化学液集中供应系统设计论文

1化学液集中供应系统的流程及构成

在半导体生产工厂中使用的中♀央化学药液供应系统ห可以根据机台的不同有两种分类，一种是单纯的药液供应系统（SupplySystem）：将化学液自储存设备，利用供酸机台及管路供应给制程机台使用。另一种是具有混合、加热或者搅拌等功能的功能系统：将药液从储存设备，先经过稀释混合、加热、冷却或者搅拌沉淀的功能之后，再供应给制程机台使用。具体使用哪种供液方式，取决于机台的功能以及工艺上的要求。

1.1中央供药液基本要求

不同系统会有不同的要求，但是大部分的供液系统有相同基本的要求：

（1）操作安全性，能耐腐蚀、耐压力、防爆等；

（2）化学液零污染，要求系统中与化学液接触部分完全与化学液兼容，不会产生反应或者溶解；

（3）微粒子控制，药液因为温度压力可能会产生微粒，需要用过滤器循环过滤；

（4）流量要求，各个机台需要的流量不同，整个供液系统需要满足最高的流量要求；

（5）泄露报警，如果系统中有泄露的地方，需要立即发出警报，在界面中显示出泄露大概区域，并且暂停这一部分的供液功能，关闭相关部分的阀门和动力系统，使得故障能迅速恢复，将损失降到最低。把信息结果汇入故障诊断系统；

（6）取样分析，各段供应的化学液需要进行自动取样分析，根据需要分析系统和管路中带入的粒子以及金属离子。把结果汇入故障诊断系统；

（7）自动控制运转，系统和各个机台的交互运行能够进行自动控制，提供运行监控界面，显示实时系统状态，其中包括泵、过滤系统、压力容器等的各种参数，如果一卐旦有参数超出正常范围，进行自动调节之后将进行报警，将信息汇入故障诊断系统；

（8）自动的维护保养系统功能，能够在系统闲时，根据具体情况，定期对系统管路进行保养维护以及清洁，延长整个系统的使用，提高系统的安全性；

（9）化学液用量的统计，能根据人为控制或者自动结算监控，及时调整药液供应时间和频率，使得药液供应能及时补充生产，不成为整个生产的瓶颈；

（10）系统自动故障诊断，根据前面提及的各个控制系统汇总的故障信息，自动诊断故障点或者可能发生故障点的相关度，最大化的缩短故障排除时间。

1.2系统设备使用材料

系统中设备容器及管路使用的材料。

1.3中央集中供药液方式

首先根据药液使用量的大小选择药液的供应容器，如果使用量很大，比如在多个清洗步骤中都会使用到的强氧化剂H2O2以及强酸浓硫酸H2SO4，就使用槽车供应先到化学液充填站，再使用氮气加压输送至大于10m3的存储罐中。使用量中等或者少量的化学液例如HF以及显影液等，则使用便携式可移动的容器来输送到主管路。经过过滤系统的化学液则通过N2或者泵分别输入各个三通阀箱。化学液的驱动方式有两种，一种是泵传输，另一种是使用N2产生压力输送。其中常用于半导体中央供药液的泵也有很多种类，其中因为驱动方式的不同可以分为气动泵、电动泵和磁力泵等，其中气动 ت泵成本经济，并且可使用耐腐蚀材料制造，输送一些酸性药液。磁力泵密封性很好，可以做到完全不泄露，动力输入和输出可以完全零摩擦，降低能耗。电机驱动的泵可以做到很精确的闭环控制，已达到最终的高精度输出。而N2压力输送，常用在一些药液黏度大，用量精度高、挥发性强以及燃点低的情况下。

1.4化学液集中供应系统控制流程

是中央集中供液的总体流程示意图。药液会根据使用量的大小采取不同的供应容器，通过化学液过滤系统CDU过滤不符合要求的微粒子，再通过三通阀箱TeeBox✯阀箱以及分支阀箱VMB供应到各个机台，其中在各段不同点需要有化学液采样分析盒SamplingBox，最终的分析信息需要汇总到总控制台的故障诊断系统。为单路多反馈控制流程图。具体到单路的控制流程里，主管路将溶液供应到CDU过滤系统，当化学液中的微粒尺寸和数量满足要求之后，会将电信号反馈给OCP即运算处理器。当机台发出需求信号时，OCP判断CDU信号，如果满足要求OCP将控制信号通过HUB放大信号之后发送给VMB分支阀箱，这时过滤好的药液就会通过三通阀箱以及分支阀箱供应给机台。如果机台、阀箱以及过滤系统有漏液、堵塞以及完成等状态，信号会被反馈给OCP，OCP将处理当前状态，关闭执行单元，并且将信号通过HUB发送到系统数据监控和采集系统SCADASystem，相应发出警示或者警报。在一些清洗或者刻蚀工艺中，有些机台使用的是不同化学液的混合物，需要根据一定的体积或者质量比例进行配液。机台可能会在工艺槽中直接配液，或者有配液槽进行提前配液以及其它的预备功能，比如加热、搅拌反应或者冷却降温等。现在通常使用的都是将质量比例换算成体积比例进行配比。精度要求不高的，并且混合后体积不会有很大变化的混液过程，可以通过混液槽里使用液位传感器进行体积控制。精度要求高的使用流量传感器来测量流过的液体体积。为了达到较高的精度要求，传感器则需要安装在距离配液容器进口处。

1.5化学液集中供应安全防护系统

化学液输送系统需要以下安全装置：

（1）设置溢出流量阀或者开关（ExcessValve/Switch）以及相应排放管道，用于在系统中由于某些故障造成的输送无法停止、泄露以及腐蚀等等紧急情况下，化学液的排放溢出。

（2）泄露相关安全保护，其中包括检测化学液泄露的传感器。这类传感器有耐腐蚀性，能够保证长时间的检测寿命。可根据具体化学液的性质进行类型选择，如果有导电性，可选择导线式传感器，可根据不同点之间电阻值得变化检测到泄露以及泄露位置。如果无导电性，可选择光电式传感器，可避免化学液接触导致的腐蚀。除了选择检测传感器，还需要有泄露二次围堵和排放功能，以免泄露造成污染腐蚀等引起的二次危险与损失。

（3）各段化学液供应源处安装手动开关，在遇有紧急情况时可切断化学液供应或者分流，以保证需要保护的装备切断或者减少化学液进入。

（4）化学液桶、槽和柜进行填充时，需要有液位传感器或者压力传感器，实时监测化学液液位及压力，如果超过一定值时供应必须自动停止。

（5）易燃易爆化学液输送系统应该配有灭火装置，使用火焰、温度或者烟雾传感器监测，一旦发生险情，必须能进行有效的灭火并且有声光报警，以及远程报警信号传输。

2结束语

半导体生产厂房化学液供应系统，向来是半导体生产的重要环节，其设计结果是否正确关系到整个生产环境的安全，所以在设计规划时，需要有完整而细致的目的要求，以及严谨而全面的解决方案。本文根据半导体生产的目的、化学液特性与用途，提出了常用化学液集中供应的基本要求，从而得出半导体厂房中央化学液集中供应的系统设计。