CN112864044A - 化学品的循环管路流量控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种化学品的循环管路流量控制系统及其控制方法，该系统包括：存储容器，其用于存储化学品；循环管路，其两端分别连接于所述存储容器的出口和入口，化学品能够在所述循环管路和所述存储容器中循环流动；分配管路，其与所述循环管路连接，将所述循环管路中的部分化学品引导出所述循环管路；压力传感器，其设置于所述循环管路，用于检测所述循环管路中化学品的压力值；电动阀，其设置于所述循环管路，所述电动阀的开度用于调整所述循环管路中化学品的流量从而调整化学品在所述循环管路中的压力；以及控制器，其根据所述压力传感器检测到的压力控制所述电动阀的开度。

Description

化学品的循环管路流量控制系统及其控制方法

技术领域

本申请涉及半导体加工设备领域，尤其涉及一种化学品的循环管路流量控制系统及其控制方法。

背景技术

在半导体制造工艺的湿法工艺中，经常需要使用液态化学品，例如，使用两种以上特性不同的液态化学品对材料进行刻蚀等。例如，在硅的刻蚀工艺中，先利用硝酸对硅进行氧化处理，然后通过氢氟酸将硅的氧化物溶解，并且上述两个过程在硝酸和氢氟酸的混合液中持续交互进行。由于腐蚀的选择性和速率会受到影响于化学品的浓度、温度、杂质以及接触被腐蚀材料时的流量等因素，因此，需要将化学品的流量控制在精确的范围内。

湿法工艺在湿法工艺机台中进行处理，化学品的循环管路流量控制系统用于向湿法工艺机台提供化学品。在化学品的循环管路流量控制系统中，化学品可以始终处于循环的状态下，并通过循环管路流量控制系统中的加热器控制化学品的温度，使用过滤器去除化学品中的杂质。

图1是化学品的循环管路流量控制系统的一个示意图，在如图1所示的循环管路流量控制系统中，在湿法工艺的机台处于待机状态下(即，不使用化学品的状态下)电磁阀1常闭，化学品通过流量阀2回到化学槽3。在湿法工艺的机台处于工作状态下(例如，进行腐蚀工艺的过程中)，电磁阀1打开，化学品的一部分通过流量阀2回到化学槽，另一部分通过流量阀4和电磁阀1被喷洒到处理腔5中的被腐蚀材料的表面。所以，通过调节流量阀2和4，可以控制进入处理腔中的化学品流量。

此外，如图1所示的循环管路流量控制系统还可以具有流量计6、隔膜泵7、过滤器8和加热器9等。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

本申请的发明人发现，图1所示的化学品的循环管路流量控制系统存在一些局限性：例如，化学品的流量通过流量阀2、4来控制，当化学品介质变化引起总管路压力变化后，进入处理腔的流量变化较大，经常需要手动调整流量阀2、4，因而化学品的流量调节难度大；又例如，管路中没有压力监测，当管路中的压力过大时，化学品容易泄漏，例如，管路中化学品的压力大于0.7MP时容易泄漏。

为了解决上述问题中的至少一者或其它类似问题，本申请提供一种化学品的循环管路流量控制系统及其控制方法，在化学品的循环管路中设置压力传感器和电动阀，根据压力传感器检测的压力值来控制电动阀的开度，从而使循环管路中的化学品流量保持稳定。

根据本申请实施例的一个方面，提供一种化学品的循环管路流量控制系统，包括：

存储容器，其用于存储化学品；

循环管路，其两端分别连接于所述存储容器的出口和入口，化学品能够在所述循环管路和所述存储容器中循环流动；

分配管路，其与所述循环管路连接，将所述循环管路中的部分化学品引导出所述循环管路；

压力传感器，其设置于所述循环管路，用于检测所述循环管路中化学品的压力值；

电动阀，其设置于所述循环管路，所述电动阀的开度用于调整所述循环管路中化学品的流量从而调整化学品在所述循环管路中的压力；以及

控制器，其根据所述压力传感器检测到的压力控制所述电动阀的开度。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述控制器包括：

偏差值计算单元，其计算所述压力传感器检测到的压力值与预设的压力值之间的差值；以及

调整单元，其对所述差值进行比例积分微分(PID)调整，并输出控制信号，所述控制信号用于调整所述电动阀的开度。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，当所述压力传感器检测到的压力值大于所述预设的压力值时，所述控制信号控制所述电动阀增大开度，当所述压力传感器检测到的压力值小于所述预设的压力值时，所述控制信号控制所述电动阀减小开度。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述控制器还包括：

比较单元，其在所述压力传感器检测到的压力值大于阈值时，输出报警信号。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述控制器还包括：

切换单元，其在接收到用于指示化学品需要在所述循环管路和所述存储容器中循环流动的第一指示信号时，使得所述偏差值计算单元和所述调整单元工作以输出控制信号。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，当所述切换单元在接收到用于指示化学品不需要在所述循环管路和所述存储容器中循环流动的第二指示信号时，输出使所述电动阀的开度达到最大值的控制信号。

根据本申请实施例的另一个方面，提供一种化学品的循环管路流量控制系统的控制方法，该控制方法包括：

所述控制器根据所述压力传感器检测到的压力控制所述电动阀的开度。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，所述控制根据所述压力传感器检测到的压力控制所述电动阀的开度，包括：

计算所述压力传感器检测到的压力值与预设的压力值之间的差值；以及

对所述差值进行比例积分微分(PID)调整，并输出控制信号，所述控制信号用于调整所述电动阀的开度。

根据本申请实施例的另一个方面，其中，当所述压力传感器检测到的压力值大于所述预设的压力值时，所述控制信号控制所述电动阀增大开度，当所述压力传感器检测到的压力值小于所述预设的压力值时，所述控制信号控制所述电动阀减小开度。

本申请的有益效果在于：在化学品的循环管路中设置压力传感器和电动阀，根据压力传感器检测的压力值来控制电动阀的开度，从而使循环管路中的化学品流量保持稳定。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是化学品的循环管路流量控制系统的一个示意图；

图2是本申请实施例1中化学品的循环管路流量控制系统的一个示意图；

图3是本申请实施例1的控制器的一个示意图；

图4是本申请实施例2的化学品的循环管路流量控制系统的控制方法的一个示意图。

具体实施方式

参照附图，通过下面的说明书，本申请的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本申请的特定实施方式，其表明了其中可以采用本申请的原则的部分实施方式，应了解的是，本申请不限于所描述的实施方式，相反，本申请包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。

实施例1

本申请实施例1提供一种化学品的循环管路流量控制系统。

图2是本申请实施例1中化学品的循环管路流量控制系统的一个示意图，如图2所示，该化学品的循环管路流量控制系统10包括：存储容器11，循环管路12，分配管路13，压力传感器14，电动阀15以及控制器16。

在本实施例中，存储容器11用于存储化学品，存储容器11例如是化学槽，该化学品例如是液态的化学品。存储容器11可以具有出口和入口，分别用于使化学品从存储容器11内流出，或者流入存储容器11。

在本实施例中，循环管路12的两端分别连接于存储容器11的该出口和该入口，这样，化学品能够在循环管路12和存储容器11中循环流动。

在本实施例中，分配管路13与循环管路12连接，将循环管路12中的部分化学品引导出循环管路12。

在本实施例中，压力传感器14被设置于循环管路12，用于检测循环管路12中化学品的压力值，例如，压力传感器14可以输出与检测到的压力值对应的模拟信号，该模拟信号的电流值为4毫安～20毫安。

在本实施例中，电动阀15被设置于循环管路12，电动阀15的开度用于调整循环管路12中流过电动阀15的化学品的流量，从而调整化学品在循环管路12中的压力。在一个具体实施方式中，电动阀15可以是稳压阀。

在本实施例中，控制器16根据压力传感器14检测到的压力来控制电动阀15的开度。

根据本申请的实施例1，在化学品的循环管路中设置压力传感器和电动阀，控制器根据压力传感器检测的压力值来控制电动阀的开度，从而使循环管路中的化学品流量保持稳定，即使在化学品介质变化引起总管路压力变化的情况下，从分配管路13流出的化学品的流量也能保持稳定。例如，在图1的控制系统中，化学品流量相对于目标值的波动范围是±300毫升/分钟，而在本申请的实施例1中，化学品流量相对于目标值的波动范围是±100毫升/分钟。

如图2所示，在本实施例中，化学品的循环管路流量控制系统10还可以具有流量计17、隔膜泵18、过滤器19、加热器20、第一流量调节阀21、第二流量调节阀22和电磁阀23等。其中，流量计17用来测量从分配管路13流出的化学品的流量；隔膜泵18可以提供化学品在循环管路12内流动的驱动力；过滤器19用于对化学品进行过滤；加热器20用于对化学品进行加热；第一流量调节阀21、第二流量调节阀22的开度可以被调整；电磁阀23可以进行开闭。关于流量计17、隔膜泵18、过滤器19、加热器20、第一流量调节阀21、第二流量调节阀22和电磁阀23的详细说明，可以参考相关技术。

在本实施例中，化学品的循环管路流量控制系统10可以向工艺机台提供化学品，例如，该工艺机台可以具有处理腔24，化学品可以由分配管路13流向处理腔24。该工艺机台可以是湿法工艺机台，例如，用于进行刻蚀的机台。此外，该机台也可以是湿法工艺机台之外的机台。在该机台处于待机状态下，该机台不使用化学品，化学品不进入处理腔24；在该机台处于工作状态下，化学品进入处理腔24，该机台使用化学品进行工艺处理。

在本实施例中，循环管路12中的压力维持恒定，由此，在第一流量调节阀21和第二流量调节阀22开度不变的情况下能够实现进入处理腔24的化学品流量稳定，避免对第一流量调节阀21和第二流量调节阀22的调节。

图3是本申请实施例1的控制器的一个示意图。其中，控制器16可以包括：偏差值计算单元161和调整单元162。

在本实施中，偏差值计算单元161计算压力传感器14检测到的压力值与预设的压力值之间的差值。调整单元162对偏差值计算单元16计算出的差值进行比例积分微分(PID)调整，并输出控制信号，该控制信号被送到电动阀15，该控制信号用于调整电动阀15的开度，从而使得循环管路12中的压力维持恒定。

例如，当压力传感器14检测到的压力值大于预设的压力值时，控制信号控制电动阀15增大开度，以减小循环管路12中的压力；当压力传感器14检测到的压力值小于预设的压力值时，控制信号控制电动阀15减小开度，以增大循环管路12中的压力。

在本实施例中，预设的压力值例如可以是0.3兆帕(MP)等。

在本实施例中，调整单元162可以具有：比例调整单元1621、积分调整单元1622、微分调整单元1623以及合成单元1624。其中，比例调整单元1621、积分调整单元1622、微分调整单元1623分别针对差值进行比例调整、积分调整和微分调整，合成单元1624对比例调整单元1621、积分调整单元1622、微分调整单元1623的结果进行合成，从而得到控制信号。

如图3所示，在本实施例中，控制器16还可以包括：比较单元163。比较单元163将压力传感器14检测到的压力值与阈值进行比较，在压力传感器14检测到的压力值大于阈值的情况下，输出报警信号。该阈值例如可以是0.6兆帕(PM)。

此外，在本实施例中，控制器16还可以响应于设备紧急按钮的触发而生成该报警信号。例如，当化学品的循环管路流量控制系统10或机台的设备紧急按钮被触发(例如，被按压)时，该报警信号生成。

在本实施例中，该报警信号可以控制隔膜泵18停止动作，从而避免循环管路中的压力过大导致化学品泄漏。此外，该报警信号例如还可以触发警报装置，该警报装置例如可以通过发出声音，和/或发光，和/或振动等方式进行报警动作。

如图3所示，在本实施例中，控制器16还可以包括：切换单元164。切换单元164可以接收用于指示化学品是否需要在循环管路12和存储容器11中循环流动的指示信号，并根据指示信号对控制信号进行切换。

其中，指示信号例如包括第一指示信号和第二指示信号，第一指示信号用于指示化学品需要在循环管路12和存储容器11中循环流动，第二指示信号用于指示化学品不需要在循环管路12和存储容器11中循环流动。第一指示信号例如是地电平信号，第二指示信号例如是高电平信号。

当切换单元164接收到第一指示信号的情况下，压力传感器14检测到的压力值被反馈到偏差值计算单元161，并且调整单元162输出基于差值而得到的控制信号，由此，循环管路12中的压力能保持恒定；当切换单元164接收到第二指示信号的情况下，切换单元164直接将使电动阀15的开度达到最大值的控制信号进行输出，即，不对循环管路12中的压力进行控制。

根据本申请的实施例1，在化学品的循环管路中设置压力传感器和电动阀，控制器根据压力传感器检测的压力值来控制电动阀的开度，从而使循环管路中的化学品流量和压力保持稳定，由此，在第一流量调节阀21和第二流量调节阀22开度不变的情况下能够实现进入处理腔24的化学品流量稳定，避免对第一流量调节阀21和第二流量调节阀22的调节。

实施例2

本申请实施2提供一种化学品的循环管路流量控制系统的控制方法。该控制方法与实施例1所示的化学品的循环管路流量控制系统对应。

在本实施中，化学品的循环管路流量控制系统例如如图2所示，该控制系统10包括：存储容器11，循环管路12，分配管路13，压力传感器14，电动阀15以及控制器16。

图4是化学品的循环管路流量控制系统的控制方法的一个示意图，如图4所示，该控制方法包括：

步骤401、控制器16根据压力传感器14检测到的压力控制电动阀15的开度。

其中，步骤401例如可以包括如下步骤：

步骤501、计算所述压力传感器检测到的压力值与预设的压力值之间的差值；以及

步骤502、对所述差值进行比例积分微分(PID)调整，并输出控制信号，所述控制信号用于调整所述电动阀的开度。

在步骤401中，当压力传感器14检测到的压力值大于预设的压力值时，控制信号控制电动阀15增大开度；当压力传感器14检测到的压力值小于预设的压力值时，控制信号控制电动阀15减小开度。

根据本申请的实施例2，在化学品的循环管路中，根据压力传感器检测的压力值来控制电动阀的开度，从而使循环管路中的化学品流量和压力保持稳定。

以上结合具体的实施方式对本申请进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本申请保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本申请的精神和原理对本申请做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本申请的范围内。

Claims (9)

1.一种化学品的循环管路流量控制系统，包括：

存储容器，其用于存储化学品；

循环管路，其两端分别连接于所述存储容器的出口和入口，化学品能够在所述循环管路和所述存储容器中循环流动；

分配管路，其与所述循环管路连接，将所述循环管路中的部分化学品引导出所述循环管路；

压力传感器，其设置于所述循环管路，用于检测所述循环管路中化学品的压力值；

电动阀，其设置于所述循环管路，所述电动阀的开度用于调整所述循环管路中化学品的流量从而调整化学品在所述循环管路中的压力；以及

控制器，其根据所述压力传感器检测到的压力值控制所述电动阀的开度。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述控制器包括：

偏差值计算单元，其计算所述压力传感器检测到的压力值与预设的压力值之间的差值；以及

调整单元，其对所述差值进行比例积分微分(PID)调整，并输出控制信号，所述控制信号用于调整所述电动阀的开度。

3.如权利要求2所述的系统，其中，

当所述压力传感器检测到的压力值大于所述预设的压力值时，所述控制信号控制所述电动阀增大开度，

当所述压力传感器检测到的压力值小于所述预设的压力值时，所述控制信号控制所述电动阀减小开度。

4.如权利要求2所述的系统，其中，所述控制器还包括：

比较单元，其在所述压力传感器检测到的压力值大于阈值时，输出报警信号。

5.如权利要求2所述的系统，其中，所述控制器还包括：

切换单元，其在接收到用于指示化学品需要在所述循环管路和所述存储容器中循环流动的第一指示信号时，使得所述偏差值计算单元和所述调整单元工作以输出控制信号。

6.如权利要求5所述的系统，其中，

当所述切换单元在接收到用于指示化学品不需要在所述循环管路和所述存储容器中循环流动的第二指示信号时，输出使所述电动阀的开度达到最大值的控制信号。

7.一种化学品的循环管路流量控制系统的控制方法，所述控制系统包括：

存储容器，其用于存储化学品；

循环管路，其两端分别连接于所述存储容器的出口和入口，化学品能够在所述循环管路和所述存储容器中循环流动；

分配管路，其与所述循环管路连接，将所述循环管路中的部分化学品引导出所述循环管路；

压力传感器，其设置于所述循环管路，用于检测所述循环管路中化学品的压力值；

电动阀，其设置于所述循环管路，所述电动阀的开度用于调整所述循环管路中化学品的流量从而调整化学品在所述循环管路中的压力；以及

控制器，其控制所述电动阀的开度，

其中，所述控制方法包括：

所述控制器根据所述压力传感器检测到的压力值控制所述电动阀的开度。

8.如权利要求7所述的系统，其中，所述控制根据所述压力传感器检测到的压力控制所述电动阀的开度，包括：

计算所述压力传感器检测到的压力值与预设的压力值之间的差值；以及

对所述差值进行比例积分微分(PID)调整，并输出控制信号，所述控制信号用于调整所述电动阀的开度。

9.如权利要求8所述的系统，其中，

当所述压力传感器检测到的压力值大于所述预设的压力值时，所述控制信号控制所述电动阀增大开度，

当所述压力传感器检测到的压力值小于所述预设的压力值时，所述控制信号控制所述电动阀减小开度。

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