本發(fā)明涉及氣浮結(jié)構(gòu)制造，特別涉及一種動態(tài)傾斜補償?shù)碾p軸氣浮平臺、控制方法及曝光機。

背景技術(shù)：

1、在半導體曝光機、精密激光切割機等高端制造設(shè)備中，雙軸氣浮平臺因其卓越的穩(wěn)定性、平滑性和負載能力，已成為實現(xiàn)高精度定位和運動控制的關(guān)鍵部件。然而，由于氣浮墊的固有特性——即氣膜的存在和有限的剛度，當平臺受到外部力作用或自身運動時，很容易出現(xiàn)俯仰或橫滾傾斜的現(xiàn)象，尤其是啟停瞬間或運動至行程極限時，氣膜厚度的變化可能導致氣浮板間產(chǎn)生破壞性的刮擦，嚴重影響曝光機的加工精度和設(shè)備壽命。

2、公開號為cn117406561a的中國發(fā)明專利公開了一種pcb曝光機氣浮機構(gòu)的卸荷裝置，其氣浮機構(gòu)用于承載水平工作臺，卸荷裝置給水平工作臺提供支撐力以卸荷，卸荷裝置對稱設(shè)于水平工作臺的兩端，卸荷裝置包括水平固定在曝光機支架上的支撐梁和滑動連接在支撐梁上的安裝盒，安裝盒內(nèi)形成有豎向彈性空間，水平工作臺與安裝盒的上表面連接。安裝盒分別在兩側(cè)持續(xù)給水平工作臺提供一個支撐力，使水平工作臺作用在氣浮板上的載荷減小，達到卸荷效果，故氣浮板和氣浮軸之間的氣膜厚度增加、承載能力提升。

3、但是該方案的氣浮平臺缺乏有效的動態(tài)傾斜補償機制，且卸荷裝置依賴于靜態(tài)平衡或簡單的被動反應(yīng)來應(yīng)對傾斜問題，當氣膜厚度發(fā)生變化時導致氣膜之上部分存在俯仰角和橫滾角時，氣膜無法自適應(yīng)進行調(diào)節(jié)氣壓的分布，進而使得氣浮平臺無法有效調(diào)整其平整度，從而影響到曝光機的加工精度。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述背景技術(shù)中提出的技術(shù)缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種可自動進行動態(tài)傾斜補償?shù)碾p軸氣浮平臺、控制方法及具有其的曝光機，從而實現(xiàn)對曝光機工件臺平整度的調(diào)節(jié)、減少機械摩擦、降低噪音和振動，有效地改善曝光過程中氣膜發(fā)生俯仰和橫滾傾斜的問題，進而提高曝光機的加工精度和曝光質(zhì)量。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

3、一種動態(tài)傾斜補償?shù)碾p軸氣浮平臺，包括用于放置定位玻璃基板的基板平臺，設(shè)置于基板平臺底端的微動裝置，以及用于調(diào)節(jié)微動裝置平整度的x軸動態(tài)補償調(diào)節(jié)裝置和y軸動態(tài)補償調(diào)節(jié)裝置，所述y軸動態(tài)補償調(diào)節(jié)裝置分別與微動裝置和x軸動態(tài)補償調(diào)節(jié)裝置的接觸面之間密布有多個氣浮墊，多個所述氣浮墊通過固定螺釘相互拼接形成氣浮導軌；每個所述氣浮墊的頂端開設(shè)有均壓槽，且氣浮墊內(nèi)設(shè)有用于檢測氣膜壓力變化的氣壓傳感器，所述氣壓傳感器等距分布于氣浮墊的四個邊角和中心處；所述氣浮墊的一端還設(shè)置供氣管接頭，所述供氣管接頭通過氣管連通氣源形成供氣管路；所述氣壓傳感器檢測出每個氣浮墊的壓力分布，并根據(jù)壓力分布得到氣膜厚度，通過調(diào)節(jié)相應(yīng)氣浮墊的供氣壓力動態(tài)調(diào)整相應(yīng)氣浮墊的氣膜厚度，以使得氣膜的俯仰傾斜和橫滾傾斜降低。

4、優(yōu)選的，所述微動裝置包括重力補償器、微動基臺、氣浮墊安裝件以及驅(qū)動連接件，所述重力補償器設(shè)置有多個，多個所述重力補償器的一端與基板平臺固定連接，另一端與微動基臺相連接；所述氣浮墊安裝件對稱設(shè)置于微動基臺與x軸動態(tài)補償調(diào)節(jié)裝置之間，且氣浮墊安裝件上開設(shè)有多個穿孔；所述驅(qū)動連接件設(shè)置于氣浮墊安裝件的兩側(cè)，且驅(qū)動連接件的一端與y軸動態(tài)補償調(diào)節(jié)裝置電磁連接。

5、優(yōu)選的，所述x軸動態(tài)補償調(diào)節(jié)裝置包括底座、位于底座兩側(cè)的支撐架，以及設(shè)置于支撐架頂端的x向直線電機，所述底座頂端上平行分布有x向承重導軌，位于所述x向承重導軌之間設(shè)置有x向?qū)驅(qū)к墸鰔向承重導軌與x向?qū)驅(qū)к壯氐鬃拈L度方向設(shè)置，且x向承重導軌和x向?qū)驅(qū)к壏謩e通過氣浮墊與y軸動態(tài)補償調(diào)節(jié)裝置連接；所述x向直線電機與y軸動態(tài)補償調(diào)節(jié)裝置傳動連接，以驅(qū)動所述y軸動態(tài)補償調(diào)節(jié)裝置沿x向?qū)驅(qū)к壏较蛞苿印?/p>

6、優(yōu)選的，所述y軸動態(tài)補償調(diào)節(jié)裝置包括y向移動臺、設(shè)置于y向移動臺上的y向承重導軌，位于y向承重導軌之間的y向?qū)驅(qū)к壱约坝糜隍?qū)動y向氣浮導軌滑動的y向直線電機，所述y向移動臺橫向垂直于x向承重導軌設(shè)置，且y向承重導軌和y向?qū)驅(qū)к壏謩e通過氣浮墊與微動裝置連接；所述y向直線電機與驅(qū)動連接件傳動連接，以驅(qū)動所述微動裝置沿y向?qū)驅(qū)к壏较蛞苿印?/p>

7、優(yōu)選的，所述x向直線電機和y向直線電機均采用磁力導軌的結(jié)構(gòu)進行傳動，且磁力導軌內(nèi)側(cè)壁上密布有電磁塊，所述磁力導軌分別與y向承重導軌和驅(qū)動連接件之間連接有磁力驅(qū)動器。

8、優(yōu)選的，所述氣浮墊包括承重氣浮墊和導向氣浮墊，所述承重氣浮墊平鋪設(shè)置于x向承重導軌和y向承重導軌上；所述導向氣浮墊分布于x向?qū)驅(qū)к壓蛓向?qū)驅(qū)к壍膬蓚?cè)壁上。

9、一種動態(tài)傾斜補償?shù)目刂品椒?，包括以下步驟；

10、a.當x向直線電機加速或減速時，考慮到氣體輸送需要一定時間，通過預(yù)先設(shè)定的時間提前調(diào)整承重氣浮墊的供氣壓力，通過承重氣浮墊內(nèi)的氣壓傳感器獲取實時壓力數(shù)據(jù)，動態(tài)計算并調(diào)整各承重氣浮墊的供氣量，以補償因x向直線電機加速或減速導致的俯仰傾斜；

11、b.當y向直線電機運動至其行程范圍的兩端時，通過檢測各承重氣浮墊和導向氣浮墊的壓力分布，實時計算出氣膜厚度變化，自動增加氣膜較薄一側(cè)導向氣浮墊的供氣壓力，縮小兩側(cè)氣膜厚度差距。

12、優(yōu)選的，所述步驟a中，通過建立氣膜厚度與壓力分布關(guān)系的數(shù)學模型，結(jié)合x向直線電機的加速/減速曲線，計算并調(diào)整傾斜一側(cè)氣浮墊的供氣壓力，確保氣膜厚度變化不超過預(yù)設(shè)閾值。

13、優(yōu)選的，所述步驟b中，具體為集成壓力分布檢測系統(tǒng)，實時監(jiān)測并比較左右兩側(cè)氣浮墊的氣膜厚度，并采用pid控制算法調(diào)整供氣壓力，實現(xiàn)快速響應(yīng)和精確補償。

14、一種曝光機，包括上述動態(tài)傾斜補償?shù)碾p軸氣浮平臺。

15、綜上所述，本發(fā)明的有益效果為：

16、本發(fā)明通過采用多個氣壓傳感器檢測判斷每個氣浮墊的壓力分布，從而較準確地判斷出每個氣浮墊的氣膜厚度，然后通過調(diào)節(jié)相應(yīng)氣浮墊的供氣壓力動態(tài)調(diào)整相應(yīng)氣浮墊的氣膜厚度，從而使氣膜之上部分的傾斜降低，提高氣浮平臺運動精度，進而實現(xiàn)對曝光機工件臺平整度的調(diào)節(jié)、減少機械摩擦、降低噪音和振動，有效地改善曝光過程中氣膜發(fā)生俯仰和橫滾傾斜的問題，從而提高曝光機的加工精度和曝光質(zhì)量。

技術(shù)特征：

1.一種動態(tài)傾斜補償?shù)碾p軸氣浮平臺，包括用于放置定位玻璃基板的基板平臺，設(shè)置于基板平臺底端的微動裝置，以及用于調(diào)節(jié)微動裝置平整度的x軸動態(tài)補償調(diào)節(jié)裝置和y軸動態(tài)補償調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，所述y軸動態(tài)補償調(diào)節(jié)裝置分別與微動裝置和x軸動態(tài)補償調(diào)節(jié)裝置的接觸面之間密布有多個氣浮墊，多個所述氣浮墊通過固定螺釘相互拼接形成氣浮導軌；每個所述氣浮墊的頂端開設(shè)有均壓槽，且氣浮墊內(nèi)設(shè)有用于檢測氣膜壓力變化的氣壓傳感器，所述氣壓傳感器等距分布于氣浮墊的四個邊角和中心處；所述氣浮墊的一端還設(shè)置供氣管接頭，所述供氣管接頭通過氣管連通氣源形成供氣管路；所述氣壓傳感器檢測出每個氣浮墊的壓力分布，并根據(jù)壓力分布得到氣膜厚度，通過調(diào)節(jié)相應(yīng)氣浮墊的供氣壓力動態(tài)調(diào)整相應(yīng)氣浮墊的氣膜厚度，以使得氣膜的俯仰傾斜和橫滾傾斜降低。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)傾斜補償?shù)碾p軸氣浮平臺，其特征在于，所述微動裝置包括重力補償器、微動基臺、氣浮墊安裝件以及驅(qū)動連接件，所述重力補償器設(shè)置有多個，多個所述重力補償器的一端與基板平臺固定連接，另一端與微動基臺相連接；所述氣浮墊安裝件對稱設(shè)置于微動基臺與x軸動態(tài)補償調(diào)節(jié)裝置之間，且氣浮墊安裝件上開設(shè)有多個穿孔；所述驅(qū)動連接件設(shè)置于氣浮墊安裝件的兩側(cè)，且驅(qū)動連接件的一端與y軸動態(tài)補償調(diào)節(jié)裝置電磁連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的動態(tài)傾斜補償?shù)碾p軸氣浮平臺，其特征在于，所述x軸動態(tài)補償調(diào)節(jié)裝置包括底座、位于底座兩側(cè)的支撐架，以及設(shè)置于支撐架頂端的x向直線電機，所述底座頂端上平行分布有x向承重導軌，位于所述x向承重導軌之間設(shè)置有x向?qū)驅(qū)к?，所述x向承重導軌與x向?qū)驅(qū)к壯氐鬃拈L度方向設(shè)置，且x向承重導軌和x向?qū)驅(qū)к壏謩e通過氣浮墊與y軸動態(tài)補償調(diào)節(jié)裝置連接；所述x向直線電機與y軸動態(tài)補償調(diào)節(jié)裝置傳動連接，以驅(qū)動所述y軸動態(tài)補償調(diào)節(jié)裝置沿x向?qū)驅(qū)к壏较蛞苿印?/p>

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的動態(tài)傾斜補償?shù)碾p軸氣浮平臺，其特征在于，所述y軸動態(tài)補償調(diào)節(jié)裝置包括y向移動臺、設(shè)置于y向移動臺上的y向承重導軌，位于y向承重導軌之間的y向?qū)驅(qū)к壱约坝糜隍?qū)動y向氣浮導軌滑動的y向直線電機，所述y向移動臺橫向垂直于x向承重導軌設(shè)置，且y向承重導軌和y向?qū)驅(qū)к壏謩e通過氣浮墊與微動裝置連接；所述y向直線電機與驅(qū)動連接件傳動連接，以驅(qū)動所述微動裝置沿y向?qū)驅(qū)к壏较蛞苿印?/p>

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的動態(tài)傾斜補償?shù)碾p軸氣浮平臺，其特征在于，所述x向直線電機和y向直線電機均采用磁力導軌的結(jié)構(gòu)進行傳動，且磁力導軌內(nèi)側(cè)壁上密布有電磁塊，所述磁力導軌分別與y向承重導軌和驅(qū)動連接件之間連接有磁力驅(qū)動器。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動態(tài)傾斜補償?shù)碾p軸氣浮平臺，其特征在于，所述氣浮墊包括承重氣浮墊和導向氣浮墊，所述承重氣浮墊平鋪設(shè)置于x向承重導軌和y向承重導軌上；所述導向氣浮墊分布于x向?qū)驅(qū)к壓蛓向?qū)驅(qū)к壍膬蓚?cè)壁上。

7.一種動態(tài)傾斜補償?shù)目刂品椒?，包括以下步驟；

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的動態(tài)傾斜補償?shù)目刂品椒ǎ涮卣髟谟?，所述步驟a中，通過建立氣膜厚度與壓力分布關(guān)系的數(shù)學模型，結(jié)合x向直線電機的加速/減速曲線，計算并調(diào)整傾斜一側(cè)氣浮墊的供氣壓力，確保氣膜厚度變化不超過預(yù)設(shè)閾值。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的動態(tài)傾斜補償?shù)目刂品椒?，其特征在于，所述步驟b中，具體為集成壓力分布檢測系統(tǒng)，實時監(jiān)測并比較左右兩側(cè)氣浮墊的氣膜厚度，并采用pid控制算法調(diào)整供氣壓力，實現(xiàn)快速響應(yīng)和精確補償。

10.一種曝光機，包括如權(quán)利要求1-6任一項所述的動態(tài)傾斜補償?shù)碾p軸氣浮平臺。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及氣浮結(jié)構(gòu)制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種動態(tài)傾斜補償?shù)碾p軸氣浮平臺，包括用于放置定位玻璃基板的基板平臺，設(shè)置于基板平臺底端的微動裝置，以及用于調(diào)節(jié)氣浮機構(gòu)平整度的X軸動態(tài)補償調(diào)節(jié)裝置和Y軸動態(tài)補償調(diào)節(jié)裝置，Y軸動態(tài)補償調(diào)節(jié)裝置分別與微動裝置和X軸動態(tài)補償調(diào)節(jié)裝置的接觸面之間密布有多個氣浮墊，多個氣浮墊通過固定螺釘相互拼接形成氣浮導軌；每個氣浮墊的頂端開設(shè)有均壓槽，均壓槽內(nèi)設(shè)有用于檢測氣膜壓力變化的氣壓傳感器，氣壓傳感器等距分布于氣浮墊的四個邊角和中心處。本發(fā)明的雙軸氣浮平臺能夠自動進行動態(tài)傾斜補償、降低氣浮平臺的俯仰傾斜和橫滾傾斜，提高氣浮平臺的運動精度，從而提高曝光機的加工精度。

技術(shù)研發(fā)人員：蔡后勇,崔長植
受保護的技術(shù)使用者：季華實驗室
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19