CC BY
73
УДК 621.865.8:621.325.652
РОБОТИЗИРОВАННАЯ УСТАНОВКА НАНЕСЕНИЯ ФОТОРЕЗИСТА СРР-150А В.Р. Петренко, В.В. Пешков, А.И. Шиянов, А.В. Зубков
Рассмотрено описание, назначение и ключевые особенности роботизированной установки проявления фоторезиста СРР-150А, а также принцип управления установкой, позволяющие оценить целесообразность применения адаптивного управления для повышения производительности и показателей качества оборудования подобного класса
Ключевые слова: роботизированная установка нанесения, фоторезист, адаптивное управление, показатели качества
Роботизированная установка нанесения фоторезиста СРР-150А (рис. 1), предназначена для формирования на подложке плёнки из раствора полимера с заданными значениями толщины.
Установка является базовой для семейства оборудования, предназначенного для технологического процесса нанесения плёнок из полимеров на подложках из различных материалов с произвольной геометрией, используемых в фотолитографическом производстве радиоэлектронной элементной базы.
Особенностью конструкции установки является её построение на основе интегрированных в единый кластер отдельных функциональных модулей [2]. Это позволяет сократить затраты на переналадку, а также ремонт и плановое обслуживание установки. Значительно упрощается модернизация установки по требованиям заказчика.
Рис. 1. Роботизированная установка нанесения фоторезиста СРР-150А. Общий вид.
Петренко Владимир Романович - ВГТУ, д-р техн. наук, профессор, e-mail: rector@vorstu.ru
Пешков Владимир Владимирович - ВГТУ, д-р техн. наук, профессор, e-mail: otsp@vorstu.ru
Шиянов Анатолий Иванович - МИКТ, д-р техн. наук, профессор, e-mail: mathy@mail.ru
Зубков Алексей Владимирович - МИКТ, аспирант, e-mail: zubkov@iict.ru
Одной из важных задач на этапе проектирования СРР-150А является задача построения структуры системы управления установкой. В ходе проектирования необходимо было заложить в систему управления возможность обеспечения адаптации к возмущениям, вносимым в ходе отработки многократных циклов нанесения фоторезиста [1].
Оборудование для серийного производства микроэлектронной техники должно быть не просто набором функциональных модулей для выполнения технологических операций, а представлять собой технологический комплекс оборудования, связанного единой информационной системой, который позволит обеспечить максимально высокую эффективность производства, минимизировать простои оборудования и обеспечивать требуемые показатели качества: заданный интервал толщин плёнок (предельный градиент толщины плёнки на обрабатываемой поверхности подложки) и процент годных подложек.
При производстве микроэлектронной техники полупроводниковые подложки проходят по цепочке технологических операций. Если произошла задержка в движении подложки и есть возможность оценить этот интервал времени и согласовать параметры всех функциональных модулей, то за счёт этого можно повысить устойчивость технологического процесса и обеспечить требуемую производительность, для чего нужно объединить оборудование в информационную сеть и разработать алгоритм применения соответствующих функций.
В составе установки (рис. 2) можно выделить следующие основные модули:
- модуль центрифугирования;
- модуль термообработки;
- транспортный робот-манипулятор;
- модуль загрузки/выгрузки пластин;
- система управления установкой;
- модуль термостабилизации фоторезиста;
- защитный бокс.
Технологические возможности установки:
- подача раствора полимера на пластину в статическом и динамическом режимах (сканирование);
- подача раствора полимера в любую заданную точку пластины;
- подача раствора полимера дозатором;
- стабилизация и регулирование температуры раствора полимера;
- удаление аэрозоля полимера с обратной стороны пластин;
- удаление полимера с торца пластин;
- удаление краевого валика;
- автоматическая промывка растворителем;
- регулируемая вытяжная система;
- термообработка пластин на «горячей плите» контактным методом или на зазоре.
Рис. 2 Внешний вид рабочей зоны СРР-150А
Основные технические характеристики установки нанесения фоторезиста:
- диаметр обрабатываемых пластин, мм 76-150
- диапазон скорости вращения, об/мин 10-6000 -точность поддержания скорости, об/мин ±5
- ускорение, рад/с2 - 2000
- дискретность задания скорости, об/мин 10
- диапазон регулирования температуры слоя фоторезиста, оС (18-50) ± 0,1
- диапазон дозирования фоторезиста, мл 0,5-5,0
- точность дозирования, мл ±0,1
- диапазон температуры «горячей» плиты, оС 70-200
В процессе работы было определено, что наиболее приемлемым вариантом синтеза адаптивной системы управления является беспоисковая адаптивная система управления с эталонной моделью [3].
Для построения эталонной модели адаптивной системы привлечен аппарат теории нечетких множеств. Такой подход обусловлен наличием большого количества лингвистических описаний взаимосвязей параметров техпроцесса и характеристик качества конечной продукции, в то время как формирование математического описания этих взаимосвязей с помощью аппарата дифференциальных уравнений требует значительных вычислительных ресурсов для работы в режиме реального времени.
С учетом вышеизложенного, на основе результатов работы по определению возможности построения ряда вариантов адаптивных систем управления в мик-рофотолитографическом оборудовании для техпроцесса формирования фоторезистивных пленок была разработана система управления СРР-150А, построенная по иерархическому принципу.
Система управления представляет собой несколько иерархических уровней связанных между собой.
Воронежский государственный технический университет
Международный институт компьютерных технологий
THE ROBOTIZED COATING PHOTORESIST FILMS MACHINE CPF-150A V.R. Petrenko, V.V. Peshkov, A.I. Shijanov, A.V. Zubkov
The description, appointment and key features of the robotized coating photoresist films machine CPF-150A, and also a principle of management is considered by the installation, allowing to estimate expediency of application of adaptive management for increase of productivity and indicators of quality of the equipment of a similar class Key words: robotized coating machine, photoresist films, adaptive control, quality indicators
Система управления обеспечивает:
- диагностику работоспособности установки;
- хранение в памяти не менее 25 программ различных циклов обработки;
- мониторинг и регулирование технологического процесса в реальном масштабе времени (постоянную индикацию реальных технологических параметров и времени протекания процесса обработки объектов).
- автоматическое поддержание технологических параметров процесса по загруженной заданной программе, обеспечение стабильности и воспроизводимости параметров;
- возможность аварийного отключения установки.
Особенностью системы управления установкой
можно считать, заложенные возможности модернизации в интеллектуальную адаптивную цифровую систему управления, с законом управления на основе аппарата нечеткой логики.
Подобная модернизация позволит осуществлять анализ взаимосвязей между входными параметрами (вязкость и температура фоторезиста, геометрические характеристики подложек, окружающая температура, и пр.) и качеством выходной продукции, а также качеством выполнения промежуточных технологических операций.
Помимо этого существенно уменьшиться необходимость во вмешательстве обслуживающего персонала, а также затраты на обслуживание установки и расходы технологических сред и реактивов.
Программное обеспечение установки обеспечивает диагностику работоспособности установки, возможность удалённого наблюдения за работой механизмов технологических модулей в реальном времени при помощи веб-камеры и составление библиотек технологических программ для корректировки параметров производственного процесса.
Разработанная роботизированная установка нанесения фоторезиста по своим характеристикам соответствует современному уровню, длстигнутому в мировом электронном машиностроении и имеет большой задел на модернизацию.
Литература
1. Ефремов Д. А. Распределенная многоуровневая система управления установкой плазмохимического удаления диэлектрика / Ефремов Д. А., Зубков А. В., Фиш С. Г. // Анализ и проектирование средств роботизации и автоматизации. - Воронеж: ВГТУ, 2003. - С. 45-49.
2. Филь А.А. Предложения по разработке манипулятора для перегрузки полупроводниковых пластин при операциях плазмохимической обработки на установках Плазма 150-А, Плазма 100-К, Вольфрам 150 / Филь А. А., Зубков А. В. // Анализ и проектирование средств роботизации и автоматизации. - Воронеж: ВГТУ, 2004. - С. 132-136.
3. Зубков А.В. Применение методов нечеткого регулирования в оборудовании для плазмохимической обработки / Зубков А.В., Ефремов Д.А. // Анализ и проектирование средств роботизации и автоматизации. - Воронеж: ВГТУ, 2005. - С. 131-136.
