CN113625794A - 一种压力控制装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压力控制装置及系统，该装置包括：总线通信模块，用于获取初始控制信号，并发送所述初始控制信号；控制模块，用于接收所述初始控制信号，从所述初始控制信号中提取预设输出数据，基于所述预设输出数据分别控制多路外接设备；还用于获取所述多路外接设备的输出压力值，并分别基于所述预设输出数据及输出压力值进一步调整各所述外接设备。本发明提供的压力控制装置与传统的相比，具有更高的集成度，并减少大量硬件的安装空间，在减少了外围电路的同时减少了易损点，提高了该装置在高精度的控制压力时的容错率。
Description
技术领域
本发明涉及高精度压力控制技术领域，具体涉及一种压力控制装置及系统。
背景技术
在对晶圆进行抛光工艺过程中，需要对晶圆背面施加压力，使晶圆正面与抛光垫充分接触进行抛光。工艺完毕后将正压力切换成负压力，使晶圆吸附在承载台上进行运输。这种单通道压力切换调控的装置通常由4个电磁阀、1个电气比例阀和1个气压压力传感器组成，4个通道为一组组成基本的高精度压力控制单元。
现有的技术方案中，实现高精度压力控制的过程主要包括：现场总线的多个I/O模块通过线缆与汇流板连接，并用于采集与控制多组高精度压力控制单元。但随着半导体工艺的发展，制程节点越来越多，所需要的高精度压力控制单元也越来越多，导致I/O模块的使用量也越来越高。首先面临的问题是空间不足，无法在增加更多高精度压力控制单元的同时增加配套数量的I/O模块。其次面临的问题是每增加一组高精度压力控制单元，就会同时增加更多易损点，且容错率较低。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有压力单元控制装置易损点多、容错率低的缺陷，从而提供一种压力控制装置及系统。
根据第一方面，本发明公开了一种压力控制装置，该装置包括总线通信模块，用于获取初始控制信号，并发送所述初始控制信号；控制模块，用于接收所述初始控制信号，从所述初始控制信号中提取预设输出数据，基于所述预设输出数据分别控制多路外接设备；还用于获取所述多路外接设备的输出压力值，并分别基于所述预设输出数据及输出压力值进一步调整各所述外接设备。
可选地，所述总线通信模块包括：网络传输接口及变压器；所述网络传输接口用于接收所述初始控制信号；所述变压器用于将所述初始控制信号进行电平耦合，并发送所述初始控制信号。
可选地，所述总线通信模块还包括：物理层收发器，用于获取所述初始控制信号，并在网络物理层传输所述初始控制信号。
可选地，所述总线通信模块还包括：从站控制器，用于在网络物理层与数据链路层之间传输初始控制信号和压力值数字信号。
可选地，所述控制模块包括：微控制单元、数模转换器及模数转换器，所述微控制单元用于接收所述从站控制器传输的所述初始控制信号，并将所述初始控制信号通过所述数模转换器转换成控制信息，并将所述控制信息发送至外接设备，并将采集外接阀门的输出压力值通过所述模数转换器转换成压力值数字信号上报从站控制器。
可选地，所述控制模块包括：光耦，用于接收所述微控制单元的控制信息，并将所述控制信息传输至所述外接设备。
可选地，所述总线通信模块和控制模块中均设置有：存储器，用于存储从站控制器的初始控制信号数据和微控制单元的压力值数字信号数据。
可选地，所述总线通信模块和控制模块中均设置有：晶振，用于提供基础时钟信号。
根据第二方面，本发明公开了一种压力控制系统，该系统包括：总站、压力控制装置及外接设备，所述压力控制装置包括：总线通信模块，用于获取所述总站发送的初始控制信号，并发送所述初始控制信号；控制模块，用于接收所述初始控制信号，从所述初始控制信号中提取预设输出数据，基于所述预设输出数据分别控制多路所述外接设备；还用于获取多路所述外接设备的输出压力值，并分别基于所述预设输出数据及输出压力值进一步调整各所述外接设备。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的压力控制装置，提供了一种新的压力单元的控制电路设计架构，使用压力控制板替代了之前的汇流板、线缆和I\O模块，具有更高的集成度，减少大量硬件安装空间，减少了外围电路的同时减少了易损点，提高该压力控制装置在高精度压力控制时的容错率。
2.该压力控制装置的核心控制单元使用的是微控制单元，拥有更高精度更高效的控制能力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中压力控制装置的结构示意图；
图2为本发明实施例中压力控制装置的一个具体示例的结构示意图；
图3为本发明实施例中压力控制系统的结构示意图。
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，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，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。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。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
在对晶圆进行抛光工艺过程中，需要对晶圆表面施加压力，使晶圆正面与抛光垫充分接触进行抛光。工艺完毕后将正压力切换成负压力，使晶圆吸附在承载台上进行运输。传统的使用的单通道压力切换调控装置包含高精度压力控制单元和I/O模块。但随着半导体工艺的发展，制程节点越来越多，所使用的高精度压力控制单元也越来越多，导致I/O模块的使用量也越来越高。首先面临的问题是空间不足，且无法在增加更多高精度压力控制单元的情况下同时增加配套数量的I/O模块。其次面临的问题是每增加一组模组，就会同时增加更多易损点。
因此，针对如上所述的传统压力控制单元装置易损点多，容错率低的缺陷，本发明提供了一种压力控制装置。所述压力控制装置通常和总站连接，用于获取总站的控制指令，并与外接调节压力的设备连接(例如阀门)，用于输出压力值进而调节外接设备。
本发明提供了一种压力控制装置，如图1所示，该装置主要包括：总线通信模块11和控制模块12，其中，总线通信模块11用于获取初始控制信号，并发送所述初始控制信号；在本发明的一些可选实施方式中，该初始控制信号可以是总站发送的，用于指示外接设备信息的控制信号。
控制模块12，用于接收所述初始控制信号，从所述初始控制信号中提取预设输出数据，基于所述预设输出数据分别控制多路外接设备；还用于获取所述多路外接设备的输出压力值，并分别基于所述预设输出数据及输出压力值进一步调整各所述外接设备。
其中，该预设输出数据可以是总站针对压力控制装置所调节的设备的控制参数，例如是预期达到的压力值等。为实现该压力值，控制模块12需根据该压力值控制该多路外接设备。
在本实施例中，该压力控制装置使用整体的总线通信模块设计架构替代了传统的汇流板、线缆和I\O模块的控制连接方式，使得该压力控制装置具有更高的集成度，减少大量硬件安装空间，也在减少了外围电路的同时减少了易损点，从而能够提高该压力控制装置在使用时的容错率。
可选地，在本发明的一些实施方式中，如图2所示，总线通信模块11包括：网络传输接口23及变压器24，网络传输接口23与变压器24相连，所述网络传输接口23用于接收由总站31发送的上述的初始控制信号，并通过变压器24对初始控制信号进行电平耦合，并发送耦合后的初始控制信号。其中网络传输接口包括但不局限于RJ45接口，其使用的网络传输接口可以接通多种网络，适配性强。所述变压器24还具有阻抗匹配、信号传输、波形修复、信号杂波抑制和高压隔离等作用。
可选地，在本发明的一些实施方式中，该总线控制模块11还包括：物理层收发器25，物理层收发器25用于接收经变压器24传输的初始控制信号，并在网络物理层传输初始控制信号。
可选地，在本发明的一些实施方式中，总线控制模块11还包括：从站控制器21，从站控制器21用于接收物理层收发器25传输的初始控制信号，并传输初始信号，以及接收压力值数字信号。所述从站控制器21还用于实现应用层通信协议，负责主从站之间的协议处理，实现网络物理层与数据链路层的所有功能。
可选地，在本发明的一些实施方式中，控制模块12包括：微控制单元22、数模转换器27及模数转换器26，其中微控制单元22用于接收所述从站控制器21传输的所述初始控制信号，并将所述初始控制信号通过所述数模转换器27转换成控制信息，并发送所述控制信息。微控制单元22还用于将采集外接设备的输出压力值通过所述模数转换器26转换成压力值数字信号上报从站控制器21。
其中，总线通信模块11中的从站控制器21与控制模块12中的微控制单元22之间可以采用SPI的方式进行数据传输。
可选地，在本发明的一些实施方式中，控制模块12还包括：光耦28，用于接收微控制单元22的控制信息，实现对外接设备的控制，其中，光耦28与微控制单元22连接，可以通过微控制单元22中的GPIO控制，进而控制外接设备。
可选地，在本发明的一些实施方式中，本实施例的压力控制装置还包括：存储器29，存储器29与从站控制器21和微控制单元22连接，用于存储从站控制器中的初始控制信号数据和存储微控制单元中的压力值数字信号信息。
可选地，在本发明的一些实施方式中，本实施例的压力控制装置还包括：晶振210，晶振210与从站控制器21和微控制单元22连接，用于为此压力控制装置提供基本的时钟信号，保持压力控制装置中各部分单元时间同步。
本发明还提供了一种压力控制系统，如图3所示，该系统主要包括：总站31、压力控制装置32及外接设备33。其中，该压力控制装置包括：总线通信模块11，用于获取所述总站31发送的初始控制信号，并发送所述初始控制信号；控制模块12，用于接收所述初始控制信号，从所述初始控制信号中提取预设输出数据，基于所述预设输出数据分别控制多路所述外接设备33；还用于获取多路所述外接设备的输出压力值，并分别基于所述预设输出数据及输出压力值进一步调整各所述外接设备33。
可选地，在本发明的一些实施方式中，该压力控制装置可以是上述任意实施例所述的压力控制装置，在此不再赘述。
可选地，在本发明的一些实施方式中，该压力控制系统在压力控制状态下，压力控制装置32根据采集的外接设备的输出压力值与总站31的给定值进行比较。计算得出新的外接设备目标值后，再根据外接设备33中内部传感器反馈的输出值进行计算，得出输出给外接设备的输出数值(例如压力控制装置32通过将目标值与外接阀门中内部传感器反馈的输出值进行比较后，得出输出给外接设备的输出数值后，进而控制外接阀门的阀门开度值)，从而高精度高效的控制压力。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (9)
1.一种压力控制装置，其特征在于，包括：
总线通信模块，用于获取初始控制信号，并发送所述初始控制信号；
控制模块，用于接收所述初始控制信号，从所述初始控制信号中提取预设输出数据，基于所述预设输出数据分别控制多路外接设备；还用于获取所述多路外接设备的输出压力值，并分别基于所述预设输出数据及输出压力值进一步调整各所述外接设备。
2.根据权利要求1所述的压力控制装置，其特征在于，所述总线通信模块包括：网络传输接口及变压器，
所述网络传输接口用于接收所述初始控制信号；
所述变压器用于将所述初始控制信号进行电平耦合，并发送所述初始控制信号。
3.根据权利要求2所述的压力控制装置，其特征在于，所述总线通信模块还包括：物理层收发器，用于获取所述初始控制信号，并在网络物理层传输所述初始控制信号。
4.根据权利要求3所述的压力控制装置，其特征在于，所述总线通信模块还包括：从站控制器，用于在网络物理层与数据链路层之间传输初始控制信号和压力值数字信号。
5.根据权利要求4所述的压力控制装置，其特征在于，所述控制模块包括：微控制单元、数模转换器及模数转换器，所述微控制单元用于接收所述从站控制器传输的所述初始控制信号，并将所述初始控制信号通过所述数模转换器转换成控制信息，并将所述控制信息发送至外接设备，并将采集外接设备的输出压力值通过所述模数转换器转换成压力值数字信号上报从站控制器。
6.根据权利要求5所述的压力控制装置，其特征在于，所述控制模块包括：光耦，用于接收所述微控制单元的控制信息，并将所述控制信息传输至所述外接设备。
7.根据权利要求1所述的压力控制装置，其特征在于，还包括：存储器，所述总线通信模块和控制模块分别与所述存储器连接，所述存储器用于存储从站控制器的初始控制信号数据和微控制单元的压力值数字信号数据。
8.根据权利要求1所述的压力控制装置，其特征在于，所述总线通信模块和控制模块中均设置有：晶振，用于提供基础时钟信号。
9.一种压力控制系统，其特征在于，包括：总站、压力控制装置及外接设备；
所述压力控制装置包括：
总线通信模块，用于获取所述总站发送的初始控制信号，并发送所述初始控制信号；
控制模块，用于接收所述初始控制信号，从所述初始控制信号中提取预设输出数据，基于所述预设输出数据分别控制多路所述外接设备；还用于获取多路所述外接设备的输出压力值，并分别基于所述预设输出数据及输出压力值进一步调整各所述外接设备。
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