[发明专利]一种分析光栏的控制系统

说明书

技术领域

本发明是一种控制技术，特别涉及半导体制造中离子注入机分析器出口所用的分析光栏电极的控制，属于半导体器件制造的控制领域。

背景技术

随着半导体行业的迅猛发展，半导体设备对工艺的要求也越来越高，离子注入机的束流传输效率好和束流品质高是满足注入工艺的基本要求，控制表面颗粒的需要变得越来越关键，而作为颗粒控制的关键部件分析光栏，在离子注入机的光路系统中，其缝宽及三相交流电机的旋转速度对束流的传输效率和束流品质起着非常重要的作用。然而，根据不同能量、不同质量、不同电荷态的离子进入束线系统，分析光栏缝隙宽度最佳的位置和三相交流旋转电机的转速要求也可能不同，与以往采用固定的分析光栏缝不同的是，当前的国内外大部分离子注入机都是采用可调节的分析光栏缝来适应这种需求。由于分析光栏处于分析器出口附近，所处的环境是离子注入机的较高电位，干扰信号较强，所以要求调节的稳定性和可靠性很高，这就给分析光栏的控制系统提出了很高的要求。

因此，我们设计了一种控制分析光栏的调节方式，通过双闭环反馈的控制分析光栏缝宽，不但抗干扰能力强，而且具有过流保护功能，及对三相交流电机的转速进行实时监测，能满足调节稳定性和可靠性要求。

发明内容

本发明是针对现有技术中难以实现分析光栏的缝宽稳定和可靠的控制，以及同时监测三相交流电机转速，而设计了一套双闭环控制电路控制DC电机，调节分析光栏缝宽，稳定在最合适的位置，同时通过转速计对三相交流电机转速进行监测。

本发明通过以下技术方案实现：

实现这种束线系统运动部件的控制技术包括：一个主控制器、一模拟量控制及采集电路板、一个直流电机、一个固态接触器、一个三相交流电机、一个电位器、一个转速计和一块反馈控制及直流电机驱动电路板，具体原理框图如图1所示。

所述的主控制器为工控机，用于用来根据不同能量、不同质量、不同电荷态的离子进入束线系统，来决定调节分析光栏缝宽的数值大小，以及监控电机实际的状态和数据。

所述的模拟量控制及采集电路板是通用的模拟量控制电路板，用于执行通过光纤从主控制器发送的命令，输出电压信号给直流电机；

所述的一个直流电机为直接调节分析光栏缝宽运动的执行部件，可以带动部件在连轴上以分析器出口中心向左右方向运动；

所述的一个固态接触器为软启动三相电机用固态接触器，直接用来实现三相电机的平稳启动和停止；

所述的一个电位器为高精度旋转式电位器，用于给电机驱动板提供分析光栏直流电机的电机采样电压，它装在直流电机的转轴上，电机在带动分析缝运动的同时，电位器的电压也随之变化，这样就能实时反馈分析光栏缝的位置电压信号；

所述的一个转速计为集成式转速计，用于对三相交流电机进行速度采样，它装在三相电机的转轴上，电机旋转速度发生变化的同时，转速计采样的电压也随之变化，这样就能实时检测三相电机的旋转速度.

所述的反馈控制驱动电路板是本分析光栏控制系统的重点，通过主控制器发出的命令控制的电机的运动，同时利用闭环控制的原理，将反馈的位置电压信号通过运算放大器和模拟控制板输出的目标位置的电压信号作比较，从而输出一个调节信号，再通过驱动电路输出给直流电机，驱动电机运行。若电机的负载电流超过设定置时，驱动电路板的内置继电器失电，将断开电机供电，起到保护电路的作用.具体原理框图如图2所示。

本发明具有如下显著优点：

1.采用双闭环控制原理，将控制信号与分析光栏缝的位置反馈信号比较输出，再经PID电路与内部电压反馈信号和电流反馈信号进行比较来控制输出，消除了干扰信号引起的电压尖峰的状况，提高了系统的稳定性，从根本上解决了输出控制信号的抗干扰问题。

2.通过转速计对三相电机旋转速度进行实时检测，.

3.设有过流保护电路，使系统更加安全可靠.

4.采用闭环控制原理，分析光栏缝的位置反馈信号参与控制电机运动，使电路进行自动调节，让电机稳定在设定值。

附图说明

图1为本发明的分析光栏控制原理框图。

图2为本发明的反馈控制驱动电路原理框图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步介绍，但不作为对本发明新型的限定。