CN116483147A - 浓度控制方法和装置、半导体清洗设备 - Google Patents

浓度控制方法和装置、半导体清洗设备 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种浓度控制方法和装置、半导体清洗设备，该装置包括：温度控制模块，用于控制半导体清洗设备的清洗槽中的药液温度，直至其达到设定温度值；压力检测模块，用于在药液温度达到设定温度值时，实时检测清洗槽的药液在指定位置的压力值；补水模块，用于向清洗槽中补水，并实时调节进水流量；控制模块，用于根据实时检测的压力值以及预先获得的与目标浓度值对应的目标压力值，采用第一PID算法计算获得第一目标流量值，并向补水模块实时输出第一目标流量值，以使补水模块能够根据第一目标流量值实时调节进水流量，直至清洗槽中的药液的压力达到目标压力值。本方案可以提高刻蚀速率的稳定性以及浓度控制的响应速度。

Description

浓度控制方法和装置、半导体清洗设备
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种浓度控制方法和装置、半导体清洗设备以及计算机可读介质。
背景技术
集成电路制造过程中的晶圆清洗是指在氧化、光刻、外延、扩散等工序前，采用物理或化学方法去除晶圆表面的污染物和自身氧化物，以得到符合清洁度要求的晶圆表面的过程。清洗工艺占整个集成电路制造工艺步骤的比例约为30%以上，从前道到后道，涉及到多种不同的关键环节，晶圆清洗质量的好坏对器件性能有重要的影响。
晶圆清洗设备主要分为单片半导体清洗设备和用于批量清洗的槽式半导体清洗设备。槽式半导体清洗设备由于通过率高，产能大而得以广泛应用。在槽式半导体清洗设备清洗晶圆的过程中，根据所需去除的表面残留物质的不同，需要在清洗槽中配制不同的化学药液。例如，晶圆表面的氮化物主要通过磷酸去除。由于氮化物的去除速率（刻蚀速率）随着磷酸的温度及浓度变化而变化，为了保证良好的清洗工艺效果，一般会使用特定的工艺配方（特定温度、特定浓度）保持刻蚀速率的稳定。在实际工艺过程中，会根据需要去除氮化物膜层的厚度计算确定在特定刻蚀速率下的刻蚀时间，从而达到最佳的工艺效果。由此可见，保持刻蚀速率的稳定在氮化物去除工艺中尤为重要。
现有技术中是在保持药液温度稳定的条件下，使用光谱浓度检测仪在线测量药液的浓度，并根据浓度的变化进行补水，从而通过浓度控制来实现工艺所需的刻蚀速率控制。但是，由于光谱浓度检测仪的响应速度较慢（一般在30秒左右），这导致补水控制响应速度较慢，从而造成药液浓度波动较大，工艺参数调整、优化耗时较长。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种浓度控制方法和装置、半导体清洗设备以及计算机可读介质，其可以在保证刻蚀速率的准确性的前提下，提高刻蚀速率的稳定性以及浓度控制的响应速度，从而可以缩短工艺参数调整、优化耗时，提高设备整体运行时间。
为实现本发明的目的而提供一种浓度控制装置，应用于半导体清洗设备，包括：
温度控制模块，用于控制所述半导体清洗设备的清洗槽中的药液温度，直至其达到设定温度值；
压力检测模块，用于在所述药液温度达到所述设定温度值时，实时检测所述清洗槽的药液在指定位置的压力值；
补水模块，用于向所述清洗槽中补水，并实时调节进水流量；
控制模块，用于根据实时检测的所述压力值以及预先获得的与目标浓度值对应的目标压力值，采用第一PID算法计算获得第一目标流量值，并向所述补水模块实时输出所述第一目标流量值，以使所述补水模块能够根据所述第一目标流量值实时调节进水流量，直至所述清洗槽中的药液的压力达到所述目标压力值。
可选地，还包括：
浓度检测模块，用于在所述药液温度为常温时，实时检测所述清洗槽中的药液的浓度值；
所述控制模块还用于根据实时检测的所述浓度值以及所述目标浓度值，采用第二PID算法计算获得第二目标流量值，并向所述补水模块实时输出所述第二目标流量值，以使所述补水模块能够根据所述第二目标流量值调节进水流量，直至所述清洗槽中的药液的浓度达到所述目标浓度值。
可选地，所述压力检测模块还用于在所述清洗槽中的药液的浓度达到所述目标浓度值时，检测所述清洗槽中的药液在所述指定位置的压力值；
所述控制模块还用于将检测的该压力值记录为与所述目标浓度值对应的目标压力值。
可选地，所述压力检测模块包括鼓泡式液位计，所述鼓泡式液位计包括压力传感器和鼓泡管，所述鼓泡管的出气端位于所述清洗槽中的药液中；
所述压力传感器用于实时检测所述清洗槽中的药液在所述指定位置的压力值。
可选地，还包括：
药液循环模块，与所述清洗槽的出液口和进液口连接，用于从所述出液口抽出所述清洗槽中的药液，并使之从所述进液口返回所述清洗槽；
所述温度控制模块包括加热元件和温度传感器，所述加热元件与所述药液循环模块连接，用于加热从所述出液口抽出的药液；所述温度传感器用于实时检测所述清洗槽中的药液的温度值；所述控制模块还用于根据实时检测的所述温度值以及所述设定温度值，调节所述加热元件的输出功率，直至所述清洗槽中的药液的温度达到所述设定温度值。
可选地，还包括：
进液模块，与所述清洗槽的进液口连接，用于向所述清洗槽提供药液，并调节进液流量。
可选地，所述控制模块包括：
模数转换单元，用于接收实时检测的所述压力值，并对其进行数字化处理；
运算单元，用于根据经过数字化处理的所述压力值以及预先获得的与目标浓度值对应的目标压力值，采用第一PID算法计算获得第一目标流量值；
控制单元，用于向所述补水模块实时输出所述第一目标流量值。
作为另一个技术方案，本发明还提供一种浓度控制方法，应用于半导体清洗设备，包括：
S1、控制所述半导体清洗设备的清洗槽中的药液温度，直至其达到设定温度值；
S2、实时检测的所述清洗槽中的药液在指定位置的压力值；
S3、根据实时检测的所述压力值以及预先获得的与目标浓度值对应的目标压力值，采用第一PID算法计算获得第一目标流量值；
S4、向补水模块实时输出所述第一目标流量值，以使所述补水模块能够根据所述第一目标流量值实时调节进水流量，直至所述清洗槽中的药液的压力达到所述目标压力值。
可选地，预先获得与所述目标浓度值对应的目标压力值的方法，包括：
S01、在所述药液温度为常温时，实时检测的所述清洗槽中的药液的浓度值；
S02、根据实时检测的所述浓度值以及所述目标浓度值，采用第二PID算法计算获得第二目标流量值；
S03、向所述补水模块实时输出所述第二目标流量值，以使所述补水模块能够根据所述第二目标流量值调节进水流量，直至所述清洗槽中的药液的浓度达到所述目标浓度值；
S04、在所述清洗槽中的药液的浓度达到所述目标浓度值时，检测所述清洗槽中的药液在所述指定位置的压力值；
S05、将该压力值记录为与所述目标浓度值对应的目标压力值。
可选地，在所述步骤S1之前，还包括：
S0、开启药液循环模块，以使所述药液循环模块从所述清洗槽的出液口抽出所述清洗槽中的药液，并使之从所述清洗槽的进液口返回所述清洗槽；
在执行所述步骤S1至所述步骤S4时，保持所述药液循环模块开启。
可选地，在所述步骤S0之前，还包括：
S00、开启进液模块，向所述清洗槽提供药液，并在所述清洗槽中的药液液位达到预设液位时关闭所述进液模块；
在开始执行所述步骤S0时，再次开启所述进液模块，向所述清洗槽提供药液，并在所述清洗槽中的药液液位达到预设液位时关闭所述进液模块。
作为另一个技术方案，本发明还提供一种浓度控制装置，用于控制半导体清洗设备的清洗槽中的药液浓度达到目标浓度值，包括：
至少一个处理器；
存储装置，其上存储有至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行时，使得所述至少一个处理器实现本发明提供的上述方法。
作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体清洗设备，包括清洗槽，还包括本发明提供的上述浓度控制装置。
作为另一个技术方案，本发明还提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，所述程序被处理器执行时实现本发明提供的上述方法。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的浓度控制方法和装置、半导体清洗设备以及计算机可读介质的技术方案中，基于药液浓度不变，则清洗槽中的药液质量不变，在同一位置检测的压力不变的原理，通过在药液温度达到设定温度值时，实时检测清洗槽的药液在指定位置的压力值，并根据实时检测的压力值与预先获得的与目标浓度值对应的目标压力值之间的偏差，采用PID算法调节进水流量，直至清洗槽中的药液的压力稳定在目标压力值，即实现药液浓度保持稳定在目标浓度值，从而可以在保证刻蚀速率的准确性的前提下，提高刻蚀速率的稳定性。同时，由于压力检测模块相对于光谱浓度检测仪的响应速度更高，从而可以有效提高浓度控制的响应速度，进而可以缩短工艺参数调整、优化耗时，提高设备整体运行时间。
附图说明
图1为本发明实施例提供的浓度控制装置的第一种原理框图；
图2为本发明实施例提供的浓度控制装置的第二种原理框图；
图3为本发明实施例提供的浓度控制装置的第三种原理框图；
图4为本发明实施例提供的浓度控制装置的第四种原理框图；
图5为本发明实施例提供的浓度控制装置的第一种原理图；
图6为本发明实施例提供的浓度控制装置的第二种原理图；
图7为本发明实施例采用的鼓泡式液位计的原理图；
图8为本发明实施例提供的浓度控制方法的流程图；
图9为本发明实施例采用的预先获得与目标浓度值对应的目标压力值的方法的流程图；
图10为本公开实施例中提供的浓度控制装置的一种结构框图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的浓度控制方法和装置、半导体清洗设备以及计算机可读介质进行详细描述。
本发明实施例提供一种浓度控制装置，应用于半导体清洗设备，该半导体清洗设备例如为槽式清洗设备，包括盛放有药液的清洗槽，通过将至少一个晶圆浸泡于稳定在设定温度和目标浓度的药液中，可以实现对晶圆表面残留物质进行刻蚀，以去除该残留物质，从而完成清洗工艺。例如，晶圆表面的氮化物主要通过磷酸去除。
请参阅图1，浓度控制装置200包括温度控制模块201、压力检测模块202、补水模块203和控制模块204，其中，温度控制模块201用于控制半导体清洗设备的清洗槽100中的药液温度，直至其达到设定温度值。在一些可选的实施例中，请参阅图2，浓度控制装置200还包括药液循环模块205，该药液循环模块205与清洗槽100的出液口和进液口连接，用于从出液口抽出清洗槽100中的药液，并使之从进液口返回清洗槽100，从而使药液能够在药液循环模块205与清洗槽100之间循环流动，这样可以提高清洗槽100中的药液的温度均匀性和浓度均匀性，从而可以提高工艺均匀性。
实现上述功能的药液循环模块205的结构可以有多种，例如，如图5所示，该药液循环模块205包括循环管路205a和设置于该循环管路205a上的循环泵205b，其中，循环管路205a的一端与清洗槽100的出液口连接，另一端与清洗槽100的进液口连接，循环泵205b用于提供从出液口抽出清洗槽100中的药液的驱动力。可选地，清洗槽100的出液口位于槽底，其进液口即为槽口。进一步的，循环管路205a的与进液口连接的一端从槽口延伸至靠近槽底的位置处，以保证该端能够始终位于液面以下。
在此基础上，如图5所示，温度控制模块201包括加热元件201a和温度传感器201b，其中，加热元件201a与药液循环模块205连接，用于加热从出液口抽出的药液，例如设置于上述循环管路205a上，且位于循环泵205b的下游，用于在线加热循环管路205a中流经加热元件201a的药液。温度传感器201b用于实时检测清洗槽100中的药液的温度值，该温度传感器201b的检测端延伸至清洗槽100中，且可位于液面以下的任意位置处。控制模块204用于根据温度传感器201b实时检测的温度值以及设定温度值，调节加热元件201a的输出功率，直至清洗槽100中的药液的温度达到设定温度值，例如采用PID算法调节加热元件201a的输出功率。这样可以将清洗槽100中的药液的温度稳定在设定温度值。
压力检测模块202用于在药液温度达到上述设定温度值时，实时检测清洗槽100的药液在指定位置的压力值。该指定位置可以是清洗槽100中位于药液液位以下的任意位置，且实时检测的每一压力值均在同一位置进行检测。由于药液浓度不变，则清洗槽100中的药液质量不变，在同一位置检测的压力不变，基于该原理，可以通过在药液温度达到设定温度值时，实时检测清洗槽100的药液在指定位置的压力值，来获得在清洗槽100中同一位置的压力变化，该压力变化能够反映药液浓度的变化，因此，可以将实时检测的在同一位置的压力值作为实时浓度当量，且将目标压力值作为目标浓度值当量。
在一些可选的实施例中，如图5和图7所示，压力检测模块202包括鼓泡式液位计，该鼓泡式液位计包括压力传感器（图中未示出）和鼓泡管202b，鼓泡管202b的出气端202b1位于清洗槽100中的药液中；压力传感器用于实时检测清洗槽100中的药液在指定位置（即鼓泡管202b的出气端202b1所在位置）的压力值。如图7所示，鼓泡式液位计一般使用纯净的N2作为气源202d，经过两级调压阀202c调压后，可以获得恒压N2（压力为P1），并输入液位计本体202a中，该液位计本体202a中设置有压力传感器，该压力传感器用于检测传输恒压N2的气路压力，恒压N2在流经压力传感器后从鼓泡管202b的出气端202b1流出，此时鼓泡管202b的出气端202b1处的压力值为P2，且，压力传感器检测到的气路压力P=P1+P2。在恒压N2的压力P1已知的前提下，即可以计算获得鼓泡管202b的出气端202b1处的压力值P2=P-P1，从而可以实现对清洗槽100中的药液在指定位置（即鼓泡管202b的出气端202b1所在位置）的压力值的实时检测。
补水模块203用于向清洗槽100中补水（例如为去离子水），并实时调节进水流量。在药液温度达到上述设定温度值（普遍超过150℃）时，药液中的水分会大量蒸发，这使得实时检测的压力值会下降，此时通过补水模块203向清洗槽100中补水，可以调节清洗槽100中的药液浓度，同时通过实时调节进水流量，可以实时调节补水速率，从而达到动态的去离子水的蒸发速率和补水速率平衡。在一些可选的实施例中，如图5所示，补水模块203包括补水管路203a和设置在该补水管路203a上的补水通断阀203b和流量调节阀203c，其中，补水管路203a的一端用于与去离子水源203d连接，另一端从槽口伸入至清洗槽100中，且位于药液液面以下，用于将去离子水源提供的去离子水输送至清洗槽100中。补水通断阀203b例如位于流量调节阀203c的上游，用于打开或关闭补水管路203a。可选地，补水通断阀203b例如为气动阀。流量调节阀203c用于调节补水管路203a中的去离子水的流量（即，进水流量），该流量调节阀203c例如为电液或气液比例阀，用于根据目标流量值调节阀门开度。当然，在实际应用中，补水通断阀203b和流量调节阀203c还可以采用能够实现上述功能的其他任意阀门。
控制模块204用于根据实时检测的压力值以及预先获得的与目标浓度值对应的目标压力值，采用第一PID算法计算获得第一目标流量值，并向上述补水模块203实时输出该第一目标流量值，以使该补水模块203能够根据第一目标流量值调节进水流量，直至清洗槽100中的药液的压力达到目标压力值。
在药液温度达到设定温度值时，在清洗槽100中同一位置的压力变化能够反映药液浓度的变化，因此，可以将实时检测的在同一位置的压力值作为实时浓度当量，且将目标压力值作为目标浓度值当量。在此基础上，上述控制模块204根据实时检测的压力值（即，实时浓度当量）以及目标压力值（即，目标浓度值当量），采用第一PID算法计算获得第一目标流量值，并向上述补水模块203实时输出该第一目标流量值。补水模块203根据该第一目标流量值实时调节进水流量，直至清洗槽100中的药液的压力达到目标压力值，从而可以实现将清洗槽100中的药液浓度稳定在目标浓度值，进而可以在保证刻蚀速率的准确性的前提下，提高刻蚀速率的稳定性。同时，由于上述压力检测模块202相对于光谱浓度检测仪的响应速度更高，这可以有效提高浓度控制的响应速度，从而可以缩短工艺参数调整、优化耗时，提高设备整体运行时间。
具体地，PID控制是一种成熟的过程控制方法，是基于目标值与实时检测值之间的偏差进行比例、积分、微分变换，通过对比例系数、积分时间常数、微分时间常数进行优化整定，来实现达到目标值的方法。上述第一PID算法控制目标是通过对目标压力值（即，目标浓度值当量）与实时检测的压力值（即，实时浓度当量）的差值即不断变化的控制偏差，进行迭代运算，运算结果即为实时获得的第一目标流量值（补水速率）。上述第一PID算法中，可单独运用比例环节（等于比例系数乘以目标压力值与实时检测的压力值的差值）来确定第一目标流量值（补水速率），由于补水过程中偏差逐渐收敛使得第一目标流量值（补水速率）逐渐减小，最终达到动态的去离子水的蒸发速率和补水速率平衡。但是，纯比例环（即，单独运用比例环节）可能存在稳态误差或瞬时补水突变，为了抑制突变，可加入微分环节，利用微分时间调整偏差的变化率，在偏差变化较大时抑制偏差变化，使补水量变化更平稳，从而实现对系统的快速响应和稳定性控制。同时，为了消除稳态误差加入积分环节，积分环节可以消除系统稳态误差即消除余差，使得稳定状态下无余差。在实际应用中，可根据经验对上述第一PID算法的比例系数、积分时间常数、微分时间常数的调整，以最终达到将清洗槽100中的药液浓度稳定在目标浓度值的目的。
在一些可选的实施例中，如图3和图6所示，浓度控制装置200还包括浓度检测模块208，该浓度检测模块208用于在药液温度为常温（即等于室温）时，实时检测清洗槽100中的药液的浓度值。如图6所示，该浓度检测模块208例如设置于循环管路205a上，且位于加热元件201a的下游，用于检测混合药液中一种或多种药液成分的质量百分比浓度，例如为光谱浓度检测仪。控制模块204还用于根据实时检测的浓度值以及目标浓度值，采用第二PID算法计算获得第二目标流量值，并向补水模块203实时输出第二目标流量值，以使补水模块203能够根据第二目标流量值调节进水流量，直至清洗槽100中的药液的浓度达到目标浓度值。
在利用温度控制模块201对药液进行加热之前，可以预先利用上述浓度检测模块208实时检测清洗槽100中的药液的浓度值，以及利用控制模块204根据实时检测的浓度值以及目标浓度值，进行PID控制，以将清洗槽100中的药液的浓度稳定在目标浓度值。具体来说，上述目标浓度值是根据工艺需求而设定的设定值，上述第二PID算法控制目标是通过对目标浓度值与实时检测清洗槽100中的药液的浓度值的差值，即不断变化的控制偏差，进行迭代运算，运算结果即为实时获得的第二目标流量值（补水速率），最终实现将清洗槽100中的药液的浓度稳定在目标浓度值。实际运用中，需根据清洗槽100中的药液的浓度的变化对上述第二PID算法的比例系数、积分时间常数、微分时间常数进行整定，以获得最优控制效果。可根据经验，通过调整比例系数来控制调节速度；通过调整微分时间常数来控制偏差变化率，通过积分时间常数消除系统余差，最终实现以最快的调节速度实现无余差的动态控制。
在进行上述PID控制以将清洗槽100中的药液的浓度稳定在目标浓度值的基础上，压力检测模块202还用于检测清洗槽100中的药液在指定位置的压力值；控制模块204还用于将检测的该压力值记录为与目标浓度值对应的目标压力值。也就是说，利用上述浓度检测模块208实时检测清洗槽100中的药液的浓度值，以及利用控制模块204进行上述PID控制，其目的是为了使药液浓度稳定在目标浓度值，在此条件下检测的清洗槽100的药液在指定位置的压力值是一个确定的量，检测到的压力值即可用作与目标浓度值对应的目标压力值。当然，在实际应用中，还可以采用其他方式预先获得与目标浓度值对应的目标压力值，例如，在目标浓度值已知（例如由厂务提供）的条件下，可以直接检测清洗槽100中的药液在指定位置的压力值，并将其记录为与目标浓度值对应的目标压力值。又如，在目标浓度值未知的条件下，可以先利用压力检测模块202和控制模块204采用第一PID算法进行控制，以将清洗槽100中的药液在指定位置的压力稳定在一个压力设定值（可根据需求设定），然后根据工艺结果是否满足需求来判断是否需要调整刻蚀速率，若需要，则可以通过进行多次浓度采样或通过检测清洗工艺的刻蚀速率，来调整上述压力设定值，调整后的压力设定值即用作与目标浓度值对应的目标压力值。由于调整后的压力设定值对应的目标浓度值是已知的，上述压力设定值的调整通常只进行一次。
在一些可选的实施例中，请参阅图4，浓度控制装置200还包括进液模块206，该进液模块206与清洗槽100的进液口连接，用于向清洗槽100提供药液，并调节进液流量。可选地，如图5所示，进液模块206包括进液管路206a和设置于该进液管路206a上的进液通断阀206b和流量计206c，其中，进液管路206a的一端用于与药液源207连接，另一端与清洗槽100的进液口连接；进液通断阀206b用于打开或关闭进液管路206a，该进液通断阀206b例如为气动阀。流量计206c用于调节进液流量。
在一些可选的实施例中，控制模块204例如为PLC或控制器，具体地，如图5所示，控制模块204包括模数转换单元204a、运算单元204b和控制单元204c，其中，模数转换单元204a用于接收实时检测的压力值，并对其进行数字化处理；运算单元204b用于根据经过数字化处理的压力值以及预先获得的与目标浓度值对应的目标压力值，采用第一PID算法计算获得第一目标流量值；控制单元204c用于向补水模块203实时输出第一目标流量值。
可选地，模数转换单元204a还用于接收实时检测的药液温度，并对其进行数字化处理；运算单元204b还用于根据经过数字化处理的药液温度以及设定温度值，采用PID算法计算获得加热元件201a的输出功率；控制单元204c还用于向加热元件201a实时输出该输出功率。
可选地，模数转换单元204a还用于接收实时检测的浓度值，并对其进行数字化处理；运算单元204b还用于根据经过数字化处理的浓度值以及目标浓度值，采用第二PID算法计算获得第二目标流量值；控制单元204c还用于向补水模块203实时输出该第二目标流量值，以使补水模块203能够根据第二目标流量值调节进水流量，直至清洗槽100中的药液的浓度达到目标浓度值。
作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种浓度控制方法，应用于半导体清洗设备，请参阅图8，该方法包括：
S1、控制半导体清洗设备的清洗槽100中的药液温度，直至其达到设定温度值；
S2、实时检测的清洗槽100中的药液在指定位置的压力值；
S3、根据实时检测的压力值以及预先获得的与目标浓度值对应的目标压力值，采用第一PID算法计算获得第一目标流量值；
S4、向补水模块203实时输出第一目标流量值，以使补水模块203能够根据第一目标流量值调节进水流量，直至清洗槽100中的药液的压力达到目标压力值。
本发明实施例提供的浓度控制方法，基于药液浓度不变，则清洗槽100中的药液质量不变，在同一位置检测的压力不变的原理，通过在药液温度达到设定温度值时，实时检测清洗槽100的药液在指定位置的压力值，并根据实时检测的压力值与预先获得的与目标浓度值对应的目标压力值之间的偏差，采用PID算法调节进水流量，直至清洗槽100中的药液的压力稳定在目标压力值，即实现药液浓度保持稳定在目标浓度值，从而可以在保证刻蚀速率的准确性的前提下，提高刻蚀速率的稳定性。同时，由于压力检测模块202相对于光谱浓度检测仪的响应速度更高，从而可以有效提高浓度控制的响应速度，进而可以缩短工艺参数调整、优化耗时，提高设备整体运行时间。
在一些可选的实施例中，请参阅图9，预先获得与目标浓度值对应的目标压力值的方法，包括：
S01、在药液温度为常温时，实时检测的清洗槽100中的药液的浓度值；
S02、根据实时检测的浓度值以及目标浓度值，采用第二PID算法计算获得第二目标流量值；
S03、向补水模块203实时输出第二目标流量值，以使补水模块203能够根据第二目标流量值调节进水流量，直至清洗槽100中的药液的浓度达到目标浓度值；
S04、在清洗槽100中的药液的浓度达到目标浓度值时，检测清洗槽100中的药液在指定位置的压力值；
S05、将该压力值记录为与目标浓度值对应的目标压力值。
利用上述浓度检测模块208实时检测清洗槽100中的药液的浓度值，以及利用控制模块204进行上述PID控制，其目的是为了使药液浓度稳定在目标浓度值，在此条件下检测的清洗槽100的药液在指定位置的压力值是一个确定的量，检测到的压力值即可用作与目标浓度值对应的目标压力值。
在一些可选的实施例中，在步骤S1之前，还包括：
S0、开启药液循环模块205，以使药液循环模块205从清洗槽100的出液口抽出清洗槽100中的药液，并使之从清洗槽100的进液口返回清洗槽100；
在执行步骤S1至步骤S4时，保持药液循环模块205开启。这样可以提高清洗槽100中的药液的温度均匀性和浓度均匀性，从而可以提高工艺均匀性。
在一些可选的实施例中，在步骤S0之前，还包括：
S00、开启进液模块206，向清洗槽100提供药液，并在清洗槽100中的药液液位达到预设液位时关闭进液模块206；
在开始执行步骤S0时，再次开启进液模块206，向清洗槽100提供药液，并在清洗槽100中的药液液位达到预设液位时关闭进液模块206。这样，可以确保在药液循环模块205中的循环管路205a充满药液的前提下，使清洗槽100中的药液液位达到预设液位。
作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种浓度控制装置200，用于控制半导体清洗设备的清洗槽100中的药液浓度达到目标浓度值，包括：
至少一个处理器；
存储装置，其上存储有至少一个程序；
当至少一个程序被至少一个处理器执行时，使得至少一个处理器实现如本发明实施例提供的上述方法。
作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种半导体清洗设备，包括清洗槽100，还包括本发明实施例提供的上述浓度控制装置200。
作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，程序被处理器执行时实现如本发明实施例提供的上述方法。
图10为本公开实施例中提供的浓度控制装置的一种结构框图，如图10所示，该浓度控制装置用于控制半导体清洗设备的清洗槽中的药液浓度达到目标浓度值，包括：处理器301、存储器302、至少一个I/O接口303。存储器302上存储有至少一个程序，当该至少一个程序被该至少一个处理器301执行，使得该至少一个处理器实现如上述实施例中任一应用于安全服务系统的数据处理方法中的步骤和/或任一应用于RTOS的数据处理方法中的步骤；至少一个I/O接口303连接在处理器与存储器之间，配置为实现处理器与存储器的信息交互。
其中，处理器301为具有数据处理能力的器件，其包括但不限于中央处理器（CPU）等；存储器302为具有数据存储能力的器件，其包括但不限于随机存取存储器（RAM，更具体如SDRAM、DDR等）、只读存储器（ROM）、带电可擦可编程只读存储器（EEPROM）、闪存（FLASH）；I/O接口（读写接口）303连接在处理器301与存储器302间，能实现处理器301与存储器302的信息交互，其包括但不限于数据总线（Bus）等。
在一些实施例中，处理器301、存储器302和I/O接口303通过总线304相互连接，进而与计算设备的其它组件连接。
在一些实施例中，该处理器301包括FPGA。
根据本公开的实施例，还提供一种计算机可读介质。该计算机可读介质上存储有计算机程序，其中，该程序被处理器执行时实现如上述实施例任一浓度控制方法中的步骤。
特别地，根据本公开实施例，上文参考流程图描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在机器可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质被安装。在该计算机程序被中央处理单元(CPU)执行时，执行本公开的系统中限定的上述功能。
需要说明的是，本公开所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有至少一个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
附图中的流程图和框图，图示了按照本公开各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，前述模块、程序段、或代码的一部分包含至少一个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种浓度控制装置，应用于半导体清洗设备，其特征在于，包括：
温度控制模块，用于控制所述半导体清洗设备的清洗槽中的药液温度，直至其达到设定温度值；
压力检测模块，用于在所述药液温度达到所述设定温度值时，实时检测所述清洗槽的药液在指定位置的压力值；
补水模块，用于向所述清洗槽中补水，并实时调节进水流量；
控制模块，用于根据实时检测的所述压力值以及预先获得的与目标浓度值对应的目标压力值，采用第一PID算法计算获得第一目标流量值，并向所述补水模块实时输出所述第一目标流量值，以使所述补水模块能够根据所述第一目标流量值实时调节进水流量，直至所述清洗槽中的药液的压力达到所述目标压力值。
2.根据权利要求1所述的浓度控制装置，其特征在于，还包括：
浓度检测模块，用于在所述药液温度为常温时，实时检测所述清洗槽中的药液的浓度值；
所述控制模块还用于根据实时检测的所述浓度值以及所述目标浓度值，采用第二PID算法计算获得第二目标流量值，并向所述补水模块实时输出所述第二目标流量值，以使所述补水模块能够根据所述第二目标流量值调节进水流量，直至所述清洗槽中的药液的浓度达到所述目标浓度值。
3.根据权利要求2所述的浓度控制装置，其特征在于，所述压力检测模块还用于在所述清洗槽中的药液的浓度达到所述目标浓度值时，检测所述清洗槽中的药液在所述指定位置的压力值；
所述控制模块还用于将检测的该压力值记录为与所述目标浓度值对应的目标压力值。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的浓度控制装置，其特征在于，所述压力检测模块包括鼓泡式液位计，所述鼓泡式液位计包括压力传感器和鼓泡管，所述鼓泡管的出气端位于所述清洗槽中的药液中；
所述压力传感器用于实时检测所述清洗槽中的药液在所述指定位置的压力值。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的浓度控制装置，其特征在于，还包括：
药液循环模块，与所述清洗槽的出液口和进液口连接，用于从所述出液口抽出所述清洗槽中的药液，并使之从所述进液口返回所述清洗槽；
所述温度控制模块包括加热元件和温度传感器，所述加热元件与所述药液循环模块连接，用于加热从所述出液口抽出的药液；所述温度传感器用于实时检测所述清洗槽中的药液的温度值；所述控制模块还用于根据实时检测的所述温度值以及所述设定温度值，调节所述加热元件的输出功率，直至所述清洗槽中的药液的温度达到所述设定温度值。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的浓度控制装置，其特征在于，还包括：
进液模块，与所述清洗槽的进液口连接，用于向所述清洗槽提供药液，并调节进液流量。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的浓度控制装置，其特征在于，所述控制模块包括：
模数转换单元，用于接收实时检测的所述压力值，并对其进行数字化处理；
运算单元，用于根据经过数字化处理的所述压力值以及预先获得的与目标浓度值对应的目标压力值，采用第一PID算法计算获得第一目标流量值；
控制单元，用于向所述补水模块实时输出所述第一目标流量值。
8.一种浓度控制方法，应用于半导体清洗设备，其特征在于，包括：
S1、控制所述半导体清洗设备的清洗槽中的药液温度，直至其达到设定温度值；
S2、实时检测的所述清洗槽中的药液在指定位置的压力值；
S3、根据实时检测的所述压力值以及预先获得的与目标浓度值对应的目标压力值，采用第一PID算法计算获得第一目标流量值；
S4、向补水模块实时输出所述第一目标流量值，以使所述补水模块能够根据所述第一目标流量值实时调节进水流量，直至所述清洗槽中的药液的压力达到所述目标压力值。
9.根据权利要求8所述的浓度控制方法，其特征在于，预先获得与所述目标浓度值对应的目标压力值的方法，包括：
S01、在所述药液温度为常温时，实时检测的所述清洗槽中的药液的浓度值；
S02、根据实时检测的所述浓度值以及所述目标浓度值，采用第二PID算法计算获得第二目标流量值；
S03、向所述补水模块实时输出所述第二目标流量值，以使所述补水模块能够根据所述第二目标流量值调节进水流量，直至所述清洗槽中的药液的浓度达到所述目标浓度值；
S04、在所述清洗槽中的药液的浓度达到所述目标浓度值时，检测所述清洗槽中的药液在所述指定位置的压力值；
S05、将该压力值记录为与所述目标浓度值对应的目标压力值。
10.根据权利要求8或9所述的浓度控制方法，其特征在于，在所述步骤S1之前，还包括：
S0、开启药液循环模块，以使所述药液循环模块从所述清洗槽的出液口抽出所述清洗槽中的药液，并使之从所述清洗槽的进液口返回所述清洗槽；
在执行所述步骤S1至所述步骤S4时，保持所述药液循环模块开启。
11.根据权利要求10所述的浓度控制方法，其特征在于，在所述步骤S0之前，还包括：
S00、开启进液模块，向所述清洗槽提供药液，并在所述清洗槽中的药液液位达到预设液位时关闭所述进液模块；
在开始执行所述步骤S0时，再次开启所述进液模块，向所述清洗槽提供药液，并在所述清洗槽中的药液液位达到预设液位时关闭所述进液模块。
12.一种浓度控制装置，用于控制半导体清洗设备的清洗槽中的药液浓度达到目标浓度值，包括：
至少一个处理器；
存储装置，其上存储有至少一个程序；
当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行时，使得所述至少一个处理器实现如权利要求8-11中任意一项所述的方法。
13.一种半导体清洗设备，包括清洗槽，其特征在于，还包括权利要求1-7中任意一项所述的浓度控制装置。
14.一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，所述程序被处理器执行时实现如权利要求8-11中任意一项所述的方法。
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