真空磁控溅射镀膜设备用户手册资料.docx

1、真空磁控溅射镀膜设备用户手册资料 真空磁控溅射镀膜控制系统 用 户 手 册 2008-07-09 V1.11.系统简述TFT系统需要实现玻璃在真空环境下自动化的连续镀膜，生产线布置为“回”字型矩形结构，生产线划分为4个区，位于生产线左右侧的上片区和下片区，位于上下片平台间的工艺区和回传区，其中呈”-”方向移动的区域为工艺区，呈”罗茨泵-分子泵接力抽气，将腔室内压力由大气变为真空，并在生产过程中保持适合生产的真空环境；1.2 传送系统 传送系统共24台操作电机，上下片平台各4台，工艺区11台，回传区5台传动电机，除上下片平台各有2台电机可实现双向传动外，其余电机均为单向传动；其中除M3 M9 可

2、以通过端子通断和模拟量信号协同控制电机转速外，其余电机的传动速度由端子通断直接控制；1.3 加热系统 加热系统共66台，在连续生产过程中，逐段加热工艺区腔室内的温度，以确保在玻璃在镀膜过程中的环境温度，加热系统进行PID运算，通过固态继电器的电压脉冲控制加热器的加热频率；1.4 溅射电源在工艺区有4个溅射室，室内配置MF中频溅射电源和DC直流溅射电源，通过电源产生的高电压电离气体分子；1.5 冷却水 机械泵、分子泵、溅射电源冷却管路安装有压力检测设备，通过水流开关检测冷却水压力是否符合设备冷却的要求；1.6 工艺气路 气路由供气管道，流量计和切断阀组成；2.系统供电2.1 柜体通电前检查 柜间

3、连接线校核； 所有断路器，熔断器处于断开状态； 检查泵组柜，电加热柜一次主排、母排绝缘和是否短路； 检查泵组柜，PLC柜，电加热柜，电源柜是否短路；2.2 现场设备通电前检查 电缆接线的校核； 接线的电源电压等级是否与设备匹配； 机械泵，罗茨泵，传动电机通电前进行三相对地绝缘（电阻0.5M欧）测试； 其它现场设备是否有短路现象，例如分子泵，阀门等； 控制回路的功能测试；2.3 电源送电顺序2.3.1 PLC控制柜 传动控制柜PLC模块电源供电(220V)QF51-SB54（面板）-QF81; PLC控制柜及PLC模块触摸屏供电(220V)QF51-SB54（面板）-QF82; 检修插座供电(2

4、20V)QF51-SB54（面板）-QF86; 传动控制柜I/O模块供电(24V)QF51-SB54-QF71-QF74; PLC控制柜I/O模块供电(24V)QF51-SB54-QF71-QF71.1; 流量计供电(15V)QF51-SB54-QF61; 温度控制器供电(24V)QF51-SB54-QF64-QF64.1; 中频/直流控制电源(24V)QF51-SB54-QF64-QF66; 阀门，机械泵气镇，油镇供电(24V)QF51-SB54-QF84-QF84.1; 光电开关及真空计电源(24V)QF51-SB54-QF84-QF85;传动电机供电(380V) QF51(泵组控制柜)-

5、QF165(泵组控制柜)-(QF52-QF311)2.3.2 电加热柜 电加热供电(220V) QF51(泵组控制柜)-QF166(泵组控制柜)-(QF54QF185)2.3.3 泵组柜 机械泵供电(380V)QF51-QF111(进片室)QF51-QF114(工艺区)QF51-QF116(出口室) 罗茨泵供电(380V)QF51-QF112(进片室)QF51-QF115(工艺区)QF51-QF118(出口室) 分子泵供电(380V)QF51-(QF111-QF162) 中频溅射电源供电(380V)QF411-(QF412-QF416)直流溅射电源供电(380V)QF411-(QF421-QF

6、432)3.PLC运行程序PLC程序采用三菱GX Works2 1.31H开发。依据TFT生产工艺，软件设计有以下的工作模式；3.1 环境模式工作环境可设定为大气环境和真空环境；设计大气环境的主要目的用于检查设备的运行状况，如传动是否存在卡架的现象，门阀开关限位是否到位等；真空环境为设备正常工作所达到的必需条件；在大气模式下除分子泵外，所有设备都可以手动测试；注意：在手动模式下传动始终以低速运行，只有在自动运行时，传动才以不同的速度运转；3.2 工作模式工作模式分抽气模式，生产模式，保压模式和停止模式；只有环境模式设置为真空模式后，工作模式才可以进行选择； 抽气模式抽气模式使生产线达到具备生产

7、条件的真空度，抽气模式的运行的规程为：1.所有带限位设备的开限位检查（门、管道阀、分子泵阀、破空阀）；2.确认开限位检查通过后，对以上设备进行关限位检查；3.确认关限位检查通过后,关闭1#,6#门，打开2#,3#,4#,5#室门；4.确认以上门开、关到位后，启动所有机械泵；5.确认所有机械泵启动并热泵完成后（热泵时间5分钟），打开机械泵对应的管道阀；6确认管道阀打开后，在管道真空度满足的条件下，启动罗茨泵； 7.确认罗茨泵启动后，在腔室内压力小于50Pa，管道压力小于10Pa，开分子泵阀； 8.待分子泵阀全部打开后，满足分子泵启动条件，启动各腔室分子泵； 9.分子泵全部开启（部分开启，设备未使

8、能系统会默认为分子泵已开启）等待约8分钟（分子泵由速度0达到全速旋转）后，关闭2,3,4,5#门，程序提示抽气结束； 10抽气完成前，系统设计有180秒的等待时间，如在该时间内没有将工作模式由抽气转化为生产模式，则抽气模式将自动转换为保压模式； 生产模式生产模式由抽气模式完成后（提示抽气已完成）才能实现切换，生产模式执行的规程为：1.复核室门是否已关闭，复核破空阀和放气阀是否已关闭；2.待确认以上设备已完成后，复核所有机械泵是否已启动；3.确认机械泵已启动，且已经过完全热泵，复核所有管道阀是否已开启；4.确认管道阀已开启后，复核罗茨泵和分子泵阀是否已开启；5.确认罗茨泵与分子泵阀开启无误，复核

9、所有分子泵是否已运行；6.复核分子泵已运行，且达到全速运转（默认8分钟），确认无误后，系统进入正常生产阶段；按生产工艺的要求，顺序开/关各腔室门，管道阀、破空阀等，顺序启动传动电机，实现自动化生产； 保压模式保压模式可以在抽气模式或者生产模式下切换，保压模式主要工作为依次序停止泵组，停止后不打开放气阀；保压模式运行的规程为：1.首先将传动设置为停止运行；系统关闭1#，6#室门，打开2#,3#,4#,5#室门；关闭破空阀；2.确认1-6#门开关已就位，确认进、出片室破空阀已关闭，停止所有分子泵运行；3.确认所有分子泵已完全停止（丛完全运行到停止约需8-10分钟），关闭分子泵阀；4.确认所有分子泵

10、已全部停止后，关闭分子泵前级阀；5.确认分子泵阀已关闭，关闭管道阀；6. 确认所有管道阀已关闭，系统停止罗茨泵；7.确认罗茨泵已停止，系统关闭机械泵；8.确认机械泵已关闭后，打开管道放气阀，自动放气30秒后，管道放气阀自动关闭； 放气模式停止模式只能在保压模式下切换；停止模式运行的一般规则为：1.确认腔室内加热温度，如腔室内温度大于70度，系统将不允许由保压模式切换为停止模式；2放气模式在放气前执行与保压模式相同的操作；3.确认泵组已完全停止，分子泵阀和管道阀在关闭的条件下，打开破空阀，执行放气程序；4待真空计显示为大气状态，关闭放气阀；3.3 安全连锁系统安全连锁条件为： 分子泵当分子泵出现

11、运行故障，系统停止分子泵运行，关断分子泵前级阀；当分子泵出现水流异常，系统检测到无水信号后如30S水流检测仍无信号，系统停止分子泵运行； 罗茨泵罗茨泵（热继电器17A）出现电流过大，系统停止罗茨泵运行，关断分子泵前蝶阀，停止分子泵运行； 机械泵机械泵（热继电器）出现电流过大，系统停止机械泵运行，然后依次关断分子泵前蝶阀，停止分子泵运行；停止罗茨泵运行；打开机械泵与罗茨泵之间的自吸阀，执行自动放气程序后30S关闭自吸阀； 压力检测在生产过程中，当管道内真空度（压力）因不明原因快速上升超过安全限值（500Pa），系统关断分子泵前蝶阀，停止分子泵运行； 溅射靶当出现冷却水中断（信号由1变为0），持续

12、超过30S，如为计算机远程控制，计算机停止相应靶的运行； 系统急停按下面板（工艺区）或者是外部的急停按钮，系统将停止传动的运行； 3.4 系统报警当系统内出现设备异常，系统触发蜂鸣器，提示用户关注设备运行异常，系统内设定的报警可分为以下几类： 系统报警系统报警主要提示用户CPU及PLC硬件系统本身存在故障，告知用户关注并及时解决出现的问题，这些问题包括：出现输入输出模块校验出错，请检查所有I/O模块，如发现未供电或者模块红灯闪烁，请检查供电线路或者停电更换该模块；出现电池电量不足，请更换CPU存储器电池；出现自检测出错，请将CPU（RESET键）为复位状态，让后再重新上电；出现CPU运行故障，

13、系统故障代码1001，将CPU运行开关切换至停止（STOP）状态，将CPU置为复位状态，停止3-5秒后，重新将（RESET）置位，然后重新上电； 过程报警包括机械泵（热继），罗茨泵（热继），分子泵故障报警，冷却水报警，直流电源、中频电源故障报警，电机故障报警，门、阀开关过程报警； 机械泵和罗茨泵报警信号取自于交流接触器下端的热继器，出现用电设备电流（罗茨泵17A）超过热继允许范围，产生报警； 分子泵报警信号取自于分子泵本身，分子泵出现旋转异常、水冷却异常，分子泵面板橙色灯常亮，产生报警； 冷却水报警信号取自于管道中的水流开关，信号1表示水流正常，0信号产生报警；直流电源报警信号取自于电源的启动

14、标志，电源在本地/远程模式下已正常启动，则不产生报警，如已启动，而设备未启动则产生报警；中频电源报警信号取自于电源的报警输出，电源在运行过程中出现报警，输出报警信号；注意：如中频电源未供电，该报警信号一直存在；电机故障信号取自于变频器故障输出，变频器出现输出故障，扭矩过载，产生报警；门阀开关（分子泵阀、管道阀、破空阀，门）超时报警，以上设备均有开、关到位的信号，在指定时间（5S）内设备执行开关动作，如果没有由开-关或者由关-开,系统产生超时报警，提示用户进行处理； 传动异常报警框架在行进过程出现卡架、电机运转异常、框架信息丢失、光电开关未感应等情况产生此报警，该报警为紧急报警，如出现该报警提示

15、用户尽快进行处理；报警产生的条件信号取自于框架在传动辊道上实际运行的速度（需实际测算得来）：其中从进片过渡室-出片过渡室之间的7个腔室，异常报警信号取每个感应光电的信号，如在计算时间内，电机在运转，而光电感应开关一直存在被遮挡的情况，则表示该点的传送存在问题，产生传送异常报警；除以上7个腔室外，其余的异常报警信号取自于框架信息的传送时间，在计算时间内，电机旋转，而框架信息没有传送至下一段，则系统认为传送故障，产生传送异常报警；注意：传送异常报警计算出准确的传送速度，特别是工艺区的溅射速度，因此，最好经常观察并修正相应的补偿系数；电机线速度计算公式：电机转速（1420r/min）/减速比（15:

16、1）*3.1415(圆周)*辊道直径（0.08米）=23.79米/分钟（工频速度）实际测试速度：2.46米（隔离室长度）/133秒*60（秒）=1.08（米/分钟）1.08(米/分钟)/（4.5变频器输出）*50（工频）=12米（分钟）23.79/12=1.9(补偿系数)单个报警点计算公式：1.7（架子长度）/线速度设定值*1.2（放大时间倍数）4.上位机软件操作TFT上位机采用Proface公司APL-3900系列工控机。屏幕显示分辨率为1280*1024。画面编辑采用GP-Pro EX，画面运行软件为WinGP。4.1 上位机画面上位机画面由总貌、真空、传动、加热、工艺气路，溅射电源，参数

17、设定，使能操作、报警、趋势画面和设备操作弹出窗口组成。画面布局采用顶部、中间区域、底部组成的布局模式，所有画面顶部和底部是相同的，中部区域显示各不相同，真空页面显示与真空度密切关联的泵组、压力，传动页面实现与传动相关联的传动电机、限位开关、光电开关、框架信息等；顶部区域设计为上部工具条，显示的部件有工程信息、通讯状态显示、环境模式、系统操作模式，泵组、传动运行指示、时间与用户信息和工艺画面切换按纽；底部区域设计为下部工具条，显示的部件为历史报警、管理画面的切换按纽； 4.1.1 介绍 4.1.1.1 图例传动电机电机背景色显示为灰色表示电机处于停止状态，背景色显示为绿色表示当前电机正在运行，背

18、景色显示为黄色且不断闪烁表示传动电机存在运行故障，提示用户查找并处理该故障；注意：待查明原因处理后，电机不能通过弹出操作页面进行操作，需要对故障进行一次复位；门限位开关门限位开关显示开到位，背景色显示为红色表示门已经关到位状态，背景色显示为绿色表示门已经开到位，灰色表示设备没有开到位也没有关到位，正在执行开关动作，显示为黄色不断闪烁表示门在开关过程时出现超时故障（默认为5S）；注意：对于气压驱动的设备，出现开关超时故障的现象，大多数情况属于短时气压不足引起的，一般的操作步骤，将出现的故障复位，系统将再次执行（或手动执行）开关动作，再次出现超时故障，则需要检查设备； 光电开关背景色显示为绿色表示

19、当前检测位置存在框架（光电开关被架子挡住），显示灰色表示当前检测位置无传送框架；机械泵背景色显示为绿色表示机械泵正在运行，灰色表示机械泵停止，显示黄色且闪烁表示泵热继电器运行过载；罗茨泵罗茨泵状态显示方式与机械泵相同；分子泵分子泵正在旋转显示背景色显示为绿色，显示为灰色表示设备已完全停止旋转，显示为蓝色表示设备停止命令已输出但设备正在停止中，完全停止约需8-10分钟，背景色显示为黄色并闪烁表示分子泵运行故障；注意：分子泵出现的故障只能在设备上进行复位，面板上橙色灯常亮表示设备存在故障，橙色灯闪烁，表示存在警告，手动进行复位即可；RF中频电源背景色显示为绿色表示中频电源中处于运行状态，灰色表示中

20、频电源处于停止状态，显示黄色且闪烁表示中频电源运行故障；DC直流电源直流电源的显示方式与中频电源相同；阀总貌画面显示了管道阀、破空阀、自吸阀和薄膜计阀，阀背景色显示为绿色表示阀门打开，背景色为灰色表示阀门关闭，显示为黄色表示阀门在开关过程中存在超时故障；框架信息显示，绿色表示当前腔室存在框架和片，灰色表示当前位置只存在框架；4.1.2总貌总貌页面显示TFT生产线的主要设备信息，显示传动，真空，溅射的设备信息，总貌页面只做显示用，其表示的设备不带操作弹出窗体，需要对设备进行操作需切换至对应的操作页面；总貌页面显示设备的真空度，生产线使用了4种真空检测计：7只PSG500电阻规，使用在进片室、进片

21、缓冲室、出片室、出片缓冲室、进片室管道、出片室管道和工艺区管道，PSG500检测量程为5*10-2Pa P 1*105 Pa;5只PEG100电离规，使用在进片缓冲室、进片过渡室、中间过渡室、出片过渡室、出片缓冲室，PEG量程范围为1.0e-09 P 1.00e-02 mbar；4只CDG045薄膜计，使用在MF溅射室、DC溅射室，CDG045薄膜计的量程范围为0.0 p1.3332 mbar;2只真空规，使用在进片室和出片室；mbar换算成Pa，mbar*100=Pa;4.1.3 真空 真空页面显示TFT系统中与参与真空控制的相关设备信息，包括分子泵、罗茨泵、机械泵，分子泵阀、管道阀、自吸阀

22、、气镇阀、薄膜计阀、进出片室的破空阀，除机械泵自吸阀为自动开关外，其余的设备均可通过弹出对话框进行操作；1 泵操作按钮背景色显示为绿色表示当前操作已被激活，黑色表示未被激活；如按钮，背景色显示为绿色表示用户已经向发出了供电的指令；显示为设备的操作方式，软件可进行集中的手/自动切换；这里的按钮实现设备的单体切换，例如如需要实现对单个设备的维护、调试、或者使设备不受自动运行模式的影响，在这里将其切换至手动操作即可；在手动模式下，手动启/停按钮变为可为可用，在自动模式下，启/停按钮只做状态显示用，不能进行启/停操作；显示与设备相关的故障报警提示；状态显示采用背景色黄色/灰色交替显示，设备发生故障报警

23、，提示背景色显示为黄色且不断闪烁；在操作页面内，设备供电和手/自动按钮为反转式操作，点击按钮进行操作切换；手动启泵和手动停泵按钮为脉冲式操作，点击按钮后上位机软件发送一个上升沿脉冲至PLC，启泵和停泵按钮的操作在自动模式下是无效的，只能在手动模式下进行操作； 点击最下方的关闭窗体按钮或者窗体右上方按钮可关闭窗体；罗茨泵、机械泵的操作和显示方式与分子泵操作是一致的；阀操作 阀门显示与操作方式与分子泵操作是相类似的；在分子泵阀操作页面上，故障复位按钮为脉冲式操作，点击按钮后，上位机发送一个上升沿脉冲至PLC，清除开阀过程的故障信号；其余管道阀、自吸阀，薄膜计阀、进出片室的破空阀的操作页面与分子泵阀

24、的操作是一致的；4.1.4 传动 传动页面显示TFT系统中传动系统包括传动电机、框架位置、门开/关、上片卸片信息，传动电机和门开/关为操作设备，其余为状态显示；1 传动电机操作 传动电机共24台，除生产线二端上、下片平台的传动，平移电机可实现双向旋转，其余均为单向旋转，在手动操作模式下，点击”启动按钮”,如电机启动条件满足，界面上显示 “运行”状态框；传动电机与腔室对应如下表：M01进片室M13卸片传送台 M02进片缓冲室M14卸片平移台M03进片过渡室M15卸片台2M04MF1溅射室M16回传段1M05MF2溅射室M17回传段2M06过渡室M18回传段3M07DC1溅射室M19回传段4M08

25、DC2溅射室M20回传段5M09出片过渡室M21上片台1M10出片缓冲室M22上片平移台M11出片室M23上片传送台M12卸片台1M24上片台2页面内显示个66个光电开关信号；传动电机可实现低速、高速运转，这取决于腔室内框架所处的位置，如点击”启动”按钮后，软件检测到框架不在减速位或在停止位，允许高速运转的电机实现高速运转，框架到达/处于减速位时，电机切换为低速运行，玻璃框架到达/位于停止位，电机停止运行；变频器参数设定：变频器位置操作模式设定主速度频率主速加速时间(S)主速减速时间(S)二段速频率二段速加速时间(S)二段速减速时间(S)C01C04C05C06C07C08C09进片室2152

26、0.53511进片缓冲室21520.53511进片过渡室3MF1溅射室3MF2溅射室3过渡室3DC1溅射室3DC2溅射室3出片过渡室3出片缓冲室21520.53511出片室21520.53511卸片台121520.53511卸片传送台21520.53511卸片平移台22020.54011卸片台223520.511回传段123520.511回传段223520.511回传段323520.511回传段423520.511回传段523520.511上片台123520.511上片平移台22020.54011上片传送台21520.53511上片台221520.535114.1.5加热 加热页面显示工艺区进

27、片室至出片缓冲室各腔室内的温度，除工艺室MF、 DC为9组加热外，其余腔室为6组加热，共66组温度显示； 加热模块对应的温度地址如下：温度1温度2温度3温度4温度5温度6温度7温度8温度9进片室1-11-21-31-41-51-6进片缓冲室1-71-82-12-22-32-4进片过渡室2-52-62-72-83-13-2MF溅射13-33-43-53-63-73-84-14-24-3MF溅射24-44-54-64-74-85-15-25-35-4过渡室 5-55-65-75-86-16-2DC溅射室16-36-46-56-66-76-87-17-27-3DC溅射室27-47-57-67-77-88-18-28-38-4出片过渡室8-58-68-78-89-19-2*前面为模块号，后面为通道号为温度值显示，设备使用K型热电偶，温度范围为-200 1300，温度显示为正常时数据背景色为绿色显示，检测到采集信号出现断线错误时，数据显示为黄色且不断闪烁；为设定值的输入和显示，常用的设定范围为0600，设定前，将页面下部的允许操作使能（背景色为绿色）；在弹出的输入对话框输入设定值，这时，该设定值背景色显示为黄色，表示设定值已更改但未被写入到控制