(57)【要約】  本開示は、強磁性素子までの距離を測定するための距離センサ、強磁性素子を磁気的に浮揚させるための磁気浮揚システム、及び距離センサ内の漂遊磁界を補正するための方法に関する。第１の態様によれば、強磁性素子までの距離を測定するための距離センサが提供される。第２の態様によれば、強磁性素子を磁気的に浮揚させるための磁気浮揚システムが提供される。磁気浮揚システムは、第１の実施形態に係る、少なくとも１つの電磁アクチュエータ及び少なくとも１つの距離センサを備えており、少なくとも１つの距離センサは、強磁性素子までの距離を測定するように構成されている。第３の態様によれば、強磁性素子までの距離を測定するための方法が提供される。当該方法は、第１のホール素子及び第２のホール素子を備えた距離センサを設けることと、第１のホール素子の第１の信号、及び第２のホール素子の第２の信号を検出することと、第１の信号から第２の信号を差し引くこととを含む。第４の態様によれば、第１の態様に係る距離センサの使用が提供される。距離センサは、磁気浮揚装置内で使用され、距離センサは、浮揚体までの距離を測定するように構成されている。【選択図】図３ａ
2020533781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性素子（１５０）までの距離を測定するための距離センサ（２００）であって、
少なくとも第１の永久磁石素子（２０１、２０１ａ）、
少なくとも第１のホール素子（２０３）、及び
少なくとも第２のホール素子（２０４）
を備え、
前記第１の永久磁石素子（２０１、２０１ａ）が、第１の磁界（２０５）を生成し、前記第１のホール素子（２０３）の位置における前記第１の磁界（２０５）の方向が、前記第２のホール素子（２０４）の位置における前記第１の磁界（２０５）の方向と実質的に反対方向である、距離センサ（２００）。
【請求項２】
前記第１の永久磁石素子（２０１ａ）に対して、平行に配置され、且つ反対の極性を有する少なくとも第２の永久磁石素子（２０１ｂ）をさらに備え、前記第１の永久磁石素子（２０１ａ）及び前記第２の永久磁石素子（２０１ｂ）が、前記第１の磁界（２０５）を生成する、請求項１に記載の距離センサ（２００）。
【請求項３】
前記第１の磁界（２０５）が、前記第１のホール素子（２０３）及び前記第２のホール素子（２０４）において正電圧を生成するように、前記第１のホール素子（２０３）と前記第２のホール素子（２０４）が、互いに対して逆向きに配向されている、請求項１又は２に記載の距離センサ（２００）。
【請求項４】
強磁性素子（１５０）を磁気的に浮揚させるための磁気浮揚システム（１００）であって、
少なくとも１つの電磁アクチュエータ（１７８）、及び
請求項１から３のいずれか一項に記載の少なくとも１つの距離センサ（２００）
を備え、
前記少なくとも１つの距離センサ（２００）が、前記強磁性素子（１５０）までの距離（Ｘ）を測定するように構成されている、磁気浮揚システム（１００）。
【請求項５】
前記強磁性素子（１５０）までの前記距離（Ｘ）を制御するための、前記少なくとも１つの電磁アクチュエータ（１７８）の閉ループ制御のために構成されたコントローラ（１３０、１７９）をさらに備えている、請求項４に記載の磁気浮揚システム（１００）。
【請求項６】
前記コントローラ（１３０、１７９）が、前記少なくとも１つの電磁アクチュエータ（１７８）によって生成され且つ前記少なくとも１つの距離センサ（２００）に作用する磁界を、補正するように構成されている、請求項５に記載の磁気浮揚システム。
【請求項７】
前記少なくとも１つの電磁アクチュエータ（１７８）が、前記強磁性素子（１５０）を搬送方向（１９２）に搬送するように構成されている、請求項４から６のいずれか一項に記載の磁気浮揚システム（１００）。
【請求項８】
前記強磁性素子が、基板キャリア（１１０）である、請求項４から７のいずれか一項に記載の磁気浮揚システム（１００）。
【請求項９】
前記少なくとも１つの電磁アクチュエータ（１７８）、前記少なくとも１つの距離センサ（２００）、及び前記コントローラ（１７９）が、気密ハウジング（１７６）の内部に含まれている、請求項５から８のいずれか一項に記載の磁気浮揚システム（１００）。
【請求項１０】
前記磁気浮揚システム（１００）が、真空内で動作するように構成されている、請求項４から９のいずれか一項に記載の磁気浮揚システム（１００）。
【請求項１１】
強磁性素子（１５０）までの距離（Ｘ）を測定するための方法であって、
第１のホール素子（２０３）及び第２のホール素子（２０４）を備えた距離センサ（２００）を設けることと、
前記第１のホール素子（２０３）の第１の信号、及び前記第２のホール素子（２０４）の第２の信号を検出することと、
前記第１の信号から前記第２の信号を差し引くことと
を含む方法。
【請求項１２】
前記距離センサ（２００）が、第１の磁界（２０５）を生成するための少なくとも第１の永久磁石素子（２０１、２０１ａ）をさらに備え、前記第１のホール素子（２０３）の位置における前記第１の磁界（２０５）の方向が、前記第２のホール素子（２０４）の位置における前記第１の磁界（２０５）の方向と実質的に反対方向である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも１つの電磁アクチュエータ（１７８）のコイル電流を検出することと、
前記コイル電流を使用して、前記少なくとも１つの電磁アクチュエータ（１７８）によって生成された磁束を推定することと、
前記距離センサ（２００）によって測定された距離信号の誤った成分を補正することと
をさらに含む、請求項１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記磁束を推定することが、前記コイル電流の大きさ及び／又は周波数に基づいて、前記磁束のモデルを計算することを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
漂遊する前記磁束を推定することが、デジタル信号プロセッサ上で行われる、請求項１３又は１４に記載の方法。
【請求項１６】
磁気浮揚装置（１００）内における、請求項１から３のいずれか一項に記載の距離センサ（２００）の使用であって、前記距離センサ（２００）が、浮揚体までの距離（Ｘ）を測定するように構成されている、距離センサ（２００）の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、強磁性素子までの距離を測定するための距離センサに関する。より具体的には、本開示の実施形態は、特に、強磁性素子を磁気的に浮揚させるための磁気浮揚システム、及び距離センサ内の漂遊磁界を補正するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
様々な処理（例えば、処理チャンバ内での基板のコーティング）を実行するシステムが知られている。材料を基板上に堆積する方法は幾つか知られている。一例として、蒸発処理、物理的気相堆積（ＰＶＤ）処理（スパッタリング処理や噴霧処理プロセスなど）、又は化学気相堆積（ＣＶＤ）処理を使用することによって、基板をコーティングすることができる。処理は、堆積装置の処理チャンバ内で実行され得る。ここに、コーティングされる基板が配置される。堆積材料は、処置チャンバ内に供給される。小分子、金属、酸化物、窒化物、及び炭化物などの複数の材料が、基板上への堆積に使用され得る。さらに、エッチング、構造化（ｓｔｒｕｃｔｕｒｉｎｇ）、アニール処理などの他の処理が処理チャンバ内で実行され得る。
【０００３】
例えば、コーティング処理は、例えば、ディスプレイ製造技術においては、大面積基板向けに検討され得る。コーティングされた基板は、幾つかの用途及び幾つかの技術分野において使用することができる。例えば、ある用途は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）パネルであり得る。さらなる用途としては、絶縁パネル、半導体デバイスなどのマイクロエレクトロニクス、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）付き基板、カラーフィルタなどが含まれる。ＯＬＥＤは、電気の印加により光を生成する（有機）分子の薄膜から構成された固体デバイスである。一例としては、ＯＬＥＤディスプレイは、電子デバイスに明るいディスプレイを設けることができ、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）と比べて使用する電力が少ない。処理チャンバ内では、有機分子が、生成（例えば、蒸発、スパッタリング、又は噴霧等）され、層として基板上に堆積される。粒子は、例えば、境界又は特定のパターンを有するマスクを通過することができ、それにより、基板上の特定の位置に材料が堆積され、例えば、基板上にＯＬＥＤパターンが形成される。
【０００４】
処理システムは、例えば、コーティング処理の間、処理チャンバ内でキャリアを誘導するための磁気浮揚システムを含み得る。磁気浮揚システムは、キャリアを処理位置に設け、且つ／又はキャリアを処理チャンバ内で搬送するために適合され得る。磁気浮揚システムは、閉鎖制御ループを形成するための、電磁アクチュエータ、センサ、信号プロセッサ、及びパワーアンプを有する１つ以上の浮揚ユニットを含み得、これにより、浮揚されたキャリアは、磁気ベアリングから所定の距離で維持される。
【０００５】
基板が高真空で処理される用途では、アクチュエータ、センサ、及び他の構成要素を金属シールディングすると、幾つかの種類の距離センサを使用できなくなる。このような用途では、ホール効果センサなどの磁気効果に基づく距離センサが使用される。なぜなら、こうした距離センサは、非鉄金属シールドを通して距離を測定することができるからである。
【０００６】
磁気浮揚システムの一態様は、浮揚システム内で電磁アクチュエータと距離センサを互いに近接させて配置することである。これにより、磁気浮揚システムの最小化されたサイズを実現し、アクチュエータとセンサとの並置による改善された制御挙動を実現する。
【０００７】
上記の観点から、本開示の態様は、当該技術分野の課題のうち少なくとも幾つかを克服する、距離センサ、及び距離センサを操作するための方法を提供することである。
【発明の概要】
【０００８】
第１の実施形態によれば、強磁性素子までの距離を測定するための距離センサが提供される。距離センサは、少なくとも第１の永久磁石素子、少なくとも第１のホール素子、及び少なくとも第２のホール素子を含み、第１の永久磁石素子は、第１の磁界を生成し、第１のホール素子の位置における第１の磁界の方向は、第２のホール素子の位置における第１の磁界の方向と実質的に反対方向である。
【０００９】
第２の実施形態によれば、強磁性素子を磁気的に浮揚させるための磁気浮揚システムが提供される。磁気浮揚システムは、第１の実施形態に係る、少なくとも１つの電磁アクチュエータ及び少なくとも１つの距離センサを備えており、少なくとも１つの距離センサは、強磁性素子までの距離を測定するように構成されている。
【００１０】
第３の実施形態によれば、強磁性素子までの距離を測定するための距離センサが提供される。当該方法は、第１のホール素子及び第２のホール素子を備えた距離センサを設けることと、第１のホール素子の第１の信号、及び第２のホール素子の第２の信号を検出することと、第１の信号から第２の信号を差し引くこととを含む。
【００１１】
第４の実施形態によれば、第１の実施形態に係る、距離センサの使用が提供される。距離センサは、磁気浮揚装置内で使用され、距離センサは、浮揚体までの距離を測定するように構成されている。
【００１２】
諸実施形態は、開示された方法を実行するための装置をさらに対象としており、記載されたそれぞれの方法ステップを実行するための装置の部分を含む。これらの方法ステップは、ハードウェア構成要素、適切なソフトウェアによってプログラミングされたコンピュータ、これらの２つの任意の組合せ、又は任意の他の方法で実行されてもよい。さらに、本開示に係る実施形態は、記載された装置が動作する方法も対象とする。装置のあらゆる機能を実行するための方法ステップを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本開示の上述の特徴を詳細に理解することができるように、実施形態を参照することによって、上記で簡単に要約された本開示のより具体的な説明を得ることができる。添付の図面は、本開示の実施形態に関し、以下において説明される。
【図１】本明細書に記載された実施形態に係る、磁気浮揚システムの概略正面図を示す。
【図２ａ】本明細書に記載された実施形態に係る、磁気浮揚システムの側方断面図を示す。
【図２ｂ】本明細書に記載された実施形態に係る、磁気浮揚システムの前方断面図を示す。
【図３ａ】本明細書に記載された実施形態に係る、距離センサの側方断面図を示す。
【図３ｂ】本明細書に記載された実施形態に係る、距離センサの側方断面図を示す。
【図４】本明細書に記載された実施形態に係る、強磁性素子までの距離を測定するための方法のフロー図を示す。
【図５】本明細書に記載された実施形態に係る、距離信号の誤った成分をさらに補正するための方法のフロー図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本開示の様々な実施形態について、これより詳細に参照する。これらの実施形態の１つ以上の実施例は、図面で示されている。図面についての以下の説明の中で、同じ参照番号は同じ構成要素を表す。概して、個々の実施形態に関する相違のみが説明される。各実施例は、本開示の説明のために提供されるが、本開示を限定することを意図しているわけではない。さらに、ある実施形態の一部として図示且つ説明されている特徴は、他の実施形態において用いてもよく、又は、他の実施形態と共に用いてもよく、それにより、さらに別の実施形態が生じる。本記載は、このような修正例及び変形例を含むことが意図されている。
【００１５】
本明細書に記載された実施形態は、キャリア（例えば、基板キャリア）の磁気的な浮揚及び／又は搬送に関する。このように、キャリアの磁気浮揚は、非接触型であり得る。本開示全体で使用される「非接触（ｃｏｎｔａｃｔｌｅｓｓ）」という用語は、キャリアの重量が、機械的接触又は機械的力によって保持されず、磁力によって保持されるという意味であると理解することができる。特に、機械的力の代わりに磁力を用いて、キャリアが浮揚又は浮遊状態で保持され得る。幾つかの実装形態では、システム内でのキャリアの浮揚中、且つ例えば運動中に、キャリアとそれ以外の装置との間に機械的接触が全くないことがある。
【００１６】
処理システム内でキャリアを誘導する機械的デバイスに比べて、非接触浮揚は、キャリアの運動の直線性及び／又は精度に影響を与える摩擦によって悩まされることがないのが利点である。キャリアの非接触搬送によって、キャリアの無摩擦運動が可能となり、例えば、堆積処理においてマスクに対するキャリアの位置を高精度に制御且つ維持することができる。さらに、浮揚によって、キャリアの素早い加速又は減速が可能となり、且つ／又は、キャリア速度の微調節が可能となる。
【００１７】
例えば、堆積処理の間のキャリアの非接触浮揚又は搬送では、キャリアを搬送する間のキャリアと装置のセクション（例えば、機械的レール）との間の機械的接触により粒子が発生しないという点において有益である。したがって、非接触浮揚を使用すると粒子の発生が最小限に抑えられることから、非接触磁気浮揚システムは、特に、基板に堆積される層の純度及び均一性の向上をもたらす。
【００１８】
磁気浮揚システムは、真空空間で動作するように構成され得る。処理システムは、少なくとも１つの真空チャンバを含み得、堆積処理は基板上で行われる。少なくとも１つの真空チャンバは、真空チャンバの内部に真空を発生させるために真空チャンバに接続された、ターボポンプ及び／又はクライオポンプなどの１つ以上の真空ポンプを含み得る。磁気浮揚システムは、基板を、真空チャンバの内外へ、又は真空チャンバを通して搬送するように構成され得る。
【００１９】
磁気浮揚システムは、キャリアを搬送するように使用され得る。キャリアは、基板、複数の基板、及び／又はマスクを運ぶように適合され得る。キャリアは、例えば、大面積基板及び／又は複数の大面積基板を運搬するように適合された基板キャリアであってもよい。代替的に、キャリアは、例えば、堆積処理において基板の端部のコーティングを防止する端部除外マスクを運ぶように適合されたマスクキャリアであってもよい。
【００２０】
本明細書に記載された実施形態に係るキャリアは、基板キャリア又はマスクキャリアに限定される必要はない。本明細書に記載された方法は、他の種類のキャリア、すなわち、例えば基板又はマスク以外の物体又はデバイスを運搬するように適合されたキャリアにも適用される。
【００２１】
本明細書で使用される「基板」という用語は、非フレキシブル基板（例えば、ガラス基板、ウエハ、サファイアなどの透明結晶体のスライス、又はガラスプレート）と、フレキシブル基板（例えば、ウエブ又は箔）との両方を含む。本明細書に記載された他の実施形態と組み合わせることができる実施形態によると、本明細書に記載された実施形態は、ディスプレイＰＶＤ、すなわち、ディスプレイ市場向けの大面積基板上のスパッタ堆積のために利用され得る。
【００２２】
実施形態によれば、大面積基板又は対応キャリアは、少なくとも０．６７ｍ２のサイズを有し得る。このサイズは、約０．６７ｍ２（０．７３×０．９２ｍ−Ｇｅｎ４．５）から約８ｍ２であってもよく、より具体的には、約２ｍ２から約９ｍ２、又はさらに最大で１２ｍ２であってもよい。例えば、大面積基板又はキャリアは、約０．６７ｍ２の基板（０．７３×０．９２ｍ）に相当するＧＥＮ４．５、約１．４ｍ２の基板（１．１ｍ×１．３ｍ）に相当するＧＥＮ５、約４．２９ｍ２の基板（１．９５ｍ×２．２ｍ）に相当するＧＥＮ７．５、約５．７ｍ２の基板（２．２ｍ×２．５ｍ）に相当するＧＥＮ８．５、又はさらに約８．７ｍ２の基板（２．８５ｍ×３．０５ｍ）に相当するＧＥＮ１０であり得る。ＧＥＮ１１及びＧＥＮ１２のようなさらに次の世代、並びにそれに相当する基板面積を同様に実装してもよい。
【００２３】
図面では、垂直に配向されたキャリアが示されている。図１に例示するように、キャリア１１０支持基板１２０は、第１の方向１９２及び第２の方向１９４によって画定された平面において配向されており、第１の方向１９２は、キャリア搬送方向に実質的に配向され、第２の方向１９４は、重力方向に対して実質的に平行に配向される。第１の方向１９２は、第２の方向１９４に対して実質的に直角に配向される。しかしながら、本明細書に記載された実施形態は、垂直に配向されたキャリアに限定されない。キャリアの他の配向、例えば、水平配向をさらに設けてもよい。
【００２４】
本開示では、「実質的に平行（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  ｐａｒａｌｌｅｌ）」という表現は、２つの方向が互いに対して１０度までの小さな角度、又はさらに１５度までの角度をなすことを含み得る。「実質的に直角（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ）」という表現は、２つの方向が互いに対して９０度未満、例えば、少なくとも８０度、又は少なくとも７５度の角度をなすことを含み得る。同様の考えが、互いに対して実質的に平行又は直角な軸、平面、領域、配向という概念に適用される。
【００２５】
本明細書に記載された幾つかの実施形態は、「垂直方向（ｖｅｒｔｉｃａｌ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）」という概念を伴う。垂直方向とは、重力の延在に沿った方向に対して平行な又は実質的に平行な方向と見なされる。垂直方向は、厳密な垂直性（重力によって規定される）から、例えば、最大１５度の角度でずれてもよい。
【００２６】
本明細書に記載された実施形態は、「水平方向（ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ  ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）」という概念がさらに伴い得る。水平方向は、垂直方向と区別されると理解すべきである。水平方向は、重力によって規定された厳密な垂直方向に対して直角又は実質的に直角であり得る。
【００２７】
本明細書に記載された実施形態は、強磁性素子までの距離を測定するための距離センサ、及び強磁性素子を磁気的に浮揚させるための磁気浮揚システムに関する。本明細書に記載された実施形態に係る磁気浮揚システム１００の実施例を示す図１を最初に参照する。
【００２８】
図１に示す磁気浮揚システム１００は、キャリア１１０を含む。キャリア１１０は、基板１２０を支持する。キャリア１１０は、強磁性素子１５０、例えば、強磁性材料のバーを含む。磁気浮揚システム１００は、例えば、電磁デバイス、ソレノイド、コイル、又は超伝導磁石などのアクティブ磁石ユニットを備えた複数の浮揚ユニット１７０を含む。複数の浮揚ユニット１７０のうちの個々の浮揚ユニットは、参照番号１７５で示される。複数の磁石ユニット１７０は、第１の方向１９２に延びる。キャリア１１０は、複数の浮揚ユニット１７０に沿って移動可能である。強磁性素子１５０及び複数の浮揚ユニット１７０は、キャリア１１０を浮揚させるための磁気浮揚力を加えるように構成されている。磁気浮揚力は、第２の方向１９４に延びる。
【００２９】
図１に示す磁気浮揚システム１００は、複数の浮揚ユニット１７０に設けられた複数の距離センサ（図示せず）を含み得る。距離センサは、各浮揚ユニット１７５において設けられ得る。代替的に、距離センサは、各浮揚ユニット１７５の内部に設けられ得る。距離センサは、キャリア１１０の非接触浮揚の間に、複数の磁石ユニット１７０とキャリア１１０との間の距離を測定するように構成され得る。
【００３０】
図１に示す磁気浮揚システム１００は、磁気駆動構造体１８０を含む。磁気駆動構造体１８０は、複数の磁石駆動ユニットを含む。磁気駆動構造体１８０の個々の磁石駆動ユニットは、参照番号１８５で示される。キャリア１１０は、磁気駆動構造体１８０の磁気駆動ユニット１８５と相互作用する第２の強磁性素子１６０を含み得る。磁気駆動構造体１８０の磁気駆動ユニット１８５は、処理システム内のキャリアを、例えば、第１の方向１９２に沿って駆動させる。例えば、第２の強磁性素子１６０は、交互する極性で配置された複数の永久磁石を含み得る。第２のパッシブ磁気ユニット１６０の結果として生じた磁界は、磁気駆動構造体１８０の第２の強磁性素子１６０と相互作用して、キャリア１１０を浮揚させながら第１の方向１９２に移動させることができる。
【００３１】
磁気浮揚システム１００は、制御ユニット１３０を含む。制御ユニット１３０は、複数の浮揚ユニット１７０及び／又は距離センサに接続され得る。制御ユニット１３０は、キャリア１１０の磁気浮揚を制御するように構成され得る。制御ユニット１３０は、例えば、距離センサによって制御ユニット１３０に与えられた測定距離値に基づいて、キャリア１１０の浮揚の間、キャリア１１０と複数の磁石ユニット１７０との間の距離を制御するように構成され得る。磁気駆動構造体１８０は、制御ユニット１３０の制御の下でキャリア１１０を駆動させることができる。
【００３２】
これより浮揚ユニット１７５の断面図を示す図２ａ及び図２Ｂを参照する。図２ａは、第１の方向１９２又はキャリア搬送方向における断面図であり、図２ｂは、第１の方向１９２及び第２の方向１９４に対して直角な第３の方向１９６、又はキャリア搬送方向と直交する方向における断面図である。
【００３３】
本明細書に記載された他の実施形態と組み合わせることができる本開示の実施形態によれば、浮揚ユニット１７５は、少なくとも磁気アクチュエータ１７８を備えている。電磁アクチュエータ１７８は、少なくともコイル１７８ａ及び少なくとも強磁性コア１７８ｂを含み得、電流がコイル１７８ａに印加されると、電界を発生させる。電磁アクチュエータ１７８によって生成された磁界は、強磁性素子１５０に第２の方向１９４で磁気浮揚力を加え、強磁性素子１５０が付着したキャリア１１０を浮揚させる。
【００３４】
本明細書に記載された他の実施形態と組み合わせることができる本開示の実施形態によれば、少なくとも１つの電磁アクチュエータ、少なくとも１つの距離センサ、及びコントローラは、気密エンクロージャの内部に含まれ得る。高真空又は超高真空用途にて磁気浮揚システム１００の操作する間、浮揚ユニット１７５の様々な構成要素は、周囲の真空環境から遮蔽される。このことを目的として、浮揚ユニット１７５は、ハウジング１７６をさらに含み得る。ハウジング１７６は、浮揚ユニット１７５の構成要素を取り囲み、浮揚ユニット１７５の構成要素を周囲の真空環境から遮蔽する。ハウジング１７６は、内部空間１７７が周囲の真空環境から分離されるように、内部空間１７７を取り囲む気密エンクロージャであり得る。内部空間１７７を周囲の真空環境から分離することにより、周囲の真空環境の汚染が避けられる。
【００３５】
ハウジング１７６は、非強磁性材料を含み得る。これにより、少なくとも１つの距離センサ２００が、ハウジング１７６の内部に配置され、ハウジング１７６を通して磁界を検出することが可能になる。例えば、ハウジング１７６は、金属、具体的には、アルミニウム合金又は非強磁性ステンレス鋼を含み得る。
【００３６】
内部空間１７７は、周囲の真空環境と同じ圧力で維持されてもよく、又は周囲の真空環境と異なる圧力で維持されてもよい。例えば、内部空間１７７は、周囲の真空環境より高い圧力で維持されてもよい。この特徴により、ハウジング１７６内に含まれる浮揚ユニット１７５の構成要素が対流を介して冷却されたり、又は内部空間１７７の平均自由行程を変更して、ハウジング１７６内に含まれる電気又は電子構成要素間の電気アークを避けたりすることが可能になる。さらに、内部空間１７７は、周囲の真空環境と同一の又は周囲の真空環境と異なるガス組成を含み得る。
【００３７】
本明細書に記載された他の実施形態と組み合わせることができる本開示の実施形態によれば、浮揚ユニット１７６は、コントローラ１７９をさらに含み得る。コントローラ１７９は、少なくとも距離センサ２００、及び少なくとも電磁アクチュエータ１７８に電気的に取り付けられている。コントローラ１７９は、距離センサ２００と強磁性素子１５０との間の距離Ｘに対応する、少なくとも距離センサ２００からの距離信号を取得し得る。取得した距離信号に基づいて、コントローラ１７９は、電磁アクチュエータ１７８によって与えられる目標アクチュエータ力に対応するアクチュエータ信号を出力する。
【００３８】
本明細書に記載された他の実施形態と組み合わせることができる本開示の実施形態によれば、コントローラ１７９は、強磁性素子１５０への距離を制御するための、少なくとも１つの電磁アクチュエータの閉ループ制御のために構成され得る。例えば、コントローラ１７９は、目標距離を維持するための閉ループ制御機構を実装し得る。閉ループ制御機構は、ＰＩコントローラ、ＰＩＤコントローラ、又は当該技術における任意の他の閉ループコントローラを含み得る。閉ループ制御機構は、少なくとも１つの距離信号を入力として取り込み、少なくとも１つの電磁アクチュエータのための制御信号を出力として生成し得る。閉ループ制御機構は、さらなる入力信号を受信するように構成されてもよい。例えば、少なくとも１つの電磁アクチュエータの推定された電流信号が追加の入力信号として使用されてもよい。
【００３９】
図２ａ及び図２ｂで例示されているように、コントローラ１７９は、浮揚ユニット１７５の構成要素であり得る。この場合、複数の浮揚ユニット１７０内の各浮揚ユニット１７５は、それぞれ、個別のコントローラ１７９を有し得る。個々のコントローラ１７９は、各浮揚ユニット１７５を独立して制御することができる。任意選択的に、各浮揚ユニット１７５内に配置されたそれぞれ別個のコントローラ１７９は、図１に例示するように、制御ユニット１３０に電気的に取り付けられ得る。代替的に、コントローラ１７９は、制御ユニット１３０の構成要素であり得る。複数の浮揚ユニット１７０における各浮揚ユニット１７５のための各コントローラ１７９は、単一の制御ユニット１３０内に組み込まれる。
【００４０】
本明細書に記載された他の実施形態と組み合わせることができる本開示の実施形態によれば、浮揚ユニット１７６は、少なくとも距離センサ２００さらに含む。図２ａに例示されるように、浮揚ユニット１７６は、電磁アクチュエータ１７８の両側に配置された２つの距離センサ２００を含み得る。距離センサ２００の数は、各電磁アクチュエータ１７８に対して少なくとも１つの距離センサ、具体的には、各電磁アクチュエータ１７８に対して２つの距離センサ２００であり得る。
【００４１】
距離センサ２００は、磁界に応じて出力電圧を変動させる少なくとも１つのトランスデューサを含み得る。例えば、距離センサ２００は、ホール効果センサ又は巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサを含んでもよい。距離センサ２００は、強磁性素子１５０の磁界を検出するように構成されており、これにより、距離センサ２００と強磁性素子１５０との間の距離Ｘを判定することができる。したがって、距離センサ２００は、浮揚ユニット１７５と、強磁性素子１５０が取り付けられたキャリア１１０との間の距離を非接触で判定するように使用可能である。さらに、強磁性素子１５０の磁界が検出されるので、距離センサ２００と強磁性素子１５０との間に非強磁性素子があっても、距離センサ２００の動作が妨げられることはない。
【００４２】
距離センサ２００は、強磁性素子１５０までの距離Ｘを確実に測定するように、適切な位置に配置され得る。距離センサ２００は、浮揚ユニット１７５に取り付けられてもよく、又は浮揚ユニット１７５の内部に位置付けされてもよい。図２ａ及び図２ｂで例示されているように、距離センサ２００は、電磁アクチュエータ１７８とインラインに位置付けされ得る。浮揚ユニット１７５の確実且つ高性能な制御を達成するために、センサ／アクチュエータの対においてセンサとアクチュエータを並置することが好ましい。したがって、距離センサ２００が、電磁アクチュエータ１７８と近接するように位置付けされることが好ましい。さらに、距離センサ２００を電磁アクチュエータ１７８と近接させることにより、浮揚ユニット１７５をよりコンパクトにすることが可能になるというさらなる効果がある。
【００４３】
しかしながら、電磁アクチュエータ１７８が、キャリア１１０を浮揚させるために電磁界を発生させるので、距離センサ２００を電磁アクチュエータ１７８に近接させて位置付けさせることが問題になる。電磁アクチュエータ１７８によって発生した漂遊磁界は、距離センサ２００によって検出することができ、これにより、電磁アクチュエータ１７８との望ましくないクロスカップリングが発生する。この漂遊磁界に起因するクロスカップリングは、距離センサ２００と強磁性素子１５０との間の距離Ｘの確実な判定に影響を及ぼし、ひいては、キャリアと磁気浮揚システムとの間の確実な判定に影響を及ぼす。
【００４４】
これより、本開示の実施形態に係る距離センサ２００の側方断面図を示す図３ａ及び３ｂを参照する。ここでは、強磁性素子１５０までの距離Ｘを測定するための距離センサ２００が提供される。距離センサ２００は、少なくとも第１の永久磁石素子２０１、少なくとも第１のホール素子２０３、及び少なくとも第２のホール素子２０４を備えており、第１の永久磁石素子２０１は、第１の磁界２０５を生成する。第１及び第２のホール素子２０３、２０４は、第１のホール素子２０３の位置における第１の磁界２０５の方向が、第２のホール素子２０４の位置における第１の磁界２０５の方向と実質的に反対であるように、配向される。
【００４５】
キャリア１１０を浮揚させる際の望ましくない効果として、第２の磁界２０６が電磁アクチュエータ１７８によって生成され得る。第２の磁界２０６は、漂遊磁界を含み得る。第２の磁界２０６の大きさは、キャリア１１０に加えられる浮揚力に依存するため、距離センサ２００に対する第２の磁界２０６の影響により、電磁アクチュエータ１７８と距離センサ２００との間に望ましくないクロスカップリングが生じる。本開示に係る距離センサ２００を設けることにより、この望ましくないクロスカップリングを補正することができる。
【００４６】
距離センサ２００に少なくとも第１の永久磁石２０１、並びに第１及び第２のホール素子２０３、２０４を設けることにより、第１の磁界２０５を検出して強磁性素子１５０と距離センサ２００との間の距離Ｘを判定することが可能になり、それと同時に第２の磁界２０６を補正することが可能になる。第１の磁界２０５は、第１のホール素子２０３にわたって正電圧成分を生成し、第２のホール素子２０４にわたって負電圧成分を生成する。一方で、第２の磁界２０６は、第１及び第２のホール素子２０３、２０４の両方にわたって正電圧成分を生成する。第１ホール素子２０３によって生成された電圧から第２ホール素子２０４によって生成された電圧を差し引くことにより、第２の磁界２０６によって第１及び第２のホール素子２０３、２０４にわたって生成された電圧成分が相殺され、第１の磁界２０５によって第１及び第２のホール素子２０３、２０４にわたって生成された電圧成分が残る。
【００４７】
第１及び第２のホール素子２０３、２０４は、印加される磁界に基づいて電圧を生成する。第１の磁界２０５が第１及び第２のホール素子２０３、２０４内で電圧を誘起するように、第１及び第２のホール素子２０３、２０４は位置付けされる。第１の磁界２０５の強度は、強磁性素子１５０の存在により影響を受けるので、強磁性素子１５０が、距離センサ２００により近いときと、距離センサ２００からより遠いときとの間で第１の磁界２０５において差異が生じる。第１の磁界２０５がホール素子２０３、２０４内で電圧を生成するように、ホール素子２０３、２０４を位置付けすることにより、距離センサ２００と強磁性素子１５０との間の距離を測定することができる。
【００４８】
第１の磁界２０５は、少なくとも第１の永久磁石素子２０１によって生成される。図３ａに例示する実施形態をまず参照すると、距離センサ２００は、第１の永久磁石素子２０１を備えている。第１の永久磁石素子２０１は、磁界ループが生成されるように位置付けされ、距離センサ２００の一方の側の磁束方向は、強磁性素子１５０から離れる第１の磁束方向となり、距離センサ２００の他方の側の磁束方向は、強磁性素子１５０に向かう第２の磁束方向となる。距離センサ２００は、第１の磁界２０５を方向付けるように位置付けされたコア素子２０２をさらに備えている。第１及び第２ホール素子２０３、２０４は、第１のホール素子２０３が第１の磁束方向の磁束領域にあり、第２のホール素子２０４が第２の磁束方向の磁束領域にあるように、第１の磁界２０５において位置付けされる。
【００４９】
代替的な配置が図３ｂで例示されている。本実施形態では、第１の永久磁石素子２０１ａ及び第２の永久磁石素子２０１ｂが設けられる。第１及び第２の永久磁石素子２０１ａ、２０１ｂの極性は、磁界ループが生成されるように、互いに対して反対に配置され、距離センサ２００の一方の側の磁束方向は、強磁性素子１５０から離れる第１の磁束方向となり、距離センサ２００の他方の側の磁束方向は、強磁性素子１５０に向かう第２の磁束方向となる。距離センサ２００は、第１の磁界２０５を方向付けるように位置付けされたコア素子２０２をさらに備えている。第１及び第２ホール素子２０３、２０４は、第１のホール素子２０３が第１の磁束方向の磁束領域にあり、第２のホール素子２０４が第２の磁束方向の磁束領域にあるように、第１の磁界２０５において位置付けされる。
【００５０】
少なくとも第１の永久磁石素子２０１は、複数の永久磁石素子内に含まれ得る。例えば、距離センサ２００は、少なくとも２つの第１の永久磁石素子を備えてもよく、又は、少なくとも２つの第１の永久磁石素子と少なくとも２つの第２の磁石素子を備えてもよい。ハルバッハ配列（Ｈａｌｂａｃｈ  ａｒｒａｙ）を形成するように複数の永久磁石素子を配向してもよい。これにより、複数の永久磁石素子によって生成された磁界は、強磁性素子１５０に面する側で強く、強磁性素子１５０の反対側で弱い。ハルバッハ配列には、その背面で磁界を発生しないという利点があり、磁気干渉の影響を受けやすい浮揚ユニット内に位置する他の構成要素は、従来の磁石素子と比べて、第１の磁界によって影響を受ける程度が小さい。
【００５１】
本開示の実施形態によると、第１の磁界２０５が第１及び第２のホール素子２０３、２０４内で電圧を生成するように、第１及び第２のホール素子２０３、２０４は、互いに対して逆向きに配向される。これは、第１の磁束方向の磁束領域に位置付けされた第１のホール素子２０３が第１の磁束方向に配向され、第２の磁束方向の磁束領域に位置付けされた第２のホール素子２０４が第２の磁束方向に配向されように、第１及び第２ホール素子２０３、２０４は配向されることを意味する。図３ａ及び図３ｂに示す側断面図では、第１のホール素子２０３は、上方に向けて配向され、第２のホール素子２０４は、下方に向けて配向されるということになる。
【００５２】
第１及び第２のホール素子２０３、２０４が互いに逆向きに配向されている場合、第１の磁界２０５は、第１のホール素子２０３及び第２のホール素子２０４の両方において正電圧を生成し、各電圧の大きさは互いに対してほぼ等しい。しかしながら、第２の磁界２０６は、各電圧の大きさは互いに対してほぼ等しくなるように、第１のホース素子２０３又は第２のホール素子２０４のいずれか一方に正電圧を生成し、第１のホース素子２０３及び第２のホール素子２０４のいずれか他方に負電圧を生成する。第１の磁界２０５によって生成された電圧が保持され、第２の磁界２０６によって生成された電圧が相殺されるように、第１及び第２のホール素子２０３、２０４のそれぞれによって生成された電圧を加えることができ、これにより、距離センサ２００の出力電圧に対する第２の磁界２０６の任意の影響の測定電圧を補正することになる。
【００５３】
代替的な実施形態として、第１の磁界２０５が、一方のホール素子で正電圧を生成し、他方のホール素子で負電圧を生成するように、第１及び第２のホール素子２０３、２０４は、互いに対して同じ方向に配向されてもよい。図３ａ及び図３ｂに示されている側断面図では、この場合、第１及び第２ホール素子２０３、２０４が、両方とも上向き又は両方とも下向きに配向されていることになる。
【００５４】
第１及び第２のホール素子２０３、２０４が互いに同じ方向に配向されている場合、第１の磁界２０５は、各電圧の大きさが互いに対してほぼ等しくなるように、第１のホール素子２０３において正電圧を生成し、第２のホール素子２０４において負電圧を生成する。しかしながら、第２の磁界２０６は、各電圧の大きさが互いに対してほぼ等しくなるように、第１及び第２のホール素子２０３、２０４の両方において正電圧を生成する。第１の磁界２０５によって生成された電圧が保持され、第２の磁界２０６によって生成された電圧が相殺されるように、第１及び第２のホール素子２０３、２０４のそれぞれによって生成された電圧を差し引くことができ、これにより、距離センサ２００の出力電圧に対する第２の磁界２０６の任意の影響の測定電圧を補正することになる。
【００５５】
本開示に係る距離センサ２００を設定することにより、漂遊磁界を補正することができる。漂遊磁界は、例えば、電磁アクチュエータ、基板キャリア上の磁気素子、又はカソードターゲットによって生成され得る。漂遊磁界の補正により、距離センサ２００を電磁アクチュエータのより近くに位置付けすることが可能になり、センサとアクチュエータとの並置によって、磁気浮揚システムの改善された性能を達成することができる。さらに、漂遊磁界の補正により、距離センサ２００は、キャリアと磁気浮揚システムとの間の距離をより確実且つより正確に維持することができるように、より確実且つより正確な距離測定を行うことができる。
【００５６】
本明細書に記載された他の実施形態と組み合わせることができる本開示の実施形態によれば、図２ａ及び図２ｂに示すコントローラ１７９は、少なくとも１つの電磁アクチュエータによって生成され且つ少なくとも１つの距離センサに作用する漂遊磁界を補正するように構成され得る。コントローラ１７９が、第１及び第２ホール素子のそれぞれから第１及び第２信号を受信できるように、コントローラ１７９は、少なくとも１つの距離センサ２００に電気的に取り付けられ得る。コントローラ１７９は、少なくとも１つの電磁アクチュエータによって発生した漂遊磁界によって生成される信号成分を補正するように、第１の信号と第２の信号を互いから差し引くよう構成され得る。
【００５７】
本開示の第３の実施形態によれば、強磁性素子までの距離を測定するための距離センサが提供される。当該方法は、第１のホール素子及び第２のホール素子を備えた距離センサを設けることと、第１のホール素子の第１の信号、及び第２のホール素子の第２の信号を検出することと、第１の信号から第２の信号を差し引くこととを含む。
【００５８】
これより、本開示の実施形態に係る、強磁性素子までの距離を測定するための方法５００のフロー図を示す図５を参照する。方法５００は、開始５１０で始まる。
【００５９】
ブロック５１１では、第１のホール素子及び第２のホール素子を備えた距離センサが設けられる。距離センサは、本明細書に記載された距離センサであり得、距離センサは、強磁性素子までの距離を測定することが可能である。距離センサは、例えば、電磁アクチュエータに近くに設けられてよい。電磁アクチュエータによって生成された望ましくない漂遊磁界が、距離センサに影響を及ぼすことがあり、電磁アクチュエータと距離センサとの間にクロスカップリングが生じる。
【００６０】
ブロック５１２では、第１のホール素子の第１の信号が検出され、ブロック５１３では、第２のホール素子の第２の信号が検出される。第１及び第２のホール素子の第１及び第２の信号は、それぞれ、距離測定信号及び漂遊磁界信号の成分を含み得る。第１及び第２の信号のそれぞれの距離測定信号成分は、大きさがほぼ等しくても極性が反対であり得るが、第１及び第２の信号のそれぞれの漂遊磁界信号成分は、大きさがほぼ等しく、同じ極性を有し得る。
【００６１】
ブロック５１４では、第１のホール素子の第１の信号と、第２のホール素子の第２の信号とは、互いから差し引かれる。第１及び第２の信号のそれぞれの漂遊磁界信号成分は、大きさがほぼ等しく、同じ極性を有するので、第１の信号と第２の信号を互いから差し引くことは、第１の信号及び第２の信号のそれぞれの漂遊磁界信号成分を相殺する。したがって、漂遊磁界信号成分が補正され、望ましくない漂遊磁界によって影響受けずに残る距離信号が生成され得る。最後に、方法５００は、終了５２０で終わる。
【００６２】
本明細書に記載された他の実施形態と組み合わせることができるさらなる実施形態によれば、ブロック５１１で提供される距離センサは、第１の磁界を生成するための少なくとも第１の永久磁石素子をさらに含み得、第１のホール素子の位置における第１の磁界の方向は、第２のホール素子の位置における第１の磁界の方向と実質的に反対方向である。代替的に、ブロック５１１で提供される距離センサは、第１の磁界を生成するための、少なくとも第１の永久磁石素子、及び少なくとも第２の永久磁石素子をさらに含み得、第１のホール素子の位置における第１の磁界の方向は、第２のホール素子の位置における第１の磁界の方向と実質的に反対方向である。したがって、第１の磁界は、第１のホール素子に第１の距離測定信号成分を生成させ、第２のホール素子に第２の距離測定信号成分を生成させ、この場合、第１の距離測定信号成分の極性は、第２の距離測定信号成分の極性と反対の極性である。例えば、第１の磁界は、第１のホール素子に正電圧成分を生成させ、第２のホール素子に負電圧成分を生成させ得る。第１及び第２のホール素子によってそれぞれ生成された第１の距離測定信号成分と第２の距離測定信号成分の大きさはほぼ等しくてもよく、これにより、ブロック５１４では、第１のホール素子の第１の信号と第２のホール素子の第２の信号とが互いから差し引かれた場合、第１の距離測定信号成分と第２の距離測定信号成分とは互いを相殺することなく、第１及び第２の漂遊磁界成分が補正される。したがって、漂遊磁界によって影響されずに残る距離信号が生成され得る。
【００６３】
方法５００は、コントローラを使用して実行され得る。例えば、図２ａ及び図２ｂを再度参照すると、方法５００は、浮揚ユニット１７５の構成要素であり得るコントローラ１７９によって実行され得る。コントローラ１７９は、入力として第１の信号及び第２信号を受信するように、少なくとも距離センサ２００に電気的に取り付けられ得る。
【００６４】
上述のように、磁気浮揚システムの一態様は、浮揚システム内で電磁アクチュエータと距離センサを互いに近接させて配置することである。これにより、磁気浮揚システムの最小化されたサイズを実現し、アクチュエータとセンサとの並置による改善された制御挙動を実現する。電磁アクチュエータと距離センサがより近づくことによって生じる望ましくない影響のうちの１つは、電磁アクチュエータによって生成された漂遊磁界が、距離センサとのクロスカップリング効果をもたらすことである。本明細書に記載された実施形態は、例えば、第１及び第２のホール素子を使用して、それらの信号を互いに差し引き、漂遊磁界を補正することによって、この問題を解決する。
【００６５】
しかしながら、距離センサが、電磁アクチュエータにより近接するように位置付けされると、漂遊磁界が、距離センサ内の第１及び第２のホール素子を等しく影響を及ぼし得ないという、さらに望ましくない影響がもたらされる。例えば、距離センサが位置付けされた領域で漂遊磁界の湾曲がより多い場合があり、又は漂遊磁界の大きさが均一ではない場合がある。これらの影響は、例えば、電磁アクチュエータ間に位置付けされた距離センサにおいて特に問題である。この場合、第２の磁界信号を差し引きによって完全に補正するためには、第１の磁界信号成分と第２の磁界信号成分は、大きさが十分に等しくない場合がある。したがって、これらの影響の追加的な補正が有利であり得る。
【００６６】
これより、強磁性素子までの距離を測定するための方法５０１のフロー図を示す図６を参照する。本明細書に記載された他の実施形態と組み合わせることができる本開示の実施形態によれば、方法５０１は、少なくとも１つの電磁アクチュエータによって生成された磁束を推定するためにコイル電流を使用して、少なくとも１つの電磁アクチュエータのコイル電流を検出すること、及び距離センサによって測定された距離信号の誤った成分を補正することという追加ステップをさらに含む。方法５０１は、開始５１０で始まる。
【００６７】
上述の方法５００による、ブロック５１１、５１２、５１３、及び５１４を含む方法５０１は、ブロック５１５では、少なくとも１つの電磁アクチュエータのコイル電流を検出することをさらに含む。電磁アクチュエータ内のコイル電流は、電磁アクチュエータによって生成された磁束に比例する。コイル電流は、電磁アクチュエータに送信されている電流信号から検出されてもよく、又は、電磁アクチュエータのコイル内の電流を測定するように構成された電流センサを使用することによって検出されてもよい。
【００６８】
さらに、ブロック５１６では、少なくとも１つの電磁アクチュエータによって生成された磁束が推定される。生成された磁束の推定は、ブロック５１５で検出された少なくとも１つの電磁アクチュエータのコイル電流に基づく。磁束の推定は、磁束補正信号を生成することを含む。磁束補正信号は、距離センサによって生成された距離信号の誤った成分を補正するために使用され得る。
【００６９】
最後に、ブロック５１７では、距離センサによって測定された距離信号の誤った成分が補正される。距離センサによって検出された距離信号から、ブロック５１６で生成された磁束補正信号を差し引くことによって補正が行われ、これにより、ブロック５１４で既に補正されていない、電磁アクチュエータと距離センサとの間のクロスカップリングのさらなる影響が補正される。
【００７０】
上述のように方法５０１を実行することにより、非均一又は多湾曲漂遊磁界、又は隣接する電磁アクチュエータからの漂遊磁界などの漂遊磁界をさらに補正することが可能となり、これにより、距離センサを、電磁アクチュエータにさらに近づくよう位置付けすることができ、磁気浮揚システムの性能がさらに改善される。
【００７１】
本明細書に記載された他の実施形態と組み合わせることができる本開示の実施形態によれば、ブロック５１６で磁束を推定することは、コイル電流の大きさ及び／又は周波数に基づいて、磁束のモデルを計算することを含む。コイル電流は、例えば、ハウジング１７６内で渦電流を誘起することがあり、又は、周波数に依存する所与の大きさの磁束を生成することがある。さらに、強磁性素子１５０は、周波数依存性を導入し得る非積層素子であり得る。当該モデルは、所与のコイル電流の大きさ及び／又は周波数に関連して電磁アクチュエータによって生成される磁束の、あらかじめ決定された又はあらかじめ計算されたモデルを含み得る。例えば、モデルは、あらかじめ計算された値のルックアップテーブルを含み得る。代替的に、当該モデルは、所与のコイル電流の大きさ及び／又は周波数に関連して電磁アクチュエータによって生成される磁束の数学的近似に基づいて、リアルタイムで計算され得る。
【００７２】
磁束のモデルは、印加されたコイル電流に応じて電磁アクチュエータの磁束挙動を測定し、距離信号に対するその影響を判定することによって、決定され得る。強磁性素子は、距離センサから周知の距離で固定され、コイル電流は、電磁アクチュエータに印加され、距離センサから距離信号が生成される。電磁アクチュエータに印加されるコイル電流を変更することにより、磁束の変化を引き起こし、これにより、磁束の影響の下で距離センサからの距離信号が変化する。コイル電流に基づいて距離信号の変化を測定することにより、コイル電流に基づいて電磁アクチュエータの磁束が距離信号に対して有する影響を推定するためのモデルを算出することができる。
【００７３】
当該モデルは、少なくとも１つの電磁アクチュエータによって生成された磁束を推定するためのさらなるパラメータを考慮し得る。例えば、当該モデルは、少なくとも１つの隣接する電磁アクチュエータのコイル電流に関連するパラメータを含み得る。電磁アクチュエータが隣接する電磁アクチュエータに近接して配置されている場合、隣接する電磁アクチュエータによって生成される漂遊磁束も、隣接する距離センサとクロスカップリングし得る。したがって、距離センサに作用する漂遊磁束によって引き起こされる、距離センサによって生成される距離信号の誤った成分をさらに補正することができる。
【００７４】
本明細書に記載された他の実施形態と組み合わせることができる本開示の実施形態によれば、磁束の推定は、デジタル信号プロセッサ上で実行される。デジタル信号プロセッサは、通常、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）、デジタル信号処理ユニット、及びデジタルアナログ変換器（ＤＡＣ）を備えており、リアルタイムでアナログ信号を処理することが可能である。デジタル信号プロセッサは、浮揚ユニット内に設けられた別個の構成要素であってもよく、又は浮揚ユニット用のコントローラ内に組み込まれてもよい。デジタル信号プロセッサで磁束の推定を実行すると、磁束のリアルタイム推定が可能になり、これにより、距離信号をより速く取得することが可能になり、キャリアと浮揚システムとの間の目標距離を維持するにあたって、浮揚システムのより優れた性能が可能になる。
【００７５】
以上の記述は、本開示の実施形態を対象としているが、本開示の基本的な範囲から逸脱することなく、本開示の他の実施形態及びさらなる実施形態を考案してもよく、本開示の範囲は、以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図１】
2020533781.tif 000003
【図２ａ】
2020533781.tif 000004
【図２ｂ】
2020533781.tif 000005
【図３ａ】
2020533781.tif 000006
【図３ｂ】
2020533781.tif 000007
【図４】
2020533781.tif 000008
【図５】
2020533781.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月9日(2020.3.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強磁性素子（１５０）までの距離を測定するための距離センサ（２００）であって、
少なくとも第１の永久磁石素子（２０１、２０１ａ）、
少なくとも第１のホール素子（２０３）、及び
少なくとも第２のホール素子（２０４）
を備え、
前記第１の永久磁石素子（２０１、２０１ａ）が、第１の磁界（２０５）を生成し、前記第１のホール素子（２０３）の位置における前記第１の磁界（２０５）の方向が、前記第２のホール素子（２０４）の位置における前記第１の磁界（２０５）の方向と実質的に反対方向である、距離センサ（２００）。
【請求項２】
前記第１の永久磁石素子（２０１ａ）に対して、平行に配置され、且つ反対の極性を有する少なくとも第２の永久磁石素子（２０１ｂ）をさらに備え、前記第１の永久磁石素子（２０１ａ）及び前記第２の永久磁石素子（２０１ｂ）が、前記第１の磁界（２０５）を生成する、請求項１に記載の距離センサ（２００）。
【請求項３】
前記第１の磁界（２０５）が、前記第１のホール素子（２０３）及び前記第２のホール素子（２０４）において正電圧を生成するように、前記第１のホール素子（２０３）と前記第２のホール素子（２０４）が、互いに対して逆向きに配向されている、請求項１又は２に記載の距離センサ（２００）。
【請求項４】
強磁性素子（１５０）を磁気的に浮揚させるための磁気浮揚システム（１００）であって、
少なくとも１つの電磁アクチュエータ（１７８）、及び
請求項１から３のいずれか一項に記載の少なくとも１つの距離センサ（２００）
を備え、
前記少なくとも１つの距離センサ（２００）が、前記強磁性素子（１５０）までの距離（Ｘ）を測定するように構成されている、磁気浮揚システム（１００）。
【請求項５】
前記強磁性素子（１５０）までの前記距離（Ｘ）を制御するための、前記少なくとも１つの電磁アクチュエータ（１７８）の閉ループ制御のために構成されたコントローラ（１３０、１７９）をさらに備えている、請求項４に記載の磁気浮揚システム（１００）。
【請求項６】
前記コントローラ（１３０、１７９）が、前記少なくとも１つの電磁アクチュエータ（１７８）によって生成され且つ前記少なくとも１つの距離センサ（２００）に作用する磁界を、補正するように構成されている、請求項５に記載の磁気浮揚システム。
【請求項７】
前記少なくとも１つの電磁アクチュエータ（１７８）が、前記強磁性素子（１５０）を搬送方向（１９２）に搬送するように構成されている、請求項４から６のいずれか一項に記載の磁気浮揚システム（１００）。
【請求項８】
前記強磁性素子が、基板キャリア（１１０）である、請求項４から７のいずれか一項に記載の磁気浮揚システム（１００）。
【請求項９】
前記少なくとも１つの電磁アクチュエータ（１７８）、前記少なくとも１つの距離センサ（２００）、及び前記コントローラ（１７９）が、気密ハウジング（１７６）の内部に含まれ、前記気密ハウジング（１７６）が、非強磁性材料を含む、請求項５から８のいずれか一項に記載の磁気浮揚システム（１００）。
【請求項１０】
前記磁気浮揚システム（１００）が、真空内で動作するように構成されている、請求項４から９のいずれか一項に記載の磁気浮揚システム（１００）。
【請求項１１】
強磁性素子（１５０）までの距離（Ｘ）を測定するための方法であって、
第１のホール素子（２０３）、第２のホール素子（２０４）、及び第１の磁界（２０５）を生成するための少なくとも第１の永久磁石素子（２０１、２０１ａ）を備えた距離センサ（２００）を設けることであって、前記第１のホール素子（２０３）の位置における前記第１の磁界（２０５）の方向が、前記第２のホール素子（２０４）の位置における前記第１の磁界（２０５）の方向と実質的に反対方向である、距離センサ（２００）を設けることと、
前記第１のホール素子（２０３）の第１の信号、及び前記第２のホール素子（２０４）の第２の信号を検出することと、
前記第１の信号から前記第２の信号を差し引くことと
を含む方法。
【請求項１２】
少なくとも１つの電磁アクチュエータ（１７８）のコイル電流を検出することと、
前記コイル電流を使用して、前記少なくとも１つの電磁アクチュエータ（１７８）によって生成された磁束を推定することと、
前記距離センサ（２００）によって測定された距離信号の誤った成分を補正することと
をさらに含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記磁束を推定することが、前記コイル電流の大きさ及び／又は周波数に基づいて、前記磁束のモデルを計算することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
漂遊する前記磁束を推定することが、デジタル信号プロセッサ上で行われる、請求項１２又は１３に記載の方法。
【請求項１５】
磁気浮揚装置（１００）内における、請求項１から３のいずれか一項に記載の距離センサ（２００）の使用であって、前記距離センサ（２００）が、浮揚体までの距離（Ｘ）を測定するように構成されている、距離センサ（２００）の使用。
【国際調査報告】
2020533781.tif 000010
2020533781.tif 000011