CN203552324U

CN203552324U - 安全联锁装置

Info

Publication number: CN203552324U
Application number: CN201320640027.8U
Authority: CN
Inventors: 何秉元; 张嘉训; 季芝慧
Original assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Current assignee: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority date: 2013-10-17
Filing date: 2013-10-17
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2023-10-17

Abstract

本申请公开了一种安全联锁装置，具有一对输出端子，连接主设备的干接点输入接口；还具有至少一对输入端子，连接附属设备的干接点输出接口；一对输出端子与每一对输入端子之间均通过两条导线分别相连接，在其中一条导线上设有开关。或者，本申请安全联锁装置具有一对输出端子，连接主设备的干接点输入接口；还具有至少一对输入端子，连接附属设备的湿接点输出接口；每一对输入端子之间串联着一个开关和一个继电器的感应元件；一对输出端子之间并联有所有继电器的执行元件。本申请使得主设备可以及时发现附属设备的异常情况，可以有效避免附属设备对产品、设备、环境的危害。

Description

安全联锁装置

技术领域

本申请涉及一种半导体制造工艺中的安全联锁装置，用于将附属设备的状态汇报给主设备。

背景技术

为进行某一项半导体工艺，通常需要直接执行该项工艺的主设备，还需要一些附属设备。主设备如高温炉、化学气相淀积（CVD）反应器、光刻机、等离子体刻蚀反应器、离子注入机等，通常放置在洁净室内，由专人24小时值守，一旦主设备出现异常可得到及时处理。而附属设备如尾气处理器（Local Scrubber）、漏水漏液检测器、气体泄漏检测器、压缩机、冷却器、供气供液系统等，一般在远离洁净室的区域，无法做到24小时有人照料。通常，主设备和附属设备不在同一楼层，对附属设备采用采用定期巡检制度发现异常。

主设备和附属设备之间通常需要使用大量的冷却水、自来水、有毒气体等。相当一部分主设备和附属设备之间没有安全联锁装置，有些附属设备甚至没有提供安全联锁接口，这使得主设备无法监控附属设备的状态。

例如图1所示，CVD反应器会产生大量有毒反应生成物，这些生成物大多对人体和环境有害。通常以真空泵抽除这些生成物，然后通过尾气处理器以燃烧、加热和水淋方式去除大部分的生成物，剩余的少量生成物经中央动力酸排气系统处理后排向大气。图1中，CVD反应器就是主设备，真空泵和尾气处理器就是附属设备，它们位于不同的区域，通过各种管道相连接。如果CVD反应器和尾气处理器之间没有安全联锁装置，那么当尾气处理器出现漏水、降温等异常时，CVD反应器就无法及时发现而继续生产制造，这样会造成大面积漏水或尾气不处理直接排向大气等安全事故。

实用新型内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种用于将附属设备的故障报告给主设备的安全联锁装置。

为解决上述技术问题，本申请安全联锁装置具有一对输出端子，连接主设备的干接点输入接口；还具有至少一对输入端子，连接附属设备的干接点输出接口；一对输出端子与每一对输入端子之间均通过两条导线分别相连接，在其中一条导线上设有开关；

或者，本申请安全联锁装置具有一对输出端子，连接主设备的干接点输入接口；还具有至少一对输入端子，连接附属设备的湿接点输出接口；每一对输入端子之间串联着一个开关和一个继电器的感应元件；一对输出端子之间并联有所有继电器的执行元件。

进一步地，当具有多对输入端子时，每对输入端子连接一台或多台附属设备的多个干接点或湿接点输出接口。

进一步地，所述开关为拨动开关或按钮。

进一步地，所述继电器为直流继电器，且其感应元件的阀值电压为附属设备的湿接点输出接口的输出电压。

本申请将附属设备的故障状态纳入了主设备的监控范围，只要有任何一个附属设备有异常，主设备就能监控到并及时采取相应的动作，特别适合于旧型号半导体制造设备的安全改造，具有成本低、不需要修改主设备软件的特点。由于主设备可以及时发现附属设备的异常情况，可以有效避免附属设备对产品、设备、环境的危害。

附图说明

图1是半导体制造工艺中的主设备与附属设备的连接关系示意图；

图2是主设备的干接点输入接口（只能接收开关状态信号）的示意图；

图3a是附属设备的干接点输出接口（只能输出开关状态信号）的示意图；

图3b是附属设备的湿接点输出接口（只能输出或不输出电信号）的示意图；

图4a、图4b是本申请安全联锁装置的实施例一的两个示意图；

图5a、图5b是本申请安全联锁装置的实施例二的两个示意图。

具体实施方式

本申请安全联锁装置用于将附属设备的故障及时通报给与其有工作联系的主设备。请参阅图2，主设备一般都具有接受外部信号的一个或多个接口，每个接口由一对端子组成。主设备可以检测到这一对端子之间是闭合状态还是断开状态，但不允许这一对端子连接任何具有电压、电流的输入信号。因此，这一对端子实际上是干接点（dry contact）输入接口。

附属设备通常具有至少一个控制器（如单片机、PLC等），可能还具有一个或多个传感器。附属设备的各种状态由传感器检测到，并发送给控制器，控制器判断如果属于故障情况则发出报警信号。有一种较新的附属设备可以直接向外输出没有电压、电流的开关状态信号（干接点信号），如图3a所示；另一种较旧的附属设备则不能直接向外输出干接点信号，只能向外输出具有电压、电流的湿接点（wet contact）信号，如图3b所示。本申请为这两种附属设备提供了不同的安全联锁装置。

请参阅图4a，这是本申请安全联锁装置的实施例一，用于将具有干接点输出接口的附属设备的故障实时通报给与其有工作联系的主设备。所述安全联锁装置具有至少一对输出端子，图4a中以端子A、B来表示，用于连接主设备的干接点输入接口。所述安全联锁装置还具有至少一对输入端子，图4a中以端子C、D来表示，用于连接附属设备的一个干接点输出接口。这一对输出端子A、B与一对输入端子C、D之间通过两条导线分别相连接，在其中一条导线上设有开关一S1。开关一S1断开，则附属设备的故障无法传递给主设备。开关一S1闭合，则附属设备的故障可以传递给主设备。所述安全联锁装置的工作原理为：当附属设备处于正常状态和故障状态，其干接点输出接口分别输出断开状态和闭合状态。这两种状态通过输入端子C、D传递给输出端子A、B，进而被主设备检测到其干接点输入接口是断开状态还是闭合状态，主设备从而得知附属设备是正常状态还是故障状态。

图4a所示的安全联锁装置中，仅有一对输入端子C、D连接一个附属设备的一个干接点输出接口。如果需要连接多个附属设备的干接点输出接口，或者是需要连接某个附属设备的多个干接点输出接口，则在图4a的基础上进行并联即可，如图4b所示。图4b中，示意性表示出某个附属设备具有两个干接点输出接口，分别表示两种不同的故障状态。两对输入端子C、D和E、F分别连接这两个干接点输出接口，经并联后连接到仅一对输出端子A、B。这一对输出端子A、B再连接主设备的干接点输入接口。这一对输出端子A、B与第一对输入端子C、D之间通过两条导线分别相连接，在其中一条导线上设有开关一S1，用于控制附属设备的第一种故障是否传递给主设备。这一对输出端子A、B与第二对输入端子E、F之间通过两条导线分别相连接，在其中一条导线上设有开关二S2，用于控制附属设备的第二种故障是否传递给主设备。所述安全联锁装置的工作原理为：当附属设备处于正常状态和第一种故障状态，其第一个干接点输出接口分别输出断开状态和闭合状态。这两种状态通过输入端子C、D传递给输出端子A、B。当附属设备处于正常状态和第二种故障状态，其第二个干接点输出接口分别输出断开状态和闭合状态。这两种状态通过输入端子E、F传递给输出端子A、B。所以当附属设备为正常状态，则输出端子A、B为断开状态或闭合状态中的一种。当附属设备为任何一种故障状态，则输出端子A、B为断开状态或闭合状态中的另一种。主设备通过检测其干接点输入接口是断开状态还是闭合状态，进而得知附属设备是正常状态还是故障状态。进一步地，主设备得知附属设备处于故障状态后，通过断开开关一S1、开关二S2，并检测其干接点输入接口的表示附属设备故障的断开状态或闭合状态是否持续，即可得知是哪一种故障状态。

请参阅图5a，这是本申请安全联锁装置的实施例二，用于将具有湿接点输出接口的附属设备的故障实时通报给与其有工作联系的主设备。所述安全联锁装置具有至少一对输出端子，图4a中以端子A、B来表示，用于连接主设备的干接点输入接口。所述安全联锁装置还具有至少一对输入端子，图4a中以端子C、D来表示，用于连接附属设备的一个湿接点输出接口。这一对输出端子A、B之间串联着继电器一K1的执行元件。而一对输入端子C、D之间串联着开关一S1和继电器一K1的感应元件。开关一S1用于控制附属设备的故障是否传递给主设备。继电器一K1用于将输入端子C、D的具有电压、电流的电信号（湿接点信号）转换为不具有电压、电流的开关状态信号（干接点信号）。所有种类的继电器都由感应元件（又称输入电路）和执行元件（又称输出电路）所组成。以常见的电磁式继电器为例，其由线圈和触点组成，线圈就是感应元件，触点就是执行元件。所述安全联锁装置的工作原理为：当附属设备处于正常状态和故障状态，其干接点输出接口分别输出和不输出电信号。通常，附属设备采用直流的控制电压，例如24V直流电压，用于状态指示、控制器输入输出、各种传感器信号等。因此，附属设备的干接点输出接口分别输出24V直流电压信号和不输出任何电信号，来表示附属设备的正常状态和故障状态。将继电器一K1设置为执行元件常开，直至感应元件两端电压达到24V直流电压才使执行元件闭合（或者默认为常闭，符合条件后断开），即实现了将附属设备的状态转换为干接点信号。继电器一K1的执行元件的断开状态和闭合状态通过输出端子A、B被主设备检测到，主设备从而得知附属设备是正常状态还是故障状态。

图5a所示的安全联锁装置中，仅有一对输入端子C、D连接一个附属设备的一个湿接点输出接口。如果需要连接多个附属设备的湿接点输出接口，或者是需要连接某个附属设备的多个湿接点输出接口，则在图5a的基础上进行并联即可，如图5b所示。图5b中，示意性表示出某个附属设备具有两个湿接点输出接口，分别表示两种不同的故障状态。两对输入端子C、D和E、F分别连接这两个湿接点输出接口，经并联后连接到仅一对输出端子A、B。这一对输出端子A、B再连接主设备的干接点输入接口。这一对输出端子A、B之间并联有继电器一K1的执行元件和继电器二K2的执行元件。第一对输入端子C、D之间串联有开关一S1和继电器一K1的感应元件，开关一S1用于控制附属设备的第一种故障是否传递给主设备，继电器一K1用于将附属设备的正常状态和第一种故障状态转换为干接点信号。第二对输入端子E、F之间串联有开关二S2和继电器二K2的感应元件，开关二S2用于控制附属设备的第二种故障状态是否传递给主设备，继电器二K2用于将附属设备的正常状态和第二种故障状态转换为干接点信号。所述安全联锁装置的工作原理为：当附属设备处于正常状态和第一种故障状态，其第一个湿接点输出接口分别输出具有直流控制电压的电信号和不输出电信号。这两种状态通过继电器一K1传递给输出端子A、B。当附属设备处于正常状态和第二种故障状态，其第二个湿接点输出接口分别输出具有直流控制电压的电信号和不输出电信号。这两种状态通过继电器二K2传递给输出端子A、B。所以当附属设备为正常状态，则输出端子A、B为断开状态或闭合状态中的一种。当附属设备为任何一种故障状态，则输出端子A、B为断开状态或闭合状态中的另一种。主设备通过检测其干接点输入接口是断开状态还是闭合状态，进而得知附属设备是正常状态还是故障状态。进一步地，主设备得知附属设备处于故障状态后，通过断开开关一S1、开关二S2，并检测其干接点输入接口的表示附属设备故障的断开状态或闭合状态是否持续，即可得知是哪一种故障状态。

在图4a、图4b、图5a、图5b所示的安全联锁装置中，开关可以用拨动开关、按钮等，起到旁路（Bypass）作用。例如在附属设备进行维修保养时，可将相应的开关断开，以避免附属设备的异常信号传递给主设备，引起主设备的误判。

在图5a、图5b所示的安全联锁装置中，继电器既用于将附属设备的控制电压转换为开关状态信号传递给主设备，又对主设备和附属设备之间进行了电压隔离，从而确保了主设备的安全可靠。继电器可以采用单刀单掷、单刀双掷等类型。

本申请安全联锁装置所采集的附属设备的常见故障状态包括漏水、漏液、尾气处理器异常等，主设备在发现附属设备故障后所采取的常见措施包括立即停止工艺（Abort）、当前正在进行工艺的硅片结束后暂停工艺（Stop）。

如果将本申请安全联锁装置用于图1所示的CVD反应器和尾气处理器。CVD反应器作为主设备，假设其具有两个工艺腔（Process Chamber），相应地附属设备为两台真空泵和两台尾气处理器。主设备具有接收外部控制信号的接口，只能接收开关状态信号，属于干接点。每台尾气处理器均用PLC（可编程逻辑控制器）控制，尾气处理器一旦出现异常状态例如进口端堵塞、降温、漏液时PLC会报警。该报警信号是24V直流电压信号，如果没有异常状态则PLC的相应端子不输出电信号。该PLC不能输出开关状态信号，而仅能输出具有一定电压、电流的电信号，因而仅具有湿接点。

本申请安全联锁装置由开关一S1、开关二S2、继电器一K1、继电器二K2所组成。其中的两个继电器均为24V直流继电器。第一个尾气处理器的湿接点输出接口串联着开关一S1和继电器一K1的感应元件。第二个尾气处理器的湿接点输出接口串联着开关二S2和继电器二K2的感应元件。两个继电器的执行元件并联后连着CVD反应器的干接点输出接口。

当任何一台尾气处理器出现异常状态，则其湿接点输出接口输出24V故障信号，否则不输出电信号。这两种状态通过继电器转换为开关状态信号，并被主设备所识别出来。主设备具有硬停机（hard shutdown）和软停机（soft shutdown）两种故障处理措施，前者是接收到附属设备的故障信号立即停止工艺（Abort），后者是完成当前正在进行工艺的硅片后暂停后续硅片工艺（Stop）。由于CVD反应器的每个工艺腔单独进行多个硅片的CVD工艺，为了减少对产品的影响采用软停机。一旦主设备接收到来自某一个尾气处理器的故障信号会立即报警，并将与该尾气处理器相连接的工艺腔正在进行的CVD工艺结束，然后将该工艺腔变成停顿（idle），即执行软停机。直至解决了尾气处理器的故障后，该工艺腔才能继续进行CVD工艺，以确保硅片和尾气处理器的安全。实际测试结果证明，本申请安全联锁装置可以及时将任何一台尾气处理器的故障报告给主设备。

以上仅为本申请的优选实施例，并不用于限定本申请。对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种安全联锁装置，其特征是，具有一对输出端子，连接主设备的干接点输入接口；还具有至少一对输入端子，连接附属设备的干接点输出接口；一对输出端子与每一对输入端子之间均通过两条导线分别相连接，在其中一条导线上设有开关；

或者，所述安全联锁装置具有一对输出端子，连接主设备的干接点输入接口；还具有至少一对输入端子，连接附属设备的湿接点输出接口；每一对输入端子之间串联着一个开关和一个继电器的感应元件；一对输出端子之间并联有所有继电器的执行元件。

2.根据权利要求1所述的安全联锁装置，其特征是，当具有多对输入端子时，每对输入端子连接一台或多台附属设备的多个干接点或湿接点输出接口。

3.根据权利要求1所述的安全联锁装置，其特征是，所述开关为拨动开关或按钮。

4.根据权利要求1所述的安全联锁装置，其特征是，所述继电器为直流继电器，且其感应元件的阀值电压为附属设备的湿接点输出接口的输出电压。