CC BY
3
УДК 62-503.55
Горовенко Т.А. студент 4 курса Институт Электроники и Приборостроения «Самарский Государственный Аэрокосмический Университет имени Академика С.П. Королева (Национальный Исследовательский
Университет)» (СГАУ) Россия, г. Самара Еремин А.В. студент 4 курса Институт Электроники и Приборостроения «Самарский Государственный Аэрокосмический Университет имени Академика С.П. Королева (Национальный Исследовательский
Университет)» (СГАУ) Россия, г. Самара РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ СУШКИ ФОТОРЕЗИСТА В данной статье рассмотрены основные этапы создания устройства сушки фоторезиста, а также настройки программируемого ПИД регулятора, используемый для управления нагревателем устройства сушки фоторезиста.
Ключевые слова: ПИД, регулятор, фоторезист, настройка.
DESIGN APPARATUS FOR DRYING PHOTORESIST
This article describes the main steps of creating a device drying the photoresist, as
well as setting a programmable PID
Keywords: TRM151 regulator, drying, photoresist.
Литография - это процесс переноса геометрического рисунка шаблона на поверхность кремниевой пластины с помощью чувствительного к излучению покрытия (фоторезиста). Операции литографии многократно (от 3 до 12 раз) повторяются в процессе изготовления различных приборов. Если учесть, что на фотошаблоне содержится до 10 тыс. элементов, минимальные размеры которых могут составлять единицы мкм, и что элементы шаблонов должны последовательно совмещаться с высокой точностью, то можно представить, насколько ответственна роль фотолитографии в планарной технологии. Технологический цикл фотолитографии [1] составляет следующие операции:
1. Обработка подложки от загрязнений;
2. Нанесение светочувствительного слоя - фоторезиста;
3. Сушка фоторезиста;
4. Совмещение имеющегося на подложке рисунка с рисунком на фотошаблоне и экспонирование;
5. Проявление фотослоя и образование рельефа из фоторезиста (маски), повторяющего рисунок шаблона;
6. Задубливание оставшегося фоторезиста;
7. Травление подложки в местах, не защищенных слоем фоторезиста;
8. Удаление рельефа из фоторезиста с поверхности подложки. Выполнение третьего пункта технологического цикла фотолитографии, обеспечивает устройство по сушке (задубливанию) фоторезиста. Такое устройство должно удовлетворять следующим требованием:
- быстрый выход на заданный температурный режим;
- поддержание заданной температуры в течении заданного времени;
- защита подложки с фоторезистом от внешних воздействий. Схематично устройство сушки фоторезиста можно представить в виде блок схемы:
Программируемый регулятор температуры
Нагревательный элемент, защищающий подложку с фоторезистом от внешних воздействий
Сушка фоторезиста производится в соответствии с установленным ТУ или ГОСТом для фоторезиста [2]. Для удобства проведения опытов, был использован фоторезист марки ФП-51КИ, температура сушки (задубливания) которого в соответствии с ТУ составляет 95 градусов [2]. В качестве программируемого регулятора температуры был выбран пропорционально-интегрально-дифференцирующий (ПИД) регулятор ТРМ-151 фирмы ОВЕН [3]. Регулятор ТРМ151 предназначен для построения
автоматических систем мониторинга, контроля и управления производственными технологическими процессами в различных областях. Упрощенная схема конструкции регулятора представлена на рисунке 1.
Рисунок 1. Упрощенная схема регулятора ТРМ-151. Работа ТРМ-151 напрямую зависит от правильности настройки ПИД регулятора [4], работающего по формуле (1).
У, = Хр|Е1 + Тд
Дt
п
ДЕ* 1 V
изм ТИ г—* 1=0
дt
изм
(1)
Где:
ХР - полоса пропорциональности; Е* - разность между уставкой и текущим значением; Тд - дифференциальная постоянная; ти - интегральная постоянная;
Е!=0 Е* - сумма рассогласований наколенных в момент времени 1
Так же, необходимо изучить поведение системы, подав 100% мощности на нагреватель в течении некоторого времени, после чего произвести охлаждение системы. Данная операция необходима для расчета отношения коэффициента мощности нагревателя к мощности холодильника. График которого изображен на рисунке 2.
Рисунок 2. Отношение коэффициента мощности нагревателя к мощности
холодильника
160 140 120 100 80 Время выхода на Перегрев Поддержание Температуры ± 0,4
120 100 80 60 40 — режим
20 0 О! 1 13 минут
12:20 12:21 12:21 12:22 12:22 12:23 12:24 12:24 12:25 12:26 12:26 1 12:27 М 12:28 ■3 12:28 и 12:29 О) а 12:29 1 12:30 ^ 12:31 12:31 12:32 < 12:33 Т 12:33 2 12:34 1 12:35 12:35 12:36 12:36 12:37 12:38 12:38 12:39 12:40 12:40 12:41 12:42 12:42
По изученным параметрам системы, был произведен расчет коэффициентов ПИД регулятора по формуле 1. Рассчитанные коэффициенты введены непосредственно в программу ТРМ-151.
Рисунок 3. Работа устройства после настройки ПИД регулятора. После чего произведена конечная настройка ПИД регулятора и сборка всего устройства согласно блок схеме. После сборки, было поставлено несколько экспериментов по поддержанию температуры рабочего режима. Результаты экспериментов приведены на рисунке 3. Из рисунка 3 видно, что с использованием регулятора ТРМ-151 и нагревательного элемента, удалось достичь:
• Выход на режим 95 градусов (согласно ТУ фоторезиста ФП-51КИ );
• Поддержание температуры в 95 градусов с минимальной погрешностью;
• Время выхода на режим работы 13 минут.
В итоге создано устройство сушки фоторезиста, которое полностью удовлетворяют поставленным задачам. Таким образом, разработанное и сконструированное устройство позволяет производить сушку (задубливание) фоторезиста при необходимой температуре.
Использованные источники:
1А. А. Евстрапов. Микрофлюидные чипы из стеклянных материалов / А. А. Евстрапов, Т. А. Лукашенко, Г. Е. Рудницкая, А. Л. Буляница, В. Е. Курочкин, В. С. Гусев, О. Г. Иванов, И. Ф. Беркутова, А. А. Савицкая // НАУЧНОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ. Том 22. - 2012. -№2. С. 27-43. 2http://frast.ru/fr industrial.html#fp051ki 3http://www.owen.ru
4http://www.owen.ru/uploads/re_trm151 -04_1752.pdf УДК 537.86.029
Горовенко Т.А. студент 4 курса Институт Электроники и Приборостроения «Самарский Государственный Аэрокосмический Университет имени Академика С.П. Королева (Национальный Исследовательский
Университет)» (СГАУ) Россия, г. Самара Еремин А.В. студент 4 курса Институт Электроники и Приборостроения «Самарский Государственный Аэрокосмический Университет имени Академика С.П. Королева (Национальный Исследовательский
Университет)» (СГАУ) Россия, г. Самара
РАЗРАБОТКА АКТИВНОГО RC-ФИЛЬТРА НА ОПЕРАЦИОННЫХ
УСИЛИТЕЛЯХ
В данной статье рассмотрены этапы расчета и настройки RC-фильтра нижних частот на базе операционного усилителя.
Ключевые слова: RC-фильтр, нижние частоты, частота среза, операционный усилитель.
DEVELOPMENT OF ACTIVE RC-FILTER OPERATIONAL
AMPLIFIERS
The article describes the steps for calculating and setting RC-low-pass filter on the basis of the operational amplifier.
Keywords: RC-filter, bass, cutoff frequency, operational amplifier. Активные RC-фильтры на базе операционных усилителей нашли широкое применение в технике обработки аналоговых сигналов сравнительно низких частот. По сравнению с пассивными структурами (LC-фильтры и др.), активные фильтры обладают рядом преимуществ, а именно способностью усиливать сигнал, отсутствием необходимости использования индуктивностей, более простой настройкой. Наибольшее распространение получили частотно-избирательные фильтры Баттерворта, Чебышева, Бесселя, а также эллиптические. [1]
