[發明專利]一種氣動控制裝置及方法

有效

• 申請號: 200710041768.3
• 申請日: 2007-06-08
• 公開（公告）號: CN101071310A
• 公開（公告）日: 2007-11-14
• 發明（設計）人: 胡海峰;李若慶;王文剛
• 申請（專利權）人: 上海微電子裝備有限公司
• 主分類號: G05D16/02
• 分類號: G05D16/02;G05D16/20;H01L21/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 王潔

技術領域

本發明涉及一種用于氣路系統控制的裝置和方法，特別涉及在半導體行業設備中用于氣動控制的裝置和方法。

背景技術

在半導體或微電子行業的各類加工設備中都會涉及一些氣路系統，如在光刻機中實現硅片傳輸的氣路及氣動控制系統。為了保證硅片在傳輸過程中的穩定性以及硅片在不同載體上的可靠交接，目前都采用真空吸盤固定硅片，在交接過程中，吸盤的開關利用流量可控、開關自如的氣路系統控制。

Festo公司Werner博士曾著有《氣動技術》一書，書中涉及的各種各樣的氣動回路控制方案都是基于邏輯上的數字開關控制來實現閥路的切換。目前常用典型的傳輸氣動產品系統的結構如圖1所示，該氣路系統的結構緊湊，控制方式簡潔。但是，該氣路存在以下缺點：1)在吸盤出口處沒有考慮到流量控制，當吸盤敞開時，開啟真空功能會導致大量真空泄漏，影響到系統主真空的穩定；2)二位三通閥采用雙電控控制的方式，當系統失電前，如果電磁閥處于真空關閉狀態，失電后，系統在上電初始化時，某些情況下機械手會有震顫，雖然這個震顫很小，但是不能人為控制。在這種情況下，如果真空沒有加上，而機械手上又有硅片的話，震顫可能會導致硅片滑落；3)沒有氣囊設計的考慮，這將導致如果從同一個管道供應多路吸盤的時候，吸盤的開閉導入的混亂氣流會影響鄰近氣路的真空穩定性，相互干擾較大，影響各氣路的獨立性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種氣動控制裝置及方法，不僅其傳輸氣路能實現壓力(負壓)、流量的控制，而且氣路設計能保證多個吸盤開合時的相互獨立性，另外也避免了真空開啟吸盤時導致的真空泄漏。

為了達到上述的目的，本發明提供了一種氣動控制裝置，所述的氣動控制裝置包括真空氣囊、流量控制器、傳輸氣路、單向節流閥、吸盤、傳感器、模/數及數/模轉換電路和控制器，真空氣囊通過流量控制器連接到一真空泵，吸盤通過傳輸氣路連接到真空氣囊，傳輸氣路和吸盤間接有單向節流閥，用于吸盤開合時傳輸氣路上的氣壓控制，所述的傳輸氣路包括至少一條由分支管路和電磁閥構成的通路，所述的電磁閥為單電控電磁閥，其中所述真空氣囊和分支管路上均連接有傳感器，傳感器的輸出通過模/數轉換作為控制器的輸入，控制器的輸出指令通過數/模轉換控制流量控制器。

進一步地，所述的電磁閥為二位三通單電控電磁閥，且所述的電磁閥的進氣口處于常通狀態。

進一步地，所述的傳感器為真空壓力傳感器。

進一步地，所述的模/數轉換電路采用16位的模/數轉換，所述的數/模轉換電路采用12位的數/模轉換。

本發明的另一方案是提供一種氣動控制方法，對吸盤負壓進行二次調節，用于根據吸盤氣壓推算真空氣囊氣壓目標值，所述的氣動控制方法的具體實現步驟如下：

1a.當至少有一路吸盤吸取硅片時，通過真空表讀取所述每一個吸盤吸取硅片時的氣路氣壓值A₁，A₂，...，A_n；

1b.根據各路吸盤的狀態及氣壓值計算出吸盤端的實際氣壓值B；

1c.通過真空表測量出真空氣囊的氣壓值C；

1d.重復步驟1a～1c，得到不同壓力下的一組吸盤端的氣壓值B_i和一組真空氣囊端的氣壓值C_i，(i＝1，2，...，n)；

1e.根據步驟1d，通過兩組數據推導出真空氣囊氣壓值C與吸盤端實際氣壓值B的函數關系C＝f(B)；

1f.當用戶設定吸盤端氣壓值為D時，根據步驟1e，計算真空氣囊氣壓目標值M＝f(D)。

進一步地，所述方法還包括對真空氣囊的本地PID增量調節控制步驟：

2a.根據步驟1d和1f可得出本地PID調節的輸入偏差e＝C-M；若實時測得的真空氣囊值為C₁，C₂，...，C_i-2，C_i-1，C_i，...，則氣囊的輸入偏差為e₁，e₂，...，e_i-2，e_i-1，e_i，...；