减振器气动控制装置及其控制方法以及减振器与流程

本发明涉及光刻机技术领域，特别涉及一种减振器气动控制装置及其控制方法以及减振器。

背景技术：

基板台是tft(薄膜场效应晶体管)光刻机中的关键组成部分，主要用于承载加工液晶面板的基板。为了降低地面振动的影响，基板台一般安装在减振器支撑的内部框架上。在这种情况下，减振器除了隔离地基振动外，还必须快速补偿基板台运动时重心变化引起的减振器位置波动，缩短位置波动的稳定时间，以便于进行基板交接，确保光刻机的产率。随着液晶面板尺寸的不断增加，基板台的尺寸、质量、速度也在不断增加，比如tft6g光刻机中，基板台的运动质量已经超过1000kg。运动质量的不断增加，使得对对减振器的要求也越来越高。

tft光刻机中减振器支撑的负载(例如，基板台、或基板台与基板)的质量一般均达到数十吨，所以减振器普遍采用气动执行器支撑负载，同时进行主动控制(位置反馈控制、阻尼反馈控制、基板台前馈控制等)。图1示出了现有的气动执行器100的结构示意图。如图1所示，气动执行器100由气腔2和伺服阀1组成，所述伺服阀1为减振器的气动控制装置，用于控制减振器的气腔2内的气压，所述气腔2由壳体4通过膜片3与活塞板5形成，所述膜片3用于密封气腔2，所述活塞板5与减振器支撑的负载连接。所述气腔2通过伺服阀1与压缩空气相连。由于进行主动控制，特别是阻尼反馈控制会驱动伺服阀往复动作来对负载施加控制力，所以早期的减振器一般使用喷嘴挡板式伺服阀进行气动控制。随着基板台运动质量的增加，需要气动执行器的补偿力能够更大、更快，这就需要流量更大的伺服阀。由于喷嘴挡板式伺服阀的流量较小，而传统的滑阀式伺服阀虽然流量大，但阀芯和阀体之间的摩擦较大，在用于阻尼控制时磨损较快，所以目前的减振器中使用气浮滑阀式伺服阀进行气动控制，这种伺服阀的阀芯和阀体之间存在一层气膜，基本消除了摩擦，但成本较高且容易损坏。

综上所述，由于喷嘴挡板式伺服阀流量小、传统的滑阀式伺服阀内部的摩擦较大，不满足tft光刻机中减振器的要求，而气浮滑阀式伺服阀虽满足要求，但成本较高，因此，需要提供一种能够满足减振器要求且成本较低的减振器气动控制装置及控制方法。

需要说明的是，公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种减振器气动控制装置及控制方法以及减振器，能够满足tft光刻机中减振器对伺服阀快速性和大流量的要求，同时成本较低。

为了达到上述目的，在本申请的一个方面，提供一种减振器气动控制装置，所述减振器气动控制装置包括：

喷嘴挡板式伺服阀，接收来自控制模块的第一控制信号并根据所述第一控制信号调整对减振器所支撑的负载施加的主动阻尼力；

滑阀式伺服阀，接收来自所述控制模块的第二控制信号并根据所述第二控制信号调整减振器的位置，补偿支撑负载的基板台运动时重心变化引起的扰动。

在一些实施例中，所述控制模块包括负载加速度传感器、减振器位置传感器、基板台位置传感器、阻尼反馈控制器、位置反馈控制器和基板台前馈控制器，其中所述阻尼反馈控制器基于来自所述负载加速度传感器的负载加速度信号计算阻尼反馈控制信号，所述位置反馈控制器基于来自所述减振器位置传感器的减振器位置信号与位置设定值之间的差值计算减振器位置反馈控制信号，以及所述基板台前馈控制器基于基板台位置传感器测得的基板台位置信号计算基板台前馈控制信号。

在一些实施例中，所述第一控制信号包括阻尼反馈控制信号。

在一些实施例中，所述第二控制信号包括减振器位置反馈控制信号和基板台前馈控制信号。

在一些实施例中，所述第一控制信号包括阻尼反馈控制信号和减振器位置反馈控制信号。

在本申请的另一方面，还提供一种减振器气动控制方法，所述控制方法包括：

提供一喷嘴挡板式伺服阀根据减振器所支撑的负载的加速度调整所述减振器对所述负载施加的主动阻尼力，

提供一滑阀式伺服阀根据所述减振器的位置信息和支撑负载的基板台的位置信息调整减振器位置。

本发明还提供一种减振器气动控制方法，所述控制方法包括：

提供一喷嘴挡板式伺服阀根据减振器所支撑的负载的加速度和减振器的位置信息调整所述减振器对所述负载施加的主动阻尼力，

提供一滑阀式伺服阀根据所述减振器的位置信息和支撑负载的基板台的位置信息调整减振器位置。

在本申请的又一方面，还提供一种减振器，包括前述一个方面中所述的减振器气动控制装置。

在一些实施例中，所述喷嘴挡板式伺服阀和所述滑阀式伺服阀的输出连接至所述减振器的同一气腔。

在一些实施例中，所述减振器包括至少两个气腔，所述喷嘴挡板式伺服阀和所述滑阀式伺服阀的输出分别连接至所述减振器内不同的气腔。

本发明的有益效果是：本发明同时使用喷嘴挡板式伺服阀和传统的滑阀式伺服阀对减振器进行控制，利用喷嘴挡板式伺服阀来进行阻尼控制、利用滑阀式伺服阀来进行位置控制及基板台位置前馈控制，能够满足tft光刻机中减振器对伺服阀快速性和大流量的要求，同时成本较低。

附图说明

通过说明书附图以及随后与说明书附图一起用于说明本发明某些原理的具体实施方式，本发明所具有的其它特征和优点将变得清楚或得以更为具体地阐明。

图1示出了现有技术的减振器气动执行器100的结构示意图。

图2示出了根据本发明的一实施例的包括减振器气动控制装置的减振器气动执行器200的结构示意图。

图3示出了应用于图2的减振器气动控制装置的控制方法的示意图。

图4示出了根据本发明的另一实施例的包括减振器气动控制装置的减振器气动执行器300的结构示意图。

图5示出了应用于图4的减振器气动控制装置的控制方法的示意图。

应当了解，说明书附图并不一定按比例地显示本发明的具体结构，并且在说明书附图中用于说明本发明某些原理的图示性特征也会采取略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在说明书附图的多幅附图中，相同的附图标记表示本发明的相同或等同的部分。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

下面，结合附图对本发明的具体实施例进行描述。请参阅图2-5所示，本发明提供一种减振器气动控制装置及控制方法以及减振器。

图2示出了根据本发明的一实施例的包括减振器气动控制装置的减振器气动执行器200的结构示意图。图2所示的是单气腔结构，如图2所示，减振器气动执行器200包括气腔2和减振器气动控制装置6，所述减振器气动控制装置6的输出连接至气腔2。所述气腔2由活塞板5通过膜片3与壳体4形成，所述膜片3用于密封气腔2，所述活塞板5与减振器支撑的负载连接。所述减振器气动控制装置6包括喷嘴挡板伺服阀(nozzleflapperservovalve，下文简称nf伺服阀)6a和传统的滑阀式伺服阀(spoolservovalve，下文简称sp伺服阀)6b，所述nf伺服阀6a用于阻尼控制，即，调整对减振器所支撑的基板台施加的主动阻尼力；所述sp伺服阀6b用于位置控制及基板台位置前馈控制，即，调整减振器的位置和补偿基板台运动时重心变化引起的扰动。所述气腔2通过nf伺服阀6a以及sp伺服阀6b与压缩空气相连，对于图2所示的单气腔结构，nf伺服阀6a输出的气体和sp伺服阀6b输出的气体输出到同一个气腔2中，共同调整气腔2内的气压。

所述nf伺服阀6a接收来自控制模块(图2中未示出)的第一控制信号并根据所述第一控制信号调整对所述减振器所支撑的负载施加的主动阻尼力，所述sp伺服阀6b接收来自所述控制模块的第二控制信号并根据所述第二控制信号调整所述减振器的位置。

所述控制模块包括负载加速度传感器、减振器位置传感器、基板台位置传感器、阻尼反馈控制器、减振器位置反馈控制器、和基板台前馈控制器(如图3所示)，所述控制模块连接至nf伺服阀和sp伺服阀。在其他实施例中，所述负载加速度传感器、减振器位置传感器、基板台位置传感器也可独立于所述控制模块。

所述控制模块计算并输出第一和第二控制信号给nf伺服阀和sp伺服阀。在该实施例中，所述第一控制信号包括阻尼反馈控制信号,所述第二控制信号包括减振器位置反馈控制信号和基板台前馈控制信号。

具体而言，在所述控制模块中，阻尼反馈控制器分别与负载加速度传感器和nf伺服阀相连接，所述负载加速度传感器将测得的负载加速度信号传递给阻尼反馈控制器，所述阻尼反馈控制器基于所述负载加速度信号计算得到阻尼反馈控制信号并将所述阻尼反馈控制信号传递给nf伺服阀，nf伺服阀根据接收到的阻尼反馈控制信号调整对减振器所支撑的负载施加的主动阻尼力。

减振器位置传感器与减振器位置反馈控制器相连接，基板台位置传感器与基板台前馈控制器相连接，并且所述减振器位置反馈控制器和基板台前馈控制器的输出都连接至sp伺服阀。所述减振器位置传感器将测得的减振器位置信号与位置设定点之间的差值传递给减振器位置反馈控制器，所述减振器位置反馈控制器基于所述差值计算减振器位置反馈控制信号，以及所述基板台前馈控制器接收由基板台位置传感器测得的基板台位置信号并基于所述基板台位置信号计算基板台前馈控制信号。所述减振器位置反馈控制器和基板台前馈控制器将计算出的减振器位置反馈控制信号和基板台前馈控制信号传递给sp伺服阀。sp伺服阀根据接收到的减振器位置反馈控制信号和基板台前馈控制信号调整减振器的位置，其中所述减振器位置反馈控制信号可用于调节减振器的位置，所述基板台前馈控制信号可用于补偿基板台运动时重心变化引起的扰动。

图3示出了应用于图2的减振器气动控制装置的控制方法的示意图。本发明所提供的减振器气动控制方法包括：提供一喷嘴挡板式伺服阀根据减振器所支撑的负载的加速度调整所述减振器对所述负载施加的主动阻尼力，提供一滑阀式伺服阀根据所述减振器的位置信息和基板台的位置信息调整减振器位置。

具体而言，如图3所示，阻尼反馈控制器基于由负载加速度传感器测得的负载加速度信号计算阻尼反馈控制信号，减振器位置反馈控制器基于由减振器位置传感器测得的减振器位置信号与位置设定点之间的差值计算减振器位置反馈控制信号，以及所述基板台前馈控制器基于由基板台位置传感器测得的基板台位置信号计算基板台前馈控制信号。nf伺服阀根据所接收的阻尼反馈控制信号调整对减振器所支撑的负载施加的主动阻尼力，sp伺服阀根据所接收的减振器位置反馈控制信号和基板台前馈控制信号调整减振器的位置和补偿基板台运动时重心变化引起的扰动。

图4示出了根据本发明的另一实施例的包括减振器气动控制装置的减振器气动执行器300的结构示意图。图4与图2的区别在于，图4示出了一种多气腔结构，板10与减振器支撑的负载连接。在这种情况下，nf伺服阀6a输出的气体和sp伺服阀6b输出的气体分别输出到第一气腔8和第二气腔9中。由此，通过nf伺服阀6a控制第一气腔8内的气压，以及通过sp伺服阀6b控制第二气腔9内的气压。

所述nf伺服阀6a接收来自控制模块的第一控制信号并根据所述第一控制信号控制第一气腔8内的气压，从而调整对所述减振器所支撑的负载施加的主动阻尼力，所述sp伺服阀6b接收来自所述控制模块的第二控制信号并根据所述第二控制信号控制第二气腔9内的气压，从而调整所述减振器的位置和补偿基板台运动时重心变化引起的扰动。

在该实施例中，所述第一控制信号包括阻尼反馈控制信号和减振器位置反馈控制信号,所述第二控制信号包括减振器位置反馈控制信号和基板台前馈控制信号。也就是说，在本实施例的控制模块中，所述减振器位置反馈控制器的输出同时连接至nf伺服阀和sp伺服阀。

图5示出了应用于图4的减振器气动控制装置的控制方法的示意图。本发明的另一实施例提供的一种减振器气动控制方法包括：提供一喷嘴挡板式伺服阀根据减振器所支撑的负载的加速度和减振器的位置信息调整所述减振器对所述负载施加的主动阻尼力，提供一滑阀式伺服阀根据所述减振器的位置信息和基板台位置信息调整减振器位置。

图5与图3的区别在于，对于多气腔结构，nf伺服阀和sp伺服阀可以分别控制1个气腔中的压力。如图5所示的控制方法与单气腔减振器的控制方法基本相同，区别仅在于：减振器位置反馈控制器输出的控制信号，不仅传递给sp伺服阀，还传递给nf伺服阀，nf伺服阀根据所接收的阻尼反馈控制信号和减振器位置反馈控制信号调整对减振器所支撑的负载施加的主动阻尼力，sp伺服阀根据所接收的减振器位置反馈控制信号和基板台前馈控制信号调整减振器的位置和补偿基板台运动时重心变化引起的扰动。即，减振器位置反馈控制器的输出同时连接至nf伺服阀和sp伺服阀，这样可以使nf伺服阀控制的气腔内的压力较高，从而确保减振器的承载能力不会降低。

上述实施例是用于例示性说明本发明的原理及其功效，但是本发明并不限于上述实施方式。本领域的技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，在权利要求保护范围内，对上述实施例进行修改。因此本发明的保护范围，应如本发明的权利要求书覆盖。