專利名稱：矩形樣品磁控濺射儀運動控制裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種材料科學(xué)領(lǐng)域中的磁控濺射運動控制系統(tǒng)，具體地說 是一種矩形樣品磁控濺射儀運動控制裝置及其控制方法。
背景技術(shù)：
磁控濺射技術(shù)是在物理科學(xué)、材料科學(xué)領(lǐng)域中已廣泛使用的實驗和生 產(chǎn)的表面改性技術(shù)。所謂"濺射"就是用荷能粒子(通常用氣體正離子). 轟擊物體，引起物體表面原子從母體中溢出的現(xiàn)象。磁控濺射，是在建設(shè) 的環(huán)境中加入磁場，利用磁場的洛倫茲力東縛陰極靶表面電子運動，導(dǎo)致 轟擊靶材的高能離子增多和轟擊基片的高能電子減少，使鍍膜過程具有低 溫、高速等特點。但因為實驗環(huán)境的苛刻，工藝的摸索和實現(xiàn)人工調(diào)控復(fù) 雜繁瑣，效率低，尤其是矩形樣品成膜的均勻性，更是難以控制，僅憑經(jīng) 驗粗略地對濺射時間和基片運動進(jìn)行控制同樣是不科學(xué)的。另外，現(xiàn)在的
運動控制板卡均為PCI接口或者ISA接口 ，安裝和攜帶都很不靈活。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服以上不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種均勻性好、 安裝和攜帶靈活的矩形樣品磁控濺射儀運動控制裝置及其控制方法。 為解決上述問題，本發(fā)明釆用的技術(shù)方案是
本發(fā)明裝置具有工業(yè)控制計算機及運動執(zhí)行機構(gòu)，在工業(yè)控制計算機 及運動執(zhí)行機構(gòu)之間設(shè)有運動控制卡，其接收運動執(zhí)行機構(gòu)的反饋信號， 并向運動執(zhí)行機構(gòu)發(fā)送控制信號，運動控制卡通過USB接口與工業(yè)控制計 算機進(jìn)行通訊連接，運動控制卡中存有運動控制的基本函數(shù)；工業(yè)控制計 算機存有控制程序。
所述運動控制卡包括單片機及運動控制模塊，單片機的讀寫信號、數(shù) 據(jù)信號、地址信號及片選信號與運動控制模塊相連，運動控制模塊通過驅(qū)
動電路或光電隔離電路與運動執(zhí)行機構(gòu)相連；單片機通過USB接口與工業(yè) 控制計算機進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊；所述運動執(zhí)行機構(gòu)包括樣品轉(zhuǎn)盤自轉(zhuǎn)步進(jìn)電機、 樣品轉(zhuǎn)盤公轉(zhuǎn)步進(jìn)電機以及樣品轉(zhuǎn)盤提升步進(jìn)電機。
本發(fā)明方法包括以下步驟
開始，進(jìn)行初始化操作；進(jìn)入等待及狀態(tài)顯示界面，同時開線程進(jìn)行 報警檢測；用戶在顯示界面上手動設(shè)置系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)；控制代碼的設(shè)定， 將用戶設(shè)置的代碼轉(zhuǎn)換成運動控制卡能夠識別的運動函數(shù)；控制程序是否 按控制代碼自動運行以及運行結(jié)東后樣品狀態(tài)設(shè)定；選擇是，則開線程運 行系統(tǒng)并實時顯示；程序結(jié)束運行。當(dāng)選擇控制程序不按控制代碼自動運行時，回到等待及狀態(tài)顯示步驟。 所述用戶在顯示界面上手動設(shè)置系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)包括系統(tǒng)狀態(tài)設(shè)置以及 自動運行代碼設(shè)置，其中系統(tǒng)狀態(tài)設(shè)置包括樣品位置、樣品在運行中位置 偏差的修正、樣品名稱、形狀、樣品轉(zhuǎn)盤提升速度、樣品轉(zhuǎn)盤公轉(zhuǎn)速度、
樣品轉(zhuǎn)盤自轉(zhuǎn)速度、樣品需要鍍膜部分的長度以及某樣品對應(yīng)的某靶位；
自動運行代碼設(shè)置包括樣品在各靶位的停留時間T、樣品在該靶位前的動作
級狀態(tài)；
運行結(jié)束后狀態(tài)設(shè)定包括本次實驗要操作的樣品，實驗結(jié)束后該樣 品停留的位置。
所述將用戶設(shè)置的代碼轉(zhuǎn)換成運動控制卡能夠識別的運動函數(shù)具體
為 . .
樣品轉(zhuǎn)盤提升步進(jìn)電機驅(qū)動器的脈沖頻率F1P|US由以下公式轉(zhuǎn)換
F1Plus= NixV!xl"(Lx60) + T)1 其中M為樣品轉(zhuǎn)盤提升步進(jìn)電機完成一轉(zhuǎn)所需要的脈沖數(shù)，W為用 戶設(shè)定的樣品轉(zhuǎn)盤提升速度，Ii為升降機構(gòu)的減速比，L為步進(jìn)電機完成
一轉(zhuǎn)機構(gòu)提升或降低的行程，m為升降裝置的誤差補償；
樣品轉(zhuǎn)盤公轉(zhuǎn)步進(jìn)電機驅(qū)動器的脈沖頻率F2p^由以下公式轉(zhuǎn)換
F2Plus = N2 x V2 x 12 / 60 + T|2 其中N2為樣品轉(zhuǎn)盤公轉(zhuǎn)步進(jìn)電機完成一轉(zhuǎn)所需要的脈沖數(shù)，V2為樣 品轉(zhuǎn)盤公轉(zhuǎn)速度，12為公轉(zhuǎn)機構(gòu)的減速比，，2為公轉(zhuǎn)機構(gòu)的誤差補償； 樣品轉(zhuǎn)盤提升步進(jìn)電機驅(qū)動器的脈沖頻率F3^由以下公式轉(zhuǎn)換
F3Pius = N3 x V3 x l3 / 60 + ri3 式中N3為樣品轉(zhuǎn)盤自轉(zhuǎn)步進(jìn)電機完成一轉(zhuǎn)所需要的脈沖數(shù)，W為用
戶設(shè)定的樣品轉(zhuǎn)盤自轉(zhuǎn)速度，13為自轉(zhuǎn)機構(gòu)的減速比， 為自轉(zhuǎn)機構(gòu)的誤 差凈卜償。
樣品轉(zhuǎn)盤自轉(zhuǎn)步進(jìn)電機和樣品轉(zhuǎn)盤步進(jìn)提升電機為聯(lián)動運行，通過以
下方程建立聯(lián)動運行模式
T = X/V
(1) n = X/h (2) V3 = n x 60 / T ( 3 )
其中X為樣品需要鍍膜部分的長度，T為樣品在該靶位的停留時間，h 為靶的有效刻蝕區(qū)高位，n為這個過程工件需要自轉(zhuǎn)的圈數(shù)。
本發(fā)明方法還具有以下步驟當(dāng)檢測到報警信號時結(jié)東程序；所述報 警信號為樣品轉(zhuǎn)盤的升降極限位置信號。
本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點
1 .提高了樣品成膜的均勻性。本發(fā)明裝置使樣品通過自轉(zhuǎn)及公轉(zhuǎn)在不同 的靶前停留，且具有上下移動、樣品盤自轉(zhuǎn)等聯(lián)動控制，通過計算將樣品 單位面積所沉積的材料顆粒量比轉(zhuǎn)換成濺射時間的比，從而算出樣品自轉(zhuǎn)
5和移動的最佳運動速度，保證了樣品成膜的均勻性。
2. 操作簡單，易實現(xiàn)。本發(fā)明通過用戶接口設(shè)置參數(shù)來實現(xiàn)裝置的全自 動運行，包括系統(tǒng)狀態(tài)的設(shè)置、自動運行代碼設(shè)置、運行提示及結(jié)東后狀 態(tài)設(shè)置等，方便靈活，可讀性強。
3. 安裝和攜帶方便。本發(fā)明選用帶有USB接口的運動控制卡，可方便 地與其他控制單元通訊，如PC、工控機、筆記本電腦等。


圖l為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)框圖2為本發(fā)明裝置中運動控制卡的原理圖3為本發(fā)明方法流程具體實施例方式
如圖l、 2所示，本發(fā)明矩形樣品磁控濺射儀運動控制裝置具有工業(yè)控 制計算機及運動執(zhí)行機構(gòu)，在工業(yè)控制計算機及運動執(zhí)行機構(gòu)之間設(shè)有運 動控制卡，其接收運動執(zhí)行機構(gòu)的反饋信號(包括報警信號)，并向運動執(zhí) 行機構(gòu)發(fā)送控制信號，運動控制卡通過USB接口與工業(yè)控制計算機進(jìn)行通 訊連接，運動控制卡中存有運動控制的基本函數(shù)，工業(yè)控制計算機存有控 制程序，控制程序通過對這些函數(shù)的調(diào)用可以完成各種動作和控制。
所述運動控制卡包括單片機及運動控制模塊，單片機的讀寫信號、數(shù) 據(jù)信號、地址!號及片選信號與運動控制模塊相連，運動控制模塊通過驅(qū) 動電路或光電隔離電路與運動執(zhí)行機構(gòu)相連；單片機通過USB接口與工業(yè)
控制計算機進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊；產(chǎn)生報警信號的限位開關(guān)接至相應(yīng)的限位引腳； 所述運動執(zhí)行機構(gòu)包括樣品轉(zhuǎn)盤自轉(zhuǎn)步進(jìn)電機、樣品轉(zhuǎn)盤公轉(zhuǎn)步進(jìn)電機以 及樣品轉(zhuǎn)盤提升步進(jìn)電機。
本實施例中，上位機通過USB接口 (釆用CH372)的與單片機(釆用 ATmegal68)通訊，通過單片機向運動控制模塊(采用MCX314)發(fā)送指 令并讀寫相應(yīng)的寄存器。JTAG接口是編程口，可用來做在線調(diào)試，與單片 機進(jìn)行通訊。
ATmegal68單片機是基于AVR增強型RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS 控制器，具有如下配置16K字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash (具有在編程過程 中還可以讀的能力，即RWW) ， 512字節(jié)的EEPROM， 1K字節(jié)的' SRAM, 23個通用I/O 口線，'32個通用工作寄存器，3個具有比較模式'' 的靈活的定時器/計數(shù)器(T/C)，片內(nèi)/外中斷，可編程串行USART，面 向字節(jié)的兩線串行接口， 1個SPI串行端口， l個6路10位ADC,具有 片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器，以及5種可以通過軟件選擇的省電模 式?？臻e模式時CPU停止工作，而SRAM、 T/C、 USART、兩線串行接口、 SPI端口以及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作；掉電模式時晶體振蕩器停止振蕩，所有 功能除了中斷和硬件復(fù)位之外都停止工作，寄存器的內(nèi)容則一直保持；省電模式時異步定時器繼續(xù)運行，以允許用戶維持時間基準(zhǔn)，器件的其他部
分則處于睡眠狀態(tài)；ADC噪聲抑制模式時CPU和所有的I/0模塊停止運 行，而異步定時器和ADC繼續(xù)工作，以減少ADC轉(zhuǎn)換時的開關(guān)噪聲； Standby模式時振蕩器工作而其他部分睡眠，使得器件只消耗極少的電流， 同時具有快速啟動能力。
USB接口釆用CH372,是一個USB總線的通用設(shè)備接口芯片，遵守 USB1.1協(xié)議。在本地端，CH372具有8位數(shù)據(jù)總線和讀、寫、片選控制線 以及中斷輸出，可以方便地掛接到單片機、DSP等控制器的系統(tǒng)總線上； 在計算機系統(tǒng)中，CH372的配套軟件提供了簡潔易用的操作接口，與本地 端的單片機通信就如同讀寫硬盤中的文件。CH372內(nèi)置了 USB通訊中的底 層協(xié)議，具有內(nèi)置固件模式和外置固件模式。在內(nèi)置固件模式下CH372屏 蔽了 USB通信中的所有協(xié)議，在計算機應(yīng)用層與本地端控制器之間提供端 對端的連接。使用CH372,不需要了解任何USB協(xié)議或者固件程序，甚至 驅(qū)動程序，就可以輕松地將并口、串口的產(chǎn)品升級到USB接口。
運動控制模塊釆用MCX314，是一個用于實現(xiàn)4軸運動控制的集成電 路，它可以控制由步進(jìn)電機驅(qū)動器或由脈沖型伺服電機驅(qū)動的4軸的位置、 速度和插補。MCX314芯片的功能有和資源4軸控制、脈沖輸出、恒速控 制、速度控制、位置控制、比較限位、直線插補、圓弧插補、位模式插補、 連續(xù)插補、單步插補、內(nèi)部及外部中斷、外部信號驅(qū)動、輸入/輸出信號、 伺服電機反饋信號、實時監(jiān)控、8位/16位數(shù)據(jù)總線。
考慮到實際環(huán)境的復(fù)雜和對基片的準(zhǔn)確定位，運動執(zhí)行機構(gòu)釆用高精 度的步進(jìn)電機。
軟件系統(tǒng)設(shè)計
本發(fā)明裝系統(tǒng)應(yīng)用軟件的開發(fā)工具是Microsoft公司的VC++,它是運 行于Windows平臺上的交互式的可視化集成開發(fā)環(huán)境。在這個工程項目中 主要包括這樣的幾個類
系統(tǒng)狀態(tài)類，這里包含系統(tǒng)一切狀態(tài)變量，與狀態(tài)顯示存儲有關(guān)的函
數(shù)；
MCX314函數(shù)類，這里包含一切MCX314的功能函數(shù)，例如，脈沖輸 出，插補運算，寄存器讀寫，1/0量輸入輸出，頻率設(shè)定等；
基片運動類，包含一切關(guān)于基片運動的函數(shù)，這些函數(shù)都是由MCX314' 的基本函數(shù)組合而來； ' '
代碼解析類，為了方便試驗人員操作該儀器，并靈活定義工藝，該軟 件定義了一些具有特殊含義的關(guān)鍵字，這個類里的函數(shù)負(fù)責(zé)解析這些關(guān)鍵 字，將其分解成具體的運動函數(shù)。
為方便操作人員使用該設(shè)備，本發(fā)明方法設(shè)計了如下主要功能
設(shè)備狀態(tài)設(shè)置設(shè)定當(dāng)前設(shè)備狀態(tài)，如樣品名稱，位置，形狀等。設(shè) 定后計算機將以當(dāng)前設(shè)定的狀態(tài)為參考按已設(shè)定的工藝執(zhí)行；手動操作此部分用來方便實驗人員檢修運動裝置及方便調(diào)試；
運行參數(shù)在這里實驗人員將預(yù)先設(shè)計好的工藝設(shè)置到軟件系統(tǒng)中； 自動運行操作當(dāng)確認(rèn)工藝設(shè)定沒有錯誤的時候，點擊這里儀器將按
照事先設(shè)定的工藝自動運行；
文件保存為了方便實驗人員保存數(shù)據(jù)，已便進(jìn)行后期的分析，該軟
件系統(tǒng)可以對已設(shè)定工藝及系統(tǒng)每 一 時刻的運行情況進(jìn)行存儲；
極限報警當(dāng)系統(tǒng)運動系統(tǒng)到達(dá)極限位置時，將通過傳感器輸出報警 信號，通過運動控制卡反映給計算機，軟件系統(tǒng)這時會停止相應(yīng)的運動。
運動算法因為基片的長度是磁控靶長度的幾倍，而靶的刻蝕區(qū)的等
離子體的濃度也是從中心到外緣不同的，所以要在長條形的基片上做出相
對均勻的薄膜，就要讓刻蝕出來的膜帶在基片上進(jìn)行疊加從而完成整個基
片的鍍膜。本算法的出發(fā)點是在一定約束條件成立的條件下，通過計算將 基片上單位面積所沉積的材料顆粒量比表時成濺射時間的比，從而算出基
片的最佳運動速度
當(dāng)程序進(jìn)入到控制運行時，使用多線程方式來執(zhí)行控制過程，這樣可以 隨時中止工藝過程并實時顯示工件狀態(tài)。在工件運動的時候，程序還需要 不斷訪問運動控制模塊(MCX314)內(nèi)部邏輯脈沖計數(shù)器，這樣可以通過讀 取已發(fā)送脈沖的個數(shù)，計算出工件的各個姿態(tài)。
并且，為了方便后來的工程人員開發(fā)實用，本系統(tǒng)，在設(shè)計的時候，將 運動控制模塊(MCX314)的功能函數(shù)打包成動態(tài)鏈接庫。
本發(fā)明裝置的工作原理是將樣品掛于樣品轉(zhuǎn)盤上的掛鉤上，置于磁控 乾的工作空間內(nèi)，磁控靶為一金屬靶，是一個提供磁場的裝置，由磁鋼提 供閉環(huán)磁場。在磁控耙與樣品上分別施加正電壓和負(fù)電壓，使磁控靶與樣 品之間的氣體離子電離，在磁場中做加速運動。靶面上放置一層金屬材料 (如銅)，則氣體離子在磁場作用下做加速運動時，撞擊到靶面上的金屬材 料使其受到轟擊而濺射出金屬等離子體，金屬等離子體會在樣品和靶形成 的電場中做運動，最后在樣品上沉積出一層金屬物質(zhì)，即金屬材料膜。靶 的數(shù)量可為多個，每個靶上可附有不同的金屬材料，讓樣品通過公轉(zhuǎn)在不 同的靶前停留，可以濺射多層金屬涂層。當(dāng)樣品有多個面需要做涂層時， 通過樣品的自轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。如果金屬靶的等離子區(qū)面積小，而樣品具有相當(dāng) 的長度，則需樣品上下移動。為了保證涂層的均勻性，本發(fā)明裝置釆用樣 品盤自轉(zhuǎn)和升降聯(lián)動、樣品盤自'轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)的聯(lián)動設(shè)計。 如圖3所示，本發(fā)明方法通過以下步驟實現(xiàn) 開始，進(jìn)行初始化操作；
進(jìn)入等待及狀態(tài)顯示界面，同時開線程進(jìn)行報警檢測； 用戶在顯示界面上手動設(shè)置系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)；
控制代碼的設(shè)定，將用戶設(shè)置的代碼轉(zhuǎn)換成運動控制卡能夠識別的運
動函數(shù)；控制程序是否按控制代碼自動運行，以及結(jié)東后樣品狀態(tài)設(shè)定； 選擇是，則開線程運行系統(tǒng)并實時顯示；否則，回到等待及狀態(tài)顯示 步驟；
程序結(jié)東運行。
本發(fā)明方法還包括以下步驟當(dāng)檢測到報警信號時結(jié)束程序；該報警 信號為樣品轉(zhuǎn)盤的升降極限位置信號。
所述用戶在顯示界面上手動設(shè)置系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)包括系統(tǒng)狀態(tài)設(shè)置以及 自動運行代碼設(shè)置，其中系統(tǒng)狀態(tài)設(shè)置包括樣品位置、樣品在運行中位置 偏差的修正、樣品名稱、形狀、樣品轉(zhuǎn)盤提升速度V，、樣品轉(zhuǎn)盤公轉(zhuǎn)速度 v2、樣品轉(zhuǎn)盤自轉(zhuǎn)速度V3、樣品需要鍍膜部分的長度x以及某樣品對應(yīng)的 某乾位(程序自動運行的起始參照位置)；自動運行代碼設(shè)置包括樣品在各 靶位的停留時間T、樣品在該靶位前的動作級狀態(tài)；
運行結(jié)東后狀態(tài)設(shè)定包括本次實驗要操作的樣品，實驗結(jié)東后該樣 品停留的位置；
所述將用戶設(shè)置的代碼轉(zhuǎn)換成運動控制卡能夠識別的運動函數(shù)具體
為
樣品轉(zhuǎn)盤提升步進(jìn)電機驅(qū)動器的脈沖頻率F,p,us由以下公式轉(zhuǎn)換
F1Plus= N！ x Vj xlJ(Lx60) + ru 其中N,為樣品轉(zhuǎn)盤提升步進(jìn)電機完成一轉(zhuǎn)所需要的脈沖數(shù)，V！為用 戶設(shè)定的樣品轉(zhuǎn)盤提升速度，Ii為升降機構(gòu)的減速比，L為步進(jìn)電機完成
一轉(zhuǎn)機構(gòu)提升或降低的行程，th為升降裝置的誤差補償；
樣品轉(zhuǎn)盤公轉(zhuǎn)步進(jìn)電機驅(qū)動器的脈沖頻率F別us由以下公式轉(zhuǎn)換
F2Plus = N2 X V2 X 12 / 60+ T|2
其中N2為樣品轉(zhuǎn)盤公轉(zhuǎn)步進(jìn)電機完成一轉(zhuǎn)所需要的脈沖數(shù)，V2為樣 品轉(zhuǎn)盤公轉(zhuǎn)速度，12為公轉(zhuǎn)機構(gòu)的減速比，化為公轉(zhuǎn)機構(gòu)的誤差補償； 樣品轉(zhuǎn)盤提升步進(jìn)電機驅(qū)動器的脈沖頻率F奶us由以下公式轉(zhuǎn)換
F3Pius = N3 x V3 x I3 / 60 + T(3 式中N3為樣品轉(zhuǎn)盤自轉(zhuǎn)步進(jìn)電機完成一轉(zhuǎn)所需要的脈沖數(shù)，W為用
戶設(shè)定的樣品轉(zhuǎn)盤自轉(zhuǎn)速度，13為自轉(zhuǎn)機構(gòu)的減速比，Tl3為自轉(zhuǎn)機構(gòu)的誤 差補償。
i品轉(zhuǎn)盤自轉(zhuǎn)步進(jìn)電機和樣品轉(zhuǎn)盤步進(jìn)提升電機為聯(lián)動運行，通過以
下方程建立聯(lián)動運行模式 '
T = X/V, (1) n = X/h (2) V3 = n x 60 / T ( 3 )
其中X為樣品需要鍍膜部分的長度，T為樣品在該靶位的停留時間，h 為靶的有效刻蝕區(qū)高位，n為這個過程工件需要自轉(zhuǎn)的圈數(shù)。
權(quán)利要求
1. 一種矩形樣品磁控濺射儀運動控制裝置，具有工業(yè)控制計算機及運動執(zhí)行機構(gòu)，其特征在于在工業(yè)控制計算機及運動執(zhí)行機構(gòu)之間設(shè)有運動控制卡，其接收運動執(zhí)行機構(gòu)的反饋信號，并向運動執(zhí)行機構(gòu)發(fā)送控制信號，運動控制卡通過USB接口與工業(yè)控制計算機進(jìn)行通訊連接，運動控制卡中存有運動控制的基本函數(shù)；工業(yè)控制計算機存有控制程序。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩形樣品磁控濺射儀運動控制裝置，其特征 在于所述運動控制卡包括單片機及運動控制模塊，單片機的讀寫信號、 數(shù)據(jù)信號、地址信號及片選信號與運動控制模塊相連，運動控制模塊通過 驅(qū)動電路或光電隔離電路與運動執(zhí)行機構(gòu)相連；單片機通過USB接口與工 業(yè)控制計算機進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的矩形樣品磁控濺射儀運動控制裝置，其特征 在于所述運動執(zhí)行機構(gòu)包括樣品轉(zhuǎn)盤自轉(zhuǎn)步進(jìn)電機、樣品轉(zhuǎn)盤公轉(zhuǎn)步進(jìn) 電機以及樣品轉(zhuǎn)盤提升步進(jìn)電機。
4. 一種矩形樣品磁控濺射儀運動控制方法，其特征在于包括以下步驟開始，進(jìn)行初始化操作；進(jìn)入等待及狀態(tài)顯示界面，同時開線程進(jìn)行報警檢測； 用戶在顯示界面上手動設(shè)置系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)；控制代碼的設(shè)定，將用戶設(shè)置的代碼轉(zhuǎn)換成運動控制卡能夠識別的運動函數(shù)；控制程序是否按控制代碼自動運行以及運行結(jié)東后樣品狀態(tài)設(shè)定；選擇是，則開線程運行系統(tǒng)并實時顯示；程序結(jié)東運行。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的矩形樣品磁控濺射儀運動控制方法，其特征在 于當(dāng)選擇控制程序不按控制代碼自動運行時，回到等待及狀態(tài)顯示步驟。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的矩形樣品磁控濺射儀運動控制方法，其特征在 于所述用戶在顯示界面上手動設(shè)置系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)包括系統(tǒng)狀態(tài)設(shè)置以及 自動運行代碼設(shè)置，其中系統(tǒng)狀態(tài)設(shè)置包括樣品位置、樣品在運行中位置 偏差的修正、樣品名稱、形狀、樣品轉(zhuǎn)盤提升速度、樣品轉(zhuǎn)盤公轉(zhuǎn)速度、樣品轉(zhuǎn)盤自轉(zhuǎn)速度、樣品需要鍍膜部分的長度以及某樣品對應(yīng)的某靶位；自動運行代碼設(shè)置包括樣品在各靶位的停留時間T、樣品在該靶位前的動作級狀態(tài)；運行結(jié)東后狀態(tài)設(shè)定包括本次實驗要操作的樣品，實驗結(jié)束后該樣品停留的位置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的矩形樣品磁控濺射儀運動控制方法，其特征在于所述將用戶設(shè)置的代碼轉(zhuǎn)換成運動控制卡能夠識別的運動函數(shù)具體為 樣品轉(zhuǎn)盤提升步進(jìn)電機驅(qū)動器的脈沖頻率Fmus由以下公式轉(zhuǎn)換F〗Plus= M x V' xI!/(Lx60) + rn 其中N,為樣品轉(zhuǎn)盤提升步進(jìn)電機完成一轉(zhuǎn)所需要的脈沖數(shù)，V，為用 戶設(shè)定的樣品轉(zhuǎn)盤提升速度，I,為升降機構(gòu)的減速比，L為步進(jìn)電機完成 一轉(zhuǎn)機構(gòu)提升或降低的行程，th為升降裝置的誤差補償；樣品轉(zhuǎn)盤公轉(zhuǎn)步進(jìn)電機驅(qū)動器的脈沖頻率F2p^由以下公式轉(zhuǎn)換 F2Plus = N2 x V2 x l2 / 60+ T|2其中N2為樣品轉(zhuǎn)盤公轉(zhuǎn)步進(jìn)電機完成一轉(zhuǎn)所需要的脈沖數(shù)，V2為樣品轉(zhuǎn)盤公轉(zhuǎn)速度，i2為公轉(zhuǎn)機構(gòu)的減速比，i!2為公轉(zhuǎn)機構(gòu)的誤差補償；樣品轉(zhuǎn)盤提升步進(jìn)電機驅(qū)動器的脈沖頻率F3Plus由以下公式轉(zhuǎn)換 F3pius = N3 x V3 x i3 / 60 + T)3式中N3為樣品轉(zhuǎn)盤自轉(zhuǎn)步進(jìn)電機完成一轉(zhuǎn)所需要的脈沖數(shù)，W為用 戶設(shè)定的樣品轉(zhuǎn)盤自轉(zhuǎn)速度，13為自轉(zhuǎn)機構(gòu)的減速比，w為自轉(zhuǎn)機構(gòu)的誤 差補償。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的矩形樣品磁控濺射儀運動控制方法，其特征 在于樣品轉(zhuǎn)盤自轉(zhuǎn)步進(jìn)電機和樣品轉(zhuǎn)盤步進(jìn)提升電機為聯(lián)動運行，通過 以下方程建立聯(lián)動運行模式T二X/V, (1) n = X/h (2) V3 = n x 60 / T ( 3 )其中X為樣品需要鍍膜部分的長度，T為樣品在該靶位的停留時間，h 為靶的有效刻蝕區(qū)高位，n為這個過程工件需要自轉(zhuǎn)的圈數(shù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的矩形樣品磁控濺射儀運動控制方法，其特征 在于還具有以下步驟當(dāng)檢測到報警信號時結(jié)東程序。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的矩形樣品磁控濺射儀運動控制方法，其特征 在于所述報警信號為樣品轉(zhuǎn)盤的升降極限位置信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種矩形樣品磁控濺射儀運動控制裝置及其控制方法，該裝置具有工業(yè)控制計算機、運動執(zhí)行機構(gòu)及運動控制卡，運動控制卡接收運動執(zhí)行機構(gòu)的反饋信號，并向運動執(zhí)行機構(gòu)發(fā)送控制信號，運動控制卡與工業(yè)控制計算機進(jìn)行通訊連接；工業(yè)控制計算機存有控制程序。該方法包括以下步驟初始化操作；進(jìn)入等待及狀態(tài)顯示界面，同時報警檢測；用戶手動設(shè)置系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)；控制代碼的設(shè)定，將用戶設(shè)置的代碼轉(zhuǎn)換成運動控制卡能夠識別的運動函數(shù)；控制程序是否按控制代碼自動運行以及運行結(jié)束后樣品狀態(tài)設(shè)定；選擇是，則開線程運行系統(tǒng)并實時顯示；程序結(jié)束運行。本發(fā)明提高了樣品成膜的均勻性，操作簡單、易實現(xiàn)，且安裝和攜帶方便。
文檔編號C23C14/54GK101451233SQ20071015857
公開日2009年6月10日 申請日期2007年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月28日
發(fā)明者軍 張, 暉 戚, 達(dá) 耿 申請人:中國科學(xué)院沈陽科學(xué)儀器研制中心有限公司