CN101533282B - 一种多路温控通道控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多路温控通道控制系统，其包括n路温控通道控制回路和协同温控模块。该协同温控模块将目标温控通道的第一差值同与之相邻的温控通道的第一差值进行比较，并根据比较结果来确定是否需要启动相邻通道的协同控制，如果需要启动，则向相邻温控通道的开关模块发送控制信号，以便接通或者断开加热模块的电力供应，进而借助于目标温控通道与相邻温控通道之间的热传递而对目标温控通道进行协同控制。此外，本发明还提供一种多路温控通道控制方法。本发明提供的控制系统和方法能够使多路温控通道协同工作，从而更快更好地提高整个系统的温度均匀性，同时能够缩短温度调控时间，以避免温控通道中的加热器等部件老化过快，进而延长其使用寿命。

Description

一种多路温控通道控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体而言，涉及一种多路温控通道控制系统。此外，本发明还涉及一种多路温控通道控制方法。

背景技术

随着电子技术的高速发展，人们对集成电路的集成度要求越来越高，这就要求生产集成电路的企业不断地提高半导体器件的加工能力。目前，在半导体器件的加工、制造过程中广泛采用等离子体刻蚀技术。所谓等离子体刻蚀技术指的是，反应气体在射频功率的激发下产生电离形成含有大量电子、离子、激发态的原子、分子和自由基等活性粒子的等离子体，这些活性粒子与被刻蚀物体(例如，晶片)的表面发生各种物理和化学反应并形成挥发性的生成物，从而使得被刻蚀物体表面的性能发生变化。

然而在实际应用中，无论是等离子体的产生还是刻蚀工艺过程，均对反应腔室的温度存在较高的依赖性。具体而言，反应腔室内的温度数值及其均匀性对刻蚀工艺的反应条件、刻蚀速率、沉积速率等均会产生影响，并最终影响刻蚀工艺结果。因此，就需要对反应腔室内的温度数值及其均匀性进行精确控制。

目前，对反应腔室进行控温通常采用这样的技术方案，即，在反应腔室内设置若干个温控通道，每一个温控通道中均设置有一个监控点，对应于每一个温控通道和其中的监控点而采用闭环控制方式，也就是根据该监控点的温度设定值和实际测量值之间的差异，来调整控制参数，以使该监控点的温度测量值最终等于其温度设定值，从而达到使该温控通道提供合适的工艺温度的目的。

请参阅图1，其中示出了上述反应腔室控温方案。该方案中，在反应腔室内设置了n个温控通道，即温控通道1、温控通道2，……， 温控通道n，其中，每一个温控通道中包含一个监控点，并对应地设置有PID温控器、SSR(Solid State Relay，固态继电器)、加热器以及测温热偶等部件。

下面，以第一温控通道为例来详细说明图1所示技术方案如何实现反应腔室内的温度控制。

第一温控通道中包含监控点P1，并且对应于该监控点P1设置有PID温控器1、SSR1、加热器1以及测温热偶1等部件。

其中，测温热偶1用于测量监控点P1的温度，并将测量值t1传输至PID温控器1。

PID温控器1根据监控点P1的温度测量值t1以及预先输入的该监控点P1的温度设定值Sp1，向SSR1传输控制信号。

SSR1用于根据来自PID温控器1的控制信号接通或断开加热器1的电力供应。

加热器1用于在SSR1的控制下，对反应腔室内的监控点P1所对应的第一温控通道进行加热或停止加热，以增高或降低该温控通道的温度。

在实际应用中，若监控点P1的温度测量值t1同其温度设定值Sp1之间的差值在该系统允许的范围内，则PID温控器1输出相应的控制信号，使SSR1保持原有状态不变。若监控点P1的温度测量值t1同其温度设定值Sp1之间的差值超出该系统允许的范围，并且t1小于Sp1，则PID温控器1输出相应的控制信号，使SSR1接通加热器1的电力供应，从而使得加热器1对监控点P1所对应的第一温控通道进行加热，以提高该温控通道的温度；反之，若t1大于Sp1，则PID温控器1输出相应的控制信号，使SSR1断开加热器1的电力供应，从而使得加热器1停止对监控点P1所对应的第一温控通道进行加热，以逐渐降低该温控通道的温度。

上述技术方案中的升温方式可以采用加热器加热的方式，至于其降温方式，例如可以采用厂房自然风冷的方式。

通过上述描述可知，现有技术提供的温度控制方案可以对反应腔室内的各个温控通道单独进行控制，并且各个温控通道的温度控制 不受其他温控通道的影响。

尽管现有技术中提供的多路温控通道控制方法能够通过设置多路温控通道来对反应腔室内的多个温度监控点进行监控，进而实现对整个反应腔室的温度控制，但是在实际应用中，其不可避免地存在下述缺陷：

其一，现有技术提供的多路温控通道控制方法中，各路温控通道只能单独进行控制，而不能彼此协同进行控制，也就是说不能借助于其他温控通道的控制作用来对某一个温控通道进行辅助控制。这样，如果反应腔室内的某一监控点的温度测量值同其温度设定值之差大于系统允许的范围，则只能通过对该监控点所对应的温控通道进行加热操作或者停止加热操作来对该温控通道的温度进行调控，而不能借助于相邻温控通道的温度变化来对该监控点所对应的温控通道进行辅助调控，因此这样所需调控时间通常比较长。

其二，由于现有技术提供的多路温控通道控制方法所需调控时间较长，这便使得在温度调控时段内，反应腔室内不同位置处(也就是不同温控通道)的温度一直不够均匀。而且，若要使各个温控通道彼此之间的温度均匀，例如使散热效率高的温控通道的温度与散热效率低的温控通道的温度均匀，则需要使散热效率高的温控通道的加热器相对于其他温控通道的加热器具有更高的加热功率，并采用更长的加热时间，这样，势必会加快该温控通道的加热器的老化，影响其使用寿命。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种多路温控通道控制系统，其能够使多路温控通道协同工作，从而更快更好地提高整个系统的温度均匀性，同时能够缩短温度调控时间，以避免温控通道中的加热器等部件老化过快，进而延长其使用寿命。

另外，本发明还提供了一种多路温控通道控制方法，其同样能够使多路温控通道协同工作，从而更快更好地提高整个系统的温度均匀性，同时能够缩短温度调控时间，以避免温控通道中的加热器等部件 老化过快，进而延长其使用寿命。

为此，本发明提供了一种多路温控通道控制系统，其包括n路温控通道控制回路，n为大于等于2的整数，所述每一路温控通道控制回路均包括基本温控模块、开关模块、加热模块以及测温模块。其中，所述测温模块用于测量所述温控通道的温度，并将测量值传输至基本温控模块；所述基本温控模块根据来自所述测温模块的温度测量值和预先输入的温度设定值而向开关模块输出控制信号；所述开关模块根据来自基本温控模块的控制信号而闭合或断开，以接通或者断开加热模块的电力供应；所述加热模块用于在得到电力供应的情况下对所述温控通道进行加热，以提高所述温控通道的温度值。所述多路温控通道控制系统还包括协同温控模块，所述协同温控模块包括接收单元、计算单元、比较单元和控制单元，其中，所述接收单元用于接收各路温控通道的温度设定值，并且从各路温控通道的测温模块接收各路温控通道的温度测量值，并将它们传输至计算单元；所述计算单元根据每一路温控通道的温度设定值和温度测量值计算该温控通道的第一差值，并将其传输至比较单元，所述第一差值为温度设定值与温度测量值之差；所述比较单元在判断出目标温控通道的第一差值大于0后，将所述目标温控通道的第一差值同与之相邻的温控通道的第一差值进行比较，若前者大于后者，则在所述目标温控通道进行基本温度控制下的加热操作的同时，也使相邻温控通道进行加热操作，以便通过热传递而对目标温控通道进行协同温度控制；如果前者小于后者，则仅使所述目标温控通道进行基本温度控制下的加热操作，而不向其相邻的温控通道输出控制指令，以使其保持原有工作状态而不进行协同控制；并且所述比较单元在判断出目标温控通道的第一差值小于0后，将所述目标温控通道的第一差值同与之相邻的温控通道的第一差值进行比较，若前者小于后者，则在所述目标温控通道进行基本温度控制下的散热操作的同时，也使相邻温控通道进行散热操作，以便通过热传递而对目标温控通道进行协同温度控制；如果前者大于后者，则仅使所述目标温控通道进行基本温度控制下的散热操作，而不向其相 邻的温控通道输出控制指令，以使其保持原有工作状态而不进行协同控制。

其中，所述测温模块包括热电偶或热敏电阻或电阻温度检测器或红外测温模块。

其中，所述开关模块包括固态继电器或可控硅或光电隔离器或开关管。

其中，所述加热模块包括电阻丝。

其中，所述协同温控模块采用8051系列单片机、AVR系列单片机、M68HC11系列单片机或PIC16C系列单片机。

其中，本发明提供的多路温控通道控制系统还包括存储器。该存储器用以存储各温控通道的温度设定值和温度测量值，和/或用以存储基于各温控通道的温度设定值和温度测量值而获得的各温控通道的第一差值。所述基本温控模块和协同温控模块从所述存储器中读取各温控通道的温度设定值和温度测量值，和/或从所述存储器中直接读取各温控通道的第一差值。

此外，本发明还提供一种多路温控通道控制方法，其包括下述过程：基本温控过程：根据各温控通道的温度测量值和预先设定的温度设定值来计算各温控通道的第一差值，根据每一个温控通道的第一差值输出使该温控通道中的开关模块闭合或断开的控制信号，以接通或者断开该温控通道中的加热模块的电力供应，从而对所述温控通道进行加热以提高所述温控通道的温度，或者不进行加热而使其散热或保温；协同温控过程：将目标温控通道的第一差值同与之相邻的温控通道的第一差值进行比较，并根据比较结果来确定是否需要启动相邻通道的协同控制，如果需要启动，则向相邻温控通道的开关模块发送控制信号，以使其闭合或断开，以便接通或者断开对应加热模块的电力供应，进而借助于目标温控通道同与之相邻的温控通道之间的热传递而对目标温控通道进行协同温度控制。其中，所述协同温控过程具体包括下述各个步骤：即，接收步骤，用于接收各路温控通道的温度设定值和温度测量值；计算步骤，用于根据每一路温控通道的温度设定值和 温度测量值计算该温控通道的第一差值，所述第一差值为温度设定值与温度测量值之差；比较步骤，用于在判断出目标温控通道的第一差值大于0后，将所述目标温控通道的第一差值同与之相邻的温控通道的第一差值进行比较，若前者大于后者，则在所述目标温控通道进行基本温度控制下的加热操作的同时，也使相邻温控通道进行加热操作，以便通过热传递而对目标温控通道进行协同温度控制；如果前者小于后者，则仅使所述目标温控通道进行基本温度控制下的加热操作，而不向其相邻的温控通道输出控制指令，以使其保持原有工作状态而不进行协同控制；并且在判断出目标温控通道的第一差值小于0后，将所述目标温控通道的第一差值同与之相邻的温控通道的第一差值进行比较，若前者小于后者，则在所述目标温控通道进行基本温度控制下的散热操作的同时，也使相邻温控通道进行散热操作，以便通过热传递而对目标温控通道进行协同温度控制；如果前者大于后者，则仅使所述目标温控通道进行基本温度控制下的散热操作，而不向其相邻的温控通道输出控制指令，以使其保持原有工作状态而不进行协同控制。

其中，各温控通道的温度测量采用热电偶或热敏电阻或电阻温度检测器或红外测温仪。

其中，所述开关模块包括固态继电器或可控硅或光电隔离器或开关管。

其中，所述加热模块包括电阻丝。

其中，所述协同温控过程采用8051系列单片机、AVR系列单片机、M68HC11系列单片机或PIC16C系列单片机来完成。

其中，本发明提供的多路温控通道控制方法还包括存储步骤，用以将各温控通道的温度设定值和温度测量值存储到存储器中，或者直接将基于各温控通道的温度设定值和温度测量值而获得的各温控通道的第一差值存储到存储器中，以便在所述基本温控过程或协同温控过程中从所述存储器中读取各温控通道的温度设定值和温度测量值，或者从存储器中直接读取各温控通道的第一差值。

相对于现有技术，本发明具有下述有益效果：

其一，由于本发明提供的多路温控通道控制系统中除了基本温控模块之外还包括协同温控模块，这样就可以在借助于基本温控模块对目标温控通道进行基本温度控制的同时，还能够借助于协同温控模块、通过与目标温控通道相邻的温控通道的热传递而对目标温控通道进行协同温度控制。因而，可以提高各个目标温控通道的温度调节效率，缩短温度调节时间，从而使诸如反应腔室的多通道系统能够在较短的时间内温度趋于均匀。

其二，由于本发明提供的多路温控通道控制系统所需调控时间较短，这样便使得即便是散热效率高的温控通道，也能够在较短的时间内达到预定温度，因此，也就不会使相应温控通道中的加热器工作时间过长，从而避免该温控通道中的加热器等部件老化过快，进而延长其使用寿命。

类似地，本发明提供的多路温控通道控制方法由于同时包含基本温控过程和协同温控过程，因而也就具有温度调控效率高、调控时间短，而且能够避免温控通道中的加热器等部件老化过快，进而延长其使用寿命等有益效果。

附图说明

图1为现有技术中多路温控通道控制系统的原理框图；

图2为本发明提供的多路温控通道控制系统的一个具体实施例的原理框图；

图3为本发明提供的多路温控通道控制方法的一个具体实施例的流程图；

图4为本发明提供的多路温控通道控制方法中协同温控过程的一个具体实施例的流程图。

具体实施方式

为使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的多路温控通道控制系统及多路温控通道控制方法进 行详细描述。

本发明提供的多路温控通道控制系统包括n路温控通道控制回路，其中，n为大于等于1的整数，对于每一路温控通道控制回路而言，均包括基本温控模块、开关模块、加热模块以及测温模块。其中，所述测温模块用于测量所述温控通道的温度，并将测量值传输至基本温控模块；所述基本温控模块根据来自所述测温模块的温度测量值和预先输入的温度设定值而向开关模块输出控制信号；所述开关模块根据来自基本温控模块的控制信号而闭合或断开，以接通或者断开加热模块的电力供应；所述加热模块用于在得到电力供应的情况下对所述温控通道进行加热，以提高所述温控通道的温度值。本发明的关键在于，除上述模块之外，多路温控通道控制系统还包括协同温控模块，所述协同温控模块将目标温控通道的第一差值同与之相邻的温控通道的第一差值进行比较，并根据比较结果来确定是否需要启动相邻通道的协同控制，如果需要启动，则向相邻温控通道的开关模块发送控制信号，以使其闭合或断开，以便接通或者断开对应加热模块的电力供应，进而借助于目标温控通道同与之相邻的温控通道之间的热传递而对目标温控通道进行协同温度控制。

请参阅图2，本发明提供的多路温控通道控制系统包括：作为上位机的工控机、n路温控通道控制回路以及协同温控模块。

其中，作为上位机的工控机用于向各路温控通道的PID温控器、协同温控模块发送控制命令及数据，例如，各路温控通道的温度设定值Sp1，Sp2，……，Spn。

每一路温控通道控制回路均包括相应的PID温控器、SSR、加热器以及测温热偶等部件。例如，第一路通道控制回路包括PID温控器1、SSR1、诸如电阻丝构成的加热器1以及测温热偶1等部件。这些部件的工作原理及过程，与图1所示现有技术类似，在此不再赘述。

协同温控模块接收各个温控通道1～n的温度设定值Sp1～Spn，以及温度测量值t1～tn，并且对应于每一个温控通道计算其温度设定值和温度测量值之间的差值(以下称为第一温差)，而后将目标温控通道的第一温差同与之相邻的温控通道的第一温差进行比较，并根 据比较结果向所述相邻通道中的SSR发出控制信号，使其接通或者断开对应加热器的电力供应，以对该通道进行加热或停止加热，以便增高或降低该通道的温度，从而间接调节目标温控通道的温度。

具体地，协同温控模块可以包括接收单元、计算单元、比较单元、控制单元和输出单元。

其中，接收单元用于接收各路温控通道的温度设定值，并且从各路温控通道的测温模块接收各路温控通道的温度测量值，并将它们传输至计算单元。

计算单元根据每一路温控通道的温度设定值和温度测量值计算该温控通道的第一差值，并将其传输至比较单元，所述第一差值为温度设定值与温度测量值之差。

比较单元在判断出目标温控通道的第一差值大于0后，将所述目标温控通道的第一差值同与之相邻的温控通道的第一差值进行比较，若前者大于后者，则在所述目标温控通道进行基本温度控制下的加热操作的同时，也使相邻温控通道进行加热操作，以便通过热传递而对目标温控通道进行协同温度控制；如果前者小于后者，则仅使所述目标温控通道进行基本温度控制下的加热操作，而不向其相邻的温控通道输出控制指令，以使其保持原有工作状态而不进行协同控制。并且，在判断出目标温控通道的第一差值小于0后，将所述目标温控通道的第一差值同与之相邻的温控通道的第一差值进行比较，若前者小于后者，则在所述目标温控通道进行基本温度控制下的散热操作的同时，也使相邻温控通道进行散热操作，以便通过热传递而对目标温控通道进行协同温度控制；如果前者大于后者，则仅使所述目标温控通道进行基本温度控制下的散热操作，而不向其相邻的温控通道输出控制指令，以使其保持原有工作状态而不进行协同控制。

通过上面的描述可以看出，本发明提供的多路温控通道控制系统既包括基本温度控制(即，各温控通道控制回路根据其第一温差而对本温控通道所进行的温度控制，其与图1所示现有技术中的控制原理和控制过程类似，在此不再赘述)，又包括相邻温控通道之间的协同控制(即，根据目标温控通道的第一温差同与之相邻的温控通道的 第一温差之间的比较情况而对目标温控通道所进行的温度控制)。

作为本发明的另一个技术方案，本发明还提供一种多路温控通道控制方法。

请参阅图3，本发明提供的多路温控通道控制方法中既包括各个温控通道的基本温控过程，又包括相邻温控通道之间的协同温控过程。

具体地，在步骤210中，温度控制模块读取各温控通道的温度设定值和温度测量值。

步骤220，根据各温控通道的温度设定值和温度测量值，计算各温控通道的第一差值。具体地，各温控通道的第一差值Ch＝该温控通道的温度设定值Sp-温度测量值t。

步骤230，将各温控通道的第一差值存储在存储器中。

步骤240，每一个温控通道控制回路中的温控器从存储器中读取相应的第一差值，并根据该差值控制该温控通道控制回路中的加热器的工作，以此来调整该温控通道的温度。

具体地，若该温控通道的第一差值大于0，则温控器向该温控通道中的开关模块输出闭合信号，所述开关模块执行闭合动作或者保持闭合状态，以接通加热器的电力供应。此时，加热器工作以加热该温控通道，以便使该温控通道升温，从而减小该温控通道的温度设定值和温度测量值之间的差值，即，第一差值。

反之，若该温控通道的第一差值小于0，则温控器向该温控通道中的开关模块输出断开信号，所述开关模块执行断开动作或者保持断开状态，以断开加热器的电力供应。此时，加热器不工作，以便使该温控通道通过自然风冷而降温，以减小该温控通道的温度设定值和温度测量值之间的差值。

步骤250，在各温控通道控制回路执行基本温度控制的同时，协同温控模块也从存储器中读取相邻通道各自的第一差值，并且通过对相邻通道的第一差值进行比较来控制相应温控通道中的加热器的工作，以便借助于相应温控通道中的温度变化来调整该目标温控通道的温度。

例如，当要控制第2温控通道(即，目标温控通道)的温度时，协同温控模块从存储器中读取相邻通道各自的第一差值，即，第1温控通道的第一差值Ch1，第二温控通道的第一差值Ch2和第三温控通道的第一差值Ch3，并将Ch2同Ch1进行比较，根据比较结果来控制第1温控通道中的SSR1的工作状态，以便接通或断开加热器1的电力供应，进而控制第1温控通道的温度，并借助于传热而调整目标温控通道的温度。同时，还将Ch2同Ch3进行比较，根据比较结果来控制第3温控通道中的SSR3的工作状态，以便接通或断开加热器3的电力供应，进而控制第3温控通道的温度，并借助于传热而调整目标温控通道的温度。这样也就实现了相邻温控通道的协同温度控制。

需要指出的是，当上述步骤220中计算出各温控通道的第一差值后，也可以将各个第一差值直接传送至各温控通道的温控器，而不必等待各温控器从存储器中读取。

下面结合图4对本发明中的协同温度控制过程进行详细描述。

步骤320中，协同温控模块读取各温控通道的温度设定值Spi以及温度测量值ti。其中，温度测量值ti是通过诸如测温热偶、红外测温仪、热敏电阻等的测温模块对第i温控通道的温度进行测量而得到。

步骤330，根据步骤320中读取的温度设定值Spi和温度测量值ti，协同温控模块计算该温控通道中的第一差值，例如，当i＝1时，计算第1温控通道的第一差值Ch1＝Sp1-t1；当i＝2时，第2温控通道的第一差值Ch2＝Sp2-t2。

重复上述步骤320和步骤330，直至计算出全部温控通道各自的第一差值。

步骤340，设定第m温控通道为目标温控通道，判断m是否为预定的最大值n，如果是，则转到步骤320，以开始下一控温循环；如果否，则执行步骤350。

步骤350，判断第m温控通道的第一差值Chm是否等于0，也就是判断第m温控通道中的温度测量值是否等于其温度设定值，如果是，则将m递增1，即m＝m+1，而后转到步骤340，以进行下一个温 控通道的判断和控温；如果否，则执行步骤360。

步骤360，判断第一差值Chm是否大于0，也就是判断第m温控通道中的温度测量值是否小于其温度设定值，如果是，则转到步骤370；如果否，则转到步骤430。

步骤370，比较第m温控通道的第一差值Chm与第m-1温控通道的第一差值Ch(m-1)，如果前者大于后者，则转到步骤380；反之，转到步骤390。

步骤380，在第m温控通道进行基本温度控制中的加热操作(图未示)的同时，向第m-1温控通道中的SSRm-1输出电信号使其闭合，以便接通第m-1温控通道的加热器m-1的电力供应，以对第m-1温控通道进行加热，以最终借助于热传递而对第m温控通道的温度进行协同控制。在步骤380之后进入步骤400。

步骤390，仅对第m温控通道进行基本温度控制中的加热操作，而不向第m-1温控通道中的SSRm-1输出闭合电信号。而后，进入步骤400。

步骤400，比较第m温控通道的第一差值Chm与第m+1温控通道的第一差值Ch(m+1)，如果前者大于后者，则转到步骤410；反之，转到步骤420。

步骤410，在第m温控通道进行基本温度控制中的加热操作(图未示)的同时，向第m+1温控通道中的SSRm+1输出电信号使其闭合，以便接通第m+1温控通道的加热器m+1的电力供应，以对第m+1温控通道进行加热，以最终借助于热传递而对第m温控通道的温度进行协同控制。在步骤410之后转到步骤340。

步骤420，仅对第m温控通道进行基本温度控制中的加热操作，而不向第m+1温控通道中的SSRm+1输出闭合电信号，并转到步骤340。

步骤430，比较第m温控通道的第一差值Chm与第m-1温控通道的第一差值Ch(m-1)，如果前者小于后者，则转到步骤450；反之，转到步骤440。

步骤440，不对第m温控通道进行加热而使其散热，同时也不向 第m-1温控通道中的SSRm-1输出闭合电信号，而是转到步骤460。

步骤450，不对第m温控通道进行加热而使其散热，同时向第m-1温控通道中的SSRm-1输出电信号使其断开或者保持断开状态，以便断开第m-1温控通道的加热器m-1的电力供应，以对第m-1温控通道进行散热操作，以最终借助于热传递而对第m温控通道的温度进行协同控制。在步骤450之后进入步骤460。

步骤460，比较第m温控通道的第一差值Chm与第m+1温控通道的第一差值Ch(m+1)，如果前者小于后者，则转到步骤480；反之，转到步骤470。

步骤470，不对第m温控通道进行加热而使其散热，同时也不向第m+1温控通道中的SSRm+1输出闭合电信号，而是转到步骤340。

步骤480，不对第m温控通道进行加热而使其散热，同时向第m+1温控通道中的SSRm+1输出电信号使其断开或者保持断开状态，以便断开第m+1温控通道的加热器m+1的电力供应，以对第m+1温控通道进行散热操作，以最终借助于热传递而对第m温控通道的温度进行协同控制。在步骤480之后进入步骤340。

通过上面的描述可以看出，本发明提供的多路温控通道控制方法中，对各路温控通道并不是单独进行控制的，而是在对目标温控通道，例如第m温控通道，进行基本温度控制的同时，借助于与其相邻的第m-1温控通道和第m+1温控通道的辅助温度调节来对第m温控通道的温度进行协同控制。这样，在需要第m温控通道升温时，不仅可以通过对本温控通道直接加热而升温，而且还可以通过使相邻温控通道加热并借助于热传递来间接使第m温控通道升温；而在需要第m温控通道降温时，可以在使本温控通道停止加热而自然风冷降温的同时，也使相邻温控通道停止加热并借助于热传递来间接使第m温控通道降温。

由此可见，采用本发明提供的多路温控通道控制系统及控制方法，能够提高温度调节效率，缩短温度调节时间，以便在较短的时间内使反应腔室内各温控通道的温度趋于均匀。而且，由于温度调节效率高、温度调节时间短，所以使得加热器等部件工作的时间相对减少， 从而减少其损耗，提高其使用寿命。

需要指出的是，本发明提供的多路温控通道控制系统及控制方法，虽然某一温控通道的控温回路既可以完成对本温控通道的基本温度控制，又可以完成对相邻温控通道的辅助温度控制，但是当基本温度控制过程对该温控通道的控温要求与辅助温度控制过程对该温控通道的控温要求矛盾时，例如，基本温度控制过程要求该温控通道的SSR闭合以进行加热，而辅助温度控制过程要求该温控通道的SSR断开以进行散热，这种情况下，该温控通道的SSR执行闭合操作以对该通道进行加热。也就是说，只要某一温控通道的温控模块与协同温控模块二者其中之一发出了使该温控通道中的SSR闭合的指令，则该SSR就会执行闭合操作。

进一步需要指出的是，在本发明中，各温控通道的温控模块可以是分立的，也就是说，每一个温控通道设置有一个温控模块；也可以是集成的，也就是说，各温控通道共有一个温控模块，该温控模块可以通过软件和/或硬件来实现对各温控通道的温度控制。而且，协同温控模块与各温控通道的温控模块可以是相互独立的模块，也可以为同一个模块，只要其能够对各个温控通道进行基本温度控制，并且对相邻温控通道进行协同控制即可。

此外，本发明中的温控模块可以是硬件模块，也可以是能够实现上述控温功能的软件模块。当采用硬件温控模块时，例如可以采用805 1系列单片机、AVR系列单片机、M68HC11系列单片机或PIC16C系列单片机等，当然也可以采用其他类型的微处理器。

而且，本发明中的开关模块可以不局限于前述实施例中的SSR，而是也可以采用可控硅和/或光电隔离器和/或开关管等开关器件，只要能够在控制模块的控制下完成通/断操作即可。当然，测温模块也不必局限于前述实施例中的测温热偶，在实际应用中，其还可以采用热敏电阻和/或电阻温度检测器和/或红外测温仪等。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出 各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种多路温控通道控制系统，包括n路温控通道控制回路，n为大于等于2的整数，所述每一路温控通道控制回路均包括基本温控模块、开关模块、加热模块以及测温模块，其中

所述测温模块用于测量所述温控通道的温度，并将测量值传输至基本温控模块；

所述基本温控模块根据来自所述测温模块的温度测量值和预先输入的温度设定值而向开关模块输出控制信号；

所述开关模块根据来自基本温控模块的控制信号而闭合或断开，以接通或者断开加热模块的电力供应；

所述加热模块用于在得到电力供应的情况下对所述温控通道进行加热，以提高所述温控通道的温度值；

其特征在于，所述多路温控通道控制系统还包括协同温控模块，所述协同温控模块包括接收单元、计算单元、比较单元和控制单元，其中

所述接收单元用于接收各路温控通道的温度设定值，并且从各路温控通道的测温模块接收各路温控通道的温度测量值，并将它们传输至计算单元；

所述计算单元根据每一路温控通道的温度设定值和温度测量值计算该温控通道的第一差值，并将其传输至比较单元，所述第一差值为温度设定值与温度测量值之差；

所述比较单元在判断出目标温控通道的第一差值大于0后，将所述目标温控通道的第一差值同与之相邻的温控通道的第一差值进行比较，若前者大于后者，则在所述目标温控通道进行基本温度控制下的加热操作的同时，也使相邻温控通道进行加热操作，以便通过热传递而对目标温控通道进行协同温度控制；如果前者小于后者，则仅使所述目标温控通道进行基本温度控制下的加热操作，而不向其相邻的温控通道输出控制指令，以使其保持原有工作状态而不进行协同控制；并且

在判断出目标温控通道的第一差值小于0后，将所述目标温控通道的第一差值同与之相邻的温控通道的第一差值进行比较，若前者小于后者，则在所述目标温控通道进行基本温度控制下的散热操作的同时，也使相邻温控通道进行散热操作，以便通过热传递而对目标温控通道进行协同温度控制；如果前者大于后者，则仅使所述目标温控通道进行基本温度控制下的散热操作，而不向其相邻的温控通道输出控制指令，以使其保持原有工作状态而不进行协同控制。

2.根据权利要求1所述的多路温控通道控制系统，其特征在于，所述测温模块包括热电偶或热敏电阻或电阻温度检测器或红外测温模块。

3.根据权利要求1所述的多路温控通道控制系统，其特征在于，所述开关模块包括固态继电器或可控硅或光电隔离器或开关管。

4.根据权利要求1所述的多路温控通道控制系统，其特征在于，所述加热模块包括电阻丝。

5.根据权利要求1所述的多路温控通道控制系统，其特征在于，所述协同温控模块采用8051系列单片机、AVR系列单片机、M68HC11系列单片机或PIC16C系列单片机。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的多路温控通道控制系统，其特征在于，还包括存储器，用以存储各温控通道的温度设定值和温度测量值，和/或用以存储基于各温控通道的温度设定值和温度测量值而获得的各温控通道的第一差值；

所述基本温控模块和协同温控模块从所述存储器中读取各温控通道的温度设定值和温度测量值，和/或从所述存储器中直接读取各温控通道的第一差值。

7.一种多路温控通道控制方法，其特征在于，包括下述过程：

基本温控过程：根据各温控通道的温度测量值和预先设定的温度设定值来计算各温控通道的第一差值，根据每一个温控通道的第一差值输出使该温控通道中的开关模块闭合或断开的控制信号，以接通或者断开该温控通道中的加热模块的电力供应，从而对所述温控通道进行加热以提高所述温控通道的温度，或者不进行加热而使其散热或保温；

协同温控过程：将目标温控通道的第一差值同与之相邻的温控通道的第一差值进行比较，并根据比较结果来确定是否需要启动相邻通道的协同控制，如果需要启动，则向相邻温控通道的开关模块发送控制信号，以使其闭合或断开，以便接通或者断开对应加热模块的电力供应，进而借助于目标温控通道同与之相邻的温控通道之间的热传递而对目标温控通道进行协同温度控制，

其中，所述协同温控过程具体包括下述步骤：

接收步骤：接收各路温控通道的温度设定值和温度测量值；

计算步骤：根据每一路温控通道的温度设定值和温度测量值计算该温控通道的第一差值，所述第一差值为温度设定值与温度测量值之差；

比较步骤：在判断出目标温控通道的第一差值大于0后，将所述目标温控通道的第一差值同与之相邻的温控通道的第一差值进行比较，若前者大于后者，则在所述目标温控通道进行基本温度控制下的加热操作的同时，也使相邻温控通道进行加热操作，以便通过热传递而对目标温控通道进行协同温度控制；如果前者小于后者，则仅使所述目标温控通道进行基本温度控制下的加热操作，而不向其相邻的温控通道输出控制指令，以使其保持原有工作状态而不进行协同控制；并且

在判断出目标温控通道的第一差值小于0后，将所述目标温控通道的第一差值同与之相邻的温控通道的第一差值进行比较，若前者小于后者，则在所述目标温控通道进行基本温度控制下的散热操作的同时，也使相邻温控通道进行散热操作，以便通过热传递而对目标温控通道进行协同温度控制；如果前者大于后者，则仅使所述目标温控通道进行基本温度控制下的散热操作，而不向其相邻的温控通道输出控制指令，以使其保持原有工作状态而不进行协同控制。

8.根据权利要求7所述的多路温控通道控制方法，其特征在于，各温控通道的温度测量采用热电偶或热敏电阻或电阻温度检测器或红外测温仪。

9.根据权利要求7所述的多路温控通道控制方法，其特征在于，所述开关模块包括固态继电器或可控硅或光电隔离器或开关管。

10.根据权利要求7所述的多路温控通道控制方法，其特征在于，所述加热模块包括电阻丝。

11.根据权利要求7所述的多路温控通道控制方法，其特征在于，所述协同温控过程采用8051系列单片机、AVR系列单片机、M68HC11系列单片机或PIC16C系列单片机来完成。

12.根据权利要求7至11中任意一项所述的多路温控通道控制方法，其特征在于，还包括存储步骤，用以将各温控通道的温度设定值和温度测量值存储到存储器中，或者直接将基于各温控通道的温度设定值和温度测量值而获得的各温控通道的第一差值存储到存储器中，以便在所述基本温控过程或协同温控过程中从所述存储器中读取各温控通道的温度设定值和温度测量值，或者从存储器中直接读取各温控通道的第一差值。

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