[發明專利]半導體設備氣體混合控制器

無效

• 申請號: 201210317333.8
• 申請日: 2012-08-31
• 公開（公告）號: CN102854900A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 李聰;李春梅;張瑞芳;黃明建;代后兆;張亞寧
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: G05D11/02
• 分類號: G05D11/02
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 苗峻

技術領域

本發明屬于控制器領域，具體涉及一種氣體混合控制器。

背景技術

在半導體器件和集成電路制造中，將某種或某些雜質摻入半導體材料內，以使材料具有所需要的導電類型和一定的電阻率，用來制造PN結，電阻，埋層等。摻雜工藝所用的氣體摻雜源被稱為摻雜氣體。通常將摻雜源與運載氣體在源柜中混合，混合后氣流連續流入擴散爐內環繞晶片四周，在晶片表面沉積上化合物摻雜劑，進而與硅反應生成摻雜金屬。這就需要有一種對幾種氣體流量進行集中控制的管理器。根據半導體或工藝要求不同，需要氣體種類、數量和混合比例也不同，因此就需要一種把各類氣體流量進行檢測控制的控制器。

我國的半導體設備在近幾年發展很快，其控制系統也在不斷完善，但是總體上說對氣體的檢測和控制沒做獨立的開發研制，多數是根據實際需要，用分散的儀器和控制器來組建整個控制系統，或者采用簡潔但不是很規范方式來組建控制系統。目前，國內半導體設備行業，主要用工業控制機的模板或可編程控制器的模擬模板等來實現氣體混合監控，對數字氣體流量計直接用上位機來監控。這些方案都存在集散儀器多，編程復雜，成本高等缺點。

現在國內實現氣體控制的方案基本有三種。如圖4、圖5、圖6所示。

圖4是用PLC或其他控制機做控制器，對幾種流量進行比例混合監控，這種方案是針對模擬式流量計，在擴散爐控制系統中電氣控制柜和氣體控制柜有幾米遠的距離，控制機放在電氣控制柜里，質量流量計放在氣體控制柜中，這樣模擬信號傳送要經過幾米的距離，雖然加RC網路能消除一些干擾，但氣體信號還是有干擾和衰減的，勢必影響采集和控制精度；再，模擬信號輸入輸出需要配置相應數量的A/D、D/A模塊，若路數多，則需要幾個模塊，且這些模塊都是PLC或者工業控制機模擬通道模塊，硬件成本很高。

圖5是針對數字式氣體流量計，近幾年的氣體流量計設計上都帶有數字通訊功能，將幾個質量流量計并聯后與其所需的控制器如PLC通訊，用RS485總線實現，電路就簡單多了。但是，用PLC實現通訊存在不好解決的問題：一、PLC一般具有一個與上位機連接的RS232口，一個與下位機相連的RS485接口，一般用此RS485接口與溫度控制儀表相連，而控制儀表的通訊協議與有些質量流量計的協議不同，如日本理化FB400溫度儀表的通訊協議中數據位是8，而日本的HORIBA的SEC質量流量計的通訊協議數據位是7，如果用此RS485口，則在每次通訊時，針對不同儀器進行不同協議的初始化處理，這樣容易造成數據混亂，通訊時間長，效率降低。如果用兩個RS485，則需要增加擴展模塊，增加硬件和軟件成本；二、質量流量計的通訊協議中上傳數據是隨著信號大小而變化的，用PLC實現難度較大，增加編程人員的難度；三、PLC既要和上位機通訊，又要和下位機控制儀表通訊，還要和質量流量計通訊，同時還要對擴散爐載片舟的行程和許多I/O進行采集管理，這樣，PLC負擔太大，運行效率低，難以保證系統精度和故障安全處理。所以這樣方案再實際運行中都很少采用。

圖6是為了彌補上述的缺陷，在工業控制機上增加一個RS485通訊口，直接和幾個數字式氣體流量計通訊，用上位機對質量流量計進行監控。因為工業控制機可以進行面向對象的高級編程，所以在編程方面較PLC簡單多。技術人員都喜歡采用此方法。但此方案缺點是一旦控制計算機系統出死機等故障，氣體的監控就失敗，實驗就受損失。采用此方案組建控制系統不是規范的現場總線控制系統，也不是規范的監督控制系統，這樣就保證不了系統的安全可靠性。???????????????????

發明內容

為了滿足新設備設計與舊設備的改造，實現模擬數字式通用，減輕PLC負擔，實現現場總線控制系統，提高控制系統可靠性，本發明提出一種新型半導體設備氣體混合控制器。

本發明采用以下技術方案：半導體設備氣體混合控制器，包括輸入部分、控制處理部分、輸出部分、RS485通訊端口和電源，

輸入部分包括模擬信號采集模塊、氫氧比例輸入模塊和SIH4壓力輸入模塊，

模擬信號采集模塊采用芯片TLC2543，一端與氣體質量流量計相連，采集質量流量計的模擬流量信號，完成A/D轉換，包括11個模擬輸入通道：8路質量流量計模擬輸入通道，1路零點校準電路，1路滿量程校準電路，1路SIH4壓力信號檢測電路；另一端與控制處理部分連接；

控制部分采用STM8S單片機做主機，STM8S單片機通過從通訊口與上位機相連，

輸出部分包括模擬通道輸出模塊、控制通道輸出模塊、氫氧比例保護輸出模塊和SIH4超壓輸出模塊，?