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

1 1 V" .

i ! ■ ■ •■ -

ДЕРЖАВШИ УШВЕРОТГЕТ "ЛЬВ1ВСША ПОШТНХШХА"

На правах рукопису

ГПДЯИПНИИ Ер1Я Взсильович

УДК 62Í.382

Р03Р0БКА МОДЕЛЕЙ, «ЕТОШВ ТА АЯГОРЖШВ ШАГНОСТИКИ ТЕХНОЛОГ! ЧНИХ ПРОЦЕС1В ВИГОТОВЛ5ННЯ 1С

СпеШальнють: СВ.13.05 - Системи автоматизаци проектувэяь

Автореферат дисертацП на здобуття наукового ступеня кандидата тега!чша наук

ЛЕВ1В - 1996

дисертаШя е рукописом.

Робота виконана на кафедр! "Системи автоматизованого проектування" Державного ун!версигету "Льв1всым пол!техн!ка"

Науловий кер1вник : доктор техн!чних наук, професор В.О.Коваль

Науковий консультант : доктор техн!чних наук, професор С.О.Долгов

Оф!ц1Ен! опоненти : доктор техн!чних наук, професор Недоступ Леон1д Аврамович, кандидат техн!чних наук Смеркло Л»£омир Михайлович

Пров1днэ п!дприемство : СКТБ "Оризон", и. 1вано-Фракк!всьх

Захкст в1дбудеться " 9 " аювтня 1996 року о 14 годин! па зас1данн! сдец!ал1зовано1 ради К04.06.06 при Дергавноыу ун!версигет! ,,Льв!вська пол!тегн!ка" за адресов : 290646 , м.Льв!в-13, вул. С.Бандери, 12.

3 дасертац!ею козгна ознайэшггись в науково-тегн!чн!й (ЯсШотещ Дерхавного . ун!версигету "Льа1вська пол!те1н1ка~ за адресов :. 290646 , н. Льв!в-13, вул. Професорська, I.

Автореферат розюланиа " 5 "вергскз 1996 року.

Вчений секретар спещал!зовано! ради к.т.н.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ Актуальн!сть проблеми.

Розвигоя м!кроеяектрон!ки забезпечуеться розробков та непе-рервним вдосконаленняа як метод!в проектування нап!впров!дникових 1С, так I технолог!чних процес 1в IX виготовлення шляхом створення та використання сучасних засосИв компчэтертпа систем пгоектування (САПР). Так! сггстеми повинн! ззбззпечувати оптимальн! ковструк-юрзыш-техЕолопчн! р!шення об* ект!в проектування для ефективно! адаптэци 1х у середовшц! типового технолог'чного базису

За традиц1ею засоби машинного проектування (CAI7P) ор!ентова-HI на створення ном!нальних проект!в 1С, тобго таких проект1в, як! в1дпов1даигь ном!нальним значениям параметр!в зп'дно техн!ч-ного завдання. Однак реальному циклу створення нових вироб!в властив! випадков! 1 невшадков! порушення (збурення), гсепрогно-зован! велкчини ампл!туд котркх I пркзводять до браку. Наявн1сть випадковост1 визначае стзтисгкчну природу параметр!в об'скту проектування I виготовлення. Для Шдвищення проценту виходу прздат-шз 1С ном1нальний проект разом з технолопчним процесом часто зшвшгься. Ц! зм1ни зд!йснтеться як в процес! налагодження вк-робнищ'за (на еташ устгновочних парт!й), так I в процес! мзсово-го виробницгва 1 дозволять покращити техколог!чн!сть пристрою.

Сучасн! приладо-технолоПчн! САПР повинн! вирияувати задачу моделшання 1 ,анал!зу взаекозв'язку м!х параметрами порушень (збурань) технолог 1чного сроцесу, функцЮналкними та конструктиз-ними параметрами об-екту проектування. Т!льки при такому комплексному шдход! мохна отршати. максимальний технолог!чний вих!д придатних, а значить' 1 мзксимальний прибуток при заданому piBHi якюних характеристик. Пра'цьому особливо увага прид!ляеться задачам !дентиф!кац!! збурень технолоПчного процесу, моделювання та д!агностування параметров !ленткф!кованих збурень виробничого циклу. Во! вони е основвими складовимл процесу д1агностики виробу I повинн! бути об'еднанн! в 1нтегровану процедуру: технолоПчний процес-щшстрШ-схема-система. Така посл!довно-гте.рац!йна яроцэ-дура заоезпачуб необх!дний р!вень технолоПчност! проекту ! вка-занв об'еднання' е-основою для майбутн!х програмких систем д!аг-ностики як складових САПР м!кроелектрон!ки.

Процес розробки програмного забезпечення систем -автоматкзо-

вавого проектування е складням, тому при його створркн! нес£х1дно ор^нтуватися на прогресивн! технологи розробки та 1снуш1 1нс-труменгальн! засоби !х Шдтримки, як! вклгяавть Ютерфзйси з р!з-ного роду накопичувачами !нформацп. А найб!льи персдективний шля? вир!шення задач д!агшстики - використання для II щлей па-сивно! контрольно!рхва льноI 1нформацП з р!зяих р!вн1в про-ходаення технолоПчного нроцзсу.

Сл!д зазначиги, пр для д!агностики технопоПчних процсс!в виготовленвя 1С необх!дна лова сигематизаШя технолоПчного про-цесу I класиф!кац!я браку та при>дан йэго появи, як! забезпечать !,:ошшв!сть 1дентиф!кац11 збурань технолоПчного процесу на фон! формугчих дШ цьсго процесу. Це тюно пов'язано з моделями та методами анал!зу результата формувчих д!й (юказнж1в якост!) I збурень технолоПчного процесу. КрШ того, головна задача д!аг-ностккк технолоНчних процес1в - розробка ;гетод1в 1 принциПв но-бдави математртших моделей, як! зв'язуг^ь параметри збурень 1 показники якост! об'екту д!агностики. 1Ъму проблема побудови сис-теми д!агностування вшагае рШэння задач розробки нових моделзй 1 мзтод!б анал!зу систем як об'ект!в д!агностши та розробки мгг-од1в побудови моделей об'скт!в д1агностики I 1х алгоригм!зац!1.

Метого дисертац1йно! робота е розробка статистичних :,иделэй, мзтод!в та алгоритмов д!агностики телголоПчних процес!в I ство-рення прикладного програмного забезпечення САПР м!кроелектрон!ки для Шдвкдення р1взя виходу првдатних I зменшення соб!вартост1 м!кроелектронних пристро1в.

Для досягненая поставлено! мети необидно вир1шиги наступи! задач! :

1. Провести систематизации технолоПчного процесу виготовлення 1С, класкф1кэц!ю браку 1 причини Наго появи з метою визначення етаШв та р!вн!в проведения кошрольна-д!агностичних опетац!й для забезпечення необх1дно1 глибини та достов1рност! д!агшс'1'уванвя.

2. Розроботи алгоритмы д1агностини технолоПчного процесу, як! забезпечуоть посл!довний анал!з процесу формувзння виробу, лока-л!зац!ю облает! лояви збурень, визначення причин зм!щення техно-лоНчного маршруту на етапах формування нап1впров1дникового крис-талу.

3. Розробиги, Д0СЛ1ДИГИ та реал!зувати модел: оц!нки точност! та стаб!льност1 .ехволоПчного процесу, пр дозволять зд!йсниги роз-

шарування процесу виготовлення для визяачення нестаб!льких техно-лоПчних операЩй та зовн!ен!х вплиз1в.

4. Розробиги метода тэ алгоригми побудови матекатичних моделей об'екту д1агностики, як! використовуоть результати паскзних екс-периментзльних досл!джень I дозволять зв'язати технолог!чн! па-раметри з контрольованими характеристиками пристро1в.

5. Вззробиги, досл1дити та реал!зувати катематдчн! модел! д1аг-еооткки технолоичного процесу виготовлення 1С з истов визначення причин збурень пронесу зиготовленЕЯ на вс1х р1втх вкробшгазго контролю.

6. Створити лрограмно-методкяшй комплекс д!агностики технолопчного процесу як складово! пр;кадо-технолог1чпо1 САП? 1С на баз! розроблеяого 1нф0рмац!йЕ0Г0, матекаткчного тз програмного забез-печення.

Метода досл!дхень - метода системного аыл!зу, ф!зики нашвпро-в!днкк!в та ф!зкки твердого т!ла, математкчшй апзрат статистики, теорП йков1рност!, математкчного моделпзання, а таь^а мггода прикладного ! системного програмувення. Из захксг винося^ься так! полокення :

1. СистематизаШя тезшолоНчного процесу виготовлення 1С, яка по-кззуе шсл!довн!сть формування нап!&пров!ДЕикового пристрою, вплкви зовн1шн!х та внутринн!* фактор!з в реальному виробницгв!, посл1довго-1срарх!чву структуру контрольно-д1агностичних опера-ша, що дае змогу визначити етат р1шення задач д!агяостики.

2. Класиф!кац!я браку та причин його поязи, яка в!добрзжае збу-реЕня процесу виробяищ'ва 1С, дефекти нап1впров!дникового пристрою, а також визначае задач! та метода д!агностики яд в процес! лроектування 1С, так ! при 1х виготовленз!.

3. Мзтематичи! модел! ощнки точност! I стасИльЕост! технолог!ч-еого процесу, як! дагоь мохлшИсгь виявляти збуркш! фактори тех-нолоПчного процесу за результатами розкзрованого експерименту.

4. Методика ло-'ШзацП облает! появк збуреяь, реа.Изована в ви-гляд! таблиць експрес-аязл1зу, яка за результатами сц!шш точнос-т! 1 стаб!льност! технолог!чного процесу доззоляе вкязигги осеобп! причини браку.

5. Метода шбудови регрес!йних моделей за результатами пае из но! коятрольно-ВЕМ!ртально1 1Е^срмац!1, в1дпов!далгь стаг/.стич-н!й чутливост! рельногэ технолоичЕого процесу, сд дае мсгоо!сть

проводит диагностику параметричного браку. 6. ПрограмЕо-метсдичний комплекс аналззу контрольЕО-вш1рэавальт1 1нформац11 з р!зних етап!в проходження технолопчних процес!в та д!агностики гехЕолог!чних процес!в виготзвлення 1С. побудований за кодульним принципом орган!заци прогрзмного забезпечення.

Каукова новизна роботи :

- проведена систематизац!я технолог! чного процесу виробницгва 1С на основ! радюнально! посл1довност! операц!й формування нап!в-ПрОВ1ДНИКОБИХ пристро1в, яка дозволяс виявиги вшшзи внутр!шн1л та зовн!шн!х фактор!в в реальному виробкицгв!, сформувати поел!-доано-1ерарх!чну структуру коЕтрольно-д1агностичних операц!й та етап!в р!шензя задач д!агаостики;

- запропоЕована. 1 проведена класиф!кац!я браку та причин його появи в виробикому процес!, шр дае могашвють визначити задач! та метода д!агностики як в процес1 проектуеання 1С, так 1 при !х виробшщгв!;

- розроблен1, досл!даен! 1 реал!зован1 математичн! модел! оЩнки точкост! I стаб!льност1 технолог!чеого процесу виготовлення 1С, визначзн! таничн! значения коеф1ц!ент!в моделей для сер!!, пар-тП та окре.тшх пластин;

- розроблена 1 ревизована методика побудови тестових таблиць проведения експрес-анал1зу з метою локал1зац11 облает! появи збу-рень з технолоПчному процес! виготовлення 1С, шр дозволяс за результатами виробничого контролю виявити основе! причини браку 1 розд!лиги IX на впливи ППени виробницгва, процеси в обладнанн!, зм^ення технолог1чного маршруту, стану нап1втзов!дникових плас-тш та якост 1 матер!ал!в для конкретко1 технолопчно! операцП;

- кодиф1кован1 цетоди побудови регрес!йних моделей за пасивними експериментльними даними в умовах неортогональност! I несшетрич-ност1 план!в, порушення Вимог гомоскедастичЕост!, як! в!дпов!да-вгь статистич: .й чутливост! реального виробничого процесу, шр дае моглиз!сть проводиги д!ашостику параметричного браку.

Практична ц!нн!сть робзти :

1. Проведена систематизац!я технолоПчного процесу виробницгва 1С I класи|>1кац1я' браку та причин його появи в виробничому процес!, ир дозволяв представити технологГчний процес, як об'ект д1агнос-тшш

2. Розроблена методика локал!зац!1 облает! збурень в технолоПч-

ному процес! виготовлення 1С за результатами виробничого контролю, що дае мохливЮть вкявляти основн! груш причин ЕестабГльного виходу придатних вироб!в.

3. На основ! !ерархгчного використаняя формал!зованих мзтематкч-нкх моделей об'екту д!агностики, розроблений алктоггм дгагностшш технолоНчного процесу виготовлення 1С, який доззоляе визначати причини параметричного браку на вс!х р!внях I етапах нроходхення виробничого процесу.

4. Рззроблена структура та реал1зоз;аний програкзо-методичний комплекс, побудованкй за модульз/ми принципами орган!'зац1! прогрзм-ного забезпечення, який за результатами вюНрхвапь з р!зних р!в-н!в контролю формуе 1нформзц1йну модель об'екту д!апюстжи, зд!йскюе анал!з та зд1йснхе пэбудову регрес!йяих моделей 1 д!зг-носткку складових Щс! 1нформац1йно1 модел!.

Реал!зац!я результат!в роботи. Теоретичя! 1 прагсгичн! результати роботи впровэдяенн1 ез А? "Родон" (м. 1вано-Оранк!вськ), а таког в учбовий процес кзфздри САПР Державного уШверсетету "Льв1вська пол!техн1ка" в курсах: "1нтегрован1 САПР великих 1нтегрзльних схем" 1 "Азтоматизован! системи техлолог!чно1 тдготовки виробницгва" та при проведзнн! дипломного проектування.

АпробаШя роботк. Забота в Щлому та I! окрем! результати допоз!далкся 1 обговоргь валися на наукозо-техз!чних конференции та сем!нарах: II та III Шянароднкх науково-техз1чних конференщях "Дзсз1д роз-робки I застосування приладо-технолопчких САПР в м!кроелектрон!~ Ц1" (Льв!в,1993,1995р.р.); ШянароднШ науково-техн!чн1й копфз-ренцП "Сучасн! проблеет. автоматизозано! розробки 1 зиробницгва рздюелектрснних засоб!в та п!дготовки 1ЕгенерЕих кздр1в" (Льз!в,1994р.); ШхнарсднШ наугсово-Т8хн1чн!Я гюкферанц!! "Машинное моделирование и обеспечение надежности злектронных устройств" (Воронез, 1993 р.); науетво-техн1чних коЕференшях професорсько-виклздзцькаго складу Державного ун1верск;е?у "Льв1вська шл!техн!ка" (1993-1996р.р.).

3 повному обсяз! дисертац1Яна роботз дспоз!далась на кафедр! "Сгстегга автокатизованого проектуБакня" Державного университету "ЛьвГвська пол!техн!ка".

Публ!кзц!1■ Основы! шлокення 1 результата дисертаШйао! роботи в!добрахен! в десяти друкованих працях.

Структура та об'ем роботи. ДисертаЩЯна робота займае 135 стор!Еок машинописного тексту I складаеться !з вступу, чотирьох роздьив, ВИСНОВК1В, списку л!тератури. Робота м!стить 25 рисунки, 14 таблиць. Б!бл!ограф!чний список складаеться 1з 135 назв.

ЗяИСТ РОБОТИ

У зступ! викладена загальна характеристика роботи, обгрунто-вака II актуальнють, сформулювана мета 1 основн! задач! досл!д-кень, визначен! метода Еайб!льш перспективного вир!Еення сформу-льовззкх задач, сформульована наукова новизна роботи 1 положения, ср виносяться на захист, а також короткий зм1ст роботи.

В пернику розд!л1 проведениий анал!з задач д!агностики в процес! проектування та виробшщгва 1С, визначена додаткова мета проектування, яка полягае в Досягненн! високого р!вня технологгч-ност! вироб!в. Сформульован! основн! фази розробки нап!пров!дни-кових пристро1в, показан1 моялиз! задач! та метода дгагностики на вс!х фазах в!д вибору стратеги розробки до масового виробницгва продукт! з метою забезпечеЕня високого 1 ст!йкого проценту виходу придатЕих 1С.

Проведено систематизации технолог!чяих опэраЩй зпдно функ-ц!ональшго призначзння, етап!в формування 1С, р!вн!в проведения контрольяо-д!агносткчних олераШй. Визначена особливост! д 11 зов-Н1ШН1Х вшшв1в иа технолоПчний процес, а такоз посл1довн!сть зм1вя характеристик нап1впров!дящсового пристрою.

Запропонована 1 проведена класиф!кац!я браку та причин Еого появи, яка дозволяе систематизувати характеристики контролю, ви-д!лиги р!вз! в!дмов, деформаци в нап!впроз!дникових кристалах 1 збурення в процес1 виготозлення. Сформульован! поняття !деально! 1С, браку, деформаШТ, дефекту, збурення те стану пластин; наведена !ерарх!чна Ю1аснф1кац!я, яка дае шхлив!сть посл!довно вир!-□увати задач! диагностики як в процес! проектування пристро!в, так ! при IX виготовленн!.

Проведена систематизаЩя технолог1чного процэсу та класиф!-кац!я браку дозволили розробити алгоритм д!агностики зг!дно вс1х р!вн!в контролю (операцгйного, м!хоперац!йного, заключного та

ФункцЮнального) та поэтапного 1 послигавнсго анал!зу процесу формування кркстал!в. Особлкз!стю цього алгоритму е оШнка 1нфор-мащйно! м!сткост1 об'енту контролю, анзл!з ефективност! зико-ристання результат!в контролю, оценка точяост! 1 стаб!льност! процесу, розшарування технолог!чного процэсу в час! I простор! та проведения експрес-анал!зу локал!зацП облает! поязи збурень. У вкладку появи параметричного браку таккй п!дх!д дозволяе будуззти ефективн! модел1 ! на 1х основ! проводити д!агностику.

Другий розд!л дисертвц!! присвяченний розробц! моделей дисперсного аналгзу результат!з виробничого контролю 1 проведения попереднього д!агностування зиробяичого циклу з метов локал1зац11 облает! появи збурень в технолог1чиому процес!.

На основ! !н$ормац1йного п!дходу розроблена оЩнка !нформа-ц!йно1 емност! об-еяту контроля як складно I системи для побудови математичних моделей I на !х основ! д!агностизш виробничого процесу. Бона вказуе на необх!дн!сть визначення оптимально! сукуп-ност! фактор1в, як! найб1лыпе вплквають на показяики якост1 виро-бу, шоб в умовах м!н!мального набору виз!дно! 1нформац11 мояна було забезпечувати максимально можливу глибину д!агностування.

Запропоновано п!дх!д розд!лекЕя (розшарування) дисперс!й тиражу параметр!в ит на дисперсИ сост!йно-вшшваЕч! еэ партii пластин I окрем! пластиви (дисперсИ неоднор!дност! - <тн п , ок щ ) та виб1рково-апливаш! (дисперсИ стаб!льнос?1 - п , °с. ПД.вшов1део). Тод1:

и2 - О2 + а3 .а о2 - О1 + V* (1)

т с. п. н. п. н. п с. пл. н. пл. 4 '

Таке розварування на основ! результат!з пасивних експернмен-т!в дозволяе розробити показники ощкки точност! I стаб!льноот1 тиражу, парт И та окремих пластин :

* Тв-Тн- 2 1?- + 1

1Ц..Т -2 2 ат- • ^

а яжээ норма мае т!льки верхнх Тж або тЧлыш нишш Ти граница, то вираз пркймае вигляд:

I Т - Т\

де: У - центр розполглу тиражу; <гт- середня кладрггтзв по гибка розшШлу тиражу; 2 - квантиль !мов!рност! Ро; Ро - встановлений (баканий) в!дсоток виходу пркдатних при економ!чно обгрунтован!й степен! бдизькост! д!йсних та ном!нальних значень параметра ви-роб!в.

Аналог1чно для парт!! показник точност1 дор1внхк:

* т. - у 21т- + ти> 1 .

Кт.п- -ТТЪ-• (4>

м. п.

I т - Т|

кт.п • -2-5- г {5)

м. п.

Визначення в1дношення дисперс1й неоднор1дност! (стаб!льнос-т!) до дисперсП тиражу дае змогу сформулявати та вир1шити задачу розиаруванвя негативно! ди на технолопчний процес на "внутр1шню" (у вигляд! окремоГ технолог! чна! операШ!) Г ••зовн1шшг (оШнка культури виробницгва) складов!. Визначення граничних показник1в точност! окремо! технолоПчно! операц!! доз-воляе оЩнити насл!дки негативно! д!1 на технолоПчну операЩю, точнють формування дано! технолог!чно! операцП .

кт.гр. - / " -1 ♦ 2 Пч; * - п-1^ (6)

у х (ч;^ - п-1) тТТ 1 (п,в ,1)

де п - об'ем виб1рки ; - табличке значения односторон-

нюю кригер!я Стьвдента при р!вн! значимост! q 5 0.05 1 числI ступен!в в!льност! - п-1) - таблична значения одно-

стороннього х - кригер!я при р1вн! значимост! q 5 0.05 I числ! сгупен!в в!льност! ^п-£; 1(п,е,г) - табйичне значения двохсто-роннього толерантного множника при статистичн!й над!йност! В £ 0.95, частц! уг Ро / 100 1 об'ем! виб1рки п.

Розвинуто модель кореляЩйного анал!зу результат !в виробни-чого контроля, 4яка дозволяе ошниги стаб!льн!сть процесу в час! та простор!, виявляти придатн!сть параметр!в для задач д!агности-ки за IX однортшстю, проводиги ранхування характеристик за по-казниками 1нформативност1.

Визначення граничних коеф!ц!ент!в точност!, дисперс!й, коре-ляц!йно1 стаб!льност!, а-також зсуву математичних спод!вань пара-

метр!в на р1зних р!внях контроля дозволяе побудувати таблиц! екс-прес-анал!зу локал'.зацП облает! появи збурень з вздПленням областей збурень технолог!чного процесу: ППеки вкробницгва, процесс у обладнанн!, зм!тення технолоИчного мэргруту, вплиз!в ма-тер!ал!в, стану Еап1зпров!дникових пластин на конкретному етап! формування Еап!впров1дниковсго кристалу (з вказанням в!дпоз1дш!х техзолог!чних сперац!й). Кр1м того експрес-аяал!з дозволяе розд!-лети брак на катастроф!чну I параметричну складов!.

В третьому розд!л! проанал1зован! шггзння побудови мзтема-тичних моделей технолончного процесу 1 д!агностики причин появи параметричного браку у реальному виробничому цикл!. Для цього проведено анал!з особливостей технологи виготовлення 1С, доведено несбх!дн!сть використання статистичного апзрату для встаноз-лення функцюнального взаемозв'язку Mis режимами процесу I параметрами пристрою на р!зних р!вяях контролю. Обгрунтовано необхГд-н!сть модифгяацП 1снуючих метод!в побудози регресгйних моделей в умовах реального вирсбництва.

Передумовою побудови моделей визеэчёно задачу попередньоГ сбробки результат1в тестового та виробничого контроля для сц!нки статистичних момент!в, вкявлення грубкх промахгв та перев1рки г!-потези про в1дпов!дн!сть виб!рки нормальному закону розпод1лу. Показан! тляги I алгоритми ощнки виб!ркових да них та приведения !х до нормального вигляду в статистичному розум!нн!.

Наступним кроком е формування ознакового простору для побудови мзтематично1 модел!. Основою для р!шення тако! задач! вибра-ний метод кореляцгйних плеяд, який дозволяе на баз! матриц! трелят г формувати повний граф корелящйних взаемозз-язк1в параметра, вид!лити з нього граф (дерево) м1н!мально! норвляцП ! сфор-мувати плеяди факторгв. Представники плеяд вибираоться зНдяо найб!льшо! 1нформат'ивност1 для ршекня задач д!агЕосткки ! зв'язан1 Mis собою кореляц1йним вшошеиням (за допомогою пол!но-ма Чебкпева).

Для побудови регрес!йних моделей мода2)!ковако :.нуш! мето-ди, оск!льки пасивна контрольно-вим!ршальна !нформац!я не узгод-хуеться з правилами проведения факторинг експеримент!в.

МодиЯковано метод вшадкового балансу. Трудной! цього методу, як! поз'язан! з гром!здкими графоанал1тичними розрахунками, усувавгься з використанням нового п!дходу оц!нок коеф!Шент:з

регресП окремих фзктор!з 1 парних взаемодШ, да становигь вишни! сть модкф!кованого методу випздкового баласу. Для вшсорис-танвя цього мэтоду факторкий прост!р розглядаеться як прост 1р у в1дносЕих координатах. Це забезпечуеться побудавовою концентрич-но! г!персфери в облает! коЕтрольованих парамвтр!в. В результат! таких перетвореЕЬ пасивний експеримент зводиться до псевдоактивного. За критер!ем Бартлета зд!йсЕюеться оШнка р!вност1 диспер-с!й умовних розподШв параш?р!в, ер забезпечуе ст!йк1сть цього методу до присутвост! грубих промах!в в експеркментальних дата.

Забезпечення ефективност! оц1нки коеф!ц!ент!в математично! модел! (мШмуму дисперсП) в ушвах порушеньч гомоскедастичност! I обуковипо розробку нових сп!вв!дЕошевь:

О г О , г

<7Г" * 2 и,к- С 77— - г »к> и2к

2к__

_ _ _

— + ТГГ - 4 > к 2 к

(7)

° и ° , О , П , 3

IV ^ 2 к 1 к _ 2 к -

2 ТГГ* — + + — - «1Ьк- вк] р " Й , - . (8)

1 к 2 к . 1 к ( 1 к> зк 131:1

де и,,,-—" Е у ; и,.-— * Е у - оШнки математичних

спод!вань п!дмеокин вих!дно! величини, для яких знак хк е в1дпо-в!дно додатн!м I (обо) в!д'емним; К1к, 1-12к- об'еми в!дпов!дних п!дмнэжин. причому - Ы1к+ Ы2к- загальний обсяг виб!рки для к-го фактора, В1к, В1к - дисперс!! вих!дао! величини у в!дпов!дно при додэте!х I в!демних вар!ац!ях значень фактора х^.

Врахування нер!вност1 часткових дисперс!й виб!рок параметра при виведенн! цих сп!вв1дношень забезпечуе мШмальну систематич-ну ! вигидкову похибки коеф!ц!ент1в регрес!йних моделей.

Еикористання цих п!дход!в ускладнюеться при переход! до плзнування другого порядку. 3 Шею метою модиф!ков8но !нший в!до-мий метод по бу до ей регрес!йних моделей на основ! активного та наемного експерименПБ - метод найменших квадрат 1в. ОШнки коеф!-ц!ент!в, отримзн1 методом найменших квадрат!в, представляють собою кокшексЕ! характеристики вс!х вх!дних фактор!в. При переход! до плзнузання датою I видих порядк!в питания обуыовленост 1 мат-

риц! вх!деег фзктор!з робеть цей метод непридатним для викорис-тання Кого в класичвому бигляд!. У цьому вкладку проблема вир!-пуззтьея попередньою ортогонзл1зац1ею фзкторГв ! пзбудовов ортого-пальних пол1ном!з:

У - Е Vk<Z> , (9)

к » О

де : *к<2) - ( 2 -Т ) - е uu» г) ; к - í.n ,

V * О

л

Е z* ít (z) ц - JJLi- .

v u п 2

Е t ^(2) 3 í »i

Оц!нки коеф!ц1ент1з регресИ, отркмав! зз значениями коеф!-ulestlb ортогональных еол1еом!в, е змиганкми ! вГдсбрагаегь неза-лехяий вклад коseoго ефекгу, со забезпечуе lu б!льау чутяив!с?ь:

ьс " К ~ s К * Чк »к ° аЛ • <í0>

V * k* I

Для ортогоЕал!зацп вх!дного плану витаристано алгоритм Грамз-Шм1дта.

На основî запропоЕованого п!дходу розглтауто ггроцзс зиготоз-лення лоПчгого елемента 21-НЕ з двохполярзою вх!деою напругов (L1483), сформований по б!полярн1й планарно-еп!такс!йн1й тзхнодо-г!1. Анал!з статичних характеристик В1фобу LÍ488 гадззаз, ер основной причиною низысого р!вкя проценту виходу придатних с зГдгп-лення стру?л î в спогизння за ней! допустимых зиачень.

Вккоркстзвии результати виробничзтс зам!р!в контрольованих пзраметр!в зэ останн!х 6 м!сяц!в на фузкцюнальному, заклютому, м1гоперац1йному та операц1Яному р!внях контролю по зс!х техиоло-Пчнкх операц!ях встановлено, щр прсцзс с потеЕШЯно точним та стаб1льЕкм, але розялд середз!х mîs дарт!яки с духе великий, йэз-шаруЕанЕя результат!в контроля I ощнки за таблицами експрес-анал!зу показали, да освоений вклад у вЮТлення струм!в спохи-вакя <1еп> за кез! допустших значань зд1йсеюс технолопчна опе-рац!я окисления перед !онннм легуванням (створення низьксоыеих резистор!в). Кр1м того брэк с паракетричнкм.,

Вшгориотовуош метод кореляц!йних плеяд, сформована структурна схема ознакового простору. Оц!кка значимое?! факторного

простору I ксефЩ1ент1в регрес11 забезпечуе побудову математичних регрес!йннх моделей, як! зв'язухзть вкх!дн! ноказники якост!, па-раметри з р!зних р1вн!в контролю та режими технолог!чно! операци 1 е статично чутливими до конкретного технолог!чного процесу. В к!нцевому результат! загальЕИй вкгляд модел1 буде:

I . К, оя. н - г сТ. I, V .V з (11)

СП 4 В1 Оа ' * 02* К2 0 4 '

де К - оп!р еизьеооьших резистор!в; о* - пигомий поверхневий оп!р

■ облает! форкувавня резистор!в; ня. о2 - товишна окислу над области рез;-:стср!в, через яккй проводиться !оннэ легування; Т - температура проведения техЕолог!чЕо! онерацП оккелг-тня; I - час проведения технолог!чно! операцП окисления; У02 - пвидкЮть подач! кисеи; Унго - швидк'.сть подач1 вода.

Вэзроблен! регрес!йн! медел! та метода оц!нки змгщень дозволили провести параметрнчну д!агностику реззаИв проведения опера-ц!й. Вони показали, цр температура процесу була зашкена, про щр

■ св!дчзть I дан! експерименту, провздеЕого в контрольяо-д1агкостичн!й лаборатори. Кали м!сце неполадки у робот! термопарк або ЕепрофесЮналГзк оператора, якнй обслуговував установку. £рсл!дження проводились на АТ "Вэдое", м. 1вано-Франк!вськ.

Визначений дов!рчиЯ коридор облает 1 адекватност! цих моделей:

1СП = 18.04 ± 4 иА, Е3<7 = 71.1 £ 16.48 Оп, р*- 1599 £ 80.6 От/о,

- 0.129 ± 0.026 нем.

Коридор 1снуванЕЯ моделей покззуе допустим! мег! в!дхилень контрельованих параметр!в виробу в парамэтричному ознаювому простор! 1 наклада е утви поновлення моделей в задачах д1агносткки. ОЩейео 1нфориац1йну м1стк1сть моделей. '

У четвертому роздШ розроблено арх!тектуру програкко-методачкого комплексу (ПЫК) "Аезл!з" та йзпз шдсистем, визначеш особлкзост! побудови та функцЮщ'вання кокшюасу 1 його складових часткн. ЗапропоЕОвгна г,!одулько-!ергрх!чна структура функц!ональ-еого взповнекня ПИК. Бона голягае в розбитт! функцЮнальво напов-Еекня ПУК на модул!, з подальаок декомшзкЩею !х, на основ! ре-тельного акал!зу предметно! облает!. Така структура дозволила ефентивно реал1зувати розроблену методику, алгоригми та шдол1 диагностики процесу виготовлевжя 1С на вон р!внях виробничого контрелз.

Всткачзн! С-ункц!! базового, загвльшсистеыюго та спец!ал!-

зованого прогрзмного зэбезпечення (ПЗ) ПИК. Викоркстзшй спеЩа-л!зованкй мон!тор, який реглакентуе посл!добн1сть функц1онуззгнл комплексу, формус схему рШеяня задач, визначае дерево р!яання та внкористання часткових задзч, забезпочуе ефектизну д!алогову взаемод!ю з користувачем I коректне редзгування та зборезеяня 1н-формзцП. Спец!ал!зоваке IB дозволяе викоркстовуватк ргзнг кодзл! д!агностики, гоеднувати модел! р!зно1 складност!, ефектшно зяко-ркстозувати ресурс ЕШ, доповнюзати ПМК новими моделями та задачами.

Сформульоззво осковн! задач! 1нформац!йлого забезпеченяя ШК. Спроектовано 1 прогрзмно розроблено взаемодиз Сази даних ЕЖ з базою даних АСУ контрольно-вкм1рювр?1ьноп) облзднагня AI СКАУТ.

Возроблена проблемно-ор1ентована коза завдань ПМК, яка за допомон?го запропонованих сцвнарПв забазпечуе швкдку взаемод!ю з користувачем, п!дкззну та яавчання в процес1 plweEsa задач!, по-будову оптимального дереза р!шення часткових за^зч. Структура сценарИв вх1дно! мови дозволяе провести статистячн" обробку !н-формац!!, локал1зац!а облает! поязи збурень, лобудову рвгрес!Яних моделей техволопчного процесу вкробницгва 1С I д!агностику параметричного браку.

ОСКОВШ РЕЗУЛЬТАТА РОЕОТЙ

1. Проведена скстематизаШя технолог!чного процесу виробництза 1С, яка показуе посл!довнють формування нап!впров!дниковога пристрою, вплизи внутр!ш!х та зовн1шн!х фактор!в в реальному вироб-ницгв!, посл!довно-1ерарх1чну структуру контрольно-д!агностичяих операЩй, етапи р!шення задач д!агностики для забезпечення зисс-кого та ст1йкого р!вня виходу придатких вироб!в.

2. Запропонована 1 проведена класиф1кац!я браку та причин йоге гояви в виробничс у процес!, шр дозволяе систеиатизувзти характеристики контролю, вид!лити р!вн! в!дмов, дефсрмацП в нашзпро-в1дникових кристалах 1 збурення в процес! виготовлення. Показана посл!довн!сть появи збурень, 1х д!я на ф!зичну структуру 1 елек-тричн! параиотри та вшшв на гоказнияи якост! зиробу, со дае моз-лив!сть визначиги задач! та кетоди д!агностики як в процес! про-ектування 1С, так 1 при !х виробницгв!.

3. 1Ъзраблений алгоритм д!агностики технолог!чного процесу вито-

- те -

товл-^еек 1С, розробка 1 реал!зац!я якого забезпечуе: рИпення задач ¡огДнки точеост! 1 стаб!льшст1 працесу; проведения експрес-&Нс!Л1зу с кетою локал1зацП облает! появи збурень; вид!лення !н-фзрматжЕйх контрольно-д1агностичних параметр!в; побудезу матемэ-тичних моделей об' екгу д1агностилИ, визнзченяя причин параметрич-ного браку на вс!х р!знях I этапах проходаеЕЕЯ виробничого пронесу .

4. ГозроблеяГ, досл1д;;:ен1 1 рэал!зован! модел! оц!нки точеоот! 1 стгб!льност1 технолопчного процесу виготов.'^ння 1С, визначен! грапичн! знзченЕЯ коеф!Щент1в моделей для серII, парт!! та окре-кя пдзстие. Вэзвкнутий п!дх1д аязл!зу кореляц!Яно1 стаб!льност1 паракетр!в, ер дозволяя вкзнзигги контролепрвдатн! параметри, ранлузрти !х б порядку !нформативност!, забезпечуе розшарузання дксперс!й ¡антролмьан:!* характеристик I виквлення збурюючих факторов м!ы париям;, пластинами в партП та по поверхн! кремн!евих Шдглгдок.

5. Взграблен! та псбудовзн! алгоритм I тестов! таблиц! проведення експрас-анал1зу з метою локзл!зац!1 облает! появи збурень в тех-нолоПчиому нроцес! взтотовлвеея 1С, щэ дозволяв за результатами виробничого контролю виявиги основе! причини Еестаб;льного виходу придатних Б1фоб!в 1 розд!лиги !х на вплизи г!г1ени виробницгва, проц8с!в в обладания!, змЩення техЕолог!чного маршруту, стану нап1впров!дниЕЮБИх пластин та якост! матер!ал1в для конкретно! технолог: чео! оЕэрацП, а такох розд!лити брак на параметричну I т-:атастрсф!чну складов!.

6. йозглянуткй та розвинутий метод кореляц1йних плеяд для скоро-чення розьирност! ознакового простору, щэ дозволяе на основ! ви-зезчснея к!лькост! плеяд та найб1льп1 1нформативних 1х предстазни-к!в сфоруувати словник контрольованих параметра пристрою та тех-еэлопчеих характеристик виробничого процесу як необх!дно! i до-статЕьэ! !Еформац!Г про об'ект досл!джеаня в задачах д!агносту-бзеня I дае мохлив!сть об'еднати необх!дн! характеристики виробничого циклу та Еашецров1дникового виробу зПдно вс1х р1зв!в контролю.

7. ¡¿ад^ког-ав! та реал1зован! метода побудови регрес!йних моделей на основ! активних та паекзних експерименПв в умовах неорто-го1:а.чь£ост1 : нзсиметричЕост! план1в, порушення вимог хсмоскедас-ткчклет!, як! в!дпов!дзеть статистичн!й чутлизост! рвального ви-

р^бнкчого пгоцесу, ер дае кох)шз!оть проводам д1агностику парз-метричного браку за результатами пасивлих данкх контрольно-вим!рввально I 1Ефоркац1I.

8. Вэзроблений програкно-методичнкй комплекс, побудований зз мо-дульними принципами орган 1саци програшгаго забзздечення, з допо-могои якого можна вкршувати окрем! зз"ач! обробки результата виробничого контроле I на 1х основ! зд!йснззати побудовг математичних моделей та д!агностику технолоПчного процесу виготовлекня 1С.

ПУБЛ1КАЦ11 ПО ТЕШ ДКСЕРТАЩКНО! РОБОТИ '

1. Коваль В.О., Гранат П.П., Шдапшний Ю.В. бормування ознакового простору для задач д!агностики технолоНчного процесу виготовлен-ня 1С // ДепоноБЭЕо в ДНТБ Укра!ни N 549 - Ук 56, Э с.

2. Коваль В.О., Гранат П.П., Шдлипний Ю.В., Коваль В.Я. Ззда^! д!агносткки в процес! проектузання та виготовлення Езп!впроз!даи-коь.з 1С // Депоновано в ДНТБ Укрз!ни « 550 - Ук 96, 6 с.

3. Гранат П.П., П1 доевший Ю.В., Рудницький В.1. Методн отатистич-ного ачал!зу технолоПчного процесу виготовлення 1С // Сучасн! про Зле ми азтоматизовано I розробая I вкробницгвз радЮлеятронЕЖ засоб!в та Шдготовки 1нженеррних кадр!в. - Льв!в, ¿994. - С. 1517.

4. Шдлипний Ю.В., Коваль В.Я., Рудницький ВЛ. Методи статисткч-пого анал!зу технолоПчного процесу виготовлення 1С // Дэсшд розробки I застосування прияадо-тэхнолоИчних САПР в м!кроелек-троШЦ!. - Льв!в, 1995. - С. 69.

5. Шдлипний Ю.В., Александров 6.В., Коваль В.Я. Алгоритми побудови регрес1йних моделей технолоНчних процес 1в виготовлення 1С // ДЬсв1д розробки .1 застосузанЕя припадо-техво-тоИчних СА11? в м1кроелектрон!Щ. - Льв!в, 1995. - с. 59-60.

6. Гранат П.П., Шдаипний Ю.В., Коваль В.Я., Сграл1а Я.М. Р!вн! д!агностування твхнолоНчних процес 1в виробництвз 1С // Дэсви розробки I застосування припадо-технолоНчних САПР в м!кроелек-тронШ!. - ЛЬВ!В, 1995. - С. 28-29.

7. Марк!в Я.С., Шдлипний Ю.В. Шдсистема побудови математичних моделей об'екту д!агностики при виробнкцгв! .В1С ^ Дзсвг д розробки 1 застосування приладо-техЕолаПчних САПР в м!кроелектрон1ц!. - Льв!в, 1993. - С. 35.

8. Гранат П.П., Маркив Я.С., Пидлипный Ю.В., Коваль В.Я. Систе-каткгадкя тегсгалогических операций, уровней контроля и диагностики в процесе изготовления БИС // йшинное моделирование и обеспечение надззшости электронных устройств : Тез. докл. НТК Воронеж , 1393. - С.Ь9.

9. Шдлипний Ю.В., Ксзаль В.Я. Попередня обробка результата тос-тових контрол!в // Сучэсп! проблеми автоматиаовано! розробки 1 вкробницгва радюлентронних засо'б!в та Шдготовки 1нжеве?рних

•кадр1в. - Льв!в, 1995.- С.126-127.

10. Долгов И.О., Шд/щший Ю.В., Коваль-В.Я. Генератор статистич-еого багатовим!рного коделгаання техшлог!чних процес!в виготов-лення 1С // Сучася! троблеми автоматизовано! розробки I виробниц-тва радюлектронних засоб!в та п!дготовки !Еженерних кадр!в. -1996.- С. 132-133...

Ссобчоткй внесок автора в отриманн! наукових результат1в по-лягае в тому, яр положения, як! складаюь суть дисертац!I були сформульован! 1 вирцьон! еим самост!йно:

1) анал1з задач д!агностики в процес! проектуванзя та виготовлен-• ня 1С /2 /;

7} слгематизацф технолопчного процесу виготовленвя 1С, як об'скту д!агностики /8,6/;

3) розробка мотод!в статистичного анал!зу технолоПчних процес!в виготовлен^я 1С /3,4,10/;

4) розробка нотод1в побудовн' регрес1йних моделей об'екПв д!аг-ностики за результатами пасизно! контрольно-вим ГркзальноI 1н$ор-маци /7,9/; ...

5) розробка алгоритма параметрично! д!агнсстики' технолоПчних процес 1в ВИГ0ЮВЛ5ННЯ 1С /5,1/;

6) розробка та реал!зац!я прогрзмно-магодачного комплексу д!аг-ностили технолоПчних процес 1в виготовлення 1С /1/.

г

Сгаг, особистиЯ вклад автора в частин! ыатер!алу, по кладеного в основу дисертац!I, е визначальним.

Abstract

Pydlypnyj Yu.v. Development of the models, methods and algorythms of the IC-s manufacturing diagnosis, andldate of Technical Sclencles Thesis In speciality 05.13.05 - "Computer-aided design ". State University "Lviv Iblytechnlc", Lviv, 1995.

Models, methods and algorythms of the the IC's manufacturing diagnosis, which Includes systematlzatlon of manufacturing; classification of defects and reasons of its appearing; models end methods of express-ana lysis of localization of the area disturbances appearing, of definition of precision and stability of manufacturing cycle, of formation of regression nodeIs with the use of passive control- measuring information and parametrlcal defects diagnosis on this base of * are defended in this thesis.

It is ascertained that th8 use of models methods and algorytms, developed on the basis of system approach together with software tools of design Is reasonable and effective.

Аннотация.

Пидлипнный Ю.В. Разработка моделей, методов я алгоритмов диагностики технологических процессов производства ЙС. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.13.05 - "Системы автоматизации проектирований". Государственный университет "Львизська политехника", г.Львов, 1996 г.

В диссертационной работе защищается: модели, методы и алгоритмы диагностики процесса производства ИС, которые вклмчаюг систематизации технологического процесса; классификацию брака и причин его возникновения; модели и методы экспресс-анализа локализации области возникновения возмущений, оценки точности и стабильности производственного цикла, построения регрессионных моделей с использованием пассивной контрольно-измерительной информации и на их основе диагностики параметрического брака.

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

Юшчов! слова: САПР, тагнолоПчний процес, кагеьитична модель, д1агностика.

Шдписано до друху 29.0В.96 Фор-ат палеру 60x84 1/16 Ilanip друкарський. Друк о&сетний. Безкоштовно. Друхарських лист!в I. За". 196. Тирах 100.

[ГГЦ "Агрософт" 1ьв1в, вул. 700-р1ччя Львова,63а.