载体运输系统、用于基板的载体、真空处理设备和载体在真空腔室中运输载体的方法

摘要

描述了一种用于在真空腔室内运输载体的载体运输系统。所述载体运输系统包括在运输方向上延伸的轨道组件，所述轨道组件包括：设置在第一纵坐标处并在所述运输方向上延伸的第一被动磁性单元；设置在第二纵坐标处并在所述运输方向上延伸的第二被动磁性单元，其中所述第一被动磁性单元和所述第二被动磁性单元被配置为抵消所述载体的重量；以及设置在第三纵坐标处并包括多个辊的辊运输轨道，所述多个辊被配置为支撑所述载体的部分重量，其中在所述第一纵坐标与所述第二纵坐标之间的第一竖直距离大于在所述第二纵坐标与所述第三纵坐标之间的第二距离。

说明书

技术领域

本公开内容的实施方式涉及用于运输载体(特别是使用承载大面积基板的载体)的设备和方法。更具体地，本公开内容的实施方式涉及用于运输载体的设备和方法，该设备和方法可采用在用于竖直基板处理(例如，在大面积基板上沉积材料来进行显示器生产)的处理设备中。特别地，本公开内容的实施方式涉及载体运输系统、真空处理设备和在真空腔室中运输载体的方法。

背景技术

为了处理基板，可使用直列(in-line)处理模块布置。直列处理系统包括多个后续处理模块(诸如沉积模块)以及任选地另外的处理模块(诸如清洁模块和/或蚀刻模块)，其中处理方面随后地在处理模块中进行，使得多个基板可在直列处理系统中连续地或准连续地进行处理。

基板典型地由载体(即，用于承载基板的承载装置)承载。典型地使用载体运输系统运输载体通过真空系统。载体运输系统可被配置为沿一个或多个运输路径运输承载基板的载体。

在运输方向上引导和移动载体的一种方式是在载体下方的辊和与辊接触的杆。辊由马达驱动，并且通过辊的典型形状，它们还在横向方向上引导载体。在驱动辊与载体之间的摩擦导致颗粒产生。此外，由于横向引导力是由辊的典型形状产生的，在辊未被对准的情况下，载体杆将会偏离中心并略微向上移动，这也会导致颗粒产生。

为了获得高质量装置，需要掌握关于基板处理的技术挑战。特别地，准确地且平滑地运输载体通过真空系统是有挑战性的。例如，由于移动部件的磨损而引起的颗粒产生可导致制造工艺的劣化。因此，需要的是在减少或最小化颗粒产生的情况下在真空沉积系统中运输载体。进一步的挑战是例如以低成本提供用于高温真空环境的稳健载体运输系统。

典型地，载体可由辊引导，并且在辊上的负载越强，颗粒产生的风险越大，并且辊的寿命越短。完全非接触式浮动载体运输系统复杂且昂贵。具有永磁体的磁悬浮系统难以实现。至少一个自由度必须机械地或利用引导元件来稳定以克服恩肖定理。

因此，一种引导载体(特别是竖直取向的载体)以补偿重力来尽可能最小化机械元件上的力的简单且紧凑的布置将是有益的。最小化机械元件上的力可减少在载体运输期间的颗粒产生并可增加机械元件的寿命。

因此，提供用于在真空腔室中运输载体的改善的设备和方法将是有益的。

发明内容

鉴于以上内容，提供了根据独立权利要求的一种用于在真空腔室中运输载体的载体运输系统、一种用于真空处理器的设备以及一种在真空腔室中运输载体的方法。另外的方面、优点和特征从从属权利要求、描述和附图中显而易见。

根据一个实施方式，提供了一种用于在真空腔室内运输载体的载体运输系统。所述载体运输系统包括轨道组件，所述轨道组件在运输方向上延伸，所述轨道组件包括：设置在第一纵坐标处并在所述运输方向上延伸的第一被动磁性单元，设置在第二纵坐标处并在所述运输方向上延伸的第二被动磁性单元，其中所述第一被动磁性单元和所述第二被动磁性单元被配置为抵消所述载体的重量；以及辊运输轨道，所述辊运输轨道设置在第三纵坐标处并包括多个辊，所述多个辊被配置为支撑所述载体的部分重量，其中在所述第一纵坐标与所述第二纵坐标之间的第一竖直距离大于在所述第二纵坐标与所述第三纵坐标之间的第二距离。

根据一个实施方式，提供了一种用于要在用于基板的真空处理的设备中处理的基板的载体。所述载体包括：设置在第一纵向载体坐标处的第一被动磁性单元；以及设置在第二纵向载体坐标处第二被动磁性单元；以及设置在第三纵向载体坐标处的第三被动磁性单元，其中在所述第一纵向载体坐标与所述第二纵向载体坐标之间的第一竖直载体距离大于在所述第二纵向载体坐标与所述第三纵向载体坐标之间的第二载体距离。

根据一个实施方式，提供了一种用于基板的真空处理的设备。所述设备包括：真空腔室；以及根据本文描述的实施方式中的任一者所述的载体运输系统。作为另外的任选的修改，根据本公开内容的实施方式中的任一者的载体可被包括在用于真空处理的设备中。

根据一个实施方式，提供了一种用于在真空腔室内运输载体的方法。所述方法包括：在轨道组件上运输所述载体，其中所述载体的重量由第一被动磁性单元部分地抵消；在所述轨道组件上运输所述载体，其中所述载体的重量由第二被动磁体单元部分地抵消；以及在所述轨道组件上运输所述载体，其中所述载体的部分重量在多个辊中的至少一个上。

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载体运输系统和载体的示意性横截面图；并且

图2示出了根据本文描述的实施方式的载体的示意性侧视图。

图3示出了根据本文描述的实施方式的用于对基板进行真空处理的设备的示意图。

图4示出了根据本文描述的实施方式的用于在真空腔室内运输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示出于各图中。在以下对附图的描述内，相同的附图标记是指相同的部件。仅描述了相对于单独的实施方式的差异。每个示例是作为对本公开内容的解释而提供的，并且不意指对本公开内容的限制。另外，作为一个实施方式的部分被示出或描述的特征可在其他实施方式上使用或结合任何其他实施方式使用，以产生又一个实施方式。说明书旨在包括此类修改和变化。

载体运输系统被配置用于在真空环境中运输载体，特别是在真空腔室中或在包括彼此相邻布置(例如，呈线性阵列)的多个真空腔室的真空系统中运输载体。载体运输系统可提供一个、两个或更多个运输路径，其中可沿一个或多个运输路径在运输方向上移动或运输载体。

本文描述的载体运输系统可以是真空处理系统(特别是被配置用于将材料沉积在由载体承载的基板上的真空沉积系统)的一部分。载体运输系统可被配置为移位或传送载体。

载体运输系统可被配置为在利用磁悬浮抵消载体的重量(特别是超过载体的重量的100％)的情况下传送载体。磁悬浮可包括在运输方向上布置成两个细长行的被动磁极阵列。

磁悬浮被进一步配置为在横向方向上稳定载体。横向方向可理解为垂直于竖直方向且垂直于运输方向的方向。

图1是根据本文的实施方式的包括轨道组件1100的载体运输系统1000的示意性横截面图。图2示出了根据本文描述的实施方式的载体运输系统和载体的示意性前视图。可参考图1和图2两者。载体运输系统1000被配置用于运输载体1200。载体可在真空腔室中沿运输方向T承载基板或掩模。然而，本公开内容不限于此，并且载体1200可被配置用于运输典型地在真空处理系统中使用的其他产品或工具。运输方向T垂直于图1的纸平面。载体1200在运输期间具有基本上竖直的取向V(例如，竖直取向±10°)。

本文描述的一些实施方式涉及载体1200以“竖直或接近竖直取向”或基本上竖直的取向运输的概念。在本公开内容的上下文中，载体1200的竖直取向是指载体1200被对准以在与重力所沿的方向基本上平行、即基本平行于竖直方向Y的方向上延伸。接近竖直取向可被定义为偏离完全竖直度(后者由重力定义)达至多15度角的取向。在竖直或接近竖直取向上，载体1200可在竖直站立或接近竖直站立的取向上支撑基板。类似地，基本上水平的方向可与水平方向有多达15度的偏差。

根据本文描述的实施方式，轨道组件1100包括在运输方向T上延伸的第一被动磁性单元1110。如图1所示，第一被动磁性单元设置在载体的顶部。第一被动磁性单元1110具有第一磁极1111和第二磁极1112。第一磁极1111与第二磁极1112横向偏移。例如，第一磁极1111可水平地邻近第二磁极1112。替代地，第一磁极可竖直地邻近第二磁极。第一磁极和第二磁极可以是被动磁体的相反的极。

根据本文描述的实施方式，用于基板的真空处理的设备2000可包括至少一个真空腔室2100(如图3所示)、用于基板的真空处理的沉积设备2200以及在该真空腔室2100内的载体运输系统1000。

根据本文描述的实施方式，用于基板的真空处理的设备2000(参见图3)可包括被配置为支撑基板或基板掩模的载体1200。如图1所示，载体1200可包括在载体的顶部的第一被动磁性单元1210。第一被动磁性单元1210可具有第一磁极1211和与第一磁极1211横向偏移的第二磁极1212。例如，第一磁极1211可水平地邻近第二磁极1212。替代地，第一磁极可竖直地邻近第二磁极。第一磁极和第二磁极可以是被动磁体的相反的极。载体的磁极和轨道组件的磁极两者可竖直布置或两者可水平布置。因此，可提供横向稳定性。

载体的第一被动磁性单元1210被配置为与轨道组件的第一被动磁性单元1110磁性耦合。载体的第一磁极和第二磁极是轨道组件的第一磁极和第二磁极的相反的极。因此，载体的第一被动磁性单元1210与轨道组件的第一被动磁性单元1110之间的磁力是在重力的反方向上的吸引力。例如，轨道组件的第一被动磁性单元的北极可面对载体的第一被动磁性单元的南极，反之亦然。

根据本文描述的实施方式，轨道组件1100包括沿运输方向T延伸的第二被动磁性单元1120。第二被动磁性单元1120具有第三磁极1121和第四磁极1122。第三磁极1121与第四磁极1122横向偏移。例如，第三磁极1121可水平地邻近第四磁极1122。第三磁极和第四磁极可以是被动磁体的相反的极。

载体1200还包括第二被动磁性单元1220，该第二被动磁性单元1220具有第三磁极1221和与第一磁极1221横向偏移的第四磁极1222。例如，第三磁极1221可水平地邻近第四磁极1222。第三磁极和第四磁极可以是被动磁体的相反的极。

载体的第二被动磁性单元1220被配置为与轨道组件的第二被动磁性单元1120磁性耦合。载体的第三磁极和第四磁极是轨道组件的第三磁极和第四磁极的相反的极。因此，载体的第二被动磁性单元1220与轨道组件的第二被动磁性单元1120之间的磁力是在重力的方向上的吸引力。例如，轨道组件的第二被动磁性单元的北极可面对载体的第二被动磁性单元的南极，反之亦然。类似地，对于磁极的竖直布置，轨道组件的第一被动磁性单元和/或第二被动磁性单元的北极可面对载体的相应的第一被动磁性单元和/或第二被动磁性单元的南极。替代地，轨道组件的第一被动磁性单元和/或第二被动磁性单元的南极可面向载体的相应的第一被动磁性单元和/或第二被动磁性单元的北极。

轨道组件的第一被动磁性单元1110可被配置为在载体1200的顶部，与载体1200的第一被动磁性单元1210磁性耦合。轨道组件的第一被动磁性单元1110被配置为抵消载体1200的至少20％的重量并部分地悬浮基板载体。轨道组件的第一被动磁性单元1110被进一步配置为与载体的第一被动磁性单元1210耦合，以便通过补偿横向定向障碍(disorientation)和消除横向振动来横向稳定载体1200。横向引导磁体的行为类似于机械弹簧，但是没有任何机械接触，并且因此不会产生颗粒。

如图1所示，轨道组件的第二被动磁性单元1120可被配置为在载体1200的一侧，与载体1200的第二被动磁性单元1220耦合。轨道组件的第二被动磁性单元1120被配置为抵消载体1200的至少60％的重量并部分地悬浮基板载体。轨道组件的第二被动磁性单元1120被进一步配置为与载体的第二被动磁性单元1220耦合，以便通过补偿横向定向障碍和消除横向振动来横向稳定载体1200。横向引导磁体的行为类似于机械弹簧，但是没有任何机械接触，并且因此不会产生颗粒。

根据本文描述的实施方式，轨道组件的第一被动磁性单元1110和轨道组件的第二被动磁性单元1120被配置为至少抵消载体1200或更多的重量。由将轨道组件的第一被动磁性单元1110和载体的第一被动磁性单元1210耦合提供的磁悬浮和由将轨道组件的第二被动磁性单元1120和载体的第二被动磁性单元1220耦合提供的磁悬浮一起抵消载体重量的至少70％，特别是至少90％，更特别是100％或更多。

根据本公开内容的实施方式，载体(特别是基本上竖直取向的载体)的重量由位于载体的顶部的第一被动磁性单元、朝向载体的底部取向(即，位于第一被动磁性单元的竖直下方)的第二磁性单元、和辊支撑。驱动组件的向下拉力进一步被位于载体的顶部的第一被动磁性单元、朝向载体的底部取向(即，在第一被动磁性单元的竖直下方)的第二磁性单元、和辊抵消。

在处理基板期间，可加热载体。因此，存在热膨胀。特别是对于竖直取向或基本上竖直取向的基板，其中基板可具有1m或以上或甚至多达几米的竖直延伸长度(extension)，即，大面积基板，热膨胀可能是显著的。因此，如果第二被动磁性单元(即，在载体的顶部的第一被动磁性单元下方的被动磁性单元)抵消载体的大部分重量，则是有益的。在第二被动磁性单元位置处的热膨胀量小于在第一被动磁性单元附近的热膨胀量。因此，被动磁性单元的支撑力受第二被动磁性单元位置处的热膨胀影响较小。

图1示出了位于辊与第一被动磁性单元之间的竖直位置处的第二被动磁性单元。根据可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式，第二被动磁性单元也可竖直地设置在辊下方。第二被动磁单元和辊可彼此竖直地靠近，以便减少热膨胀的影响。例如，第二被动磁性单元和辊的竖直距离可以是竖直载体尺寸的20％或更少，特别是竖直载体尺寸的10％或更少，更特别是竖直载体尺寸的5％或更少。

如上所述，根据本公开内容的实施方式，第二被动磁性单元可抵消载体的重量的至少70％，即，第二被动磁性单元主导着载体的支撑。辊和第二被动磁性单元彼此靠得很近。因此，减少了热膨胀对支撑载体的力的影响。

图2示出了根据本文描述的实施方式的用于对基板进行真空处理的设备的示意图。载体可沿运输方向运输，特别是如图2所示向左或向右。磁悬浮可向上抵消载体的至少部分重量，特别是载体重量的100％或更多。

根据本文描述的实施方式，载体1200可包括第三被动磁性单元1230。第三被动磁性单元连接到载体1200的底部，如图1和图2所示。

如图1所示，载体的第二被动磁性单元1220竖直地位于载体的第一被动磁性单元1210与载体1200的第三被动磁性单元1230之间。根据可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式，第二被动磁性单元可从载体的第一被动磁性单元1210和载体1200的第三被动磁性单元1230横向偏移。有利地，横向偏移很小，即，靠近载体的重心。

根据本文描述的实施方式，轨道组件还包括驱动组件1140。驱动组件1140具有在运输方向T上延伸的一组线性马达1141。线性马达1141可包括被配置为产生磁场的多个线圈单元。驱动组件1140产生平行于重力的力。由驱动组件产生的平行于重力的力由被动磁性单元和辊进一步补偿。驱动组件1140进一步提供沿运输方向T的拉力和推力，以便运输载体1200。还有其他解决方案可产生这种力。

根据本文描述的实施方式，驱动组件1140可包括线性马达1141，该线性马达1141被配置为在载体上施加磁力，用于沿轨道组件在运输方向T上移动载体。至少一个驱动组件1140可包括设置在轨道组件处、例如沿运输方向T以预定间隔设置的多个线性马达。

驱动组件的线性马达1141可被配置为与载体1200的第三被动磁性单元1230耦合，以便提供沿运输方向T的推力。驱动组件的线性马达1141与载体的第三被动磁性单元1230的耦合提供力，以便在运输方向T上运输载体。用于在运输方向T上产生驱动力的磁性驱动是非接触式的，因此在运输过程中不会产生颗粒。

驱动组件1140可由控制器经由马达驱动器来控制。在一些实施方式中，至少一个驱动组件1140可包括同步线性马达1141。在其他实施方式中，至少一个驱动组件1140可包括异步线性马达1141。

轨道组件的第二被动磁性单元1120竖直地位于轨道组件的第一被动磁性单元1110与驱动组件1140的一组线性马达(磁体)1141之间。轨道组件的第二被动磁性单元1120可从轨道组件的第一被动磁性单元1110和驱动组件1140的一组线性马达(磁体)1141横向偏移。

根据可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式，第一被动磁性单元1110设置在第一纵坐标处，并且第二被动磁性单元1120设置在第二纵坐标处。辊运输轨道1130设置在第三纵坐标处。第一纵坐标与第二纵坐标之间的第一竖直距离大于第二纵坐标与第三纵坐标之间的第二距离。纵坐标和竖直距离在图1中用虚线表示。

根据一些示例性实施方式，轨道组件1100沿运输方向延伸并包括沿运输方向延伸的第一被动磁性单元，第一被动磁性单元具有第一磁极和例如从第一磁极横向或竖直偏移的第二磁极。轨道组件包括第二被动磁性单元，该第二被动磁性单元沿运输方向延伸并具有第三磁极和例如从第三磁极横向或竖直偏移的第四磁极。第一被动磁性单元和第二被动磁性单元被配置为至少抵消载体的重量。另外，设置有具有多个辊的辊运输轨道，该多个辊被配置为支撑载体的部分重量。驱动组件1140包括在运输方向上延伸的一组主动磁体，从而产生平行于重力的力。

对应载体包括设置在第一纵向载体坐标处的载体的第一被动磁性单元1210和设置在第二纵向载体坐标处的载体的第二被动磁性单元1220。载体的第三被动磁性单元1230设置在第三纵坐标处，其中第一纵向载体坐标与第二纵向载体坐标之间的第一竖直载体距离大于第二纵向载体坐标与第三纵向载体坐标之间的第二载体距离。

根据本文描述的实施方式，轨道组件具有辊运输轨道1130。辊运输轨道1130具有多个辊1131。辊1131被配置为支撑载体1200的至少部分重量并围绕平行于横向方向的轴线以低摩擦旋转。多个辊1131中的至少一个与载体1200接触。根据一些实施方式，辊1131的接触表面具有圆柱形形状。辊可具有圆柱形部分并还可具有球形部分，即，在圆柱形部分的一侧或两侧处的另一半径。辊至少部分平行于相应辊的旋转轴线延伸。

根据本公开内容的实施方式，辊支撑载体的部分重量，例如30％或更少。具有非接触式驱动组件(例如，磁性驱动组件)允许减少辊上的力，因为在辊处的摩擦不用于在运输方向上驱动载体。

根据本文描述的实施方式，载体1200具有第一轨1241，该第一轨1241被配置为与多个辊1131中的至少一个的顶面接触。载体1200还包括第二轨道1242。第二轨道1242可被配置为与多个辊1131中的至少一个的底部接触。根据可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式，此处可在第二轨道与辊的底部之间提供间隙。例如，间隙可以是1mm或更小，例如0.5mm或更小或者甚至小于0.3mm。第一轨与第二轨之间的距离略大于辊的直径，例如大1mm或更小，诸如0.5mm或更小或甚至小于0.3mm。

根据本文描述的实施方式，磁悬浮力(1110-1210和1120-1220)、由驱动组件1140和第三被动磁性单元1230产生的向下拉力的合力可以是载体重量的30％或更少，例如20％或更少，诸如10％或更少。合力由多个辊1131中的至少一个支撑。多个辊1131中的至少一个辊的顶部被配置为与第一轨1241接触以使得能够补偿合力，如图1和图2中示意性地描绘的。多个辊1131中的至少一个承载合力并克服磁体对在竖直方向上的不稳定性。载体与轨道组件之间的最小化接触表面以及最小化在辊1131上的重量显著地降低因运输而产生的颗粒。

根据可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式，第一被动磁性单元可承载载体的重量的20％至60％，例如约40％。附加地或替代地，第二被动磁性单元可承载载体重量的70％至95％，例如，约90％。附加地或替代地，由驱动组件产生的向下力可以是载体重量的20％至60％，例如，约40％。

根据本文描述的实施方式，轨道组件和载体的被动磁体的布置可以是紧凑且简单的。辊上的剩余合力被尽可能最小化，并且因此可显著地减少在载体运输期间的颗粒产生。因此，可显著地增加辊的寿命。

在可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式中，至少一个辊1131的底部可被配置为与第二轨道1242接触以竖直地稳定载体的移动。当载体沿运输方向运输时，载体的部分重量由至少一个辊1131承载。在这种情况下，第一轨1241与至少一个辊1131的顶表面存在接触，而第二轨1242与辊1131的底表面没有接触。以此方式，在操作期间，轨道组件与载体之间的接触点最小化，因此，可显著地减少在运输期间的颗粒产生。

当载体1200沿运输方向T运输时，可能会存在一些错位，并且载体和运输组件不完全平行。在这种情况下，第二轨和辊的底表面可彼此接触并有助于对准。在载体的竖直移动的类似情况下，辊1131与第一轨1241和第二轨1242可帮助竖直稳定。

在可与本文描述的其他实施方式结合的一些实施方式中，载体的第一轨1241和第二轨1242可由弹性材料制成。弹性轨具有为载体1200的运输提供悬挂效果的有利效果。弹性轨可通过吸收冲击和振动来提供载体1200的更平稳、更高效运输。可通过添加阻尼装置来进一步增强弹性轨，以更佳地控制冲击和振动。

根据本文描述的实施方式，多个辊1131以及第一轨1241和第二轨1242可被理解为克服多个磁体的剩余不稳定性的机械引导件。根据恩肖定理，仅用永磁体不可能产生完全无接触式引导。

图4是示出根据本文描述的实施方式在真空腔室2100中运输载体1200的方法的流程图。

在框310中，在运输方向T上沿轨道组件1100运输载体1200，而载体1200的重量至少部分地被轨道组件的第一被动磁性单元和载体的第一被动磁性单元抵消。

在框320中，在运输方向T上沿轨道组件1100运输载体1200，而载体1200的重量至少部分地被轨道组件的第二被动磁性单元和载体的第二被动磁性单元抵消。

在框330中，在轨道组件1100上传送载体1200，其中载体1200的部分重量在多个辊1131中的至少一个上。磁悬浮力(1110-1210和1120-1220)与由驱动组件1140和第三被动磁性单元1230产生的向下拉力的合力可以是载体重量的10％或更少。

方法300还包括驱动组件，该驱动组件被配置为能够在运输方向T上提供拉/推力，以便传送载体1200。

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1m

载体在运输期间可具有基本上竖直取向(例如，竖直+/-10°)。具体地，真空处理系统可被配置用于竖直基板处理。

虽然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，并且范围由所附权利要求书确定。