CN2847692Y - 离子注入机直线电机控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种离子注入机直线电机控制系统包括：均匀性控制器、伺服放大器、相角度调整器、四相驱动器、直线电机、加速度计。其中均匀性控制器将控制信号传送给伺服放大器；伺服放大器将控制信号放大后，将加速度计返回的直线电机的各个运动参数与设定的参数进行比较，向相角度调整器输出转向控制信号；相角度调整器将控制信号转换成有相位关系的正弦波信号，发送给四相驱动器；四相驱动器将信号进行功率放大，驱动直线电机运动；直线电机带动靶盘在垂直方向做机械扫描运动；加速度计将直线电机运动速度、加速度、位置、运动方向的信息传送给伺服放大器。

Description

离子注入机直线电机控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种电机控制系统，尤其涉及一种离子注入机直线电机控制系统。

背景技术

现有半导体集成电路制造技术中，随着半导体集成电路技术的发展，集成度越来越高，电路规模越来越大，电路中单元器件尺寸越来越小，对各半导体工艺设备的自动化提出了更高的要求。离子注入机作为半导体离子掺杂工艺线的关键设备之一，也提出了很高的要求，要求离子注入机具有：整机可靠性好、生产效率高、精确控制束注入能量精度、低尘粒污染、整机全自动控制、注片均匀性和重复性好等多种功能和特征。其中整机可靠性、生产效率、晶圆的机械扫描控制、晶圆注入剂量均匀性和重复性等性能都与直线电机控制技术密切相关。

因此，直线电机的控制系统是离子注入机设备中最关键的部件之一，直线电机控制系统的可靠性指标直接决定离子注入机的生产率、整机的可靠性指标。直线电机是当今采用单圆片注入方式最理想的垂直方向机械扫描的执行机构，它的指标几乎影响整机各个性能指标，决定整机的实用性能。

目前国内大规模生产线上的离子注入机主要是国外生产的离子注入机，引进的这些离子注入机上采用的单圆片注入方式非常复杂，以国内现有的技术难以维护调试，在使用过程中一旦出现机械、电器或控制的故障，备件的供应只能依靠国外，时间周期长，使的整机处于待修状态，从而影响生产效率。而国产的离子注入机上基本没有采用单圆片注入方式，也就无从谈起离子注入机的直线电机控制全自动机械扫描功能，离子注入机的实用性能、可靠性能和生产效率均受到了影响，这样在市场上无法与国外生产的离子注入机竞争。

发明内容

本发明新型是针对国内现有离子注入技术中没有单圆片注入模式，也就没有直线电机控制靶盘在垂直方向做机械扫描运动，另外别的机械扫描运动精度不高及电机运行过程中不稳的缺点，使用了速度精度非常高的直线电机，并在均匀性控制器中对直线电机进行高精度速度控制，以提高扫描系统控制精度、保证电机运行中平滑而不抖动，从而满足注入剂量的均匀性和重复性都优于0.5％。

本实用新型通过以下技术方案实现：离子注入机直线电机控制系统包括：均匀性控制器、伺服放大器、相角度调整器、四相驱动器、直线电机、加速度计。

其中均匀性控制器连接伺服放大器，将控制信号经伺服放大器、相角度调整器、四相驱动器发送至直线电机，从而控制直线电机在垂直方向做机械扫描运动；

伺服放大器分别与均匀性控制器、加速度计、相角度调整器相连，将均匀性控制器发送的控制信号进行放大，并且通过加速度计返回的直线电机的各个运动参数与设定的参数进行比较后，向相角度调整器输出转向控制信号；

相角度调整器分别与伺服放大器、四相驱动器相连，将控制信号转换成有相位关系的正弦波信号，发送给四相驱动器；

四相驱动器分别与相角度调整器、直线电机相连，将相角度调整器发送的信号进行功率放大，驱动直线电机运动；

直线电机是主要的执行机构，分别与四相驱动器、加速度计相连，带动靶盘在垂直方向做机械扫描运动；

加速度计是直线电机运动速度、加速度、位置、运动方向的反馈传感单元，并将这些信息传送给伺服放大器。

本实用新型具有如下显著优点：

1.采用磁悬浮的直线电机，不但解决了单圆片注入的垂直方向上的直线机械扫描运动，而且避免了普通电机的机械磨损，增加了电机的运动寿命和机器的稳定性；

2.采用防震动的垂直加速度计，使直线电机的速度控制精度较高，达到0.1％，直线电机的运行稳定可靠性相对较好；

3.采用均匀性控制器，运动控制程序可以通过主计算机传输到控制器上的动态存储器内，可以脱机独立控制直线电机的运动，减轻主计算机的工作负担，这样就获得了良好的运行状态。

附图说明

图1为本实用新型的原理结构图。

其中

1-均匀性控制器

2-伺服放大器

3-相角度调整器

4-四相驱动器

5-直线电机

6-加速度计

图2本实用新型的直线电机运行模式示意图。

其中

V代表速度

a代表加速度

t代表运行时间

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步介绍，但不作为对本实用新型的限定。

如图1所示，均匀性控制器1通过一具有高速运算能力的并行16位FORTH处理器(图中未示)来产生控制信号(A相，B相正弦波信号，加速度信号和运行方向信号)送给伺服放大器2，先确定好机械扫描的运行方向，计算好加速度采用梯形模式运行，根据加速度计6反馈回来的信号与预定的加速度信号比较，产生光滑平整的转向信号与放大后的A相，B相正弦波信号一起送到相角度调整器3，产生具有一定相差的A，B，C，D四相正弦波信号，经过四相驱动器4的驱动放大，控制直线电机5做上下运动，从而完成晶片在垂直方向的扫描运动。

运动控制采用的是速度对称梯形模式下点到点的位置控制，如图2所示，在运动开始时控制加速度在短距离内快速加速到一定的速度，在晶圆片(图中未示)经过扫描范围内控制运动速度为匀速，在运动到过扫描范围时，均匀性控制器1变化驱动信号的频率和加速度的大小来控制直线电机5做快速减速运动，完成一次机械扫描运动，同时改变运动方向，反向做梯形模式运动完成另一次机械扫描运动。

本发明新型的特定实施例已对本实用新型的内容做了详尽说明。对本领域一般技术人员而言，在不背离本实用新型精神的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都构成对本发明新型专利的侵犯，将承担相应的法律责任。

Claims (1)

1、一种离子注入机直线电机控制系统，其特征在于：包括均匀性控制器、伺服放大器、相角度调整器、四相驱动器、直线电机、加速度计，其中用于控制电机的均匀性控制器连接伺服放大器；用于放大和比较信号的伺服放大器与相角度调整器相连；用于转换信号的相角度调整器与四相驱动器相连；用于放大信号的四相驱动器与直线电机相连；直线电机与加速度计相连；加速度计与伺服放大器相连。

Images