[发明专利]一种三轴微振实时在线测量系统及方法

说明书

本发明涉及一种三轴微振实时在线测量系统，包括：测量部分(10)、采集处理部分(20)和显示操作部分(30)，测量部分(10)由三个加速度传感器和一个测量底座(14)组成；三个加速度传感器中的两个分别位于测量底座(14)突出部分的两侧，第三个位于测量底座(14)上表面。本发明同时提供一种使用上述在线测量系统实现的测量方法，三个加速度传感器分别用来测量南北轴方向、东西轴方向和垂直轴方向的振动，测量底座置于需要进行微振动测试的设备平台表面，三个加速度传感器产生的三路电压信号分别对应于测量底座的三个方向微振动响应，微型计算机模块用于分析被测平台的微振动特性，实现长时间在线测量。

技术领域

本发明涉及一种X、Y、Z三轴微振实时在线测量系统，可用于对半导体设备厂房素地微振测量及隔振平台的微振动进行三方向同步在线测量。

背景技术

自20世纪90年代起，半导体、光电及通信等行业迅速发展，精密设备的需求快速上升。与此同时，随着精密设备加工与测量精度的不断提高，半导体芯片越做越小，半导体微结构的超精密加工除了要求恒温、恒湿和无尘洁净度的环境之外，若环境的振动不达标，振动将导致精密的生产设备和检测设备无法正常工作。精密加工过程中的环境振动成为影响加工和检测精度的一个重要因素，对于环境振动的检测开始成为精密加工技术研究的重要组成部分。

在半导体微电子厂房设计中，从选址到生产设备安装平台的结构在设计方案过程中皆要考虑环境振动问题，半导体精密电子元器件的制造及生产环境，如果无法完善解决振动的问题，对于精密生产设备本身的正常运行及产品的良率会造成很大的影响，甚至导致投入巨大的半导体厂房无法量产芯片。因此环境的振动测量和分析成为半导体制造生产行业的必备条件。

针对半导体微电子厂房的素地微振动测量及隔振平台的实时测量需求，微振测量系统将采集到的振动数据进行实时处理及评估，实现对精密生产和检测环境进行实时测量。目前，国内外尚未见有关三轴微振实时在线测量方法及系统的文献报导。

发明内容

因此，鉴于半导体厂房素地和隔振平台的振动测量及分析在半导体生产过程中的重要性，本发明的主要目的是提供一种X、Y、Z三轴微振实时在线测量方法及系统，通过多线程并行技术实现三轴微振同步并行采集，以及三通道数据的并行处理及显示。通过对加速度时域频域的分析得到精密设备运行时外部环境的微振动等级，根据半导体产品制造时间及产品合格率的关系结合测量到的环境振动情况进行对比跟踪分析，可以用来判断环境振动对产品生产合格率的影响。本发明要实现上述技术目的所采用的技术方案是：

一种三轴微振实时在线测量系统，包括：测量部分10、采集处理部分20和显示操作部分30；测量部分10由三个加速度传感器和一个测量底座14组成；三个加速度传感器中的两个分别位于测量底座14突出部分的两侧，第三个位于测量底座14上表面；采集处理部分20包括三通道采集模块21、并行控制传输模块22、后面板23、微型计算机模块24；三通道采集模块21内部包含三个相互独立的通道，每个通道包括依次连接的模拟放大模块、继电器及隔离保护模块和模数转换模块，每个通道与一个加速度传感器相连；并行控制传输模块22包括三个控制模块、存储模块、处理器模块及同步传输模块，能够同时控制三通道采集模块中的三个独立通道进行数据采集转换，完成数据的初步锁存及同步传输；微型计算机模块24采用多线程并行技术，在接收并行控制传输模块22传输数据的同时，完成三通道数据的并行计算处理及存储；显示操作部分30包含系统控制面板31、系统状态面板32、振动数据显示33、参数设置面板34、振动时域显示面板35和振动频域显示面板36，在提供人机交互界面操作的同时，实时显示振动采集结果和微型计算机模块24的计算结果。

优选地，所述测量底座14由无拼接一体化的不锈钢制成，并且外部包有防静电喷涂的不锈钢外壳，所述三个加速度传感器均通过不锈钢螺钉与测量底座14刚性连接。

所述采集处理部分20的框架采用铝合金材质，并且外部包有防静电喷涂的不锈钢外壳。