化學自動配液系統(tǒng)自動配液系統(tǒng)由PLC、觸摸屏、配液隔膜泵、配液氣控閥、流量測量計、化學配液管路，及氣動控制系統(tǒng)構(gòu)成。
1 技術(shù)背景
在集成電路制造過程中，清洗晶圓表面的污染和雜質(zhì)是使用*多的工藝步驟之一，清洗效果直接影響到*終產(chǎn)品的良率和組件的品質(zhì)及可靠度。據(jù)統(tǒng)計，在半導體制造的全部工藝步驟中有30%是為了清洗晶圓或做晶圓的表面準備。也就是說，沒有有效的清洗技術(shù)，便沒有集成電路和超大規(guī)模集成電路的今天。
在集成電路濕法清洗工藝中，需要運用各種不同化學溶液來對晶圓表面進行清洗或蝕刻，其中大部分工藝的化學溶液是由多種化學溶液混合而成，而這些化學溶液的配比精度在集成電路濕法清洗工藝中起到至關(guān)重要的作用。所以對化學溶液的配比精度的控制，成為影響整個影響制程良率的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
2 自動配液系統(tǒng)原理及流程
自動配液系統(tǒng)由PLC、觸摸屏、配液隔膜泵、配液氣控閥、流量測量計、化學配液管路，及氣動控制系統(tǒng)構(gòu)成，如圖1所示。
具體工作原理及流程如下：**步：先對供液系統(tǒng)中的流量計進行標定；**步：在如圖2所示操作系統(tǒng)顯示屏界面上輸入配液指令，命令配液系統(tǒng)開始工作，PLC發(fā)出配液指令，命令氣動控制系統(tǒng)使配液氣控閥打開，配液隔膜泵工作；化學液從原液桶抽出，流經(jīng)預(yù)先標定好的流量測量計，輸送藥液到設(shè)備工藝槽內(nèi)；第三步：待流量測量計的累計流量到達設(shè)定值時，流量計發(fā)出停止信號給PLC;PLC收到停止信號后發(fā)出配液停止指令，命令氣動控制系統(tǒng)使配液氣控閥關(guān)閉，配液隔膜泵停止，整個配液系統(tǒng)停止配液。其配液系統(tǒng)流程圖及電氣原理圖，如圖3、4所示。
圖1 配液系統(tǒng)原理圖
圖2 顯示屏藥液配液界面
圖3 配液系統(tǒng)控制流程圖
圖4 配液系統(tǒng)電氣控制原理圖
3 自動配液系統(tǒng)的標定方法
根據(jù)上面原理的介紹，我們不難發(fā)現(xiàn)配液系統(tǒng)的藥液標定是整個系統(tǒng)配液可靠的前提及關(guān)鍵步驟。如果標定有誤會導致整個系統(tǒng)配液無法準確。系統(tǒng)標定時的系統(tǒng)原理圖，如圖5所示：
圖5 配液系統(tǒng)標定原理圖
具體步驟如下：
**步：將量杯防止槽體內(nèi)，插好藥液注入管，完成硬件安裝工作；**部：在量筒的一個合適體積V0mL的位置做標記；第三步：在如圖6所示操作系統(tǒng)顯示屏界面上預(yù)先“容積處”輸入V0值，點擊“藥液標定開始”按鍵，PLC發(fā)出配液指令，命令氣動控制系統(tǒng)使配液氣控閥打開，配液隔膜泵工作開始注入藥液到量杯，待量杯內(nèi)藥液液面到V0mL時，點擊“藥液標定停止”按鍵，讀取通過PLC內(nèi)的高數(shù)計數(shù)器，讀取流出V0mL時流量計產(chǎn)生的脈沖數(shù)；第四步：PLC通過程序反推算出流量計脈沖與流量之間的一個K系數(shù)；第五步：按以上步驟選取不同的VO值，計算輸出10組K系數(shù)，求出平均值設(shè)定為流量計與流量之間的*終K系數(shù)，完成流量計標定。
圖6 顯示屏流量計標定界面
其自動配液系統(tǒng)的標定流程圖及電氣原理圖，如圖7、8所示。
4 自動配液系統(tǒng)精度測試實驗及結(jié)果分析
為了驗證本系統(tǒng)的配液精度，選擇了一款葉輪式流量計，以水為介質(zhì)進行測試。按上文所描述步驟先對流量計進行標定，標定結(jié)果如表1所示。
圖7 配液系統(tǒng)標定流程圖
表1 流量計標定表
表2 1 000 mL水配比分析表
表3 2 000 mL水配比分析表
表4 3 000 mL水配比分析表
圖8 流量計標定電氣控制原理圖
按照以上標定所得K值，在設(shè)備顯示屏上分別輸入1000m L、2 0 0 0 m L、3 0 0 0 m L、4000m L、5000m L注入量杯并進行稱重計算，**重讀取實際配液體積，每種輸入值讀取10組數(shù)據(jù)，共50組數(shù)據(jù)進行分析，所得數(shù)據(jù)如表2～表5所示。
從以上數(shù)據(jù)可以看出，本系統(tǒng)的配液流量精度不大于±2%，可以滿足常規(guī)半導體設(shè)備的使用需求。
5 結(jié)論
通過以上葉輪式流量計的應(yīng)用，驗證了其可行性和有效性。下一步是如何提高其配液的精度，同時保證其安裝系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性，以及泵在工作時產(chǎn)生的管路振動對整個系統(tǒng)的影響。
