Система для приготовления, регенерации и подачи многокомпонентной жидкости,преимущественно абразивной суспензии
Союз . Советская
СО@иаям@тйчееки 9еепуДящк
О П (=. и Н ИЗОБРЕ7а КЯ К АВТОРСКОМУ СЬИДЕХЕИЬС18У (61) Дополнительное tA 68т. саид" ву (22) Заявлеио 11 . 07. 77 (21) 25) 880 /29-33 В О7 В!/18 е прмсоеяииен ми заявки Х.:: (Ы) априори:-иД)6чдз Фтиниый км4ятех GCCP J иалзи нэд(4)лы,"ий в 07_#_llHTHR Опублиовач 23. ) 1,81.!;.;,:дед",,ь ";. 43 (;"":3) УЛ fi 621 1. С& 6 8 " 62-723(088.8) Дата оп /бд;.) Г ав", ., t . cB н. " i 1 l 8 1,:72 Авторы - зобретеиия В.Ф.Ушаков, А.И,Пергунов., А.В.Алексе =e, П,Н.Масленник.:в и В.И.Селютин (54) СИСТЕМА ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ, РЕГЕНЕРАЦИИ И ПОДАЧИ МНОГОКОИ ОНЕНТНОЙ ЖИДКОСТИ, ПРЕИМУЩЕСТВЕННО АБРАЗИВНОЙ СУСПЕНЗ1И Изобретение относится к технологическому оборудованию для производс,— --а полупроводниковых приборов, в частности к системам для приготовления, очистки и подачи абразивной суспен5 зии к станкам для механическои обработки полупроводниковых пластин на операциях шлифовки и подировки. Известна система для приготовления, регенерации и подачи многокомt0 понентной жидкости, например смазочно-охлаждающей жидкости, включающая блоки приготовления, подачи и регенерации отработанной жидкости, замкнутые между собой напорным трубопрово15 цом. Контроль качества жидкости осуществляет химическая лаборатория 1.1, Однако зта система не может быть приспособлена для ее автоматизации. Известна другая система для приготовления, регенерации и подачи многокомпонептной жидкости, преимущественно абразивной суспензии, включающая блок управления и контроля, блок приготовления суспензия,, распределительное ус ройство с каналами подачи суспензия к станкам-потреби-. телям, блок очистки отработанной суспензия, емкость сбора отработанной суспензии и трубопроводы (21. Однако известная система не позволяет обеспечить стабилизацию посто. .-ства качественного состава суспензии и расхода в каналах подачи, Цель изобретения — обеспечение стабилизации качественного состава суспензии и ее расхода в каналах подачи. Эта цель достигается тем, что си..— тема для приготовления, регенерапии и подачи многокомпонентной жидкости„, преимущественно абразивной суспензии, включающая блок управления и контроля, блок приготовления суспензии, распределительное устройство с каналами подачи суспензии к станкам-потребителям, блок очистки отра. ботанной суспензии, емкость сбора 882649 "и а = F т1п rn4n > отработанной суспензии и трубопроводы, дополнительно снабжена блоком стабилизации давления, блок приготовлнния суспензии выполнен в виде емкости приготовления — регенерации суспензии с датчиками уровня и качества суспензии и устройством дозировки,центрифуги, фильтра и накопительной емкости с датчиками уровня и нагнетательным насосом, блок очистки выполнен в виде накопительной емкости с датчиками уровня, центрифуги, фильтра и нагнетательного насоса, распределительное устройство — в виде трубопровода с переменным сечением, причем датчики уровня накопительных емкостей блока приготовления суспензии и блока очистки, датчики уровня и .качества суспензии и устройство дозировки емкости приготовления - регенерации суспензии соединены с блоком управления и контроля, емкость приготовления — регенерации суспензии с помощью трубопроводов через соответствующие центрифугу, фильтр, накопительную емкость и нагнетательный насос соединены с распределительным устройством, которое трубопроводом соединено через блок стабилизации давления с накопительной емкостью блока приготовления суспензии, а станки-потребители распределительного устройства соединены через емкость сбора отработанной суспензии с фильтром блока очистки, соединенным через соответствующую центрифугу с накопительной емкостью блока очистки, нагнетательный насос которого соединен с емкостью приготовления — регенерации суспензии, а каналы подачи суспензии к станкам-потребителям размещены на участках трубопровода распределительного устройства с большим сечением по касательной к его поверхности в сторану движения суспензии. Кроме того, площади максимального и минимального сечения трубопровода распределительного устройства и канала подачи связаны соотношениями где F, F — площади максимального г ц1 a a и минимального сечений трубопровода распределительного устройства соответственно; ЗО V — площадь сечения канала подачи; "- число каналов подачи. На чертеже показана функциональная блок-схема системы для приготовления, регенерации и подачи многокомпонентной жидкости. Основными узлами системы являются блок 1 управления и контроля, осуществляющий координацию работы узлов системы и диагностику их состояния, блок 2 приготовления суспензии, блок 3 очистки и распределительное устройство 4 с каналами 5 подачи суспензии к станкам-потребителям 6, Посредством системы трубопровоцов 7-9 блок 2 приготовления суспензии, распределительное устройство 4 со станками-потребителями 6 и блок 3 очистки замкнуты между собой. Блок 2 приготовления суспензии состоит из емкости 10 приготовления — регенераци.: суспензии, центрифуги ll, фильтра 12 и накопительной емкости 13. Емкость 10 приготовления — регенерации содержит смеситель 14 (механическая мешалка с приводам от электродвигателя), датчики 15 уровня, устройство lб дозировки и подачи компонентов (воды, абразивного порошка, этилендиамина и др.) и датчики 17 контроля качества суспензии, электрически связанные с блоком 1 управления и контроля (связь электродвигателя смесителя 14 с названным блоком не показана) Блок 3 очистки состоит из накопительной емкости 18, центрифуги 19, и фильтра 20. Емкость 18 аналогична накопительной емкости 13 блока 2 приготовления суспензии. Емкости названных блоков 13 и 18 содержат механические мешалки 21 и датчики 15 уровня, также связанные с блоком 1 управления и контроля (связи электродвигателей мешалки 21 с блоком 1 (не показаны). Распределительное устройство 4 с каналами 5 подачи представляет собой трубопровод с переменным сечением. Конструктивно он выполнен в виде чередующихся цилиндрических участков 22 с участками 23 эллипсоидной формы. На участках 23 па касательной к эллипсоидной поверхности размещены каналы 5 подачи, связанные через регулирующие вентили 24 со станками-потребителями б„ которые, в свою очередь, связаны посредством сис882649 6 15 Зо которые позволяют осуществлять промывку емкости, не нарушая технологического цикла механической обработки пластины, т.е. не прерывая работы станков 6. Такая возможность обеспе35 чивается наличием замкнутого конту- ра (кольца), образованного емкостью 13, трубопроводом ?, распределительным устройством 4 и трубопроводом 27. Система работает следующим образом. 50 55 темы трубопроводов 25 с емкостью 26 сбора отработанной суспензии. Геометрические размеры эллипсоидной поверхности выбираются таким образом, чтобы возникающее давление суспензии на участке отбора было бол ше местного сопротивления канала подачи. Накопительная емкость 13 блока 2 приготовления суспензии и распределительное устройство 4 замкнуты между собой посредством трубопроводов ,7 и 27, образуя как бы кольцо в"кол це". В трубопроводах 7 и 9 установлены нагнетательные насосы 28 и 29. соответственно, а в трубопроводе 27— блок 30 стабилизации давления, предназначенный для поддержания давления постоянной величины в процессе изменения объемного расхода суспензии потребителями, например, при изменени количества одновременно работающих станков. Емкости системы снабжены трубопроводами ввода-вывода деионизированной воды (не показаны), которые совместно с мешалками 14 и 21 и датчиками 15 контроля уровня обеспечивают промывку как системы в целом, так и отдельных узлов ° Емкость 10 снабжена индивидуальными средствами промывки, По сигналу с блока 1 управления и контроля, поступающему в устройство 16 дозировки и подачи компонентов, в емкость 10 приготовлениярегенерации суспензии подаются в заданной пропорции вода, этилендиамин, мелкодисперсный порошок 5101 (аэросил), после чего также сигналом с блока 1 включается смеситель 14, обе печивающий в результате тщательного перемешивания указанных компонентов получение однородной массы (суспензии). После перемешивания суспензия подается на очистку в центрифугу 11 (грубая очистка от крупных частиц) и затем в фильтр 12 тонкой очистки. Очищенная суспензия накапливается в накопительной емкости 13 блока 2 приготовления суспензий. При достижении заданного уровня суспензии срабатывает соответствующий датчик 15 уровня (в данной системе используется датчик, основанный на принципе измерения электропроводной жидкости, например стержневой зонд) . Сигнал с датчика 15 уровня накопительной емкости 13 фиксируется блоком 1 управления и контроля, который выдает сигнал, эапрещаюший подачу суспенэии из емкости 10 приготовления — регенерации в накопительную емкость 13. Этот сигнал воздействует на исполнительный механизм, перекрывающий трубопровод. Одновременно этим сигналом включается нагнетательный центрсбею ый насос 28> посредством которого суспензия из емкости 13 па трубопроводу " подается в замкнутый контур распределительного устройства 4 и по каналам 5, размещенным на участках с большим сечением трубопровода по касательной к эллипсоидной поверхности, поступает на станки-потребители 6. Избыточная суспензия по трубопроводу 27 снова сливается в емкость 13. Небходимым условием получения избыточного количества суспензин и нормального функционирования системы является требование поддержания в трубопроводе 27 скорости движения суспеизии несколько больше критической скорости Vgp т.е. скорости„ при которой твердая фракция начинает выпадать в осадок. Для многокомпонентиой жидкости типа абразивной суспензии У<р составляет примерно 180-200 м/мин, Следовательно, учитывая отбор суспензии станками-потребителями, скорость подачи суспенэии по трубопроводу 7 из емкости 13 в распределительное устройство 4 должна превышать М 0 . Скорость определяется рядом факторов: количеством обслуживаемых станковпотребителей, длиной трубопровода распределительного устройства и др. При обслуживании 10 станков химико-механической полировки кремниевых пластин скорость подачи суспензии по трубопроводу 7 составляет 190210 м/мин при диаметре цилиндрического участка трубопровода 30 мм (истребление одного станка составляет 0 5-1 л/мин) . Вентилями 24 регулируют объемный расход суспензии каждым станком-потребителем. Отработанная суспензия сливается по системе трубо 8 8 2 {-:) <т 9 1{рсвадав 25 H {3{IKoc { E» 26 сбора дается трубопроводом 8 в очистные э){»менты блока 3 очистки (грубая очистка осуществляется центрифугой 20, тонкая — фильтром )9), а затем в накопитель 18. При достижении суспензией:{) емкости 18 уровня, 1{еобходимого для нормальной емкости 10 блока 2 IIpf:{готавления суспензии, блок 1 управления {{) и контроля включает электродвигатель насоса ?9, в результате чего очищенная суспензия поступает по трубопроводу 9 из емкости 18 в емкость 10 приготовления регенерации суспензии. {. При достижении суспензией в емкости 18 верхнего уровня срабатывает соответствующий датчик 15 уровня, в результате чего бло{ 1 управления и контроля вырабатывает сигнал, за- q{) прещающий дальнейшую подачу суспензии из емкости 2б в блок ) очистки. При достижении суспензии в емкости 10 заданного уровня, контролируемого со-. ответствующим датчиком 15 уровня, б.т{с){,)„- ! управления и контроля отключает насос 29 и осуществляет оценку качественного состава суспензии посредством датчиков 17 контроля качества (контроль па твердой фазе и парамет-ра рН), Необходимость оценки качественного состава отработанной суспензии выз ван тем, чта в процессе работы станков †потребител суспензии изменя31 ется по химическому составу за счет травления изделия, обедняется по твердой фракц{ги и, следовательно, теряет свойства,. Необходимые для качественной механической обработки,. По сигналу с блока 1 управлени"". и контроля емкость 10 пополпяется требуемымтн компонентами посредством устройства 16 дозировки и подач-. компо-нентов да восстановления зяцаннсга состава. Далее цикл повторяется. Промывку системы в целом осуще-ствляют после рабочей смены по описан-ному циклу, с той лишь разницей, что вместо суспензии в систему пода 1в ется деионизированная вадя: Промывку емкости 10 приготовления — регене--. рации осуществляют в течение рабочей смены в интервалах между циклами приготовления т.успензии с целью уст-. 55 ранения с е» )и{утренних поверхностей ПРОДУКТОБ I П{)и от{)ì р:t {) {! { Я с t,{тт {с) {3-"3 { Отре. б))1 1».iio É и ) с Лед{И)яте) п»{с,, техно)к) Гич«скнй цикл обработки н;{аст{{1{ 3« прерываются. Формула изобретения 1, Система для приготовления, ре1 енеряции и ЛОдачи мнсГсксм 1снент-най жидкости, .п1) еимуще СTE)=" t;f{c Ябр аз»;)ной сус) "ен )Hè) в){лючающа)3 блок уп1)авлепиs H Kt) . "роля блс1< .:pt{ÃO oH ления с у,.-)fl;-i -t{» .! рясп ) pEI o f".. ».1=:.íñ.= устройство: кя-;;::,{{я{1{3 r сд-; ..; ., с: с,=ЗИИ К:ТЗ )КЯ") {{от{)еб){тв;т ) М, - {)301< стки стра ) <,.13-.:с : сусле сбора атрабс г,-. н...-, -,,-...)т{зI1POf0ff;?f O Т ) ., tt, Я Я Я тем» f то с пелью бес);; е1:<;я: те билизяня)» <яч;-.:.:вен- сгс сс ..: .-. -:я с т ПЕIIЗИИ H Ft"=- т»ЯС;"H" "..Б КЯН ),{а)<. f ОД- .— чи . и{ 1 ема . )Оп с. 1?1 . Р{-:л н;:; н а- ; бслок стабилизац?{и : Явлени -f,. блс т: ПРИГO f OH)ÅÍHß СУСПЕН ::.П{ т Ыт. ОЛ.: Н виде е{"кости пр-:"".- с тсиления " регенер= ции суспензии с да.чиками уровня и КЯЧЕСТ Я СУСПЕНЗ;»И И УСТРат»стВст; ДаlteH f PHä»У1-и, фипь т;)Я тттг ЕЛЬ1 Сй И<О< ти G ДЯ f Ч{(КЯМИ УР В?,Я н IBE етате) ьнь{? насосом, блок о;. -. стки выполнен в виде пя "oHHTельнай см ;{)уг{{,, фильтра и нагнетательнсго насоса, распределительное устройство в виде трубопровода с пере;{е 1?:.Ь.т{ се— т{ЕНИЕМ, ПРИЧЕМ ДЯТЧИКИ УРОВНЯ НаКСfiительных емкостей блока при1 o f ÎÂëe ния суспензии и блат<я очистки) дятч.-. ки уровня и кяч»<:твя с-,.спензии и устройства дозиравян)я емкости пригстс;-:— ЛЕНИН вЂ” )ЕГЕ?{Е{)ЯНИН СУСПЕНЗИИ CGЕ— динены с блоксм управления и контроля ЕМКОСТЬ ПРИГОТОВЛЕНИЯ РЕГЕНЕРЯЦИИ с) спензи{3 с помощью трубопроводов через состветст){ующие центрифугу,филь тр ., някОпительную ем{ .Ость If наг?: » " тательный насос соединена с распре-делительным устройствам) которое трубопроводом соединено через блок стабилизации давления с наксптттельнсй ЕМКОСТЬ{7 ОЛОКЯ IIPHГОТОВЛ и ."Я С Cf)е", -. зии, а станки-IIO Tpeof= Teff?f распредели-тельнагo cаеди{;ены через емкость сбора отработанной суспензни с фильтром блока очистки,, соединенным через соответствующую {ентрифугv с накопительной емкостью блока о"и{. ТКИ,, НЯГНЕТЯТЕ)1ЬНЫ) :1 E{GCOC КС ) OP« f С СОЕДИНЕН С ЕМКОСТЬЮ при Гт) т .:3: Сипя регенерации суспензии, а каналы подачи суспензии к станкам-потребителям размещены на участках трубопровода распределительного устройства с боль-. шим сечением по касательной к его поверхности в сторону движения суспензии. 2. Система по и. 1, о т л и ч а— ю щ а я с я тем, что площади максимального и минимального Сечений трубопровода распределительного устройства и канала подачи связаны соотношениями / 4Î 1О где Р, „ - площади максимального щ1П! Щб% и минимального сеченйй трубопровода распределительного уст5 ройства соответственно, Р1 П - площадь сечения канала подачи — число каналов подачи. t0 Источники информации 1 принятые во внимание при экспертизе 1. Бобров В.П. Средства для подачи смазочно-охлаждающей жидкости. Механизация и автоматизащж произ- водства, 1974. 11- 3, с. 47. 2. Там же, с, 48. 882649 Составитель В.Алекперов Редактор И.Юрковецкий Техред Ж.Кастелевич Корректор А. Ференц Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 0050711 Тираж 656 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, аушская наб., д. 4/5
