一種原子層沉積設備制造技術

本發(fā)明專利技術涉及一種原子層沉積設備，尤其是涉及一種使用集顯示和控制于一體的嵌入式控制單元作為控制系統(tǒng)主控部件的原子層沉積設備。所述原子層沉積設備，包括主控部件、電氣控制部件、真空部件、加熱部件和氣路部件，主控部件分別與電氣控制部件、真空部件、加熱部件和氣路部件連接，電氣控制部件分別與真空部件、加熱部件和氣路部件連接，主控部件為集顯示與控制于一體的控制設備。本發(fā)明專利技術采用集顯示和控制于一體的主控部件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的顯示器+工控機+PLC（或控制板卡）的控制架構，使得設備結構簡潔清晰、占用體積小、組裝和維護簡單方便、可靠性高，能夠有效防止設備運行中意外事故的發(fā)生。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術涉及一種原子層沉積設備，尤其是涉及一種使用集顯示和控制于一體的嵌入式控制單元作為控制系統(tǒng)主控部件的原子層沉積設備。
技術介紹
原子層沉積(ALD)技術有著獨特的沉積方式(單原子層低溫逐層沉積)，相對于傳統(tǒng)工藝，用此方法制備的薄膜在均勻性、保形性、臺階覆蓋率以及厚度控制等性能方面有了很大的改進，是制備High-K材料和光電子薄膜的重要技術。原子層沉積設備一般需要連續(xù)運行很長時間，且有些前軀體反應物是易燃易爆的，因此對控制系統(tǒng)的可靠性提出了很高的要求。現(xiàn)有的原子層沉積設備多采用顯示器+工控機+PLC (或控制板卡)的控制方式，如圖1所示，在這種控制方式中，三個部件是相互獨立的，各自都需要占用一定的空間，致使整個設備體積增大、成本較高，并且工控機與PLC主機之間需要通過通信協(xié)議完成通信，加大了編程工作量，且使系統(tǒng)可靠性變差，這種分體式設計，容易造成系統(tǒng)性能不穩(wěn)定，有一定的運行隱患。隨著自動化技術的發(fā)展，出現(xiàn)了形式多樣的主控部件，也為原子層設備提供了多種可選的控制方式，與現(xiàn)有設備的控制架構相比，使用一體化的主控部件，顯然在體積、可靠性、成本方面更具優(yōu)勢。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的目的在于提供一種控制系統(tǒng)高度集成的原子層沉積設備，能夠有效防止設備運行中意外事故的發(fā)生。為了達到上述目的，本專利技術采用的技術方案為: 一種原子層沉積設備，包括主控部件、電氣控制部件、真空部件、加熱部件和氣路部件，所述主控部件分別與所述電氣控制部件、所述真空部件、所述加熱部件和所述氣路部件連接，所述電氣控制部件分別與所述真空部件、所述加熱部件和所述氣路部件連接，所述主控部件為集顯示與控制于一體的控制設備。上述方案中，所述主控部件包括顯示器和設置在所述顯示器內部的控制器和內置1/0，所述控制器和所述內置I/O通過內部總線相連，所述內置I/O包括模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊、數(shù)字量輸出模塊，所述模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊和數(shù)字量輸出模塊之間通過內部總線相連，可以根據控制點的種類和數(shù)量進行配置。上述方案中，所述電氣控制部件包括斷路器、保險絲、微型接觸器、繼電器和電源，所述電源分別與所述斷路器、所述微型接觸器和所述繼電器相連，為其進行供電，所述保險絲與所述斷路器相連。上述方案中，所述主控部件的內置I/O分別與所述電氣控制部件的微型接觸器和繼電器相連。上述方案中，所述真空部件中的真空計通過RS232串口與所述主控部件的控制器連接。上述方案中，所述加熱部件中的被加熱源的供電電源直接與所述電氣部件的繼電器相連，所述主控部件的數(shù)字量輸出模塊控制所述繼電器來控制所述被加熱源的溫度。上述方案中，所述氣路部件中的質量流量計由所述主控部件的模擬量輸出模塊控制。與現(xiàn)有技術方案相比，本專利技術采用的技術方案產生的有益效果如下: 本專利技術采用集顯示和控制于一體的主控部件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的顯示器+工控機+PLC(或控制板卡)的控制架構，使得設備結構簡潔清晰、占用體積小、組裝和維護簡單方便、可靠性高，能夠有效防止設備運行中意外事故的發(fā)生。附圖說明圖1為現(xiàn)有技術中原子層沉積設備控制系統(tǒng)原理框圖；· 圖2為本專利技術實施例提供的原子層沉積設備的原理框 圖3為本專利技術實施例提供的原子層沉積設備的結構圖。具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本專利技術技術方案進行詳細描述。如圖2所示，本專利技術實施例提供一種原子層沉積設備，包括主控部件、電氣控制部件、真空部件、加熱部件和氣路部件，主控部件分別與電氣控制部件、真空部件、加熱部件和氣路部件連接，電氣控制部件分別與真空部件、加熱部件和氣路部件連接，主控部件為集顯示與控制于一體的控制設備。其中，主控部件主體為一個顯示器，內部集成了控制器和內置1/0，控制器和內置I/o通過內部總線相連，內置I/O包括模擬量輸入模塊(Al模塊和AT模塊)、模擬量輸出模塊(A0模塊)、數(shù)字量輸出模塊(D0模塊)，模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊和數(shù)字量輸出模塊之間通過內部總線相連，可以根據控制點的種類和數(shù)量進行配置。上述各模塊可以實現(xiàn)事件計數(shù)、觸發(fā)功能以及頻率測量功能，并帶有擴展槽，可供擴展。電氣控制部件包括斷路器、保險絲、微型接觸器、繼電器和電源，電源分別與斷路器、微型接觸器和繼電器相連，為其進行供電，保險絲與斷路器相連。主控部件的內置I/O分別與電氣控制部件的微型接觸器和繼電器相連。真空部件中的真空計通過RS232串口與主控部件的控制器連接。加熱部件中的被加熱源的供電電源直接與電氣部件的繼電器相連，主控部件的數(shù)字量輸出模塊控制繼電器來控制被加熱源的溫度。氣路部件中的質量流量計由主控部件的模擬量輸出模塊控制。本實施例中的主控部件采用貝加萊公司的4P3040.01-490模塊，其分辨率為320X240像素，帶有數(shù)字鍵、光標鍵和控制鍵，內置處理器典型指令循環(huán)時間為0.5us，具有RS232通信和CAN bus通信功能，有10個通道的數(shù)字量輸入模塊和8個通道的數(shù)字量輸出模塊，可擴展2個通道的模擬量輸出模塊和4個通道的模擬量輸入模塊。它為集成了顯示和控制于一體的一體化控制部件，不僅僅具有人機交互功能，而且具有工控機和PLC (或控制板卡)的控制功能。它用來顯示系統(tǒng)操作界面、接收外部命令、顯示設備各部件運行中的參數(shù)，用于接收被控部件(包括真空部件、加熱部件和氣路部件)的反饋數(shù)據，對接收到的各種指令和反饋數(shù)據進行分析處理，并向電氣部件發(fā)送執(zhí)行指令以控制設備的被控部件。如圖3所示，真空部件包括真空室11、真空計12、泵組13、泵組與真空室連接的泵管道14、隔離泵組與真空室的手動閥15和電磁閥16。位于真空室11內的反應室包括基片臺21、氣體分配器22，反應室中，通過進氣管道23輸入的氣體與位于反應室內的樣品進行反應，氣體分配器22位于反應室內，以供給反應氣體。其中，電磁閥16和泵組13的開啟和關閉均由主控部件的數(shù)字量輸出模塊控制繼電器的通斷來控制。真空計12檢測真空室的壓力，通過RS232串口通信將真空室的壓力值反饋給主控程序，顯示在主控界面上。氣路系統(tǒng)包括吹掃氣體氮氣源41、第一前軀體源47和第二前軀體源44，質量流量控制器42、第一前軀體源手動閥49、第二前軀體源手動閥46、第一前軀體源電磁閥48、第二前軀體源電磁閥45和氣路電磁閥43。吹掃氣體氮氣源41通過質量流量控制器42、氣路電磁閥43與真空室11連接。兩路前軀體源47、44分別通過手動閥49、46、電磁閥48、45與真空室11的反應室相連。質量流量計42為0-5V電壓控制，由主控部件中的模擬量輸出模塊進行流量控制，由模擬量輸入模塊進行實際流量值反饋。主控模塊通過控制各電磁閥的通斷、通斷時間長短以及設置質量流量計的流量值來控制是否為反應室進氣，以及進氣量的大小。加熱部件包括5路被加熱源和其相應的5個熱電偶30-39 (包括泵管道加熱源39和其熱電偶30、第二前軀體源加熱源31和其熱電偶32、進氣管道加熱源33和其熱電偶34、真空室加熱源35和其熱電偶36、基片臺加熱源37和其熱電偶38)。主控部件、電氣控制部件中的繼電器、被加熱源和其熱電偶30-39構成PID閉環(huán)控制，其中主控部件中的鍵盤為待加熱源設置溫度值，熱電偶用來實時反饋各加熱源的實測溫度值，繼電器為具體指令執(zhí)行模塊，其與被加熱源的供電電源直接相連，主本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種原子層沉積設備，其特征在于：包括主控部件、電氣控制部件、真空部件、加熱部件和氣路部件，所述主控部件分別與所述電氣控制部件、所述真空部件、所述加熱部件和所述氣路部件連接，所述電氣控制部件分別與所述真空部件、所述加熱部件和所述氣路部件連接，所述主控部件為集顯示與控制于一體的控制設備。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：張艷清，夏洋，李超波，萬軍，呂樹玲，陳波，石莎莉，李楠，
申請(專利權)人：中國科學院微電子研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：