磁悬浮系统、磁悬浮系统的基座和载体以及悬浮载体的方法

文档序号:1894729 发布日期:2021-11-26 浏览:12次 >En<

阅读说明:本技术 磁悬浮系统、磁悬浮系统的基座和载体以及悬浮载体的方法 (Magnetic levitation system, base and carrier for a magnetic levitation system and method for levitating a carrier ) 是由 亨宁·奥斯特 蒂莫·艾德勒 克莱门斯·皮汉 于 2019-04-29 设计创作,主要内容包括:描述了一种用于运输载体(10)的磁悬浮系统(100)。所述磁悬浮系统包括:限定运输轨道的基座(20);沿所述运输轨道相对于所述基座(20)可移动的载体(10);和设置在所述基座(20)处并且被构造为面向所述载体的导向结构(12)的多个主动磁轴承(30)。所述导向结构(12)包括被构造为与所述多个主动磁轴承(30)相互作用的第一导向区(13)和第二导向区(14),以及凹陷区(15)。所述凹陷区(15)在所述载体的运输方向(T)上布置在所述第一导向区(13)与所述第二导向区(14)之间并且相对于所述第一导向区(13)和所述第二导向区(14)凹陷。(A magnetic levitation system (100) for transporting a carrier (10) is described. The magnetic levitation system includes: a base (20) defining a transport track; a carrier (10) movable along the transport track relative to the base (20); and a plurality of active magnetic bearings (30) provided at the base (20) and configured to face a guide structure (12) of the carrier. The guiding structure (12) comprises a first guiding zone (13) and a second guiding zone (14) configured to interact with the plurality of active magnetic bearings (30), and a recessed zone (15). The recessed region (15) is arranged between the first guide region (13) and the second guide region (14) in the transport direction (T) of the carrier and is recessed relative to the first guide region (13) and the second guide region (14).)

磁悬浮系统、磁悬浮系统的基座和载体以及悬浮载体的方法

技术领域

本公开内容的实施方式涉及用于运输载体(特别是用于承载大面积基板的载体)的系统和方法。更具体地,本公开内容的实施方式涉及用于特别是在真空腔室中悬浮和运输载体的磁悬浮系统。特别地,本公开内容的实施方式涉及用于运输载体的磁悬浮系统、磁悬浮系统的载体、磁悬浮系统的基座以及悬浮载体的方法。

背景技术

用于在基板上进行层沉积的技术包括例如溅射沉积、物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)和热蒸发。经涂覆的基板可用于若干应用和若干

技术领域

中。例如,经涂覆的基板可用于显示装置的领域中。显示装置可用于制造电视机屏幕、计算机显示器、移动电话、其他手持装置等来显示信息。典型地,通过用不同材料的层堆叠涂覆基板来生产显示器。

基板典型地在可包括多个沉积源和其他基板处理设备的真空沉积系统中被涂覆。基板典型地沿运输轨道被运输通过真空沉积系统,例如从第一沉积源到第二沉积源和到其他基板处理设备。基板可以以基本上竖直取向被运输通过处理系统。

典型地,由载体、即用于承载基板的承载装置来承载基板。典型地,使用载体运输系统(例如,其中载体的重量由磁力保持的磁悬浮系统)运输载体通过真空系统。载体运输系统可被构造用于沿限定运输轨道的基座结构来运送承载基板的载体。

准确地且平稳地运输载体通过真空系统是有挑战性的。例如,由于在移动部分之间的摩擦而引起的颗粒产生可导致制造工艺的劣化。利用磁悬浮系统运输载体可减少颗粒产生,因为在移动部分之间的机械接触被减少。例如,磁悬浮系统可包括具有多个主动受控的磁轴承的基座,这些主动受控的磁轴承产生磁悬浮力来以非接触或基本上非接触的方式将载体保持在基座处。然而,由于公差需求随要运输的物体的大小而增加,利用磁悬浮系统运输具有几平方米的大小的大面积载体是困难的。

因此,提供服了现有技术的至少一些问题的用于在真空系统中悬浮和运输载体的改善的磁悬浮系统以及在真空系统中悬浮载体的改善的方法将是有益的。具体地,提供用于运输承载大面积基板的载体的磁悬浮系统将是有益的。

发明内容

鉴于上文,提供了用于运输载体的磁悬浮系统、磁悬浮系统的载体、磁悬浮系统的基座以及悬浮载体的方法。另外的方面、优点和特征从从属权利要求、说明书和附图中是显而易见的。

根据本公开内容的一个方面,提供了一种用于运输载体的磁悬浮系统。所述磁悬浮系统包括:限定运输轨道的;沿所述运输轨道可移动的载体;和设置在所述基座处并且被构造为面向所述载体的导向结构的多个主动磁轴承。所述载体的所述导向结构包括第一导向区、第二导向区和在所述载体的运输方向上布置在所述第一导向区与所述第二导向区之间的凹陷区。所述第一导向区和所述第二导向区被构造为与所述多个主动磁轴承相互作用,并且所述凹陷区相对于所述第一导向区和所述第二导向区凹陷。

根据本公开内容的一个方面,提供了一种磁悬浮系统的载体,所述载体沿由基座限定的运输轨道是可移动的。所述载体包括:导向结构,所述导向结构包括第一导向区和第二导向区、以及凹陷区,所述第一导向区和所述第二导向区被构造为与布置在所述基座处的多个主动磁轴承相互磁性地作用,所述凹陷区在所述载体的运输方向上布置在所述第一导向区与所述第二导向区之间,并且所述凹陷区相对于所述第一导向区和所述第二导向区凹陷。

根据本公开内容的一个方面,提供了一种磁悬浮系统的基座,所述基座限定载体的运输轨道。所述基座包括:用于产生悬浮力来保持所述载体的多个主动磁轴承;和用于根据沿所述运输轨道的载体位置单独地控制所述多个主动磁轴承的一个或多个控制器。所述一个或多个控制器被构造为主动控制所述多个主动磁轴承的、面向所述载体的第一导向区和第二导向区中的一者的第一子集,并且不主动地控制所述多个主动磁轴承的、面向布置在所述第一导向区与所述第二导向区之间的所述载体的凹陷区的第二子集。

换句话说,所述一个或多个控制器可被构造为主动控制所述多个主动磁轴承的面向载体的两个远侧区的第一子集,并且不主动地控制所述多个主动磁轴承的面向所述载体的布置在所述两个远侧区之间的凹陷区的第二子集。

根据本公开内容的另一方面,提供了一种悬浮载体的方法,所述载体包括第一导向区、第二导向区、和在所述载体的运输方向上位于所述第一导向区与所述第二导向区之间的凹陷区。所述方法包括控制多个主动磁轴承来相对于基座而悬浮所述载体,其中所述多个主动磁轴承的面向所述第一导向区和所述第二导向区中的一者的第一子集被主动控制、或被打开,并且所述多个主动磁轴承的面向所述凹陷区的第二子集不被主动控制、或被关闭。

所述载体可以是用于承载大面积基板,特别是具有1m2或更大、特别是5m2或更大、更特别是10m2或更大的大小的基板的载体。由所述载体承载的所述基板可以是用于显示器制造的大面积基板。所述载体可经构造以用于以基本上竖直取向来承载所述基板。

所述磁悬浮系统可经构造以用于运输所述载体通过具有沉积源的真空沉积系统来在由所述载体承载的所述基板上沉积层堆叠。

所述磁悬浮系统可经构造以用于非接触地或基本上非接触地运输所述载体,使得可减少或避免因摩擦力而引起的颗粒产生。

实施方式还涉及了用于执行所公开的方法的设备并且包括用于执行每个描述的方法方面的设备部分。这些方法方面可借助于硬件部件、由适当软件编程的计算机、这两者的任何组合或以任何其他方式执行。此外,根据本公开内容的实施方式还涉及了用于操作所描述的设备的方法。用于操作所描述的设备的方法包括用于执行该设备的每个功能的方法方面。

附图说明

为了可详细地理解本公开内容的上述特征,可参考实施方式来得到以上简要地概述的本公开内容的更特别的描述。附图涉及本公开内容的实施方式并且描述如下:

图1示出了根据本文描述的实施方式的磁悬浮系统的前视图,该磁悬浮系统包括根据本文描述的实施方式的基座和载体;

图2示出了根据本文描述的实施方式的磁悬浮系统的示意性透视图;

图3示出了图2的磁悬浮系统在第一截面(A)中的截面图;

图4示出了图2的磁悬浮系统在第二截面(B)中的截面图;和

图5是示出根据本文描述的实施方式的悬浮载体的方法的流程图。

具体实施方式

现将详细地参考本公开内容的各种实施方式,这些实施方式的一个或多个示例被示出于附图。在以下对附图的描述内,相同的附图标记指代相同的部件。仅描述了相对于单独的实施方式的差异。每个示例以解释本公开内容的方式提供,并且不意味对本公开内容的限制。另外,被示出或描述为一个实施方式的部分的特征可在其他实施方式上或与其他实施方式结合地使用,以产生又一个实施方式。说明书意图包括这样的修改和变化。

图1是根据本文描述的实施方式的磁悬浮系统100的示意图。磁悬浮系统100包括限定运输轨道的基座20和在运输方向T上(典型地是基本上水平方向)沿该运输轨道可移动的载体10。

本文描述的磁悬浮系统100可以是载体运输系统,其被构造用于在真空环境中、特别是在真空腔室中或在包括例如以线性阵列或2维阵列靠近彼此布置的多个真空腔室的真空系统中保持和运输载体。具体地,磁悬浮系统100可以是真空处理系统(特别是被构造用于在由载体承载的基板上沉积材料的真空沉积系统)的一部分。

如本文所使用的“载体”可被理解为经构造以用于承载物体、特别是要涂覆的基板通过真空环境的承载装置。载体可包括载体主体和经构造以用于将基板保持在该载体主体的支撑表面处的保持装置(例如,机械、静电或磁吸附装置)。

载体可被构造为承载大面积基板,即具有1m2或更大、特别是5m2或更大、更特别是8m2或更大或甚至10m2或更大的大小的基板。因此,载体可以是又大又重的部件,载体主体具有几平方米的基板支撑表面。例如,载体可具有200kg或更重(例如,从400kg至2000kg,诸如1000kg或更多)的重量和/或几米的长度。利用磁悬浮系统的悬浮磁体运输和保持又大又重的载体是有挑战性的。

如本文所使用的“磁悬浮系统”可被理解为被构造为通过磁力保持载体的重量的至少一部分或该载体的整个重量的载体运输系统。例如,在沿运输轨道的运输期间,可以以非接触方式或以基本上非接触方式相对于基座保持载体。磁悬浮系统可包括用于相对于基座悬浮载体的多个悬浮磁体,例如主动和/或被动悬浮磁体,诸如多个主动磁轴承。

基座典型地是固定结构,载体可沿该固定结构移动。在一个实施方式中,基座包括导轨或轨道结构,悬浮磁体以规则间隔设置在该导轨或轨道结构中。例如,基座可从第一真空腔室延伸到第二真空腔室,基板可在第一真空腔室中被装载在载体上,在第二真空腔室中布置有用于涂覆基板的沉积源。典型地可利用驱动单元(例如,线性马达)沿基座运输载体。

如图1示意性地描绘的,磁悬浮系统100包括设置在基座20处的多个主动磁轴承30。主动磁轴承是主动受控的磁轴承。主动受控的磁轴承被构造为通过施加磁力来将载体以预定距离保持在基座处。例如,每个主动磁轴承可包括具有可控制磁体(例如,电磁体)的致动器,该可控制磁体布置在基座处、例如布置在该基座的顶部导轨处。致动器可以是可主动受控的,以用于在基座20与载体10之间维持预定距离(或“间隙G”)。

例如,可根据输入参数(诸如载体与基座之间的距离等)控制输出参数(诸如施加到致动器的电流等)。在基座与载体之间的距离可用距离传感器测量,并且致动器的磁场强度可根据所测量的距离来设定。具体地,磁场强度在高于预定阈值的距离的情况下可被增大,并且磁场强度在低于该阈值的距离的情况下可被减小。可以以闭环或反馈控制的方式控制致动器。

多个主动磁轴承30中的每个磁轴承可包括致动器(例如,电磁体)和距离传感器。可提供控制器以用于根据由距离传感器测量的距离控制致动器。每个磁轴承可具有相应控制器。代替地,可提供一个公共控制器以用于控制多个主动磁轴承。

多个主动磁轴承30被构造为在载体沿运输轨道运输期间面向载体的导向结构12。载体的导向结构12可包括具有面向上的表面的磁部件,该面向上的表面指向多个主动磁轴承30。导向结构12的磁部件可包括铁磁材料,例如铁合金,诸如钢。可在载体的导向结构12与主动磁轴承中的至少一些之间产生受控吸引力,使得载体可被悬浮。导向结构12可以是载体的上部分,其被构造为与多个主动磁轴承30相互磁性地作用。

在运输方向T上以浮动状态运输载体10期间,典型地控制多个主动磁轴承30,使得在基座20与载体10之间的距离(或“间隙G”)保持基本上恒定,例如在0.5mm与2mm之间的范围内,诸如约1mm或1.5mm。

然而,如果载体10非常长且非常重,则在载体10的整个长度上维持基本上恒定的间隙是困难的。在这种情况下,基座和载体的导向结构需要以非常高的精度和平坦度制造,因为超出允许水平的表面平坦度或载体曲率的变化将导致载体与基座之间发生接触,或甚至将使载体的磁悬浮变得不可能。另外,存在基座或载体因真空系统中的压力或温度变化而可能弯曲的风险,使得通过对多个主动磁轴承的控制来维持恒定间隙宽度可能是困难的或不可能的。

本文描述的实施方式允许长且重的载体的磁悬浮。本文描述的载体10的导向结构12包括被构造为与多个主动磁轴承30相互作用的第一导向区13和第二导向区14,以及在载体的运输方向T上(即在载体的纵向方向上)布置在第一导向区13与第二导向区14之间的凹陷区15。凹陷区15相对于第一导向区13和第二导向区14凹陷。例如,凹陷区15可相对于第一导向区和第二导向区凹陷至少2mm或更大、特别是3mm或更大(图1中的凹陷深度X)。换句话说,凹陷区15可在载体的导向结构12中形成加深或缩进部分,在载体运输期间,与第一导向区13和第二导向区14相比该加深或缩进部分更远离多个主动磁轴承30。

在载体运输期间,仅第一导向区13和第二导向区14可与多个主动磁轴承30中的主动受控磁轴承相互磁性地作用。具体地,可控制第一导向区13与基座20之间的第一间隙以保持基本上恒定,例如在从G=0.5mm至G=2mm的范围内,并且可控制第二导向区14与基座之间的第二间隙以保持基本上恒定,例如在从G=0.5mm至G=2mm的范围内。凹陷区15与基座20之间的距离较大,例如4mm或更大、特别是5mm或更大,其对应于间隙G和凹陷深度X的总和。

根据本文描述的实施方式,不需要提供基座20的单个高度平坦的致动器表面和载体10的单个高度平坦的导向区。相反,主动磁轴承与载体的两个单独且在远侧的区相互磁性地作用,即与第一导向区13和第二导向区14相互磁性地作用。主动磁轴承被控制以分别将第一导向区和第二导向区保持在距基座的预定小距离处。因此,即使载体和/或基座因温度或压力变化而弯曲,也不存在导向结构12与基座20之间发生接触的风险,在载体运输期间凹陷区15与基座20之间的距离足够大以避免任何接触的风险。长载体的平稳且可靠的悬浮成为可能。

在可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式中,第一导向区13和第二导向区14限定第一平面P1。换句话说,第一导向区13和第二导向区14基本上位于同一平面中,第一平面P1在载体运输期间与多个主动磁轴承30具有第一距离(对应于间隙G)。例如,载体的导向结构12可包括磁材料部件,该磁材料部件在载体的前部分中具有第一面向上的表面,该第一面向上的表面构成第一导向区13,并且该磁材料部件运输方向T上在载体的后部分中具有第二面向上的表面,该第二面向上的表面构成第二导向区14。在载体运输期间,第一面向上的表面和第二面向上的表面可基本上在同一平面中,即在第一平面P1中。

在一些实施方式中,凹陷区15限定第二平面P2,第二平面P2在载体运输期间与多个主动磁轴承具有大于第一距离的第二距离。凹陷区15可具有布置在第一导向区与第二导向区之间并相对于第一导向区和第二导向区凹陷了至少第二距离的面向上的表面。凹陷区15可具有基本上平坦的表面。在其他实施方式中,凹陷区15不是完全地平坦的。然而,有益的是,凹陷区15在第一导向区13与第二导向区14之间的整个延伸长度上相对于第一导向区13和第二导向区14两者凹陷了至少2mm或至少4mm的凹陷深度X,使得可以可靠地避免基座与载体之间的接触。

在一些实施方式中,第一距离(对应于间隙G)为2mm或更小、特别是约1.5mm,和/或第二距离(对应于和G+X)为3mm或更大、特别是约5mm。换句话说,第二平面P2可相对于第一平面P1凹陷至少1mm、特别是3mm或更大的凹陷深度X。因此,即使凹陷区15具有一些弯曲或是不平坦的,当在第一导向区和第二导向区与基座之间的间隙G被控制为保持在低于2mm的预定范围内时,凹陷区15与基座20之间不存在接触的风险。

在一些实施方式中,载体在载体运输期间具有基本上竖直取向。换句话说,载体可被取向为使得载体的主表面在载体运输期间是基本上竖直的(竖直+/-10°)。导向结构12可构成载体10的上部分,该上部分被构造为与多个主动磁轴承30相互磁性地作用。在载体运输期间,基座20的具有多个主动磁轴承30的顶部导轨可布置在载体的导向结构12上方。运输方向T可以是基本上水平方向。运输方向T可对应于载体的纵向方向,载体沿该纵向方向移动。

在可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式中,载体10具有上载体表面。在载体运输期间,上载体表面面向多个主动磁轴承30。上载体表面在运输方向T上的前部分可构成第一导向区13,并且上载体表面在运输方向T上的后部分可构成第二导向区14。在运输方向T上位于第一导向区13与第二导向区14之间的对应于凹陷区15的空间可具有1m或更大的长度。

在载体的前部分和后部分中,可仅主动控制载体与基座之间的间隙G,而在设置有凹陷区15的载体的中心部分中可不提供间隙的主动控制。可提供平稳且可靠的载体运输,而没有因变化的间隙宽度而引起的控制困难的风险。

在可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式中,第一导向区13和第二导向区14具有在运输方向上的30cm或更大的尺寸,和/或凹陷区15可具有在运输方向T上的1m或更大、特别是2m或更大的尺寸。根据本文描述的实施方式,在载体的两个不同区处主动控制载体与基座之间的间隙足以提供可靠的载体悬浮。可不需要在布置有凹陷区的载体的中心区域中的主动控制。在一些具体实施中,载体在运输方向上的总长度可以是2m或更大、特别是3m或更大。凹陷区15可在运输方向上延伸超过载体的长度的一半。

在一些实施方式中,磁悬浮系统还可包括用于根据沿运输轨道的载体位置单独地控制多个主动磁轴承30的一个或多个控制器50。

具体地,可确定沿运输轨道的载体位置,并且可根据载体位置控制多个主动磁轴承。

例如,一个或多个控制器50可被构造为当多个主动磁轴承30中的至少一个磁轴承31面向第一导向区13和第二导向区14中的一者时主动控制该至少一个磁轴承31。换句话说,当确定载体处于沿运输轨道的其中至少一个磁轴承31面向第一导向区13或第二导向区14的载体位置处时,主动控制该至少一个磁轴承31以维持相应导向区与基座之间的恒定间隙G。代替地或额外地,一个或多个控制器50可被构造为当至少一个磁轴承31面向凹陷区15时关闭对该至少一个磁轴承31的主动控制。换句话说,当确定载体处于沿运输轨道的其中至少一个磁轴承31面向凹陷区15的载体位置处时,该至少一个磁轴承31可不被主动控制和/或可被关闭。

在一些具体实施中,多个主动磁轴承30可被控制为使得主动控制、或打开多个主动磁轴承的面向第一导向区13和第二导向区14中的一者的第一子集,并且不主动地控制、或关闭多个主动磁轴承的面向凹陷区15的第二子集。也可不主动控制、或可关闭主动磁轴承的完全不面向载体的导向结构12的第三子集。

因此,在一些实施方式中,可仅主动控制面向第一导向区13或第二导向区14的主动磁轴承,并且可关闭剩余的磁轴承,或者可停用主动控制。可确保平稳且可靠的载体运输。

多个主动磁轴承30可沿由基座限定的运输轨道以恒定间隔分布,其中在两个相邻主动磁轴承之间的间隔可小于第一导向区13的(和第二导向区14的)在运输方向T上的尺寸。因此,可确保在载体沿运输轨道移动期间的任何时间,至少一个主动磁轴承面向第一导向区13(和第二导向区14)。典型地,在载体移动期间的任何时间,至少两个主动磁轴承面向第一导向区13,并且至少两个另外的主动磁轴承面向第二导向区14。

在可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式中,磁悬浮系统还包括用于沿运输轨道移动载体10的驱动单元。驱动单元可包括线性马达60,线性马达60通过磁力在运输方向T上移动载体。如图1示意性地描绘的,线性马达60可以可选地布置在布置于载体下方的基座的下导轨处。线性马达60可与设置在载体的底部分处的磁性配对件(例如,设置在载体处的永磁体阵列)相互作用。

在一些具体实施中,线性马达60可被构造为确定沿运输轨道的载体位置,并且将该载体位置发送到多个主动磁轴承30的一个或多个控制器50。例如,马达60可包括位置检测装置,诸如编码器或解析器,其提供关于当前载体位置的信息。因此,多个主动磁轴承30中的一个或多个控制器50知道当前载体位置,并且可根据沿运输轨道的当前载体位置控制多个主动磁轴承30。代替地或额外地,可提供单独的位置检测装置(例如,传感器,诸如距离传感器)来确定载体在沿基座的特定位置处的存在。传感器的输出可被发送到多个主动磁轴承的一个或多个控制器。

因此,可确定沿运输轨道的载体位置,并且可将关于载体位置的信息发送到多个主动磁轴承的一个或多个控制器。因此,可根据当前载体位置控制多个主动磁轴承,并且可暂时地关闭或停用多个主动磁轴承的面向凹陷区15的子集。

根据本文描述的另一方面,描述了磁悬浮系统100的载体10。载体10可沿由基座20限定的运输轨道移动。用于以非接触或基本上非接触方式保持载体的多个磁轴承可设置在基座处。图1示出了在沿基座20的非接触运输期间根据本文描述的实施方式的载体10。

载体包括导向结构12。导向结构12可包括具有面向上的表面的磁材料部件,该面向上的表面在载体运输期间指向基座的磁轴承。导向结构12包括被构造为与多个主动磁轴承30相互磁性地作用的第一导向区13和第二导向区14,以及在载体T的运输方向上布置在第一导向区13与第二导向区14之间的凹陷区15。凹陷区相对于第一导向区13和第二导向区14凹陷,例如沿凹陷区的整个纵向延伸长度的凹陷深度X为至少2mm。

载体10还可包括用于将基板11保持在载体的保持表面处的保持装置。基板11可以是用于显示器制造的大面积基板,其具有例如几平方米的大小。代替地,基板11可以是半导体晶片,或者可包括多个晶片。保持装置可以是机械夹持装置,例如。夹具、静电吸盘或磁吸盘。

特别地,基板11可以是大小为至少1m2的大面积基板。该大小可以是从约1.375m2(1.1m×1.25m,第5代)至约15m2,更具体是从约5m2至约9m2或甚至多达15m2。例如,大面积基板可以是对应于约4.39m2(1.95m×2.25m)的表面积的第7.5代、对应于约5.7m2(2.2m×2.5m)的表面积的第8.5代或对应于约9m2(2.88m×3.13m)的表面积的第10代。可实现甚至更高世代(诸如第11代和第12代)。载体10具有用于支撑和保持基板的基板支撑表面。

载体10在竖直方向V上的尺寸可为1m或更大、特别是2m或更大或甚至3m或更大。载体10在对应于运输方向T的纵向方向上的尺寸可为1m或更大、特别是2m或更大或甚至3m或更大。载体可具有5m2或更大、特别是9m2或更大或甚至15m2或更大的大小。

被构造为与基座20相互作用的导向结构12可设置在载体的上部分处。另选地或附加地,载体10的底部分可被构造为与线性马达60相互作用来沿运输轨道移动载体10。

导向结构12包括至少三个不同区,即第一导向区13、凹陷区15和第二导向区14。导向结构12可根据本文描述的实施方式中的任一者进行构造,使得可参考以上说明,这里不再进行赘述。

根据本文描述的另一方面,描述了磁悬浮系统100的基座20,其中该基座限定用于载体的运输轨道。基座包括多个主动磁轴承30,用于产生悬浮力的至少一部分来将载体保持在浮动状态下。多个主动磁轴承可以可选地布置在基座的顶部导轨处,即在载体运输期间位于载体的导向结构12上方。基座还包括用于根据沿运输轨道的载体位置单独地控制多个主动磁轴承30的一个或多个控制器50。

在可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式中,一个或多个控制器50被构造为主动控制多个主动磁轴承的面向载体的第一导向区13和第二导向区14中的一者的第一子集,并且关闭多个主动磁轴承30的面向载体的布置在第一导向区13与第二导向区14之间的凹陷区15第二子集的主动控制。

换句话说,一个或多个控制器50可被构造为控制多个主动磁轴承30,使得主动控制第一子集,并且不主动地控制、或关闭布置在第一子集的主动受控的磁轴承之间的第二子集。因此,可通过在载体的导向结构的两个远侧区上施加主动控制的磁力来悬浮载体,同时不主动控制布置在主动受控的磁轴承之间的至少一个主动磁轴承时。

图2示出了根据本文描述的实施方式的磁悬浮系统200的上部分的示意性透视图。磁悬浮系统200类似于图1的磁悬浮系统100,使得可参考以上说明,在此不再进行赘述。

磁悬浮系统200包括具有沿运输轨道布置的多个主动磁轴承30的基座,以及可利用多个主动磁轴承30悬浮的载体10。图2中仅描绘了载体10的前上部分。

多个主动磁轴承30与载体上的导向结构12相互磁性地作用。导向结构12可布置在载体的头部分处,并且可包括具有面向上的表面的磁材料(诸如磁钢)。导向结构12可被吸引朝向多个主动磁轴承30,其中多个主动磁轴承被主动控制,使得在载体10与基座20之间维持恒定间隙G(参见图3)。

载体的导向结构12包括第一导向区13、凹陷区15和第二导向区,凹陷区15在载体的运输方向T上布置在第一导向区13与第二导向区之间。图2仅示出了载体的没有第二导向区的前上部分。凹陷区15可相对于第一导向区和第二导向区而凹陷至少2mm或更大的凹陷深度X,如图3和图4示意性地指示的。

第一导向区和第二导向区可包括导向表面17,该导向表面17是平坦的并且在载体运输期间位于同一平面内、特别是位于基本上水平平面内。导向表面17可沿载体的运输方向T延伸,使得导向表面17可与多个主动磁轴承中的磁轴承相互作用。导向表面17可以是载体的面向上的表面、特别是载体的顶表面。

图3示出了图2的磁悬浮系统200在第一截面(A)中的示意性截面图。第一截面(A)的位置在图2中指示。第一截面(A)与第一导向区13相交。

图4示出了图2的磁悬浮系统200在第二截面(B)中的示意性截面图。第二截面(B)的位置在图2中指示。第二截面(B)与凹陷区15相交。

如图3和图4示意性地指示的,第一导向区13(和第二导向区)与基座20之间的距离对应于被主动控制的间隙G,并且比凹陷区与基座之间的距离小例如2mm或更大的凹陷深度X。

在可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式中,可在凹陷区15处设置被构造为促成载体悬浮力的多个永磁体18。

即使关闭对磁轴承的主动控制,磁吸力也可作用在凹陷区15的永磁体18与多个主动磁轴承30中面向永磁体的磁轴承之间。这是因为主动磁轴承典型地包括致动器(例如,电磁体),该致动器包括磁材料部件19,诸如电磁体的铁芯或钢芯。凹陷区15的永磁体18可被吸引朝向致动器的磁材料部件19,即使致动器未被主动控制也是如此,从而造成作用在载体上的悬浮力。

特别地,悬浮载体的悬浮力的第一(主动控制的)部分可作用在多个主动磁轴承的第一子集与第一导向区和第二导向区之间,并且悬浮载体的悬浮力的第二(被动)部分可在多个主动磁轴承的致动器中的一些可不被主动控制时作用在永磁体18与这些致动器的磁材料部件19之间。主动控制悬浮力的第一部分以维持多个主动磁轴承的第一子集与第一导向区和第二导向区之间的恒定间隙G。因此,载体的整个重量由主动受控的磁轴承承载可能是不必要的。相反,载体的重量的至少一部分可由充当重量补偿元件的被动元件(即,永磁体18和致动器的磁材料部件19(例如,电磁铁的铁芯))之间的相互磁性作用承载。

在一些具体实施中,静态电流可施加到包围磁材料部件19的线圈16,以便适配悬浮力的第二部分。例如,悬浮力的第二部分可适于载体和/或由载体承载的基板的重量和大小。特别地,静态电流可施加到包围磁轴承的致动器铁的线圈16,以便增大或减小在永磁体18与磁材料部件19之间的磁场。

在一些具体实施中,多个永磁体18可以与多个主动磁轴承30的磁材料部件19之间的距离对应的距离布置为两条平行迹线。例如,主动磁轴承可分别包括以与两条平行迹线之间的距离对应的距离布置两个致动器铁,如图4示意性地描绘的。因为仅载体重量的一部分由主动受控的磁轴承承载,因此可促进载体悬浮。两个平行迹线可在载体的垂直于运输方向T的侧向方向L上彼此相邻布置。

在可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式中,永磁体18可提供侧面稳定装置,该侧面稳定装置在垂直于运输方向T的侧向方向L上相对于基座20稳定载体。具体地,永磁体18可被布置成使得在载体在侧向方向L上从图4描绘的平衡位置发生位移的情况下在载体上施加恢复力。在载体的平衡位置中,载体的永磁体18布置在磁轴承的磁材料部件19下方。因此,永磁体18可促成载体悬浮力和在侧向方向L上的稳定载体位置两者。

具体地,根据一些具体实施,永磁体18可布置在与主动磁轴承的致动器的宽度匹配的侧向距离处,使得载体的侧向位置偏差将产生朝向中心位置的恢复力。

在下文中,将总结由本文描述的实施方式提供的有益效果中的一些。根据本文描述的实施方式,可仅主动控制在运输方向上布置在载体的前区段上方和后区段上方的磁轴承,同时可暂时关闭布置在主动受控的磁轴承之间的至少一些磁轴承的主动控制。仅在载体的前区段和后区段处的主动控制降低了激发载体振动的风险,因为载体的振动本征模式典型地在载体的没有被施加主动控制的中心处具有大的振动振幅。

在一些实施方式中,载体振动可在面向凹陷区15的主动磁轴承的线圈16中感应电流。因此,线圈16可用作通过相应地调整线圈电流来衰减载体振动的主动阻尼器。在一些具体实施中,多个主动磁轴承30的面向载体的第一导向区和第二导向区的第一子集用于控制间隙G的宽度,并且由此控制竖直载体位置。可选地,多个主动磁轴承的面向载体的凹陷区15的第二子集可用作用于衰减载体振动和/或用于承载载体重量的至少一部分的可调谐阻尼器。

由于热变化和/或压力变化而引起的载体变形典型地在载体的中心处最强。根据本文描述的实施方式,可不主动控制在载体的中心区域中的载体与基座之间间隙。因此,载体变形在磁轴承的主动控制方面的问题较少。即,可根据本文描述的实施方式主动控制载体的前区段和后区段中的两个远侧间隙,其中载体变形典型地不太明显。

根据本文描述的一些实施方式,主动受控的磁轴承可仅承载载体重量的一部分,而载体重量的另一部分可由可作用在载体上的中心区段上的被动磁单元承载。因此,可使用更小的主动磁单元,并且主动磁轴承的致动器铁可与布置在凹陷区15处的用作重量补偿磁体的永磁体18相互作用。

图5是示出根据本文描述的实施方式的悬浮载体的方法的流程图。载体包括第一导向区13、第二导向区14和在该载体的运输方向T上位于第一导向区13与第二导向区14之间的凹陷区15。

在框510中,控制多个主动磁轴承30以相对于基座20而悬浮载体10。主动控制、或打开多个主动磁轴承的面向第一导向区13和第二导向区14中的一者的第一子集,并且不主动控制、或关闭多个主动磁轴承的面向凹陷区15的第二子集。如本文所使用的磁轴承的“主动控制”涉及根据载体与基座之间的间隙的所测量的宽度主动控制磁轴承来维持恒定间隙宽度,即维持相对于基座的预定竖直载体定位。

可控制多个主动磁轴承的第一子集,使得第一导向区13与基座之间的第一间隙和第二导向区14与基座之间的第二间隙基本上保持恒定。

在(可选的)框520中,该方法还可包括沿由基座20限定的运输轨道运输载体10。在载体运输期间,重复地确定沿运输轨道的载体位置,并且可根据该载体位置控制多个主动磁轴承。

具体地,根据当前载体位置,可将多个主动磁轴承30中的磁轴承分配到第一子集(并且因此,主动控制该第一子集)和/或第二子集(并且因此,不主动地控制、或关闭该第二子集)。因此,在载体运输期间,主动地控制面向第一导向区和第二导向区中的一者的主动磁轴承,而不主动控制、或关闭面向凹陷区的主动磁轴承。

在一些实施方式中,悬浮载体的悬浮力的第一部分作用在多个主动磁轴承的第一子集与第一导向区和第二导向区之间。悬浮载体的悬浮力的第二部分可作用在多个主动磁轴承的第二子集与设置在凹陷区15处的多个永磁体18之间。悬浮力的第二部分可根据所测量的间隙宽度由不被主动控制的被动单元产生。

特别地,悬浮力的第一部分由一个或多个控制器改变以维持多个主动磁轴承的第一子集与第一导向区和第二导向区之间的恒定距离,而悬浮力的第二部分可由被动单元(例如,永磁体)产生。

在(可选的)框530中,将承载大面积基板的载体运输到真空沉积腔室中,并且在该真空沉积腔室中将一种或多种材料沉积在基板上。在沉积期间,可不悬浮载体,而是可将该载体保持在机械安装装置上。在沉积之后,可在浮动状态下由磁悬浮系统将载体运输到真空沉积腔室外。

本文描述的实施方式可用于运输承载大面积基板、玻璃基板、晶片、半导体基板、掩模、屏蔽件和其他物体中的至少一者的载体。载体可承载单个物体,例如具有1m2或更大、特别是5m2或10m2或更大的大小的大面积基板,或者可承载具有更小的大小的多个物体(例如,多个半导体晶片)。载体可包括被构造为将物体保持在载体处的保持装置,例如磁吸盘、静电吸盘或机械吸盘装置。

载体在运输期间可具有基本上竖直取向(例如,竖直+/-10°)。代替地,载体在运输期间可具有基本上水平取向(例如,水平+/-10°)。具体地,真空沉积系统可被构造用于竖直基板运输和处理。

尽管前述内容涉及实施方式,但是在不脱离基本范围的情况下可设想其他和进一步实施方式,并且该范围由所附权利要求书的范围确定。

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