CN111308923A - 一种cvd设备的控制方法及控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种CVD设备的控制方法及控制装置，所述方法包括：建立基础信号表、专家经验表以及处理方式表，其中，所述基础信号表存储有CVD设备正常运行状态下的各运行参数的参数区间，所述专家经验表中存储有运行参数的值超出所述参数区间所对应的故障类型，所述处理方式表中存储有与所述故障类型对应的处理工序；获取CVD设备实际运行的参数值；将所述参数值与所述基础信号表中的所述参数区间进行比对；若所述参数值超出所述参数区间，则根据所述专家经验表查找对应的实际故障，根据所述处理方式表查找与所述实际故障对应的处理工序；根据所述处理工序输出处理指令和/或警示信息。该方法能够有效、稳定地管理CVD设备的各个被控物理量。

Description

一种CVD设备的控制方法及控制装置
技术领域
本发明涉及CVD设备控制技术领域，具体的说是一种CVD设备的控制方法及控制装置。
背景技术
化学气相沉积(CVD，Chemical Vapor Deposition)是指化学气体或蒸气在基质表面反应合成涂层或纳米材料的方法，其原理为：将两种或两种以上的气态原材料导入到一个反应室内，然后他们相互之间发生化学反应，形成一种新的材料，沉积到晶片表面上。CVD目前是半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术，包括大范围的绝缘材料，大多数金属材料和金属合金材料。
目前CVD设备一般采用上位机加PLC的控制，以太网和Device Net通讯的方式，配合大量的安全护锁，实现设备整体的运行。Device Net是一种用在自动化技术的现场总线标准，Device Net使用控制器局域网络(CAN)为其底层的通讯协定，其应用层有针对不同设备所定义的行规(profile)，主要的应用包括资讯交换、安全设备及大型控制系统。
CVD设备因为其需要实时控制的参数种类多达几十种、被控参数数量多达上千导致了该控制系统的复杂性，对操作人员的职业技能具有极高的要求。
当发生故障后，大部分状态需要人工进行处理，通过护锁和报警的信息协助，查找故障原因，排查后进行大量的复验工作。同时，大部分设备无法实现故障预警的功能，只能通过定期维护的工作方式来提高设备运转时间，突发的问题及故障无法预知。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种CVD设备的控制方法及控制装置，有效的管理CVD设备的各个被控物理量，具有一定的容错能力与预警能力。
作为本发明的第一个方面，提供了一种CVD设备的控制方法，包括：
建立基础信号表、专家经验表以及处理方式表，其中，所述基础信号表存储有CVD设备正常运行状态下的各运行参数的参数区间，所述专家经验表中存储有运行参数的值超出所述参数区间所对应的故障类型，所述处理方式表中存储有与所述故障类型对应的处理工序；
获取CVD设备实际运行的参数值；
将所述参数值与所述基础信号表中的所述参数区间进行比对；
若所述参数值超出所述参数区间，则根据所述专家经验表查找对应的实际故障，根据所述处理方式表查找与所述实际故障对应的处理工序；
根据所述处理工序输出处理指令和/或警示信息。
作为一种可选的实施方式，当所述处理工序大于一种时，所述根据所述处理工序输出处理指令，包括：
S51、建立处理工序的优先级；
S52、根据当前优先级最高的处理工序输出处理指令；
S53、监测所述参数值的变化；
S54、若预设时间内所述参数值未落入所述参数区间，停止执行所述处理工序，改为根据当前优先级次高的处理工序输出处理指令；
S55、重复执行S53-S54，直至全部的处理工序都被执行，或者预设时间内所述参数值落入所述参数区间。
作为一种可选的实施方式，所述根据所述处理工序输出处理指令之后，还包括
若输出所述处理指令后的预设时间内，所述参数值未落入所述参数区间，则控制CVD设备停止运行。
作为一种可选的实施方式，还包括更新所述基础信号表和/或所述专家经验表和/或所述处理方式表的步骤。
作为本发明的第二个方面，提供了一种CVD设备的控制装置，包括
存储模块，用于建立基础信号表、专家经验表以及处理方式表，其中，所述基础信号表存储有CVD设备正常运行状态下的各运行参数的参数区间，所述专家经验表中存储有运行参数的值超出所述参数区间所对应的故障类型，所述处理方式表中存储有与所述故障类型对应的处理工序；
获取模块，用于获取CVD设备实际运行的参数值；
比对模块，用于将所述参数值与所述基础信号表中的所述参数区间进行比对；
查找模块，用于根据所述专家经验表查找对应的实际故障，以及用于根据所述处理方式表查找与所述实际故障对应的处理工序；
输出模块，用于根据所述处理工序输出处理指令；
警报模块，用于根据所述处理工序输出警示信息。
作为一种可选的实施方式，当所述处理工序大于一种时，所述输出模块用于：
S51、建立处理工序的优先级；
S52、根据当前优先级最高的处理工序输出处理指令；
S53、监测所述参数值的变化；
S54、若预设时间内所述参数值未落入所述参数区间，停止执行所述处理工序，改为根据当前优先级次高的处理工序输出处理指令；
S55、重复执行S53-S55，直至全部的处理工序都被执行，或者预设时间内所述参数值落入所述参数区间。
作为一种可选的实施方式，还包括
控制模块，用于在输出所述处理指令后的预设时间内，所述参数值未落入所述参数区间时，控制CVD设备停止运行。
作为一种可选的实施方式，还包括输入模块，用于更新所述基础信号表和/或所述专家经验表和/或所述处理方式表。
从上面所述可以看出，本发明提供的一种CVD设备的控制方法及控制装置，通过建立相互对应的基础信号表、专家经验表以及处理方式表，能够使系统对CVD设备的运行过程进行自动监控，当发生异常时，系统能够在一定程度下自动差值异常发生的原因，以及进行相应的处理，以消除异常，该方法能够有效、稳定地管理CVD设备的各个被控物理量，协助使用人员进行各种工艺开发以及设备维护工作，具有较好的容错能力，且具有一定程度的警示功能，能够及时的自动处理一些可控性的功能补偿，并给出警示信息，可让操作人员提前安排维护计划。
附图说明
图1为本发明实施方式的控制方法的逻辑示意图；
图2为本发明实施方式的控制方法的根据所述处理工序输出处理指令的逻辑示意图；
图3为本发明实施方式的控制装置的逻辑示意图；
图4为本发明实施例2的设备压力值监控示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
下面通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
作为本发明的第一个方面，如图1所示，提供了一种CVD设备的控制方法，包括：
S10、建立基础信号表、专家经验表以及处理方式表，其中，所述基础信号表存储有CVD设备正常运行状态下的各运行参数的参数区间，所述专家经验表中存储有运行参数的值超出所述参数区间所对应的故障类型，所述处理方式表中存储有与所述故障类型对应的处理工序；
表1基础信号表
Figure BDA0002219993090000051
基础信号表如表1所示，表格内主要包括数字量与模拟量，若基础信号为数字量，例如“腔室状态为真空”、“腔室盖板已关闭”、“加热盘供电线缆已连接”、“热电偶已连接”等，则单一信号用TRUE(真)或者FALSE(假)表示，若基础信号为模拟量，例如“反应室压力”、“节流阀开度”、“MFC1流量”、“MFC2流量”、“反应室温度1”、“反应室温度2”、“冷却水流量”等，则单一信号用MIN(最小值)、DEFAULT(预设值)或者MAX(最大值)表示。需要说明的是，表1中仅作为示意，基础信号表的具体内容并不局限于表中所示，可以根据实际情况进行删减、增加或者修订。
表2专家信号表
Figure BDA0002219993090000052
专家经验表如表2所示，表中体现了根据故障信号状态与该信号状态对应的可能的实际故障，例如：“回水温度过温报警”的可能原因有“冷却水流量满足”、“加热盘过温报警”；“MFC无法通气”的可能原因有“腔室状态为真空”、“腔室盖板已关闭”、“真空泵开启”、“真空泵水流量满足”、“尾气报警”、“气路1供气端压力满足设定”、“反应室压力”等。需要说明的是，表2中仅作为示意，专家经验表的具体内容并不局限于表中所示，可以根据实际情况进行删减、增加或者修订。
表3处理方式表
Figure BDA0002219993090000061
处理方式表如表3所示，表中体现故障以及与故障对应的处理工序，例如：“加热盘过温报警”的可能的处理工序有“1、读取专家表；2、加大冷却水流量；3、降低压缩机温度设定值”，给出的警示信息可能有“1、提升功率计或电阻丝存在隐患；2、提示冷水机存在隐患；3、提示水路存在堵塞隐患”。需要说明的是，表3中仅作为示意，处理方式表的具体内容并不局限于表中所示，可以根据实际情况进行删减、增加或者修订。
S20、获取CVD设备实际运行的参数值；
S30、将所述参数值与所述基础信号表中的所述参数区间进行比对；
S40、若所述参数值超出所述参数区间，则根据所述专家经验表查找对应的实际故障，根据所述处理方式表查找与所述实际故障对应的处理工序；
S50、根据所述处理工序输出处理指令和/或警示信息。
其中，与一个实际故障对应的处理工序可能是一种，也可能是有多种，当所述处理工序大于一种时，所述根据所述处理工序输出处理指令，如图2所示，包括：
S51、建立处理工序的优先级；
S52、根据当前优先级最高的处理工序输出处理指令；
S53、监测所述参数值的变化；
S54、若预设时间内所述参数值未落入所述参数区间，停止执行所述处理工序，改为根据当前优先级次高的处理工序输出处理指令；
S55、重复执行S53-S54，直至全部的处理工序都被执行，或者预设时间内所述参数值落入所述参数区间。
作为一种可选的实施方式，所述根据所述处理工序输出处理指令之后，还包括
若输出所述处理指令后的预设时间内，所述参数值未落入所述参数区间，则控制CVD设备停止运行。
作为一种可选的实施方式，还包括更新所述基础信号表和/或所述专家经验表和/或所述处理方式表的步骤。
需要说明的是，当系统运用上述方法自动维护时，并不能越过设备基础护锁功能，系统会自动提示在补偿过程中尝试了那些参数的改动，并弹出提示框提示操作人员是否将参数还原。
本发明中，通过建立相互对应的基础信号表、专家经验表以及处理方式表，能够使系统对CVD设备的运行过程进行自动监控，当发生异常时，系统能够在一定程度下自动差值异常发生的原因，以及进行相应的处理，以消除异常，该方法能够有效、稳定地管理CVD设备的各个被控物理量，协助使用人员进行各种工艺开发以及设备维护工作，具有较好的容错能力，且具有一定程度的警示功能，能够及时的自动处理一些可控性的功能补偿，并给出警示信息，可让操作人员提前安排维护计划。
作为本发明的第二个方面，如图3所示，提供了一种CVD设备的控制装置，包括
存储模块，用于建立基础信号表、专家经验表以及处理方式表，其中，所述基础信号表存储有CVD设备正常运行状态下的各运行参数的参数区间，所述专家经验表中存储有运行参数的值超出所述参数区间所对应的故障类型，所述处理方式表中存储有与所述故障类型对应的处理工序；
获取模块，用于获取CVD设备实际运行的参数值；
比对模块，用于将所述参数值与所述基础信号表中的所述参数区间进行比对；
查找模块，用于根据所述专家经验表查找对应的实际故障，以及用于根据所述处理方式表查找与所述实际故障对应的处理工序；
输出模块，用于根据所述处理工序输出处理指令；
警报模块，用于根据所述处理工序输出警示信息。
作为一种可选的实施方式，当所述处理工序大于一种时，所述输出模块用于：
S51、建立处理工序的优先级；
S52、根据当前优先级最高的处理工序输出处理指令；
S53、监测所述参数值的变化；
S54、若预设时间内所述参数值未落入所述参数区间，停止执行所述处理工序，改为根据当前优先级次高的处理工序输出处理指令；
S55、重复执行S53-S54，直至全部的处理工序都被执行，或者预设时间内所述参数值落入所述参数区间。
作为一种可选的实施方式，还包括控制模块，用于在输出所述处理指令后的预设时间内，所述参数值未落入所述参数区间时，控制CVD设备停止运行。
作为一种可选的实施方式，还包括输入模块，用于更新所述基础信号表和/或所述专家经验表和/或所述处理方式表。
为了进一步阐述本申请的核心思想，以便于理解，下面列举两个具体的实施例进行说明。
实施例1
设备状态：设定反应腔室温度为500℃精度±1℃，Alarm报警为±10℃，Warning报警为±5℃，设备开始从室温升温，3小时后升温至500℃开始保温。
第一阶段，温度发生异常，间歇性的飘动在500～504℃已持续1分钟，超出了温控器的控制精度，自动纠错功能启动，系统开始扫描表1内的数字量和模拟量，读取了现阶段各数值，然后对比表2中的报警关系，找到温度与冷却水流量这个模拟量存在关联，系统通过表3制定的排查模式尝试对冷水机发送水流量的调整指令，增大了水流量，腔室温度波动有所下降，变成了500～501℃，同时，系统界面做出了更改参数的提示，自动纠错功能完成。
第二阶段，假设温度维持500～501℃一段时间后，再次变成504℃，系统再次检索表2和表3的内容，对冷水机的温度设定发送了改变命令，水温降低了0.5℃，腔室温度降低，系统提示参数更改，自动纠错完成。
第三阶段，假设前两个阶段都没有解决问题，温度波动问题一直无法解决，温度偏差逐渐放大，出现了Alarm报警，设备停止运行，加热等功能关闭，系统报错，此时，系统根据表3的警示信息，将提示展现在界面上，为维护人员提供解决思路。
实施例2
设备状态，在进行工艺时，设定腔室内总流量为20000SCCM，压力控制在10Torr，节流阀开度随控压曲线进行相应调整。
设备选取设备压力值进行监控，如图4所示，设定节流阀从开始调节压力到压力稳定的时间为2秒，设备实时监控每次工艺进行压力切换的用时，当连续发生5次压力切换用时＞2秒的时候，系统判定控压出现故障预警，阀板表面需清理或过滤器需更换，导致阀盒内部沉积的副产物过多，发出警示信息提示操作人员进行节流阀维护检修工作。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种CVD设备的控制方法，其特征在于，包括：
建立基础信号表、专家经验表以及处理方式表，其中，所述基础信号表存储有CVD设备正常运行状态下的各运行参数的参数区间，所述专家经验表中存储有运行参数的值超出所述参数区间所对应的故障类型，所述处理方式表中存储有与所述故障类型对应的处理工序；
获取CVD设备实际运行的参数值；
将所述参数值与所述基础信号表中的所述参数区间进行比对；
若所述参数值超出所述参数区间，则根据所述专家经验表查找对应的实际故障，根据所述处理方式表查找与所述实际故障对应的处理工序；
根据所述处理工序输出处理指令和/或警示信息。
2.根据权利要求1所述的CVD设备的控制方法，其特征在于，当所述处理工序大于一种时，所述根据所述处理工序输出处理指令，包括：
S51、建立处理工序的优先级；
S52、根据当前优先级最高的处理工序输出处理指令；
S53、监测所述参数值的变化；
S54、若预设时间内所述参数值未落入所述参数区间，停止执行所述处理工序，改为根据当前优先级次高的处理工序输出处理指令；
S55、重复执行S53-S54，直至全部的处理工序都被执行，或者预设时间内所述参数值落入所述参数区间。
3.根据权利要求1所述的CVD设备的控制方法，其特征在于，所述根据所述处理工序输出处理指令之后，还包括
若输出所述处理指令后的预设时间内，所述参数值未落入所述参数区间，则控制CVD设备停止运行。
4.根据权利要求1所述的CVD设备的控制方法，其特征在于，还包括更新所述基础信号表和/或所述专家经验表和/或所述处理方式表的步骤。
5.一种CVD设备的控制装置，其特征在于，包括
存储模块，用于建立基础信号表、专家经验表以及处理方式表，其中，所述基础信号表存储有CVD设备正常运行状态下的各运行参数的参数区间，所述专家经验表中存储有运行参数的值超出所述参数区间所对应的故障类型，所述处理方式表中存储有与所述故障类型对应的处理工序；
获取模块，用于获取CVD设备实际运行的参数值；
比对模块，用于将所述参数值与所述基础信号表中的所述参数区间进行比对；
查找模块，用于根据所述专家经验表查找对应的实际故障，以及用于根据所述处理方式表查找与所述实际故障对应的处理工序；
输出模块，用于根据所述处理工序输出处理指令；
警报模块，用于根据所述处理工序输出警示信息。
6.根据权利要求5所述的CVD设备的控制装置，其特征在于，当所述处理工序大于一种时，所述输出模块用于：
S51、建立处理工序的优先级；
S52、根据当前优先级最高的处理工序输出处理指令；
S53、监测所述参数值的变化；
S54、若预设时间内所述参数值未落入所述参数区间，停止执行所述处理工序，改为根据当前优先级次高的处理工序输出处理指令；
S55、重复执行S53-S55，直至全部的处理工序都被执行，或者预设时间内所述参数值落入所述参数区间。
7.根据权利要求5所述的CVD设备的控制装置，其特征在于，还包括
控制模块，用于在输出所述处理指令后的预设时间内，所述参数值未落入所述参数区间时，控制CVD设备停止运行。
8.根据权利要求5所述的CVD设备的控制装置，其特征在于，还包括输入模块，用于更新所述基础信号表和/或所述专家经验表和/或所述处理方式表。
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CN115537784A (zh) * 2022-10-19 2022-12-30 北京北方华创真空技术有限公司 一种用于化学气相沉积设备的控制方法和系统

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