一种原子层沉积设备的远程控制系统及方法与流程

1.本技术涉及远程控制技术领域，尤其涉及一种原子层沉积设备的远程控制系统及方法。


背景技术：

2.原子层沉积技术是近年来迅速发展的特殊薄膜制造技术，而且原子层沉积设备已经成为半导体制造领域不可缺少的关键设备。目前，原子层沉积设备通常需要放置在实验室中或者工厂厂房内，对于原子层沉积设备的控制操作需要实地现场操作。设备在启动过程中需要有至少半小时的热机升温过程，待温度和压力稳定后才可以进行工艺试验或者投入生产运行，在设备热机升温过程中、工艺试验过程中或者生产运行过程中对于设备的控制操作均需要操作人员在设备现场进行操作，操作人员需要频繁往返实验室或者工厂的厂房，频繁的往返过程浪费时间和精力，难以实现对于原子层沉积设备的远程控制。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供了一种原子层沉积设备的远程控制系统及方法，可以避免操作人员频繁往返实验室或者工厂的厂房，能够实现对于原子层沉积设备的远程控制。
4.本技术实施例的第一方面，提供一种原子层沉积设备的远程控制系统，包括：原子层沉积设备、远程控制器和服务器；
5.所述原子层沉积设备包括无线通信模块、处理器模块和设备主体，所述处理器模块与所述无线通信模块连接；所述设备主体包括温控模块、气体流量控制模块和原子层沉积腔室，所述设备主体与所述处理器模块连接；
6.所述远程控制器用于通过所述服务器向所述原子层沉积设备下发控制指令，所述无线通信模块用于接收所述控制指令，所述处理器模块用于根据所述控制指令通过所述温控模块控制所述原子层沉积腔室的温度、通过所述气体流量控制模块控制反应气体和载气通入所述原子层沉积腔室以及控制所述反应气体和所述载气的通入量。
7.在一些实施方式中，所述原子层沉积设备还用于通过所述无线通信模块和所述服务器向所述远程控制器发送所述处理器模块采集到的设备数据，所述设备数据包括所述原子层沉积设备开启过程中和运行中的相关数据。
8.在一些实施方式中，所述原子层沉积设备还包括电源和继电器，所述电源与所述继电器连接；
9.所述处理器模块包括电源开关控制单元，所述电源开关控制单元用于控制所述继电器的通断，所述继电器的通断用于控制所述原子层沉积设备的开启和关闭。
10.在一些实施方式中，所述温控模块包括加热单元和测温单元；
11.所述加热单元用于控制所述原子层沉积腔室升温，所述测温单元分别与所述处理器模块、所述加热单元和所述原子层沉积腔室连接。
12.在一些实施方式中，所述气体流量控制模块包括气动电磁阀、隔膜阀和流量计，所
述气动电磁阀与所述处理器模块连接，所述气动电磁阀用于控制所述隔膜阀，所述流量计用于测量所述反应气体和所述载气的通入量。
13.在一些实施方式中，所述原子层沉积设备还包括多条气体管路，所述气体管路上设置有所述气体流量控制模块，所述气体管路用于向所述原子层沉积腔室通入对应的所述反应所述气体和所述载气，所述反应气体通过装有有机金属前驱体钢瓶提供，所述载气不参与所述原子层沉积腔室内的化学反应。
14.在一些实施方式中，所述原子层沉积设备还包括真空泵，所述真空泵用于抽走所述原子层沉积腔室内的气体，以调节和控制所述原子层沉积腔室内的气体压强；
15.所述处理器模块还用于根据所述控制指令控制所述真空泵的运行。
16.在一些实施方式中，所述远程控制器为移动远程控制器。
17.本技术实施例的第二方面，提供一种原子层沉积设备的远程控制方法，应用于第一方面所述的原子层沉积设备的远程控制系统，方法包括：
18.远程控制器向服务器发送控制指令；
19.所述服务器向原子层沉积设备转发所述控制指令；
20.所述原子层沉积设备的无线通信模块接收所述控制指令，并将接收到的所述控制指令发送至处理器模块；
21.所述处理器模块根据所述控制指令通过温控模块控制原子层沉积腔室的温度；
22.若所述原子层沉积腔室的温度达到设定温度，且所述原子层沉积腔室内的气体压强，则所述处理器模块根据所述控制指令通过所述气体流量控制模块控制反应气体和载气通入所述原子层沉积腔室以及控制所述反应气体和所述载气的通入量。
23.在一些实施例中，方法还包括：
24.所述原子层沉积设备通过所述无线通信模块向所述服务器发送所述处理器模块采集到的设备数据，其中，所述设备数据包括所述原子层沉积设备开启过程中和运行中的相关数据；
25.所述服务器向所述远程控制器转发所述设备数据。
26.本技术实施例提供的原子层沉积设备的远程控制系统及方法，通过在原子层沉积设备中设置无线通信模块，能够实现原子层沉积设备通过服务器与远程控制器的数据通信，即通过服务器和无线通信模块，原子层沉积设备可以接收到远程控制器发送的控制指令。通过在原子层沉积设备中设置处理器模块，处理器模块可以分析处理接收到的控制指令，依据控制指令的指令内容，控制温控模块为原子层沉积腔室加热升温并监控原子层沉积腔室内的温度，以及依据控制指令的指令内容，控制气体流量控制模块控制通入原子层沉积腔室的载气和反应气体的通入量和通入气体种类，从而可以实现通过远程控制器控制原子层沉积设备的加热升温以及反应气体和载气的通入，能够实现对于原子层沉积设备的远程控制，避免操作人员在设备现场实地操作和控制设备，进而在原子层沉积设备的升温过程中以及运行过程中避免操作人员的频繁往返实验室或者工厂厂房，节省操作人员的时间和精力，提升工作效率。
附图说明
27.图1为本技术实施例提供的一种原子层沉积设备的远程控制系统的示意性结构框
图；
28.图2为本技术实施例提供的另一种原子层沉积设备的远程控制系统的示意性结构框图；
29.图3为本技术实施例提供的一种原子层沉积设备的远程控制方法的示意性流程图。
具体实施方式
30.为了更好的理解本说明书实施例提供的技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本说明书实施例的技术方案做详细的说明，应当理解本说明书实施例以及实施例中的具体特征是对本说明书实施例技术方案的详细的说明，而不是对本说明书技术方案的限定，在不冲突的情况下，本说明书实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
31.在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。术语“两个以上”包括两个或大于两个的情况。
32.原子层沉积技术是近年来迅速发展的特殊薄膜制造技术，而且原子层沉积设备已经成为半导体制造领域不可缺少的关键设备。目前，原子层沉积设备通常需要放置在实验室中或者工厂厂房内，对于原子层沉积设备的控制操作需要实地现场操作。设备在启动过程中需要有至少半小时的热机升温过程，待温度和压力稳定后才可以进行工艺试验或者投入生产运行，在设备热机升温过程中、工艺试验过程中或者生产运行过程中对于设备的控制操作均需要操作人员在设备现场进行操作，操作人员需要频繁往返实验室或者工厂的厂房，频繁的往返过程浪费时间和精力，难以实现对于原子层沉积设备的远程控制。
33.有鉴于此，本技术实施例提供一种原子层沉积设备的远程控制系统及方法，可以避免操作人员频繁往返实验室或者工厂的厂房，能够实现对于原子层沉积设备的远程控制。
34.本技术实施例的第一方面，提供一种原子层沉积设备的远程控制系统。示例性的，图1为本技术实施例提供的一种原子层沉积设备的远程控制系统的示意性结构框图。如图1所示，本技术实施例提供的原子层沉积设备的远程控制系统，包括：原子层沉积设备100、远程控制器200和服务器300。原子层沉积设备100包括无线通信模块110、处理器模块120和设备主体130，处理器模块120与无线通信模块110连接；设备主体130包括温控模块131、气体流量控制模块132和原子层沉积腔室133，设备主体130与处理器模块120连接；远程控制器200用于通过服务器300向原子层沉积设备100下发控制指令，无线通信模块110用于接收控制指令，处理器模块120用于根据控制指令通过温控模块131控制原子层沉积腔室133的温度、通过气体流量控制模块132控制反应气体和载气通入原子层沉积腔室133以及控制反应气体和载气的通入量。载气通常不参与原子层沉积腔室133内的化学反应，载气通常选用惰
性气体或者其他不容易发生化学反应的气体，示例性的，载气可以包括氩气和氮气，载气可以用于起到缓冲作用以满足原子层沉积腔室133内的压力条件，载气还可以用于清洗原子层沉积腔室133等，本技术不作具体限定。反应气体可以通过气源钢瓶得到，气源钢瓶内装有反应气体对应的有机金属前驱体，有机金属前驱体在气源钢瓶内通常以液态形式存在，经过气化得到反应气体。原子层沉积技术是通过气相前驱体脉冲交替地通入反应器并在沉积体上化学吸附并反应而形成沉积膜的技术。原子层沉积设备100通常需要设置原子层沉积腔室133，原子层沉积腔室133达到设定工艺条件后，反应气体通入原子层沉积腔室133可以发生原子层沉积反应。设定工艺条件中包括有温度条件和原子层沉积腔室133内气体压强条件，生成不同的膜层所需的温度条件、原子层沉积腔室133内气体压强和反应气体的成分均不同。通过温控模块131可以为原子层沉积腔室133加热并监测原子层沉积腔室133的温度，通过气体流量控制模块132可以控制通入原子层沉积腔室133的反应气体成分、载气成分以及反应气体和载气的通入量。无线通信模块110可以采用wifi机，处理器模块120可以采用arm微处理器(嵌入式微处理器)，服务器300可以采用物联网服务器，远程控制器200可以采用具有通信功能的计算机等，本技术均不作具体限定。本技术中提到的连接可以是通信连接，也可以是电连接，本技术均不做具体限定。
35.本技术实施例提供的原子层沉积设备的远程控制系统，通过在原子层沉积设备100中设置无线通信模块110，能够实现原子层沉积设备100通过服务器300与远程控制器200的数据通信，即通过服务器300和无线通信模块110，原子层沉积设备100可以接收到远程控制器200发送的控制指令。通过在原子层沉积设备100中设置处理器模块120，处理器模块120可以分析处理接收到的控制指令，依据控制指令的指令内容，控制温控模块131为原子层沉积腔室133加热升温并监控原子层沉积腔室内的温度，以及依据控制指令的指令内容，控制气体流量控制模块132控制通入原子层沉积腔室133的载气和反应气体的通入量通入气体种类，从而可以实现通过远程控制器200控制原子层沉积设备100的加热升温以及反应气体和载气的通入，能够实现对于原子层沉积设备200的远程控制，避免操作人员在设备现场实地操作和控制设备，进而在原子层沉积设备200的升温过程中以及运行过程中避免操作人员的频繁往返实验室或者工厂厂房，节省操作人员的时间和精力，提升工作效率。
36.在一些实施方式中，远程控制器200为移动远程控制器。示例性的，移动远程控制器可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑或者其他移动终端，本技术不做具体限定。移动远程控制器能够实现最大限度的远程控制，使得远程控制器不被局限于固定位置，使得远程控制器的远程控制更加方便。
37.在一些实施方式中，继续参考图1，原子层沉积设备100还用于通过无线通信模块110和服务器300向远程控制器200发送处理器模块120采集到的设备数据，设备数据包括原子层沉积设备100开启过程中和运行中的相关数据。示例性的，设备数据可以包括原子层沉积腔室133的实时温度数据、原子层沉积腔室内的气体压强数据、历史报警的数据、气体管路流量计的数据以及原子层沉积设备100上电的参数等，本技术不作具体限定。设备数据可以通过mqtt(消息队列遥测传输)协议传输至服务器300，本技术不作具体限定。
38.在远程控制器200上可以设定用户管理和注册规则，示例性的，用户等级可以分为三级，分别是工程师、老师以及学生，不同等级的用户的对于远程控制原子层沉积设备100的操作权限不同。例如，工程师可以修改设备电气参数等。已经注册的用户需要设置登录密
码，未注册的用户需要进行合法注册才能登录使用，本技术不作具体限定。
39.处理器模块120可以获取到温控模块131监测到的原子层沉积腔室的温度数据，根据温度数据与设定阈值比对，不同工艺段的温度阈值设定通常不同，温度阈值可以是温度范围，也可以是上限值或者下限值，如果监测到的当前温度数据不符合温度阈值，则可以在原子层沉积设备100端进行报警，同时还可以在远程控制器上显示报警信息，能够使得持有远程控制器的操作人员发现报警信息，并发出相应的控制指令，本技术均不作具体限定。
40.本技术实施例提供的原子层沉积设备的远程控制系统，原子层沉积设备100通过无线通信模块110和服务器300向远程控制器200发送处理器模块120采集到的设备数据，能够实现远程控制的双向数据交互，使得远程控制器200能够看到原子层沉积设备100的开启情况和运行情况，便于远程控制器200下发适宜的控制指令。
41.在一些实施方式中，图2为本技术实施例提供的另一种原子层沉积设备的远程控制系统的示意性结构框图。示例性的，如图2所示，原子层沉积设备100还包括电源140和继电器150，电源140与继电器150连接，电源140与继电器150连接通常是电连接。处理器模块120包括电源开关控制单元121，电源开关控制单元121用于控制继电器150的通断，继电器150的通断用于控制原子层沉积设备100的开启和关闭。电源140可以是为原子层沉积设备100的整体供电的电源，继电器150可以视为电源140的开关，能够控制电源140是否接入电路供电，即继电器150的通断能够控制原子层沉积设备100的开启和关闭。
42.本技术实施例提供的原子层沉积设备的远程控制系统，通过在处理器模块120包括电源开关控制单元121，电源开关控制单元121用于控制继电器150的通断，远程控制器200可以通过发送控制指令到处理器模块120，以控制电源开关控制单元121控制继电器150的通断，以实现远程控制原子层沉积设备100是否被接入电源，进而控制原子层沉积设备100的开启和关闭。
43.在一些实施方式中，继续参考图2，温控模块131包括加热单元131a和测温单元131b；加热单元131a用于控制原子层沉积腔室133升温，测温单元131b分别与处理器模块120、加热单元131a和原子层沉积腔室133连接。加热单元131a可以采用热电偶加热方式，加热单元131a可以包括k型热电偶和/或s型热电偶；测温单元131b可以包括k型热电偶测温电路和/或s型热电偶测温电路。
44.本技术实施例提供的原子层沉积设备的远程控制系统，通过在温控模块131中分别设置加热单元131a和测温单元131b，能够实现加热功能和测温功能。
45.在一些实施方式中，继续参考图2，气体流量控制模块132包括气动电磁阀132a和隔膜阀132b，气动电磁阀132a与处理器模块120连接，气动电磁阀132a用于控制隔膜阀132b。气动电磁阀132a可以控制隔膜阀132b的开启、关闭以及开度等，本技术不作具体限定。
46.在一些实施方式中，原子层沉积设备还可以包括多条气体管路，气体管路上设置有气体流量控制模块，气体管路用于向原子层沉积腔室通入对应的反应气体和载气，反应气体通过装有有机金属前驱体钢瓶提供，载气不参与原子层沉积腔室内的化学反应。气体管路的一端可以与原子层沉积腔室连通，另一端可以与载气的气源钢瓶连通或者与反应气体的气源钢瓶连通。气体流量控制模块可以设置在气体管路的管路上，不同的气体管路可以用于通入不同的反应气体，相同的反应气体也可以拥有多条气体管路，本技术均不作具
体限定。处理器可以通过控制各个气体流量控制模块上的气动电磁阀来控制对应的隔膜阀的开启、关闭以及开度等，来实现不同反应气体通入到原子层沉积腔室内。
47.本技术实施例提供的原子层沉积设备的远程控制系统，通过在气体管路上设置气体流量控制模块，通过远程控制器下发控制指令，控制指令可以包括工艺配方，处理器模块根据控制指令中的工艺配方控制相应气体流量控制模块中的气动电磁阀和隔膜阀的开启时间，实现向原子层沉积腔室通入工艺配方中设定的气体量和反应时间，从而实现远程控制原子层沉积设备的运行。
48.在一些实施方式中，原子层沉积设备还包括真空泵，真空泵用于抽走原子层沉积腔室内的气体以调节和控制原子层沉积腔室内的气体压强；处理器模块还用于根据控制指令控制真空泵的运行。真空泵主要用于对原子层沉积腔室进行抽真空，由于，原子层沉积腔室在进行原子层沉积工艺反应时只需要对应的反应气体，在反应过程中将反应的副产物和多余的反应气体需要在原子层沉积反应中及时抽走，即对原子层沉积腔室进行抽真空。真空泵的运行可以通过处理器模块来实现，进而可以通过远程控制器通过下发控制指令来实现远程控制真空泵的运行。
49.在一些实施方式中，继续参考图2，原子层沉积设备100还包括触控显示器160，触控显示器160与处理器模块120连接。触控显示器160可以实现在原子层沉积设备100端对设备进行现场操作，触控显示器160可以用于显示各个控制按钮，控制按钮可以通过触控点击或者采用触发按钮，触控按钮可以用于控制原子层沉积设备100的相应动作，本技术不作具体限定。触控显示器160还可以显示设备的相关参数信息、状态信息或者报警信息等，本技术均不作具体限定。
50.本技术实施例的第二方面，提供一种原子层沉积设备的远程控制方法，应用于第一方面所述的原子层沉积设备的远程控制系统，图3为本技术实施例提供的一种原子层沉积设备的远程控制方法的示意性流程图。示例性的，如图3所示，本技术实施例提供的原子层沉积设备的远程控制方法包括：
51.s100：远程控制器向服务器发送控制指令。控制指令可以包括启动原子层沉积设备的开启指令、关闭原子层沉积设备的关闭指令、温度控制指令、设备电气参数指令、气体配方指令等等，本技术不做一一列举。
52.s200：服务器向原子层沉积设备转发控制指令。
53.s300：原子层沉积设备的无线通信模块接收控制指令，并将接收到的控制指令发送至处理器模块。
54.s400：处理器模块根据控制指令通过温控模块控制原子层沉积腔室的温度。处理器模块根据控制指令控制真空泵的启动和气体流量计的启动等。
55.s500：若原子层沉积腔室的温度达到设定温度，且原子层沉积腔室内的气体压强达到预设值，则处理器模块根据控制配方通过气体流量控制模块控制反应气体和载气通入原子层沉积腔室以及控制反应气体和载气的通入量。
56.本技术实施例提供的原子层沉积设备的远程控制方法，通过在原子层沉积设备中设置无线通信模块，能够实现原子层沉积设备通过服务器与远程控制器的数据通信，即通过服务器和无线通信模块，原子层沉积设备可以接收到远程控制器发送的控制指令。通过在原子层沉积设备中设置处理器模块，处理器模块可以分析处理接收到的控制指令，依据
控制指令的指令内容，控制温控模块为原子层沉积腔室加热升温并监控原子层沉积腔室内的温度，以及依据控制指令的指令内容，控制气体流量控制模块控制腔室内的气体压力以及通入原子层沉积腔室的载气和反应气体的通入量和种类，从而可以实现通过远程控制器控制原子层沉积设备的加热升温和反应气体的通入，能够实现对于原子层沉积设备的远程控制，避免操作人员在设备现场实地操作和控制设备，进而在原子层沉积设备的升温过程中以及运行过程中避免操作人员的频繁往返实验室或者工厂厂房，节省操作人员的时间和精力，提升工作效率。
57.在一些实施方式中，方法还包括：
58.原子层沉积设备通过无线通信模块向服务器发送处理器模块采集到的设备数据，其中，设备数据包括原子层沉积设备开启过程中和运行中的相关数据。
59.服务器向远程控制器转发设备数据。
60.本技术实施例提供的原子层沉积设备的远程控制方法，原子层沉积设备通过无线通信模块和服务器向远程控制器发送处理器模块120采集到的设备数据，能够实现远程控制的双向数据交互，使得远程控制器能够看到原子层沉积设备的开启情况和运行情况，便于远程控制器下发适宜的控制指令。
61.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程流程管理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程流程管理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
62.在一个典型的配置中，设备包括一个或多个处理器(cpu)、存储器和总线。设备还可以包括输入/输出接口、网络接口等。
63.存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)，存储器包括至少一个存储芯片。存储器是计算机可读介质的示例。
64.计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd
‑
rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
65.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
66.本领域技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
‑
rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
67.以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。