一种抛光液配置装置及其控制方法与流程

本发明属于半导体硅片抛光技术领域，尤其是涉及一种抛光液配置装置及其控制方法。

背景技术：

现有现有抛光液因供应装置占地面积大且供应过程繁琐，造成供应装置整体成本较高；配液的自动化水平低，主要还是人工配液，不仅会增加操作员的工作量而且还无法保证抛光液的配置精度，严重影响产品质量，无法满足现有生产技术要求，制约批量生产的推广，致使生产成本较高。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是提供一种抛光液配置装置及其控制方法，尤其是适用于硅片抛光过程中抛光液的配置装置，解决了现有技术中抛光液配置过程繁琐，自动化程度低且配置精度差的技术问题，目的是为了改善硅片表面质量，降低了生产成本，提高了产品质量。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种抛光液配置装置，包括：

粗抛单元：包括粗抛原液组和粗抛混合桶，用于混合配置粗抛液并将混合后的粗抛液输送至抛光机中使用；所述粗抛原液组与所述粗抛混合桶连通，所述粗抛混合桶与所述抛光机连通；

精抛单元：包括精抛原液组和精抛混合桶，用于混合配置精抛液并将混合后的精抛液输送至抛光机中使用；所述精抛原液组与所述精抛混合桶连通，所述精抛混合桶与所述抛光机连通；

表面活性单元：包括表面活性原液组和表面活性混合桶，用于混合配置表面活性剂并将混合后的表面活性剂输送至抛光机中使用；所述表面活性原液组与所述表面活性混合桶连通，所述表面活性混合桶与所述抛光机连通；

纯水单元：与所述粗抛混合桶、所述精抛混合桶和所述表面活性混合桶连通，用于向所述粗抛混合桶、所述精抛混合桶和所述表面活性混合桶提供纯水溶剂；

在所述粗抛原液组、所述精抛原液组、所述表面活性原液组、所述粗抛混合桶、所述精抛混合桶和所述表面活性混合桶的输出端均设有供给泵和控制阀；

在所述粗抛混合桶、所述精抛混合桶和所述表面活性混合桶内均设有循环泵，当所述纯水溶剂配置完毕后开始滴定原液溶质时所述循环泵开始循环工作；

控制器：与所述供给泵、所述控制阀和所述循环泵连接，用于控制所述粗抛单元、所述精抛单元、所述表面活性单元和所述纯水单元的工作状态。

进一步的，所述粗抛原液组包括粗抛原液桶和koh原液桶，所述粗抛原液桶和所述koh原液桶分别与所述粗抛混合桶连通。

进一步的，在所述粗抛混合桶和抛光机之间设有加热器，用于加热从所述粗抛混合桶输出的粗抛液。

进一步的，在所述加热器处设有温度传感器，所述温度传感器与所述控制器连接，用以检测所述加热器的温度。

进一步的，所述加热器温度为22-26℃。

进一步的，在所述粗抛混合桶、所述精抛混合桶和所述表面活性混合桶内均设有液位传感器，以感应所述粗抛混合桶、所述精抛混合桶和所述表面活性混合桶中所述纯水溶剂高度。

进一步的，所述精抛原液组包括精抛原液桶，所述精抛原液桶数量为一个，与所述精抛混合桶连通。

进一步的，所述表面活性原液组包括表面活性原液桶，所述表面活性原液桶数量为一个，与所述表面活性混合桶连通。

进一步的，所述供给泵为单向定量供给泵。

一种抛光液配置装置的控制方法，采用如上任一项所述的配置装置，步骤如下：

s1：配置所述粗抛单元；

s11：所述纯水单元输入至所述粗抛混合桶，通过所述液位传感器控制所述纯水溶剂在所述粗抛混合桶中的高度，待所述纯水溶剂达到标准要求时停止所述纯水单元供水；

s12：所述粗抛原液桶开始向所述粗抛混合桶中输入粗抛原液，同时所述循环泵开始工作；待所述粗抛原液供给结束后，所述koh原液桶开始向所述粗抛混合桶中输入koh原液，所述循环泵保持工作状态；

s2：配置所述精抛单元；

s21：所述纯水单元输入至所述精抛混合桶，通过所述液位传感器控制所述纯水溶剂在所述精抛混合桶中的高度，待所述纯水溶剂达到标准要求时停止所述纯水单元供水；

s22：所述精抛原液桶开始向所述精抛混合桶中输入精抛原液，同时所述循环泵开始工作；待所述粗抛原液供给结束后，所述循环泵保持工作状态；

s3：配置所述表面活性单元；

s31：所述纯水单元输入至所述表面活性混合桶，通过所述液位传感器控制所述纯水溶剂在所述表面活性混合桶中的高度，待所述纯水溶剂达到标准要求时停止所述纯水单元供水；

s32：所述表面活性原液桶开始向所述表面活性混合桶中输入表面活性原液，同时所述循环泵开始工作；待所述表面活性原液供给结束后，所述循环泵保持工作状态。

本发明具有的优点和积极效果是：

1、与现有技术相比，本发明提出一种抛光液配置装置，通过合理设计粗抛单元、精抛单元和表面活性单元的配置流程，可以全程自动控制抛光液的配置比例，自动化程度高且安全可控，完全可以保证抛光机所用的粗抛液、精抛液和表面活性剂，满足生产标准需要。

2、粗抛单元中粗抛液的温度对整个抛光过程影响较大，故专门设置一加热器对粗抛单元输出至抛光机中的粗抛液进行加热，同时通过温度传感器对粗抛液的温度进行监控，保证粗抛液温度恒定为22-26℃，在这一温度下粗抛液可使硅片表面具有完整的晶格、较高的平面度和洁净性，保证硅片表面质量。

附图说明

图1是本发明实施例一的一种抛光液配置装置。

图中：

100、粗抛单元101、粗抛混合桶102、粗抛原液桶

103、koh原液桶104、循环泵105、供给泵

106、供给泵107、供给泵108、液位传感器

109、加热器110、温度传感器200、精抛单元

201、精抛混合桶202、精抛原液桶203、循环泵

204、供给泵205、供给泵206、液位传感器

300、表面活性单元301、表面活性混合桶302、表面活性原液桶

303、循环泵304、供给泵305、供给泵

306、液位传感器400、纯水单元401、纯水管

402、纯水管403、纯水管500、抛光机

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

一种抛光液配置装置，如图1所示，包括粗抛单元100、精抛单元200、表面活性单元300、纯水单元400和控制器。其中，粗抛单元100包括粗抛原液组和粗抛混合桶101，粗抛原液组包括粗抛原液桶102和koh原液桶103，粗抛原液桶102和koh原液桶103的数量均为一个，且粗抛原液桶102和koh原液桶103分别通过管道与粗抛混合桶101连通。纯水单元400中纯水管401的输出端与粗抛混合桶101连通，粗抛原液桶102和koh原液桶103的输出端均与粗抛混合桶101连通，粗抛混合桶101的输出端与抛光机500连通。粗抛单元100用于混合配置由一定量的粗抛原液桶102中的粗抛原液和一定量的koh原液桶103中的koh原液混合组成的粗抛溶质，与由纯水单元400输出一定量的纯水溶剂进行混合形成粗抛液，并将混合后的粗抛液输送至抛光机500中使用。

精抛单元200包括精抛原液组和精抛混合桶201，精抛原液组包括一个精抛原液桶202，精抛原液桶202的输出端与精抛混合桶201连通，精抛混合桶201的输出端与抛光机500连通，纯水单元400中纯水管402的输出端与精抛混合桶201连通。精抛单元200用于混合配置由一定量的精抛原液桶202中的精抛原液形成的精抛溶质与由纯水单元400输出一定量的纯水溶剂进行混合形成精抛液，并将混合后的精抛液输送至抛光机500中使用。

表面活性单元300包括表面活性原液组和表面活性混合桶301，表面活性原液组包括一个表面活性原液桶302，表面活性原液桶302的输出端与表面活性混合桶301，表面活性混合桶301的输出端与抛光机500连通，纯水单元400中纯水管403的输出端与表面活性混合桶301连通。表面活性单元300用于混合配置由一定量的表面活性原液通302中的表面活性原液形成的表面活性溶质与由纯水单元400输出一定量的纯水溶剂进行混合形成表面活性剂，并将混合后的表面活性剂输送至抛光机500中使用。

纯水单元400分别通过纯水管401、纯水管402和纯水管403依次与粗抛混合桶101、精抛混合桶201和表面活性混合桶301连通，在纯水管401、纯水管402和纯水管403上还设有控制阀，用以控制纯水单元400向粗抛混合桶101、精抛混合桶201和表面活性混合桶301输入纯水溶剂的启停。在粗抛混合桶101、精抛混合桶201和表面活性混合桶301中依次设有液位传感器108、液位传感器206和液位传感器306，分别感应粗抛混合桶101、精抛混合桶201和表面活性混合桶301中纯水溶剂高度是否符合要求。

在本实施例中，粗抛原液桶102、koh原液桶103、精抛原液桶202、表面活性原液桶302、粗抛混合桶101、精抛混合桶201和表面活性混合桶301的输出端均设有供给泵和控制阀，供给泵和控制阀可以实时控制相应桶液的工作状态。

在粗抛混合桶101、精抛混合桶201和表面活性混合桶301内均依次设有循环泵104、循环泵203和循环泵303，循环泵104、循环泵203和循环泵303均通过电磁阀控制启停，当混合桶中的纯水溶剂配置完毕后开始滴定原液溶质时循环泵开始循环工作。

控制器为抛光机500的plc控制器(图省略)，设置在抛光机的壳体壁上(图省略)，与所有供给泵、控制阀、循环泵以及液位传感器连接，用于控制粗抛单元100、精抛单元200、表面活性单元300和纯水单元400的工作状态。

进一步的，在粗抛混合桶101和抛光机500之间设有加热器109，用于加热从粗抛混合桶101输出的粗抛液。加热器109处设有温度传感器110，温度传感器110与控制器连接，用以检测加热器109的温度，进而控制输送至抛光机500内的粗抛液的温度。在粗抛单元100中，粗抛液的温度对整个抛光过程影响较大，故需专门设置一加热器109对粗抛单元100输送至抛光机500中的粗抛液进行加热，同时通过温度传感器110对粗抛液的温度进行监控，保证粗抛液温度恒定为22-26℃，在这一温度下粗抛液可使硅片表面具有完整的晶格、较高的平面度和洁净性，保证硅片表面质量。

在本实施例中，所有供给泵均为单向定量供给泵，防止因人为误操作而出现溶液回流。其中，供给泵、控制阀和液位传感器均为常用零配件，循环泵的型号可根据各混合桶的大小而定，在此均不具体限制。

一种抛光液配置装置的控制方法，用于如上任一项所述的配置装置，步骤如下：

s1：配置粗抛单元100

在配置粗抛单元中的粗抛液时，精抛单元200和表面活性单元300可同时进行配置，但需保证精抛混合桶201的输出端的控制阀以及表面活性混合桶301的输出端的控制阀均为关闭状态，对于精抛单元200和表面活性单元300的配置稍后会详述，在此省略。粗抛单元100的配置具体地：

s11：控制器控制纯水单元400中的纯水管401的控制阀为开启状态，将纯水溶剂输入至粗抛混合桶101中；此时粗抛原液桶102的供给泵106和输出端控制阀以及koh原液桶103的供给泵107和输出端控制阀均为关闭状态，同时粗抛混合桶101中的循环泵104、供给泵106和输出端控制阀均为关闭状态。控制器通过液位传感器108控制纯水管401输出的纯水溶剂在粗抛混合桶101中的标准高度范围内，待纯水溶剂达到一定量时，停止纯水单元400中纯水管401的供水，关闭纯水管401的相应控制阀。

s12：控制器控制粗抛原液桶102中的供给泵106和其控制阀开启，开始向粗抛混合桶101中输入粗抛原液，循环泵104同步开始工作，循环泵104此后一直保持工作状态，目的是保证粗抛混合桶101中的粗抛液混合均匀，充分搅拌，以保持粗抛液混合的均匀性和稳定性。供给泵106按照配置比例将粗抛原液桶102中的粗抛原液供给完毕后，供给泵106停止工作且相应控制阀断开；此时，koh原液桶103的供给泵107开启，开始向粗抛混合桶101中输入koh原液，供给泵107按照配置比例将koh原液桶103中的koh原液供给完毕后，供给泵107停止工作且相应控制阀断开。粗抛混合桶101中的循环泵104再循环一定时间后，即可使用。在本实施例中，粗抛原液与koh原液以及纯水的配置比例，根据实际情况而定，在此不做具体限制；相应地，对于混合后的粗抛液需再循环搅拌多久，需要根据粗抛液的配置比例来设定，在此省略。

待粗抛液配置完毕后，开始使用粗抛液进行抛光时，控制器打开供给泵105及其控制阀，同时加热器109和温度传感器110开启并保证加热器109的温度设定在22-26℃，粗抛液通过管道流经加热器109时变成恒温状态的抛光液，再经管道流入至抛光机使用，循环泵104一直保持开启状态。粗抛液温度恒定为22-26℃，在这一温度下粗抛液可使硅片表面具有完整的晶格、较高的平面度和洁净性，保证硅片表面质量。

s2：配置精抛单元200

在配置精抛单元200中的精抛液时，具体地：

s21：控制器控制纯水单元400中的纯水管402的控制阀为开启状态，将纯水溶剂输入至精抛混合桶201中；此时精抛原液桶202的供给泵205和输出端控制阀为关闭状态，同时精抛混合桶201中的循环泵203、供给泵204和输出端控制阀均为关闭状态。控制器通过液位传感器206控制纯水管401输出的纯水溶剂在精抛混合桶201中的标准高度，待纯水溶剂达到一定范围时，停止纯水单元400中纯水管402的供水，关闭纯水管402的相应控制阀。

s22：纯水管402的控制阀关闭后，同时控制器控制精抛原液桶202中的供给泵205和其控制阀开启，开始向精抛混合桶201中输入精抛原液，循环泵203同步开始工作，循环泵203此后一直保持工作状态，目的是保证精抛混合桶201中的精抛液混合均匀和稳定。供给泵205按照配置比例将精抛原液桶202中的精抛原液供给完毕后，供给泵205停止工作且相应控制阀断开。此时，精抛混合桶201中的循环泵203再循环一定时间后，即可使用。在本实施例中，精抛原液与纯水的配置比例以及对混合后的精抛液需再循环搅拌多久省略，根据实际情况而定。

待精抛液配置完毕后，开始使用精抛液进行抛光时，控制器打开供给泵204及其控制阀，同时粗抛单元100和表面活性单元300的输出端的控制阀均为关闭状态，因抛光机500对精抛液和表面活性剂的温度均无要求，故无需设置加热器，从精抛混合桶201中的精抛液经管道流入至抛光机500使用。可知精抛液的配置流程精简工序后，配置结构设计简单且易控，自动配置精抛液并使精抛液的配置比例完全符合要求，满足生产需要，亦提高生产效率，节约资源浪费，进而降低了生产成本。

s3：配置表面活性单元300

具体地：

s31：控制器控制纯水管403的控制阀为开启状态，将纯水溶剂输入至表面活性混合桶301中；此时表面活性原液桶302的供给泵305和输出端控制阀为关闭状态，同时表面活性混合桶301中的循环泵303、供给泵304和输出端控制阀均为关闭状态。控制器通过液位传感器306控制纯水管403输出的纯水溶剂在表面活性混合桶301中的标准高度，待纯水溶剂达到一定范围时，停止纯水单元400中纯水管403的供水，关闭纯水管403的相应控制阀。

s32：纯水管403的控制阀关闭后，同时控制器控制表面活性原液桶302中的供给泵305和其控制阀开启，开始向表面活性混合桶301中输入表面活性原液，循环泵303同步开始工作，循环泵303此后一直保持工作状态，目的是保证表面活性混合桶301中的表面活性剂混合均匀和稳定。供给泵305按照配置比例将表面活性原液桶302中的表面活性原液供给完毕后，供给泵305停止工作且相应控制阀断开。此时，表面活性混合桶301中的循环泵203再循环一定时间后，即可开始使用。在本实施例中，表面活性原液与纯水的配置比例以及对混合后的表面活性剂需再循环搅拌多久省略，根据实际情况而定。

待表面活性剂配置完毕后，开始使用表面活性剂进行抛光时，控制器打开供给泵304及其控制阀，同时粗抛单元100和精抛单元200的输出端的控制阀均为关闭状态，从表面活性混合桶301中的表面活性剂经管道流入至抛光机500使用。可知表面活性剂的配置流程简单且可控，自动配置的表面活性剂完全符合生产标准要求，不仅杜绝了人为误操作产生的安全风险，而且还可保证生产质量，缩短了配置时间，提高了生产效率。

本发明具有的优点和积极效果是：

1、与现有技术相比，本发明提出一种抛光液配置装置，通过合理设计粗抛单元、精抛单元和表面活性单元的配置流程，可以全程自动控制抛光液的配置比例，自动化程度高且安全可控，完全可以保证抛光机所用的粗抛液、精抛液和表面活性剂，满足生产标准需要。

2、粗抛单元中粗抛液的温度对整个抛光过程影响较大，故专门设置一加热器对粗抛单元输出至抛光机中的粗抛液进行加热，同时通过温度传感器对粗抛液的温度进行监控，保证粗抛液温度恒定为22-26℃，在这一温度下粗抛液可使硅片表面具有完整的晶格、较高的平面度和洁净性，保证硅片表面质量。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。