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化學(xué)液集中供應系統設計論文
1化學(xué)液集中供應系統的流程及構成
在半導體生產(chǎn)工廠(chǎng)中使用的中央化學(xué)藥液供應系統可以根據機臺的不同有兩種分類(lèi)，一種是單純的藥液供應系統（SupplySystem）：將化學(xué)液自?xún)Υ嬖O備，利用供酸機臺及管路供應給制程機臺使用。另一種是具有混合、加熱或者攪拌等功能的功能系統(FunctionalSystem)：將藥液從儲存設備，先經(jīng)過(guò)稀釋混合、加熱、冷卻或者攪拌沉淀的功能之后，再供應給制程機臺使用。具體使用哪種供液方式，取決于機臺的功能以及工藝上的要求。
1.1中央供藥液基本要求
不同系統會(huì )有不同的要求，但是大部分的供液系統有相同基本的要求：
�。�1）操作安全性，能耐腐蝕、耐壓力、防爆等；
�。�2）化學(xué)液零污染，要求系統中與化學(xué)液接觸部分完全與化學(xué)液兼容，不會(huì )產(chǎn)生反應或者溶解；
�。�3）微粒子控制，藥液因為溫度壓力可能會(huì )產(chǎn)生微粒，需要用過(guò)濾器循環(huán)過(guò)濾；
�。�4）流量要求，各個(gè)機臺需要的流量不同，整個(gè)供液系統需要滿(mǎn)足最高的流量要求；
�。�5）泄露報警，如果系統中有泄露的地方，需要立即發(fā)出警報，在界面中顯示出泄露大概區域，并且暫停這一部分的供液功能，關(guān)閉相關(guān)部分的閥門(mén)和動(dòng)力系統，使得故障能迅速恢復，將損失降到最低。把信息結果匯入故障診斷系統；
�。�6）取樣分析，各段供應的化學(xué)液需要進(jìn)行自動(dòng)取樣分析，根據需要分析系統和管路中帶入的粒子以及金屬離子。把結果匯入故障診斷系統；
�。�7）自動(dòng)控制運轉，系統和各個(gè)機臺的交互運行能夠進(jìn)行自動(dòng)控制，提供運行監控界面，顯示實(shí)時(shí)系統狀態(tài)，其中包括泵、過(guò)濾系統、壓力容器等的各種參數，如果一旦有參數超出正常范圍，進(jìn)行自動(dòng)調節之后將進(jìn)行報警，將信息匯入故障診斷系統；
�。�8）自動(dòng)的維護保養系統功能，能夠在系統閑時(shí)，根據具體情況，定期對系統管路進(jìn)行保養維護以及清潔，延長(cháng)整個(gè)系統的使用，提高系統的安全性；
�。�9）化學(xué)液用量的統計，能根據人為控制或者自動(dòng)結算監控，及時(shí)調整藥液供應時(shí)間和頻率，使得藥液供應能及時(shí)補充生產(chǎn)，不成為整個(gè)生產(chǎn)的瓶頸；
�。�10）系統自動(dòng)故障診斷，根據前面提及的各個(gè)控制系統匯總的故障信息，自動(dòng)診斷故障點(diǎn)或者可能發(fā)生故障點(diǎn)的相關(guān)度，最大化的縮短故障排除時(shí)間。
1.2系統設備使用材料
系統中設備容器及管路使用的材料。
1.3中央集中供藥液方式
首先根據藥液使用量的大小選擇藥液的供應容器，如果使用量很大，比如在多個(gè)清洗步驟中都會(huì )使用到的強氧化劑H2O2以及強酸濃硫酸H2SO4，就使用槽車(chē)供應先到化學(xué)液充填站，再使用氮氣加壓輸送至大于10m3的存儲罐中。使用量中等或者少量的化學(xué)液例如HF以及顯影液等，則使用便攜式可移動(dòng)的容器來(lái)輸送到主管路。經(jīng)過(guò)過(guò)濾系統的化學(xué)液則通過(guò)N2或者泵分別輸入各個(gè)三通閥箱�；瘜W(xué)液的驅動(dòng)方式有兩種，一種是泵傳輸，另一種是使用N2產(chǎn)生壓力輸送。其中常用于半導體中央供藥液的泵也有很多種類(lèi)，其中因為驅動(dòng)方式的不同可以分為氣動(dòng)泵、電動(dòng)泵和磁力泵等，其中氣動(dòng)泵成本經(jīng)濟，并且可使用耐腐蝕材料制造，輸送一些酸性藥液。磁力泵密封性很好，可以做到完全不泄露，動(dòng)力輸入和輸出可以完全零摩擦，降低能耗。電機驅動(dòng)的泵可以做到很精確的閉環(huán)控制，已達到最終的高精度輸出。而N2壓力輸送，常用在一些藥液黏度大，用量精度高、揮發(fā)性強以及燃點(diǎn)低的情況下。
1.4化學(xué)液集中供應系統控制流程
是中央集中供液的總體流程示意圖。藥液會(huì )根據使用量的大小采取不同的供應容器，通過(guò)化學(xué)液過(guò)濾系統CDU過(guò)濾不符合要求的微粒子，再通過(guò)三通閥箱TeeBox閥箱以及分支閥箱VMB供應到各個(gè)機臺，其中在各段不同點(diǎn)需要有化學(xué)液采樣分析盒SamplingBox，最終的分析信息需要匯總到總控制臺的故障診斷系統。為單路多反饋控制流程圖。具體到單路的控制流程里，主管路將溶液供應到CDU過(guò)濾系統，當化學(xué)液中的微粒尺寸和數量滿(mǎn)足要求之后，會(huì )將電信號反饋給OCP即運算處理器。當機臺發(fā)出需求信號時(shí)，OCP判斷CDU信號，如果滿(mǎn)足要求OCP將控制信號通過(guò)HUB放大信號之后發(fā)送給VMB分支閥箱，這時(shí)過(guò)濾好的藥液就會(huì )通過(guò)三通閥箱以及分支閥箱供應給機臺。如果機臺、閥箱以及過(guò)濾系統有漏液、堵塞以及完成等狀態(tài)，信號會(huì )被反饋給OCP，OCP將處理當前狀態(tài)，關(guān)閉執行單元，并且將信號通過(guò)HUB發(fā)送到系統數據監控和采集系統SCADASystem，相應發(fā)出警示或者警報。在一些清洗或者刻蝕工藝中，有些機臺使用的是不同化學(xué)液的混合物，需要根據一定的體積或者質(zhì)量比例進(jìn)行配液。機臺可能會(huì )在工藝槽中直接配液，或者有配液槽進(jìn)行提前配液以及其它的預備功能，比如加熱、攪拌反應或者冷卻降溫等�，F在通常使用的都是將質(zhì)量比例換算成體積比例進(jìn)行配比。精度要求不高的，并且混合后體積不會(huì )有很大變化的混液過(guò)程，可以通過(guò)混液槽里使用液位傳感器進(jìn)行體積控制。精度要求高的使用流量傳感器來(lái)測量流過(guò)的液體體積。為了達到較高的精度要求，傳感器則需要安裝在距離配液容器進(jìn)口處。
1.5化學(xué)液集中供應安全防護系統
化學(xué)液輸送系統需要以下安全裝置：
�。�1）設置溢出流量閥或者開(kāi)關(guān)（ExcessValve/Switch）以及相應排放管道，用于在系統中由于某些故障造成的輸送無(wú)法停止、泄露以及腐蝕等等緊急情況下，化學(xué)液的排放溢出。
�。�2）泄露相關(guān)安全保護，其中包括檢測化學(xué)液泄露的傳感器。這類(lèi)傳感器有耐腐蝕性，能夠保證長(cháng)時(shí)間的檢測壽命�？筛鶕唧w化學(xué)液的性質(zhì)進(jìn)行類(lèi)型選擇，如果有導電性，可選擇導線(xiàn)式傳感器，可根據不同點(diǎn)之間電阻值得變化檢測到泄露以及泄露位置。如果無(wú)導電性，可選擇光電式傳感器，可避免化學(xué)液接觸導致的腐蝕。除了選擇檢測傳感器，還需要有泄露二次圍堵和排放功能，以免泄露造成污染腐蝕等引起的二次危險與損失。
�。�3）各段化學(xué)液供應源處安裝手動(dòng)開(kāi)關(guān)，在遇有緊急情況時(shí)可切斷化學(xué)液供應或者分流，以保證需要保護的裝備切斷或者減少化學(xué)液進(jìn)入。
�。�4）化學(xué)液桶、槽和柜進(jìn)行填充時(shí)，需要有液位傳感器或者壓力傳感器，實(shí)時(shí)監測化學(xué)液液位及壓力，如果超過(guò)一定值時(shí)供應必須自動(dòng)停止。
�。�5）易燃易爆化學(xué)液輸送系統應該配有滅火裝置，使用火焰、溫度或者煙霧傳感器監測，一旦發(fā)生險情，必須能進(jìn)行有效的滅火并且有聲光報警，以及遠程報警信號傳輸。
2結束語(yǔ)
半導體生產(chǎn)廠(chǎng)房化學(xué)液供應系統，向來(lái)是半導體生產(chǎn)的重要環(huán)節，其設計結果是否正確關(guān)系到整個(gè)生產(chǎn)環(huán)境的安全，所以在設計規劃時(shí)，需要有完整而細致的目的要求，以及嚴謹而全面的解決方案。本文根據半導體生產(chǎn)的目的、化學(xué)液特性與用途，提出了常用化學(xué)液集中供應的基本要求，從而得出半導體廠(chǎng)房中央化學(xué)液集中供應的系統設計。
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