專利名稱：一種多路溫控通道控制系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種多路溫控通 道控制系統(tǒng)。此外，本發(fā)明還涉及一種多路溫控通道控制方法。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，人們對集成電路的集成度要求越來 越高，這就要求生產(chǎn)集成電路的企業(yè)不斷地提高半導(dǎo)體器件的加工能 力。目前，在半導(dǎo)體器件的加工、制造過程中廣泛采用等離子體刻蝕 技術(shù)。所謂等離子體刻蝕技術(shù)指的是，反應(yīng)氣體在射頻功率的激發(fā)下 產(chǎn)生電離形成含有大量電子、離子、激發(fā)態(tài)的原子、分子和自由基等 活性粒子的等離子體，這些活性粒子與被刻蝕物體(例如，晶片)的 表面發(fā)生各種物理和化學(xué)反應(yīng)并形成揮發(fā)性的生成物，從而使得被刻 蝕物體表面的性能發(fā)生變化。
然而在實際應(yīng)用中，無論是等離子體的產(chǎn)生還是刻蝕工藝過程， 均對反應(yīng)腔室的溫度存在較高的依賴性。具體而言，反應(yīng)腔室內(nèi)的溫 度數(shù)值及其均勻性對刻蝕工藝的反應(yīng)條件、刻蝕速率、沉積速率等均 會產(chǎn)生影響，并最終影響刻蝕工藝結(jié)果。因此，就需要對反應(yīng)腔室內(nèi) 的溫度數(shù)值及其均勻性進(jìn)行精確控制。
目前，對反應(yīng)腔室進(jìn)行控溫通常采用這樣的技術(shù)方案，即，在 反應(yīng)腔室內(nèi)設(shè)置若干個溫控通道，每一個溫控通道中均設(shè)置有一個監(jiān) 控點，對應(yīng)于每一個溫控通道和其中的監(jiān)控點而采用閉環(huán)控制方式， 也就是根據(jù)該監(jiān)控點的溫度設(shè)定值和實際測量值之間的差異，來調(diào)整 控制參數(shù)，以使該監(jiān)控點的溫度測量值最終等于其溫度設(shè)定值，從而 達(dá)到使該溫控通道提供合適的工藝溫度的目的。
請參閱圖1，其中示出了上述反應(yīng)腔室控溫方案。該方案中，在 反應(yīng)腔室內(nèi)設(shè)置了 n個溫控通道，即溫控通道1、溫控通道2,……，溫控通道n，其中，每一個溫控通道中包含一個監(jiān)控點，并對應(yīng)地設(shè) 置有PID溫控器、SSR (Solid State Relay,固態(tài)繼電器)、加熱器 以及測溫?zé)崤嫉炔考?br> 下面，以第一溫控通道為例來詳細(xì)說明圖1所示技術(shù)方案如何 實現(xiàn)反應(yīng)腔室內(nèi)的溫度控制。
第一溫控通道中包含監(jiān)控點Pl，并且對應(yīng)于該監(jiān)控點Pl設(shè)置有 PID溫控器1、 SSR1、加熱器1以及測溫?zé)崤?等部件。
其中，測溫?zé)崤?用于測量監(jiān)控點Pl的溫度，并將測量值tl 傳輸至PID溫控器1。
PID溫控器1根據(jù)監(jiān)控點P1的溫度測量值tl以及預(yù)先輸入的該 監(jiān)控點Pl的溫度設(shè)定值Spl，向SSR1傳輸控制信號。
SSR1用于根據(jù)來自PID溫控器1的控制信號接通或斷開加熱器 1的電力供應(yīng)。
加熱器1用于在SSR1的控制下，對反應(yīng)腔室內(nèi)的監(jiān)控點Pl所 對應(yīng)的第一溫控通道進(jìn)行加熱或停止加熱，以增高或降低該溫控通道 的溫度。
在實際應(yīng)用中，若監(jiān)控點Pl的溫度測量值tl同其溫度設(shè)定值 Spl之間的差值在該系統(tǒng)允許的范圍內(nèi)，則PID溫控器l輸出相應(yīng)的 控制信號，使SSR1保持原有狀態(tài)不變。若監(jiān)控點Pl的溫度測量值 tl同其溫度設(shè)定值Spl之間的差值超出該系統(tǒng)允許的范圍，并且tl 小于Spl，則PID溫控器1輸出相應(yīng)的控制信號，使SSR1接通加熱 器1的電力供應(yīng)，從而使得加熱器1對監(jiān)控點Pl所對應(yīng)的第一溫控 通道進(jìn)行加熱，以提高該溫控通道的溫度；反之，若tl大于Spl， 則PID溫控器1輸出相應(yīng)的控制信號，使SSR1斷開加熱器1的電力 供應(yīng)，從而使得加熱器1停止對監(jiān)控點Pl所對應(yīng)的第一溫控通道進(jìn) 行加熱，以逐漸降低該溫控通道的溫度。
上述技術(shù)方案中的升溫方式可以采用加熱器加熱的方式，至于 其降溫方式，例如可以采用廠房自然風(fēng)冷的方式。
通過上述描述可知，現(xiàn)有技術(shù)提供的溫度控制方案可以對反應(yīng) 腔室內(nèi)的各個溫控通道單獨進(jìn)行控制，并且各個溫控通道的溫度控制不受其他溫控通道的影響。
盡管現(xiàn)有技術(shù)中提供的多路溫控通道控制方法能夠通過設(shè)置多 路溫控通道來對反應(yīng)腔室內(nèi)的多個溫度監(jiān)控點進(jìn)行監(jiān)控，進(jìn)而實現(xiàn)對 整個反應(yīng)腔室的溫度控制，但是在實際應(yīng)用中，其不可避免地存在下 述缺陷
其一，現(xiàn)有技術(shù)提供的多路溫控通道控制方法中，各路溫控通 道只能單獨進(jìn)行控制，而不能彼此協(xié)同進(jìn)行控制，也就是說不能借助 于其他溫控通道的控制作用來對某一個溫控通道進(jìn)行輔助控制。這 樣，如果反應(yīng)腔室內(nèi)的某一監(jiān)控點的溫度測量值同其溫度設(shè)定值之差 大于系統(tǒng)允許的范圍，則只能通過對該監(jiān)控點所對應(yīng)的溫控通道進(jìn)行 加熱操作或者停止加熱操作來對該溫控通道的溫度進(jìn)行調(diào)控，而不能 借助于相鄰溫控通道的溫度變化來對該監(jiān)控點所對應(yīng)的溫控通道進(jìn) 行輔助調(diào)控，因此這樣所需調(diào)控時間通常比較長。
其二，由于現(xiàn)有技術(shù)提供的多路溫控通道控制方法所需調(diào)控時 間較長，這便使得在溫度調(diào)控時段內(nèi)，反應(yīng)腔室內(nèi)不同位置處(也就 是不同溫控通道)的溫度一直不夠均勻。而且，若要使各個溫控通道 彼此之間的溫度均勻，例如使散熱效率高的溫控通道的溫度與散熱效 率低的溫控通道的溫度均勻，則需要使散熱效率高的溫控通道的加熱 器相對于其他溫控通道的加熱器具有更高的加熱功率，并采用更長的
加熱時間，這樣，勢必會加快該溫控通道的加熱器的老化，影響其使 用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了 一種多路溫控通道控制系 統(tǒng)，其能夠使多路溫控通道協(xié)同工作，從而更快更好地提高整個系統(tǒng) 的溫度均勻性，同時能夠縮短溫度調(diào)控時間，以避免溫控通道中的加 熱器等部件老化過快，進(jìn)而延長其使用壽命。
另外，本發(fā)明還提供了一種多路溫控通道控制方法，其同樣能夠 使多路溫控通道協(xié)同工作，從而更快更好地提高整個系統(tǒng)的溫度均勻 性，同時能夠縮短溫度調(diào)控時間，以避免溫控通道中的加熱器等部件老化過快，進(jìn)而延長其使用壽命。
為此，本發(fā)明提供了一種多路溫控通道控制系統(tǒng)，其包括n路溫控 通道控制回路，n為大于等于l的整數(shù)，所述每一路溫控通道控制回路 均包括基本溫控模塊、開關(guān)模塊、加熱模塊以及測溫模塊。其中，所 述測溫模塊用于測量所述溫控通道的溫度，并將測量值傳輸至基本溫 控模塊；所述基本溫控模塊根據(jù)來自所述測溫模塊的溫度測量值和預(yù) 先輸入的溫度設(shè)定值而向開關(guān)模塊輸出控制信號；所述開關(guān)模塊根據(jù) 來自基本溫控模塊的控制信號而閉合或斷開，以接通或者斷開加熱模 塊的電力供應(yīng)；所述加熱模塊用于在得到電力供應(yīng)的情況下對所述溫 控通道進(jìn)行加熱，以提高所述溫控通道的溫度值。所述多路溫控通道 控制系統(tǒng)還包括協(xié)同溫控模塊，所述協(xié)同溫控模塊將目標(biāo)溫控通道的第 一差值同與之相鄰的溫控通道的第一差值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果 來確定是否需要啟動相鄰?fù)ǖ赖膮f(xié)同控制，如果需要啟動，則向相鄰 溫控通道的開關(guān)模塊發(fā)送控制信號，以使其閉合或斷開，以便接通或 者斷開對應(yīng)加熱模塊的電力供應(yīng)，進(jìn)而借助于目標(biāo)溫控通道同與之相 鄰的溫控通道之間的熱傳遞而對目標(biāo)溫控通道進(jìn)行協(xié)同溫度控制。
其中，所述測溫模塊包括熱電偶和/或熱敏電阻和/或電阻溫度檢測 器和/或紅外測溫模塊。
其中，所述開關(guān)模塊包括固態(tài)繼電器和/或可控硅和/或光電隔離器 和/或開關(guān)管。
其中，所述加熱模塊包括電阻絲。
其中，所述協(xié)同溫控模塊包括接收單元、計算單元、比較單元和控 制單元。其中，所述接收單元用于接收各路溫控通道的溫度設(shè)定值，
并且從各路溫控通道的測溫模塊接收各路溫控通道的溫度測量值，并 將它們傳輸至計算單元。所述計算單元根據(jù)每一路溫控通道的溫度設(shè) 定值和溫度測量值計算該溫控通道的第一差值，并將其傳輸至比較單 元，所述第一差值為溫度設(shè)定值與溫度測量值之差。所述比較單元在 判斷出目標(biāo)溫控通道的第一差值大于O后，將所述目標(biāo)溫控通道的第 一差值同與之相鄰的溫控通道的第一差值進(jìn)行比較，若前者大于后 者，則在所述目標(biāo)溫控通道進(jìn)行基本溫度控制下的加熱操作的同時，也使相鄰溫控通道進(jìn)行加熱操作，以便通過熱傳遞而對目標(biāo)溫控通道 進(jìn)行協(xié)同溫度控制；如果前者小于后者，則僅使所述目標(biāo)溫控通道進(jìn) 行基本溫度控制下的加熱操作，而不向其相鄰的溫控通道輸出控制指 令，以使其保持原有工作狀態(tài)而不進(jìn)行協(xié)同控制；并且在判斷出目標(biāo) 溫控通道的第一差值小于O后，將所述目標(biāo)溫控通道的第一差值同與 之相鄰的溫控通道的第一差值進(jìn)行比較，若前者小于后者，則在所述 目標(biāo)溫控通道進(jìn)行基本溫度控制下的散熱操作的同時，也使相鄰溫控 通道進(jìn)行散熱操作，以便通過熱傳遞而對目標(biāo)溫控通道進(jìn)行協(xié)同溫度 控制；如果前者大于后者，則僅使所述目標(biāo)溫控通道進(jìn)行基本溫度控 制下的散熱操作，而不向其相鄰的溫控通道輸出控制指令，以使其保 持原有工作狀態(tài)而不進(jìn)行協(xié)同控制。
其中，所述協(xié)同溫控模塊采用8051系列單片機、AVR系列單片機、 M68HC11系列單片機或PIC16C系列單片機。
其中，還包括存儲器，用以存儲各溫控通道的溫度設(shè)定值和/或溫 度測量值和/或第一差值，所述基本溫控模塊和/或協(xié)同溫控模塊從所 述存儲器中讀取各溫控通道的溫度設(shè)定值和/或溫度測量值，和/或直接 讀取各溫控通道的第一差值。
此外，本發(fā)明還提供一種多路溫控通道控制方法，其包括下述過程 基本溫控過程根據(jù)各溫控通道的溫度測量值和預(yù)先設(shè)定的溫度設(shè)定 值來計算各溫控通道的第一差值，根據(jù)每一個溫控通道的第一差值輸 出使該溫控通道中的開關(guān)模塊閉合或斷開的控制信號，以接通或者斷 開該溫控通道中的加熱模塊的電力供應(yīng)，從而對所述溫控通道進(jìn)行加 熱以提高所述溫控通道的溫度，或者不進(jìn)行加熱而使其散熱或保溫； 協(xié)同溫控過程將目標(biāo)溫控通道的第一差值同與之相鄰的溫控通道的 第一差值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果來確定是否需要啟動相鄰?fù)ǖ赖?協(xié)同控制，如果需要啟動，則向相鄰溫控通道的開關(guān)模塊發(fā)送控制信 號，以使其閉合或斷開，以便接通或者斷開對應(yīng)加熱模塊的電力供應(yīng)， 進(jìn)而借助于目標(biāo)溫控通道同與之相鄰的溫控通道之間的熱傳遞而對 目標(biāo)溫控通道進(jìn)行協(xié)同溫度控制。
其中，各溫控通道的溫度測量采用熱電偶和/或熱敏電阻和/或電阻溫度檢測器和/或紅外測溫儀。其中，所述開關(guān)模塊包括固態(tài)繼電器和/或可控硅和/或光電隔離器 和/或開關(guān)管。其中，所述加熱模塊包括電阻絲。其中，所述協(xié)同溫控過程具體包括下述步驟接收步驟、計算步驟 和比較步驟。在接收步驟中，接收各路溫控通道的溫度設(shè)定值和溫度 測量值。在計算步驟中，根據(jù)每一路溫控通道的溫度設(shè)定值和溫度測 量值計算該溫控通道的第一差值，所述第一差值為溫度設(shè)定值與溫度 測量值之差。在比較步驟中，在判斷出目標(biāo)溫控通道的第一差值大于 0后，將所述目標(biāo)溫控通道的第一差值同與之相鄰的溫控通道的第一 差值進(jìn)行比較，若前者大于后者，則在所述目標(biāo)溫控通道進(jìn)行基本溫 度控制下的加熱操作的同時，也使相鄰溫控通道進(jìn)行加熱操作，以便 通過熱傳遞而對目標(biāo)溫控通道進(jìn)行協(xié)同溫度控制；如果前者小于后 者，則僅使所述目標(biāo)溫控通道進(jìn)行基本溫度控制下的加熱操作，而不 向其相鄰的溫控通道輸出控制指令，以使其保持原有工作狀態(tài)而不進(jìn) 行協(xié)同控制；并且在判斷出目標(biāo)溫控通道的第一差值小于O后，將所 述目標(biāo)溫控通道的第一差值同與之相鄰的溫控通道的第一差值進(jìn)行 比較，若前者小于后者，則在所述目標(biāo)溫控通道進(jìn)行基本溫度控制下 的散熱操作的同時，也使相鄰溫控通道進(jìn)行散熱操作，以便通過熱傳 遞而對目標(biāo)溫控通道進(jìn)行協(xié)同溫度控制；如果前者大于后者，則僅使 所述目標(biāo)溫控通道進(jìn)行基本溫度控制下的散熱操作，而不向其相鄰的 溫控通道輸出控制指令，以使其保持原有工作狀態(tài)而不進(jìn)行協(xié)同控 制。其中，所述協(xié)同溫控過程采用8051系列單片機、AVR系列單片機、 M68HC11系列單片機或PIC16C系列單片機來完成。其中，本發(fā)明提供的多路溫控通道控制方法還包括存儲步驟，用以 將各溫控通道的溫度設(shè)定值和/或溫度測量值和/或第一差值存儲到存 儲器中，以便在所述基本溫控過程和/或協(xié)同溫控過程中從所述存儲器 中讀取各溫控通道的溫度設(shè)定值和/或溫度測量值，和/或從中直接讀取 各溫控通道的第一差值。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有下述有益效果其一，由于本發(fā)明提供的多路溫控通道控制系統(tǒng)中除了基本溫 控模塊之外還包括協(xié)同溫控模塊，這樣就可以在借助于基本溫控模塊 對目標(biāo)溫控通道進(jìn)行基本溫度控制的同時，還能夠借助于協(xié)同溫控模 塊、通過與目標(biāo)溫控通道相鄰的溫控通道的熱傳遞而對目標(biāo)溫控通道 進(jìn)行協(xié)同溫度控制。因而，可以提高各個目標(biāo)溫控通道的溫度調(diào)節(jié)效 率，縮短溫度調(diào)節(jié)時間，從而使諸如反應(yīng)腔室的多通道系統(tǒng)能夠在較 短的時間內(nèi)溫度趨于均勻。其二，由于本發(fā)明提供的多路溫控通道控制系統(tǒng)所需調(diào)控時間 較短，這樣便使得即便是散熱效率高的溫控通道，也能夠在較短的時 間內(nèi)達(dá)到預(yù)定溫度，因此，也就不會使相應(yīng)溫控通道中的加熱器工作 時間過長，從而避免該溫控通道中的加熱器等部件老化過快，進(jìn)而延 長其使用壽命。類似地，本發(fā)明提供的多路溫控通道控制方法由于同時包含基 本溫控過程和協(xié)同溫控過程，因而也就具有溫度調(diào)控效率高、調(diào)控時 間短，而且能夠避免溫控通道中的加熱器等部件老化過快，進(jìn)而延長 其使用壽命等有益效果。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中多路溫控通道控制系統(tǒng)的原理框圖； 圖2為本發(fā)明提供的多路溫控通道控制系統(tǒng)的一個具體實施例 的原理框圖；圖3為本發(fā)明提供的多路溫控通道控制方法的一個具體實施例 的流程圖；圖4為本發(fā)明提供的多路溫控通道控制方法中協(xié)同溫控過程的 一個具體實施例的流程圖。
具體實施方式
為使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附 圖對本發(fā)明提供的多路溫控通道控制系統(tǒng)及多路溫控通道控制方法進(jìn)行詳細(xì)描述。本發(fā)明提供的多路溫控通道控制系統(tǒng)包括n路溫控通道控制回路， 其中，n為大于等于l的整數(shù)，對于每一路溫控通道控制回路而言，均 包括基本溫控模塊、開關(guān)模塊、加熱模塊以及測溫模塊。其中，所述 測溫模塊用于測量所述溫控通道的溫度，并將測量值傳輸至基本溫控 模塊；所述基本溫控模塊根據(jù)來自所述測溫模塊的溫度測量值和預(yù)先 輸入的溫度設(shè)定值而向開關(guān)模塊輸出控制信號；所述開關(guān)模塊根據(jù)來 自基本溫控模塊的控制信號而閉合或斷開，以接通或者斷開加熱模塊 的電力供應(yīng)；所述加熱模塊用于在得到電力供應(yīng)的情況下對所述溫控 通道進(jìn)行加熱，以提高所述溫控通道的溫度值。本發(fā)明的關(guān)鍵在于， 除上述模塊之外，多路溫控通道控制系統(tǒng)還包括協(xié)同溫控模塊，所述 協(xié)同溫控模塊將目標(biāo)溫控通道的第一差值同與之相鄰的溫控通道的第 一差值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果來確定是否需要啟動相鄰?fù)ǖ赖膮f(xié) 同控制，如果需要啟動，則向相鄰溫控通道的開關(guān)模塊發(fā)送控制信號， 以使其閉合或斷開，以便接通或者斷開對應(yīng)加熱模塊的電力供應(yīng)，進(jìn) 而借助于目標(biāo)溫控通道同與之相鄰的溫控通道之間的熱傳遞而對目 標(biāo)溫控通道進(jìn)行協(xié)同溫度控制。請參閱圖2，本發(fā)明提供的多路溫控通道控制系統(tǒng)包括作為上 位機的工控機、n路溫控通道控制回路以及協(xié)同溫控模塊。其中，作為上位機的工控機用于向各路溫控通道的PID溫控器、 協(xié)同溫控模塊發(fā)送控制命令及數(shù)據(jù)，例如，各路溫控通道的溫度設(shè)定 值Spl， Sp2， ......， Spn。每一路溫控通道控制回路均包括相應(yīng)的PID溫控器、SSR、加熱 器以及測溫?zé)崤嫉炔考?。例如，第一路通道控制回路包括PID溫控器 1、 SSR1、諸如電阻絲構(gòu)成的加熱器1以及測溫?zé)崤?等部件。這些 部件的工作原理及過程，與圖l所示現(xiàn)有技術(shù)類似，在此不再贅述。協(xié)同溫控模塊接收各個溫控通道1 n的溫度設(shè)定值Spl Spn， 以及溫度測量值tl tn，并且對應(yīng)于每一個溫控通道計算其溫度設(shè) 定值和溫度測量值之間的差值(以下稱為第一溫差)，而后將目標(biāo)溫 控通道的第一溫差同與之相鄰的溫控通道的第一溫差進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果向所述相鄰?fù)ǖ乐械腟SR發(fā)出控制信號，使其接通或者斷開對應(yīng)加熱器的電力供應(yīng)，以對該通道進(jìn)行加熱或停止加熱，以便增高或降低該通道的溫度，從而間接調(diào)節(jié)目標(biāo)溫控通道的溫度。具體地，協(xié)同溫控模塊可以包括接收單元、計算單元、比較單元、 控制單元和輸出單元。其中，接收單元用于接收各路溫控通道的溫度設(shè)定值，并且從各 路溫控通道的測溫模塊接收各路溫控通道的溫度測量值，并將它們傳 輸至計算單元。計算單元根據(jù)每一路溫控通道的溫度設(shè)定值和溫度測量值計算該 溫控通道的第一差值，并將其傳輸至比較單元，所述第一差值為溫度 設(shè)定值與溫度測量值之差。比較單元在判斷出目標(biāo)溫控通道的第一差值大于O后，將所述目 標(biāo)溫控通道的第一差值同與之相鄰的溫控通道的第一差值進(jìn)行比較， 若前者大于后者，則在所述目標(biāo)溫控通道進(jìn)行基本溫度控制下的加熱 操作的同時，也使相鄰溫控通道進(jìn)行加熱操作，以便通過熱傳遞而對 目標(biāo)溫控通道進(jìn)行協(xié)同溫度控制；如果前者小于后者，則僅使所述目 標(biāo)溫控通道進(jìn)行基本溫度控制下的加熱操作，而不向其相鄰的溫控通 道輸出控制指令，以使其保持原有工作狀態(tài)而不進(jìn)行協(xié)同控制。并且， 在判斷出目標(biāo)溫控通道的第一差值小于O后，將所述目標(biāo)溫控通道的 第一差值同與之相鄰的溫控通道的第一差值進(jìn)行比較，若前者小于后 者，則在所述目標(biāo)溫控通道進(jìn)行基本溫度控制下的散熱操作的同時， 也使相鄰溫控通道進(jìn)行散熱操作，以便通過熱傳遞而對目標(biāo)溫控通道 進(jìn)行協(xié)同溫度控制；如果前者大于后者，則僅使所述目標(biāo)溫控通道進(jìn) 行基本溫度控制下的散熱操作，而不向其相鄰的溫控通道輸出控制指 令，以使其保持原有工作狀態(tài)而不進(jìn)行協(xié)同控制。通過上面的描述可以看出，本發(fā)明提供的多路溫控通道控制系 統(tǒng)既包括基本溫度控制(即，各溫控通道控制回路根據(jù)其第一溫差而 對本溫控通道所進(jìn)行的溫度控制，其與圖1所示現(xiàn)有技術(shù)中的控制原 理和控制過程類似，在此不再贅述)，又包括相鄰溫控通道之間的協(xié) 同控制(即，根據(jù)目標(biāo)溫控通道的第一溫差同與之相鄰的溫控通道的第一溫差之間的比較情況而對目標(biāo)溫控通道所進(jìn)行的溫度控制)。作為本發(fā)明的另一個技術(shù)方案，本發(fā)明還提供一種多路溫控通道控制方法。請參閱圖3，本發(fā)明提供的多路溫控通道控制方法中既包括各個 溫控通道的基本溫控過程，又包括相鄰溫控通道之間的協(xié)同溫控過 程。具體地，在步驟210中，溫度控制模塊讀取各溫控通道的溫度 設(shè)定值和溫度測量值。步驟220，根據(jù)各溫控通道的溫度設(shè)定值和溫度測量值，計算各 溫控通道的第一差值。具體地，各溫控通道的第一差值Ch^亥溫控通 道的溫度設(shè)定值Sp-溫度測量值t。步驟230，將各溫控通道的第一差值存儲在存儲器中。步驟240，每一個溫控通道控制回路中的溫控器從存儲器中讀取 相應(yīng)的第一差值，并根據(jù)該差值控制該溫控通道控制回路中的加熱器 的工作，以此來調(diào)整該溫控通道的溫度。具體地，若該溫控通道的第一差值大于0，則溫控器向該溫控通 道中的開關(guān)模塊輸出閉合信號，所述開關(guān)模塊執(zhí)行閉合動作或者保持 閉合狀態(tài)，以接通加熱器的電力供應(yīng)。此時，加熱器工作以加熱該溫 控通道，以便使該溫控通道升溫，從而減小該溫控通道的溫度設(shè)定值 和溫度測量值之間的差值，即，第一差值。反之，若該溫控通道的第一差值小于0，則溫控器向該溫控通道中的開關(guān)模塊輸出斷開信號，所述開關(guān)模塊執(zhí)行斷開動作或者保持?jǐn)?開狀態(tài)，以斷開加熱器的電力供應(yīng)。此時，加熱器不工作，以便使該 溫控通道通過自然風(fēng)冷而降溫，以減小該溫控通道的溫度設(shè)定值和溫 度測量值之間的差值。步驟250，在各溫控通道控制回路執(zhí)行基本溫度控制的同時，協(xié) 同溫控模塊也從存儲器中讀取相鄰?fù)ǖ栏髯缘牡谝徊钪?，并且通過對 相鄰?fù)ǖ赖牡谝徊钪颠M(jìn)行比較來控制相應(yīng)溫控通道中的加熱器的工 作，以便借助于相應(yīng)溫控通道中的溫度變化來調(diào)整該目標(biāo)溫控通道的、〉日一例如，當(dāng)要控制第2溫控通道(即，目標(biāo)溫控通道)的溫度時， 協(xié)同溫控模塊從存儲器中讀取相鄰?fù)ǖ栏髯缘牡谝徊钪?，即，?溫控通道的第一差值Chl，第二溫控通道的第一差值Ch2和第三溫控 通道的第一差值Ch3，并將Ch2同Chl進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果來控 制第1溫控通道中的SSR1的工作狀態(tài)，以便接通或斷開加熱器1的 電力供應(yīng)，進(jìn)而控制第l溫控通道的溫度，并借助于傳熱而調(diào)整目標(biāo) 溫控通道的溫度。同時，還將Ch2同Ch3進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果來 控制第3溫控通道中的SSR3的工作狀態(tài)，以便接通或斷開加熱器3 的電力供應(yīng)，進(jìn)而控制第3溫控通道的溫度，并借助于傳熱而調(diào)整目 標(biāo)溫控通道的溫度。這樣也就實現(xiàn)了相鄰溫控通道的協(xié)同溫度控制。 需要指出的是，當(dāng)上述步驟220中計算出各溫控通道的第一差 值后，也可以將各個第一差值直接傳送至各溫控通道的溫控器，而不 必等待各溫控器從存儲器中讀取。下面結(jié)合圖4對本發(fā)明中的協(xié)同溫度控制過程進(jìn)行詳細(xì)描述。 步驟320中，協(xié)同溫控模塊讀取各溫控通道的溫度設(shè)定值Spi 以及溫度測量值ti。其中，溫度測量值ti是通過諸如測溫?zé)崤?、紅 外測溫儀、熱敏電阻等的測溫模塊對第i溫控通道的溫度進(jìn)行測量而 得到。步驟330，根據(jù)步驟320中讀取的溫度設(shè)定值Spi和溫度測量值 ti，協(xié)同溫控模塊計算該溫控通道中的第一差值，例如，當(dāng)1 = 1時， 計算第1溫控通道的第一差值Chl=Spl-tl;當(dāng)1=2時，第2溫控通 道的第一差值Ch2-Sp2-12。重復(fù)上述步驟320和步驟330，直至計算出全部溫控通道各自的 第一差值。步驟340，設(shè)定第m溫控通道為目標(biāo)溫控通道，判斷ra是否為預(yù) 定的最大值n，如果是，則轉(zhuǎn)到步驟320，以開始下一控溫循環(huán)；如 果否，則執(zhí)行步驟350。步驟350，判斷第m溫控通道的第一差值Chm是否等于0，也就 是判斷第m溫控通道中的溫度測量值是否等于其溫度設(shè)定值，如果 是，則將m遞增l，即n^m+l，而后轉(zhuǎn)到步驟340，以進(jìn)行下一個溫控通道的判斷和控溫；如果否，則執(zhí)行步驟360。步驟360，判斷第一差值Chra是否大于0,也就是判斷第m溫控 通道中的溫度測量值是否小于其溫度設(shè)定值，如果是，則轉(zhuǎn)到步驟 370;如果否，則轉(zhuǎn)到步驟430。步驟370，比較第m溫控通道的第一差值Chm與第m-l溫控通道 的第一差值Ch(m-l)，如果前者大于后者，則轉(zhuǎn)到步驟380;反之， 轉(zhuǎn)到步驟390。步驟380，在第m溫控通道進(jìn)行基本溫度控制中的加熱操作(圖 未示)的同時，向第m-l溫控通道中的SSRm-1輸出電信號使其閉合， 以便接通第ra-1溫控通道的加熱器m-1的電力供應(yīng)，以對第m-1溫控 通道進(jìn)行加熱，以最終借助于熱傳遞而對第m溫控通道的溫度進(jìn)行協(xié) 同控制。在步驟380之后進(jìn)入步驟400。步驟390，僅對第m溫控通道進(jìn)行基本溫度控制中的加熱操作， 而不向第ra-l溫控通道中的SSRm-1輸出閉合電信號。而后，進(jìn)入步 驟400。步驟400，比較第m溫控通道的第一差值Chm與第m+l溫控通道 的第一差值Ch(m+l)，如果前者大于后者，則轉(zhuǎn)到步驟410;反之， 轉(zhuǎn)到步驟420。步驟410，在第m溫控通道進(jìn)行基本溫度控制中的加熱操作(圖 未示)的同時，向第m+l溫控通道中的SSRm+l輸出電信號使其閉合， 以便接通第m+l溫控通道的加熱器m+l的電力供應(yīng)，以對第m+l溫控 通道進(jìn)行加熱，以最終借助于熱傳遞而對第m溫控通道的溫度進(jìn)行協(xié) 同控制。在步驟410之后轉(zhuǎn)到步驟340。步驟420，僅對第m溫控通道進(jìn)行基本溫度控制中的加熱操作， 而不向第ra+l溫控通道中的SSRm+l輸出閉合電信號，并轉(zhuǎn)到步驟 340。步驟430，比較第ra溫控通道的第一差值Chm與第m-1溫控通道 的第一差值Ch(m-l)，如果前者小于后者，則轉(zhuǎn)到步驟450;反之， 轉(zhuǎn)到步驟440。步驟440，不對第m溫控通道進(jìn)行加熱而使其散熱，同時也不向第m-l溫控通道中的SSRm-l輸出閉合電信號，而是轉(zhuǎn)到步驟460。 步驟450，不對第m溫控通道進(jìn)行加熱而使其散熱，同時向第m-l溫控通道中的SSRm-l輸出電信號使其斷開或者保持?jǐn)嚅_狀態(tài)，以便斷開第m-l溫控通道的加熱器m-1的電力供應(yīng)，以對第ra-1溫控通道進(jìn)行散熱操作，以最終借助于熱傳遞而對第m溫控通道的溫度進(jìn)行協(xié)同控制。在步驟450之后進(jìn)入步驟460。步驟460，比較第m溫控通道的第一差值Chm與第m+1溫控通道的第一差值Ch(m+l)，如果前者小于后者，則轉(zhuǎn)到步驟480;反之，轉(zhuǎn)到步驟470。步驟470，不對第m溫控通道進(jìn)行加熱而使其散熱，同時也不向 第m+l溫控通道中的SSRm+l輸出閉合電信號，而是轉(zhuǎn)到步驟340。步驟480，不對第m溫控通道進(jìn)行加熱而使其散熱，同時向第 m+l溫控通道中的SSRm+l輸出電信號使其斷開或者保持?jǐn)嚅_狀態(tài)， 以便斷開第m+l溫控通道的加熱器m+l的電力供應(yīng)，以對第m+l溫控 通道進(jìn)行散熱操作，以最終借助于熱傳遞而對第m溫控通道的溫度進(jìn) 行協(xié)同控制。在步驟480之后進(jìn)入步驟340。通過上面的描述可以看出，本發(fā)明提供的多路溫控通道控制方 法中，對各路溫控通道并不是單獨進(jìn)行控制的，而是在對目標(biāo)溫控通 道，例如第m溫控通道，進(jìn)行基本溫度控制的同時，借助于與其相鄰 的第m-l溫控通道和第m+l溫控通道的輔助溫度調(diào)節(jié)來對第m溫控通 道的溫度進(jìn)行協(xié)同控制。這樣，在需要第m溫控通道升溫時，不僅可 以通過對本溫控通道直接加熱而升溫，而且還可以通過使相鄰溫控通 道加熱并借助于熱傳遞來間接使第m溫控通道升溫；而在需要第m 溫控通道降溫時，可以在使本溫控通道停止加熱而自然風(fēng)冷降溫的同 時，也使相鄰溫控通道停止加熱并借助于熱傳遞來間接使第m溫控通道降溫。由此可見，采用本發(fā)明提供的多路溫控通道控制系統(tǒng)及控制方 法，能夠提高溫度調(diào)節(jié)效率，縮短溫度調(diào)節(jié)時間，以便在較短的時間 內(nèi)使反應(yīng)腔室內(nèi)各溫控通道從而減少其損耗，提高其使用壽命。需要指出的是，本發(fā)明提供的多路溫控通道控制系統(tǒng)及控制方 法，雖然某一溫控通道的控溫回路既可以完成對本溫控通道的基本溫 度控制，又可以完成對相鄰溫控通道的輔助溫度控制，但是當(dāng)基本溫 度控制過程對該溫控通道的控溫要求與輔助溫度控制過程對該溫控 通道的控溫要求矛盾時，例如，基本溫度控制過程要求該溫控通道的SSR閉合以進(jìn)行加熱，而輔助溫度控制過程要求該溫控通道的SSR斷 開以進(jìn)行散熱，這種情況下，該溫控通道的SSR執(zhí)行閉合操作以對該 通道進(jìn)行加熱。也就是說，只要某一溫控通道的溫控模塊與協(xié)同溫控 模塊二者其中之一發(fā)出了使該溫控通道中的SSR閉合的指令，則該SSR就會執(zhí)行閉合操作。進(jìn)一步需要指出的是，在本發(fā)明中，各溫控通道的溫控模塊可 以是分立的，也就是說，每一個溫控通道設(shè)置有一個溫控模塊；也可 以是集成的，也就是說，各溫控通道共有一個溫控模塊，該溫控模塊 可以通過軟件和/或硬件來實現(xiàn)對各溫控通道的溫度控制。而且，協(xié) 同溫控模塊與各溫控通道的溫控模塊可以是相互獨立的模塊，也可以 為同一個模塊，只要其能夠?qū)Ω鱾€溫控通道進(jìn)行基本溫度控制，并且對相鄰溫控通道進(jìn)行協(xié)同控制即可。此外，本發(fā)明中的溫控模塊可以是硬件模塊，也可以是能夠?qū)?現(xiàn)上述控溫功能的軟件模塊。當(dāng)采用硬件溫控模塊時，例如可以采用 8051系列單片機、AVR系列單片機、M68HC11系列單片機或PIC16C 系列單片機等，當(dāng)然也可以采用其他類型的微處理器。而且，本發(fā)明中的開關(guān)模塊可以不局限于前述實施例中的SSR， 而是也可以采用可控硅和/或光電隔離器和/或開關(guān)管等開關(guān)器件，只 要能夠在控制模塊的控制下完成通/斷操作即可。當(dāng)然，測溫模塊也不 必局限于前述實施例中的測溫?zé)崤?，在實際應(yīng)用中，其還可以采用熱 敏電阻和/或電阻溫度檢測器和/或紅外測溫儀等?？梢岳斫獾氖?，以上實施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采 用的示例性實施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領(lǐng)域內(nèi)的普 通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1. 一種多路溫控通道控制系統(tǒng)，包括n路溫控通道控制回路，n為大于等于1的整數(shù)，所述每一路溫控通道控制回路均包括基本溫控模塊、開關(guān)模塊、加熱模塊以及測溫模塊，其中所述測溫模塊用于測量所述溫控通道的溫度，并將測量值傳輸至基本溫控模塊；所述基本溫控模塊根據(jù)來自所述測溫模塊的溫度測量值和預(yù)先輸入的溫度設(shè)定值而向開關(guān)模塊輸出控制信號；所述開關(guān)模塊根據(jù)來自基本溫控模塊的控制信號而閉合或斷開，以接通或者斷開加熱模塊的電力供應(yīng)；所述加熱模塊用于在得到電力供應(yīng)的情況下對所述溫控通道進(jìn)行加熱，以提高所述溫控通道的溫度值；其特征在于，所述多路溫控通道控制系統(tǒng)還包括協(xié)同溫控模塊，所述協(xié)同溫控模塊將目標(biāo)溫控通道的第一差值同與之相鄰的溫控通道的第一差值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果來確定是否需要啟動相鄰?fù)ǖ赖膮f(xié)同控制，如果需要啟動，則向相鄰溫控通道的開關(guān)模塊發(fā)送控制信號，以使其閉合或斷開，以便接通或者斷開對應(yīng)加熱模塊的電力供應(yīng)，進(jìn)而借助于目標(biāo)溫控通道同與之相鄰的溫控通道之間的熱傳遞而對目標(biāo)溫控通道進(jìn)行協(xié)同溫度控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多路溫控通道控制系統(tǒng)，其特征在于，所 述測溫模塊包括熱電偶和/或熱敏電阻和/或電阻溫度檢測器和/或紅外 測溫模塊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多路溫控通道控制系統(tǒng)，其特征在于，所 述開關(guān)模塊包括固態(tài)繼電器和/或可控硅和/或光電隔離器和/或開關(guān)管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多路溫控通道控制系統(tǒng)，其特征在于，所述加熱模塊包括電阻絲。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多路溫控通道控制系統(tǒng)，其特征在于，所述協(xié)同溫控模塊包括接收單元、計算單元、比較單元和控制單元，其中 所述接收單元用于接收各路溫控通道的溫度設(shè)定值，并且從各路溫控通道的測溫模塊接收各路溫控通道的溫度測量值，并將它們傳輸至計算單元；所述計算單元根據(jù)每一路溫控通道的溫度設(shè)定值和溫度測量值計 算該溫控通道的第一差值，并將其傳輸至比較單元，所述第一差值為 溫度設(shè)定值與溫度測量值之差；所述比較單元在判斷出目標(biāo)溫控通道的第一差值大于O后，將所述目標(biāo)溫控通道的第一差值同與之相鄰的溫控通道的第一差值進(jìn)行 比較，若前者大于后者，則在所述目標(biāo)溫控通道進(jìn)行基本溫度控制下 的加熱操作的同時，也使相鄰溫控通道進(jìn)行加熱操作，以便通過熱傳 遞而對目標(biāo)溫控通道進(jìn)行協(xié)同溫度控制；如果前者小于后者，則僅使 所述目標(biāo)溫控通道進(jìn)行基本溫度控制下的加熱操作，而不向其相鄰的 溫控通道輸出控制指令，以使其保持原有工作狀態(tài)而不進(jìn)行協(xié)同控 制；并且在判斷出目標(biāo)溫控通道的第一差值小于O后，將所述目標(biāo)溫 控通道的第一差值同與之相鄰的溫控通道的第一差值進(jìn)行比較， 若前者小于后者，則在所述目標(biāo)溫控通道進(jìn)行基本溫度控制下的 散熱操作的同時，也使相鄰溫控通道進(jìn)行散熱操作，以便通過熱 傳遞而對目標(biāo)溫控通道進(jìn)行協(xié)同溫度控制；如果前者大于后者， 則僅使所述目標(biāo)溫控通道進(jìn)行基本溫度控制下的散熱操作，而不 向其相鄰的溫控通道輸出控制指令，以使其保持原有工作狀態(tài)而 不進(jìn)行協(xié)同控制。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多路溫控通道控制系統(tǒng)，其特征在于，所 述協(xié)同溫控模塊采用8051系列單片機、AVR系列單片機、M68HC11系列 單片機或PIC16C系列單片機。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任意一項所述的多路溫控通道控制系統(tǒng)， 其特征在于，還包括存儲器，用以存儲各溫控通道的溫度設(shè)定值和/或 溫度測量值和/或第一差值，所述基本溫控模塊和/或協(xié)同溫控模塊從 所述存儲器中讀取各溫控通道的溫度設(shè)定值和/或溫度測量值，和/或直 接讀取各溫控通道的第一差值。
8. —種多路溫控通道控制方法，其特征在于，包括下述過程 基本溫控過程根據(jù)各溫控通道的溫度測量值和預(yù)先設(shè)定的溫度設(shè)定值來計算各溫控通道的第一差值，根據(jù)每一個溫控通道的第一差 值輸出使該溫控通道中的開關(guān)模塊閉合或斷開的控制信號，以接通或 者斷開該溫控通道中的加熱模塊的電力供應(yīng)，從而對所述溫控通道進(jìn) 行加熱以提高所述溫控通道的溫度，或者不進(jìn)行加熱而使其散熱或保 溫；協(xié)同溫控過程將目標(biāo)溫控通道的第一差值同與之相鄰的溫控通 道的第一差值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果來確定是否需要啟動相鄰?fù)?道的協(xié)同控制，如果需要啟動，則向相鄰溫控通道的開關(guān)模塊發(fā)送控 制信號，以使其閉合或斷開，以便接通或者斷開對應(yīng)加熱模塊的電力 供應(yīng)，進(jìn)而借助于目標(biāo)溫控通道同與之相鄰的溫控通道之間的熱傳遞 而對目標(biāo)溫控通道進(jìn)行協(xié)同溫度控制。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的多路溫控通道控制方法，其特征在于，各 溫控通道的溫度測量采用熱電偶和/或熱敏電阻和/或電阻溫度檢測器 和/或紅外測溫儀。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的多路溫控通道控制方法，其特征在于， 所述開關(guān)模塊包括固態(tài)繼電器和/或可控硅和/或光電隔離器和/或開關(guān) 管。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的多路溫控通道控制方法，其特征在于，所述加熱模塊包括電阻絲。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的多路溫控通道控制方法，其特征在于，所述協(xié)同溫控過程具體包括下述步驟接收步驟接收各路溫控通道的溫度設(shè)定值和溫度測量值； 計算步驟根據(jù)每一路溫控通道的溫度設(shè)定值和溫度測量值計算該溫控通道的第一差值，所述第一差值為溫度設(shè)定值與溫度測量值之差；比較步驟在判斷出目標(biāo)溫控通道的第一差值大于O后，將所述 目標(biāo)溫控通道的第一差值同與之相鄰的溫控通道的第一差值進(jìn)行比 較，若前者大于后者，則在所述目標(biāo)溫控通道進(jìn)行基本溫度控制下的 加熱操作的同時，也使相鄰溫控通道進(jìn)行加熱操作，以便通過熱傳遞 而對目標(biāo)溫控通道進(jìn)行協(xié)同溫度控制；如果前者小于后者，則僅使所 述目標(biāo)溫控通道進(jìn)行基本溫度控制下的加熱操作，而不向其相鄰的溫 控通道輸出控制指令，以使其保持原有工作狀態(tài)而不進(jìn)行協(xié)同控制； 并且在判斷出目標(biāo)溫控通道的第一差值小于O后，將所述目標(biāo)溫控通 道的第一差值同與之相鄰的溫控通道的第一差值進(jìn)行比較，若前者小 于后者，則在所述目標(biāo)溫控通道進(jìn)行基本溫度控制下的散熱操作的同 時，也使相鄰溫控通道進(jìn)行散熱操作，以便通過熱傳遞而對目標(biāo)溫控 通道進(jìn)行協(xié)同溫度控制；如果前者大于后者，則僅使所述目標(biāo)溫控通 道進(jìn)行基本溫度控制下的散熱操作，而不向其相鄰的溫控通道輸出控 制指令，以使其保持原有工作狀態(tài)而不進(jìn)行協(xié)同控制。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的多路溫控通道控制方法，其特征在于， 所述協(xié)同溫控過程采用8051系列單片機、AVR系列單片機、M68HC11系 列單片機或PIC16C系列單片機來完成。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8至13中任意一項所述的多路溫控通道控制方 法，其特征在于，還包括存儲步驟，用以將各溫控通道的溫度設(shè)定值和/或溫度測量值和/或第一差值存儲到存儲器中，以便在所述基本溫控 過程和/或協(xié)同溫控過程中從所述存儲器中讀取各溫控通道的溫度設(shè)定 值和/或溫度測量值，和/或從中直接讀取各溫控通道的第一差值。
全文摘要
本發(fā)明公開一種多路溫控通道控制系統(tǒng)，其包括n路溫控通道控制回路和協(xié)同溫控模塊。該協(xié)同溫控模塊將目標(biāo)溫控通道的第一差值同與之相鄰的溫控通道的第一差值進(jìn)行比較，并根據(jù)比較結(jié)果來確定是否需要啟動相鄰?fù)ǖ赖膮f(xié)同控制，如果需要啟動，則向相鄰溫控通道的開關(guān)模塊發(fā)送控制信號，以便接通或者斷開加熱模塊的電力供應(yīng)，進(jìn)而借助于目標(biāo)溫控通道與相鄰溫控通道之間的熱傳遞而對目標(biāo)溫控通道進(jìn)行協(xié)同控制。此外，本發(fā)明還提供一種多路溫控通道控制方法。本發(fā)明提供的控制系統(tǒng)和方法能夠使多路溫控通道協(xié)同工作，從而更快更好地提高整個系統(tǒng)的溫度均勻性，同時能夠縮短溫度調(diào)控時間，以避免溫控通道中的加熱器等部件老化過快，進(jìn)而延長其使用壽命。
文檔編號G05D23/24GK101533282SQ20081010181
公開日2009年9月16日 申請日期2008年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月12日
發(fā)明者謙 李 申請人:北京北方微電子基地設(shè)備工藝研究中心有限責(zé)任公司