微纳尺度操作的系统设计

微纳尺度操作是当前先进制造技术领域的一个重要发展方向。为了实现在亚微米及纳米尺度下进行实时观测下的操纵,设计了一种基于SEM的微纳操作系统,本系统由数字式环境扫描电子显微镜系统、精密工件台、微纳操作机构和计算机系统组成,采用数字式环境扫描电子显微镜作为微纳操作的观测器,在SEM的样本室内安装微纳操作臂,计算机系统控制微纳操作臂,使其在SEM的实时观测下对放置在精密工件台上的样本进行操纵。实验结果证明本系统能够适于在各种环境下进行微纳尺度操作,具有很强的实用性。     

基于E类功率放大电路的射频功率发生器

系统地研究了E类功率放大电路,通过选择适当的器件,设计出高效简单的放大电路;初步设计了PID的控制策略,并且构建了基于E类功率放大电路的射频功率发生器。经实验测试,本射频功率发生器具有半3U尺寸,额定输出功率达到1 500 W,整机效率大于65%,功率准确度小于1%。     

基于图像分析的SEM显微视觉自动聚焦技术研究

为了快速准确地获取清晰的SEM显微图像,提出了一种基于图像分析的SEM显微视觉自动聚焦技术.该技术采用了两级清晰度评价函数的自动聚焦策略,首先利用基于灰度差分的评价函数对图像进行分析评价,然后以大步距遍历搜索函数峰值,直至第一次经过峰值;接着,再利用基于DCT(d[iscrete cosine transformation)变换的评价函数来分析评价图像之后,以小步距进行局部搜索,直至搜索到清晰的SEM显微图像,完成SEM的自动聚焦.实验证明,该技术准确有效,具有较强的鲁棒性和实时性.     

基于FPGA的电子束曝光机工件台控制器设计

基于激光干涉仪的精密工件台是电子束曝光机的关键设备。为了改进工件台控制器的运算速度．设计了一种基于FPGA的电子束曝光机工件台控制器。本控制器由上位机接口、激光干涉仪测量系统接口、电机控制接口、手动面板接口和主处理器组成,以美国Xilinx公司Spantan3系列的FPGA芯片XC3s400为核心。实现控制器与上位机、激光干涉仪测量系统、伺服驱动系统、手动控制面板之间的数据交换和指令传递。完成工件台的精确移动。满足电子束曝光的定位精度和拼接精度的要求。     

射频功率发生器的功率检测装置研究

射频功率发生器是半导体工艺设备的核心部件,功率检测装置的性能决定了射频功率发生器的功率输出特性。系统地研究了射频功率检测装置,通过选择适当的器件,设计出简单精确的射频功率检测电路;经试验分析,本射频功率检测装置的功率检测范围0～1 500 W,对应的检测输出电压范围0.2～4.65 V,该检测输出电压与实际输出功率基本呈线性关系。     

基于SEM的压电式微纳操纵系统

微纳操纵系统是当前先进制造技术领域的一个重要发展方向.为了实现在亚微米及纳米尺度下进行实时观测下的操纵,设计了一种基于扫描电镜(SEM)的压电式微纳操纵系统,本系统由数字式环境扫描电子显微镜系统、精密工件台、微纳操作机构、图形发生器和计算机系统组成,采用数字式环境扫描电子显微镜作为微纳操作的观测器,在SEM的样本室内安装微纳操作臂,计算机系统控制微纳操作臂,使其在SEM的实时观测下对放置在精密工件台上的样本进行操纵,并且还可利用图形发生器进行电子束曝光以制备微纳结构.实验证明,本系统不仅能适于在各种环境下进行微纳操纵,且还可制作微纳结构,具有很强的实用性.     

基于FPGA的电子束曝光村工件台控制器设计

基于激光干涉仪的精密工件台是电子束曝光机的关键设备。为了改进工件台控制器的运算速度．设计了一种基于FPGA的电子束曝光机工件台控制器。本控制器由上位机接口、激光干涉仪测量系统接口、电机控制接口、手动面板接口和主处理器组成,以美国Xilinx公司Spantan3系列的FPGA芯片XC3s400为核心。实现控制器与上位机、激光干涉仪测量系统、伺服驱动系统、手动控制面板之间的数据交换和指令传递。完成工件台的精确移动。满足电子束曝光的定位精度和拼接精度的要求。     

基于超声电机的微机械臂系统

针对传统电机驱动机械臂体积大、重量重、定位精度低的缺点,研制了基于超声电机的以DSP控制的微型机械臂系统。该系统主要由机械结构和控制系统组成。机械结构由支架、机械臂和系统升降台等组成,控制系统由上位计算机、超声电机及控制器组成。本系统的实验结果表明：采用PI控制器对超声电机的控制,在微米尺度下可以达到较高的精度要求。