一种基于真空镀膜的晶控旋转集成控制系统的制作方法

1.本技术涉及真空镀膜旋转控制系统技术领域，更具体地说，尤其涉及一种基于真空镀膜的晶控旋转集成控制系统。


背景技术：

2.近年来，真空技术在高技术产业化发展中展现出诱人的市场前景。真空镀膜机是现如今非常常见的镀膜工艺设备，在半导体器件、金属以及其他功能性材料的薄膜制备当中得到了广泛的应用。真空镀膜机一般包括镀膜室、工件转架以及传动装置。镀膜机在镀膜过程中需要将工件安装在工件转架上，并将之放置于镀膜室中，传动装置带动工件转架转动，这样工件通过靶前区时能从多角度接受靶发射的等离子体并沉积成膜，从而完成镀膜工作。
3.目前，对于镀膜工件转架的旋转以及镀膜作业，镀膜机一般都配置传动装置、执行终端以及相应的控制系统来进行正常的旋转镀膜工作。随着技术进步，传动装置以及执行终端在不断更新换代，传动装置由只具备单一旋转驱动功能的电动机扩充发展到了集旋转驱动、膜厚监测、温度冷却以及转架匹配安装功能于一体的整体传动装置，执行终端的功能也在不断复杂化，功能结构的增加必然需要配置相应的控制系统对相应功能结构进行控制。但是，现有技术中的控制系统，一般都采用单一功能单一控制的原则，也就是说对于多功能传动装置以及执行终端大都配置多套功能控制系统，多套功能控制系统需要单独作业，与其他系统相配合来完成镀膜工作，缺乏一套集成控制系统，实现整体控制镀膜作业。
4.因此，如何提供一种基于真空镀膜的晶控旋转集成控制系统，其能够集成控制多功能传动装置以及执行终端进行镀膜作业，提高镀膜控制精度，已经成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本技术提供一种基于真空镀膜的晶控旋转集成控制系统，其能够集成控制多功能传动装置以及执行终端进行镀膜作业，提高镀膜控制精度。
6.本技术提供的技术方案如下：
7.本技术提供一种基于真空镀膜的晶控旋转集成控制系统，包括：用以监控镀膜工艺设备并且收发控制信号的上位机；与所述上位机连接的主控系统；所述主控系统包括：与所述上位机连接的plc主控模块；与所述plc主控模块连接的控制管理模块；所述控制管理模块用以对镀膜工艺设备的镀膜功能、检测功能以及温控功能进行集成控制管理；与所述控制管理模块连接的分级控制系统；所述分级控制系统包括：第一控制模块以及与所述第一控制模块并联设置的第二控制模块；与所述第一控制模块连接的旋转驱动执行模块、转架安装执行模块以及水冷循环执行模块；与所述第二控制模块连接的温度调控检测模块、气体调控检测模块以及膜厚调控检测模块；与所述分级控制系统连接的通讯会话系统；设于镀膜工艺设备上，与所述通讯会话系统连接的镀膜执行终端以及镀膜检测终端。
8.进一步地，在本发明一种优选方式中，所述控制管理模块包括：与所述第一控制模块连接的镀膜执行管理单元；与所述第二控制模块连接的检测调控管理单元。
9.进一步地，在本发明一种优选方式中，所述旋转驱动执行模块包括：与所述通讯会话系统连接的驱动启闭控制单元以及转速调节控制单元。
10.进一步地，在本发明一种优选方式中，所述水冷循环执行模块包括：与所述通讯会话系统连接的，用以控制水循环设备启闭的水源输入控制单元；与所述水源输入控制单元并联设置的水源流速调节单元以及管路阀门控制单元。
11.进一步地，在本发明一种优选方式中，所述气体调控检测模块包括：与所述通讯会话系统连接的气压检测单元以及流量检测单元；所述气压检测单元用以监测镀膜室内的气体压力值；所述流量检测单元用以监测镀膜室真空排气时的气体流量值。
12.进一步地，在本发明一种优选方式中，所述通讯会话层包括rs485通讯总线，所述rs485通讯总线与多个镀膜工艺设备信号连接。
13.进一步地，在本发明一种优选方式中，所述分级控制系统还包括：与所述第一控制模块连接的镀膜溅射执行模块以及真空排气执行模块。
14.进一步地，在本发明一种优选方式中，所述镀膜执行终端包括：离子源以及与所述离子源连接的溅射电源控制器；用以提供旋转动力的伺服电机以及与所述伺服电机连接的减速箱；用以实现水冷循环的输送水泵以及流量电磁阀；真空排气泵以及与所述真空排气泵连接，用以控制镀膜传动装置与工件转架匹配安装的伸缩气缸。
15.进一步地，在本发明一种优选方式中，所述镀膜检测终端包括：温度传感器、气压传感器、气体体积流量计、膜厚监测探头以及膜厚监测仪。
16.进一步地，在本发明一种优选方式中，所述上位机包括：计算机以及与所述计算机连接的按键操作平台；以及用于实时显示系统数据的显示屏。
17.本发明提供的一种基于真空镀膜的晶控旋转集成控制系统，与现有技术相比，包括：用以监控镀膜工艺设备并且收发控制信号的上位机；与所述上位机连接的主控系统；所述主控系统包括：与所述上位机连接的plc主控模块；与所述plc主控模块连接的控制管理模块；所述控制管理模块用以对镀膜工艺设备的镀膜功能、检测功能以及温控功能进行集成控制管理；与所述控制管理模块连接的分级控制系统；所述分级控制系统包括：第一控制模块以及与所述第一控制模块并联设置的第二控制模块；与所述第一控制模块连接的旋转驱动执行模块、转架安装执行模块以及水冷循环执行模块；与所述第二控制模块连接的温度调控检测模块、气体调控检测模块以及膜厚调控检测模块；与所述分级控制系统连接的通讯会话系统；设于镀膜工艺设备上，与所述通讯会话系统连接的镀膜执行终端以及镀膜检测终端。其中，利用所述plc主控模块以及控制管理模块，所述plc主控模块用以收发所述上位机的控制信号，结合所述控制管理模块对镀膜作业以及检测工作进行整体集成控制；其次，利用所述第一控制模块以及所述第二控制模块，所述第一控制模块以及所述第二控制模块分别连接不同的功能模块，实现分级控制；结合所述通讯会话系统，将控制信号下发到所述镀膜执行终端以及镀膜检测终端，并上传检测获取的数据信号，所述镀膜执行终端以及所述镀膜检测终端设于镀膜工艺设备上，进行镀膜作业以及镀膜检测作业，实现整体的功能集成作业。本发明涉及的技术方案，相较于现有技术而言，其能够集成控制多功能传动装置以及执行终端进行镀膜作业，提高镀膜控制精度。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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。
19.图1为本发明实施例提供的基于真空镀膜的晶控旋转集成控制系统的结构示意框图；
20.图2为本发明实施例涉及的主控系统的结构示意框图；
21.图3为本发明实施例涉及的分级控制系统的结构示意框图；
22.图4为本发明实施例涉及的控制管理模块的结构示意框图；
23.图5为本发明实施例涉及的旋转驱动执行模块的结构示意框图；
24.图6为本发明实施例涉及的水冷循环执行模块的结构示意平面图；
25.图7为本发明实施例涉及的气体调控检测模块的结构示意框图；
26.图8为本发明实施例涉及的镀膜执行终端的结构示意框图；
27.图9为本发明实施例涉及的镀膜检测终端的结构示意框图；
28.图10为本发明实施例涉及的参数预设模块的结构示意框图；
29.图11为本发明实施例涉及的权限模块的结构示意框图。
30.附图标记说明：
31.上位机1；计算机101；显示屏102；按键操作平台103；plc主控模块2；控制管理模块3；镀膜执行管理单元301；检测调控管理单元302；第一控制模块4；第二控制模块5；旋转驱动执行模块6；驱动启闭控制单元601；转速调节控制单元602；转架安装执行模块7；水冷循环执行模块8；水源输入控制单元801；水源流速调节单元802；管路阀门控制单元803；镀膜溅射执行模块9；真空排气执行模块10；温度调控检测模块11；气体调控检测模块12；气压检测单元1201；流量检测单元1202；膜厚调控检测模块13；通讯会话系统14；rs485通讯总线1401；镀膜执行终端15；离子源1501；溅射电源控制器1502；伺服电机1503；减速箱1504；输送水泵1505；流量电磁阀1506；真空排气泵1507；伸缩气缸1508；镀膜检测终端16；温度传感器1601；气压传感器1602；气体体积流量计1603；膜厚监测探头1604；膜厚监测仪1605；参数预设模块17；镀膜参数预设单元1701；报警阈值预设单元1702；报警模块18；权限模块19；身份认证单元1901；加密认证单元1902；日志模块20；分级控制系统21；密码认证单元22；生物认证单元23；主控系统24。
具体实施方式
32.为了使本领域的技术人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。
33.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上，它可以直接在另一个元件上或者间接设置在另一个元件上；当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，
它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至另一个元件上。
34.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“第一”、“第二”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
35.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
36.须知，本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本技术所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
37.请如图1至图11所示，本技术实施例提供的基于真空镀膜的晶控旋转集成控制系统，包括：用以监控镀膜工艺设备并且收发控制信号的上位机1；与所述上位机1连接的主控系统24；所述主控系统24包括：与所述上位机1连接的plc主控模块2；与所述plc主控模块2连接的控制管理模块3；所述控制管理模块3用以对镀膜工艺设备的镀膜功能、检测功能以及温控功能进行集成控制管理；连接所述控制管理模块3的分级控制系统21；所述分级控制系统21包括：第一控制模块4以及与所述第一控制模块4并联设置的第二控制模块5；与所述第一控制模块4连接的旋转驱动执行模块6、转架安装执行模块7以及水冷循环执行模块8；与所述第二控制模块5连接的温度调控检测模块11、气体调控检测模块12以及膜厚调控检测模块13；与所述第一控制模块4以及所述第二控制模块5通信连接的通讯会话系统14；设于镀膜工艺设备上，与所述通讯会话系统14连接的镀膜执行终端15以及镀膜检测终端16。
38.本发明提供一种基于真空镀膜的晶控旋转集成控制系统，具体包括：用以监控镀膜工艺设备并且收发控制信号的上位机1；与所述上位机1连接的主控系统24；所述主控系统24包括：与所述上位机1连接的plc主控模块2；与所述plc主控模块2连接的控制管理模块3；所述控制管理模块3用以对镀膜工艺设备的镀膜功能、检测功能以及温控功能进行集成控制管理；连接所述控制管理模块3的分级控制系统21；所述分级控制系统21包括：第一控制模块4以及与所述第一控制模块4并联设置的第二控制模块5；与所述第一控制模块4连接的旋转驱动执行模块6、转架安装执行模块7以及水冷循环执行模块8；与所述第二控制模块5连接的温度调控检测模块11、气体调控检测模块12以及膜厚调控检测模块13；与所述第一控制模块4以及所述第二控制模块5通信连接的通讯会话系统14；设于镀膜工艺设备上，与所述通讯会话系统14连接的镀膜执行终端15以及镀膜检测终端16。其中，利用所述plc主控模块2以及控制管理模块3，所述plc主控模块2用以收发所述上位机1的控制信号，结合所述控制管理模块3对镀膜作业以及检测工作进行整体集成控制；其次，利用所述第一控制模块4以及所述第二控制模块5，所述第一控制模块4以及所述第二控制模块5分别连接不同的功能模块，实现分级控制；结合所述通讯会话系统14，将控制信号下发到所述镀膜执行终端15以及镀膜检测终端16，并上传检测获取的数据信号，所述镀膜执行终端15以及所述镀膜检
测终端16设于镀膜工艺设备上，进行镀膜作业以及镀膜检测作业，实现整体的功能集成作业。本发明涉及的技术方案，相较于现有技术而言，其能够集成控制多功能传动装置以及执行终端进行镀膜作业，提高镀膜控制精度。
39.具体地，在本发明的实施例中，所述控制管理模块3包括：与所述第一控制模块4连接的镀膜执行管理单元301；与所述第二控制模块5连接的检测调控管理单元302。
40.具体地，在本发明的实施例中，所述基于真空镀膜的晶控旋转集成控制系统还包括：与所述plc主控模块2连接的报警模块18。
41.其中，所述报警模块18用于根据镀膜检测获取的数据，与所述报警阈值预设单元1702预设的阈值范围进行对比，根据对比结果发出报警信号。
42.具体地，在本发明的实施例中，所述旋转驱动执行模块6包括：与所述通讯会话系统14连接的驱动启闭控制单元601以及转速调节控制单元602。
43.其中，所述驱动启闭控制单元601用以控制提供旋转动力终端的启动与关闭；所述转速调节控制单元602用以调整镀膜作业的转速。
44.具体地，在本发明的实施例中，所述水冷循环执行模块8包括：与所述通讯会话系统14连接的，用以控制水循环设备启闭的水源输入控制单元801；与所述水源输入控制单元801并联设置的水源流速调节单元802以及管路阀门控制单元803。
45.具体地，在本发明的实施例中，所述气体调控检测模块12包括：与所述通讯会话系统14连接的气压检测单元1201以及流量检测单元1202；所述气压检测单元1201用以监测镀膜室内的气体压力值；所述流量检测单元1202用以监测镀膜室真空排气时的气体流量值。
46.具体地，在本发明的实施例中，所述通讯会话层包括rs485通讯总线1401，所述rs485通讯总线1401与多个镀膜工艺设备信号连接。
47.其中，所述rs485通讯总线1401用以连接多个镀膜工艺设备，使控制系统与多个镀膜工艺设备进行通信集成控制。
48.具体地，在本发明的实施例中，所述基于真空镀膜的晶控旋转集成控制系统还包括：与所述第一控制模块4连接的镀膜溅射执行模块9以及真空排气执行模块10。
49.具体地，在本发明的实施例中，所述镀膜执行终端15包括：离子源1501以及与所述离子源1501连接的溅射电源控制器1502；用以提供旋转动力的伺服电机1503以及与所述伺服电机1503连接的减速箱1504；用以实现水冷循环的输送水泵1505以及流量电磁阀1506；真空排气泵1507以及与所述真空排气泵1507连接，用以控制镀膜传动装置与工件转架匹配安装的伸缩气缸1508。
50.其中，一般镀膜工艺设备包括镀膜室、工件转架以及与工件转架连接的传动装置；传动装置上设有转架顶针，在工件转架位于恰当工位上时，结合所述伸缩气缸1508以及转架顶针，伸缩气缸1508控制转架顶针上下运动，实现镀膜传动装置与工件转架的匹配安装；并且所述伸缩气缸1508连接所述真空排气泵1507，实现资源循环利用，为伸缩气缸提供气源。
51.具体地，在本发明的实施例中，所述镀膜检测终端16包括：温度传感器1601、气压传感器1602、气体体积流量计1603、膜厚监测探头1604以及膜厚监测仪1605。
52.具体地，在本发明的实施例中，所述上位机1包括：计算机101以及与所述计算机101连接的按键操作平台103；以及用于实时显示系统数据的显示屏102。
53.具体地，在本发明的实施例中，所述主控系统24还包括：与所述plc主控模块2连接的参数预设模块17；所述参数预设模块17包括：镀膜参数预设单元1701以及报警阈值预设单元1702。
54.其中，所述镀膜参数预设单元1701对镀膜作业中旋转驱动功能，水冷循环功能等功能作业的系统参数进行预设，比如转速、流速以及旋转周期等；所述报警阈值预设单元1702，对系统中温度阈值、气压阈值以及膜厚阈值进行预设。
55.具体地，在本发明的实施例中，所述主控系统24还包括：与所述plc主控模块2连接的权限模块19以及日志模块20。
56.具体地，在本发明的实施例中，所述权限模块19包括：与所述plc主控模块2连接的身份认证单元1901以及加密认证单元1902。
57.其中，所述身份认证单元1901用以认证系统操作人员的身份信息，验证相关操作人员是否具备访问权限访问权限。
58.具体地，在本发明的实施例中，所述身份认证单元1901包括密码认证单元22以及生物认证单元23；所述生物认证单元23用以验证相关人员输入的访问密码获取访问权限，所述生物认证单元23用以验证相关人员输入的生物信息获取访问权限。
59.具体地，在本发明的实施例中，所述加密认证单元1902与所述参数预设模块17信号，用以对所述参数预设模块17的参数配置封存为一个加密文件，然后所述参数预设模块对所述加密文件进行保存。
60.具体地，在本发明的实施例中，所述第一控制模块4以及所述第二控制模块5具体为cpu控制器。
61.更为具体地阐述，目前，对于镀膜工件转架的旋转以及镀膜作业，镀膜机一般都配置传动装置、执行终端以及相应的控制系统来进行正常的旋转镀膜工作。随着技术进步，传动装置以及执行终端在不断更新换代，传动装置由只具备单一旋转驱动功能的电动机扩充发展到了集旋转驱动、膜厚监测、温度冷却以及转架匹配安装功能于一体的整体传动装置，执行终端的功能也在不断复杂化，功能结构的增加必然需要配置相应的控制系统对相应功能结构进行控制。但是，现有技术中的控制系统，一般都采用单一功能单一控制的原则，也就是说对于多功能传动装置以及执行终端大都配置多套功能控制系统，多套功能控制系统需要单独作业，与其他系统相配合来完成镀膜工作，缺乏一套集成控制系统，实现整体控制镀膜作业。
62.因此，由上所述，本发明实施例涉及的基于真空镀膜的晶控旋转集成控制系统，利用所述plc主控模块2以及控制管理模块3，所述plc主控模块2用以收发所述上位机1的控制信号，结合所述控制管理模块3对镀膜作业以及检测工作进行整体集成控制；其次，利用所述第一控制模块4以及所述第二控制模块5，所述第一控制模块4以及所述第二控制模块5分别连接不同的功能模块，实现分级控制；结合所述通讯会话系统14，将控制信号下发到所述镀膜执行终端15以及镀膜检测终端16，并上传检测获取的数据信号，所述镀膜执行终端15以及所述镀膜检测终端16设于镀膜工艺设备上，进行镀膜作业以及镀膜检测作业，实现整体的功能集成作业。本发明涉及的技术方案，相较于现有技术而言，其能够集成控制多功能传动装置以及执行终端进行镀膜作业，提高镀膜控制精度。
63.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。
对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。