负压控制方法、半导体废气处理设备及存储介质与流程

1.本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种负压控制方法、半导体废气处理设备、电子设备和非暂态计算机可读存储介质。


背景技术：

2.半导体制造过程中的废气处理设备中，工艺气体通过反应装置的进气口进入反应腔，经过处理后通过排气口排出至厂务。半导体废气处理设备在正常运行时内部的工艺气体流通区域为负压环境，通常由厂务系统负责提升负压，但厂务负压偏低且不稳定，难以保证负压环境稳定，而且现有的废气处理设备难以降低对厂务系统的依赖，因此在对废气处理设备进行负压控制时，难以及时响应且无法有效提升或降低负压，难以保证负压稳定。


技术实现要素：

3.本发明提供一种负压控制方法、半导体废气处理设备、电子设备和非暂态计算机可读存储介质，用以解决相关技术存在的技术问题之一，实现通过对风机的转速进行控制，可以有效提升负压，同时保证负压稳定，降低厂务消耗。
4.本发明提供一种负压控制方法，包括：
5.设定风机频率负压关系映射和控制逻辑关系，所述风机频率负压关系映射包括至少6个频率负压对应关系；
6.获取半导体废气处理设备的实际负压值及目标负压值；
7.根据所述目标负压值和所述风机频率负压关系映射，确定所述目标负压值对应的所述频率与负压对应关系；
8.根据所述目标负压值对应的所述频率与负压对应关系、所述实际负压值以及所述控制逻辑关系，获得变频器的目标频率。
9.根据本发明提供的一种负压控制方法，所述控制逻辑关系包括与各个所述频率负压对应关系一一对应的运算关系。
10.根据本发明提供的一种负压控制方法，所述频率负压对应关系为风机的频率范围与半导体废气处理设备的负压范围的对应关系。
11.根据本发明提供的一种负压控制方法，所述运算关系为所述变频器的目标频率等于频率差值与负压差值的商与所述实际负压值之积，所述频率差值为风机的频率范围的上限值与下限值的差值，所述负压差值为半导体废气处理设备的负压范围的上限制与下限值的差值。
12.根据本发明提供的一种负压控制方法，所述频率负压对应关系包括主运行对应关系、第一运行对应关系和第二运行对应关系，所述主运行对应关系、所述第一运行对应关系和所述第二运行对应关系的个数均大于或等于1，且个数之和大于6，所述主运行关系的所述风机的频率范围位于所述第一运行对应关系的风机的频率范围和所述第二运行对应关系的风机的频率范围之间。
13.根据本发明提供的一种负压控制方法，所述第一运行对应关系的频率差值和所述第二运行对应关系的频率差值均小于或等于所述主运行对应关系的频率差值。
14.根据本发明提供的一种负压控制方法，所述实际负压值包括进气口负压值或排气口负压值。
15.本发明还提供一种半导体废气处理设备，包括反应装置、风机、变频器和控制器，所述反应装置包括排气口和进气口，所述排气口或所述进气口设有负压传感器，所述风机设置于所述排气口，所述变频器与所述风机连接，所述控制器与所述负压传感器和所述变频器均连接，用于执行如上所述的负压控制方法。
16.本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述负压控制方法。
17.本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上所述负压控制方法。
18.本发明提供的负压控制方法，用于半导体废气处理设备中工艺气体流通区域的负压控制。将半导体废气处理设备内部的负压范围分为至少6段进行控制，并将每段负压范围与相应的风机频率范围进行对应形成一个频率负压对应关系，由各个频率负压对应关系组成风机频率负压关系映射，首先通过负压传感器获取半导体废气处理设备内实际负压环境的负压值，然后确定半导体废气处理设备所需要的目标负压值所在的负压范围，并在风机频率负压关系映射中确定该负压范围对应频率负压对应关系，最后将实际负压值和目标负压值对应的频率负压对应关系代入控制逻辑关系，进入可编程控制器中进行内部运算，获得变频器的目标频率，进而通过变频器控制风机转速。
19.工艺气体通过反应装置的进气口进入反应腔，经过处理后通过排气口排出至厂务。半导体废气处理设备在正常运行时内部的工艺气体流通区域为负压环境，负压环境由厂务负压与风机共同提供，从而保证负压环境稳定。在厂务负压条件有限且不稳定的情况下，本发明通过对风机的转速进行控制，可以有效提升负压，同时保证负压稳定，降低厂务消耗。同时本发明的各项参数设定可灵活变化，负压对应的频率分为至少6段，每段之间均为线性控制，能够进一步保证控制稳定。
20.除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
21.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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本发明提供的半导体废气处理设备的结构示意图；
23.附图标记：
24.100、反应装置；110、进气口；120、排气口；
25.200、风机；300、变频器；400、控制器；
26.500、负压传感器。
具体实施方式
27.下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
28.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
30.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
31.此外，在本发明实施例的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。
32.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
33.如图1所示，本发明实施例提供的负压控制方法，包括：
34.设定风机频率负压关系映射和控制逻辑关系，风机频率负压关系映射包括至少6个频率负压对应关系；
35.获取半导体废气处理设备的实际负压值及目标负压值；
36.根据目标负压值和风机频率负压关系映射，确定目标负压值对应的频率与负压对应关系；
37.根据目标负压值对应的频率与负压对应关系、实际负压值以及控制逻辑关系，获得变频器的目标频率。
38.本发明实施例的负压控制方法，用于半导体废气处理设备中工艺气体流通区域的
负压控制。将半导体废气处理设备内部的负压范围分为至少6段进行控制，并将每段负压范围与相应的风机频率范围进行对应形成一个频率负压对应关系，由各个频率负压对应关系组成风机频率负压关系映射，首先通过负压传感器获取半导体废气处理设备内实际负压环境的负压值，然后确定半导体废气处理设备所需要的目标负压值所在的负压范围，并在风机频率负压关系映射中确定该负压范围对应频率负压对应关系，最后将实际负压值和目标负压值对应的频率负压对应关系代入控制逻辑关系，进入可编程控制器中进行内部运算，获得变频器的目标频率，进而通过变频器控制风机转速。
39.工艺气体通过反应装置的进气口进入反应腔，经过处理后通过排气口排出至厂务。半导体废气处理设备在正常运行时内部的工艺气体流通区域为负压环境，负压环境由厂务负压与风机共同提供，从而保证负压环境稳定。在厂务负压条件有限且不稳定的情况下，本发明通过对风机的转速进行控制，可以有效提升负压，同时保证负压稳定，降低厂务消耗。同时本发明的各项参数设定可灵活变化，负压对应的频率分为至少6段，每段之间均为线性控制，能够进一步保证控制稳定。
40.上游主设备进气时气量不一致，存在一定的波动，会造成约300pa的压力波动左右，这段压力波动，需要至少4个频率段可以控制稳定，初始频率控制与最高频率控制各至少1段。因此在风机频率负压关系映射上需要至少包括以上6个频率负压对应关系进行频率控制。
41.根据本发明提供的一个实施例，控制逻辑关系包括与各个频率负压对应关系一一对应的运算关系。本实施例中，控制逻辑关系也为一个运算关系的集合，集合中的每一个运算关系均对应其相应的频率负压对应关系，即在控制逻辑关系进行运算时，频率负压对应关系中的参数将代入到其对应的运算关系中进行运算。
42.根据本发明提供的一个实施例，频率负压对应关系为风机的频率范围与半导体废气处理设备的负压范围的对应关系。本实施例中，每个频率负压对应关系即为各段负压范围与其对应的风机频率范围，负压范围及其对应的频率范围可为根据实际设备运行总结经验人为规定，也可为根据不同风机型号和设备型号等通过相关参数运算得出。
43.本实施例中，将不同负压值对应的变频分为6段，每段之间均为线性控制，从而保证控制稳定。具体为：
44.1.初始负压150～250pa，对应风机基础频率15～20hz；
45.2.负压250～300pa，对应风机频率20～30hz；
46.3.负压300～400pa，对应风机频率35～38hz；
47.4.负压400～450pa，对应风机频率38～42hz；
48.5.负压450～500pa，对应风机频率42～45hz；
49.6.负压500～550pa，对应风机频率45～47hz。
50.根据本发明提供的一个实施例，运算关系为变频器的目标频率等于频率差值与负压差值的商与实际负压值之积，频率差值为风机的频率范围的上限值与下限值的差值，负压差值为半导体废气处理设备的负压范围的上限制与下限值的差值。本实施例中，变频器的目标频率seta＝(maxa-mina)/(maxhza-minhza)*a，其中，maxa为负压范围的上限值，mina为负压范围的下限值，maxhza为风机频率范围的上限值，minhza为风机频率范围的上限值。
51.预先将上述负压范围和频率范围的数据输入可编程控制器中作为已设定参数，获取实际负压值和目标负压值后，再通过可编程控制器将参数代入上述公式中进行内部运算，运算结果作为变频器的目标频率输出至变频器，从而控制风机转速，提升负压或是降低负压，从而实现压力稳定。
52.本实施例中，6个频率负压对应关系均采用相同的运算公式进行运算，在其它实施例中，针对不同的频率负压对应关系，根据不同的频率负压需求可采用不同的运算公式进行计算，控制逻辑灵活可变，提高控制精度。
53.根据本发明提供的一种个实施例，频率负压对应关系包括主运行对应关系、第一运行对应关系和第二运行对应关系，主运行对应关系、第一运行对应关系和第二运行对应关系的个数均大于或等于1，且个数之和大于6，主运行关系的风机的频率范围位于第一运行对应关系的风机的频率范围和第二运行对应关系的风机的频率范围之间。本实施例中，主运行对应关系为半导体废气处理设备在实际运行过程中内部常规负压范围对应的风机频率范围，第一运行对应关系为负压范围小于常规负压范围下限值的负压对应的风机频率范围，第二运行对应关系为负压范围大于常规负压范围上限值的负压对应的风机频率范围。
54.在半导体废气处理设备的实际负压控制过程中，至少6个频率负压对应关系中，至少包括一个主运行对应关系，其余由第一运行对应关系和第二运行对应关系组成，对半导体废气处理设备在实际应用过程中能够涉及到的整个负压范围进行分段控制，提高控制精度和稳定性。
55.本实施例中，主运行对应关系为1个，第一运行对应关系为1个，第二运行对应关系为4个。在其它实施例中，主运行对应关系、第一运行对应关系和第二运行对应关系的个数可根据实际情况调整。
56.根据本发明提供的一个实施例，第一运行对应关系的频率差值和第二运行对应关系的频率差值均小于或等于主运行对应关系的频率差值。本实施例中，各个第一运行对应关系和第二运行对应关系中风机频率范围的上限值与下限值的差值，小于或等于主运行对应关系中风机频率范围的上限值与下限值的差值，即第一运行对应关系和第二运行对应关系的风机频率范围宽度小于或等于主运行对应关系的风机频率范围宽度。主运行对应关系作为常规负压范围与对应的风机频率范围的关系，其在一个主运行对应关系中范围较大，保证在常规负压环境的调控中负压整体稳定性，第一运行对应关系与第二运行对应关系并非常规调控范围，因此每段的分段宽度较小，能够达到提高调控的精准度。
57.根据本发明提供的一个实施例，实际负压值包括进气口负压值或排气口负压值。本实施例中，半导体废气处理设备在工艺气体的进气口处设置进气口负压传感器，在工艺气体在反应腔内反应后排出至半导体废气处理设备外时经过的排气口处也设置排气口负压传感器。可编程控制器选择采集进气口负压传感器或排气口负压传感器检测到的负压值，并将其作为实际负压值，进行最后的控制逻辑关系代入。
58.当选择进气口负压作为获取的实际负压值时，由于风机位于排气口末端，因此能够由进气口位置调控整体半导体废气处理设备内部流通区域的负压环境。当选择排气口负压作为获取的实际负压值时，由于风机距离排气口近，所以风机能够更加快速的响应控制调整负压。当进气口发生堵塞时，可以选择进气口做为实际数据采集值时，能有效提升进气
口的压力值，防止主设备排期不畅通从而造成停机，影响产能。当进气口未发生堵塞时，可以选择利用排气口压力值作为实际采集值，从而降低风机频率，起到节能的作用。另外，当进气口压力在-100pa～0pa时可以切换进气口做为实际采集值。
59.如图1所示，本发明实施例还提供了半导体废气处理设备，包括反应装置100、风机200、变频器300和控制器400，反应装置100包括排气口120和进气口110，排气口120或进气口110设有负压传感器500，风机200设置于排气口120，变频器300与风机200连接，控制器400与负压传感器500和变频器300均连接，用于执行如上述实施例的负压控制方法。
60.本发明实施例的半导体废气处理设备，风机200设置在排气口120处，为设备内部的工艺气体流通区域提供负压，变频器300用于控制风机200的转速，负压传感器500用于负压监测，控制器400用于接收负压传感器500检测到的负压信号，经过运算处理后获得频率信号控制变频器300的频率，从而控风机200的转速，提升负压或降低负压。
61.本实施例中，负压传感器500可设置在反应装置100的进气口110，也可设置在反应装置100的排气口120，还可在进气口110和排气口120均设置，在控制器400获取信号时进行相应的选择即可。
62.本发明实施例还提供了电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时实现如上述实施例的负压控制方法。
63.本发明实施例还提供了非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述实施例的负压控制方法。
64.本发明实施例的电子设备的处理器、通信接口和存储器通过通信总线完成相互间的通信。处理器可以调用存储器中的逻辑指令，以执行负压控制方法。
65.此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过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相关技术做出贡献的部分或者该技术方案的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。
66.本发明实施例的计算机程序产品，计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，计算机程序包括程序指令，当程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的方法，例如包括上述实施例的负压控制方法。
67.又一方面，本发明实施例的非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的传输方法，例如包括负压控制方法。
68.以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中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模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
69.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对相关技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，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)执行各个实施例或者实施例的某些部分的方法。
70.最后应说明的是：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。