CN110535402B - 旋转电机的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转电机的控制方法，其用于控制半导体设备的机台旋转装置中的旋转电机，包括：速度设定步骤，用于在执行工艺菜单之前设定目标转速，通过实时获取旋转电机反馈的转速判断速度设定是否成功；维持转速步骤，用于在执行工艺菜单的过程中维持所述旋转电机的转速；降速返回原点步骤，用于在工艺菜单执行结束后使所述旋转电机降速并返回原点，通过实时获取所述旋转电机反馈的状态以及检测所述旋转电机是否处于原点位置判断所述旋转电机返回原点是否成功。本发明通过在工艺菜单开始前的速度设定步骤以及结束后的降速返回原点步骤中，对旋转电机采取闭环控制，确保对旋转电机的控制命令执行成功，使旋转电机的控制更加安全、可靠及稳定。

Description

旋转电机的控制方法

技术领域

本发明涉及半导体设备领域，具体地，涉及一种旋转电机的控制方法。

背景技术

用于硅外延的半导体设备通常包括工艺腔室1、加热装置2、托盘3、排气装置4、进气装置5以及旋转升降装置6，具体如图1所示。其中，旋转升降装置6带动托盘3进行旋转和升降运动，配合机械手取放片，实现托盘3在工艺过程中保持一定旋转，对工艺性能有着重要影响，为半导体设备的重要组成部分。

旋转升降装置6通常包括旋转电机、升降气缸结构。为了稳定的工艺性能，工艺时需要将旋转电机维持在一个稳定转速，将升降结构维持在一个稳定的高度。如果旋转电机转速发生一定程度的浮动，会直接影响到工艺性能及其重复性，所以对旋转电机的控制在半导体设备的机台控制软件中是非常重要的。

在机台控制软件界面中关于旋转电机的维护控制部分主要包括速度设定、开始旋转、降速返回原点、旋转急停按钮。各个按钮的功能如下：

速度设定按钮用于下发指定转速，开始旋转按钮用于使旋转电机自由旋转，旋转急停按钮用于使旋转电机立即停止旋转，降速返回原点按钮用于按照旋转电机内部配定的转速和模式找原点。

工艺菜单开始时旋转电机会自由旋转，并按照指定速率逐渐升到指定转速，工艺菜单执行中一直保持该转速，工艺菜单执行结束后按照指定速率逐渐降速并找原点。

现有技术中存在的问题在于：

1、旋转电机旋转控制部分采取的是开环控制，只负责命令的下发，不确保命令的执行结果，包括速度设定步骤中下发转速后不能保证旋转电机设速成功，返回原点步骤中下发命令后不能保证旋转电机最终停留在原点位置；

2、在急停步骤中，如果当前转速较大时，会由惯性对连接器件造成磨损，减少器件的使用寿命，甚至可能使得托盘直接偏离固定位置，造成更大的损坏；

3、在工艺菜单执行过程中，旋转电机可能因为机台或本身异常导致急停，但工艺会一直进行，实际旋转电机未旋转，没有任何告警提示用户，导致其后工作中涉及晶圆成为废片，直接影响机台的正常使用、工艺调试与机台正常量产。

公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种旋转电机的控制方法，以克服现有技术中存在的问题，使旋转电机的控制更加精确、安全，以及避免工艺中旋转电机的转速变化对工艺性能和腔室器件造成影响。

根据本发明的旋转电机的控制方法用于控制半导体设备的机台旋转装置中的旋转电机，包括：

步骤S1，在执行工艺菜单之前设定目标转速，并通过实时获取旋转电机反馈的转速判断速度设定是否成功；

步骤S2，在执行工艺菜单的过程中维持所述旋转电机的转速；

步骤S3，在工艺菜单执行结束后使所述旋转电机降速并返回原点，并通过实时获取所述旋转电机反馈的状态以及检测所述旋转电机是否处于原点位置判断所述旋转电机返回原点是否成功。

优选地，所述步骤S1包括：

下发所述目标转速至所述旋转电机，并且实时获取所述旋转电机反馈的转速；

通过判断在第一设定时间内所述旋转电机反馈的转速是否处于所述目标转速的容差范围内，以确定所述旋转电机的速度设定是否成功。

优选地，所述步骤S2包括：

当所述旋转电机反馈的转速达到所述目标转速时，开启转速监测，当反馈的转速不在所述目标转速的容差范围内，则中止工艺，并向用户发出报警。

优选地，所述步骤S3包括：

下发降速返回原点指令至所述旋转电机，并且实时获取所述旋转电机反馈的执行状态；

在第二设定时间内根据获取的所述旋转电机反馈的执行状态，判断所述旋转电机是否完成降速指令；

且在所述旋转电机反馈的状态为已完成时，检测所述旋转电机是否处于原点位置，以判断所述旋转电机返回原点是否成功。

优选地，所述旋转电机的控制方法还包括：

当接收到急停指令时，判断所述旋转电机当前的转速是否满足急停条件，若是则向所述旋转电机下发停止指令，否则控制所述旋转电机进行循环降速至指定转速后，再向所述旋转电机下发停止指令。

优选地，判断所述旋转电机当前的转速是否满足急停条件，具体包括：

获取所述旋转电机的降速速率并且实时获取所述旋转电机反馈的转速，基于反馈的转速和所述降速速率计算降速循环次数；

当所述降速循环次数小于等于1，或者所述降速循环次数大于1且反馈的转速减去降速速率后在安全停止的转速范围内时，下发停止指令至所述旋转电机；否则以降速速率进行降速，并在转速稳定后使所述循环次数减1再进行判断。

优选地，所述降速循环次数C通过以下公式计算：

C＝[v_反馈/v_降速] (1)

其中，v_反馈表示旋转电机反馈的转速，v_降速表示降速速率，[]表示取整。

优选地，所述目标速度的容差范围基于从所述旋转电机的配置文件中获得的目标转速和容差进行计算。

优选地，所述步骤S1还包括：

如果所述旋转电机的速度设定不成功，向用户发出报警。

优选地，所述步骤S3还包括：

当在第二设定时间内所述旋转电机反馈的状态为未完成时，向用户发出报警；以及在检测出旋转电机未处于原点位置时，向用户发出报警。

本发明通过在执行工艺菜单之前以及工艺菜单执行结束后对旋转电机采取闭环控制，确保对旋转电机的控制命令执行成功，使旋转电机的控制更加安全、可靠及稳定。

进一步地，通过在工艺菜单执行结束之前对旋转电机的转速进行实时监测，避免了旋转电机的速度变化对工艺性能和腔室造成影响；并且通过在工艺菜单执行过程中使旋转电机缓慢降速至停止，避免了由于旋转急停引起的负面影响。

本发明的方法具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施例中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施例中进行详细陈述，这些附图和具体实施例共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出现有半导体设备的结构图；

图2示出根据本发明的示例性实施方案的旋转电机的控制方法的流程图；

图3示出根据本发明的示例性实施方案的旋转电机速度设定步骤的流程图；

图4示出根据本发明的示例性实施方案的旋转电机降速返回原点步骤的流程图；

图5示出根据本发明的示例性实施方案的旋转停止子步骤的流程图；

图6示出工艺过程中对于旋转电机的操作流程图；

图7示出转速监测流程图。

主要附图标记说明：

1、工艺腔室，2、加热装置，3、托盘，4、排气装置，5、进气装置，6、旋转升降装置。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。

图2示出根据本发明的示例性实施方案的旋转电机的控制方法的流程图。如图2所示，旋转电机的控制主要包括步骤S1、S2、S3。

步骤S1为速度设定步骤，其用于在执行工艺菜单之前设定目标转速，并通过实时获取旋转电机反馈的转速判断速度设定是否成功。

具体地，在步骤S1中，下发该目标转速至旋转电机，并且实时获取旋转电机反馈的转速；通过判断在第一设定时间内旋转电机反馈的转速是否处于目标转速的容差范围内，以确定旋转电机的速度设定是否成功。

在未下发目标转速之前，旋转电机处于原点静止状态，旋转电机在接收到所下发的目标转速后，按照指定的速率进行升速。

通过实时获取旋转电机反馈的转速，也即实际转速，将所反馈的转速与目标转速进行比较，能够确定旋转电机在第一设定时间内是否达到了目标转速。其中，第一设定时间可以根据目标转速和指定的升速速率进行设定。

旋转电机是否达到了目标转速，可以通过旋转电机的转速是否在目标转速的容差范围内来确定。如果旋转电机的转速处于目标电机的容差范围内，则可判断此时旋转电机达到了目标转速。目标转速的容差可以从旋转电机的配置文件中获得，也可以自行设定。容差范围通过目标转速±容差进行计算。

当在第一设定时间内所反馈的转速未落在目标电机的容差范围内，即表示旋转电机的速度设定不成功，则向用户发出报警，提示用户设速失败。

在一个示例中，速度设定步骤的流程图如图3所示，包括步骤S11～S15。

在步骤S11中，下发目标转速至旋转电机，并且实时获取旋转电机反馈的转速。

在步骤S12中，从旋转电机的配置文件中获取目标转速的容差。

在步骤S13中，计算目标转速的容差范围。

在步骤S14中，判断在第一设定时间内反馈的转速是否在目标转速的容差范围内。如是，则结束；如否，则执行步骤S15。

在步骤S15中，向用户发出报警，提示用户速度设定失败。

步骤S2为维持转速步骤，其用于在执行工艺菜单的过程中维持旋转电机的转速。在步骤S2中，控制旋转电机以稳定速度进行旋转。

步骤S3为降速返回原点步骤，其用于在工艺菜单执行结束后使旋转电机降速并返回原点，并通过实时获取旋转电机反馈的状态以及检测所述旋转电机是否处于原点位置判断所述旋转电机返回原点是否成功。

具体地，在步骤S3中，下发返回原点指令至旋转电机，并且实时获取旋转电机反馈的状态，通过判断在第二设定时间内反馈的状态是否为已完成(Done)，以及检测旋转电机是否处于原点位置，以判断旋转电机返回原点是否成功。

在未下发降速返回原点指令之前，旋转电机处于以稳定速度进行旋转的状态。降速返回原点指令包括降速指令以及返回原点指点。首先下发降速指令，旋转电机在接收到降速指令后，先开始按照指定的速率进行降速。降速速率可以从配置文件中获取，也可以自行设定。降速完成后，旋转电机静止，再下发返回原点指令，旋转电机在接收到所下发的返回原点指令后，按照固定的速率返回原点位置。

通过实时获取旋转电机反馈的状态，也即实际状态，首先判断在第二设定时间内实际状态是否为已完成(Done)，也即判断在第二设定时间内旋转电机是否动作执行完成。如果没有执行完成则向用户发出报警提示用户运动超时，并使旋转电机停止旋转；如果判断出旋转电机在第二设定时间内已经动作执行完成，则通过位置传感器检测旋转电机是否处于原点位置。如果检测出旋转电机没有处于原点位置，则向用户发出报警，提示用户返回原点失败。

在一个示例中，降速返回原点步骤的流程图如图4所示，包括步骤S31～S35。

在步骤S31中，下发降速返回原点指令至旋转电机，并且实时获取旋转电机反馈的状态。

在步骤S32中，判断在第二设定时间内反馈的状态是否为已完成。如否，则执行步骤S33；如是，则执行步骤S34。

在步骤S33中，向用户发出报警，提示用户运动超时。

在步骤S34中，检测旋转电机是否已经处于原点位置。如是，则结束；如否，则执行步骤S35。

在步骤S35中，向用户发出报警，提示用户返回原点失败。

维持转速步骤S2可以包括旋转停止子步骤S20。可以通过人工按下停止按钮以进入旋转停止子步骤S20。

在旋转子步骤S20中，首选获取旋转电机的降速速率并且实时获取旋转电机反馈的转速，基于反馈的转速和降速速率计算降速循环次数。

降速速率可以从旋转电机的配置文件中获得，也可以自行设定；旋转电机反馈的转速即为旋转电机当前转速。降速循环次数可以设置为反馈的转速除以降速速率后进行取整的结果，即通过公式(1)进行计算；

C＝[v_反馈/v_降速] (1)

其中，C表示降速循环次数，v_反馈表示旋转电机反馈的转速，v_降速表示降速速率，[]表示取整。

当降速循环次数小于等于1时，即当前转速小于或等于降速速率时，表明刚按下停止按钮时的当前转速已经达到急停条件，则可以直接下发停止命令，使旋转电机停止转动。

当降速循环次数大于1，即当前转速大于降速速率时，则首先计算子目标转速(子目标转速＝当前转速-降速速率)，接下来判断该子目标转速是否在安全停止的转速范围内。该安全停止的转速范围可以从旋转电机的配置文件中获得，例如基于配置文件中的数值将安全停止的转速范围设置为小于0.6，也可以自行设定。

如果子目标转速在安全停止的转速范围内，则下发停止命令，使旋转电机停止旋转；如果子目标转速不在安全停止的转速范围内，则下发该子目标转速至旋转电机，使旋转电机以该子目标转速过行旋转，并等待指定时间，例如1秒，待旋转电机转速稳定后使循环次数减1，再进行下一个降速循环，直到当前的降速循环次数小于等于1。

通过以上方式，电机只有在当前循环次数小于等于1时，或者子目标转速在安全停止的转速范围内时才允许电机急停，否则需要按照指定的降速速率进行降速，能够实现缓慢降速。

当旋转电机的当前转速已经达到电机停止不会带来不良影响的程度时，使电机停止旋转。并且在第二设定时间内，通过反馈的旋转电机当前状态再判断一次旋转电机动作执行完毕，如是，则结束；如否，则向用户发出报警，提示用户停止失败。

在一个示例中，旋转停止子步骤的流程图如图5所示，包括步骤S21～S29。

在步骤S21中，获取旋转电机的降速速率，实时获取旋转电机反馈的转速，并计算降速循环次数。降速循环次数＝[当前转速/降速速率]。

在步骤S22中，判断降速循环次数是否大于1。如是，则执行步骤S23；如否，则执行步骤S27。

在步骤S23中，计算子目标转速。子目标转速＝当前转速-降速速率。

在步骤S24中，判断子目标转速是否在安全停止的转速范围内时。如是，则执行步骤S25；如否，则执行步骤S27。

在步骤S25中，下发子目标转速至需旋转电机，并等待X秒。即等待旋转电机以子目标转速稳定旋转。

在步骤S26中，将降速循环次数减1。

在步骤S27中，下发停止指令至旋转电机。

在步骤S28中，判断在第二设定时间内反馈的状态是否为已完成。如是，则结束；如否，则向用户发出报警，提示用户停止失败。

该旋转电机的控制方法还可包括在工艺菜单执行结束之前，当旋转电机反馈的转速达到目标转速时，开启转速监测。当反馈的转速不在目标转速的容差范围内，则中止工艺，并向用户发出报警；在工艺步骤执行结束之后关闭转速监测。

在一个示例中，工艺过程中对于旋转电机的操作流程如图6所示，包括步骤S41～S47。

在步骤S41中，旋转电机按照指定转速逐渐升速。

在步骤S42中，旋转电机达到目标转速。

在步骤S43中，转速监测开启。当反馈的转速不在目标转速的容差范围内，则中止工艺，并向用户发出报警。

在步骤S44中，执行工艺菜单。

在步骤S45中，转速监测停止。

在步骤S46中，旋转电机按照指定转速逐渐降速。

在步骤S47中，旋转电机停止并返回原点。

在一个示例中，转速监测流程如图7所示，包括步骤S431～S437。

在步骤S431中，判断转速监测是否开启，如是，则执行步骤S432；如否，则结束。

在步骤S432中，获取旋转电机反馈的转速。

在步骤S433中，从配置文件中获取目标转速。

在步骤S434中，从配置文件中获取目标转速的容差。

在步骤S435中，计算用于监测判断的标准转速。标准转速＝目标转速-容差。

在步骤S436中，判断反馈的转速是否大于标准转速。如是，则返回步骤S431重新执行所有步骤；如否，则向用户发出报警并立即中止工艺。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (8)

1.一种旋转电机的控制方法，用于控制半导体设备的机台旋转装置中的旋转电机，其特征在于，包括：

步骤S1，在执行工艺菜单之前设定目标转速，并通过实时获取旋转电机反馈的转速判断速度设定是否成功；

步骤S2，在执行工艺菜单的过程中维持所述旋转电机的转速；

步骤S3，在工艺菜单执行结束后使所述旋转电机降速并返回原点，并通过实时获取所述旋转电机反馈的状态以及检测所述旋转电机是否处于原点位置判断所述旋转电机返回原点是否成功；

当接收到急停指令时，判断所述旋转电机当前的转速是否满足急停条件，若是则向所述旋转电机下发停止指令，否则控制所述旋转电机进行循环降速至指定转速后，再向所述旋转电机下发停止指令；

判断所述旋转电机当前的转速是否满足急停条件，具体包括：

获取所述旋转电机的降速速率并且实时获取所述旋转电机反馈的转速，基于反馈的转速和所述降速速率计算降速循环次数；

当所述降速循环次数小于等于1，或者所述降速循环次数大于1且反馈的转速减去降速速率后在安全停止的转速范围内时，下发停止指令至所述旋转电机；否则以降速速率进行降速，并在转速稳定后使所述循环次数减1再进行判断。

2.根据权利要求1所述的旋转电机的控制方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

下发所述目标转速至所述旋转电机，并且实时获取所述旋转电机反馈的转速；

通过判断在第一设定时间内所述旋转电机反馈的转速是否处于所述目标转速的容差范围内，以确定所述旋转电机的速度设定是否成功。

3.根据权利要求1所述的旋转电机的控制方法，其特征在于，所述步骤S2包括：

当所述旋转电机反馈的转速达到所述目标转速时，开启转速监测，当反馈的转速不在所述目标转速的容差范围内，则中止工艺，并向用户发出报警。

4.根据权利要求1所述的旋转电机的控制方法，其特征在于，所述步骤S3包括：

下发降速返回原点指令至所述旋转电机，并且实时获取所述旋转电机反馈的执行状态；

在第二设定时间内根据获取的所述旋转电机反馈的执行状态，判断所述旋转电机是否完成降速指令；

且在所述旋转电机反馈的状态为已完成时，检测所述旋转电机是否处于原点位置，以判断所述旋转电机返回原点是否成功。

5.根据权利要求1所述的旋转电机的控制方法，其特征在于，所述降速循环次数C通过以下公式计算：

C=[v_反馈/v_降速] （1）

其中，v_反馈表示旋转电机反馈的转速，v_降速表示降速速率，[]表示取整。

6.根据权利要求2所述的旋转电机的控制方法，其特征在于，所述目标速度的容差范围基于从所述旋转电机的配置文件中获得的目标转速和容差进行计算。

7.根据权利要求2所述的旋转电机的控制方法，其特征在于，所述步骤S1还包括：

如果所述旋转电机的速度设定不成功，向用户发出报警。

8.根据权利要求4所述的旋转电机的控制方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：

当在第二设定时间内所述旋转电机反馈的状态为未完成时，向用户发出报警；以及在检测出旋转电机未处于原点位置时，向用户发出报警。

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