К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 139
Текст из файла (страница 139)
должны выполняться по отноше- нию ко всей зоне обработки. Например, от- клонение температуры в любых точках рабочей зоны но должно правышать я (0,25 - 3) 'С. Это приводит к существенному усложнению СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ Эаакгроавчь Рис. 4.2.8. ауиюгиаеальиея сиена аедсистеиы регуаириэиияи теииеритуры в рибсчэа эеие аиффузиеаиеа эаеитраиечи СУ тсмпсратурой в диффузионном оборудовании.
Нсдеиамема унрааланиа темняуагнурными ра~имаин. В современных элскгропсчах длина рабочей зоны составист 600 - 800 мм. При этом дзя обеспсчсния малого разброса парамстров обрабатываемых пластин отклонение тзмпаршуры в приделах рабочей тспловой зоны нс должно прсвышать Я 0,$ 'С дкя процсссов диффузии и Я 1 - 3 'с для процессов иарашииания эпитакснальных слоев. На рне. 4.2.8 приведена схема подсистемы регулирования температуры в рабочей зоне зла ктро пачи. Сложность этой п ода истомы обусловлена многосвязностью и инерционностью обьсктов управления, особсино при использовании мсталличсских реакторов. В атом случив систвма управления для обсспсчения устойчивости и высокой точности регулирования выполняется двухконтурной, Внсшний контур образуют тсрмоэлзктричсскнс прсобрэдоватсли (ТЗП) ВК1-2, .„, ВК-3-2, установленные вбдкзи соотвстствуюших секций нагревателя Н1,, НЗ, вторичные измернтчпьныс преобразователи А1-2, ..., АЗ- 2, автономные регуляторы Р1...„РЗ и блок управления БУ, который зюыст уставки бц .., ыу Тсмпература в кахщой рабочей секции устанаэливаатся рсгуляторами Р1, ..., РЗ, для чего к псрвому входу кюклого рагу латора чарсз вторнчныс измерительные преобразователи А1-2, ..., АЗ-2 подкгдочвны ТЗП ВК1-2, ВКЗ-2.
Для обсспсчсння одинаковых твмпературных рсжнмов в разных точках тепловой рабочей зоны прн изменении среднего уровня температуры распредслснив тсмпсратурм вдоль тзллорой зоны должно сохраняться, Для этого вторые входы регулаторов крайних секций подключены к выходу вторичного измерительного прсобразоваталя А2-2 ТЗП центральной секции. В этом случае напряжение с этого прсобразожпвля является заданном для крейних регуляторов. Поэтому при изменении твмпсратуры в центральной сакцин нагрсвателк регулаторы его крайних секций на столько жс измснят температуру в этих свкциях, а распредслсниа тсмпсратуры вдоль рабочей тепловой зоны останется нсизмснным.
44б Глав 4.2. ОСОБЕННОСТИ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЕМ Таким образом, внешний контур обеспечивает управление распределением температуры нагревателя вдоль тепловой рабочей зоны. Вместе с тем, температура внутри реактора ошичается от температурм вблизи соответствующих точек нагревателя. Поэтому внутри реактора вводятся дополнительные ТЭП ВК1- 1, ..., ВК3-1, горячие алаи которых располагаются в центре и по краям рабочей тепловой зоны реактора. Сигналы иг, и2, из с этих ТЗП через вторичные измерительные преобразователи А1-1, ..., АЗ-1 подаются на входы БУ, где преобразуются в код температуры, сравниваются с заданным значением и формируются уставки (71, ..., (73 на внешний контур Регулирования длл поддержания требуемой температуры в центре и по краям рабочей тепловой зоны.
Диапазон изменения уставок Ц и (73- 0 ... 1 В, а 172- 0 ... 10 В. Различие в диапазонах изменения установок обусловлено тем, что уставка (72 задает значение температуры на всех секциях нагревателя, а уставки (~Б (73 задают превышение температуры крайних секций ншревателя по отношению к центральной. Для создания одинаковой температуры во всех точках тепловой рабочей зоны крайние секции нагревателя должны имеп большую температуру, чем центральная секция, дяя компенсации дополнительного отвода теплоты через торцовые поверхности реактора.
Раопределение температуры нагревателя и реактора вдоль тепловой рабочей зоны показано на рис. 4.2.9, где 1', 2', 3' - точки установки ТЭП ВК1-2, ..., ВКЗ-2; 1, ..., 3 - точки установки ТЗП ВК1-1, ..., ВХ3-1. Закон управления имеет особенность по сравнению с широко распространенным пропорционально-шпегрально-дюфференциалыюым (ПНД) законом: интегральная составляхлцая вюпочаегся только при определенном уменьшении погрешности регулирования.
нй Рве. 4.2.9. Рэзыеаелевае теиаературы выреватеаа (В в реэатера (Э авель тевзоэея рабечея зевы Подсипяемы уяраеаевил газовыми лешаками. Большинство технологических процессов микроэлектроники использует реагентм в газоообразном состоянии. При решении задачи управления газовыми потоками необходимо учитывать следующие особенности: объект управления является малоинерционным; управление производится как дискретными иополнительными органами, так и автономными регуляторами; газовая система современного СТО обычно вюпочает элементы вакуумной подсистемы, что усложняет СУ.
Эти особенности наююдывают ряд ограничений на вмбор структуры СУ. Так, иэ-за малой инерционности объекта управления практически исключается применение систем централизованного управления. Поэтому во всех подсисюмах управления газовыми потоками заданное значение расхода реагентов поддерживается с помоюью автономньгх регуюпоров расхода (см. подращ. 3.2.7). На рис.
4.2.10 приведена функциональная схема подоистемы управления газовыми потоками установки осаждения легированных слоев оксида кремния при пониженном давлении. В рабочей зоне реактора Гн - РЬ расположены кремниевые пластины. Газ из реюпора откачивается вакуумным насосом через затвор )гт. Дааяение в реакторе измеряется вакуум- метром И1 и регулируется регул1пором рб в соответствии с заданием Бб, поступающим от блока упраюгения. Газообразные реагенты продаются в рабочую зону реактора через оистему клапанов 7'г, ..., Уа и аналоговые регуляторы Р1, Р5, Р7, РЕ. Задание иь, и5 на регулаторм Р1, ..., Р5 И Кеыаидм ГГ, ...,)г5 На Впапалм поступает от микропроцессорного блока управления, а на регуляторы Р7 и РЕ - от регуюпора 79. Кислород и азот подаются по одной форсунке, а силан 51Н4 фосфин РНз и диборан В2На предварительно смешиваются в коллекторе и подаются в реактор по нескольким фороункам разной данны.
Регуляторами Р7,, Р9 поддерживается заданное отношение расходов шзовой смеси форсунок к расходу через самую длинную форсунку. Зто позволяет управлать распределением концентрации реагентов вдоль рабочей зоны реактора. Аналоговые регулаторы работают совместно с дискретными исполнительными элементами (клапанами), которые подключают их к источникам соотвегствуюших реагентов.
При проведении технологического процесса в подоистеме могут возникнуть отказы некоторых элементов, обеспечивающих нормальное проведение процесса (прекращение подачи воды, отключение нагрева в скруббере, отсутствие вытяжной вентиляции, разгерметизация СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ Рве. 4.2.1В. Фувелловавьвеа схема вевсвегвем увраахеввв газоомвв тлваама уставовхв осажаевва аегвроааввмх слоев окааао аревют врв веавлеавов Веоаеавв реактора и др.). В этом случае некоторые из состояний подсистемы могут стать опасными двя обслуживающего персонала, привести к аварии на оборудовании и друпгм нежелательным последствиям. Для их предотвраШения подсистема снабжается дополнительными датчиками хг, х2, хэ н устройспюмн заыиты, встраиваемыми в подсистему. Устройство зашиты из-за высоких требований к надежности выполняются на элементах "жесткой" логики (контроллерах на ПЗУ или на программируемых логических матрицах).
Подсистема улраеаевия трансвортнывв всогаизваии. Транспортные механизмы бывают двух типов: 1) для перемешения обрабатываемых пластин в пределах одной единицы СТО (например, нз зоны складирования в зону обработки; 2) для перемещения пластин между разиымн единицами СТО. Этн два типа транспортных механизмов имеют существенные различия.
Первый из них является принадлежностью СТО и имеет специфичные конструкщги. Транспортные механизмы второго типа являются более универсальными, отличаются большим диапазоном перемещения изделий (например, вакуумно-транспортные устройства, построенные по конвейерному принципу). Специфика транопортных механизмов обусловливает особенности построения их систем управлении: транспортные механизмы первого типа яюиются подсистемой установки, а транспортные механизмы второго типа имеют свою собственную и достаточно сложную СУ. Диффузионное оборудование оснащается устройствами загрузки — вьпрузки, калшая из которых обслухгнвает один реахтор диффузионной электропечи.
Система выполняет следующие операции: загрузку и вьлрузку лодочек с пластинамн из реактора; пеРегрузку лодочек с пластинами из реактора в реактор; 44В Глава 4.2 ОСОБЕННОСТИ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЕМ транспортирование лодочек с пластинами из реактора в зону скпапирования н обратно; перегрузку пластин из кассеты в лодочку и обратно; регулирование скорости перемещения загрузки - выгрузки. СУ атроятся в основном на базе устройств "жесткой логики" (программируемых логических контроллерах). В СУ скорости используются аналоговме или цифровью (микропроцессорные) регуляторы. Системы управления гибкими шювавадстаевными ливиямн.
СУ комплектами оборудования вначале были простыми скстемами сбора и регистрации информации, затем стали управлять технологическими процессами, а в настоящее время управлюот гибкими производственными линиями, участками и системами с автоматизацией транспортных и скпалакнх операций, оперативно-диспетчерской аиатемой управления и САПР. В связи с современными производственно-технологическими условиями изготовления таких сложных ИЭТ', как БИС и СВИС к СТО предъявляют новые системные и конструктивные требования: модульность построения оборудования; приспособляемость конструкции оборудования и его систем к автоматическому управлению,' максимальная автоматизация функций управления; использование унифицированных микропроцессорных средств н элементной базы СУ, аиндаргного программного обеспечения; встраиеаемость в технологнчеакие комплексы линии благодаря вшимодейатиню ао смежным оборудованием, транспортными и роботизированными технологичеакими комплексами.
Первые гибкие производственные участки и линии были созданы как на отечественных предприятиях электронной промышленности, так и за рубежом. СУ одной из первых отечественных гибких автоматических линий была трехуровневой. На первом уровне управления производится управление технологическим оборудованием, транспортными, накопительными устройствами. Второй уровень управления реализует совместную работу СТО и вакуума-транспортной системы. На третьем уровне управления осуществляется управление движением пластин от накопителей длительного хранения к линии и участкам СТО (фотолитографии, диффузионному оборудованию н контроля).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
