本發(fā)明涉及拋光設(shè)備，具體而言，涉及一種cmp拋光過濾器堵塞自動檢測調(diào)控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在半導(dǎo)體行業(yè)中，芯片的性能和可靠性是產(chǎn)品競爭力的關(guān)鍵因素。芯片的性能優(yōu)勢不僅能提高計算速度和能效，還能增強(qiáng)終端產(chǎn)品的多功能性和響應(yīng)速度，使之廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、計算機(jī)、汽車電子及各種物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中。芯片的生產(chǎn)基礎(chǔ)在于襯底的制備，襯底的質(zhì)量直接關(guān)系到芯片的整體性能。

2、在襯底制造的多個步驟中，cmp技術(shù)是實現(xiàn)高平整度和超細(xì)表面質(zhì)量的關(guān)鍵工藝，cmp不僅能夠有效去除表面材料，還能平滑襯底表面，為后續(xù)的微細(xì)加工奠定基礎(chǔ)。cmp技術(shù)結(jié)合了化學(xué)腐蝕和物理磨削兩種機(jī)制，以實現(xiàn)高精度的表面加工。襯底表面首先與拋光液中的化學(xué)試劑發(fā)生反應(yīng)，形成一層易于機(jī)械去除的化學(xué)改性膜，隨后拋光墊上的磨粒在外力作用下，通過機(jī)械運動將這層膜物理去除，從而實現(xiàn)襯底表面的平整化和微觀結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。在此過程中，拋光液的穩(wěn)定性至關(guān)重要。拋光液不僅需要保持恒定的化學(xué)性質(zhì)以促進(jìn)均勻的化學(xué)反應(yīng)，還需保持適宜的流動性和懸浮性，以確保磨粒能均勻作用于襯底表面。但是，由于拋光液在循環(huán)使用過程中會不斷吸附來自襯底的微粒和其他雜質(zhì)，拋光液的漿料顆粒要控制在0.50m以內(nèi)，這些雜質(zhì)積累到一定程度會導(dǎo)致過濾系統(tǒng)的堵塞；過濾系統(tǒng)內(nèi)過濾網(wǎng)的堵塞不僅減緩了拋光液的流速，還可能改變液體的化學(xué)和物理性質(zhì)，從而影響拋光過程的穩(wěn)定性和最終的表面質(zhì)量。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明公開了一種cmp拋光過濾器堵塞自動檢測調(diào)控系統(tǒng)，旨在解決上述提到的問題。

2、本發(fā)明采用了如下方案：

3、一種cmp拋光過濾器堵塞自動檢測調(diào)控系統(tǒng)，包括控制單元、儲液裝置、泵體以及cmp拋光裝置，所述泵體適于將所述儲液裝置內(nèi)的拋光液輸送至所述cmp拋光裝置內(nèi)，所述泵體與所述cmp拋光裝置之間還設(shè)置有自動調(diào)控裝置、過濾單元、自動檢測堵塞裝置；其中，所述自動調(diào)控裝置連接所述泵體與所述過濾單元，以控制cmp拋光液的輸入流量或者輸入壓力；所述過濾單元包括多層過濾模塊以用于對不同顆粒大小的雜質(zhì)進(jìn)行逐級過濾；所述自動檢測堵塞裝置設(shè)置于所述過濾單元與所述cmp拋光裝置之間以用于檢測拋光液的流量大小，并將該流量大小與預(yù)設(shè)流量值進(jìn)行比對，進(jìn)而判斷拋光液的堵塞狀況；所述控制單元連接所述泵體、自動調(diào)控單元以及自動檢測堵塞裝置，其配置為能接收所述泵體與自動檢測堵塞裝置的流量信號，并處理該流量信號以判斷拋光液是否堵塞，根據(jù)堵塞情況控制所述自動調(diào)控裝置控制拋光液的流量或者壓力；所述控制單元連接有輸出裝置，所述輸出裝置連接所述cmp拋光裝置以用于發(fā)出警報信號或控制cmp拋光裝置響應(yīng)過濾器單元的堵塞狀態(tài)

4、進(jìn)一步地，所述的過濾單元采用多級過濾系統(tǒng)，所述的過濾單元包含至少五個過濾器，分別為100目、500目、1000目、5000目、10000目的過濾器，不同目數(shù)的過濾器沿拋光液的流動方向目數(shù)數(shù)量逐級升高設(shè)置，以用于過濾不同粒徑的顆粒。

5、進(jìn)一步地，自動檢測堵塞裝置采用超聲流量計，所述超聲流量計通過超聲波傳感器發(fā)送和接收超聲波信號，通過測量信號的傳播時間和頻率以計算流體的流速和體積流量，且所述自動檢測堵塞裝置的輸出端與控制單元的輸入模塊相連，實時將拋光液的流量大小數(shù)據(jù)傳輸至所述控制單元，方便監(jiān)測和控制。

6、進(jìn)一步地，所述自動調(diào)控裝置為電動執(zhí)行閥，包括控制電路、電機(jī)、閥門以及反饋裝置；所述控制單元的一個輸出接口與自動調(diào)控裝置的控制電路的輸入端相連以接收閥門開度信息，并控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度控制閥門的開度，以調(diào)節(jié)拋光液的流量，進(jìn)而維持過濾單元的正常工作狀態(tài)。

7、進(jìn)一步地，所述控制單元適于將檢測到的流量值與預(yù)設(shè)值進(jìn)行對比，以判斷過濾單元的堵塞狀態(tài)，若過濾單元處于堵塞狀態(tài)，控制單元通過控制算法控制自動調(diào)控裝置與輸出裝置進(jìn)行相應(yīng)的動作；所述的控制算法為基于粒子群優(yōu)化的pid算法，綜合利用比例(p)、積分(i)和微分(d)控制輸出信號，基于粒子群優(yōu)化算法能夠在運行時自動調(diào)整pid參數(shù)，適應(yīng)系統(tǒng)工作條件的變化，以調(diào)節(jié)所述閥門的開度。

8、進(jìn)一步地，基于粒子群優(yōu)化的pid算法包括如下步驟：

9、s41、初始化粒子群：隨機(jī)生成一群粒子，每個粒子都有一個與pid參數(shù)相對應(yīng)的位置；這些粒子的初始化位置可以在參數(shù)空間內(nèi)隨機(jī)選擇；

10、s42、評估適應(yīng)度：使用目標(biāo)函數(shù)評估每個粒子的適應(yīng)度，即目標(biāo)函數(shù)值，反映pid參數(shù)組合對系統(tǒng)性能的影響；

11、s43、粒子最優(yōu)值：對每個粒子的當(dāng)前適應(yīng)度與歷史最優(yōu)位置的適應(yīng)度進(jìn)行對比，選擇最優(yōu)適應(yīng)值的位置信息進(jìn)行更新；

12、s44、全局最優(yōu)值：對全部粒子的適應(yīng)度值進(jìn)行對比，選擇最優(yōu)的粒子位置信息進(jìn)行更新；

13、s45、更新速度和位置：根據(jù)粒子群算法的原理，更新每個粒子的速度和位置；

14、s46、迭代條件：當(dāng)前迭代次數(shù)小于最大迭代次數(shù)，進(jìn)入迭代循環(huán)，通過多次迭代，粒子群逐漸收斂到一個較優(yōu)解，即適應(yīng)度較好的pid參數(shù)組合；當(dāng)達(dá)到最大迭代次數(shù)，停止迭代；

15、s47、輸出最優(yōu)參數(shù)：使用最終得到的最優(yōu)pid參數(shù)組合來配置實際控制系統(tǒng)。

16、進(jìn)一步地，所述輸出裝置包括警報和急停兩個功能，當(dāng)所述閥門的開度達(dá)到最大，而拋光液流量小于預(yù)設(shè)值且大于預(yù)設(shè)值的2/3時，則輸出裝置發(fā)出報警信號；若電流傳感器檢測到泵體處于最大工作負(fù)荷或閥門的開度達(dá)到的最大，而拋光液的流量仍小于流量預(yù)設(shè)值的2/3時，所述輸出裝置在發(fā)出報警信號的同時，停止cmp拋光裝置的運行。

17、進(jìn)一步地，所述泵體設(shè)置有電流傳感器，所述電流傳感器用于檢測泵體內(nèi)相應(yīng)驅(qū)動電機(jī)的工作狀態(tài)，當(dāng)驅(qū)動電機(jī)處于最大負(fù)荷狀態(tài)時反饋至所述控制單元，通過所述控制單元控制cmp拋光裝置執(zhí)行相應(yīng)的動作。

18、有益效果：

19、本發(fā)明方案采用超聲流量計檢測液體流量的檢測方法，利用超聲波在液體中的傳播時間和頻率計算液體的流量；同時將檢測到的流量信號傳遞給控制單元，控制單元基于粒子群優(yōu)化算法的pid運算，自動調(diào)整控制參數(shù)，輸出控制閥門的電信號，控制閥門的開合程度。當(dāng)過濾單元處于輕微堵塞狀態(tài)時，閥門的開度變大，使拋光液流速保持穩(wěn)定，一部分絮狀顆粒在流速的沖擊下分散開后，再次被不同目數(shù)的過濾器進(jìn)行過濾；當(dāng)閥門開度達(dá)到最大，拋光液流量小于預(yù)設(shè)值且大于2/3預(yù)設(shè)流量值，輸出裝置發(fā)出警報信號；當(dāng)電流傳感器檢測到泵體處于最大工作負(fù)荷或閥門的開度達(dá)到最大拋光液流量小于2/3流量預(yù)設(shè)值，輸出裝置發(fā)出報警信號同時緊急停止cmp拋光裝置的運行，告知工作人員需要人為清理過濾器。

20、本發(fā)明的堵塞自動檢測及調(diào)控系統(tǒng)能根據(jù)堵塞程度和其他指標(biāo)自動調(diào)整通道的狀態(tài)，能夠有效地克服管道堵塞問題，并提供及時的預(yù)警機(jī)制，幫助操作人員更好地應(yīng)對堵塞問題，提高管道和設(shè)備的性能和可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種cmp拋光過濾器堵塞自動檢測調(diào)控系統(tǒng)，包括控制單元、儲液裝置、泵體以及cmp拋光裝置，所述泵體適于將所述儲液裝置內(nèi)的拋光液輸送至所述cmp拋光裝置內(nèi)，其特征在于，所述泵體與所述cmp拋光裝置之間還設(shè)置有自動調(diào)控裝置、過濾單元、自動檢測堵塞裝置；其中，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的cmp拋光過濾器堵塞自動檢測調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，所述的過濾單元采用多級過濾系統(tǒng)，所述過濾單元包含至少五個過濾器，分別為100目、500目、1000目、5000目、10000目的過濾器，不同目數(shù)的過濾器沿拋光液的流動方向目數(shù)數(shù)量逐級升高設(shè)置，以用于過濾不同粒徑的顆粒。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的cmp拋光過濾器堵塞自動檢測調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，自動檢測堵塞裝置采用超聲流量計，所述超聲流量計通過超聲波傳感器發(fā)送和接收超聲波信號，通過測量信號的傳播時間和頻率以計算流體的流速和體積流量，且所述自動檢測堵塞裝置的輸出端與控制單元的輸入模塊相連，實時將拋光液的流量大小數(shù)據(jù)傳輸至所述控制單元，方便監(jiān)測和控制。

4.權(quán)利要求1所述的cmp拋光過濾器堵塞自動檢測調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，所述自動調(diào)控裝置為電動執(zhí)行閥，包括控制電路、電機(jī)、閥門以及反饋裝置；所述控制單元的一個輸出接口與自動調(diào)控裝置的控制電路的輸入端相連以接收閥門開度信息，并控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的角度控制閥門的開度，以調(diào)節(jié)拋光液的流量，進(jìn)而維持過濾單元的正常工作狀態(tài)。

5.權(quán)利要求4所述的cmp拋光過濾器堵塞自動檢測調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元適于將檢測到的流量值與預(yù)設(shè)值進(jìn)行對比，以判斷過濾單元的堵塞狀態(tài)，若過濾單元處于堵塞狀態(tài)，控制單元通過控制算法控制自動調(diào)控裝置與輸出裝置進(jìn)行相應(yīng)的動作；所述的控制算法為基于粒子群優(yōu)化的pid算法，綜合利用比例(p)、積分(i)和微分(d)控制輸出信號，基于粒子群優(yōu)化算法能夠在運行時自動調(diào)整pid參數(shù)，適應(yīng)系統(tǒng)工作條件的變化，以調(diào)節(jié)所述閥門的開度。

6.權(quán)利要求5所述的cmp拋光過濾器堵塞自動檢測調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，基于粒子群優(yōu)化的pid算法包括如下步驟：

7.權(quán)利要求4所述的cmp拋光過濾器堵塞自動檢測調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，所述輸出裝置包括警報和急停兩個功能，當(dāng)所述閥門的開度達(dá)到最大，而拋光液流量小于預(yù)設(shè)值且大于預(yù)設(shè)值的2/3時，則輸出裝置發(fā)出報警信號；若電流傳感器檢測到泵體處于最大工作負(fù)荷或閥門的開度達(dá)到的最大，而拋光液的流量仍小于流量預(yù)設(shè)值的2/3時，所述輸出裝置在發(fā)出報警信號的同時，停止cmp拋光裝置的運行。

8.權(quán)利要求1所述的cmp拋光過濾器堵塞自動檢測調(diào)控系統(tǒng)，其特征在于，所述泵體設(shè)置有電流傳感器，所述電流傳感器用于檢測泵體內(nèi)相應(yīng)驅(qū)動電機(jī)的工作狀態(tài)，當(dāng)驅(qū)動電機(jī)處于最大負(fù)荷狀態(tài)時反饋至所述控制單元，通過所述控制單元控制cmp拋光裝置執(zhí)行相應(yīng)的動作。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種CMP拋光過濾器堵塞自動檢測調(diào)控系統(tǒng)，涉及拋光設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。包括控制單元、儲液裝置、泵體以及CMP拋光裝置，所述泵體適于將所述儲液裝置內(nèi)的拋光液輸送至所述CMP拋光裝置內(nèi)，所述泵體與所述CMP拋光裝置之間還設(shè)置有自動調(diào)控裝置、過濾單元、自動檢測堵塞裝置；通過該系統(tǒng)能夠監(jiān)測拋光液的流動性和過濾器的壓力差，實時檢測出過濾網(wǎng)的通流情況，一旦檢測到過濾效率下降或流速異常，系統(tǒng)便自動進(jìn)行調(diào)控，可能的措施包括調(diào)整拋光液的流速、增加過濾網(wǎng)清潔頻次或報警提示需更換過濾器。這種自動化的反饋機(jī)制確保了拋光液的穩(wěn)定供應(yīng)，從而大幅提高了拋光過程的可控性和重復(fù)性，保證了最終產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：任明元,梁春,張景斌,劉文平
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州博宏源設(shè)備股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2