CN110016657B - 流量控制方法及装置、反应腔室 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种流量控制方法及装置、反应腔室，其通过向其中一个工艺腔室的第二控制单元发送工艺使能信号，并使第二控制单元根据工艺使能信号，与第一控制单元联网，以能够通过第二控制单元将目标流量值发送至第一控制单元，从而实现自动控制第一控制单元将公共流路向至少一个进行工艺的工艺腔室中通入的公共流体的流量调节至目标流量值，而无需人工配置，进而提高了控制精确性。

Description

流量控制方法及装置、反应腔室

技术领域

本发明属于微电子加工技术领域，具体涉及一种流量控制方法及装置、反应腔室。

背景技术

化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，以下简称CVD)法外延是一种借助空间气相化学反应在衬底表面沉积固态薄膜的一种气相外延生长技术，因具有相关设备简单，生长参数容易控制，重复性好的优点，CVD方法是目前硅外延生长的主要方法。目前的CVD硅外延设备主要有多片和单片两种。对于单片CVD设备而言，具有多个工艺腔室的多腔设备与单腔设备相比，可以实现更高的晶片产量，因此，在目前市场需求不断增长的背景下，单片多腔CVD设备将拥有较大市场。

现有技术提供的一种单片多腔CVD设备，该CVD设备包括流量控制装置，其采用上位机和下位机分层控制的工业控制结构，其中，多台下位机分别控制多个用于进行工艺的工艺腔室，另一台下位机用于控制传输腔室，控制传输腔室TM的下位机还用于控制公共流路。

在上述设备中，由于上位机中的工艺配方只发送给各个用于控制进行工艺的工艺腔室的下位机，而控制传输腔室的下位机并不能获取工艺配方，因此，无法实现对公共流路的流量的自动控制。

为了满足对公共流路的流量控制，需要工作人员在工艺开始前，在上位机中根据工艺配方手动配置每个公共流路中质量流量计的目标流量数值。一旦工作人员出现失误，将会造成整炉报废，造成很大损失。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种流量控制方法及装置、反应腔室，其可以自动配置通入工艺腔室中的公共流体的流量，从而可以提高进入工艺腔室的公共流体的流量精确度。

为解决上述问题之一，本发明提供了一种流量控制方法，用于控制第一控制单元调节公共流路向至少一个进行工艺的工艺腔室中通入的公共流体的流量，其包括：

向其中一个工艺腔室的第二控制单元发送工艺使能信号，第二控制单元用于调节向工艺腔室通入的工艺流体的流量；

第二控制单元根据工艺使能信号，与第一控制单元联网；

向第二控制单元发送公共流体的目标流量值；

第二控制单元将目标流量值发送至第一控制单元；

第一控制单元将公共流路向至少一个进行工艺的工艺腔室中通入的公共流体的流量调节至目标流量值。

其中，在向其中一个工艺腔室的第二控制单元发送工艺使能信号之前，还包括：

判断进行工艺的工艺腔室的数量是否为一个，

若进行工艺的工艺腔室的数量为一个，则读取进行工艺的工艺腔室的序号，并向该工艺腔室的第二控制单元发送工艺使能信号；

若进行工艺的工艺腔室的数量为两个以上，则读取所有进行工艺的工艺腔室的序号，并选择序号最小或最大的工艺腔室作为主站工艺腔室，并向该主站工艺腔室的第二控制单元发送工艺使能信号。

其中，若进行工艺的工艺腔室的数量为两个以上；

向第二控制单元发送公共流体的目标流量值进一步包括：

计算向两个以上进行工艺的工艺腔室通入的同类公共流体的流量值总和；

向第二控制单元发送流量值总和。

其中，第一控制单元包括质量流量控制器、继电器和输入/输出模块，其中，

第二控制单元根据工艺使能信号，与第一控制单元联网进一步包括：

第二控制单元根据工艺使能信号通过Device Net网络向输入/输出模块发送高电平信号；

继电器在输入/输出模块接收到高电平信号的同时，接通质量流量控制器与输入/输出模块之间的通讯线路，以实现质量流量控制器与第二控制单元联网控制方法，第一控制单元包括质量流量控制器、继电器和输入/输出模块，其中，

第二控制单元根据工艺使能信号，与第一控制单元联网进一步包括：

第二控制单元根据工艺使能信号通过Device Net网络向输入/输出模块发送高电平信号；

继电器在输入/输出模块接收到高电平信号的同时，接通质量流量控制器与输入/输出模块之间的通讯线路，以实现质量流量控制器与第二控制单元联网。

其中，公共流体的种类为多个；

第一控制单元的数量与公共流体的种类数量相同，且各个第一控制单元一一对应地调节各种公共流体的流量。

其中，在判断进行工艺的工艺腔室的数量是否为一个之前，还包括：

接收用户选择的工艺配方，工艺配方包括公共流体的目标流量值；

接收用户选择的工艺配方的个数，得到进行工艺的工艺腔室的数量和序号。

其中，在工艺进行中，还包括：判断该主站工艺腔室是否在进行工艺，若是，则继续由该工艺腔室作为主站工艺腔室，若否，则选择其它的正在进行工艺的工艺腔室作为新的主站工艺腔室。

本发明还提供了一种流量控制装置，包括上位机，第一控制单元和第二控制单元，上位机用于向其中一个工艺腔室的第二控制单元发送工艺使能信号；第二控制单元用于调节向工艺腔室通入的工艺流体的流量；

第二控制单元根据工艺使能信号，与第一控制单元联网；

上位机还用于向第二控制单元发送公共流体的目标流量值；

第二控制单元将目标流量值发送至第一控制单元；

第一控制单元将公共流路向至少一个进行工艺的工艺腔室中通入的公共流体的流量调节至目标流量值。

其中，还包括：

上位机用于向其中一个工艺腔室的第二控制单元发送工艺使能信号之前，上位机还用于：

判断进行工艺的工艺腔室的数量是否为一个，若进行工艺的工艺腔室的数量为一个，则读取进行工艺的工艺腔室的序号，并向该工艺腔室的第二控制单元发送工艺使能信号；

若进行工艺的工艺腔室的数量为两个以上，则读取所有进行工艺的工艺腔室的序号，并选择序号最小或最大的工艺腔室作为主站工艺腔室，并向该主站工艺腔室的第二控制单元发送工艺使能信号。

其中，若进行工艺的工艺腔室的数量为两个以上；

上位机用于向第二控制单元发送公共流体的目标流量值进一步包括：

上位机用于计算向两个以上进行工艺的工艺腔室通入的同类公共流体的流量值总和；

向第二控制单元发送流量值总和。

其中，第二控制单元根据工艺使能信号，与第一控制单元联网进一步包括：

第二控制单元根据工艺使能信号通过Device Net网络向输入/输出模块发送高电平信号；

继电器在输入/输出模块接收到高电平信号的同时，接通质量流量控制器与输入/输出模块之间的通讯线路，以实现质量流量控制器与第二控制单元联网。

其中，在上位机判断进行工艺的工艺腔室的数量是否为一个之前，上位机还用于：

接收用户选择的工艺配方，工艺配方包括公共流体的目标流量值；

接收用户选择的工艺配方的个数，得到进行工艺的工艺腔室的数量和序号。

本发明还提供了一种反应腔室，包括流量控制装置，其采用本发明实施例提供的流量控制装置

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的流量控制方法及装置、反应腔室的技术方案中，其通过向其中一个工艺腔室的第二控制单元发送工艺使能信号，并使第二控制单元根据工艺使能信号，与第一控制单元联网，以能够通过第二控制单元将目标流量值发送至第一控制单元，从而实现自动控制第一控制单元将公共流路向至少一个进行工艺的工艺腔室中通入的公共流体的流量调节至目标流量值，而无需人工配置，进而提高了控制精确性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的流量控制方法的流程图；

图2为本发明另一实施例提供的流量控制方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的流量控制装置的示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的流量控制方法及装置、反应腔室进行详细描述。

本发明提供的流量控制方法及装置应用于多腔设备中，例如，多腔CVD设备，即，由一个上位机控制多个工艺腔室的CVD设备。

该流量控制方法用于通过控制第一控制单元调节公共流路向至少一个进行工艺的工艺腔室中通入的公共流体的流量。所谓公共流体是指CVD外延需要的气体或液体，包括N₂、H₂、掺杂气体等。具体地，如图1所示，该流量控制方法包括：

S11，向其中一个工艺腔室的第二控制单元发送工艺使能信号，第二控制单元用于调节向工艺腔室通入的工艺流体的流量。

具体地，可以通过以太网向第二控制单元发送工艺使能信号。

S12，第二控制单元根据工艺使能信号，与第一控制单元联网。

具体地，第二控制单元可以通过Device Net网络与第一控制单元联网。DeviceNet网络用于将工业设备连接至网络，具有成本较低的优点。

S13，向第二控制单元发送公共流体的目标流量值。

S14，第二控制单元将目标流量值发送至第一控制单元。

第二控制单元通过Device Net网络将目标流量值发送至第一控制单元。

S15，第一控制单元将公共流路向至少一个进行工艺的工艺腔室中通入的公共流体的流量调节至目标流量值。

由上可知，通过使第二控制单元与第一控制单元联网，可以通过第二控制单元对第一控制单元进行控制，即，获取目标流量值，并发送至第一控制单元，这与现有技术中通过人工配置第一控制单元的目标流量值相比，可以实现自动控制第一控制单元将公共流路向至少一个进行工艺的工艺腔室中通入的公共流体的流量调节至目标流量值，从而提高了控制精确性。

如图2所示，在步骤S11之前，还包括：

S00，判断需要进行工艺的工艺腔室的数量是否为一个，若是，则进行步骤S01，若否，则进行步骤S02；

S01，读取进行工艺的工艺腔室的序号，并进行上述步骤S11，即，向该工艺腔室的第二控制单元发送使能信号，也就是说，该工艺腔室即为用于控制第一控制单元的主站工艺腔室；

S02，读取所有进行工艺的工艺腔室的序号，并选择序号最小或最大的工艺腔室作为用于控制第一控制单元的主站工艺腔室，并在上述步骤S11中，向该主站工艺腔室对应的第二控制单元发送工艺使能信号。

由上可知，若需要进行工艺的工艺腔室的数量为一个，则该工艺腔室即为主站工艺腔室；若需要进行工艺的工艺腔室的数量为两个以上时，则选择序号最小或最大的工艺腔室作为主站工艺腔室。

优选的，当进行工艺的工艺腔室的数量为两个以上时，上述步骤S13进一步包括：

计算向两个以上进行工艺的工艺腔室通入的同类公共流体的流量值总和；

向第二控制单元发送流量值总和。

进一步的，在上述步骤S00之前，还包括：

接收用户选择的工艺配方，该工艺配方包括公共流体的目标流量值；

接收用户选择的工艺配方的个数，得到进行工艺的工艺腔室的数量和序号。

其中，工艺配方包括工艺所需的必要参数，例如，工艺流体的目标流量值，公共流体的目标流量值，腔室压力等等。

由上可知，可以通过接收用户选择的工艺配方的个数，来获得进行工艺的工艺腔室的数量和序号，即，工艺配方与工艺腔室一一对应。

另外，在实际应用中，还可能存在主站工艺腔室结束工艺的情况，此时该工艺腔室无法继续控制第一控制单元，而必须更换主站工艺腔室。具体地，在上述步骤S15之后，还包括：

判断当前主站工艺腔室是否仍在进行工艺，

若当前主站工艺腔室已经结束工艺，则选择其它的仍在进行工艺的工艺腔室作为新的主站工艺腔室，例如，选择仍在进行工艺的所有工艺腔室中序号最小或最大的工艺腔室作为新的主站工艺腔室；

若当前主站工艺腔室仍在进行工艺，则继续由该工艺腔室作为主站工艺腔室。

如图3所示，上述第一控制单元具体可以包括质量流量控制器MFC、继电器以及输入/输出模块I/O，其中，在第二控制单元根据工艺使能信号与第一控制单元进行联网时，第二控制单元先根据工艺使能信号通过Device Net网络向输入/输出模块发送高电平信号；继电器在输入/输出模块接收到高电平信号的同时，接通质量流量控制器与输入/输出模块之间的通讯线路，从而实现质量流量控制器与第二控制单元联网。

作为另一个技术方案，本发明另一实施例提供了一种流量控制装置，如图3所示，包括上位机EUC、第一控制单元2和三个工艺腔室对应的三个第二控制单元分别为：EPC(PM1)、EPC(PM2)、EPC(PM3)，该第二控制单元例如为下位机，用户在上位机EUC中选择工艺配方，选择完毕后，EUC通过以太网将工艺使能信号发送给其中一个工艺腔室的第二控制单元，第二控制单元根据工艺使能信号，与第一控制单元2联网，然后，EUC读取工艺配方中公共流体的目标流量值，并将其发送给第二控制单元，第二控制单元将目标流量值发送至第一控制单元2，第一控制单元2将公共流路向至少一个进行工艺的工艺腔室中通入的公共流体的流量调节至目标流量值。

本发明实施例提供的流量控制装置中，第二控制单元能够自动接收由工艺配方得到的目标流量值，因而无需手动调节流体流量，从而实现共公共流路的自动控制。

本发明实施例提供的流量控制装置采用上位机EUC与下位机EPC分层控制的工业结构，三台下位机EPC(PM1)、EPC(PM2)、EPC(PM3)分别控制三个工艺腔室PM1、PM2和PM3，另外使用一台下位机EPC控制传输腔室TM，工艺所需的多种公共流体的管路组成公共流路，每一公共流路由一个第一控制单元2控制调节。

在本发明实施例中，由控制工艺腔室的下位机来控制公共流路，上位机EUC在向其中一个工艺腔室的第二控制单元发送工艺使能信号之前，还包括，用户在上位机EUC选择的工艺配方，上位机EUC通过接收用户选择的工艺配方的个数，得到进行工艺的工艺腔室的数量和序号，上位机EUC根据用户选择的工艺配方，判断需要进行工艺的工艺腔室的数量是否为一个，若是，则上位机EUC读取进行工艺的工艺腔室的序号，上位机EUC向该EPC送工艺使能信号；若否，则上位机EUC读取所有进行工艺的工艺腔室的序号，并选择序号最小的工艺腔室PM1作为主站工艺腔室，上位机EUC向该EPC(PM1)发送工艺使能信号。

其中，工艺配方包括工艺所需的必要参数，例如，公共流体的目标流量值。

其中，通过接收用户选择的工艺配方的个数，从而获得进行工艺的工艺腔室的数量和序号。

容易理解的是，每一个下位机EPC(PM1)、EPC(PM2)、EPC(PM3)即是一个第二控制单元。

当进行工艺的工艺腔室的数量为两个以上，上位机EUC用于向第二控制单元发送公共流体的目标流量值进一步包括：上位机EUC用于计算向两个以上进行工艺的工艺腔室通入的同类公共流体的流量值总和；向第二控制单元发送所述流量值总和。

第一控制单元2包括质量流量控制器MFC、继电器和输入/输出模块I/O。

第二控制单元根据工艺使能信号，与第一控制单元2联网进一步包括：

第二控制单元根据工艺使能信号通过Device Net网络向输入/输出模块发送高电平信号；

继电器在输入/输出模块接收到高电平信号的同时，接通质量流量控制器MFC与输入/输出模块之间的通讯线路，以实现质量流量控制器MFC与第二控制单元联网。

可以理解的是，公共流体的种类为多个，第一控制单元2的数量与公共流体的种类数量相同，且各个第一控制单元2一一对应地调节各种公共流体的流量。公共流体包括：N₂、H₂、掺杂气体。

作为另外一个技术方案，本实施例还提供一种反应腔室，其包括流量控制装置，其中，流量控制装置采用本发明实施例提供的流量控制装置。

本实施例提供的反应腔室，其通过采用本实施例提供上述流量控制装置，无需手动调节流体流量，从而实现共公共流路的自动控制。

Claims (13)

1.一种流量控制方法，用于控制第一控制单元调节公共流路向至少一个进行工艺的工艺腔室中通入的公共流体的流量，其特征在于，包括：

向其中一个所述工艺腔室的第二控制单元发送工艺使能信号，所述第二控制单元用于调节向所述工艺腔室通入的公共流体的流量；

所述第二控制单元根据所述工艺使能信号，与所述第一控制单元联网；

向所述第二控制单元发送所述公共流体的目标流量值；

所述第二控制单元将所述目标流量值发送至所述第一控制单元；

所述第一控制单元将所述公共流路向至少一个进行工艺的工艺腔室中通入的公共流体的流量调节至所述目标流量值。

2.根据权利要求1所述的流量控制方法，其特征在于，在所述向其中一个所述工艺腔室的第二控制单元发送工艺使能信号之前，还包括：

判断进行工艺的所述工艺腔室的数量是否为一个，

若进行工艺的所述工艺腔室的数量为一个，则读取进行工艺的所述工艺腔室的序号，并向该工艺腔室的第二控制单元发送所述工艺使能信号；

若进行工艺的所述工艺腔室的数量为两个以上，则读取所有进行工艺的所述工艺腔室的序号，并选择序号最小或最大的工艺腔室作为主站工艺腔室，并向该主站工艺腔室的第二控制单元发送所述工艺使能信号。

3.根据权利要求2所述的流量控制方法，其特征在于，若进行工艺的所述工艺腔室的数量为两个以上；

所述向所述第二控制单元发送所述公共流体的目标流量值进一步包括：

计算向两个以上进行工艺的所述工艺腔室通入的同类公共流体的流量值总和；

向所述第二控制单元发送所述流量值总和。

4.根据权利要求1所述的流量控制方法，

其特征在于，所述第一控制单元包括质量流量控制器、继电器和输入/输出模块，其中，

所述第二控制单元根据所述工艺使能信号，与所述第一控制单元联网进一步包括：

所述第二控制单元根据所述工艺使能信号通过Device Net网络向所述输入/输出模块发送高电平信号；

所述继电器在所述输入/输出模块接收到所述高电平信号的同时，接通所述质量流量控制器与所述输入/输出模块之间的通讯线路，以实现所述质量流量控制器与所述第二控制单元联网。

5.根据权利要求4所述的流量控制方法，其特征在于，所述公共流体的种类为多个；

所述第一控制单元的数量与所述公共流体的种类数量相同，且各个所述第一控制单元一一对应地调节各种公共流体的流量。

6.根据权利要求2所述的流量控制方法，其特征在于，在所述判断进行工艺的所述工艺腔室的数量是否为一个之前，还包括：

接收用户选择的工艺配方，所述工艺配方包括所述公共流体的目标流量值；

接收用户选择的所述工艺配方的个数，得到进行工艺的所述工艺腔室的数量和序号。

7.根据权利要求2所述的流量控制方法，其特征在于，在工艺进行中，还包括：

判断该主站工艺腔室是否在进行工艺，若是，则继续由该工艺腔室作为主站工艺腔室，若否，则选择其它的正在进行工艺的所述工艺腔室作为新的主站工艺腔室。

8.一种流量控制装置，包括上位机，第一控制单元和第二控制单元，其特征在于，所述上位机用于向其中一个工艺腔室的第二控制单元发送工艺使能信号；所述第二控制单元用于调节向所述工艺腔室通入的公共流体的流量；

所述第二控制单元根据所述工艺使能信号，与所述第一控制单元联网；

所述上位机还用于向所述第二控制单元发送所述公共流体的目标流量值；

所述第二控制单元将所述目标流量值发送至所述第一控制单元；

所述第一控制单元将所述公共流路向至少一个进行工艺的工艺腔室中通入的公共流体的流量调节至所述目标流量值。

9.根据权利要求8所述的流量控制装置，其特征在于，还包括：

所述上位机用于向其中一个工艺腔室的第二控制单元发送工艺使能信号之前，所述上位机还用于：

判断进行工艺的所述工艺腔室的数量是否为一个，若进行工艺的所述工艺腔室的数量为一个，则读取进行工艺的所述工艺腔室的序号，并向该工艺腔室的第二控制单元发送所述工艺使能信号；

若进行工艺的所述工艺腔室的数量为两个以上，则读取所有进行工艺的所述工艺腔室的序号，并选择序号最小或最大的工艺腔室作为主站工艺腔室，并向该主站工艺腔室的第二控制单元发送所述工艺使能信号。

10.根据权利要求9所述的流量控制装置，其特征在于，若进行工艺的所述工艺腔室的数量为两个以上；

所述上位机用于向所述第二控制单元发送所述公共流体的目标流量值进一步包括：

所述上位机用于计算向两个以上进行工艺的所述工艺腔室通入的同类公共流体的流量值总和；

向所述第二控制单元发送所述流量值总和。

11.根据权利要求8所述的流量控制装置，其特征在于，所述第一控制单元包括质量流量控制器、继电器和输入/输出模块，其中，

所述第二控制单元根据所述工艺使能信号，与所述第一控制单元联网进一步包括：

所述第二控制单元根据所述工艺使能信号通过Device Net网络向所述输入/输出模块发送高电平信号；

所述继电器在所述输入/输出模块接收到所述高电平信号的同时，接通所述质量流量控制器与所述输入/输出模块之间的通讯线路，以实现所述质量流量控制器与所述第二控制单元联网。

12.根据权利要求9所述的流量控制装置，其特征在于，在所述上位机判断进行工艺的所述工艺腔室的数量是否为一个之前，所述上位机还用于：

接收用户选择的工艺配方，所述工艺配方包括所述公共流体的目标流量值；

接收用户选择的所述工艺配方的个数，得到进行工艺的所述工艺腔室的数量和序号。

13.一种反应腔室，包括流量控制装置，其特征在于，所述流量控制装置为权利要求8-12中任意一种所述的流量控制装置。

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