CN114281120B - 半导体工艺设备及腔室压力控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种半导体工艺设备及腔室压力控制方法，其中，半导体工艺设备包括第一控制单元和第二控制单元，第二控制单元所执行的腔室压力控制方法包括：接收第一控制单元发送的充气信号，根据充气信号控制充气单元开始充气；在确定腔室压力达到预设压力值时，控制充气单元停止充气，其中，预设压力值小于目标压力值；若接收到第一控制单元发送的计时信号，则控制充气单元再次开始充气，并开始计时；在接收到第一控制单元发送的停止充气信号或者计时时长达到第一等待时长时，控制充气单元停止充气。第一控制单元和第二控制单元联合实现双点位控制，防止第一控制单元异常导致无法停止充气的问题。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，具体地，涉及一种半导体工艺设备及腔室压力控制方法。
背景技术
半导体工艺设备中涉及很多不同的反应腔室，比如物理气相沉积(PVD)腔室、原子层沉积(ALD)腔室、预清洗腔室等。在对于设备的多次维护保养过程中，反应腔室内的一些零件(例如靶材、匀流板等)需要经常进行更换，而零件的更换则需要打开反应腔室进行操作。
反应腔室内部一般处于真空状态，并且一些反应腔室根据工艺需求会通入具有毒性的特种气体(例如BCl3、NF3、SiF4等)。因此，在反应腔室开腔之前，需要通过不易与被加工件发生反应的气体(例如氮气)对反应腔室内部进行循环吹扫，即向反应腔室内充气至大气状态(即腔室压力大致达到一个标准大气压)、再进行抽真空，以此循环往复，直至有毒气体被清除为止。
在上述向反应腔室内充气过程中，通过测压装置(例如压力规)检测腔室压力，并在腔室压力达到某一预设压力值时向控制系统发送压力达标信号，控制系统接收到该压力达标信号后进行控制充气装置关闭的操作。然而，如果将预设压力值设为接近一个标准大气压，例如750Torr，由于压力达标信号触发的时刻与控制系统完成控制动作的时刻之间会存在时间差，当腔室压力达到750Torr时充气装置不会立即关闭，而是出现过充后再关闭，此时容易导致腔室压力过大，存在有毒气体泄漏风险。
因此，为了避免上述问题，一般将预设压力值设为低于一个标准大气压，例如550Torr，并且控制系统采用的控制方式是在接收到压力达标信号后，等待一段时间再控制充气装置关闭，其中等待时间的时长的选定则以腔室压力尽量接近750Torr且不超过750Torr为准。然而，在上述控制过程中，如果控制系统在充气装置已经开启后出现异常，例如控制系统中的软件异常宕机，会导致充气装置无法关闭，从而造成腔室压力过大，进而可能造成设备变形损坏，提高有毒气体泄漏风险。
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，提出了一种半导体工艺设备及腔室压力控制方法。
第一方面，本发明提供一种腔室压力控制方法，用于控制充气单元向半导体工艺设备的反应腔室内部进行充气，以使其腔室压力达到目标压力值，包括：接收第一控制单元发送的充气信号，根据充气信号控制充气单元开始充气；在确定腔室压力达到预设压力值时，控制充气单元停止充气，其中，预设压力值小于目标压力值；若接收到第一控制单元发送的计时信号，则控制充气单元再次开始充气，并开始计时；在接收到第一控制单元发送的停止充气信号或者计时时长达到第一等待时长时，控制充气单元停止充气。
进一步地，在确定腔室压力达到预设压力值时，控制充气单元停止充气之后，还包括：若未接收到第一控制单元发送的计时信号，则流程结束。
进一步地，充气信号的值为非零；根据充气信号控制充气单元开始充气，包括：对充气信号和初始值为非零的使能信号进行逻辑与运算，根据得到的非零的运算结果控制充气单元开始充气；在确定腔室压力达到预设压力值时，控制充气单元停止充气，包括：在确定腔室压力达到预设压力值时，将使能信号的值设为零，并对充气信号和使能信号进行逻辑与运算，根据得到的为零的运算结果控制充气单元停止充气。
进一步地，若接收到第一控制单元发送的计时信号，则控制充气单元再次开始充气，包括：若接收到第一控制单元发送的计时信号，则将使能信号设为非零，并对充气信号和使能信号进行逻辑与运算，根据得到的非零的运算结果控制充气单元开始充气。
进一步地，停止充气信号的值为零；在接收到第一控制单元发送的停止充气信号或者计时时长达到第一等待时长时，控制充气单元停止充气，包括：在接收到停止充气信号时，对停止充气信号和使能信号进行逻辑与运算，根据得到的为零的运算结果控制充气单元停止充气；在计时时长达到第一等待时长时，将使能信号设为零，并对充气信号和使能信号进行逻辑与运算，根据得到的为零的运算结果控制充气单元停止充气。
进一步地，还包括：在接收到第一控制单元与停止充气信号同时发送的停止计时信号时，停止计时。
第二方面，本发明提供一种腔室压力控制方法，用于控制充气单元向半导体工艺设备的反应腔室内部进行充气，以使其腔室压力达到目标压力值，包括：向第二控制单元发送充气信号，使第二控制单元控制充气单元开始充气；在确定腔室压力达到预设压力值时，开始计时，同时向第二控制单元发送计时信号，使第二控制单元控制充气单元再次开始充气同时也开始计时，其中，预设压力值小于目标压力值；在计时时长达到第二等待时长时，向第二控制单元发送停止充气信号。
进一步地，还包括：在计时时长达到第二等待时长时，还向第二控制单元发送停止计时信号。
进一步地，充气信号的值为非零，停止充气信号的值为零。
第三方面，本发明提供一种半导体工艺设备，包括反应腔室、充气单元、第一控制单元、第二控制单元及测压单元，其中，测压单元与第一控制单元和第二控制单元连接，用于检测反应腔室中的腔室压力；第一控制单元用于执行上述第二方面提供的腔室压力控制方法，第二控制单元用于执行上述第一方面提供的腔室压力控制方法，第一控制单元和第二控制单元配合控制充气单元向反应腔室内部进行充气，以使其腔室压力达到目标压力值；其中，第一等待时长大于第二等待时长。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的腔室压力控制方法中，第一控制单元和第二控制单元联合实现双点位控制，防止由于第一控制单元在充气单元开始充气后出现异常导致的无法停止充气的问题，从而有效地防止腔室压力过大，进而避免造成设备变形损坏，降低有毒气体泄漏风险，有利于安全快速地使腔室压力达到目标压力值，方便工作人员对设备进行更好地维护保养，使设备处于最优的工作状态，提高设备的可靠性与安全性。
附图说明
图1为现有技术中对反应腔室进行充气时的控制流程图；
图2为根据本发明的一个实施例的半导体工艺设备的结构框图；
图3为根据本发明的一个实施例的第二控制单元所执行的腔室压力控制方法的流程示意图；
图4为图3的腔室压力控制方法进一步包括步骤S140的具体流程示意图；
图5为图3的腔室压力控制方法中步骤S150进一步包括步骤S151以及进一步包括步骤S160的具体流程示意图；
图6为图3的腔室压力控制方法中步骤S150进一步包括步骤S152的具体流程示意图；
图7为根据本发明的一个实施例的第一控制单元所执行的腔室压力控制方法的流程示意图；
图8为根据本发明的一个实施例的半导体工艺设备中上位机的软件正常时，反应腔室充气的控制流程图；
图9为图8的反应腔室充气过程中腔室压力达到550Torr后，软件、PLC以及充气阀门的执行顺序示意图；
图10为根据本发明的一个实施例的半导体工艺设备中上位机的软件在充气单元开始充气至腔室压力到达550Torr这一过程中出现异常宕机时，反应腔室充气的控制流程图；
图11为根据本发明的一个实施例的半导体工艺设备中上位机的软件在腔室压力到达550Torr后进行等待时长A这一过程中出现异常宕机，反应腔室充气的控制流程图；
图12为图11的反应腔室充气过程中腔室压力达到550Torr后，软件、PLC以及充气阀门的执行顺序示意图。
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半导体工艺设备及腔室压力控制方法进行详细描述。
需要说明的是，除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。若全文中涉及“第一”、“第二”等描述，则该“第一”、“第二”等描述仅用于区别类似的对象，而不能理解为指示或暗示其相对重要性、先后次序或者隐含指明所指示的技术特征的数量，应该理解为“第一”、“第二”等描述的数据在适当情况下可以互换。另外，在本发明中关于信号的描述中涉及到“零”和“非零”，可以理解地，“零”和“非零”用于表示信号的状态，分别对应于数字逻辑中的“0”和“1”。
控制系统一般包括通讯连接的软件和硬件设备。其中，硬件设备可以为PLC(可编程逻辑控制器)，软件可以为安装于PLC的上位机中的控制软件(例如MEC)。软件用于向PLC发出操控指令，即软件向PLC发送控制信号。PLC用于接受软件发送的控制信号，并可直接控制被控设备；同时，PLC还用于获取被控设备的状态信息，例如接收被控设备的检测元件的输出信号。另外，软件还用于实时监控PLC，并能够由PLC读取表示被控设备状态信息的信号(例如检测元件的输出信号)、PLC自身的使能信号的状态等。
在现有的对反应腔室充气以控制腔室压力的方法中，测压装置采用最大量程为550Torr的压力规，通过该压力规检测反应腔室内部的腔室压力。被控设备为充气装置，具体被控对象为充气装置的充气阀门。硬件设备自身的使能信号(Enabled)用于表示被控对象的状态，以被控对象为充气阀门为例，当使能信号为非零(即Enabled＝1)时，表示充气阀门处于可被控制的状态；当使能信号为零(即Enabled＝0)时，表示充气阀门处于不能够被打开的状态。
通常情况下，在现有对反应腔室充气过程中，上述使能信号的值始终为非零(即Enabled＝1)，保证充气阀门一直处于可被控制的状态，从而便于通过软件进行控制。
如图1所示，以原子层沉积(ALD)腔室为例，具体充气控制流程如下：
a)上位机的软件向PLC发送充气阀门OpenSp＝1信号(即打开充气阀门信号)；
b)当PLC接收到软件发送的充气阀门OpenSp＝1信号时，将OpenSp＝1信号与自身使能信号Enabled＝1进行“逻辑与”运算，(OpenSp&Enabled)＝1，即运算结果为“1”，根据该运算结果控制充气阀门打开；
c)充气阀门打开之后，反应腔室开始充气，腔室压力上升，当腔室压力到达压力规的最大量程550Torr时，压力规向PLC发送压力达标信号，软件由PLC获取到上述压力达标信号；
d)软件由PLC获取到上述压力达标信号后，为了保证腔室压力能够达到750Torr，软件需要等待一定时间后，再向PLC发送充气阀门OpenSp＝0信号(即关闭充气阀门信号)；
e)当PLC接收到软件发送的充气阀门OpenSp＝0信号时，将OpenSp＝0信号与自身使能信号Enabled＝1进行“逻辑与”运算，(OpenSp&Enabled)＝0，即运算结果为“0”，根据该运算结果控制充气阀门关闭，此时腔室压力可接近或达到750Torr，即反应腔室处于大气状态。
在上述充气流程中，主要通过软件发送的打开、关闭充气阀门信号来控制充气阀门的开闭。充气阀门打开，反应腔室开始充气，如果在开始充气至腔室压力到达550Torr过程中软件异常宕机，控制流程不再继续进行，无法关闭充气阀门，反应腔室一直处于充气状态，可能导致腔室压力过大；另外，在腔室压力到达550Torr后，软件需要等待一定时间再发送关闭充气阀门信号，如果在等待过程中软件异常宕机，同样无法关闭充气阀门，可能导致腔室压力过大。上述由于软件异常宕机导致无法关闭充气阀门、腔室压力可能过大的情况，均可能造成设备变形损坏，提高有毒气体泄漏风险。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种半导体工艺设备及腔室压力控制方法。如图2所示，在一些实施例中，半导体工艺设备包括反应腔室、充气单元、第一控制单元100、第二控制单元200及测压单元300。测压单元300与第一控制单元100和第二控制单元200连接。测压单元300用于检测反应腔室中的腔室压力。第一控制单元100和第二控制单元200配合控制充气单元向反应腔室内部进行充气，以使其腔室压力达到目标压力值。其中，第一控制单元100和第二控制单元200分别用于执行各自的腔室压力控制方法。
需要说明的是，在第一控制单元处于正常状态时，充气单元主要通过第一控制单元发送的充气信号和停止充气信号进行控制，如果第一控制单元发生异常，此时才通过第二控制单元辅助进行充气单元的开启或关闭的控制。
第一控制单元和第二控制单元的具体形式并不作限定。在一些实施例中，第二控制单元为PLC(可编程逻辑控制器)，第一控制单元为PLC的上位机，该上位机与PLC通讯连接，具体通过安装于上位机中的软件与PLC之间进行通讯，以实现软件向PLC发送控制信号以及软件实时监控PLC并由PLC读取表示被控设备状态信息的信号、PLC自身的使能信号的状态等功能。在上位机中的软件处于正常状态时，充气单元主要通过该软件发送的充气信号和停止充气信号进行控制，如果该软件发生异常宕机，此时才通过PLC辅助进行充气单元的开启或关闭的控制。
当然，第一控制单元和第二控制单元的具体形式不限于此，在另一些实施例中，第一控制单元和第二控制单元也可以均为控制充气单元的PLC的上位机，即PLC可与两个上位机进行通讯连接，其中一个上位机中的软件处于正常状态时，充气单元主要通过该软件发送的充气信号和停止充气信号进行控制，如果该软件发生异常宕机，此时才通过另一个上位机中的软件辅助进行充气单元的开启或关闭的控制。
此外，通过上述第一控制单元和第二控制单元配合控制充气单元对反应腔室进行充气的方式所适用的情形并不作限定，例如，可以在半导体工艺设备的反应腔室开腔之前进行充气以实现循环吹扫；或者，在半导体工艺设备的反应腔室开腔之前通过充气使反应腔室内部达到大气状态，等等。
另外，目标压力值需要根据具体适用情形进行合理选择，例如，在用于反应腔室开腔之前循环吹扫的充气过程时，目标压力值可以设置为接近一个标准大气压，例如750Torr。当然，在其它实施方式中，也可以根据不同的适用情形将目标压力值设置为高于或低于一个标准大气压的其他压力值。
如图3所示，在一些实施例中，第二控制单元所执行的腔室压力控制方法包括：
步骤S110：接收第一控制单元发送的充气信号，根据充气信号控制充气单元开始充气。
由于在控制流程开始阶段，充气单元的开启是通过第一控制单元发送的充气信号进行控制的，如果第一控制单元在充气单元未开启之前便发生异常，充气单元自然也就无法被开启，反应腔室也不会进行充气，也就不会出现后续的腔室压力过大的问题。因此，第一控制单元在充气单元未开启之前便发生异常的情况不在本发明所讨论的范围内。
步骤S120：在确定腔室压力达到预设压力值时，控制充气单元停止充气，其中，预设压力值小于目标压力值。
预设压力值可以根据实际情况进行合理选择，例如预设压力值可以为与测压单元的最大量程对应的数值。测压单元可以为任何能够实现对反应腔室的腔室压力进行检测的装置，例如压力规。如果采用最大量程为550Torr的压力规，则预设压力值也可设置为550Torr，当压力规检测到腔室压力达到550Torr时，会向第二控制单元发送压力达标信号。当第二控制单元接收到压力达标信号时，确定腔室压力已经达到预设压力值，此时便可通过第二控制单元控制充气单元暂时停止充气。
由于在步骤S120进行时，第一控制单元可能已经发生异常，因此，接收压力达标信号、并根据压力达标信号控制充气单元停止充气的过程由第二控制单元来实现。
步骤S130：若接收到第一控制单元发送的计时信号，则控制充气单元再次开始充气，并开始计时。
如果在充气单元开始充气至腔室压力到达预设压力值这一过程中第一控制单元未出现异常，则第二控制单元会接收到第一控制单元发送的计时信号，此时可通过第二控制单元控制充气单元再次开始充气，并且第二控制单元开始计时；
如果在充气单元开始充气至腔室压力到达预设压力值这一过程中第一控制单元出现异常，第一控制单元无法发送计时信号，无法触发第二控制单元所控制的后续再次充气流程。
步骤S150：在接收到第一控制单元发送的停止充气信号或者计时时长达到第一等待时长时，控制充气单元停止充气。
如果在腔室压力到达预设压力值后进行等待这一过程中第一控制单元未出现异常，则第二控制单元会接收到第一控制单元发送的停止充气信号，此时根据停止充气信号控制充气单元停止充气即可；
如果在腔室压力到达预设压力值后进行等待这一过程中第一控制单元出现异常，第一控制单元无法发送停止充气信号，即便如此，还可以在第二控制单元计时时长达到第一等待时长时，通过第二控制单元控制充气单元停止充气。
如图4所示，在一些实施例中，在步骤S120之后，还包括：
步骤S140：若未接收到第一控制单元发送的计时信号，则流程结束。
如果在充气单元开始充气至腔室压力到达预设压力值这一过程中第一控制单元出现异常，第一控制单元无法发送计时信号，第二控制单元未接收到该计时信号，控制流程结束，由于在此之前(步骤S120中)充气单元已经停止充气，从而防止腔室压力过大。
需要说明的是，在判断第二控制单元是否接收到第一控制单元发送的计时信号时，通常需要设定一确定的时间范围，判断第二控制单元在该时间范围内是否接收到计时信号。例如，判断第二控制单元由测压单元发出压力达标信号起第一设定时长内是否接收到计时信号。
在一些实施例中，充气信号的值为非零。
步骤S110中的“根据充气信号控制充气单元开始充气”包括：
对充气信号和初始值为非零的使能信号进行逻辑与运算，根据得到的非零的运算结果控制充气单元开始充气。
第一控制单元为第二控制单元的上位机，第一控制单元(例如PLC的上位机)向第二控制单元(例如PLC)发送具体控制信号，第二控制单元将该具体控制信号与自身的使能信号进行逻辑与运算，第二控制单元根据运算结果控制充气单元动作。
其中，“非零”表示充气信号和使能信号的信号状态，对应于数字逻辑中的“1”。第二控制单元对充气信号和处于初始值的使能信号进行逻辑与运算，运算结果为“1”，根据该运算结果控制充气单元开始充气。
步骤S120包括：
在确定腔室压力达到预设压力值时，将使能信号的值设为零，并对充气信号和使能信号进行逻辑与运算，根据得到的为零的运算结果控制充气单元停止充气。
其中，“零”表示使能信号的信号状态，对应于数字逻辑中的“0”。当第二控制单元确定腔室压力达到预设压力值时(例如第二控制单元接收到压力达标信号时)，将使能信号的值设为零，并对充气信号和该使能信号进行逻辑与运算，运算结果为“0”，根据该运算结果控制充气单元停止充气。
在一些实施例中，步骤S130中的“若接收到第一控制单元发送的计时信号，则控制充气单元再次开始充气”包括：
若接收到第一控制单元发送的计时信号，则将使能信号设为非零，并对充气信号和使能信号进行逻辑与运算，根据得到的非零的运算结果控制充气单元开始充气。
当第二控制单元接收到第一控制单元发送的计时信号时，将使能信号设为非零，同时将充气信号和该使能信号进行逻辑与运算，由于充气信号的值为非零，因此上述运算结果为“1”，根据该运算结果控制充气单元开始充气。
如图5所示，在一些实施例中，停止充气信号的值为零，步骤S150包括：
步骤S151：在接收到第一控制单元发送的停止充气信号时，对停止充气信号和使能信号进行逻辑与运算，根据得到的为零的运算结果控制充气单元停止充气。
其中，“零”表示停止充气信号的信号状态，对应于数字逻辑中的“0”。当第二控制单元接收到停止充气信号时，对停止充气信号和使能信号进行逻辑与运算，此时无论使能信号的值为零还是为非零，运算结果均为“0”，根据该运算结果控制充气单元停止充气。
另外，如图6所示，步骤S150还包括：
步骤S152：在计时时长达到第一等待时长时，将使能信号设为零，并对充气信号和使能信号进行逻辑与运算，根据得到的为零的运算结果控制充气单元停止充气。
其中，“零”表示使能信号的信号状态，对应于数字逻辑中的“0”。当第二控制单元的计时时长达到第一等待时长时，将使能信号设为零。此时，即便第一控制单元由于出现异常无法发送停止充气信号，第二控制单元将已经接收到的充气信号和使能信号进行逻辑与运算，运算结果为“0”，根据该运算结果也能够控制充气单元停止充气。
如图5所示，在一些实施例中，腔室压力控制方法还包括：
步骤S160：在接收到第一控制单元与停止充气信号同时发送的停止计时信号时，停止计时。
由于此时第一控制单元能够发送停止充气信号和停止计时信号，第一控制单元处于正常状态，通过第一控制单元发送的停止充气信号控制充气单元停止充气即可，第二控制单元的后续流程(步骤S152)无需再进行。因此，当第二控制单元接收到停止计时信号时停止计时即可，从而保证第二控制单元的后续流程不会再进行。当然，可以理解地，在第一控制单元正常的情况下，第二控制单元的计时也可以一直进行下去，直至达到第一等待时长后结束，但是此时则需要保证第二控制单元的计时结束后不会触发影响充气单元控制的后续流程。
如图7所示，在一些实施例中，第一控制单元所执行的腔室压力控制方法包括：
步骤S210：向第二控制单元发送充气信号，使第二控制单元控制充气单元开始充气。
在一些具体实施例中，第一控制单元向第二控制单元发送的充气信号的值为非零，以使第二控制单元接收到该充气信号后，对充气信号和初始值为非零的使能信号进行逻辑与运算，并根据得到的非零的运算结果控制充气单元开始充气。其中，进行逻辑与运算的过程已在上文中详细说明，在此不再赘述。
步骤S220：在确定腔室压力达到预设压力值时，开始计时，同时向第二控制单元发送计时信号，使第二控制单元控制充气单元再次开始充气同时也开始计时，其中，预设压力值小于目标压力值。
其中，第一控制单元可以通过获取到压力达标信号来确定腔室压力达到预设压力值。需要注意的是，第一控制单元获取压力达标信号的方式可以为直接由测压单元获取，也可以为测压单元将压力达标信号发送给第二控制单元、第一控制单元由第二控制单元获取(例如，测压单元将压力达标信号发送给PLC，上位机中的软件由PLC获取到压力达标信号)。
在一些具体实施例中，当第一控制单元确定腔室压力达到预设压力值时，第一控制单元还需要确定使能信号为零，两者均满足时才会向第二控制单元发送计时信号，这是由于第一控制单元得知第二控制单元的使能信号已经处于为零的状态后再发送计时信号，才能够便于第二控制单元接收到计时信号后进行后续流程，即步骤S130中的“将使能信号设为非零，并对充气信号和使能信号进行逻辑与运算，根据得到的非零的运算结果控制充气单元开始充气”。
另外，需要注意的是，第一控制单元开始计时的同时会向第二控制单元发送计时信号，而第二控制单元接收到计时信号后立即控制充气单元再次开始充气，并且同时也开始计时。也就是说，充气单元再次开始充气的时刻、第一控制单元开始计时的时刻以及第二控制单元开始计时的时刻基本为同一时刻。
如果在充气单元开始充气至腔室压力到达预设压力值这一过程中第一控制单元出现异常，第一控制单元无法发送计时信号，第二控制单元未接收到该计时信号，无法通过计时信号触发第二控制单元所控制的后续再次充气流程，流程结束。
步骤S230：在计时时长达到第二等待时长时，向第二控制单元发送停止充气信号。
在一些具体实施例中，第一控制单元向第二控制单元发送的停止充气信号的值为零，以使第二控制单元接收到该停止充气信号后，对停止充气信号和使能信号进行逻辑与运算，并根据得到的为零的运算结果控制充气单元停止充气。其中，进行逻辑与运算的过程已在上文中详细说明，在此不再赘述。
如果在腔室压力到达预设压力值后进行等待这一过程中第一控制单元未出现异常，第一控制单元在计时时长达到第二等待时长时，向第二控制单元发送停止充气信号，第二控制单元根据停止充气信号控制充气单元停止充气，此时腔室压力基本达到目标压力值。
其中，第二等待时长与预设压力值以及反应腔室的容积相关，一般情况下预设压力值不变，反应腔室的容积越大，则第二等待时长应越长，因此在本发明的腔室压力控制方法应用于不同反应腔室时，可以根据不同反应腔室的容积大小选择相应的第二等待时长。另外，针对同一反应腔室，反应腔室的容积不变，预设压力值越大，则第二等待时长应越短。
如果在腔室压力到达预设压力值后进行等待这一过程中第一控制单元出现异常，第一控制单元无法发送停止充气信号，待第二控制单元计时时长达到第一等待时长时，通过第二控制单元控制充气单元停止充气，此时腔室压力基本达到目标压力值。
同样地，第一等待时长与预设压力值以及反应腔室的容积相关，一般情况下预设压力值不变，反应腔室的容积越大，则第一等待时长应越长，因此在本发明的腔室压力控制方法应用于不同反应腔室时，可以根据不同反应腔室的容积大小选择相应的第一等待时长。另外，针对同一反应腔室，反应腔室的容积不变，预设压力值越大，则第一等待时长应越短。
需要注意的是，第一等待时长大于第二等待时长。由于第一等待时长大于第二等待时长，并且第一控制单元和第二控制单元是同时开始计时，当第一控制单元的计时时长达到第二等待时长时，第二控制单元的计时时长还未达到第一等待时长，即第二控制单元的计时还未结束。
如果第一控制单元未出现异常，第一控制单元的计时时长达到第二等待时长的时刻、第一控制单元发送停止充气信号的时刻以及第二控制单元接收到停止充气信号的时刻基本为同一时刻。因此，在此情况下，第二控制单元接收到停止充气信号时，第二控制单元的计时还未结束，也就还未触发第二控制单元对应的后续流程(即步骤S152)，此时通过执行步骤S151实现控制充气单元停止充气。
如果第一控制单元出现异常，第二控制单元不会接收到停止充气信号，第二控制单元会正常进行计时，直到其计时时长达到第一等待时长时，触发第二控制单元对应的后续流程(即步骤S152)，此时通过执行步骤S152控制充气单元停止充气。
由此可知，第一等待时长大于第二等待时长的主要作用是保证第一控制单元未出现异常时通过第一控制单元发送的停止充气信号控制充气单元停止充气，只有在第一控制单元发生异常后才通过第二控制单元控制充气单元停止充气。
需要注意的是，第一等待时长与第二等待时长之间的差值只要保证第一控制单元未出现异常时、第二控制单元能够在触发后续流程(即步骤S152)之前接收到停止充气信号即可，例如，第一等待时长与第二等待时长之间的差值可以为1～2s。
如图7所示，在一些实施例中，第一控制单元所执行的腔室压力控制方法还包括：
步骤S240：在计时时长达到第二等待时长时，还向第二控制单元发送停止计时信号。
当第二控制单元接收到第一控制单元与停止充气信号同时发送的停止计时信号时，第二控制单元停止计时，从而保证第二控制单元的后续流程不会再进行。
上述实施例中涉及到的充气单元开始充气至腔室压力到达预设压力值、腔室压力到达预设压力值后进行等待这两个过程实际已经涵盖了反应腔室充气的控制流程中最主要的部分。在上述腔室压力控制方法中，第一控制单元和第二控制单元联合实现双点位控制，防止由于第一控制单元在上述两个过程的任一个中出现异常导致的无法停止充气的问题，从而有效地防止腔室压力过大，进而避免造成设备变形损坏，降低有毒气体泄漏风险，有利于安全快速地使腔室压力达到目标压力值，方便工作人员对设备进行更好地维护保养，使设备处于最优的工作状态，提高设备的可靠性与安全性。
下面将以第二控制单元为PLC(可编程逻辑控制器)、第一控制单元为PLC的上位机、通过安装于上位机中的软件与PLC之间进行通讯以控制被控对象且具体被控对象为充气单元的充气阀门、采用压力规检测腔室压力且预设压力值设为550Torr为例，对多种情况下反应腔室充气流程(即腔室压力控制流程)进行详细描述。
如图8和图9所示，上位机的软件正常时反应腔室充气的控制流程如下：
a)上位机的软件向PLC发送充气阀门OpenSp＝1信号(即打开充气阀门信号/充气信号)；
b)当PLC接收到软件发送的充气阀门OpenSp＝1信号时，将OpenSp＝1信号与自身使能信号Enabled＝1进行“逻辑与”运算，(OpenSp&Enabled)＝1，即运算结果为“1”，根据该运算结果控制充气阀门打开，充气单元开始充气；
c)当压力规检测到腔室压力达到预设压力值550Torr时，向PLC发送压力达标信号，当PLC接收到压力达标信号时，将使能信号Enabled设置为0，并将OpenSp＝1信号与使能信号Enabled＝0进行“逻辑与”运算，(OpenSp&Enabled)＝0，即运算结果为“0”，根据该运算结果控制充气阀门关闭，充气单元停止充气；
d)软件由PLC获取压力达标信号(即获取到腔室压力已达到预设压力值550Torr)，且检测到PLC的使能信号Enabled＝0后，向PLC发送StartTimer信号(即计时信号)，软件在向PLC发送StartTimer信号的同时开始计时，由开始计时起等待时长A(即第二等待时长)；
e)当PLC接收到StartTimer信号时，重新将PLC的使能信号Enabled设置为1，并将OpenSp＝1信号与使能信号Enabled＝1进行“逻辑与”运算，(OpenSp&Enabled)＝1，即运算结果为“1”，根据该运算结果控制充气阀门打开，充气单元开始充气，同时PLC开始计时，由开始计时起等待时长B(即第一等待时长)，其中，时长B等于时长A加上1～2s；
f)当软件的等待时长A结束时(即软件的计时时长达到第二等待时长时)，向PLC发送StopTimer信号(即停止计时信号)，同时向PLC发送充气阀门OpenSp＝0信号(即关闭充气阀门信号/停止充气信号)；
g)当PLC接收到StopTimer信号时停止计时；
h)当PLC接收到软件发送的充气阀门OpenSp＝0信号时，将OpenSp＝0信号与使能信号Enabled＝1进行“逻辑与”运算，(OpenSp&Enabled)＝0，即运算结果为“0”，根据该运算结果控制充气阀门关闭，充气单元停止充气，此时腔室压力可接近或达到750Torr，即反应腔室处于大气状态。
其中，步骤d)中软件开始计时的时刻、步骤e)中充气阀门打开以开始充气的时刻、PLC开始计时的时刻基本为同一时刻。另外，步骤g)中PLC停止计时的时刻应在PLC的等待时长B结束之前，从而避免触发PLC在等待时长B结束后对应的后续流程。
如图10所示，上位机的软件在充气单元开始充气至腔室压力到达预设压力值550Torr这一过程中出现异常宕机，反应腔室充气控制流程如下：
a)上位机的软件向PLC发送充气阀门OpenSp＝1信号(即打开充气阀门信号/充气信号)，此后软件出现异常宕机；
b)当PLC接收到软件发送的充气阀门OpenSp＝1信号时，将OpenSp＝1信号与自身使能信号Enabled＝1进行“逻辑与”运算，(OpenSp&Enabled)＝1，即运算结果为“1”，根据该运算结果控制充气阀门打开，充气单元开始充气；
c)当压力规检测到腔室压力达到预设压力值550Torr时，向PLC发送压力达标信号，当PLC接收到压力达标信号时，将使能信号Enabled设置为0，并将OpenSp＝1信号与使能信号Enabled＝0进行“逻辑与”运算，(OpenSp&Enabled)＝0，即运算结果为“0”，根据该运算结果控制充气阀门关闭，充气单元停止充气，至此充气流程结束。
如图11和图12所示，上位机的软件在腔室压力到达预设压力值550Torr后进行等待时长A这一过程中出现异常宕机，反应腔室充气控制流程如下：
a)上位机的软件向PLC发送充气阀门OpenSp＝1信号(即打开充气阀门信号/充气信号)；
b)当PLC接收到软件发送的充气阀门OpenSp＝1信号时，将OpenSp＝1信号与自身使能信号Enabled＝1进行“逻辑与”运算，(OpenSp&Enabled)＝1，即运算结果为“1”，根据该运算结果控制充气阀门打开，充气单元开始充气；
c)当压力规检测到腔室压力达到预设压力值550Torr时，向PLC发送压力达标信号，当PLC接收到压力达标信号时，将使能信号Enabled设置为0，并将OpenSp＝1信号与使能信号Enabled＝0进行“逻辑与”运算，(OpenSp&Enabled)＝0，即运算结果为“0”，根据该运算结果控制充气阀门关闭，充气单元停止充气；
d)软件由PLC获取压力达标信号，且检测到PLC的使能信号Enabled＝0后，向PLC发送StartTimer信号(即计时信号)，软件在向PLC发送StartTimer信号的同时开始计时，由开始计时起等待时长A(即第二等待时长)，此后软件出现异常宕机；
e)当PLC接收到StartTimer信号时，重新将PLC的使能信号Enabled设置为1，并将OpenSp＝1信号与使能信号Enabled＝1进行“逻辑与”运算，(OpenSp&Enabled)＝1，即运算结果为“1”，根据该运算结果控制充气阀门打开，充气单元开始充气，同时PLC开始计时，由开始计时起等待时长B(即第一等待时长)，其中，时长B等于时长A加上1～2s；
f)当PLC的等待时长B结束时(即PLC的计时时长达到第一等待时长时)，将使能信号Enabled设置为0，并将其接收到的OpenSp＝1信号与使能信号Enabled＝0进行“逻辑与”运算，(OpenSp&Enabled)＝0，即运算结果为“0”，根据该运算结果控制充气阀门关闭，充气单元停止充气，此时腔室压力可能接近或达到750Torr，也可能略高于750Torr，但是仍然可以保证腔室压力不会过大，从而避免造成设备变形损坏，降低有毒气体泄漏风险。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种腔室压力控制方法，用于控制充气单元向半导体工艺设备的反应腔室内部进行充气，以使其腔室压力达到目标压力值，其特征在于，包括：
第二控制单元接收第一控制单元发送的充气信号，根据所述充气信号控制所述充气单元开始充气；
在确定所述腔室压力达到预设压力值时，所述第二控制单元控制所述充气单元停止充气，其中，所述预设压力值小于所述目标压力值；
若所述第二控制单元接收到所述第一控制单元发送的计时信号，则控制所述充气单元再次开始充气，并开始计时；
在所述第二控制单元接收到所述第一控制单元发送的停止充气信号或者计时时长达到第一等待时长时，控制所述充气单元停止充气。
2.根据权利要求1所述的腔室压力控制方法，其特征在于，所述在确定所述腔室压力达到预设压力值时，控制所述充气单元停止充气之后，还包括：
若未接收到所述第一控制单元发送的计时信号，则流程结束。
3.根据权利要求2所述的腔室压力控制方法，其特征在于，所述充气信号的值为非零；
所述根据所述充气信号控制所述充气单元开始充气，包括：
对所述充气信号和初始值为非零的使能信号进行逻辑与运算，根据得到的非零的运算结果控制所述充气单元开始充气；
所述在确定所述腔室压力达到预设压力值时，控制所述充气单元停止充气，包括：
在确定所述腔室压力达到预设压力值时，将所述使能信号的值设为零，并对所述充气信号和所述使能信号进行逻辑与运算，根据得到的为零的运算结果控制所述充气单元停止充气。
4.根据权利要求3所述的腔室压力控制方法，其特征在于，所述若接收到所述第一控制单元发送的计时信号，则控制所述充气单元再次开始充气，包括：
若接收到所述第一控制单元发送的计时信号，则将所述使能信号设为非零，并对所述充气信号和所述使能信号进行逻辑与运算，根据得到的非零的运算结果控制所述充气单元开始充气。
5.根据权利要求3所述的腔室压力控制方法，其特征在于，所述停止充气信号的值为零；
所述在接收到所述第一控制单元发送的停止充气信号或者计时时长达到第一等待时长时，控制所述充气单元停止充气，包括：
在接收到所述停止充气信号时，对所述停止充气信号和所述使能信号进行逻辑与运算，根据得到的为零的运算结果控制所述充气单元停止充气；
在所述计时时长达到所述第一等待时长时，将所述使能信号设为零，并对所述充气信号和所述使能信号进行逻辑与运算，根据得到的为零的运算结果控制所述充气单元停止充气。
6.根据权利要求1所述的腔室压力控制方法，其特征在于，还包括：
在接收到所述第一控制单元与所述停止充气信号同时发送的停止计时信号时，停止计时。
7.一种腔室压力控制方法，用于控制充气单元向半导体工艺设备的反应腔室内部进行充气，以使其腔室压力达到目标压力值，其特征在于，包括：
第一控制单元向第二控制单元发送充气信号，使所述第二控制单元控制所述充气单元开始充气；
在确定所述腔室压力达到预设压力值时，所述第二控制单元控制所述充气单元停止充气，所述第一控制单元开始计时，同时向所述第二控制单元发送计时信号，使所述第二控制单元控制所述充气单元再次开始充气同时也开始计时，其中，所述预设压力值小于所述目标压力值；
所述第一控制单元在计时时长达到第二等待时长时，向所述第二控制单元发送停止充气信号。
8.根据权利要求7所述的腔室压力控制方法，其特征在于，还包括：
在所述计时时长达到所述第二等待时长时，还向所述第二控制单元发送停止计时信号。
9.根据权利要求7所述的腔室压力控制方法，其特征在于，所述充气信号的值为非零，所述停止充气信号的值为零。
10.一种半导体工艺设备，其特征在于，包括反应腔室、充气单元、第一控制单元、第二控制单元及测压单元，其中，
所述测压单元与所述第一控制单元和所述第二控制单元连接，用于检测所述反应腔室中的腔室压力；
所述第一控制单元用于执行权利要求7-9中任一项所述的腔室压力控制方法，所述第二控制单元用于执行权利要求1-6中任一项所述的腔室压力控制方法，所述第一控制单元和所述第二控制单元配合控制所述充气单元向所述反应腔室内部进行充气，以使其腔室压力达到目标压力值；
其中，所述第一等待时长大于所述第二等待时长。
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