专利名称：通过主动隔振系统控制光学平台z方向的方法及结构的制作方法
技术领域：
本发明属于半导体制造技术领域，涉及一种通过主动隔振系统控制光学平台Z方向的方法及结构。
背景技术：
机械设备运转的过程中，由于各种激振因素的存在，产生振动是不可避免的。振动不仅影响极机器本身的工作性能、降低精度、降低效率、缩短寿命甚至产生破坏。因此，采用有效的隔振措施是现代工业备受关注的问题。而在半导体制造技术领域中，对振动控制提出了更高的要求，为了隔离振动，提出了主动隔振系统(Active Vibration Isolation System, AVIS)。AVIS 可以将光学平台与气浮地基振动隔离。S206D包括两套主动隔振系统，分别是AVISl和AVIS2。如图1AVIS2的功能框架图中的实际装配示意图，具有底座1、光学平台2(此处为晶片承载台)和Z方向的执行构件，所述执行构件包括主动升降部件(Active Dumping Element,ADE)和空气吊架(AIR MOUNT)，如图2位于底座 1和光学平台2之间的空气吊架结构示意图，当所述执行构件控制高压空气流入空气吊架时，所述空气吊架充气，使所述光学平台2上升远离底座1，当所述执行构件控制高压空气流出空气吊架时，所述空气吊架放气，使所述光学平台2下降靠近底座I。结合图3、图4和图5，存在六个定位传感器分别用以监测光学平台的一个点的位置状态，并且分成了两组，一组是X和Y方向的光学平台状态，一组是Z方向的光学平台状态，AVIS2的控制原理如下:先检测一组X和Y方向的光学平台状态，并产生位置补偿量至X和Y方向上的监测机构，具体步骤如下:通过三个定位传感器(X_LC)、(Y_RB)、(Y_LB)分别检测X方向和Y方向的位置信号并输出；通过定位放大器(C)将接收到的X和Y方向的位置信号转换成X和Y方向的电信号并输出；通过控制板(Control board)将接收到的X和Y方向电信号进行分析处理，产生X和Y方向的补偿电量并输出；通过信号放大器(E)将接收到的X和Y方向的补偿电量转换成X和Y方向的位置补偿量；通过监测机构接收到的X和Y方向的位置补偿量了解在X和Y方向上光学平台2受气浮地基振动干扰的影响程度；再检测一组Z方向的光学平台状态，并产生位置补偿量至Z方向上的执行构件，通过执行构件实现Z方向上的光学平台位置状态的调整，以使光学平台避免气浮地基在Z方向上的振动，具体步骤如下:通过三个定位传感器(Z_RF)、(Z_LF)、(Z_L)分别检测Z方向的位置信号并输出；通过定位放大器(D)将接收到的Z方向的位置信号转换成Z方向的电信号，此时输出的电信号还需经过定位放大器(C)才能输出；通过控制板将接收到的Z方向电信号进行分析处理，产生Z方向的补偿电量并输出；通过信号放大器(E)(即为电路控制信号放大器和空气控制信号放大器)将接收到的Z方向的补偿电量转换成Z方向的位置补偿量；接收Z方向的位置补偿量的主动升降部件主动先快速上升或下降，而接收Z方向的位置补偿量的空气吊架后缓慢控制高压空气流入或流出，使位于空气吊架上的光学平台最终达到主动升降部件停止的表面上，实现Z方向上光学平台位置状态的调整。实际检测过程中，由于AVIS2的功能框架图中各部件的相关位置难以改变，在X和Y方向上也不具有执行构件，且空气吊架的设置也只适合光学平台与底座之间在Z方向的调整而不允许在X和Y方向进行调整，因此，检测一组Z方向的光学平台状态之前，必须检测一组X和Y方向的光学平台状态，造成一组Z方向的光学平台状态的检测复杂化；且当定位放大器(C)损坏后，势必一组Z方向的光学平台状态无法完成补偿位置量的转换，这是因为在如图5中，定位放大器(D)的一输出端与定位放大器(C)的一输入端连接造成的。用于S206D中的定位放大器(C)极其昂贵，一旦定位放大器(C)损坏，需要增加成本订购新的定位放大器(C);而将新的定位放大器(C)替换旧的定位放大器(C)的时间花费也至少需要10个小时以上；S206D在更换部件时，涉及开发商更换部件坐标调试的技术秘密，通常是由开发商派出技术人员进行现场安装，并且安装后还需调试6小时以上，无疑又增加人工维修成本。可见，监测光学平台在Z方向是否受到振动干扰，只需检测一组Z方向的光学平台状态是否在同一水平即可。因此，在使用S206D时，光学平台在Z方向是否受到振动干扰的监测过程如何简化还需要进一步提高，并降低各种成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种通过主动隔振系统控制光学平台Z方向的方法及结构，以简化主动隔振系统控制光学平台在Z方向免受振动干扰的过程，以及降低成本。为解决上述问题，本发明提出的一种通过主动隔振系统控制光学平台Z方向的方法，所述方法包括如下步骤:
通过三个定位传感器分别对应地收集光学平台Z方向上的不同时处于一直线上的三个位置的信号；通过定位放大器转换Z方向的三个位置的信号分别为电信号；通过控制板分析处理Z方向的三个电信号分别产生Z方向的补偿电量；通过空气控制信号放大器转换Z方向的三个补偿电量分别产生Z方向的第一补偿量，通过电路控制信号放大器转换Z方向的三个补偿电量分别产生Z方向的第二补偿量；接收同一 Z方向的第一补偿量的空气吊架和第二补偿量的主动升降部件共同控制光学平台上对应的位置上升或下降，调整Z方向上的光学平台与底座之间的位置状态。进一步的，各所述Z方向的第一补偿量分别通过一空气产生器产生流入或流出对应的空气吊架的高压空气气体总量，以使对应的空气吊架上升或下降。进一步的，所述空气控制信号放大器与电路控制信号放大器集成在一放大箱中。进一步的，所述控制板集成在一控制柜中。相应的，本发明提供了一种通过主动隔振系统控制光学平台Z方向的结构，包括:一底座；一光学平台；三个定位传感器，设置在底座上，所述三个定位传感器用以分别对应地收集光学平台Z方向上的不同时处于一直线上的三个位置的信号；一定位放大器，设置在底座上，用以转换Z方向的三个位置的信号分别为电信号；—控制板,用以分析处理Z方向的三个电信号分别产生Z方向的补偿电量；—空气控制信号放大器，用以转换Z方向的三个补偿电量分别产生Z方向的第一补偿量；一电路控制信号放大器，用以转换Z方向的三个补偿电量分别产生Z方向的第二补偿量；三个不同时处于一直线上的空气吊架，分别设置在光学平台与底座之间，各所述空气吊架接收不同Z方向的第一补偿量控制光学平台上对应的位置上升或下降，缓慢调整Z方向上的光学平台与底座之间的位置状态；三个不同时处于一直线上的主动升降部件，分别设置在底座上且靠近一对应的空气吊架，各所述主动升降部件接收不同Z方向的第二补偿量控制光学平台上对应的位置上升或下降，快速调整Z方向上的光学平台与底座之间的位置状态。进一步的，所述通过主动隔振系统控制光学平台Z方向的结构还包括:三个空气产生器，各所述空气产生器设置在底座上且分别与一所述空气吊架连通，所述空气产生器用以根据接收到的不同Z方向的第一补偿量分别产生流入或流出对应的空气吊架的高压空气气体总量，以使对应的空气吊架上升或下降。
进一步的，所述通过主动隔振系统控制光学平台Z方向的结构所述结构还包括一放大箱，所述放大箱至少包括所述空气控制信号放大器与电路控制信号放大器。进一步的，所述通过主动隔振系统控制光学平台Z方向的结构所述结构还包括一控制柜，所述控制柜中至少包括所述控制板。由上述技术方案可见，与传统通用的S206D中的AVIS2控制光学平台Z方向的结构和方法相比，本发明公开的一种通过主动隔振系统控制光学平台Z方向的方法及结构，由于一组用于Z方向的三个定位传感器可以分别获得光学平台的一个点的位置状态，由于不同时处于一直线的三点决定一个平面，因此由检测Z方向的三个定位传感器所获得的三个点的位置状态就可以判断光学平台在Z方向是否受到振动干扰，以及可以控制光学平台在Z方向处于水平状态，以避免气浮地基在Z方向上的振动。同时，由于去除了不能对放光平台进行X和Y方向的调整的检测冗余电路，因此本发明提供的主动隔振系统控制光学平台Z方向的结构更简单，简化了主动隔振系统控制光学平台在Z方向免受振动干扰的过程，当需要控制光学平台在Z方向免受振动干扰时，无需经过定位放大器(C)，降低了由于定位放大器(C)性能不稳定所造成的其余放大器不可用的风险，且利于人员检修，使S206D当机的时间从至少16个小时缩短至3个小时，不仅避免购买如此昂贵的定位放大器(C)，也减少用于支付维护成本。
图1为现有技术中S206D的AVIS2的功能框架图中的实际装配示意图；图2为现有技术中S206D的AVIS2位于底座和光学平台之间的结构示意图；图3为现有技术中S206D的AVIS2的控制原理示意图；图4为现有技术中S206D的AVIS2中光学平台、X和Y方向上的定位传感器、Z方向上的定位传感器、主动升降部件和空气吊架构成的执行构件位于功能框架图中的平面结构分布示意图；图5为现有技术中S206D的AVIS2中的定位放大器(D)连接至定位放大器(C)的结构示意图；图6为本发明实施例一中的通过主动隔振系统控制光学平台Z方向的结构的示意图；图7为本发明实施例一和实施例二中的通过主动隔振系统控制光学平台Z方向的方法中主动隔振系统控制原理示意图；图8为本发明实施例一和实施例二中的通过主动隔振系统控制光学平台Z方向的方法的流程示意图；图9为本发明实施例二中的通过主动隔振系统控制光学平台Z方向的结构的示意图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式
做详细的说明。实施例一参见图6，本发明提供一种通过主动隔振系统控制光学平台Z方向的结构，包括:
一底座I ;一光学平台2 ;定位传感器Z_RF、定位传感器Z_LF和定位传感器Z_RB，每个所述定位传感器均设置在底座上，每个所述定位传感器用以分别对应地收集光学平台Z方向上的一个位置的信号，而三个位置的信号不同时处于一直线上；一定位放大器D，设置在底座上，用以转换Z方向的三个位置的信号分别为电信号；一控制板3，用以分析处理Z方向的三个电信号分别产生Z方向的补偿电量；一空气控制信号放大器E1，用以转换Z方向的三个补偿电量分别产生Z方向的第一补偿量；一电路控制信号放大器E2，用以转换Z方向的三个补偿电量分别产生Z方向的第二补偿量；三个不同时处于一直线上的空气吊架4，分别设置在光学平台与底座之间，各所述空气吊架接收不同Z方向的第一补偿量控制光学平台上对应的位置上升或下降，缓慢调整Z方向上的光学平台与底座之间的位置状态；三个不同时处于一直线上的主动升降部件5，每个所述主动升降部件分别设置在底座上且靠近一对应的空气吊架，各所述主动升降部件接收不同Z方向的第二补偿量控制光学平台上对应的位置上升或下降，快速调整Z方向上的光学平台与底座之间的位置状态。所述通过主动隔振系统控制光学平台Z方向的结构通过定位放大器D与S206D装置中具有AVISl的功能框架相连接。结合图6至图8，本发明还提出一种通过主动隔振系统控制光学平台Z方向的方法包括如下步骤:在步骤10中，通过三个定位传感器Z_RF、Z_LF、Z_RB分别对应地收集光学平台Z方向上的不同时处于一直线上的三个位置的信号。在步骤20中，通过定位放大器D转换Z方向的三个位置的信号分别为电信号。在步骤30中，通过控制板分析处理Z方向的三个电信号分别产生Z方向的补偿电量，具体的，Z方向的三个电信号可以任意一个电信号、或任意两个、或均需要产生补偿电量。步骤40中，通过空气控制信号放大器转换Z方向的三个补偿电量分别产生第一补偿量，还需要通过电路控制信号放大器转换Z方向的三个补偿电量分别产生Z方向的第二补偿量。步骤50中，一个空气吊架和一个主动升降部件是一组，作用相同，共同支撑一位置，当空气吊架充气和主动升降部件里的线圈电流增大(通过外置的永磁铁6)，支撑的位置就上升。反之，空气吊架放气和主动升降部件里的线圈电流减小，支撑的位置就下降。空气吊架和主动升降部件响应时间和力量略有不同，简单说，主动升降部件用于瞬时调节，反应快，空气吊架反应略慢，但力量大；具体的，主动升降部件响应时间短，空气吊架充气、放气过程导致响应时间较长。空闲时，支撑力主要来源于空气吊架，当异常时，主动升降部件瞬间做出上升或者下降的调节，同时空气吊架充气或放气，但需要时间，当空气吊架完成充气或放气过程后，空气吊架又变成主要的支撑力的来源。因此，当每个空气吊架接收一个Z方向的第一补偿量，从而控制光学平台上对应这个Z方向的位置上升或下降，缓慢调整光学平台在这个Z方向的位置与底座之间的位置状态；当每个主动升降部件接收一个Z方向的第二补偿量，从而控制光学平台上对应的这个Z方向的位置上升或下降，快速调整光学平台在Z方向的位置与底座之间的位置状态；而接收同一Z方向的第一补偿量的空气吊架和第二补偿量的主动升降部件则为一组形成支撑的位置，从而通过这组空气吊架和主动升降部件共同控制光学平台，以使光学平台在这个Z方向上形成的支撑的位置上升或下降的调节，从而达到调整光学平台与底座之间的位置状态。具体的，如Z方向上的一个位置受到气浮地基干扰，则Z方向的一个电信号需要产生补偿电量，则对应的空气吊架会接收由这个电信号所产生的补偿电量转换而来的第一补偿量，来控制高压空气流入或流出对应的空气吊架，以使对应的空气吊架上升或下降，从而带动位于对应的空气吊架上的光学平台的这个位置处上升或下降。同理，亦可实现Z方向的两个位置受到气浮地基干扰而需要产生补偿电量或是三个位置均需要产生补偿电量，而不同的空气吊架会通过接收对 应的电信号所产生的补偿电量转换而来的第一补偿量，以控制对应的空气吊架上升或下降。因此，本发明公开的一种通过主动隔振系统控制光学平台Z方向的方法及结构，由于一组用于Z方向的三个定位传感器可以分别获得光学平台的一个点的位置状态，由于不同时处于一直线的三点决定一个平面，因此由检测Z方向的三个定位传感器所获得的三个点的位置状态就可以判断光学平台在Z方向是否受到振动干扰，以及可以控制光学平台在Z方向处于水平状态，以避免气浮地基在Z方向上的振动。同时，由于去除了不能对放光平台进行X和Y方向的调整的检测冗余电路，因此本发明提供的主动隔振系统控制光学平台Z方向的结构更简单，简化了主动隔振系统控制光学平台在Z方向免受振动干扰的过程，当需要控制光学平台在Z方向免受振动干扰时，无需经过定位放大器(C)，降低了由于定位放大器(C)性能不稳定所造成的其余放大器不可用的风险，且利于人员检修，使S206D当机的时间从至少16个小时缩短至3个小时，不仅避免购买如此昂贵的定位放大器(C)，也减少用于支付维护成本。实施例二
在实施例一的基础上，结合图9，本发明的通过主动隔振系统控制光学平台Z方向的方法中的步骤50进一步包括如下步骤:在步骤51中，通过一空气产生器7转换Z方向的第一补偿量分别产生Z方向流入或流出对应的空气吊架的高压空气气体总量。在步骤52中，所述空气吊架接收对应的空气产生器输出的高压空气气体总量，以使对应的空气吊架充气上升，则对应此处的光学平台上升，或空气吊架从对应的空气产生器流出高压空气气体总量，以使对应的空气吊架放气下降，则对应此处的光学平台下降，从而使三个不同时处于一直线上的空气吊架达到同一水平状态，而位于这些空气吊架上的光学平台也达到同一水平状态，以避免气浮地基在Z方向上的振动。其中，所述空气控制信号放大器与电路控制信号放大器集成在一放大箱8中，而所述控制板集成在一控制柜9中。进一步的，针对步骤51和步骤52，所述通过主动隔振系统控制光学平台Z方向的结构还可以包括三个空气产生器7，各所述空气产生器设置在底座上且分别与一所述空气吊架连通，所述空气产生器用以根据接收到的不同Z方向的第一补偿量分别产生流入或流出对应的空气吊架的高压空气气体总量，以使对应的空气吊架上升或下降。进一步的，针对步骤51和步骤52，所述通过主动隔振系统控制光学平台Z方向的结构还可以包括一放大箱8，所述放大箱至少由所述电路控制信号放大器与空气控制信号放大器集成。进一步的，所述通过主动隔振系统控制光学平台Z方向的结构还可以包括一控制柜9,所述控制板集成在一控制柜中。本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。 专业人员还可以进 一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种通过主动隔振系统控制光学平台Z方向的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤: 通过三个定位传感器分别对应地收集光学平台Z方向上的不同时处于一直线上的三个位置的信号； 通过定位放大器转换Z方向的三个位置的信号分别为电信号； 通过控制板分析处理Z方向的三个电信号分别产生Z方向的补偿电量； 通过空气控制信号放大器转换Z方向的三个补偿电量分别产生Z方向的第一补偿量，通过电路控制信号放大器转换Z方向的三个补偿电量分别产生Z方向的第二补偿量； 接收同一Z方向的第一补偿量的空气吊架和第二补偿量的主动升降部件共同控制光学平台上对应的位置上升或下降，调整Z方向上的光学平台与底座之间的位置状态。
2.根据权利要求1所述的通过主动隔振系统控制光学平台Z方向的方法，其特征在于:各所述Z方向的第一补偿量分别通过一空气产生器产生流入或流出对应的空气吊架的高压空气气体总量，以使对应的空气吊架上升或下降。
3.根据权利要求1所述的通过主动隔振系统控制光学平台Z方向的方法，其特征在于:所述空气控制信号放大器与电路控制信号放大器集成在一放大箱中。
4.根据权利要求1所述的通过主动隔振系统控制光学平台Z方向的方法，其特征在于:所述控制板集成在一控制柜中。
5.一种通过主动隔振系统控制光学平台Z方向的结构，包括: 一底座； 一光学平台； 三个定位传感器，设置在底座上，所述三个定位传感器用以分别对应地收集光学平台Z方向上的不同时处于一直线上的三个位置的信号； 一定位放大器，设置在底座上，用以转换Z方向的三个位置的信号分别为电信号； 一控制板，用以分析处理Z方向的三个电信号分别产生Z方向的补偿电量； 一空气控制信号放大器，用以转换Z方向的三个补偿电量分别产生Z方向的第一补偿量; 一电路控制信号放大器，用以转换Z方向的三个补偿电量分别产生Z方向的第二补偿量; 三个不同时处于一直线上的空气吊架，分别设置在光学平台与底座之间，各所述空气吊架接收不同Z方向的第一补偿量控制光学平台上对应的位置上升或下降，缓慢调整Z方向上的光学平台与底座之间的位置状态； 三个不同时处于一直线上的主动升降部件，分别设置在底座上且靠近一对应的空气吊架，各所述主动升降部件接收不同Z方向的第二补偿量控制光学平台上对应的位置上升或下降，快速调整Z方向上的光学平台与底座之间的位置状态。
6.根据权利要求5所述的通过主动隔振系统控制光学平台Z方向的结构，其特征在于，所述结构还包括三个空气产生器，各所述空气产生器设置在底座上且分别与一所述空气吊架连通，所述空气产生器用以根据接收到的不同Z方向的第一补偿量分别产生流入或流出对应的空气吊架的高压空气气体总量，以使对应的空气吊架上升或下降。
7.根据权利要求5所述的通过主动隔振系统控制光学平台Z方向的结构，其特征在于:所述结构还包括一放大箱，所述放大箱至少包括所述空气控制信号放大器与电路控制信号放大器。
8.根据权利要求5所述的通过主动隔振系统控制光学平台Z方向的结构，其特征在于:所述结构还 包括一控制柜，所述控制柜中至少包括所述控制板。
全文摘要
本发明提出一种通过主动隔振系统控制光学平台Z方向的方法及结构，所述方法为通过三个定位传感器分别对应地收集光学平台Z方向上的不同时处于一直线上的三个位置的信号；通过定位放大器转换Z方向的三个位置的信号分别为电信号；将Z方向的三个电信号分别产生Z方向的补偿电量；转换Z方向的三个补偿电量分别产生Z方向的三个第一补偿量和Z方向的三个第二补偿量；接收同一Z方向的第一补偿量的空气吊架和第二补偿量的主动升降部件共同控制光学平台上对应的位置上升或下降，调整Z方向上的光学平台与底座之间的位置状态，本发明简化了主动隔振系统控制光学平台在Z方向免受振动干扰的过程，以及降低成本。
文档编号G05D3/00GK103226361SQ20131015711
公开日2013年7月31日 申请日期2013年4月28日 优先权日2013年4月28日
发明者徐宁, 曹圣豪, 王磊 申请人:上海宏力半导体制造有限公司