автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Моделирование и оптимизация технологических операций в интегрированной системе автоматизированного проектирования и производства ИС

од

На правах рукописи

Макаров Олег Геннадьевич

иодеиромеие н оптт^аада ТЕХиогоггргазск операций в

шпитйровашяя скстеие автшатж22р(шшого проектирования н производства кс

Специальность 05.13.12 -05.13.0? -

Системы автоматизации проектирования Автоматизация технологических процессов и производств

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Воронеж - 1997

Работа выполнена на кафедре "Системы автоматизированного47 проектирования и информационные системы" Воронежского государственного технического университета.

Научный руководитель; заслуженный деятель науки РФ, академик Международной академии информатизации, Российской академии естественных наук, д-р техн.наук , проф. Львович Я.Е.

Официальные оппоиест!: академик Международной академии информатизации,Российской академии естественных наук,д-р техн.наук , проф. Сахаров Ю.С.

кадц.техн. наук, Ашков Е.М.

Ведукзя организация - .Государственное предприятие

" Научно-исследовательский институт электронной техники" (НИИ ЗТ)

3адата диссертации состоится " 29 " мая 1997 г. в 14 час, в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д 063.81.02. при Воронежском государственном техническом университете по адресу: 394026 г. Воронеж, Московский проспект, 14.

С диссертацией мотаю ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного технического университета.

04

Автореферат разослан _ ' 1997 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Львович Я.Е.

ГЧГЧП А ГТ " А Т"> А 1"ГТТЛТ*Г»ТТ*?» А А 1

иоиучп ллги1\ а Г.ГУ1».- агяоиха

Актуальность темы. войрастлкпц^е степейъ нкт€граций и сложность технология изготовления ИС требуют совместного использования СОВ р с М £ л НЫл СИСТЕМ П рО е КТ И р О ВЗН И Я И аВТОМаТИЗИрОВаКНСГО ПрО~ ИЗБОДСТВа ДЛЯ Обеспечения ЗЗДаННОИ 5$*$еКТИЕН0СТИ ПрОИЗВОДСТВа, ТЗК К£К Проектировали«?, контроль й диагностика КС СИЛЬНО ЕЗаИМОС~ вязаны. В настоящее- время флуктуации процесса производства ИС становятся главным факторов 17стеръ от эксплуатации технологических линий. Дефекты, возникающие ка-за отклонений параметров технологического процесса, вызывают уменьшение выхода годных >!С ниже допустимого уровня, что приводит к снижению прибыли.

В последнее время развивается новый подход к повышению эффективности и прибыльности полупроводникового производства, основанный на разработке методов и средств статистического управления технологическим процессом и использовании интегрированных систем проектирования и производства , позволяющих с наибольшей эффективностью проектировать, изготавливать, контролировать и диагностировать современные и будущие ЯС. Низкая эффективность существующих систем автоматизированного производства обусловлена отсутствием соответствующих методов контроля к моделирования технологического процесса, а также статистических методов анализа данных в ходе процесса и по его окончании.

кктуааьки02ъ темы диссертадионнои работы заключается в необходимости разработки методов контроля партии на технологических линиях, с последующей обработкой наблюдаемых технологических параметров , с помощь» построения математических моделей, связывающих параметры технологического оборудования, физико-топологические параметры изделии и выходные параметры НО, измеряемые в соответствии с техническими условиями.

Работа выполнена в соответствий с Межвузовской комплексной программой 12.11 "Перспективные информационные технологии в высшей школе" и отвечает требованиям едкого из основных направлении Воронежского государственного технического университета "САПР и системы автоматизации производства".

Целью работы является создание комплекса моделей, алгоритмов и программных средств для оптимизации технологических операций на этапах автоматизированного проектирования и производства ИС по статистической и экспертной информации.

Для достижения данной цели сформулированы и решены следующие

ЗаДсТыИ:

анализ применения методов моделирования и оптимизации при

ИНГеГраЦИН -эТЕЛОВ аВХимаГИЗИриВоННОГи ПрОеКТИрОВЗНЯЯ И ПрОПЗВОДС-ТБсл ИС, оркекткрованныл На ИСПОЛЬЗиБаНИе информации СТаТИСТИЧеСкого контроля я ТеСТиЫцА испытании;

фОрМКрОВоКИЭ СТруКТ'урКЬЗл моделей базовых ТЕХНОЛОГИЧеСК-ПК операций ИС и проведение их параметрической идентификации с учетом неоднородных характеристик и экспертных оценок;

разработка оптимизационных процедур для построения интегрированной системы проектирования, планирования к управления технологическими операциями производства КС;

реализация структурных моделей, алгоритмов их параметрической идентификации и процедур использования моделей в задачах планирования, повторного проектирования и опережающего управления с ориентацией ка промышленное производства и учебный процесс.

Цетоди исследования. Е работе использованы методы математической статистику! и оптимизации, теории моделирования, теории вероятностей, статистическое теории управления, теории автоматизированного проектирования.

Кэучиэя щцдзйз. В работе получены следующие результаты, характеризующиеся НауЧКОИ НиЕИЗНий:

структурные модели базовых технологических операций производства ОиёСПбЧИБЗЮцК'З у*Ч9Т 5 рсШКаХ сДКНОГО мЯТсмаТИЧеОКиГО описания параметров топологии и технологических режимов и их связь с внутрииПврациоккыми и рабС'ч^лЛи параметрами интегральной схемы;

алгоритмы параметрической идентификации моделей базовых технологических операций, отличающиеся математическими приемами декомпозиции статистическои информации о ходе производственного процесса о учетом неоднородных характеристик и возможности ее дополнения экспертными оценками проектировщика;

оптимизационные модели плакирования производства ИС, позволяющие использовать результаты базового зтапа проектирования технологических операций и проводить анализ альтернативных вариантов выпуска на основе вариационного моделирования;

оптимизационные процедуры повторного проектирования и упреждающего управления, отличающиеся учетом математического описания однородных компонент технологических операций по результатам ста-

ТИСТИЧеСКОГО КОНТРОЛЯ ПрИ ВЫиОрО НОВОГО Варианта БЫПУ'СКЗ КС, Тёл-

нологических режимов и декомпозиции выпуска между операциями. ПрЗпТйЧбСКЯЯ ЦбйКОСТЬ раиОТЫ ЗЗКЛКЗЧаеТОЯ Б СЛеДуЮЩеМ! разработаны рекомендация по формированию математического

ОбеСПечеНИЯ ИКГ£ГрпрОБЯККОП СИОТбмУ аБТСМаТИЗИрОБаННСГО ПрОеКТН-

розалия и производства, основанного на процедурах моделирования и ОПТИМИЗации теХНОЛОГИЧеСКИХ операций ИЗГОТОБЛеНИЯ ЯС; •

создан программно-методический комплекс, позволяющий автома-

фирм^рОйсалпу и! рулгу ртил миделей искгидал тслли^итчси!"

ких операций ЛС и проводить ка их основе расчеты, необходимые для решения задач проектирования, планирования и управления.

Научные результаты, изложенные в диссертации, получены автором в рамках госбид/кетных НИР ГБ 31.04 1 'Моделирование и оптимизация в автоматизированных системах" и ГБ 18/94 "Разработка автоматизированной системы статистического управления технологическим процессом производства СБИС".

Они внедрены в проектные работы при модернизации участка производства 1С на предприятии НИИШ г. Воронежа с годовым экономическим эффектом 153 млн р.

Подсистема моделирования технологических операций производства ИС используется при выполнении лабораторных работ и курсового проекта студентами специальности 220300 "Системы автоматизированного проектирования" б Воронежском государственном техническом университете.

■Апробация_ рииОТм. Результаты диссертационкси работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах\ Всероссийском совещании—семинаре "Оптимальное проектирование технических устройств и автоматизированных систем" (Воронел, 1952)г, научно-технической конференции "машинное моделирование и обеспечение нздежности электронны>: устройств" (Бердянск, 1933); научно-технической конференции "Автоматизация проектирования РЗА и ЗВА" С1

¿енза, 1 ¿'¿з} \ л.\ международной конференции и школе-семинаре молодых ученых "САПР-33" (Гурзуф, 13Уо); Всероссийском соБе1ца-нии-семинаре "Математическое обеспечение высоких технологий б технике, медицине и образовании" (Воронеж., 19у4) \ XXI Междукарод-кой конференции и школе-семинаре молодых ученых и специалистов "САПР-94" (Гурзуф, 1934); Всероссийском совещании-семинаре "Математическое обеспечение информационных технологии в технике, обра—

зовании и медицине" (Воронеж, 1998); ежегодных научных конференциях профессорско-преподавательского состава Воронежского государственного технического университета {1993-1996 гг.).

Публикации..Основные результаты диссертации опубликованы в 12 печатных работах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения , изложенных ка 122 страницах, описка литературы (91 наименование), з приложений, содержит 13 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Ео введении обоснована актуальность работы диссертации, ее новизна, сформированы цель и задачи исследования.

Первая глава посвящена анализу путей повышения эффективности интегрированных систем автоматизированного проектирования и производства ис.

Показано, что традиционный подход, ориентированный ка независимость этапов проектирования и производства ИС,не позволяет использовать результаты статистического и тестового контроля, зондовьк испытаний для корректировки проектных решений. Это приводит к дополнительным затратам и снижению выхода годных изделий.

' Изменение ситуации возможно при учете всего комплекса факторов, влияющих на реализацию проектных решений в производстве, и построении математических моделей и технологических операций на основе статистической информации:

и - Р ( р, I. «1 ), (1)

г* / т ^ \ Сп\

Л - и (, Р, 1, и ) ,

где, и - вектор внутржшерационных параметров технологического ЛрОЦёССа ИЗГОТСБЛёКИЯ

X вектор электрических параметров интегрированных схем^

р ~ ВбКТОр ПарЗмс ТрОВ ТеХКОЛОГПЧ&СКйл рблпыОБ}

I - вектор конструктивно-топологических параметров;

(} - ВеКТОр ОЛу'ЧаЛКЫл БиЗмуЩеНйй.

Несмотря ка теоретическую проработку ряда вопросов интеграции 5БТОм£Тй5ИрОВ£ККОГО ПрОсКТИрОБйНИп И ПРОИЗВОДСТВЕ >1С, ИМеюЦИ-еся результаты практической реализации, существует потребность в

развитии методов моделирования и оптимизации в следующих направлениях :

1. Для выбора наблюдаемых и управляемых величин в интегрированной системе необходимо знание функций Р, I), В . Структурная и параметрическая идентификация этих функций в рамках общего технологического процесса производства ИС невозможна. Поэтому реальным является путь построения моделей, имитирующих в САПР структуру базовых технологических операций и позволяющих проводить настройку параметров по статистическим данным контроля и диагностики. К таким операциям относятся прежде всего диффузия, имплантация,ОКИС-ЛеНИе .

2. Учет кэодкородшстек статистических выборок мелиперацкин-кых ПсфЗМбТриВ ПрН ПЗрЗм9ТрЯЧ90К0И идентйфлкзции моделси иззобых технологических операции. На стздии первичного ввиуск^ }*С б производство, сбора статистики ка тестовых структурах возникают такие разбросы ряда параметров, которые следует учитывать в многокомпонентной модели.

При этом компоненты имели единую структуру, ко различаются ёначекиями параметроб б раялйчй«х дяалазонах конструктивных характеристик и технологических режимов.

3. Многовариактныи выбор при оптимизации управления технологическими операциями и повторном проектировании. Возможности мно-говариавтного выбора,с одной стороны,определяй? разные соотношения между показателями прибыль и качество при планировании производства ИС, с другой - многокомпонентное^ модели, идентифицированной по результатам тестовых испытаний и ретроспективной информации.

Во второй главе осуществлена алгоритмизация моделирования базовых технологических операций производства ИС в интегрированной системе.

Рассмотрены три основные операции формирования распределения концентрации примеси и изоляции элементов: диффузия, имплантация и окисление, моделирование которых позволяет реализовать расчеты »нутркоперационных параметров технологического процесса и электрических параметров элементов ИС. Для отих операции построены структурные модели.

Структурные модели представляют собой совокупность физических процессов и являются основой для параметрической идентифика-

ции с унс-том неоднородных характ£ри0тйк.

В процессе изготовления ИС проводятся зондовые измерения на пластинс, пспктзкия нз. функционирование. В рвзультл'тв имеем ста~ тистические выборки Бнутриоперационных параметров и[кЗ и парам ет-ров КС - х [к], которые обязаны о входными Параметрами

зависимостями (1) и (2). Среди входных параметров выделяют параметры технологического режима, которые рассматриваются в качестве управляющих воздействий, и конструкторски-топологические параметры I, которые являются неуправляемыми факторами. Статистические выборки х!кЗ и иСкЗ в большинстве случаев являются неоднородными. Для построения моделей (1), (2), которые можно использовать при повторном проектировании технологического процесса и упреждающем управлении, необходима ^провести декомпозицию на однородные компоненты.

В основе декомпозиции математических описаний (1), (2) лежит сравнительный анализ подмножеств выборок х£кЗ и иск]. Поскольку такой анализ идентичен как для внутриоперационных параметров, так и для параметров ИС, последующее исследования проведем для выборки хЕкЗ. декомпозицию выборок свяжем с разделением диапазонов изменения переменных р к I к установлением соответствия однородным подмножествам х [к3. При зтом разделение по топологическим параметрам 1 будем проводить с использованием принципа дихотомии, а по управляющим воздействия р - б режиме активного эксперимента.

Декомпозиция по принципу дихотомии заключается б оценке возможности построения однородной компоненты за счет разделения не-

( Л \ ( еу \

которого условия г на две группы г11' и г^ и проверки однородности БшбирОК ХС1) И , соотзеТСГЗуялцйл ЗТИм группам.

Для конструктивно-топологических параметров условие г запишем в виде

г = -п | Я1" с 1п X ^ , п = 1.....щ>. (3)

Г1 п

где 1Г|',1п, 1та?; - соответственно минимальное и максимальное допус-п п

тимые значения конструкторско-топологических параметров. Выделение двух групп условий г(1) и г<2) означает рааделение интервалов на две части

1Г|11п < 1П < 1гр , 1гр < 1п < 1П1ШС , п = 1,...,пь (4)

Г-. 11 П ' П ** Г"» ' ' 4 '

е

тгп ........„„ ...................... „(1) .. „(2)

1 " — 1 уоничяис , ргЛИ,!!,слл^и.*.:ыиауш 1 И 1

П

ПОСКОЛЬКУ НаСЛЮДёНИЯ X [к] , ПОЛуЧеННЫС* ПО арХпЕНиИ ККфорМаЦИИ или информации, накопленной при проведении пассивного эксперимента, соответствуют различным сочетаниям , максимальное число которых 2(<1+п1, они могут Сыть разделены на I выборок (ЬС2с<1+п)).

Для оценки однородности рассмотрим две гипотезы; Кх - выборки Хш неоднородны по дисперсии; Нг - выборки' Хс,;) однородны по дисперсии. Оценка количества информации } для различения в пользу Н1 против На рассчитывается по следующей формуле:

чпими dJltr.Ylcrilll Lj-.Ч

t Nv ПА, О

V ; L* -

V—1 S Sv

выборки х[к], принадлежащих v-n

(v=|/t); £ Nv=N; З2 - оценка дисперсии, рассчитанная по выборке v=l

x[k] (k=l.....N); Svz - оценка дисперсии, рассчитанная по выборке

xük] (k=l,... ,Nv).

Используя критические значения указанных статистических критериев при уровне значимости q определяют, какая из гипотез выполняется. В случае выполнения гипотезы h'i требуется выявить конкретный набор переменных In, п=1.....пь для которых разделение условии на две группы приводит к неоднородности математического описания.

Для управляющих воздействии выделение интервалов однородности осуществляется в режиме активного эксперимента б рамках заданного технологического регламента

_mln г „ ( „так „ л ес\

» Pn * Pn , n=J., . - - , ир,

где P*" ^ ^, p™* — соответственно минимальное и максимальное значения управляющих воздействии, предусмотренные технологическим регламентом.

Структурная схема, объединяющая рассмотренные процедуры в алгоритм учета неоднородных характеристик при моделировании технологических операций в интегрированной системе, приведена на рис. 1.

В целом ряде случаев информации, полученной в процессе контроля технологических операций производства ИС, недостаточно для

построения моделей однородных компонент каждой г-н и 1-п групп. в этом случае для восполнения недостающей информации предлагается использовать экспертные оценки. При этом необходимо обработать субъективные оценки экспертов о состоянии той или иной технологической операции при определенной ситуации.

С зтои целью по всем переменным однородных компонент г-и и ь~и групп составляется анкета, б которой эксперты ставят на основании субъективной априорнои информации знак направления эффекта для каждой входной переменной в случае ее увеличения /или уменьшения/ по модулю. Одновременно определяются веса экспертов с точки зрения их компетентности.

В третьей главе рассматриваются оптимизационные процедуры проектирования, плзяировання и управления гелнологкческими операциями производства КС. '

иуп прицелу у ирисмиридопш « у ироолеппг. илсалзлгил

две различные цели и, соответственно, возможны два вида оптимизации; качества и количества. В системе оптимизации количества ставится цель достижения максимальной производительности, т.е. максимального числа пластин, изготавливаемых в данный период, тогда как в системе оптимизации качества задача состоит в доведении до максимума выхода годных на каждой технологической операции. Предложено использовать в интегрированной системе целевую функцию прибыли, а компромисс между количеством и качеством достигать за счет соответствующих ограничений и последовательности оптимизационных процедур, приведенных на рис.2.

Как следует из структуры интегрированной системы (рис. 2.), планирование производства ИС проводится на основе проектных решений, принятых на верхнем уровне. Эти проектные решения определяют:

последовательность технологических операции 1=1,... , где !, - Оищее число технологических операции;

проектную мощность технологической линии (количество пластин за календарный период) и гарантированные производственные мощности каждой технологической операции 0:, 1=1.....Ь;

гарантированные расходы каждого 1-го ресурса, необходимого для производства ИС Ь^, 1=1,... .гл, где гп - общее число ресурсов;

| УСТЗН0ВЛ9НР19 ЙКТ9рБЗЛ0Б ПомёНсКИл |

I к,оя с тр^ ^ивно- теки олдгич 9 с кл тк параметров)

^ т ^п

Формирование выборки

5НУТрКОаС'рсдЦуТОКНЫл Пароме-ТрСБ

ггп«.^ ИГЛ „ГЬп 1, А ТГ

Ц XI ИсфоМСПуиа - ЛLЛJ , ... t г\

ПО ЗКаЧеНИЯм 1п * х,. . .,П{ |

| лри-ведеппс | ДЕХСТОмКп | ПО НОБиМу IЗНаЧеККЮ _

1 т ГР ~ А ( 1П , 11 — 1. | Ч ±

| гЗЗд£Л5НИ6 ьЫСириК ЦСкЗ, КГгС] Б_ | 1 СООТВЕТСТВИЙ С СиЧеТЗНйзаМй УСЛОВИЯ}

1

I—о—~-^—-~——*—I

| оЫДБИЖсНИё Г*шОТ93 п1 И Ои | | ОДКОрОДКОС ТК ЗЫиОрОК ЯП ДИСНе рСЙп |

Вычисление количества инф-щш 7={Н1:Н£)

Определение чиола степеней звободы для В-распредедекия Фишере и задание уровня значимости а

ирСп^рКЗ

выполнения гипотезы Н1 об неоднородности выборок

ДАЛ-Я ^еоиухиппиу* мидели

для г-н группы КОКС Тру'КГ КБ К0~ тех кол ог и*ч9скил пз-ра^е тров

ГП гп ■» Г-г,

11=1 ,ир

дипл^пуш ит плг/тшп и при-д'-л^ -•{-

А

Реалкз ацкл плана актинкого эксперимента

ниих^исйие ллпсппил миДсит

Имитация значении и и к по линеикои модели при движении от нижнего предела интервала к верхнему пределу •

построение модели для нового гс интервала

имитация значении х и и

Рис. 1. Структурная схема алгоритма учета неоднородных характеристик при моделировании технологических операции в интегрированной системе

10

1 елпичсили'- с»«адсит«

Проектирование ТП

* | дб'1 сшпсийсзллис; илелпмуивсшиу ¿.¿и > ТелНОЛОГИчеСК*5л ОПераЦЙлм

ПиВТирКОб

.1.

НК6

ИЗГОТОВЛЕНИИ ПЛаСТИН

ПрИКЯТаЛ | ЗаираКОВаННБЯ партия I партия

иОБТОрНОе | иП6р6ЖЗЮ1Д661 ПриХОлД5НИ51 УараВЛеКИб |—'

Диагностика

Рис. 2. Структурная схема интегрированной системы проектирования, планирования и управления технологическим процессом производства КС

типы микросхем, которые могут Сыть изготовлена на данной технологической линии 3=1,...,п, где п - оСщее число типов МИКРОСХЕМ.

При анализе взаимосвязей задач оптимального проектирования и планирования показано, что ге-левои фукк^циеи при планировании объемов КС (объемного планирования) является величина прибыли п п

Г* Г* N и ^ ™ .. [<г1\

л =_1. 1; л^ = ^ шзлз< V/

где х з - объем выпуска (количество) КС з'-го типа &а интервал планирования;

с-з - расчетные затраты на выпуск единицы ИС з-го типа;

Б] - оптовая цена единицы продукции з~го типа;

- расчетная удельная приишть от производства единицы КС ¿-го типа.

Достижение максимума целевой функции (7) необходимо сОалан-сировать с рядом ограничений: гарантированным расходом сырьевых и

З/аресурсов; при проектировании техвологичеокои линия Ь>1, 1=1,... ,К1.; гарантированными производственными мощностями, оп~ редеденными при проектировании технологических операций, Бь 1=1,...,Ь; суммарным выпуском пластин ИС спроектированной технологической линии X; предполагаемым вариантом распределения суммарного объема между всеми типами ИС

...11Р ...ПС .. пя .. по

Л1 - , ЛИ - , . ■ . , Л] - , . . . , ЛП

.. "ч. .. ПР ч 1 « /п\

Используя методы вариационного моделирования , введем альтернативные переменные /г,» позволяющие управлять распределением Хдпр в зависимости от значений Zt (х^^)) и степени выполнения ограничении.

Для решения задач многовариантного объемного планирования на множестве альтернативных переменных 1—1,...,Т использованы рандомизированные вариационные процедуры.

Детализация оптимального варианта выпуска ИС х^ , ,..., г. по технологическим операциям (ТО) определяется проектной мощностью технологической линии на входб, т.е. число пластин на входе задано Хо и существует ограничение

Д хоэ « Хо, (9)

О =1

где хоо - число пластин, используемых на входе первой ТО для изготовления ИС з-го типа.

В этом случае ресурсные ограничения по технологическим операциям записываются

а^хи < к (1-1)з, 3=1,п, (10)

где Х1з - количество пластин О-го типа на выходе 1-й ТО;

к с д.—-х) о - количество пластин з-го типа ка выходе (1-1)-и ТО;

* /ПГ. ~«. .„^-^.«.Д...... Т ТП ..Г"

^З^-'Г" *" рсУ^ЛидПВ1<Г Ли^фцичи.Н^ПХЕа 1~Г1 1и Длп J 1'и

ИС, обратно пропорциональные вероятности выхода годных пластин после 1~и ТО. *

Задачу детализации начнет с последней Ь-п ТО, для которой известна программа выпуска, используя целевую функцию (7') и огра-

ззлишем двойственную

задачу и определим оптимальное значение двойственных переменных Максимизация целевой функции двойственной задачи при

л (Ь-!)^ ^> ^ и мт-!).,- аизл^д и ресурсном

ограничении является олткмнзацпоннои моделью для следующеи ТО.Продолжал рассмотрение процедуры и учитывая ограничения (9), получим оптимизационную модель начальной ТО.

Таадм образом, последовательно решая задачи, получаем детализацию выбранного варианта выпуска ИС по технологическим операциям, т.е. детализованное планирование.

Оптимизационные модели планирования используют расчетные значения затрат с3, расходных а^ и пересчетных коэффициентов, полученные на этапе проектирования. Статистический контроль производства ИС позволяет построить математические модели, связываю-■щие средние вначения затрат и расходных коэффициентов с внутрио-перационными параметрами и и параметрами ЙС-Х, а через модели

(I), (2) - с топологическими параметрами I и управляющими воздействиями (технологическими режимами р)

р), тСс^М-нО, р), (И)

где ои с11 ^ - случайные значения соответственно затрат и пересчетных коэффициентов производительности;

га(-) - обозначение математического ожидания (среднего значения) ;

Г(.) - обозначение функции, определяющей математическую связь и полученную на основе статистической информации .

Повторное проектирование с использованием моделей (1), (2),

(II) состоит в выборе козого распределения х3пр, з=1,...,п, новых технологических режимов, коррекции топологических параметров, обеспечивающих минимизацию рассогласования между расчетными и средними значениями затрат и пересчетных коэффициентов производительности с учетом ограничений на выход годных и интервалов изменения параметров I и р моделей однородных компонент. Этапу повторного проектирования в этом случае соответствует следующая оптимизационная модель для 1-й ТО:

Г.-- Гл. \т2 - « „ „ А П

¿1-4. У1> "jiu.11, 1.1с.!

Р1)32 - т!п, ¿=1,...,!?, г= 1.....К, (13)

Л 1т _

ПГмГ. Г \ - * II. ГРТЧ _ ** ^ А Г" „ А-Г! (А А \

л (1-1)3

< ¡1 < , м.....Е, (15)

< Р1 < Р^ , г=1,...

В этой оптимизационной модели функции Ггз, иг1з соот-

ветствуют однородным компонентам г=1,... и интервалам изменения для каждого г-го условия (15), а ограничение (14) отражает требование того, что вероятность нахождения межоперационных параметров 41 в границах щ,гр должна быть больше отношения между планируемым выходом и входом 1-й ТО, полученных при детализованном планировании.

Упреддаащее управление состоит в определении соответствия со статистической информацией уточненных коэффициентов ах^ к пересчете объемного и детализованного планов выпуска НС. По статистической информации строятся регрессионные модели, сБЯзывзнзщие внутряоперационные параметры с технологическими режимами. По основным Бнутриоперацвонньш параметрам устанавливаются граничные значения цгр. Ка основе имитационного моделирования корректируются значения расходных коэффициентов, используются для нового решения задачи объемного планирования я последовательности задач детализованного планирования.

В четвертой глазе рассматриваются вопросы разработки программного и информационного обеспечения программно-методического комплекса моделирования технологических процессов производства ИС, основанного на предложенных ранее моделях планирования. Про- | водится анализ эффективности созданного комплекса программных I средств по результатам его применения.

Разрабатываемые программные средства базируются на предложенных во второй главе методах моделирования ионного легирования, термического окисления, а также алгоритма-: учета неоднородных характеристик при моделировании технологических процессов и экспертного оценивания при построении однородных компонент модели технологических операций. При их разработке учитывались основные

ТребОБаНИЯ, ПреДЬмЕЛйёмЫв К ПрОГрЗммНиму' СиеСЛ£ч9НИКЗ Пи САПР, TS" кие, как универсальность, открытость, удобство использования, ЭКОНОМИЧНОСТЬ И Т.Д. , а TSKK9 ПРИНЦИПЫ мОДу'ЛЬКОСТИ И ИерарлИЧНиС-т и.

Основой Ни является диалоговый интерфейс, обеспечиваю^ии управление процессом моделирования технологических операций и организация взаимодействия с пользователем посредством многоуровневой системы меню. Проектирующие алгоритмы реализуются тремя программными подсистемами: средства моделирования диффузионных процессов, средства моделирования процессов ионного легирования, моделирование термического окисления. Все программные средства имеют модульную структуру.

Разработка ПО осуществляется в рамках операционной системы MS DOS 5.0 на базе ПЭВМ типа IBM FC-486.

Основные результаты работы

1. На основе анализа использования методов моделирования и оптимизации ка этапах проектирования и производства ИС определены пути интеграции процедур САПР и статистического контроля для базовых технологических операций, ориентированные на снижение затрат и повышения процента выхода годных интегральных схем.

2. Сформирована структура моделей базовых технологических операций производства ИС ( диффузии, имплантации, окисления ) , позволяюд^их учитывать параметры, которые наблюдаются при статистическом контроле, и характеристики, необходимые для решения задач CAIF.

3. Проведена алгоритмизация процедур параметрической идентификации математического описания технологических операции с учетом неоднородности статистических выборок вкутриоперационкых и конструктивно-топологических параметров путем выявления диапазонов однородности и построения для них частных моделей, объединяе-

...... ........... ПЛГТТ-1

мыл а иидсло L/-.1 ir.

4. Предложен алгоритм доопределения данных статистического контроля при построении моделей на основе получения и специальной обработки экспертных оценок проектировщика.

5. Разработана оптимизационная модель планирования выпуска ИС для интегрированной системы автоматизированного проектирования

и производства, позволяющая учитывать решения, которые прин я ты на верхних уровнях технологического проектирования.

6. Предложена оптимизационная модель и процедуры повторного проектирования технологических операций на основе математических моделей, полученных по данным статистического контроля производства ИС.

7. Определены основные элементы упрелдзющего управления, которое выполняется в едином цикле с повторным проектированием, и разработаны процедуры имитационного моделирования для коррекции управляющих решений.

8. Создан программно-методический комплекс моделирования технологических процессов производства интегральных схем.

9. Комплекс моделей, алгоритмов к программных средств реализован при автоматизированном проектировании технологических операции в АООТ ЬГ>Ж»! ■ (г - Воронеж) и б учебном процессе ВГТУ при подготовке инженеров по специальности 220300 "Системы автоматизированного проектирования *'.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1 . Рындин A.A., Лапшина М.Л., Макаров О.Г. Моделирование и оптимизация размещения кристаллов БЯС на пластине е интегрированной САПР//Оптшальное проектирование технических устройств и автоматизированных систем: Тез. докл. Всероссийского совещания-се-минара.-Воронеж;ЕЛИ, 1992.- С. 13-15.

2. Рындин A.A., Мэжов А.Е., Макаров о.Г. Статистическое управление технологическим процессом производства БИС с использованием САПР//САПР-93: Новые информационные технологии в науке, об- , разованик и бизнесе: Тез. докл. XX Международной конференции и школы-семинара.- Гурзуф, 1S33. - С. 3S-39.

3. Львович Я.Е., Макаров О.Г., Рындин A.A. AiHorGypoEKSBue ! моделирование технологического процесса для обеспечения надежности и качества СБИС//Мящинкое моделирование и обеспечение надежности электронных устройств: Тез. докл. науч.. -техн. конференции.- Бердянск, 1933.- С. 116.

А. Рындин A.A., Макаров С.Г., Îv*eiiu3 A.B. Статистическая оптимизация процесса выхода годных СБИС по резуль-гатам пооперационного контроля// Оптимизация и моделирование в автоматизированных

ъ „л „„ -лл.. л nnn rt -, дп и со

илы сгмол. 1«ели у ö. lu. пауч.. хр. - шриисл, хэао. " о. ilîo,

5. Львович Я.Е., Макаров O.P., Рыкдин A.A. итатистическое j моделирование к оптимизация процента выхода годных в uhiw ! СВИС//Автоматизация проектирования F3A и ЗВА: Тез. докл. каучг

■ "ХСЛИ. лиифсуепцуш. llCJlöt^, lïjïjo. ¿./-С.О.

и. Еревнсва Г.Б., Рындин A.A., гДакаров и.Г. Организация ав-16

томатизированной системы статистического управления технологическим процессом производства СБИС//Высокие технологии в проектировании технических устройств и автоматизированных систем: Тез. докл. Всероссийского совещания-семинара. -Воронеж,

1993.-С. 25-26.

7. Рындин A.A., Макаров О.Р., Мистюков В.Г. Методика операционного контроля параметров важнейших конструктивно-топологических элементов СЕНС и их зависимость от регулируемых технологических параметровУ/Математическое обеспечение высоких технологий в технике, образовании и медицине: Тез. докл. Всероссийского совещания-семинара. - Воронеж, 1994. - С. 129-131.

8. Рындин A.A., Макаров О.Г., Шишкин В.М. Прогнозирование начальной схемы надежности СБИС на основе КМОП технологии и на этапе проектирования// Оптимизация и моделирование в автоматизированных системах. Межвуз. сб. науч. тр.- Воронеж: ВГТУ 1994. -С. 155-163.

9. Львович Я.Е., Рындин A.A., Макаров О.Г. Автоматизированное проектирование БИС с учетом технологичности в интегрированной системе проектирования и производства// САПР-94: Новые информационные технологии в науке, образовании, медицине и бизнесе: Тез. докл. XXI Международной конференции и школы-семинара молодых ученых и специалистов.- Гурзуф, 1994. - С. 29-30.

10. Макаров О.Г., Питолин В.М., Рындин A.A. Программная среда моделирования технологических процессов производства БИС//Математическое обеспечение информационных технологий в технике, образовании и медицине: Тез. докл. Всероссийского совещания-семинара. - Воронеж:ВГТУ, 1996. С.113.

11.Питолин В.М..Макаров О.Г..Мугалев И.И. Методические указания к лабораторным работам по курсу "Технология изделий микроэлектроники и вычислительной техники" для студентов специальности 220300 "Система автоматизированного проектирования дневной формы обучения.Воронеж,ВГТУ,1996. С. 26.

12. Львович И.Я., Макаров О.Г. Оптимизационные процедуры проектирования, планирования и управления технологическими операциями производства интегральных схем //Высокие технологии б технике, медицине и образовании: Межвуз. сб. науч. тр. 4.1. Воронеж: ВГТУ, 1997. С. 4-17.

ЛР N 020419 от 12.02.92. Подписано к печати 25.04.97. Усл. печ. л. 1,0. Тираж 85 экз. Заказ N Воронежский государственный технический университет 394026 Воронеж, Московский проспект 14, Участок оперативной полиграфии

Воронежского государственного технического университета