基于空气泵的芯片刻蚀清洗液内循环控制系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于空气泵的芯片刻蚀清洗液内循环控制系统和方法，属于芯片刻蚀清洗技术领域。解决了芯片的刻蚀清洗效率和质量不高的问题。一种基于空气泵的芯片刻蚀清洗液内循环控制系统包括：刻蚀清洗槽、空气泵、压力传感器、流量传感器；空气泵的输出端通过一根气管与刻蚀清洗槽的底部相连，气管的末端设有多个喷嘴，用于将压缩空气以气泡的形式喷入刻蚀清洗液中，从而使刻蚀清洗液在刻蚀清洗槽内形成内循环流动；控制方法包括十个步骤。本发明专利技术可有效地控制刻蚀清洗液的流动，提高芯片的刻蚀清洗效率和质量，降低刻蚀清洗液的消耗和污染。污染。污染。

【技术实现步骤摘要】
基于空气泵的芯片刻蚀清洗液内循环控制系统和方法


[0001]本专利技术涉及芯片刻蚀清洗
，具体为一种基于空气泵的芯片刻蚀清洗液内循环控制系统和方法。

技术介绍

[0002]芯片刻蚀清洗是半导体制造过程中的重要工艺之一，其目的是去除芯片表面的氧化物、杂质、光刻胶等，使芯片表面达到一定的光洁度、平整度和精度，以保证芯片的性能和可靠性。芯片刻蚀清洗液是用于对芯片进行刻蚀清洗的液体化学品，常见的有氢氟酸、硫酸、氢氧化钾、氢氧化铵等。
[0003]传统的芯片刻蚀清洗液的循环控制方式主要有两种：一种是外循环控制，即将芯片刻蚀清洗液从刻蚀清洗槽中抽出，经过过滤、加热、调节等处理后，再输送回刻蚀清洗槽中，形成一个闭合的循环系统；另一种是内循环控制，即在刻蚀清洗槽内部设置一个循环装置，通过该循环装置对芯片刻蚀清洗液进行搅拌、加热、调节等处理，使芯片刻蚀清洗液在刻蚀清洗槽内形成一个局部的循环系统。
[0004]外循环控制方式的优点是可以对芯片刻蚀清洗液进行全面的处理，保证芯片刻蚀清洗液的质量和稳定性，延长芯片刻蚀清洗液的使用寿命；但其缺点是需要较大的循环系统，占用较多的空间和资源，增加了成本和能耗，而且循环速度较慢，不能及时响应芯片刻蚀清洗液的变化，影响芯片刻蚀清洗效果。
[0005]内循环控制方式的优点是可以对芯片刻蚀清洗液进行快速的处理，提高芯片刻蚀清洗效果，而且循环系统较小，占用较少的空间和资源，降低了成本和能耗；但其缺点是不能对芯片刻蚀清洗液进行全面的处理，只能对芯片刻蚀清洗液的局部区域进行处理，不能保证芯片刻蚀清洗液的质量和稳定性，缩短了芯片刻蚀清洗液的使用寿命。
[0006]目前，常用的内循环控制方式是利用机械泵或电磁泵等设备，对芯片刻蚀清洗液进行循环输送，从而实现芯片刻蚀清洗液的内循环控制。然而，这种方式也存在一些问题，例如：（1）机械泵或电磁泵等设备的结构较复杂，需要较多的维护和保养，而且易于损坏，影响循环系统的可靠性和稳定性；（2）机械泵或电磁泵等设备的工作原理是利用压力差或电磁力，对芯片刻蚀清洗液进行循环输送，这样会对芯片刻蚀清洗液产生一定的剪切力和冲击力，导致芯片刻蚀清洗液的性能和组成发生变化，影响芯片刻蚀清洗效果；（3）机械泵或电磁泵等设备的工作参数，如流量、压力、温度等，难以精确控制，不能根据芯片刻蚀清洗液的实时状态进行自适应调节，影响循环系统的智能化水平。
[0007]因此，目前的内循环控制方式还存在一些不足，有待于进一步改进和优化。

技术实现思路

[0008]针对以上问题，本专利技术的目的是提供一种基于空气泵的芯片刻蚀清洗液内循环控
制系统和方法，该系统能够有效地控制刻蚀清洗液的流动、温度、pH值等参数，提高芯片的刻蚀清洗效率和质量，降低刻蚀清洗液的消耗和污染。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于空气泵的芯片刻蚀清洗液内循环控制系统，包括：刻蚀清洗槽，用于容纳芯片和刻蚀清洗液；空气泵，用于向刻蚀清洗槽内提供压缩空气；压力传感器，用于检测刻蚀清洗槽内的压力；流量传感器，用于检测空气泵输出的空气流量；温度传感器，用于检测刻蚀清洗液的温度；pH传感器，用于检测刻蚀清洗液的pH值；液位传感器，用于检测刻蚀清洗液的液位高度；控制器，用于根据各传感器的检测结果，控制空气泵的工作状态；显示器，用于显示控制器的控制参数和工作状态；其中，空气泵的输出端通过一根气管与刻蚀清洗槽的底部相连，气管的末端设有多个喷嘴，用于将压缩空气以气泡的形式喷入刻蚀清洗液中，从而使刻蚀清洗液在刻蚀清洗槽内形成内循环流动。
[0010]所解决的技术问题：如何提高芯片的刻蚀清洗效果，提高芯片的质量和性能，节约刻蚀清洗液的用量和成本，减少刻蚀清洗液的污染和浪费。
[0011]所采用的技术方案：采用空气泵向刻蚀清洗槽内提供压缩空气，使刻蚀清洗液在刻蚀清洗槽内形成内循环流动，从而提高芯片的刻蚀清洗效果。
[0012]所产生的有益效果：提高了芯片的刻蚀清洗效果，提高了芯片的质量和性能，节约了刻蚀清洗液的用量和成本，减少了刻蚀清洗液的污染和浪费。
[0013]在较佳实施情况下，所述控制器根据如下公式计算空气泵的输出压力P和输出流量Q的目标值：量Q的目标值：其中，H为刻蚀清洗槽内的刻蚀清洗液的液位高度，T为刻蚀清洗液的温度，pH为刻蚀清洗液的pH值，A为刻蚀清洗槽的横截面积，g为重力加速度，P0为大气压力，至为经验系数。
[0014]所解决的技术问题：如何根据刻蚀清洗液的液位高度、温度和pH值等参数，精确地控制空气泵的输出压力和输出流量，从而提高芯片刻蚀清洗液的流动性和均匀性，提高芯片的刻蚀清洗效果。
[0015]所产生的有益效果：控制器根据如上公式计算空气泵的输出压力P和输出流量Q的目标值，该公式考虑了刻蚀清洗液的液位高度、温度和pH值等参数对空气泵的输出压力和输出流量的影响，反映了空气泵的输出压力和输出流量与刻蚀清洗液的流动性和均匀性的关系，具有一定的理论依据和实验支持。提高了空气泵的输出压力和输出流量的控制精度，提高了芯片刻蚀清洗液的流动性和均匀性，提高了芯片的刻蚀清洗效果。
[0016]在较佳实施情况下，所述控制器采用模糊逻辑控制算法，根据空气泵的输出压力P和输出流量Q与其目标值之间的偏差，计算并输出空气泵的驱动电压U，使空气泵的输出压力P和输出流量Q逼近其目标值；所述控制器的模糊逻辑控制算法的数学模型为：,其中，n为模糊规则的数量，为第i条模糊规则的隶属度函数，为第i条模糊规则的输出电压。
[0017]所解决的技术问题：如何根据空气泵的输出压力P和输出流量Q与其目标值之间的偏差，灵活地控制空气泵的驱动电压U，从而提高空气泵的输出压力P和输出流量Q的控制精度和稳定性，提高芯片刻蚀清洗液的流动性和均匀性，提高芯片的刻蚀清洗效果。
[0018]所产生的有益效果：控制器采用模糊逻辑控制算法，根据空气泵的输出压力P和输出流量Q与其目标值之间的偏差，计算并输出空气泵的驱动电压U，使空气泵的输出压力P和输出流量Q逼近其目标值，该算法利用模糊规则和隶属度函数，将空气泵的输出压力P和输出流量Q与其目标值之间的偏差的大小和方向，转化为空气泵的驱动电压U的大小和方向，具有一定的逻辑性和合理性。提高了空气泵的输出压力P和输出流量Q的控制精度和稳定性，提高了芯片刻蚀清洗液的流动性和均匀性，提高了芯片的刻蚀清洗效果。
[0019]在较佳实施情况下，所述空气泵为压电式隔膜泵，其工作原理为利用压电元件的振动使隔膜（膜）鼓动，改变泵室容积，从而吸入/排出空气。
[0020]所解决的技术问题：如何提高空气泵的输出压力和输出流量的稳定性和可靠性，减少空气泵的噪音和能耗，延长空气泵的使用寿命。
[0021]在较佳实施情况下，所产生的有益效果：采用压电式隔膜泵作为空气泵，其工作原理为利用压电元件的振动使隔膜（膜）鼓动，改变泵室容积，从而吸入/排出空气，该泵具有结构简单、体积小、重量轻、无需润滑、无污染、无火花、无电磁干扰、响应快、控制灵本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于空气泵的芯片刻蚀清洗液内循环控制系统，包括：刻蚀清洗槽，用于容纳芯片和刻蚀清洗液；空气泵，用于向刻蚀清洗槽内提供压缩空气；压力传感器，用于检测刻蚀清洗槽内的压力；流量传感器，用于检测空气泵输出的空气流量；温度传感器，用于检测刻蚀清洗液的温度；pH传感器，用于检测刻蚀清洗液的pH值；液位传感器，用于检测刻蚀清洗液的液位高度；控制器，用于根据各传感器的检测结果，控制空气泵的工作状态；显示器，用于显示控制器的控制参数和工作状态；其中，空气泵的输出端通过一根气管与刻蚀清洗槽的底部相连，气管的末端设有多个喷嘴，用于将压缩空气以气泡的形式喷入刻蚀清洗液中，从而使刻蚀清洗液在刻蚀清洗槽内形成内循环流动。2.根据权利要求1所述的基于空气泵的芯片刻蚀清洗液内循环控制系统，其特征在于，所述控制器根据如下公式计算空气泵的输出压力P和输出流量Q的目标值：所述控制器根据如下公式计算空气泵的输出压力P和输出流量Q的目标值：其中，H为刻蚀清洗槽内的刻蚀清洗液的液位高度，T为刻蚀清洗液的温度，pH为刻蚀清洗液的pH值，A为刻蚀清洗槽的横截面积，g为重力加速度，P0为大气压力，至为经验系数。3.根据权利要求2所述的基于空气泵的芯片刻蚀清洗液内循环控制系统，其特征在于，所述控制器采用模糊逻辑控制算法，根据空气泵的输出压力P和输出流量Q与其目标值之间的偏差，计算并输出空气泵的驱动电压U，使空气泵的输出压力P和输出流量Q逼近其目标值；所述控制器的模糊逻辑控制算法的数学模型为：,其中，n为模糊规则的数量，为第i条模糊规则的隶属度函数，为第i条模糊规则的输出电压。4.根据权利要求1所述的基于空气泵的芯片刻蚀清洗液内循环控制系统，其特征在于，所述空气泵为压电式隔膜泵；该空气泵与所述控制器相连，接受控制器的驱动电压信号，调节空气的压力和流量，实现刻蚀清洗液的内循环流动。5.根据权利要求1所述的基于空气泵的芯片刻蚀清洗液内循环控制系统，其特征在于，所述空气泵的输出端设置有调节阀，用于调节空气的流速。6.根据权利要求1所述的基于空气泵的芯片刻蚀清洗液内循环控制系统，其特征在于，所述空气泵的输出端设置有一个喷雾器，用于向空气...

【专利技术属性】
技术研发人员：马磊，张钦洋，钟梅，钟永良，
申请(专利权)人：威海奥牧智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：