 |
Работа установки в автоматическом режиме.
|
|
|
|
Включение установки. Открыть подачу холодной воды, сжатого воздуха технологических газов, подать электропитание, при этом должен загореться индикатор (12). Включить автомат питания (11) и кнопку подачи сервисного питания (10) (рис.5.1.5). Убедится в наличии всех фаз – индикаторы (13) должны гореть. Дождаться загрузки программного обеспечения (на мониторе появится главное меню) – установка готова к работе.
Далее работа установки осуществляется по управляющей программе, который представляет собой проект, созданный с помощью автоматизированной среды разработки АСУТП Master Scada компании ИНСАТ. Данный проект запускается автоматически после загрузки операционной системы Windows.
Перед переводом системы в режим исполнения необходимо произвести идентификацию оператора. В центре экрана появиться окно для ввода имени и пароля оператора. Нажать кнопку «ОК» и после перевода системы в режим исполнения – произойдет запуск проекта управляющей программы, а на экране появиться окно управления программатора и окно сообщений. При запуске программы необходимо просмотреть все сообщения и если среди них есть – «Загрузка конфигурации контроллера», дождаться изменения шрифта сообщений с жирного на обычный.
Установка имеет три режима работы: программный, программный режим с редактированием (с заданием) переменных и автономный режим.
Программный режим – режим работы установки по заранее созданной программе технологического процесса, в котором все системы находятся в автоматическом режиме под управлением программатора.
Программный режим с редактированием переменных – тоже, что и программный режим, но задания (переменные), т.е. установки давлений расходов газа, мощности и т.п. доступны для изменения (редактирования) пользователем, а управляющие соответствующими системами команды – также поступают от программатора. Для редактирования какой либо из переменных (установок) необходимо перейти на соответствующую мнемосхему системы и ввести нужное значение параметра.
|
|
|
Автономный режим – режим работы установки, в котором каждая система управляется отдельно со своей мнемосхемы. Здесь возможен перевод из автоматического режима к ручному управлению. В ручном управлении блокировки, запрещающие некорректные действия оператора не снимаются. Этот режим не является основным и может быть использован для наладки установки.
Выбор одного из трех режимов установки производится в окне управления программатора на панели запуска. Для начала работы установки «Каролина Д12А» в автоматическом режиме (программном или с редактированием переменных) необходимо выполнить процедуру включения установки и процедуру проверки выполнения условий готовности систем. Для этого в окне управления системами установки рис.5.3.1 выбирают «контроль систем рис.5.3.2. Здесь отображается информация о готовности систем к работе, а также информация об аварийных ситуациях.
Рис.5.3.1 Окно управления системами установки
Рис.5.3.2 Контроль систем.
Красный цвет означает отсутствие выполнения условия, например, нет сжатого воздуха, на рисунке напротив «Сжатый воздух» горит красный индикатор. Индикатор, находящиеся напротив названий систем установки обозначают наличие аварии в системе. Красный цвет обозначает аварию, зеленый цвет - все в порядке.
Когда установка полностью будет готова к работе, нажмите кнопку включить на панели управления программатора.
Рис.5.3.3 Панель управления установкой и вакуумной системой. Кнопки разблокированы.
Системы, которым необходимо выполнить процедуру включения, начнут выполнение этой операции в автоматическом режиме.
|
|
|
Когда все системы будут включены, индикатор состояния покажет состояние «Включено», значит - установка полностью готова к работе.
Для загрузки обрабатываемой пластины нажмите кнопку «Атмосфера» на панели управления программатора. Вакуумная система перейдет в состояние «Атмосфера». Загрузите обрабатываемую пластину в рабочую камеру и нажмите кнопку «Вакуум» или запустите программу тех. процесса, где первый шаг соответственно должен быть «Вакуум». Для контроля параметров проведения процесса перейдите к мнемосхеме управления системами установки. После завершения программы тех. процесса для выгрузки пластины нажмите кнопку «Атмосфера». Вакуумная система выполнит процедуру перехода в состояние «Атмосфера». Поменяйте пластину, дайте команду «Вакуум», дождитесь окончания перехода и запустите программу тех. процесса снова.
Вакуумная система установки может находится в одном из четырех состояний – «Выключено», «Включено», «Вакуум», «Атмосфера».
Состояние «Выключено» - когда все клапаны закрыты и все насосы выключены, в рабочей камере форвакуум.
Состояние «Включено» - когда форвакуумный насос NZ1-1 выключен, включен и подготавливается криогенный насос, затвор рабочей камеры закрыт.
Состояние «Вакуум» - когда форвакуумный насос NZ1-1 выключен, криогенный насос находится в рабочем режиме, затвор рабочей камеры открыт и рабочая камера откачана до заданного давления.
Состояние «Атмосфера» - когда форвакуумный насос NZ1-1 выключен, включен и подготавливается криогенный насос или криогенный насос находится в рабочем режиме, затвор рабочей камеры закрыт.
Рис.5.3.4 Вакуумная система
Таблица 5.3.1 Элементы мнемосхемы
Таблица 5.3.2 Условные обозначения
На панели управления рис.5.3.5 находятся кнопки для ввода команд переходов из одного состояния в другое, задатчик давления, кнопка включения режима стабилизации давления, индикаторы состояний, кнопки переключения режима управления, индикаторы выполнения задания по вакууму и стабилизации, индикатор аварии. Кнопки «Выключить», «Включить», «Вакуум», «Атмосфера» блокируются во время выполнения какого-либо перехода и доступны только тогда, когда состояние достигнуто. После ввода команды индикатор перехода отображает, в какое состояние переходит система, а индикатор состояния, - в каком состоянии находилась система. Когда оба индикатора горят возле одной кнопки, значит, система завершила переход и состояние достигнуто.
|
|
|
Рис 5.3.5 Панель управления вакуумной системой.
Кнопка «Сброс» предназначена для сброса команд вакуумной системы, используется в случаях когда условие шага не может быть выполнено длительное время.
При нажатии кнопки «Сброс» закрывается затвор рабочей камеры, далее закрывается форвакуумный клапан VP4, затем отключаются форвакуумный насос. После этих операции вакуумная система переходит в выключенное состояние.
Перед началом работы необходимо включить вакуумную систему. Для этого нужно нажать на панели управления вакуумной системой кнопку «Включить». Программа начнет выполнять процедуру включения, в результате которой крио насос будет подготовлен к работе. После этого вакуумная система будет готова к работе.
Для просмотра блокировок исполнительных механизмов необходимо на мнемосхеме нажать кнопку «Блокировки»,после этого откроется таблица блокировок.
Рис.5.3.6 Таблица блокировок вакуумной системы.
Таблица блокировок отображает, по какой причине заблокирован элемент. Для просмотра состояния какого-либо элемента системы нажмите на изображение нужного вам элемента. Перед вами откроется окно управления выбранным элементом рис.5.3.7.
Рис.5.3.7 Окно управления форвакуумным клапаном.
Трехканальныая система газонапуска установки может работать в двух основных режимах: автоматическом и ручном. По умолчанию включен автоматический режим.
Рис.5.3.8 Мнемосхема канала газонапуска.
В автоматическом режиме имеется возможность выбора одного из режимов работы канала газонапуска:
• Задание расхода газа;
• Пропорция;
• Стабилизация давления;
• Стабилизация тока источника питания магнетрона;
• Стабилизация тока питания ионного источника.
|
|
|
В зависимости от выбранного подрежима область настройки будет меняться, а в случае выбора задания расхода газа она будет пустой. Клапан канала открывается с задержкой для предотвращения резкого скачка давления в случае одновременного открытия клапанов нескольких каналов газонапуска. Управление клапаном осуществляется кнопками «Открыть» и «Закрыть». Если расход газа в данном канале равен 0, то клапан закрыт.
Блок питания магнетронов (БПМ) предназначен для обеспечения электропитанием магнетронных распылителей различного типа, используемых в вакуумном оборудовании для нанесения тонкопленочных покрытий.
Блок питания ионных источников (БПИИ) предназначен для обеспечения электропитанием ионных источников типа «протяженный радикал», используемых в вакуумном оборудовании для предварительной очистки изделий перед нанесением тонкопленочных покрытий.
Блок питания потенциала смещения (БППС) предназначен для управления условиями нанесения тонкопленочных покрытий, используется совместно с БПМ.
В зависимости от типа БП изображение мнемосхемы меняется в соответствии с типом БП.
Рис.5.3.9 Мнемосхема блока питания (магнетронов).
Для задания режимов работы БП предназначена панель управления рис.5.3.9. Сигнал Аварии информирует о возникновении аварии непосредственно в БП. При отсутствии аварии цвет индикатора серый, при наличии аварии индикатор мигает красным цветом.
Нажатием кнопок режима стабилизации выбирается один из режимов стабилизации (два режима выбраны быть не могут):
• Ток (I)
• Напряжение (U)
• Мощность (Р).
Выбранному режиму стабилизации соответствует зеленый цвет кнопки.
Управление нагревателем карусели установки осуществляется путем вызова соответствующей мнемосхемы в главном окне управляющей программы рис.5.3.10.
Рис.5.3.10. Мнемосхема нагревателя.
Для управления температурой нагревателя следует выставить её задатчиком температуры, после чего она будет поддерживаться автоматически. Над задатчиком показана реальная температура. Если реальная температура выше заданной, нагреватель не включается.
Примечание: нагреватель считается включенным, если заданная температура больше 50 градусов.
Для вызова мнемосхемы привода барабана необходимо нажать соответствующую ему кнопку в главном окне управляющей программы.
Рис.5.3.11 Мнемосхема привода барабана.
При нажатии на кнопку «Вращение» барабан начнёт вращаться. Скорость вращения задаётся задатчиком скорости.
На рис.5.3.12 приведена мнемосхема заслонок.
|
|
|
Рис.5.3.12 Мнемосхема заслонок.
Слева на мнемосхеме показано условное изображение рабочей камеры (вид сверху). Красным цветом показаны заслонки. Изображение динамизировано: в зависимости от фактического состояния заслонок их символы меняют свой вид (пустое кольцо - заслонка открыта, заштрихованное кольцо – закрыта. Когда заслонка находится в движении, её символ мигает.
Управление положением заслонок осуществляется при помощи кнопок «Открыть» и «Закрыть». Текущие (или исходные в случае движения) положения заслонок показаны сигнализаторами слева от управляющих кнопок, требуемые (адресуемые) положения заслонок показаны сигнализаторами справа от управляющих кнопок.
Рис.5.3.13 Мнемосхема свидетеля.
Свидетель предназначен для остановки процесса напыления в программном режиме по заданному сопротивлению. На мнемосхеме имеются два индикатора. Один отображает фактическое сопротивление свидетеля, другой - заданное в программаторе желаемое сопротивление. Остановка процесса напыления (сигнал готовности на программатор) поступает, когда фактическое сопротивление свидетеля снижается и становится равным заданному сопротивлению.
Расчет сопротивлений происходит при подаче разных значений тока на свидетель. Получая при этом значение напряжения (мВ) на свидетеле (Ucв) и на последовательно подключенном сопротивлении в 1 кОм (Ucoпp), рассчитываем сопротивление по следующей формуле:
Rcb = Uсв/I; (мВ/мА - Ом)
Где значение тока рассчитывается по формуле:
I = Ucoпp/ Rcoпp; (мВ/Ом = мА)
Блокировка измерения свидетеля происходит:
1. При выключении измерения сопротивления.
2. При включенном блоке питания источника ионов.
Шкала свидетеля ограничена сверху значением в 200 кОм. При большем значении Rcb или разрыве цепи – значение сопротивления свидетеля становится красным.
Для открытия/закрытия рабочей камеры служит гидроподъемник мнемосхема которого показана на рис.5.3.14.
Рис 5.3.14. Мнемосхема гидроподъемника.
Для открытия рабочей камеры на мнемосхеме объекта нажмите «Открыть камеру», после чего начнет выполняться циклограмма перехода из состояния закрыто, в состояние открыто.
Подъем и опускание крышки камеры происходят только при удерживании оператором кнопки «Продолжить» на мнемосхеме гидроподъемника. Подъем, либо опускание, можно приостановить в любой момент, прекратив удерживать кнопку «Продолжить».
После окончания работы необходимо выполнить процедуру выключения вакуумной системы. Для этого на панели управления рис.5.3.5 нажимают кнопку «Выключить». После чего, отключают сервисное питание нажав кнопку (9) шкафа управления установкой и подождав 7-10 с (время необходимое для корректного выключения компьютера) выключают автомат (11). Затем закрывают подачу холодной воды сжатого воздуха и технологических газов.
Подводя итоги, перечислим последовательность всех основных технологических операций, которые выполняет установка «Caroline D12A» в автоматическом режиме при напылении, например тонких пленок хрома на керамические подложки методом импульсного магнетронного распыления.
1. Предварительно (включение установки, запуск управляющей программы).
2. Форвакуумная откачка криогенного насоса до остаточного давления не более 9Па. При этом включается криосистема установки. Форвакуумная откачка продолжается. При достижении температуры крионасоса не более 281 К, закрывается форвакуумный клапан и отключается спиральный механический насос. Продолжается охлаждение крионасоса до рабочей температуры (приблизительно 14-15 К). Время выхода крионасоса на рабочий режим – около 2 часов.
3. Напуск атмосферы в рабочую (вакуумную) камеру.
4. Поднятие крышки камеры с помощью гидроподъемника.
5. Загрузка керамических подложек в вакуумную камеру.
6. Закрытие (опускание) крышки рабочей камеры с помощью гидроподъемника (операции 4-6 выполняются оператором).
7. При достижении крионасосом рабочей температуры, по заданной программе производится высоковакуумная откачка камеры до давления не более 10-3 Па (при этом сначала механическим спиральным насосом производится форвакуумная откачка рабочей камеры до давления не более 9 Па). Затем по заданной команде открывается затвор. Механический насос отключается и идет откачка только криогенным насосом.
8. При получении в рабочей камере давления не более 10-3 Па включается вращение карусели с подложками и нагрев.
9. При достижении заданной температуры нагрева подложек включается подача рабочего газа (Ar) в вакуумную камеру.
10. Затем для очистки подложек включается ионно-плазменный источник. Время очистки, также программно заданное, составляет около 3 минут.
11. После этого, включается импульсный блок питания напряжение, с которого подается на магнетрон, где установлена мишень из требуемого материала (например, Cr).
12. По заданной программе устанавливается необходимый режим работы магнетрона и производится очистка мишени (распыление материала мишени на закрытую заслонку). Время этой операции может быть от 1 до 3 минут.
13. После этого – заслонка открывается и производится напыление материала мишени на подложки. Напыление идет либо по времени, либо по «свидетелю» и прекращается автоматически по достижении заданного значения.
14. Закрывается соответствующая заслонка и выключается блок питания магнетрона. Прекращается подача рабочего газа (Ar) в вакуумную камеру, отключается нагрев карусели и при остывании подложек до заданной температуры прекращается ее вращение.
15. Далее происходит остывание карусели с напыленными подложками до заданной программой температуры.
16. После этого закрывается затвор и затем следует либо перезагрузка, либо процедура выключения установки.
Необходимо отметить, что при работе установки в автоматическом режиме (по заданной программе любой шаг выполнения технологического процесса можно контролировать, вызывая на экран магнетрона соответствующую этому шагу мнемосхему.
|
|
|
