Устройство для программного управления процессом обработки изделий микроэлектроники

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматического числового управления координатными перемещениями при обработке изделий микроэлектроники. Цель изоб .ретения - повьшение точности позиционирования путем коррекции положения объекта в зоне соответственно экстремальным значениям датчика центра контактной площадки. Устройство для программного управления процессом .обработки изделий микроэлектроники содержит блок 3 задания команд, реверсивный счетчик 5, блок 7 сравнения, блок 6 программ, датчик 4 центра контактной площадки, блок 8 шагового привода, блок 9 измерения зоны экст-. ремума, блок 10 коррекции. Данное устройство при помощи измерения в дробных шагах зоны экстремума с последующим переключением режима дробления шага обеспечивает точную корректирошгу положения технологического инструмента относительно центра контактной площадки изделия. Ошибка позиционирования определяется разрядностью АЦП и дрейфом нуля операционных усилителей. 3 з.п. ф-лы, 4 ил. (Q (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (gp 4 G 05 В 19/18

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

«а

>CBCn ---.,-, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . "3-. g

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ ! 100,- Л (21) 4097681/24-24 (22) 25.07.86 (46) 07.04.88. Бюл. Ф 13 (71) Кировский политехнический институт (72) В.С. Грудинин, В.С. Хорошавин, Н.И. Прйсмотров и А,А. Карманов (53) 62 1. 503. 55(088.8) (56) Промышленные работы для миниатюрньг:. изделий. Под ред. В.Ф. Ианьгиva.- И.: Маниностроение, 1985, с.64-65, рис.2.40.

Авторское свидетельство СССР

9 1 151 928, кл . G 05 В 19/ 18, 1982, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРЛИИНОГО УПРЛВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОИ ОБРЛБОТКИ ИЗДЕЛИЙ

ИИКРОЭЛЕКТРОНИКИ (57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может

4 быть использовано в системах автома-. тического числового управления координатными перемецеииями при обработке изделий микроэлектроники. Цель изоб„„SU» 1386962 А1. ретения — повышение точности позиционирования путем коррекции положения объекта в зоне соответственно экстремальным значениям датчика центра контактной плоцадки. Устройство для программного управления процессом .обработки изделий микроэлектроники содержит блок 3 задания команд, реверсивньпr счетчик 5, блок 7 сравнения, блок 6 программ, датчик 4 центра контактной плоцадки, блок 8 шагового привода, блок 9 измерения зоны экст-, ремума, блок 10 коррекции. Данное устройство при помоци измерения в дробньг- шагах зоны экстремума с последуюцим переключением режима дробления шага обеспечивает точную корректировку положения технологического инструмента относительно центра контактной плоцадки изделия. Ошибка позиционирования определяется разрядностью ЛЦП и дрейфом нуля операционных усилителей. 3 э.п. ф-лы, 4 ил.

1386962

Изобретение относится к автомати— ке и вычислительной технике и может быть использовано в системах автоматического числового управления коорди-5 натными перемещениями при обработке изделий микроэлектроники, в частности, для установок присоединения про— волочных выводов или совмещения и экспонирования. 10

Цель изобретения — повышение точности позиционирования путем коррекции положения объекта в зоне, соответствующей экстремальным значениям датчика центра контактной площадки. 15

На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг.2 функциональная схема устройства программного управления процессом обработки изделий микроэлектроники, на фиг.3 — вьгходная характеристика датчика положения и фазовая траектория движения шагового двигателя в режиме точного позиционирования," па фиг,4 временные диаграммы работы устройства 25 в режиме точного позиционирования.

Устройство программного управления процессом обработки иэделий микроэлектроники содержит две координаты

1 и 2, имеющие идентичный состав, 30 блок 3 задания команд, датчик 4 цент— ра контактной площадки и в каждой координате реверспвный счетчик 5 импульсов, блок 6 программы, блок 7сравнений, блок 8 шагового привода, блок 9 измерения зоны экстремума и блок 10 коррекции.

На фиг.2 изображена функциональная схема предлагаемого устройства, где показан состав блока 8 шагового 40 привода, .блока 9 измерения зоны экстремума и блока 10 коррекции.

Блок 8 шагового привода содержит элемент ИЛИ 11, генератор 12, блок

13 выбора направления, двоичный счетчик 14, селектор-мультиплексор 15, регистр 16, одновибратор 17, блок 18 памяти, выход которого подключен к входам цифроаналоговых преобразователей 19 и 20, выходы которых соединены

>0 с входами источников 21 и 22 тока, подключенных к обмоткам ыагового двигателя 23 и элемент ИЛИ 24. (Блок 9 измерения зоны экстремума содержит регистр 25, блок 26 сравне- . ния (выполнен на АЛЦ), аналого-цифровой преобразователь 27, селектормультиплексор 28, вход 29 селекторамультиплексора 28 и триггеры 30 и 31

Блок 10 коррекции содержит интег— ратор 32, элемент 33 памяти, компаратор 34, генератор 35 и аналоговый коммута тор Зб .

Устройство программного управления процессом обработки ИИС работает следующим образом.

Оператор, наблюдая в микроскоп, производит предварительное позиционирование объекта. Далее устройство автоматически корректирует положение инструмента относительно центра контактной площадки объекта и после этого производит технологическую операцию °

Начальное состояние счетчика 5 ноль и "ноль после обработки очередного ь Х(), состояние счетчика 14

11 tt ноль после предварительного пози-. ционирования объекта. Далее до окончания обработки изделия он не сбрасывается, сохраняя предыдущее состояние перед обработкой очередного значения 1Х(7). Начальное состояние регистров 16 и 25 не имеет значения.

Также не имеет значения состояние триггера 31.

Триггер 30 в начальный момент должен быть установлен. В процессе работы, если по. окончании грубого совмещения произошло попадание в точку экстремального минимума, сброс триггера 30 не происходит, так как на выходе блока 26 присутствует сигнал

"0", Если в процессе работы грубого канала происходит переход через точку экстремального минимума, то это не оказывает влияния на работу устройства, так как подтверждается установка триггера 30.

С выхода блока 3 задания команд (фиг,1) на вход блока 6 программ поступает команда "Выбор адреса". С выхода блока 6 программ на вход блока

7 сравнения поступает значение следующей координаты объекта (контактной площадки, метки на кристалле ИМС), На выходе блока 7 сравнения появляется логический сигнал высокого уровня, 11 Il соответствующий команде Старт, который проходит через элемент ИЛИ 11 и запускает генератор 12. Одновременно с выхода блока 3 задания команд через элемент ИЛИ 24 на вход блока 13 выбора направления поступает логический сигнал 1 Направление11, Импульсы управления с генерг гора

12 через блок 3 выбора направления

1386962 подаются либо на вход "+1" счетчика

14, либо на вход "-1" в зависимос от требуемого направления движения.

При этом дол><но соблюдаться условие для частоты генератора f, f„,где

Г„ — частота приемистости шагового двигателя 23. Двоичное число, проходя через селектор-мультиплексор 15, находящийся в состоянии передачи дан-10 ных по первому входу при отсутствии сигнала компаратора 34, образует очередной адрес выборки данных.

В блоке 18 памяти записаны синускосинусные зависимости (для двухфаз- 15 ного варианта ыагового двигателя 23) или результаты предварительной калибровки i-ro дробленого ыага шагового двигателя 23. Числа, снимаемые с постоянного запоминающего устройства 18 по очередному адресу выборки, преобразуются в аналоговые сигналы задания цифроаналоговыми преобразователями

19 и 20; Эти сигналы определяют уровни тока, поддерживаемые источниками 25

21 и 22 тока в обмотках шагового двигателя 23, необходимые.для реализации режима дробления шага последнего.

Таким образом, происходит совме- 30 цение инструмента и очередной координаты объекта с точностью, определяемой степенью дробления шага и параметрами нагрузки. В это время на вход счетчика 5 поступают импульсы генератора 12. Как только значения текущей и адресной координаты на входе блока

7 сравнения станут равны между собой, на выходе блока 7 сравнения появится логический сигнал низкого уРовня 4р

"Стоп". На этом процесс работы грубо>а канала системы управления заканчивается, С появлением сигнала - Ñòoï одновибратор 17, реагирующий на задний 45 фронт сигнала блока 7 сравнения, выдает сигнал, записывающий состояние двоичного счетчика 14 в регистр 16.

Предположим, что шаговый двигатель

23 остановился в точке А (фиг.3).

Тогда в регистр 16 записывается двоичное число, соответствующее адресу именно этой точки. Одновременно с этим сигнал одновибратора 17 записывает в триггер 31 состояние знакового выхода датчика и центра контактной

55 площадки и сбрасывает триггер 30. Так как триггер 30 сброшен, то он разрешает через элемент ИЛИ 11 работу генератора 12 и соответственно двоичного счетчика 14, но в направлешш, определяемом состоянием триггера 31, сигнал которого подается через элемеггт ггЛИ

ИЛИ 24 на вход блока 13 выбора на— правления.

В рассматриваемом случае дальнейшее движение продолжается в прежнем направлении к точке В (фиг.3), В npo— цессе движения анапоговьпг сигнал с выхода датчика 4 центра контактной плоцадки все время преобразуется аналого=цифровым преобразователем 27 в двоичное число, которое с приходом очередного импульса генератора 12 фиксируется в регистре 25. Так как триггер 30 бьи сброшен, он разреыает работу селектора-мультиплексора 28 в режиме передачи данных с регистра

25 на второй вход блока 26 сравнения °

Учитывая, что текущее состояние выхода аналого-цифрового преобразователя

27 непосредственно поступает на пер- . вьпг вход блока 26 сравнения, в последнем постоянно происходит сравнение текущего значения сигнала датчика 4центра контактной площадки с предыдущим.

При движении шагового двигателя

23 от точки А к точке В и затем к точке С в последней на выходе блока

26 сравнения появляется сигнал н р" так как потенциал сигнала датчика 4 центра контактной площадки в точке С выгпе, чем в точке В. Этот сигнал уста— навливает триггер 30, вследствие чего останавливается генератор 12, а в двоичном счетчике 14 фиксируется ад— рес точки С. Одновременно селектор— мультиплексор 28 этим же сигналом переводится в состояние передачи числа Н„,„, соответствуюцего экстремальному мшшмуму сигнала датчика 4 центра контактной плоцадки на второй вход блока 26 сравнения. Далее триггер 30 разрешает работу интегратора 32 и компаратора 34 блока 10 коррекции (канала точного позиционирования).

Код И „„ на вход мультиплексора

28 подается либо вручную с помощью тумблеров, либо с помощью перемьиек, соединяюцих очередной вывод второго входа селектора-мультиплексора 28 с нулевым проводом либо с источником питания через балластный резистор.

При этом соединение с нулевгм проводом означает нуль в этом разряде (выводе), а соединение с источником

1386962 питания через балластный резистор единицу. Приведенное выше разъяснение относится к конкретной реализации предлагаемого устройства и не влияет на принцип его работы.

Первьп вход блока 26 является входом сравнения, а второй вход является опорным, В блоке 26 постоянно происходит сравнение текущего значе- 10 ния преобразованного аналого-цифро— вых преобразователей 27 в двоичньп код сигнала датчика 4 центра контактной площадки с предыдущим значением, хранимым в регистре 25. При работе устройства в режиме точного позиционирования в блоке 26 происходит сравнение текущего значения сигнала датчика 4 с числом Г1„ „, приходящим на его второй вход через селектор- 20 мультиплексор 28. При этом выход регистра 25 отключен от второго входа блока 26 селектором-мультиплексором

Z8. Второй выход блока 26 "-О" служит для фиксации в элементе 33 памя- 25 ти текущего значения интегратора 32 при достижении зоны экстремального минимума, а первый выход "О" служит для сброса триггера 30, который управляет работой интегратора 32, ком- 30 паратором 34 и генератором 12 в режиме точного позиционирования.

В зависимости от состояния триггера 3 1, а следовательно, и предистории начала движения аналоговьп коммутатор

36 подключает на вход интегратора 32 либо положительное, либо отрицательное напряжение, Это напряжение интегрируется и через элемент 33 памяти поступает на вход сравнения компаратора 34 в виде напряжения U (фиг.4)> где сравнивается с пилообразным напряжением U,„„, снимаемым с генератора 35.

В результате сравнения компаратор 4

34 выдает импульсы управления U„„

С изменяющейся скважностью на вход управления селектора-мультиплексора

15, который поочередно подключает на вход блока 18 памяти либо выход регистра 16, либо выход двоичного счет50 чика 14. Таким образбм, в течение времени t< (фиг.4) к.адресному входу постоянного запоминающего устройства

18 подключен адрес точки С (фиг.3) в течение времени с, — адрес точки А, 55 а шаговьп двигатель 23 описывает фазовую траекторию d-e-f-g-d — (фиг.3).

Так как участок фазовой траектории е-f соответствует движению от точки

А к точке С и времени t, а участок — движению от точки С к А и времени с,, то с изменением напряжения

Б „ интегратора 32 происходит смеще— ние положения шагового двигателя 23 в сторону точки С до тех пор, пока с выхода блока 26 сравнения не появится сигнал "=011, соответствующий попаданию в точку экстремума, Этот сигнал фиксирует состояние интегратора 32 в элемент 33 памяти до прихода нового задания с блока 3 задания команд.

Состав датчика 4 центра контактной площадки предлагаемого устройства такой же, как и у известного устройства. Он содержит две координаты, четыре фотоприемника. Каждая координата состоит из последовательно соединенных дифференциального усилителя и детектора, ком1таратора, вход которого соединен с выходом дифференциального усилителя. Исключаются компараторы, подключенные своими входами к выходам детекторов. Сигнал, снимаемый с выхо— да детектора, образует аналоговьп выход датчика 4 центра контактной площадки, а сигнал, снимаемый с выхода компаратора, образует знаковый выход датчика 4 центра контактной площадки.

Период сигнала Т,„„ генератора 35 (фиг.4) выбирается таким образом, чтобы при максимально возможном измерении расстояния между точками А и С. (фиг.3), шаговьп двигатель .23 успевал описать траекторию d-с †-g.

Время движения t =t при скважности импульсов компаратора 34, равной

0,5, определяется из уравнения

d9 (d9

+о — — +В = sin(g 9) йс бс н > где 8 — угол поворота шагового двигателя 23, ь = a,с — относительное время

41, = -- — частота собственных колеба— ний двигателя, — безразмерный коэффициент внутреннего демпфирования, относительная нагрузка (— шаг задания, соответствующий углу между точками.

В случае остановки шагового двига1 геля 23 в точке С в регистр 16 записывается двоичное число, соотве-ствующее адресу этой точки, а сигнал

1386962 одновибратора 17 записывает в триггер

31 уже другое состояние знакового выхода датчика 4 центра контактной площадки (фиг.3), поэтому движение при измерении зоны экстремума происходит в обратном направлении — от точки С к точке A. При попадании в точку А на выходе блока 26 сравнения появляется сигнал "0", счетчик 14 останавливается, запоминая адрес точ— ки А и триг ер 30 разрешает работу канала точного позиционирования. Процесс точного позиционирования аналогичен рассмотренному выше. 15

Коэффициент дробления шага двигателя 23 должен выбираться таким образом, чтобы в зоне экстремума датчика 4 центра контактной площадки укладывалась по меньыей мере 3-4 дробле- 20 ных шага для обеспечения возможности измерения зоны экстремума.

Таким образом, устройство для программного управления процессом обработки изделий микроэлектроники при 25 помоци измерения в дробных шагах зоны экстремума с последующим переключением режима дробления шага обеспечивает точную корректировку положения технологического инструмента относительно центра контактной площадки (или метки) изделия микроэлектроники.

Ошибка позиционирования определяется не величиной шага шагового двигателя, а разрядностью аналого-цифрового преобразователя и дрейфом нуля операци35 онных усилителей.

Формулаизобретения

1. Устройство для программного чправления процессом обработки изделий микроэлектроники, содержащее блок задания команд, датчик центра контактной площадки и в каждой координа- 45 те реверсивный счетчик импульсов, выход которого подключен к первому вхагду блока сравнения, соединенного вторым входом через блок программ с первым выходом блока задания команд, первьп вход реверсивного счетчика импульсов соединен с вторым выходом блока задания команд, выход блока сравнения подключен к первому входу блока шагового привода, а второй вход каждого блока шагового привода соединен с вторым выходом блока задания команд, первый выход блока шагового привода каждой координаты соединен с вторым входом реверсивного счетчика,отличающееся тем, что, с целью повышения точности по— эиционировапия путем коррекции поло— жения объекта в зоне, соответствующей экстремальным значениям датчика центра контактной плоцадки, в него введены блок коррекции и блок измерения зоны экстремума, а блок ыагового привода выполнен с электрическим дроблением шага, первый выход блока измерения зоны экстремума соединен с третьим входом блока шагового привода и с первым входом блока коррекции, второй выход — с вторым входом блока коррекции, третий выход — с третьим входом блока коррекции и с четвертым входом блока шагового привода, выход блока коррекции подключен к пятому входу блока шагового привода, первьп выход которого соединен с первым входом блока измерения зоны экстремума, ВТо рой выход блока шагового привода соединен с вторым входом блока измерения зоны экстремума, третий и четвертый входы которого соединены с первым и вторым выходами датчика центра контактной площадки, третий и четвертый выходы которого подключены к блоку измерения эоны экстремума другой координаты.

2. Устройство по п.1, о т л ич а ю ц е е с я тем, что блок шагового привода содержит первьпr элемент

ИЛИ, соединенный своим первым входом с первым входом блока шагового привода, второй вход первого элемента

ИЛИ соединен с третьим входом блока шагового привода, а выход первого элемента ИЛИ соединен с входом генератора, выход которого является первым выходом блока шагового привода и одновременно связан с первым входом блока выбора направления, второй вход которого соединен с выходом второго элемента ИЛИ, а выходы подключены к входам реверсивного двоичного счетчика, первьп вход второго элемента ИЛИ является вторым входом блока шагового привода, а его второй вход — четвертым входом блока шагового привода, выход реверсивного двоичного счетчика соединен с первым входом селектора— мультиплексора и с первыми входами регистра, выход которого подключен к второму входу селектора — мультиплексора, а второй вход регистра соединен с выходом одчовибратора, являющсrncя

1386962 одновременно вторым входом блока шагового привода, вход одновибратора подключен к первому входу блока шагового привода третий вход селектораЭ

5 мультиплексора является пятым входом блока шагового привода, а выход се— лектора-мультиплексора соединен с входом блока постоянной памяти, выход которого соединен с входами первого и второго цифроаналоговых преобразователей, выходы которых подключены к входам первого и второго источников тока, выходы которых соединены с шаговым двигателем. 15

3. Устройство по п.1, о т л и ч а ющ е е с я тем, что блок изме— рения зоны экстремума содержит ре-. гистр, первый вход которого является первым входом блока измерения эоны щ экстремума, второй вход регистра и первый вход блока, сравнения соединены с выходом аналого-цифрового преобразователя, выход регистра соединен с первым входом селектора-мультиплексо- 25 ра, выход которого соединен с вторым входом блока сравнения, первый вход которого соединен с первым входом первого триггера, второй вход которого является вторым входом блока измерения зоны экстремума, а выход триггера является первым выходом блока измерения зоны экстремума, второй выход блока сравнения является вторым выходом блока измерения зоны экстремума.

4. Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что блок коррекции содержит интегратор, первый вход которого является первым входрм блока коррекции, выход интегратора подключен к первому входу элемента памяти, второй вход которого является вторым входом блока коррекции, выход элемента памяти подключен к первому входу компаратора, второй вход которого подключен к генератору пилообразного напряжения, третий вход соединен с первым входом блока коррекции, второй вход интегратора соединен с выходом аналогового коммутатора, вход которого является третьим входом блока коррекции, а выход компаратора — выходом блока коррекции.

1386962

1 386962

Составитель И. Швец

Техред N. Яоданич Корректор Л. Пилипенко

Редактор Л. Герети

Заказ 1495/46

Тираж 866

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4