 |
Устройство и работа установки 01НИ – 7 - 015
|
|
|
|
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ
Назначение вакуумной установки 01НИ – 7 - 015
Установка предназначена для нанесения в вакууме тонких пленок алюминия, его сплавов и других металлов на кремниевые пластины диаметром до
125 мм. и управляется от микропроцессора на базе ЭВМ "Электроника 60". Установка изготовлена в исполнении УХД категории 4.1 по ГОСТ 15150-69.
Установка может применяться автономно или в составе линии для производства изделий электронной промышленности.
Питание установки осуществляется от трехфазной четырехпроводной с нулевым проводом сети переменного тока напряжением 380/220 В +10%, частоты 50 Гц +2,5%.
Установка обеспечивает работу при подаче сжатого воздуха по ГОСТ 11882-73 под избыточным давлением (4-5) 
105Па ((4-5) кг/cм2) (класс загрязнённости 12 по ГОСТ 17433-80, холодной воды по ГОСТ 2874-73 температурой (5-25)°С под избыточным давлением (3-4) 
105 Па ((3-4) кгс/см2), расходом
5,6 
10-4 м3/ч (2 м3/ч); горячей воды температурой (70-90)°С под избыточным давлением (3-4) 
105Па ((3-4) кгc/cм2 ), расходом 2,8 
10-4 м3/с (1 м3/ч); (жидкого азота по ГОСТ 9293-74 в сосудах криогенных CK-I6 ГОСТ 16024-79 с расходом
0,045 м3/смену, (45 л/смену); аргона газообразного, чистого, марка А ГОСТ 10157-79 под избыточным давлением (0,4 – 0,6) 
105 Па.
Устройство и работа установки 01НИ – 7 - 015
В основе работы установки лежит принцип последоватeльного нанесения пленок на непрерывно движущиеся кремниевые пластины путем распыления мишеней магнетронных распылительных устройств (магнетронов) ионами инертного газа.
В установке обрабатываются кремниевые пластины диаметром 76 - 100 мм. На них наносится слой металлической пленки (однослойный, двух- или трехслойный).
Установка имеет линейную компоновку и встраивается в"чистую комнату". Для уменьшения площади "чистой комнаты" допускается другая расстановка составных частей установки так, например, вместе с установкой вакуумной можно расположить и шкаф управления, а шкаф питания поместить вне "чистой комнаты".
|
|
|
Установка состоит из установки вакуумной 3.270.020, шкафа управления 3.628.I65, шкафа питания 3.628.164, шкафа управления 3.628.230 и кабелей, соединяющих их между собой.
В состав установки вакуумной входит рабочая камера с нагревателями пластин с магнетронными устройствами распыления, шлюзовые системы загрузки - выгрузки пластин, агрегат вакуумный с механическим форвакуумным насосом ВНМ - 18Г и агрегат АВР-50.
Агрегат вакуумный предназначен для откачки рабочей камеры, а агрегат АВР - 50 - для откачки шлюзовой системы и фороткачки камеры в период запуска вакуумной системы установки.
Шкаф управления 3.628.230 предназначен для управления установкой в наладочном или ручном режимах работы. В состав шкафа управления входят три блока управления магнетронами 3.859.228, блок управления конвейером З.857.932, блок управления 3.857.936 (для работы в наладочном режиме), блок управления нагревом 3.857.926, блок управления натекателем 3.857.938, блок управления вакуумной системой 3.857.951, блок. входящего в комплект вакуумметров ВМБ – 14 и 13ВТ3 – 003, а также другие элементы согласно перечню 3.628.165.201.
Шкаф питания З.628.164 предназначен для питания основных устройств обработки пластин в установке вакуумной, а именно, магнетронов, нагревателя, а, также устройств транспортирования и т.д. согласно перечню 3.628.164.201.
Шкаф питания является основным связующим звеном между шкафом управления 3.628.125 и установкой вакуумной. Для облегчения и уменьшения габаритов шкафа питания трансформаторы и фильтры источников питания трех магнетронов размещены в нижней части каркаса установки вакуумной. Это способствует устойчивости установки вакуумной.
|
|
|
Шкаф управления 3.628.230 предназначен для управления установкой вакуумной в автоматическом режиме по девяти запрограммированным технологическим процессам.
В состав шкафа управления входит микропроцессор на основе ЭВМ «Электроника 60» и дисплей. Микропроцессор управляет конвейером (транспортирование пластин), напуском аргона в зону распыления, нагревом пластин, режимами работы трех магнетронов, работой шлюзовой системы загрузки - выгрузки пластин, ведет счет пластин в загружаемой и выгружаемой партии, обеспечивает контроль за работой всех систем и блокировку при отказе какой-либо системы. На дисплеи высвечивается соответствующая информация, позволяющая следить за параметрами технологического процесса и определить причины выхода установки из рабочего состояния. При отказе микропроцeccopa работоспособность системы приема и выдачи пластин вакуумной системы сохраняется, но оператор должен при этом судить о работе этих систем не по экрану дисплея, а по сигнализации на блоках и показаниям вакуумметров. Часть информации при, этом теряется, но работоспособность указанных систем сохраняется.
Кроме того, при неработающем микропроцессоре предусмотрено ручное управление конвейером, нагревом пластин и режимом питания магнетронов без стабилизации этих параметров.
Работа установки в автоматическом режиме происходит следующим образом:
Включается механический насос кнопками на блоке управления вакуумной системой (БУВС) и агрегат форвакуумной откачки АВР – 50. После получения форвакуума в магистрали паромасляного насоса включается паромасляный насос и азотные ловушки. При закрытом затворе паромасляного
насоса кнопкой включается форвакуумная откачка рабочей камеры установки до давления не более 6,7 Па (5 10-2 мм. рт. ст.), с помощью вакуумной системы откачки шлюзов, при этом откачка идет через открытые затворы шлюзов загрузки и выгрузки. После получения заданного давления форвакуумная откачка камеры автоматически прекращается и затворы шлюзов закрываются, отсекая шлюзы от рабочей камеры, одновременно закрываются клапаны форвакуумной откачки шлюзов.
После запуска паромасляного насоса Н - 5К при наличии форвакуума в ра
|
|
|
бочей камере кнопкой БУВС открывается затвор Ду400 паромасляного насоса. Рабочая камера откачивается до давления не более 1,3 10-2 Па
(1 10-4 мм. рт. ст.), т.е. до высокого вакуума.
При открывании затвора Ду400 срабатывает блокировка, запрещающая откачку рабочей камеры через затворы шлюзов с помощью агрегата АВР - 50 независимо от давления в рабочей камере. После открытия затвора Ду400 рабочая камера должна откачиваться до давления 1,3 10-2 Па (1 10-4 мм. рт. ст.) за 30 мин.
Затвор Ду400, клапан фороткачки паромасляного насоса и клапана откачки шлюзов имеют пневматические приводы. Управление каждым пневмоприводом производится с помощью двух электропневмоклапанов, работающих поочередно. Включенный клапан подает воздух в свою полость пневмоцилиндра, а отключенный клапан сбрасывает воздух из своей полости пневмоцилпндра в атмосферу. Каждая пара электропневмоклапанов переключается с помощью контактов одного реле. Реле и электропневмоклапаны размещены на двух пневмопанелях в высооковакуумном агрегате и в нижней части установки вакуумной.
Система работы азотных питателей работает следующим образом:
1) Кнопкой включаетая азотный питатель, если датчик азота не охлажден имеющимся в ловушке азотом. Азот заполняет ловушку и, переливаясь через край ловушки, попадает на датчик Rt и охлаждает его.
2) При "горячем" датчике Rt на вход уcтройства защиты приходит сигнал от +3 до +24В, при этом на выходе устройства (т. е. на входе блока «ЛОГИКОН») будет сигнал "0".
3) После охлаждения датчика Rt до минус 70°С на входе устройства защиты будет сигнал "0", а на входе блока «Логикон» появится сигнал «+24В» (логическая «1»).
4) Блок "Логикон" запоминает это состояние, как сигнал о заполнении ловушки азотом и отключает азотный питатель.
5) После того, как уровень азота в ловушке понизится и датчик Rt вновь нагреется, вновь включится азотный питатель и запустится двухканальное реле времени.
6) Система построена таким образом, что подпитка ловушки азотом и охлаждение датчика Rt должны закончиться раньше, чем истечет выдержка времени в обоих каналах реле времени.
|
|
|
Если же датчик Rt не охладился за 2-4 мин, то вторая ступень реле времени включит сигнал об отсутствии азота в ловушке.
Настройка времени срабатывания производится потенциометрами, размещенными внутри реле времени. Реле времени установлены в блоке управления вакуумной системой.
Система форвакуумной откачки камеры работает следующим образом:
1) Кнопкой включается двухступенчатый откачной агрегат
АВР. Автомат обеспечивает защиту двигателей агрегата от перегрузки.
2) Магнитный пускатель КМ4 при запуске АВР отключает натекатель воздуха в АВР.
3) Кнопкой при закрытом затворе паромасляного насоса и отсутствия форвакуума в камере включается с помощью блока «ЛОГИКОН» общий клапан откачки шлюзов и клапаны откачки шлюза загрузки и шлюза выгрузки и с помощью блоков управления шлюзами загрузки и выгрузки открываются затворы шлюза загрузки и шлюзы выгрузки. При этом на мнемосхеме блока управления вакуумной системой загорается сигнализация о состоянии клапанов, затвора, насоса и вакуума камеры.
После откачки камеры до 6,7 Па (5 10-2 мм. рт. ст.) закрываются клапаны и затворы шлюзов.
Аналогичное действие произойдет при открывании затвора паромасляного насоса. Блокировка по высоковакуумному затвору предохраняет установку от прорыва атмосферного воздуха из шлюзов в камеру в случае отказа вакуумметра, контролирующего давление в камере установки.
Система высоковакуумной откачки работает следующим образом:
1) Кнопкой включается механический насос форвакуумной
откачки паромасляного насоса, после чего кнопкой включается форклапан паромасляного насоса.
2) После откачки паромасляного насоса до давления не выше 6,7 Па (5 10-2
мм. рт. ст.) кнопкой включается нагреватель паромасляного насоса.
3) Если паромасляный насос включен, но нет охлаждающей воды в паромаслянном насосе, устройство защиты включает через промежуточное реле К7
звуковую и световую сигнализацию.
4) Если масло в паромасляном насосе не нагрето, то включается сигнал
на мнемосхеме БУВС и реле К2. При холодном масле реле К2 запрещает открывание затвора паромасляного насоса и разрешает отключить форклапан и механический насос паромасляного насоса.
5) Если в нагревателе паромасляного насоса сгорела спираль в одной фазе,
то сработает реле К5 и включит сигнализацию.
6) Если масло нагрето, рабочая камера откачена до давления 6,7 Па (5 10-2
мм. рт. ст.) и открыт форклапан, то можно кнопкой открыть затвор паромасляного насоса. При горячем масле реле К2 запрещает отключать форклапаны и механический насос паромасляного насоса.
|
|
|
7) Реле нагрева масла размещено в нижней части паромасляногонасоса.
8) На вход микропроцессора приходят сигналы о включении паромасляного насоса, открывании затвора паромасляного насоса и наличии высокого вакуума камеры.
9) Микропроцессор предупреждает оператора, если закрыт затвор паромасляного насоса, а так же в том случае, если затвор открыт, но не достигнуто давление 1,3 10-2 Па (1 10-4 мм. рт. ст.).
Микропроцессор контролирует получение вакуума за указанное время и, если за 30 мин не удастся откачать рабочую камеру до давления 1,3 10-2 Па
(1 10-4 мм. рт. ст.), то включается строчка «ПЛОХОЙ ВАКУУМ КАМЕРЫ» на дисплее.
Микропроцессор предупреждает оператора о неисправности вакуумной системы.
Пластины из кассеты шлюза загрузки поочередно укладываются на конвейер без разрыва ряда идущих друг за другом пластин. Работа шлюзов воз-
можна только при нажатой кнопке БУВС.
Двигаясь вместе с конвейером пластины нагреваются проходя над нагревателем (нагрев с тыльной стороны) и с помощью магнетронов на пластины напыляется пленка.
Мощность каждого магнетрона, а, следовательно, и толщина каждого слоя пленки регулируется отдельно. Давление аргона для всех трех магнетронов одинаково.
После напыления пластины автоматически укладываются в приемную кассету в шлюзе выгрузки. Когда последняя пластина из шлюза загрузки попадает на конвейер, кассета шлюза загрузки автоматически опустится вниз, после чего закрывает затвор шлюза загрузки, отсекая шлюз от рабочей камеры.
В шлюз загрузки напускается воздух до атмосферного давления, после чего выдается команда оператору о замене пустой кассеты на кассету с пластинами.
Сигнализация о загрузке и выгрузке пластин работает следующим образом.
- Нажатием кнопки СТОП на блоке управления загрузкой или выгрузкой прекращается операция соответственно по загрузке или выгрузке пластин, и включается соответствующая сигнализация.
- На загрузке произойдет то же самое, если кассета придет вниз и микропроцессор сообщит блоку «ЛОГИКОН» о том, что пластина в кассете была (т. е кассета не была пустой).
- На выгрузке произойдет то же самое, если микропроцессор сформировал команду КОНЕЦ ВЫГРУЗКИ по разрыву ряда пластин или на «ЛОГИКОН» придут сигналы о том, что обработано 25 пластин.
На перегрузку кассет, откачку и промывку шлюза загрузки аргоном необходимо от 2 до 4 мин. Во время перегрузки кассет и откачки шлюза, конвейер продолжает двигаться с первоначальной скоростью, но пластины на конвейер не поступают. Таким образом, на конвейере образуется разрыв ряда движущихся пластин, а когда этот разрыв подойдет к шлюзу выгрузки, то автоматически выдается команда об окончании выгрузки и закроется затвор шлюза выгрузки. Команда об окончании выгрузки выдается так же, в том случае, если в кассету выгрузки уложено 25 пластин.
В шлюз выгрузки напускается воздух до атмосферного давления и включается сигнализация о перегрузке. По этому сигналу открывается дверь шлюза, вынимается кассета с пластинами; ставится пустая кассета и закрывается дверь. При этом шлюз через два форклапана откачивается до 13,3 Па (1 10-1 мм. рт. ст.), затем в течение (10±5)с промывается аргоном, после чего откачивается до
1,3 Па (1.10-1 мм рт. ст.), затем закрываются форклапаны и открывается затвор шлюза.
Откачка и промывка шлюза аргоном протекает так же, как и в шлюзе выгрузки, но если необходимо откачивать оба шлюза, то срабатывает блокировка, запрещающая откачку шлюза загрузки.
Если оператор по каким - либо причинам своевременно не подготовил шлюз выгрузки к приему следующих пластин, то при подходе очередного ряда пластин к закрытому затвору шлюза выгрузки во избежание поломки пластин автоматически отключается конвейер, нагрев пластин и все магнетроны.
Система блокировки по затору работает следующим образом:
- На блок «ЛОГИКОН» с блока управления выгрузкой приходят сигналы о том, что пластина находится перед шлюзом и шлюз закрыт.
- По этим сигналам «ЛОГИКОН» включает реле К6 БУВС, реле К6 включа-
ет сигнал и выдает сигнал о заторе на вход микропроцессора.
- Если управление установкой выполняет микропроцессор, то по сигналу «затор» он отключает конвейер, нагрев и магнетроны.
- В ручном режиме работы установки те же отключения выполнит реле К6 БУВС.
Работа установки в ручном режиме происходит следующим образом:
При отключении микропроцессора или при отказе микропроцессора оператор с помощью кнопок блока управления ЕМ3.857.936 включает ручной режим управления установкой и плавно регулирует скорость конвейера, ток нагрева пластин, мощность магнетронов и дает команду шлюзам загрузки и выгрузки на полуавтоматическую работу по загрузке пластин из кассеты на конвейер и выгрузке пластин с конвейера в кассету шлюза выгрузки.
В ручном режиме скорость конвейера, ток нагрева пластин мощность магнетронов регулируются с помощью резисторов блока управления, но не стабилизируются, давление аргона в зоне распыления регулируются ручкой блока управления.
Команду об окончании работы шлюза выгрузки оператор подает с помощью кнопки СТОП шлюза выгрузки после выгрузки необходимого числа пластин. Кнопкой СТОП можно выдать команду об окончании выгрузки как в ручном так и в автоматическом режиме.
Если оператор не подал команду СТОП на шлюз выгрузки, то работа шлюза выгрузки закончится после того, как кассета шлюза выгрузки полностью заполнится пластинами и займет крайнее верхнее положение. При работе в ручном режиме сохраняется блокировка по вакууму, воде в нагревателе и магнетронах, пробою в магнетронах и по затору пластин перед закрытой дверью шлюза выгрузки, однако режим работы блокировок при отказе микропроцессора меняется.
В ручном режиме блокировки по воде запрещают работу только того устройства, у которого прекратилась подача воды. При работе микропроцессора отсутствие воды в любом включенном устройстве приводит к отключению конвейера, нагрева и всех, магнетронов, так как работа установки с нарушением цикла не допускается.
При отсутствии высокого вакуума в установке или при заторе как в ручном, так и автоматическом режиме отключается конвейер, нагрев и все магнетроны.
Ручной режим работы установки применяется при отказе микропроцессора, для наладки установки и в крайнем случае для окончания процесса напыления при внезапном отказе микропроцессора.
При работе в ручном режиме отключаются выключатели СЕТЬ
микропроцессора, нажимается на блоке управления кнопка, нажимаются
кнопки,,, с помощью ручного натекателя устанавливается необходимое давление аргона в зоне распыления, с помощью соответствующих резисторов блока управления устанавливается требуемое значение скорости конвейера, тока нагрева пластин и мощности, подаваемой на магнетроны.
Для переналадки установки на работу с пластинами диаметром 76 мм из комплекта принадлежностей необходимо взять цепи 4.308.019, 4.308.019-01 и заменить ими цепи в конвейере установки. При замене цепей необходимо в шлюзах и рабочей камере переставить боковые планки, ограничивающие перемещение пластин соответствующего диаметра.
Замену цепей проводить в следующем порядке:
С помощью домкрата 4.394.007, установленного на лицевой части рабочей камеры, поднять крышку камеры. Включить конвейер в ручном режиме (для того, чтобы включить конвейер в ручном режиме без наличия вакуума в рабочей камере, необходимо включить вакуумметр ВМБ-14 шкафа управления З.626.165 в режиме «Калибровка» и с помощью потенциометров ПОРОГ СРАБАТЫВАНИЯ этого вакуумметра зажечь сигнальные лампы БЛОКИР 1 и БЛОКИР 2 вакуумметра, имитируя тем самым наличие вакуума в камере).
Выключить привод конвейера в момент прохождения двух стыковочных (неполностью загнутых) звеньев цепей в середине зоны осаждения пленок. Ослабить с помощью натяжного устройства натяжение цепей обеспечив тем самым возможность их разьединения вручную. Зацепить два первых звена новых цепей к двум последним звеньям заменяемых цепей. Установить среднюю скорость перемещения конвейера около 200 мм/мин. Включить привод конвейера и в процессе перемещения последних звеньев заменяемых цепей к приводным звездочкам плавно подавать новые цепи, при этом необходимо вручную подтягивать и сматывать заменяемые цепи. Соединить стыковочные звенья новых цепей и обеспечить их натяжение с помощью натяжного устройства.
|
|
|
