Устройство для управления технологическим процессом Советский патент 1982 года по МПК G05B11/01 

Изобретение относится к автоматике и может быть использовано в системах управления технологическими процессами. Известно устройство для управления технологическим процессом,например, плазмо-химической обработки содержащее фотоэлемент, усилитель самописец :11. Недостатком указанного устройств является низкая точность фиксации момента окончания процесса, невозможность использования его в автома тических системах. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для управления технологи ческим процессом, содержащее фотоэлемент, выход которого подключен через усилитель к первому входу пер вого компаратора С2. Цель изобретения - повышение точ ности фиксации момента окончания процесса. Указанная цель достигается тем, что устройство содержит первый и второй ключи, первую и вторую Р С-цепочки, сумматор, reHepatop, второй компаратор, элемент совпадения,блок выделения максимума и аттенюатор, вход которого подключен через блок выделения максимума к выходу усилителя и к входам первого и второго ключей , а выход к второму входу первого компаратора, выход которого соединен с первым входом элемента совпадения, управляющие входы первого и второго ключей соединены соответственно с первым и вторым выходами генератора, а выходы соответственно через первую и вторую РС-цепочки с Первым и вторым входами сумматора,первый и второй входы второго компаратора соединены соответственно с выходами сумматора и источника опорного напряжения,а выход с вторым входом элемента совпадения. На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг. 2 временная диаграмма, поясняющая работу устройства. Устройство содержит фотоэлемент 1, усилитель 2, первый компйратор 3, блок k выделения максимума,аттеню атор 5, первый и второй ключи 6 и 7 первая и вторая RC-цепочки 8 и 9 сумматор 10, второй компаратор 11, элемент 12 совпадения, генератор 13 и источник 14 .опорного напряжения. На фиг. 2 приведены диаграммы 15 напряжения на выходе усилителя Uj, 16 напряжения на выходе блока выделения максимума U,7 напряжения на выходе первогр компаратора УЗ, 18 ;напряжения на выходе сумматора Цд , 19 напряжения на выходе второго,компаратора и, 20 напряжения на выходе логического блока U/; . Устройство работает следующим образом. После начала процесса происходит изменение интенсивности излучения продуктов реакции, при этом напряжение и на выходе усилителя 2 изменяется как показано на фиг.2 (график 15, кривые 15, 15, 15). На начальной стадии процесса, когда напряжение U2 монотонно возрастает, напряжение U на выходе блока выделе ния максимума (фиг.2, график 16) повторяет напряжение U. При достиже НИИ напряжением LJj, максимального зна чения °чо запоминается и хра нится блоком k выделения максимума, .т.е. Uij M2Mattix. Поскольку коэффициент передачи Kg аттенюатора 5 всег да выбирается как , (0,3-0,9) 1 то на начальной стадии процесса 1о,щ .з (0,3-0,9) . Тем самым, исключается ложное срабатывание первого компаратора 3 на начальной стадии CO,ti.jI процесса обработки. На заключительной стадии обработки (t Ц для кривой ) UH 4i макй напряжение U. монотонно уменьшается, поэтому напряжение Ug -S Mauft первый компаратор 3 сраЬатываеГв момент времени tg, когда будет выпох1.нено условие Uj(t5) К -измо кс.. b этом случае на выходе первого компаратора 3 появляется высокий уровень напряжения U (фиг.2, график 17), поступающий на первый вход элемента 12 совпадения. На второй вход элемента 12 поступает сигнал с выхода второго компаратора 11, на второй вход которого поступает сигнал с источника опорного напряжения. При этом СИГН5Л с выхода усилителя 2 через первый и второй ключи 6 и 7 поочередно подается на первую и вторую RC-цепочки 8 и 9- Время замыкания At каждого из ключей 6 и 7 определяется генератором 13. Пусть в момент времени t замыкается первый ключ 6, тогда в момент размыкания t + А t на выходе первой RC-цепочки будет напряжение ug(t) ; 0(1).dt (t), где l(t) - средняя величина напряжения U2. на отрезке времени lt,t + /It. В момент времени t +At первый ключ 6 размыкается, а второй ключ 7 замыкается, тем самым на выходе первой RC-цепочки 8 напряжение останется постоянным, а на выходе второй RC-цепочки 9 напряжение будет изменяться до величины Uq(t) J U2(t)Jt i(t+it). На выходе сумматора 10 будет напряжение U/io Uq(t) - Ug(t) двойная амплитуда которого составляет и.ймлкс. Ui(t+a.t)-U2(t) (1) При этом впромежутках времени между t+iut и t+(i+1)At напряжение (где i 0,1,2,...) будет изменяться по экспоненциальному закону (фиг.2, график 18), а огибающая этих колебаний будет повторять форму производной и (t) . Напряжение сумматора Подается на второй компаратор 11, который срабатывает при U/(o MOIKC., причем uUxu , где Ц - напряжение источника опорного напряжения. Подставляя в последнее выражение Цомсжс- получаем t U2.() - Ujltl и ,, Ur(t-t-At) - Dl( (2) где V - скорость изменения напряжения Ь2Таким образом, второй компаратор 1 срабатывает (напряжение U/i фиг,2 график 19) при уменьшении скорости изменения напряжения усилителя Ug до пороговой величины Vo, определяемой из выражения (2) т 1Г Элемент 12 совпадения формирует сигнал окончания процесса (напряжение .) определенном срабатыва НИИ обоих компараторов 3 и 11 (фиг. график 20). Тем самым,обработка пластин для варианта IS будет закончена в момент времени tg, 1 : Чл Использование изобретения позволяет повысить точность фиксации момента окончания технологического процесса, например, процесса плазмо-химической обработки полупроводниковых пластин. Формула изобретения Устройство для управления технологическим процессом, содержащее фотоэлемент, выход которого подключен через усилитель к первому входу первого компаратора, о т л и чающееся тем, что, с целью повыше ния точности фиксации момента окон06чания процесса, оно содержит первый и второй ключи, первую и вторую RC-цепочки, сумматор, генератор,второй компаратор, элемент совпадения, блок выделения максимума и аттенюатор, вход которого подключен через блок выделения максимума к выходу усилителя и к входам первого и второго ключей, а выход - к второму входу первого компаратора, выход которого соединен с первым входом элемента совпадения, управляющие входы, первого и второго ключей соединены соответственно с первым и вторым выходами генератора, а выходы соответственно через первую и вторую RC-цепочки с первым и вторым входами сумматора, первый и второй входы второго компаратора соединены соответственно с выходами сумматора и источника опорного напряжения, а выход с вторым входом элемента совпадения. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Howar and Markstein New Develpoments in plasma Etching Eguipment - Electronic packaging and Production, 1978, Y. 18, ff 5. P. 58, фиг.2. 2. Bill B. Stafford and Georges Gorin Optical Emission End - point Detectir for nranitoring Oxygen Plasma Photoresist Stripping. Solid State Technology, Sept., 1977, p. 51-55..

/ L1

HH

Hh

n

D

«1

f