一种半导体器件清洗控制系统及控制方法与流程

本发明属于半导体器件清洗技术领域，具体涉及一种半导体器件清洗控制系统及控制方法。

背景技术：

在半导体器件芯片的制作的设备中，清洗机是一种不可缺少而用得最多、最广泛的设备。因为半导体芯片或晶圆片的每道工艺过程之前，都必须保持芯片或晶圆片的绝对清洁即零沾污，因此，在经过各种有机溶液、酸、碱性溶解液以及最终超纯净化水处理。

随着半导体器件的批量逐步提高，清洗机设备使用频数与工作周期的不断增加与超负荷运行，设备零件的磨损与老化日趋增加，需要进行更新更换迭代。然而在传统清洗机控制系统中的plc模块、源程序无法导出与漏洞修缮等，损坏了的plc模块无法得到有效的补充，最终导致设备无法恢复生产。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种半导体器件清洗控制系统及控制方法，用于解决传统清洗机控制系统维修保养成本高的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种半导体器件清洗控制系统，包括总开关、加热电路、开关电源，所述开关电源依次连接有开关组和排气阀组，所述排气阀组进气端连接有压空阀组件，所述排气阀组出气端连接有执行阀组，所述排气阀组控制所述执行阀组的开闭。通过简单电路元器件搭建清洗机控制系统，实现控制半导体器件的清洗工序，同时后期保养维护成本较低。

进一步地，所述加热电路包括若干并联的加热回路，所述加热回路包括依次串联的加热空开、加热丝。

进一步地，所述加热电路还包括若干温控电路，所述温控电路包括依次串联的温控器、加热开关和固态继电器，所述温控电路通过所述固态继电器与所述加热回路连接，所述温控器连接有温度传感器，所述温控器连接有控制其电源通断的温控空开。通过温控电路实现对加热回路的智能温度控制，可以根据设定温度实现自动加热和切断加热的功能。

进一步地，所述排气阀组包括并联的第一电磁阀组、第二电磁阀组和第三电磁阀组，所述执行阀组包括气动阀组、第一药液阀组和第二药液阀组，所述第一电磁阀组连接所述气动阀组，所述第二电磁阀组连接所述第一药液阀组，所述第三电磁阀组连接所述第二药液阀组，所述第一药液阀组的出液端与所述第二药液阀组的进液端连接。通过排气阀组与执行阀组的对应连接，实现清洗过程中的清洗和排液等功能。

进一步地，所述气动阀组包括氮气阀组件和若干并联的气动阀，所述氮气阀组件连接至所述气动阀进气端。

进一步地，所述开关组包括进气液开关组和排液开关组，所述进气液开关组与所述第一电磁阀组和第二电磁阀组连接，所述排液开关组与所述第三电磁阀组连接。

基于一种半导体器件清洗控制系统，本发明还公开一种半导体器件清洗控制方法，包括以下步骤：

s1、接入电源，接入压缩空气，接入动力氮气，接入动力纯水至第一药液阀组进液端，打扫清洗槽，做好清洗前的准备工作；

s2、放入待清洗器件，打开总开关，打开加热开关，通过加热电路加热酸槽内酸液，当酸液温度达到指定温度后，开始加热计时；

s3、达到规定酸洗时间后，将酸洗后的器件取出放入水槽，打开进气液开关组，通过排气阀组动作控制执行阀组进行通氮气和纯水冲洗操作，当纯水开始溢出后，开始清洗计时；

s4、达到规定清洗时间后，关闭进气液开关组，停止通氮气和纯水，打开排液开关组，排出槽内纯水。

进一步地，所述步骤s2中，打开加热开关，通过加热电路加热，具体为：闭合加热空开和温控空开，温控器得电复位，温度传感器检测温度并将信号传递给温控器，温控器控制输出控制信号，闭合加热开关，固态继电器得到控制信号接通负载端，加热丝接通进行加热。

进一步地，所述步骤s3中，打开进气液开关组，通过排气阀组动作控制执行阀组进行通氮气和纯水操作，具体为：打开进气液开关组，第一电磁阀组和第二电磁阀组的线圈接通，第一电磁阀组和第二电磁阀组将通入的压缩空气分别对气动阀组和第一药液阀组进行压空输出，控制气动阀组和第一药液阀组动作将连接的动力氮气和动力纯水通入水槽进行冲洗。

进一步地，所述步骤s4具体为：达到清洗时间后，关闭进气液开关组，停止第一电磁阀组和第二电磁阀组的压空输出，气动阀组和第一药液阀组关闭连接的动力氮气通道和动力纯水通道，停止通氮气和纯水冲洗的操作，打开排液开关组，第三电磁阀线圈得电，对第二药液阀组进行压空输出，第二药液阀组将水槽内纯水排出。

本发明的有益效果是：

基于现有的元器件组成清洗机的控制系统，相较于传统plc的控制系统，配件方便购买容易获取，成本更低；在后期使用过程中存在器件老化损坏等情况出现时，维护费用较少，更换较方便；在需要更改清洗过程中的参数数值时，相较于plc控制系统，无需专业技术人员修改程序，只需要修改对应各部件的参数，适应性强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例所述的加热电路连接示意图；

图2为本发明具体实施例所述的排气阀组和执行阀组的电路连接示意图；

图3为本发明具体实施例所述的固体继电器和排气阀组的线圈接线示意图；

图4为本发明具体实施例所述的控制面板示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

如图1所示，本发明所提供的一种半导体器件清洗控制系统，应用于常规清洗机，本实施例清洗机优选三组清洗线说明，具体设置清洗线数量可根据实际需求和生产力而定，其中清洗机包括1号酸槽、2号酸槽和3号酸槽，以及1号水槽、2号水槽和3号水槽，清洗控制系统接入常规220vac电源，包括总开关以及接在总开关之后的加热电路、开关电源，总开关用于控制通断总电源，开关电源依次连接有开关组和排气阀组，排气阀组进气端连接有压空阀组件，排气阀组出气端连接有执行阀组，排气阀组控制执行阀组的开闭。通过简单电路元器件搭建清洗机控制系统，实现控制半导体器件的清洗工序，同时后期保养维护成本较低。

其中，加热电路包括三路并联的加热回路，如图1所示，1号加热回路包括依次串联的加热空开k2和加热丝r1，2号加热回路包括依次串联的加热空开k3和加热丝r2，3号加热回路包括依次串联的加热空开k4和加热丝r3，三组加热丝r1、r2和r3分别设置在1号酸槽、2号酸槽和3号酸槽内，通过加热空开控制加热丝的通断；

如图1所示，加热电路还包括三路温控电路，1号温控电路包括依次串联的温控器temp1、加热开关s1和固态继电器ssr1，1号温控电路通过固态继电器ssr1与1号加热回路中的加热丝r1连接，温控器temp1连接有温度传感器tc1,2号温控电路包括依次串联的温控器temp2、加热开关s2和固态继电器ssr2，2号温控电路通过固态继电器ssr2与2号加热回路中的加热丝r2连接，温控器temp2连接有温度传感器tc2,3号温控电路包括依次串联的温控器temp3、加热开关s3和固态继电器ssr3，3号温控电路通过固态继电器ssr3与3号加热回路中的加热丝r3连接，温控器temp3连接有温度传感器tc3，1号温控电路、2号温控电路和3号温控电路分别对应1号加热回路、2号加热回路和3号加热回路，温度传感器tc1、tc2和tc3分别设置在1号酸槽、2号酸槽和3号酸槽内，用于检测酸槽内液体温度，将温度信号传递到温控器，温控器temp1、温控器temp2和温控器temp3的电源端连接有控制其电源通断的温控空开k1，温控空开k1连接至22vac电源。其中，温控器temp1、temp2和temp3均采用型号为ai-518的温控器，通过温控电路实现对加热回路的智能温度控制，可以根据设定温度实现自动加热和切断加热的功能。

如图2所示，排气阀组包括并联的第一电磁阀组、第二电磁阀组和第三电磁阀组，排气阀组均采用型号为3v106b9f的电磁阀，排气阀组还连接压空阀组件，压空阀组件包括压空阀pa以及与压空阀pa进气端连接的压缩空气气源，压空阀pa出气端与排气阀组的进气端连接，压空阀pa还可以显示提供的压缩空气的气源压力值，排气阀组用于将开关电源传递过来的电信号转化为气信号输出，进而控制与之连接的执行阀组；执行阀组包括气动阀组、第一药液阀组和第二药液阀组，其中，气动阀组采用型号为amd31-15-12的气动阀，第一药液阀组和第二药液阀组采用型号为pav08-2pws型的药液阀，第一电磁阀组的出气端连接气动阀组进气端，第二电磁阀组的出气端连接第一药液阀组的进气端，第三电磁阀组的进气端连接第二药液阀组出气端，第一药液阀组的出液端经过水槽与第二药液阀组的进液端连接，通过第一药液阀组对水槽通纯水冲洗，通过第二药液阀组排出水槽内冲洗完成后的纯水。

其中，第一电磁阀组包括电磁阀w1-1、电磁阀w2-1和电磁阀w3-1，第二电磁阀组包括电磁阀w1、电磁阀w2和电磁阀w3，第三电磁阀组包括电磁阀pw1、电磁阀pw2和电磁阀pw3，电磁阀w1-1、w2-1、w3-1、w1、w2、w3、pw1、pw2和pw3的进气端均匀压空阀pa的出气端连接；

气动阀组包括分别与电磁阀w1-1、电磁阀w2-1和电磁阀w3-1连接的气动阀w1-11、气动阀w2-11和气动阀w3-11，气动阀组还包括均与气动阀w1-11、w2-11和w3-11的进气端连接的氮气阀组件，氮气阀组件包括氮气阀pb和与氮气阀pb进气端连接的动力氮气气源，氮气阀pb还可以用于显示动力氮气气源的压力值，氮气阀pb出气端分别与气动阀w1-11、w2-11和w3-11的进气端连接，同时气动阀w1-11、w2-11和w3-11的出气端还分别设置在1号水槽内、2号水槽内和3号水槽内，用于向水槽内喷氮气；

第一药液阀组包括分别与电磁阀w1、电磁阀w2和电磁阀w3连接的药液阀zw1、药液阀zw2和药液阀zw3，药液阀zw1、zw2和zw3的进液端还分别连接有动力纯水，药液阀zw1、zw2和zw3的出液端分别设置在1号水槽内、2号水槽内和3号水槽内，用于对水槽内的器件进行冲洗；

第二药液阀组包括分别与电磁阀pw1、电磁阀pw2和电磁阀pw3连接的药液阀zpw1、药液阀zpw2和药液阀zpw3,电磁阀pw1通过端口p1与药液阀zpw1连接，电磁阀pw2通过端口p2与药液阀zpw2连接，电磁阀pw3通过端口p3与药液阀zpw3连接，药液阀zpw1、zpw2和zpw3的进液端分别设置在1号水槽内、2号水槽内和3号水槽内，用于排出水槽内冲洗完成后的纯水。

通过排气阀组与执行阀组的对应连接，将控制电信号经排气阀组转化为控制气信号输出到执行阀组，通过执行阀组的动作，实现清洗过程中的通氮气冲洗通纯水清洗和排液等功能。

进一步地，开关组包括进气液开关组和排液开关组，开关组还通过接线端子j1和接线端子j2分别与开关电源的+24vdc输出端和com端连接，开关组还与排气阀组连接，开关电源通过开关组将24vdc电信号传递给排气阀组；

其中，进气液开关组与第一电磁阀组和第二电磁阀组连接，排液开关组与第三电磁阀组连接，进气液开关组包括并联的开关s4、开关s5和开关s6，排液开关组包括开关s7、开关s8和开关s9；

开关s4与电磁阀w1-1和电磁阀w1连接，开关s5与电磁阀w2-1和电磁阀w2连接，开关s6与电磁阀w3-1和电磁阀w3连接；开关s7与电磁阀pw1连接，开关s8与电磁阀pw2连接，开关s9与电磁阀pw3连接，另外，开关电源的com输出端通过接线端子j2与电磁阀w1-1、w2-1、w3-1、w1、w2、w3、pw1、pw2和pw3连接。

本实施例中，还设置有指示灯组，包括指示灯l1、l2、l3、l4、l5、l6、l7、l8和l9，指示灯l1并联在固态继电器ssr1两端，指示灯l2并联在固态继电器ssr2两端，指示灯l3并联在固态继电器ssr3两端，指示灯l4并联在电磁阀w1-1和w1的线圈的两端，指示灯l5并联在电磁阀w2-1和w2的线圈的两端，指示灯l6并联在电磁阀w3-1和w3的线圈的两端，指示灯l7并联在电磁阀pw1的线圈的两端，指示灯l8并联在电磁阀pw2的线圈的两端，指示灯l9并联在电磁阀pw3的线圈的两端，指示灯l1、l2和l3分别用于显示加热丝r1、加热丝r2和加热丝r3工作情况，指示灯l4、l5和l6用于显示1号水槽、2号水槽和3号水槽的通氮气和纯水工作情况，l7、l8和l9用于显示1号水槽、2号水槽和3号水槽排液工作情况。

基于一种半导体器件清洗控制系统，本发明还公开一种半导体器件清洗控制方法，包括以下步骤：

s1、接入220vac电源，接入压缩空气至压空阀pa，接入动力氮气至氮气阀pb，接入动力纯水至第一药液阀组进液端，打扫清洗槽，做好清洗前的准备工作；

s2、放入待清洗器件，打开总开关，打开加热开关，通过加热电路加热酸槽内酸液，当酸液温度达到指定温度后，开始加热计时；

s201、将装有待清洗器件的片架放入清洗机槽内规定的位置；

s202、闭合总开关ks，开关电源source得电；

s203、将温控空开k1、加热空开k2、加热空开k3和加热空开k4闭合；温控器temp1、temp2和temp3得电，各自复位；温度传感器tc1、tc2和tc3检测对应的1号酸槽、2号酸槽和3号酸槽内酸液的温度，将检测到的模拟量分别输入到温控器temp1、temp2和temp3中；经各温控器处理分析，输出信号至加热开关s1、s2、s3；

s204、将加热开关s1闭合，固态继电器ssr1接收到温控器temp1的0-24vdc电压变化，当温度传感器tc1检测温度低于设置温度时，固态继电器ssr1工作，其a、b两端导通，则加热丝r1开始进行加热，1号酸槽开始升温，对应指示灯l1亮。当温度传感器tc1检测温度大于等于实际温度时，温控器temp1输出给固态继电器ssr1停止工作信号,指示灯l1灯灭，固态继电器ssr1停止工作，固态继电器ssr1的a、b两端电压为220vac,即加热丝r1不工作；

s205、将加热开关s2闭合，固态继电器ssr2接收到温控器temp2的0-24vdc电压变化。当温度传感器tc2检测温度低于设置温度时，固态继电器ssr2工作，其c、d两端导通，则加热丝r2开始进行加热，2号酸槽开始升温，指示灯l2亮。当温传器tc2检测温度大于等于实际温度时，温控器temp2输出给固态继电器ssr2停止工作信号，指示灯l2灯灭，固态继电器ssr2停止工作,固态继电器ssr2的c、d两端电压为220vac,即加热丝r2不工作；

s206、将加热开关s3闭合，固态继电器ssr3接收到温控器temp3的0-24vdc电压变化。当温度传感器tc3检测温度低于设置温度时，固态继电器ssr3工作，其e、f两端导通，则加热丝r3开始进行加热，3号酸槽开始升温，指示灯l3亮。当温度传感器tc3检测温度大于等于实际温度时，温控器temp3输出给固态继电器ssr3停止工作信号，指示灯l3灯灭，固态继电器ssr3停止工作,固态继电器ssr3的e、f两端电压为220vac,即加热丝r3不工作；

s207、当酸槽温度达到工艺要求时，开始工艺计时；

s3、达到规定酸洗时间后，将酸洗后的器件取出放入水槽，打开进气液开关组，通过排气阀组动作控制执行阀组进行同时通氮气和纯水冲洗操作，当纯水开始溢出后，开始清洗计时：

s301、将开关s4打开，电磁阀w1的线圈krw1、电磁阀w1-1的线圈krw1-1与指示灯l4得电，即排气阀组中电磁阀w1与电磁阀w1-1打开,指示灯l4亮；电磁阀w1、电磁阀w1-1同时压空输出，气动阀w1-11因有电磁阀w1-1压空输出，推动气动阀w1-11打开，从而氮气输出，即向1号水槽鼓氮；药液阀zw1因电磁阀w1压空输出，推动药液阀zw1打开，从而纯水流入1号水槽；

s302、将开关s5打开，电磁阀w2的线圈krw2、电磁阀w2-1的线圈krw2-1与指示灯l5得电，即排气阀组中电磁阀w2与电磁阀w2-1打开,指示灯l5亮；电磁阀w2、电磁阀w2-1同时压空输出，气动阀w2-11因有电磁阀w2-1压空输出，推动气动阀w2-11打开，从而氮气输出，即向2号水槽鼓氮；药液阀zw2因电磁阀w2压空输出，推动药液阀zw2打开，从而纯水流入2号水槽；

s303、将开关s6打开，电磁阀w3的线圈krw3、电磁阀w3-1的线圈krw3-1与指示灯l6得电，即排气阀组中电磁阀w3与电磁阀w3-1打开,指示灯l6亮；电磁阀w3、电磁阀w3-1同时压空输出，气动阀w3-11因有电磁阀w3-1压空输出，推动气动阀w3-11打开，从而氮气输出，即向3号水槽鼓氮；药液阀zw3因电磁阀w3压空输出，推动药液阀zw3打开，从而纯水流入3号水槽；

s304、当水槽纯水开始溢出，开始工艺计时；

s4、达到规定清洗时间后，关闭进气液开关组，停止通氮气和纯水，打开排液开关组，排出水槽内纯水；

s401、将开关s4关闭，电磁阀w1的线圈krw1、电磁阀w1-1的线圈krw1-1与指示灯l4失电，因此：指示灯l4灯灭，电磁阀w1、电磁阀w1-1关闭，压缩空气同时在电磁阀w1、电磁阀w1-1停止流出，气动阀w1-11因无压空输入而关闭，鼓氮停止；药液阀zw1因无压缩空气输入，纯水停止流入1号水槽；将开关s7打开，电磁阀pw1的线圈krpw1得电，指示灯l7灯亮，电磁阀pw1打开，输出压缩空气，因药液阀zpw1有压缩空气输入，推动药液阀zpw1打开，故1号水槽内的纯水经药液阀zpw1排出；

s402、将开关s5关闭，电磁阀w2的线圈krw2、电磁阀w2-1的线圈krw2-1与指示灯l5失电，因此：指示灯l5灯灭，电磁阀w2、电磁阀w2-1关闭，压缩空气同时在电磁阀w2、电磁阀w2-1停止流出，气动阀w2-11因无压空输入而关闭，鼓氮停止；药液阀zw2因无压缩空气输入，纯水停止流入2号水槽；将开关s8打开，电磁阀pw2的线圈krpw2得电，指示灯l8灯亮，电磁阀pw2打开，输出压缩空气，因药液阀zpw2有压缩空气输入，推动药液阀zpw2打开，故2号水槽内的纯水经药液阀zpw2排出；

s403、将开关s6关闭，电磁阀w3的线圈krw3、电磁阀w3-1的线圈krw3-1与指示灯l6失电，因此：指示灯l6灯灭，电磁阀w3、电磁阀w3-1关闭，压缩空气同时在电磁阀w3、电磁阀w3-1停止流出，气动阀w3-11因无压空输入而关闭，鼓氮停止；药液阀zw3因无压缩空气输入，纯水停止流入3号水槽；将开关s9打开，电磁阀pw3的线圈krpw3得电，指示灯l9灯亮，电磁阀pw3打开，输出压缩空气，因药液阀zpw3有压缩空气输入，推动药液阀zpw3打开，故3号水槽内的纯水经药液阀zpw3排出；

s404、将片架从清洗机槽内规定的位置取出。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。