CN113359409A - 一种多腔体cvd设备分布式控制系统及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多腔体CVD设备分布式控制系统及其方法，包含：多个工控设备，各个工控设备分别保存各个功能腔体的数据信息并分别控制各个功能腔体的状态；第一交换机，各个工控设备与第一交换机连接；控制主机，与第一交换机连接，控制主机存储全局公共数据，控制主机通过第一交换机对各个工控设备进行命令调度和数据存储，当工艺需要的一个或多个工控设备发生故障，所述控制主机将所需的故障的工控设备的数据信息复制安装到正常运转的工控设备上，并执行其对应的工艺过程。其优点是：该系统将工控设备、第一交换机和控制主机等相结合，控制主机将故障的工控设备对应的数据信息复制安装到另一台工控设备上，以保证CVD设备整体工艺的顺利。
Description
技术领域
本发明涉及CVD设备控制技术领域，具体涉及一种多腔体CVD设备分布式控制系统及其方法。
背景技术
薄膜沉积(Thin Film Deposition)可应用于各种混合物品或组件，例如半导体组件等的表面处理；它是一种在各种材料例如金属、超硬合金、陶瓷及晶圆基板的表面上，成长一层或多层同质或异质材料薄膜的工艺。依据沉积过程中是否含有化学反应，薄膜沉积可区分为物理气相沉积(简称PVD) 及化学气相沉积(简称CVD)。在半导体器件制备过程中，常采用CVD工艺制备半导体薄膜。
如图1所示，CVD设备由多种功能腔体组成，一般包含晶圆进出真空环境的Loadlock腔体(装卸腔，LL)、机械手中转晶圆的Transfer Module腔体 (中转腔，TM)、起到冷却或缓存功能的Cooldown腔体(冷却腔，CD)、 Pre Clean腔体(沉淀前清洗腔，PRC)、各种工艺Process Module腔体(工艺腔，PM)，各个腔体在薄膜沉积过程中均发挥着重要的作用。
化学气相沉积的原理为利用承载气体携带气相反应物或前驱体进入装有晶圆的反应腔中，晶圆下方的承载盘以特定的加热方式加热晶圆即接近晶圆的气体使其温度升高，高温触发单一或数种气相反应物间的化学反应，使气态的反应物被转换为固态的生成物，并沉积在晶圆表面上，形成半导体薄膜或金属薄膜。
采用CVD设备进行化学气相沉积制备器件(例如发光二极管)时，所制备器件的良率、产率以及质量与工艺过程息息相关，而工艺过程取决于各腔体的工作稳定性等因素，例如腔体的工艺过程若发生故障失控，该工艺无法继续，进而影响晶圆的成品质量。但是目前多腔体CVD设备中多采用集中式控制逻辑，当设备结构或功能发生任何变化，都会导致源码的修改，另外，集中式控制对设备进行扩展、修改、问题查找等操作都较为复杂，任何异常出现，都会导致设备宕机。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多腔体CVD设备分布式控制系统及其方法，该系统将工控设备、第一交换机和控制主机等相结合，控制主机将故障的工控设备对应的数据信息复制安装到另一台工控设备上，以保证CVD设备整体工艺的顺利。该系统有利于保证各个功能腔体的相对独立，当某一个功能腔体发生故障时，不会影响其他功能腔体的正常运行，提高了整体的稳定性，大大减少整个设备的宕机时间。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种多腔体CVD设备分布式控制系统，包含：
多个工控设备，各个工控设备分别保存各个功能腔体的数据信息并分别控制各个功能腔体的状态；
第一交换机，各个工控设备与所述第一交换机连接；
控制主机，与所述第一交换机连接，所述控制主机存储全局公共数据，所述控制主机通过第一交换机对各个工控设备进行命令调度和数据存储，当工艺需要的一个或多个工控设备发生故障，所述控制主机将所需的故障的工控设备的数据信息复制安装到正常运转的工控设备上，并执行其对应的工艺过程。
可选的，还包含：
显示交互模块，其通过第一交换机与所述控制主机连接，所述显示交互模块用于用户对各个功能腔体状态的监控，所述显示交互模块还用于编辑控制主机对工控设备的命令调度。
可选的，所述控制主机和各个所述工控设备的数据信息存储于数据库中，当工控设备发生故障时，所述控制主机将对应工控设备的数据信息从数据库中复制安装到另一台工控设备上，并执行其对应的工艺过程。
可选的，各个工控设备设置于一台计算机或多台计算机上。
可选的，还包含：
远程控制模块，其与所述控制主机连接，所述远程控制模块用于远程控制监控所述控制主机对各个工控设备的命令调度以及各个功能腔体的状态。
可选的，所述远程控制模块和所述控制主机之间采用路由器建立网络连接和网络安全隔离。
可选的，所述控制主机和所述远程控制模块之间的通信采用TCP/IP通讯协议。
可选的，一种所述的多腔体CVD设备分布式控制系统的控制方法，包含：
各个工控设备控制各个腔体进行工艺进程；
当一个或多个工控设备发生故障时，控制主机将故障工控设备的数据信息复制安装到另一台工控设备上，并执行数据信息对应的工艺过程。
可选的，当工控设备发生故障时，所述控制主机从数据库中将故障工控设备的数据信息复制安装到另一台工控设备上，并执行其对应的工艺过程。
可选的，通过显示交互模块对各个功能腔体的状态进行实时监控，根据显示交互模块的实时数据，所述显示交互模块还用于编辑控制主机对工控设备的命令调度。
可选的，通过远程控制模块远程控制监控所述控制主机对各个工控设备的命令调度以及各个功能腔体的状态。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明的一种多腔体CVD设备分布式控制系统及其方法中，该系统将工控设备、第一交换机和控制主机等相结合，控制主机将故障的工控设备对应的数据信息复制安装到另一台工控设备上，以保证CVD设备整体工艺的顺利。该系统利用分布式的特点，将各功能腔体进行分别控制，实现相互隔离，当一个功能腔体的控制程序发生故障，也不会影响其他腔体，避免了整个设备的宕机，保证了CVD设备中工艺的顺利进展，可靠性较高。
附图说明
图1为一种多腔体CVD设备示意图；
图2为本发明的一种多腔体CVD设备分布式控制系统示意图；
图3为本发明的一种多腔体CVD设备分布式控制系统信息交互示意图；
图4为本发明实施例的正常状态下多台计算机包含的工控设备示意图；
图5为本发明实施例的故障状态下多台计算机调整示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图2所示，为本发明的一种多腔体CVD设备分布式控制系统，该系统包含：多个工控设备、第一交换机、控制主机以及显示交互模块。
其中，各个工控设备分别保存各个功能腔体的数据信息并分别实时控制各个功能腔体的状态，各个工控设备与所述第一交换机Switch连接，以便形成一个小型局域网络系统。
所述控制主机与所述第一交换机连接，所述控制主机存储全局公共数据，所述控制主机通过第一交换机对各个工控设备进行命令调度和数据存储，当工艺需要的一个或多个工控设备发生故障，所述控制主机将所需的故障的工控设备的数据信息复制安装到正常运转的工控设备上，并执行其对应的工艺过程。上述分布式设备结构有利于保证各个功能腔体的相对独立，当某一个功能腔体发生故障时，不会影响其他功能腔体的正常运行，提高了设备整体的稳定性和可靠性，大大减少整个设备的宕机时间。进一步的，该系统便于增加工艺腔体的数量和种类，不会增加控制软件复杂度，可扩展性较高；该系统中各个独立的功能腔体之间易隔离，且对单个腔体维护、升级，不影响设备整体正常的运行。
进一步的，如图3所示，本发明的多腔体CVD设备分布式控制系统还包含显示交互模块即用户交互操作主机，其可以部署在HMI电脑上。所述显示交互模块通过第一交换机与所述控制主机连接，所述显示交互模块用于用户对各个功能腔体状态的监控，所述显示交互模块还用于编辑控制主机对工控设备的命令调度。
如图3所示，在本实施例中，所述控制主机和各个所述工控设备的数据信息存储于数据库(Database)中，当工控设备发生故障时，所述控制主机将对应工控设备的数据信息从数据库中复制安装到另一台工控设备上，并执行其对应的工艺过程。进一步的，本发明还包含图形化模块(即图中的 Charting)，该图形化模块与数据库连接，将各个功能腔体的状态数据可视化图形显示，以便用户快速了解各功能腔体的状态。该图形化模块可以为远程的独立电脑，即本发明的多腔体CVD设备分布式控制系统的架构设计允许远程设备介入，可扩展性较强。当然，各功能腔体的可视化显示不仅限于上述方式，在一实施例中，图形化模块的功能由显示交互模块执行。
可选的，各个工控设备设置于一台计算机或多台计算机上，以便最大程度上专注于对应功能腔体的工艺任务，各个计算机可根据需要部署在不同的工作区域。各个计算机之间通过Ethernet通讯，相当于各个工控设备通过网线连接到第一交换机进行数据交互，各个工控设备之间通过WCF进行通讯，根据需要和控制性能要求，灵活部署。当一台计算机发生故障无法运行时，该计算机上的所有工控设备都无法运行，控制主机将故障的工控设备对应的数据信息安装到另一台工控设备上即安装到另一台工控设备所在的计算机上，以便该数据信息对应的工艺进程的执行。优选地，各种控制、算法在各计算机进行分布式部署，负载均衡，各计算机可以有更快的运行速度。
进一步的，如图3所示，为便于Fab侧对各CVD设备的实时监控，本发明的多腔体CVD设备分布式控制系统还包含远程控制模块，即其可以通过SECS/GEM的SEMI标准与Fab侧即远程控制模块进行数据交互。所述远程控制模块与所述控制主机连接，所述远程控制模块用于远程控制监控所述控制主机对各个工控设备的命令调度以及各个功能腔体的状态。可选的，所述远程控制模块为面向制造业车间执行层的生产信息化管理系统MES。
所述远程控制模块和所述控制主机之间采用路由器(Router，简称RT) 建立网络连接和网络安全隔离。
进一步的，所述控制主机和所述远程控制模块之间的通信采用TCP/IP 通讯协议。
如图4和图5结合所示，在一实施例中，第一计算机IPC1上部署有预清洗腔体1和2对应的工控设备PRC1和PRC2，第二计算机IPC2上部署有工艺腔体1和2对应的工控设备PM1和PM2。在实际运行时，CVD设备的工艺过程需要预清洗腔体1的工控设备PRC1的控制程序运行，但是第一计算机IPC1发生崩溃无法正常工作又无其他备份即第一计算机IPC1发生宕机时，此时控制主机将第一计算机IPC1中关于工控设备PRC1的工控设备的对应数据信息临时复制安装到第二计算机IPC2上，以便保证预清洗腔体1工控设备PRC1的正常运行，从而保证整体工艺效果。
基于同一发明构思，本发明还提供了一种所述的多腔体CVD设备分布式控制系统的控制方法，该方法包含：
S1、各个工控设备控制各个腔体进行工艺进程。
S2、当一个或多个工控设备发生故障时，控制主机将故障工控设备的数据信息复制安装到另一台工控设备上，并执行数据信息对应的工艺过程。
当工控设备发生故障时，所述控制主机从数据库中将故障工控设备的数据信息复制安装到另一台工控设备上，并执行其对应的工艺过程。
进一步的，该方法还包含：通过显示交互模块对各个功能腔体的状态进行实时监控，根据显示交互模块的实时数据，所述显示交互模块还用于编辑控制主机对工控设备的命令调度。
进一步的，该方法还包含：通过远程控制模块远程控制监控所述控制主机对各个工控设备的命令调度以及各个功能腔体的状态。
综上所述，本发明的一种多腔体CVD设备分布式控制系统及其方法中，该系统将工控设备、第一交换机和控制主机等相结合，控制主机将故障的工控设备对应的数据信息复制安装到另一台工控设备上，以保证CVD设备整体工艺的顺利进展。该系统有利于保证各个功能腔体的相对独立，当某一个功能腔体发生故障时，不会影响其他功能腔体的正常运行，提高了整体的稳定性，大大减少整个设备的宕机时间。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (11)
1.一种多腔体CVD设备分布式控制系统，其特征在于，包含：
多个工控设备，各个工控设备分别保存各个功能腔体的数据信息并分别控制各个功能腔体的状态；
第一交换机，各个工控设备与所述第一交换机连接；
控制主机，与所述第一交换机连接，所述控制主机存储全局公共数据，所述控制主机通过第一交换机对各个工控设备进行命令调度和数据存储，当工艺需要的一个或多个工控设备发生故障，所述控制主机将所需的故障的工控设备的数据信息复制安装到正常运转的工控设备上，并执行其对应的工艺过程。
2.如权利要求1所述的多腔体CVD设备分布式控制系统，其特征在于，还包含：
显示交互模块，其通过第一交换机与所述控制主机连接，所述显示交互模块用于用户对各个功能腔体状态的监控，所述显示交互模块还用于编辑控制主机对工控设备的命令调度。
3.如权利要求1所述的多腔体CVD设备分布式控制系统，其特征在于，
所述控制主机和各个所述工控设备的数据信息存储于数据库中，当工控设备发生故障时，所述控制主机将对应工控设备的数据信息从数据库中复制安装到另一台工控设备上，并执行其对应的工艺过程。
4.如权利要求1所述的多腔体CVD设备分布式控制系统，其特征在于，
各个工控设备设置于一台计算机或多台计算机上。
5.如权利要求1所述的多腔体CVD设备分布式控制系统，其特征在于，还包含：
远程控制模块，其与所述控制主机连接，所述远程控制模块用于远程控制监控所述控制主机对各个工控设备的命令调度以及各个功能腔体的状态。
6.如权利要求5所述的多腔体CVD设备分布式控制系统，其特征在于，
所述远程控制模块和所述控制主机之间采用路由器建立网络连接和网络安全隔离。
7.如权利要求5所述的多腔体CVD设备分布式控制系统，其特征在于，
所述控制主机和所述远程控制模块之间的通信采用TCP/IP通讯协议。
8.一种如权利要求1～7任一项所述的多腔体CVD设备分布式控制系统的控制方法，其特征在于，包含：
各个工控设备控制各个腔体进行工艺进程；
当一个或多个工控设备发生故障时，控制主机将故障工控设备的数据信息复制安装到另一台工控设备上，并执行数据信息对应的工艺过程。
9.如权利要求8所述的多腔体CVD设备分布式控制系统的控制方法，其特征在于，
当工控设备发生故障时，所述控制主机从数据库中将故障工控设备的数据信息复制安装到另一台工控设备上，并执行其对应的工艺过程。
10.如权利要求8所述的多腔体CVD设备分布式控制系统的控制方法，其特征在于，
通过显示交互模块对各个功能腔体的状态进行实时监控，根据显示交互模块的实时数据，所述显示交互模块还用于编辑控制主机对工控设备的命令调度。
11.如权利要求8所述的多腔体CVD设备分布式控制系统的控制方法，其特征在于，
通过远程控制模块远程控制监控所述控制主机对各个工控设备的命令调度以及各个功能腔体的状态。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210907 |