一种承载盘旋转控制装置及其控制方法与流程

本发明涉及控制领域，尤其涉及一种承载盘旋转控制装置及其控制方法。

背景技术：

MOCVD是在气相外延生长(VPE)的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术.它以Ⅲ族、Ⅱ族元素的有机化合物和V、Ⅵ族元素的氢化物等作为晶体生长源材料，以热分解反应方式在衬底上进行气相外延，生长各种Ⅲ-V族、Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料。通常MOCVD系统中的晶体生长都是在常压或低压(10-100Torr)下通H2的冷壁石英(不锈钢)反应室中进行。

为了保证外延片生长的质量，需要通过控制反应室中环境实现反应室中衬底承载盘高速平稳控制。目前控制衬底承载盘高速平稳运行的主要方法是单一的控制反应室气体排放或者调节反应室中的气流。

然而，目前的方法存在一定的缺陷：没有检测承载盘实际转速形成反馈调节来控制电机旋转，没有根据检测到的承载盘实时转速来调节此转速对应的气体环境，也没有将反应室进气和排气两个环节相结合来控制反应室中的环境，进而不能有效的控制反应室中环境，就不能实现反应室中衬底承载盘高速平稳控制，所以会降低外延片生长的质量。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种承载盘旋转控制装置及其控制方法，通过不断检测承载盘的实时转速并与预先设定的目标转速相比较，从而形成反馈调节来调节承载盘转速，同时根据检测到的实际承载盘的转速调节出适合该实时转速的反应腔气体环境，解决了在转速调整过程中反应腔体环境与实时转速不对应的问题。

本发明实施例提供的一种承载盘旋转控制装置，其特征在于，包括：承载盘转速控制模块、反应腔体气体控制模块、伺服电机和气动阀，所述承载盘转速控制模块分别与所述反应腔体气体控制模块和所述伺服电机通信连接，所述反应腔体气体控制模块和所述气动阀通信连接；

其中，所述承载盘转速控制模块，用于获取到所述伺服电机反馈的实时转速信号，并根据所述实时转速信号对应的实时转速进行进气流量值和出气流量值的计算，并将计算结果对应的控制信号发送给所述反应腔体气体控制模块控制所述气动阀进行与计算出的所述进气流量值和所述出气流量值对应的调节。

优选的，

所述承载盘转速控制模块具体包括PLC控制器单元、伺服电机驱动单元、承载盘转速测量单元；

所述PLC控制器单元的输出端分别与所述伺服电机驱动单元输入端、所述反应腔体气体控制模块连接；

所述伺服电机驱动单元的输出端与所述伺服电机输入端通信连接；

所述承载盘转速测量单元的输入端与所述伺服电机的光电编码器的输出端通信连接；

所述承载盘转速测量单元的输出端与所述PLC控制器单元的输入端通信连接。

优选的，

所述反应腔体气体流量控制模块包括进气流量控制单元、出气流量控制单元；

所述进气流量控制单元与所述承载盘转速控制模块通信连接；

所述出气流量控制单元与所述承载盘转速控制模块通信连接。

优选的，

所述伺服电机驱动单元，用于驱动所述伺服电机转动；

所述光电编码器，用于采集所述伺服电机的转速信号，并将所述伺服电机的实时转速信号传递到所述承载盘转速测量单元；

所述承载盘转速测量单元，用于将接收到的所述光电编码器传递来的所述实时转速信号传递给所述PLC控制器单元；

所述PLC控制器单元，用于根据所述实时转速进行进气流量值和出气流量值的计算，并将计算结果对应的控制信号发送给所述反应腔体气体控制模块控制所述气动阀进行与计算出的所述进气流量值和所述出气流量值对应的调节。

优选的，

所述PLC控制器单元，还用于将接收的所述承载盘转速测量单元传递的所述实时转速信号和所述伺服电机的转速调度信号进行比较，若转速调度信号对应的转速调度值和所述实时转速信号对应的初始转速值不同则继续调节伺服电机的转速，否则停止调节伺服电机的转速。

优选的，

所述进气流量控制单元根据计算出的所述进气流量值对应的控制信号控制所述气动阀进行与计算出的所述进气流量值对应的调节；

所述出气流量控制单元根据计算出的所述出气流量值对应的控制信号控制所述气动阀进行与计算出的所述出气流量值对应的调节。

本发明实施例提供的一种所述的一种承载盘旋转控制装置的控制方法，包括承载盘转速控制模块、反应腔体气体控制模块、伺服电机和气动阀，所述承载盘转速控制模块分别与所述反应腔体气体控制模块和所述伺服电机通信连接，所述反应腔体气体控制模块和所述气动阀通信连接；

所述控制方法包括：

S1，所述承载盘转速控制模块获取到所述伺服电机反馈的实时转速信号；

S2，所述承载盘转速控制模块根据所述实时转速信号对应的实时转速进行进气流量值和出气流量值的计算；

S3，所述承载盘转速控制模块将计算结果对应的控制信号发送给所述反应腔体气体控制模块控制所述气动阀进行与计算出的所述进气流量值和所述出气流量值对应的调节。

优选的，

所述控制方法还包括所述承载盘转速控制模块的承载盘转速测量单元将通过所述伺服电机的光电编码器采集的所述实时转速信号传递给所述承载盘转速控制模块的PLC控制器单元。

优选的，

所述承载盘转速控制模块的承载盘转速测量单元将通过所述伺服电机的光电编码器采集的所述实时转速信号传递给所述承载盘转速控制模块的PLC控制器单元具体包括：

所述承载盘转速测量单元将所述实时转速信号传递给所述承载盘转速控制模块的PLC控制器单元；

所述PLC控制器单元将接收的所述实时转速信号和所述伺服电机的转速调度信号进行比较，若所述转速调度信号对应的转速调度值和所述实时转速信号对应的初始转速值不同则继续调节伺服电机的转速，否则停止调节伺服电机的转速。

优选的，

所述控制方法具体包括：

301，所述承载盘转速控制模块的所述承载盘转速测量单元获取到所述伺服电机反馈的所述实时转速信号并将所述实时转速信号传递给所述承载盘转速控制模块的PLC控制器单元；

302，所述承载盘转速控制模块的所述PLC控制器单元根据所述实时转速信号对应的所述实时转速进行进气流量值和出气流量值的计算；

303，所述承载盘转速控制模块的所述PLC控制器单元将计算出的进气流量值对应的控制信号和出气流量值对应的控制信号分别发送给所述反应腔体气体控制模块的所述进气流量控制单元和所述出气流量控制单元控制所述气动阀进行与计算出的所述进气流量值和所述出气流量值对应的调节。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：

1、通过测量承载盘的转速，然后根据检测的实时转速计算出与该实时转速相对应的进气流量和出气流量，调节出适合该实时转速的反应腔气体环境，解决了在转速调整过程中反应腔体环境与实时转速不对应的问题，进而使反应腔体承载盘旋转控制的运行环境达到最优，保证外延片生长的质量。

2、在反应腔气体环境的调节过程中，通过将反应室进气和排气两个环节相结合，更快速、高效的调整出最优的反应腔气体环境，有利于保持承载盘稳定转动，保证外延片生长的质量。

3、通过测量承载盘的转速，并与伺服电机的转速调度信号相比较形成伺服电机转速的反馈调节，使得整个调速过程更加迅速、稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例中提供的一种承载盘旋转控制装置的一个实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例中提供的一种承载盘旋转控制装置的控制方法的一个实施例的流程示意图；

图3为本发明实施例中提供的一种承载盘旋转控制装置的控制方法的另一个实施例的流程示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种承载盘旋转控制装置及其控制方法，通过不断检测承载盘的实时转速并与预先设定的目标转速相比较，从而形成反馈调节来调节承载盘转速，同时根据检测到的实时承载盘的转速调节出适合该实时转速的反应腔气体环境，解决了在转速调整过程中反应腔体环境与实时转速不对应的问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例中提供的一种承载盘旋转控制装置的一个实施例包括：承载盘转速控制模块1、反应腔体气体控制模块2、伺服电机3和气动阀5，承载盘转速控制模块1分别与反应腔体气体控制模块2和伺服电机3通信连接，反应腔体气体控制模块2和气动阀5通信连接；

其中，承载盘转速控制模块1，用于获取到伺服电机3反馈的实时转速信号，并根据实时转速信号对应的实时转速进行进气流量值和出气流量值的计算，并将计算结果对应的控制信号发送给反应腔体气体控制模块2控制气动阀5进行与计算出的进气流量值和出气流量值对应的调节。

前述承载盘转速控制模块1具体包括PLC控制器单元11、伺服电机驱动单元12、承载盘转速测量单元13；

PLC控制器单元11的输出端分别与伺服电机驱动单元12输入端、反应腔体气体控制模块2连接；

伺服电机驱动单元12的输出端与伺服电机3的输入端通信连接；

承载盘转速测量单元13的输入端与伺服电机3的光电编码器4的输出端通信连接；

承载盘转速测量单元12的输出端与PLC控制器单元11的输入端通信连接。

前述反应腔体气体流量控制模块2包括进气流量控制单元21、出气流量控制单元22；

进气流量控制单元21与承载盘转速控制模块1通信连接；

出气流量控制单元22与承载盘转速控制模块1通信连接。

伺服电机驱动单元12，用于驱动伺服电机3转动；

光电编码器4，用于采集伺服电机3的转速信号，并将伺服电机3的实时转速信号传递到承载盘转速测量单元13；

承载盘转速测量单元13，用于将接收到的光电编码器4传递来的实时转速信号传递给PLC控制器单元11；

PLC控制器单元11，用于根据实时转速进行进气流量值和出气流量值的计算，并将计算结果对应的控制信号发送给反应腔体气体控制模块2控制气动阀进行与计算出的进气流量值和出气流量值对应的调节。

进一步地，前述PLC控制器单元11，还用于将接收的承载盘转速测量单元13传递的实时转速信号和伺服电机3的转速调度信号进行比较，若转速调度信号对应的转速调度值和实时转速信号对应的初始转速值不同则继续调节伺服电机3的转速，否则停止调节伺服电机3的转速。

进一步地，进气流量控制单元21根据计算出的进气流量值对应的控制信号控制气动阀5进行与计算出的进气流量值对应的调节；

出气流量控制单元22根据计算出的出气流量值对应的控制信号控制气动阀5进行与计算出的出气流量值对应的调节。

请参阅图2，本发明实施例中提供的一种前述的一种承载盘旋转控制装置的控制方法，包括承载盘转速控制模块、反应腔体气体控制模块、伺服电机和气动阀，承载盘转速控制模块分别与反应腔体气体控制模块和伺服电机通信连接，反应腔体气体控制模块和气动阀通信连接；

所述控制方法包括：

S1，承载盘转速控制模块获取到伺服电机反馈的实时转速信号；

S2，承载盘转速控制模块根据实时转速信号对应的实时转速进行进气流量值和出气流量值的计算；

S3，承载盘转速控制模块将计算结果对应的控制信号发送给反应腔体气体控制模块控制气动阀进行与计算出的进气流量值和出气流量值对应的调节。

上面是对一种承载盘旋转控制装置的控制方法的过程进行详细的描述，下面将对控制装置的控制方法进行进一步详细的描述，请参阅图2和图3，本发明实施例中提供的一种前述的承载盘旋转控制装置的控制方法的另一个实施例包括：

首先通过所述伺服电机驱动单元驱动所述伺服电机转动，本实施例中的控制方法包括以下步骤：

进一步地，前述的控制方法还包括承载盘转速控制模块的承载盘转速测量单元将通过伺服电机的光电编码器采集的实时转速信号传递给承载盘转速控制模块的PLC控制器单元。

前述承载盘转速控制模块的承载盘转速测量单元将通过所述伺服电机的光电编码器采集的实时转速信号传递给承载盘转速控制模块的PLC控制器单元具体包括：

承载盘转速测量单元将实时转速信号传递给承载盘转速控制模块的PLC控制器单元；

PLC控制器单元将接收的实时转速信号和所述伺服电机的转速调度信号进行比较，若转速调度信号对应的转速调度值和实时转速信号对应的初始转速值不同则继续调节伺服电机的转速，否则停止调节伺服电机的转速。

前述控制方法具体包括：

301，承载盘转速控制模块的承载盘转速测量单元获取到伺服电机反馈的实时转速信号并将实时转速信号传递给承载盘转速控制模块的PLC控制器单元；

302，承载盘转速控制模块的PLC控制器单元根据实时转速信号对应的实时转速进行进气流量值和出气流量值的计算；

303，承载盘转速控制模块的PLC控制器单元将计算出的进气流量值对应的控制信号和出气流量值对应的控制信号分别发送给反应腔体气体控制模块的进气流量控制单元出气流量控制单元控制气动阀进行与计算出的进气流量值和出气流量值对应的调节。

为了便于理解，下面将以一具体应用场景对图1所示实施例的一种承载盘旋转控制装置对承载盘转动的控制方法进行具体的说明，应用例包括：

系统上电后，初始化承载盘转速控制模块1、反应腔体气体流量控制模块2、伺服电机3及光电编码器4。

具有差分输出的光电编码器4采集伺服电机3的实时转速信号，并将伺服电机3的实时转速信号通过承载盘转速测量模块13传递到具有8路模拟/数字的输入/输出(I/O)口的PLC控制器单元11。在PLC控制器单元11的调度下，通过伺服电机驱动模块12的处理后将PLC控制器单元11的转速调度信号传递给伺服电机3，进而调节伺服电机3的转速。

同时PLC控制器单元11根据承载盘转速测量模块13传递的实时转速信号计算出与该实时转速相对应的进气流量和出气流量,然后PLC控制器单元11的I/O口将进气流量和出气流量对应的控制信号分别传递给进气流量控制单元21及出气流量控制单元22，进而控制SNC气动阀，调节进气流量和出气流量，从而调节出适合该实时转速的反应腔气体环境。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。