Лукция N 14 (Лекции РиК), страница 2

При “жестком транспорте” t_p для всех позиций установки можно принять одинаковым и равным t_plim - рабочему времени лимитирующей позиции, т.е.

t_p1 = t_p2 =… t_pi = t_plim (1.2)

При “гибком транспорте” рабочие времена позиций могут различаться, а время цикла установки будет определяться как

Т_ц= (t_p + t_x)_max (1.3)

(без учета дополнительных потерь).

Максимальный цикл установки

Т_ц= t_p + t_x = t_p+ t_в.р+ t_пер+ 2t_в+ 2t_п+ 2t₃ (1.4)

где t_в.р– время выхода на режим обрабатывающих устройств, связанное с разгерметизацией рабочих позиций в общий вакуумный объем при выводе подложки (можно избежать при прямом перемещении подложек с позиции на позицию).

Осуществление дополнительно вывода пластины из зоны обработки приводит к увеличению длительности холостого хода на 2t_в, где t_в – время вывода (ввода) подложки из рабочей позиции.

При введении индивидуального носителя подложки на каждой рабочей позиции в t_x добавляется время 2t_п , где t_п - длительность перегрузки изделия из общего транспортного средства в индивидуальный носитель. При использовании индивидуальных вакуумных затворов на каждой позиции, служащих для разделения рабочих атмосфер и исключения их взаимовлияния, в t_x может добавляться время 2t₃, где t₃ - длительность открытия и закрытия вакуумного затвора.

Кроме того, для любой установки существует t_пер - время перемещения подложки с позиции на позицию. Примем обозначения: Т_тех - технологическое время, связанное с работой устройств обработки изделий,

Т_тех = t_p + t_в.р.; (1.5)

Т_тр - время транспортировки, включающее в себя остальные составляющие времени цикла Т_ц , связанные с передачей пластины с позиции на позицию.

Величина Т_тех определяет технологическую производительности установки и показывает резерв увеличения производительности за счет изменения устройств обработки и контроля.

Величина Т_тр определяет кинематическую производительность и показывает резерв возможного повышения производительности за счет изменения структурно-компоновочного решения установки и организации транспортного потока.

Рассмотрим несколько структурно- компоновочных вариантов УВНТП и проанализируем их производительность, используя предложенную классификацию.

Вариант 1. Структурно – компоновочная схема с “жесткой” организацией транспортного потока, переводом пластины сразу позиции на позицию, общими носителями подложек для всех операций и щелевым уплотнением между позициями (рис.1,а):

Т_ц = t_p + t_пер. (1.6)

Т_тех = t_p.; Т_тр = t_пер.

Вариант 2. “Жесткая” организация транспортного потока, перевод пластины с позиции на позицию с предварительным выводом из зоны обработки, общие носители подложек для всех позиций, разделение объемов обрабатывающих позиций при опускании (подъеме) карусели с помощью расположенных на ней уплотнений (рис.1.б):

Т_ц = t_p + 2t_в + t_{в.р .}+ t_пер;

Т_тех = t_p + t_в.р; Т_{т р}= t_пер. + 2t_в. (1.7)_.

Вариант 3. “Жесткая” организация транспортного потока, перевод пластины с позиции на позицию с предварительным выводом из зоны обработки, индивидуальный носитель подложки на каждой позиции (рис.1.в), возможно оснащение индивидуальными затворами каждой позиции:

Т_ц = t_p + t_в.р.+ t_пер + 2t_в + 2t₃ + 2t_п;

Т_тех = t _p+ t_в.р; Т_ц = t_пер + 2t_в + 2t₃ + 2t_п (1.8)

(срабатывание затвора по времени может быть совмещено с передачей подложки от позиции к позиции).

Вариант 4. “Гибкая” организация транспортного потока, предварительный вывод пластины из зоны обработки, индивидуальный носитель подложки на каждой позиции, индивидуальные вакуумные затворы для каждой позиции (рис.1г).

Для установок такого типа за время обработки на одной операции необходимо успеть обслужить транспортным средством все остальные позиции, включая ШЗУ. Назовем это условие условием “успевания обслуживания”. Если оно выполняется, то

Т_ц = (t_p + t_в.р. + t_пер + 2t_в +2t₃ +2t_п )_max (1.9)

(срабатывание затвора может быть совмещено по времени с другими холостыми ходами, а t_в и t_п совмещены). При разных технологических Т_{тех i} и транспортных Т_{тр i} временах на разных позициях, чтобы отсутствовали дополнительные потери, должно выполняться условие “обеспечение обслуживания” для лимитирующей позиции, на которой сумма (Т_{тр lim} + Т_{тех lim}) максимальна:

Т _{тр i} – Т _{тр lim} ≤ Т _{тех lim} (1.10)

ΣТ _{тр i} ≤ Т _{тр lim} +Т _{тех lim}

При последовательном обслуживании позиций в установке данного типа (время транспортировки для различных позиций одинаково: Т _трi = Т _трj) и равенстве технологических времен: Т _{тех i} = Т _{тех j} = Т _{тех max}, для отсутствия дополнительных потерь необходимо, чтобы

Т _тр ≤ Т _тех / (n-1) (1.11)

так как

Σ Т _{тр i} = n Т _{тр .}

Где n – число позиций в установке, включая ШЗУ.

При невыполнении условия “успевания обслуживания”

Т _ц = Σ Т _трi , или Т _ц= n Т _тр;

Максимальную продолжительность можно получить, если в Т_{тр lim} совместить с обработкой t_{пер lim} , тогда

Т _{тех lim} ≥ Σ Т _{тр i} - (Т _{тр lim} - t_{пер lim}); (1.12)

Т _тех ≥ (n-1) Т _{тр i} - t _{пер lim};

Вариант 5.Модульная организация транспортной системы с “жесткой” связью между модулями и “гибкой” внутри модулей. Индивидуальный носитель подложки на каждой позиции, оснащение позиций индивидуальными затворами ( Рис 1 д).

Условие “обеспечения обслуживания” сохраняется для каждого модуля, общее число которых равно N. Если оно выполняется, то

Т _ц = (t _p + t_в.р. + t_пер + 2t_в +2t₃ +2t_п)_max

если нет, то

Т _ц = (1/N) Σ Т _{тр i} (1.13)

или

Т _ц = (n/N) Т _тр ,

где n – общее число позиций в установке (при этом число одновременно обслуживаемых позиций равно N – числу модулей).

Для рассмотренных вариантов составляющие Т_ц приведены в табл. 1, ряд технологических показателей установок – в табл. 2.

Теперь проанализируем потери, связанные с групповым шлюзованием подложек. Современные УВНТП характеризуются полным разделением атмосфер рабочей и транспортной камер и окружающей среды, поэтому неотъемлемой частью установок являются ШЗУ, необходимые для подачи изделий из атмосферы в рабочую или транспортную камеру.

Таблица 1

СОСТАВ ВРЕМЕНИ ЦИКЛА Т _ц УВНТП

Возможны два варианта загрузки полупроводниковых подложек – одиночная или групповая. В первом случае необходимо шлюзовать пластину за время обработки на рабочей позиции и сменить кассету между партиями подложек за это же время на входе (выходе) установки. Обе задачи технически просто решить, так как малы объемы и , следовательно, время откачки, и , кроме того, просто сменить кассету вне вакуума. Преимуществом второго варианта загрузки – группового шлюзования – является нахождение партии пластин во время загрузки-выгрузки в вакууме. Но при групповом шлюзовании из-за длительной откачки большой по объему камеры могут возникнуть дополнительные потери времени на всю партию подложек (дополнительные холостые хода).

Таблица 2.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ УВНТП

Приведем классификацию, которая позволит разделить ШЗУ на группы в зависимости от времени, составляющего холостые хода.

Для группового шлюзования подложек и их индивидуальной подачи в установку можно выделить следующие параметры классификации:

1. Реализация в каждом шлюзе как загрузки, так и выгрузки подложек:1 – нет, загрузка из одной кассеты , выгрузка в другую; 2 – да, выгрузка подложек в ту же кассету, из которой шла ее загрузка.

2. Наличие дублирующей системы шлюзования:1 –нет; 2 – да.

3. Наличие обмена кассет в системе ШЗУ; 1 – нет; 2 – да.

Если каждому ШЗУ присвоить индекс (по порядку пунктов классификации), то возможны следующие варианты; 1.1.1, 1.2.1, 1.1.2, 1.2.2, 2.1.1, 2.1.2, 2.2.2. (рис.2 ).