개의 전자기식 액츄에이터는 전자 장치와 함께 캐리어 상에 배치될 수 있다. 이를 통해 짧은 신호 경로를 구현할 수 있으므로 캐리어의 진공 기능이 캐리어과베이스에 광범위하게 분산 된 전기 구성 요소가있는 다른 형태와 비교하여 증가 할 수 있다.
적어도 2 개의 제어 가능한 자기 베어링의 전자기 액츄에이터는 전형적으로 캐리어 상에 배치되지만, 전자기 액츄에이터와 자기 적 상호 작용을 일으킬 수있는 대응 물은베이스 상에 위치될 수 있다. 액츄에이터의 반대 어레인지먼트와 캐리어와베이스의 대응점도 똑같이 상상할 수 있다. 여기서, 적어도 2 개의 제어 가능한 자기 베어링의 전자기 (액츄에이터)는 기부에 배치되고, 대응 물은 캐리어에 배치될 수 있다.
대응 물은 일반적으로 영구 자석 또는 강자성체로 설계된다. 제공 될 자기 베어링의 수는 단지 3 개의 자기 베어링으로 제한되지 않는다. 자기 베어링의 수는 특히 실현 될 자유도의 수에 따라 달라질 수 있다. 3 개 이상의 공간적으로 분리 된 마그네틱 베어링으로, 캐리어는 캐리어의 무게의 힘에 대항하여베이스상의 안정된 위치에 유지될 수 있다. 기부에 대한 캐리어의 플로팅 및 비접촉식 장착은 특히 운송 목적, 예를 들어 기부에 대한 캐리어의 직선 운동을 위해 제공될 수 있다. 이 경우, 적어도 하나의 다른 또는 복수의 다른 자기 베어링이베이스상의 캐리어의 측 방향 안정화를 위해 제공될 수 있다. 그러한 다른 자기 베어링에 의해, 예컨대, 비접촉 자기지지는 추력에 수직 인 평면에서 또는 추력에 수직이고 이송 방향에 수직으로 구현될 수 있다.
베이스상의 캐리어의 측 방향 또는 횡 방향 안정화를 위해, 하나 이상의 능동 제어 가능한 자기 베어링이 제공될 수 있으며, 그 전자기 액츄에이터는 캐리어 및/또는베이스 상에 배열될 수 있다.
대상물을 유지, 위치 설정 및/또는 이동시키기위한 장치는 특히 캐리어에 배열 된 기판 홀더를 갖는다. 캐리어를베이스에 대해 상대적으로 이동시킴으로써, 캐리어 장착형 기판이 처리 장치, 전형적으로 표면 처리 장치의 작업 또는 처리 영역 내로 운반될 수 있다. 베이스에 대한 캐리어의 위치 설정 정확도는 수 마이크론 또는 서브 마이크론 범위, 즉 나노 미터 범위일 수 있다. 기판 홀더 대신에 또는 기판 홀더에 부가하여, 프로세싱 스테이션, 기화기 또는 유사한 표면 처리 장치가 캐리어 상에 배열될 수 있다.
몇몇 실시예들에서, 캐리어는 기판을 전송하도록 구성된 기판 캐리어이다. 캐리어는 표면을 유지하는 기판 및 기판을 기판을 유지하는 기판 고정 장치, 특히 본질적으로 수직 방향으로 유지하도록 구성된 기판 고정 장치를 포함할 수 있다. 기판 고정 장치는 척 (chucking) 장치, 예를 들어 자기 또는 정전 척을 포함할 수 있다.
몇몇 구현들에 따르면에서 캐리어의 활발하게 제어 가능한 자기 베어링은 각각베이스와 캐리어 사이의 거리를 측정하는 거리 센서를 포함한다. 각각의 자기 베어링에는 자기 베어링으로부터 그 반대편의베이스의 섹션까지의 거리를 결정하기위한 적어도 하나의 거리 센서가 할당될 수 있다. 거리 센서는 연관된 자기 베어링의 전자기 (electromagnetic) 액츄에이터의 바로 근처에서 캐리어 상에 배치될 수 있다. 거리 센서와 전자기 액츄에이터 사이의 작은 거리는, 특히 배치의 정도를 감소 시키는데 유리하다. 거리 센서는 또한 캐리어상의 전자기 (액츄에이터)로부터 이격될 수 있으며,이 경우 거리 센서는 자기 베어링의 외부에 배치될 수 있다.
거리 센서는 전자기 액츄에이터가 장착 된 캐리어의 위치에서 거리를 측정 할 수 있다. 전자기식 액츄에이터의 제어 전류의 변화와 그에 따른 액츄에이터의 힘 또는 작용 변화는 액츄에이터와 기저부 대응 물 사이의 거리에 직접적인 영향을 미친다. 이러한 거리 변화는 전자기식 액츄에이터에 인접한 거리 센서의 어레인지먼트에 의해 직접 측정 가능하다.
각각의 능동 제어 가능한 자기 베어링에 거리 센서가 장착 됨으로써, 각각의 자기 베어링의 영역에서베이스와 캐리어 사이의 로컬 거리 변화가 정확하게 검출될 수 있고, 영향을받는 자기 베어링의 적절한 제어를 제공하도록 선택적으로 사용될 수있다.
몇몇 구현들에 따르면에는 캐리어의 능동 제어 가능한 마그네틱 베어링에 전자 장치가 있다. 전자 장치는 거리 센서에 의해 측정 된 거리의 함수로서 관련 자기 베어링의 전자기 (액츄에이터)를 활성화 시키는데 사용될 수있다. 각각의 자기 베어링은 전자 유닛을 가지며 각각의 거리 센서가 장착되고, 거리 센서에 의해 측정 된 거리 신호는 자기 베어링에 고유 한 전자 유닛에 의해 국부적으로 처리될 수 있다. 각각의 자기 베어링의 전자기 (액츄에이터)에 대한 대응 제어 전류 또는 제어 신호는 자기 베어링의 영역 및/또는 이에 할당 된 각각의 전자 유닛에 의해 국부적으로 생성될 수 있다. 이러한 방식으로, 거리 센서와 전자 장치 사이 및 전자 장치와 전자기 액츄에이터 사이에 요구되는 케이블 링 노력이 더 감소될 수 있다. 전체 장치, 특히 캐리어의 진공 능력은 더 향상되고 증가될 수 있다.
도 1은 본 명세서에 기술 된 실시예에 따른 대상물을 유지, 위치 설정 및/또는 이동시키기위한 장치 (1)의 사시도이다. 장치 (1)는 일반적으로 고정되어 있고 서로 평행하게 배열 된 하나의 가이드 레일 또는 2 개의 가이드 레일 (32, 34)을 가질 수있는베이스 (30)를 갖는다. 가이드 레일은 장치 (1)에 대한 이송 방향을 한정한다.
캐리어 (50)은 능동적으로 제어 가능한 복수의 자기 베어링 (10)을 통해 가이드 레일 (32, 34) 상에 비접촉식으로지지된다. 예컨대, 3 개 이상의 자기 베어링이 제공될 수 있으며, 2 개 이상의 자기 베어링이 능동적으로 제어될 수 있다.
도 2는 자기 베어링 (10)의 개략 구성을 나타낸다.
몇몇 실시예들에서, 자기 베어링(10)은 거리 센서 (20), 세트 포인트 인코더 (25), 제어기 (22), 증폭기 (24) 및 전자기 TT (12)를 연결하는 제어 회로 (11)를 가질 수있다. 전자기식 액츄에이터(12)는 전자석으로 구성될 수 있다. 몇몇 실시예들에서에서, 전자기 식 액츄에이터는 전기 신호로 통전 될 수있는 코일 (16) 및 페라이트 또는 철심 (14)을 포함한다. 전자석 액츄에이터(12)는 전자석 대신 양방향성으로 작용하는 로렌츠 또는 침지 코일 액츄에이터로 구성될 수 있다. 제어기 (22)에 의해 생성 될 수있는 제어 신호는 증폭기 (24)에 의해 증폭될 수 있고 대응 물 (18)에 작용하는 힘을 생성하기 위해 코일 (16)에 공급될 수 있다. 대응 부 (18)는 가이드 레일 (32, 34)을 따라 또는베이스 레일 (32, 34)을 따라베이스 (30) 상에 배치될 수 있다. 대응 물 (18)은 강자성 또는 영구 자석일 수 있다. 대응 부는 전형적으로베이스 (30)상의 가이드 레일 (32, 34)에 평행하게 연장된다.
다른 실시예에서, 전자기 식 액츄에이터(12)는베이스 (30)에 배치 될 수있고, 상대 부분들(18)는 액츄에이터 (50) 상에 배치될 수 있다.
전형적으로 전자기 TT (12)의 근방에 배치되는 거리 센서 (20)는 영구적으로 또는 주기적으로 대향 부 (18) 또는 캐리어 (50)까지의 거리 (26)를 측정한다. 거리 센서 (20)에 의해 측정 된 거리 (26)는 거리 신호의 형태로 세트 포인트 엔코더 (25)에 공급된다. 이는 예컨대,도 2에 도시 된 중앙 제어기 (29)에 결합될 수 있으며, 예를 들어베이스 (30)와 TT (50) 사이에 유지 될 거리 (26)에 대한 설정 포인트를 제공한다. 세트 포인트 및 실제 값은 세트 포인트 인코더 (25)에서 서로 비교되고, 대응하는 비교 신호는 전자기 TT (12)를 제어하기 위해 제공된 제어 신호를 생성하고 제어기 (22)에 제어 신호를 공급하고 증폭기(24)에 제어 신호를 제공한다.
코일 (16)에 최종적으로 공급 될 수있는 증폭 된 제어 신호는 TT (50)와베이스 (30) 사이의 특정 거리 (26)가 유지되는 방식으로, 그리고 요구 거리 (26)로부터의 편차의 경우, 전자기식 TT (12)에 의한 출력은 거리 (26)를 유지하도록 동적으로 조정된다.
자기 베어링 (10)의 전자 부품은이 경우 적어도 전자 유닛 (15)에서 논리적으로 그룹핑된다. 증폭기 (24), 제어기 (22), 세트 포인트 인코더 (25) 및/또는 거리 센서 (20)와 같은 전자 부품은 예를 들어 단일 집적 회로의 형태로 공통 회로 기판 상에 수용될 수 있다. 따라서, 전자 장치 (15) 및 관련 케이블 링에 필요한 공간이 감소되거나 최소화될 수 있다.
도 2에 도시 된 설계에서, 동작 센서 (28)는 캐리어 (50) 또는베이스 (30) 상에, 전형적으로 전자기 식 액츄에이터 (12) 부근에 선택적으로 제공될 수 있다. 모션 센서 (28)는 전자 유닛 (15) 및 제어 회로 (11)에 통합될 수 있다. 특히, 모션 센서 (28)는 가속 및/또는 속도 센서로서 설계될 수 있다. 가속도 센서는 운동 상태, 특히 캐리어 (50) 및/또는베이스 (30)의 진동 또는 공진 작용을 측정 또는 결정할 수 있게한다.
TT (50) 또는베이스 (30) 상에 배치 된 가속도 센서에 의해베이스 (30) 및/또는 TT (50)의 가능한 진동 또는 공진 작용을 결정할 수 있다. 특히, 가속도 센서 및 거리 센서 (20)에 의해 결정된 신호의 조합에 의해베이스 및/또는 캐리어의 진동 거동이 결정될 수있다. 예컨대, 거리 센서 (20)가베이스 (30)와 캐리어 (50) 사이의 시변 거리를 검출하는 경우, 이것은베이스 (30)가 진동으로 흥분되거나 기계적으로 교란되거나, (28)에 의해 무시할만한 작은 움직임이 검출된다.
따라서, 모션 센서 (28)와 거리 센서 (20)의 조합은 시스템의 섭동 및 진동의 검출을 가능하게하여, 자기 베어링 (10)이 그러한 섭동 또는 진동을 감쇠시키기 위해 선택적으로 제어될 수 있게한다. 동작 센서 (28)에 의해 발생 될 수있는 동작 신호는 마찬가지로 제어 회로 (11)의 제어기 (22)에 공급될 수 있다. 동작 신호는베이스 (30)상의 캐리어 (50)의 비접촉지지의 댐핑 (damping) 또는 진동 댐핑 (damping)을 위해 사용될 수있다. 이를 위해, 제어기 (22)는 진동 감쇠 방식으로 운동 센서 (28)의 신호를 처리하는 진동 감쇠기 (23)를 구비할 수 있다.
도 1 및도 2에 도시 된 예시적인 실시예는 캐리어 (50)상의 자기 베어링 (10)의 능동 부품의 어레인지먼트를 도시하고, 대응 부품 (18) 또는 복수의 수동 대응 부품은 베이스 (30) 상에 배치된다. 대응 물 (18)은 수동 부품일 수 있다.
자기 베어링 (10)의 능동 요소가베이스 (30) 상에 배치되고, 자기 베어링 (10)의 수동 부품, 특히 대응 부품 또는 대응 부품 (18)이 캐리어 (50) 상에 배치되는 것은 다른 실시예에 따라 동일하게 제공된다. 베이스 (30)에 대해 이동 가능하다.
예컨대, 전자 유닛 (15), 제어기 (22), 진동 감쇠기 (23), 증폭기 및/또는 설정 값 엔코더 (25)와 코일 (16) 및 관련 거리 센서 (20)를 갖는 전자기식 액츄에이터 (12) 베이스 (30) 상에 배치된다. 대응 물 또는 대응 물들 (18)은 캐리어 (50) 상에 배열될 수 있다.
가능하면 진동 감쇠 장치 (23)와 함께 동작 또는 가속도 센서를 사용하는 것은 옵션으로 만 제공된다. 동작 또는 가속 센서에 의한 진동 댐핑 및 전자 진동 감쇠 대신에 또는 부가하여, 장치 (1)는 아래의도 3-10과 관련하여 더 설명되는 바와 같이 적어도 하나의 댐핑 유닛 (100)을 구비할 수 있다.
도 1에 개략적으로 도시 된 바와 같이, 복수의 자기 베어링 (10)은 TT (50) 및/또는베이스 (30) 위에 분포될 수 있다. 자기 베어링 (10) 각각은 각각의 제어 회로를 가질 수 있고 따라서 각각의 전자 유닛을 가질 수있다. 이는 각 자성 베어링 (10)이 준 자율적으로베이스 (30)와 캐리어 (50) 사이의 특정 거리 (26)를 유지하게한다.
장치 (1)는베이스 (30)에 대해 캐리어 (50)의 적어도 하나의 비접촉식 선형 운동을 제공 할 수있는 드라이브 (38)를 구비할 수 있다. 드라이브 (38)는 특히 선형 모터로서 설계된다. 특히, 구동 장치는 구동 레일 (36)을 포함할 수 있다. 도 1의 예시적인 실시예에서는 측면 가이드 레일 사이에서 연장된다. 구동 레일 (36)은 캐리어 (50) 상에 배치 된 코일 (어레인지먼트) (40)이 자기 적으로 상호 작용할 수있는 영구 자석 (어레인지먼트) (42) 또는 강자성 재료를 구비할 수 있다. 가능한 한 많은 드라이브 (38)의 전기적으로 에너지를 공급할 수있는 구성 요소가 캐리어 (50) 상에 배열될 수 있다. 대안 적으로, 구동 장치 (38)의 전기적으로 에너지를 공급할 수있는 구성 요소들은베이스 (30)에 배열될 수 있다.
드라이브는 비동기식 모터 또는 릴럭 턴스 드라이브의 형태로 설계될 수 있다. 드라이브의 구현에 의존하여, 구동 레일 (36)은 영구 자석 또는 강자성 재료 또는 유사한 재료로 제조될 수 있다. 비동기식 모터를 구현할 때, 구동 레일은 알루미늄 또는 다른 금속을 포함 할 수도 있고 그러한 재료로 제조 될 수도 있다.
도 1에는 캐리어 (50)의 전원 공급 장치 (52)가 도시되어있다. 예시적인 실시예에서, 전력 공급 장치 (52)는 예를 들어베이스 (30)의 타 단부에 배치되는 케이블 (캐리어)로서 구현된다. 유연하게 설계된 케이블 (캐리어)은베이스 (30)의 가이드 레일 (32, 34)을 따라 캐리어 (50)의 비접촉식 무빙 또는 비접촉 글라이딩을 허용한다.
각각의 자기 베어링 (10)은 관련 자기 유닛을 가질 수있다. 대안 적으로, 캐리어 (50)은 예컨대, 데이터를 전송할 목적으로 모든 자기 베어링 (10), 특히 자기 베어링의 전자 장치 (15)와 결합되는 중앙 제어기 (29)를 가질 수있다.
예로서도 7 내지도 10에 도시 된 바와 같이, 본원에 기술 된 실시예에 따른 캐리어 (50)은 기계적 감쇠 유닛 일 수있는 적어도 하나의 감쇠 유닛 (100)을 구비할 수 있다. 도 7에서, TT (50)는 적어도 2 개 또는 4 개의 댐핑 유닛 (100)을 구비할 수 있다. 댐핑 유닛 (100)은도 8에 별도로 도시되어있다.
댐핑 유닛 (100)은 하우징 (102)을 포함할 수 있다. 하우징 (102)은 폐쇄 및/또는 진공 기밀로 설계될 수 있다. TT (50) 내 또는 위에, 적어도 하나의 공동 (54)이 댐핑 유닛 (100) 또는 하우징 (102)을 수용하기 위해 형성될 수 있다. 공동 (54)은 예를 들어도 7에 도시 된 바와 같이, 댐핑 유닛 (100)의 상응하게 설계된 하우징 (102)을 수용 할 수있는 캐리어 (50)의 측벽 (51)에 삽입 슬롯으로서 설계될 수 있다. 몇몇 실시예들에서 일 때, 댐핑 유닛 (100)은 하우징 (102)없이 캐리어 (50) 상에 또는 그 내부에 직접 배치될 수 있다.
댐핑 유닛 (100)은 하우징 (102)의 내부 (104)에 위치 된 댐핑 질량체 (112)를 가질 수있다. 댐핑 질량체 (112)는, 예컨대, 하우징 (102)의 내부 (104)에 진동 또는 이동 가능하게 장착 된 중실 금속 블록으로 설계될 수 있다. 댐핑 유닛 (100)은 수동 댐퍼 (110), 즉 단일 질량 오실레이터 또는 진동 흡수기 (120)로서 설계될 수 있다.
댐핑 질량체 (112)는 하우징 (102)의 내부 (104)에 진동으로 매달려있을 수있다. 이 예시적인 실시예의 하우징 (102)은 서로 대략 평행하게 배향 된 측벽 (106)을 갖는 입방체 형상을 갖는다. 측벽 (106)은 후 방벽 (103) 및 전 방벽 (105)을 통해 서로 연결된다. 후 방벽 (103) 및 전 방벽 (105)과 함께 측벽 (106)은 사각형 프레임을 형성한다. 하부에서, 하우징 (102)은베이스 (107)를 갖는다. 상부에서, 내부 (104)는 측벽 (106) 상에 놓이는 뚜껑 (108)에 의해 폐쇄될 수 있다.
전면 벽 (105)은 하우징 (102)의베이스 (107)로부터 아래쪽으로뿐만 아니라 뚜껑 (108)으로부터 상방으로 연장될 수 있다. 전 방벽 (105)이 측벽 (106)으로부터 측 방향으로 돌출하는 것도 생각할 수 있다. 이 경우, 전 방벽 (105)은 측벽 (106),베이스 (107) 및 리드 (108)에 의해 형성된 플랜지의 방식으로 하우징 단면을 넘어 연장될 수 있다. 전방 벽 (105)은 원주 플랜 지부 (109)를 포함할 수 있다. 도 8에 도시 된 바와 같이, 다수의 관통 개구 (111)가 플랜 지부에 형성될 수 있다. 하우징 (102) 및 전체 댐핑 유닛은 복수의 관통 개구 (111)를 이용하여 공동 (54)의 개구 프레임 또는 캐리어 (50)의 대응하는 슬롯에 견고하게 부착될 수 있다.
관통 개구를 통해 나사 또는 나 사형 볼트와 같은 적합한 고정 요소가 통과될 수 있으며, 상기 고정 요소는 공동 (54)의 개방 프레임의 영역에 제공된 정합 고정 수단과 결합할 수 있다. 정합 고정 수단은 예를 들어 캐리어 (50)의 나사 구멍으로 구현될 수 있다. 도 7 및도 8에 도시되지는 않았지만, 전 방벽 (105)의 외측상에서, 댐핑 유닛 (100)이 캐리어 (50)으로부터 제거되도록 핸들이 또한 부착될 수 있다.
도 9의 단면도에서, 댐핑 질량체 (112)는 측벽 (106) 또는 후 방벽 (103) 및 전 방벽 (105)으로부터 특정 거리에 배치될 수 있다. 도 9의 예시적인 실시예에서, 댐핑 질량체 (112)는 탄성적으로 변형 가능한 장착 요소 (140)를 통해 하우징 (102)에 고정될 수 있다. 탄성적으로 변형 가능한 장착 요소 (140)는 일 단부를 갖는 댐핑 질량체 (112)에 부착된다. 또 다른 단부에서, 탄성 변형 가능한 장착 요소 (140)는 장착 지지체 (144)에 고정되거나 또는 장착 지지체 (144)에 연결될 수있다. 장착 지지부 (144)는 하우징 (102)의베이스 (107)상의 고정 된 위치에 배치될 수 있다.
도 9에 도시 된 바와 같이, 댐핑 질량체 (112)는 두 개의 대향 단부 각각이 2 개의 탄성 변형 가능한 장착 요소 (140)를 통해 별도의 장착 지지부에 부착될 수 있다. 장착 지지부 (144) 대신에, 탄성 변형 가능한 장착 요소 (140)를 후 방벽 (103) 또는 전 방벽 (105)의 내측 및 대향 측벽 중 하나 또는 양쪽에 고정하는 것도 고려할 수 있다.
도 9에 도시 된 예시적인 실시예에서, 예컨대, 탄성적으로 변형 가능한 장착 요소 (140)는 판 스프링 (142)으로 설계된다. 도 9에 도시 된 바와 같이, 탄성 변형 가능한 장착 요소 (140)를 통한 이동 가능 장착에 추가하여, 댐핑 질량체 (112)는 적어도 하나,이 경우에는 2 개의 대향 댐핑 요소 (130)에 의해 하우징 벽상에지지될 수 있다. 제 1 댐핑 요소는베이스 (107)와 댐핑 질량체 (112) 사이의 갭에 위치한다. 제 2 댐핑 요소는 댐핑 질량체 (112)와 리드 (108) 사이의 갭에 배치된다. 댐핑 요소 (130)는 탄성적으로 압축 가능한 댐핑 요소일 수 있다. 댐핑 요소 (130)는 예를 들어 플라스틱, 발포 재료, 중합체 재료 또는 엘라스토머 재료 또는 이들의 조합으로 제조될 수 있다.
뚜껑 (108)이 폐쇄 될 때, 댐핑 요소 (130)는 예비 인장될 수 있다. 댐핑 요소 (130)를 통해, 댐핑 질량체 (112)는 하우징 (102)의 반대쪽 벽,이 경우 뚜껑 (108) 및베이스 (107)에 추가적인지지를받을 수있다. 압축되지 않은 초기 상태에서, 예를 들어 댐핑 매트로서 설계 될 수있는 댐핑 요소 (130)는 댐핑 질량체 (112)와 댐핑 질량체 (112)의 하우징 (102)의 대향 내 측벽 (114, 116) 사이의 거리보다 큰 두께 또는 연장 부를 갖는다.
따라서, 댐핑 질량체 (112)의 기계적 진동이 감쇠될 수 있다. 또한, 댐핑 질량체 (112)의 진동 진폭은 댐핑 요소 (130)의 탄성 및 압축성에 의해 효과적으로 제한될 수 있다.
도 10에 따른 다른 예시적인 실시예에서, 댐핑 질량체 (112)는 하나, 둘 또는 그 이상의 댐핑 요소 (130)를 통해서만 하우징 (102)의 내부 (104)에 장착된다. 댐핑 질량체의 하측과 하우징 (102)의베이스 (107) 사이에는 하부 댐핑 요소가 위치한다. 대향, 즉 댐핑 질량체 (112)의 상부와 리드 (108) 사이에는 상부 댐핑 요소가 제공될 수 있다.
댐핑 질량체 (112)와 리드 (108) 및베이스 (107)의 대향 내 측벽 (114, 116) 사이의 갭 (115)은 댐핑 요소 (130)에 의해 거의 완전히 채워진다. 비 압축 초기 상태의 댐핑 요소 (130)는 댐핑 질량체 (112)의 상부와 뚜껑 (108)의 내부 벽 사이의 갭 (115)보다 더 큰 연장 또는 더 큰 두께를 갖는다. 댐핑 질량체 (112)의 바닥과베이스 (107)의 내벽 (114) 사이의 갭 (115)에 대한 하부 댐핑 요소 (130)의 두께에도 동일하게 적용된다. 이러한 방식으로, 댐핑 질량체 (112)가 하우징 (102)의 내부 (104)에 느슨하게 배치되지 않지만, 외부 진동에 의해 유도 된 댐핑 질량체 (112)의 운동은 항상 댐핑 요소 (130)의 탄성 변형을 필요로한다.
마지막으로,도 3 내지도 6은 일례에서 댐핑 유닛 (100)의 작동 원리를 도시한다. 이 예시적인 실시예에서 진동 흡수기 (120)로 설계된 댐핑 유닛 (100)은 캐리어 (50)의 기본 주파수 (f0)의 2 배와 8 배 사이의 흡수체 고유 주파수 (Tf0)를 갖는다. 이 예시적인 실시예에서, 흡수체 고유 주파수 (Tf0)는 캐리어 (50)의 기본 주파수 (f0)의 대략 3 배이다. 실질적인 실시예에서, 캐리어의 기본 주파수는 예컨대, 15 Hz 또는 30 Hz일 수 있다. 따라서, 흡수체 고유 주파수 (TF0)는 약 45Hz 또는 90Hz이다. 일반적인 적용 시나리오의 경우, 흡수체 고유 주파수는 100Hz 미만이될 수 있다.
따라서, 댐핑 유닛 (100) 또는 진동 흡수기 (120)는 그에 따라 설계될 수 있다. 댐핑 질량체 (112)의 중량 및 하우징 (102)의 내부 (104)에서의 댐핑 질량체 (112)의 이동 가능한 현수 또는 장착은 댐핑 유닛 (100)이 항상 요구되는 흡수기 고유 주파수를 갖도록 선택된다.
도 3의 다이어그램에서, 기계적 댐핑 유닛의 격리 된 댐핑 효과는 3 개의 상이한 댐핑 비율 D에 대해 도시된다. 파선 203은 댐핑 비율 D가 0.7에 해당하고, 실선 202는 댐핑 비율 D가 0.35에 해당하고 점선 201은 댐핑 비율 0.1을 나타낸다. 수직축은 정규화 된 진동 진폭을 나타낸다. 수평축은 캐리어의 기본 주파수 (f0)로 정규화 된 여진 주파수를 나타낸다. 다이어그램에서 D = 0.1의 상대적으로 낮은 댐핑을 사용하면 진동의 진폭은 f0에서 2.3 배까지 증가하지만 더 높은 주파수에서 급격히 떨어진다는 것을 명확하게 보여준다. 댐핑 비율 D가 0.35 인 경우, f0 이상의 여기 주파수에 대해 진동 진폭이 약간 증가한다.
그 이후와 더 높은 주파수의 경우, 진폭 또한 상당히 떨어진다. 캐리어 (50)의 기본 주파수 (f0) 이상의 진동 여기에 대해 댐핑 비율 (D)이 0.7 인 더 강한 감쇠로 진동 진폭이 증가하지 않다. 대응하는 그래프 (파선 (203))는 점차적으로 다른 2 개의 그래프에 접근한다.
그림 5의 그림은 매우 유사한 질적 특성을 보여준다. 그러나이 경우, 진폭 스케일은 데시벨 단위로 대수적으로 표현되며 약 45-48 Hz의 흡수체 고유 주파수를 가정한다. 이 예시적인 실시예에서의 캐리어 (50)의 기본 주파수 (f0)는 15Hz이다. 도 5는 0.1, 0.35 또는 0.7의 상이한 감쇠비 (D)가 캐리어의 진동 진폭에 대한 상이한 크기의 영향을 갖는다는 것을 도시한다.
도 4에는, 완전성을 위해 상태도가 도시되어있다. 여기에서 주파수는 X 축 상에 플롯되고 캐리어 (50)의 기본 주파수 (f0)로 다시 정규화된다. 여기서, 흡수체 고유 진동수 Tf0의 영역에서, 댐핑 유닛은 여기에 대해 약 90 °의 위상 쉬프트로 진동한다는 것을 알 수있다. 주파수가 증가함에 따라, 흡수체, 또는 흡수체의 댐핑 질량체 (112)는 여기에 대해 거의 180 °의 위상 오프셋으로 진동한다.
마지막으로, 그림 6은 캐리어 50의 진동에 다른 댐핑 유닛이 미치는 영향의 예를 보여준다. 일점 쇄선 (200)은 댐핑 유닛이없는 캐리어 (50)의 진동 특성을 도시한다. 캐리어의 기본 주파수 f0의 영역에서 진동이 최초로 최대 150을 갖는다는 것이 명확하게 식별될 수 있다. 주파수가 증가함에 따라 기본 주파수 f0의 약 5 배까지 진동 진폭이 크게 감소한다. 그 후, 가파른 상승이 있고, 그래프는 기본 주파수 f0의 약 6.5 배인 제 2 최대 값 (152)을 나타낸다. 약 15Hz의 기본 주파수를 가정하면, 제 2 최대 값 (152)은 약 100Hz의 주파수에서 발생한다. 간략화를 위해, 제 2 최대 값 (152)의 주파수를 이후부터 제 2 공진 주파수로 지칭한다.
이 주파수 범위에서, 캐리어 (50)의 공진 및 진동은 더 이상 보상될 수 없으며, 의도 된 애플리케이션은 일반적으로 능동 자기 베어링에 의해 불충분하게 보상된다. 이 임계 제어 범위에서의 진동 및 공진의 현저한 감소를 얻기 위해, 캐리어 (50)은 전술 한 댐핑 유닛 (100) 중 적어도 하나를 갖추고있다. 댐핑 유닛 (100)의 고유 진동수는 제 2 공진 주파수보다 낮지 만, 댐핑 유닛은 제 2 공진 주파수의 범위에서 진동의 현저한 감쇠를 야기한다.
댐핑 율 0.1 (점선 201)과 댐핑되지 않은 경우 (일점 쇄선 200)의 곡선을 비교하여 보면, 댐핑 비가 0.1 일 때, 제 2 공진에서의 진폭 주파수는 감쇠가없는 경우보다 상당히 작다. 그러나 곡선의 모양은 질적으로 비슷한다.
0.35의 감쇠비에서, 제 2 공진 주파수에서 진동 진폭의 추가 감소가 얻어진다. 이것은 또한 실선 (202)의 정체와 관련된다. 이는 두 번째 공진 주파수의 영역에서의 공진이 감쇠가없는 경우만큼 현저하지 않거나 감쇠비 D = 0.1 인 감쇠로 나타남을 의미한다. 제 2 공진 주파수의 영역에서의 평평한 형상 또는 곡선의 고원은 궁극적으로 자기 베어링 (10)의 능동적 인 조절에 유리하다.
더 높은 댐핑 비율 D = 0.7을 갖는 댐핑 유닛의 사용은 제 2 공진 주파수의 영역에서의 진동의 진폭에 거의 영향을 미치지 않는다. 실제로, 감쇠비 D = 0.7은 점선 (203)의 형상의 선명도를 초래할 수 있고, 이는 자기 베어링 (10) 및 캐리어 (50)의 진동 흥분을 보상하기위한 자기 베어링의 전기 조절에 불리한 경향이 있다.
이 실용적인 상황을 위해 0.2 ~ 0.5 범위의 중간 정도의 댐핑, 따라서 0.35의 영역에서 공진 감쇠에 특히 적합 함이 증명된다. 예를 들어 더 크거나 더 작은 캐리어를 갖는 시스템 및 장치 (1)의 상이한 설계에서, 상이한 수의 자기 베어링 (10)을 사용할 때, 진동 흡수기 고유 주파수 및 다른 감쇠비의 다른 주파수 범위가 유리할 수 있다.
모든 댐핑 유닛 (100)에 대해, 진동 흡수기 (120)의 흡수기 고유 주파수는 제 2 공진 주파수 이하 및 자기 베어링의 임계 제어 범위 이하로 유리하게 선택되어야한다. 따라서, 실제로 감쇠 될 주파수, 즉 제 2 공진 주파수에 대해 디 ― 튜닝되는 진동 흡수기 (120)가 사용된다. 이것은 궁극적으로 진동 흡수기 (120)가 감쇠 될 공진 주파수에 정확하게 튜닝 될 필요가 없지만 유사하지만 동일하지 않은 진동 거동을 나타내는 다수의 캐리어 (50)에 대해 매우 동일한 진동 흡수기가 사용될 수 있다는 이점을 갖는다.
본 명세서에 설명 된 일 측면에 따르면, 대상물을 유지, 위치 설정 및/또는 이동시키기위한 장치 (1000)가 제공된다. 장치 (1000)는 전술 한 실시예들의 일부 특징 또는 모든 특징을 포함 할 수 있으므로, 여기에서 반복되지 않는 상기 설명을 참조할 수 있다.
도 11은 장치 (1000)의 예시적인 실시예를 도시한다. 장치 (1000)는베이스 (30) 및베이스 (30)에 대해 이송 방향으로 비접촉식으로 이동 가능한 캐리어 (50)을 포함한다. 캐리어 (50)은 객체 (1010)를 운반하도록 구성된다. 진공 챔버 내의베이스의 가이드 레일을 따라 대상물 (1010)을 이송하기위한 것이다. 예컨대, 객체 (1010)는 기판 또는 마스크일 수 있다.
캐리어 (50)은 기판을 유지하도록 구성된 기판 캐리어일 수 있다. 본질적으로 수평 배향 또는 본질적으로 수직 배향을 갖는다. 캐리어 (50)은 척킹 장치 (chucking device)를 포함할 수 있다. (1010)를 캐리어의 유지 부 (표면)에 끌어 당기도록 구성된 자기 또는 정전 척 (electrostatic chuck)을 포함한다.
도 11 및도 12에 개략적으로 도시 된 바와 같이, 상기 장치는 캐리어를 기본적으로 수평 방향으로 비접촉으로 유지하도록 구성될 수 있다. 도 13 및도 14에 개략적으로 도시 된 바와 같이, 상기 장치는 본질적으로 수직 한 수평 배향으로베이스에 캐리어를 비접촉으로 유지하도록 구성될 수 있다. 예컨대, 캐리어의 표면을 유지하는 기판와 중력 벡터 간의 각도는 20 °보다 작을 수, 예를 들면, ―10 °에서 + 10 ° 사이일 수 있다.
장치 (1000)는 TT (50)를베이스 (30)에 비접촉식으로 유지하기위한 자기 베어링 (10), 예컨대, 3 개 이상의 자기 베어링 (10)을 더 포함한다. 적어도 2 개의 자기 베어링 (10)은 능동적으로 제어 가능하다. 몇몇 실시예들에서, 캐리어 (50)는 적어도 하나의 소정의 방향, 즉 이송 방향으로베이스 (30)에 대해 비접촉식으로 변위될 수 있다. 능동 제어 가능한 자기 베어링은 대응 물 (18)과 자기 적으로 상호 작용하도록 구성된 전자기 액츄에이터 (12)를 포함할 수 있다. 상대편 (18)은 자성 재료를 포함할 수 있다. 위의 설명을 참조하고 여기서는 반복하지 않다.
자기 베어링 (10)의 전자기식 TT (12)는베이스 (30)에 배치될 수 있고, 대응 부 (18)는 캐리어 (50)에 배치될 수 있다. 예컨대,베이스 (30)는 캐리어에 대한 이송 방향을 한정하는 하나, 둘 또는 그 이상의 트랙 또는 레일을 포함할 수 있다. 전자기식 TT (12)는 하나, 둘 또는 그 이상의 트랙 또는 레일에 제공될 수 있다. 전자기 액츄에이터 (12)가베이스 (30)에 제공되는 경우, 특히베이스 (30)가 진공 챔버에 고정 될 수있는 고정 컴포넌트 일 때, 전력 및/또는 냉각 유체로 전자기 액츄에이터를 공급하는 것이 더 쉬울 수있다. 대응 물들 (18)은 캐리어 (50)에 제공될 수 있다. 캐리어 (50)가 이송 방향으로베이스를 따라 이동할 때, 캐리어의 대응 부 (18)는베이스의 전자기 액츄에이터 (12)와 연속적으로 자기 적 상호 작용하여 캐리어의 이송 중에 캐리어이 비접촉식으로 유지될 수 있다.
다른 실시예에서, 자기 베어링 (10)의 전자기식 TT (12)는 TT (50)에 배치될 수 있고, 대응 부 (18)는베이스 (30)에 배치될 수 있다. 이 경우, 캐리어 (50)에서의 제한된 수의 전자기 액츄에이터 (12)가베이스 (30)를 따라 캐리어의 이송에 일반적으로 충분하기 때문에 비용 및 복잡성이 감소될 수 있다. 전자기식 TT (12)는 전형적으로 수동 부품 인 대응 부 (18)보다 일반적으로 더 비싸고 복잡하다.
장치 (1000)는 캐리어 (50)에 고정 될 수있는 적어도 하나의 댐핑 유닛 (100)을 더 포함한다. 특히, 적어도 하나의 댐핑 유닛 (100)은 캐리어 (50) 또는 캐리어에 제공된 공동 (cavity)에 이동 가능하게 배치 될 수있는 댐핑 질량을 포함하는 기계적 댐핑 유닛일 수 있다. 캐리어의 진동은 약화될 수 있다.
몇몇 구현들에서 일 때, 적어도 하나의 댐핑 유닛 (100)은 동조 또는 동조 가능한 진동 흡수기일 수 있다. 따라서, 소정의 또는 조정 가능한 주파수 범위에서의 캐리어의 진동은 진동 흡수기를 튜닝하거나 또는 적절히 조정 된 진동 흡수기를 이용함으로써 감쇠될 수 있다.
상기 적어도 하나의 댐핑 유닛 (100)은 여기에 기술 된 실시예들 중 어느 하나에 따른 수동 댐핑 유닛, 능동 댐핑 유닛 또는 반 능동 댐핑 유닛일 수 있다.
도 12의 다른 실시예에서,도 11의 장치와 유사한 장치 (1001)가 도시되어있다. 여기서, 적어도 하나의 댐핑 유닛 (100)은베이스 (30)에 고정된다. 특히, 댐핑 유닛 (100)은, 예컨대, 각각의 하우징에서 베이스 (30)에 이동 가능하게 장착 될 수있는 댐핑 질량체를 포함하는 기계적 댐핑 유닛일 수 있다. 받침대의 진동은 약화될 수 있다.
본원에서 설명되는 다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에서, 댐핑 유닛(100)은 베이스에, 능동적으로 제어 가능한 자기 베어링으로부터 50cm 또는 그 미만, 20cm 또는 그 미만의 거리에 배열된다. 예컨대,베이스 (30)에 제공된 전자기 TT (12)와베이스에 고정 된 댐핑 유닛 (100) 사이의 거리는 20 cm 이하, 특히 10 cm 이하,보다 특히 5 cm 이하일 수있다.
가동식 캐리어의 진동은 전형적으로베이스 (30)의 진동보다 다루기가 더 어렵고 다루기가 어렵다는 것을 주목해야한다. 예컨대,베이스가 캐리어를 진공을 통해 안내하기위한 고정 된 트랙 또는 레일을 포함하는 정지 된 부품 인 경우, 헤비급 및 안정한 방식으로 구성되는베이스 (본체)를 포함 할 수 있고/있거나 진공 챔버에 고정될 수 있다. 고정 장착 및/또는 중량베이스는 캐리어와 같은 이동 가능 및/또는 경량 구성 요소보다 진동이 적다.
그러나, 일부 적용에서,베이스 (30)의 진동은 취급하기가 어려울 수있다. 예컨대,베이스를 구조적으로 강화하거나 고정 된 부품에베이스를 고정시키는 것이 항상 가능하지는 않을 수있다. 또한,베이스는 항상 정지 된 부품이 아니라 이동 가능하게 장착될 수 있다. 예컨대,베이스는 진공 챔버 내에 이동 가능하게 장착 될 수있는 트랙 또는 레일을 포함하는베이스 (본체)를 포함할 수 있다. 때로는, 비용면에서 또는 진공 시스템에서 공간 요구 사항을 고려할 때, 베이스의 무게를 줄이는 것이 유익 할 수 있다. 따라서,베이스 (30)에 댐핑 유닛 (100)을 고정한다. 자기 베어링 (10)의 부근에서, 진동을 감소시키고 및/또는베이스 (30)의 진동 피크를 제거하는데 유익할 수 있다.
베이스 (30)에 고정 된 댐핑 유닛 (100)은 여기에서 설명 된 댐핑 유닛 (100) 중 어느 하나와 유사하거나 동일한 방식으로 구성될 수 있으며, 여기서는 반복되지 않는 상기 실시예를 참조할 수 있다. 예컨대, 댐핑 유닛 (100)은 기계적 댐핑 유닛, 수동 댐핑 유닛, 능동 댐핑 유닛, 반 능동 댐핑 유닛, 조정 또는 조정 가능한 질량 댐퍼 및/또는 진동 댐퍼일 수 있다.
특히, 댐핑 유닛 (100)은 기계식 댐핑 유닛, 특히 수동 댐핑 유닛일 수 있다. 특히, 댐핑 유닛은 댐핑 질량을 포함하는 진동 흡수기일 수 있다.
댐핑 유닛 (100)이베이스에 고정되는 경우, 댐핑 유닛 (100)은 임계 주파수 범위, 즉 캐리어의 기본 주파수의 2 배 내지 10 배에 해당하는 주파수 범위에 적응 될 수있는 흡수체 고유 주파수를 가질 수있다. 예컨대, 흡수체 고유 주파수는 캐리어의 기본 주파수의 3 배 내지 5 배일 수있다.
본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 몇몇 실시예들에서, 댐핑 유닛(100)는 적어도 하나의 댐핑 요소를 통해 캐리어 (50) (도 11 참조) 또는베이스 (도 12 참조)에 연결되는 댐핑 질량을 포함하는 진동 흡수기 및/또는 적어도 하나의 탄성 요소를 통해 연결된다.
적어도 하나의 댐핑 요소 (130)는 탄성 변형 가능한 댐핑 요소일 수 있다. 예컨대, 탄성 변형 가능한 댐핑 요소는 댐핑 질량체 (112)와 캐리어 (50) 또는베이스 (30) 사이에 작용하는 탄성 재료를 포함할 수 있다. 특히, 탄성적으로 변형 가능한 감쇠 부재는 폴리 우레탄 또는 다른 중합체, 예를 들어 폴리 우레탄, sylomer®을 포함할 수 있다.
적어도 하나의 탄성 부재는 탄성 변형 가능한 장착 요소 (140), 예컨대, 스프링 요소, 특히 판 스프링를 포함할 수 있다. 탄성적으로 변형 가능한 장착 요소 (140)는 댐핑 질량체 (112)를 캐리어 또는베이스와 이동 가능하게 연결할 수 있다.
댐핑 유닛 (100)은도 7 또는도 8의 댐핑 유닛에 따라 구성될 수 있다. 특히, 댐핑 유닛은 댐핑 질량체 (112)를 수용하는 하우징 (102)을 포함 할 수 있으며, 하우징은 캐리어 또는베이스에 제공된 공동 내에 수용될 수 있다.
몇몇 실시예들에서에서, 적어도 하나의 댐핑 유닛은 캐리어 (50)에 고정되고 적어도 하나의 댐핑 유닛은베이스 (30)에 고정된다.
도 13은 캐리어를 유지, 위치 결정 및/또는 운반하기위한 장치 (1003)의 개략적 인 단면도를 도시한다. 장치 (1003)는도 11의 장치와 유사하다. 그러나, 장치 (1003)는 캐리어 (50)을 비접촉으로 유지하고 본질적으로 수직 방향으로 이송하도록 구성된다. 특히,베이스 (30)에 비접촉식으로 유지되는 캐리어 (50)은 본질적으로 수직 방향 (V)으로 연장될 수 있다.
예컨대,베이스 (30)의 상부 트랙 (1020)은 적어도 부분적으로 캐리어 위에 배치될 수 있고,베이스 (30)의 하부 트랙 (1030)은 적어도 부분적으로 캐리어 아래에 배치될 수 있다. 상부 트랙 (1020)에 제공된 자기 베어링 (10)의 전자기 TT (12)는 캐리어에 고정 된 대응 부 (18)와 자기 적으로 상호 작용할 수 있다. 따라서, 캐리어는 상부 트랙 (1020) 아래에서 비접촉으로 유지될 수 있다.
하부 트랙 (1030)에는 이송 방향으로 캐리어를 비접촉식으로 이동시키기위한 구동부 인 몇몇 실시예들에서가 제공될 수 있다. 예컨대, 구동 장치는 이송 방향으로베이스 (30)를 따라 캐리어를 비접촉식으로 이동 시키도록 구성된 선형 모터를 포함할 수 있다.
도 13의 실시예에서, 적어도 하나의 댐핑 유닛 (100)은 캐리어 (50)에, 특히 적어도 하나의 능동적으로 제어되는 자기 베어링 근처에 고정된다. 캐리어 (50)의 상부에 위치한다. 댐핑 유닛 (100)은 본 명세서에 기술 된 댐핑 유닛 중 임의의 것에 따라 구성될 수 있다.
도 14는 캐리어를 본질적으로 수직 방향으로 유지, 위치 설정 및/또는 운반하기위한 장치 (1004)의 개략적 인 단면도를 도시한다. 장치 (1004)는도 13에 도시 된 장치 (1003)와 유사하다.
도 14의 실시예에서, 적어도 하나의 댐핑 유닛 (100)은베이스 (30)에, 특히 적어도 하나의 능동적으로 제어되는 자기 베어링의 근방에 배치된다. 댐핑 유닛 (100)과 전자기 식 TT (12) 사이의 거리는 20cm 이하일 수있다. 주어진 주파수 범위에서베이스의 진동은 댐핑 유닛 (100)에 의해 댐핑될 수 있다.
본원에서 설명되는 다른 실시예들과 결합될 수 있는 몇몇 실시예들에서, 복수의 댐핑 유닛들(100)은 베이스에, 예컨대, 운송 방향으로 서로로부터 이격되어 고정될 수 있다. 예컨대,베이스는 이송 방향으로 연장되는 적어도 하나의 레일 또는 트랙을 포함 할 수 있으며, 복수의 댐핑 유닛 (100)이 레일 또는 트랙에 배치될 수 있다. 예컨대,베이스 (30)에 제공된 각각의 전자기 (액츄에이터)는베이스에서 전자기 (액츄에이터)의 근방에 배치 된 관련 댐핑 유닛 (100)을 가질 수있다. 베이스의 진동은 캐리어와베이스 사이의 자기 적 상호 작용에 의해 유발될 수 있다.
도 14에 개략적으로 도시 된 바와 같이, 댐핑 유닛 (100)은 캐리어에 선택적으로 고정될 수 있다. 능동적으로 제어되는 자기 베어링의 대응 부 (18) 부근에 배치된다. 즉, 적어도 하나의 제 1 댐핑 유닛이 캐리어에 고정되고 적어도 하나의 제 2 댐핑 유닛이베이스에 고정될 수 있다. 적어도 하나의 제 1 댐핑 유닛은 캐리어의 진동 특성 (예컨대, 질량, 기본 주파수 등)에 적응될 수 있고 적어도 하나의 제 2 댐핑 유닛은베이스의 진동 특성에 적합할 수 있다.
다른 양상에 따르면, 대상물을 유지, 위치 설정 및/또는 이동시키기위한 장치의 기부가 제공된다. 베이스는베이스 (본체)를 포함한다. 하나 또는 그 초과의 트랙 또는 이송 방향으로 연장되는 가이 딩 레일을 포함한다.
베이스는 고정 요소 또는 이동 가능하게 장착 된 요소일 수 있다. 예컨대,도 15에 도시 된 실시예에서,베이스는 캐리어를 비접촉으로 유지하도록 구성된 회전 모듈의 이동 가능한 회 전자의 일부이다. 로터는 회전축에 대해 회전 가능하다. 따라서,베이스에 비접촉으로 유지되는 캐리어는 진공 챔버 내에서 회전될 수 있다.
활발히 제어 가능한 자기 베어링의 적어도 2 개의 전자기 (액츄에이터)가베이스 (본체)에 배열된다. 따라서, 캐리어는 적어도 2 개의 능동형 자기 베어링에 의해베이스에 비접촉식으로 유지될 수 있다. 캐리어는 이송 방향으로베이스를 따라 변위될 수 있다.
또한, 적어도 하나의 댐핑 유닛이베이스 (본체)에 고정된다. 전자기 액츄에이터의 부근, 특히 관련 전자기 액츄에이터로부터 20cm 이하의 거리에 위치한다. 적어도 하나의 댐핑 유닛은 본 명세서에 기술 된 댐핑 유닛 중 임의의 것에 따라 구성될 수 있다.
도 15는 본 명세서에 기술 된 실시예에 따른 회전 모듈 (1100)의 개략적 인 단면도이다. 회전 모듈 (1100)은 진공 챔버 (1101)를 포함한다.
로터 (1102)는 진공 챔버 내에 제공되고, 로터 (1102)는 회전축 (A)에 대해 회전 가능하게 장착된다. 수직 회전축. 즉, 회 전자는 회전축 (A)을 중심으로 회전할 수 있다. 회 전자 (1102)는 본원에 기술 된 임의의 실시예에 따른베이스 (30)를 포함한다.
활발히 제어 가능한 자기 베어링의 적어도 2 개의 전자기식 액츄에이터는 캐리어 (50)이 회 전자 (1102)에서 비접촉식으로 유지될 수 있도록 회 전자에 배치된다. 몇몇 실시예들에서에서, 2 개 이상의 캐리어는 회 전자 (1102)에서 동기식으로 유지될 수 있고 및/또는 회 전자에 의해 회전될 수 있다. 예컨대, 회 전자 (1102)는 회전축의 제 1 측면 상에 적어도 하나의 제 1 캐리어를 유지하기위한 적어도 하나의 제 1 트랙 및 회전축의 제 2 측면 상에 적어도 하나의 제 2 캐리어를 유지하기위한 적어도 하나의 제 2 트랙을 포함할 수 있다 제 1면의 반대편에있다.
베이스 (30)는 고정 된 구성 요소 일 수 있거나,베이스는 진공 챔버 내에 이동 가능하게 장착될 수 있다. 예컨대,베이스는 로터 (1102)의 일부, 트랙 스위치 장치의 일부 또는 캐리어 이송 장치의 일부일 수 있으며, 캐리어의 이송 방향을 가로 지르는 방향으로 이동할 수 있다. 예컨대, 비접촉식으로지지되는 캐리어를 갖는베이스는 수직 방향 및/또는 수평 방향으로, 예컨대, 트랙 스위치 방향으로 이동 가능할 수 있다. 액츄에이터,예컨대, 베이스를 이동시키기위한 모터가 제공될 수 있다. 이동 가능하게 장착 된 기부의 경우, 기부 (30)의 무게를 줄이는 것이 유리하다. 이 경우,베이스는 고정 된 구성 요소, 예를 들어 고정 요소에, 이를테면 진공 챔버로 움직이지 않게 고정되지 않는다. 따라서,베이스 (30)는 진동을 받기 쉽고, 이는 가동베이스와 가동베이스에 비접촉식으로 유지되는 캐리어 사이의 자기 적 상호 작용에 의해 유발될 수 있다. 상기 진동은베이스에 고정 된 적어도 하나의 댐핑 유닛에 의해 감쇠될 수 있다.
회 전자 (1102)의 진동을 감쇠시키기 위해,도 15에 개략적으로 도시 된 바와 같이, 적어도 하나의 감쇠 유닛 (100)이 회 전자 (1102)에 고정될 수 있다. 댐핑 유닛 (100)의 고유 진동수는 회 전자의 기본 주파수에 적용될 수있다. 다르게는 또는 부가 적으로, 댐핑 유닛은 조정 가능한 댐핑 유닛 또는 능동 댐핑 유닛, 예컨대 적응성 댐핑 유닛일 수 있다. 따라서, 로터의 진동이 효과적으로 완충될 수 있다. 댐핑 유닛 (100)은 여기서 설명되지 않은 상기 설명을 참조 할 수 있도록 본 명세서에 설명 된 댐핑 유닛 중 임의의 것에 따라 구성될 수 있다.
도 16은 본 명세서에 설명 된 실시예에 따라 대상물을 유지, 위치 설정 및/또는 이동시키기위한 장치를 작동시키는 방법을 나타내는 흐름도이다.
박스 (710)에서, 적어도 2 개의 자기 베어링은 캐리어가 비접촉식으로베이스에 유지되고 및/또는 이송 방향으로베이스에 대해 이송되도록 능동적으로 제어된다. 예컨대, 캐리어는 이송 방향으로 베이스의 트랙 또는 레일을 따라 진공 챔버에서 비접촉식으로 이송될 수 있다. 선택적으로 또는 부가 적으로, 캐리어는베이스를 포함하는 회 전자를 회전시킴으로써 회전될 수 있다.
박스 (720)에서, 캐리어 및베이스 중 적어도 하나의 진동은 캐리어 또는베이스에 고정 된 적어도 하나의 댐핑 유닛으로 감쇠된다. 진동은베이스에 대해 이송 방향으로의 캐리어의 이동 중에 댐핑 유닛에 의해 감쇠될 수 있다. 캐리어가베이스에 비접촉식으로 유지되면 진동이 댐핑 장치에 의해 감쇠될 수 있다. 진동은베이스에 대한 캐리어의 비접촉식 위치 결정 중에 감쇠될 수 있다. 진동은베이스를 포함하는 회 전자의 회전 중에 감쇠될 수 있으며, 캐리어는 회 전자에 비접촉식으로 유지된다. 본 명세서에 기술 된 실시예에 따른 장치는 진공 챔버 및 진공 챔버 내의 증착 영역에 배치 된 적어도 하나의 증착 소스를 포함하는 진공 시스템의 일부일 수있다. 증착 소스는 진공 시스템 내의 캐리어에 의해 유지되는 대상물 상에 코팅 재료를 증착하도록 구성될 수 있다. 본 명세서에 기재된 장치는 캐리어를 증착 영역 내로 비접촉식으로 이송하도록 구성될 수 있다. 진공 시스템은 예를 들어 캐리어를 회전시키기위한 회전 모듈을 더 포함할 수 있다. 캐리어를 증착 영역으로 이송하기위한 것이다.
본원에서 설명되는 제1 양상에 따르면, 대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치가 설명된다. 장치는 베이스, 및 베이스에 대해 이동 가능한 캐리어를 포함한다. 장치는 적어도 3개의 자기 베어링들을 더 포함하고, 자기 베어링들에 의해, 캐리어는, 적어도 하나의 미리 정의된 방향에 대해 캐리어가 변위될 수 있도록 베이스 상에 비접촉식으로 지지된다. 자기 베어링들 중 적어도 2개는 능동적으로 제어 가능한 자기 베어링들로서 구성되고, 캐리어에는 적어도, 기본 주파수의 진동이 발생될 수 있다. 장치는, 캐리어에 고정되고, 적어도 0.1의 댐핑 비(D)를 갖는 적어도 하나의 기계식 댐핑 유닛을 갖는다.
다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에서, 댐핑 유닛은 댐핑 매스를 갖는 패시브 댐퍼를 포함한다.
다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에서, 댐핑 유닛은 진동 흡수체로서 구성된다.
다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에서, 진동 흡수체는 캐리어의 기본 주파수의 2배 내지 8배인 흡수체 고유 주파수를 갖는다.
다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에서, 진동 흡수체는 캐리어의 기본 주파수의 3배 내지 6배인 흡수체 고유 주파수를 갖는다.
다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에서, 댐핑 유닛은 하우징을 갖고, 하우징 내부에 댐핑 매스가 배열된다. 하우징은 진공-기밀 하우징일 수 있다.
다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에서, 댐핑 매스는 하우징에 대해 이동 가능하게 장착된다.
다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에서, 하우징에 대한 댐핑 매스의 장착은, 적어도 하나의 탄성적으로 압축 가능한 댐핑 엘리먼트 및/또는 적어도 하나의 탄성적으로 변형 가능한 장착 엘리먼트를 갖는다.
다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에서, 댐핑 매스는 하우징의 내측 벽으로부터 특정 거리에 배열되고, 탄성적으로 압축 가능한 댐핑 엘리먼트는 댐핑 매스와 내측 벽 사이의 공간에 배열된다. 비압축된 초기 상태에서, 댐핑 엘리먼트는 내측 벽과 댐핑 매스 사이의 거리보다 더 크거나 그와 동일한 외측 치수를 가질 수 있다.
다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에서, 장착 엘리먼트는, 일 단부는 댐핑 매스에 그리고 반대쪽 단부는 하우징에 연결된다.
다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에서, 장착 엘리먼트는 리프 스프링들 중 하나 또는 그 초과를 갖는다.
다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에서, 댐핑 유닛은, 외부로부터 접근 가능한, 캐리어의 공동에 배열된다.
다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에서, 복수의 댐핑 유닛들은 캐리어 상에 공간적으로 분산된다.
다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에서, 기계식 댐핑 유닛은 적어도 0.2, 적어도 0.3, 적어도 0.4, 적어도 0.5, 적어도 0.6 또는 적어도 0.7의 댐핑 비(D)를 갖는다.
다른 실시예들과 조합될 수 있는 몇몇 실시예들에서, 능동적으로 제어 가능한 자기 베어링들 각각은, 전기적으로 제어 가능하고 자기적으로 상대 부분과 상호작용하는 전자기 액츄에이터를 갖고, 여기서, 상기 액츄에이터는, 베이스와 캐리어 사이의 특정 거리를 유지하기 위해 전자 유닛에 의해 능동적으로 제어될 수 있다.
전술한 내용은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 다른 그리고 추가적인 실시예들이 본 개시내용의 기본적인 범위로부터 벗어나지 않고 안출될 수 있으며, 본 개시내용의 범위는 이하의 청구항들에 의해서 결정된다.

Claims (15)

  1. 대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치로서,
    - 베이스(30), 및 상기 베이스(30)에 대해 이동 가능한 캐리어(50),
    - 적어도 3개의 자기 베어링들 ― 상기 자기 베어링들에 의해, 상기 캐리어(50)는, 적어도 하나의 미리 결정된 방향(2)에 대해 캐리어가 변위될 수 있도록 상기 베이스(30)에서 비접촉식으로 유지되고, 상기 자기 베어링들(10) 중 적어도 2개는 능동적으로 제어 가능한 자기 베어링들로서 구성되며, 상기 캐리어(50)에는 적어도, 기본 주파수(f0)의 진동이 발생될 수 있음 ―, 및
    - 상기 캐리어(50)에 고정되고, 적어도 0.1의 댐핑 비(D)를 갖는 적어도 하나의 기계식 댐핑 유닛을 갖는,
    대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치.
  2. 대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치로서,
    - 베이스(30), 및 상기 베이스(30)에 대해 이동 가능한 캐리어(50),
    - 상기 캐리어가 운송 방향으로 변위될 수 있도록, 상기 캐리어(50)를 상기 베이스(30)에서 비접촉식으로 유지하기 위한 자기 베어링들(10) ― 상기 자기 베어링들(10) 중 적어도 2개는 능동적으로 제어 가능한 자기 베어링들로서 구성됨 ―, 및
    - 상기 캐리어(50)에 또는 상기 베이스(30)에 고정되는 적어도 하나의 댐핑 유닛(100)을 갖는,
    대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 댐핑 유닛(100)은 상기 베이스(30)에, 특히, 능동적으로 제어 가능한 자기 베어링으로부터 50cm 또는 그 미만의 거리에 고정되는,
    대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치.
  4. 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 댐핑 유닛(100)은 댐핑 매스(112)를 갖는 패시브 댐퍼(110)를 포함하는,
    대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치.
  5. 제1 항 내지 제4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 댐핑 유닛(100)은, 특히, 상기 캐리어(50)의 기본 주파수(f0)의 2배 내지 8배인 흡수체 고유 주파수(Tf0)를 갖는 진동 흡수체(120)로서 구성되는,
    대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치.
  6. 제1 항 내지 제5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 댐핑 유닛(100)은 하우징(102)을 갖고, 댐핑 매스(112)는 상기 하우징(102)의 내부(104)에 배열되며, 특히, 상기 댐핑 매스(112)는 상기 하우징(102)에 대해 이동 가능하게 장착되는,
    대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 하우징(102)에 대한 상기 댐핑 매스(112)의 장착은, 적어도 하나의 탄성적으로 압축 가능한 댐핑 엘리먼트(130) 및/또는 적어도 하나의 탄성적으로 변형 가능한 장착 엘리먼트(140)를 갖는,
    대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치.
  8. 제6 항 또는 제7 항에 있어서,
    상기 댐핑 매스(112)는 상기 하우징(102)의 내측 벽으로부터 소정 거리에 배열되고, 상기 댐핑 매스(112)와 상기 내측 벽 사에의 공간에, 비압축된 상태에서 상기 내측 벽과 상기 댐핑 매스(112) 사이의 거리보다 더 크거나 동일한 외측 치수를 갖는 상기 탄성적으로 압축 가능한 댐핑 엘리먼트(130)가 배열되는,
    대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치.
  9. 제1 항 내지 제8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 댐핑 유닛(100)은 상기 캐리어(50)의 공동(54)에 또는 상기 베이스(30)의 공동에 배열되는,
    대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치.
  10. 제1 항 내지 제9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 댐핑 유닛들(100)은 상기 캐리어(50) 및 상기 베이스(30) 중 적어도 하나 상에 공간적으로 분산되는,
    대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치.
  11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 능동적으로 제어 가능한 자기 베어링들 각각은, 전기적으로 제어 가능하고 자기적으로 상대 부분(18)과 상호작용하는 전자기 액츄에이터(12)를 갖고, 상기 전자기 액츄에이터(12)는 상기 베이스(30)와 상기 캐리어(50) 사이의 특정 거리(26)를 유지하기 위해 전자 유닛(15)에 의해 능동적으로 제어 가능한,
    대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치.
  12. 제1 항 내지 제11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 댐핑 유닛(100)은 능동 댐핑 유닛 또는 반-능동 댐핑 유닛인,
    대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치.
  13. 대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치의 베이스로서,
    베이스 본체;
    캐리어(50)가 상기 베이스 본체에 대해 운송 방향으로 변위 가능하도록 상기 베이스 본체에서 상기 캐리어를 비접촉식으로 유지하기 위해 상기 베이스 본체에 배열되는 능동적으로 제어 가능한 자기 베어링들의 적어도 2개의 전자기 액츄에이터들; 및
    상기 베이스 본체에 고정된 적어도 하나의 댐핑 유닛(100)을 포함하는,
    대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치의 베이스.
  14. 회전 모듈로서,
    진공 챔버; 및
    상기 진공 챔버에 회전 가능하게 장착된 로터, 상기 로터는 제13 항에 따른 베이스를 포함하는,
    회전 모듈.
  15. 대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치를 동작시키는 방법으로서,
    캐리어를 베이스에서 비접촉식으로 유지하기 위해 적어도 2개의 자기 베어링들을 능동적으로 제어하는 단계; 및
    상기 캐리어에 또는 상기 베이스에 고정된 적어도 하나의 댐핑 유닛을 이용하여 상기 캐리어 및 상기 베이스 중 적어도 하나의 진동들을 댐핑하는 단계를 포함하는,
    대상물을 유지하고, 포지셔닝하고, 그리고/또는 이동시키기 위한 장치를 동작시키는 방법.
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