книги / Оборудование для производства полупроводниковых диодов и триодов

изготовления и сборки приборов при миниатюрных раз­ мерах детален. Ювелирные приемы обработки сочетают­ ся с высоким уровнем механизации и автоматизации производства, необходимым для обеспечения массового выпуска полупроводниковых приборов. Имеется также ряд других особенностей полупроводникового производ­ ства, накладывающих свой отпечаток на характер полу­ проводникового машиностроения.

В настоящее время парк специального технологи­ ческого и контрольно-измерительного оборудования в полупроводниковом производстве составляет десятки тысяч единиц установок, машин, стендов и агрегатов. Непрерывно повышается качественный уровень приме­

программного управления и специальных методов обра­ ботки.

Главным принципом, определяющим развитие полу­ проводникового производства, является механизация и автоматизация всех производственных процессов. Ме­ ханизация и автоматизация должны охватить не только основные и вспомогательные процессы, но и организа­ цию и управление производством.

Для определения наиболее выгодных, наиболее эффективных путей развития механизации и автомати­ зации необходимо (Л. 10]: 1) установить и обосновать

странственного размещения процессов и оборудования; 4) выбрать наилучшие системы межоперационных транспортных устройств.

Полупроводниковое производство, как отмечалось, требует большого числа различных видов технологиче­ ского оборудования, оснастки и инструмента. Обычно процесс изготовления каждого прибора состоит из де­ сятков и даже сотен отдельных операций. Так, для изготовления мезапланарных диодов требуется осущест­ вить более 120 операций с использованием около 80 ви­ дов оборудования. С увеличением количества разнотип­ ного оборудования усложняется задача механизации и автоматизации производства. Особая трудность за­ ключается в том, что, кроме массовых приборов, вы­ пускаемых миллионами и десятками миллионов штук в год, имеется большое количество приборов, выпускае­

и общего количества необходимого оборудования. Для достижения этой цели необходимо соблюдать опреде­ ленные принципы при конструировании приборов, выбо­ ре метода производства, проектировании технологиче­ ских процессов, при выборе оборудования и оснастки, а также при разработке или выборе средств межопе­ рационного транспорта.

При конструировании новых полупроводниковых приборов следует стремиться к тому, чтобы снизить до минимума число типоразмеров, конструкций приборов и их элементов. Необходима максимальная стандартиза­ ция и унификация деталей, узлов и размеров приборов. Конструкции деталей должны быть технологичными, т. е. формы деталей должны позволять изготовлять их на механизированном и автоматизированном оборудо­ вании. Так, например, создание диодов и триодов с кон­ сольными (балочными) выводами способствовало раз­ работке высокопроизводительных линий для их произ­ водства и организации массового выпуска этих прибо­ ров. Производство таких диодов и триодов в сочетании с планарной технологией их изготовления позволяет вы-

Рис. 21-1. Диод с балочными вы

пускать приборы без корпуса, имеющие жесткую кон­

из небольшого кристалла кремния, в который проведе­ на диффузия, прикрепленных к нему двух относительно массивных золотых выводов. Выводы создаются мето­ дом гальванопластики.

Исходным материалом служит эпитаксиальная пла­ стина кремния л-типа, из которой можно изготовить более 1 000 диодов. Сначала пластины окисляются, за­ тем с помощью диффузии через отверстия в окисном слое создаются слои материала р- и п-типов. После за­ вершения процессов диффузии в слое окисла образуют­ ся отверстия в местах размещения омических контак­ тов. В качестве материала для омических контактов используют тонкий слой благородного металла (плати­ ны, палладия, серебра) или молибдена. Далее на пла­ стину наносится тонкий слой металла, который имеет хорошее сцепление с ее поверхностью (например, хро­ ма или татана); при этом часть двуокиси кремния пре­ вращается в кремний. Последующим нанесением на пластину толстого слоя благородного металла завер­ шается подготовка поверхности, необходимой для про­ ведения гальванопластики.

Отграничение областей для образования золотых выводов производится методом фотолитографии. На области, не защищенные фоторезистом, наносятся два слоя золота, каждый толщиной 10— 13 мкм, которые и служат выводами диода. После этого с верхней пло­ скости удаляются фоторезист и не защищенный золо­ том металл. Разделение пластины на отдельные диоды производится при наложении маски на ее обратную сторону вытравливанием кремния между маскирован­ ными областями.

При автоматизированном изготовлении диодов используется групповая обработка; при этом возможно почти любое расположение выводов, любая форма кри­ сталла и перехода. Незначительная длина консольных выводов исключает их деформацию в процессе автома­ тической обработки.

Разработанные методы позволяют производить бы­ струю переналадку описанной линии на другой тип при­ бора путем замены фотолитографических масок.

Методы производства выбираются с учетом сле­ дующих основных принципов (Л. 10]:

1)организация массового производства по принци­ пу строгой поточности, являющейся основой высокоэф­ фективной комплексной механизации и автоматизации производственных процессов;

2)построение в мелкосерийном и серийном произ­ водствах групповых потоков на основе классификации деталей, типизации технологических процессов, унифи­ кации и стандартизации применяемой оснастки и инструмента;

3)укрупнение объемов выпуска изделий, облегчаю­ щее внедрение поточных методов работы благодаря со­ кращению числа типоразмеров изгоговляемых деталей, их унификации и стандартизации, а также специализа­ ции полупроводниковых заводов.

При проектировании технологических процессов про­ изводства полупроводниковых приборов определяющим является метод получения перехода, в зависимости от которого обычно строится весь процесс. Однако во всех случаях целесообразно придерживаться следующих общих принципов, обеспечивающих необходимые усло­

операций путем научно обоснованного построения опти­ мальных процессов. Этот принцип в последние годы нашел широкое применение при разработке полупровод­ никовых приборов и их производстве. Создан ряд уни­ фицированных технологических процессов для выпуска многих групп разнотипных приборов;

2)построение одинаковых (типовых) технологиче­ ских процессов для однотипных приборов, выпуск ко­ торых дублируется несколькими заводами. Использова­ ние этого принципа при производстве массовых прибо­ ров позволяет почти вдвое сократить номенклатуру при­ меняема оборудования;

3)максимальное применение методов групповой технологии для обработки одновременно десятков и сотен изделий. Так, методами планарной технологии возможно одновременно на одной пластине обрабаты­ вать несколько сот диодных или транзисторных струк­

тур;

4) получение полупроводниковых пластин после вы­ резки из' слитков с наименьшими припусками на после­ дующую обработку и получение баллонов и ножек с наименьшим разбросом по форме и геометрическим размерам;

5) механизация и автоматизация операций загрузперегрузки, выгрузки и транспортирования.

21-2. ОСНОВЫ КОМПЛЕКСНОЙ МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА

Переход к комплексной механизации и автоматиза­ ции производства полупроводниковых приборов требует решения ряда новых технических и организационных проблем. Методы и технологические принципы мелко­ серийного изготовления приборов с широким примене­ нием ручного труда, как правило, не могут быть использованы при создании комплексных линий. Пере­ работка этих методов, однако, может привести и часто приводит к созданию принципиально новой технологии. Требования к стабильности, надежности работы и ре­ монтопригодности машины, находящейся в составе ме­ ханизированного комплекса, значительно повышаются. Особые требования предъявляются к единству конст­ руктивного решения элементов м.ашнн, входящих в ли­ нию, расположения вводов энергетики, органов управ­ ления, рабочих мест и т. д.

Особенно важное значение при осуществлении ком­ плексной механизации имеет тщательное технико-эко­ номическое обоснование выбранного варианта, учиты­

вающее оптимальный уровень механизации, наиболее рациональную структуру линии, повышение выхода год­ ных изделий и обеспечение достаточной универсально­ сти линии и преемственности конструктивных решений.

Эти, как и некоторые другие вопросы, связанные с переходом к комплексной механизации производства, характерны не только для полупроводниковой промыш­ ленности (Л. 1]. Однако специфика полупроводниковой технологии обусловливает и здесь появление дополни­ тельных требований. Так, проведение многих операций в герметизированных объемах в условиях контролируе­ мой газовой среды требует создания новых принципов межоперациоииой передачи, разработки герметизиро­ ванной тары, шлюзов, специальных транспортеров, на­ копителей и загрузочно-разгрузочных устройств, пред­ назначенных специально для этих условий.

В связи с тем, что в процессе производства слож­ ных приборов количество годных изделий часто суще­ ственно меньше количества заготовок и полуфабрика­ тов, поступающих на линию (причем соотношение этих количеств — процент выхода годных изделий — не всег­ да стабильно), очень сложно обеспечить синхронную работу линии при рациональной загрузке оборудования. Проектирование расположенных в начале линии машин с «завышенной» производительностью, как правило, значительно усложняет их, а часто бывает и невозмож­ но технически. Это обстоятельство приводит к необхо­ димости создания систем расчета производительности линий, устройств задания и контроля ритма и т. д.

Особенно сложным является создание достаточно универсальных линий, позволяющих при незначительной переналадке выпускать большое количество типов при­ боров (многономенклатурных линий). Необходимость создания таких линий диктуется прежде всего быстры­ ми темпами развития полупроводникового производства; узкоспециализированная линия, предназначенная для выпуска только одного типа прибора, может быстро морально устареть при замене его в производстве но­ вым прибором. Накопленный опыт подтверждает воз­ можность разработки многономенклатуриых линий для выпуска различных типов приборов.

Для обеспечения успешного проведения комплекс­ ной механизации производства полупроводниковых при­ боров необходимо обеспечение ряда важных условий. Одним из главных условий является проведение широ­ кой технологической нормализации. Работы по созда­ нию поточно-механизированных и комплексных линий, технологических комплексов оборудования для произ­ водства различных групп массовых типов приборов должны проводиться одновременно с созданием типовой технологии нх изготовления. На базе нормализованных операций и типовых технологических процессов следует создавать типажи шнрокоуииверсалыюго оборудования, из которого можно комплектовать в дальнейшем поточ­ ные и комплексно-механизированные линии.

Важное значение имеет конструктивная унифика­ ция полупроводникового оборудования. Такая унифи­ кация должна основываться прежде всего на единых требованиях к компоновке оборудования, встраиваемого в линию, с целью обеспечения единства конструктивных решений. Одновременно должны создаваться типовые элементы комплексной механизации: загрузочные устрой­ ства, транспортеры, накопители и т. д. Одним из наи­ более прогрессивных направлений конструктивной уни­ фикации является агрегатирование, при котором маши­ на компонуется из отдельных функциональных узлов широкого применения.

Технологические процессы полупроводникового про­ изводства весьма трудоемки и в то же время требуют весьма тщательного их проведения и повторяемости условий выполнения операции. Поэтому одна из глав­ ных задач заключается в исключении субъективного

Рис. 21-3. Укрупненная схема последовательности вы­ полнения операций при ленточной сборке.

боров с небольшим размером по высоте. При этом мо­ жет применяться почти одно и то же оборудование и одни и те же технологические приемы. Этот метод сравнительно просто решает многие проблемы ориента­ ции деталей и манипулирования с ними, в то время как в случае других методов необходимы либо широ­ кое применение ручной сборки, либо механизации с использованием сложного, дорогого и быстро уста­ ревающего оборудования.

Широко применяется метод сборки на коротких отрезках ленты, которые транспортируются в магази­ нах-накопителях. Применяется также оборудование с использованием длинных отрезков ленты и магнитных барабанов в качестве накопителей. Лента и барабан из­ готовляются из ковара, что исключает возникновение механических напряжений при нагревании и охлажде­ нии в процессе термообработки из-за различия в коэф­ фициентах температурного расширения. Существенно, что ковар обладает магнитными свойствами. Лента удерживается на барабане только благодаря его намагничиванию. При этом отпадает необходимость в удерживающих и съемных устройствах, которые мо­ гут повредить приборы. Лента легко наматывается и

боров является использование автоматических роторных линий (АРЛ). Опыт применения роторных линий в ря­ де отраслей промышленности показывает, что наиболее рационально их использование для изготовления мало­ габаритных изделий с применением таких технологиче­ ских операций и переходов, для осуществления которых достаточно сообщить инструменту возвратно-поступа­ тельное и вращательное движения, или в случае, когда Хехнологическая обработка производится перемещением

рабочей среды (нагрев, окраска, напыление и т. п.)< в направлении непрерывно движущегося потока дета­ лей. Наименее целесообразно применение АРЛ при. обработке резанием [Л. 16].

Применительно к полупроводниковой промышленно­ сти целесообразно создание АРЛ в первую очередь для ряда заготовительных процессов: производства штампо­ ванных деталей, производства изделий прессованием и спеканием из пластмасс и керамики, при изготовлении деталей из стекла. Возможно создание АРЛ для ряда операций окончательной сборки полупроводниковых приборов (монтаж, свертывание, заливка) и их упаковки. Автоматические роторные линии могут найти примене­ ние для выполнения термических и технохимических операций, таких, как нагрев, отжиг, сушка, промывка, обезжиривание, гальванические и химические покрытия и т. п., а также для некоторых видов контрольных операций по измерению геометрических размеров и электрических параметров отдельных деталей или гото­ вых приборов.

Автоматические роторные линии в полупроводн вом производстве позволяют осуществить [Л. 16]:

1) совмещение во времени транспортирования инструментального блока, представляющего собой авто­ номный комплекс (приспособление, инструмент, деталь), с обработкой детали, что гарантирует независимость транспортной и технологической скоростей;

2)достаточно простое конструктивное решение за­ дачи сохранения одинаковой производительности на операциях с различной длительностью технологических циклов;

3)последовательное действие узлов многоинстру­ ментальной части системы, благодаря чему обеспечи­ вается непрерывное функционирование рабочей зоны машины и оказываются достаточными энергетические ресурсы привода из расчета на один-два одновременно работающих комплекта инструмента;

4)передачу деталей на обработку в многоннструментальную часть системы единым потоком одним кон­ структивно несложным питающим устройством.

Внедрение комплексно-механизированных и автомат тизированных линий дает значительный технический и экономический эффект. Обеспечивается выполнение тех­ нологических операций в заданном ритме при их совме­ щении во времени, что приводит к сокращению продол­ жительности технологического цикла и исключению межоперациоиного пролеживания деталей. Повышается стабильность технологического процесса. Создаются

условия для более совершенной организации работ, со­ ответствующей массовому поточному производству и требованиям научной организации труда. Одновременно, обеспечивается также повышение культуры производ­ ства и улучшение условий труда, особенно на химиче­ ских и других вредных операциях.

Комплексная механизация позволяет значительноувеличить производственные мощности предприятий, снизить трудоемкость и себестоимость приборов, повы­ сить выход годных изделий. В качестве примера ука­ жем, что внедрение комплексно-механизированной ли­ нии для производства выпрямительных диодов среднеймощности позволило предприятию увеличить производ­ ственные мощности в 3 раза, трудоемкость изготовле­ ния диодов снизить более чем на 40%, а себестои­ мость— почти на 35%. выход годных изделий при этом вырос более чем на 10%.

Большое значение для повышения эффективности использования комплексно-механизированных и автома­ тизированных линий имеет учет ряда факторов, непо­ средственно влияющих на уровень их эксплуатации. На практике имеют место случаи, когда линии эксплуати­ руются с низким коэффициентом использования из-за отсутствия четкой и рациональной организации их рабо­

ты. Простои по организационно-техническим причинам могут достигать 70% от общего количества простоев линии. При проектировании, а особенно при внедрении и эксплуатации линии должен быть продуман и решен комплекс вопросов, охватывающий весь процесс произ­ водства, начиная от заготовок и исходных материалов и кончая получением готовой продукции.

На работу линии непосредственно влияет качество исходных материалов, заготовок и детален. Опыт по­ казывает, что для комплексно-механизированных и автоматизированных линии всегда требуются заготовки и детали более высокой точности, а материалы более стабильного качества. При механизации сборочных про­ цессов нельзя рассчитывать на применение заготовок и детален, используемых при ручной сборке. Механизация сборки требует более стабильных размеров, форм и ка­ чества исходных деталей, что нередко приводит к не­ обходимости повышения культуры заготовительных производств.

Более высокие требования предъявляет комплекс­ ная механизация и автоматизация также к качеству вспомогательных материалов, химикатов и защитных сред, к степени их чистоты и стабильности состава.

Правильная организация эксплуатации линий долж ­ на предусматривать бесперебойное обеспечение их инструментом и оснасткой, спутниками и технологиче­ ской или межоперационной тарой. Это требует в свою очередь повышения организационно-технического уровня инструментальных служб предприятия, решения вопро­ сов хранения и замены инструмента и оснастки, пред­ варительной настройки и контроля качества изделий после смены инструмента.

Как правило, внедрение комплексно-механизирован­ ных линий существенно повышает требования к энерге­ тике, к стабильности состава и степени очистки газов и воздуха, к стабильности напряжения в электрических сетях и т. д.

Особое значение имеют обеспечение четкого режима работы линий и поддержание оборудования в работо­ способном состоянии. Кроме графиков сменности и инструкций по текущему обслуживанию линии, должна быть разработана система быстрой замены потерявших точность или вышедших из строя узлов и частей машин в процессе работы. Для этого необходимо иметь соот­ ветствующий фонд запасных частей и узлов и конкрет­ ный план ремонтов, разработанный применительно к данной линии.

При внедрении и эксплуатации линий возникают и такие вопросы, как обеспечение линии контрольно-изме­ рительными приборами и аппаратурой и организация их своевременной поверки, транспортирование и подача на линию заготовок и деталей, контроль и учет продук­ ции II др.

В связи с повышением требований к уровню обслу­ живания, наладки и ремонта оборудования, к контролю технологии и качества изделий особое внимание должно быть уделено подготовке и обучению операторов, на­ ладчиков, технологов и контролеров, а также рабочих ремонтных и инструментальных служб. Как показывает опыт эксплуатации линий, имеющихся в промышленно­ сти, недостаточный уровень подготовки кадров может привести к снижению эффекта от внедрения линий из-за частых простоев оборудования и низкого выхода годных изделий.

Основные направления мероприятий по повышению эффективности использования специального технологи­ ческого оборудования и комплексно-механизированных линий: максимальное повышение интенсивности исполь­ зования рабочих элементов машин и линий путем повы­ шения производительности; повышение уровня унифи­ кации различных узлов и деталей машин и линий; сни­

жение ремонтных расходов; внедрение технически обо­ снованных норм обслуживания; снижение удельных ка­ питальных вложений на выпуск единицы изделия.

21-3. НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ МЕТОДОВ

СОЗДАНИЯ СРЕДСТВ МЕХАНИЗАЦИИ И АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА

Успешные результаты в проведении работ по меха­ низации и автоматизации производственных процессов в полупроводниковой промышленности могут быть до­ стигнуты прн правильной организации проектирования и изготовления оборудования, выборе соответствующих методов оценки параметров перспективного оборудова­ ния, при правильном определении реального эффекта, получаемого от внедрения оборудования и комплексно­ механизированных линий.

В связи со значительным усложнением технологиче­ ских процессов производства полупроводниковых при­ боров и соответственно средств их механизации и авто­ матизации, как правило, разработке машин и комплекс­ но-механизированных линий должно предшествовать проектирование процессов производства приборов. Этой цели служит теория проектирования процессов произ­ водства многокомпонентных машин и устройств, разра­ ботанная П. II. Мссяцевым. В соответствии с этой тео­ рией прн проектировании процессов производства необ­ ходимо проанализировать факторы, влияющие на дан­ ный процесс. Далее должны быть установлены опти­ мальные соотношения для проектируемого процесса производства и проведена оценка его эффективности.

Одно из условий правильного проектирования за­

к ней. В связи с большим числом операций, используе­ мых в современных процессах производства, и сложной структурой этих процессов выявление однотипности является весьма трудоемкой задачей. Особая тщатель­ ность необходима при обосновании выбора оптимально­ го варианта процесса.

Прн проектировании процессов производства долж ­ на быть учтена возможность построения параллельнопоследовательного сборочного процесса, обеспечивающе­ го минимум его «длины». Следует помнить при этом, что для выпуска одного и того же количества продук­ ции при одной и той же скорости процесса могут быть использованы разные варианты технологического про­ цесса.

Существенное влияние па проектирование оказы­ вает полнота проработки всех этапов процесса произ­ водства. При выборе исходных данных для проектиро­ вания процесса производства следует учитывать дан­ ные, связанные с освоенностью прибора, наличием про­ грессивного оборудования, а также с ограничением мес­ та и времени развертывания производства.

Определение оптимального варианта процесса про­ изводства сводится к нахождению условного экстрему­ ма функции от многих переменных известными способа­ ми; при этом исходные данные при определенных допу­ щениях позволяют произвести упрощение процесса на­ хождения оптимального варианта.

Весьма важным условием создания оборудования и линий для механизации и автоматизации производ­ ства является отработанность методов и средств опера­ ционного контроля всех факторов, влияющих на каче­ ство изделий. Разработку оборудования для механиза­ ции и автоматизации любой операции или процесса возможно проводить только в том случае, если опре­ делены все факторы, влияющие на качество изделий,

Рис. 21-4. Схема структуры размерно-параметрического ряда и типажа оборудования и их взаимосвязей.

установлены конкретные значения параметров процес­ сов н диапазоны их допустимых изменении, разработа­ ны методы, средства п периодичность контроля состоя­

вания. Как известно, проектирование оборудования при учете потребностей только одного предприятия или вы­ пуска только одного типа прибора имеет ряд сущест­ венных недостатков. Изолированное проектирование отдельных машин очень часто приводит к тому, что машины, созданные для одной и той же цели, имеют различное конструктивное оформление и не обладают необходимой взаимной унификацией. Это в свою оче­ редь сопряжено с крупными потерями при их производ­ стве и эксплуатации. Поэтому при разработке полупро­ водникового оборудования широко применяется извест­ ный и в других отраслях машиностроения и приборо­ строения метод создания размерно-параметрических ря­ дов и типажей, в основе которого лежит конструктив­ ная и технологическая унификация имеющегося и разрабатываемого оборудования и определение такой его минимальной номенклатуры, которая позволила бы при наименьших затратах обеспечить максимальное удовлетворение потребности предприятий в этом обо­

рудовании.

Большую роль при построении рядов и типажей имеет обоснованный выбор основных параметров ма­ шин. В качестве основных выбираются параметры, наи­ более полно выражающие технологические и эксплуа­ тационные показатели машин. Номенклатура основных параметров должна быть минимальной, а параметры — относительно стабильными, т. е. они не должны изме­ няться при создании конструктивных модификаций и технических усовершенствованиях машин. Далее, основ­ ные параметры не должны зависеть от таких часто ме­ няющихся факторов, как технология изготовления ма­ шины, применяемые материалы и т. п.

Один из основных параметров выбирается в каче­ стве главного, он предопределяет технологическое и функциональное назначение типа оборудования и в то же время не ограничивает дальнейшего его конструк­ тивного совершенствования. Так, например, главным параметром прессов для герметизации полупроводнико­

вых приборов методом холодной сварки является номи­ нальное усилие давления пресса; в качестве главного параметра установок химического травления прини­ мается полезная емкость ванн травления; для электро­ печей сопротивления — объем рабочей зоны или мощность и т. д.

Численные значения главного параметра образуют ряд, который называется параметрическим. Параметри­ ческий ряд, дополненный геометрическими размерами и другими значениями основных пармаетров, называется размерно-параметрическим рядом оборудования.

Под типом понимают группу машин одного назна­ чения, сходных по методу выполнения технологических операций, принципу действия, конструктивной схеме и т. д. Типоразмер — это представитель размерно-пара­ метрического ряда машин с определенными численными значениями его основных параметров. Конкретное кон­ структивное исполнение изделия определенного типо­ размера называют моделью.

Модель называется базовой, если при конструктив­ ной разработке модели учитываются различные условия ее использования, и соответственно она снабжается различными механизмами и устройствами, наличие ко­ торых определяется конкретными условиями эксплуата­ ции. Базовые модели являются основой размерно-пара­ метрических рядов.

Разновидности модели с некоторыми изменениями в конструктивном оформлении, не затрагивающими основных параметров, технологического процесса и принципиального конструктивного решения, называются модификациями. Модификации разрабатываются с ис­ пользованием тех же узлов и механизмов, что и базо­ вая, обычно наиболее универсальная модель, и предна­ значены для лучшего и более экономичного обеспечения требований, предъявляемых к машинам данного типо­ размера конкретными условиями производства. Моди­ фикации, как правило, менее универсальны, чем базо­ вая модель, но нередко более автоматизированы приме­ нительно к конкретным условиям эксплуатации. Иногда модификации, созданные па основе одного типоразмера, называют «семейством» машин.

Типаж машин включает совокупность существую­ щих или подлежащих разработке машин, представляю­ щую минимально возможную экономически обоснован­ ную их номенклатуру, необходимую для полного удо­ влетворения потребностей отрасли. Все основные моди­ фикации машин находят отражение в типаже. Таким образом, типаж содержит значительно большее количе­ ство различных машин, чем размерно-параметрический ряд. Схема структуры размерно-параметрического ряда и типажа и их взаимосвязей представлена на рис. 21-4.

Очевидно, что для планирования производства по­ лупроводникового оборудования недостаточно знать ряды параметров и размерно-параметрические ряды ма­ шин; необходимы типажи по всем основным операциям производства полупроводниковых приборов или по основным группам оборудования.

Сущность методики состоит в определении диапазо­ на значений основных параметров и разделении его на

дуется обычно руководствоваться стандартом на ряды предпочтительных чисел [Л. 8,31]. Однако статистические данные показывают, что конкретные значения парамет­ ров оборудования во многих случаях расходятся со зна­ чениями, рекомендуемыми стандартом. Методы опреде­ ления параметров (Л. 40] весьма трудоемки, опираются, как правило, только на экономическую оценку и не дают ответа на вопрос о динамике изменения этих па­ раметров и об определении значений параметров пер­ спективного оборудования.

При определении значений параметров перспектив­ ного технологического оборудования и при краткосроч­ ном прогнозировании его развития (на 4—5 лет) можно применять следующую методику. Определение парамет­ ров производится с учетом специфики технологического оборудования полупроводникового производства. Так, например, оборудование связано в большие производ­

значении основных параметров оборудования.

Далее, для полупроводникового производства ха­ рактерно наличие технологического брака на многих операциях, определяемого выходом годных изделий. Величина брака может колебаться в значительных пре­ делах. Поэтому для получения требуемого выпуска год­ ных приборов иногда приходится на начальных опера­ циях запускать комплекты заготовок в количестве, зна­ чительно превышающем количество годных приборов (соотношение этих количеств называется «коэффициен­ том запуска»). Очевидно, что указанное обстоятельство также усложняет определение численных значений па­ раметров, в особенности тех из них, которые прямо или косвенно связаны с производительностью.

Наконец, важной задачей является повышение мо­ рального срока службы оборудования в условиях час­ той сменяемости объектов производства и необходимо­ сти улучшения использования средств, отпускаемых на новые разработки и изготовление оборудования.

При определении номенклатуры параметров обору­ дования, по которым можно прогнозировать его разви­ тие, всегда следует учитывать, что технологическое оборудование служит для производства продукции. По­ этому в качестве главного параметра должна прини­ маться производительность технологического оборудо­ вания (или пропускная способность контрольно-измери­ тельного и испытательного оборудования) наряду с некоторыми основными параметрами, определяющими технологические возможности оборудования. Однако для большинства видов оборудования производитель­ ность не задается непосредственно кинематикой стан­ ков, а зависит от формы и размеров конкретных изде­ лий и технологических режимов их обработки. Напри­ мер, для станков разрезки монокристаллических слит­ ков на пластины производительность зависит от вида полупроводникового материала (германий или крем­ ний), диаметра слитка и толщины отрезаемых пластин;

трическими размерами рабочей зоны и продолжитель­ ностью технологического цикла и т. д. Поэтому для каждого конкретного вида оборудования производи­ тельность выражается через минимум основных техни­ ческих характеристик (параметров).

При оценке параметров перспективного технологи­ ческого оборудования недостаточно учитывать только их абсолютные значения. В ряде случаев при некотором улучшении одного параметра вновь разрабатываемого оборудования, например увеличении длины рабочей зо­ ны печи, новая модель может значительно уступать

Рис. 21-6. Типичная логистическая кривая.

или превосходить его по стоимости, занимаемой пло­ щади и т. д. Кроме того, на трудоемкость и стоимость разработки и изготовления оборудования в значитель­ ной мере влияют конкретные условия места, времени, уровня организации работ, что затрудняет сравнение и анализ оборудования, разработанного или изготовлен­ ного различными предприятиями.

Поэтому в качестве критериев технической эффек­ тивности технологического оборудования наиболее при­ менимы удельные характеристики, т. е. соотношения основных параметров и размеров машин. Эти соотно­ шения обладают определенной статистической устойчи­ востью независимо от конструктивных особенностей ма­ шин, спроектированных в разное время различными организациями в различных условиях. Обработав зна­ чения отношений основных параметров к весу, зани­ маемой площади, стоимости и трудоемкости методами математической статистики [Л. 3], можно получить удельные характеристики для оценки уровня экономи­ ческой эффективности.

Прогнозирование осуществляется классическим ме­ тодом экстраполяции полученных кривых (рис. 21-5). Поскольку решается задача в основном краткосрочного прогноза, то точность прогнозирования может быть вполне удовлетворительной. Кривые, отражающие дина­

(рис. 21-6). Такие процессы характеризуются некоторым

Поскольку при краткосрочном прогнозировании бе­ рутся только отдельные короткие участки кривых, то на этих участках изменение их может быть описано линейным законом. Расчеты при выборе оптимального варианта в случае одновременного изменения несколь­ ких переменных могут производиться методами линей­ ного программирования с точно рассчитываемой сте­ пенью погрешности [Л. 42].

При прогнозировании технического прогресса в области технологического оборудования постоянно следует иметь в виду тенденции развития изделий, для выпуска которых предназначено оборудование. В ряде случаев, когда выпускаемое изделие снимается с про­ изводства и заменяется новым, некоторые виды техно­ логического оборудования не могут применяться. В свя­ зи с этим прекращается их совершенствование и изго­ товление, хотя значения их параметров, возможно, не

С помощью данной методики возможно прогнозирова­ ние потребности в оборудовании при известном прогно-