автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Разработка моделей, методов и алгоритмов диагностики технологических процессов производства ИС

1 1 V-Г.З

ДЕРЖАВШИ УШВЕРСЙТЕГ "ЛЬВГВСКа ПОЖТЕХШКА"

На правах рукопису

ШДЛИПНИИ Ер1й Васильевич

УДК 621.382

Р03Р0БКА ЦОДЕЛЕИ, МЕТОШВ ТА АЛГОРИТМ В ШАГНОСТИКИ ТЕХНОЛОГ! ЧИЯ ПРОЦЕС1В ВЙГСГОВЛЕНЕЯ 1С

СпеШальнГсть: 05.13.05 - Системи автоматизаШI проектувэнь

Автореферат дисертацп на здобуття наукового ступеня кандидата техн1чних наук

ЛЬВ1В - 1996

ДисертаШя е рукописом.

Робота викована на кафедр! "Системи автоматизовавого проектування" Державного ун!верситету "Льв!всыса пол!техн1ка"

Науковий кер1вник : доктор техн!чних наук, професор В.0.Коваль

Наукйвий консультант : доктор техв!чних наук, професор Ю.О.Дзлгов

0ф!ц1Ен1 опоненти : доктор техн!чних наук, професор Недоступ Леон1д Авракович, кандидат техв1чних наук Смеркло Лю5омир Михайлович

Правше пГдприсмство : СКТБ "Оризон", м. 1вано-Фрзнх1вськ

Захкст в1дбудеться " 9 " ховтня 1996 року о 14 годин! из зас!даян! спец1ал1зоваш1 ради К04.06.06 при Дархавноку ун!версигет1 "Льв1вська пол!тегн1ка" за адресов : 290646 , м.Льэ1в-13, вул. С.Бандери, 12.

3 дасертаЩею кохна ознайэюггись в науково-техн1чн!й б!0лЮтец1 Дерхавного ун1верситету "ЛШвська пол!техв1ка" за адресов :. 290646 , м. Льв!в-13, вул. Професорська, I.

Автореферат роз!сланий " 5 1996 року.

Вчений секретар спещал1зовано1 ради к.т.н.

' С.П.Ткаченяо

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТЙ Актуальн!сть проблеми.

Розвигод м1крое^ектрон1ки забезпечуеться розробкою та непе-рервним вдосконаленням як метод!в проек^увапия нап!впров!дшдавих 1С, так 1 технолог!чних процес!в 1х виготовлення шляхом створвння та використання сучасних засоб!в комл'отертах систем проектування (САПР). Так! система повинн! ззбззпечувати оптимальн! конструк-1орзько-техьолог1чн1 р!шення об'ект!в проектування для ефективно! адаш"зцП 1х у середовиц! типового технологичного базису

За традиЩею засоби машинного проектування (CAIJp) ор!ентова-HI на створення ном!нальних проект!в 1С, тоб;о таких проект!в, як! в1дгов!даюгь ном!нальнкм значениям параметра зп'дно техя!ч-ного завдання. Однак реальному циклу створення нових вкроив властив! випадков! I невипадковГ порушення (збуревзя), ттепрогко-зован! велкчини амшитуд котрих t пркззодять до браку. Наявн!сть вшадковост! визначае статисгичну природу параметр 1в об'скту проектування 1 виготовлення. Для п!дввдення проценту виходу прэдат-Œ2 1С ном1нальний проект разом з технолопчним процесом часто з'Лншгься. Ц1 зм!ни зд!йснтеться як в процес! налагэдження вк-робнивдва (на еташ устаковочних партШ), так i в процес! масово-го виробницгва 1 дозволяигь покращиги техно лог 1чя!сть пристрою.

Сучасн! прилэдо-технолог1чн! САПР псвлнн! вирИцувати задачу моделввання I ,анал1зу взаекосв'язку м!х параметрами порушень (збурень) техяолоПчного процесу, функцЮнальними та конструктив-нши параметрами об'екту проектування. Т!льки при такому комплексному п!дход! можна отримати максимальвий технолог!чний вих!д првдатних, а значить ' 1 максимальней прибуток при заданоку plBHi rrïchmc характеристик. При 'цьому особливо увага прид!ляеться задачам !дашсиф!кац1! збурень технолог1чного процесу, моделхвэння та д!агностування параметр!в !денткф!кованих збурень виробничого щиту. Bel вони s основними складовк/л процесу д1агностики виробу I повинн! бути об'еднанн! в !нтегровану процедуру: технолоПчний процес-пристр1й-схема-систека. Така посл!довно-!Те.рац!йна процедура заоезпечуе необх!дний р!вень техкодог1чаост1 проекту î вка-заяа о<$* еднання ' ё-основою для майбутн!х програмких систем д!аг-ностики як складових САПР м!кроелектрон1ки.

Процес розробки програмного забезпечення систем • автоматизо-

взеого проектування в селздши, тому при йэго створрнн! несШдно ор1ет,уБа",ися ка прогресивн! технологи розробки та 1 снует5 $нс-трукеитальн! засоби !х Шдтришш, як! включаюгь шерфайси з р!з-еого роду накопичувачами 1нфораацИ. А найб!льп перспективний шлет вщ>1ш6еня задач д!агносч>ики - використання для .11 щлей па-с11веоI ЕПЧТрОЛЬЕ0-Й,М2ршаДЬВО1 1нформац11 з р!зних р!вн!в про-ходхеняя технолог! чеопэ пронесу.

Сл1д зазначиги, щр для Д1апюстики техно поПчниг процсс!в виготовлення 1С необидна дава ситематизаШя технолог1чеого цро-цвсу 1 класиф!кац!я браку та причин його появи, як! забезпечать мокдив!сть 1дентЕф!кац11 збурень технолоПчного процесу на фон! форкукяих д!й цьсго процесу. Це т!сю пов'язано з моделями та методами анал!зу результат 1в формувчих д1й (показнж1в якост!) 1 збурень технолог!чного процесу. Кр1м того, головна задача д!аг-ностиги: техЕолоИчних процэс!в - розробка мвтод!в I принципа да-будови математичних моделей, як! зв'язукя'ь параметри збурень 1 показники якост! осекту д!агностики. Тому проблема побудови сис-Т8ми д!агностування вшагае р!шэння задач розробки гових моделэй 1 мзтод!в гкал!зу систем як об'ект!в д!агностики та розробки мй-од!в побудови моделей об'ект!в д!агностшш 1 1х алгоритм 1зацИ.

Метой дисертац!йвоГ роботи е розробка статистичних :.юделей, метод 1в та алгорктм'в д!агностики теттолоИчних процес!в 1 стбо-рення прикладного програмяого забезпэчення САПР м!кроедактрон!ки для Шдвицення р!вня виходу прэдатних 1 зменшевня соб!вартост! м!кроелектронних пристро!в.

Для досягненшг поставлено! мети необх1дао В1ф1шги наступи! задач? :

1. Провести систематизац!» технологичного процесу виготовлення 1С, класиф1кзц!ю браку I причини його появи з кетою визначення етап!в та р!вн!в проведения ковтрольно-д!агшстичвих опегацШ для забезпечення необх!дЕо! глкбини та достов!ршст! д!агиостування.

2. Розробиш алгоритма д!агностшш технолоПчного процесу, як! забезпечухггь госШдовний анал1з процесу формувашя виробу, лока-л1зац1щ облает! появи Збурень, визначення причин зм!щеняя технолоПчного маршруту на етапах формувааня нап!Бпров1дншшвого ярис-талу.

3. Вззробити, досл!диги та реал!зувати шдел; оц!шш точност! та стаб1льност1 .ехнолоНчного пропсу, щр дозволять зд!йсвкги роз-

шарування процесу виготовлення для визчэчення нестаб!льких техло-лопчних операЩй та зовн!шн!х вплиз!в.

4. РозроОиги катода та алгоритма габудози математичяих моделей об'екту л1агаостикг, ял! вякористовукть результата ласизних екс-перк.;ентальних досл!джень I дозеолягоь зв'язати твхнолог1чя1 параметра з нонтрольованими характеристиками пристроТв.

5. Розробити, доел 1 лиги та резл!зувати математича! модзл! д1аг-еостшси техаолог!чного процесу виготовлення 1С з истою визначенкя причин збурень процесу виготовлення на вс!х р'внях вкробнжгого коптролв.

6. Створиги програкно-методютий комплекс д!агЕости?и техколопч-ного процесу як складовоГ пршидо-технолопчпо! СЛП? 1С на баз! розробленого 1нформац1 Иного, матекатичного та програмного забез-пачення.

Метода досл!джень - метода системного аьагЛзу, ф!знки наШвпро-в!днкк!в та ф!зкки твердого т!ла, катематичшй апарат статистики, твори 8мов!рност1, матекатичного моделЕзання, а таь^ж кг годи прикладного ! системного програмування. На захист виносяться так! долохення :

1. Систематизащя технолог !чного процесу виготовлення 1С, яка по-кззуе посл!довн!сть формування нап!впров1дникового пристрою, вплкви зовн!шн!х та внутр!шн!х фэктор!в в реальному виробницгв!, посл!довно-1ерарх!чну структуру контролью-д!агЕОстичних опера-ц!й, пр дэе змогу визяачиги етат р1шення задзч д!агностигш.

2. Класиф!кац!я браку та причин його поязи, яка в!дображае збу-рення процесу виробницгва 1С, дефекти нап1впрсв!дникового пристрою, а також визиачае задач! та метода д!агностжи як в процес! проектування 1С, так 1 при Тх виготовленз!.

3. Матемагнчн! модел! оШнки точностI 1 стаб1льност1 технолоПч-ного процесу, як! дають моглив!сгъ виявдяти збурпюч! фзктори тех-нолоПчното процесу за результатами розкзрованого експеркменту.

4. Методика ло-эл!зац!1 облает! таявк збурепь, реал!зована в ви-гляд! таблиць експрес-аяал!зу, яка за результатами сц!нки точнос-т! ! сга01льност! технолог!чного процесу дозволлс вкязити основн! причина Ораку.

5. Метода побудови регрес!Йшп моделей за результатами пасивяо! контролью-вкм!рювально1 !Е$срмац!1, ях( в!дпов!дапгь статистич-н!й чутливост! рельного техголоПчшго сроцееу, чз дге могло !сть

- в -

проводит д!агностлку параметричыого браку. 6. ПрогрзмЕО-нетсдичнкй комплекс аналззу контрольно-виьирхвально! 1нформац!1 з р!зних етап!в прзходаення технолоИчних процес!в та д!агЕостигш технолоНчних процес1в виготозлення 1С, побудований за модульним принципом орган!зацП прогрзмного забезпечення. Каукова новизна роботи :

- проведена систематизащя технолоПчного процесу виробництва 1С на основ! рац1онапьно1 поел!довност I операЩй формування нап!в-провихникових приотро!в, яка дозволяе виявиги вшшэи вяутр1шни та ЗОВЕ1ШН1Х фактор1в в реальному виробницгв!, сформувати посл!-доано-!ерзрх!чну структуру контрально-д1агнастичних операц1й та етап!в р!иення задач д!агЕостики;

- ззпрошнована. 1 проведена класиф1кац!я браку та причин йога появи в виробяичоку дроцае!, шр дае мозсливГсть визначиги задач! та метода д!агностики як в процес! проектуеання 1С, так I при 1х вкройшщгв!;

- розроблен!, досл!даен! 1 реал!зован! катематкчн! модел! оц!нки точност! I стаб!льност! технолоПчного процесу виготовлення 1С, визначен! гоавичн! значешя коеф!ц!ент!в моделей для серп, пар-тП та окрвявп пластин;

- розроблена 1 реал!зована методика побудови тестових таблкць проведения експрес-анал!зу з метою локал!зац!1 обдаст! появи збу-рень з техшлоПчному процес! виготовлення 1С, ар дозволяе за результатами виробничого контролв вкявити основа! причини браку 1 розд!лиги и на вшшви ППени виробництва, процеси в обладнанн!, змтщзння технолоПчного марируту, стану нап1в1гоов1дникових пластин та якост! матер!ал!в для конкретно! технологично! операц!!;

- модиф!кован! метода побудови регрес!йних моделей за пасивнши експериментльнкш данями в умовах неортогоЕальност 1 I несиматрич-ност! план!в, порушення Еимог гомоскедастичност!, як! в!дпов!да-еть статистич: .й чугливост! реального виробничого процесу, щр дае моглиз!сть проводити д1агыостику параметричного браку.

Практична ц!нн!сть роботи : 1.. Проведена систематизащя технолоПчного процесу виробництва 1С 1 класиф!кац!я браку та причин його появи в виробничому пронес!, щр дозволяе представит технолог?чний процес, як об'ект д!агнос-тики

2. Вэзройлена методика докал!зац!1 облает! збурень в технолоПч-

I

- 7 -

ному яроцес! вигютовлення 1С за результатами виробничого контролю, що дае можливють виявляти основя! групи причин нестаб!львого виходу придатних вироб!в.

3. На основ! 1ерарх1чного вияористання формал!зованих матемагкч-еих моделей объекту д1агностики, розроблений алгоритм д!згзост1пш технолог!чного процесу виготовлення 1С, який доззоляе визначати причини параметричвого браку на вс!х р!знях ! етапах лроходгення виробничого процесу.

4. Розроблена структура та рэал1зоз;эний програмзо-методичний комплекс, побудований за модульными принципами орган!'зацП прогрзм-ного ззбезпечення, який за результатами вкм!рпззнь з р!зних р!в-н!в контролю («ОрМуС !Еф0рК!ЗЦ1йНУ I,ЮДОЛЬ об'екту Д! аГНОСТИКИ, зд1йснюс анал!з та зд1йснюе побудову регрес!йнкх моделей I д!аг-ностику складових ц!е! 1нформац!йко1 модзл!.

Реал!зац!я результат!в роботи. Теореткчн! I практичв! результати рсботи впровадженз! нз АТ "Родон" (м. Iвано-Франк1вськ), а тагах в учбовкй процэс кз>здри САПР Дэрхавного унГверсстету "Льв!вська шл!техн!ка" в курсах: "1нтегровэн1 САПР великих !нтегралышх схем" ! "Азтоматкзован! систеки технолог!чно1 пгдготовки виробнкцгза" та при проведена! дипломного проектування.

АдробзШя роботи. Робота в Щлому та II окрем1 результати допоз!далкся I обговори-валися на Еауково-твхз!чних конференщях та сем!нарах: II та III Шкнародних науяово-техн1чних кокференцгях "Досз!д роз-робки 1 застосування прклздо-технолопчних САПР в м!кроелегсгрон1-ц!" (Льз1в,1993,1995р.р.); !«2народн1й науково-техн!чн1й копфэ-ренцп "Сучася! проблема автокатизовано! розробки I зиробнкцтва рздювлектронних засоб!в та подготовки иггенерЕих кздр1з" (Льз!в,1994р.); ШгаароднШ яауково-Т8гя!чн!й конфвранцП "Машинное иодалированив к обеспечение надежности электронных устройств" (Воронен, 1933 р.); науково-техн1чних конференшях професорсько-виялздацького склад' Дериавного уаЛверскге-ту "Льв!вська пол!техн!ка" (1993-199бр.р.).

В повному обсяз! дисертаЩЯна роботз дспоз!дзлась из кафедр! "Сястеми автомзтизовашго проектування" Дергэвгюго университету "Льв!зська пол!техн!ка".

Пубд1кзц! I. Основе3 пологення 1 результата дксерташйко! роботи в!добргхоя! в десяти друковэних прэцях.

Структура та об'ем роботи. ДксертаШйна робота займае 135 сторгнок маккаОплсЕого тексту ! складаеться !з вступу, чотирьох розд!л!в, ВИСНОВК1В, списку я!тератури. Робота мЮтить 25 рисунки, 14 таблиць. Б!йл1ограф!чний список складаеться 1з 135 назв.

каст РОБСТЙ

У аступ! вккладена загальна характеристика роботи, обгрунто-вана I! актуалькють, сформульована мета I основа! задач! досл!д-яень, визначен! метода наЯб!лыд перспективного вир!шення сфорыу-льовзних задач, сформульоззна наукова новизна роботи 1 положения, ер виаосяться на захкст, а такок короткий зм1ст роботи.

В первому розд1я! проведениий анал!з задач д!8гносткки в процес1 проектузання та виробшштЕа 1С, визначвна додаткова мета проектуванкя, яка полягае в Досягненн! високого р!вня техюлог!ч-ност! вироб!в. Сформульован! основе! фази розробки нап!пров!дни-ковкх пристроГв, показан! ыозушЫ задач! та метода д!агностики на вс!х фазах в!д вкбору стратеги розробки до касового виробюштва продукцЛ з метою забезпечаиЕя високого 1 ст!йкого проценту вкхо-ду придатних 1С.

Проведано скстеыатизац!ю технолоПчзих оперзШй зпдно функ-Шояального призначзЕЕЯ, етап!в формуваЕня 1С, р!вн!в проведения Еонтрольно-д1агносткчних оаерац!й. Йизначена особливост! д!1 зов-Н1ЕН1Х вшшз!в иа технолоПчний процес, а такоз посл!довн!сть зм!ни характеристик нап!впров!днихового пристрою.

Запропонована 1 проведена класиф!кац!я браку та причин Кого по яви, яка дозноляс систематизуватк характеристики контролю, ви-д!лити р!вд! в!дмов, деформацп в нап!впров!дникових кристалах 1 збурення в процес! виготовлення. Сформульован! поняття !деально! 1С, браку, деформац!!, дефекту, збурення та стану пластин; наведена 1ерарх!чна клзсиф!кац!я, яка дае моиив!сть посл!довво вир!-пувзти задач! диагностики як в процес! проектування пристро!в, так I при !х виготовленн!.

Провадена систекатизаЩя технолог!чного пропасу та класиф!-кащя браку дозволили розробиги алгоритм д!агностшш зпдао вс!х р!вн!в контролю (операц!йного, м!юперац!йного, заклшчного та

функционального) та поетапЕого ! посл!довнсго анэл1зу процэсу формування кристал!в. ОсобливЮтв цього алгоритму е оц1яка !нфор-мащйно! м!сткост1 объекту контролю, анзл!з ефехтивност! вико-ристання результат!в контролю, оценка точное?! I стаб!льност! процесу, розшарування технолог1чного процэсу в час! 1 простор! та проведения експрес-анал!зу локал1зацН облает! поязи збурень. У вгс:адку появи парэметричного браку такий п!дх1д дозволяе будузати ефективн! модел1 ! на !х основ! проводати д1агносткку.

ДругиЯ розд!л дкеертацн присвяченний розробц! моделей дас-перс!йного анал1зу результат!з виробничого контроля I проведения попереднього д!агностування виробничого циклу з метов локал!ззц!1 облает! появи збурень в технолог!чному процес!.

На основ! 1нформац!йного п!дходу розроблена оц!кка |нформа-Шйно! емност! об-екту контролю як складно1 системи для побудови матемэтичних моделей I на !х основ! д!агностшш виробничого процесу. Бона вказуе на Ееобх!дн!сть визиачення оптимально! сукуп-ност! фактор!в, як! найб!льш вплкваюгь на показники якост! виро-бу, шоб в умовах м!н!мального набору вих!дно! !нформзц!1 мояна було забезпечувати максимально мозливу глкбину д!агностувзння.

Запрошновано п!дх!д розд1лення (розкарування) дисперс!й тиражу параметр!в от на дисперс!! пост!йно-зшпваЕч1 на партП пластин 1 окрем! пласткни (дксперсП неоднор!дност! - <?н п , он ш ) та виб!рюво-впливаюч! (дисперсП стаб!льяост! - ос-п_, ос1пя'в1дпов1део). Тод!:

2 2.2 _ 2 2.2 /,.

.a СГ т Ct +СГ (1)

т С. П. н. П. ° и. п с. пл. н. пл. VA/

Таке розшарування на ochobí результат!з пасивяих експеримен-т!в дозволяе розробити показники оц1нки точност! I стаб!льЕост! тиразу, парт II та охремих пластин :

к - Т»-У2 4-<Т» + Тн> I ,2,

^Г.т -ТГ^- • <2)

а яяцо норма мае т!льки верхнг Тж або т!лькл нкжнв Тн граница то вираз пркймае вигляд:

i Т- Т|

де: У - центр розеол1яу тиражу; ат- середня квадратична погибка розшШлу тираху; 2 - квантиль 1мов!рност1 Ро; Ро - встановлвний (баааний) в!дсоток виходу придатних при економ!чно обгрунтован!й степен! близькост! д!йсних та ном!нальних звачень параметра ви-роб!в.

АкалоИчш для парт II показник точност! дор!Бшх:

Т. - Т - 2 | 7- 4-(Тв + Тн) |

к » * " .._¿в н . ...

Т. п 2-ПГо " '

И. п.

1 т - Т|

- -?Гд- • <5>

м. п.

Визначення в1дношекня дисперс!й неоднор!даост1 (стаб!льнос-т!) до дисперсП тиражу дае змогу сформулювати та вирIнити задачу розшарування негативно! дП на технолоНчний процес на "внутрИиню" (у вигляд! окремо! технолоПчно! операц! I) I "зовнишпг (оШнка культури вкробницгва) складов!. Визначення гранкчних показних1в точност! окремо! технолоПчно! операц!! доз-воляе оЩнити насл!дки негативно! дП на технолог!чну операц!в, точнЮть формування дано! технолоПчно! операц!I .

Кт.гр. - / п - 1 Г + 2 Цд; ^ - п-1^ (6)

/ г3^;* - п-1) У!ТЦп,8,у)

де п - об1ем ви<51рки ; - табличке значения односторон-

нього кригер!я Стьвдента при р!вн! значимост! ц з 0.05 I числ! ступон!в в!льност1 у-п-1; • п-1) - таблично значения одно-

стороннього критер!я при р!вн! значимост! ч 5 0.05 I числ! студен!в в!льност! и-п-1; 1(п,е,г) - таблично значения двохсто-роннього толерантного мнохника при статистичн!й над!йност! р ь 0.95, частц! Во / 100 1 об'см! виб!рки п.

Вззвинуто модель кореляЩйного анал!зу результат!в вирабни-чоххз контролю, .яка дозволяе ошвцти стаб!льн!сть процесу в час! та простор!, виявляти придатк!сть параметра для задач д!агности-ки за 1х однор?дн!стю, проводити ранхування характеристик за по-кззниками !нформативност!.

Визначення граничних коеф!ц!ент!в точност!, дисперс!й, коре-ляц1йно! стаб!льност1, а-тако* зеуву математичних спод!вань пара-

метр!в на р!знкх р!внях контролю доззоляе псбудувати таблиц! екс-прес-анал1зу локзл!зац11 облает! появи збурень з вяШленяям областей збурень технолог!чного процесу: г!г!ени виробяицгва, про-цес!в у облэднанн!, зм1щення техиолоПчного маркруту, вплкз!з ма-тер!ал!в, стану нап1впров!дникових пластин на конкретному етап! фориування Еап!впров!дниковсго кристалу (з вказзнням в!ддоз1дних техзолоПчних операц!й). Кр!м того експрес-анал!з дозволяв розд!-лити брак на катастроф1чну ! параметркчну складов!.

В третьому резд!л! прогнал!зован! питания побудови матема-тичних моделей тегнолопчного процесу ! д!агвостики причин появи параметричного браку у реальному виробничому цикл!. Для цього проведено анал!з особливостей технолог!! виготовленля 1С, доведено яеебхшють викоркстання статистичного апарату для встзков-лення функц!онального взаемозв'язяу Mis резимами процесу ! параметрами пристрою на р!зних р!внях контролю. Сбгрунтоваяо яеобх!д-н!сть модаф!кац!1 ¡снуотих мэтод!з побудози регрес!Яяих моделей а умовах реального виребницгвэ.

Передумовою побудови моделей визначено задачу попередньо1 сбробки результат1в тестового та виробяичого контролю для оц!нки статистичзих моментîb, виявлезня грубих промзх!в та дерев!ряи г1-потези про в!дпов!дн!сть виб!рки нормальному закону розпод!лу. Показан! шляхи ! алгоретми оц!нки виб!ркових даних та приведения !х до нормального вигляду в статистичному розум!нн!.

Наступним кроком s фориування озпакового простору для побудови мзтематично1 модел!. Основою для р!шення тэко! задач1 вкбра-кий метод кореляц!йних плеяд, який дозволяе на баз1 матриц! коре-ляци формувати повний граф кореляц!йяих взэемозз*язк!в пзрамет-р1в, вид!лити з нього граф (дерево) м!н!мально1 кореляци ! сфор-мувати плеяди фактор!в. Представнкки плеяд вибираеться зг!ддо найб1льшо! !нформативност! для ршвиня зздач д!агностики ! зв'язан! Mis сабэв кореляЩйним в1днолвееям (за допомогою пол!но-ма Чебкнева).

Для побудови регрес!йних моделей модиф!ковэно г.нуюч! мгто-ди, оск!льки пасивна контрольно-вим!ргоальна 1Еформац!я не узгод-хуеться з правилами проведения факторних експеримепПв.

МЬдиф!ковано метод випадаового, балансу. Трудной! цього методу, як! пов'язан! з гром!здкими графоанал!тичними розрахункаии, усувавгься з використанням нового п!дходу оЩнок кпеф!Шент!з

регресИ окремих фактор!в 1 парша взэешд!й, во становигь в!д-м!нн!сть модкф!кованого методу випздкового баласу. Для викорис-таняя цього методу фахторний прост !р розглядаеться як прост !р у В1ДН0СЕИХ координатах. Це забезпечуеться побудоговов концентрич-но! г!персфери в облает! коЕтрольованих параметра. В результат! тзккх перетзореЕЬ пасканий експеримент зводиться до псевдоактивного. Зз критер!ем Бартлета здШсвззеться оц!нка р1вност! диспвр-с!й умовних розпод1л!в параметр!в, из забезпечуе ст!йк!сть цього методу до присутЕостI грубих промах!в в експериментальних даних.

Забездечення ефективност! оШнки коеф!ц!ент!в математично! шдел! (мшмуму дисперсИ) в уковах порущеньч гомоскедастичност1 I обугавияо розробку нових сп!вв!ДЕошень:

<"^7 + 2 -\> - г V игк

2 V__1 к

о 5

1 к

(7)

тг: " 4

1 к 2к

й , О , О О , 2

* .с^ + », Пк

ок - ось,- вк] >опт- р й " , **- , (8)

1 к ЗУ

n

тг: - * <\

Эк

. 1 к ( 1 к> гк < 2к>

де и - — * Е у ; и-—* £ у - оц!нки математичних

спод!вань Шдмнохин вих!дно! вэличини, для яких знак х^ с в!дпо-в!дно додатн!м I (обо) в1д'емним; Л1к, 112к- об'еми в1дпов!дних п!дмнозшн, причому - И1к+ Ц[к- загальний обсяг виб!рки для *-го фактора, 01к, - дисперс!! вих!дно! величини у в1дпов!дно при ДЭДВТЕ1Х I в!демних вар!ац!ях значень фактора хк.

Врахування нер!вЕост! часткових диспврс!й виб!рок параметр1в при ЕиведеЕЕ! цих сп1вв!дношень забезпечуе м!н!мальяу систематич-ну 1 випадкову похибки коефЩ!ент!в рвгрес!йних моделей.

Використэння цих п!дход!в ускяаднюеться при переход! до плзкування другого порядку. 3 ц!ею метою модиф!ковано 1нший в!до-киЯ метод побудови регрес!йних моделей на основ1 активного та па-сивного еясперименль - катод ЕаЯменших квадрат!в. Оц!нки коеф!-ц!еаг!в, стримзн! методом наймензшх квздрат!в, представлять собою комплексн! характеристики вс!х вх!дних фактор!в. При переход! до планузання другого 1 вицих порядк!в питания обуювленост! мат-

риц! видних фактор!з робигь цей метод непрвдатним для викорис-тання йэго в класичисму вигляд!. У цьому випадку проблеми впр!-пугоься попередвьоЕ ортогоЕзл!зац1ею фактор!в I побудовою ортого-нальних пол1ном!в:

У - Е A^iZ) . (9)

Ic * о

к -1 — де : it(2) - ( z - 2 ) - е и - » (2) ; к - £,п ,

Q

U,

Е2 . ^(2)

) =i

ki п 2 *

Е t » (2) ] J "I

ОШнки К08ф1ц!ент1з рэгресП, отримзн! зз значениями soеф!-ШевПв ортопзЕальша пол!еом!в, е зШЕагсзя i в1дсбрагаггь незз-лезяхЯ вклад кшюго ефекту, пр ззбззпечуе гм б!льпу чу?лиз!с?ь:

ьк - - z Л • a k ,к = п.1 . (10)

Для ортогоЕ2Л!ззцП зх!дного плану вияористано алгоритм Грама-Шм1дга.

На основ! ззпропогованого п!дходу розглянуто процзс зиготов-лення лоНчного елекезта 21-НЕ з даохполярною вх!дков нэпругов (Li483), сформозаний па б!голярн1й плаЕарно-еп1тзкс!йз!й технологи. Анал!з статичних характеристик вкробу Li483 показав, шр основной причиною низыюго р!вня проценту виходу првдатних е в!дхи-ленЕЯ струм 1э спохивння за меж! допустили зяачеаь.

Винориставпи результати виробшгаи зам!р!в кснтрольозаних параметра за осташ!х 6 и!сяц1в на функцЮЕальному, занятному, м12операц1йному та оцераШЯкому р1внях контроля го вс!х техноло-Нчних операц!ях встаЕовлено, що прсцес с потенШЯш точним та стаб!льш.!, але розкид середа!х Mts парт!ями е духе великий. Роз-шарування результата контроля I оц!нки за таблкцями експрес-анал!зу показали, w основний вклад у вЮТленвя струм!в спохи-ваня (I ) за мея! допустимо: зиачень зд1йснве тегнолог!чна one-

в П

рац!я окксленЕЯ перед Юнним легуванням (створення низьксомяих резистор!в). Кр1м того брак с параметричним..

Використовуичи метод кореляц!йних плеяд, сформована структурна схема ознакового простору. Оц!нка значимое?t фанторЕопз

простору I ксеф!ц!ент1в регрес!! забезпечуе побудову математичлих регрес!йких моделей, як! зв'язугоь вих!дн! показники якост!, па-рэметри з р!зних р1вн1в контролю та режими технолоично! операцИ 1 е статично чутливими до конкретного технолог1чного процесу. В кгнцевоыу результат! загальЕИй вигляд кодел! буде:

W К'

де в. - onlp еизьноомвие резистор!в; р* - питокий поверхневий оп!р облает! форкування резистор!в; нв. ог - товкина окислу пад области рез::стор!в, через яккй проводиться юннэ легування; Т - температура проведения техиолоПчно! операц!! окисл?ткя; t - час проведения технолоПчно! операц!I окисления; V02 - шввдк!сть подач! кисею; Vh2o - езидк!сть подач! води.

Вэзроблен! регрес!йн! модел! та кетоди ощнки змШень дозволили провести параматрачну д1агкостику pesatlB проведення оперз-ц!й.' Вони показали, пр температура процесу була занизена, про ер св!дчать I дан! експериыенту, проведеЕого в контрольно-д1агностичн!й лабораторИ. Мали м!сце неполадки у робот! термопари або Еепрофвс!онал1зм оператора, який обслуговував установку. Дэсл!дгення проводились Еа AT "Вэдон", м. 1ваю-Франк!вськ.

Визкачений дов!рчий коридор облает! адекватност! цат моделей:

« £8.04 ± 4 ША, Ва_7 = 71.1 £ 16.48 Оп, р*- 1599 ± 80.6 опк-о.

HsvOJ - 0.129 ± 0.026 мим.

Коридор !снування моделей показуе допустим! маг1 в!дазшень коетрольованих параметр!в виробу в парамзтричшму о знаковому простор! 1 Еакладае у!.:ови поновлення моделей в задачах д!агностики. сщнеко 1Е$орцац1йну м!стк!сть моделей. '

У четвертому роздШ розробдено арх!тектуру програмно-кетодичного комплексу (ПУК) "Акал!з" та Coro п!дсистем, визначеш оссблквост! побудови та функцЮЕування комплексу 1 йзго складовнх частин. ЗапрогоЕОвзна шдулыю-1ерарх!чна структура фушецюналь-ного нзповнекня ШК. Вона голкгае в розбитт! функЩонально вашв-нання KS нз модул!, з подалыюю декомшзкЩею Ix, на основ! ре-тельного БЕал!зу предметно! обдаст!. Така структура дозволила ефаетиввз реал!зувати розроблену методику, алгоритма та юдал! д!агЕостикк процесу виготовлеЕня 1С на вс!х р!внях виробничого контролю.

Внзначея! фуккцИ базового, ззгальЕосистемкого та спеЩал!-

зозаного лрогрэмного ззбезпеченяя (ГО) П.К. Викоркстзнкй спецга-л!зований мон!тор, який реглакентуе посл!довтт!сть. функщонузэгнд комплексу, формуе схему рипення задач, визяачас дерево рвения та використання часткових задзч, ззбезпечуе ефехтизну д!алогову взаемэдШ з користувачем 1 коректне редагування та зборехення 2н-формацП. Спец1ал1зоване ПЗ дозволяс викоркстовувати р!зн! га дел 1 дюгностики, поеднувати нодел! р1зео1 складност!, ефекипно здао-ристозувати ресурс ЕСМ. цоповнквати ШК новими моделями та задачами.

Сформульозано осковн! задач! 1нформац!Япого забэзпеченяя ПМК. Спроектовано ! прагрзмно розроблеш взземодш Сази дзашс ЕЖ з базою даних АСУ контрольш-вкм1рю5? талого обладнагЕя А1СКАУТ.

Возроблена проблемно-ор!еш,озана кова завдань ГМК, яка за допомогсю запропонованих сценарИв ззбезпечуе шзкдку взаемод!э з користувачем, Шдказку та навчання в пронес! р!кеЕкя задач!, по-будову оптимального дерева р!шення часткових задач. Структура сценарИв вх!дно! мови дозволяс провести статлстячг« обробку !и-формацИ, локал!зац!ю облает! появи з&^рень, побудову регрэс!йгшх моделей техводог!чного процесу виробницгва 1С I д!агностику пара-метричного браку.

ОСКОВНГ РЕЗУЛЬТАТ« РОЕОТИ

1. Проведена скстематизаЩя технолог!чного процесу виробякцтза 1С, яка показуе поол!довн1Сть формування нап!впров!дникового пристрою, вшшви внутр!ш!х та зовн!гш!х фактор!в в реальному вироб-ницгв!, посл!довш-1ерарх!чну структуру контрольно-д!згностичяих операц!й, етапи р!шення задач д!агностики для заоезпечення веского та ст!йкого р1в$я виходу придатких вироб!в.

2. Запрогонована I прогедена класиф!кац!я браку та причин йоге появи в виробничс у процес!, шр дозволяе систематизувати характеристики контролю, ВВД1ЛИТИ р!вн! в!дмов, дефсрмаЩ! в нзп!впро-в1дшгаових кристалах ! збурення з процес! виготовленш. Показана посл!довн!сть появи збурень, !х д!я на ф!зичну структуру ! елек-тричн! парамотри та вплив на показнини якост! виробу, со дае моа-лив!сть еизначиги задач! тэ метода д!агяостики як в процае! про-ектування 1С, так ! при !х виробництв!.

3. йззроблений алгоритм д!агностики технолог!чкого процесу вито-

товл2Еня 1С, розробка 1 ре-зл!зац!я якого забезпечуе: р!шення задач ¡оц!нни точяос?! 1 стаб^льност! процесу; проведения експрес-ьн^л!зу з кетою локал!ззцП облает! гояви збурень; вщЦлення 1н-форкатизе« контрольЕо-д1згнасткчних параметр!в; побугову матема-тнчеих моделей об'скту д1агностики, визкзчення причин параметрич-яого браку на вс!х р!знях 1 етадах проходаедня виробничого пропасу .

4. Гозроблея?, дасл!джен! 1 рэал!зован! юдел! ощвзш точност! 1 стаб:льност1 техзолаИчного процаеу виготов.<:=ння 1С, визначен! граничн! ЗЕЗченЕЯ коеф!ц!енг1в моделей дал серп, партII та окре-кпх пластин. Гозвкнутий п1дх1д анал!зу кореляц!йно1 стабиъност! параметр!в, дозволяе вкзначити контролепрвдатя! параметри, раклувгти !х б порядку ¡нормативность забезпечуе розшарузання дисперсий коктролк1Бзн:гх характеристик 1 виявлення збуршчих фак-тор'в иЬл парт!ккк, пластшами в парт* I та по поверхн! кремн!евих Шдгладок.

5. Гозроблон1 та пебудован! алгоритм 1 тестов! таблиц! проведення експрес-аяал!зу з метою локал1ззцП облает! появи збурень в тех-нолоПчаому прзцес! вк^товленЕЯ 1С, що дозволяе за результатами виробничого контролв виявити основн! причини нестабильного виходу првдатних вироб!в 1 розд!лиги 1х на вшшви ППени виробницгва, процас!в в обладнянн!, зм!щенЕя техЕолоПчного маршруту, стану нзп1впров!дЕшкББих пластин га якост! матер!ал!в для конкретно! технолог! чно! опарацп, а такок розд1лити брак на параметричну I катзстрофГчну складов!.

6. Розглянуткй та розвинутий метод кореляЩЯнкх плеяд для скоро-чення розьпрност! ознакового простору, щр дозволяе на основ! визкзчення к!лькост! плеяд та найб!льш 1нформативних 1х представни-к!в сформузати словник контрольованих параметр!в пристров та тех-нолог!чних характеристик виробничого процесу як необх!дяо1 1 до-статньо! !нформаци про об'ект досл!джеаня в задачах д!аггосту-вання I дае можливють об'еднати нзобх!дн! характеристики вироб-шгчого циклу та Еап!Спров!дникового виробу зг!дно вс!х р!зн!в контролю.

7. ¡йдиф1ковэн1 та рвал1зован! метода побудови регрес!йяих моделей пл основ! активних та пасизних експершанпв в умовах неорто-гопа.чьйост! 1 кескметричност! план!в, шрушення вимог гомоскедас-тичяоет!, як! в!длов!дзегь статкстичн!й чутливост! реального ви-

рйбничого процесу, да дзе моюшв1еть проводите д!агностику сара-мзтричного браку за результатами пасивлиг данкх контрокьго-вкм!рювально! !нформац!1.

8. Розроблений програкно-методичний комплекс, побудований за мо-дульнши принципами орган! зацИ програнного забззпечеыня, з дого-могою якого могна вкпшувати окрем! задач! обробки результат1в виробничого контролю 1 на !х основ! зд!йсгавати побудозу матема-тичних моделей та д!агЕостику технолоПчного процесу виготовлення 1С.

ПУБЛШШ ПО ТШ ДИСЕРТАЩКН01 РОБОТИ •

1. Коваль В.О., Гранат П.П., ШдавшниЯ Ю.В. Оормування о знакового простору для задач д!агностики технолоПчного процесу виготовлення 1С // ДепоковаЕО в ДНТБ УкраНш к 549 - Ук 96, 9 с.

2. Коваль В.О., Гранат П.Л., ШдяидккЙ Ю.В., Коваль В.Я. Зада»« д!агяостики в процес! проектування тэ виготовлення Езп!впроз!дзи-коь.з: 1С // Депоновано в ДНТЗ Укратни м 550 - Ук 96, С с.

3. Гранат П.П., Шдяипний Ю.В., Рудшщький ВЛ. Метода статкстич-ного зтзл1зу технолог!чного процесу виготовлення 1С // Сучасв! проблеми азтоматизовэно! розробки I виробництвэ радЮлектранвж засоб1з та Шдготовки 1нхенеррних кадр!в. - Льв!в, 1994. - С. 1517.

4. Шдлипний Й.В., Коваль В.Я., Рудницький ВЛ. Метода стэтисткч-еого анал!зу технолоПчного процесу виготовлення 1С // Дзсв!д розробки 1 застосування лриладо-тзхнолоНчнизс САПР в шкрсёлек-троШц!. - Льв!в, 1995. - С. 69.

5. ШдаипвиЯ Ю.В., Александров 5.В., Коваль В.Я. Алгорятки шбу-дови регрес!йних моделей технолоНчних процес!в виготовлення 1С // Дзсв!д розробки .! застосузання прюгадо-техно.'кзПчниг СА^ в м!кроелектрон!ц1. - Льв!в, 1995. - с. 59-60.

6. Гранат П.П., Шдлипний Ю.В., Коваль В.Я., С?рап!н ЯМ. Р1вн! д!агностування технолоНчних процес!в виробницгЕа 1С // Дзсв!д розробки I застосування приладо-технолог!чеих САПР в м!кроелек-тронЩ!. - Льв!в, 1995. - С. 28-29.

7. Марк!в Я.С., Шдлипний Ю.В. Шдсистема побудови математичних моделей об'екту д!агностики при виробницгв! .В1С ^ Л/осв?.д розробки 1 застосування приладо-технолоИчних САПР в ШкроелектронШ!. - Льв!в, 1993. - С. 35.

8. Гранат П.П., Маркив Я.С., Пвддшньгй Ю.В., Коваль В.Я. Спств-ка'птацкя технологических операций, уровней коетроля и диагностики в процесе изготовления БИС // Машинное моделирование и обеспеченно надзжности электронных устройств : Тез. докл. НТК Воронеж , 1993. - С.ЬЭ.

9. Шдлипний Ю.В., Ксзаль В.Я. Шпередня обробка результата тсс-тових контрол!в // Сучэсп! проблеми автоматизовано! розробки 1 вщюбницгва радЮлектронних засо'б!в та п!дготовки 1нжеверрних

•кадр!в.Льв!в, 1596.- С.126-127.

10. Долгов И.О., Шдяиший Ю.В., Коваль-В.Я. Генератор статистич-ного бага?овим!рного моделт-дання технолоНчвкх процес!в виготов-лення 1С // Сучася! тпзоблемя автоматизовано.1 розробки I виробниц-тва ргд'олектронних засо01в та Шдготовки 1Еженарних кадр!в. -1992.- С. 132-133...

Ссобисткй внесок автора в отриманн! наукових результат!в по-лягае в тому, ер полохення, як! склздаю1'Ь суть даертацП були сформульозан! 1 вцр!шон! ним сакост!йно:

1) анэл!з задач д1агносткки в процес! проектування та виготовлен-ня 1С /2 /;

7) снтематизацИ технолоичного процесу вигстовлешя 1С, як об'еяту д!агностики /8,6/;

3) розробка котодхв статкстичного анэл!зу технолоИчних процес!в виготовлеал 1С /3,4,10/;

4) розробка мотод!в побудови' регреайких моделей об'ект!в д!аг-ностики за результатами паскзно1 контрольно-вю; Гршально I !Е«ор-маци /7,9/; . ■ • . •

5) розробка алгоритм!в параметрично! д!агностики технолоПчних процес 1в вигоювл&ння 1С /5,1/;

6) розробка та реал!зац!я прогрзшо-методичного комплексу д!аг-ностики техчолоичних процес 1в виготовлення 1С /1/.

г

Сггх&, особистий вклад автора в частив! «атер!алу, го в основу дисертацИ, е визначальним.

шкладеш-

Abstract

PydlypnyJ Yu.V. Development of trie models, methods and algorythms of the ic-s manufacturing diagnosis. andldate of Technical Sclencies TTiesls in speciality 05.i3.CS - "Computer-aided design State Untversity "Lvlv Polytechnic", Lvlv, 1998.

ftodels, methods and algorythrcs of the the IC's nanufacturlng diagnosis, which includes systemattzatlon of nanufacturlng; classification of defects and reasons of its appearing; models and methods of express-analysis of localization of the area disturbances appearing, of definition of precision and stability of manufacturing cycle, of formation of regression models with the use of passive control- measuring ' information and pararcetrlcal defects diagnosis on this base of*' are defended in this thesis.

It Is ascertained that the use of models methods and algorytms, developed on the basis of system approach together with software tools of design is reasonable and effective.

Аннотация.

Пидлшнный О.В. Разработка моделей, методов и алгоритмов диагностики технологических процессов производства ИС. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических нзук по специальности 05.13.05 - "Системы автоматизации проектирований". Государственный университет "Львивська политехника", г.Львов, 1326 г.

В диссертационной работе закзяцается: модели, методы и алгоритмы диагностики процесса производства ИС, которые вминает систематизацию технологического процесса; классификацию брака и причин его возникновения; модели и методы зкссресс-анадизз локализации области возникновения возмущений, оценки точности и стабильности производственного цикла, построения регрессионных моделей с использованием пассивной контрольно-измерительной информации и на иг основа диагностики параметрического брака.

Установлено, что использование разработанных на основании системного подхода моделей, методов и алгоритмов в комплексе с инструментальными средствами проектирования целесообразно и результативно .

Кядчов! слова; САПР, технодопчний процес, мзтематична модель, д!агностина.

Шдписано до друку 29.08.96 Фор-ат паперу 60x64 1/16 ílanip друкарськкй. Лрук офсетний. Безкоштовно. Друкарських лист! в I. За««. 196. Тираж 100.

ПТЦ "Агрософт" ». Дьв1в, вул. 700-р1ччя Львова,63а.