专利名称：一种腔室气流控制系统及方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种腔室气流控制系统及方法。
背景技术：
硅片清洗工艺中，清洗设备腔室内部的气流均匀性直接影响清洗质量，气体涡流的存在会造成微小颗粒聚集，增加微小颗粒在硅片表面的沉积几率，污染硅片。目前，大多数厂商采用风机过滤器对腔室内部的气体流动进行控制，按照SEMI标准，采用距风机过滤器过滤网下方150_处的气体流动均匀性衡量腔室内部的层流稳定性，控制层流风按照一定的流速在微环境内垂直流动，消除微小颗粒局部聚集，保持微环境洁净等级。随着硅片清洗工艺集成度不断提高，硅片表面微小颗粒的指标要求更加严格，腔室内部微环境质量的控制精度更加准确。同时，多腔室清洗设计成为当前清洗设备的研发主流，为保证硅片在不同腔室内部的清洗质量的统一性，距离硅片不同高度层流状态的要求一致，稳定。通常情况下，设备整体的微环境气流质量可通过对某一高度截面上任一点的风速与平均风速的比值比较，控制气流运动矢量与垂直方向夹角小于14°，误差在20%内，即表明设备整体微环境保持层流。传统风机过滤器独立控制对应腔室气流，不同腔室之间的层流状态没有交互调节功能，特别是工艺过程中，机械手在不同腔室内部运动时对层流的影响得不到很好的控制，直接导致微小颗粒聚集，严重影响硅片的清洗效果，最终导致产品质量的下降。
发明内容
(一)要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是如何提供一种实时控制腔室内气流的系统和方法，使腔室内的气流保持在设定状态。(二)技术方案为解决上述技术问题，本发明提供了一种腔室气流控制系统，其特征是，该系统包括至少一个腔室控制单元，用于根据PCC控制器的控制指令对腔室的气体压力进行控制，所述腔室控制单元之间通过网线串联；和所述腔室控制单元连接的PCC控制器，用于接收所述腔室的数据并向所述腔室控制单元发送控制指令。所述腔室控制单元包括压力传感器，用于测量腔室内外的气体压力差值，并将所述气体压力差值发送给数据处理单元；风机过滤器，用于根据所述控制指令控制所述风机过滤器的风扇的转速；和所述风机过滤器连接的状态检测单元，用于检测并发送所述风机过滤器的风扇的转速数据给数据处理单元；
与所述压力传感器、风机过滤器和状态检测单元连接的数据处理单元，用于对接收的数据进行预处理并发送给数据传输单元；和所述数据处理单元连接的数据传输单元，用于将所述数据处理单元输出的数据和其他数据传输单元发来的数据发送给PCC控制器或与该数据传输单元连接的下一个数据传输单兀。所述PCC控制器和串联在一起的腔室控制单元的首端的腔室控制单元或尾端的腔室控制单元连接。所述压力传感器为Setra 265差压传感器。所述PCC控制器为贝加莱PCC可编程计算机控制器。所述状态检测单元为CS1030通讯模块。一种腔室气流控制方法，其特征是，该方法包括以下步骤S1:所述压力传感器采集腔室内外的气体压力差值并将所述气体压力差值发送给所述数据处理单元；S2 :所述状态检测单元采集所述风机过滤器的风扇转速数据，并将所述风扇转速数据发送给所述数据处理单元；S3:所述数据处理单元对接收的所述气体压力差值和所述风扇转速数据进行预处理，将经过预处理后的数据发送给所述数据传输单元；S4:所述数据传输单元将所述数据处理单元发送的数据和其他数据传输单元发来的数据发送给与所述数据传输单元连接的下一个数据传输单元；当所述数据传输单元所在的腔室控制单元是串联在一起的腔室控制单元的首端的腔室控制单元或尾端的腔室控制单元时，所述数据传输单元将所述数据处理单元发送的数据和其他数据传输单元发来的数据发送给所述PCC控制器；S5 :所述PCC控制器对接收的数据进行处理得到控制指令，将所述控制指令通过所述数据传输单元和所述数据处理单元发送给所述风机过滤器，控制所述风机过滤器的风扇的转速。所述压力传感器采集腔室内外的气体压力差值的周期为500毫秒。所述PCC控制器对接收的数据进行处理得到控制指令具体为所述PCC控制器接收所述气体压力差值，当所述气体压力差值和腔室压力设定值的差值大于O. 062Pa时，所述PCC控制器根据所述差值和所述风扇转速数据向所述风机过滤器发出控制指令。(三)有益效果本发明通过压力传感器实时采集腔室内外气体压力差值信号，能够对气压的变化及时做出反应；PCC控制器根据采集的腔室压力差值信号发出控制指令，控制风机过滤器实时调整风扇风速，使得腔室内的气压稳定在设定值。腔室控制单元之间通过网线串联在一起，将所有腔室控制单元的信息发送给PCC控制器集中控制，有利于对腔室内气体压力的协调控制。本发明能够对腔室内的气体压力做出及时调整，抗干扰能力强，能够使腔室气压稳定在设定值。本发明系统能够根据实际腔室的需要灵活配置。
图1是本申请的系统连接图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。本发明涉及一种均匀气流装置的控制方法，具体涉及半导体制造领域内的腔室微环境气流均匀性控制，目的在于保证微小颗粒在半导体表面的沉积情况的最小化，最大限度降低微小颗粒聚集对硅片表面造成的污染。本发明系统包括1、腔室控制单元，至少一个腔室控制单元，用于根据PCC控制器的控制指令对腔室的气体压力进行控制，所述腔室控制单元之间通过网线串联，如图1所示；(I)压力传感器，用于测量腔室内外的气体压力差值，并将所述气体压力差值发送给数据处理单元；压力传感器选用Setra 265差压传感器Setra公司的Model265Differential Pressure Transducer,具体型号为 2651R25WD2BT1C，压力检测范围0-0. 25inch ff. C. (0-62. 271Pa)，精度±0. 1%。压力传感器采集腔室内外的气体压力差值信号的周期为500毫秒(2)风机过滤器，用于根据所述控制指令控制所述风机过滤器的风扇的转速；(3)状态检测单元，和所述风机过滤器连接，用于检测并发送所述风机过滤器的风扇的转速数据给数据处理单元；状态检测单元选用CS1030通讯模块；(4)数据处理单元，与所述压力传感器、风机过滤器和状态检测单元连接，用于对接收的数据进行预处理并发送给数据传输单元；(5)数据传输单元，和所述数据处理单元连接，用于将所述数据处理单元输出的数据和其他数据传输单元发来的数据发送给PCC控制器或与该数据传输单元连接的下一个数据传输单元。2、PCC控制器，和所述腔室控制单元连接，用于接收所述腔室的数据并向所述腔室控制单元发送控制指令。所述PCC控制器和串联在一起的腔室控制单元的首端的腔室控制单元或尾端的腔室控制单元连接。PCC控制器选用贝加莱PCC可编程计算机控制器设计采用B&R公司的X20系列PCC，处理器为X20CP1485-1。本发明包括以下步骤S1:所述压力传感器采集腔室内外的气体压力差值并将所述气体压力差值发送给所述数据处理单元；所述压力传感器采集腔室内外的气体压力差值的周期为500毫秒。S2 :所述状态检测单元采集所述风机过滤器的风扇转速数据，并将所述风扇转速数据发送给所述数据处理单元；S3 :所述数据处理单元对接收的所述气体压力值和所述风扇转速数据进行预处理，将经过预处理后的数据发送给所述数据传输单元；S4:所述数据传输单元将所述数据处理单元发送的数据和其他数据传输单元发来的数据发送给与所述数据传输单元连接的下一个数据传输单元；当所述数据传输单元所在的腔室控制单元是串联在一起的腔室控制单元的首端的腔室控制单元或尾端的腔室控制单元时，所述数据传输单元将所述数据处理单元发送的数据和其他数据传输单元发来的数据发送给所述PCC控制器；S5 :所述PCC控制器对接收的数据进行处理得到控制指令，具体为所述PCC控制器接收所述气体压力差值，当所述气体压力值和腔室压力设定值的差值大于O. 062Pa时，所述PCC控制器根据所述差值和所述风扇转速数据向所述风机过滤器发出控制指令。所述控制指令通过所述数据传输单元和所述数据处理单元发送给所述风机过滤器，控制所述风机过滤器的风扇的转速。本发明的特征在于将多个腔室控制单元通过网线串行连接，如图1所示，压力传感器反馈腔室内外气体压力差值，由PCC控制器集中控制风机过滤器的风扇的风速，实时保持腔室内微环境的整体层流质量。设定腔室控制单元的控制节点，腔室控制单元的节点号由Aircare地址选择器实现，最多可实现125个腔室控制单元串联。PCC控制器采用贝加莱PCC可编程计算机控制器。状态检测单元为CS1030通讯模块，CS1030通讯模块解析风机过滤器的状态信号。检测腔室内外的气体压力差值。压力传感器选用Setra 265差压传感器，由软管引入Setra 265差压传感器，当监测点变化大于O. 062Pa时，PCC控制器发出控制指令调整风机过滤器的风扇的转速，调节对应腔室气体压力。Setra 265差压传感器的扫描周期为500毫秒，满足实时控制要求。不同腔室均有压力传感器，统一由PCC控制器检测分析，实现集中控制。1.本发明将多个腔室控制单元串行连接，采用集中控制方法，同时监控多个腔室内风机过滤器的运行参数，协调各个腔室内部整体微环境的层流均匀性，保持腔室之间的气流流动稳定；2.不同腔室控制单元由网线连接，方便扩展，具有很强的通用性，弥补了多风机控制器之间缺乏通讯扩展能力的缺陷；3.本发明可减小局部电气布局复杂性，节约电气走线空间，有利于腔室微环境设计，对于降低微小颗粒对硅片造成的污染，对腔室内部达到更高的洁净等级要求有积极意义。以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
1.一种腔室气流控制系统，其特征是，该系统包括 至少一个腔室控制单元，用于根据PCC控制器的控制指令对腔室的气体压力进行控制，所述腔室控制单元之间通过网线串联； 和所述腔室控制单元连接的PCC控制器，用于接收所述腔室的数据并向所述腔室控制单元发送控制指令。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征是，所述腔室控制单元包括 压力传感器，用于测量腔室内外的气体压力差值，并将所述气体压力差值发送给数据处理单元； 风机过滤器，用于根据所述控制指令控制所述风机过滤器的风扇的转速； 和所述风机过滤器连接的状态检测单元，用于检测并发送所述风机过滤器的风扇的转速数据给数据处理单元； 与所述压力传感器、风机过滤器和状态检测单元连接的数据处理单元，用于对接收的数据进行预处理并发送给数据传输单元； 和所述数据处理单元连接的数据传输单元，用于将所述数据处理单元输出的数据和其他数据传输单元发来的数据发送给PCC控制器或与该数据传输单元连接的下一个数据传输单元。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征是，所述PCC控制器和串联在一起的腔室控制单元的首端的腔室控制单元或尾端的腔室控制单元连接。
4.根据权利要求2所述的系统，其特征是，所述压力传感器为Setra265差压传感器。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征是，所述PCC控制器为贝加莱PCC可编程计算机控制器。
6.根据权利要求2所述的系统，其特征是，所述状态检测单元为CS1030通讯模块。
7.一种利用权利要求1-6任意之一所述的系统实现的腔室气流控制方法，其特征是，该方法包括以下步骤 S1:所述压力传感器采集腔室内外的气体压力差值并将所述气体压力差值发送给所述数据处理单元； 52:所述状态检测单元采集所述风机过滤器的风扇转速数据，并将所述风扇转速数据发送给所述数据处理单元； 53:所述数据处理单元对接收的所述气体压力差值和所述风扇转速数据进行预处理，将经过预处理后的数据发送给所述数据传输单元； S4:所述数据传输单元将所述数据处理单元发送的数据和其他数据传输单元发来的数据发送给与所述数据传输单元连接的下一个数据传输单元；当所述数据传输单元所在的腔室控制单元是串联在一起的腔室控制单元的首端的腔室控制单元或尾端的腔室控制单元时，所述数据传输单元将所述数据处理单元发送的数据和其他数据传输单元发来的数据发送给所述PCC控制器； S5 :所述PCC控制器对接收的数据进行处理得到控制指令，将所述控制指令通过所述数据传输单元和所述数据处理单元发送给所述风机过滤器，控制所述风机过滤器的风扇的转速。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征是，所述压力传感器采集腔室内外的气体压力差值的周期为500毫秒。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征是，所述PCC控制器对接收的数据进行处理得到控制指令具体为所述PCC控制器接收所述气体压力差值，当所述气体压力差值和腔室压力设定值的差值大于O. 062Pa时，所述PCC控制器根据所述差值和所述风扇转速数据向所述风机过滤器发出控制指令。
全文摘要
本发明公开了半导体制造技术领域，特别涉及一种腔室气流控制系统及方法。本发明包括PCC控制器和至少一个腔室控制单元；腔室控制单元包括压力传感器、风机过滤器、和所述风机过滤器连接的状态检测单元、与所述压力传感器、风机过滤器和状态检测单元连接的数据处理单元、和所述数据处理单元连接的数据传输单元。本发明能够对腔室内的气体压力进行实时控制，使得腔室内的气体压力维持在设定值。
文档编号B01D46/46GK103041660SQ201210556490
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月20日 优先权日2012年12月20日
发明者张明, 徐俊成, 马嘉 申请人:北京七星华创电子股份有限公司