TWI401201B - 增進傳送器之傳送效能的設備與方法 - Google Patents

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Description

增進傳送器之傳送效能的設備與方法
本發明係關於傳送系統。更特定而言，本發明係關於一種用於增進傳送器效能之系統及方法，該等傳送器與非接觸式傳送模組及一用於在一製程期間將凖確之線性運動施加於支撐於一非接觸式空氣動力(AM)平臺上之基板的機構相關聯。
傳送器用於諸多領域中。本發明係關於增進大致大的平整物體(諸如平板顯示器(FPD)、太陽電池基板、印刷版及諸如矽晶圓及其他類似物體之其他平整基板)之傳送器的效能。通常，該等平整物體係在突出於一傳送器表面上之複數個輪子上傳送，該等輪子在物體下方旋轉並使其沿一期望方向前進。然而，在輕物體之情況下，或當該等物體主要支撐於一氣墊(或一AM平臺)上時，由於總摩擦力低，輪子可在其所支撐之物體下方滑動，從而放鬆對物體之抓握而不能使物體前進或沿錯誤方向引導物體。
本發明之一目的係提供一種具有增進之傳送效能的傳送器設備。
本發明之另一目的係提供一種強健之線性驅動機構，其主要用於但非僅用於在一凖確之AM平臺上運輸大致上大且薄之物體(例如平板顯示器－FPD玻璃)。
本發明之一主要態樣係提供一種用於以增進之傳送效能運輸或凖確地線性移動大致平整物體之傳送器系統。特定而言，該系統與AM平臺及傳送模組相關聯，其中該物體係在不接觸地支撐於一氣墊上。特定而言，與本發明相關"物體"係指薄(因此相對具有撓性)且寬形式之基板，例如(舉例而言)平板顯示器(FPD)玻璃(通常為0.4－1.2mm寬且高達3200mm×2600mm，第10代玻璃)及太陽電池基板(玻璃或矽)。藉由在該等驅動輪之一個或多個附近添加真空埠以形成真空預載來達成增進之傳送效能。由於給重力添加一真空下壓力，因而作用於真空預載輪上之負載力增加，且相應地橫向驅動(摩擦)力亦增加(相依於基板與輪子之間的摩擦力係數)。
當採用真空預載概念時，重力可變成僅係一影響總驅動力之較小因素。對於AM平臺，此係十分重要，因為基板體重主要由一氣墊承載。藉由將真空預載概念用於預載傳送器之驅動輪或包括凖確之線性運動系統在內之線性(或旋轉)運動系統之驅動輪，即形成傳送力與重力之分離。因此，本發明之某些應用牽涉非水平基板之運輸。
本發明既適合應用於使用驅動輪既支撐物體亦傳送物體之傳送系統，亦特別適用於其中使用空氣動力(AM)支撐構件(形成一氣墊來支撐該基板之非接觸(NC)式平臺)支撐被傳送於真空預載驅動輪驅動之平臺上之基板之傳送系統。
本發明帶來允許增進驅動力及控制負載力之能力，從而為AM系統(NC傳送設備及NC平臺，包括用於其中需要凖確之線性運動系統之製程機器之NC平臺)提供高效能傳送，此特別適用於寬式薄基板，例如FPD及其他類似平整物體。藉由將真空預載概念用於驅動輪中，當傳送寬式薄基板時(即在運動中)，寬式薄基板之非平整度可相對於習用輪式傳送器減小達10之因數。
當該輸送系統採用前後輪構造時，相對於用於8－10代FPD玻璃之習用傳送器中之6－10列驅動輪而言，根據本發明之真空預載傳送系統之驅動機構需要相當少之驅動輪，通常需要兩列(每一列係一個真空預載驅動輪單元)。另一選擇係，相對於用於8－10代FPD玻璃之習用傳送器中之150－250個輪子而言，本發明之傳送器需要一列8－16個具有一共用軸之並排驅動輪(吾人將此稱作真空預載驅動輪單元)。
在本發明之某些實施例中，牽涉AM平臺。在此情況下，當使用習用輪式傳送器時，需要提升輪子以便於裝載該傳送系統(乃因重力僅係向下之力)，但當採用真空預載時，不需要提升該等輪子。此外，作為當僅牽涉重力時驅動力受限之一結果，可使用真空預載驅動輪輸送器以可靠及安全方式達成相當高之傳送速度及速度斜升(加速度)。因此，根據本發明之增進型真空預載傳送器係成本有效且更快，從而提供更少之接觸及污染。本發明之真空預載傳送器可極適用於非接觸式平臺上之基板運輸，舉例而言，裝載及卸載作業及/或當執行一製程時形成基板在一AM平臺上之凖確線性運動。其亦可極適用於跨越FPD或太陽電池生產線之運送模組及自動模組(即諸如FPD或太陽電池基板在製程機器之間的成本有效運輸)。
圖1a中根據本發明之一較佳實施例圖解說明真空預載(VPL)傳送器之基本原理。應用VPL以增進傳送器(例如圖2a所示之輪式傳送器)之傳送效能(主要在驅動力方面)。輪式傳送器(參見圖2a)支撐並向前傳送諸如薄且具撓性之基板(例如一平板顯示器(FPD)或一太陽電池基板)的物體10。然而，必須強調：雖然本發明關注大致平整、薄且具撓性之基板，但一般而言該VPL概念能夠傳送各種各樣的物體。圖1a係一典型輪式傳送器之剖面圖，其中該VPL概念被應用於該等驅動輪列之一個或多個列(參見圖2a之400a)上，而其他驅動輪列(輪120a)係標準列(即無VPL)。為應用線性運動來線性地向前傳送基板，所有輪子由一連接至驅動機構122之共用軸123來驅動。
在習用輪式傳送器中，藉由物體之體重(Fg)乘以輪子121與基板10之間的摩擦係數來決定水平驅動力(即法向於重力)，而基板10通常由非金屬潔淨室相容材料製成。為增進及/或控制水平驅動力，將該VPL概念應用於列400之驅動輪120附近(參見圖2a)。一對面板200毗鄰輪子120，此處一個或多個真空吸入埠(210)經定位以增加基板與輪子120之間的法向力。該對面板被調整成低於輪子120之頂部而具有一介於50至500微米範圍內之典型空隙。當將埠210連接至一真空源時(在該圖中未顯示)，在對面板200與輪子120所支撐之基板10之間的一大致細小體積201內產生一次大氣壓。因此，輪子120承受甚大於重力(Fg)之下壓力(Fv)。實務上，當應用VPL概念時(舉例而言，應用於圖2a所示之5列中之僅2列)，Fv可大於(真空度愈高且該空隙愈小，則該下壓力愈大)Fg一2－10之因數(且若需要可更大)。
圖2a根據本發明之一較佳實施例圖解說明一具有五列支撐基板10之輪子之輪式傳送器模組之俯視圖，其中在該兩個側列400(列400a包括習用驅動輪120a)中應用VPL概念。該傳送器由一基礎結構(未顯示)支撐於地面以上一期望高度(具調平能力)。所有列皆由一連接至驅動單元122之共用軸123驅動。五個列(即包括應用VPL之兩個側列在內)中每一列之所有輪子皆由一處於張緊狀態之撓性帶140驅動。必須強調：存在諸多將運動施加於輪子之選項，而帶驅動僅係一個實例(亦可應用同步皮帶，或其可係此項技術中一所習知之機械或磁性機構，僅列舉若干)。
圖2b根據本發明之另一較佳實施例圖解說明一空氣動力傳送器模組(類似於圖2a之輪式傳送器)之俯視圖，其具有兩個應用VPL概念驅動基板之側列400(列400a包括習用驅動輪120a)。該兩個列皆由一連接至驅動單元122之共用軸123驅動。然而，可設置三個加長空氣動力(AM)支撐「軌道」300來代替輪式傳送器之三個內部輪列。AM軌道300藉由形成於AM軌道300上表面與基板10之間的氣墊不接觸地(參見圖1b)支撐基板10。基板10之體重係由兩列輪子400及三個軌道300來支撐。因此，由體重引起之驅動力(其與施加於僅支撐基板體重一部分之輪子上的向下力線性相關)減小(且亦可係非不變)，因而該VPL概念(其中重力可較不重要)相對於AM傳送器之線性驅動力增強更有效。
圖1b根據本發明之另一較佳實施例圖解說明將該VPL概念用於AM傳送器之實施方案，其旨在增進及/或控制AM傳送器之驅動力(舉例而言，如在圖2b中所示)。圖1b係一典型AM傳送器之剖面圖，其中在一列或多列驅動輪(參見400，圖2b)中應用VPL概念以增加驅動力。應用AM軌道300以藉由一氣墊301(例如，舉例而言PA式氣墊，參見WO 03/060961，其以引用方式併入本文中)以非接觸方式支撐基板10。PA式流體墊係使用具有複數個壓力埠及排出孔(於此處允許將流體排入環境中)之支撐表面而形成，空氣係經由壓力埠310充入該墊中。氣墊301之典型氣隙係在100至500微米之範圍內(因為氣隙愈大，質量流動速率(MFR)即愈大)。用於驅動輪120之VPL概念實施類似於圖1a之驅動輪120。
圖1c根據本發明之另一較佳實施例圖解說明VPL概念之局部實施方案，其中自驅動輪120之兩側設置兩個具有一個或多個真空埠210之小對面板200，該等真空埠距輪子之典型距離係在8－15 mm之範圍內，其中對面板200佈置於距輪子1－2 mm之距離處(自輪梢向下50－500微米處)。真空埠之典型直徑係在2－6 mm之範圍內。提供至該真空埠中之典型真空度係在500－900 mbar(絕對值)之範圍內。
圖1d根據本發明之另一較佳實施例圖解說明該VPL概念之一共用實施方案。一共用對面板200用於一列驅動輪(圖1d所示之前後輪構造)。輪子120位於穿過對面板200形成之切口202之中央，在此處輪梢高出對面板200上表面約50－500微米。除形成於對面板200中之一個或多個真空埠120外，於該等輪子120之每一輪子旁邊亦設置複數個壓力埠310以防止接觸，尤其當傳送諸如FPD玻璃等撓性基板時。在該構造中，對面板200之典型寬度係80－120 mm，其中壓力埠310(其實際上產生氣墊支撐)定位在一距輪梢比該等真空埠與該近輪梢之間距離長4－8個因數及更大因數之典型距離處。
必須強調：該構造可被視為一獨立或一即插即用"VPL傳送單元"，乃因其可與若干傳送模組合併。此允許迅速移除及以另一傳送單元代替一故障VPL傳送單元，或容易且便利地進行維護。
圖1e根據本發明之另一較佳實施例圖解說明該VPL概念之一實施方案，即一其中對面板係一AM平臺之整體部分(即由一部分製成)之構造。在該整體構造中，VPL傳送器之對面板200形成於一非接觸式支撐平臺之兩個部分300a之間，該支撐平臺在基板下方形成氣墊支撐(舉例而言，PA式氣墊)。圖中清楚地顯示，在加長部分300a與200之間形成一具有至大氣排出孔382之加長表面凹槽381，以建立一局部平衡(參見WO 03/060961，其以引用方式併入本文中)，從而保持一寬式基板平整。關於該VPL概念之所有其他細節皆類似於根據圖1d所提供之闡述。
圖2c根據本發明之另一較佳實施例圖解說明該VPL概念之一實施方案，即該VPL傳送器具有一並排驅動輪120之構造，而並排驅動輪120具有一垂直於運動方向之共用軸123。圖2c顯示兩個連續之VPL傳送模組(A及B)，該等模組之每一者均包括一個跨越式VPL傳送器單元498及五個非接觸式支撐AM軌道300(舉例而言基於PA式氣墊)。該等跨越式VPL傳送器單元498之每一者均具有一個對面板200及一列並排輪120，該列並排輪120具有一直接連接至馬達122之共用軸123。該等輪子之間的距離通常可係自60mm及更多(輪子愈多，驅動力愈大但MFR增加)，且若需要，該等輪子之間的距離可不統一。詳圖C顯示設置有真空埠210及壓力埠310兩者之輪子120中之每一者之近視圖。必須強調：為能夠在該等模組上方平穩地運動，該等軸之間(即A之123與B之123之間)的距離必須稍短於基板10之長度(通常短50至100 mm)。
圖2d圖解說明與一共用軸150嚙合之一列並排VPL驅動輪152及154。該等輪被分成兩組。在組A中，輪152由一種材料(通常為金屬，其經機械加工製成)製成。在組B中，該等輪子由兩種材料製成，內部部件154可由(舉例而言)金屬製成，而具有接觸面之外部部件156可由潔淨室相容譬如PEEK(非金屬)材料(其特徵為當與玻璃接觸時具高摩擦係數)製成。(顯而易見，組A或組B將被應用於一個輪列中)此種設計提供剛度，且在需要時允許更換部件156。當如圖2e所示需要高凖確度之線性運動機構時，此剛度極為重要。圖2e顯示一跨越式VPL驅動機構之具有外部部件166之輪子164及軸160。可實施如下製程以達成高凖確度：．在機械加工中用相同材料(一個部件，通常為金屬)製成輪子164及軸160。
．接下來裝配外環166。
．最後，完成該外接觸表面之一第二機械加工階段。
但凖確之機械加工並非影響最終產品之全部因素，乃因軸承及驅動亦影響運動之直線性及速度波動。
圖2f－2h根據本發明之一較佳實施例圖解說明用於提供凖確基板運輸之跨越式VPL傳送器單元之若干可選佈置，圖2f顯示一具有複數個輪子120及一直接由運動系統122驅動之共用軸123的跨越式VPL傳送器之機構。該系統通常設置有齒輪箱且視需要設置有一用於控制該運動之編碼器。可使用AC馬達、DC馬達及步進馬達。軸123在若干位置處由附裝至傳送器模組結構(未顯示)之軸承124予以支撐。圖2g顯示一具有兩個平行軸123之跨越式VPL傳送器之機構(舉例而言，圖2e所描繪之設計)，每一軸在兩端均由軸承124支撐。該等軸藉由一三偏轉傳動箱125連接至一運動系統122。圖2h顯示一跨越式VPL傳送器之機構被分成兩個對凖之部分。每一部分均藉由一專用直接驅動運動系統(122a、122b)來運作。進一步提供一運動控制單元1222，以在直線運動期間使該兩個運動系統同步或允許細微旋轉(以控制運動之直線性)。
圖3a根據本發明之一較佳實施例圖解說明一"獨立"VPL傳送器400(前後輪構造)之一側視圖。400之對面板200係由亦支撐軸承121之殼體之側板420來支撐。輪子120之頂部通常突出於對面板200之上表面50－500微米(此可藉由(舉例而言)使用固定螺釘進行水平調整來達成，未顯示於該圖中)。在對面板200中設置用於輪子120之開孔(槽)205。為簡明起見，在該圖中未顯示設置於對面板200上之真空埠及其他AM細節(參見圖4a)。用以旋轉輪子之驅動力由軸123提供至該等輪子中之一者且所有該等輪子皆由帶430驅動。設置調節惰輪425以用於保持帶張力。VPL傳送器400係由一升降機構450來支撐，而升降機構450係由基礎機構20來支撐。該升降機構可用於升高及降低驅動輪400(包括對面板)。
圖3b根據本發明之一較佳實施例圖解說明一VPL傳送器400a(前後輪構造)之一側視圖。該型式極類似於「獨立」VPL傳送器400。其區別係：在圖3b所示實施例之情形中，僅升降驅動機構，而對面板200a保持固定，視需要對面板200a係一AM平臺之一整體部分(參見圖1e)。其他細節類似於關於圖3a所描述之細節。
圖4a根據本發明之一較佳實施例圖解說明呈一前後輪構造之一"獨立"VPL傳送器555之一總圖。VPL傳送器555包括一對面板200及一列驅動輪120。在該等輪中之每一者旁邊或該等輪子(210、210a)之間設置至少一個真空埠以施加一下壓真空力(VPL概念)。真空埠數量及其位置係根據基板之撓性及由所期望之驅動力來預定。然而，當基板具撓性時，需要在對面板200邊緣處添加壓力埠310且亦在該等輪子(310a，且在該情形中替代真空埠210a)之間添加真空埠，以形成氣墊支撐，其旨在防止因基板下垂(當該等真空埠產生下壓彎曲力時)而發生之接觸。VPL傳送器555設置有主真空管1210以向真空埠555之每一者供應真空。主真空管1210經由閥1211連接至一真空源(未顯示)以啟用各種運作模式。VPL傳送器555進一步設置有一主加壓氣體管線1220以向壓力埠555之每一者供應空氣。視需要，VPL傳送器555進一步設置有另一加壓氣體管線1230，其經由控制閥1231與主真空管線1210連通。提供該配置旨在確保不接觸，下文將參考圖6c進行闡釋。
圖4b及圖4c根據本發明之一較佳實施例圖解說明一其中設置有一並排輪構造之"獨立"VPL傳送器555a之總圖。圖4b圖解說明一VPL傳送器555a之一俯視圖。其包括一對面板200及一列並排真空預載驅動輪120，該等真空預載驅動輪定位於設置於對面板200上之槽202內。該等驅動輪之每一者旁邊均設置有一個真空埠以施加真空下壓力。然而，當該基板具撓性時，可能需要在對面板200邊緣且亦在該等輪子之間添加壓力埠310。圖4c圖解說明由對面板覆蓋之VPL傳送器555a機構。清楚地看出，555a之驅動輪120具有一直接連接至一機動系統122(舉例而言，馬達及齒輪)之共用軸123，其中該軸係由軸承124支撐至對面板200(由虛線顯示)。
圖4d根據本發明之一較佳實施例圖解說明一基於用於在一潔淨室環境中運作之磁性傳動單元之VPL傳送器之可選驅動機構(舉例而言，為圖4a所示之VPL傳送器之驅動機構)。一共用軸180藉由磁性傳動單元182連接至跨越軸181(一個跨越軸對應於每一個驅動輪)。一第二磁性傳動單元183設置於181與驅動輪120之每一者之間。
圖5a根據本發明一較佳實施例圖解說明設置有一"即插即用"VPL傳送模組之製程系統之一非接觸式(NC)AM平臺之俯視圖。NC AM平臺520包括兩個具有升降機構之可更換VPL傳送單元550(亦參見圖4a處之555)及三個AM部分500及501。AM平臺520可應用(舉例而言)一PA式氣墊。在500與501之間，形成一用於容納"即插即用"VPL傳送單元550之加長槽。兩個VPL傳送單元550被置於內部以用於支撐不同寬度(但應寬於兩個單元550之間的距離以允許跨越該系統連續運動)之基板。在裝載及卸載工序期間或當以旁路模式運作時，平臺520之該兩個並行對凖之VPL傳送單元550運作。在裝載該基板後，藉由一形成於AM部分500處具有用於夾持該基板之真空墊566及位於一加長槽567下方之加長滑塊之凖確線性運動機構565來夾持該基板(在被墊566夾持後，單元550由升降機構降低)。在運作模式下，當需要凖確運動時，線性運動機構565運輸玻璃，且當製程完成時，VPL傳送器升高並再次運作以卸載基板。該程序適用於一服務於線內製作FAB之製程系統。
圖5b根據本發明另一較佳實施例圖解說明一類似於平臺520之AM平臺530之俯視圖(參見圖5a)，其配備有一整體VPL驅動單元560。"整體"意味著NC平臺530之上表面510與VPL驅動單元560之對面板包括一共用板。所有其他細節大部分類似於關於圖5a所描述之平臺。在該情形中，單元560之驅動輪中之每一者均突出於NC平臺530之頂板上方(舉例而言100微米)而對凖(100微米係跨非接觸式平臺530支撐基板之氣墊之典型氣隙之一半或更少)。在AM平臺530之中心內，設置一凖確製程區域510以用於藉由(舉例而言)應用PV式氣墊獲得基板之凖確浮動間隙。關於AM平臺520(圖5a)，注意在該情形中，VPL驅動單元560被分割成兩個部分且不穿過該製程區域。作為一結果，防止可能由560之驅動輪產生之擾動被引入製程區域510。然而，進一步注意，線性驅動系統565跨越製程區域，且相應地該平臺之總凖確度(即基板之平整度)亦由驅動系統565控制。
因此，在一運作模式中，當使用整體VPL驅動單元560(舉例而言)來裝載及卸載基板時，VPL驅動單元560之真空埠流體連接至一真空源，且作為一結果，該撓性基板(舉例而言例如0.7 mm厚之FPD玻璃)因真空下壓力而下垂且在一形成於該基板與該等驅動輪面向上表面之間的一所期望下壓力下接觸。當不運作時，真空供應關閉，且該基板被周圍之氣墊向上推，且基板安全地上浮於該等驅動輪頂部上方(亦參見圖6a－c)。因此，在選擇性應用中，可省卻升降機構(及時間花費)，但在某些其他應用中，必須應用用於輪子之升降機構。
在圖6a－c中根據本發明之一較佳實施例圖解說明關於整體VPL驅動單元560之運作模式之更多內容，其中無需用於一VPL傳送器單元560之升降機構。在圖6a中顯示單元560附近之NC平臺600之剖面圖。在該圖中，將真空供應至輪子120任一側上之真空埠210。因此，在體積201處形成次大氣壓條件，並下拉一撓性基板10(舉例而言寬式0.7 mm FPD玻璃)及基板10自標稱浮置下垂(參見圖6b)，以便所期望之向下力(Fv)下壓基板10以接觸輪子120。在單元560周圍，具有複數個壓力埠之NC平臺600形成一用以支撐基板10之氣墊301，以防止基板10與NC平臺600之上表面之間的接觸。圖6b之所有元件皆類似於圖6a，但並不將真空供應至整體VPL驅動單元560之真空埠。在該情形中(標稱浮置)，基板10可因重力而稍微下垂，但由單元560周圍之NC平臺600形成之氣墊301仍以距輪子120頂部之安全浮置距離支撐基板10。然而，圖6c描繪進一步增加基板10與輪子120頂部之間安全距離的選項。其可藉由自真空源(連接至單元560之真空埠)轉換至加壓氣體源以在該等真空預載驅動輪附近獲得更多上推力來達成。該延長之安全距離相依於所施加之壓力位凖。因此，僅藉由接通及/或斷開通至560之真空埠之真空供應，即可建立基板10與真空預載驅動輪120之間的接觸並形成側向驅動力。
當運輸基板且基板僅覆蓋VPL驅動單元之一部分時，大量真空埠未得到覆蓋，暴露於周圍壓力環境(即大氣環境)中，因此可明顯增加質量流動速率(MFR)。為防止質量流動速率之不必要損失，一選項係使用一與VPL驅動單元560之真空埠之每一個流體連通之限流器219(圖6a)，從而在真空埠未被覆蓋時限制該流動。該限流器可係一SASO限流器(參見WO 01/14782、US 6,644,703及US 6,523,572，所有皆以引用方式併入本文中)。根據本發明一較佳實施例之NC平臺在真空埠310之每一個中亦配備有限流器319(例如SASO噴嘴或類似裝置)，以限制總流速及提供對接觸之顯著高阻抗力。
圖7a－d根據本發明之某些較佳實施例圖解說明配備有一個或多個具有一前後輪構造(參見圖3a)之整體VPL驅動單元之AM平臺的某些構造。此一平臺可包括圖5a所描繪之精確線性驅動系統。圖7a圖解說明一配備有VPL驅動單元710之NC平臺701。單元710在平臺701之兩側具有兩列驅動輪。圖7b顯示一配備有VPL驅動單元720之NC平臺702。單元720在平臺702之中心線處具有兩列毗鄰之驅動輪。圖7c圖解說明一配備有VPL驅動單元730之NC平臺703。單元730在平臺701中具有兩列驅動輪。圖7d描繪一配備有VPL驅動單元740之NC平臺704。單元740具有3列驅動輪，兩列在平臺704之兩側，而一列在平臺704之中心線處。
圖7e－h根據本發明之某些較佳實施例圖解說明凖確PA－PV(2100－2200)AM平臺之某些構造，其配備有：一個或多個具有用於諸如裝載、卸載及傳遞等傳送任務前後輪構造(參見圖4a)或用於傳送任務之並排輪構造780(參見圖4b)之整體VPL驅動單元770；及一凖確系統型式790(例如圖4b所示之VPL驅動單元，其配備有圖2e所示之軸)，其用於提供凖確線性運動以作為圖5a所描繪之凖確線性運動機構565之可選更換。圖7e－7f中之AM平臺係PA－PV－PA式平臺，其中一橫向加長處理區域定位於PV區域2000之中心處。在該等情形中，基板行程稍長於基板長度。圖7a具有兩個定位於平臺上游及下游處用於裝載及卸載之傳送單元780。該兩個精確單元790係同步運作，並當在一基板上發生一製程時向前(或向後，若需要)驅動基板。圖7f類似於圖7e，但提供VPL驅動單元770(呈前後輪構造)以代替使用單元780。圖7g－7h中之AM平臺係PA－PV－PA－PV－PA式，其中兩個橫向延長之製程區域位於PV區域2000之中心處，PV區域2000具有約半個基板長度之距離。在該等情形中，基板行程稍長於半個基板之長度。圖7g具有：一用於在製程週期期間凖確地運輸基板之精確VPL驅動單元790，該運輸可同時發生於兩個製程區域2200處；及兩個用於裝載及卸載之VPL驅動單元780。圖7h具有3個同步運作之精確VPL驅動單元780。因此，藉由該3軸驅動系統完成凖確之運動及裝載與卸載。
圖7k根據本發明之一較佳實施例圖解說明由一具有三向齒輪箱754之單個運動系統752驅動之可選VPL機構，其視需要為圖7f中所描繪之凖確平臺之VPL驅動系統。其包括兩個平行之凖確VPL傳送單元756a、756b(並排構造)、及裝載和卸載VPL傳送單元750a和750b(並排構造)，且其中由單元756a、756b之軸經由帶提供驅動力。注意：僅藉由切換真空即可完成對該等部分中每一部分之運作，隨後之段落將予以闡述。
必須強調(參見圖6a－c)：藉由將真空引入至VPL驅動單元之真空埠可將驅動力引入至傳送器。可在如下部分連接之情形中應用切換：．當基板不覆蓋該等真空埠時，接通真空；．當基板覆蓋該等真空埠中之部分真空埠時，接通真空；．當基板覆蓋所有真空埠時，接通真空(此係針對並排輪構造之情形)；．當基板不運動時，接通真空；．當基板於該平臺上被傳送時，接通真空；．當驅動輪不旋轉時，接通真空．當驅動輪正旋轉時，接通真空
圖8a－c根據本發明之某些較佳實施例圖解說明欲視需要用於概言之VPL概念且特定而言整體VPL驅動單元之驅動輪之某些構造。圖8a描述一欲在VPL驅動單元設置於所支撐基板10下方NC平臺中心區域處之情形中使用的驅動輪820a。圖8b描述一欲在VPL驅動單元設置於NC平臺邊緣處(參見圖7a)且支撐基板10之邊緣之情形中使用的驅動輪820b。請注意：為防止接觸，靠近該等真空埠設置氣墊支撐(310)。設置輪820a之法蘭821以用作一動態導向元件－以確保在運動期間基板處在"線內"。圖8c描述一製作為一個部件之雙驅動輪820c，其中VPL驅動單元之真空埠210位於該等輪之間(參見圖7b)。該型式可用於基板極具撓性之情形中。
在不減損一般性之情況下，圖9a－c根據本發明之某些較佳實施例圖解說明真空埠在VPL驅動輪單元之輪子周圍的某些佈置。該等佈置與所傳送基板之不同彈性特徵相關。圖9a描繪輪120兩側數個(作為一實例顯示三個真空埠)真空埠911之佈置。在輪子120之兩側僅使用一個真空埠912極為實際，乃因其沿運動方向將最小彎曲力矩施加於基板上。圖9b描繪輪120之僅一側上一個或多個(作為一實例顯示三個真空埠)真空埠921之佈置。圖9c描繪若干(作為一實例顯示四個真空埠)真空埠931在兩個連續輪子(較佳地盡可能近)之間的佈置。圖9d描繪一個或多個真空埠941在輪120兩側及一個或多個真空埠942在兩個連續輪(較佳地盡可能近)之間的組合佈置。圖9c描述若干真空埠951在兩個毗鄰輪之間的佈置(亦參見圖7b及圖8c)。
圖10a根據本發明之某些較佳實施例圖解說明一基於VPL驅動概念用於運輸、傳送、旋轉及引導基板(例如FPD玻璃)之自動模組1000。模組1000包括一非接觸式平臺1001及3個個別VPL驅動單元：兩個跨越式線性VPL驅動單元1100及1200(前後輪構造)及一個具有四個輪子1301之VPL旋轉單元1300。VPL旋轉單元1300中之輪子1301可視需要由四個單獨馬達同步地運作。藉由使用此一模組，可僅藉由將真空自接通狀態切換至斷開狀態來完成自一個驅動單元至另一個驅動單元之切換。此一模組亦具有一些定位感測器(未顯示)及諸如對凖器等附件構件以控制各種可用基板運輸任務(未顯示)。使用此一AM自動模組之一些實例係：．基板藉由現用VPL驅動單元1200(現用係指真空"接通")沿Y方向傳送穿過模組1000。
．基板藉由現用VPL驅動單元1100(現用係指真空"接通")沿X方向傳送穿過模組1000。
．藉由VPL驅動單元1200(Y方向)將基板傳送至1000之中心，然後1200之驅動輪停止。然後，基板繼續沿X方向移動(將VPL驅動單元1100之真空設定至接通，而將VPL驅動單元1200之真空設定至"斷開"，且隨後運作1100之驅動輪)。
．基板係(a)藉由VPL驅動單元1200(沿Y方向)傳輸至1000之中心(驅動輪停止)；(b)將通至1300之真空設定至"接通"，而將通至1100之真空設定至"斷開"以不休眠地提供交接；(c)運作輪子1301以完成基板之90度旋轉；(d)將通至1100之真空設定至"接通"而將通至1300之真空設定至"斷開"；(e)運作1200之輪子驅動以沿X方向傳輸基板。
．基板藉由VPL驅動單元1200沿X方向傳送至1000之中心且停止，旋轉並繼續沿X方向移動出去。
必須強調：在此等跨越之驅動輪列中，若如在四個驅動輪1230(以虛線界定)中所見跨越輪過於緊密，則可能發生一故障連結，此乃因真空下壓力可使基板與該等跨越輪接觸。藉由去除相同列中之至少兩個輪子或去除組1230中之所有四個輪子即可容易地解決該問題。
圖10b根據本發明之較佳實施例圖解說明一基於VPL驅動概念用於運輸、傳送、旋轉及引導基板(例如FPD玻璃)之替代設計自動模組1000a(相對於圖10a中所圖解說明之自動模組1000)。模組1000a包括一非接觸式平臺1001a及5個個別VPL驅動單元：兩個用於沿X方向提供線性運動之並排構造單元(1110a、1110b)、兩個用於沿Y方向提供線性運動之並排構造單元(1210a、1210b)及一個VPL旋轉單元1300a。VPL旋轉單元1300a之驅動輪1310係經由個別軸1330藉由共用錐齒輪傳動箱1320運作。此類設計極為成本有效，且提供與參照圖10a所圖解說明之模組1000所述相同的運作模式。同樣，亦採用藉由將真空自"接通狀態"切換至"斷開狀態"及反之亦然來控制各種任務之實際應用。
圖11根據本發明之一較佳實施例圖解說明一基於一容納三個連續製程(2020、2040及2060)位於一加長AM平臺2001上之非接觸式軌道2000之系統。設置有VPL運輸系統之軌道200由五個並排構造VPL單元構成。其包括多個用於裝載/卸載及用於提供凖確線性運動之VPL驅動單元。提供VPL傳送單元2100係用於裝載及卸載任務(其中基板10係以一高達200 cm/sec及更快之典型速度來傳輸)。由三個凖確VPL傳送單元2200提供該等製程期間凖確之線性運動，從而提供凖確之定位及穩定且精確之速度(通常在5 cm/sec至50 cm/sec之範圍內)。當正以凖確方式線性傳輸浮動於AM平臺上之基板時執行處理。在處理期間，定位於該玻璃上方之製程工具之至少一者可能極接近於基板10之上表面，因此必須應用提供凖確及穩定氣隙之極為凖確之AM平臺，亦即一氣墊(例如真空預載(PV)氣墊，PV式流體氣墊係一由一具有複數個壓力埠及連接至一真空源之真空出口(從而藉由彼真空排出過多之流體)之現用表面形成之真空預載流體墊，參見WO 03/060961，其以引用方式併入本文中)))。為便於連續傳輸，VPL單元之每一者之間的距離必須稍短於基板長度。系統2000進一步設置有與更高層階中央控制進行通信(3999)之控制箱3000。控制箱3000藉由與通至該單元之壓力源/真空源相關聯之線3100及與運動系統相關聯之線(包括與感測構件例如接近感測器或編碼器之連接)而連接至VPL驅動單元中之每一者。控制箱3000亦控制包括所牽涉之所有回饋感測器在內之AM平臺2001之總管(constable)參數(線3300)。此外，控制箱3000與該等處理工具2020、2040及2060通信(線3400)。
強調與一習用線性驅動系統(例如圖5b中所示)相比較使用並排凖確VPL驅動單元(舉例而言，如在圖7e－7h及圖11中所示)之優點相當重要。藉由將並排VPL驅動單元用於一凖確AM平臺上之基板運輸，凖確製程區域提供一無槽或跨越凹槽之同質非接觸式支撐，且無可能由該線性運動系統引起之動態波動。相應地，相對於一跨越處理區域之習用線性驅動系統，一凖確(並排配置)VPL驅動單元以局部及動態方式提供不受擾動之處理區域。凖確VPL驅動單元之典型效能係：．1 m行程約10微米之定位凖確度；．在高於20 cm/sec之速度下，速度波動小於1%．加速度高達0.5 G(相依於輪子數量)．速度高達約100 cm/sec
圖12根據本發明之一較佳實施例圖解說明一VPL平臺5000，其具有分佈於該平臺之上表面上之驅動輪1200且該平臺之上表面亦依據該VPL概念用作對面板200。在不減損一般性之前提下，該圖中提供驅動輪之一錯列佈置，但可替代地應用任何其他二維佈置。一驅動輪120周圍之詳圖顯示形成於200中用於驅動輪120之槽202及在驅動輪120旁邊之真空埠210。該平臺可用於相對厚之基板且其旨在提供一使該等基板(舉例而言厚的太陽電池玻璃)變平整之能力。注意該型式無壓力埠。
除非另有暗示，否則本說明書中之術語"AM平臺"、"NC平臺"、"模組"、"傳送模組"可互換。除非另有暗示，否則本說明書中之術語"AM平臺"通常係指NC傳送設備或一製程機器之NC平臺。術語"運動"意指線性、線性且凖確、旋轉或類似運動。
除非另有暗示，否則本說明書中之術語"驅動輪單元"、"VPL驅動單元"、通用或凖確驅動單元係可互換。大多數情況下"輪子"意指驅動輪或VPL驅動輪。
應清楚：本說明書中對所陳述實施例及附圖之說明僅用於更透徹地瞭解本發明，而非限制其範疇。
亦應清楚：熟習此項技術者在閱讀本說明書之後，可對附圖及上述實施例做出調整或修改，此等調整或修改將仍由本發明涵蓋。
10．．．物體/基板
20．．．基礎機構
120．．．驅動輪
120a．．．輪子
121．．．輪子
122．．．驅動單元
122a．．．驅動運動系統
122b．．．驅動運動系統
123．．．共用軸
124．．．軸承
125．．．傳動箱
140．．．帶
150．．．共用軸
152．．．VPL驅動輪
154．．．VPL驅動輪
156．．．外部部件
160．．．軸
164．．．輪子
166．．．外部部件
180．．．共用軸
181．．．跨越軸
182．．．磁性傳動單元
183．．．第二磁性傳動單元
200．．．對面板
200a．．．對面板
201．．．體積
202．．．槽
205．．．槽
210．．．輪子
210a．．．輪子
219．．．限流器
300．．．軌道
300a．．．部分
301．．．氣墊
310．．．壓力埠
319．．．限流器
310a．．．真空埠
381．．．表面凹槽
382．．．排出孔
400．．．列/VPL傳送器
400a．．．列
420．．．側板
425．．．調節惰輪
430．．．帶
450．．．升降機構
498．．．VPL傳送器單元
500．．．AM部分
501．．．AM部分
510．．．上表面
520．．．NC AM平臺
530．．．AM平臺
550．．．VPL傳送單元
560．．．VPL驅動單元
565．．．線性驅動系統
566．．．真空墊
567．．．加長槽
555．．．"獨立"VPL傳送器
555a．．．VPL傳送器
600．．．NC平臺
701．．．NC平臺
702．．．NC平臺
703．．．NC平臺
704．．．NC平臺
710．．．VPL驅動單元
720．．．VPL驅動單元
730．．．VPL驅動單元
740．．．VPL驅動單元
750a．．．VPL傳送單元
750b．．．VPL傳送單元
752．．．運動系統
754．．．三向齒輪箱
756a．．．VPL傳送單元
756b．．．VPL傳送單元
770．．．VPL驅動單元
780．．．並排輪構造
790．．．凖確系統型式
820a．．．驅動輪
820b．．．驅動輪
820c．．．雙驅動輪
821．．．法蘭
911．．．真空埠
912．．．真空埠
921．．．真空埠
931．．．真空埠
941．．．真空埠
942．．．真空埠
951．．．真空埠
1000．．．自動模組
1001．．．非接觸式平臺
1001a．．．非接觸式平臺
1100．．．VPL驅動單元
1110a．．．構造單元
1110b．．．構造單元
1200．．．VPL驅動單元
1210．．．主真空管
1210a．．．構造單元
1210b．．．構造單元
1211．．．閥
1220．．．加壓氣體管線
1222．．．運動控制單元
1230．．．加壓氣體管線
1231．．．控制閥
1300．．．VPL旋轉單元
1300a．．．VPL旋轉單元
1310．．．驅動輪
1320．．．錐齒輪傳動箱
1330．．．軸
2001．．．加長AM平臺
2020．．．處理工具
2040．．．處理工具
2060．．．處理工具
2000．．．PV區域
2100．．．VPL傳送單元
2200．．．VPL傳送單元
3000．．．運動系統
3100．．．線
3300．．．線
3400．．．線
3999．．．通信
5000．．．VPL平臺
圖1a係一根據本發明一較佳實施例之真空預載(VPL)傳送系統之剖面圖，其使用驅動輪來支撐及傳送一基板，其中真空預載構建於選擇性輪上。
圖1b係一根據本發明一較佳實施例之VPL傳送器系統之剖面圖，其使用氣墊進行支撐並使用真空預載驅動輪產生所需之驅動力。
圖1c係一具有獨立對面板之VPL傳送器之近視圖。
圖1d係一配備有真空埠及壓力埠兩者之共用對面板之獨立VPL傳送器單元的近視圖。
圖1e係一類似於圖2d所示VPL傳送器之VPL傳送器之近視圖，但該對面板係一AM平臺之整體部分。
圖2a係一根據本發明一較佳實施例之一VPL傳送器系統之正視圖，其應用數列驅動輪來支撐及傳送一基板，其中該等側邊列輪係被真空預載(參見圖1a)。
圖2b係一根據本發明一較佳實施例之一VPL傳送器系統之正視圖，其具有納含用於支撐基板之氣墊支撐元件之兩個側列真空預載驅動輪。
圖2c係根據本發明一較佳實施例之長VPL傳送器系統之正視圖。其具有納含非接觸支撐元件之兩個橫向列並排真空預載驅動輪。
圖2d係圖2c所示並排列驅動輪之側視圖。
圖2e係當要求凖確之基板運動時所使用之圖2c所示並排列驅動輪之剖面圖。
圖2f係一圖2c所示並排列驅動輪之一機構之俯視圖，其具有直接驅動馬達及用於支撐該等輪子之共用軸之滾珠軸承。
圖2g係由一傳動箱嚙合並由共用馬達運作之兩個平行列並排驅動輪之一機構的俯視圖。
圖2h係一分隔成兩個對凖部分之並排列驅動輪之一機構的俯視圖。該等部分之每一者均由一專用直接驅動馬達運作以在直線運動期間及旋轉期間皆達成同步(以控制運動之直線性)。
圖3a根據本發明一較佳實施例圖解說明具有一驅動帶機構之一VPL傳送器(前後輪構造)之側視圖，其具有一用於提升驅動機構及對面板兩者之升降機構。
圖3b根據本發明一較佳實施例圖解說明一具有一驅動帶機構之VPL傳送器(前後輪構造)之側視圖，其具有一用於僅提升該驅動機構之升降機構。
圖4a根據本發明一較佳實施例圖解說明一"獨立"VPL傳送器(前後輪構造)之等角視圖。
圖4b－c根據本發明一較佳實施例圖解說明一"獨立"VPL傳送器(並排驅動輪構造)之俯視圖。
圖4d根據本發明一較佳實施例圖解說明一配置有磁性傳動之VPL傳送器之一列輪子之等角視圖。
圖5a根據本發明一較佳實施例圖解說明一納含一AM平臺之"獨立"可更換(即插即用)VPL傳送器之正視圖。
圖5b根據本發明一較佳實施例圖解說明一VPL傳送器之正視圖，其中對面板係一AM平臺之整體部分(或一部件)。
圖6a根據本發明一較佳實施例圖解說明一VPL傳送器之運作模式，其使用一氣墊來支撐被傳送基板並使用真空來增進摩擦力。
圖6b根據本發明一較佳實施例圖解說明一VPL傳送器之被動模式，其使用氣墊來支撐被傳送物體(不提供真空)。
圖6c根據本發明圖解說明一VPL傳送器之安全模式，其中經由該真空埠提供加壓氣體以提升基板進一步離開(向上)輪子。
圖7a－7d根據本發明之某些較佳實施例圖解說明整合有非接觸式傳送設備之VPL傳送器之各種構造。
圖7e－7h根據本發明某些較佳實施例圖解說明一整合有非接觸式凖確平臺之VPL傳送器之各種構造。
圖7k根據本發明之某些較佳實施例圖解說明具有凖確直接驅動(並排輪)及裝載/卸載VPL傳送器(前後輪)兩者之VPL傳送器之典型機構。
圖8a－8c圖解說明一傳送器輪附近之真空埠之若干可選佈置之剖面圖。
圖9a－9e圖解說明一傳送器輪附近之真空埠之若干可選佈置之剖面圖。
圖10a圖解說明具有兩個跨越VPL傳送器(前後輪構造)及一VPL旋轉機構之非接觸式分佈模組1000。VPL旋轉輪之每一者均配備有一個別驅動。所有輪子之驅動皆電同步。
圖10b圖解說明一具有兩個跨越VPL－傳送器(並排構造)及一VPL旋轉構造之非接觸式模組1001。該VPL旋轉機構之所有輪子皆由一共用錐齒輪傳動箱驅動。
圖11圖解說明藉助VPL運送系統掌控三個連續製程之非接觸式軌道，該VPL運輸系統包括用於裝載/卸載之設備及用於凖確線性運動之設備。
圖12圖解說明一具有分佈於平臺上表面上之驅動輪之VPL平臺。
10．．．物體/基材
120．．．驅動輪
120a．．．輪
122．．．驅動單元
123．．．共用軸
200．．．計數器板
201．．．體積
210．．．輪子

Claims (36)

  1. 一種用於傳送及凖確地運輸一大致平整物體之系統，該裝置包括：複數個佈置於一個或多個驅動單元中之真空預載驅動輪，每一驅動單元均包括至少一個真空預載驅動輪；至少一列輪子或空氣動力軌道，其用以支撐該物體；及至少兩對面板，各該對面板獨立地自該驅動單元及自該至少一列被支撐，各該對面板具有一個或多個埠，該埠僅由真空埠組成，該等對面板更毗鄰該等真空預載驅動輪之每一者以用於將所引起之下壓力施加於該物體上，每一驅動單元之該等真空埠皆流體連接至一主真空管，該主真空管經由一可控制閥通至一真空源；藉此當該主真空管連接至一真空源時，該物體與該真空預載驅動輪之間的法向力增加，且相應地橫向驅動力亦增加。
  2. 如請求項1之系統，其進一步設置有經由一可控制閥連接至該主真空管之加壓氣體供應管道。
  3. 如請求項1之系統，其中該等真空埠經由限流器與該真空源連通。
  4. 如請求項1之系統，其中該等支撐元件包括一個或多個空氣動力支撐表面。
  5. 如請求項1之系統，其中該等支撐元件包括額外之驅動輪。
  6. 如請求項1之系統，其中每一驅動單元均包括具有一共 用軸之並排佈置之真空預載驅動輪。
  7. 如請求項6之系統，其中該共用軸之真空預載驅動輪與該共用軸係整體，由一單塊金屬在機械加工中形成。
  8. 如請求項7之系統，其中該共用軸之每一個輪均設置有一具有數毫米寬之用於增強摩擦力之非金屬環。
  9. 如請求項6之系統，其中每一驅動單元均由一馬達獨立驅動。
  10. 如請求項9之系統，其中每一驅動單元之該馬達均直接連接至該驅動單元之該共用軸。
  11. 如請求項6之系統，其中兩個或更多個毗鄰之驅動單元係由一共用馬達來驅動。
  12. 如請求項6之系統，其中兩個或更多個毗鄰之驅動單元係由單獨之馬達驅動且電同步。
  13. 如請求項6之系統，其中兩個或更多個驅動單元沿一共用軸線大致平行對凖，並可單獨地運作以獲得差別驅動。
  14. 如請求項6之系統，其中該等驅動單元中之至少一些驅動單元進一步設置有一用於運動控制之編碼器。
  15. 如請求項1之系統，其中該一個或多個驅動單元中之至少一些驅動單元適於促成沿相反方向驅動。
  16. 如請求項1之系統，其中每一驅動單元均包括一個接一個佈置之真空預載驅動輪。
  17. 如請求項1之系統，其中該等驅動單元經佈置以促成沿一個以上的方向傳送。
  18. 如請求項17之系統，其中該等驅動單元經佈置以促成沿大致垂直方向傳送。
  19. 如請求項17之系統，其中至少一個旋轉驅動單元包括分佈於一圓環周圍且沿正切於該圓環之相同方向驅動之驅動真空預載輪，從而促成該物體之旋轉。
  20. 如請求項19之系統，其中該至少一個旋轉驅動單元係由一錐齒輪傳動箱來驅動。
  21. 如請求項1之系統，其中一升降機構設置於該一個或多個驅動單元中之一者或多者上，以用於舉升及降低該驅動單元。
  22. 如請求項1之系統，其中一升降機構設置於該一個或多個驅動單元中之一者或多者上，以用於舉升及降低該等驅動輪。
  23. 如請求項1之系統，其中該至少一個驅動單元中之一者或多者包括毗鄰該驅動單元之每一個驅動輪之一個或二個對面板。
  24. 如請求項1之系統，其中該至少一個驅動單元中之一者或多者包括一個具有多個槽之對面板，其中該等驅動輪嵌入該等槽中。
  25. 如請求項24之系統，其進一步設置有複數個壓力埠以用於當連接至一壓力源時促成形成局部氣墊。
  26. 如請求項1之系統，其中該複數個支撐元件包括一空氣動力支撐平臺，且其中一個或多個驅動單元之對面板被併入該空氣動力支撐平臺中。
  27. 如請求項26之系統，其中一個或多個驅動單元之該一個或多個對面板係該空氣動力支撐平臺之整體部分。
  28. 如請求項26之系統，其中當將該物體定位於該等輪上時且當將該等真空埠自該真空源斷開時，該等真空預載驅動輪於該等對面板之一上表面上突出一約為該物體之一浮動間隙之一半之高度。
  29. 如請求項1之系統，其進一步設置有一控制單元，該控制單元用於控制每一驅動單元之運作。
  30. 如請求項1之系統，其進一步設置有一接近感測器。
  31. 如請求項1之系統，其中該一個或多個驅動單元可與該系統分離。
  32. 如請求項1之系統，其中該等驅動輪係以50微米至500微米之範圍突出於該一個或多個對面板一上表面上。
  33. 如請求項1之系統，其中該一個或多個真空埠中毗鄰一驅動輪之至少一些真空埠各自離開該驅動輪上一與該物體相接觸之點一10毫米至30毫米範圍之距離。
  34. 如請求項1之系統，其中位於該系統之側邊緣處之真空預載驅動輪各自設置有一凸緣以防止該物體向外偏離。
  35. 如請求項1之系統，其中一驅動單元之該等真空預載驅動輪各自包括一雙輪。
  36. 如請求項1之系統，其中一驅動單元之該等驅動輪沿一二維佈置密集地分佈於一單個對面板中，從而促成該物體之傳送且同時將該物體平整化至一合意之平整度。
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