Программатор ВРЕМЯ - КОМАНДА

ПВК 15х20М предназначен для управления технологическим оборудованием (испытательным или термическим) путём включения по 20-ть независимых выводов в любой комбинации в пятнадцати временных интервалах. Длительность каждого из 15-ти временных интервалов и комбинация включённых выходов программируется.

1.2. Основные технические данные.

1. Время выдержки в каждом из 15-ти временных интервалов от 1с до 39ч. 59мин. 59с.

2. Дискретность программирования времени 1 с.

3. Возможность автоматического, либо ручного перехода от предыдущего интервала к последующему.

4.Возможность программирования включения до 20 объектов в каждом цикле путём замыкания механического контакта, соответствующего каждому из 20 объектов.

5. Возможность ускорения циклов в 100 раз (для проверок и контроля).

6. Работа с управляющей ЭВМ. ЭВМ может корректировать время каждого из 15 интервалов.

1.3. Устройство ПВК

Программатор представляет собой электронное цифровое устройство, работа которого осуществляется по программе, задаваемой с помощью коммутирующих штырей на панелях ВРЕМЯ - ИНТЕРВАЛ и КОМАНДА - ИНТЕРВАЛ.

Состав и работу программатора изучить по упрощённой структурной схеме программатора (см. рис 1).

Формирователь синхроимпульсов (А2)

Служит для формирования набора частот, используемых блоками ПВК. Формирователь синхроимпульсов выполнен на базе кварцевого генератора с f=1МГц и с делением частоты до f1=Т00кГц, f2=10кГц, f3=1кГц, f4= 100Гц. Эти частоты передаются на схему управления A3. В случае включения переключателя К частоты по каждой линии увеличивается в 100 раз, что вызывает 100-кратное увеличение скорости работы.

Схема управления (A3)

Служит для:

-формирования кодов связи с ЭВМ;

-формирования синхроимпульсов счёта времени, интервала и т.д.;

-формирования сигналов начала-конца счёта времени интервала и циклов;

-управление регистром и т.д.;

Счётчик времени (А1) служит для отсчёта времени каждого из 15 интервалов. Счётчик рассчитан на максимальное время 39ч. 59мин. 59 с. С дискретностью счёта 1с.

Коммутатор ВРЕМЯ-ИНТЕРВАЛ (А5)

Представляет собой устройство типа матрицы, горизонтальные шины которого соответствуют номеру интервала от 1 до 15, а вертикальные - времени выдержки этого интервала. Время выдержки набирается штырями, которые вставляются в отверстия коммутатора в соответствии с необходимым временем выдержки в данном интервале. Назначение коммутатора - программирование времени выдержки каждого интервала.

Коммутатор ИНТЕРВАЛ - КОМАНДА (А10) также выполнен в виде матрицы, на шины которого поступают сигналы об интервалах (от 1 до 15), а с перпендикулярных шин снимают команды о включении 20 объектов. Объекты программируются штырями, вставленными в соответствующие отверстия матрицы. Время включённого состояния объектов определяется временем, запрограммированным на коммутаторе ВРЕМЯ - ИНТЕРВАЛ для данного интервала. Для контроля каждого из 20 каналов в коммутаторе ИНТЕРВАЛ - КОМАНДА имеются шестнадцатый столбец Р. Вставленные в его гнёзда штыри вызывают включение соответствующих объектов при нажатии кнопки РУЧНОЙ РЕЖИМ.

Регистр (А9) переключает на коммутаторе ИНТЕРВАЛ - КОМАНДА А10 последовательно интервалы от 1 до 15. При этом объекты, запрограммированные на включение, включаются через дешифратор команд АН, представляющий собой блок реле, контакты которых включают заданный объект.

Блок интервалов (А8) служит для индикации текущего времени интервала и номера интервала.

Дешифраторы А6 и А7 преобразуют коды десятичных чисел (по 4 разряда) в коды сегментов индикаторов.

1.4. Работа ПВК

Перед пуском ПВК программирует время каждого интервала и объекты, которые должны быть

включёнными в заданном интервале с помощью коммутаторов, /пример, см. Табл./

В программаторе КОМАНДА - ИНТЕРВАЛ имеется дополнительный вертикальный ряд Р / кроме

пятнадцати интервалов/. Штыри, вставляемые в ряд Р, дадут команду на включение

соответствующих им объектов в РУЧНОМ РЕЖИМЕ.

Органы управления и индикации ПВК показаны на рис.2.

При включении питания по цепям управления проходит сигнал СБРОС, устанавливающий блоки в

исходное состояние.

При нажатии кнопки ПУСК счётчик времени А1 начинает отсчёт времени первого интервала. При

этом регистр А9 включает шину ИНТ1 коммутатора А10, включаются объекты, для которых на

шине ИНТ1 вставлены штыри. Код времени со счётчика А1 поступает на шину коммутатора А5. При

этом код, набранный на программаторе, сравнивается с поступающим кодом. При совпадении кодов на РГ /А9/ подаётся сигнал ВК / например ВК-1/. Это означает, что время соответствующего

интервала истекло.

Если номер интервала, поступающий на коммутатор А10 совпадает с номером ВК, регистр выдаёт на схему управления A3 сигнал КОНЕЦ - ИНТЕРВАЛА, по которому производится СБРОС счётчика

времени А1 и сдвиг регистра А9 на следующий интервал. Включаются устройства,

запрограммированные в следующем интервале, начинается новый отсчёт времени.

2. Меры безопасности

2.1. ПВК питается напряжение 220В, 50 Гц. Следует это иметь в виду и не производит никаких

работ/ замену плат, коммутацию наборных панелей, смену предохранителей и т.п. при включённом

питании/.

Следует иметь ввиду, что на сетевом фильтре после отключения питания имеется напряжение ещё некоторое время. Поэтому контакты вилки после отключения её от сети следует закоротить на

нулевой шине.

A1 - Счётчик времени

А2 - Формирователь синхроимпульсов

A3 - Схема управления

А4 - Блок связи с ЭВМ

А5 - ВРЕМЯ-ИНТЕРВАЛ

А6, А7 - Дешифратор

А8 - Индикатор

А9 - Регистр

А10 - ИНТЕРВАЛ-КОМАНДА

А11 - Дешифратор команд

Рис 1. ПВК 15x20. Упрощённая структурная схема

 

ВРЕМЯ-ПАРАМЕТР

1.2. Основные технические требования

Число программируемых временных интервалов -15 Диапазон изменения выходного напряжения при Rh ≥ 1 кОм (0... 10)В. Скорость программного изменения выходного напряжения. (0,01.... 10) В/мин. Время выдержки установившегося выходного напряжения (0,1...999,9) мин. Возможность ускорения скорости работы в 10 раз.

1.3. Устройство

Программатор представляет собой электронное устройство, работа которого осуществляется по программе, задаваемой с помощью коммутационных штырей на СКОРОСТЬ-ИНТЕРВАЛ и ПАРАМЕТР-ИНТЕРВАЛ.

Состав и работу программатора можно проследить по упрощённой структурной схеме программатора /рис. 1./.

1.4. Работа

1.4.1. Формирователь синхроимпульсов А1 представляет собой генератор, на выходе которого установлен счётчик, позволяющий делить выходную частоту так, что на выходе ячейки имеется набор частот, отличающихся друг от друга в 10 раз. Синхрочастоты поступают на блок логических операций А2, который управляет работой прибора и управляет подачей синхроимпульсов на соответствующие блоки.

1.4.2. Задаваемое напряжение и скорость его нарастания в каждом из 15 временных интервалов программируются с помощью двух коммутаторов СКОРОСТЬ-ИНТЕРВАЛ /А6/ и ПАРАМЕТР ИНТЕРВАЛ /А 10/ токопроводящими штырями. Коммутаторы представляют собой программирующую матрицу с вертикальными и горизонтальными шинами, между которыми с помощью программирующих штырей можно создать гальваническую связь. Так как на одну, например горизонтальную шину, может быть подано несколько вертикальных, производится развязка с помощью диодов (образуются схемы И и ИЛИ) (см. рис. 2).

Коммутатор СКОРОСТЬ-ИНТЕРВАЛ имеет 15 шин, каждая из которых соответствует программируемому интервалу К1... KXV.

Пересекающие их 16 шин, позволяют в четырёх десятичных разрядах двоично-десятичного кода по каждому из 15 интервалов набрать скорость нарастания напряжения. Вследствие того, что программировать легче не скорость, а обратную ей величину, время, за которое напряжение изменяется на 1 В - в указанном временном интервале набирают число N (сотки, десятки, единицы, десятые доли единиц) мин. Следовательно, скорость нарастания (убывания) напряжения:

В программаторе ПАРАМЕТР-ИНТЕРВАЛ шипы, пересекающие шипы,

соответствующие каждому из пятнадцати интервалов, служат для программирования

напряжения, которое достигается в данном интервале.

В примере, указанном на рис., U=l 0,23В, заданное в интервале I, должно возрастать со

скоростью.

Кроме шин, соответствующих времени, в коммутаторе ПАРАМЕТР-ИНТЕРВАЛ имеется

ещё три шины, расширяющие его возможности.

Шина ВРЕМЯ. Если в гнездо одного из интервалов по шине ВРЕМЯ вставлен штырь, то

набранное в этом интервале число соответствует времени выдержки напряжения,

заданного в предыдущем интервале. Если штыря нет, число соответствует времени

нарастания напряжения на 0,1В.

Шина СДВИГ. Если по этой шине вставлен штырь и нажатой кнопке АВ-ТОМ.РЕЖИМ,

после отработки программы интервала произойдёт автоматический переход к

следующему интервалу.

Шина РЕВЕРС. При вставленном штыре на этой шине напряжение растёт вверх, при

отсутствии штыря - вниз.

1.4.3. Счётчик А4 представляет собой двоично-десятичный счётчик, тетрады которого

соответствуют десятым долям, единицам, десяткам и сотням числа, представляющего

собой время возрастания напряжения на 0,1В.

Из блока логических операций А2 на счётчик А4 подаются импульсы счёта (CuAl). Код

числа, имеющегося в счётчике, подаётся на шины программатора А6. При совпадении

этого кода с кодом, набранном на одной из шин коммутатора, на выходе коммутатора

появляются код номера интервала (К1...KXV). Этот код даётся на регистр А7.

1.4.4.Регистр А7 является распределителем сигнала по 15 временным интервалам в

соответствии с кодом интервала, приходящего с коммутатора СКОРОСТЬ-ИНТЕРВАЛ.

Если номер интервала, приходящий с коммутатора СКОРОСТЬ-ИНТЕРВАЛ совпадает с

кодом, имеющемся на внутреннем счётчике интервала, выдается сигнал СКОРОСТЬ,

поступающий на блок логических операций А2. Наличие сигнала СКОРОСТЬ

свидетельствует о том, что напряжение на выходе коммутатора ПАРАМЕТР-ИНТЕРВАЛ

следует изменить на одну дискрету. Внутренний четырёхразрядный двоичный счётчик,

имеющий на ячейке регистр А7 переключается импульсом СДВИГ с блока логических

операций. Количество импульсов СДВИГ должно соответствовать количеству импульсов

CuAl, поступающих на счётчик А4.

По сигналу Скорость блок логических операций А2 сбрасывает счётчик А4, сбрасывает

счётчик регистра А7, а на счётчик А8 подаёт импульс СпА2 и ЗНАК (направление

изменения напряжения). Состояние счётчика А8 изменяется на одну дискрету и выдаётся

через ячейку согласования А5 на цифроаналоговый преобразователь A3, преобразующий

поступающий код в выходное напряжение.

В соответствии со своим назначением (см. начало п. 1.4.4.) регистр А7 выдаёт

последовательно на входы коммутатора А10 ПАРЕМЕТР-ИНТЕРВАЛ сигналы: ИНГ1,

ИНГ2... ИНГ15. Код напряжения, запрограммированный в каждом интервале, подаётся по

десяти шинам на ячейку сравнения А9.

Код напряжения, поступающий с коммутатора А 10 ПАРАМЕТР-ИНТЕРВАЛ,

сравнивается схемой сравнения А9 с кодом, поступающим со счётчика А8. Равенство этих

кодов означает, что напряжение достигло уровня, запрограммированного в данном

интервале коммутатора А10. Этот момент определяется сигналом КОНЕЦ ИНТЕРВАЛА,

возникающем на ячейке сравнения. После этого происходит переход с следующий

интервал.

Таким образом, счётчик А4 отсчитывает интервал времени для повышения напряжения на

одну дискрету до тех пор, пока напряжение на счётчике А8 сравняется в напряжение,

заданным на коммутаторе А9.

До этого времени импульсы СДВИГ на регистр А7 не подаются, а с регистра А7 подаётся

сигнал СКОРОСТЬ каждый раз, когда код с кодировщика А6 совпадает с кодом

внутреннего счётчика регистра А7. Сигнал КОНЕЦ ИНТЕРВАЛА позволяет "сдвинуть"

регистр А7 на следующий интервал и работа устройства повторяется.

1.4.5. Органы управления прибором см.рис.З

2. Меры безопасности

В приборе имеются конденсаторы, сохраняющие заряд даже после выключения

напряжения.

Поэтому соблюдать осторожность при включенном приборе. После выключения прибора

перед работами выждать 3-4 мин.

3. Выполнение работы.

3.1 Собрать схему по рис.4.

 

 

А1- Формирователь синхроимпульсов; А2 - Блок логических операций; A3 - Преобразователь в аналоговый сигнал; А4 - Счётчик периода; А5 - Ячейка согласования; А6 - Коммутатор СКОРОСТЬ-ИНТЕРВЛ; А7 - регистр -распределитель; А8 - Счётчик параметра (напряжения); А9 - Ячейка сравнения; А10 -Коммутатор ПАРАМЕТР -ИНТЕРВАЛ; All - Блок индикации и сигнализации.

Рис1. Программатор 15 ИПП-1 Упрощенная схема электрическая структурная

 

Раздел 8

Раздел 8.1

Оборудование для ионной имплантации.

 

Общие сведения.

Преимущества ионного легирования перед термодиффузией (900-1300 °С)

1) Легирование атомами любых веществ независимо от предельной растворимости при любых температурах.

2) Создание в подложке скрытого слоя на некотором состоянии от поверхности подложки.

3) Получение неглубоких (до 1000 А (ангстрем)) легированных слоев в том числе ступенчатых.

4) Легирование подложки через защитный слой.

5) Легирование с высокой точностью глубиной и профилем распределение примесей в подложке путём изменения энергии и дозы вводимых ионов примесей.

К недостатком ионной имплантации можно отнести сложность оборудования и остаточные радиационные дефекты в подложке.

Установки ионной имплантации разделяют на три основных типа:

- малых и средних доз

- больших доз с интенсивными ионными пучками

- высокоэнергетические

В установках малых и средних доз интенсивность тока ионного пучка составляют от

единиц микроампер до 500-800 мкА.

В установках больших доз (сильноточных) - от 1 до 200 мА.

Оба типа установок работают в области энергий от 30 до 200 кэВ. Максимальная энергия высокоэнергетических установок может превышать 1 МэВ.

Установки ионной имплантации обычно состоят из источника ионов 1, магнитного масс-сепаратора 3, систем ускорения 6 и сканирования 8 пучка, приемной камеры 9 и вакуумной системы. Основным отличием этих установок является потенциал приёмной камеры, масс-сепаратора и источника ионов относительно друг друга.

Компоновки установок ионной имплантации: а - малых и средних доз, б - с разделением ионов по массам после ускорения, в - сильноточных,

г - высокоэнергетических, д - больших доз; 1 - источник ионов, 2 - система вытягивания и первичного формирования пучка, 3 - магнитный масс-сепаратор, 4 - высоковольтный модуль, 5 - регулируемая диафрагма, б - система ускорения, 7 - фокусирующая линза, 8 -пластины электростатического сканирования и отклонения пучка, 9 - приемная камера

В) г)

 

Наиболее широко используется установка малых и средних доз, энергия ионов которой не превышает 200 кэВ, а приемная камера находится под потенциалом земли и магнитная сепарация осуществляется до полного ускорения пучка. Энергия ионов в сепараторе низкая, габариты небольшие, малые магниты, маломощные источники питания электромагнитного сепаратора и ускорительной системы. Установку с разделением ионов по массам после ускорения обычно используют для исследовательских целей. Высокий ток нагрузки высоковольтного источника питания, а также увеличения вторичной электронной эмиссии, повышает опасность облучения рентгеновскими лучами.

- достоинством сильноточной установки является простая система управления и питания источника ионов и электромагнита, малое количество потребляемой энергии высокого напряжения, а недостатком - трудный доступ к приёмной камере, высокий потенциал на ней и сложность автоматизации загрузки — выгрузки пластин.

-Высокоэнергетическая установка позволяет, приложив высокий потенциал к приемной камере, получить сверхвысокую (до 500 кэВ) энергию ионов. При дальнейшем увеличении энергии ионов возникает сильное рентгеновское излучение.

-В установке больших доз источник ионов находится под высоким напряжением, полное их ускорение в системе первичного формирования и большие токи пучка, а также даёт возможность полной автоматизации всех режимов работы.

В качестве рабочих веществ в разрядную камеру источника ионов подают такие газы, как водород, гелий, аргон, азот или газообразные соединения ВFз,РНз и AsFe3. Используя твердые вещества, температура парообразования которых не превышает 1000 °С (олово Сп, галлий Ga, сурьму Сb), их предварительно нагревают, ионизируют пары и подают в источник ионов через натекатель, регулируя скорость испарения изменением температуры нагрева. Твердые вещества, температура парообразования которых превышает 1000 °С, сначала распыляют в атмосфере аргона или ксенона, а затем ионизируют в плазме этого газа.

Масс-сепараторы служат для выделения из общего ионного пучка ионов необходимой массы и заряда. Для экранирования рентгеновского излучения в электродах линз используют специальные материалы (например, свинцовую резину). Кроме того, рентгеновское излучение экранируют постоянными магнитами и металлическими экранами, устанавливаемыми непосредственно в системе однозазорного ускорения.

Наибольшая напряжённость магнитного поля на равновесной траектории составляет 100 кА/м (8000Э) что позволяет разделять ионы в диапазоне масс 1-200 а.е.м. на промежуточной энергии ионов 15 кэВ. Питание обмоток электромагнита осуществляется от стабилизированного источника питания. Магнитная сепарация приводит пучок в моноионное состояние определённого химического элемента с током от десятков до тысячи мкА. Масс-сепораторы на постоянных магнитах с ортогональными магнитными и электрическими полями с одновременным воздействием постоянного и переменного электрических полей. Сепарация ионного пучка основана на взаимодействии движущихся ионов с магнитными и электрическими полями под действием силы Лоренца F=q/c [V,B] сила Лоренца - на 1 элементарный носитель заряда q движущийся со скоростью v в магнитном поле индукцией В.

Фокусируют пучки независимо от массы ионов электростатическими квадрупольными (сдвоенными или строенными) или трехэлектродными линзами.

- Система ускорения (ускоритель) и формирования пучка представляет собой ус­корительную трубку, из кольцевых стеклянных (керамических) изоляторов и металлических электродов, спаянных между собой. Расположением ускорителя относительно других элементов определяются конструкции и габариты установки, а также распределение высоких потенциалов по ее частям. Система сканирования обеспечивает равномерное легирование по всей пластине. В магнитном поле устройства сканирования ионный пучок склоняется на определённый угол. Поскольку отклонять необходимо пучок одинаково заряженных и имеющих одинаковые значения импульсов, то угол отклонения будет зависеть только от напряжённости магнитного поля и его протяжённости вдоль траектории ионов. Форма, размеры полюсных наконечников и межполюсного зазора обеспечивают однородность магнитного поля во всей области его действия на ионный пучок. Частота вращения барабана 20 об/мин. Этим обеспечивается механическое сканирование подложек в горизонтальной, относительно пучка области. После проведения имплантации необходим отжиг пластин с целью уничтожения радиационных дефектов. Лучший отжег - электо - лучевой, лазерный или галогенными лампами. Рентгеновское излучение - вторичные электроны набирают энергию свыше 300 к.э.в. чтобы этого не было высоковольтные системы делят на несколько блоков, а в ионопроводе размещают магнитные ловушки отклоняющие вторичные электроны в оси ионопровода и не позволяющие им набирать высокую энергию. Цилиндр Фарадея используют для измерения дозы и настройки ионной оптики до высокоэнергетического!!!!!!!!!!!. измерение дозы ионов осуществляется непосредственно с поверхности изолированного подложкодержателя 4 и с размещённой на нём подложки 5. в этом случае доза определяется общим током от зацитных экранов (корпуса цилиндра) и мишени к земле.

Установка «Везувий- ЗМ» малых и среди их доз, ток пучка которой равен от 10 до 1000 мкА, позволяет легировать полупроводниковые подложки диаметром 75, 100 и 150 мм ионами, обладающими энергией до 150 кэВ. Установка имеет устройство механического и электростатического сканирования пучка. Рабочими веществами являются трехфтористый бор, красный фосфор, металлические цинк и мышьяк. Производительность установки 400 подложек в час; неоднородность дозы имплантации <2 %.

К установке "Везувий- 5", предназначенной для имплантации подложек молекулярными ионами BF2, разработано устройство, работающее по принципу масс-сепарации и позволяющее получать на мишени пучки с энергией ионов 10—100 кэВ. Работа этого устройства состоит в отклонении пучка ионов BF2 заданной энергии на угол 7° на позицию легирования. Отделение молекулярных ионов BF2 от высокоэнер­гетических ионов бора осуществляется дисперсионной щелью шириной 40 мм, расположенной перед приемной камерой. Неоднородность дозы при легировании не превышает 4 %.

Установка "Везувий-8" предназначена для имплантации больших доз (6,25 * 10¹⁵ ион /см²) ионов массы до 20 а.е.м. и током 2-5 мА при энергии ионов до 100 КэВ для подложек диаметром 75, 100, 150 мм. Ионный разряд возбуждается в магнитном поле напряжённостью Н=15 кА/м (1200 Э), что необходимо для повышения эффективности ионизации газов и паров рабочих веществ. Ионный пучок ускоряется и поступает в масс-сепаратор. Масс-сепаратор представляет собой электромагнит секторного типа с углом поворота пучка 110° радиусом равновесной траектории 300 мм и межполосным зазором 50 мм.

У с т а н о в к а «Везувий 9» используют для имплантации многозарядных ионов. При этом энергия однозарядных ионов фосфора, мышьяка, сурьмы составляет 0,6 МэВ. двухзарядных - 1.2 МэВ, а трехзарядных — 1.8 МэВ. Источник ионов позволяет получать пучки двухзарядных ионов этих веществ интенсивностью до 600 мкА, а трехзарядных —-до 150 мкЛ. Суммарное ускоряющее напряжение составляет 600 кВ. В установке использовано двухкоординатное механическое сканирование подложек диаметром 76 и 100 мм относительно неподвижного пучка ионов. В высоковольтной системе установки, разделенной на два блока, имеются магнитные ловушки, ограничивающие энергию вторичных электронов до 200 кэВ.

Установка "Везувий 9М" является модернизированным вариантом высокоэнергетической установки ионной имплантации "Везувип-9". Модернизация расширила технологические возможности и повысила надежность установки. Так. установка "Везувий-9М" оснащена более эффективными источниками многозарядных ионов, повышающими ток двухзарядных ионов фосфора, мышьяка и сурьмы до 400 мкЛ. Кроме того, они позволяют получить для имплантации ионы тяжелых элементов с кратностью заряда 4,5 и расширяют набор ионов, используемых для высокоэнергетической имплантации.

 

 

1 - привод вращения контейнера, 2 - нагреватель, 3 - контейнер с кассетами, 4 — приемная камера, 5 - дозиметр, 6 - полупроводниковая подложка, 7 - вакуумный щелевой затвор, 8 — азотная ловушка, 9 -система однозазорного ускорения, 10 - настроечный цилиндр Фарадея, 11 - устройство электромагнитного сканирования, 12 - электромагнитный масс-сепаратор, 13 - источник ионов

 

 

Цилиндр фарадея: 1, 2 - заземленная и подавляющая диафрагмы, 3 - корпус цилиндра, 4 -подложко-держатель, 5 - подложка

1- источник ионов

2 - ионопровод

3 - приёмная камера

4 - шлюзовая камера

NR - турбомолекулярный насос

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: