CN212741520U

CN212741520U - 设备控制系统

Info

Publication number: CN212741520U
Application number: CN202021138308.XU
Authority: CN
Inventors: 王世宽
Original assignee: Shanghai Songshang International Trade Co ltd
Current assignee: Wuxi Shangji Semiconductor Technology Co.,Ltd.
Priority date: 2020-06-18
Filing date: 2020-06-18
Publication date: 2021-03-19
Anticipated expiration: 2030-06-18

Abstract

本申请涉及一种设备控制系统，属于机械设备技术领域，所述系统包括：PVD腔、流量控制阀、流量检测计、电压检测组件、可编程逻辑控制器PLC控制器；流量控制阀和流量检测计与PVD腔连通，所述流量控制阀用于向控制所述PVD腔内进气的流量，流量检测计用于检测PVD腔的进气流量；电压检测组件用于检测PVD腔中的靶材的溅射电压；流量控制阀、流量检测计和电压检测组件与PLC控制器电性连接；解决了现有技术中制备的氧化钒薄膜的电阻均匀性不好，重复性和稳定性不好，而且无法实现所需要电阻的精确调节的问题；达到了可以提高电阻均匀性，重复性和稳定性好，并且电阻可精确调节的效果。

Description

设备控制系统

技术领域

本申请涉及一种设备控制系统，属于机械设备技术领域。

背景技术

采用钒靶材，用磁控溅射的方式是制备红外传感器用氧化钒(VOx)薄膜的基本方法，但是由于工艺的复杂性以及氧气控制的精确度的问题，使得常规的制备方式生长的氧化钒薄膜电阻均匀性不好；重复性和稳定性不好，而且无法实现所需要电阻的精确调节。

实用新型内容

本申请提供了一种设备控制系统，可以解决现有方案中的问题。本申请提供如下技术方案：

第一方面，提供了一种设备控制系统、方法和存储介质，所述系统包括：

物理气相沉积PVD腔、流量控制阀、流量检测计、电压检测组件、可编程逻辑控制器PLC控制器；

所述流量控制阀和所述流量检测计与所述PVD腔连通，所述流量控制阀用于向控制所述PVD腔内进气的流量，所述流量检测计用于检测所述PVD腔的进气流量；

所述电压检测组件用于检测所述PVD腔中的靶材的溅射电压；

所述流量控制阀、所述流量检测计和所述电压检测组件与所述PLC控制器电性连接。

可选的，所述流量控制阀为MKS控制阀。

可选的，所述流量检测计为MKS MFM。

可选的，所述电压检测组件为AE HALO电源箱。

可选的，所述系统还包括显示组件以及与所述PVD腔连通的压力检测仪，所述压力检测仪用于检测所述PVD腔内的压力，所述显示组件用于显示所述压力检测仪检测得到的压力。

可选的，所述PLC控制器中设置有用于控制所述流量控制阀的控制组件。

第二方面，提供了一种设备控制方法，所述方法用于第一方面所述的系统中，所述方法包括：

实时获取所述电压检测组件检测得到的电压；

根据所述电压与预设电压之间的大小关系，控制所述流量控制阀的开关，进而控制向所述PVD腔内的进气流量。

可选的，所述方法还包括：

接收电压设置信号；

根据所述电压设置信号设置所述预设电压。

本申请的有益效果在于：

通过设置包括PVD腔、流量控制阀、流量检测计、电压检测组件、可编程逻辑控制器PLC控制器的控制系统；所述流量控制阀和所述流量检测计与所述 PVD腔连通，所述流量控制阀用于向控制所述PVD腔内进气的流量，所述流量检测计用于检测所述PVD腔的进气流量；所述电压检测组件用于检测所述PVD 腔中的靶材的溅射电压；所述流量控制阀、所述流量检测计和所述电压检测组件与所述PLC控制器电性连接；也即可以通过PLC动态严格的控制氧气的进入量，解决了现有技术中制备的氧化钒薄膜的电阻均匀性不好，重复性和稳定性不好，而且无法实现所需要电阻的精确调节的问题；达到了可以提高电阻均匀性，重复性和稳定性好，并且电阻可精确调节的效果。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本申请的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本实用新型所述的设备控制系统的示意图；

图2是本实用新型所述的设备控制方法的方法流程图；

图3是本实用新型所述的氧气流量与溅射电压的变化趋势图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本申请的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。

请参考图1，其示出了本申请一个实施例提供的一种设备控制系统，如图1 所示，所述系统包括：

PVD(PhysicalVaporDeposition，物理气相沉积)腔11、流量控制阀12、流量检测计13、电压检测组件14、PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)控制器15；

所述电压检测组件用于检测所述PVD腔中的靶材的溅射电压；

其中，所述流量控制阀为MKS控制阀，所述流量检测计为MKS MFM，所述电压检测组件为AE HALO电源箱。

可选的，所述PLC控制器中设置有用于控制所述流量控制阀的控制组件。并且，在流量控制阀为MKS控制阀时，该控制组件可以为MKS控制器，本实施例对此并不做限定。并且，本实施例仅以控制组件设置在PLC控制器中来举例说明，实际实现时，PLC控制器和控制组件可以为独立的组件。

综上所述，通过设置包括PVD腔、流量控制阀、流量检测计、电压检测组件、可编程逻辑控制器PLC控制器的控制系统；所述流量控制阀用于向控制所述PVD腔内进气的流量，所述流量控制阀用于向控制所述PVD腔内进气的流量，所述流量检测计用于检测所述PVD腔的进气流量；所述电压检测组件用于检测所述PVD腔中的靶材的溅射电压；所述流量控制阀、所述流量检测计和所述电压检测组件与所述PLC控制器电性连接；也即可以通过PLC动态严格的控制氧气的进入量，解决了现有技术中制备的氧化钒薄膜的电阻均匀性不好，重复性和稳定性不好，而且无法实现所需要电阻的精确调节的问题；达到了可以提高电阻均匀性，重复性和稳定性好，并且电阻可精确调节的效果。

请参考图2，其示出了本申请一个实施例提供的设备控制方法的方法流程图，该方法可以用于图1所示的系统中，所述方法包括：

步骤201，实时获取所述电压检测组件检测得到的电压；

除特殊说明外，本申请以溅射氧化钒VOx来举例说明。

在磁控溅射过程过，如果没有氧气，会溅射纯钒，靶材的溅射电压处于一个较低的电压；当通入氧气时，钒会和氧气在等离子体的环境下反应，生产氧化钒，由于氧化钒的多价态，钒和氧的比例取决于同一溅射功率下氧气的量，氧气的量越大，生成的氧化钒薄膜中钒的价态越高，氧的比例也就越高，同时靶材的溅射电压也会升高，请参考图3，其示出了同一溅射功率下氧气流量从 0SCCM到20SCCM时对应的溅射电压的变化趋势图，本步骤通过电压检测组件实时获取靶材的溅射电压。

步骤202，根据所述电压与预设电压之间的大小关系，控制所述流量控制阀的开关，进而控制向所述PVD腔内的进气流量。

在获取到电压检测组件的电压之后，检测获取到的电压与预设电压之间的大小关系，进而通过流量控制阀控制PVD腔内的进气。

可选的，PLC控制器在得到大小关系之后，通过PID调节后将控制信号传输至流量控制阀，进而调节氧气的进入量。可选的，可以通过SWAGELOK针阀来限制氧气的流量大小；有常闭气动阀来控制氧气的开闭；采用MKS MFM(最大量程20SCCM)来监测实际流入反应腔室内的氧气。实际实现时，随着氧气的进入，PVD腔体阻抗随氧气量变化，电源箱溅射电压随阻抗变化，最终电源箱溅射电压达到预设电压，形成一个动态平衡，生成了对应的氧化钒薄膜的电阻和电阻均匀性。

需要说明的是，预设电压可以为系统设定的电压，也可以为作业人员自定义的电压，本实施例以是作业人员自定义的电压来举例说明，则该方法还可以包括：

第一，接收电压设置信号；

实际实现时，作业人员可以通过PLC控制界面来设定该预设电压。

第二，根据所述电压设置信号设置所述预设电压。

在一个实施例中，测试wafer衬底：SiNx

(生长设备:Novellus C2)测试方式：连续3片

VOx值及均匀性–(RS～120K左右)：

VOx值及均匀性–(RS～190K左右)：

VOx值及均匀性–(RS～320K左右)：

VOx耐受的温度为300℃以下数据为wafer进行300℃RTP工艺的结果如表1：

Wafer No	#23	#24	#25
				RS值	115.96K	122.83K	123.78K
RS值	109.84K	116.53K	117.63K
				Unif(1Sigma)	2.406％	2.420％	2.586％

另外，VOx具有极佳的TCR性能，具体参考表2：

综上所述，通过实时获取所述电压检测组件检测得到的电压；根据所述电压与预设电压之间的大小关系，控制所述流量控制阀的开关，进而控制向所述 PVD腔内的进气流量；解决了现有技术中制备的氧化钒薄膜的电阻均匀性不好，重复性和稳定性不好，而且无法实现所需要电阻的精确调节的问题；达到了可以提高电阻均匀性，重复性和稳定性好，并且电阻可精确调节的效果。

另外，PLC的设定电压可以精确到0.2V，基于信号处理的精度和MKS控制阀的精度，直接对应了生成的氧化钒薄膜的电阻和电阻均匀性，解决了氧化钒薄膜生长过程中电阻和均匀性难以控制和结果漂移的难题。

得益于PLC控制系统的稳定性和精确性，在硬件条件不变的情况下保证每片硅片在同一电压下生长的氧化钒薄膜的性质一致。由于氧化钒薄膜生长的复杂性，(此处所说的硬件条件不变包括：硅片衬底，厚度，均匀性不变；硅片进反应腔室前温度和反应腔室温度不变；反应腔室真空度不变；反应气体不变及没有打开腔体的动作发生)。并且由于稳定性和重复性的提升，用本套系统制备氧化钒薄膜的速度大大提升，根据通用的氧化钒薄膜的厚度

计算，每个小时可以生产5～6张200mm的硅片。

在腔体硬件条件不变的情况下，保证薄膜性能优异的条件下，本控制系统可以实现100K～600K之间阻值薄膜的制备，方便调节。给不同阻值需求的氧化钒薄膜的制备带来了极大的便利。

本申请一个实施例还提供了一种计算机存储介质，所述存储介质中存储有至少一条程序指令，所述至少一条程序指令用于被处理器加载并执行以实现如上述所述的方法。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种设备控制系统，其特征在于，所述系统包括：物理气相沉积PVD腔、流量控制阀、流量检测计、电压检测组件、可编程逻辑控制器PLC控制器；

所述电压检测组件用于检测所述PVD腔中的靶材的溅射电压；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述流量控制阀为MKS控制阀。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述流量检测计为MKS MFM。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电压检测组件为AE HALO电源箱。

5.根据权利要求1至4任一所述的系统，其特征在于，所述系统还包括显示组件以及与所述PVD腔连通的压力检测仪，所述压力检测仪用于检测所述PVD腔内的压力，所述显示组件用于显示所述压力检测仪检测得到的压力。

6.根据权利要求1至4任一所述的系统，其特征在于，所述PLC控制器中设置有用于控制所述流量控制阀的控制组件。