一种基于电磁场的芯片刻蚀清洗液内循环控制系统及方法与流程

本发明属于半导体，具体为一种基于电磁场的芯片刻蚀清洗液内循环控制系统及方法。

背景技术：

1、目前，芯片的制造过程中，刻蚀是一种重要的工艺步骤，用于在芯片上形成所需的图案和结构。刻蚀的方法主要分为湿法刻蚀和干法刻蚀。湿法刻蚀是利用液体溶液对芯片进行化学腐蚀的方法，其优点是刻蚀速度快，成本低，但缺点是刻蚀方向不可控，容易导致线宽损失，且产生大量的废液，造成环境污染。干法刻蚀是利用等离子体对芯片进行物理或化学腐蚀的方法，其优点是刻蚀方向可控，能够实现高精度的图案转移，但缺点是刻蚀速度慢，成本高，且产生大量的聚合物残留物，需要进行后续的清洗。

2、为了去除芯片表面的刻蚀残留物和杂质，提高芯片的质量和性能，芯片刻蚀后需要进行清洗。目前，芯片的清洗方法主要有两种：一种是利用超声波对芯片进行机械冲洗的方法，另一种是利用清洗液对芯片进行化学冲洗的方法。超声波清洗的优点是清洗效果好，能够去除芯片表面的微小颗粒，但缺点是清洗时间长，清洗均匀性差，且容易对芯片造成损伤。清洗液清洗的优点是清洗时间短，清洗均匀性好，且对芯片无损伤，但缺点是清洗液的选择和控制较为复杂，需要考虑清洗液的成分、浓度、温度、ph值、流量、流动方式等多个因素，以保证清洗液的刻蚀能力、稳定性和环保性。

3、目前，清洗液清洗的方法主要有两种：一种是利用外部循环系统对清洗液进行循环输送的方法，另一种是利用内部循环系统对清洗液进行循环流动的方法。外部循环系统是指将清洗液从清洗槽中抽出，经过过滤、加热、调节等处理后，再输送回清洗槽中，对芯片进行冲洗的系统。内部循环系统是指将清洗液在清洗槽内形成循环流动，对芯片进行冲洗的系统。外部循环系统的优点是清洗液的处理和控制较为方便，能够实现对清洗液的温度、ph值、浓度等参数的精确调节，但缺点是清洗液的循环速度慢，清洗效率低，且清洗液的输送过程中容易产生气泡，影响清洗效果。内部循环系统的优点是清洗液的循环速度快，清洗效率高，且清洗液的流动方式多样，能够增加清洗液对芯片的冲刷力，但缺点是清洗液的处理和控制较为困难，需要在清洗槽内设置相应的设备，如过滤器、加热器、传感器、控制器等，以保证清洗液的最佳清洗条件。

4、综上所述，目前的芯片刻蚀清洗液内循环控制系统存在以下主要缺陷：

5、清洗液的循环流动方式单一，不能根据不同的芯片和清洗液进行调节，影响清洗效果和效率；

6、清洗液的温度和ph值的控制方式固定，不能根据实时的温度信号和ph信号进行自适应调节，影响清洗液的刻蚀能力和稳定性；

7、清洗液的循环流动速度和方向与清洗液的浓度和热导率之间的关系没有得到充分利用，影响清洗液的热效率和节能性；

8、清洗液的循环流动过程中没有利用气体的喷射，影响清洗液的湍流度和混合性，影响清洗液对芯片的冲刷力和清洗效果。

技术实现思路

1、针对以上问题，本发明提供一种基于电磁场的芯片刻蚀清洗液内循环控制系统及方法，用于实现对芯片刻蚀后的清洗，提高芯片的质量和性能，节约清洗液的用量，降低清洗成本和环境污染。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种基于电磁场的芯片刻蚀清洗液内循环控制系统，包括：

4、清洗槽，用于容纳清洗液和待清洗的芯片，清洗槽的底部设有一个出液口和一个进液口，出液口和进液口之间形成一个闭合的清洗液循环通道；

5、电磁泵，用于在清洗槽内产生电磁场，驱动清洗液在清洗液循环通道内循环流动，对芯片进行清洗，电磁泵的工作参数包括电磁场的强度和频率，其中和满足以下公式：

6、，，

7、其中，为清洗液的流量，为清洗液循环通道的截面积，为清洗液的磁导率，为清洗液的密度，和为常数；

8、温度传感器，用于检测清洗液的温度，并将温度信号发送给一个控制器；

9、加热器，用于根据控制器的控制信号，对清洗液进行加热，使清洗液的温度保持在一个预设的最佳范围内，其中和为常数；

10、ph传感器，用于检测清洗液的ph值，并将ph信号发送给控制器；

11、化学品添加装置，用于根据控制器的控制信号，向清洗液中添加适量的化学品，使清洗液的ph值保持在一个预设的最佳范围内，其中和为常数；

12、过滤器，用于过滤清洗液中的杂质；

13、控制器，用于根据温度信号和ph信号，控制电磁泵的工作参数、加热器的加热功率和化学品添加装置的添加量，以维持清洗液的最佳清洗条件。

14、本发明所产生的有益效果是：能够实现对芯片刻蚀后的清洗，提高芯片的质量和性能，节约清洗液的用量，降低清洗成本和环境污染。本发明所采用的工作原理是：利用电磁泵产生的电磁场，驱动清洗液在清洗槽内循环流动，对芯片进行冲洗和刻蚀，同时通过温度传感器、加热器、ph传感器、化学品添加装置和控制器，对清洗液的温度和ph值进行监测和调节，保持清洗液的最佳清洗条件，过滤器则用于过滤清洗液中的杂质，保持清洗液的清洁。

15、较佳实施情况下，所述的电磁泵包括一个电磁线圈和一个铁芯，电磁线圈绕在铁芯上，铁芯的一端与清洗槽的底部相连，另一端伸入清洗槽内，当电磁线圈通电时，产生交变的电磁场，使清洗液中的带电粒子受到洛伦兹力的作用，沿着清洗液循环通道内流动。

16、较佳实施所产生的有益效果是：能够提高电磁泵的效率和稳定性，减少电磁泵的体积和重量，降低电磁泵的制造成本和能耗。较佳实施所采用的工作原理是：利用电磁线圈和铁芯构成的电磁泵，当电磁线圈通电时，产生交变的电磁场，使清洗液中的带电粒子受到洛伦兹力的作用，沿着清洗液循环通道内流动，形成清洗液的循环流动。

17、较佳实施情况下，所述的清洗液为稀释的硫酸溶液，其浓度满足以下公式：

18、，

19、其中，为清洗液的运动粘度，为常数。

20、较佳实施所产生的有益效果是：能够提高清洗液的刻蚀能力，加快芯片的刻蚀速度，提高芯片的刻蚀质量，减少清洗液的用量。较佳实施所采用的工作原理是：利用稀释的硫酸溶液作为清洗液，其浓度与清洗液的流量、截面积和运动粘度成正比，当清洗液的流量和截面积固定时，清洗液的浓度与运动粘度成反比，即清洗液的浓度越高，运动粘度越低，清洗液的流动性越好，刻蚀能力越强。

21、较佳实施情况下，所述的化学品为氢氧化钠溶液，其添加量满足以下公式：

22、，

23、其中，为清洗液的缓冲能力，为常数。

24、较佳实施所产生的有益效果是：能够维持清洗液的ph值在一个合适的范围内，防止清洗液过酸或过碱，保护芯片的表面和结构，延长清洗液的使用寿命。较佳实施所采用的工作原理是：利用氢氧化钠溶液作为化学品添加装置的添加物，其添加量与清洗液的流量、截面积和缓冲能力成正比，当清洗液的流量和截面积固定时，清洗液的添加量与缓冲能力成反比，即清洗液的添加量越大，缓冲能力越小，清洗液的ph值越接近中性。

25、较佳实施情况下，所述的控制器为一种基于模糊逻辑的自适应控制器，其输入为温度信号和ph信号，其输出为电磁泵的工作参数、加热器的加热功率和化学品添加装置的添加量，其控制规则为：

26、如果温度信号低于，则增大加热器的加热功率；

27、如果温度信号高于，则减小加热器的加热功率；

28、如果ph信号低于，则增大化学品添加装置的添加量；

29、如果ph信号高于，则减小化学品添加装置的添加量；

30、如果温度信号和ph信号都在最佳范围内，则保持电磁泵的工作参数、加热器的加热功率和化学品添加装置的添加量不变。

31、较佳实施所产生的有益效果是：能够实现对清洗液的温度和ph值的自适应控制，根据实时的温度信号和ph信号，动态地调节电磁泵的工作参数、加热器的加热功率和化学品添加装置的添加量，使清洗液的温度和ph值始终保持在最佳范围内，提高清洗效果和效率，降低能耗和成本。较佳实施所采用的工作原理是：利用一种基于模糊逻辑的自适应控制器，其输入为温度信号和ph信号，其输出为电磁泵的工作参数、加热器的加热功率和化学品添加装置的添加量，其控制规则为：如果温度信号低于，则增大加热器的加热功率；如果温度信号高于，则减小加热器的加热功率；如果ph信号低于，则增大化学品添加装置的添加量；如果ph信号高于，则减小化学品添加装置的添加量；如果温度信号和ph信号都在最佳范围内，则保持电磁泵的工作参数、加热器的加热功率和化学品添加装置的添加量不变。模糊逻辑控制器能够处理不确定性和非线性性，适应复杂的工况变化，提高控制精度和稳定性。

32、较佳实施情况下，所述的清洗槽的内壁设有多个喷嘴，用于向清洗液中喷射气体，增加清洗液的湍流度，提高清洗效果。

33、较佳实施所产生的有益效果是：能够增加清洗液的湍流度，提高清洗液对芯片的冲刷力，加强芯片的清洗效果，去除芯片表面的刻蚀残留物和杂质。较佳实施所采用的工作原理是：利用清洗槽的内壁设有多个喷嘴，用于向清洗液中喷射气体，使清洗液中形成气液两相流动，增加清洗液的湍流度，提高清洗液的流动性和混合性，增强清洗液对芯片的冲刷力。

34、较佳实施情况下，所述的气体为氮气，其喷射量满足以下公式：

35、，

36、其中，为清洗液的热导率，为常数。

37、较佳实施所产生的有益效果是：能够提高清洗液的热效率，降低清洗液的热损失，减少加热器的能耗，延长清洗液的使用寿命。较佳实施所采用的工作原理是：利用氮气作为喷嘴喷射的气体，其喷射量与清洗液的流量、截面积和热导率成正比，当清洗液的流量和截面积固定时，清洗液的喷射量与热导率成反比，即清洗液的喷射量越大，热导率越小，清洗液的热效率越高，热损失越小。

38、采用一种基于电磁场的芯片刻蚀清洗液内循环控制系统的方法，包括以下步骤：

39、将待清洗的芯片放入清洗槽中，清洗槽中充满清洗液；

40、启动电磁泵，设置电磁泵的工作参数，产生电磁场，驱动清洗液在清洗液循环通道内循环流动，对芯片进行清洗；

41、检测清洗液的温度和ph值，将温度信号和ph信号发送给控制器；

42、根据温度信号和ph信号，控制电磁泵的工作参数、加热器的加热功率和化学品添加装置的添加量，以维持清洗液的最佳清洗条件；

43、过滤清洗液中的杂质，使清洗液保持清洁；

44、在清洗结束后，关闭电磁泵、加热器和化学品添加装置，取出清洗后的芯片。

45、较佳实施所产生的有益效果是：能够实现对芯片刻蚀后的清洗，提高芯片的质量和性能，节约清洗液的用量，降低清洗成本和环境污染。较佳实施所采用的工作原理是：利用基于电磁场的芯片刻蚀清洗液内循环控制系统，按照以下步骤进行清洗：将待清洗的芯片放入清洗槽中，清洗槽中充满清洗液；启动电磁泵，设置电磁泵的工作参数，产生电磁场，驱动清洗液在清洗液循环通道内循环流动，对芯片进行清洗；检测清洗液的温度和ph值，将温度信号和ph信号发送给控制器；根据温度信号和ph信号，控制电磁泵的工作参数、加热器的加热功率和化学品添加装置的添加量，以维持清洗液的最佳清洗条件；过滤清洗液中的杂质，使清洗液保持清洁；在清洗结束后，关闭电磁泵、加热器和化学品添加装置，取出清洗后的芯片。

46、较佳实施情况下，所述的根据温度信号和ph信号，控制电磁泵的工作参数、加热器的加热功率和化学品添加装置的添加量的步骤包括：

47、使用控制器接收温度信号和ph信号，根据预设的控制规则，计算出电磁泵的工作参数、加热器的加热功率和化学品添加装置的添加量，并将控制信号发送给相应的设备；

48、根据控制信号，调节电磁泵的工作参数、加热器的加热功率和化学品添加装置的添加量，使清洗液的温度和ph值保持在最佳范围内。

49、较佳实施所产生的有益效果是：能够实现对清洗液的温度和ph值的自适应控制，根据实时的温度信号和ph信号，动态地调节电磁泵的工作参数、加热器的加热功率和化学品添加装置的添加量，使清洗液的温度和ph值始终保持在最佳范围内，提高清洗效果和效率，降低能耗和成本。较佳实施所采用的工作原理是：利用控制器接收温度信号和ph信号，根据预设的控制规则，计算出电磁泵的工作参数、加热器的加热功率和化学品添加装置的添加量，并将控制信号发送给相应的设备；根据控制信号，调节电磁泵的工作参数、加热器的加热功率和化学品添加装置的添加量，使清洗液的温度t和ph值保持在最佳范围内。

50、较佳实施情况下，所述的将待清洗的芯片放入清洗槽中的步骤包括：

51、将芯片固定在一个支架上，支架的一端与清洗槽的顶部相连，另一端伸入清洗槽内，使芯片与清洗液接触；

52、调节支架的角度，使芯片的表面与清洗液的流动方向呈一定的夹角，增加清洗液对芯片的冲刷力。

53、较佳实施所产生的有益效果是：能够增加清洗液对芯片的冲刷力，加强芯片的清洗效果，去除芯片表面的刻蚀残留物和杂质。较佳实施所采用的工作原理是：利用支架将芯片固定在清洗槽中，使芯片与清洗液接触；调节支架的角度，使芯片的表面与清洗液的流动方向呈一定的夹角，增加清洗液对芯片的冲刷力。