中科院半导体研究所自主研发实验型Mocvd用户手册

<MOCVD监控系统>
用户手册
版本 <1.0>
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1.编写目的 (4)
2.功能 (5)
3.系统运行环境 (6)
4.系统逻辑结构 (7)
5.主界面 (8)
5.1菜单栏 (9)
5.1.1文件 (10)
5.1.2查看 (12)
5.1.3工具 (13)
5.1.4关于 (16)
5.2控制面板 (17)
5.2.1参数设定 (17)
5.2.2告警 (18)
5.3气路图控制 (19)
5.3.1气路图控制 (19)
5.4表格监控 (22)
5.5图线监控 (24)
5.5.1添加/删除图线 (25)
5.5.2工具栏 (26)
5.5.3调节纵向显示比例 (26)
5.5.4图线显示 (27)
5.6工艺流程 (28)
5.6.1打开工艺文件 (29)
5.6.2编辑工艺流程 (30)
5.6.3执行工艺流程 (33)
5.7故障告警列表 (34)
5.8故障告警动作列表 (35)
5.9状态栏 (36)
用户手册
1.编写目的
本用户手册将作为程序用户的帮助手册，将对MOCVD监控系统的运行环境及其整个使用流程进行详细描述，力求在没有技术人员在现场的情况下，给用户提供随手可得的帮助。

用户手册主要针对MOCVD监控程序的用户编写。

2.功能
MOCVD监控程序主要完成如下功能：
●提供控制界面，实时显示MOCVD各监控对象的当前状态；
●可自定义工艺控制流程；
●支持3种控制模式：直接在主界面的控制图上执行控制，单步执行工艺控制流
程，自动执行工艺控制流程；
●实时故障告警以及编辑告警响应动作；
●可自定义告警响应动作流程；
●提供统计分析功能，可查询历史监控记录，制作并打印统计图表；
●可根据压力、流量、温度和时间自动进行MO源消耗量统计；
●提供日志记录
3.系统运行环境
为保证系统运行的实时性，系统配置要求如下：
◆硬件环境
●机型：推荐使用工控机和原装机；
●处理器：采用奔腾700MHz以上的处理机；
●内存： 128M以上；
●硬盘空间： 2G；
●多串口卡：最少要有四个串口，以保证通讯。

采用串行双工通讯方式，接
口为RS485，通过RS485转接口连接到电脑，保证足够的信号传输距离；
◆软件环境
●操作系统：操作系统推荐采用windows 2000/XP；
●数据库接口：推荐采用ACCESS2000以上数据库；
●应用程序： MOCVD监控程序；
4.系统结构
装有MOCVD监控程序的PC机通过4个RS232接口分别与MOCVD控制器、压差计PM2000、压力控制器651C、温控表FP93相连接进行串口通讯。

5.主界面
主界面如下图所示：
主界面主要包括：菜单栏、工具栏（快捷按钮）、控制面板、气路图控制、表格监控、图线监控、工艺流程、故障告警动作列表、故障告警列表、日志、状态栏。

5.1菜单栏
菜单栏将监控程序的所有功能集合在一起，主要菜单功能从左至右分别是【文件】、【查看】、【工具】、【帮助】如下图所示：
5.1.1文件
◆开始轮巡：系统开始轮巡。

◆停止轮巡：系统停止轮巡。

◆系统设置：打开系统设置界面。

系统设置是完成系统基本设置，包括：部件定义和通讯串口设置。

✧部件设置
点击部件设置，打开部件设置界面，如下图所示：
左边的列表中显示的是部件分组（质量流量控制器、压力流量控制器，低压气动常闭阀、低压气动常开阀、MainFold（MN阀）、其他低压气动阀，告警故
障，电磁阀，其他），点击其中一个部件组名称，右边列表显示该部件组的部件属性列表。

可定义的部件属性有：名称、小数、单位、上限、下限、注释、默认值、超限误差。

✧通讯设置
通讯设置完成串口的参数设置，可设置4个设备的串口：控制器、压差计、温控表、压力计。

点击通讯设置按钮，打开通讯设置界面，如下图所示：
从端口号下拉框中选择端口号（对应于计算机串口号），4个端口号各不相同，否则发生通讯错误。

然后分别在控制器、压差计、压力计、温控表所对应的端口设置文本框中输入正确的端口设置，格式如：9600，n，8，1。

点击“确定”按钮，则保存此次修改，点击“取消”按钮，则不保存此次修改。

◆重置控制器（R）
系统运行时，当控制器发生异常时（如无法反转开关或者设置模拟量，持续报告轮巡错误）点击此菜单重置控制器可解决问题。

◆加载默认值（D）
默认状态：当控制器打开电源时，所有开关都是断电的，此时各个开关显示的标签和颜色应为各自断电时的值。

点击“加载默认值”按钮时，系统设置各个开关为断电状态，但不发送命令，只是修改开关的标签和颜色为断电时的状态。

◆反转开关（R）
改变开关的当前状态，有两种方法：
一、直接在主界面上的气路图上点击开关量，实现单个开关的反转，改变单个开关的
当前状态；
二、在主界面的气路图上按Ctrl键连续选中多个要反转的开关，，选中的开关以黄颜
色高亮度显示，此时单击“反转开关”，即可实现批量反转，改变选中的多个开关的当前状态。

开关反转成功，开关颜色也会依据状态发生相应的变化。

否则保持黄色。

◆取消选择（V）
取消对所有开关量按钮的选择，使得开关量按钮恢复原先的颜色。

◆待机（W）
置所有开关断电。

◆退出（X）
停止监控并退出系统。

5.1.2查看
◆全屏
勾选全屏，隐藏控制面板、日志区、工具栏和状态栏以全屏显示控制图形界面。

◆日志
勾选日志，在主界面的右下区域显示日志列表。

日志列表主要显示如下内容：通讯错误信息，欢迎登录信息，故障告警信息，超限告警信息。

◆工具栏（快捷按钮）
工具栏通常位于系统菜单栏的下面，但可以移动到其他位置。

勾选工具栏
，显示/隐藏工具栏。

工具栏如下图所示：
工具栏上从左到右包括：【反转开关】、【取消选择】、【待机】、【开始轮巡】、【停止轮巡】、【系统设置】、【重置控制器】、【加载默认值】、【全屏】、【日志】、【统计分析】、【计算MO源消耗量】、【关于】。

当光标停留在某一工具栏按钮上时，会以文字显示对应的菜单项，如果勾选了状态栏，此时则会在状态栏显示该菜单项的功能解释。

◆状态栏
勾选状态栏，显示/隐藏状态栏。

5.1.3工具
统计分析
统计分析完成历史数据查询、告警查询、表格分析、曲线分析、保存表格、打印表格等功能。

单击“统计分析”，打开统计分析界面，如下图所示：
查询历史数据的步骤如下
1.在部件列表下拉框中选择要进行统计分析的部件；
2.从查询日期下拉框中选择要查询的日期；
3.从时间范围下拉框中选择要查询的时间范围；
4.点击查询按钮即可查询历史记录，查询结果在右边显示区域显示；
表格分析显示的是历史记录的记录时间、测量值和告警状态，可点击“保存”、“打印”按钮保存和打印历史记录。

曲线分析显示测量值的趋势图线。

历史记录的频率：当模拟量的测量值发生变化时候记录到历史记录文件中。

历史记录保存在安装目录的Log目录下，每天对应一个文件，命名格式为“日期_Data.csv”，该文件亦可用Excel打开。

◆计算MO源消耗量
单击“计算MO源消耗量”，打开MO消耗量统计界面，如下：
在查询范围后面的下拉框中选择查询的时间，可以进行如下操作：
✧浏览MO源的总消耗量和消耗记录
进入界面时MO源列表显示所有的MO源的信息以及消耗情况。

设置要查询的时间范围，在MO源列表上点击要查询流量的MO源，在MO源消耗记录表上显示指定时间范围内的的消耗记录，以及查询到的记录的消耗量的合计。

当源的剩余百分数低于警示百分数时候，以红色显示源所在的行，以提示用户及时更换源。

✧编辑MO源
选择要编辑的MO源（选中的MO源行以黑色高亮度显示），点击编辑MO源按钮，打开编辑MO源对话框，然后就可以编辑源的名称、关联的MFC部件、EPC部件、Moc（出气口部件）、原始质量、警示百分比、特性常数A、特性常数B、分子量、源瓶温度。

系统根据特性常数A、特性常数B和源瓶温度自动计算蒸汽压。

其中MFC部件必须确认是未关联的MFC部件，EPC部件必须确认是未关联的EPC部件，MOc部件必须确认是未关联的低压常闭开关。

编辑界面如下图所示。

勾选“高级”，显示更多设置项目：
✧增加源
点击“增加源”按钮，打开如下编辑源对话框，增加新源。

操作于编辑MO源一样。

✧删除源
删除MO源并清除其消耗记录。

当点击“删除源”按钮时，会弹出如下确认对话框：
确认删除，点击“是”，取消删除点击“否”。

✧清除消耗记录
清除选择的源的消耗记录并置总消耗量和原始质量为0。

当点击此按钮时，会弹出如下确认对话框：
点击关闭按钮退出MO源消耗量统计。

当更换新源的时候可点击此按钮以清除之前的消耗记录。

5.1.4关于
◆内容
◆关于Mocvd监控程序
给出Mocvd监控程序版本信息如下图所示：
点击“确定”，返回到主界面。

5.2控制面板
主界面的左侧是控制面板，主要用来进行一些参数的设定和实时显示告警或者超限的信息。

5.2.1参数设定
参数设定界面如下图所示：
◆温度PV：显示温控表的实际温度测量值。

◆温度SV：显示温控表的温度设定值。

点击温度SV输入框右边的“设置”按钮，
弹出温度设定对话框
在输入框中输入新的温度值，点击“确定”按钮，保存此次设置，点击“取消”
按钮，取消此次设置。

◆压力：显示压力控制的压力测量值。

点击压力输入框右边的“设置”按钮，弹出
如下压力设定对话框
在输入框中输入新的压力值，点击“确定”按钮，保存此次设置，点击“取消”
按钮，取消此次设置。

◆压差计1：显示PDR2000压差计的测量值1。

◆压差计2：显示PDR2000压差计的测量值2。

5.2.2告警
告警界面如下图所示：
◆故障告警：显示20路开关量输入中的告警信号。

✧无故障发生：显示“无故障告警”字样，故障告警下面的列表框为空。

✧发生故障：显示故障告警图标和故障告警记录数量，并在告警记录列表中显
示所有记录。

✧清除选中的故障告警：单击在故障告警列表中的项目，再点击右键选择“清
除选中的故障告警”，系统清除故障选中的告警记录。

✧清除所有故障告警：在故障告警列表点击右键选择“清除所有故障告警”。

清除故障告警列表中告警记录。

◆超限告警：当模拟量的测量值与设定值之间的误差达到设定的误差范围时，发生
超限告警。

✧显示超限告警：显示超限告警图标和超限告警记录数量，并在告警记录列表
中显示所有记录。

✧清除选中的超限告警：单击在超限告警列表中的项目，再点击右键选择“清
除选中的超限告警”，系统清除超限选中的告警记录。

✧清除所有超限告警：在超限告警列表点击右键选择“清除所有超限告警”。

清除超限告警列表中告警记录。

5.3气路图控制
5.3.1气路图控制
气路图控制界面如下：
气路图控制界面，控制图形界面以图形方式展示系统当前状态。

所有的监控对象均出现在控制界面上。

气路图控制界面直观形象方便用户操作。

在该界面上可以实现以下操作： 反转单个开关：反转开关即改变开关量的双击开关量，反转单个开关。

如果反转成功，开关的颜色会发生变化，如果是绿色则变为灰色，灰色变为绿色。

反转多个开关：按Ctrl键，选择多个开关，选中的开关背景色变为黄色。

点击菜单上的“反转开关”以反转气路图上选择的开关。

如果反转成功，开关显示反转
后的颜色，否则保持黄色。

点击菜单上的“取消选择”以取消气路图上选中的开
关，并恢复开关原来的颜色。

设置模拟量：单击模拟量型部件图标，弹出如下设置模拟量界面：
在设定值文本框中设置要设置的值，输入的值不能超出模拟量的上下限。

点击“设置”按钮或者按下回车键以发送设置命令，若成功则显示“设置成功”字样，否则显示“设置失败”。

注：在设置模拟量界面上，在部件下拉框中选择其它模拟量部件，也可以设置模拟量，具体操作同上。

设置压差计控制模式：双击任意一个“PMODE”按钮即可修改。

红色为压差模式，由压差计自动平衡两路的压力；黄色为流量控制模式，由程序调节流量计以平衡两路的压力。

显示提示信息：对于开关量型的部件，可直接以不同的颜色代表开关不同的状态。

对于模拟量型的部件，移动鼠标到部件图标（处于Enabled状态，即非灰色显示的部件图标）上时，系统显示浅黄色提示面板，给出部件的详细信息。

如下图所示，同时该信息显示在状态栏上。

5.3.2气路图上的颜色
✧HC、NC、MOnb/c、 Dn(n=1,2,......)类的阀：Close,显示灰色；Open，显示绿色。

✧NO、Mona系列阀：Close，显示绿色；Open，显示灰色。

✧MN 系列阀：Close，显示绿色；Open，显示灰色。

✧TW1，TW2，TW3类阀：H2，显示灰色；SiH4、AsH3、PH3，显示绿色。

模拟量图片背景色
✧MFCn
✧EPCn
5.4表格监控
表格监控界面如下图所示：
表格控制详细地实时记录每个部件的状态变化信息（设定值、测量值、告警、误差值、误差上限、说明、数据单位、量程下限、量程上限），实时刷新模拟量测量值、超限告警，并同时保存入数据库data.mdb。

部件分组：为了方便地查看某一类部件的状态信息，特对部件进行分组，分为以下十组：
✧质量流量控制器：该组包含MFn（n＝1，2，......）部件。

✧压力流量控制器：该组包含EPCn（n＝1，2，......）。

✧低压气动常闭阀：该组包含D2，MOnc,NCn(n=1,2,......)部件。

✧低压气动常开阀：该组包含M01a,M02a,M03a,M04a,M05a,N01,N02,N03部件。

✧MainFold（MN阀）：该组包含MNn(n=1,2,......)部件。

✧其它低压气动阀：该组包含TWn(n=1,2,......)部件。

✧高压气动阀：该组包含HCn(n=1,2,......)部件。

✧电磁阀：该组仅包含D1部件。

单击分组名称，显示/隐藏分组中部件。

，显示分组中的部件；，隐藏分组中的部件。

部件属性
✧设定值：部件的设定值。

✧测量值：运行中实际测到的值。

✧告警：显示部件的故障告警信息。

✧误差值：此处是指相对误差值，
测量值－设定值
测量值＝
设定值。

✧误差上限：误差值的最大值，可以根据需要人为设定。

误差值应小于等于误差
上限。

如果误差值超过了误差上限则出现超限告警。

✧说明：对部件进行注释。

✧数据单位：模拟量的数值单位。

✧量程上限：量程的最大值。

✧量程下限：量程的最小值。

5.5图线监控
图线监控界面如下图：
5.5.1添加/删除图线
图线监控界面左侧是可以进行图线监控的部件列表。

✧勾选部件编号前的多选框，可添加该部件的监控图线，即在右侧的图
线显示区域实时显示该部件的图线。

✧去掉勾选，则删除该部件的监控图线，即在右侧的图线的显示区
域不实时显示该部件的图线。

5.5.2工具栏
工具栏界面如下：
，点击该图标，选择箭头。

，点击该图标，旋转图线。

，点击该图标，移动图线的位置。

，点击该图标，放大图线。

，调节3D深度。

，点击该图标，打开3D显示。

，点击该图标，可对图线进行编辑操作。

，点击该图标，可对图线进行打印输出。

，点击该图标，可对图线进行复制操作。

，点击该图标，保存图线。

5.5.3调节纵向显示比例
调节以压缩或者拉伸图线纵向的比例。

5.5.4图线显示
图线显示界面如下图，以5秒一个数据点的频率绘制监控图线。

左侧为图线显示区域，可同时实时显示多条图线（对应着多个部件），横轴为时间轴，时间格式为HH：mm：ss（采用24小时制），纵轴代表各个部件的实际监测
值，单位随部件不同而不同。

为保证图像的清晰度，每条图线最多实时显示1000个点，当多于1000个数据点时，自动删去第一个数据点。

不同部件的实时图线，颜色不同，具体见图线显示区域右边的部件曲线颜色对应图，如下图所示
5.6工艺流程
工艺文件以*.cdb文件格式保存。

名词解释：
●工艺(Process)：是一整套工艺方案的名称，一个工艺文件保存的内容包括：工艺
步骤、工艺操作、工艺名称、循环次数。

●步骤(Process Step)：一个步骤在工艺中表现为一列，有时也称步骤为列。

一个
步骤包含若干个操作。

一个步骤的属性包括：步骤说明、执行次数、持续时间、计时起点、温度、压力。

计时起点可以是温度、压力或者是某一个操作。

●操作(Process Operation)：是工艺流程执行的最小元素，一个操作代表对控制器
一次命令的执行，如设置一个模拟量为指定值或者打开/关闭某开关量。

在本系统中，把温度、压力也看成一个操作。

工艺流程界面如下图所示：
5.6.1打开工艺文件
点击“打开”按钮打开指定的工艺文件。

文件不存在：若指定的工艺文件不存在，则给出如下提示信息：
新建工艺文件
点击“新建”按钮，弹出保存对话框，选择新工艺文件的保存路径。

选择了保存路径后系统进入工艺文件编辑状态。

5.6.2 编辑工艺流程
只有在编辑模式下，才可以编辑工艺流程表格上的内容。

◆
打开编辑模式：如下图所示。

◆ 修改工艺属性：可修改“名称”和“循环执行次数”。

修改工艺名称：在编辑框如上图所示。

名称右边的文本框中输入工艺的名称，工艺流程上面的工艺名称同步变化，修改结果同时保存到工艺文件。

修改循环次数：
，直接输入循环次数即可完成修改。

循
环次数的取值为2-100。

修改温控曲线：勾选温控曲线，如图。

可以在自动执行工艺前向温控表发送指令以运行指定的温控曲线。

◆ 修改步骤属性：工艺表格上的蓝色部分是步骤的属性。

以下修改直接在工艺表
格上进行。

修改“说明”：该属性用于对步骤进行注释，可单击步骤的“说明”单元格
直接填写文本，可以换行。

修改“执行次数”：单击步骤的“执行次数”单元格，下拉框
可供选择的项目有：不执行，执行1次，循环执行。

若选择循环执行，则该
步骤参与循环执行，循环执行的次数由“循环执行次数”定。

举例：定义9个步骤，若步骤3－5，8定义为循环执行，6为不执行，其他步骤
修改“计时起点”：该属性用于设定步骤计时的起始事件，计时的时间长度
为前面定义的“持续时间”，当计时超过“持续时间”时，自动进入下一步执行。

若选择温度或者压力，则当温度或者压力到步骤设定的温度或者压力值时开始计时；若选择模拟量部件，则当选择的模拟量的测量值到达设定的
值时开始计时；若选择开关量，则当执行完开关量操作后开始计时。

该下拉框显示的是当前步骤的所有有效的操作。

修改“温度”：设定当前步骤的目标温度值。

修改压力：程序发送命令设置目标压力。

◆步骤（列）编辑
插入列
✧若当前工艺文件没有定义步骤也即没有列时，点击“插入列（前）”按
钮或“插入列（后）”按钮，操作结果是一样的，插入的列都是当前工
艺文件的第一列。

新列的默认值如下：
执行次数＝执行1次
持续时间＝00:00:00
计时起点＝温度
温度＝0
压力＝0
开关量＝无动作，背景色为白色
模拟量＝空。

✧若当前工艺文件已经定义有步骤，点击“插入列（前）”按钮或“插入
列（后）”按钮可在当前选中的单元格所在列的前或者后插入列。

开关
量的背景色与前列相同。

删除列：点击列标题以选择整列，再点击“删除列”按钮，系统将弹出确认信息，如下图所示
点击“是”按钮以删除一列，点击“否”按钮以取消对选中列的删除。

列左（右）移：点击列标题以选择整列，再点击“列左移”按钮或“列右移”按钮，以修改步骤的执行顺序。

◆修改模拟量部件的操作
增加部件操作：当单元格为空白时表示当前部件没有定义操作，要定义操作直接双击单元格进入编辑状态，键入操作的设定值，该设定值不能超过部件的上下限。

与此同时，计时起点下拉框中的项目也会同步改变，即增加相应的部件项目。

修改部件操作：双击单元格进入模拟量编辑时，自动显示该部件最近设置的置，输入新的值，即完成修改。

删除部件操作：要删除单元格的操作，单击单元格（不要双击），在单元格的非编辑状态下点击del键即可，删除成功后单元格会显示为空白。

若删除的部件操作是当前步骤的计时起点，则会弹出如下提示对话框：
点击“确定”按钮。

进行删除部件操作后，计时起点下拉框中的项目也会同步改变，即删除相应的部件项目。

◆修改开关量部件的操作
无动作：选择“无动作”表示该部件没有定义操作，即删除当前定义的操作，并同时修改当前单元格和后面连续“无动作“的单元格的背景色与前列同。

其他（OPEN/CLOSE,RUN/VENT,H2/AsH3,…）:执行相应的动作。

选择了某个动作后，该开关量后面的定义为“无动作”的开关量背景色保持与该动作相同。

如下图所示:
5.6.3执行工艺流程
◆模拟执行：勾选后，可以选择单步执行也可以选择自动执行，但是不
发送命令，无需连接硬件设备。

◆单步执行：仅执行光标所在的列的操作。

没有选中步骤/误选了整行：弹出如下提示对话框
选择多列：可同时选中多列，但执行时执行所选列的首列。

◆自动执行：自动执行工艺步骤。

若没有定义步骤：弹出如下对话框
在自动执行工艺时候，可进行如下操作：
暂停计时：暂停步骤用时的计时，但总用时不停止计时。

下一步：按照循环次数和步骤的执行次数定义的顺序执行下一个步骤。

注意：工艺执行过程中也可以设置模拟量和开关量，注意保持状态参数的一致性。

5.7故障告警列表
●告警：包括故障告警和超限告警。

故障告警列表显示20个开关量输入的状态，当发生故障告警时会以红色显示告警开关量的输入。

故障告警列表界面如下：
◆故障码：故障的代码标识，共有二十个。

◆状态：没有发生故障时，状态显示为“无告警”；发生故障时，状态为相对应告
警开关量的输入，并以红色字体显示。

5.8故障告警动作列表
故障告警动作列表，是发生故障时，系统要执行的一系列动作，以尽量避免由于故障而造成的危险。

用户可以自定义故障告警动作列表。

故障告警列表界面如
下：
动作1、2、3......20,与故障告警列表中的20个故障码一一对应。

如果发生故障的故障码为1，则执行动作1。

◆编辑故障告警动作列表
勾选编辑，进入编辑状态，只有在编辑状态下才可以编辑故障告警动作列
表。

其编辑过程与工艺流程的动作编辑一样。

◆故障响应动作的执行
当发生故障告警时系统除了会以红色显示告警的开关量输入，同时将执行定义的故障动作。

如果在故障响应动作执行时正在自动执行工艺则立刻停止工艺的自动执
行。

如果在10秒钟内发生相同的故障告警，则暂不执行动作（即10秒钟内相同的故障响应动作只执行1次）。

5.9状态栏
状态栏位于主界面的底部。

状态栏用以显示当前MOCVD监控系统运行的一些状态信息，如下图所示：
状态栏的内容从左到右依次为：提示信息（包括按钮说明、开关量说明、模拟量说明），轮巡状态，当前日期和时间。