专利名称：阀门控制系统的制作方法
技术领域：
阀门控制系统
技术领域：
本实用新型是关于ー种半导体处理设备，特别是关于半导体处理设备中控制向半导体处理腔室中输送处理流体的阀门的控制系统。
背景技木半导体处理的环节中有一道环节是需要对晶圆进行清洗，在清洗晶圆时可能需要使用不同的清洗流体，比如水、酸、碱、气体等等。而且每次清洗的时间可能也不一样，因此需要对输送入半导体处理设备里的流体进行控制。现有的半导体清洗设备，通常是采用一个由步进电机控制的阀门来向处理腔内输入处理流体。通常ー个阀门会包括I个入口，4个出口，4个出ロ分别连通至半导体处理腔的不同位置。处理流体经阀门入口进入，然后根据不同的需要控制由哪个出口流出，在控制 的时候由步进电机驱动阀门的阀芯进行转动，比如在某个时段是ー个出口 A在流出，下一个时段需要另ー个出口 B流出，则控制步进电机带动阀门的阀芯转动一定的角度，则可以封闭出口 A，而打开出口 B，这样即可以控制处理流体的流出。通常一台半导体清洗设备中会有许多阀门，控制不同的流体，现有的阀门控制方法是每ー个阀门设置ー个控制电路，这样设备的集成度不高，成本就会増加。而且现有的阀门控制通常是采用个人计算机(Personal Computer,简称PC)进行控制,个人计算机控制虽然有其本身的优点，但会受到各种外界因素的干扰，控制的稳定性不是很高。而且在有些エ业环境下使用个人计算机控制不太适合，因此需要对现有的阀门控制系统进行改进。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供ー种阀门控制系统，能够提供多种阀门控制方式，保证阀门控制的精度和灵活性。为达成前述目的，本实用新型ー种阀门控制系统，其用于控制半导体设备中向半导体处理腔室中输送处理流体的阀门，所述控制系统包括可以控制阀门转动的步进电机以及控制步进电机的步进电机控制器，其中所述步进电机控制器包括中央处理器，用于处理步进电机的控制数据；与中央处理器通过串行总线连接的电机驱动单元，用于根据中央处理器的指令，控制所述步进电机的转动；可编程逻辑控制器控制单元，用于连接外部可编程逻辑控制器计算机与所述中央处理器，使所述外部可编程逻辑控制器计算机与所述中央处理器之间进行数据交換，由所述外部可编程逻辑控制器计算机对所述步进电机进行控制；个人计算机控制単元，用于连接外部个人计算机与所述中央处理器，使所述外部个人计算机与所述中央处理器之间进行数据交换，由所述外部个人计算机对所述步进电机进行控制。在一个实施例中，所述可编程逻辑控制器控制单元包括[0012]串并转换単元，通过串行总线与中央处理器连接，用于对可编程逻辑控制器计算机与中央处理器之间的数据进行串并转换；光耦隔离単元 ，与所述串并转换单元连接，对可编程逻辑控制器计算机与中央处理器之间进行光耦隔离；可编程逻辑控制器接ロ単元，与所述光耦隔离单元连接，提供所述阀门控制系统与外部可编程逻辑控制器计算机的数据接ロ。在一个实施例中，所述串并转换单元包括将可编程逻辑控制器计算机发送的并行数据转换成中央处理器接收的串行数据的并ロ转串ロ単元，以及将中央处理器发送的串行数据转换成可编程逻辑控制器计算机接收的并行数据的串ロ转并ロ単元。在一个实施例中，所述可编程逻辑控制器接ロ単元包括从阀门控制系统向可编程逻辑控制器计算机传输数据的可编程逻辑控制器输出端ロ以及从可编程逻辑控制器计算机接收数据的可编程逻辑控制器输入端ロ。在一个实施例中，所述个人计算机控制单元包括以太网芯片及个人计算机接ロ单元，所述个人计算机接ロ単元可与外部个人计算机连接，使外部个人计算机可通过所述个人计算机控制单元向中央处理器进行数据交换对步进电机进行控制。在一个实施例中，所述个人计算机接ロ单元为RJ45接ロ。在一个实施例中，所述阀门控制系统其还包括报警模块，当数据传输错误时，可发出报警提示。在一个实施例中，所述其还包括个人计算机与可编程逻辑控制器切换控制単元，控制阀门控制系统在同一时间只能接收个人计算机或可编程逻辑控制器的其中一个的输入指令。在一个实施例中，所述阀门设置有反馈单元，所述步进电机驱动单元能够接收阀门的反馈信息并传输至中央处理器。与现有的阀门控制系统相比，本实用新型的阀门控制系统既支持个人计算机控制，也支持可编程逻辑控制器控制，其中可编程逻辑控制器控制的控制精度高，这样保证阀门控制精度的同时，也使控制方法多祥化，操作比较灵活。而且本实用新型的阀门控制系统，可以同时驱动多个阀门，不需要为每个阀门单独设置ー个控制系统，系统集成度高，成本也较低。
图I是本实用新型的阀门控制系统的结构示意图。图2是本实用新型的阀门控制系统的步进电机控制器的结构框图。图3是本实用新型的阀门控制系统的步进电机控制器的工作流程图。
具体实施方式此处所称的“ー个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少ー个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。请參阅图I所示，其显示本实用新型的阀门控制系统100的结构示意图。如图中所示，本实用新型的阀门控制系统100包括步进电机I和步进电机控制器2，本实用新型的阀门控制系统100可以通过个人计算机(Personal Computer,简称PC)计算机3和可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,简称PLC)计算机4 (也称为エ业控制计算机)来向步进电机I控制器发送指令，由步进电机控制器2来驱动步进电机，进而来控制阀门5的输出。 本实用新型的阀门5是用于半导体处理设备(未图示)中，该半导体处理设备上有不同的流体入ロ，通过这些入ロ向半导体处理设备内输入处理流体，对半导体处理设备内的晶圆进行处理。因为在处理过程中，对晶圆处理的部位不同，因此要控制流体从哪个入口进入处理设备，而且，毎次处理的时间可能不同，因此需要精确控制流体输入半导体处理设备的时间。在本实用新型的一个实施例中，该阀门包括ー个入口和四个出口，每个出口与半导体处理设备的对应入口连接，通过步进电机控制阀门的阀芯的转动来控制流体从哪个出口流出，则即可控制从哪个入口来向半导体处理设备输入流体，以及控制每个入口流体流入和停止的时间。请參阅图2所示，其显示本实用新型的阀门控制系统100中步进电机控制器2的结构框图。如图中所示，本实用新型的步进电机控制器2包括中央处理器21、可编程逻辑控制器控制单元22、步进电机驱动单元23、个人计算机控制単元24以及报警信息模块25。在本实用新型的一个实施例中，步进电机控制器2采用PIC24HJ256GP206单片机作为中央处理器21，其采用RS232通讯控制方式(串ロ通讯控制)与串行总线连接。中央处理器21启动时，通过对可编程逻辑控制器控制单元22和个人计算机控制単元24的调用，读入数据并对数据进行处理，然后把数据发送至步进电机驱动单元23，由步进电机驱动单元23再处理后反馈回中央处理器21，中央处理器21接收反馈回来的数据，进行判断处理，通过可编程逻辑控制器控制单元22或个人计算机控制単元24发送给用户端。可编程逻辑控制器控制单元22通过串行总线连接可编程逻辑控制器计算机4与步进电机控制器2的中央处理器21，可编程逻辑控制器计算机4通过可编程逻辑控制器控制単元22向步进电机控制器2发送指令并接收相关数据。在本实用新型的一个实施例中，可编程逻辑控制器控制单元22包括串并转换单元221、光耦隔离単元222以及可编程逻辑控制器接ロ単元223。可编程逻辑控制器接ロ単元223是提供步进电机控制器与外部可编程逻辑控制器计算机之间的接ロ，在本实用新型的实施例中，可编程逻辑控制器接ロ単元223包括接收可编程逻辑控制器计算机输入信号的输入接ロ 2231和向可编程逻辑控制器计算机输出信号的输出接ロ 2232。为防止可编程逻辑控制器外部电路对步进电机控制器2内部电路的干扰，在可编程逻辑控制器接ロ単元223与步进电机控制器2中央处理器21之间设置有光耦隔离単元222，这样光耦隔离単元222两侧就能实现没有电的直接连接，因此抗干扰能力比较强。因为可编程逻辑控制器电平控制方式是ー组数字量电平信号，是并行数据，智能步进电机中央处理器控制软件通讯方式是RS232通讯(串ロ)，两者之间需要作并行数据与串行数据的相互转换。在本实用新型的一个实施例中，可编程逻辑控制器控制单元22的串并转换単元221包括从中央处理器21的串行总线接收串行数据将其转换成并行数据的串ロ转并ロ单元2211和将并行数据转换成中央处理器21接收的串行数据的并ロ转串ロ单元2212。在本实用新型的一个实施例中智能步进电机驱动控制器2上装有74LS165芯片和74HC595芯片，其中，74LS165芯片实现并行数据转换为串行数据，即并ロ转串ロ单元2212，74HC595芯片实现串行数据转换为并行数据，即串ロ转并ロ单元2211。步进电机驱动单元23通过串行总线接收步进电机控制器2中央处理器21的指令驱动步进电机I进行旋转，进而带动阀门旋转。在阀门上设置有反馈单元，步进电机驱动单元23同时也接收阀门的反馈信息，向中央处理器21反馈阀门的当前位置。在本实用新型的一个实施例中，所述步进电机驱动单元23包括步进电机驱动芯片TMC246，步进电机驱动芯片TMC246有两种控制方式，ー种是通过RS232通讯控制，ー种是外部电压驱动控制。同时步进电机驱动芯片TMC246采用64细分驱动步进电机，可以实现对步进电机的高精确度控制。在本实用新型的实施例中智能步进电机中央处理器控制软件采用RS232通讯控制方式实现对步进电机驱动芯片TMC246的控制，一来简化控制方法，ニ来控制更加稳定。个人计算机控制単元24连接于步进电机控制器2的中央处理器21与外部个人计算机(PC)3之间，提供步进电机控制器2与个人计算机(PC)3之间的数据通道，使得用户可以通过个人计算机(PC)3向步进电机控制器2发送指令以及接收反馈信息。在本实用新型的一个实施例中，所述个人计算机(PC) 3是通过TCP通讯的方式与步进电机控制器2进行通信，TCP通讯控制方式是ー种TCP/IP协议通讯，而智能步进电机中央处理器控制软件运行于单片机内，通讯方式是RS232通讯(串ロ)，两者之间需要作协议转换，才能进行数据通讯。因此本实用新型的在智能步进电机驱动控制器上加了一个以太网芯片241 (ENC28J60)，实现TCP/IP协议与RS232协议的相互转换。在本实用新型的一个实施例中，个人计算机控制单元24还包括供外部个人计算机与步进电机控制器连接的RJ45接ロ 242。在步进电机控制器2运行时，可能出现由于输入信息或无法满足要求时产生的软错误。也可能出现由于其它问题，如网络传输超时等，产生的硬错误。为便于提示用户出现错误，本实用新型的步进电机控制器2中还包括一个报警信息模块25，对于软错误，须在采集输入数据时，对数据进行验证分析，判断错误类型，再生成相应的错误信息，传输到报警信息模块25中，由报警信息模块25发出出错信息。对于硬错误，可在出错的相应模块中输出简单的错误提示。本实用新型的步进电机控制器2既可以通过可编程逻辑控制器计算机进行控制也可以通过个人计算机对步进电机进行控制，为避免两种控制方式同时运行造成混乱，可编程逻辑控制器计算机控制方式的使能选择由TCP通讯控制方式设定。请參阅图3所示，其显示本实用新型的步进电机控制器的工作流程图，步进电机控制器启动时，先判断可编程逻辑控制器控制方式是否处于使能状态，如果可编程逻辑控制器控制方式处于使能状态，则由可编程逻辑控制器计算机向步进电机控制器输入指令，由可编程逻辑控制器计算机对步进电机控制器进行控制，此时个人计算机控制方式无法进行控制，如果可编程逻辑控制器控制方式未处于使能状态，则由个人计算机向步进电机控制器输入指令，由个人计算机对步进电机控制器进行控制，此时可编程逻辑控制器控制方式无法进行控制。个人计算机控制方式或可编程逻辑控制器控制方式向中央处理器发送指令，中央处理器通过对个人计算机控制单元和可编程逻辑控制器控制单元的调用，读入数据并对数据进行处理，然后把数据发送至步进电机驱动模块，由步进电机驱动模块驱动步进电机，步进电机驱动模块驱动步进电机之后接收阀门反馈的信息，再处理后反馈回中央处理器，中央处理器接收反馈回来的数据，进行判断处理，通过个人计算机控制单元或可编程逻辑控制器控制单元发送给用户端。本实用新型的阀门控制系统既支持个人计算机控制，也支持可编程逻辑控制器控制，其中可编程逻辑控制器控制的控制精度高，这样保证阀门控制精度的同时，也使控制方法多祥化，操作比较灵活。而且本实用新型的阀门控制系统，可以同时驱动多个阀门，不需要为每个阀门单独设置ー个控制系统，系统集成度高，成本也较低。上述说明已经充分揭露了本实用新型的具体实施方式
。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本实用新型的具体实施方式
所做的任何改动均不脱离本实用新型的权利 要求书的范围。相应地，本实用新型的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式
。
权利要求1.ー种阀门控制系统，其用于控制半导体设备中向半导体处理腔室中输送处理流体的阀门，所述控制系统包括可以控制阀门转动的步进电机以及控制步进电机的步进电机控制器，其中所述步进电机控制器包括中央处理器，用于处理步进电机的控制数据；与中央处理器通过串行总线连接的电机驱动单元，用于根据中央处理器的指令，控制所述步进电机的转动；可编程逻辑控制器控制单元，用于连接外部可编程逻辑控制器计算机与所述中央处理器，使所述外部可编程逻辑控制器计算机与所述中央处理器之间进行数据交换，由所述外部可编程逻辑控制器计算机对所述步进电机进行控制；个人计算机控制単元，用于连接外部个人计算机与所述中央处理器，使所述外部个人计算机与所述中央处理器之间进行数据交换，由所述外部个人计算机对所述步进电机进行控制。
2.如权利要求I所述的阀门控制系统，其特征在于所述可编程逻辑控制器控制单元包括串并转换単元，通过串行总线与中央处理器连接，用于对可编程逻辑控制器计算机与中央处理器之间的数据进行串并转换；光耦隔离単元，与所述串并转换单元连接，对可编程逻辑控制器计算机与中央处理器之间进行光耦隔离；可编程逻辑控制器接ロ単元，与所述光耦隔离单元连接，提供所述阀门控制系统与外部可编程逻辑控制器计算机的数据接ロ。
3.如权利要求2所述的阀门控制系统，其特征在于所述串并转换单元包括将可编程逻辑控制器计算机发送的并行数据转换成中央处理器接收的串行数据的并ロ转串ロ単元，以及将中央处理器发送的串行数据转换成可编程逻辑控制器计算机接收的并行数据的串ロ转并ロ单元。
4.如权利要求2所述的阀门控制系统，其特征在于所述可编程逻辑控制器接ロ単元包括从阀门控制系统向可编程逻辑控制器计算机传输数据的可编程逻辑控制器输出端ロ以及从可编程逻辑控制器计算机接收数据的可编程逻辑控制器输入端ロ。
5.如权利要求I所述的阀门控制系统，其特征在干所述个人计算机控制単元包括以太网芯片及个人计算机接ロ単元，所述个人计算机接ロ単元可与外部个人计算机连接，使外部个人计算机可通过所述个人计算机控制単元向中央处理器进行数据交换对步进电机进行控制。
6.如权利要求5所述的阀门控制系统，其特征在于所述个人计算机接ロ单元为RJ45接ロ。
7.如权利要求I所述的阀门控制系统，其特征在于其还包括报警模块，当数据传输错误时，可发出报警提示。
8.如权利要求I所述的阀门控制系统，其特征在于其还包括个人计算机与可编程逻辑控制器切換控制单元，控制阀门控制系统在同一时间只能接收个人计算机或可编程逻辑控制器的其中一个的输入指令。
9.如权利要求I所述的阀门控制系统，其特征在于所述阀门设置有反馈单元，所述步进电机驱动单元能够接收阀门的反馈信息并传输至中央处理器。
专利摘要本实用新型提供一种阀门控制系统，其包括可以控制阀门转动的步进电机以及控制步进电机的步进电机控制器，其中步进电机控制器包括中央处理器、与中央处理器通过串行总线连接的步进电机驱动单元、个人计算机控制单元、可编程逻辑控制器控制单元以及报警信息模块；可编程逻辑控制器控制单元可以与可编程逻辑控制器计算机连接，由可编程逻辑控制器计算机对阀门进行控制；个人计算机控制单元可以与个人计算机连接，由个人计算机对阀门进行控制。本实用新型的阀门控制系统，能有两种控制方式，而且可以控制多个阀门，集成度高。
文档编号F16K31/04GK202451932SQ201120503129
公开日2012年9月26日 申请日期2011年12月7日 优先权日2011年12月7日
发明者赵福彬, 马鸿健 申请人:无锡华瑛微电子技术有限公司