專利名稱：一種高精度光刻膠分配泵控制裝置及其控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種化學藥品供應設備中的光刻膠分配泵，尤其是一種可精確控制不
同種類化學藥品用量的高精度光刻膠分配泵控制裝置及其控制方法。
背景技術：
目前，半導體設備中使用的化學藥品供應系統(tǒng)中的工藝泵主要采用隔膜泵，但隔 膜泵對膠量無法實現(xiàn)高精密控制。在光刻膠成本很高的情況下，每片晶片在涂膠的時候需 要的膠量是一定的，如果每一片晶片浪費lml，就意味著半導體制造廠商每一年要在光刻膠 上增加巨大的投入。在這種情況下，就需要對光刻膠的使用量進行精確的控制，減少不必要 的浪費，降低成本。在對需要精確控制不同種類化學藥品的量的時候，普通的控制裝置無法 實現(xiàn)精確控制
發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術中存在控制不精確的缺陷，本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種可 精確控制不同種類化學藥品用量的高精度光刻膠分配泵控制裝置及其控制方法。
為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是
本發(fā)明一種高精度光刻膠分配泵控制器包括 主控電路，具有執(zhí)行控制程序的第1處理器，其將輸入的選擇命令和/或控制信號 通過通訊接口與泵驅動電路進行通訊連接；泵驅動電路，由第2處理器接收主控電路的控 制信號，實現(xiàn)對光刻膠分配泵的選擇控制。 所述主控電路以第1處理器中的第1單片機為控制核心結合人機接口電路、第1 參數(shù)掉電保護電路及第1復位電路構成，單片機的數(shù)字量輸入端與人機接口電路的鍵輸入 信號相連，輸出端接有報警指示；所述泵驅動電路以第2單片機為控制核心結合步進電機 驅動電路、第2參數(shù)掉電保護電路及第2復位電路構成，第2單片機的數(shù)字端分別與不同的 步進電機驅動電路相連。本發(fā)明一種高精度控制器的控制方法包括以下步驟在多個光刻膠分配泵中選擇參與控制的泵；設置各參與控制的泵參數(shù)；將數(shù)據(jù)傳輸給泵驅動電路；泵驅動電路對被選泵進行控制。所述泵驅動電路對被選泵進行控制包括以下步驟判斷是否使用加減速控制；根據(jù)勻變速運動公式計算驅動泵電機的加速步數(shù)，輸出至泵驅動電路。加速步數(shù)通過以下公式計算得到T = 2(n*V0-a*(l+n)*n/2) + (V0-a*n)*(N-2*n)其中，T為噴射時間，n為加速步數(shù)，V0為起始速度，a為加速度，N為總脈沖數(shù)。
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在設置各參與控制的泵參數(shù)步驟后還具有確認所設參數(shù)范圍是否正確步驟，所 述參數(shù)范圍為光刻膠分配泵的噴射量范圍0. Ice 5. 0cc ;噴射速度范圍0. lcc/sec 5. Occ/sec ;單次噴射量x不能低于O. lcc ;四段設置的噴射量總和不能高于5. Occ ;噴射時 間不能超出x/5 x/0. 1 ;如所設置的參數(shù)超出范圍，系統(tǒng)自動報警提示。
所述設置各參與控制的泵參數(shù)包括以下步驟 判斷是否進行泵參數(shù)設置； 如是，則選擇化學藥品的配方制； 根據(jù)上述配方設置泵參數(shù)； 確認所設參數(shù)是否正確； 正確，則保存，接續(xù)將數(shù)據(jù)傳輸給泵驅動電路步驟。 如果所設參數(shù)不正確，則轉至在多個光刻膠分配泵中選擇參與控制的泵步驟。 如果不進行泵參數(shù)設置，則判斷是否需要排空氣泡； 如需要排空氣泡，則設置排空氣泡的次數(shù)； 接續(xù)將數(shù)據(jù)傳輸給泵驅動電路步驟； 如果不需要排空氣泡，則轉至判斷是否進行泵參數(shù)設置步驟。 本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點 1.控制精確，杜絕浪費。本發(fā)明通過硬件及軟件的配合控制，能準確的控制光刻膠
的吐出量，減少各種光刻膠尤其是昂貴的光刻膠的浪費，減少企業(yè)的投入； 2.工作效率高。本發(fā)明能夠對多臺高精度光刻膠分配泵進行控制，又可保存每臺
泵的多種配方設置，為用戶提供了便捷的使用方式，如泵的噴射速度、加速度及噴射后回吸
速度等多種可設置參數(shù)，減少輸入數(shù)據(jù)的時間和次數(shù)，提高了效率，可以更大程度的滿足客
戶需求； 3.應用靈活。本發(fā)明裝置的泵驅動電路部分可作為一個獨立單元，使用更加靈活。
圖1為本發(fā)明裝置的電氣結構框圖； 圖2為光刻膠分配泵的原理示意圖； 圖3為本發(fā)明裝置的主控電路原理圖； 圖4為本發(fā)明裝置的通訊電路原理圖； 圖5為本發(fā)明裝置的人機接口電路原理圖； 圖6為本發(fā)明裝置的參數(shù)掉電保護電路原理圖； 圖7本發(fā)明裝置的泵驅動電路的原理圖； 圖8為本發(fā)明方法流程圖。
具體實施例方式
如圖1所示，本發(fā)明高精度光刻膠分配泵控制裝置具有如下構成主控電路及泵 驅動電路，其中主控電路包括執(zhí)行控制程序的第1處理器、人機接口電路、電源電路、第1復 位電路及第1參數(shù)掉電保護電路，人機接口電路用于向第1處理器輸入選擇命令和/或控 制信號，第1處理器接收人機接口電路的命令/信號，通過485通訊總線與泵驅動電路進行通訊連接，泵驅動電路接收主控電路的控制信號，實現(xiàn)對光刻膠分配泵的選擇控制。
如圖3所示，主控電路的第1處理器以第1單片機Ul (本實施例采用W77E58)為 控制核心結合第1參數(shù)掉電保護電路(本實施例采用記憶存儲芯片EEPR0M)及第1復位電 路構成，單片機(Ul)的數(shù)字量輸入端與人機接口電路的鍵輸入信號相連，輸出端接有報警 指示燈。 如圖5所示，人機接口電路主要通過鍵輸入和液晶屏顯示來選擇需更改參數(shù)的光
刻膠分配泵、設置光刻膠分配泵的控制參數(shù)和泵的氣泡排空運動次數(shù)等。 如圖7所示，泵驅動電路中第2處理器以第2單片機UA1 (本實施例采用W77E58)
為控制核心結合步進電機驅動電路、電源電路、故障檢測和保護電路、第1參數(shù)掉電保護電
路及第2復位電路構成，第2單片機UA1的數(shù)字端分別與不同的光刻膠分配泵步進電機驅
動電路相連，并接有故障檢測和保護電路以及故障報警電路等，這樣就構成了一整套完整
的控制系統(tǒng)。本實施例采用四路光刻膠分配泵，各泵分別由步進電機驅動，步進電機的控制
部分分別電連接于步進電機驅動電路的輸出端。 如圖8所示，本發(fā)明通過高精度光刻膠分配泵控制裝置運行控制程序實現(xiàn)其控制 方法，具體如下 在多個光刻膠分配泵中選擇參與控制的泵； 設置各參與控制的泵參數(shù)本實施例中光刻膠分配泵的噴射量范圍0. lcc
5. 0cc ;噴射速度范圍0. lcc/sec 5. 0cc/sec，所以設置參數(shù)需自動判斷數(shù)據(jù)的正確性，
單次噴射量x不能低于0. lcc，四段設置的噴射量總和不能高于5. Occ，噴射時間不能超出
(噴射量x/5 噴射量x/0. 1)這個范圍，如所設置的參數(shù)超出范圍，系統(tǒng)自動報警提示。 通過485總線通訊電路將數(shù)據(jù)傳給泵驅動電路； 泵驅動電路對被選泵進行控制。 所述設置各參與控制的泵參數(shù)包括以下步驟 判斷是否進行泵參數(shù)設置； 如是，則選擇化學藥品的配方； 根據(jù)上述配方設置泵參數(shù)； 確認所設參數(shù)是否正確； 正確，則保存，接續(xù)將數(shù)據(jù)傳輸給泵驅動電路步驟； 如果所設參數(shù)不正確，則轉至在多個光刻膠分配泵中選擇參與控制的泵步驟；
如果不進行泵參數(shù)設置，則判斷是否需要排空氣泡；
如需要排空氣泡，則設置排空氣泡的次數(shù)；
接續(xù)將數(shù)據(jù)傳輸給泵驅動電路步驟； 如果不需要排空氣泡，則轉至判斷是否進行泵參數(shù)設置步驟。
所述泵驅動電路對被選泵進行控制包括以下步驟 判斷是否使用加減速控制當(噴射時間T/噴射量S) > 1/600時，只需要做勻速 運動即可，因為給步進電機的脈沖起始頻率在600Hz以下時電機已經(jīng)工作在較大扭矩狀態(tài) 下； 由于步進電機的單步噴射量為0. Olcc，根據(jù)噴射量S可計算出總脈沖數(shù)N。在根 據(jù)參數(shù)可計算出驅動泵電機的加速步數(shù)，輸出至泵驅動電路由于光刻膠分配泵的基本運
6動過程是先加速達到一定速度后，以這個速度勻速運行一段再減速停止，最后得到的計算 公式為 T = 2(n*V0-a*(1+n)*n/2)+(V0_a*n)*(N_2*n) 其中，T為噴射時間，n為加速步數(shù)，V0為起始速度，a為加速度，N為總脈沖數(shù)。
經(jīng)上述公式計算得到加速步數(shù)n的值。從而保證了運動過程滿足工藝要求。
由于光刻膠的粘稠度不同，泵的本身特性就決定泵噴射時要有加速減速的過程， 這個加速度和速度就要隨著光刻工藝而改變。系統(tǒng)根據(jù)設置參數(shù)加速度a、噴射量S、噴射 時間T能夠精確計算出起始脈沖的頻率和加速步數(shù)。由于光刻膠分配泵硬件特性決定，給 步進電機的脈沖起始頻率應在600Hz以下作為起始速度VO，才能保證步進電機啟動時工作 在電機的較大扭矩狀態(tài)下。 在實際操作中，通過人機接口電路的鍵盤和液晶屏所示內(nèi)容來選擇需更改參數(shù)的 光刻膠分配泵、設置高精度光刻膠分配泵的控制參數(shù)(如泵的噴射量、噴射時間、加速度及 噴射后回吸速度等)和泵的氣泡排空運動次數(shù)。其更改后的數(shù)據(jù)能通過控制程序自動判斷 數(shù)據(jù)的正確性，最后經(jīng)確認后，保存到第1參數(shù)掉電保護電路中，再通過485總線通訊電路 將數(shù)據(jù)傳給泵驅動電路。 四路泵驅動電路分別判斷接收的數(shù)據(jù)或命令后，經(jīng)過數(shù)據(jù)校驗，驗證數(shù)據(jù)的正確 性后將數(shù)據(jù)保存到泵驅動電路的第2參數(shù)掉電保護電路。泵驅動電路通過對步進電機的驅 動改變泵的吸吐速度及加速度等多項參數(shù)來精確控制步進電機，實現(xiàn)如圖2所示的光刻膠 分配泵中囊體8內(nèi)波紋管的往復運動。第1、2參數(shù)掉電保護電路結構相同，如圖6所示。
如圖2所示，高精度光刻膠分配泵的"A腔"中注滿硅油，波紋管7拉伸到最長，此 時保證泵體內(nèi)壁4為向內(nèi)變形后的泵體內(nèi)壁3。波紋管7向下運動，在波紋管7的外側和囊 體8的內(nèi)側的"A腔"空間被放大，通過硅油的傳遞，向內(nèi)變形后的泵體內(nèi)壁3成為向外變形 后的泵體內(nèi)壁5， "B腔"中的空間也被放大，同時"B腔"放大的體積和"A腔"放大的體積相 等。這樣就在"B腔"中形成低壓，這時第2單向閥6關閉，第1單向閥1打開?；瘜W藥品就 通過入口進入到"B腔"，直至填滿"B腔"變形的空間，使內(nèi)外壓力達到一致。
波紋管7向上運動，在波紋管7的外側和囊體8的內(nèi)側的"A腔"空間被壓縮，通過 硅油的傳遞，向外變形后的泵體內(nèi)壁5成為向內(nèi)變形后的泵體內(nèi)壁3，"B腔"中的空間也被 壓縮，同時"B腔"壓縮的體積和"A腔"壓縮的體積相等。這樣就在"B腔"中形成高壓，這 時第1單向閥1關閉，第2單向閥6打開。化學藥品就通過出口吐出，吐出的化學藥品的量 剛好是泵體內(nèi)壁4從向外變形后的泵體內(nèi)壁5變形到向內(nèi)變形后的泵體內(nèi)壁3時"B腔"的 體積變化。泵體內(nèi)壁4的變形大小通過波紋管7的上下移動的距離來控制，從而實現(xiàn)對滴 膠量的精確控制。 本發(fā)明通過主控制器執(zhí)行程序控制四臺高精度光刻膠分配泵，并可以保存每臺泵 的三種配方設置。光刻膠分配泵的噴射量范圍0. lcc 5. 0cc ;噴射速度范圍0. lcc/sec 5. 0cc/sec。
權利要求
一種高精度光刻膠分配泵控制器，其特征在于包括主控電路，具有執(zhí)行控制程序的第1處理器，其將輸入的選擇命令和/或控制信號通過通訊接口與泵驅動電路進行通訊連接；泵驅動電路，由第2處理器接收主控電路的控制信號，實現(xiàn)對光刻膠分配泵的選擇控制。
2. 按權利要求l所述的高精度光刻膠分配泵控制器，其特征在于所述主控電路以第l 處理器中的第1單片機(Ul)為控制核心結合人機接口電路、第1參數(shù)掉電保護電路及第1 復位電路構成，單片機(Ul)的數(shù)字量輸入端與人機接口電路的鍵輸入信號相連，輸出端接 有報警指示。
3. 按權利要求1所述的高精度光刻膠分配泵控制器，其特征在于所述泵驅動電路以 第2單片機(UA1)為控制核心結合步進電機驅動電路、第2參數(shù)掉電保護電路及第2復位 電路構成，第2單片機(UA1)的數(shù)字端分別與不同的步進電機驅動電路相連。
4. 一種高精度控制器的控制方法，其特征在于包括以下步驟 在多個光刻膠分配泵中選擇參與控制的泵； 設置各參與控制的泵參數(shù)； 將數(shù)據(jù)傳輸給泵驅動電路；泵驅動電路對被選泵進行控制。
5. 按權利要求4所述高精度控制器的控制方法，其特征在于所述泵驅動電路對被選 泵進行控制包括以下步驟判斷是否使用加減速控制；根據(jù)勻變速運動公式計算驅動泵電機的加速步數(shù)，輸出至泵驅動電路。
6. 按權利要求5所述高精度控制器的控制方法，其特征在于加速步數(shù)通過以下公式 計算得到T = 2(n*V0-a*(l+n)*n/2) + (V0-a*n)*(N-2*n)其中，T為噴射時間，n為加速步數(shù)，V0為起始速度，a為加速度，N為總脈沖數(shù)。
7. 按權利要求5所述高精度控制器的控制方法，其特征在于在設置各參與控制的泵參數(shù)步驟后還具有確認所設參數(shù)范圍是否正確步驟，所述參數(shù) 范圍為光刻膠分配泵的噴射量范圍0. lcc 5. 0cc ;噴射速度范圍0. lcc/sec 5. 0cc/ sec ;單次噴射量x不能低于O. lcc ;四段設置的噴射量總和不能高于5. Occ ;噴射時間不能超出x/5 x/0. 1 ;如所設置的參數(shù)超出范圍，系統(tǒng)自動報警提示。
8. 按權利要求4所述高精度控制器的控制方法，其特征在于所述設置各參與控制的 泵參數(shù)包括以下步驟判斷是否進行泵參數(shù)設置； 如是，則選擇化學藥品的配方制； 根據(jù)上述配方設置泵參數(shù)； 確認所設參數(shù)是否正確；正確，則保存，接續(xù)將數(shù)據(jù)傳輸給泵驅動電路步驟。
9. 按權利要求8所述高精度控制器的控制方法，其特征在于如果所設參數(shù)不正確，則轉至在多個光刻膠分配泵中選擇參與控制的泵歩驟。
10.按權利要求8所述高精度控制器的控制方法，其特征在于如果不進行泵參數(shù)設置，則判斷是否需要排空氣泡； 如需要排空氣泡，則設置排空氣泡的次數(shù)； 接續(xù)將數(shù)據(jù)傳輸給泵驅動電路步驟；如果不需要排空氣泡，則轉至判斷是否進行泵參數(shù)設置步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高精度光刻膠分配泵控制器及其控制方法，該裝置包括主控電路，具有執(zhí)行控制程序的第1處理器，其將輸入的選擇命令和/或控制信號通過通訊接口與泵驅動電路進行通訊連接；泵驅動電路，由第2處理器接收主控電路的控制信號，實現(xiàn)對光刻膠分配泵的選擇控制；所述方法包括以下步驟在多個光刻膠分配泵中選擇參與控制的泵；設置各參與控制的泵參數(shù)；將數(shù)據(jù)傳輸給泵驅動電路；泵驅動電路對被選泵進行控制。本發(fā)明通過硬件及軟件的配合控制，能準確的控制光刻膠的吐出量，減少各種光刻膠尤其是昂貴的光刻膠的浪費，減少企業(yè)的投入，本發(fā)明能夠對多臺高精度光刻膠分配泵進行控制，又可保存每臺泵的多種配方設置。
文檔編號G05B19/02GK101738868SQ20081022879
公開日2010年6月16日 申請日期2008年11月14日 優(yōu)先權日2008年11月14日
發(fā)明者劉賀祥, 張軍, 董文博, 趙宇 申請人:沈陽芯源微電子設備有限公司