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1、10申请公布号CN101944474A43申请公布日20110112CN101944474ACN101944474A21申请号200910089230922申请日20090709H01L21/00200601C23C16/0020060171申请人北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司地址100016北京市朝阳区酒仙桥东路1号M5楼南二层72发明人赵辉74专利代理机构北京天昊联合知识产权代理有限公司11112代理人张天舒陈源54发明名称一种腔室盖开/合系统及应用该系统的基片处理设备57摘要本发明提供一种腔室盖开/合系统，包括电流检测模块、控制和处理模块、电机以及位移传递模块。所述电流检。
2、测模块检测电机的工作电流；控制和处理模块接收所述工作电流的检测值，据此判断该工作电流是否出现异常，并在确定其出现异常时，向电机传输指令而指示其停机；电机在控制和处理模块的控制下执行运转或者停机操作，以驱动与该电机相连的位移传递模块运动或者停止运动；位移传递模块在电机的驱动下产生位移，以带动与之相连的腔室盖执行开盖或者合盖的操作。此外，本发明还提供一种基片处理设备。本发明提供的腔室盖开/合系统和基片处理设备具有可有效提高电机工作的可靠性、延长其使用寿命及提高生产效率等特点。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书6页附图2页CN101944481A1/2。
3、页21一种腔室盖开/合系统，其特征在于包括电流检测模块、控制和处理模块、电机以及位移传递模块，其中所述电流检测模块用于检测电机的工作电流，并将检测值传输至控制和处理模块；所述控制和处理模块用于接收所述工作电流的检测值，并将其与相应的电流阈值进行比较，若前者大于后者，则判定所述电机的工作电流出现异常，并向电机传输指令而指示其停机；反之，则判定电机工作正常；所述电机在控制和处理模块的控制下执行运转或者停机操作，以驱动与该电机相连的位移传递模块运动或者停止运动；以及所述位移传递模块连接在腔室盖和电机之间，并在所述电机的驱动下产生位移，以带动与之相连的腔室盖执行开盖或者合盖的操作。2根据权利要求1所述。
4、的腔室盖开/合系统，其特征在于所述电流检测模块包括霍尔式电流传感器、电阻采样式电流传感器、非霍尔式电流传感。3根据权利要求1所述的腔室盖开/合系统，其特征在于所述电流传感器靠近所述电机的电源接线位置而设置。4根据权利要求1所述的腔室盖开/合系统，其特征在于所述位移传递模块包括丝杠丝母传动机构、链轮链条传动机构、齿轮齿条传动机构。5根据权利要求4所述的腔室盖开/合系统，其特征在于所述丝母与腔室盖可活动地连接，所述丝杠与电机转轴相连并在电机的驱动下转动，以使与之相配合的丝母产生位移并带动腔室盖执行开盖或合盖操作。6根据权利要求4所述的腔室盖开/合系统，其特征在于所述链条与腔室盖可活动地连接，所述链。
5、轮与电机转轴相连并在电机的驱动下转动，以使与之相配合的链条产生位移并带动腔室盖执行开盖或合盖操作。7根据权利要求4所述的腔室盖开/合系统，其特征在于所述齿条与腔室盖可活动地连接，所述齿轮与电机转轴相连并在电机的驱动下转动，以使与之相配合的齿条产生位移并带动腔室盖执行开盖或合盖操作。8根据权利要求1所述的腔室盖开/合系统，其特征在于在所述电流检测模块与控制和处理模块之间还包括信号调理模块，用以对来自电流检测模块的检测信号进行处理，使其转换为控制和处理模块可接收并可处理的信号。9根据权利要求1所述的腔室盖开/合系统，其特征在于所述信号调理模块包括整流电路和/或放大电路，其中所述整流电路用于将来自电。
6、流检测模块的表示电机电流检测值的交流检测信号转换为相应的直流检测信号；所述放大电路用于对所述检测信号进行放大，使其幅值符合控制和处理模块的标准。10根据权利要求1所述的腔室盖开/合系统，其特征在于按照下述方式获得所述电流阈值即，预先通过破坏性实验获取电机烧毁所对应的电流值，并据此而设定电流阈值；或者，预先通过实验获取实验数据中的最大值，并据此最大值而设定电流阈值。11根据权利要求1所述的腔室盖开/合系统，其特征在于还包括报警模块，用以通过声、光、语音的方式对电机电流检测值过大的情形发出警报。12一种基片处理设备，包括带有腔室盖的腔室，其特征在于还包括权利要求111中权利要求书CN1019444。
7、74ACN101944481A2/2页3任意一项所述的腔室盖开/合系统，借助于所述腔室盖开/合系统而对腔室盖打开/闭合过程中电机的工作电流进行监控，以避免所述电机因电流过大而烧毁。权利要求书CN101944474ACN101944481A1/6页4一种腔室盖开/合系统及应用该系统的基片处理设备技术领域0001本发明涉及基片处理技术，具体地，涉及一种适用于该领域的腔室盖开/合系统及应用该系统的基片处理设备。背景技术0002目前，基片处理技术已被广泛应用于太阳能电池、TFT面板以及大规模集成电路等高科技产品的制造工艺中。在基片处理工艺中，基片处理设备的维护腔室通常有固定的开盖及合盖周期，例如，作为。
8、一种重要的基片处理设备的PECVDPLASMAENHANCEDCHEMICALVAPORDEPOSITION，等离子体增强化学气相沉积设备，其维护腔室的打开/关闭即，开盖/合盖的周期通常为两天。0003通常，腔室盖的开/合可以用开/合盖电机和涡轮丝杠丝母副来实现，例如图1就示出了具有这种结构的开合盖系统。在该系统中，设置有开/合盖电机6、涡轮丝杠4和与之相配合的带有铰链的丝母5，开/合盖电机6通过正转或反转来驱动涡轮丝杠4进行顺时针或逆时针的旋转，从而使丝母5相对于涡轮丝杠4向上运动或向下运动，进而使与该丝母5相连的腔室盖7可以相对于涡轮丝杠4而上/下移动，以执行合盖/开盖动作。0004如图所。
9、示，为避免腔室盖7过度合盖或开盖，而与涡轮丝杠4大致平行地设置传感器支架3，并在支架3的顶部位置处设置上位置传感器1，在其底部位置处设置下位置传感器2。这样，当上位置传感器1检测到丝母5已携带腔室盖7移动到涡轮丝杠4的顶部区域并判断出腔室盖7已合盖到位时，则指示开/合盖电机6停机，从而避免腔室盖7出现过度合盖的问题。类似地，当下位置传感器2检测到丝母5已携带腔室盖7移动到涡轮丝杠4的底部区域并判断出腔室盖7已开盖到位时，则指示开/合盖电机6停机，从而避免腔室盖7出现过度开盖的问题。其中，上位置传感器1和下位置传感器2可以采用接近式传感器，其利用霍尔效应原理，即，当金属质地的丝母接近时，该接近式。
10、传感器能感知周围的磁场变化，并向控制系统发送信号以使电机停止转动。0005为了更为有效地避免腔室盖7的过度开/合，而沿支架3在上位置传感器1的上方和下位置传感器2的下方分别设置安全限位开关8，如图2所示。这样，若因上位置传感器1出现故障而导致在腔室盖7已然完全闭合时丝母5仍带动着腔室盖7继续向上运动；或者，因下位置传感器2出现故障而导致在腔室盖7已然完全开启时丝母仍带动着腔室盖7继续向下运动，丝母5会因继续运动而触碰到安全限位开关8引发安全报警，并使控制系统控制电机停机。由此可见，上位置传感器1或下位置传感器2同安全限位开关8一起实现了避免腔室盖7过度开盖/合盖的双重保护。所谓过度合盖指的是腔。
11、室盖已经完全闭合，但是开/合盖电机依然运行并继续驱动涡轮丝杠转动，从而使得腔室盖依然执行合盖动作，这往往会导致开/合盖电机因电流过大而烧毁；所谓过度开盖指的是腔室盖已经完全打开，但是开/合盖电机依然运行并继续驱动涡轮丝杠转动，从而使得腔室盖依然执行开盖动作，这样往往也会导致开/合盖电机因电流过大而烧毁。0006尽管前述开/合盖系统能够在一定程度上避免电机烧毁的问题，但是在实际应用说明书CN101944474ACN101944481A2/6页5中其仍然存在下述不足0007其一，前述开/合盖系统仅能够避免当丝母位于涡轮丝杠的顶部区域或底部区域时，因腔室盖过度开/合而导致电机烧毁的问题，而对于在上位。
12、置传感器和下位置传感器之间或者在顶部安全限位开关和底部安全限位开关之间的区域内所存在的故障可能，将无法检测到，从而也就不能避免因该故障而导致的电机损坏问题。例如，在开盖过程中因腔室盖上有障碍物而使其根本无法完全开启，或者合盖过程中因腔室盖和腔室之间有阻挡物而使其根本不能完全闭合等情形。因此，当发生诸如上述障碍物阻挡之类的意外故障时，采用前述开/合盖系统将难以检测到该情形，因而也就难以避免电机因得不到停机信号而不停地转动并最终烧毁。0008其二，若前述开/合盖系统中的接近式传感器和安全限位开关同时出现故障而不能工作，则电机会因得不到停机信号而一直转动并最终烧毁。也就是说，当接近式传感器和安全限位。
13、开关同时失效时，前述开/合盖系统将不能检测到腔室盖的运行状况，因而也就难以避免因腔室盖过度开/合而导致电机烧毁的问题。发明内容0009为解决上述技术问题，本发明提供了一种腔室盖开/合系统，其能够实时监控开/合盖电机的工作状态，并在检测到电机电流出现异常后及时指示电机停机，从而能够有效避免电机烧毁的问题，进而节约了成本并提高了生产效率。0010为此，本发明提供了一种腔室盖开/合系统，其包括电流检测模块、控制和处理模块、电机以及位移传递模块。其中所述电流检测模块用于检测电机的工作电流，并将检测值传输至控制和处理模块；所述控制和处理模块用于接收所述工作电流的检测值，并将其与相应的电流阈值进行比较，若。
14、前者大于后者，则判定所述电机的工作电流出现异常，并向电机传输指令而指示其停机；反之，则判定电机工作正常；所述电机在控制和处理模块的控制下执行运转或者停机操作，以驱动与该电机相连的位移传递模块运动或者停止运动；以及所述位移传递模块连接在腔室盖和电机之间，并在所述电机的驱动下产生位移，以带动与之相连的腔室盖执行开盖或者合盖的操作。0011其中，所述电流检测模块包括霍尔式电流传感器、电阻采样式电流传感器、非霍尔式电流传感。0012其中，所述位移传递模块包括丝杠丝母传动机构、链轮链条传动机构、齿轮齿条传动机构。0013其中，所述电流阈值可以按照下述方式获得即，预先通过破坏性实验获取电机烧毁所对应的电流。
15、值，并据此而设定电流阈值；或者，预先通过实验获取实验数据中的最大值，并据此最大值而设定电流阈值。0014此外，本发明还提供一种基片处理设备，其包括带有腔室盖的腔室以及本发明提供的上述腔室盖开/合系统。借助于所述腔室盖开/合系统而对腔室盖打开/闭合过程中电机的工作电流进行监控，以避免所述电机因电流过大而烧毁。0015本发明具有以下有益效果0016本发明提供的腔室盖开/合系统具有电流检测模块，其可以检测开/合盖电机的工作电流并将检测值传输至控制和处理模块，而后由控制和处理模块根据该电流检测值判说明书CN101944474ACN101944481A3/6页6断电机是否处于异常工作状态，并在判断出电机。
16、处于异常工作状态后，向电机发出停机指令以使电机停止运行，从而避免电机在异常工作状态下仍然继续运行而致使其烧毁。换言之，本发明提供的腔室盖开/合系统是通过监测开/合盖电机的工作电流来确定开/合盖电机是否应该停机，而非像背景技术中所述的那样，通过位置传感器的检测信号来确定开/合盖电机是否应该停机。因此，采用本发明提供的腔室盖开/合系统，当开合盖行程中任意一点存在使电机电流增大的情况就都可以被检测到，并可据此及时控制电机工作状态以避免其烧毁，而不会像背景技术中所述的那样，仅可以监控位置传感器/安全限位开关所在位置处的腔室盖开合盖情况，而对于开合盖行程中其他位置点则无法监控。0017而且，当腔室盖开/。
17、合系统中的位置传感器和安全限位开关同时出现故障时，本发明提供的腔室盖开/合系统仍然能够通过监测开/合盖电机的电流状况来避免腔室盖出现过度开/合的问题，进而避免因开盖/合盖过度而致使电机烧毁，从而提高了电机工作的可靠性，延长了电机的使用寿命，并且还保证了生产工艺的稳定运行及生产效率的提高。0018此外，由于本发明提供的基片处理设备具有本发明提供的上述腔室盖开/合系统，因此该基片处理设备同样具有可有效提高电机工作的可靠性、延长其使用寿命及提高生产效率等特点。附图说明0019图1为现有的一种腔室盖开/合系统的结构示意图；0020图2为现有的一种带有安全限位开关的腔室盖开/合系统的结构示意图；0021。
18、图3为本发明一个具体实施例提供的腔室盖开/合系统的原理框图；以及0022图4为本发明中所采用的信号调理模块的电路原理图。具体实施方式0023为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的腔室盖开/合系统及应用该系统的基片处理设备进行详细描述。0024请参阅图3，本发明第一实施例提供的腔室盖开/合系统包括电流检测模块410、控制和处理模块420、开/合盖电机430、位移传递模块440以及腔室盖图未示。0025其中，电流检测模块410设置在开/合盖电机430的电源接线附近，用以检测开/合盖电机430的工作电流，并将检测值传输至控制和处理模块420。通常，电流检测模块4。
19、10可以为霍尔式电流传感器、电阻采样式电流传感器或非霍尔式电流传感器。0026控制和处理模块420接收来自电流检测模块410的检测结果，并将其与开/合盖电机430正常工作状态下的电流阈值进行比较，若前者大于后者，则判定开/合盖电机430的电流出现异常，并向该开/合盖电机430传输指令而指示其停机；否则，则判定开/合盖电机430工作正常，并使其继续工作。实际应用中，该控制和处理模块可以为具有相应功能的工控机、CPU、单片机，也可以采用普通工控机、CPU、单片机并配置相应功能的控制板来实现。0027开/合盖电机430在控制和处理模块420的控制下执行转动或者停机操作，以带动与开/合盖电机430的转。
20、轴相连的位移传递模块440运动或者停止运动。其中，开/合盖电机430可以进行正转或反转，以带动位移传递模块440向两个相反方向运动，进而带动说明书CN101944474ACN101944481A4/6页7腔室盖执行开盖或合盖的操作。本实施例中，开/合盖电机可以采用三相异步电机。0028位移传递模块440在开/合盖电机430的带动下产生位移，以带动与之相连的腔室盖执行开盖或者合盖的操作，也就是说，使腔室盖的开口角度变大或变小。通常，位移传递模块440可以包括丝杠丝母传动机构，或者包括链轮链条传动机构，或者包括齿轮齿条传动机构，或者包括凸轮传动机构。也就是说，开/合盖电机430通过正转或反转而驱动。
21、丝杠、链轮、齿轮沿顺时针或逆时针方向旋转，以使相应的丝母、链条或齿条产生上/下位移，进而使与之相连的腔室盖的开口角度随之发生变化，从而实现合盖/开盖操作。0029具体地，对于丝杠丝母传动机构，开/合盖电机430的转轴连接丝杠，腔室盖可活动地连接丝母，丝杠在电机430的驱动下转动以使与之相配合的丝母产生位移以带动腔室盖执行开盖或合盖操作。对于链轮链条传动机构，开/合盖电机430的转轴连接链轮，腔室盖则可活动地连接链条，链轮在电机430的驱动下转动，以使与之相配合的链条产生位移并带动腔室盖运动，从而执行开盖或合盖操作。对于齿轮齿条传动机构，开/合盖电机430的转轴连接齿轮，腔室盖则可活动地连接齿条。
22、，齿轮在电机430的驱动下转动，以使与之相配合的齿条产生位移并带动腔室盖运动，从而执行开盖或合盖操作。0030在实际应用中，为了及时提示电机电流出现异常，可以在本发明提供的腔室盖开/合系统中设置报警模块，用以在控制和处理模块的控制下，对开/合盖电机的异常工作状态电流过大发出声、光、电、语音等形式的报警。0031此外，本发明提供的腔室盖开/合系统还可以包括信号调理模块，其设置在电流检测模块与控制和处理模块之间，用以对来自电流检测模块的检测信号进行整流、放大等处理，而后再将处理后的信号传输至控制和处理模块，由控制和处理模块执行后续的判断及处理。下面结合图4对信号调理模块进行详细说明。0032图4示。
23、出了本发明所采用的信号调理模块的电路原理图。其中，U1表示电流传感器，其端口1和2之间连接有电阻R1，电流传感器U1所检测到的电流值经由该电阻R1转换成电压信号，而后传输至整流电路I。在实际应用中，电阻R1也可以内置于电流传感器，并且电流传感器可以采用LA100P、LA205S等型号的传感器。0033整流电路I包括放大器U2A及其外围电路，具体地，放大器U2A的正相输入端3经由电阻R3接地，反相输入端2经由电阻R2与电阻1和U1的端口1相连，放大器U2A的输出端1连接二极管D1的负极，并且在该放大器U2A的反相输入端2和二极管D1的正极之间并联有电阻R4和二极管D2，且二极管D2的负极连接放大。
24、器U2A的反相输入端2。放大器U2A的管脚4和管脚11分别接放大器U2A的电源/12V，并且在管脚11还连接有电容C1，C1的另一端接12V。整流电路I用以对经由电阻R1转换而来电压信号进行整流，并将整流后的直流电压信号传输至放大电路II。0034放大电路II包括放大器U2B及其外围电路，具体地，放大器U2B的正相输入端10经由电阻R7接地，反相输入端9经由电阻R5与二极管D1的正极相连，放大器U2B的输出端8作为整个调理电路的输出端OUT，并且在该放大器U2B的反相输入端9和输出端8之间连接有电阻R6。放大器U2B的管脚4和管脚11分别接放大器U2B的电源/12V。放大电路II对来自整流电路。
25、I的直流电压信号进行放大，以将其变换为与系统相匹配的信号，例如转换为05V的电压信号，并将该信号传输至控制和处理模块。具体的放大倍数可以通过改变有关电阻值来确定。说明书CN101944474ACN101944481A5/6页80035图4中的放大器U2A和U2B可以为两个单路放大器；也可以为一个双路或多路放大器，整流电路I和放大电路II分别使用其中1路即可。在实际应用中，放大器可以选用LM324、OPA2132PA等型号的运算放大器。0036需要指出的是，图4仅仅示出了信号调理模块的一个具体实施方式，在实际应用中，可以根据实际情况而采用其他方法来实现上述信号调理模块的功能，例如，在无需整流的情。
26、况下将图5所示电路中的整流电路I去掉；或者在无需放大信号的情况下将放大电路II去掉；或者采用两级整流电路相串联的方式和/或两级放大电路II相串联的方式来替代图5中的单级整流电路I和单级放大电路II；再或者，直接采集交流电压信号并通过软件算法变换为符合标准的数值，等等。0037下面通过实例详细说明如何判断所检测到的电机的工作电流是否异常。0038首先，预先确定电机正常工作状态下的电流阈值。0039众所周知，电机启动阶段以及稳定运行阶段的电流值并不相同，电机启动阶段的电流值通常较大，而电机进入稳定运行阶段后的电流值相对较小。根据经验设定电机启动阶段的延续时间为10秒钟，也就是说，在电机刚启动的前1。
27、0秒钟为电机启动阶段，此时电流值通常较大，而在这10秒钟之后电机便进入稳定运行阶段，此时的电流值比启动阶段的电流值要小。因此，需要分段给出电机正常工作状态下的电流阈值。0040通常可以通过实验来获得电机正常工作状态下的电流阈值，例如，对于电机启动阶段，对正常工作状态下的电机测量其10次启动电流，取其中的最大值，并将该最大值增大30后作为该电机启动阶段的电流阈值，比如，10次测得的电机启动阶段电流中的最大值为50A，将该值增大30后得到65A，以65A作为电机在正常工作状态下的启动阶段电流阈值。对于电机稳定运行阶段，对正常工作状态下的电机测量其10次电流，取其中的最大值，并将该最大值增大30后作。
28、为该电机稳定运行阶段的电流阈值，比如，10次测得的电机稳定运行阶段电流中的最大值为30A，将该值增大30后得到39A，以39A作为电机在正常工作状态下的稳定运行阶段的电流阈值。0041在实际应用中，也可以这样获得电机正常工作状态下的电流阈值，即，对于每一型号的电机，通过破坏性实验来确定该型号电机在启动阶段和稳定运行阶段的电流阈值。例如，在电机启动阶段和稳定运行阶段通过逐渐增大电流的方式来分别得到当电流增大到何值时电机烧毁，并且为稳妥起见，将可导致电机烧毁的电流值向下浮动一定程度，例如将其向下浮动20后得到的电流值分别作为电机在正常工作状态下的启动阶段电流阈值和稳定运行阶段电流阈值。0042然后。
29、，判断电流检测值与电流阈值的关系。0043控制和处理模块接收到来自电流检测模块的电流检测值，并确定该电流检测值对应于电机哪个工作阶段，也就是确定电机处于启动阶段还是稳定运行阶段。而后，将该电流检测值同与相应阶段的电流阈值进行比较，若控制和处理模块判断出电机启动阶段的电流检测值大于该阶段的电流阈值，例如大于前述65A；或者判断出电机稳定运行阶段的电流检测值大于该阶段的电流阈值，例如大于前述39A，则控制和处理模块向开/合盖电机传输停机指令，这样，开/合盖电机便可根据该指令停机，从而可以避免因电流过大而烧毁电机的问题。0044可以理解的是，尽管前述实施例中以电机刚启动的前10秒钟为电机启动阶段，而。
30、说明书CN101944474ACN101944481A6/6页9过了上述10秒钟之后的阶段为电机稳定运行阶段，然而在实际应用中，电机由启动进入稳定运行阶段的时间可以不是10秒钟，而是根据各个型号电机的实际情况而定。0045需要指出的是，在实际应用中，如果位移传递模块缺少润滑油将会使其运动费力，这也会导致电机工作电流增大。为此，就需要在电机停止转动后分析电流增大的原因，并将其消除以避免电机被烧毁等问题。可导致电机工作电流增大的原因例如有缺少润滑油、腔室盖过度开/合、障碍物阻挡等等。0046此外，本发明还提供一种基片处理设备，其包括带有腔室盖的腔室，并且还包括本发明提供的上述腔室盖开/合系统，借助。
31、于该腔室盖开/合系统可以对腔室盖打开/闭合过程中电机的工作电流进行监控，并在电机电流大于相应电流阈值的情况下使电机停机，从而以避免电机因电流过大而烧毁。0047可以理解的是，尽管前述实施例中以维护腔室的腔室盖开/合系统为例对本发明进行了详细描述，然而在实际应用中，本发明提供的腔室盖开/合系统并不局限于此，而是也可以应用在其他适宜的腔室。0048还可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。说明书CN101944474ACN101944481A1/2页10图1图2图3说明书附图CN101944474ACN101944481A2/2页11图4说明书附图CN101944474A。