[發明專利]一種消除雙作用氣缸換向抖動的控制裝置

有效

• 申請號: 200610165298.7
• 申請日: 2006-12-15
• 公開（公告）號: CN101201074A
• 公開（公告）日: 2008-06-18
• 發明（設計）人: 王志升
• 申請（專利權）人: 北京北方微電子基地設備工藝研究中心有限責任公司
• 主分類號: F15B21/00
• 分類號: F15B21/00;F15B13/044;F15B15/26;H01L21/306
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司
• 代理人: 趙鎮勇;郭宗勝

技術領域

本發明涉及機械設計領域的氣動控制技術領域，特別是一種消除雙作用氣缸換向抖動的控制裝置。

背景技術

在機械設計中經常會用到氣動控制，氣動控制因其設計靈活，控制方便而被廣泛應用于自動機械中。但是，氣動控制中驅動裝置尤其是雙作用氣缸的換向時的“抖動”現象對氣動控制的準確性與可靠性都有很大的影響。下面以氣動控制在半導體加工設備中的應用進行具體說明。

在半導體加工過程中，對刻蝕環境的潔凈程度要求非常高，機械結構會由于磨損等原因產生對環境污染的雜質顆粒，而液壓機構難免有油污滲出對刻蝕環境造成較大的影響。而氣動的傳送與控制裝置幾乎不產生環境污染，被廣泛地應用于半導體加工過程中。

以半導體加工過程中晶片舉升裝置為例，對晶片的加工通常是在反應腔室內進行的。通過傳輸機構如機械手將晶片送至反應腔室的靜電卡盤上，靜電卡盤內有電極并接入直流電源，加工過程中，晶片被靜電卡盤通過靜電作用固定于靜電卡盤上面，加工完畢后，首先對晶片進行放電，然后通過舉升裝置把晶片升起，機械手進入反應腔室把晶片取走，然后準備加工下一片晶片。

晶片舉升裝置的工作結構示意圖如圖1所示，在半導體加工設備刻蝕機中，晶片6通過機械手放到升針4上，晶片舉升裝置控制升針4下降，晶片6被置于靜電卡盤5上，并通過靜電作用夾持住晶片6，此時，晶片6處于最低位置；然后開始刻蝕工藝過程。刻蝕工藝完成后，先消除靜電卡盤5與晶片6之間的靜電作用，然后晶片舉升裝置控制升針4升起，晶片6一直升到最高位，再由機械手取走。可見，升針4的上升與下降由晶片6舉升裝置完成，該裝置由氣缸3、連接件1、導桿2及升針4構成，圖1中氣缸3的活塞桿是向下放置的，活塞桿7伸出與縮入帶動升針4的下降與上升。晶片6在最高位及最低位時，其中心軸的位置需要不變，而且在上升及下降過程中晶片6需要保持水平，不得抖動，更不能出現滑移，否則晶片6失位會引起刻蝕效果不理想，甚至造成晶片6的報廢，所以該晶片舉升裝置必須運行平穩，氣缸的控制尤為重要。

圖2是圖1所述晶片舉升裝置的控制裝置的氣路原理圖。通過兩位五通電磁閥100來控制雙作用氣缸300的有桿腔和無桿腔的進氣轉換，五通電磁閥100和雙作用氣缸300之間設有排氣節流閥210、220，在兩個腔進氣轉換完成后，活塞運行較穩定，低速平穩性好。

此控制裝置存在的缺點在于，當該氣路在氣缸兩個腔進氣轉換時，即氣缸活塞桿7伸出或縮入瞬間，活塞會突然加速，也就是所述的“抖動”。在活塞桿7縮入瞬間，因為此時升針4埋在靜電卡盤5上表面以下，運行平穩后才頂到晶片6，故不會引起問題；而當無桿腔開始充氣瞬間，因為空氣的可壓縮性，出現活塞桿7的“急速伸出”現象，也就是所述的“抖動”。然后才過渡到平穩運行，這樣會造成晶片6因與升針4瞬間脫離而造成晶片6失位，導致不良后果。

發明內容

鑒于上述現有技術所存在的問題，本發明的目的是：提供一種可以消除雙作用氣缸換向抖動的控制裝置。保證氣動控制中執行裝置平穩，可靠地運行。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

本發明提供了一種消除雙作用氣缸換向抖動的控制裝置，連接于雙作用氣缸的兩進氣端控制其運動，所述控制裝置包括：換向閥、雙向調速閥與節流閥，換向閥的進口接氣源，換向閥的一個出口通過雙向調速閥接雙作用氣缸的一個進氣端，換向閥的另一個出口通過節流閥接雙作用氣缸的另一個進氣端。

所述的控制裝置還包括變速裝置，變速裝置包括兩個兩位二通閥，第一兩位二通閥安裝于設有雙向調速閥的進氣管路上，與所述雙向調速閥串聯，第二兩位二通閥并聯于串聯連接的所述雙向調速閥與第一兩位二通閥的兩端。

所述的兩位二通閥為兩位二通電磁閥。

所述的節流閥為單向節流閥。

所述的換向閥為兩位五通電磁閥。

所述的控制裝置還包括檢測單元與自動控制單元；

檢測單元，用于檢測雙作用氣缸的運行位置狀態；

自動控制單元，根據檢測單元檢測到的雙作用氣缸的運行位置狀態參數，控制換向閥及兩位二通閥的工作狀態，進而控制雙作用氣缸的工作。

所述的檢測單元包括檢測雙作用氣缸的位置傳感器。