Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ технических требований и технических решений при создании диффузионных установок 13
1.1 Анализ влияния параметров управления на процессы диффузии 13
1.2 Анализ технических решений по научно-технической литературе 16
1.3 Анализ изветстных методов и средств распознавания дефектов топологии 19
ГЛАВА 2. Разработка алгоритма оптимального управления диффузионной установкой 24
2.1 Оптимальное управление диффузионной установкой на последнем участке нагрева 24
2.1.1 Определение оптимального управления 24
2.2 Оптимальное управление диффузионной установкой на начальном участке нагрева . 33
2.2.1 Постановка задачи 34
2.2.2 Определение оптимального управления 35
2.3 Оптимальное управление диффузионной установкой при ограничении допустимой скорости нагрева 43
2.3.1 Постановка задачи 43
2.3.2 Определение оптимального управления 44
2.4 Экспериментальное определение параметров объекта 53
2.4.1. Метод снятия частотных характеристик 53
2.4.2 Определение параметров объекта по переходной функции 54
2.4.3 Оценка предельных значений тепловых потоков. 56
ГЛАВА.3 Контроль качества фотолитографии 59
3.1. Особенности топологии фотошавлонов 59
3.2 Математические модели дефектов топологии 66
3.2.1 Математическая модель изображения топологии 66
3.3 Алгоритм распознавания дефектов типа “сужение размеров фигур” 69
3.4 Алгоритм распознавания дефектов типа “сужение промежутков между фигурами” 78
ГЛАВА 4. Техническая реализация устройств управления температурой диффузионной печи . 83
4.1 Разработка структурной и функциональной схем цифровой системы управления 83
4.2 Выбор и обоснование узлов системы управления. 86
4.2.1 Выбор термоэлектрических преобразователей (термопары) 86
4.2.2 Выбор измерительного усилителя и компенсация влияния напряжения смещения нуля 89
4.2.3 Разработка системы управления инвертором диффузионной установки. 97
4.3 Разработка алгоритмов управления режимами диффузионной
установки. 101
4.3.1 Сравнение полученного закона оптимального управления с
пропорционально-интегрально-дифференциальным управлением 104
4.4 Физическое моделирование системы управления температурой
диффузионной установки в среде ПЛК 108
4.4.1 Серия модулей ввода/вывода Bus Terminal 109
4.4.2 Разработка физической модели и программного обеспечения системы. 111
Заключение 119
Список литературы 122
- Анализ технических решений по научно-технической литературе
- Оптимальное управление диффузионной установкой на начальном участке нагрева
- Математическая модель изображения топологии
- Выбор измерительного усилителя и компенсация влияния напряжения смещения нуля
Введение к работе
Актуальность темы.
Способы изготовления различных полупроводниковых
приборов весьма многообразны. Большинство технологических
процессов микроэлектроники требует стабилизации температурных
режимов обработки. Наиболее жесткие требования к ней
предъявляются в диффузионных электропечах. Они должны
обеспечивать: точность установки температурного режима и его воспроизводимость, высокую производительность, надежность и удобство эксплуатации и стабильность работы.
Точность изготовления микросхем определяется
стабильностью параметров технологического процесса и точностью топологии фотошаблонов. Поэтому данная работа посвящена решению трёх проблем:
обеспечению точности температурного режима диффузионной установки,
повышению производительности диффузионной установки,
обеспечению автоматического контроля топологии фотошаблонов.
Коэффициенты диффузии различных примесных элементов,
используемых в кремнии, экспоненциально зависят от температуры:
при ее изменении на несколько градусов коэффициент диффузии может
изменяться вдвое. Поэтому при производстве микросхем в зонах, где
проводится диффузия, необходимо поддерживать температуру в
интервале 1000-1300 С с точностью до ±0,5 С. В вырожденных
полупроводниках коэффициент диффузии примеси зависит и от
концентрации примеси.
Время диффузии входит в формулы только вместе с коэффициентом диффузии (Dt). Поэтому изменение времени диффузии оказывает такое же влияние на глубину залегания p-n-переходов, как и изменение коэффициента диффузии.
Скорость диффузии очень чувствительна к температуре,
поэтому исключительное значение имеет стабильность
технологических параметров процесса диффузии в частности
температуры процесса и времени. Но выдержать требуемую точность поддержания температуры с повторяемостью в десятые доли градуса невозможно во время переходного процесса, т.е. во время выхода температуры на заданное значение.
Поэтому в данной работе для обеспечения стабильности
технологических параметров процесса диффузии процесс нагрева
разбивают на два этапа. На первом этапе выводят температуру реактора и нагревателя на значение, соответствующее началу диффузии. А затем за минимальное время переводят температуру на рабочее значение согласно технологическим требованиям с использованием предельно возможных тепловых потоков от нагревателя для технологического процесса и поддерживают её с высокой точностью. По окончании процесса производится сброс температуры за минимальное время до температуры прекращения диффузии и последующее охлаждение.
На втором этапе процесс вывода температуры на рабочее значение должен быть совершён за минимальное время, так как интервал переходного процесса является временем нестабильности процесса диффузии.
В связи с общей тенденцией увеличения мощности нагревателя
скорость изменения температуры может стать недопустимой для
изделия в виду большого термического напряжения. Поэтому в работе
рассматривается оптимальное управление при ограничении
допустимой скорости изменения температуры рабочей зоны реактора на втором этапе.
На первом этапе процесс вывода температуры на стартовое значение также необходимо максимально сокращать для повышения производительности установки.
Управляющим воздействием является тепловой поток, который в свою очередь представляет собой разность тепловых потоков, приходящего от нагревателя и уходящего в окружающую среду.
При рассмотрении динамики системы на втором этапе разность между начальной и конечной температурой относительно невелика. Поэтому при анализе динамики системы на втором этапе можно принять, что уходящий тепловой поток является постоянным. Однако это допущение не проходит при анализе системы на первом этапе, где температура изменяется в широких пределах. В этом случае задача оптимального управления относится к случаю, когда ограничение на управление зависит от состояния системы.
Полученные законы оптимального управления определяются параметрами объекта. При этом эти параметры зависят от выбора
рабочей точки. Такие параметры объекта, как постоянные времени можно оценить в рабочей точке при малых испытательных
воздействиях известными методами - снятием частотных характеристик или переходных функций. Определение же предельных тепловых потоков не может основываться на установившихся режимах, так как эти потоки зависят от температуры. Поэтому в работе предлагается метод их измерения, основанный на кратковременном включении предельных значений управляющих тепловых потоков.
Другой проблемой является обеспечение точности топологии фотошаблонов. Дефекты топологии наиболее часто возникают вследствие нестабильности параметров технологического процесса изготовления, загрязнения сред и материалов, механических повреждений.
Основные требования к топологии - точность расположения фигур и точность их размеров, отсутствие разрывов и закороток. Однако методы контроля размеров (ширины) элементов и пробелов не всегда обеспечивают правильное опознавание допустимость дефектов. Поэтому в диссертации разработаны методы повышения достоверности автоматического контроля топологии.
Эти вопросы, составляющие предмет данной работы, вполне актуальны.
Цель и задачи диссертационной работы.
Целью диссертационной работы является повышение стабильности процесса диффузии путем сокращения интервала нестабильности переходного процесса, повышение производительности установки благодаря сокращению интервала выхода на режим и совершенствование качества контроля топологии фотошаблонов, а следовательно уменьшение разброса параметров микросхем и тем самым повышение процента выхода годных микросхем.
Поставленная цель достигается благодаря решению следующих основных задач:
разработка методов оптимального управления температурой реактора диффузионной установки, обеспечивающих наименьшее время переходного процесса на начальном и на втором участках нагрева;
разработка метода оптимального управления температурой нагревателя при ограничении допустимой скорости изменения температуры рабочей зоны реактора;
разработка способа экспериментальной оценки параметров объекта;
разработка алгоритмов распознавания дефектов топологий
фотошаблонов типа “сужение размеров фигур” и “сужение
промежутков между фигурами”;
разработка структурных и функциональных схем цифровой
системы управления диффузионной установки;
разработка математической модели системы управления
ШИМ инвертора для управления нагревателем;
разработка математической модели компенсации аддитивной
погрешности измерения.
Методы исследования. Для решения поставленных задач в
диссертации использованы: методы математического анализа,
математического моделирования, физического моделирования, теория
измерений, теория автоматического регулирования, теория
оптимального управления.
Научная новизна диссертации состоит в создании, проведении и реализации следующих научно-обоснованных разработок:
найден метод оптимального управления температурой
диффузионной установки на первом и втором участках
нагрева. Доказана его оптимальность;
найден метод оптимального управления температурой
нагревателя при ограничении допустимой скорости
изменения температуры рабочей зоны реактора. Доказана
его оптимальность;
проведено компьютерное моделирование предложенного
метода управления, результаты которого подтвердили
теоретические положения;
разработан экспериментальной способ оценки параметров
объекта;
разработаны алгоритмы распознавания дефектов типа
“сужение размеров фигур” и “сужение промежутков между
фигурами” при определении качества топологий. Доказана
правильность распознавания;
предложены алгоритмы управления температурой
диффузионной установки;
разработаны структурные схемы и программное
обеспечение цифровой системы управления диффузионной
установки.
Практическую значимость работы имеют:
разработанные алгоритмы оптимального управления, которые могут быть использованы в системе управления нагревом диффузионной установки;
разработанные алгоритмы контроля топологии, которые могут быть использованы для контроля не только фотошаблонов, но и других изделий микроэлектроники: печатных плат, микросборок и т.д;
разработанный способ (электрическая схема) для компенсации аддитивной погрешности измерения, который позволяет повысить точность измерения температуры;
предложенный экспериментальной способ оценки параметров объекта;
предложенный способ и разработанная программа распознавания дефектов типа “сужение размеров фигур” и “сужение промежутков между фигурами”;
разработанные структурные и функциональные схемы цифровой системы управления режимами диффузионной установки;
разработанное программное обеспечение управления температурой диффузионной установки;
результаты исследований диссертационной работы, используются в учебном процессе кафедры «Системы автоматического управления и контроля» НИУ МИЭТ.
На защиту выносятся:
алгоритмы оптимального управления температурой диффузионной установки;
способ экспериментальной оценки параметров объекта;
разработанные структурные и функциональные схемы цифровой системы управления режимами диффузионной установки;
математическая модель канала для компенсации аддитивной погрешности измерения;
математическая модель системы управления;
способ распознавания дефектов фотошаблонов типа “сужение размеров фигур” и “сужение промежутков между фигурами”;
разработанное программное обеспечение для управления температурой диффузионной установки.
Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на ряде научно-технических конференций, в частности:
1. Всероссийская межвузовская научно-техническая
конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и
Информатика», Зеленоград, Москва, 2009 г., 2010 г., 2011 г., 2012 г.
2. Наука, образование, общество: проблемы и перспективы
развития: сборник научных трудов по материалам Международной
научно-практической конференции 29 марта 2013г: в 10 частях.
Часть1; М-во обр и науки РФ. Тамбов: Изд-во ТРОО (Бизнес-Наука-
Общество), 2013.
Публикации по работе. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 14 печатных работах, в том числе 4 работы в журнале, входящем в список, утвержденный ВАК. Без соавторов опубликовано 7 работ.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и 3 приложений. Работа содержит 138 страниц основного текста, 47 рисунков и 3 таблицы.
Анализ технических решений по научно-технической литературе
Диффузионные термические установки позволяют в зависимости от состава подаваемого газа проводить ряд операций. В их число входят окисление подложек, загонка фосфора или бора, разгонка диффундирующих примесей, отжиг, газовое травление.
Существует много способов управления температурой диффузионной установки. Способ [26] регулирования температуры при термической обработке включает в себя системы управления нагревательным средством, выполняя интегральную, дифференциальную и пропорциональную операции.
Согласно со способом [27] контроллеры мощности печи реализует динамическую систему управления, построенную для достижения желаемого равномерного теплового распределения внутри камеры обработки в ходе различных циклов обработки полупроводниковых пластин. Предпочтительно, чтобы система управления контролировала температурные условия в камере и сравнивала условия с требуемой тепловой моделью печи, включала / отключала один или более нагревательных элементов в печи для того, чтобы достичь желаемого теплового режима в рабочей камере.
В производстве полупроводников для регулирования тепературы диффузионной установки применяются пропорционально-интегрально дифференциальный (ПИД) закон управления. В этом методе регулирования параметры контроллера (ПИД) настроены так, чтобы минимизировать разницу между фактическими и заданными заначениями температуры целевого контура [28].
В работе [29] используется регулятор температуры реактора обеспечивающий требуемые температурные режимы работы нагревателя. Ввиду отсутствия контролирующих термопар в реакторе управление температурой проводится по внешним термопарам. Температура в реакторе измеряется введенной в реактор внешней термопарой. После настройки температурного режима необходимо провести коррекцию по показаниям внешней термопары, так чтобы на экране монитора отображалась температура в реакторе.
Основным промышленным методом проведения термической диффузии и окисления является метод открытой трубы. Цикл работы диффузионной установки включает несколько этапов. Прежде всего проводится разогрев печи до максимальной температуры и установление требуемого теплового режима, на что требуется не менее 2,5 ч. Далее следует загрузка подложек, размещенных в кварцевой лодочке, внутрь реакционной трубы. Загрузка и выгрузка лодочек с подложками производится в камерах с ламинарным потоком воздуха. После прогрева пластин и лодочки в течение 20 ... 30 мин начинается технологическая операция: через кварцевую трубу пропускают поток ПГС в виде газа-носителя с примесью паров диффузанта. По истечении заданного времени прекращают подачу ПГС и производят разгрузку реакционной трубы.
Существует много диффузионных установок, например СДО-125/4А, СДО-125/3-12, АДС-6-100, СДО-3/100. Они обеспечивают выполнение цикла в полуавтоматическом или автоматическом режиме. В зависимости от числа рабочих каналов электропечь объединяет в одном агрегате несколько независимых термических камер. В установке СДО-125/4А таких камер четыре, в установках СДО-125/3-12 и АДС-6-100 — три. Но у каждой из них есть недостатки. Например, установки СДО – 125/3 – 12, АДС-6-100 связаны с необходимостью времени разогрева до 2 часов. У диффузионной системы типа СДОМ-3/100 низкая точность поддержания заданной температуры нагревателей. В системе управления нагревательной электропечью используется распространенный алгоритм управления пропорционально-интегрально-дифференциального (ПИД) регулирования.
Пропорциональная составляющая вырабатывает выходной сигнал, противодействующий отклонению регулируемой величины от заданного значения, наблюдаемого в данный момент времени. При использовании только пропорционального регулятора значение регулируемой величины никогда не стабилизируется на заданном значении. Чем больше коэффициент усиления, тем меньше статическая ошибка, однако при слишком большом коэффициенте усиления могут начаться автоколебания, и система может потерять устойчивость. Для устранения статической ошибки используют интегральную составляющую. Если система не испытывает внешних возмущений, то через некоторое время регулируемая величина стабилизируется на заданном значении, сигнал пропорциональной составляющей будет равен нулю, а выходной сигнал будет полностью обеспечивать интегральная составляющая. Дифференциальная составляющая противодействует предполагаемым отклонениям регулируемой величины. Эти отклонения могут быть вызваны внешними возмущениями или запаздыванием воздействия регулятора на систему.
Пропорционально-интегрально-дифференциальное (ПИД) регулирование обеспечивает необходимое управление за многими промышленными процессами [30]. Но оно не обеспечивает оптимальное управление по быстродействию.
Недостатком вышеуказанных диффузионных установок является то, что температуру достижения начала диффузии в них повышают относительно медленно. Необходимость большой мощности и выдерживание требуемой точности поддержания температуры с повторяемостью в десятые доли градуса невозможно во время переходного процесса, т.е. во время выхода температуры на заданное значение.
Оптимальное управление диффузионной установкой на начальном участке нагрева
Переходный процесс На рис.5 показан график изменения температуры нагревателя в\ и реактора в і и видно, что оптимальное управление принимает значения только и и и , изменяет значение только 1 раза и нашли управление, обладающее этим свойством и переводящее систему в 0. Траектория системы состоит из двух участов, на одном из которых управление принимает значение и , а на другом и . Первый участок проходит через начальную точку, а второй через конечную - начало координат. При выходе системы на конечный участок траектории происходит изменение управления.
Оптимальное управление диффузионной установкой на начальном участке нагрева.
На первом этапе процесс вывода температуры на стартовое значение также необходимо максимально сокращать для повышения производительности установки. Управляющим воздействием является тепловой поток, который в свою очередь представляет собой разность тепловых потоков, приходящего от нагревателя и уходящего в окружающую среду.
При рассмотрении динамики системы на втором этапе разность между начальной и конечной температурой относительно невелика. Поэтому при анализе динамики системы на втором этапе можно принять, что уходящий тепловой поток является постоянным. Однако это допущение не проходит при анализе системы на первом этапе, где температура изменяется в широких пределах. В этом случее задача оптимального управления относится к случаю, когда ограничение на управление зависит от состояния системы.
В данном разделе рассматривается задача оптимального управления на первом этапе, на этапе вывода температуры на стартовое значение. 6 1 - отклонение температуры нагревателя от заданного значения, в2 - отклонение температуры реактора от заданного значения, Т1,Т2- постоянные времени нагревателя и реактора соответственно, -коэффициент передачи.
Заданным значением температуры является стартовая температура второго этапа. и - управляющий тепловой поток. Тепловой поток “ и ” равен разности и = щ-и2, (2.2.2) где щ - тепловой поток от нагревателя, и2- уходящий тепловой поток, 0 щ и10, и2=и20+Щ), (2.2.3) м10- предельный тепловой поток от нагревателя, и20- уходящий тепловой поток при значении, соответствующей окончанию первого этапа температуры, f - монотонно возрастающая функция — 0, /(0) = 0. Таким образом -и20- /(в1) и и10 - и20 -/(в1). (2.2.4) Требуется определить оптимальное управление, переводящее систему из заданного начального состояния в заданное конечное состояние, в данном случае в 0. Определение оптимального управления
Задача решается с помощью метода известного как принцип максимума Понтрягина [43].
Сначала с помощью метода Понтрягина определяем свойства управляющего воздействия, а затем из управляющих воздействий выбранного класса выбираем такое, которое приводит систему в начало координат.
Ответ на первый вопрос дает следующее утверждение (1). Оптимальное по быстродействию управление принимает только крайние значения из допустимой области (2.2.4) и изменяет свое значение не более одного раза. Доказательство утверждения (1). Согласно методу Л.С.Понтрягина составляем необходимое условие оптимальности.
Вывод: Оптимальное управление свелось к управлению нагревателем, который может иметь два состояния: полностью включен, если функция температур S< 0, и полностью отключен при S> 0.
В связи с общей тенденцией увеличения мощности нагревателя скорость изменения температуры может стать недопустимой для изделия в виду большого термического непряжения. Поэтому в данной работе рассматривается оптимальное управление при ограничении допустимой скорости изменения температеры рабочей зоны реактора на втором этапе. и- максимальный тепловой поток при полностью включенном нагревателе, W* - минимальный тепловой поток при полностью отключенном нагревателе, в1 - отклонение температуры нагревателя от заданного значения, в2 - отклонение температуры реактора от заданного значения, и - управляющий тепловой поток,
Математическая модель изображения топологии
Предложенный метод обеспечивает высокую помехозащищенность, высокую точность преобразования и соответствует требованиям по быстродействию и стабильности параметров. Нагреватели диффузионной установки питаются через инвертор, формирующий напряжение заданной частоты. Инвертор имеет частоту модуляции 15 Кгц и основную гармонику тока 400 Гц. Для уменьшения помех на входе измерительного усилителя установлен фильтр нижних частот второго порядка.
Разработка системы управления инвертором диффузионной установки.
Для управления электронагревателями можно использовать инверторы, преобразующие постоянный ток в переменый с измененим частоты и амплитуды выходного инвертора. Выходная частота в современных преобразователях может изменяться в широком диапазоне и быть как выше, так и ниже частоты питающей сети [52]. Инвертор позволяет повысить коэффициент полезного действия, снизить потребление энергии, упростить построения фильтра для подавления помехи на входе измерительного канала нагревателя, улучшить качество системы управления и повысить надежность.
Существуют разные методы для регулирования частоты и амплитуды выходного напряжения. Выбор метода зависит от решаемых задач и характеристик силовых полупроводников. В данной работе рассматривается задача построения ШИМ инвертора для регулирования мощности на нагревателе диффузионной установкой. Диффузионные печи характеризуются точностью поддержения температуры в рабочей зане ±(0,25-0,5) С.
Реализация частотного управления осуществляется с помощью статического преобразователя частоты. Преобразователь выпрямляет напряжение промышленной сети, а затем выпрямленное напряжение с помощью мостовой схемы, управляемой микроконтроллером, преобразуется в переменное напряжение требуемой частоты. На рис.29 приведена структурная схема системы управления. Рис .29. Структурная схема системы управления диффузионной установкой.
В состав преобразователей частоты входят четыре основных узла: выпрямитель, который формирует пульсирующее напряжение постоянного тока при его подключении к одно/трехфазной питающей электросети переменного тока. Промежуточная цепь, стабилизирующая и сглаживающая пульсирующее напряжение постоянного тока и подающая его на инвертор. В ней низкочастотный понижающий преобразователь используется в качестве источника тока для высокочастотной мостовой схемы на IGBT транзисторах. Инвертор запитывает электронагреватели диффузионной установки. Управление затворами IGBT транзисторов синхронизировано с током в нагрузке так, что и включение и выключение ключей осуществляется при значении тока транзисторов близким к нулю. В этом режиме рассеиваимая на транзисторах мощность снижается настолько сильно, что обеспечивается возможность их применения для управления мощностью в нагрузке до 50кВт и более.
Сигнал с термоэлектрического преобразователя (термопары) поступает на измерительный усилитель. После измерительного усилителя сигнал поступает на аналого-цифровой преобразователь (АЦП) микроконтроллера.
На основании полученных и накопленных данных с использованием заложенного в микроконтроллер алгоритма последний вырабатывает импульсный сигнал управления нагревателем. Выходное напряжение изменяется с помощью отношения между длительностью открытого и закрытого состояния, причем для получения требуемого напряжения это отношение можно менять. Формула связи между сигналом ШИМа и синусоидальнным сигналом может быть определена следующим выражением: ju - коэффициент модуляция т - длительность импульса В настоящее время в качестве управляющих ключевых элементов инвертора широко используются IGBT- транзисторы. На рис.30 показан однофазный ШИМ инвертор на IGBT.
В работе проведено математическое моделирование системы управления для однофазного ШИМ инвертора в пакете MATLAB.
На рис.31 представлена структурная схема системы управления в пакете MATLAB. Модель содержит следующие блоки: генератор трехфазового синусоидального напряжения, выпрямитель, который формирует пульсирующее напряжение постоянного тока, инвертор, который формирует частоту напряжения электронагревателя, формирователь импульсов и электронные элементы. Питание подается на ШИМ инвертор. Выходы ШИМ инвертора подсоединены к нагрузке через фильтры предназначенные для обеспечения синусоидальной формы тока, потребляемого от первичного источника. В качестве нагрузки выбраны нагрузочные резисторы.
Выбор измерительного усилителя и компенсация влияния напряжения смещения нуля
Контроллер СХ9010-1001 получает информацию (значение температуры) от измерительного блока и автономно рассчитывает функцию оптимального управления. По закону оптимального управления если функция температуры (S 0 л g1 0) v (S 0 л g2 0) контролер выдает команду на силоый блок (нагреватель полностью включен), а если функцию (S 0Ag2 0) v(S 0л& 0) то (нагреватель польносью отключен ). Таким образом, оптимальное управление на втором этапе сводится к управлению нагревателем, который может иметь два состояния: полностью включен или полностью выключен.
Контролер вырабатывает управляющий сигнал после решения оптимального закона (функция температуры S, g15g2).Программа оптимального управления диффузионной установкой при ограничении допустимой скорости нагрева на языке Sturcture Text (ПЛК) приведена в приложении (3).
Результаты физического моделирования оптимального управления нагревом диффузионной установкой подтверждает правильность предложенных законов управления. Разработанные алгоритмы оптимального управления обеспечивают стабильность технологичкских параметров процесса диффузии, в частности температуры процесса во времени и повышение производительности установки. Результаты физического моделирования соответствуют теоретическим положениям и данным, полученным в процессе математического моделирования.
Создание новых методов и средств управления определяется необходимостью улучшения экономических и экологических показателей, повышением эффективности работы технологических процессов диффузии. Современные требования, предъявляемые к объектам управления, заставляют выдвигать новые требования к качеству технологического процесса. В связи с этими требованиями возрастает необходимость в современных, эффективных системах управления, которые поддерживали бы заданную максимальную точность, заданные параметры и быстродействие, обеспечивая управление процессом производства интегральных микросхем.
В соответствии с целями и задачами представленной диссертационной работы были получены следующие результаты: & получен и обоснован метод оптимального по быстродействию управления температурой реактора диффузионной установки, обеспечивающий наименьшее время переходного процесса при ограничениях мощности нагревателя. Доказана оптимальность; JSS получен метод оптимального по быстродействию управления температурой нагревателя при ограничении допустимой скорости изменения температуры рабочей зоны реактора. Доказана оптимальность; JSS разработан способ оценки параметров объекта по результатам эксперимента; предложен метод и разработаны алгоритмы распознавания дефектов типа “сужение размеров фигур” и “сужение промежутков между фигурами” и доказана правильность распознавания этих дефектов. Предложенный метод позволяет исключить ошибки известных методов при наличии проколов и вкраплений. разработаны структурные и функциональные схемы цифровой системы управления диффузионной установкой на программируемых логических контроллерах (ПЛК); Применение ПЛК позволяет значительно снизить стоимость и сроки разработки системы управления, обеспечить высокие тактико-технические характеристики, включая производительность и надежность. разработан ШИМ-инвертор для питания нагревателей диффузионной установки. Создание высокоэффективных системы управления с использованием ШИМ инверторов, позволяет обеспечить улучшение энергетических показателей системы, обеспечить высокий КПД и снизить потребление энергии, упростить построение фильтра для подавления помехи на входе измерительного канала нагревателя. JSS разработано программное обеспечение для управления температурой диффузионной установки в оптимальном режиме; & проведено физическое моделирование оптимальной системы управления на аппаратно-программной модели диффузионной установки. Полученные данные подтверждают высокую степень совпадения практических и теоретических результатов.
По результатам проведенных исследований подана заявка на изобретение на метод оптимального управления температурой диффузионной установки и заявка на программное обеспечение метода контроля шаблонов и топологий.
Изложенные научно-технические решения позволяют перейти к новым методам управления диффузионными установками и обеспечивают достоверный 120 контроль при контроле продукции, обеспечивая повышение качества микроэлектронной продукции и повышение производительности процесса.
