一種光刻機電氣伺服對位控制系統及控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種光刻機電氣伺服對位控制系統及控制方法，控制系統包括連接氣源的氣動三聯件、電氣伺服方向流量閥、電氣比例節流器、由伺服氣缸和液壓缸串聯而成的氣液阻尼缸、支撐工作臺的靜壓氣浮導軌、位于工作臺上方的CCD圖像傳感器、光刻機控制器，氣動三聯件通過兩個管道分別連接至電氣伺服方向流量閥和靜壓氣浮導軌，電氣伺服方向流量閥連接至伺服氣缸，電氣比例節流器連接至液壓缸，液壓缸的推桿連接至工作臺，光刻機控制器連接電氣伺服方向流量閥、電氣比例節流器和CCD圖像傳感器。本發明的光刻機電氣伺服對位控制系統及控制方法可提高系統穩態控制精度，實現工作臺位置的精確控制。
【專利說明】一種光刻機電氣伺服對位控制系統及控制方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于光機電裝備領域，尤其涉及一種光刻機電氣伺服對位控制系統及控制方法。
【背景技術】
[0002]平行光光刻機是采用平行光曝光法來實現印刷電路板(PCB)成像的設備，其曝光精度(工作臺與底片對位精度)決定PCB產品的線寬和線距精度，因而決定電子產品的電路集成度和大小。
[0003]光刻機主要由精密工作臺系統、光學系統、環控系統、機架系統、輸送系統等組成。影響平行光光刻機對位精度的主要因素是精密工作臺的驅動機構及周圍環境溫度和輸送系統的導軌摩擦力的干擾。由于光刻機的平行光系統采用大功率光源，在曝光過程中產生大量的熱量，這將引起精密工作臺系統和導軌熱變形，嚴重影響光刻機的曝光精度。因此，在環境溫度和摩擦力干擾下對光刻機精密工作臺位置進行的精確控制，具有重要的工程實際意義。
【發明內容】
[0004]本發明的目的一是提供一種光刻機電氣伺服對位控制系統，可解決光刻機工作臺熱變形和摩擦力問題，提高系統穩態控制精度，實現工作臺位置的精確控制。
[0005]本發明的目的二是提供一種光刻機電氣伺服對位控制方法，可解決光刻機工作臺熱變形和摩擦力問題，提高系統穩態控制精度，實現工作臺位置的精確控制。
[0006]為實現上述目的一,本發明提供一種光刻機電氣伺服對位控制系統，包括氣動三聯件、電氣伺服方向流量閥、電氣比例節流器、由伺服氣缸和液壓缸串聯而成的氣液阻尼缸、支撐在光刻機的工作臺下方的靜壓氣浮導軌、用于檢測工作臺位置的CCD圖像傳感器和可實現控制運算并輸出控制信號的光刻機控制器，所述氣動三聯件連接氣源，所述的氣動三聯件通過兩個管道分別連接至電氣伺服方向流量閥和靜壓氣浮導軌，所述電氣伺服方向流量閥連接至伺服氣缸，所述電氣比例節流器連接至液壓缸，所述液壓缸的推桿連接至工作臺，所述CCD圖像傳感器位于工作臺的上方，所述的電氣伺服方向流量閥、電氣比例節流器和CXD圖像傳感器均連接至光刻機控制器。
[0007]作為本發明的進一步改進，還包括兩個第一減壓閥，每個所述管道上設有一所述第一減壓閥。
[0008]作為本發明的更進一步改進，所述氣動三聯件包括依次連接的分水過濾器、第二減壓閥和油霧器，所述分水過濾器連接至氣源，所述油霧器連接至所述的兩個管道。
[0009]作為本發明的更進一步改進，所述靜壓氣浮導軌內設有節流器，所述靜壓氣浮導軌和氣動三聯件之間的管道連接至靜壓氣浮導軌的節流器和油霧器。
[0010]作為本發明的更進一步改進，所述電氣伺服方向流量閥是輸出流量隨輸入電流成比例變化的氣動閥。
[0011]作為本發明的更進一步改進，所述電氣比例節流器是開口量隨輸入電流成比例變化的可變液壓阻尼器。
[0012]作為本發明的更進一步改進，所述伺服氣缸與電氣伺服方向流量閥之間連接有一對進出液循環管道，所述液壓缸與電氣比例節流器之間連接有一對進出液循環管道。
[0013]為實現上述目的二，本發明提供一種光刻機電氣伺服對位控制方法，該控制方法包括:
[0014](I)通過光刻機控制器設定好工作臺的位置；
[0015](2)使氣源通過氣動三聯件分別向電氣伺服方向流量閥和靜壓氣浮導軌提供恒定壓力的氣體，以使通過靜壓氣浮導軌進入工作臺底端的氣體在靜壓氣浮導軌與工作臺之間建立起支撐工作臺的氣墊；
[0016](3)通過CXD圖像傳感器檢測工作臺位置并將信號傳輸給光刻機控制器，使光刻機控制器控制電氣伺服方向流量閥輸出的流量大小和電氣比例節流器開口量大小，以控制阻尼力大小，使氣液阻尼缸驅動工作臺運動至設定位置。
[0017]作為本發明的進一步改進，步驟(2)中的氣源通過氣動三聯件后還經過兩個第一減壓閥后再向電氣伺服方向流量閥和靜壓氣浮導軌提供。
[0018]與現有技術相比，本發明的光刻機電氣伺服對位控制系統及控制方法通過采用電氣比例節流器精細調節氣液阻尼缸的阻力，采用靜壓氣浮導軌消除工作臺摩擦力和熱變形的影響，采用CCD圖像傳感器構成位置閉環控制系統，從而提高系統穩態控制精度，實現工作臺位置的精確控制；采用第一減壓閥和第二減壓閥可以進一步保證向電氣伺服方向流量閥和靜壓氣浮導軌提供恒定壓力的氣體，進一步實現工作臺位置的精確控制；采用分水過濾器可以過濾掉氣體中的水汽、油滴和其他雜質，凈化氣體，保證執行元件正常工作，采用油霧器可以把潤滑劑加入到空氣流中，達到潤滑的目的，保證執行元件正常工作；采用輸出流量隨輸入電流成比例變化的電氣伺服方向流量閥，開口量隨輸入電流成比例變化的電氣比例節流器可以有助于提高系統穩態控制精度，實現工作臺位置的精確控制。
[0019]通過以下的描述并結合附圖，本發明將變得更加清晰，這些附圖用于解釋本發明的實施例。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本發明的光刻機電氣伺服對位控制系統的示意圖。
[0021]圖2為本發明的光刻機電氣伺服對位控制系統的框圖。
【具體實施方式】
[0022]現在參考附圖描述本發明的實施例，附圖中類似的元件標號代表類似的元件。
[0023]請參考圖1-2，所述的光刻機電氣伺服對位控制系統包括氣動三聯件1、兩個第一減壓閥2、電氣伺服方向流量閥3、電氣比例節流器4、氣液阻尼缸6、靜壓氣浮導軌7、CCD圖像傳感器8和光刻機控制器9。
[0024]所述氣動三聯件I包括依次連接的分水過濾器la、第二減壓閥Ib和油霧器lc，所述分水過濾器Ia連接至氣源，所述油霧器Ic連接至所述的兩個管道10。
[0025]所述的兩個第一減壓閥2分別設于兩個管道10上，用于控制油霧器Ic的出口壓力恒定。
[0026]所述電氣伺服方向流量閥3是輸出流量隨輸入電流成比例變化的氣動閥，所述電氣伺服方向流量閥3通過其中一管道10連接至氣動三聯件I的油霧器lc。
[0027]所述電氣比例節流器4是開口量隨輸入電流成比例變化的可變液壓阻尼器。
[0028]所述氣液阻尼缸6由伺服氣缸6a和液壓缸6b串聯而成的，所述伺服氣缸6a通過一對進出液循環管道與電氣伺服方向流量閥3連接，所述液壓缸6b通過一對進出液循環管道與電氣比例節流器4連接。所述液壓缸6b的推桿連接至光刻機的工作臺11。工作臺11上擱置有PCB板12。
[0029]所述靜壓氣浮導軌7是工作臺氣動靜壓支撐裝置，所述靜壓氣浮導軌7支撐在光刻機的工作臺11下方。所述靜壓氣浮導軌7內設有節流器7a，所述靜壓氣浮導軌7的節流器7a通過另一管道10連接至氣動三聯件I的油霧器lc。
[0030]所述CXD圖像傳感器8是檢測工作臺位置的裝置，所述CXD圖像傳感器8位于工作臺11的上方。
[0031]所述光刻機控制器9是實現控制運算并輸出控制信號的裝置，所述光刻機控制器9連接至電氣伺服方向流量閥3、電氣比例節流器4和CXD圖像傳感器8。
[0032]所述的光刻機電氣伺服對位控制方法包括:(I)通過光刻機控制器9設定好工作臺的位置。
[0033](2)使氣源通過氣動三聯件1、第一減壓閥2分別向電氣伺服方向流量閥3和靜壓氣浮導軌7提供恒定壓力的氣體，以使通過靜壓氣浮導軌7的節流器7a進入工作臺11底端的氣體在靜壓氣浮導軌7與工作臺11之間建立起支撐工作臺11的氣墊。
[0034](3)通過CXD圖像傳感器8檢測工作臺11位置并將信號傳輸給光刻機控制器9，使光刻機控制器9控制電氣伺服方向流量閥3輸出的流量大小和電氣比例節流器4開口量大小，以控制阻尼力大小，使氣液阻尼缸6驅動工作臺11運動至設定位置。
[0035]當CXD圖像傳感器8檢測的工作臺11位置與光刻機控制器9設定位置的偏差較大時，光刻機控制器9輸出的控制信號較大，電氣伺服方向流量閥3輸出的流量較大，電氣比例節流器4開口量較大，阻尼力較小，氣液阻尼缸6驅動工作臺11快速運動。
[0036]當CXD圖像傳感器8檢測的工作臺11位置與光刻機控制器9設定位置的偏差減小時，光刻機控制器9輸出的控制信號減小，電氣伺服方向流量閥3輸出的流量減小，電氣比例節流器4開口量減小，阻尼力增大，氣液阻尼缸6驅動工作臺11微動調整，直至達到設定位置平衡。
[0037]本發明的光刻機電氣伺服對位控制系統及控制方法具有以下特點:
[0038]I)采用電氣比例節流器4精細調節氣液阻尼缸的阻力，可提高系統穩態控制精度，實現工作臺11位置的精確控制。
[0039]2)采用靜壓氣浮導軌7，可消除工作臺11與靜壓氣浮導軌7的摩擦力的影響，通過氣體流動，可降低環境溫度對工作臺11熱變形的影響。
[0040]3)采用CXD圖像傳感器8檢測光刻機的工作臺11的位置，構成位置閉環控制系統，可降低溫度變化對檢測元件性能的影響，提高溫度變化等干擾下的位置控制精度。
[0041]4)采用光刻機控制器9即數字控制器通過軟件編程實現智能協調控制策略，可提高系統的位置控制精度。
[0042]5)采用電氣伺服方向流量閥3作為系統伺服放大元件，系統響應快，控制精度高。
[0043]以上結合最佳實施例對本發明進行了描述，但本發明并不局限于以上揭示的實施例，而應當涵蓋各種根據本發明的本質進行的修改、等效組合。
【權利要求】
1.一種光刻機電氣伺服對位控制系統，其特征在于，包括:氣動三聯件、電氣伺服方向流量閥、電氣比例節流器、由伺服氣缸和液壓缸串聯而成的氣液阻尼缸、支撐在光刻機的工作臺下方的靜壓氣浮導軌、用于檢測工作臺位置的CCD圖像傳感器和可實現控制運算并輸出控制信號的光刻機控制器，所述氣動三聯件連接氣源，所述的氣動三聯件通過兩個管道分別連接至電氣伺服方向流量閥和靜壓氣浮導軌，所述電氣伺服方向流量閥連接至伺服氣缸，所述電氣比例節流器連接至液壓缸，所述液壓缸的推桿連接至工作臺，所述CCD圖像傳感器位于工作臺的上方，所述的電氣伺服方向流量閥、電氣比例節流器和CCD圖像傳感器均連接至光刻機控制器。
2.如權利要求1所述的光刻機電氣伺服對位控制系統，其特征在于:還包括兩個第一減壓閥，每個所述管道上設有一所述第一減壓閥。
3.如權利要求2所述的光刻機電氣伺服對位控制系統，其特征在于:所述氣動三聯件包括依次連接的分水過濾器、第二減壓閥和油霧器，所述分水過濾器連接至氣源，所述油霧器連接至所述的兩個管道。
4.如權利要求3所述的光刻機電氣伺服對位控制系統，其特征在于:所述靜壓氣浮導軌內設有節流器，所述靜壓氣浮導軌和氣動三聯件之間的管道連接至靜壓氣浮導軌的節流器和油霧器。
5.如權利要求1至4任一項所述的光刻機電氣伺服對位控制系統,其特征在于:所述電氣伺服方向流量閥是輸出流量隨輸入電流成比例變化的氣動閥。
6.如權利要求1至4任一項所述的光刻機電氣伺服對位控制系統,其特征在于:所述電氣比例節流器是開口量隨輸入電流成比例變化的可變液壓阻尼器。
7.如權利要求1至4任一項所述的光刻機電氣伺服對位控制系統，其特征在于:所述伺服氣缸與電氣伺服方向流量閥之間連接有一對進出液循環管道，所述液壓缸與電氣比例節流器之間連接有一對進出液循環管道。
8.—種根據權利要求1所述的光刻機電氣伺服對位控制系統的對位控制方法，其特征在于，該控制方法包括: (1)通過光刻機控制器設定好工作臺的位置； (2)使氣源通過氣動三聯件分別向電氣伺服方向流量閥和靜壓氣浮導軌提供恒定壓力的氣體，以使通過靜壓氣浮導軌進入工作臺底端的氣體在靜壓氣浮導軌與工作臺之間建立起支撐工作臺的氣墊； (3)通過CCD圖像傳感器檢測工作臺位置并將信號傳輸給光刻機控制器，使光刻機控制器控制電氣伺服方向流量閥輸出的流量大小和電氣比例節流器開口量大小，以控制阻尼力大小，使氣液阻尼缸驅動工作臺運動至設定位置。
9.如權利要求8所述的對位控制方法，其特征在于:步驟(2)中的氣源通過氣動三聯件后還經過兩個第一減壓閥后再向電氣伺服方向流量閥和靜壓氣浮導軌提供。
【文檔編號】G03F7/20GK104460240SQ201410745415
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月8日 優先權日:2014年12月8日
【發明者】黃建 申請人:志圣科技（廣州）有限公司