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閥門控制系統(tǒng)及其方法

文檔序號:7167154閱讀:297來源:國知局
專利名稱:閥門控制系統(tǒng)及其方法
閥門控制系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明是關(guān)于一種半導(dǎo)體處理設(shè)備,特別是關(guān)于半導(dǎo)體處理設(shè)備中控制向半導(dǎo)體處理腔室中輸送處理流體的閥門的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)
半導(dǎo)體處理的環(huán)節(jié)中有一道環(huán)節(jié)是需要對晶圓進行清洗,在清洗晶圓時可能需要使用不同的清洗流體,比如水、酸、堿、氣體等等。而且每次清洗的時間可能也不一樣,因此需要對輸送入半導(dǎo)體處理設(shè)備里的流體進行控制?,F(xiàn)有的半導(dǎo)體清洗設(shè)備,通常是采用一個由步進電機控制的閥門來向處理腔內(nèi)輸入處理流體。通常一個閥門會包括I個入口,4個出口,4個出口分別連通至半導(dǎo)體處理腔的不同位置。處理流體經(jīng)閥門入口進入 ,然后根據(jù)不同的需要控制由哪個出口流出,在控制的時候由步進電機驅(qū)動閥門的閥芯進行轉(zhuǎn)動,比如在某個時段是一個出口 A在流出,下一個時段需要另一個出口 B流出,則控制步進電機帶動閥門的閥芯轉(zhuǎn)動一定的角度,則可以封閉出口 A,而打開出口 B,這樣即可以控制處理流體的流出。通常一臺半導(dǎo)體清洗設(shè)備中會有許多閥門,控制不同的流體,現(xiàn)有的閥門控制方法是每一個閥門設(shè)置一個控制電路,這樣設(shè)備的集成度不高,成本就會增加。而且現(xiàn)有的閥門控制通常是采用PC (個人電腦)進行控制,個人電腦控制雖然有其本身的優(yōu)點,但會受到各種外界因素的干擾,控制的穩(wěn)定性不是很高。而且在有些工業(yè)環(huán)境下使用PC控制不太適合,因此需要對現(xiàn)有的閥門控制系統(tǒng)進行改進。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種閥門控制系統(tǒng),能夠提供多種閥門控制方式,保證閥門控制的精度和靈活性。本發(fā)明的另一目的在于提供一種能夠提供多種閥門控制方式的閥門控制方法。為達成前述目的,本發(fā)明一種閥門控制系統(tǒng),其用于控制半導(dǎo)體設(shè)備中向半導(dǎo)體處理腔室中輸送處理流體的閥門,所述控制系統(tǒng)包括可以控制閥門轉(zhuǎn)動的步進電機以及控制步進電機的步進電機控制器,其中所述步進電機控制器包括中央處理器,用于處理步進電機的控制數(shù)據(jù);與中央處理器通過串行總線連接的電機驅(qū)動單元,用于根據(jù)中央處理器的指令,控制所述步進電機的轉(zhuǎn)動;PLC控制單元,用于連接外部PLC計算機與所述中央處理器,使所述外部PLC計算機與所述中央處理器之間進行數(shù)據(jù)交換,由所述外部PLC計算機對所述步進電機進行控制; PC控制單元,用于連接外部PC計算機與所述中央處理器,使所述外部PC計算機與所述中央處理器之間進行數(shù)據(jù)交換,由所述外部PC計算機對所述步進電機進行控制。在一個實施例中,所述PLC控制單元包括:
串并轉(zhuǎn)換單元,通過串行總線與中央處理器連接,用于對PLC計算機與中央處理器之間的數(shù)據(jù)進行串并轉(zhuǎn)換;光藕隔離單元,與所述串并轉(zhuǎn)換單元連接,對PLC計算機與中央處理器之間進行光藕隔離;PLC接口單元,與所述光藕隔離單元連接,提供所述閥門控制系統(tǒng)與外部PLC計算機的數(shù)據(jù)接口。在一個實施例中,所述串并轉(zhuǎn)換單元包括將PLC計算機發(fā)送的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成中央處理器接收的串行數(shù)據(jù)的并口轉(zhuǎn)串口單元,以及將中央處理器發(fā)送的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成PLC計算機接收的并行數(shù)據(jù)的串口轉(zhuǎn)并口單元。在一個實施例中,所述PLC接口單元包括從閥門控制系統(tǒng)向PLC計算機傳輸數(shù)據(jù)的PLC輸出端口以及從PLC計算機接收數(shù)據(jù)的PLC輸入端口。在一個實施例中,所述PC控制單元包括以太網(wǎng)芯片及PC接口單元,所述PC接口單元可與外部PC連接,使外部PC可通過所述PC控制單元向中央處理器進行數(shù)據(jù)交換對步進電機進行控制。在一個實施例中,所述PC接口單元為RJ45接口。在一個實施例中,所述的閥門控制系統(tǒng)其還包括報警模塊,當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸錯誤時,可發(fā)出報警提示。在一個實施例中,所述的閥門控制系統(tǒng)其還包括PC與PLC切換控制單元,控制閥門控制系統(tǒng)在同一時間只能接收PC或PLC的其中一個的輸入指令。在一個實施例中,所述閥門設(shè)置有反饋單元,所述步進電機驅(qū)動單元能夠接收閥門的反饋信息并傳輸至中央處理器。`為達成前述另一目的,本發(fā)明一種閥門控制方法,其包括:提供一種如前所述的閥門控制系統(tǒng);系統(tǒng)檢測PLC控制單元是否使能,若使能則由PLC計算機對步進電機控制器進行控制;若不使能則由PC計算機對步進電機控制器進行控制。。與現(xiàn)有的閥門控制系統(tǒng)相比,本發(fā)明的閥門控制系統(tǒng)既支持PC控制,也支持PLC控制,其中PLC控制的控制精度高,這樣保證閥門控制精度的同時,也使控制方法多樣化,操作比較靈活。而且本發(fā)明的閥門控制系統(tǒng),可以同時驅(qū)動多個閥門,不需要為每個閥門單獨設(shè)置一個控制系統(tǒng),系統(tǒng)集成度高,成本也較低。

圖1是本發(fā)明的閥門控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的閥門控制系統(tǒng)的步進電機控制器的結(jié)構(gòu)框圖。圖3是本發(fā)明的閥門控制系統(tǒng)的步進電機控制器的工作流程圖。
具體實施方式此處所稱的“一個實施例”或“實施例”是指可包含于本發(fā)明至少一個實現(xiàn)方式中的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性。在本說明書中不同地方出現(xiàn)的“在一個實施例中”并非均指同一個實施例,也不是單獨的或選擇性的與其他實施例互相排斥的實施例。
請參閱圖1所示,其顯示本發(fā)明的閥門控制系統(tǒng)100的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖中所示,本發(fā)明的閥門控制系統(tǒng)100包括步進電機I和步進電機控制器2,本發(fā)明的閥門控制系統(tǒng)100可以通過PC (個人電腦)計算機3和PLC (可編程控制器)計算機4 (也稱為工業(yè)控制計算機)來向步進電機I控制器發(fā)送指令,由步進電機控制器2來驅(qū)動步進電機,進而來控制閥門5的輸出。本發(fā)明的閥門5是用于半導(dǎo)體處理設(shè)備(未圖示)中,該半導(dǎo)體處理設(shè)備上有不同的流體入口,通過這些入口向半導(dǎo)體處理設(shè)備內(nèi)輸入處理流體,對半導(dǎo)體處理設(shè)備內(nèi)的晶圓進行處理。因為在處理過程中,對晶圓處理的部位不同,因此要控制流體從哪個入口進入處理設(shè)備,而且,每次處理的時間可能不同,因此需要精確控制流體輸入半導(dǎo)體處理設(shè)備的時間。在本發(fā)明的一個實施例中,該閥門包括一個入口和四個出口,每個出口與半導(dǎo)體處理設(shè)備的對應(yīng)入口連接,通過步進電機控制閥門的閥芯的轉(zhuǎn)動來控制流體從哪個出口流出,則即可控制從哪個入口來向半導(dǎo)體處理設(shè)備輸入流體,以及控制每個入口流體流入和停止的時間。請參閱圖2所示,其顯示本發(fā)明的閥門控制系統(tǒng)100中步進電機控制器2的結(jié)構(gòu)框圖。如圖中所示,本發(fā)明的步進電機控制器2包括中央處理器21、PLC控制單元22、步進電機驅(qū)動單元23、PC控制單元24以及報警信息模塊25。在本發(fā)明的一個實施例中,步進電機控制器2采用PIC24HJ256GP206單片機作為中央處理器21,其采用RS232通訊控制方式(串口通訊控制)與串行總線連接。中央處理器21啟動時,通過對PLC控制單元22和PC控制單元24的調(diào)用,讀入數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行處理,然后把數(shù)據(jù)發(fā)送至步進電機驅(qū)動單元23,由步進電機驅(qū)動單元23再處理后反饋回中央處理器21,中央處理器21接收反饋回來的數(shù)據(jù),進行判斷處理,通過PLC控制單元22或PC控制單元24發(fā)送給用戶端。PLC控制單元22通過串行總線連接PLC計算機4與步進電機控制器2的中央處理器21,PLC計算機4通過PLC控制單元22向步進電機控制器2發(fā)送指令并接收相關(guān)數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的一個實施例中,PLC控制單元22包括串并轉(zhuǎn)換單元221、光藕隔離單元222以及PLC接口單元223。PLC接口單元223是提供步進電機控制器與外部PLC計算機之間的接口,在本發(fā)明的實施例中,PLC接口單元223包括接收PLC計算機輸入信號的輸入接口 2231和向PLC計算機輸出信號的輸出接口 2232。為防止PLC外部電路對步進電機控制器2內(nèi)部電路的干擾,在PLC接口單元223與步進電機控制器2中央處理器21之間設(shè)置有光藕隔離單元222,這樣光藕隔離單元222兩側(cè)就能實現(xiàn)沒有電的直接連接,因此抗干擾能力比較強。因為PLC電平控制方式是一組數(shù)字量電平信號,是并行數(shù)據(jù),智能步進電機中央處理器控制軟件通訊方式是RS232通訊(串口),兩者之間需要作并行數(shù)據(jù)與串行數(shù)據(jù)的相互轉(zhuǎn)換。在本發(fā)明的一個實施例中,PLC控制單元22的串并轉(zhuǎn)換單元221包括從中央處理器21的串行總線接收串行數(shù)據(jù)將其轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)的串口轉(zhuǎn)并口單元2211和將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成中央處理器21接收的串行數(shù)據(jù)的并口轉(zhuǎn)串口單元2212。在本發(fā)明的一個實施例中智能步進電機驅(qū)動控制器2上裝有74LS165芯片和74HC595芯片,其中,74LS165芯片實現(xiàn)并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù),即并口轉(zhuǎn)串口單元2212,74HC595芯片實現(xiàn)串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù),即串口轉(zhuǎn)并口單元2211。步進電機驅(qū)動單元23通過串行總線接收步進電機控制器2中央處理器21的指令驅(qū)動步進電機I進行旋轉(zhuǎn),進而帶動閥門旋轉(zhuǎn)。在閥門上設(shè)置有反饋單元,步進電機驅(qū)動單元23同時也接收閥門的反饋信息,向中央處理器21反饋閥門的當(dāng)前位置。在本發(fā)明的一個實施例中,所述步進電機驅(qū)動單元23包括步進電機驅(qū)動芯片TMC 246,步進電機驅(qū)動芯片TMC 246有兩種控制方式,一種是通過RS232通訊控制,一種是外部電壓驅(qū)動控制。同時步進電機驅(qū)動芯片TMC246采用64細(xì)分驅(qū)動步進電機,可以實現(xiàn)對步進電機的高精確度控制。在本發(fā)明的實施例中智能步進電機中央處理器控制軟件采用RS232通訊控制方式實現(xiàn)對步進電機驅(qū)動芯片TMC 246的控制,一來簡化控制方法,二來控制更加穩(wěn)定。PC控制單元24連接于步進電機控制器2的中央處理器21與外部個人電腦(PC) 3之間,提供步進電機控制器2與個人電腦(PC) 3之間的數(shù)據(jù)通道,使得用戶可以通過個人電腦(PC)3向步進電機控制器2發(fā)送指令以及接收反饋信息。在本發(fā)明的一個實施例中,所述個人電腦(PC) 3是通過TCP通訊的方式與步進電機控制器2進行通信,TCP通訊控制方式是一種TCP/IP協(xié)議通訊,而智能步進電機中央處理器控制軟件運行于單片機內(nèi),通訊方式是RS232通訊(串口),兩者之間需要作協(xié)議轉(zhuǎn)換,才能進行數(shù)據(jù)通訊。因此本發(fā)明的在智能步進電機驅(qū)動控制器上加了一個以太網(wǎng)芯片241 (ENC28J60),實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議與RS232協(xié)議的相互轉(zhuǎn)換。在本發(fā)明的一個實施例中,PC控制單元24還包括供外部PC與步進電機控制器連接的RJ45接口 242。在步進電機控制器2運行時,可能出現(xiàn)由于輸入信息或無法滿足要求時產(chǎn)生的軟錯誤。也可能出現(xiàn)由于其它問題,如網(wǎng)絡(luò)傳輸超時等,產(chǎn)生的硬錯誤。為便于提示用戶出現(xiàn)錯誤,本發(fā)明的步進電機控制器2中還包括一個報警信息模塊25,對于軟錯誤,須在采集輸入數(shù)據(jù)時,對數(shù)據(jù)進行驗證分析,判斷錯誤類型,再生成相應(yīng)的錯誤信息,傳輸?shù)綀缶畔⒛K25中,由報警信息模塊25發(fā)出出錯信息。對于硬錯誤,可在出錯的相應(yīng)模塊中輸出簡單的錯誤提不。本發(fā)明的步進電機控制器2既可以通過PLC計算機進行控制也可以通過PC對步進電機進行控制,為避免兩種控制方式同時運行造成混亂,PLC計算機控制方式的使能選擇由TCP通訊控制方式設(shè)定。請參閱圖3所示,其顯示本發(fā)明的步進電機控制器的工作流程圖,步進電機控制器啟動時,先判斷PLC控制方式是否處于使能狀態(tài),如果PLC控制方式處于使能狀態(tài),則由PLC計算機向步進電機控制器輸入指令,由PLC計算機對步進電機控制器進行控制,此時PC控制方式無法進行控制,如果PLC控制方式未處于使能狀態(tài),則由PC向步進電機控制器輸入指令,由PC對步進電機控制器進行控制,此時PLC控制方式無法進行控制。PC控制方式或PLC控制方式向中央處理器發(fā)送指令,中央處理器通過對PC控制單元和PLC控制單元的調(diào)用,讀入數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行處理,然后把數(shù)據(jù)發(fā)送至步進電機驅(qū)動模塊,由步進電機驅(qū)動模塊驅(qū)動步進電機,步進電機驅(qū)動模塊驅(qū)動步進電機之后接收閥門反饋的信息,再處理后反饋回中央處理器,中央處理器接收反饋回來的數(shù)據(jù),進行判斷處理,通過PC控制單元或PLC控制單元發(fā)送給用戶端。本發(fā)明的閥門控制系統(tǒng)既支持PC控制,也支持PLC控制,其中PLC控制的控制精度高,這樣保證閥門控制精度的同時,也使控制方法多樣化,操作比較靈活。而且本發(fā)明的閥門控制系統(tǒng),可以同時驅(qū)動多個閥門,不需要為每個閥門單獨設(shè)置一個控制系統(tǒng),系統(tǒng)集成度高,成本也較低。上述說明已經(jīng)充分揭露了本發(fā)明的具體實施方式
。需要指出的是,熟悉該領(lǐng)域的技術(shù)人員對本發(fā)明的具體實施方式
所做的任何改動均不脫離本發(fā)明的權(quán)利要求書的范圍。相應(yīng)地,本發(fā)明的權(quán)利要求的范圍也并不僅僅局限于前述具體實施方式

權(quán)利要求
1.一種閥門控制系統(tǒng),其用于控制半導(dǎo)體設(shè)備中向半導(dǎo)體處理腔室中輸送處理流體的閥門,所述控制系統(tǒng)包括可以控制閥門轉(zhuǎn)動的步進電機以及控制步進電機的步進電機控制器, 其中所述步進電機控制器包括中央處理器,用于處理步進電機的控制數(shù)據(jù); 與中央處理器通過串行總線連接的電機驅(qū)動單元,用于根據(jù)中央處理器的指令,控制所述步進電機的轉(zhuǎn)動; PLC控制單元,用于連接外部PLC計算機與所述中央處理器,使所述外部PLC計算機與所述中央處理器之間進行數(shù)據(jù)交換,由所述外部PLC計算機對所述步進電機進行控制; PC控制單元,用于連接外部PC計算機與所述中央處理器,使所述外部PC計算機與所述中央處理器之間進行數(shù)據(jù)交換,由所述外部PC計算機對所述步進電機進行控制。
2.如權(quán)利要求1所述的閥門控制系統(tǒng),其特征在于:所述PLC控制單元包括: 串并轉(zhuǎn)換單元,通過串行總線與中央處理器連接,用于對PLC計算機與中央處理器之間的數(shù)據(jù)進行串并轉(zhuǎn)換; 光藕隔離單元,與所述串并轉(zhuǎn)換單元連接,對PLC計算機與中央處理器之間進行光藕隔離; PLC接口單元,與所述光藕隔離單元連接,提供所述閥門控制系統(tǒng)與外部PLC計算機的數(shù)據(jù)接口。
3.如權(quán)利要求2所述的閥門控制系統(tǒng),其特征在于:所述串并轉(zhuǎn)換單元包括將PLC計算機發(fā)送的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成中央處理器接收的串行數(shù)據(jù)的并口轉(zhuǎn)串口單元,以及將中央處理器發(fā)送的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成PLC計算機接收的并行數(shù)據(jù)的串口轉(zhuǎn)并口單元。
4.如權(quán)利要求2所述的閥門控制系統(tǒng),其特征在于:所述PLC接口單元包括從閥門控制系統(tǒng)向PLC計算機傳輸數(shù)據(jù)的PLC輸出端口以及從PLC計算機接收數(shù)據(jù)的PLC輸入端口。
5.如權(quán)利要求1所述的閥門控制系統(tǒng),其特征在于:所述PC控制單元包括以太網(wǎng)芯片及PC接口單元,所述PC接口單元可與外部PC連接,使外部PC可通過所述PC控制單元向中央處理器進行數(shù)據(jù)交換對步進電機進行控制。
6.如權(quán)利要求5所述的閥門控制系統(tǒng),其特征在于:所述PC接口單元為RJ45接口。
7.如權(quán)利要求1所述的閥門控制系統(tǒng),其特征在于:其還包括報警模塊,當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸錯誤時,可發(fā)出報警提示。
8.如權(quán)利要求1所述的閥門控制系統(tǒng),其特征在于:其還包括PC與PLC切換控制單元,控制閥門控制系統(tǒng)在同一時間只能接收PC或PLC的其中一個的輸入指令。
9.如權(quán)利要求1所述的閥門控制系統(tǒng),其特征在于:所述閥門設(shè)置有反饋單元,所述步進電機驅(qū)動單元能夠接收閥門的反饋信息并傳輸至中央處理器。
10.一種閥門控制方法,其包括: 提供一種如權(quán)利要求1所述的閥門控制系統(tǒng); 系統(tǒng)檢測PLC控制單元是否使能,若使能則由PLC計算機對步進電機控制器進行控制;若不使能則由PC計算機對步進電機控制器進行控制。
全文摘要
本發(fā)明提供一種閥門控制系統(tǒng),其包括可以控制閥門轉(zhuǎn)動的步進電機以及控制步進電機的步進電機控制器,其中步進電機控制器包括中央處理器、與中央處理器通過串行總線連接的步進電機驅(qū)動單元、PC控制單元、PLC控制單元以及報警信息模塊;PLC控制單元可以與PLC計算機連接,由PLC計算機對閥門進行控制;PC控制單元可以與個人電腦連接,由個人電腦對閥門進行控制。本發(fā)明的閥門控制系統(tǒng),能有兩種控制方式,而且可以控制多個閥門,集成度高。
文檔編號H01L21/00GK103148255SQ201110402270
公開日2013年6月12日 申請日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者馬鴻健, 趙福彬 申請人:無錫華瑛微電子技術(shù)有限公司
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