ггпв

Включение И1 конВейера

-о +Zitd

Регулирование скорости

Обратная связь по спорости

я/ пг пд

Рис. 7.6. Схема управления приво.аом конвейера:

/ МПСУ Орион-3 : 2 тиристорный усилите.1ь; 3.4.5 выпрямители; К1 реле вюночепия копвейс! Т2 понижаюшие трансформаторы: ТГ трансформатор гока; ТГ тахогенератор; М -двигатель

Управление приводом конвейера производится устройством Орион-3 , которое обеспечивает задание необходимой скорости перемещения и ее стабилизацию. Схема управления приводом приведена на рис. 7.6. Исполнительным элементом привода является двигатель постоянного тока М. На одном валу с двигателем размещен тахогенератор ТГ, выходное напряжение которого подается на вход Орион-3 (модуль МПА-1) и используется в качестве сигнала обратной связи по скорости. С выхода Орион-3 (модуль МВА-3) управляющий сигнал (0...10 В) подается на вход однофазного тиристорного усилителя 2, регулирующего напряжение на якоре двигателя. Выходное напряжение тиристорного усилителя выпрямляется с помощью силового полупроводникового выпрямителя 5. Датчик тока якоря служит для защиты от перегрузки в аварийных ситуациях. На экране дисплея отображается значение скорости конвейера.

Пластины, попадая из щлюза выгрузки на конвейер, проходят над нагревателем. Температура пластин зависит от интенсивности теплового потока нагревателя и скорости конвейера. Тепловой поток, излучаемый кварцевой лампой, поддерживается путем стабилизации тока в нагревателе. Управление нагревателем осуществляется Орион-3 , который позволяет запрограммировать ток нагревателя и стабилизировать его. Сигнал обратной связи поступает на модуль МПА-1 Орион-3 с обмотки датчика тока 72 (см. рис. 7.5). С целью защиты элементов конструкции рабочей камеры от перегрева, в случае отсутствия охлаждающей 254

Сеть-ЗвОВ I I.I

В

Улрадление мощностью магнетрона

Сеть 10мм fm.(in

Управление натекателем

Давление аргона

Нет Воды, пробои

Ток магнетрона

Напряжение на

магнетроне

1 С

Л у m

п

Величина смещения

Анод КатодЧ

Рис. 7.7. Структурная схема управления магнетроном:

/ вакуумметр ВМЕ S; 2 блок у1;равлепия пагекателен; 3 вакууммеф ВИ-14; реле воды магнефона; 5 обратная связь но току; б эмиггернын повторитель; / - устройсгво защиты от воды и пробоев; 8 датчик тока; 9 датчик напряжения; И) 1Иристорный ретуляюр; - силовой трехфазный трансформа-юр; 12 выпрямитель: /J-фильтр; И настройка датчика тока; 15 настройка датчика напряжения; 16 устройство смещения: 17- магпегроп

ВОДЫ, на вход Орион-3 поступает сигнал с датчика наличия воды, по которому происходит блокировка управляющего воздействия на тиристорный регулятор. Фактическое значение тока и диагностика исправности устройств Harpeiiii отображаются на экране дисплея.

Управление магнетронами производится МПСУ Орион-3 . На рис. 7.7 показана схема управления мощностью магнетрона. Скорость распыления, а следовательно, и толщина напыленного слоя пропорциональны мощности магнетрона. Регулирование мощности, подаваемой на магнетрон, осуществляется с помощью управляемого выпрямителя, который состоит из полупроводникового выпрямителя, собранного по трехфазной диодной схеме, трех однофазных трансформаторов, вторичные обмотки которых соединены в треугольник, а первичные - в звезду с нулевым проводом. Регулирование мощности выпрямителя производится трехфазным тиристорным регулятором, на вход которого подается сигнал с модуля МВА-3 Орион-3 .

Мощность магнетрона определяется в Орион-3 по показаниям датчиков тока и напряжения. Этот сигнал, пропорциональный мощности, является сигналом обратной связи в системе регулирования мощности магнетрона. Управление магнетроном производится двухконтурной системой. Первым контуром явля-

ется контур стабилизации тока магнетрона, что обеспечивас! устойчивое горение плазмы на малой мощности и снимает броски тока при пробоях и коротких замыканиях в магнетронах. Контур регулирования организован с помощью сигнала датчика тока, который через эмиттерный повторитель подается в цепь управления трехфазного регулятора. При превышении тока в катоде больше 15 + 3 А по сигналу датчика тока срабатывает устройство защиты и на вход тиристорного регулятора подается запирающий сигнал -1-24 В. При этом напряжение и ток на катоде магнетрона уменьшаются до нуля, а при исчезновении короткого замыкания вновь восстанавливаются до первоначального значения. При отсутствии охлаждающей воды в магнетроне тиристорный регулятор закрыт сигналом от устройства защиты. В зону нанесения пленок с помощью автоматического вибрационного натекателя подается рабочий газ - аргон. Стабилизация давления в зоне осаждения производится Орион-3 .

Глубину распыления мишени можно определить по количеству суммарной энергии, выделяемой на катоде магнетрона в процессе нанесения пленки. Эта суммарная энергия, по которой можно оценить ресурс работы мишени, подсчитывается Орион-3 , а на экране дисплея в процентах отображается значение оставшегося ресурса работы мишени магнетрона.

Контроль за состоянием пневматической системы осуществляется микропроцессорной системой по сигналу датчика давления. Микропроцессорная система управления установкой построена на основе микропроцессорных технических средств управления Орион-3 (блок управления БУ-ЗГ) с платой перепрограммируемого запоминающего устройства (УЗПП), в которой записана программа управления. Ввод информации осуществляется с клавиатуры дисплея 15ИЭ-00-13, на экране которого отображается необходимая для управления информация. Микропроцессорная система реализует следующие функции управления: программирование; управление циклом и параметрами; диагностирование и контроль; отображение информации.

в режиме программирования оператор может задать требуемые параметры:

Скорость конвейера, мм/мин........ 120...400

Ток нагревателя, А . . ....... 2,0...4,0

Давление аргона в зоне распыления. Па . . 1,3- 10 ...1,3(1 -10 ...

110 мм рт. ст.)

Мощность магнетрона, кВт......... 0...6

Ресурс работы мишени, %......... 100... 10

Шаг цепи конвейера, мм.......... 75... 125

Кроме параметров можно задать режим тренировки мишеней магнетронов. В режиме управления микропроцессорная система обеспечивает регулирование скорости движения конвейера, тока

нагревателя, давления аргона в зоне распыления, мощности магнетронов и выдает команды управления циклом.

При тренировке мищеней система выводит магнетроны на заданную мощность со скоростью (0,2 + 0,1) кВт/мин.

Управляя циклом совместно с контроллером Логикой и релейными блоками, Орион-3 дает разрешение шлюзу загрузки на окончание работы, считает число загружаемых и выгружаемых пластин, рассчитывает время прохода двух пластин, определяет разрыв ряда обрабатываемых пластин по времени и дает команду на окончание работы шлюза выгрузки после приема партии пластин. На микропроцессорную систему возложены блокировки, которые обеспечивают безопасность функционирования устройства механизмов установки. Режимы Пуск и Сброс реализуются с клавиатуры дисплея.

Управляющей программой предусматривается проведение диагностики работы агрегатов и устройств и функциональных подсистем. На экране дисплея могут выводиться следующие диагностические сообщения (высвечиваются в нижней части экрана):

НЕТ СЖАТОГО ВОЗДУХА

ПАРОМАСЛЯНЫЙ НАСОС ВЫКЛЮЧЕН

ЗАТВОР ЗАКРЫТ

МЕДЛЕННАЯ ОТКАЧКА КАМЕРЫ ЗАТОР

НЕТ ВОДЫ Ml

НЕТ ВОДЫ М2

НЕТ ВОДЫ МЗ

НЕТ ВОДЫ НАГРЕВАТЕЛЯ

ПЛОХОЙ ВАКУУМ В КАМЕРЕ

НЕТ ПОДАЧИ ПЛАСТИН НА КОНВЕЙЕР

МЕДЛЕННАЯ ОТКАЧКА ШЛЮЗА ЗАГРУЗКИ

КАССЕТА ЗАГРУЗКИ ПУСТА

ЗАГРУЖАТЬ МОЖНО

ВЫГРУЖАТЬ МОЖНО

МЕДЛЕННАЯ ОТКАЧКА ШЛЮЗА ВЫГРУЗКИ ОТКАЧКА КАМЕРЫ КАССЕТА ВЫГРУЗКИ ЗАНЯТА

Управление с помощью дисплея осуществляется путем выбора тех или иных режимов, устанавливаемых с использованием меню . Страница дисплея в состоянии меню имеет вид:

С1 ПУСК

СВР СБРОС

ПРМ ПРОГРАММИРОВАНИЕ

Благодаря наличию каналов связи с вышестоящей системой управления установка может передавать на верхний уровень информацию о протекании технологического процесса, диагностические сообщения.

Алгоритм управления представлен в виде релейно-контактнои схемы. Расшифровка всех сигналов {X) и команд (У), а также промежуточных команд (МА) представляется в техническом описании на установку.

. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Корни.1ов р. в., Сандеров В. Л. Расчет комплексов оборудования микроэлектроники. М.; Энергия, 1979.- 104 с.

2. Черняев В. Н. Технология производства интегральных микросхем и микропроцессоров.- -М.: Радио и связь, 1987. 464 с.

3. Оборудование полупроводникового производства / Под ред. П. Н. Масленникова.- М.: Радио и связь, 1981.-336 с.

4. Блииов И. Г., Кожитов Л. В. Оборудование полупроводникового производства. М.: Мапшностроение, 1986. -264 с.

5. Автоматизированная линия, позволяющая ускорить изготовление нестандартных интегральных схем/Р. Г. Браннер, И. Дж. Холден, Дж. С. Лабер и др. Электроника, 1981, № 2.-С. 40- -50.

6. Микропроцессоры. Кн. 1. Архитектура и проектирование микроЭВМ. Организация вычислительных процессов. Под ред. Л. Н. Преснухина.- М.: Высшая школа, 1986.-495 с.

7. Одиокриста.1ьные микропроцессоры комплекта БИС серии К1801/В. Л. Дшху-нян, Ю. И. Борщенко, В. Р. Науменков и др./Микропроцессорные средства и системы.-1984.-№ 4.-С. 12-18.

8. Пресиухин Л. Н., Шахнов В. А. Конструирование электронных вычислительных машин и систем.- М.: Высшая школа, 1986, 512 с.

9. Гитис Э. И., Пискунов Е. А. Аналого-цифровые преобразователи; Учебное пособие для вузов.- М.: Энергоиздат, 1981.- 360 с.

10. Преображенский В. П. Теплотехнические измерения и приборы.- М.: Энергия, 1978, 704 с.

11. Прангишви.чи И. В. Микропроцессоры и локальные сети микроЭВМ в распределенных системах управления.- М.: Энергоатомиздат, 1985.-272 с.

12. Глудкин О. П., Обичкин Ю. Г., Блохин В. Г. Статистические методы в технологии производства радиоэлектронной аппаратуры / Под ред. В. Н. Черняева.-М.: Энергия, 1977.-296 с.

13. Моисеев Н. Н. Математические задачи системного анализа.- М.: Наука, 1981.- 488 с.

14. Проектирование радиоэлектронных устройств на интегральных микросхемах/ Под. ред. С. Я. Шаща. М.: Сов. радио, 1976.--312 с.

15. Щербаков О. А. Особенности применения ПЛМ в микропроцессорных системах.- Микропроцессорные средства и системы, 1986, - № 2.- С. 80 85.

16. Бутомо И. Д., Самочадин А. В., Усанова Д. В. Программирование на алгоритмическом языке Паскаль для микроЭВМ.- Л.: Изд-во Ленинградского ун-та, 1985.-216 с.

17. Егорова Т. Н. Комплексный подход к разработке систем автоматизации программирования микропроцессорных управляющих комплексов.-Электрон пая техника. Сер. 7.- 983.-Вып. 1(116). С. 82 -83.

18. Computer automated manufacturing system ACAMS проспект фирмы ASM, 1986.

19. Вакуумная установка непрерывного действия для нанесения пленок магнетронным распылением/Ю. Я. Мелехин, В. Е. Минайчев, В. В. Одиноков и др. Электронная промышленность.- Вып. 1982. 2(140). С. 51-52.

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ

Алгоритм расчета погрешности 195

- управления 161

- -процессом загрузки выгрузки 227

- функционирования 152, 153

- -механизмов устройства загрузки 233

Блок управления (БУ) 124

Большая интегральная схема

(БИС) 44, 51

Ванна 16

Выбор периода квантования 157, 158 Гибкая автоматизированная система (ГПС) 13, 15

Диагностика, задачи 182, 183

функциональная 183

Диагностирование работоспособности: автоматическое 181

тестовое I81

технологического оборудования 181 Диаграмма точностная 148, 149

Дисплей 144

Диффузия 7

- бора двухстадийная 8

- термическая 32 -----метод открытой трубы 32

- фосфора 8 Загрязнение 16 Задача оптимального программного

управления 152

Избыточность;

аппаратная 181, 182

временная 182

информационная 181, 182

Имплантация ионная 34

Интерпретатор 198

Интерфейс 44, 54, 57

- классификация 61, 62

- малый 61

- радиальный 61. 62

- системный 61

- стандартный механический 14

- элементная база 62 Канал:

аттестация 187

замкнутый 186, 191

оценка погреишости 187, 194

погрешность на выходе 186

расчет методической погреишости 191 точностные характеристики 192

--методика оценки 192

Ключ тиристорный 119, 121

- транзисторный 121 Команда 49 Компилятор 198

Комплекс диалоговый вычислительный (ДВК) 54

- микропроцессорный (МПК) 46

- оборудования 12

для химической обработки 17, 20 -22

Контроллер:

программируемый комбинированный (ПКК) 92, 97, 98 -------структурная схема 99

- логический (ПЛК) 92, 94

классы 94 ---состав 95

- регулирующий (ПРК) 92, 96

-состав 96

структурная схема 93

специализированный 92

Линеаризация градуировочных характеристик 170

----метод аппроксимации 171

-----обратной функции 170

Литография электронно-лучевая

(ЭЛЛ) 29

----технология 29

Макстерм 165

Машина электронная вычислительная микропроцессорная (микроЭВМ) 46, 54

----архитектура 46

----однокристальная

(ОЭВМ) 46

Меню 221

Метод получения тонких слоев 37 распыление ионно-плазменное 39

------катодное 38, 39

-------термовакуумное 37, 38

Микроконтроллер (МК) 47

Микропроцессор (МП) 44, 50, 51

- однокристалльный (ОМП) 45, 52

- разрядность 44, 51 секционированный 45, 52

- типы 52 Микросхема интегральная микропроцессорная 44

Микротранзистор 6

Минтерм 165

Мнемосхема 143

Модуль:

выдачи сигналов аналоговых (МВА-3) 90, 92

--- функциональная схема 91

--дискретных (МВД-1) 87

обмена с оптронной развязкой (МОО-3) 84, 85 ---режимы работы 85, 86

приема сигналов аналоговых (МПА-4) 87, 89

---функциональная схема 88

--дискретных (МДП-1) 87

процессорный 55, 60

Монитор 199

Обеспечение программное (ПО): кроссовое 196

основная задача, 218

прикладное (ППО) 196

разработки 196

резидентное 196

системное (СПО) 196

Оборудование: диффузионное 242

- виды 242, 243

- система ACAMS 243 технологическое 39

- датчики параметров 41

- измерительные преобразователи 41, 42

- микропроцессорная система управления (МПСУ) 41

- подсистема энергообеспечения 40, 41

- подсистемы функциональные 39,

- специальное (СТО) 123

--система управления 123

--устройства ввода и отображения информации 43

Обработка поверхности: метод вакуумно-плазменный 16, 17 ---типы процессов 17

- химический 16 основные операции 15

Операнд 49

Печь диффузионная - 32

Подсистема: отображения и документирования информации 143

регулирования газовыми потоками 137, 138

- температуры 130 управления плазмохимической обработкой 133, 137

- транспортными механизмами 142

Порты ввода или вывода 47

Преобразователь: аналого-цифровой 80

измерительный 102

- погрешность преобразования 102 напряжения в код (ПНК) 68

---свойства 73, 74

---состав 69

температуры вторичный 106 --функциональная схема 106

- первичный 103

--группы 103, 104

Прерывание 49

Программа управления 219

Производство ИМС 5

--фаза заготовительная 5

-----обрабатывающая 5

---сборочно-контрольная 5

Процесс:

сушки 27

технологический, воспроизводимость 149

- контроль 149 - стабильность 149

- устойчивость 149 Проявление 28 Реактор планетарный 23

- цилиндрический 23 Регистр многорежимный буферный

(МБР) 64

Регистры общего назначения (РОН) 48 Редактор связей 198

Режим прямого доступа к памяти49 Секция микропроцессорная 44

Система:

дисковая операционная (ДОС) 199 малой длительности цикла (QTAT) 14, 15 резидентная операционная (РОС) 199 транспортная 13 -15 управления децентрализованного 125, 127 --уровни 128

- микропроцессорная

(МПСУ) 48, 55

- производством единая 14

- обобщенная модель 152

- централизованного 124 Слой оксида 39 --способы получения 39

- эпитаксиальный 35

---получение 36

Стек 48

Счетчик команд 48

Термометр сопротивления 104, 105 Технология планарная 6

- - планарно-эпитаксиальная 6, 8 Топология ИМС 24

- формирование 24 Травление:

ионное 17

ионно-химическое 17

плазмохимическое 17

Уровень сопряжения модулей и устройств 61

Усилитель тиристорный 111

--блок управления 114, 115, 117

---схема 112

Установка для печати 27, 28

Устройство: ввода - вывода запоминающее (ЗУ) внещнее (ВЗУ) оперативное (ОЗУ) - постоянное (ПЗУ)

47 45 47 45 45

- программируемое (ППЗУ) 45

- репрограммируемое (РПЗУ) 45 периферийное или внещнее 47 связи с объектом (УСО) 47

Формирование топологии 27

Фомирователь шинный (ШФ) 62, 63 Фотолитография 26

- технологический процесс 26 Функции логические 161 Характеристики рабочего объема 11 Цепь 215, 216

- формат 215, 216 Шина 46

- адреса 55

- двунаправленная 47, 55

- управляющая 55 Экспонирование 25

Этапы развития машиностроения 10, 11 Язык:

ассемблера 199, 200

- комментарий 200

- метка 200

- поле операндов 200

- способ адресации 200, 201 булевых уравнений 217 Паскаль 206

- операторы 211

- основные определения 207

- структура программы 207

- тип данных 208 программирования 205

- алгоритмический 206

- машинно-зависимый 206

- проблемно-ориентированный 205, 214

- процедурно-ориентированный 205 релейно-контактных символов 215

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие...................................... 3

Введение......................................... 4

Глава 1. управление в пюизводстве ИЗДиЛИЙ микроэлектроники .5

1.1. Структура технологических процессов производства интегральных микросхем.................... 5

1.2. Развитие технологического оборудования автоматизированного производства .................... 10

1.3. Оборудование для обработки поверхности....... 15

1.4. Литографическое оборудование.............. 26

1.5. Физико-термическое оборудование............. 32

1.6. Оборудование для нанесения слоев............ 36

1 7 Структура технологического оборудования....... 41

Глава 2. средства автоматизации технологического оборудования ...... . . ... 44

2.1. Управляющие устройства на базе микроЭВМ и микропроцессорных комплектов БИС......... ... 44

2.2. Интерфейсы микропроцессорных систем......... 60

2.3. Устройства связи с объектом............... 68

2.4. Контроллеры..... ................... 92

2.5. Измерительные преобразователи.............. 101

2.6. Усилители и преобразователи сигналов......... 111

Глава 3. структура и состав микропроцессорных систем управления . ........... 123

3.1. Структура микропроцессорных систем управления оборудованием ...................... . 123

3.2. Многоуровневые системы децентрализованного управле-

пия............................... 127

3.3. Подсистемы управления температурными режимами ............................. 129

3.4. Подсистемы управления плазмохимической обработкой ............................... 133

3.5. Подсистемы управления газовыми потоками...... 137

3.6. Подсистемы управления транспортными механизмами ................................ 142

3.7. Подсистемы отображения и документирования информации . . . 143

Глава 4. алгоритмы управления качрством технологических

процессов . ..... 148

4.1. Задачи управления технологическим оборудованием . 148

4.2. Алгоритмы управления параметрами технологических процессов............................ 155

4.3. Алгоритмы управления последовательностью технологического цикла........... .......... 163

4.4. Специальные алгоритмы обработки технологической информации.......................... 170

4.5. Алгоритмы диагностики работоспособности технологического оборудования ............... 180

4.6- Методы аттестации средств автоматизации 184

Глава 5. ггрограммное обеспечение микропроцессорных систем ... 196

5.1. Общие принципы построения программного обеспечения микропроцессорных систем................. 196

5.2. Язык ассемблера микроЭВМ................ 199

5.3. Алгоритмический язык Паскаль..... ........ 205

5.4. Языки программирования пользователя 214

Глава 6. ПРОгр.Аммиров.ание задач управления оборудованием . ........... 224

6.1. Программирование задач управления параметрами . . 224

6.2. Програ.ммирование задач управления последовательностью технологического цикла............ 225

6.3. Программирование задач обработки информации . 230

6.4. Программирование задач управления на языках пользователя . . 233

Глава 7. примеры использования микропроцессоров в технологическом оборудовании . . . 242

7.1. Оборудование для диффузионных процессов ..... 242

7.2. оакуумно-папылительное оборудование ........ 247

Список литературы..... ................ 258

Предметный указатель.................... 259