Курсовой проект по системам автоматического управления 2005-го года

Содержание

1. Описание целевого, механического и энергетического интерфейсов УРЛ-- 2

2. Описание процессной модели- 5

3. Техническое задание и техническое предложение по разработке Системы Управления УРЛ-- 6

3.1. Общие требования к алгоритму управления. 6

Функции системы. 6

Режимы работы. 6

3.2. Таблица процессов. 7

3.3 Режимы процессов. 9

3.4. Сервисные процессы. 12

3.5. Процессы коррекции цели- 12

3.6. Построение аппаратной части САУ- 13

Система исполнительных механизмов- 13

Система электропитания и электроавтоматики- 15

Перечень информационных сигналов системы управления- 15

4. Описание комплексной принципиальной схемы установки рентгенолитографии 18

4.1. Механический интерфейс установки- 18

4.2. Перечень элементов КПС механики- 19

4.3. Описание покупных механических компонентов. 19

4.3.1. Вакуумная система. 19

4.3.2 САУ УРЛ-- 24

Перечень компонентов САУ. 24

Описание покупных компонентов САУ. 24

4.3.3. Система контроля перемещения. 28

Принципы измерения расстояний и линейных перемещений с помощью интерферометра- 32

1. Описание целевого, механического и энергетического интерфейсов УРЛ

Структура установки рентгеновской литографии (УРЛ) представляется комплексом функциональных систем, направленных на реализацию рентгенолитографического процесса в МП и на получение готового изделия, которым является полупроводниковая пластина с заданным потологическим рисунком.

Целевой интерфейс определяет назначение и способ взаимодействия отдельных подсистем в общей структуре УРЛ.

Вакуумная система обеспечивает необходимую техноогическую среду в рабочей камере. Создавая предварительное разряжение с последующим напуском Не мы получаем меньшее рассеивание потока рентгеновского излучения.

Система совмещения вместе с системой контроля перемещения обеспечивает точное позиционирование подложки с рентгеношаблоном, а так же пошаговое перемещение координатного стола в процессе экспонирования отдельных областей полупроводниковой пластины.

Система подачи заготовки осуществляет перемещение заготовки из кассеты шлюзоой камеры в рабочую камеру и выгрузку готового изделия после экспонирования.

Система источника излучения обеспечивает высокоинтенсивный поток рентгеновского излучения с возможным выделением любой длины волны из его спектра. Ширина спектра СИ обеспечивает ряд преимуществ с точки зрения уменьшения френелевской дифракции, что имеет большое значение при уменьшении размеров структурных элементов топологии СБИС до 0.1 мкм и при площади одновременного экспонирования до 90х90 мм.

Система закрепления заготовки позволяет однозначно закрепить заготовку на каретке координатного стола.

Механический интерфейс определяет расположение, закрепление и подключение элементов системы к материальным потокам. Механический интерфейс УРЛ представлен следующими компонентами:

1. Рабочая камера, в которой находятся:
   • Вертикально расположенный двухкоординатный МРП с направляющими качения. Подача МРЖ осуществляется насосной станцией, имеющей в своем составе: бак МРЖ, гидронасос, манометр и систему МРД.
   • Рентгеношаблон, закрепленный соосно с окном источника СИ, вмонтированным в торцевую часть рабочей камеры противоположно МРП.
   • Заслонка, расположенная между окном источника СИ и рентгеношаблоном. Механизм открытия/закрытия заслонки (MOZ) расположен вне рабочей камеры и имеет в своем составе шаговый двигатель, редуктор и передачу винт-гайка.
2. Шлюзовая камера, в которой находятся:
   • Кассета с предварительно сориентированными заготовками. Механизм перемещения кассеты (МРК) расположен вне шлюзовой камеры и имеет в своем составе шаговый двигатель, редуктор и передачу винт-гайка.
   • Толкатель, который осуществляет подачу заготовки из кассеты в рабочую камеру. Перемещение толкателя осуществляется механизмом подачи заготовки (MPZ).
   • Затвор соединяет рабочую и шлюзовую камеры. Имеет электромагнитный привод с системой индикации положения.

1. Компоненты вакуумной системы:

Клапаны с электромагнитным приводом, натекатель с электромагнитным приводом, затвор с электромагнитным приводом, насос пластинчато-роторный, насос турбомолекулярный, вакууметры термопарные и ионизационные. Все компоненты вакуумной системы оснащены индикаторами состояния, позволяющими анализировать исправность работы.

1. Источник СИ

Синхротронное излучение генерируется в накопительных кольцах, или синхротронах, высокоэнергетическими (релятивистскими) электронами, которым при помощи магнитного поля сообщается центростремительное ускорение.

Основным параметром накопителей являются энергии электронов Е, ток электронного пучка и напряжённость поля поворотных магнитов Н (~ 10⁶ А/м). Ток электронного пучка определяет интенсивность синхротронного излучения и не влияет на его спектр. В свою очередь, ток зависит от числа электронов, циркулирующих в накопителе, и их скорости. Используемый для рентгеновского экспонирования электронный накопитель ВЭПП-2М характеризуется максимальной энергией 0,67 МэВ, максимальным током 100 мА, длиной волны 2,3 нм и радиусом поворотных участков 1,22 м. Расходимость пучка в плоскости экспонирования (на расстоянии 7 м от точки излучения) по вертикали составляет 10 мм, по горизонтали она определяется диаметром канала вывода 100 мм.

Энергетический интерфейс УРЛ определяет виды, характеристики и правила взаимодействи питающих потоков энергии, предназначена для обеспечения подачи к установке требуемых видов энергоносителей. Состоит из модуля энергообеспечения, питающегося от трехфазной сети 380В, 50 Гц.

Модуль энергообеспечения вырабатывает следующие напряжения:

- 380 В, 50 Гц – для питания механических насосов.

- 380 В, 50 Гц – входное напряжение блока питания турбомолекулярного насоса.

- 380 В, 50 Гц – входное напряжение блока питания гидравлического насоса.

- 220 В, 50 Гц – для питания управляющего компьютера.

- 220 В, 50 Гц – для питания затворов.

- 220 В, 50 Гц – для питания контроллера вакууметров.

- постоянное 24 В, – для управления клапанами.

- постоянное 5 В, – для контроля состоянием элементов.

В свою очередь, модуль энергообеспечени состоит из двух блоков:

- блока питания, варабатывающего необходимые напряжения ( ~380 В, 50 Гц, ~220 В, 50 Гц, 24 В и 5В постоянного тока).

- блока коммутации напряжений питания, обеспечивающего коммутацию напряжений питания и защиту от перегрузки.