陈 康

摘   要：本文主要对是半导体晶圆湿法去胶机中的电气控制系统的选型和控制器进行了介绍

关键词：PLC、晶圆、电气

 

 

      本人很荣幸被选为龙诚PLC试用中的一员。本人从事自动化控制行业将近十年的时间，从刚开始主要使用西门子、三菱等PLC，慢慢的开始接触国产PLC，最近几年国产PLC发展越来越快，其质量也越来越被工控同行的认可，在中低端控制领域，国产PLC完全可以替代进口品牌，这也需要所有工控人的努力，支持国产PLC的继续发展。

      刚收到样机后，立马就拍了照片发到论坛，获得了不少赞许的声音，说明龙诚PLC外观做的是很漂亮的，也是被工控人认可的。以下就以LC220-R40-AC控制器在晶圆去胶清洗机中试用的过程进行简要的介绍，如有不足，敬请指正。

 

 

      湿法腐蚀和清洗由于其低成本、高产出、高可靠性及其优良的选择使其在很早以前就已经在半导体生产中被广泛的接受和使用，特别在8英寸以下生产线中被广泛使用。在晶圆湿法腐蚀工艺中有一步为湿法去胶工艺，目前使用的为硫酸与双氧水加热到120℃--140℃左右，其强氧化性使胶中的碳氧化成二氧化碳，并成产水。因为水的在高温的蒸发，为保证去胶质量，需要按工艺要求进行定量对其进行补给。本文就LC220-R40-AC控制器在6英寸湿法去胶清洗机中电气控制部分进行简要介绍。

 

 

Ø  去胶槽功能要求

处理能力：每批次50片；

带锁的加热控制开关，开关上有指示灯显示；

温控范围：室温→120℃；

控温精度：在配液反应放热后，120±5℃；

加热方式：石英贴膜五面加热；温控仪PID加热控制；

配补液方式：配液自动称量供给；补液按工艺要去设定定量补给；

排废液方式：自动下排带稀释降温保护；

安全保护：N2微压检测液位，防止空烧；热继电器保护石英加热槽；石英加热槽内部热电偶温度检测保护。

 

Ø  QDR槽功能要求

处理能力：每批次50片

具有自动进水、溢流、喷淋、鼓泡、快排功能，有手动、自动切换开关，带手动进水、溢流、喷淋、鼓泡、排水、启动、复位按钮，其要求为：

（1）水洗次数可以任意设定(从进纯水、溢流到快排为一次水洗)。

（2）进水、溢流、排水等时间都可单独任意设定；

（3）进水由气控阀控制，排水由快排阀控制。

（4）快排开始喷淋直至满槽结束。底部溢流进水配流量计，并可调节；

（5）配有电阻率检测装置，清洗到设定值时声光提醒。

（6）配有液位检测开关。

 

Ø  报警系统

超温报警：超出5％报警；

工艺报警：自动运行结束报警；

故障报警：机台运行异常报警包括加热装置故障、抽真空系统故障。

 

Ø  手动、自动切换

手动、自动档位切换控制

 

Ø  称量补给系统

硫酸称量桶材质为石英，采用气控隔膜泵进行称量，并利用微型光电开关进行检测，到达设定位置自动停止称量。原液桶可同时放置2个，具有自动切换功能，一桶称完后自动切换到另一桶，并报警提醒更换空桶。

双氧水称量桶材质为石英，采用真空负压进行称量，并利用微型光电开关进行检测，到达设定位置自动停止称量。原液桶可同时放置2个，具有自动切换功能，一桶称完后自动切换到另一桶，并报警提醒更换空桶。

 

Ø  系统运行参数和模式

系统运行中的各个参数都可以自由设定；

可以保存至少三套工艺流程参数；

自动运行时对各个报警进行记录，并可在30天内查询。

 

 

机台主要由以下系统构成：

 

1.去胶腐蚀槽；

2.QDR槽（清洗槽）；

3.称量补给部分；

4.管路、气路部分；

5.电气控制部分。

 

      在这台设备上主要是开关量控制电磁阀的通断来执行各个工步动作，称量时使用微型光电开关确认称量桶内液位来实现，腐蚀槽药液温度控制使用双温控仪进行配合进行控制，总的控制流程有PLC来实现，为了便于工艺参数的设定和实时参数的查询，该系统选配了人机界面。根据以上需求，该电气控制系统选择了龙诚LC220-R40-AC的PLC和威纶通的人机界面通过RS232方式进行通讯，方便了修改工艺时间和工艺时显示流程时间等功能，温控仪与微型光电开关都使用为欧姆龙品牌产品，在硬件配置上，为了方便操作和对设备应急操作，对需要经常使用的操作按钮在操作面板上都做了硬件引出，同时在人机界面中也有相同的功能的按钮，可以在硬件按钮出现损坏时不影响生产时应急使用。（机台在使用操作时，操作员的手套上可能带有酸或碱等腐蚀性液体，如直接操作人机界面，其故障率会增大很多）

 

1、 PLC输入输出信号列表：

 

输入信号		输出信号
I 0.00	腐蚀槽启动按钮	Q 100.00	腐蚀槽加热信号
I 0.01	腐蚀槽复位按钮	Q 100.01	腐蚀排液阀
I 0.02	腐蚀槽排液按钮	Q 100.02	清洗槽进水阀
I 0.03	清洗槽启动按钮	Q100.03	清洗槽溢流阀
I 0.04	清洗槽复位按钮	Q 100.04	清洗槽喷淋阀
I 0.05	腐蚀槽液位检测	Q 100.05	清洗槽排水阀
I 0.06	腐蚀槽超温保护1	Q 100.06	清洗槽鼓泡阀
I 0.07	腐蚀槽超温保护2	Q 100.07	硫酸称量泵
I 0.08	硫酸称量高位	Q 101.00	硫酸供给阀
I 0.09	硫酸称量位	Q 101.01	双氧水称量真空阀
I 0.10	双氧水称量高位	Q 101.02	双氧水供给阀
I 0.11	双氧水称量位	Q 101.03	塔灯-红色
I 1.00	硫酸原液桶检测1	Q 101.04	塔灯-绿色
I 1.01	硫酸原液桶检测2	Q 101.05	塔灯-黄色
I 1.02	双氧水原液桶检测1	Q 101.06	蜂鸣器
I 1.03	双氧水原液桶检测2	Q 101.07	备用
I 1.04	电阻率检测
I 1.05	清洗槽浮球开关
I 1.06	底盘漏液检测
I 1.07	托盘漏液检测
I 1.08	备用
I 1.09	备用
I 1.10	备用
I 1.11	备用

 

 

1、电气控制原理图

  

2、PLC梯形图(程序省略）

 

1、系统操作模式主要分别手动模式和自动模式，手动模式为在调试和维修时方便工作人员确认以及在工艺流程需要应急对某个工步进行单独验证。

2、在自动操作时，分为外部按钮硬件启动和人机界面软件启动，为了操作人员方便操作将常用操作按钮引出也为了减少对人机界面的操作而延长其寿命。同时在人机界面中有同样功能按钮，为了在硬件按钮故障时紧急时使用从而不耽误机台的生产。

3、在称量供给部分，程序内部增加的时间对比，比如若在规定时间内称量液位没有达到设定位置，系统会报警提醒检测称量泵工作状态和液位检测传感器工作状态，以便维修人员能及时解决问题减少停机时间。

4、程序中所以参数都需要在人机界面中能够修改，比如腐蚀槽工艺时间、工艺批次、清洗槽每个工步的时间等。

5、程序内包含机台大部分故障报警提醒功能，报警提醒与三色塔灯结合区分机台工艺报警、普通故障报警和严重故障报警。