2. 3.4. Основные направления в создании диффузионно-окислительного обрудования

С целью повышения производительности и эффективного использования дорогостоящих площадей с кондиционированием важным" направлением в конструировании диффузионных печей являются их компоновка в многоярусные агрегаты, а также по­вышение точности поддержания температуры и равномерности температурного поля до 0,1—0,25 °С и увеличение длины рабочей зоны до 800 мм.

При создании агрегатированных печей одним из главных во­просов является снижение тепловых потерь и введение в конструк­цию печей принудительного воздушного охлаждения кожуха с во­дяным теплообменником. Это значительно снижает нагрузку на кондиционеры и уменьшает число вентиляционных магистралей.

Для повышения надежности работы нагревателя помимо улуч­шения качества самого сплава увеличивают диаметр проволоки от 5 до 7 мм при введении шлифовки и специального предвари­тельного окисления поверхности. Дополнительное увеличение ре­сурса нагревателя можно получить, проводя химико-термическую обработку его поверхности (алитирование, силицирование и азотирование ).

В системах регулирования повышение надежности достигается применением полностью бесконтактной системы регулирования с полупроводниковой модуляцией сигнала от термопары, увеличени­ем точности системы, введением защиты от перегрева нагревате­ля, экранировкой термопар, а в дальнейшем, с внедрением на диффузионных участках микропроцессоров, введением дублирую­щих систем регулирования.

Высокая насыщенность производственных участков агрегатированными печами, повышение их производительности и сокраще­ние рабочих циклов потребует в ближайшее время полной авто­матизации участков диффузии и сервисного оборудования с вы­несением сигнализации 'и управления отдельными операциями на централизованный пульт оператора, т. е. создания автоматических поточных линий диффузии.

Процесс окисления при нормальном давлении в сухом и ув­лажненном кислороде проводится в интервале температур 1050— 1150°С. Однако более перспективно термокомпрессионное окис­ление в интервале температур 700—950°С при давлении до 25-10⁵ Па в среде влажного кислорода или водяного пара, а так­же при давлении до 70• 10⁵ Па в среде сухого кислорода.

2. 3.5. Автоматизированные поточные линии диффузии (апл-д)

Технологический процесс изготовления ИС средней и большой сте­пени интеграции содержит до 10-ти операций диффузии, различающихся типами диффузантов, уровнем легирования, продолжительностью и температурами процессов и т.п. В промышленном многономенклатурном производстве , где в одновременном запуске нахо­дятся 150-200 типов ИС, общеее количество операций диффузии и окисления приближается к тысяче.

Очевидно, что одним из наиболее действенных факторов предупреж­дения массового брака является исключение субъективной роли персо­нала из управления процессом, т.е максимально возможная автоматизация основных и вспомогательных операций, в том числе учете движения пластин от запуска их в технологический цикл до получения окончательной продукции.

АПЛ-Д предназначена для выполнения полного комплекса операций диффузии и окисления при высокое уровне автоматизации и учета движения пластин в специальных обеспыленных зонах-коридорах.

Типовая схема АПЛ-Д представлена на рис. 19.

АПЛ-Д составляв диффузионные печи 1, количество которых определяется сроком хранения, номенклатурой и количеством ИС. Вдоль загрузочного фронте электропечей прохо­дит трасса 2, состоящая из двух направляющих рельсов ,скользящих по ним кареток 3 и 4 и привода их движения. На каретках устанавливают­ся носители и кварцевые кассеты с пластинами, которые могут перемещаться по трассе в обе стороны. Между каждой парой электропечей установлены ­ электромеханические манипуляторы 5. Манипуляторы снимают

Рис. 15. Структурная схема автоматизированной поточной линии диффузии

1 - диффузионные печи; 2 – транспортирующая трасса; 3,4 – каретки; 5 – электромеханический манипулятор; 6 – автоматический загрузчик; 7 – заслонка; 8 – пульт управления; 9 – видеоконтрольное устройство; 10 – модуль пылезащиты; 11 – накопитель

носители с лодочкам с трассы и подают их на загрузочные площадки устройств автоматической загрузки (УАЗ) 6 пластин в электропечь. Работа УАЗ состоит в том, чтобы, приняв кварцевую кассету с пластинами с манипулятора, поднести её к реактору электропечи, отрыть заслонку печи 7, доставить кассету в зону загрузки, и после окончания процесса вернуть кассету в исходное положение. Скорость перемещения кассеты в реакторе можно изменять в широких пределах,

Контроль и управление работой линии осуществляется с центрального пульта управления 8. Одной из основных его функций является адресо­вание кассет с пластинами в соответствующий реактор электропечи. Дня обеспечения высокой чистоты процессов за каждым реактором закреплены только два определенных носителя кассет - загрузочный и приемный. Для распознавания каждый носитель имеет свой код, а считывающее устройства, установленные в центральном пульте, направляют носители с кассетами по трассе к соответствующим электропечам. . Другие считывающие устройства, установленные в загрузочных системах, по ко­дам распознают «свои» носители с кассетами, переводят системы в положение приема кассет на загрузочные площадки соответствующие реакторов. При автоматическом направлении кассет в реакторы не центральном пульте загорается табло с номером реактора.

Центральный пульт управления оснащен цветным видеоконтрольным устройством 9, которое информирует оператора о количестве рабочих реакторов, времени - текущем и оставшимся до конца процесса, технологических операциях (нагрев, охлаждение) и др. На другом табло пульта имеется информация о работоспособности реакторов, наличии кассет на позициях загрузки, готовности загрузочных систем к работе и т. п. Kpoме этого, каждая электропечь оснащена пультом оперативной информации, которая показывает текущий параметр каждого реакторе, и позволяет оператору задевать и корректировать программу процессе в каждом реакторе»

Зона загрузки кассет в АПЛ-Д отделена от зоны электропечей и газовых систем модулем пылезащиты, что обеспечивает в зоне загрузки высокие показатели производственной гигиены.

Транспортные кассеты с пластинами хранятся в накопителе значи­тельного храненя. II

Линию обслуживает один оператор, в функции которого входят механизированная переукладка пластин в кассеты, пуск линии и работу и контроль за работой механизмов и агрегатов.