【摘 要】
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原子层沉积（ALD）设备作为制备纳米薄膜材料关键设备,对其进行国产化自主研发有助于加快国内在半导体领域的研究进程。目前的ALD设备在自动化程度上存在缺陷,无法满足半导体产业上的工作环境。本课题借助校企合作平台,对自主研发带有转送系统的Load Lock（送样取样）型ALD设备控制系统展开设计与研究,结合目前先进PLC技术完成控制系统的设计。该系统提高了ALD设备自动化程度以减少人工操作实现高度自动
【基金项目】
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国家重点研发计划重大科学仪器设备开发重点专项-差分高能电子衍射仪在ALD成膜机理研究及应用示范项目；
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原子层沉积（ALD）设备作为制备纳米薄膜材料关键设备,对其进行国产化自主研发有助于加快国内在半导体领域的研究进程。目前的ALD设备在自动化程度上存在缺陷,无法满足半导体产业上的工作环境。本课题借助校企合作平台,对自主研发带有转送系统的Load Lock（送样取样）型ALD设备控制系统展开设计与研究,结合目前先进PLC技术完成控制系统的设计。该系统提高了ALD设备自动化程度以减少人工操作实现高度自动化生产过程。论文主要研究工作如下:（1）由于ALD设备的反应室温度作为关键参数,具有非线性、滞后性的特点,因此本文主要研究了工艺过程中的温度控制。通过分析温度控制系统工作原理并建立数学模型,提出包含模糊推理和神经网络自学习的实时PID调节器的控制策略。通过与常规PID、模糊自适应PID仿真比较,结果表明本文提出的模糊神经网络PID具有响应快、超调小、抗干扰能力强等优点。（2）对LoadLock型ALD设备进行功能需求分析,并设计Load Lock型ALD控制系统的总体架构。控制系统主要由信息采集模块、电气元器件执行模块、PLC控制模块和人机交互模块组成,并对控制系统进行硬件选型和设计。（3）在德国BECKHOFF工业PC硬件平台上采用VS2019和TC3开发环境分别完成上位机和下位机程序的设计,研发出了一套可用于简便生产的Load Lock型ALD控制系统。系统实时性高,稳定性强、开放性好。完成参数的设置、操作指令的发送、Load Lock型ALD设备运行状态和环境信息的查看等功能。（4）最后通过设备稳定性测试,满足了ALD工艺过程的控制要求。将设备投入生产,并对多批工艺样品的进行测试,各项薄膜参数均满足标准。同时系统运行稳定可靠,实现了全自动化生产过程的控制需求。
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