專利名稱：離子注入機(jī)直線電機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電機(jī)控制系統(tǒng)，尤其涉及一種離子注入機(jī)直線電機(jī)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)中，隨著半導(dǎo)體集成電路技術(shù)的發(fā)展，集成度越來(lái)越高，電路規(guī)模越來(lái)越大，電路中單元器件尺寸越來(lái)越小，對(duì)各半導(dǎo)體工藝設(shè)備的自動(dòng)化提出了更高的要求。離子注入機(jī)作為半導(dǎo)體離子摻雜工藝線的關(guān)鍵設(shè)備之一，也提出了很高的要求，要求離子注入機(jī)具有整機(jī)可靠性好、生產(chǎn)效率高、精確控制束注入能量精度、低塵粒污染、整機(jī)全自動(dòng)控制、注片均勻性和重復(fù)性好等多種功能和特征。其中整機(jī)可靠性、生產(chǎn)效率、晶圓的機(jī)械掃描控制、晶圓注入劑量均勻性和重復(fù)性等性能都與直線電機(jī)控制技術(shù)密切相關(guān)。
因此，直線電機(jī)的控制系統(tǒng)是離子注入機(jī)設(shè)備中最關(guān)鍵的部件之一，直線電機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)直接決定離子注入機(jī)的生產(chǎn)率、整機(jī)的可靠性指標(biāo)。直線電機(jī)是當(dāng)今采用單圓片注入方式最理想的垂直方向機(jī)械掃描的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它的指標(biāo)幾乎影響整機(jī)各個(gè)性能指標(biāo)，決定整機(jī)的實(shí)用性能。
目前國(guó)內(nèi)大規(guī)模生產(chǎn)線上的離子注入機(jī)主要是國(guó)外生產(chǎn)的離子注入機(jī)，引進(jìn)的這些離子注入機(jī)上采用的單圓片注入方式非常復(fù)雜，以國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的技術(shù)難以維護(hù)調(diào)試，在使用過(guò)程中一旦出現(xiàn)機(jī)械、電器或控制的故障，備件的供應(yīng)只能依靠國(guó)外，時(shí)間周期長(zhǎng)，使的整機(jī)處于待修狀態(tài)，從而影響生產(chǎn)效率。而國(guó)產(chǎn)的離子注入機(jī)上基本沒(méi)有采用單圓片注入方式，也就無(wú)從談起離子注入機(jī)的直線電機(jī)控制全自動(dòng)機(jī)械掃描功能，離子注入機(jī)的實(shí)用性能、可靠性能和生產(chǎn)效率均受到了影響，這樣在市場(chǎng)上無(wú)法與國(guó)外生產(chǎn)的離子注入機(jī)競(jìng)爭(zhēng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明新型是針對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有離子注入技術(shù)中沒(méi)有單圓片注入模式，也就沒(méi)有直線電機(jī)控制靶盤在垂直方向做機(jī)械掃描運(yùn)動(dòng)，另外別的機(jī)械掃描運(yùn)動(dòng)精度不高及電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中不穩(wěn)的缺點(diǎn)，使用了速度精度非常高的直線電機(jī)，并在均勻性控制器中對(duì)直線電機(jī)進(jìn)行高精度速度控制，以提高掃描系統(tǒng)控制精度、保證電機(jī)運(yùn)行中平滑而不抖動(dòng)，從而滿足注入劑量的均勻性和重復(fù)性都優(yōu)于0.5％。
本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)離子注入機(jī)直線電機(jī)控制系統(tǒng)包括均勻性控制器、伺服放大器、相角度調(diào)整器、四相驅(qū)動(dòng)器、直線電機(jī)、加速度計(jì)。
其中均勻性控制器連接伺服放大器，將控制信號(hào)經(jīng)伺服放大器、相角度調(diào)整器、四相驅(qū)動(dòng)器發(fā)送至直線電機(jī)，從而控制直線電機(jī)在垂直方向做機(jī)械掃描運(yùn)動(dòng)；伺服放大器分別與均勻性控制器、加速度計(jì)、相角度調(diào)整器相連，將均勻性控制器發(fā)送的控制信號(hào)進(jìn)行放大，并且通過(guò)加速度計(jì)返回的直線電機(jī)的各個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)與設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行比較后，向相角度調(diào)整器輸出轉(zhuǎn)向控制信號(hào)；相角度調(diào)整器分別與伺服放大器、四相驅(qū)動(dòng)器相連，將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成有相位關(guān)系的正弦波信號(hào)，發(fā)送給四相驅(qū)動(dòng)器；四相驅(qū)動(dòng)器分別與相角度調(diào)整器、直線電機(jī)相連，將相角度調(diào)整器發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行功率放大，驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)運(yùn)動(dòng)；直線電機(jī)是主要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，分別與四相驅(qū)動(dòng)器、加速度計(jì)相連，帶動(dòng)靶盤在垂直方向做機(jī)械掃描運(yùn)動(dòng)；加速度計(jì)是直線電機(jī)運(yùn)動(dòng)速度、加速度、位置、運(yùn)動(dòng)方向的反饋傳感單元，并將這些信息傳送給伺服放大器。
本實(shí)用新型具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)1.采用磁懸浮的直線電機(jī)，不但解決了單圓片注入的垂直方向上的直線機(jī)械掃描運(yùn)動(dòng)，而且避免了普通電機(jī)的機(jī)械磨損，增加了電機(jī)的運(yùn)動(dòng)壽命和機(jī)器的穩(wěn)定性；2.采用防震動(dòng)的垂直加速度計(jì)，使直線電機(jī)的速度控制精度較高，達(dá)到0.1％，直線電機(jī)的運(yùn)行穩(wěn)定可靠性相對(duì)較好；3.采用均勻性控制器，運(yùn)動(dòng)控制程序可以通過(guò)主計(jì)算機(jī)傳輸?shù)娇刂破魃系膭?dòng)態(tài)存儲(chǔ)器內(nèi)，可以脫機(jī)獨(dú)立控制直線電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，減輕主計(jì)算機(jī)的工作負(fù)擔(dān)，這樣就獲得了良好的運(yùn)行狀態(tài)。


圖1為本實(shí)用新型的原理結(jié)構(gòu)圖。
其中1-均勻性控制器2-伺服放大器3-相角度調(diào)整器
4-四相驅(qū)動(dòng)器5-直線電機(jī)6-加速度計(jì)圖2本實(shí)用新型的直線電機(jī)運(yùn)行模式示意圖。
其中V代表速度a代表加速度t代表運(yùn)行時(shí)間具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步介紹，但不作為對(duì)本實(shí)用新型的限定。
如圖1所示，均勻性控制器1通過(guò)一具有高速運(yùn)算能力的并行16位FORTH處理器(圖中未示)來(lái)產(chǎn)生控制信號(hào)(A相，B相正弦波信號(hào)，加速度信號(hào)和運(yùn)行方向信號(hào))送給伺服放大器2，先確定好機(jī)械掃描的運(yùn)行方向，計(jì)算好加速度采用梯形模式運(yùn)行，根據(jù)加速度計(jì)6反饋回來(lái)的信號(hào)與預(yù)定的加速度信號(hào)比較，產(chǎn)生光滑平整的轉(zhuǎn)向信號(hào)與放大后的A相，B相正弦波信號(hào)一起送到相角度調(diào)整器3，產(chǎn)生具有一定相差的A，B，C，D四相正弦波信號(hào)，經(jīng)過(guò)四相驅(qū)動(dòng)器4的驅(qū)動(dòng)放大，控制直線電機(jī)5做上下運(yùn)動(dòng)，從而完成晶片在垂直方向的掃描運(yùn)動(dòng)。
運(yùn)動(dòng)控制采用的是速度對(duì)稱梯形模式下點(diǎn)到點(diǎn)的位置控制，如圖2所示，在運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)控制加速度在短距離內(nèi)快速加速到一定的速度，在晶圓片(圖中未示)經(jīng)過(guò)掃描范圍內(nèi)控制運(yùn)動(dòng)速度為勻速，在運(yùn)動(dòng)到過(guò)掃描范圍時(shí)，均勻性控制器1變化驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率和加速度的大小來(lái)控制直線電機(jī)5做快速減速運(yùn)動(dòng)，完成一次機(jī)械掃描運(yùn)動(dòng)，同時(shí)改變運(yùn)動(dòng)方向，反向做梯形模式運(yùn)動(dòng)完成另一次機(jī)械掃描運(yùn)動(dòng)。
本發(fā)明新型的特定實(shí)施例已對(duì)本實(shí)用新型的內(nèi)容做了詳盡說(shuō)明。對(duì)本領(lǐng)域一般技術(shù)人員而言，在不背離本實(shí)用新型精神的前提下對(duì)它所做的任何顯而易見(jiàn)的改動(dòng)，都構(gòu)成對(duì)本發(fā)明新型專利的侵犯，將承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。
權(quán)利要求1.一種離子注入機(jī)直線電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于包括均勻性控制器、伺服放大器、相角度調(diào)整器、四相驅(qū)動(dòng)器、直線電機(jī)、加速度計(jì)，其中用于控制電機(jī)的均勻性控制器連接伺服放大器；用于放大和比較信號(hào)的伺服放大器與相角度調(diào)整器相連；用于轉(zhuǎn)換信號(hào)的相角度調(diào)整器與四相驅(qū)動(dòng)器相連；用于放大信號(hào)的四相驅(qū)動(dòng)器與直線電機(jī)相連；直線電機(jī)與加速度計(jì)相連；加速度計(jì)與伺服放大器相連。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種離子注入機(jī)直線電機(jī)控制系統(tǒng)包括均勻性控制器、伺服放大器、相角度調(diào)整器、四相驅(qū)動(dòng)器、直線電機(jī)、加速度計(jì)。其中均勻性控制器將控制信號(hào)傳送給伺服放大器；伺服放大器將控制信號(hào)放大后，將加速度計(jì)返回的直線電機(jī)的各個(gè)運(yùn)動(dòng)參數(shù)與設(shè)定的參數(shù)進(jìn)行比較，向相角度調(diào)整器輸出轉(zhuǎn)向控制信號(hào)；相角度調(diào)整器將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成有相位關(guān)系的正弦波信號(hào)，發(fā)送給四相驅(qū)動(dòng)器；四相驅(qū)動(dòng)器將信號(hào)進(jìn)行功率放大，驅(qū)動(dòng)直線電機(jī)運(yùn)動(dòng)；直線電機(jī)帶動(dòng)靶盤在垂直方向做機(jī)械掃描運(yùn)動(dòng)；加速度計(jì)將直線電機(jī)運(yùn)動(dòng)速度、加速度、位置、運(yùn)動(dòng)方向的信息傳送給伺服放大器。
文檔編號(hào)H01L21/02GK2847692SQ20052014251
公開(kāi)日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2005年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月5日
發(fā)明者唐景庭, 伍三忠, 郭健輝, 彭立波, 王迪平, 孫勇, 許波濤, 易文杰, 姚志丹, 孫雪平, 謝均宇 申請(qǐng)人:北京中科信電子裝備有限公司