Подсистемы технологического оборудования

Анализ различных видов оборудования, применяемого в производстве ИМС, позволяет выделить в его составе типичные функциональные подсистемы (рис. 1.6). Но назначению их можно разделить на три группы:

• • технологические, результаты работы которых непосредственно влияют на свойства ИМС;
• • обеспечивающие, создающие условия эффективного процесса обработки; результаты работы этих систем сказываются на качестве ИМС опосредованно;
• • вспомогательные, участвующие в выполнении операций по транспортированию предметов труда и защите.

При проектировании оборудования функции различных подсистем могут совмещаться. Технологические и обеспечивающие подсистемы определяют особенности выполнения операций, а вспомогательные являются общими для различных видов оборудования.

Основная задача подсистемы энергопотребления — снабжение оборудования электроэнергией, сжатым воздухом, горячей водой и т. п. Причем качество энергоносителя должно удовлетворять требованиям технологического процесса. Включение в состав оборудования подсистемы защиты вызвано использованием в технологическом процессе токсичных и взрывоопасных веществ, наличием высокого напряжения. В задачи подсистемы входят:

• • обеспечение безопасности обслуживающего персонала, что достигается применением блокировок, предотвращающих несанкционированный или случайный доступ к частям оборудования, опасным для человека;
• • экологическая защита, что достигается нейтрализацией опасных для окружающей среды продуктов реакции;
• • аварийная защита оборудования и предметов труда.

Рис. 1.6. Типичные подсистемы технологического оборудования:

ЖХТ — жидкостное химическое травление; ПВТ — вакуумноплазменное травление; ФИ — фотопечать; ЭЛ — электронная литография; Д — диффузия; И — имплантация; Э — эпитаксия; НС — нанесение слоев Разнообразие транспортных систем определяется условиями выполнения технологического процесса, например, в вакууме, тепловом и электромагнитном поле, и организацией передачи предметов труда поштучно в транспортных или технологических кассетах. При повышении уровня автоматизации требования к транспортным системам возрастают.

Обязательной частью всех видов технологического оборудования является микропроцессорная система управления (МПСУ). Она обеспечивает согласованное функционирование устройств, входящих в подсистемы. Технические средства ее должны реализовывать функции управления, изменять параметры подсистем (технологических процессов, изделий, создаваемых структур и т. п.), преобразовывать и обрабатывать полученную информацию и формировать управляющие воздействия на объект управления.

На рис. 1.7 представлена структурная схема технических средств МПСУ. Центральное место в ней занимают микропроцессорные устройства управления — программируемые логические и регулирующие контроллеры, контроллеры смешанного типа, микроконтроллеры.

Вместе с тем в системах управления даже с микропроцессорными средствами управления нередко используют аналоговые регуляторы и «жесткие» логические контроллеры. Применение указанных типов устройств обусловлено в ряде случаев необходимостью создания двухконтурных систем регулирования, что значительно улучшает динамические характеристики систем стабилизации и подсистем безопасности и защиты оборудования.

Важным элементом системы управления являются датчики параметров функциональных подсистем и параметров обрабатываемых изделий. Разнообразие физико-термических процессов, реализуемых в оборудовании, трудности измерения параметров создаваемых структур делают задачу контроля весьма сложной.

В качестве измерительных преобразователей используются как серийно выпускаемые средства, так и специальные преобразователи, разработанные для конкретных технологических процессов.

Для сопряжения измерительных преобразователей с устройствами микропроцессорного управления используются нормирующие преобразователи, которые с достаточно высокой точностью усиливают напряжение низкого уровня.

Рис. 1.7. Структура и состав технических средств МПСУ измерительных преобразователей до стандартного уровня 0−10 В.

Управляющие воздействия с устройства управления поступают на исполнительные механизмы (см. рис. 1.7) оборудования через усилители мощности и специальные преобразователи.

Задание программы управления, параметров технологического процесса и контроль за протеканием процесса производятся с помощью устройств ввода и отображения информации. В микропроцессорных системах управления такими устройствами являются дисплей и клавиатура. В последние годы в системах управления находят все более широкое применение акустические устройства общения человека с ЭВМ: синтезаторы и анализаторы речи. Вместе с тем наряду с современными средствами отображения информации применяются и такие средства, как мнемосхемы, на которых выводится информация о состоянии отдельных устройств и подсистем.