CN103925796A - 氧化炉炉门的开关控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种氧化炉炉门的开关控制方法，其包括炉门执行开关动作，当原位传感器探测到炉门进入其触发范围，反馈第一到位信号并控制炉门停止；炉门向反方向运动，当原位传感器探测到炉门离开其触发范围，反馈未到位信号并控制炉门停止；炉门向正方向运动，当原位传感器探测到炉门进入其触发范围，反馈第二到位信号并控制炉门停止；控制单元全部接收三个信号，则炉门开关动作完成。本发明通过原位传感器的触发、取消触发和再次触发三步法，来确认原位传感器是否有故障，避免了系统错误辨别炉门状态而导致后续发生碰撞的可能性，提高了安全性和可靠性。

Description

氧化炉炉门的开关控制方法

技术领域

本发明涉及半导体器件制造工艺技术领域，特别涉及一种用于半导体制造的氧化炉炉门的开启和关闭控制方法。

背景技术

半导体器件设计向高密度、高集成度的方向迅速发展，对半导体集成电路新工艺、新技术、新设备提出了越来越高的要求。在所有半导体专用设备中，扩散/氧化炉是集成电路生产线前工序的重要工艺设备之一，其主要用于硅片工艺中的扩散、退火、合金、氧化、薄膜生长等工艺。

一般而言，半导体制造氧化炉炉门的开闭包括升降、旋转等动作，如采用双电机驱动自动炉门的开闭分别由两个动作的组合实现，炉门的开启依次包括下降和旋转打开，炉门的关闭依次包括旋转关闭和上升。检验炉门是否升降或旋转到位，一般是通过原位传感器来识别，以炉门旋转打开为例，当炉门下降到位(下降动作的原位搜索完成)后执行旋转打开的动作，当旋转打开动作对应的原位传感器探测到炉门刚遮挡原位传感器时，控制停止炉门旋转，炉门旋转打开的动作执行完毕。因为对于氧化炉炉门的开启或关闭，对其原位精度要求较低，一般采用检测到刚遮挡原位传感器即减速停止的原位方式，原位结束后即认为动作完成。

上述现有技术虽然操作简单，但忽略了原位传感器失效的特殊情况，尤其是炉门旋转打开的动作执行过程中，原位传感器若突然失效而使系统误认为炉门旋转打开动作已经完成到位，实际上炉门并未完全打开，这样就会导致后续的晶舟运动发生碰撞，造成巨大损失。

综上，如何提供一种新的氧化炉炉门开关控制方法，排除上述原位传感器失效的情况，正确辨识炉门的动作状态，从而避免后续动作发生碰撞所造成的损失，是本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。

发明内容

本发明为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种氧化炉炉门的开关控制方法，通过多次触发原位传感器，排除其可能出现的故障，从而提高设备的安全性和可靠性。

本发明提供一种氧化炉炉门的开关控制方法，该炉门的开关包括开启和关闭，该炉门开启的开关动作包括下降和旋转打开，炉门关闭的开关动作包括旋转关闭和上升，该氧化炉在对应每个炉门开关动作的完成位置处均设有原位传感器，该炉门开关控制方法包括以下步骤：

步骤S01，控制单元发出开关动作的指令，驱动炉门执行该开关动作，当该开关动作对应的原位传感器探测到炉门进入其触发范围时，反馈第一到位信号至控制单元，并由控制单元驱动炉门停止；

步骤S02，控制单元驱动炉门向该开关动作的反方向运动，当该原位传感器探测到炉门离开其触发范围时，反馈未到位信号至控制单元，并由控制单元驱动炉门停止；

步骤S03，控制单元驱动炉门向该开关动作的正方向运动，当该原位传感器探测到炉门进入其触发范围时，反馈第二到位信号至控制单元，并由控制单元驱动炉门停止；

步骤S04，控制单元全部接收第一到位信号、未到位信号和第二到位信号，则判断该原位传感器无故障，该炉门开关动作完成，否则，判断该原位传感器故障，炉门开关动作失败。

进一步地，步骤S01还包括步骤S011，若炉门运动至该原位传感器触发范围的位置而原位传感器未反馈第一到位信号，则判断该原位传感器故障，炉门开关动作失败；步骤S02还包括步骤S021，若炉门运动至离开该原位传感器触发范围的位置而原位传感器未反馈未到位信号，则判断该原位传感器故障，炉门开关动作失败；步骤S03还包括步骤S031，若炉门运动至该原位传感器触发范围的位置而原位传感器未反馈第二到位信号，则判断该原位传感器故障，炉门开关动作失败。

进一步地，本方法中所述进入原位传感器的触发范围是原位传感器探测到炉门到达其触发范围上沿并向下沿移动；所述离开原位传感器的触发范围是原位传感器探测到炉门离开其触发范围上沿并向触发范围以外移动。

进一步地，本方法中所述驱动炉门停止是驱动炉门立即停止或驱动炉门减速停止。

进一步地，步骤S01和S03中控制炉门停止于该原位传感器触发范围的上沿和下沿之间。

进一步地，步骤S011中为炉门运动至该原位传感器触发范围的位置并停留0.1-10秒；步骤S021中为炉门向该开关动作的反方向运动0.1-5秒；步骤S031中为炉门运动至该原位传感器触发范围的位置并停留0.1-10秒。

进一步地，该氧化炉炉门为电动炉门，该控制单元为PLC(可编程逻辑控制器)。

进一步地，该原位传感器为光电传感器。

本发明提供的氧化炉炉门的开关控制方法，通过原位传感器的触发、取消触发和再次触发三步法，来确认原位传感器是否有故障，以排除原位传感器的任一故障，尤其是在炉门开始执行开关动作之后出现的失效情况，这种情况下，将不会取消触发而不会反馈上述的未到位信号，只有当三步法反馈的三个信号全部到达控制单元时，才会判断原位传感器无故障，避免了系统错误辨别炉门状态而导致后续发生碰撞的可能性，提高了半导体制造设备的安全性和可靠性。

附图说明

为能更清楚理解本发明的目的、特点和优点，以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细描述，其中：

图1是本发明炉门旋转打开实施例的流程示意图；

图2是本发明炉门开关控制方法的计算机控制示意图。

具体实施方式

本实施例将以氧化炉的电动炉门旋转打开动作为例，并以炉门已下降到位为前提，作为炉门开启的一组动作。炉门的其他开关动作，如上升、下降和旋转关闭，原理与本实施例旋转打开一致，故不再赘述。其中，氧化炉可以是电动炉门也可以是气动炉门，原位传感器设于每个开关动作对应的目标位置处，其较佳地为光电传感器，采用常开。在实际应用中，原位传感器更适用于电动炉门，这样配置也更节约成本，尤其是光电式的原位传感器。

本实施例中，氧化炉在对应炉门旋转打开的完成位置处设有原位传感器，请参阅图1，本旋转打开控制方法具体步骤包括：

步骤S01，PLC发出旋转打开的动作指令，驱动炉门执行该开关动作，炉门开始以一定速度缓慢旋转，当原位传感器探测到炉门(可以是炉门本身或炉门上预设的挡片等机构)进入其触发范围时，反馈第一到位信号至PLC，并由PLC驱动炉门停止旋转；

步骤S02，接着，PLC驱动炉门向旋转打开的反方向(即旋转关闭的方向)运动，当原位传感器探测到炉门离开其触发范围时，反馈未到位信号至PLC，并由PLC驱动炉门停止旋转；

步骤S03，最后，PLC驱动炉门向旋转打开的正方向运动，当原位传感器探测到炉门进入其触发范围时，反馈第二到位信号至PLC，并由PLC驱动炉门停止旋转；

步骤S04，PLC若全部接收到第一到位信号、未到位信号和第二到位信号，则判断该原位传感器无故障，炉门旋转打开动作完成；若有任一信号未接收到，则判断该原位传感器故障，炉门旋转打开动作失败。

具体地，步骤S01中，炉门以缓慢的速度旋转打开，当刚遮挡原位传感器，即到达原位传感器触发范围的上沿并向触发范围下沿移动，立即控制炉门停止运动，由于炉门运动速度较慢，炉门较佳的是停止在原位传感器触发范围的上沿和下沿之间，但由于炉门动作精确度要求较低，也可控制其减速停止。本步骤中，若炉门运动至该原位传感器触发范围的位置而原位传感器未反馈表示探测到炉门到位的第一到位信号，则判断该原位传感器故障，炉门开关动作失败。

其中，判断炉门运动至该原位传感器触发范围的位置可以通过旋转打开的机械机构的行程来实现，也就是说如果PLC驱动炉门旋转打开的动作已经达到最大预设行程，原位传感器仍未反馈第一到位信号，就表示其已经失效了，此时不需要再执行后续步骤。其中，考虑到原位传感器接触可能不良，可以在炉门运动至原位传感器触发范围的位置处停留一段时间，给予其反应的时间，较为合理的应在0.1-10秒之间。

具体地，步骤S02中，已经停止在原位传感器处的炉门向旋转关闭的方向缓慢运动，当刚离开原位传感器的触发范围，即原位传感器探测到炉门离开了其触发范围上沿，立即控制炉门停止运动，由于炉门运动速度较慢，对炉门动作的精度要求较低，也可以控制其减速停止。通过该步骤，说明原位传感器能够被取消触发，也就说明步骤S01原位传感器被触发是真实的，不是误识别。本步骤中，若炉门运动至离开该原位传感器触发范围的位置而原位传感器未反馈表示探测到炉门未到位的未到位信号，则判断该原位传感器故障，炉门开关动作失败。

其中，判断炉门是否离开原位传感器的触发范围可以通过给予炉门旋转关闭一段时间来实现，因为炉门经过步骤S01后停止在离原位传感器触发范围上沿不远的地方，原则上炉门只需执行一小段旋转关闭的动作即可离开原位传感器的触发范围，因此给予的运动时间较合理的应在0.1-5秒之间。若炉门在旋转关闭动作执行了该给定时间之后，原位传感器仍未作出炉门未到位的反馈，则判断原位传感器故障，炉门开关动作失败，不需要再执行后续步骤。

具体地，步骤S03中，炉门继续以缓慢的速度旋转打开，当刚遮挡原位传感器，即到达原位传感器触发范围的上沿并向下沿移动，立即控制炉门停止运动，由于炉门运动速度较慢，炉门较佳的是停止在原位传感器的触发范围上沿和下沿之间，但由于炉门动作精确度要求较低，也可控制其减速停止。本步骤中，若炉门运动至该原位传感器触发范围的位置而原位传感器未反馈表示探测到炉门到位的第一到位信号，则判断该原位传感器故障，炉门开关动作失败。

其中，判断炉门运动至该原位传感器触发范围的位置可以通过旋转打开的机械机构的行程来实现，也就是说如果PLC驱动炉门旋转打开的动作已经达到最大预设行程，原位传感器仍未反馈第一到位信号，就表示其已经失效了，此时不需要再执行后续步骤。其中，考虑到原位传感器接触可能不良，可以在炉门运动至原位传感器触发范围的位置处停留一段时间，给予其反应的时间，较为合理的应在0.1-10秒之间。

执行完步骤S01至S03之后，PLC应当全部接收到三个步骤分别发出的第一到位信号、未到位信号和第二到位信号，才能判断该原位传感器无故障，确认炉门旋转打开动作完成，才能执行后续动作；若三个信号中任一信号未接收到，则表示该原位传感器出现了某个故障，应当判断炉门旋转打开动作失败，也不会执行后续动作。

其中，本实施例所述原位传感器触发范围的上沿和下沿是按照炉门开关动作的方向而言的，定义某个炉门开关动作先到达原位传感器触发范围的为上沿。

请继续参阅图2，从图2中可见，炉门执行旋转打开的过程包括：

线段a(从右向左)，PLC驱动炉门从初始位置开始运动，逐渐加速旋转打开；后以平稳的速度继续旋转打开；到达原位传感器触发范围的上沿，原位传感器发出信号，并由PLC驱动炉门减速停止；

线段b(从左向右)，PLC驱动炉门向反方向逐渐加速旋转关闭；后以平稳的速度继续运动；到达原位传感器触发范围的上沿，原位传感器发出信号，并由PLC驱动炉门减速停止；其中，该步骤的旋转速度低于上一步骤；

线段c(从右向左)，PLC驱动炉门继续向打开方向加速旋转；后以平稳的速度继续运动；到达原位传感器触发范围的上沿，原位传感器发出信号，并由PLC驱动炉门减速停止，完成炉门旋转打开动作；其中，该步骤的旋转速度低于上一步骤。

Claims (9)

1.一种氧化炉炉门的开关控制方法，该炉门的开关包括开启和关闭，该炉门开启的开关动作包括下降和旋转打开，炉门关闭的开关动作包括旋转关闭和上升，该氧化炉在对应每个炉门开关动作的完成位置处均设有原位传感器，其特征在于，该炉门开关控制方法包括以下步骤：

步骤S01，控制单元发出开关动作的指令，驱动炉门执行该开关动作，当该开关动作对应的原位传感器探测到炉门进入其触发范围时，反馈第一到位信号至控制单元，并由控制单元驱动炉门停止；

步骤S02，控制单元驱动炉门向该开关动作的反方向运动，当该原位传感器探测到炉门离开其触发范围时，反馈未到位信号至控制单元，并由控制单元驱动炉门停止；

步骤S03，控制单元驱动炉门向该开关动作的正方向运动，当该原位传感器探测到炉门进入其触发范围时，反馈第二到位信号至控制单元，并由控制单元驱动炉门停止；

步骤S04，控制单元全部接收第一到位信号、未到位信号和第二到位信号，则判断该原位传感器无故障，该炉门开关动作完成，否则，判断该原位传感器故障，炉门开关动作失败。

2.根据权利要求1所述的氧化炉炉门的开关控制方法，其特征在于：步骤S01还包括步骤S011，若炉门运动至该原位传感器触发范围的位置而原位传感器未反馈第一到位信号，则判断该原位传感器故障，炉门开关动作失败；步骤S02还包括步骤S021，若炉门运动至离开该原位传感器触发范围的位置而原位传感器未反馈未到位信号，则判断该原位传感器故障，炉门开关动作失败；步骤S03还包括步骤S031，若炉门运动至该原位传感器触发范围的位置而原位传感器未反馈第二到位信号，则判断该原位传感器故障，炉门开关动作失败。

3.根据权利要求2所述的氧化炉炉门的开关控制方法，其特征在于：本方法中所述进入原位传感器的触发范围是原位传感器探测到炉门到达其触发范围上沿并向下沿移动；所述离开原位传感器的触发范围是原位传感器探测到炉门离开其触发范围上沿并向触发范围以外移动。

4.根据权利要求3所述的氧化炉炉门的开关控制方法，其特征在于：本方法中所述控制炉门停止是指控制炉门立即停止或控制炉门减速停止。

5.根据权利要求3所述的氧化炉炉门的开关控制方法，其特征在于：步骤S01和S03中控制炉门停止于该原位传感器触发范围的上沿和下沿之间。

6.根据权利要求2所述的氧化炉炉门的开关控制方法，其特征在于：步骤S011中为炉门运动至该原位传感器触发范围的位置并停留0.1-10秒；步骤S021中为炉门向该开关动作的反方向运动0.1-5秒；步骤S031中为炉门运动至该原位传感器触发范围的位置并停留0.1-10秒。

7.根据权利要求1至6所述的氧化炉炉门的开关控制方法，其特征在于：该氧化炉炉门为电动炉门。

8.根据权利要求7所述的氧化炉炉门的开关控制方法，其特征在于：该原位传感器为光电传感器。

9.根据权利要求8所述的氧化炉炉门的开关控制方法，其特征在于：该控制单元为PLC。