用于托持、定位和移动物体的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于托持、定位和/或移动物体的装置，所述装置包含以下：‑基座(30)和可相对于基座移动的支撑件(50)，‑至少一个磁性轴承(10、100)，用于在基座与支撑件之间产生承载力或托持力(Hv、Hh)，利用磁性轴承以非接触方式将支撑件支撑在基座上，和‑至少一个驱动器(40)，驱动器在基座与支撑件之间以非接触方式操作以在至少一个输送方向上沿基座移动支撑件，其中‑驱动器具有线性电动机，线性电动机具有至少一个转子和定子，将转子和定子布置在基座和支撑件上，并且设计成在基座与支撑件之间除沿输送方向作用的移动力之外还产生反作用力，反作用力与承载力或托持力相抵。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于托持、定位和移动物体的装置
本专利技术涉及一种用于托持、定位和/或移动物体的装置，所述物体具体来说是基板。
技术介绍
对于用于生产半导体部件的基板处理，例如，对于显示器应用，相对较大面积的基板必须经历各种表面处理工艺。例如，必须受到机械或化学地处理，例如，以在所涉及的基板上形成涂层或表面结构。必须在清洁室条件下或甚至在真空中执行任何表面处理工艺，特别是在必须执行诸如例如溅射、物理气相沉积或化学气相沉积之类的(也可能是等离子体辅助的)表面处理步骤时。由于有时必须在基板上形成微米或甚至纳米级的结构，需要在基板平面中、和正交于基板平面极其精确地定位所述基板。针对在基板环境中没有颗粒的要求有必要实现基板的无接触承载和相应托持、移动或横移驱动。空气轴承仅在有限程度上适用于高纯度生产环境，是因为可由此可在基板附近产生非期望的气流，这可能与基板处理中要求的准确度相违背。此外，存在所谓的磁性晶片台或具有基座和运载物体的载体的磁性托持或定位装置。对于载体在基座上的非接触式承载，多个磁性轴承通常各自具有距离传感器和控制电路，磁性轴承将载体以悬浮状态托持在与基座相距预定距离处。例如，从US7868488B2获知一般晶片台。特别是在真空环境中主动调节和相应电性可控磁性轴承的实现证明是极其复杂的。对于容纳物体(例如，基板)的载体的非接触式承载的已知解决方案可包含在输送方向上彼此间隔开的多个单独或分离的磁性轴承，载体将沿静止基座移动。为了使载体沿一排磁性轴承移动，在载体的输送移动期间，需要依载体的瞬时位置使静止布置在基座上的磁性轴承与载体机械地相互作用。必须启用在输送方向上位于前方与载体进入操作连接的磁性轴承，同时必须相应停用在输送方向上位于载体后端的磁性轴承。尽管对于进入移动载体的作用范围内的单独磁性轴承的可选启用和停用进行适当电气控制，但是无法阻止载体上的振荡或共振现象的出现。此外，也可设想，基座也可受到可能的外部引发的机械干扰影响，或载体在基座上的非接触式承载可导致基座的振荡激发。此外，还必须为载体沿基座预定的行进路径的非接触式承载和非接触式输送提供侧向或横向引导手段。同样地，可利用适当构造的磁性轴承来实现所述引导手段。在这种程度上，必须时常沿基座预定的行进路径提供至少两种类型的磁性轴承，即那些在垂直方向上与载体相互作用从而补偿载体重力和用作所谓水平磁性轴承的另外的磁性轴承，利用这些水平磁性轴承可提供与载体的输送方向正交的侧向稳定或侧向引导。还必须为载体沿基座的非接触式输送和非接触式移动提供驱动器。通常可以线性电动机的形式提供所述驱动器。本专利技术旨在提供一种用于非接触式托持、定位和/或移动物体的装置，所述装置在控制技术方面是有利的，并且为载体的移动提供改进的侧向稳定。此外，本专利技术的目的在于提供侧向稳定型磁性轴承的有利且改进的布置，所述磁性轴承位于可在输送方向上移动的载体的边缘区域外部，使得原则上可允许载体在基座上的二维移动。再者，应通过特别紧凑的结构来表征所述装置。另外，应能够以特别有效且多功能的方式使用为载体的非接触式输送而提供的磁性轴承。
技术实现思路
使用如权利要求1所述的装置来解决这个问题。有利的实施例是从属权利要求的标的。在这方面提供的装置适用于物体的非接触式托持、定位和移动。装置包括静止或固定基座和用于物体的至少一个载体，所述载体可相对于基座移动。为了载体沿基座的非接触式支撑和非接触式输送和移动，提供至少一个磁性轴承以在基座与载体之间产生承载力或托持力。因此，经由磁性轴承在基座上无接触地支撑载体。还在基座与载体之间提供以非接触方式作用的驱动器，用于在至少一个输送方向上使载体沿基座位移。具体来说，驱动器包含具有至少一个定子和一个移动构件(在本文中也称为滑块)的线性电动机，将定子和移动构件布置在基座和载体上，并且除了沿输送方向作用的位移力之外，定子和移动构件被构造成在基座与载体之间产生另一个力，即抵消承载力或托持力的反作用力。因此，用于沿基座移动载体的线性电动机不仅在移动或输送方向上产生位移力，而且还产生抵消至少一个磁性轴承的反作用力。如果磁性轴承被构造成用于重力补偿和用于载体的悬浮非接触式托持，例如作为垂直磁性轴承，那么驱动器或驱动器的线性电动机产生朝向载体的重力方向的反作用力。因此，可实现对于载体改善的横向稳定。由于除重力之外由驱动器产生的力也作用于载体，对于非接触式承载，必须相应增加由磁性轴承产生的承载力或托持力。对于关于垂直方向的非接触式承载，必须注意确保由磁性轴承产生的托持力在大小上与载体的重力和由驱动器产生的反作用力的总和大致相同。毫无疑问，反作用力和托持力的增大初看之下显得并不明智。然而，如此可实现载体在托持器上更好的横向稳定。因此，可改变载体在基座上的承载的共振频率，具体来说是增加和转变成实际上处于相关范围之外的频率范围。也可通过反作用力增加承载的动力。作为大致在重力方向上提供和产生反作用力的结果，可使承载力或托持力作用于载体，这些力比重力加速度大得多。因此，可将相对较大的加速力(即大于1g)作用于载体以用于承载载体。这种加速力导致载体在基座上的特别直接和相当大程度上的动态的承载和位置稳定。在这方面，可改善载体在基座上关于横贯方向的非接触式承载的干扰敏感性，而无需对此单独或额外的水平作用的磁性轴承。在这方面，可通过由驱动器产生的反作用力更简单地满足载体在基座上的横向稳定或侧向引导的必要轮廓。例如可设想，减少为侧向稳定而提供的水平作用的磁性轴承的数量或完全省去用于侧向稳定的轴承。然而，至少可简化对例如水平作用的磁性轴承和为载体的侧向稳定或侧向引导而提供的磁性轴承的控制工作的复杂性。因此，可减少用于这种装置的生产和操作成本。由驱动器产生的反作用力导致载体在基座上于横贯方向(即正交于由基座预定的输送方向以及正交于由磁性轴承产生的托持力的方向)上的承载或引导的刚度增加。通过施加反作用力产生的刚度增加可在一定程度上与弹簧轴承相比较，其中基本上提供承载的弹簧现具有较高的弹簧常数。根据另一实施例，至少一个磁性轴承被构造为可主动控制的磁性轴承。这种磁性轴承包含与反作用件磁性地相互作用的电性可控电磁体以及与电性可控电磁体耦接的距离传感器和电子单元。可通过电子单元、距离传感器和电磁体以目标方式调整基座和载体的预定相对位置。磁性轴承通常具有控制电路，控制电路基于距离传感器所确定的距离测量信号以如下的方式来控制电磁体：距离传感器与反作用件之间的距离大部分保持恒定或处于预设范围内。如果由电磁体产生的对反作用件的吸引力导致电磁体和反作用件移动靠近在一起，则由距离传感器检测这一情形。与距离传感器和电磁体耦接的电子单元可随后逐步或连续减少通过电磁体的电流，从而基于控制来调整和维持距离传感器与反作用件之间的所需距离。优选地，紧邻电磁体布置距离传感器。距离传感器与电磁体之间的距离最小化特别有利于增加搭配度。每个磁性轴承通常具有自己的控制电路，包含电磁体、距离传感器和自己的电子单元。以此方式，可精确地检测和选择性评估在各个磁性轴承区域中基座与载体之间的局部距离变化，并且可单独用于对所涉及的电磁体的相应控制。为多个磁性轴承中的每一个设置单独的控制电路进一步使得在各个磁性轴承区域中局部产生和处理用于电磁体的控制电流或控制信号成为可能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于托持、定位和/或移动物体(52)的装置，所述装置具有‑基座(30)和具有相对于所述基座(30)移动的载体(50)，‑至少一个磁性轴承(10、100、200)，用于在所述基座(30)与所述载体(50)之间产生承载力或托持力(Hv、Hh)，其中经由所述磁性轴承(10、100、200)在所述基座(30)上无接触地支撑所述载体(50)，‑至少一个驱动器(40、140)，所述至少一个驱动器(40、140)无接触地作用于所述基座(30)与所述载体(50)之间，以在至少一个输送方向(T)上使所述载体(50)沿所述基座(30)位移，‑其中所述驱动器(40、140)包含具有至少一个滑块(41、141)和一个定子(43、143)的线性电动机(38)，将所述滑块和所述定子布置在所述基座(30)和所述载体(50)上，并且除了沿所述输送方向(T)作用的位移力(V)之外，所述滑块和所述定子被构造成在所述基座(30)与所述载体(50)之间产生反作用力(G)，所述反作用力抵消所述承载力或托持力(Hv、Hh)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.09 DE 102015004582.21.一种用于托持、定位和/或移动物体(52)的装置，所述装置具有-基座(30)和具有相对于所述基座(30)移动的载体(50)，-至少一个磁性轴承(10、100、200)，用于在所述基座(30)与所述载体(50)之间产生承载力或托持力(Hv、Hh)，其中经由所述磁性轴承(10、100、200)在所述基座(30)上无接触地支撑所述载体(50)，-至少一个驱动器(40、140)，所述至少一个驱动器(40、140)无接触地作用于所述基座(30)与所述载体(50)之间，以在至少一个输送方向(T)上使所述载体(50)沿所述基座(30)位移，-其中所述驱动器(40、140)包含具有至少一个滑块(41、141)和一个定子(43、143)的线性电动机(38)，将所述滑块和所述定子布置在所述基座(30)和所述载体(50)上，并且除了沿所述输送方向(T)作用的位移力(V)之外，所述滑块和所述定子被构造成在所述基座(30)与所述载体(50)之间产生反作用力(G)，所述反作用力抵消所述承载力或托持力(Hv、Hh)。2.如权利要求1所述的装置，其中所述至少一个磁性轴承(10、100、200)被构造为可主动控制的磁性轴承(10、100、200)，并且包含与反作用件(18、118)磁性地相互作用的电性可控电磁体(12、112)以及与所述电性可控电磁体(12、112)耦接并被构造成调整所述基座(30)和所述载体(50)的预定相对位置的距离传感器(20、120)和电子单元(15、115)。3.如前述权利要求中的任一项所述的装置，其中至少一个磁性轴承(10)被构造为垂直磁性轴承(10)以产生抵消所述载体(50)的重力的垂直托持力(Hv)。4.如前述权利要求中的任一项所述的装置，其中至少一个磁性轴承(100、200)被构造为水平磁性轴承，以在所述基座(30)与所述载体(50)之间产生水平作用的托持力(Hh)。5.如权利要求4所述的装置，其中所述水平磁性轴承(100)包含布置在所述基座(30)或所述载体(50)上的至少一个电磁体(112)，所述电磁体与布置在所述载体(50)或所述基座(30)上的反作用件(118)协作以使所述载体(50)在所述横贯方向(Q)上位移。6.如权利要求5所述的装置，其中与所述水平磁性轴承(100)协作的所述反作用件(118)包含以交替方式极化并布置在所述载体(50)或所述基座(30)上的至少一排永磁体(118a、118b)，所述永磁体在与所述输送方向(T)倾斜或正交的横贯方向(Q)上彼此间隔开。7.如权利要求4至6中任一项所述的装置，其中所述水平磁性轴承(100、200)与所述载体(50)的上侧(51)或下侧(5...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·克莱森，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US