一種等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例公開了一種等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的控制系統(tǒng)，包括：用于遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)記錄查詢的第一監(jiān)控設(shè)備組、用于數(shù)據(jù)處理及參數(shù)配置的第二監(jiān)控設(shè)備組、以太網(wǎng)交換機(jī)、用于控制工藝操作的第一控制設(shè)備組和用于執(zhí)行工藝操作的第二控制設(shè)備組；所述第一監(jiān)控設(shè)備組和所述第二監(jiān)控設(shè)備組分別通過以太網(wǎng)交換機(jī)，與所述第一控制設(shè)備組連接，所述第一控制設(shè)備組與所述第二控制設(shè)備組連接；第二控制設(shè)備組包括用于樣品傳輸?shù)难b載室和用于工藝操作的反應(yīng)室。采用本發(fā)明，可滿足實時監(jiān)控工藝操作工程，執(zhí)行大數(shù)據(jù)處理。
【專利說明】一種等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工控機(jī)控制【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(PlamaEnhanced Chemical Vapor D印os it ion, PECVD )是真空處理技術(shù)中最常用的方法之一，隨著超大規(guī)模集成電路中微電子加工工藝技術(shù)和高質(zhì)量薄膜技術(shù)的發(fā)展，PECVD的工藝參數(shù)多且復(fù)雜，急需一種對設(shè)備和工藝參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格控制的控制系統(tǒng)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，多采用觸摸屏與標(biāo)準(zhǔn)可編程控制器的控制模式，實現(xiàn)對設(shè)備的監(jiān)控和操作，然而對無法滿足對多重參數(shù)實時監(jiān)控和大數(shù)據(jù)處理的要求，同時也無法滿足對設(shè)備高級安全控制的要求。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實施例所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的控制系統(tǒng)，可滿足實時監(jiān)控工藝過程，執(zhí)行大數(shù)據(jù)處理，并提高設(shè)備控制的安全級別。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供了一種等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的控制系統(tǒng)，包括:
[0006]用于遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)記錄查詢的第一監(jiān)控設(shè)備組、用于數(shù)據(jù)處理及參數(shù)配置的第二監(jiān)控設(shè)備組、以太網(wǎng)交換機(jī)、用于控制工藝操作的第一控制設(shè)備組和用于執(zhí)行工藝操作的第二控制設(shè)備組；
[0007]所述第一監(jiān)控設(shè)備組和所述第二監(jiān)控設(shè)備組分別通過以太網(wǎng)交換機(jī)，與所述第一控制設(shè)備組連接，所述第一控制設(shè)備組與所述第二控制設(shè)備組連接；
[0008]其中，所述第一控制設(shè)備組包括可編程控制器組、分布式輸入輸出端口組和智能設(shè)備組；第二控制設(shè)備組包括用于樣品傳輸?shù)难b載室和用于工藝操作的反應(yīng)室。
[0009]其中，所述第一監(jiān)控設(shè)備組包括用于遠(yuǎn)程監(jiān)控及程序修改的第一計算機(jī)和用于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)記錄查詢的第二計算機(jī)。
[0010]其中，所述第二監(jiān)控設(shè)備組包括用于本地數(shù)據(jù)處理、程序控制及參數(shù)配置的第三計算機(jī)，和用于記錄工藝數(shù)據(jù)及歷史查詢的第四計算機(jī)。
[0011]其中，還包括:
[0012]所述第一監(jiān)控設(shè)備組通過以太網(wǎng)或無線Wifi方式，與所述第二監(jiān)控設(shè)備組連接。
[0013]其中，所述分布式輸入輸出端口組包括標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出端口和具有安全性能的安全輸入輸出端口。
[0014]其中，所述可編程控制器組包括:
[0015]用于所述智能設(shè)備組、所述標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出端口和所述安全輸入輸出端口的數(shù)據(jù)采集及輸出信號控制的主站可編程控制器；[0016]用于標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出端口和所述智能設(shè)備組的數(shù)據(jù)采集控制的從站可編程控制器；
[0017]用于所述安全輸入輸出端口的信號采集與輸出信號控制的安全可編程控制器。
[0018]其中，還包括:
[0019]所述標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出端口通過過程現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)Profibus-DP方式方式與所述從站可編程控制器連接；
[0020]所述安全輸入輸出端口通過安全開放式現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)Safetybusp方式與所述安全可編程控制器連接；
[0021]所述安全可編程控制器通過過程現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)Profibus-DP方式與所述主站可編程控制器連接。
[0022]其中，所述智能設(shè)備包括溫控儀、工藝電源、第一真空泵、第二真空泵、第一伺服控制器、第二伺服控制器和真空規(guī)管。
[0023]其中，還包括:
[0024]用于所述反應(yīng)室加熱控制的所述溫控儀，通過過程現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)Profibus-DP方式與所述從站可編程控制器連接；
[0025]用于控制等離子體產(chǎn)生的所述工藝電源通過過程現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)Profibus-DP方式與所述從站可編程控制器連接；
[0026]用于為所述裝載室提供真空的所述第一真空泵通過過程現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)Profibus-DP方式與所述主站可編程控制器連接；
[0027]用于為所述反應(yīng)室提供真空的所述第二真空泵通過過程現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)Profibus-DP方式與所述從站可編程控制器連接；
[0028]所述第一伺服控制器和所述第二伺服控制器通過過程現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)Profibus-DP方式與所述主從站可編程控制器連接，其中，用于控制樣品傳輸?shù)牡谝凰欧刂破靼惭b于所述裝載室，用于控制樣品升降動作的所述第二伺服控制器安裝于所述反應(yīng)室；
[0029]用于所述反應(yīng)室壓力控制的所述真空規(guī)管通過過程現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)Profibus-DP方式與所述從站可編程控制器連接；
[0030]其中，所述工藝電源為射頻電源、中頻電源或直流電源。
[0031]其中，所述第一真空泵和所述第二真空泵為干泵、分子泵和低溫泵中的任一種或者其組合。
[0032]實施本發(fā)明實施例，具有如下有益效果:
[0033]本發(fā)明實施例通過所述監(jiān)控模塊對所述工藝操作模塊的監(jiān)控，以及所述控制模塊通過采集所述工藝操作模塊的狀態(tài)并發(fā)送相應(yīng)的工藝操作`命令，可實現(xiàn)智能監(jiān)控、實時控制，穩(wěn)定可靠的對樣品進(jìn)行工藝處理。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。[0035]圖1為本發(fā)明實施例的一種等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0036]圖2為本發(fā)明實施例的另一種等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0037]圖3為圖1中第一監(jiān)控設(shè)備組的具體組成圖；
[0038]圖4為圖1中第二監(jiān)控設(shè)備組的具體組成圖；
[0039]圖5為圖1中分布式輸入輸出端口組的具體組成圖；
[0040]圖6為圖1中可編程控制器組的具體組成圖；
[0041]圖7為圖1中智能設(shè)備組的具體組成圖；
[0042]圖8為本發(fā)明實施例的一種等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的控制系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)圖；
[0043]圖9為本發(fā)明實施例的一種等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的控制方法流程圖?！揪唧w實施方式】
[0044]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0045]實施例一:
[0046]請參見圖1，為本發(fā)明實施例的一種等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，其中，所述系統(tǒng)包括:
[0047]用于遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)記`錄查詢的第一監(jiān)控設(shè)備組1、用于數(shù)據(jù)處理及參數(shù)配置的第二監(jiān)控設(shè)備組2、以太網(wǎng)交換機(jī)3、用于控制工藝操作的第一控制設(shè)備組4和用于執(zhí)行工藝操作的第二控制設(shè)備組5;
[0048]所述第一監(jiān)控設(shè)備組I和所述第二監(jiān)控設(shè)備組2分別通過以太網(wǎng)交換機(jī)3，與所述第一控制設(shè)備組4連接，所述第一控制設(shè)備組4與所述第二控制設(shè)備組5連接；
[0049]其中，所述第一控制設(shè)備組4包括可編程控制器組41、分布式輸入輸出端口組42和智能設(shè)備組43 ;第二控制設(shè)備組5包括用于樣品傳輸?shù)难b載室51和用于工藝操作的反應(yīng)室52。
[0050]所述裝載室51用于在等離子體裝置中將待處理樣品放入反應(yīng)室，所述反應(yīng)室為等離子體裝置中對待處理樣品進(jìn)行刻蝕或各種介質(zhì)膜的制備的腔室
[0051]所述智能設(shè)備組43用于對工藝過程的數(shù)據(jù)采集及控制，具體包括溫控儀、工藝電源、第一真空泵、第二真空泵、第一伺服控制器、第二伺服控制器和真空規(guī)管。
[0052]本發(fā)明實施例通過所述監(jiān)控模塊對所述工藝操作模塊的監(jiān)控，以及所述控制模塊通過采集所述工藝操作模塊的狀態(tài)并發(fā)送相應(yīng)的工藝操作命令，可實現(xiàn)智能監(jiān)控、實時控制，穩(wěn)定可靠的對樣品進(jìn)行工藝處理。
[0053]實施例二:
[0054]請參見圖2，為本發(fā)明實施例的另一種等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，其中，所述系統(tǒng)除包括第一監(jiān)控設(shè)備組1、第二監(jiān)控設(shè)備組2、以太網(wǎng)交換機(jī)3、第一控制設(shè)備組4和第二控制設(shè)備組5外，還包括:
[0055]所述第一監(jiān)控設(shè)備組I通過以太網(wǎng)或無線Wifi方式，與所述第二監(jiān)控設(shè)備組2連接。
[0056]其中，如圖3所示，所述第一監(jiān)控設(shè)備組I包括用于遠(yuǎn)程監(jiān)控及程序修改的第一計算機(jī)11和用于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)記錄查詢的第二計算機(jī)12。
[0057]具體地，第一計算機(jī)11和第二計算機(jī)12可統(tǒng)稱為工程師站，即由工程師通過所述工程師站監(jiān)控和控制工藝過程。
[0058]其中，如圖4所示，所述第二監(jiān)控設(shè)備組2包括用于本地數(shù)據(jù)處理、程序控制及參數(shù)配置的第三計算機(jī)21，和用于記錄工藝數(shù)據(jù)及歷史查詢的第四計算機(jī)22。
[0059]具體地，所述第三計算機(jī)21和所述第四計算機(jī)22采用工業(yè)計算機(jī)，通過組態(tài)軟件編寫程序控制工藝過程；所述工藝操作模塊中各設(shè)備的參數(shù)和狀態(tài)顯示；工藝參數(shù)的設(shè)置、修改及保存；工藝數(shù)據(jù)的自動記錄、存儲，并保存為EXCEL文檔；在工藝過程中對監(jiān)測信號接收和處理，并根據(jù)設(shè)定的程序和參數(shù)對可編程控制器、溫制儀、工藝電源、真空泵、伺服控制器、真空規(guī)等元件發(fā)送相應(yīng)動作命令，控制其運行和關(guān)閉。
[0060]如圖5所示，所述分布式輸入輸出端口組42包括標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出端口 421和具有安全性能的安全輸入輸出端口 422。
[0061]其中，所述標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出端口 421即一般的端口，對安全性沒有特別要求，而安全輸入輸出端口 422與具有安全要求的設(shè)備的輸入輸出端口連接。
[0062]具體地，如圖6所示，所述可編程控制器組41包括主站可編程控制器411、從站可編程控制器412和安全可編程控制器413。
[0063]用于所述智能設(shè)備組43、所述標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出端口 421和所述安全輸入輸出端口422的數(shù)據(jù)采集及輸出信號控制的主站可編程控制器411 ;用于標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出端口 421和所述智能設(shè)備組43的數(shù)據(jù)采集控制的從站可編程控制器412 ;用于所述安全輸入輸出端口422的信號采集與輸出信號控制的安全可編程控制器413。
`[0064]其中，可編程控制器是指可通過編程或軟件配置改變控制對策的控制器，標(biāo)準(zhǔn)可編程控制器是指具有一般功能的普通控制器，而安全可編程控制器是指具有安全互鎖和誤操作保護(hù)功能模塊的可編程控制器。
[0065]具體地，所述標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出端口 421通過Profibus-DP方式與所述從站可編程控制器412連接；其中，所述PR0FIBUS-DP的DP即Decentralized Periphery,過程現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，它具有高速低成本，用于設(shè)備級控制系統(tǒng)與分散式I/O的通信，所述PR0FIBUS-DP協(xié)議明確規(guī)定了用戶數(shù)據(jù)怎樣在總線各站之間傳遞。
[0066]所述安全輸入輸出端口 422通過Safetybusp方式與所述安全可編程控制器連接；其中，Safetybusp方式即安全開放式現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，可以直接或通過分散式輸入輸出模塊安全地對傳感器和執(zhí)行器進(jìn)行分布式聯(lián)網(wǎng)。
[0067]所述安全可編程控制器413通過Profibus-DP與所述主站可編程控制器411連接。
[0068]其中，如圖7所示，所述智能設(shè)備組43包括溫控儀431、工藝電源432、第一真空泵433、第二真空泵434、第一伺服控制器435、第二伺服控制器436和真空規(guī)管437。其中，所述溫控儀431是指調(diào)控一體化智能溫度控制儀表，它采用了全數(shù)字化集成設(shè)計，具有溫度曲線可編程或定點恒溫控制、多重PID調(diào)節(jié)、輸出功率限幅曲線編程、手動/自動切換、軟啟動、報警開關(guān)量輸出、實時數(shù)據(jù)查詢、與計算機(jī)通訊等功能，將數(shù)顯溫度儀表和ZK晶閘管電壓調(diào)整器合二為一，集溫度測量、調(diào)節(jié)、驅(qū)動于一體，儀表直接輸出晶閘管觸發(fā)信號，可驅(qū)動各類晶閘管負(fù)載。所述真空泵是一種旋轉(zhuǎn)式變?nèi)菡婵毡庙氂星凹壉门浜戏娇墒褂迷谳^寬的壓力范圍內(nèi)有較大的抽速對被抽除氣體中含有灰塵和水蒸汽不敏感廣泛用于冶金、化工、食品、電子鍍膜等行業(yè)。所述伺服控制器是指伺服驅(qū)動器又稱為“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用來控制伺服電機(jī)的一種控制器，其作用類似于變頻器作用于普通交流馬達(dá)，屬于伺服系統(tǒng)的一部分，主要應(yīng)用于高精度的定位系統(tǒng)。所述真空規(guī)管437就是測量真空度的傳感器，真空規(guī)管測量出來的信號傳輸?shù)秸婵沼嬌辖?jīng)過放大處理就可以顯示出被測真空環(huán)境的真空度。所述工藝電源432為射頻電源、中頻電源或直流電源中的一種。
[0069]具體地,用于所述反應(yīng)室52加熱控制的所述溫控儀,通過Profibus-DP與所述從站可編程控制器連接；用于控制等離子體產(chǎn)生的所述工藝電源通過Profibus-DP與所述從站可編程控制器連接；用于為所述反應(yīng)室52提供真空的所述第二真空泵通過Profibus-DP與所述從站可編程控制器連接；用于為所述裝載室51提供真空的所述第一真空泵通過Profibus-DP與所述主站可編程控制器連接；所述第一伺服控制器和所述第二伺服控制器通過Profibus-DP與所述主從站可編程控制器連接，其中，用于控制樣品傳輸?shù)牡谝凰欧刂破靼惭b于所述裝載室，用于控制樣品升降動作的所述第二伺服控制器安裝于所述反應(yīng)室；用于所述反應(yīng)室壓力控制的所述真空規(guī)管通過Profibus-DP與所述從站可編程控制器連接；其中，所述工藝電源為射頻電源、中頻電源或直流電源。其中，所述第一真空泵433和所述第二真空泵434為干泵、分子泵和低溫泵中的任一種或者其組合。
[0070]本發(fā)明實施例采用性能完善的工業(yè)計算機(jī)作為監(jiān)控控制的核心，可以將工藝過程的工藝參數(shù)或狀態(tài)實時的處理后反饋給監(jiān)控設(shè)備組，同時還將相應(yīng)的控制命令處理為具體的執(zhí)行命令下發(fā)到所述控制設(shè)備組的智能設(shè)備組，有效地提高了等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理能力，提高了控制精度。
[0071]實施例三:
[0072]本發(fā)明實施例除包括上述實施例的硬件結(jié)構(gòu)外，所述系統(tǒng)還包括控制工藝過程的主程序、安全互鎖和誤操作保護(hù)功能子程序、故障安全處理及報警功能的子程序等。
[0073]其中，所述工藝運行程序控制的主程序作用是實現(xiàn)工藝過程的自動控制，通過可編程控制器PLC對分布式輸入輸出端口 I/O完成各個真空閥門、電磁閥、流量計、壓力計、尾氣處理、報警燈等控制；樣品的傳輸和升降動作由伺服控制器控制；反應(yīng)室的溫度由溫控儀控制；裝載室、反應(yīng)室的壓力由真空泵和真空規(guī)自動控制，工藝電源自動控制反應(yīng)室內(nèi)的等離子體。
[0074]安全互鎖和誤操作保護(hù)功能子程序，用于各外圍設(shè)備啟動后的安全互鎖，如冷卻水與真空泵、工藝電源的互鎖；伺服控制器與部分真空閥門、電磁閥的互鎖，當(dāng)某一個外圍設(shè)備、環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題時，則相關(guān)的設(shè)備自動關(guān)閉或停止啟動，可防止人員、設(shè)備及工藝事故的發(fā)生，也可避免程序的紊亂和操作順序錯誤。同時，當(dāng)輸入錯誤的工藝文件時，該子系統(tǒng)將自動拒絕執(zhí)行，對工藝進(jìn)行自動保護(hù)。
[0075]故障安全處理及報警功能的子程序?qū)に囘^程各種故障進(jìn)行監(jiān)測、處理和報警，使任何細(xì)微的異常都在系統(tǒng)的監(jiān)控中，以保證工藝過程的正常運行。在系統(tǒng)異常時，能夠準(zhǔn)確判斷故障部位，并通過報警界面提示操作人員及時處理。同時，在工藝過程中，一旦出現(xiàn)故障，該子系統(tǒng)能夠快速、準(zhǔn)確地做出安全處理，發(fā)出相應(yīng)命令，關(guān)閉相關(guān)設(shè)備，退出工藝制程，并在工藝中斷時，將相關(guān)的運行信息、數(shù)據(jù)及時存儲，為故障的分析和處理提供依據(jù)，由此保護(hù)外圍設(shè)備安全，避免設(shè)備和人員發(fā)生嚴(yán)重事故。
[0076]所述監(jiān)控模塊中的第一計算機(jī)和第三計算機(jī)還設(shè)置有友好的人機(jī)監(jiān)控界面，具有中英文語言切換功能，使其具備運行狀態(tài)、數(shù)據(jù)的實時顯示，人機(jī)交互操作。整個PECVD運行時，操作簡單、直觀。
[0077]其中，所述人機(jī)監(jiān)控界面包括:
[0078]監(jiān)控級的主監(jiān)控界面，用于設(shè)備的控制操作、運行參數(shù)顯示、各部件運行狀態(tài)和運行進(jìn)度顯示，其上部為各監(jiān)控子界面命令按鈕，用于進(jìn)入下一級子界面，中部為上述實施例各設(shè)備的模擬圖，用于實時顯示各設(shè)備的工作狀態(tài)，右上部為設(shè)備控制的快捷按鍵，右下部為設(shè)備運行命令快捷按鍵，用于設(shè)備的工藝控制操作。
[0079]工藝配方界面，用于工藝參數(shù)的設(shè)置和修改操作，充分利用EXCEL的功能，將工藝參數(shù)整合到其數(shù)據(jù)庫中，達(dá)到參數(shù)變更的快速、便捷。
[0080]異常報警界面，用于顯示所有報警信息，并自動存儲，可以實時查詢所有當(dāng)前或歷史記錄，通過時間或類別過濾器快速查找故障報警信息。
[0081]設(shè)備參數(shù)設(shè)定界面，用于設(shè)定設(shè)備的運行參數(shù)和安全互鎖參數(shù)，如溫度的上升速率、真空閥門和電磁閥動作延遲時間、故障報警值等。
[0082]設(shè)備報告界面，用于記錄設(shè)備運行過程中，各部件任一時間點的實際狀態(tài)，并且可查詢此時執(zhí)行該狀態(tài)命令的操作者。
[0083]設(shè)備服務(wù)界面，用于設(shè)備維護(hù)時進(jìn)行手動的操作，維護(hù)后進(jìn)行相應(yīng)的各功能測試，如加熱測試、漏率測試等。
[0084]用戶管理界面，用于界定使用者的操作權(quán)限，根據(jù)不同的權(quán)限來操作設(shè)備以及修改設(shè)備各參數(shù)。所述權(quán)限具體包括操`作、工藝、保養(yǎng)、維修和系統(tǒng)五個權(quán)限，不同的權(quán)限開放相對應(yīng)的設(shè)備操作程度。
[0085]本發(fā)明實施例通過軟件程序控制使其自動化程度高、運行速度快、穩(wěn)定、可靠，可遠(yuǎn)程監(jiān)控/維護(hù)；采用分布式輸入輸出模塊，解決現(xiàn)場控制點多，工藝要求特殊，控制復(fù)雜等問題；監(jiān)控界面直觀、形象，操作方便，實現(xiàn)樣品運輸和工藝參數(shù)的精確控制；實現(xiàn)了各種數(shù)據(jù)的存儲及歷史運行數(shù)據(jù)查詢。
[0086]實施例四:
[0087]請參見圖8，為本發(fā)明實施例提供的一種具體的等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的控制系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)圖，具體為:
[0088]上述實施例中的第一監(jiān)控設(shè)備組的第一計算機(jī)和第二計算機(jī)分別采用網(wǎng)思公司全球領(lǐng)先的型號為V90L的客戶終端機(jī)，并分別命名為第一工程師站和第二工程師站；所述第二監(jiān)控設(shè)備組中的第三計算機(jī)和第四計算機(jī)分別采用歐瑞斯塔公司型號為RS500AT-Q351 (ARISTA RS500AT-Q351)工業(yè)計算機(jī)并分別命名為第一工業(yè)計算機(jī)和第二工業(yè)計算機(jī)，其中，所述第一工業(yè)計算機(jī)和第二工業(yè)計算機(jī)的操作系統(tǒng)采用微軟視窗XP操作系統(tǒng)(Microsoft Windows XP),開發(fā)所需的組態(tài)軟件采用愛康諾公司型號為GENESIS32軟件(ICONICS GENESIS32)。
[0089]所述以太網(wǎng)交換機(jī)采用赫思曼公司，型號為RS40 (HIRSCHMANN RS40),所述交換機(jī)具有9個以太網(wǎng)端口，多端口方便后續(xù)所述控制系統(tǒng)的升級。所述主站可編程控制器和所述從站可編程控制器采用三菱公司型號為Q25HCPU(MITSUBISHI Q25HCPU)，其電源模塊采用三菱公司型號為Q64PN的電源(MITSUBISHI Q64PN)。所述主站可編程控制器和所述從站可編程控制器通過以太網(wǎng)通訊模塊進(jìn)行交互，其中，所述以太網(wǎng)通訊模塊采用三菱公司的型號為QJ71E71-100的模塊(MITSUBISHI QJ71E71-100)。所述標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出端口、伺服控制器、真空泵、溫控儀、工藝電源和真空規(guī)管等設(shè)備分別通過過程現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)(Profibus-DP)方式與所述主站可編程控制器或所述從站可編程控制器連接，其中所述Profibus-DP通訊模塊采用三菱公司型號為QJ71PB92D的模塊(MITSUBISHIQJ71PB92D)。所述安全可編程控制器采用皮爾磁公司，型號為PSS SB3006-3ETH-2DP-S的可編程控制器(PILZ PSS SB3006-3ETH-2DP-S)。所述標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出模塊采用皮爾磁公司型號為PS Su ES系列，如標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字量輸入模塊PILZ PS Su ES4DI ;安全輸入輸出端口即安全輸入輸出模塊米用皮爾磁公司型號為PS Su EF系列，如繼電器型安全數(shù)字量輸出模塊PILZ PS Su EF2D0R8。所述溫控儀采用歐陸公司，型號為MINI8_16LP (EurothermInvensys MINI8_16LP),其為8路PID計算的控制器。所述伺服控制器采用科爾摩根公司，型號為SERVOSTAR-341 (KOLLMORGEN SERV0STAR-341 )。所述真空泵采用萊寶公司，型號為DRYVAC5000RS (LEYBOLD DRYVAC5000RS)，其為干式變頻真空泵，可以有效防止反應(yīng)室工藝時外界的污染。所述真空規(guī)管用萬機(jī)儀器公司，型號為613B(MKS631B)。所述壓力計采用英?？倒?，型號為TPR280(INFIC0N TPR280)。所述流量計采用AE公司，型號為FC-R77IOCD(Aera FC-R7710CD)。所述真空閥門采用徽拓公司，型號為12144(VAT12144)。[0090]其中，所述第一工程師站、第二工程師站與第一工業(yè)計算機(jī)、第二工業(yè)計算機(jī)分別通過以太網(wǎng)通訊，主站可編程控制器與安全可編程控制器通過過程現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)(PROFIBUS-DP)通訊；所述標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出端口、所述真空泵、溫控儀、伺服控制器、真空規(guī)管、工藝電源與主從站可編程控制器通過PROFIBUS-DP通訊，用于數(shù)據(jù)的傳輸處理；安全可編程控制器與安全輸入輸出端口中的通訊模塊通過Safetybusp通訊，用于數(shù)據(jù)的傳輸處理。
[0091]采用本發(fā)明實施例所述的控制系統(tǒng)，可以將所述第一工業(yè)計算機(jī)和第三工業(yè)計算機(jī)設(shè)置的參數(shù)或命令通過主從站可編程控制器以所述標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出端口傳輸給所述真空處理裝置的所述壓力開關(guān)、流量開關(guān)、真空閥門、電磁閥、報警燈、蜂鳴器、尾氣處理、壓力計、流量計等執(zhí)行部件，來實時控制樣品在真空處理裝置的操作；其次，所述執(zhí)行部件還可以實時將反應(yīng)過程中的狀態(tài)參數(shù)傳輸給所述第一監(jiān)控設(shè)備組中的第一工程師站和第二工程師站，以及第二監(jiān)控設(shè)備組的第一工業(yè)計算機(jī)和第二工業(yè)計算機(jī)。
[0092]本發(fā)明實施例安全可編程控制器有效避免標(biāo)準(zhǔn)可編程控制器當(dāng)其輸入或輸出觸點出現(xiàn)燒壞粘合時，產(chǎn)生錯誤的輸出信號；通過單獨的安全總線(SafetyBUS p),保證在系統(tǒng)出現(xiàn)安全問題時，標(biāo)準(zhǔn)總線部分仍能正常工作；在軟件程序設(shè)計時加入應(yīng)有的安全程序，使系統(tǒng)具有硬件和軟件上的雙層保護(hù)。
[0093]實施例五:
[0094]請參見圖9，為本發(fā)明實施例的一種等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的控制方法流程圖，包括:
[0095]SlOl:打開控制系統(tǒng)總電源，并打開壓縮空氣系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)和尾氣處理系統(tǒng)，及設(shè)定所述系統(tǒng)相應(yīng)的工作值；[0096]S102:執(zhí)行系統(tǒng)自檢程序；
[0097]S103:啟動所述控制系統(tǒng)中的第二監(jiān)控設(shè)備組和所述第一控制設(shè)備組，設(shè)定工藝參數(shù)和故障報警參數(shù)，并確定工藝編號，其中所述工藝參數(shù)包括制備薄膜的溫度、氣體流量、工藝壓力、工藝電源的功率、工藝時間等，所述故障報警參數(shù)包括真空壓力、溫度上升斜率、閥門動作延時間隔等；
[0098]S104:抽真空和升溫以達(dá)到已設(shè)定的工藝參數(shù)使所述工業(yè)計算機(jī)控制樣品放入反應(yīng)室進(jìn)行相應(yīng)的工藝操作；
[0099]S105:當(dāng)樣品傳輸完成后，所述第二監(jiān)控設(shè)備組控制通入工藝氣體、調(diào)節(jié)工藝壓力和打開工藝電源以執(zhí)行工藝操作；
[0100]S106:在工藝操作過程中，所述第二監(jiān)控設(shè)備組實時對工藝操作的各設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析，如果出現(xiàn)異常，將進(jìn)行聲光報警并進(jìn)行報警處理以繼續(xù)執(zhí)行工藝操作；
[0101]S107:當(dāng)所述樣品達(dá)到所述已配置的工藝參數(shù)要求時，所述第二監(jiān)控設(shè)備組控制取出所述樣品；
[0102]S108:若要繼續(xù)下一工藝將循環(huán)從S103執(zhí)行，否則由控制系統(tǒng)控制關(guān)閉工藝設(shè)備。
[0103]本發(fā)明實施例采用上述實施例所述的控制系統(tǒng)，利用工業(yè)計算機(jī)和安全可編程控制器PLC，通過組態(tài)軟件，采用以太網(wǎng)、PROFIBUS-DP和Safetybusp通訊，并采用真空監(jiān)控、PID加熱、工藝電源自動匹配、等離子體光譜監(jiān)控、異常報警、遠(yuǎn)程監(jiān)控等監(jiān)測控制技術(shù)，使復(fù)雜的PECVD工藝實現(xiàn)了自動化控制，從而使整個PECVD系統(tǒng)的運行得到可靠的保證，物質(zhì)的刻蝕和薄膜的制備精確穩(wěn)定。
[0104]以上所揭露的僅為本發(fā)明較`佳實施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，因此依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括用于遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)記錄查詢的第一監(jiān)控設(shè)備組、用于數(shù)據(jù)處理及參數(shù)配置的第二監(jiān)控設(shè)備組、以太網(wǎng)交換機(jī)、用于控制工藝操作的第一控制設(shè)備組和用于執(zhí)行工藝操作的第二控制設(shè)備組； 所述第一監(jiān)控設(shè)備組和所述第二監(jiān)控設(shè)備組分別通過以太網(wǎng)交換機(jī)，與所述第一控制設(shè)備組連接，所述第一控制設(shè)備組與所述第二控制設(shè)備組連接； 其中，所述第一控制設(shè)備組包括可編程控制器組、分布式輸入輸出端口組和智能設(shè)備組；第二控制設(shè)備組包括用于樣品傳輸?shù)难b載室和用于工藝操作的反應(yīng)室。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一監(jiān)控設(shè)備組包括用于遠(yuǎn)程監(jiān)控及程序修改的第一計算機(jī)和用于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)記錄查詢的第二計算機(jī)。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二監(jiān)控設(shè)備組包括用于本地數(shù)據(jù)處理、程序控制及參數(shù)配置的第三計算機(jī)，和用于記錄工藝數(shù)據(jù)及歷史查詢的第四計算機(jī)。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 所述第一監(jiān)控設(shè)備組通過以太網(wǎng)或無線Wifi方式，與所述第二監(jiān)控設(shè)備組連接。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述分布式輸入輸出端口組包括標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出端口和具有安全性能的安全輸入輸出端口。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述可編程控制器組包括: 用于所述智能設(shè)備組、所述標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出端口和所述安全輸入輸出端口的數(shù)據(jù)采集及輸出信號控制的主站可編程控制器； 用于標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出端口和所述智能設(shè)備組的數(shù)據(jù)采集控制的從站可編程控制器； 用于所述安全輸入輸出端口的信號采集與輸出信號控制的安全可編程控制器。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 所述標(biāo)準(zhǔn)輸入輸出端口通過過程現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)Profibus-DP方式與所述從站可編程控制器連接； 所述安全輸入輸出端口通過安全開放式現(xiàn)場總線Safetybusp方式與所述安全可編程控制器連接； 所述安全可編程控制器通過過程現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)Profibus-DP方式與所述主站可編程控制器連接。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述智能設(shè)備包括溫控儀、工藝電源、第一真空泵、第二真空泵、第一伺服控制器、第二伺服控制器和真空規(guī)管。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 用于所述反應(yīng)室加熱控制的所述溫控儀，通過過程現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)Profibus-DP方式與所述從站可編程控制器連接； 用于控制等離子體產(chǎn)生的所述工藝電源通過過程現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)Profibus-DP方式與所述從站可編程控制器連接； 用于為所述裝載室提供真空的所述第一真空泵通過過程現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)Profibus-DP方式與所述主站可編程控制器連接； 用于為所述反應(yīng)室提供真空的所述第二真空泵通過過程現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)Profibus-DP方式與所述從站可編程控制器連接； 所述第一伺服控制器和所述第二伺服控制器通過過程現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)Profibus-DP方式與所述主從站可編程控制器連接，其中，用于控制樣品傳輸?shù)牡谝凰欧刂破靼惭b于所述裝載室，用于控制樣品升降動作的所述第二伺服控制器安裝于所述反應(yīng)室； 用于所述反應(yīng)室壓力控制的所述真空規(guī)管通過過程現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)Profibus-DP方式與所述從站可編程控制器連接。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述工藝電源為射頻電源、中頻電源或直流電源。
11.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一真空泵和所述第二真空泵為干泵、分子泵和低溫泵中的任一 種或者其組合。
【文檔編號】C23C16/52GK103834934SQ201310676060
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】何祝兵, 王春柱, 蘇奇聰 申請人:南方科技大學(xué)