TW202137866A - 基板處理裝置 - Google Patents

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傑羅 摩拉
波提夫 羅曼
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美商布魯克斯自動機械公司
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Abstract

一種線性電機，包括具有水平參考平面的框體、以及電磁鐵陣列，電磁鐵陣列被連接到框體，以在相對於參考平面的預定高度處形成驅動平面。電磁鐵陣列被佈置為使得電磁鐵陣列的一系列電磁鐵在驅動平面中界定出至少一條驅動線，且每一個電磁鐵被耦接到為每一個電磁鐵供電的交流電源。至少一個順磁性、反磁性、或非磁性導電材料的反應台板被設置來與電磁鐵陣列中的電磁鐵配合，使得藉由交流電激發電磁鐵產生對於反應台板的懸浮力和推進力，其以相對於驅動平面的受控姿態沿著至少一條驅動線使反應台板可控地懸浮和推進。

Description

基板處理裝置
本申請案為非臨時案，且主張2020年2月20日申請之美國臨時專利申請案第62/979,195號的優先權，其全文在此處藉由引用被併入。
本說明書的例示性實施例大致關於基板處理設備，且更具體地，關於基板處理設備的基板輸送。
半導體自動化通常包括一系列的建置區塊(building blocks)，其為支持實施過程所必需的，以最終在半導體晶片製造中達成預定水準的品質及再現性。半導體自動化的一個部件為晶圓(亦稱作基板)處置器(handler)，其在裝載鎖(load lock)和處理模組之間、及／或在處理模組(例如，在順序處理工具架構(sequential process tool architecture)的情況下)之間輸送晶圓或基板。
一般而言，晶圓處置器包括具有旋轉或柱狀接頭的機器操縱器(robotic manipulator)、以及相應之基於連桿的機構，其由致動器驅動遠離機器操縱器的端接器，其中，端接器接觸晶圓或以其他方式與晶圓連接。這種傳統機器操縱器的設計通常包括在操縱器結構的不同部分處之真空環境中之軸承的利用，通常是在操縱器的每一個臂連桿之間的機械式介面處。在高溫(例如，超過400°C)下處置晶圓的同時於真空環境中操作軸承的過程中，真空環境中之軸承的利用通常具有潤滑劑脫氣、產生粒子、及摩擦力變化性的潛力。晶圓處置器通常亦被安裝到真空群集工具，且其機械式衝程受限於其相關聯的臂連桿長度的設計。因此，在真空中操作之傳統的晶圓處置器不適用於“長的”真空群集工具，例如，產業中已知的“線性工具配置”。
在線性工具配置的情況下，通常運用具有長的臂連桿長度之“長距離”的操縱器及關節型端接器來在線性工具的裝載鎖和處理模組之間輸送晶圓。這些長距離的操縱器通常具有機械式設計，其帶有較低的固有頻率、增加數量的致動器、不理想的臂連桿偏轉、機械定位遲滯、對於熱膨脹的高靈敏度、昂貴的軸承、使端接器相對於晶圓保持站調平之受限能力、以及受限的動作處理量。此外，在允許終端使用者以對現有自動化的最小影響來延伸線性工具的長度的意義上，線性工具配置可能為可擴展的。線性工具的另一個理想特徵是能夠以工具操作的最小中斷來保養線性工具(例如，對晶圓處置器進行定期維修)的能力。
作為上述晶圓處置器的選項，可運用磁浮晶圓傳送帶，其中，設置有交流磁浮裝置，用於在交流電磁鐵線上方浮置及傳送導電浮體、或順磁性或非磁性金屬材料。交流磁浮裝置通常包括具有用於浮置浮體的第一頻率之單相交流電源、具有用於傳送浮體的第二頻率之三相交流電源、用於將來自兩個電源的交流電相加的加法器、以及用於將相加的交流電供電到交流電磁鐵線的供電電路。能夠藉由有效的傳送將浮體止動在所需的位置處。
又，圖33至36顯示感應排斥型的磁浮機構的範例。在圖33至36中，標號01表示交流電磁鐵，且標號02表示要被輸送的浮體。像是鋁之輕且高導電性的材料適合用於浮體02。要被輸送的物體通常被放置在浮體02上。在圖33至36中，當由圖35的標號04所指示之單相交流電被供給到交流電磁鐵01時，在電磁鐵上方產生交變磁場(alternating magnetic field)。由於浮體存在於磁場中，在形成浮體的鋁材料中產生被稱作渦流(Eddy current)的交流電。
由渦流所產生的磁場排斥由電磁鐵所產生的磁場。據此，在圖33及34中由標號F1所表示的浮力藉由此排斥力作用在浮體上。當由圖36的標號05、06及07所指示的三相交流電被供給到圖33及34的三相電磁鐵03時，在圖33及34中由標號F2所表示的移動力作用在浮體02上，且浮體02被輸送。
及
圖1至14顯示根據所揭露實施例的面向之例示性基板處理裝置100、100A、200、300、400、500、800、900、1200、1300。雖然將參照圖式描述所揭露實施例的面向，應理解的是，能夠以許多形式來實施所揭露實施例的面向。此外，可使用元件或材料之任何適合的尺寸、形狀或類型。
基於上述傳統基板處理裝置的問題和限制，理想的是具有新穎且創新的基板處置器及相關的控制架構，其配置來在基本上沒有軸承和潤滑劑的情況下在真空環境中操作、在不影響基板處置器設計的情況下在可擴展距離範圍內執行基板傳送、以相較於上述傳統解決方案更高的加速度輸送基板(亦即，基本上不需要新的端接器材料)、以及以協同方式操作多個基板處置器以避免碰撞並減少基板處理裝置的佔據面積。
參照圖15A至15C，晶圓處置器1500為被包含在圖1至14的基板處理裝置中的線性電機1599(如同將在本文中詳細描述的，且亦參照電磁輸送帶基板輸送裝置)的一部分。晶圓處置器1500包括順磁性基座1510(亦稱作反應台板)(例如，由銅、鋁或其他適合的反磁性或非磁性材料所製成，其可誘發渦流)，其被定形為實現沿著由至少一個線性感應馬達定子1560所形成之線性軌道1550的方向的至少雙向線性感應推進，以及基座1510的獨立旋轉。晶圓處置器1500還包括端接器1520，其被剛性地附接到基座1510且配置來穩定地保持基板，用於在基板處理裝置的各個腔室中輸送。晶圓處置器1500藉由致動器及感測器控制單元而被控制，如同將在本文中所描述的，使得晶圓處置器1500的配置並非取決於晶圓處置器1500可覆蓋(或延伸)的行程距離。晶圓處置器配置1500的獨立性是藉由利用致動器1700和感測器2000的網路(其關於圖17至20及39更詳細地顯示和描述)來實現，致動器1700和感測器2000沿著至少基板處理裝置的長度(例如，沿著輸送腔室118的長度)被物理地分佈，如同將在本文中描述的。在所揭露實施例的面向中，致動器1700和感測器2000未被綁定到任何特定的基板處置器1500；相反地，相同的致動器1700和感測器2000(為共用的且)可同時控制多個基板處置器1500，這減少了基板處置器1500的所有權成本，因為基板處置器1500可被加入到基板處理裝置或從基板處理裝置移除，而不需要加入額外的致動器和感測器。根據所揭露實施例的面向(下文中詳細描述)，藉由控制系統來實現以共用的致動器1700和感測器2000對於多個基板處置器1500的同時控制，控制系統配置來以提供力向量的連續性的方式在不同的激磁相位之間動態地分配共用的致動器1700的每一個致動器線圈單元(亦稱作電磁鐵)的激磁相位，用於在三維空間中以來自共用(成組)的致動器1700之多達六個自由度的控制來執行晶圓處置器動作。如同將在本文中所描述的，可在滾轉、俯仰及／或擺動中控制同時被控制的基板處置器1500，以允許兩個或更多個獨立地操作的基板處置器1500，以藉由沿著大致平行於動作推力方向的旋轉軸(例如，參見圖29)使每一個(或至少一個)基板處置器1500傾斜來減少基板處置器1500之間的距離。
如上所述，具有關節型連桿的傳統機器操縱器需要實質上不同的機械設計，因為增加了操縱器的所需行程，以便達到較大數量的處理模組，這增加了機器操縱器的成本且可能縮短機器操縱器的維修間隔。與傳統基板處置系統相反，當相較於現有普遍接受的基板處置解決方案(例如，上述的那些基板處置解決方案)時，所揭露實施例的面向為高度可擴展的，而不會增加由於增加的機械部件數量而導致的複雜性和可靠性問題。
相較於傳統基板處置解決方案，所揭露實施例的面向還實現了實質上較高的基板處理生產量。如同在本文中所描述的，所揭露實施例的面向包括創新的動作感測控制架構，其使基板處置器的基板保持表面朝向移動方向傾斜，以相較於傳統基板處置解決方案，提供較高的加速度，同時在不會滑動的情況下維持晶圓與端接器之間的接觸。
如同將在本文中詳細描述的，所揭露實施例的面向提供基於線性感應技術的磁浮式基板輸送裝置，其配置為對基板處置器提供抬升、橫向穩定性及推進。所揭露實施例的面向還提供線性感應馬達定子，線性感應馬達定子運作並形成被獨立地控制的線性軌道，其為正交或以其他方式在大致平行和大致正交之間的方位處成角度、及／或在二維區域上形成弓形或旋轉路徑。所揭露實施例的面向提供線圈控制器，其配置為針對與各個線性軌道1550相關聯的每一個線性感應馬達定子的每一個相位以規定的頻率和波幅產生交流電。控制由線性軌道所提供的推進力，以獨立於基座沿著軌道的線性移動使基座1510旋轉，其中，推進力繞著基座1510的旋轉軸產生力矩負載。
所揭露實施例的面向包括控制系統，其配置來追蹤基座1510的位置並控制獨立線性軌道1550的相電流(phase current)，用於控制基座1510沿著沿獨立線性軌道1550之所需的推進方向的動作。根據所揭露實施例的面向，控制系統還提供用於基座1510在抬升方向上的動作，同時維持基座1510的橫向穩定性。控制系統配置為利用線性軌道1550來產生推進力，以控制基板處置器1500的滾轉、俯仰及擺動，其中，依據基板處置器1500在動作的線性及／或旋轉方向上之所需的加速度，基板處置器1500的滾轉、俯仰及擺動動作可藉由調整基板處置器1500的傾斜度(例如，參見圖21)被應用來使基板生產量最大化，以沿著基板處置器1500的推力方向增加加速度閾值。
所揭露實施例的面向包括感測器處理單元1850(參見圖18)，其可為感測器和控制網路的一部分，例如，EtherCat®(用於控制自動化技術的乙太網路，參見圖18中的ECat)、EtherNet®(參見圖18中的ENet)或其他適合的感測器和控制網路。感測器處理單元包括通用的感測器和處理硬體(包括非暫態電腦程式碼或軟體)，其配置來與多個感測器技術對接，例如，相機1810、CCD陣列1811、加速計1812、溫度感測器1813、近接或距離感測器1814、磁性感測器1815、震動感測器1816、或任何適合的感測器。
參照圖1A，顯示出包含所揭露實施例的面向之基板處理裝置100的示意平面圖。基板處理裝置100被連接到環境前端模組(EFEM)114，其具有多個裝載埠112，如圖1A所示。裝載埠112能夠支撐多個基板儲存罐171，例如，傳統的FOUP罐；但可提供任何其他適合的類型。EFEM114經由裝載鎖116連通處理裝置，裝載鎖116被連接到處理裝置，如同將在下文中進一步描述的。EFEM114(其可為對大氣開放的)具有基板輸送裝置(未顯示，但在一些面向中類似於本文中所描述的線性電機1599)，其能夠從裝載埠112將基板輸送到裝載鎖116。EFEM114可進一步包括基板對準能力、批次處理能力、基板及載具識別能力或其他能力。在其他面向中，當在裝載鎖具有批次處理能力的情況下，或在裝載鎖具有將基板從FOUP直接地輸送到鎖的能力的情況下，裝載鎖116可直接地與裝載埠112對接。在美國專利號6,071,059、6,375,403、6,461,094、5,588,789、5,613,821、5,607,276、5,644,925、5,954,472、6,120,229及6,869,263中揭露了這種裝置的一些範例，所有這些專利的全文藉由引用併入本文。在其他面向中，可提供其他裝載鎖選項。
仍參照圖1A，處理裝置100可被使用來處理半導體基板(例如，200 mm、300 mm、450 mm、或任何適合尺寸的晶圓)、用於平板顯示器的面板、或任何其他理想類型的基板，處理裝置100通常包括輸送腔室118(其在一個面向中在當中保持密封大氣)、處理模組120、以及至少一個基板輸送裝置或線性電機1599。在所顯示的面向中的基板輸送裝置1599可被與腔室118整合或以任何適合的方式被耦接到腔室，如同將在本文中描述的。在此面向中，處理模組120被安裝在腔室118的兩側上。在其他面向中，處理模組120可被安裝在腔室118的一側上，例如，如圖2所示。在圖1A所顯示的面向中，處理模組120在列Y1、Y2或垂直平面中相對於彼此被安裝。在其他面向中，處理模組120可在輸送腔室118的相反側上彼此錯置，或相對於彼此在垂直方向上被堆疊。亦參照圖15A至15C，輸送裝置1599具有基板處置器1500，其在腔室118中被移動，以在裝載鎖116和處理腔室120之間輸送基板。在所顯示的面向中，只有提供一個基板處置器1500；然而，在其他面向中，可提供超過一個基板處置器。如圖1A所見，輸送腔室118(其內部經受真空或惰性大氣、或僅為清潔環境、或為其組合)具有配置，且運用新穎的基板輸送裝置1599，其允許處理模組120以笛卡耳佈置被安裝到腔室118，且處理模組120在大致平行的垂直平面或列中被排列。這使得處理裝置100相較於類似的傳統處理裝置(例如，如同本文中所描述的那些處理裝置)具有更緊湊的佔據面積。此外，輸送腔室118可為能夠具有任何所需的長度(亦即，此長度是可擴展的)，以加入任何所需的數量的處理模組120，如同將在下文中更詳細地描述的，以增加生產量。輸送腔室118亦可為能夠在其中支撐任何所需的數量的輸送裝置1599，並允許輸送裝置1599到達被耦接到輸送腔室118之任何所需的處理腔室120，而不會相互干擾。這實際上使處理裝置100的生產量與輸送裝置1599的處置能力脫鉤，且因此，處理裝置100的生產量成為處理上的限制而非處置上的限制。據此，若想要的話可藉由在相同平台上加入處理模組120及對應處置能力來增加生產量。
仍參照圖1A，在此面向中的輸送腔室118具有大致矩形的形狀，雖然在其他面向中，腔室可具有任何其他適合的形狀。腔室118具有細長的形狀(亦即，長度比寬度更長許多)且界定大致線性的輸送路徑，用於其中的輸送裝置1599。腔室118具有縱向側壁118S。側壁118S具有形成為從中通過的輸送開口或埠118O(亦稱作基板通過開口)。輸送埠118O的尺寸為足夠大的，以允許基板通過埠(其可為經由閥密封的)進出輸送腔室118。如圖1A可見，處理模組120在此面向中被安裝在側壁118S外部，且每一個處理模組120被與輸送腔室118中的對應輸送埠118O對準。如同可理解的，每一個處理模組120可在對應輸送孔口的周圍相對於腔室118的側壁118S被密封，以維持輸送腔室中的真空。每一個處理模組120可具有閥，其藉由任何適合的裝置控制，以在想要時關閉輸送埠。輸送埠118O可被定位在相同的水平面中。據此，腔室上的處理模組亦在相同的水平面中被對準。在其他面向中，輸送埠118O可被設置在不同的水平面中。如圖1A所見，在此面向中，裝載鎖116在最前面的兩個輸送埠118O處被安裝到腔室側118S。這允許裝載鎖116在處理裝置的前方處與EFEM114相鄰。在其他面向中，裝載鎖116可位在輸送腔室118上的任何其他的輸送埠118O處，例如，如圖2所示。輸送腔室118的六面體形狀允許根據需要選擇腔室的長度，以便根據需要安裝盡可能多列的處理模組120(例如，參見圖1B、3、4至7，其顯示其他面向，其中，輸送腔室118的長度為能容納任何數量的處理模組120)。
如前面所述，在圖1A所顯示的面向中的輸送腔室118具有基板輸送裝置1599，其具有單一個基板處置器1500。輸送裝置1599被與腔室118整合，以在前面118F和後面118R之間在腔室118中來回移動基板處置器1500。基板輸送裝置1599的基板處置器1500具有至少一個端接器1520，用於保持一個或更多個基板。
應理解的是，圖1A中所顯示的輸送裝置1599為代表性的輸送裝置，且包括從線性軌道1550被磁性地支撐的基板處置器1500。將在下文中詳細地描述輸送裝置1599。輸送腔室118可形成具有水平參考平面1299(例如，其界定或以其他方式對應(例如，實質上平行)於晶圓輸送平面1290，參見圖12B)的框體，線性軌道1550可被安裝到輸送腔室118的側壁118S或地板，且可延伸腔室118的長度。這允許基板處置器1500橫越腔室118的長度。如同將在下文中詳細描述的，圖1A的線性軌道1550各包括電磁鐵或致動器陣列1700，在本文中亦稱作致動器的網路，如圖14A、15A、15B、16B、16C及17(例如，其形成至少一個線性感應馬達定子1560)，被連接到輸送腔室118以相對於參考平面1299在預定高度H處形成驅動平面1598，電磁鐵陣列1700被佈置為使得一系列的電磁鐵1700在驅動平面1598中界定至少一條驅動線，且每一個電磁鐵1700A-1700n(參見圖15B)被耦接到對每一個電磁鐵1700A-1700n供電的交流(AC)電源1585，其中，交流電源在一個面向中為三相交流電源。如上所述(參見圖15A)，基座或反應台板1510由被設置來與電磁鐵陣列1700的電磁鐵1700A-1700n配合的順磁性、反磁性、或非磁性導電材料所形成，使得藉由來自交流電源1585的交流電激發電磁鐵1700A-1700n產生對於基座1510的懸浮力FZ及推進力FP(參見圖21)，其以相對於驅動平面1598的受控姿態沿著至少一條驅動線177-180可控地懸浮和推進基座1510(參見，例如，圖1至8)。
圖1B顯示另一個面向的基板處理裝置100A，其大致類似於裝置100。在此面向中，輸送腔室118具有由電磁鐵陣列1700(如圖16C)獨立地操作的兩個基板處置器1500A、1500B。基板處置器1500A、1500B為與先前所描述的面向中的基板處置器1500實質上相同的。基板處置器1500A、1500B兩者均可由共用電磁鐵陣列1700被支撐，如同先前所描述的。藉由獨立地控制每一個線圈元件或電磁鐵1700A-1700n(如圖15B)，可藉由相同的至少一個線性感應馬達定子1560來驅動每一個基板處置器1500A、1500B的基座1510，如同將在本文中描述的。因此，如同可理解的，使用至少一個線性感應馬達定子1560，每一個基板處置器1500的端接器1520可被獨立地移動以線性移動及／或旋轉。然而，在此面向中，因為輸送腔室118僅包括一條驅動線177(相較於具有多數條大致平行的驅動線之輸送腔室，如圖8至10所示)，基板處置器1500A、1500B不能夠在輸送腔室118中相互通過。據此，沿著輸送腔室118的長度定位處理模組120，使得可按照避免基板處置器1500A、1500B相互干擾的順序輸送基板以在處理腔室中進行處理。例如，用於塗佈的處理模組可被定位在加熱模組之前，且冷卻模組及蝕刻模組可被定位在最後。
然而，參照圖8至10，輸送腔室118可具有任何適合的寬度，以用於兩個或更多個大致平行的驅動線177、178，其至少沿著輸送腔室118的縱向長度的一部分延伸，使得兩個基板處置器1500A、1500B彼此相鄰地通過(類似於側軌或旁通軌)。在圖8至10所顯示的面向中，輸送裝置1599具有兩條驅動線177、178，但在其他面向中，可設置任何適合數量之大致平行縱向地延伸的驅動線。
根據所揭露實施例的一些面向，當在想要消除水蒸氣(例如，氣體)、或潛在地預熱在從，例如，裝載埠被拾取到處理模組的途中的晶圓／基板、或減少在處理模組和晶圓處置器端接器處的晶圓之間的熱梯度的情況下，電磁鐵陣列1700(或其至少一部分)亦可被使用來作為用於晶圓處置器的加熱器(例如，以便控制來將反應台板及／或晶圓加熱到所需的預定溫度並持續所需的預定時間)。晶圓處置器的加熱可在反應台板在運輸中或反應壓板在預定地點／位置被保持靜止的情況下進行。又根據所揭露實施例的一些面向，當所需的是，例如，在消除水蒸氣的情況下對輸送腔室118進行加熱脫氣的情況下，電磁鐵陣列1700(或其至少一部分)亦可被使用來作為加熱器。在反應台板靜止的情況下，可將輸送腔室118受控加熱到預定溫度並持續預定時間。輸送腔室118的受控加熱可能有助於藉由輸送腔室118之適合的熱感測器／紅外感測器的熱掃描，例如，以在輸送腔室118的冷啟動(cold start)或關機以及驅動時識別輸送腔室118中的反應台板的存在並繪製其位置。
現在參照圖4及5，顯示出根據所揭露實施例的其他面向之其他基板處理裝置400、500。如圖4及5所見，輸送腔室118、118A、118B、118C在這些面向中被拉長以容納額外的處理模組120。圖4所顯示的裝置具有被連接到輸送腔室118的12個處理模組120。圖5中的處理裝置500被顯示為具有藉由過渡腔室118C被相互耦接的兩個輸送腔室118A、118B，過渡腔室118C用於基板處置器1500在輸送腔室118A、118B之間的移動。在此處，圖5中的每一個輸送腔室118A、118B具有連接於其的24個處理模組120。顯示在這些面向中的處理模組120的數量僅為範例性的，且基板處理裝置可具有其他任何數量的處理模組120，如同先前所描述的。在這些面向中的處理模組120以類似於先前所描述的笛卡耳佈置被沿著各個輸送腔室118A、118B的側壁設置。然而，在這些面向中，處理模組120的列的數量已被大幅地增加(例如，在圖4的裝置中為6列，且在圖5的每一個裝置中為12列)。在圖4所顯示的這些面向中，EFEM可被移除，且裝載埠112可直接地匹配到裝載鎖116。圖4及5中的基板處理裝置400、500的輸送腔室可具有多個基板處置器1500，以處置裝載鎖116和處理腔室120之間的基板。所顯示之基板處置器1500的數量僅為範例性的，且可使用更多或更少的裝置。這些面向中的基板輸送裝置1599(其一部分被顯示於圖4及5中)為大致類似於先前所描述的那些基板輸送裝置，包括線性軌道1550及基板處置器1500。在圖4及5所顯示的面向中，雖然僅在每一個腔室118、118A、118B、118C中顯示單一條縱向的驅動線(例如，驅動線177、178、179)，應理解的是，在其他面向中，以大致上類似於圖8至10中所顯示的方式之方式，多條驅動線可沿著每一個腔室118、118A、118B、118C縱向地延伸。如同可理解的，就像本文中所描述的其他基板輸送裝置100、100A、200、300、800、900、1200、1300一樣，基板輸送裝置400、500具有控制器199，用於控制基板輸送裝置1599的一個或多個基板處置器1500的移動。
仍參照圖5，在此情況下，輸送腔室118A、118B可直接地匹配到工具300(例如，貯藏庫、光刻槽或其他適合的處理工具)，其中，基板透過腔室118C被傳送到工具300以及從工具300被移除。
如同可從圖1B、3、4及5所理解的，輸送腔室118可根據需要被延伸以遍及處理設施P(圖5，且其範例被顯示於圖7中)。如圖5所見，且如同將在下文中進一步詳細描述的，輸送腔室(通常稱為輸送腔室118)可連接並連通處理設施P中的各種部分或艙118P1-118P4，例如，儲存、光刻工具、金屬沉積工具、或任何其他適合的工具艙。藉由輸送腔室118互連的艙亦可被配置作為處理艙或製程118P1、118P3。每一個艙具有所需的工具(例如，光刻、金屬沉積、耐熱測試(heat soaking)、清潔)，以在半導體工件中完成指定的製造處理。在其他情況下，輸送腔室118具有處理模組120，其對應於設施艙中的各種工具，如同先前所描述地可連通地連接於其上，以允許在腔室118和處理模組120之間輸送半導體工件。因此，輸送腔室118可在其整個長度上對應於被連接到處理腔室的各種處理模組的環境而包含不同的環境條件，例如，大氣、真空、超高真空(例如，10-5 托)、惰性氣體、或任何其他的環境條件。據此，在指定處理或艙中、或在艙的一部分內之腔室的部分118P1可具有，例如，一個環境條件(例如，大氣)，且腔室118的其他部分118P2、118P3可具有不同的環境條件。如前所述，當中具有不同環境之腔室118的部分118P1-118P4可為處於設施的不同艙中，或可為全部處於設施的一個艙中。圖5顯示具有不同環境之四個部分118P1-118P4的腔室118，僅用於舉例目的。在此面向中的腔室118根據需要可具有盡可能多的部分，其具有盡可能多的不同環境。
如圖5所見，輸送腔室118中的基板處置器1500能夠在腔室118之當中具有不同環境的部分118P1-118P4之間通過。因此，如同可從圖5理解的，每一個基板處置器1500可藉由一個拾取器從處理設施的一個處理或艙中的工具將半導體工件移動到在處理設施的不同處理或艙中具有不同環境的另一個工具。例如，基板處置器1500A可拾取輸送腔室118的部分118P1中的處理模組301(其可為大氣模組、光刻、蝕刻、或任何其他所需的處理模組)中的基板。基板處置器1500A可接著沿著驅動線177(或大致與其平行的驅動線，其中，設置超過一條驅動線)從腔室118的部分118P1移動部分118P3(例如，在此情況下，其他的基板處置器1500為控制器，以避免以任何適合的方式干擾基板處置器1500A)。在部分118P3中，基板處置器1500A可將基板放置在處理模組302中，其可為任何所需的處理模組。
如同從圖5可理解的，輸送腔室118可為模組化的，且腔室模組根據需要被連接以形成腔室118(例如，藉由三個腔室部分118A、118B、118C所形成，其中，每一個腔室部分118A、118B、118C亦可包括以任何適合的方式被相互耦接的一個或多個腔室模組)。亦參照圖1A，模組可包括內壁118I、類似於圖1A中的壁118F、118R，以隔絕腔室118的部分118P1-118P4。內壁118I可包括槽閥，或任何其他適合的閥，以允許腔室的一個部分118P1-118P4與一個或多個相鄰的部分連通。槽閥118V可具有允許一個或多個基板處置器1500從一個部分118P1-118P4通過閥118V到另一個部分118P1-118P4的尺寸。以此方式，基板處置器1500可在整個腔室118的任何地方移動。閥118V可被關閉以隔離腔室118的部分118P1-118P4，使得不同的部分可包含不同環境，如同前面所描述的。此外，腔室模組的內壁118I可被定位以形成裝載鎖(參見部分118P4)，如圖5所示。裝載鎖118P4(在圖5中為了例示的目的僅顯示一個)根據需要可位在腔室118中且可在其中保持任何所需的數量的基板處置器1500。
在圖5所顯示的面向中，腔室部分118A及118B中的處理可為相同的處理，例如，蝕刻，其中，包括工具300(例如，貯藏庫)的處理裝置500能夠處理基板，而沒有任何與透過自動材料處理系統將FOUPS從貯藏庫輸送到個別的處理模組120相關聯的材料處理費用，且能夠透過EFEM’s來將個別的晶圓輸送到各個處理模組120。取而代之的是，貯藏庫中的機械手直接地將FOUPS171傳送到裝載埠(每個腔室部分顯示三個裝載埠，根據生產量的要求可以提供更多或更少的裝載埠)，其中，晶圓被批次地移動到鎖中，並根據所需的處理及／或所需的生產量而被分派到其各個處理模組中。腔室118A、118B或貯藏庫300根據需要還可具有計量能力、分類能力、材料識別能力、測試能力、檢驗能力等，以有效地處理及測試基板。
在圖5所顯示之所揭露實施例的面向中，可提供具有不同處理(例如，蝕刻、CMP、銅沉積、PVD、CVD等)的更多或更少的腔室部分118A及118B，其中，與工具300(例如，光刻單元)結合的腔室部分118A、118B等能夠處理基板，而不需要與透過自動化材料處理系統將FOUP從貯藏庫輸送到各個處理工具艙及光刻艙、以及透過EFEM等將各個晶圓輸送到各個處理工具相關的相關材料處置費用。取而代之的是，光刻單元中的自動化將FOUPS、基板或材料直接地輸送到裝載埠112(再次，每個腔室部分／處理類型顯示三個裝載埠，注意，可依據生產量要求提供更多或更少的裝載埠)，其中，基板根據所需的處理及／或所需的生產量而被分派到其各個的處理。這種替代方案的範例顯示於圖7中。以此方式，圖5的裝置以較少的成本、較少的佔據面積、較少的所需WIP(相較於本文中所描述的傳統處理系統)來處理基板，因此，在處理單個載體批次(或“熱批次”)時，庫存更少，周轉速度更快，且具有較高程度的汙染控制，從而為製造設施操作者帶來顯著的優勢。腔室部分118A、118B(其每一者可被稱為工具或工具部分)或者工具或單元300根據需要還可具有計量能力、處理能力、分類能力、材料識別能力、測試能力、檢驗能力等，以有效地處理及測試基板。如同可從圖5理解的，腔室部分118A、118B及工具300可被耦接以共享共用的控制器環境(例如，惰性大氣或真空)。這確保了基板保持在工具300和整個基板處理裝置500的受控環境中。這消除了像在傳統基板處理裝置中之FOUP的特定環境控制的使用，例如，在圖37及38所顯示的那些傳統基板處理裝置。
現在參照圖7，顯示出例示性製造設施佈局601，其包含圖5所顯示之所揭露實施例的面向。類似於晶圓處置器1500的晶圓處置器406在製造設施601內的處理步驟中將基板或晶圓輸送通過輸送腔室602、604、606、608、610、612、614、616、618、620、624、626。處理步驟可包括外延矽(epitaxial silicon)630、電介質沉積632、光刻634、蝕刻636、離子植入638、快速熱處理640、計量學642、電介質沉積644、蝕刻646、金屬沉積648、電鍍650、化學機械拋光652。在其他面向中，可能涉及或混合更多或更少的處理；例如，蝕刻、金屬沉積、按相同順序進行的加熱和冷卻操作。如前所述，晶圓處置器406可能能夠運送單一個晶圓或多個晶圓，且可具有傳送能力，例如，在晶圓處置器406具有拾取已處理晶圓並將未處理晶圓放置在相同模組的能力的情況下。晶圓處置器406可能行進通過隔離閥654，用於直接進行工具對工具、或艙對艙的傳送、或處理對處理的傳送。取決於指定閥654的兩側上之壓力差或氣體種類差異，閥654可為密封閥或簡單的電導型閥。以此方式，晶圓或基板可藉由單一處理步驟或“一鍵式”從一個處理步驟被傳送到下一個處理步驟。因此，最小化由於處理所引起的汙染。這種壓力或種類差異的範例可為，例如，乾淨空氣在一側上且氮氣在另一側上；或粗壓力真空水平在一側上且高度真空在另一側上；或真空在一側上且氮氣在另一側上。類似於圖5中的腔室118P4之裝載鎖656可被使用來通過一個環境和另一個環境之間；例如，真空和氮氣或氬氣之間。在其他面向中，能夠以任何數量的組合來提供其他壓力或種類。裝載鎖656可能能夠以大致上類似於本文中所描述的方式之方式通過單一個晶圓處置器或多個晶圓處置器，其中，設置有單一條驅動線、或多條實質平行及／或正交的驅動線。可替代地，基板可被傳送到架子(未顯示)上的裝載鎖656中，或者在不希望晶圓處置器406通過閥的情況下被傳送到裝載鎖656中。附加特徵658(例如，對準模組、計量模組、清潔模組、處理模組(例如，蝕刻、沉積、拋光等)、熱調節模組、或其他模組)可被整合到鎖656或輸送腔室中。可設置服務埠660以從工具移除晶圓處置器406或晶圓。晶圓或載具貯藏庫662、664可被設置來儲存及緩衝處理及／或測試晶圓。在其他面向中，可能未設置貯藏庫662、664，例如，在將搬運車直接引導到光刻工具的情況下。另一個範例為在工具組上設置分度器或晶圓儲存模組666。再循環單元668可被設置來循環及／或過濾任何指定部分(例如，工具部分612)中的空氣或氣體種類。再循環單元668可具有氣體排淨(gas purge)、粒子過濾器、化學過濾器、溫度控制、濕度控制或其他特徵，以調節被處理的氣體種類。在指定的工具部分中，可設置更多或更少的循環及／或過濾或調節單元。可設置隔離台670以從不能被交叉汙染的不同處理或工具部分隔離晶圓處置器406及／或晶圓。若晶圓處置器406能夠在不改變方位的情況下在通用工作空間內拾取或放置，可設置鎖或互連672來改變晶圓處置器406方位或方向。在其他面向或方法中，可設置處理順序或組成之任何適合的結合。
現在參照圖6，控制器199控制由電磁鐵陣列1700所產生之橫越基座1510的推進力，以對基座施加受控擺動力矩，使基座1510繞著大致上與驅動平面1598正交之擺動軸(例如，旋轉軸777)從相對於腔室118的框體之第一預定方位(例如，端接器1520大致上對準驅動線177之處)擺動到相對於腔室118的框體之不同的第二預定方位(例如，端接器被延伸到處理模組120中之處)。如同可理解的，可結合基座1510的推進動作(例如，在腔室118中設置單一條驅動線)、或在基座位在預定位置的情況下(例如，基座1510被旋轉，同時保持沿著X軸和Y軸的實質靜止)執行基座1510的擺動。在一個面向中，亦參照圖15C，控制器199控制由電磁鐵陣列1700所產生的推進力(例如，Fxright 、Fxleft )，以對基座1510施加力偶矩(moment couple)(顯示於圖15C，基板處置器1500沿著X軸移動)，造成基座1510的受控擺動，以實現基座1510上的基板(亦稱作晶圓酬載(wafer payload)或酬載)相對於腔室118的框體的預定基板保持位置(例如，裝載鎖、處理模組等)之定位及定心中的至少一者。如同可理解的，在擺動動作抵銷動態力偶矩並維持晶圓輸送平面中的晶圓保持器／反應台板之大致平坦的擺動的同時，可藉由控制器199(控制橫越反應台板的升力Fz)來實現俯仰(繞著Y軸的旋轉)及滾轉(繞著X軸的旋轉)(參見圖15A及15B)控制。
在單一條驅動線177被設置在每一個輸送腔室中(如圖1A、1B、2、4及5所示)的情況下，或在從最靠近處理模組120A的驅動線178進入處理模組(例如，處理模組120A(參見圖8))的情況下(例如，當設置多條大致平行的縱向驅動線177、178時，參見圖8)，控制器199配置為以擺動、俯仰、滾轉以及推進中的兩者或多者同時驅動基座1510(如同在本文中所描述的)，以從任何適合的基板保持站(例如，裝載鎖116、處理模組120等)拾取和放置基板。例如，控制器199配置來對致動器1700供電，如同在本文中所描述的，使得基座沿著驅動線177移動並繞著基座旋轉軸777旋轉，使得基板處置器1520的基板坐落表面1520A進入處理模組120或其他適合的保持站，其中，基板S沿著預定晶圓／基板輸送平面中大致筆直的線路徑790行進。參照圖8至11，在其他面向中，在輸送腔室118中設置多條大致平行的縱向驅動線177、178的情況下，基座1510可被旋轉，使得基板處置器1520在進入所需／預定的基板保持站之前被與此基板保持站對準。例如，基座1510可被定位在驅動線178和179A的交會處，其中，驅動線179提供用於基板處置器進入處理模組120B的基板保持站120BH的延伸和收回(例如，在實質上正交於(或任何適合的角度，其使得能夠進入處理模組)沿著驅動線177、178的推進方向之推進方向上)。基座1510可繞著旋轉軸777被旋轉，使得基板處置器1520被與基板保持站120BH對準，且基底可沿著驅動線179A被移動，以移動或延伸基板處置器1520到基板保持站120BH中，用於拾取／放置基板。
參照圖14及14A至14C，雖然基板處置器1500已被描述為包括端接器1520，在其他面向中，一個或多個基板處置器可被配置為搬運車1500C，其配置來將一個或多個基板支撐在基座1510上。例如，基座1510可包括一個或多個基板支撐件1431-1433，其配置來穩定地保持基板(例如，從底部或邊緣抓握處)，使得在，例如，裝載或其他基板保持站中的基板處置器1500、1500A、1500B或基板輸送器可將基板輸送到基板支撐件1431-1433以及從基板支撐件1431-1433輸送基板。在一個面向中，基板支撐件1431-1433可配置為使一個或多個基板大致上在基座1510上定心(亦即，支撐件為自動定心支撐件，其可為被動式支撐件、或可藉由在反應台板上被供電之適合的電源來致動(例如，壓電))，使得基板的中心大致上與基座的旋轉軸777重合。在一些面向中，一個或多個搬運車1500C可包括用於將兩個或多個基板保持為堆疊的基板支撐架1440，其中，每一個架水平包括各自的基板支撐件1431-1433、1431A-1433A。參照圖14及14A，搬運車1500C可提供基板處置器1500A、1500B與裝載鎖116之間的介面，其中，裝載鎖的輸送裝置116R(例如，SCARA臂、線性滑動臂等)將基板輸送到搬運車1500C，且基板處置器1500A、1500B從搬運車拾取基板，且反之亦然。在其他面向中，在處理模組120包括輸送裝置120R(例如，SCARA臂、線性滑動臂等)的情況下，搬運車1500C可被應用來將基板輸送到處理模組120及從處理模組120輸送基板。雖然搬運車1500C(以及基板處置器1500、1500A、1500B)的基座1510被顯示為具有在從頂側觀看時的圓形形狀(參見圖14C)，在其他面向中，基座1510可具有任何適合的形狀(例如，在從頂側觀看時的正方形、矩形、圓形等)，其以其他方式與電磁鐵陣列1700對接，用於實現基座1510的線性推進、抬升、擺動、俯仰、滾轉、及旋轉控制中的一者或多者。
參照圖12A、12B、13A、13B，雖然輸送腔室118已在上面被描述為縱向地延伸的腔室，其形成線性處理工具的一部分，在其他面向中，輸送腔室可具有群集工具配置。例如，參照圖12A及12B，輸送腔室118T1具有大致方形的配置(但在其他面向中，輸送腔室可具有任何適合的形狀，例如，六角形、八角形等)。在此面向中，電機1599R(大致上類似於線性電機1599)配置來作為並排的輸送裝置，其包括並排的至少兩個基板處置器1500A、1500B，其大致上類似於本文中所描述的基板處置器1500。電磁鐵陣列1700在此面向中配置來移動基板處置器1500A、1500B，使得基板處置器1500A、1500B繞著共用的旋轉軸1277(此軸類似於，例如，傳統SCARA型機器人的θ軸)旋轉，以改變並排的輸送裝置之“延伸和收回”(為了方便起見在本文中使用詞語延伸和收回，其指的是藉由基板處置器1500、1500A、1500B沿著各自的驅動線之線性推進移動來實現延伸和收回)的方向。例如，電磁鐵陣列1700具有形成驅動線177、178、179、180的佈置。在此處，驅動線177、178彼此間隔開且大致上相互平行，以實質上對準各個的輸送開口1180A、1180F及1180B、1180E。驅動線179、180大致上與驅動線177、178正交，且彼此間隔開和大致上相互平行，以實質上對準各個的輸送開口1180C、1180H及1180D、1180G。驅動線可為任何適合的圖案(例如，具有恆定或變化的半徑之弧形或彎曲段)和方位，且以下的描述是用於例示性目的。電磁鐵1700A-1700N(圖12A所示，但為了圖式的清楚起見未被標號)提供用於基板處置器1500A、1500B之通過輸送開口1180A-1180H的至少線性推進。在此面向中，電磁鐵陣列1700還包括旋轉電磁鐵子陣列1231-1234，其在控制器199的控制下與形成驅動線177-180的電磁鐵一起實現基板處置器1500A、1500B之繞著共用的旋轉軸1277之旋轉。替代地，電磁鐵可形成足夠密集和足夠大的網格，而無需專門指定用於推進或旋轉，且可基於基座1510的位置和控制器199的控制定律來執行該功能。如同可理解的，雖然基板處置器1500A、1500B可繞著共用的旋轉軸1277同時旋轉，基板處置器1500A、1500B的延伸和收回可為獨立於基板處置器1500A、1500B的另一者的延伸和收回。大致來說，基板處置器1500A、1500B的動作為相互獨立的，且此動作的複雜度可落在從一個自由度到六個自由度的範圍內。
參照圖12B， 在一個面向中，電機1599R包括多個輸送水平1220A、1220B，其相互堆疊於其上。在此面向中，每一個水平1220A、1220B由各自的水平支撐件1221所形成，每一個水平支撐件1221具有相應的參考平面1299R，參考平面1299R大致上平行於輸送腔室118T1框體的水平參考平面1299。每一個水平支撐件1221包括大致上類似於圖12A所顯示的電磁鐵陣列之電磁鐵陣列1700，用於沿著驅動線177-180線性地驅動並排的基板處置器1500A、1500B，以及使並排的基板處置器1500A、1500B繞著共用的旋轉軸1277旋轉(例如，具有完全的六個自由度控制)。每一個水平支撐件1221被耦接到共用的Z軸驅動器1211，其在Z方向上使水平支撐件1221和其上的基板處置器1500A、1500B移動，以使各個水平支撐件1221上的基板處置器1500A、1500B的端接器1520與輸送腔室118T1的輸送開口1180的基板輸送平面1290對準。Z軸驅動器1211可為任何適合的線性致動器，例如，螺旋驅動器、電磁驅動器、氣動驅動器、液壓驅動器等。
在參照圖13A及13B的另一個面向中，輸送腔室118T2具有大致六面體的配置(雖然在其他面向中，輸送腔室可具有任何適合的形狀，如同在本文中所述)。在此面向中，電機1599R(大致上類似於圖15C的線性電機1599)配置來作為徑向輸送裝置，其包括具有雙端／側端接器1520D的基板處置器1500，如同將在本文中描述的(雖然在其他面向中，可應用單端／側端接器)。在此面向中，電磁鐵陣列1700配置來使基板處置器1500繞著旋轉軸1377(此軸類似於，例如，傳統SCARA型機器人的θ軸)旋轉，以改變“延伸和收回”(為了方便起見在本文中使用詞語延伸和收回，其指的是藉由基板處置器1500沿著各個驅動線之線性推進移動來實現延伸和收回)的方向，並線性地推進基板處置器1500，以使其延伸通過輸送開口1180A-1180F。例如，電磁鐵陣列1700具有佈置，其形成徑向地偏離的驅動線177、178、179，其中，相鄰的驅動線之間的角度α取決於輸送開口1180A-1180F位於其上之輸送腔室118T2的側／小平面的數量。電磁鐵1700A-1700N(如圖12A所示，但為了圖式的清楚起見未被標號)提供用於基板處置器1500之通過輸送開口1180A-1180H的至少線性推進、以及基板處置器1500之以完全的六個自由度控制之繞著旋轉軸1377的旋轉，以便在俯仰和滾轉中以所需的姿態維持線性輸送及旋轉。
參照圖13B，在一個面向中，電機1599R包括多個輸送水平1320A、1320B，其以大致上類似於上面關於圖12B所描述的方式之方式被相互堆疊於其上。例如，每一個水平1320A、1320B由各自的水平支撐件1321所形成，每一個水平支撐件1321具有相應的參考平面1299R，其大致上平行於輸送腔室118T1框體的水平參考平面1299。每一個水平支撐件1321包括大致上類似於圖13A所顯示的電磁鐵陣列之電磁鐵陣列1700，用於線性地驅動(沿著驅動線177-179)基板處置器1500，並使基板處置器1500(繞著軸1377)旋轉。每一個水平支撐件1321被耦接到共用的Z軸驅動器1311(其大致上類似於Z軸驅動器1211)，其在Z方向上使水平支撐件1321和其上的基板處置器1500移動，以使各個水平支撐件1321上的基板處置器1500的每一個端接器1520D與輸送腔室118T2的輸送開口1180的基板輸送平面1390對準。
參照圖12B及13B，由Z致動器1211所提供的垂直動作可被使用來使得晶圓處置器1220A或1220B能夠執行晶圓移交操作，例如，往來晶圓處理站的拾取和放置。支撐件1221、1321可包括單一個模組(水平)，且目的是對晶圓處置器1220A、1220B提供額外的抬升能力，以在晶圓移交操作的過程中達成較大的垂直行程。例如，在具有超過一個堆疊的晶圓槽之處理模組或裝載鎖的情況下，有利的是具有像是Z軸致動器1211、1311的垂直抬升裝置，其能夠到達每一個堆疊的晶圓槽，而不會增加由電機1599R所提供之被施加的懸浮力。
參照圖12A及12B，在另一個面向中，垂直抬升裝置(或Z軸致動器)1211及水平1221具有雙重(或更多)分離且可獨立地操作的裝置，例如，一個裝置用於每一個晶圓處置器1520。這將會賦予不同的晶圓處置器執行獨立垂直行程的能力，不同的晶圓處置器可進入至少兩個獨立的站(例如，處理模組、裝載鎖等)上之不同的槽。
現在參照圖15A、15B、15C、16A、16B、16C，將詳細地描述線性電機1599(再次注意的是，電機1599R為大致上類似於線性電機1599)。一般來說，線性電機1599包括結構1500，而沒有磁鐵及任何可動部分，例如，軸承、旋轉或稜柱接頭、金屬帶、皮帶輪、鋼索或皮帶。如上所述，基座1510被由順磁性材料、反磁性材料、或非磁性導電材料所形成。基座1510可具有任何適合的形狀及尺寸，用於與電磁鐵陣列1700的電磁鐵1700A-1700n配合，以用本文中所描述的方式穩定地輸送基板S。在一個面向中，如圖9及11至16C所示，基座1510被顯示為具有截頭圓錐(frusto-conical)形狀，其中，錐台(frustum) 1510FR的錐形側面1510TS面對電磁鐵陣列1700(但其他適合的形狀亦為可操作的)。在此處，截頭圓錐形狀的錐形側面1510TS具有相對於錐台1510FR的平坦表面之介於約50度和約60度之間的角度λ(參見圖15B)；而在其他面向中，角度λ可為大於約60度或小於約50度。在其他面向中，基座可具有截頭錐體(frusto-pyramidal)形狀，如圖8、8A及10所示。在此處，錐台1510FRP的每一側面1510TSP具有相對於錐台1510FRP的平坦表面之介於約50度和約60度之間的角度λ(參見圖8B)；而在其他面向中，角度λ可為大於約60度或小於約50度。雖然截頭錐體形狀被顯示為具有四個側面，在其他面向中，截頭錐體形狀可具有任何適合數量的側面，例如，六或八個側面，或可為圓形的或具有彎曲側面。在其他面向中，基座1510可能不具有截頭圓錐或截頭錐體形狀，且其可包括具有適當且不對稱的輪廓和尺寸的平面形狀，以便由電磁鐵1700適當地控制。
端接器1520、1520D可為大致上類似於傳統的端接器；然而，如同在本文中所描述的，端接器被剛性地耦接到基座1510。作為範例，端接器可為具有單一基板保持位置1520A的單側／端(參見端接器1520)端接器、具有兩個縱向地隔開的基板保持位置1520A、1520B的雙側／端(參見端接器1520D)端接器、多個基板保持位置被佈置為並排(例如，橫向地隔開)且由共用基底所支撐以延伸通過並排的基板輸送開口的並排配置、多個基板保持位置被佈置為相互堆疊於其上且由共用基底所支撐以延伸通過垂直佈置的基板輸送開口的堆疊配置；而在其他面向中，端接器可具有任何適合的配置。端接器1520、1520D可由能夠經受一個或多個高溫、具有低質量密度、具有低熱膨脹、具有低熱導率、以及具有低脫氣的材料所製成。儘管可使用任何適合的材料，可構成端接器1520、1520D的適合材料為氧化鋁(A12 O3 )。
在一個面向中，端接器1520、1520D藉由實質上剛性且未鉸接的支柱1510S被耦接到基座1510，以便將端接器1520、1520D設定在相對於，例如，水平參考平面1299之適合的標稱高度H2。如同在本文中所描述的，基板處置器1500使用電動懸浮原理在空間中(以至少三個自由度)被移動。如圖15A至15C、16B及16C所顯示的致動元件(例如，致動器1700)包括獨立地受控的線圈或電磁鐵1700A-1700n(在本文中亦稱作線圈段)，其在基座1510中產生引發推力和升力向量之所需的磁場。
在一些面向中，參照圖10、10A、11及11A，多個基板處置器可相對於彼此被嵌套，以作為單一單元沿著驅動線177-180線性地行進，且被嵌套的基板處置器之端接器1520被設置為相互堆疊於其上。例如，參照圖10及10A，被嵌套的基座1510FP(可為作為旋轉體而對稱的、旋轉對稱的(例如，截頭圓錐)、或雙對稱的(例如，截頭錐體)、或通道形狀的截面，如圖10A所示)配置為使得一個基座1510FP可被插入到另一個基座1510FP中，以用類似於將杯子彼此堆疊的方式之方式堆疊基座1510FP。基座1510FP可配置為使得端接器1520之間的垂直空間在被堆疊時(例如，當端接器1520為大致上與水平參考平面1299齊平時)為大致上與被堆疊的基板保持站之間的垂直空間相同，以提供用於同時藉由被堆疊的端接器1520拾取及放置基板。在一個面向中，依據由電磁鐵陣列1700所產生的懸浮力，基座1510FP的堆疊提供至少一個基座1510FP(及基座為其一部分之相應的基板處置器1500A、1500B)的獨立垂直或Z軸移動。在此範例中，最上方的基板處置器1500B可在Z軸上獨立於最下方的基板處置器1500A被移動；然而，當最上方的基板處置器1500B被升起遠離最下方的基板處置器1500A時，最下方的基板處置器1500A亦可在Z軸方向上獨立於最上方的基板處置器1500B被移動。在此處，雙對稱基座被互鎖，且基板處置器1500A、1500B的旋轉藉由基座1510FP的形狀而被聯結，使得基板處置器1500A、1500B一致地旋轉。基座1510FP之可堆疊的配置提供用於任何適合數量的基板處置器之一個在另一個上方的堆疊(在此範例中顯示兩個，一個堆疊在另一個上方，但在其他面向中，超過兩個基板處置器可能一個在另一個上方地被堆疊)。
參照圖11及11A，旋轉對稱的基座1510FC可被堆疊為一個在另一個上方、在推進方向上被移動、以及相對於彼此沿著Z軸以大致上類似於上面關於截頭錐體基座1510FP所描述的方式之方式被移動。然而，在此面向中，基座1510FC之旋轉對稱形狀不會互鎖，且提供用於每一個基板處置器1500A、1500B繞著基板處置器旋轉軸相對於另一個基板處置器1500A、1500B的獨立旋轉。基於截頭圓錐之基板處置器1500A、1500B的獨立旋轉實現了來自單一基板保持站之基板的快速交換，例如，基板處置器1500A的端接器1520被對準基板保持站120BH以拾取基板S1，基板處置器1500B的端接器1520被旋轉到不會延伸進入基板保持站120BH的位置。一旦從基板保持站120BH藉由基板處置器1500A移動基板S1，基板處置器的端接器1520的位置可被交換，使得基板處置器1500B的端接器1520被對準基板保持站120BH以將基板S2放置在基板保持站120BH，而基板處置器1500A的端接器1520被旋轉到不會進入基板保持站120BH的位置。如同可理解的，基板處置器1500A、1500B可沿著Z軸被移動，以適應端接器相對於基板保持站120BH的高度之堆疊高度。雖然已顯示了對稱的(繞著一個或多個軸旋轉)基座，在其他面向中，一個或多個基座可為非對稱的或不具有任何對稱軸的。
如同在本文中所描述的，通常藉由獨立控制的電磁鐵1700A-1700n之兩個平行的線性軌道1550(可為單一個軌道)來提供線性推進。多個電磁鐵1700A-1700n依據基座1510的尺寸而被相互間隔開，以控制空間中的基板處置器之所有六個自由度(滾轉、俯仰、擺動、及在X、Y、Z方向的每一者上的平移)。例如，如圖15B所示，電磁鐵1700A-1700n可相互間隔開，使得每一個平行的線性軌道1550之兩個或多個電磁鐵1700A-1700n(其配合以形成馬達致動器(主要的)1701並與基座(次要的)1510馬達結合)在基座的動作方向上始終被設置在基座1510下方，以穩定地懸浮和推進基座1510(如同可理解的，圖15A、15B示意性地顯示系統的代表性配置，且被提供以大致上顯示出基座1510與電磁鐵1700A-1700n之間的相互關係的例示性表示，且並非意圖以任何方式構成限制。可能改變電磁鐵1700A-1700n在X和Y軸兩者上的尺寸、數量及空間(例如，間距)，基座1510相對於電磁鐵1700A-1700n的尺寸和形狀也可能改變。在一個面向中，如圖8所示，電磁鐵陣列1700亦可包括穩定軌道1550S，其被設置在軌道1550的橫向外側。穩定軌道可為大致上類似於軌道1550，且配置來透過產生作用在基座1510上之額外的升力及／或推進力(例如，除了由平行的線形軌道1550的電磁鐵所產生的升力和推進力之外)而對基座1510提供額外的穩定性。結果是基板處置器1500可沿著軌道1550的方向(亦即，推進方向)移動，同時改變滾轉、俯仰及擺動中的一者或多者的方位。根據磁感應原理，電磁鐵1700A-1700n類似於“主要”，且基座1510對應於“次要”，其中，藉由渦流效應感應出電流。
圖17顯示根據所揭露實施例的面向之致動器控制系統網路1799，其配置來實現每一個電磁鐵1700A-1700n的獨立控制，以提供關於圖15A至16C所描述和顯示之所需的力分量及自由度。在一個面向中，致動器控制系統配置為使得電磁鐵1700A-1700n形成馬達致動器單元(統稱為馬達致動器)，每一個馬達致動器單元具有m個電磁鐵／線圈，其配合以形成馬達(其中，m為形成一個或多個馬達致動器單元之兩個或多個電磁鐵的動態可選數量，如同將在下文中進一步描述的)。致動器控制系統網路1799因此為可擴展的動作控制系統，其具有群集架構，群集架構具有至少一個主控制器1760及分散式本地驅動控制器1750A-1750n，如同將在下文中詳細描述的。在此面向中，電磁鐵群組1700G1-1700Gn被耦接到相應的本地驅動控制器1750A-1750n，其配置來控制相應的電磁鐵群組1700G1-1700Gn中的電磁鐵1700A-1700n的電流。本地驅動控制器1750A-1750n可為被連接到主控制器1760的網路中的“從屬”，主控制器1760被配置為針對每一個獨立的電磁鐵1700A-1700n指定所需的力(例如，推力和升力)，以實現基板處置器1500在空間中之所需的動作。如同將在本文中描述的，電磁鐵1700A-1700n可為物理電磁鐵／線圈，當涉及每一個線圈之相對於指定馬達致動器單元的其他電磁鐵／線圈的“相位”定義之相應的“相位”定義時，可動態地配置此物理電磁鐵／線圈，使得雖然物理電磁鐵／線圈是被固定的(例如，靜止的)，指定的馬達致動器單元的位置(由推進力下之馬達的配合的激發相位所形成)可被視為實際上與基座推進一致地移動，如同將在下文中進一步描述的。這提供了用於基板處置器的動作控制之所需的力向量的連續性。
根據所揭露實施例的面向，並參照圖18及19，位置回饋感測器2000分佈在腔室118的框體上。感測器2000配置為用於感測基座1510沿著驅動平面1598的位置，且可通信地耦接到控制器199，使得控制器199登記基座1510之被感測到的位置，其中，控制器199配置為對應於被感測到的位置以在本文中所描述的方式依序地激發電磁鐵陣列1700的電磁鐵1700A-1700n。
圖18及19顯示根據所揭露實施例的面向之感測器控制系統網路1899，其配置來提供空間中的基板處置器1500，例如，相對於輸送腔室118的框體之位置回饋。感測器控制系統網路1899可為可擴展的感測器控制系統，其具有群集架構，群集架構至少具有主控制器1760和分散式本地感測器控制器1850A-1850n，如同將在下文中詳細描述的。在此面向中，感測器群組1800G1-1800Gn被耦接到相應的本地感測器控制器1850A-1850n(在本文中亦稱作感測器處理單元)，其配置為被連接到主控制器1760(或與主控制器1760通信之其他適合的主控制器)的網路中的“從屬”。本地感測器控制器1850A-1850n中的每一者包括中央處理單元1851以及相關的硬體介面1852，其可支援不同類型的感測器技術，例如，本文中所描述的那些感測器技術。本地感測器控制器1850A-1850n可被整合到像是EtherCat的即時網路、及／或像是Ethernet的非即時網路等中。感測器2000可沿著基板處置器的推進路徑(例如，驅動線177-180)被分佈，以檢測空間中的基板處置器，例如，相對於輸送腔室118的框體之定位／位置。
圖20顯示包括感測器2000A-2000n之相對於基板處置器1500的基座1510的分散式感測器陣列2001，以及實現基板處置器1500的位置的連續回饋之基座1510和感測器2000A-2000n的特徵尺寸之間的關係。如圖20可見，感測器2000A-2000n以預定間隔或感測間距Ps被設置，其中，在相鄰的感測器2000A-2000n之間設置感測器間距Δ。每一個感測器2000A-2000n具有長度，以提供預定感測範圍Ls，且基座1510具有長度Lb。用於提供連續回饋的這些特徵之間的關係為：
Figure 02_image001
其中，基座1510的長度Lb為：
Figure 02_image003
根據所揭露實施例的面向，每一個感測器2000A-2000n包括任何適合的裝置，其可測量縱向位移及／或基板處置器1500基座1510和底部參考表面(例如，水平參考平面1299(例如，餐見圖15A))之間的氣隙。藉由指示哪個本地感測器控制器1850A-1850n應該主動地回報來自適當的感測器1700A-1700n的回饋，主控制器1760配置為追蹤基板處置器1500的定位。致動器控制系統網路1799和感測器控制系統網路1899的組合形成基板處置器1500之六個自由度的動作控制基礎結構，如圖15A至16C所示。
參照圖39，將描述具有代表致動器控制系統網路1799和感測器控制系統網路1899之群集架構的控制系統網路3999。在圖39所顯示的範例中，有三條驅動線177、179A、179B，其分別具有各自的電磁鐵陣列，其形成各自的軌道1550A-1550F(雖然顯示為線性的，但可為弧形的)。例如，驅動線177藉由具有電磁鐵177ER1-177ERn和177EL1-177ELn的軌道1550A和1550B所形成。驅動線179A藉由具有電磁鐵179AER1-179AERn和179AEL1-179AELn的軌道1550C和1550D所形成。驅動線179B藉由具有電磁鐵179BER1-179BERn和179BEL1-179BELn的軌道1550E和1550F所形成。圖39所示之電機的配置為例示性的，且可能具有任何其他適合的配置。
在圖39中，控制系統網路包括主控制器1760、群集控制器3950A-3950C及本地控制器1750DL、1750DLA、1750DLB、1850DL、1850DLA、1850DLB。本地控制器1750DL對應於驅動線177，本地控制器1750DLA對應於驅動線179A，且本地控制器1750DLB對應於驅動線179B。本地控制器1750DL、1750DLA、1750DLB中的每一者為大致上類似於分散式本地驅動控制器1750A-1750n，使得每一條驅動線177、179A、179B包括本地驅動控制器1750A-1750n的分散式佈置，如同上面關於圖17所描述的，用於控制電磁鐵1700A-1700n之相應的電磁鐵群組1700G1-1700Gn。類似地，本地控制器1850DL對應於驅動線177，本地控制器1850DLA對應於驅動線179A，且本地控制器1850DLB對應於驅動線179B。本地控制器1850DL、1850DLA、1850DLB中的每一者為大致上類似於分散式本地感測器控制器1850A-1850n，使得每一條驅動線177、179A、179B包括本地感測器控制器1850A-1850n的分散式佈置，如同上面關於圖18所描述的，用於控制感測器2000A-2000n之相應的感測器群組1800G1-1800Gn。
在一個面向中，如圖39所示，本地控制器1750DL、1750DLA、1750DLB、1850DL、1850DLA、1850DLB中的每一者被連接(例如，透過無線或有線連接)到相應的群集控制器3950A-3950C。例如，驅動線177的本地控制器1750DL、1850DL中的每一者被耦接到群集控制器3950B，驅動線179A的本地控制器1750DLA、1850DLA中的每一者被耦接到群集控制器3950A，且驅動線179B的本地控制器1750DLB、1850DLB中的每一者被耦接到群集控制器3950C。在其他面向中，本地控制器可被直接地連接(例如，透過無線或有線連接)到主控制器1760，如圖17及19所示。在又其他面向中，本地控制器可被連接(例如，透過無線或有線連接)到主控制器1760和相應的群集控制器3950A-3950C，以為本地控制器提供冗餘的基本故障安全控制。
群集控制器3950A-3950C中的每一者被連接(例如，透過無線或有線連接)到主控制器1760。主控制器1760、群集控制器3950A-3950C及本地控制器1750DL、1750DLA、1750DLB、1850DL、1850DLA、1850DLB中的每一者包括任何適合的處理器及非暫態電腦程式碼，以實現基板處置器1500的動作控制，如同在本文中所描述的。主控制器1760監督控制系統網路3999的整體操作，群集控制器3950A-3950C中的每一者監督各個本地控制器1750DL、1750DLA、1750DLB、1850DL、1850DLA、1850DLB的操作，且每一個本地控制器1750DL、1750DLA、1750DLB、1850DL、1850DLA、1850DLB被運用來驅動電磁鐵及／或提供對應於各條驅動線177、179A、179B之(基板處置器1500的)位置回饋。
群集架構在網路拓撲(network topology)中在需要時提供集中控制網路(centralized control network)的特徵和分散式控制網路(distributed control network)的特徵。在本文中所揭露的架構為有利的，因為在網路中的群集可在需要時被分散，且每一個群集控制器3950A-3950C能夠在其管理的群集中提供高度集中控制。與高度集中控制相關聯的網路流量通常被限制在每一個群集中，且本地控制器1750DL、1750DLA、1750DLB、1850DL、1850DLA、1850DLB可位於靠近其所控制之電磁鐵或感測器，減少與電源和訊號佈纜相關的問題。此外，群集架構在需要時允許藉由主控制器1760直接控制本地控制器1750DL、1750DLA、1750DLB、1850DL、1850DLA、1850DLB。此外，由於密集的網路流量通常被限制在群集中，且群集具有較高的控制能力，架構可容納大量的群集。因此，架構提供了高度的可擴展能力，並允許控制器之有效分散。應注意的是，雖然上面描述了群集控制架構，群集架構僅為適合的控制架構的範例，可應用任何適合的控制架構。
在所揭露實施例的另一個面向中，圖39所顯示之本地控制器1750DL、1750DLA、1750DLB、1850DL、1850DLA、1850DLB可直接地被連接到主控制器1760。在此面向中，主控制器軟體負責(例如，主控制器配置為控制)晶圓處置器的動作的即時控制的幾個面向，且本地控制器將負責(例如，配置為用於)控制架構的所有低水平的回饋和致動面向。
仍參照圖39且還參照圖15A至16C，根據所揭露實施例的面向，主控制器1760的處理器3901以基座1510的動態模型(dynamic model)3910(例如，動態模型被儲存在處理器3901可存取之任何適合的記憶體3902中)進行編程，基座1510上具有酬載(例如，一個或多個基板S)或不具有酬載。處理器3901還以基板S和端接器1520之間的摩擦力µ的動態模型3911進行編程。相對於基座1510之機器電子設備的形狀因數(form factor)3912(例如，電磁鐵的數量、電磁鐵之間的間隔、驅動線及其各自的方位之數量、推進對抬升的關係等)亦可被儲存在記憶體3902中，且可由處理器3901存取。
主控制器1760被編程或以其他方式配置來決定基座1510從初始基板處置器姿勢到最終基板處置器姿勢的運動學動作。主控制器1760還被編程或以其他方式配置來決定與所決定的運動學動作相關的姿態／擺動控制(以三個自由度－俯仰、滾轉、擺動)的運動學。在一個面向中，使用動態模型3910、動態模型3911及形狀因數3912中的一者或多者結合預定的基板處理配方(例如，基板被輸送到何處及何時被輸送，及在基板上執行哪一種處理)來決定運動學動作及姿態／擺動的運動學。
用來控制機器(例如，在本文中所描述的電機)的一個方法為計算針對推進(沿著X及／或Y軸)、抬升(沿著Z軸)、滾轉、俯仰、擺動中的每一者的軌跡。可藉由將一系列的位置、速度和時間值分組為多個架構(稱為PVT架構)來方便地定義這種軌跡。
圖40A顯示例示性的PVT架構4005。PVT架構4005包括位置資料4010(其可包括開始位置(X,Y,Z)、結束位置(X,Y,Z)及姿態(滾轉、俯仰、擺動))、速度資料4015、及時間資料4020。在一個面向中，資料採用在一個或多個位元組中被分組的二進制格式(binary format)。在另一個面向中，位置資料4010、速度資料4015、及時間資料4020中的每一者佔用四個位元組(而在其他面向中，位置資料4010、速度資料4015、及時間資料4020中的每一者佔用比四個位元組更多或更少的位元組)。PVT架構4005可選擇性地包括標頭資訊(header information)4025及尾隨資訊(trailing information)4030，其兩者可包括識別、奇偶校驗(parity)、錯誤校正、或其他類型的資料。PVT架構4005可包括標頭、位置、速度、時間、及尾隨資料之間或當中的變化長度或數量之額外資料。應注意的是，PVT架構4005不限於任何特定的長度。在其他面向中，PVT架構為可簡化為PT架構或僅P架構。從主控制器1760到群集／本地控制器1750DL、1750DLA、1750DLB、1850DL、1850DLA、1850DLB的通信可包括不同組的值，其外圍地關聯於所需的動作，例如，這些值可為電磁鐵／線圈在控制下的頻率、相位偏移、電流值、及／或電壓值。主控制器1760實施所需的算法變換(algorithmic transformation)、透過動作網路計算及串流這些數量(透過群集和本地控制器的階層式方案有效地作用於每一個線圈)。
所揭露實施例的面向之特徵為使用這些系列的值作為用於受控電機的動態模型3910、3911的輸入，以計算將由預定的電磁鐵1700A-1700n所施加的理論升力及推進力，使得基座1510遵循所需的軌跡。所揭露實施例的面向之特徵還有使用動態模型3910、3911的元件來擴展由本地控制器1750DL、1750DLA、1750DLB、1850DL、1850DLA、1850DLB所使用之在其控制下用於每一個電磁鐵的回饋控制訊號。
升力、推進力、及擴展項可有利地考量到非線性因素和各個驅動線177、179A、179B之間的動態交叉耦合。升力、推進力可在本文中被稱作前饋項(feedforward term)，且擴展項可被稱作增益項(gain term)。
使用圖39(還參見圖15A至16C)所示之電機1599作為範例，主控制器1760可產生每一個驅動線177、179A、179B的軌跡，基板處置器1500沿著此軌跡以命令的位置、速度及加速度行進。使用基座1510及／或摩擦力µ中的一個或多個的逆運動學模型，主控制器1760可運用軌跡資訊來產生對應的前饋項及增益項。這些項可與軌跡資訊一起被分組到指定給每一個驅動線177、179A、179B的架構中，稱為PVT-FG架構。圖40B顯示例示性的PVT-FG架構4095。類似於PVT架構4005，PVT-FG架構4095包括可選標頭4025、位置資料4010、速度資料4015、時間資料4020、以及可選尾隨資訊4030。此外，PVT-FG架構4095包括至少一個前饋項4050和至少一個增益項4060。資料可採用在一個或多個位元組中被分組的二進制格式。在PVT-FG架構4095的一個面向中，位置資料4010、速度資料4015、時間資料4020、前饋項4050、以及增益項4060各佔用四個位元組(而在其他面向中，其每一者可佔用比四個位元組更多或更少的位元組)。類似於PVT架構4005，PVT-FG架構4095可包括在各種項之間或當中分散的變化長度或數量之其他資料。
PVT-FG架構(或在其他面向中，PVT架構)接著可在控制系統網路3999上被分佈。群集控制器3950A-3950C接收資料，且可內插在兩個連續架構之間，以得到即時的位置、速度、回饋項、及增益值，且運用此資訊來實現基板處置器1500的控制。例如，每一個群集控制器3950A-3950C運用來自主控制器1760的PVT-FG架構(或在一些面向中，PVT架構)或其他適合的資訊／命令，以產生推進力Fx(沿著X軸的推進力)、Fy(沿著Y軸的推進力)及升力Fz(沿著Z軸)，以實現基板處置器1500和其基座1510之懸浮、推進、及三個自由度的姿態控制(例如，滾轉、俯仰、擺動)。在一些面向中，機器電子設備的形狀因素3912可在群集控制器3950A-3950C水平進行編程，而非或還可以在主控制器1760中進行編程，其中，形狀因素被使用來建立抬升對推進的關係，並藉由主控制器1760所提供的資料來產生上述的升力和推進力。在其他面向中，群集控制器3950A-3950C及本地控制器1750DL、1750DLA、1750DLB、1850DL、1850DLA、1850DLB可從主控制器1760接收對應的資料，並運用此資料來控制電磁鐵1700A-1700n和基板處置器1500沿著一條或多條驅動線177、179A、179B的移動。
群集控制器3950A-3950C(或替代地，本地控制器1750DL、1750DLA、1750DLB、1850DL、1850DLA、1850DLB)命令電磁鐵1700A-1700n調變，此命令被發送到相應的本地控制器1750DL、1750DLA、1750DLB、1850DL、1850DLA、1850DLB並由相應的本地控制器1750DL、1750DLA、1750DLB、1850DL、1850DLA、1850DLB接收，以實現動態相位分配及實際上多相位馬達致動器單元的建立中的一者或多者，如同在本文中詳細地描述的。
圖21顯示根據所揭露實施例的面向之在搬運基板S的同時之關於增加的基板處置器生產量之基板處置器1500的例示性受控動作。在此處，控制器199控制由電磁鐵陣列1700所產生的懸浮力(例如，FZT 、FZL )，以施加橫越基座1510的不同懸浮力(如圖21所示)，其實現基座1510相對於驅動平面1598的受控傾斜(例如，e+或e-)，其以俯仰(如圖15B、21及27所示)和滾轉(如圖15A及29所示)中的至少一者來控制預定反應台板姿態。在一個面向中，控制器199控制由馬達致動器單元(其被實質地移動)的電磁鐵陣列1700所產生的懸浮力(例如，FZT 、FZL )，以實現基座1510相對於驅動平面1598的預定偏向姿態BA+或BA-，其從基座酬載坐落表面(例如，端接器1520的基板坐落表面1520SS(圖23、25A、25B)、或由搬運車1500C的基板支撐件1431-1433所界定的坐落表面)沿著抵銷酬載慣性力(payload inertial force)的方向施加偏向反應力F2(圖23)到由基座酬載坐落表面所支撐的基板S上，酬載慣性力來自於反應台板沿著驅動平面1598的加速度。控制器199配置為至少從由感測器2000所感測到的基座1510的位置的變化來決定基座1510(及其基板處置器)沿著驅動平面1598的加速度，以及回應於所決定的加速度，控制基座1510的偏向姿態，以提供抵銷來自於基座1510的加速度之酬載慣性力的預定偏向姿態。在其他面向中，控制器199可從命令的軌跡施加預定加速度用於偏向姿態控制。在此處，控制器199控制電磁鐵陣列1700之實質地移動的馬達致動器單元的電磁鐵1700A-1700n的激發，以設定偏向姿態BA+或BA-，來使基座1510偏向，抵抗傾向於使坐落在基座1510上(例如，在其端接器1520或其基板支撐件1431-1433上)的基板S相對於基座1510沿著基板S和基座1510之間的座(例如，參見圖23、25A、25B)位移的慣性力。
作為抵銷酬載慣性力的範例，從圖21的左手側開始，在圖21的方向2122上的動作起點處描繪出基板處置器1500(其可為任何本文中所描述的基板處置器)。當基板處置器開始移動，由控制系統(例如，致動器控制系統網路1799和感測器控制系統網路1899，其可為控制器199的一部分)產生成組的推進力向量FP和升力向量FZ，以造成基板處置器1500以增加的俯仰角e+(例如，端接器1520在，例如，順時針方向上被傾斜)在動作方向上加速。為了實現增加的俯仰角e+，產生升力向量FZ使得後升力向量FZT 的大小大於前升力向量FZL 的大小(其中，前和後為參照動作方向)。當基板處置器到達接近其朝向動作結束(例如，基板處置器1500的加速度大致上為零之處)之中間點時，俯仰角e+的大小減少，使得端接器1520的傾斜方位從順時針方位被反轉為零(例如，大致上平行於水平參考平面1299－後升力向量FZT 和前升力向量FZL 為大致相等的)。在軌跡中的這個點處，基板處置器1500動作開始減速階段，其中，俯仰角e-被減少，使得端接器1520俯仰到逆時針方位。為了實現減少的俯仰角e-，產生升力向量FZ使得後升力向量FZT 的大小少於前升力向量FZL 的大小。當基板處置器1500到達其最終目的地時，俯仰角e-被增加到零，使得端接器1520的傾斜方位大致上平行於水平參考平面1299，如同在動作開始時一般。
如同可理解的，在沿著大致筆直／線性路徑(例如，沿著驅動線177-180)行進的同時，雖然端接器的俯仰被增加或減少以在基板S大致上未相對於端接器滑動的情況下考量基板處置器1500的加速度和減速度，在其他面向中，基板處置器1500的滾轉r及／或俯仰e可被增加或減少，以提供用於基板處置器1500之較高的旋轉加速度(例如，以大致上類似於上面關於線性動作(參見圖21A，其顯示端接器在圖15A所顯示之滾轉控制下沿著旋轉方向的滾轉，其中，升力向量FZleft 大於升力向量FZright )所描述的方式之方式繞著一個或多個軸777、1277、1377)。
當與傳統基板輸送(其中，端接器在整個端接器動作中均平行於晶圓輸送表面)相比較時，圖21所顯示的動作控制實現之實質上較快的基板動作輸送(例如，在基板大致上未相對於端接器滑動的情況下提供用於較高的加速度)。作為範例，若圖21的俯仰角e在整個動作過程中被設定為零(如同傳統基板輸送器一般)，則最大允許推進加速度被限制於基板S和端接器1520的接觸表面之間的摩擦力(μ)的靜態係數。這顯示於圖22當中，其構成傳統基板輸送中的典型使用情形，其中，基板S在其背側保持為與端接器接觸。如圖22可見的，在發生晶圓滑動之前，施加到基板S的最大加速度為μg。其中，“g”為重力加速度(約9.8m/S2 )，μ為摩擦係數，M為基板的質量，W為基板的重量，且N為法向力。
圖23顯示在基板處置器1500在X方向上加速的同時之基板S(具有質量m)被基板處置器1500(具有質量M)以俯仰角e搬運的情況。圖23中的力圖顯示出基板S的動作和基板處置器1500的動態。在圖23中，沿著推進方向X以加速度a加速基板處置器1500。因此，在基板處置器的力以變數F1表示。沿著X方向的加速度a將反應(法向)力N施加到基板S上，以一旦加到基板W的重量上就產生合成晶圓力F2的方式。以基板S大致上未相對於基板處置器1500的端接器1520滑動的方式，可能使角度e與加速度a相關聯。為了基本上防止晶圓滑動，為了清楚起見，可考慮兩種情況。首先，假設基板和端接器1520之間沒有摩擦力。圖24顯示沒有摩擦力μ的情況下之端接器1520上的基板S的自由體圖。如圖24可見的，描繪沒有摩擦力μ的情況，可根據俯仰角e來決定加速度a，使得基板質量m沿著X方向行進。此關係藉由下面的方程式[4]來表示：
Figure 02_image005
其中，g為重力加速度(9.8m/s2 )。圖24A顯示根據俯仰角e的晶圓滑動區域。應注意的是，若俯仰角e大致上為零，基板S將在沒有摩擦力μ的情況下相對於端接器1520滑動。圖24A所顯示的曲線表示保持基板S在未滑動的情況下以加速度“a”沿著X方向移動所需的俯仰角“e”。或者，圖24A的相同曲線可被解釋為基板處置器1500的要求加速度“a”，以防止基板S在沿著X方向以俯仰角“e”移動的同時滑動。從圖24A所顯示的曲線的偏差將造成基板S根據加速度值相對於端接器1520“向下”或“向上”滑動(其中，為了方便起見相對於俯仰使用詞語向下和向上)。
圖25A及25B顯示非零靜摩擦係數μ對於加速度a和俯仰角e之間的關係的影響。例如，圖25A顯示在發生基板S相對於端接器1520的滑動之前的最小推進加速度。在此情況下，摩擦力方向指向“向上”，以基本上防止晶圓質量m“向下”滑動(再次地，相對於俯仰方向)。在此處，防止晶圓滑動的“最慢”預期加速度的計算公式為：
Figure 02_image007
圖25B顯示在基板S相對於端接器1520滑動之前的最大(例如，最快)預期推進加速度a的情況。在此情況下，摩擦力方向指向“向下”，以基本上防止晶圓質量m“向上”滑動(再次地，相對於俯仰方向)。在此處，“最快”預期加速度a的計算公式為：
Figure 02_image009
因此，在存在非零靜摩擦係數μ的情況下，對於給定的俯仰角，推進加速度a應保持在以下限制中，以防止基板S滑動：
Figure 02_image011
圖26提供加速度a和俯仰角e之間的相依性的範例，用於約為0.1之μ的靜態係數，對於在高溫應用中所使用的基板處置器而言，其為典型值。在μ相當於大約零的情況下，圖24A的曲線在圖26中被重複。頂部和底部曲線(μ相當於大約0.1)之間的區域表示未滑動區域(例如，對於指定俯仰角的加速度的區域，其中，基本上未發生基板相對於端接器的滑動)。此區域外的面積可能相對於基板處置器傾斜(亦即，俯仰角e)在向上或向下方向上具有晶圓滑動。在圖26的範例中，具有大致上為零的俯仰角之最大加速度為大約0.1g，其為傳統基板處置器為了典型的高溫應用所能夠提供的最快加速度。若將俯仰角e設定為約16度的傾斜度，可能使用相同的端接器材料(與傳統基板處置器相同)以高達0.4g的加速度輸送基板，這相較於傳統基板處置器構成實質上的生產量提升。可根據預定加速度來設定俯仰角e，以使生產量最大化，如圖21所示。
圖27顯示在相對於基板站(例如，處理模組120)之基板處置器1500之對於基板處置器1500水平的滾轉、俯仰及擺動的方位的主動控制。機械偏轉提出了對於進入和離開處理模組開口2780的挑戰，由於需要優化處理模組120的處理時間，處理模組開口2780在高度H3上變得越來越小。由於存在具有軸承(其添加了重量並減少了剛性)的關節型連桿，傳統基板輸送通常受到機械偏轉的固有潛力的困擾，應注意的是，當晶圓正通過處理模組開口2780時對於端接器方位的補償可能為不實用的。在這些情況下，能夠滿足更限制性的機械偏轉限制條件變得越來越困難。所揭露實施例的面相提供機械偏轉的解決方案，其藉由控制相對於水平參考平面之空間中的基板處置器方位(例如，藉由調整滾轉、俯仰及擺動角，如同在本文中所描述的)動態地補償任何機械偏轉，使得在大致上沒有基板S與開口2780之間的接觸以及大致上沒有端接器1520與開口2780之間的接觸的情況下，基板通過處理模組開口2780。
圖15A至16C顯示除了俯仰角之外，藉由本地驅動控制器1750A-1750n以及本地感測器控制器1850A-1850n之基板處置器1500的滾轉及擺動角的受控調整。還參照圖27，滾轉、擺動及俯仰角中的每一者的受控調整(例如，藉由至少使作用在基座1510上的升力向量差別地改變，如同在本文中所描述的)在任何適合的基板保持站(例如，處理模組120)實現對基板處置器1500的位置的整平，使得基板S的平面2770(以及基板S被支撐於其上的端接器1520)大致上與由基板保持站120的基板支撐表面2760所界定的平面2771相同。在一些面向中，滾轉、擺動及俯仰角相互獨立地被調整。基板處置器1500方位角(例如，滾轉、俯仰及擺動)的受控調整亦提供對於端接器1520之歸因於，例如，基板負載以及基板處置器1500結構的重量的機械偏轉的補償。
如上所述，參照圖8至11、28及29，在一些面向中，多條驅動線177、178被設置為縱向地沿著輸送腔室118的長度延伸，以提供一個基板處置器1500沿著輸送腔室118的縱向方向通過另一個基板處置器的通道。圖28顯示在基板處置器1500A沿著入站軌道1550A行進以及在基板處置器1500B沿著出站軌道1550B行進的情況下，兩個基板處置器1500A、1500B彼此通過的通道。在此處，基板處置器1500A、1500B中的每一者具有滾轉、俯仰及擺動角，使得端接器1520的平面2770(以及被保持於其上的基板S)相對於水平參考平面1299為大致上平行的(亦即，水平的)。在此處，在端接器1520處於水平的情況下，輸送腔室118具有橫向寬度W1。然而，根據所揭露實施例的面向，藉由調整基板處置器1500A、1500B在其沿著輸送腔室118的長度通過彼此時的滾轉、俯仰及擺動中的一者或多者，輸送腔室118的寬度可被最小化或以其他方式從橫向寬度W1減少到橫向寬度W2。例如，如圖29所示，每一個基板處置器1500A、1500B的滾轉角可被調整為相對於水平參考平面1299的預定角度β，以在兩個基板處置器1500A、1500B將佔據相同空間的期間的過程中，在基板處置器1500A、1500B移動通過彼此時避免基板處置器1500A、1500B之間的接觸。預定滾轉角β可依據端接器配置(例如，使得基板S不會相對於端接器滑動)。如同可理解的，有利的是具有對於每一個基板處置器1500的滾轉角、俯仰角、及／或擺動角的控制，以減少輸送腔室118的佔據面積，輸送腔室118容納晶圓處置自動化，其中，減少的佔據面積至少增加製造設施地板上的工具密度，並減少了輸送室的泵回次數，這可能會導致產量增加。
現在參照圖17及30，將描述電磁鐵陣列1700之例示性的控制，其中，動態相位分配被運用。如同在本文中所描述的，控制器199(其在一個面向中為如同在本文中所描述的群集或主控制器，參見圖39)被操作性地耦接到電磁鐵陣列1700以及交流電源1585(電源可為任何適合類型的電源，且在控制器驅動電路將調配到所需的頻率／相位的情況下可為直流電源，用於所需的盡可能多的交流電相位)，且配置為藉由多相位交流電依序地激發電磁鐵1700A-1700n，使得基板處置器1500的基座1510藉由一組共用的電磁鐵1700A-1700n(例如，相應的驅動線177-180的那些電磁鐵)以姿態控制和擺動控制中的至少一者被懸浮及推進。如上所述，控制器199被配置為對應於由感測器2000所感測到的基座1510的位置，依序地激發在形成馬達致動器單元1701的多相位交流電激發中配合的電磁鐵1700A-1700n。每一個馬達致動器單元1701的電磁鐵1700A-1700n的數量n(在範例中為三個或多個的整數，雖然在其他面向中可能為兩個或多個)以及每一個馬達致動器單元1701之相應的n個電磁鐵1700A-1700n的位置(靜態)為可藉由控制器199動態地選擇的，以在整個馬達致動器的操作中的任何指定的時間實現基座(次要的)1510的抬升和推進。每一個電磁鐵1700A-1700n從藉由具有每相位的單一共用頻率之共用的多相位交流電的激發產生對於基座1510之可獨立地控制的懸浮力和推進力兩者，以至少在基座1510被懸浮的情況下藉由最多六個獨立的自由度來控制基座1510，最多六個獨立的自由度包括姿態及擺動中的至少一者。每一個相位(在此分別為相位A、B、C)的每相位的單一共用頻率為可從不同的所需激發頻率選擇性地變化的，使得由馬達致動器單元1701所產生的懸浮力及推進力能夠以最多六個獨立的自由度中每一個自由度達成基座1510之大致獨立的控制。在基座1510被懸浮及推進以相對於電磁鐵陣列1700沿著至少一條驅動線177-180從相對於腔室118的框體之第一預定位置P1(參見圖1B)移動到相對於腔室118的框體之不同的第二預定位置P2(參見圖1B)的情況下，控制器199控制由被佈置在相應的馬達致動器單元1701中的電磁鐵1700A-1700n的陣列所產生之至少包括一個姿態的滾轉、俯仰及擺動角。在一個面向中，在基座1510被懸浮且相對於電磁鐵陣列1700在相對於腔室118的框體之沿著至少一條驅動線177-180的預定位置(例如，圖1B的位置P2)處靜止的情況下，控制器199控制由電磁鐵陣列1700所產生之至少包括基座1510姿態及基座1510擺動的滾轉、俯仰及擺動角。
圖32A及32B顯示被分組以界定馬達致動器單元1701的每一個電磁鐵(或線圈單元)1700A-1700n的範例，馬達致動器單元1701具有被動態地選擇數量的電磁鐵，例如，三個電磁鐵(n=3)，且具有120度之相位間的電角度的三個對應的相位(m=3)(亦參見圖17)也被與三個不同的相位A、B、C動態地關聯，使得每一個相位A、B、C與對應的靜態電磁鐵1700A-1700n的關聯性與馬達致動器單元1701的動態狀態相對應。據此，藉由馬達致動器單元1701的電磁鐵推進基座1510(例如，沿著方向3100)，每一個相位A、B、C分別地從一個靜態電磁鐵改變或移動到另一個靜態電磁鐵(亦即，滾轉)，對於連續的電磁鐵1700A-1700n指派或分配相應的相位，以產生在動作方向3100的方向上進行之線性電機1599和電機1599R中的每一者之實際上(動作)的多相位致動器單元3000、3000tP1 、3000tP2 ，與由對應於實際上動作的多相位致動器單元3000、3000tP1 、3000tP2 的電磁體1700A-1700n的激發所產生之基座1510的動作相對應。產生實際上動作的多相位致動器單元3000、3000tP1 、3000tP2 的線圈單元與相位之間的此動態關係或關聯性在此為了方便亦被稱為“動態相位分配”，其中，實現基座1510的推進之代表性的實際上動作的多相位致動器單元3000、3000tP1 、3000tP2 的實際上動作被示意性地顯示於圖30中(亦參見圖17)。在此處，實際上動作的多相位致動器單元(或圖17中的“MAU”)3000具有被動態地選擇的三個電磁體以及相關聯的相位A、B、C，其在時間t=t0處被顯示為在初始(代表)位置P=0。實際上動作的多相位致動器單元3000電磁鐵之相應的激發產生推進力，其使台板／基座1510在t1和t2之間移動(亦參見圖32A至32B)。在此處，如同所顯示的，在P=0且t=t0時，電磁鐵1700A-1700C被分組以形成實際上動作的多相位致動器單元3000，且分別被與相位A、B、C相關聯。與推進力Fx的產生重合地，實際上動作的多相位致動器單元3000電磁鐵1700A-1700C之相應的激發以相對於台板／基座1510之受控可變高度產生可獨立地控制的升力Fy，其與推進同時地同時抬升並實現台板／基座1510的傾斜調整(參見圖32A至32B)。如同可理解的，在時間t=t0和位置P=0時由實際上動作的多相位致動器單元3000的各個電磁鐵1700A-1700C所施加的升力Fy和推進力Fx的作用下，台板／基座1510以預定的升力和傾斜移動(相對於輸送腔室及因此相對於靜態的電磁鐵1700A-1700C)。為了在遠離電磁鐵1700A-1700C的群組(其在P=0且t=t0時界定出實際上動作的多相位致動器單元3000)的動作期間維持台板／基座1510的穩態傾斜，電磁鐵陣列的各個電磁鐵1700A-1700n的控制器199和電路3050配置為動態地“移動”(或“改變”)相應的相位A、B、C的分配(在P=0且t=t0時從初始實際上動作的多相位致動器單元3000)，與台板／基座1510在時間t=t1且位置P=1時到對應的電磁鐵1700B-1700D的行程相對應，對應的電磁鐵1700B-1700D現在界定出在時間t=t1時被設置在位置P=1處之實際上動作的多相位致動器單元3000tP1，且接著與台板／基座1510在時間t=t2且位置P=2時到對應的電磁鐵1700C-1700E的行程相對應地分配相應的相位A、B、C(在P=1且t=t1時從實際上動作的多相位致動器單元3000tP1)，對應的電磁鐵1700C-1700E現在界定出在時間t=t2時被設置在位置P=2處之實際上動作的多相位致動器單元3000tP2，且依此類推。動態相位分配在整個台板／基座1510動作中被重複，使得相對於台板的相位分佈以及藉由台板／基座1510之相應的相位(在此處，相位A、B、C)的激發在整個台板／基座1510的動作中保持為實質穩態的。
實際上的多相位致動器單元3000、3000tP1 、3000tP2 可包括至少被耦接到多相位交流電源1585之電磁鐵陣列1700的一系列電磁鐵1700A-1700n，其在驅動平面1598中界定出至少一條驅動線177-180，其中，一系列電磁鐵1700A-1700n中的電磁鐵1700A-1700n被動態地分組為至少一個多相位致動器單元DLIM1、DLIM2、DLIM3，且至少一個多相位致動器單元DLIM1、DLIM2、DLIM3中的每一者至少被耦接到多相位交流電源1585。在此情況下，在初始位置(P=0，t=0)處藉由馬達致動器單元之對應的電磁鐵群組的激發來開始推進(實現基座／次要的動作)，相位A、B、C的定義和相關聯的“馬達”(例如，DLIM1、DLIM2、DLIM3)正在空間及時間(Pi，ti)中變化，如同上面所描述的，以在整個動作的範圍內維持被施加到基座1510上之實質穩態的力向量FZ1、FZ2、FX1、FX2，其在整個動作的範圍內提供基板處置器1500之所需的實質穩態或恆定傾斜方位。如同在本文中所述的，關於圖17描述配置來實現動態相位分配之例示性的致動器控制系統網路1799。如同圖32A及32B可見的，藉由控制器199控制動態相位分配，使得被分組成由多相位交流電A、B、C供電之對應的馬達致動器單元(例如，如同在本文中所描述的)之相應的電磁鐵1700A-1700n相對於基座1510(由前部分3110和後部分3111表示)呈現橫越實際上移動的至少一個多相位致動器單元DLIM1、DLIM2、DLIM3之相應的電磁鐵1700A-1700n之實質穩態的多相位分佈。應注意的是，在相應的電磁鐵1700A-1700n中顯示了相位電流A、B、C，且橫越至少一個多相位致動器單元DLIM1、DLIM2、DLIM3的相位電流分佈相對於基座1510保持為恆定或穩態的(例如，作為穩態的範例，在整個基座1510和至少一個(實際上移動的)多相位致動器單元DLIM1、DLIM2、DLIM3沿著方向3100的移動中，相位電流A保持在後部分3111的後端，相位電流C保持在後部分3111的前端，且相位電流B保持在後部分3111的中間)。
在動態相位分配的更多細節中，圖30描繪在時間t1時分別被界定為相位A、B、C(圖30及32A)的電磁鐵1700A、1700B、1700C，相位A、B、C產生空間力向量，其提供預定基板處置器1500(亦即，由感測器2000識別並藉由控制器199被選擇來移動的晶圓處置器)之可獨立控制的升力和推進力。當基板處置器1500在空間中(例如，沿著與電磁鐵陣列1700相關聯的驅動線)移動時，在時間t2時，電磁鐵1700B、1700C、1700D分別成為相位A、B、C(圖30及32B)。當基板處置器1500連續地沿著驅動線(其在此範例中為圖32A、32B及32C中所顯示的方向3100)行進時，在時間t3時，相位A、B、C分別被關聯於電磁鐵1700C、1700D、1700E。此動態相位分配實現力向量的連續空間和時間控制，其維持預定基板處置器1500的推進、抬升、及方位。在一個面向中，交流電源1585經由任何適合的訊號調節電路3050被耦接到電磁鐵陣列1700中的每一個電磁鐵1700A-1700n，訊號調節電路3050可包括電流放大的電源供應單元3011或任何其他適合的訊號處理。相位電流A、B、C被傳送到本地驅動控制器1750A-1750n中的每一者，在主控制器1760的控制下或回應於來自主控制器1760的指令，本地驅動控制器1750A-1750n以上述的方式對相應的電磁鐵提供相位電流A、B、C中的特定一者，以實現動態相位分配。
如同在本文中所描述的，基板處置器的基座1510(圖16)配合至少一個多相位致動器單元(圖32B) DLIM、DLIM2、DLIM3的電磁鐵1700A-1700n，使得藉由交流電激發電磁鐵1700A-1700n對基座1510產生懸浮力及推進力，其使基座1510以相對於驅動平面1598的受控姿態沿著至少一條驅動線177-180可控地懸浮和推進。控制器199(其在一些面向中包括至少主控制器1760、以及從屬於主控制器的任何控制器，例如，本地驅動控制器1750A-1750n；然而，在其他面向中，控制器可具有任何適合的配置)被操作性地耦接到交流電源1585及電磁鐵陣列1700。交流電源1585可包括任何適合的相關電路3050，交流電源1585經由此相關電路3050被連接到電磁鐵陣列1700。藉由本地驅動控制器或任何其他適合的控制器(例如，主控制器1760)來控制交流電源1585。用於交流電源之典型的控制參數包括訊號振幅、訊號頻率、及相對於參考線圈單元的相位位移。可定義其他類型的控制參數。如同在本文中所使用的，圖30中所顯示的“相位”A、B、C類似於多相位電動機中的特定線圈；然而，相位定義中的每一者(例如，圖30中的A、B、C)在物理上均未綁定到任何特定線圈。
當與先前技術比較時，若具有靜態相位分配的分段線性感應馬達與其自身的專用控制一起被使用，則將難以在基板處置器從一個區段轉換到下一個區段時去實現角度／傾斜控制。圖31A及31B顯示橫越靜態分段線性感應馬達來維持俯仰控制的此問題。圖31A以沿著Z軸和X軸的感應力顯示基座1510或次要的前部分3110和後部分3111。第一馬達區段(SLIM1)以相位A、B及C產生力Fzl和Fxl，以抬升及推進基座的後部分3111。第二馬達區段(SLIM2)使用其相應的相位A、B及C產生用於基座的前部分3110的力Fz2及Fx2。當基座在方向3100上移動時，基座的前部分3110和後部分3111將過渡到下一個線性感應馬達區段。這顯示於圖31B中。在此位置處，基座的後部分3111與SLIMI的相位B和C以及SLIM2的相位A重疊。在此同時，基座的前部分3110與SLIM2的相位B和C以及SLIM3的相位A重疊。因此，由於，例如，SLIM2相位被由基座的前部分3110和後部分3111兩者所共享，不可能維持相同的所需力Fzl、Fxl、Fz2、Fx2。
如前所述且現在參照圖32C，在一個面向中，可藉由本文中所描述的動態相位分配的變體來實現同時且獨立地受控推進及懸浮(使得推進力和升力為可完全獨立地控制的，使得每一者的控制可被視為相互獨立的，儘管兩種力都是藉由以具有每相位的單一共用頻率之共用的多相位交流電的激發來實現，每相位的共用頻率為可從不同的所需頻率選擇性地變化的)，其中，一個或多個動態線性馬達(DLIM)可包括與界定的實際上動作的多相位致動器單元的電磁鐵相關聯之可選的n個相位，其中，n可為大於三的整數。例如，可依據所需的移動之運動學特徵動態地選擇界定實際上動作的多相位致動器單元的電磁鐵的數量n，用於實現台板／基座1510的不同移動。在此處，藉由控制器199來選擇實際上動作的多相位致動器單元之每相位共用地施加的激發頻率，以產生台板／基座1510之所需的運動學性能和控制。在此處，相位控制演算法維持相位(例如，馬達的電磁鐵)之間的相同電向角差異，如圖32C所示。相對於參考相位或相對於每一個相位去計算電向角差異。相位之間的電向角差異φ的範圍可從約-180度到約180度，其中，大約零度的值對應到無推進力，而正值和負值分別提供用於在正向方向和負向方向的推進力。依據電向角差異φ的值，相應的動態線性馬達中的電磁鐵的數量改變。在此處，如圖32C中所顯示之DLIM1(舉例而言，具有六個電磁鐵)和DLIM2之間的邊界為動態的。在動態線性馬達電磁鐵／相位分配的其他面向中，並非動態線性馬達的所有電磁鐵需要在相同時間被供電。參照DLIM1，動態線性馬達DLIM1的所有n(在此範例中，n=6)個電磁鐵中只有m(在此範例中，m=4)個電磁鐵(其中，m為被基座(或次要的)所覆蓋之電磁鐵的數量)被供電，以實現基座1510的抬升和推進，而動態線性馬達DLIM1的n個電磁鐵中的其他電磁鐵可被關閉。
根據所揭露實施例的一個或多個面向，線性電機包括：
框體，具有水平參考平面；
電磁鐵陣列，被連接到框體，以在相對於參考平面的預定高度處形成驅動平面，電磁鐵陣列被佈置為使得電磁鐵陣列的一系列電磁鐵在驅動平面中界定出至少一條驅動線，且每一個電磁鐵被耦接到為每一個電磁鐵供電的交流電源；
至少一個順磁性、反磁性、或非磁性導電材料的反應台板，被設置來與電磁鐵陣列的電磁鐵配合，使得藉由交流電激發電磁鐵產生對於反應台板的懸浮力和推進力，其以相對於驅動平面的受控姿態沿著至少一條驅動線使反應台板可控地懸浮和推進；以及
控制器，操作性地耦接到電磁鐵陣列以及交流電源，且配置為藉由多相位交流電依序地激發電磁鐵，使得每一個反應台板以包括藉由一組共用的電磁鐵之姿態控制及擺動控制中的至少一者的最多六個自由度被懸浮及推進，該組共用的電磁鐵中的每一個電磁鐵從藉由具有每相位單一共用頻率的共用多相位交流電的激發產生對於反應台板的懸浮力及推進力兩者，以至少在反應台板被懸浮的情況下，以包括反應台板姿態以及反應台板擺動中的至少一者的最多六個自由度來控制反應台板。
根據所揭露實施例的一個或多個面向，在反應台板被懸浮及推進以相對於電磁鐵陣列沿著至少一條驅動線從相對於框體的第一預定位置移動到相對於框體之不同的第二預定位置的情況下，控制器控制由電磁鐵陣列所產生之至少包括反應台板姿態的最多六個自由度。
根據所揭露實施例的一個或多個面向，在反應台板被懸浮且相對於電磁鐵陣列在相對於框體之沿著至少一條驅動線的預定位置處靜止的情況下，控制器控制由電磁鐵陣列所產生之至少包括反應台板姿態及反應台板擺動的最多六個自由度。
根據所揭露實施例的一個或多個面向，控制器控制由電磁鐵陣列所產生之橫越反應台板的推進力，以將受控的擺動力矩施加到反應台板上，繞著實質上正交於驅動平面的擺動軸使反應台板從相對於框體的第一預定方位擺動到相對於框體之不同的第二預定方位。
根據所揭露實施例的一個或多個面向，控制器控制由電磁鐵陣列所產生的推進力，以將實現反應台板的受控擺動之力偶矩施加到反應台板上，以實現反應台板上的晶圓酬載相對於框體的預定晶圓保持位置之定位和定心中的至少一者。
根據所揭露實施例的一個或多個面向，控制器控制由電磁鐵陣列所產生的懸浮力，以施加橫越反應台板的不同懸浮力，其實現反應台板相對於驅動平面的受控傾斜，其以反應台板俯仰和反應台板滾轉中的至少一者來控制預定反應台板姿態。
根據所揭露實施例的一個或多個面向，控制器控制由電磁鐵陣列所產生的懸浮力，以實現反應台板相對於驅動平面的預定偏向姿態，其從反應台板酬載坐落表面沿著抵銷酬載慣性力的方向施加偏向反應力到由反應台板酬載坐落表面所支撐的酬載上，酬載慣性力來自於反應台板沿著驅動平面的加速度。
根據所揭露實施例的一個或多個面向，線性電機還包括位置回饋感測器，其被分佈在框體上，配置來用於感測反應台板沿著驅動平面的位置，且可通信地耦接到控制器，使控制器登記反應台板之被感測到的位置，其中，控制器配置來對應於被感測到的位置依序地激發電磁鐵陣列中的電磁鐵。
根據所揭露實施例的一個或多個面向，控制器配置為至少從被感測到的位置的變化來決定反應台板沿著驅動平面的加速度，以及回應於所決定的加速度，控制反應台板的偏向姿態，以提供抵銷來自於反應台板的加速度之酬載慣性力的預定偏向姿態。
根據所揭露實施例的一個或多個面向，控制器控制電磁鐵陣列的電磁鐵的激發，以設定反應台板姿態，來使反應台板偏向，抵抗傾向於使坐落在反應台板上的酬載相對於反應台板沿著酬載和反應台板之間的座位移的慣性力。
根據所揭露實施例的一個或多個面向，電磁輸送帶基板輸送裝置，包括：
腔室，配置來在其中保持密封大氣，且具有水平參考平面、以及至少一個基板通過開口，用於透過開口將基板輸送進及輸送出腔室；
電磁鐵陣列，被連接到腔室，以在相對於水平參考平面的預定高度處形成驅動平面，電磁鐵陣列被佈置為使得電磁鐵陣列的一系列電磁鐵在驅動平面中界定出至少一條驅動線，且一系列電磁鐵中的電磁鐵被分組成至少一個多相位致動器單元，且至少一個多相位致動器單元中的每一者被耦接到多相位交流電源；
至少一個順磁性、反磁性、或非磁性導電材料的反應台板，被設置來與至少一個多相位致動器單元的電磁鐵配合，使得藉由交流電激發電磁鐵產生對於反應台板的懸浮力和推進力，其以相對於驅動平面的受控姿態沿著至少一條驅動線使反應台板可控地懸浮和推進；以及
控制器，操作性地耦接到電磁鐵陣列以及交流電源，且配置為藉由多相位交流電依序地激發電磁鐵，使得反應台板被懸浮及推進，其中，在相應的電磁鐵之間動態地分配多相位交流電的每一個交流電相位，使得至少一個多相位致動器單元的電磁鐵群組的每一個相應的電磁鐵的交流電相位從第一交流電相位改變為不同的第二交流電相位，因此透過沿著驅動線的動態相位分配，電磁鐵群組事實上實際地移動，且由電磁鐵群組所形成的至少一個多相位致動器單元實際地移動。
根據所揭露實施例的一個或多個面向，反應台板以最多六個自由度被懸浮及推進，最多六個自由度包括藉由實際上移動的至少一個多相位致動器單元之姿態控制及擺動控制中的至少一者。
根據所揭露實施例的一個或多個面向，在反應台板被懸浮及推進以相對於電磁鐵陣列沿著至少一條驅動線從相對於框體的第一預定位置移動到相對於框體之不同的第二預定位置的情況下，控制器控制由電磁鐵陣列所產生之至少包括反應台板姿態的最多六個自由度。
根據所揭露實施例的一個或多個面向，在反應台板被懸浮且相對於電磁鐵陣列在相對於框體之沿著至少一條驅動線的預定位置處靜止的情況下，控制器控制由電磁鐵陣列所產生之至少包括反應台板姿態及反應台板擺動的最多六個自由度。
根據所揭露實施例的一個或多個面向，動態相位分配被控制，使得大致上與藉由實際上移動的至少一個多相位致動器單元沿著驅動線推進之反應台板移動重合地，實際上移動的至少一個多相位致動器單元實際地沿著驅動線移動。
根據所揭露實施例的一個或多個面向，控制器控制由電磁鐵陣列所產生之橫越反應台板的推進力，以將受控的擺動力矩施加到反應台板上，繞著實質上正交於驅動平面的擺動軸使反應台板從相對於框體的第一預定方位擺動到相對於腔室之不同的第二預定方位。
根據所揭露實施例的一個或多個面向，控制器控制由電磁鐵陣列所產生的推進力，以將實現反應台板的受控擺動之力偶矩施加到反應台板上，以實現反應台板上的晶圓酬載相對於腔室的預定晶圓保持位置之定位和定心中的至少一者。
根據所揭露實施例的一個或多個面向，控制器控制由電磁鐵陣列所產生的懸浮力，以施加橫越反應台板的不同懸浮力，其實現反應台板相對於驅動平面的受控傾斜，其以反應台板俯仰和反應台板滾轉中的至少一者來控制預定反應台板姿態。
根據所揭露實施例的一個或多個面向，控制器控制由電磁鐵陣列所產生的懸浮力，以實現反應台板相對於驅動平面的預定偏向姿態，其從反應台板酬載坐落表面沿著抵銷酬載慣性力的方向施加偏向反應力到由反應台板酬載坐落表面所支撐的酬載上，酬載慣性力來自於反應台板沿著驅動平面的加速度。
根據所揭露實施例的一個或多個面向，電磁輸送帶基板輸送裝置還包括位置回饋感測器，其被分佈在框體上，配置來用於感測反應台板沿著驅動平面的位置，且可通信地耦接到控制器，使控制器登記反應台板之被感測到的位置，其中，控制器配置來對應於被感測到的位置依序地激發電磁鐵陣列中的電磁鐵。
根據所揭露實施例的一個或多個面向，控制器配置為至少從被感測到的位置的變化來決定反應台板沿著驅動平面的加速度，以及回應於所決定的加速度，控制反應台板的偏向姿態，以提供抵銷來自於反應台板的加速度之酬載慣性力的預定偏向姿態。
根據所揭露實施例的一個或多個面向，控制器控制電磁鐵陣列的電磁鐵的激發，以設定反應台板姿態，來使反應台板偏向，抵抗傾向於使坐落在反應台板上的酬載相對於反應台板沿著酬載和反應台板之間的座位移的慣性力。
根據所揭露實施例的一個或多個面向，動態相位分配被控制，使得由多相位交流電所供電之相應的電磁鐵相對於反應台板呈現橫越實際上移動的至少一個多相位致動器單元之相應的電磁鐵之實質穩態的多相位分佈。
應理解的是，前述描述僅為所揭露實施例的面向的例示。在不偏離所揭露實施例的面向的情況下，熟知本領域技術人士可設想各種替代及修改。據此，所揭露實施例的面向意圖包含落入任一所附的申請專利範圍請求項的範疇內之所有這樣的替代、修改及變化。此外，僅僅在相互不同的附屬或獨立請求項中記載不同特徵的事實並不表示這些特徵的組合無法被有利地使用，這種組合仍保持在本發明內容的面向的範疇中。
01:交流電磁鐵 02:浮體 03:三相電磁鐵 04:單相交流電 05,06,07:三相交流電 100,100A,200,300,400,500,800,900,1200,1300:基板處理裝置 112:裝載埠 114:環境前端模組 116:裝載鎖 116R:輸送裝置 118,118A,118B:(輸送)腔室(部分) 118C:輸送(過渡)腔室 118F,118R:壁 118I:內壁 118O:輸送埠 118P1-118P4:部分(艙)(處理艙)(處理) 118P4:裝載鎖 118S:側壁 118T1,118T2:輸送腔室 118V:槽閥 120,120A,120B:處理模組 120BH:基板保持站 120R:輸送裝置 171:基板儲存罐 177,178,179,179A,179B,180:驅動線 177EL1-177ELn:電磁鐵 177ER1-177ERn:電磁鐵 179AEL1-179AELn:電磁鐵 179AER1-179AERn:電磁鐵 179BEL1-179BELn:電磁鐵 179BER1-179BERn:電磁鐵 199:控制器 300:工具 301,302:處理模組 406:晶圓處置器 601:製造設施(佈局) 602,604,606,608,610,612,614,616,618,620,624,626:輸送腔室(工具部分) 630:外延矽 632:電介質沉積 634:光刻 636:蝕刻 638:離子植入 640:快速熱處理 642:計量學 644:電介質沉積 646:蝕刻 648:金屬沉積 650:電鍍 652:化學機械拋光 654:(隔離)閥 656:裝載鎖 658:附加特徵 660:服務埠 662,664:(晶圓或載具)貯藏庫 666:分度器或晶圓儲存模組 668:再循環單元 670:隔離台 672:鎖或互連 777:旋轉軸(基座旋轉軸) 790:線路徑 1180,1180A,1180B,1180C,1180D,1180E,1180F,1180G, 1180H:輸送開口 1211:Z軸驅動器(垂直抬升裝置) 1220A,1220B:輸送水平 1221:水平支撐件 1231-1234:旋轉電磁鐵子陣列 1277:旋轉軸 1290:晶圓(基板)輸送平面 1299:水平參考平面 1299R:參考平面 1311:Z軸驅動器 1320A,1320B:輸送水平 1321:水平支撐件 1377:旋轉軸 1390:基板輸送平面 1431,1432,1433:基板支撐件 1431A,1432A,1433A:基板支撐件 1440:基板支撐架 1500:晶圓(基板)處置器(結構) 1500A,1500B:基板處置器 1500C:搬運車 1510:基座(反應台板) 1510FC,1510FP:基座 1510FR,1510FRP:錐台 1510S:剛性且未鉸接的8支柱 1510TS:錐形側面 1510TSP:側面 1520:端接器(基板處置器) 1520A:基板坐落表面(基板保持位置) 1520B:基板保持位置 1520D:(雙端／側)端接器 1520SS:基板坐落表面 1550:線性軌道 1550A-1550F:軌道 1560:線性感應馬達定子 1585:交流電源 1598:驅動平面 1599:線性電機(基板輸送裝置) 1599R:電機 1700:致動器(電磁鐵陣列) 1700A-1700n:電磁鐵 1700G1-1700Gn:電磁鐵群組 1701:馬達致動器(馬達致動器單元) 1750A-1750n:本地驅動控制器 1750DL,1750DLA,1750DLB,1850DL,1850DLA,1850DLB:本地控制器 1760:主控制器 1799:致動器控制系統網路 1800G1-1800Gn :感測器群組 1810:相機 1811:CCD陣列 1812:加速計 1813:溫度感測器 1814:近接或距離感測器 1815:磁性感測器 1816:震動感測器 1850:感測器處理單元 1850A-1850n:本地感測器控制器 1851:中央處理單元 1852:硬體介面 1899:感測器控制系統網路 2000,2000A,2000B,2000n:感測器 2001:分散式感測器陣列 2760:基板支撐表面 2770,2771:平面 2780:處理模組開口 3000,3000tP1,3000tP2:多相位致動器單元 3011:電流放大的電源供應單元 3050:電路 3100:(動作)方向 3110:前部分 3111:後部分 3901:處理器 3902:記憶體 3910,3911:動態模型 3912:形狀因數 3950A-3950C:群集控制器 3999:控制系統網路 4005:PVT架構 4010:位置資料 4015:速度資料 4020:時間資料 4025:標頭資訊(可選標頭) 4030:尾隨資訊 4050:前饋項 4060:增益項 4095:PVT-FG架構 a:加速度 BA+,BA-:偏向姿態 DLIM1,DLIM2,DLIM3:多相位致動器單元 e:俯仰角 e+,e-:俯仰角 F1:浮力(變數) F2:移動力(偏向反應力(晶圓力)) FP:推進力(推進力向量) Fx,Fxright,Fxleft:推進力 Fy:推進力(升力) FX1,FX2,FZ1,FZ2:力向量 FZ,FZleft,FZright:懸浮力(升力)(升力向量) FZT:懸浮力(後升力向量) FZL:懸浮力(前升力向量) g:重力加速度 Lb:長度 Ls:預定感測範圍 H:高度 H2:標稱高度 H3:高度 M:質量 N:反應(法向)力 P:處理設施 P1:第一預定位置 P2:(第二預定)位置 Ps:預定間隔或感測間距 r:滾轉 S,S1,S2:基板 SLIM1:第一馬達區段 SLIM2:第二馬達區段 W:重量 W1,W2:橫向寬度 Y1,Y2:列 β:預定滾轉角 λ:角度 µ:摩擦(力)(係數) μg:最大加速度 Δ:感測器間距 φ:電相角差異
所揭露實施例的前述面向及其他特徵在下面的描述中結合所附圖式進行說明，其中：
[圖1A]為包含所揭露實施例的面向之基板處理裝置的示意平面圖；
[圖1B]為包含所揭露實施例的面向之基板處理裝置的示意平面圖；
[圖2]為包含所揭露實施例的面向之基板處理裝置的示意平面圖；
[圖3]為包含所揭露實施例的面向之基板處理裝置的示意平面圖；
[圖4]為包含所揭露實施例的面向之基板處理裝置的示意平面圖；
[圖5]為包含所揭露實施例的面向之基板處理系統的示意平面圖；
[圖6]為根據所揭露實施例的面向之本文中所描述的基板處理裝置的例示性基板處置器動作；
[圖7]為包含所揭露實施例的面向之基板處理系統的示意平面圖；
[圖8]為包含所揭露實施例的面向之基板處理裝置的示意平面圖；
[圖8A]為根據所揭露實施例的面向之基板處置器的一部分的示意透視圖；
[圖9]為包含所揭露實施例的面向之基板處理裝置的示意平面圖；
[圖10]為包含所揭露實施例的面向之基板處理裝置的示意平面圖；
[圖10A]為根據所揭露實施例的面向之圖10的基板處置器的一部分的示意透視圖；
[圖11]為包含所揭露實施例的面向之基板處理裝置的示意平面圖；
[圖11A]為根據所揭露實施例的面向之圖11的基板處置器的一部分的示意透視圖；
[圖12A]為包含所揭露實施例的面向之基板處理裝置的示意平面圖；
[圖12B]為根據所揭露實施例的面向之圖12A的基板處理裝置的示意正視圖；
[圖13A]為包含所揭露實施例的面向之基板處理裝置的示意平面圖；
[圖13B]為根據所揭露實施例的面向之圖13A的基板處理裝置的示意正視圖；
[圖14]為包含所揭露實施例的面向之基板處理裝置的示意平面圖；
[圖14A]為根據所揭露實施例的面向之圖14的基板處理裝置的一部分之示意平面圖；
[圖14B]為根據所揭露實施例的面向之基板輸送搬運車(cart)的示意正視圖；
[圖14C]為根據所揭露實施例的面向之圖14B的基板輸送搬運車的示意平面圖；
[圖15A]為根據所揭露實施例的面向之基板處置器的前視圖；
[圖15B]為根據所揭露實施例的面向之圖15A的基板處置器的示意側視圖；
[圖15C]為根據所揭露實施例的面向之圖15A的基板處置器的示意平面圖；
[圖16A]為根據所揭露實施例的面向之基板處置器的示意平面圖；
[圖16B]為根據所揭露實施例的面向之圖16A的基板處置器的示意側視圖；
[圖16C]為包括根據所揭露實施例的面向之圖16A的基板處置器的基板處理裝置的一部分之示意平面圖；
[圖17]為根據所揭露實施例的面向之例示性致動器控制系統網路的示意圖；
[圖18]為根據所揭露實施例的面向之感測器控制系統網路的一部分的示意圖；
[圖19]為根據所揭露實施例的面向之例示性感測器控制系統網路的示意圖；
[圖20]為根據所揭露實施例的面向之圖19的感測器控制系統網路的一部分的示意圖；
[圖21]為根據所揭露實施例的面向之基板處置器的例示性動作控制的示意圖；
[圖21A]為根據所揭露實施例的面向之基板處置器動作的示意透視圖；
[圖22]為相對於傳統基板輸送裝置的最大允許加速度之自由體力(free body force)圖；
[圖23]為自由體力圖，顯示根據所揭露實施例的面向之俯仰角(pitch angle)對基板處置器相對於基板滑動的加速度的影響；
[圖24]為基板的自由體力圖，顯示根據所揭露實施例的面向之在沒有摩擦的情況下之俯仰角對基板滑動的影響；
[圖24A]為例示性圖表，顯示根據所揭露實施例的面向之與在沒有摩擦的情況下之相對於基板滑動的俯仰角相關聯的推進加速度；
[圖25A]為基板的自由體力圖，顯示根據所揭露實施例的面向之在摩擦的情況下之俯仰角對基板滑動的影響；
[圖25B]為基板的自由體力圖，顯示根據所揭露實施例的面向之在摩擦的情況下之俯仰角對基板滑動的影響；
[圖26]為例示性圖表，顯示根據所揭露實施例的面向之與在摩擦的情況下之相對於基板滑動的俯仰角相關聯的加速度限制；
[圖27]為基板處置器的示意正視圖，顯示根據所揭露實施例的面向之基板處置器的俯仰控制(pitch control)；
[圖28]為根據所揭露實施例的面向之一個基板處置器在輸送腔室中通過另一個基板處置器的示意正視圖；
[圖29]為根據所揭露實施例的面向之一個基板處置器在輸送腔室中通過另一個基板處置器的示意正視圖；
[圖30]為根據所揭露實施例的面向之致動器控制系統網路的一部分的示意圖，顯示動態相位分配(dynamic phase allocation)；
[圖31A及31B]顯示運用傳統線性驅動系統及靜態相位控制之台板的傾斜控制；
[圖32A及32B]顯示運用根據所揭露實施例的面向之具有動態相位分配及虛擬多相位致動器單元的致動器控制系統網路之基板處置器的一部分的傾斜控制；
[圖32C]顯示根據所揭露實施例的面向之藉由致動器控制系統網路之電相角(electrical phase angle)控制，以造成基板處置器的獨立推進及抬升控制；
[圖33]為傳統輸送裝置的示意前視圖；
[圖34]為圖33的傳統輸送裝置的示意平面圖；
[圖35]為顯示圖33的傳統輸送裝置中的浮動電流(floating current)的波形之圖示；
[圖36]為顯示圖33的傳統輸送裝置中之用於輸送的三相交流電的波形之圖示；
[圖37]為傳統基板處理裝置的示意平面圖；
[圖38]為傳統基板處理裝置的示意平面圖；
[圖39]為根據所揭露實施例的面向之群集控制架構的示意圖；
[圖40A]為根據所揭露實施例的面向之PVT架構的示意圖；以及
[圖40B]為根據所揭露實施例的面向之PVT-FG架構的示意圖。
116:裝載鎖
118:(輸送)腔室(部分)
120BH:基板保持站
199:控制器
120,120A,120B:處理模組
177,178,179A,179B:驅動線
777:旋轉軸(基座旋轉軸)
800:基板處理裝置
1500:晶圓(基板)處置器(結構)
1510:基座(反應台板)
1510FRP:錐台
1510TSP:側面
1520:端接器(基板處置器)
1550:線性軌道
1550S:軌道

Claims (23)

  1. 一種線性電機，包括： 框體，具有水平參考平面； 電磁鐵陣列，被連接到該框體，以在相對於該參考平面的預定高度處形成驅動平面，該電磁鐵陣列被佈置為使得該電磁鐵陣列的一系列電磁鐵在該驅動平面中界定出至少一條驅動線，且該等電磁鐵中的每一個電磁鐵被耦接到為每一個電磁鐵供電的交流電源； 至少一個順磁性、反磁性、或非磁性導電材料的反應台板，被設置來與該電磁鐵陣列的該等電磁鐵配合，使得藉由交流電激發該等電磁鐵產生對於該反應台板的懸浮力和推進力，其以相對於該驅動平面的受控姿態沿著該至少一條驅動線使該反應台板可控地懸浮和推進；以及 控制器，操作性地耦接到該電磁鐵陣列以及該交流電源，且配置為藉由多相位交流電依序地激發該等電磁鐵，使得每一個反應台板以包括藉由一組共用的電磁鐵之姿態控制及擺動控制中的至少一者的最多六個自由度被懸浮及推進，該組共用的電磁鐵中的每一個電磁鐵從藉由具有每相位單一共用頻率的共用多相位交流電的激發產生對於該反應台板的該懸浮力及該推進力兩者，以至少在該反應台板被懸浮的情況下，以包括反應台板姿態以及反應台板擺動中的至少一者的最多六個自由度來控制該反應台板。
  2. 如請求項1之線性電機，其中，在該反應台板被懸浮及推進以相對於該電磁鐵陣列沿著該至少一條驅動線從相對於該框體的第一預定位置移動到相對於該框體之不同的第二預定位置的情況下，該控制器控制由該電磁鐵陣列所產生之至少包括該反應台板姿態的該最多六個自由度。
  3. 如請求項1之線性電機，其中，在該反應台板被懸浮且相對於該電磁鐵陣列在相對於該框體之沿著該至少一條驅動線的預定位置處靜止的情況下，該控制器控制由該電磁鐵陣列所產生之至少包括該反應台板姿態及該反應台板擺動的該最多六個自由度。
  4. 如請求項1之線性電機，其中，該控制器控制由該電磁鐵陣列所產生之橫越該反應台板的該推進力，以將受控的擺動力矩施加到該反應台板上，繞著實質上正交於該驅動平面的擺動軸使該反應台板從相對於該框體的第一預定方位擺動到相對於該框體之不同的第二預定方位。
  5. 如請求項1之線性電機，其中，該控制器控制由該電磁鐵陣列所產生的該推進力，以將實現該反應台板之受控擺動的力偶矩施加到該反應台板上，以實現該反應台板上的晶圓酬載相對於該框體的預定晶圓保持位置之定位和定心中的至少一者。
  6. 如請求項1之線性電機，其中，該控制器控制由該電磁鐵陣列所產生的該懸浮力，以施加橫越該反應台板的不同懸浮力，其實現該反應台板相對於該驅動平面的受控傾斜，其以反應台板俯仰和反應台板滾轉中的至少一者來控制預定反應台板姿態。
  7. 如請求項1之線性電機，其中，該控制器控制由該電磁鐵陣列所產生的該懸浮力，以實現該反應台板相對於該驅動平面的預定偏向姿態，其從反應台板酬載坐落表面沿著抵銷酬載慣性力的方向施加偏向反應力到由該反應台板酬載坐落表面所支撐的酬載上，該酬載慣性力來自於該反應台板沿著該驅動平面的加速度。
  8. 如請求項7之線性電機，還包括位置回饋感測器，其被分佈在該框體上，配置來用於感測該反應台板沿著該驅動平面的位置，且可通信地耦接到該控制器，使該控制器登記該反應台板之被感測到的該位置，其中，該控制器配置來對應於被感測到的該位置依序地激發該電磁鐵陣列中的該等電磁鐵。
  9. 如請求項8之線性電機，其中，該控制器配置為至少從被感測到的該位置的變化來決定該反應台板沿著該驅動平面的加速度，以及回應於所決定的該加速度，控制該反應台板的偏向姿態，以提供抵銷來自於該反應台板的該加速度之該酬載慣性力的該預定偏向姿態。
  10. 如請求項1之線性電機，其中，該控制器控制該電磁鐵陣列的該等電磁鐵的激發，以設定該反應台板姿態，來使該反應台板偏向，抵抗傾向於使坐落在該反應台板上的酬載相對於該反應台板沿著該酬載和該反應台板之間的座位移的慣性力。
  11. 一種電磁輸送帶基板輸送裝置，包括： 腔室，配置來在其中保持密封大氣，且具有水平參考平面、以及至少一個基板通過開口，用於透過該開口將基板輸送進及輸送出該腔室； 電磁鐵陣列，被連接到該腔室，以在相對於該水平參考平面的預定高度處形成驅動平面，該電磁鐵陣列被佈置為使得該電磁鐵陣列的一系列電磁鐵在該驅動平面中界定出至少一條驅動線，且該系列電磁鐵中的電磁鐵被分組成至少一個多相位致動器單元，且該至少一個多相位致動器單元中的每一者被耦接到多相位交流電源； 至少一個順磁性、反磁性、或非磁性導電材料的反應台板，被設置來與該至少一個多相位致動器單元的該等電磁鐵配合，使得藉由交流電激發該等電磁鐵產生對於該反應台板的懸浮力和推進力，其以相對於該驅動平面的受控姿態沿著該至少一條驅動線使該反應台板可控地懸浮和推進；以及 控制器，操作性地耦接到該電磁鐵陣列以及交流電源，且配置為藉由多相位交流電依序地激發該等電磁鐵，使得反應台板被懸浮及推進，其中，在相應的電磁鐵之間動態地分配該多相位交流電的每一個交流電相位，使得該至少一個多相位致動器單元的該電磁鐵群組的每一個相應的電磁鐵的該交流電相位從第一交流電相位改變為不同的第二交流電相位，因此透過沿著該驅動線的動態相位分配，該電磁鐵群組事實上實際地移動，且由該電磁鐵群組所形成的該至少一個多相位致動器單元實際地移動。
  12. 如請求項11之電磁輸送帶基板輸送裝置，其中，該反應台板以最多六個自由度被懸浮及推進，該最多六個自由度包括藉由實際上移動的該至少一個多相位致動器單元之姿態控制及擺動控制中的至少一者。
  13. 如請求項12之電磁輸送帶基板輸送裝置，其中，在該反應台板被懸浮及推進以相對於該電磁鐵陣列沿著該至少一條驅動線從相對於該框體的第一預定位置移動到相對於該框體之不同的第二預定位置的情況下，該控制器控制由該電磁鐵陣列所產生之至少包括該反應台板姿態的該最多六個自由度。
  14. 如請求項12之電磁輸送帶基板輸送裝置，其中，在該反應台板被懸浮且相對於該電磁鐵陣列在相對於該框體之沿著該至少一條驅動線的預定位置處靜止的情況下，該控制器控制由該電磁鐵陣列所產生之至少包括該反應台板姿態及該反應台板擺動的該最多六個自由度。
  15. 如請求項11之電磁輸送帶基板輸送裝置，其中，該動態相位分配被控制，使得大致上與藉由實際上移動的該至少一個多相位致動器單元沿著該驅動線推進之反應台板移動重合地，實際上移動的該至少一個多相位致動器單元實際地沿著該驅動線移動。
  16. 如請求項11之電磁輸送帶基板輸送裝置，其中，該控制器控制由該電磁鐵陣列所產生之橫越該反應台板的該推進力，以將受控的擺動力矩施加到該反應台板上，繞著實質上正交於該驅動平面的擺動軸使該反應台板從相對於該框體的第一預定方位擺動到相對於該腔室之不同的第二預定方位。
  17. 如請求項11之電磁輸送帶基板輸送裝置，其中，該控制器控制由該電磁鐵陣列所產生的該推進力，以將實現該反應台板的受控擺動之力偶矩施加到該反應台板上，以實現該反應台板上的晶圓酬載相對於該腔室的預定晶圓保持位置之定位和定心中的至少一者。
  18. 如請求項11之電磁輸送帶基板輸送裝置，其中，該控制器控制由該電磁鐵陣列所產生的該懸浮力，以施加橫越該反應台板的不同懸浮力，其實現該反應台板相對於該驅動平面的受控傾斜，其以反應台板俯仰和反應台板滾轉中的至少一者來控制預定反應台板姿態。
  19. 如請求項11之電磁輸送帶基板輸送裝置，其中，該控制器控制由該電磁鐵陣列所產生的該懸浮力，以實現該反應台板相對於該驅動平面的預定偏向姿態，其從反應台板酬載坐落表面沿著抵銷酬載慣性力的方向施加偏向反應力到由該反應台板酬載坐落表面所支撐的酬載上，該酬載慣性力來自於該反應台板沿著該驅動平面的加速度。
  20. 如請求項19之電磁輸送帶基板輸送裝置，還包括位置回饋感測器，其被分佈在該框體上，配置來用於感測該反應台板沿著該驅動平面的位置，且可通信地耦接到該控制器，使該控制器登記該反應台板之被感測到的該位置，其中，該控制器配置來對應於被感測到的該位置依序地激發該電磁鐵陣列中的該等電磁鐵。
  21. 如請求項20之電磁輸送帶基板輸送裝置，其中，該控制器配置為至少從被感測到的該位置的變化來決定該反應台板沿著該驅動平面的加速度，以及回應於所決定的該加速度，控制該反應台板的偏向姿態，以提供抵銷來自於該反應台板的該加速度之該酬載慣性力的該預定偏向姿態。
  22. 如請求項11之電磁輸送帶基板輸送裝置，其中，該控制器控制該電磁鐵陣列的該等電磁鐵的激發，以設定該反應台板姿態，來使該反應台板偏向，抵抗傾向於使坐落在該反應台板上的酬載相對於該反應台板沿著該酬載和該反應台板之間的座位移的慣性力。
  23. 如請求項11之電磁輸送帶基板輸送裝置，其中，該動態相位分配被控制，使得由該多相位交流電所供電之相應的電磁鐵相對於該反應台板呈現橫越實際上移動的該至少一個多相位致動器單元之相應的電磁鐵之實質穩態的多相位分佈。
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