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半导体CVD?空镀腥监控系统的设计

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-11-16  来源:中国锁具网  浏览次数:945
核心提示:  科技信急、半导体CVD空镀腥监控系统的设计浙江农林大学信息工程学院葛品森刘颖夏诗怡为了满足半导体产业发展的需求,本文介绍了一套基于工业PC和PLC的真空设备远程监控系统。内容包括CVD真空镀膜监控

  科技信急、半导体CVD空镀腥监控系统的设计浙江农林大学信息工程学院葛品森刘颖夏诗怡为了满足半导体产业发展的需求,本文介绍了一套基于工业PC和PLC的真空设备远程监控系统。内容包括CVD真空镀膜监控系统的工艺,结构以及工作原理,并对该控制系统的软件功能进行了描述。对该系统的监控效果进行了大量的测试。试验结果表明,人机交互性良好,性能稳定,可以精确的远程监控反应过程,并对各个被控量的信息进行实时存储、分析。有效地对现场设备进行管理,保证了系统的准确运行,提高了效率。

  化学气相沉积(CVD)监控系统工业控制计算机PLC开始半导体CVD(化学气相沉积)真空镀膜是指把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引人真空反应室,在一定的反应室环境下,在某一温度的衬底表面使源材料发生化学反应生成半导体薄膜的过程。在不同的气体成分比例、温度和真空度等物理条件下膜的材质、性能不同。

  为了得到理想的薄膜,研究人员需手工记录大量数据,难以进行精确的监控和调试。开发CVD真空镀膜监控系统,目的在于对镀膜过程的实时监控,对工艺参数进行严格控制,并对数据进行存储和显示,提高可靠性和抗干扰性,监视并调节各种参数比例如气体流量、流速、压力、基片架温度、镀膜时间等,实现由计算机对反应全过程的实时监控,大大减少了人为随机因素的影响。

  本系统采用上下位机两级控制方案。由上位机对下位机发送命令,下位机随时向上位机报告情况。上位机采用安装了组态软件的工业控制计算机(PC),其负责数据的显示和存储,人机界面的监视,报警等,通过串行通信分别与可编程控制器(PLC)和温度控制器连接。下位机利用PLC通过编程对现场设备进行控制。PLC作为系统的核心控制器,负责整个系统运行,包括各种信号的采集、数据的处理以及各种数字量、模拟量的输人/输出信号的控制。输人信号采集包括各类仪表传感器的流量、压力、真空度等。输出信号涉及电磁阀、接触器、电动机、压力控制器、流量控制器等。温度控制由温度控制器实现。该监控系统结构见。视整个系统的运行情况,提供了工艺流程图、实时参数曲线图的绘制等,根据实际嵌以动态数据,显示各个监控点的状态,提供修改参数或发出指令的操作指示,以鼠标点击方式可逐级细化地查看设备状态及有关参数。并对具有研究与分析价值,应长期保存的数据,建立了可以随时调用的大型数据库,设有显示和查询功能。同时实现对数据的实时、按时或随时打印。操作仿真图形实现对现场设备的实时控制,选择操作可进行运行方式的设定,如选择手动方式或自动运行方式,通过交换菜单可方便地修改工艺参数。对操作人员的身份进行鉴别跟管理,根据不同身份分为4个安全管理级别。

  当系统出现故障或现场的设备出现故障或监控参数超过限定值时,系统均产生报警信号,显示报警原因,情况紧急时,自动停止系统运行,报警信号始终显示在界面最下端,并且报警信号都记录到报警汇总日志表中,系统设置有声光报警,操作员必须进行故障确认报警信号才能解除。系统每隔一段时间自动产生一份运行记录报告。用户可自定义设置系统自动停止时间,保证操作员突然离开时系统的安全。

  镀膜监控系统的基本构成结束口和COM2口实现对数字量和模拟量的控制,实现不同数据传输模式的转换,在工控机的COM适配转换器接人RS485,RS485另一端采用RS485/RS232适配转换器与PLC相连,通过通信线路实现二者数据的双向传送。

  本系统的PLC选用松下FP2-C1,采用模块化设计,每一个输人信号占用一个输人地址,每一个输出地址驱动一个外部负载,在反应过程中由上位机完成信号采集、数据处理和参数设定等,由下位机控制程序实现各信号的转换,控制各个传感器采集信号,接收现场的实时监测信号,进行实测值与设定值的比较和输出信号的调节,实现了PLC对现场设备的过程控制。由上位机、PLC、温度控制器、感应加热器组成一个闭环温度控制系统,温控器通过热电偶实时地采集反应室的温度,由RS232串口反馈给上位机,经过上位机的控制算法处理后,计算出合适的控制量,传送给PLC,由PLC运行程序控制感应加热器来控制反应室的温度实现对基片架温度的实时监控。

  系统主要通过PLC设备,实时检测流速、压力、温度等,对非正常情况做出及时报警,并暂停系统运行切断感应加热器或者关闭相应的流量压力控制器,防止出现生产重大事故。上位机与下位机操作与画面显示保持同步,在通讯操作之前自由端口必须进行初始化,上位机对下位机及多个智能模块的控制通过VC++编程实现。

  上位机和下位机端的程序设计框图如和。

  系统以Windows7/XP为操作平台,采用VC++平台进行开发,监控界面安排参照国际SEMIE95-1101标准,全中文的图形化操作界面监结束上位机的程序框图下位机的程序框图本文开发的真空镀膜监控软件可靠性高,系统操作简便,运行稳定、快速、安全,抗干扰能力强,完全满足工艺的要求,实现了基于工业PC-PLC的信号控制精度,流量的误差限制在5sccm以内,压力的误差限制在3torr以内,基片架温度控制误差不大于1C.实现了反应数据的实时显示和存储,有效地提高了控制效率,结果令人满意,同时结构具有一定的可扩展性,功能易于扩充,具有很高的应用价值。

 
 
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