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文档简介

1、 理工大学继续教育学院本科毕业论文(设计)学习中心:信息职业技术学院学 号:0姓 名: 许嘉佳 专 业: 电子科学与技术 指导教师: 红 2015 年 3 月 13日本科毕业论文(设计)指导教师指导意见表学生: 许嘉佳 学号:0专业:电子科学与技术毕业设计(论文)题目:UT1100光刻机报警灯设计与安装指导教师意见:(请对论文的学术水平做出简要评述。包括选题意义;文献资料的掌握;所用资料、实验结果和计算数据的可靠性;写作规和逻辑性;文献引用的规性等。还须明确指出论文中存在的问题和不足之处。)指导教师结论:(合格、不合格)指导教师所在单位指导时间 本科毕业设计(论文)评阅教师评阅意见表学生: 许

2、嘉佳 学号:0专业:电子科学与技术毕业设计(论文)题目:UT1100光刻机报警灯设计与安装评阅意见:(请对论文的学术水平做出简要评述。包括选题意义;文献资料的掌握;所用资料、实验结果和计算数据的可靠性;写作规和逻辑性;文献引用的规性等。还须明确指出论文中存在的问题和不足之处。)修改意见:(针对上面提出的问题和不足之处提出具体修改意见。评阅成绩合格,并可不用修改直接参加答辩的不必填此意见。)毕业设计(论文)评阅成绩 (百分制):评阅结论:(同意答辩、不同意答辩、修改后答辩)评阅人所在单位评阅时间论文原创性声明本人重声明:本人所呈交的本科毕业论文UT1100光刻机报警灯设计与安装是本人在导师的指导

3、下独立进行研究工作所取得的成果。论文中引用他人的文献、资料均已明确注出,论文中的结论和结果为本人独立完成,不包含他人成果与使用过的材料。对论文的完成提供过帮助的有关人员已在文中说明并致以意。本人所呈交的本科毕业论文没有违反学术道德和学术规,没有侵权行为,并愿意承担由此而产生的法律责任和法律后果。 论文作者(签字): 许嘉佳日期:2015年3月13日目 录一、背景概述二、评估方案三、各阶段具体工作四、附件(工作计划)五:控制器组装安全六:设计总结七:致八:参考文献24 / 29一 背景概述ULTRATECH_STEPPER是美国上世纪80年代研发的光刻机,在国半导体制程中,相对ASML,NIKO

4、N份额较少,但是在LED工艺制程中ULTRATECH_STEPPER研制出适合LED工艺制程的Stepper,所以在LED市场上占有一席之地,但因设备老旧故障频率较高,性能不稳定。我司有近9台该设备仅配备一个作业员操作,UT1100设备控制系统发生报警信息仅仅会显示在主机,以与辅机显示屏上,没有其它声光报警输出。该UT1100光刻机 wafer 曝光时PRE,OAT,Image对准过程中会有“Z MODE”报警发生。并自动中断作业,等待作业员处理。发生频率较高,严重影响作业效率。以上导致作业人员不能与时发现设备异常传输停止以与曝光中断等异常。影响设备作业效率。需求安装报警连锁控制系统。二 评估

5、方案(一)。供应商系统软件监控报警方案方案容:在原来的设备控制系统安装硬件插件,并有相应软件收集报警信息,分析报警关键字,建立报警规则逻辑匹配并转换报警信号为开关量,驱动报警器工作。(二)。关键点由供应商完成设计安装。软硬件监控,软件为主。新控制系统要融合原系统。(三)。成本费用估算硬件:2000元/每台 软件:约47,000元 安装费用:约10,000元总价约¥75,000(不含税)(四)。优点1,如果设备传输异常发生会实时输出报警,缩短响应处理时间。提高设备作业效率2,针对不同的报警信息可以预先设置连锁输出。报警响应比较全面。(五)。缺点1,成本较高。2,软硬件安装后,对原有控制系统的有干

6、扰隐患。(一)。 工程部自行设计电气连锁方案方案容:控制器通过传感器监控发现光刻机关键位置的动作信息,分析判断设备工作状态。产生并输出相应的声光报警提示。(二)。关键点自行设计安装。软硬件监控。硬件为主。新控制系统电路上与原有的设备控制系统无任何电子关联。不会产生任何干扰。(三)。成本费用估算硬件: 约1100元/每台 软件:单片计算机软件自行开发 安装费:自行安装总价约¥9900元(不含税)(四)。优点1,如果设备传输异常发生会输出报警,提高设备作业效率。2,成本相对较低。3,系统由STC 单片机控制。新控制器电路上与原来的设备控制系统无任何电子关联。不会产生任何干扰。(五)。缺点1,报警连

7、锁响应时间相对略长。结论:选择自行设计安装方案,解决报警连锁响应时间相对略长的问题。 三 阶段概述第一阶段:技术设计要求1,连锁报警系统结构简单,工作可靠。能自动运行。2,新报警连锁与原光刻机控制系统有光电隔离,不产生干扰。3,连锁报警响应时间尽可能短,提高与时处理效率4,电气方案有安全措施,电气元件有品质保障。第一阶段:安全设计要求1,采用低压低功率12vdc LED开关电源10W12V1A 输入 100-240AC。2,电源输入采用1A过流熔断器保护,电源可靠接地。3,电源输出采用1A过流熔断器保护。4,系统各个接线保证有可靠的欧姆接触。控制盒布局合理。并且设置控制盒电源工作温度有监控报警

8、。报警指示灯第二阶段:功能设计要求报警指示灯报警指示灯报警指示灯报警指示灯报警指示灯报警指示灯.第三阶段控制方案设计选取2台设备分别做了试验:UT1100# 报警灯输出定义:输出绿灯:状态-设备作业中 定义1-放片架作业输出红灯: 状态-传输报警/作业结束定义1-放片架开始作业后,作业员20秒未完成输入菜单执行曝光,报警 定义2-其他原因导致传输异常未执行曝光20秒以上,报警。定义3-作业曝光中,设备掉Z MODE异常发生后3秒以后,报警。定义4-作业结束在15秒未取走片架,报警。输出黄灯:状态-设备闲置定义1-无片架,无曝光动作。以上设备UT#04是由分立器件,以与延时继电器,继电器,通过一

9、定的逻辑组合关系完成。试用合格。但是功能有局限性。报警响应时间20秒。时间略长。UT1100# 报警输出定义:绿灯常亮:状态-设备正常作业 应对动作-无绿灯闪亮:状态-设备正常作业 应对动作-需要作业员收片架红灯常亮:状态-AUTOLOADER传输报警 应对动作-需要作业员通知技术人员处理红灯闪亮:状态-Z MODE报警 应对动作-需要作业员现场确认状况恢复流通黄灯常亮:设备IDLE 应对动作-无以上是设备UT#01是采用单片计算机来完成控制部分,解决了报警响应时间略长的问题。报警响应时间3秒之。试用合格!第三阶段-控制方案设计通过优化使得报警控制连锁方案性能提升,在设备安全,工艺安全的前提下

10、符合生产要求。主要控制单元:A方案:主要控制单元由RELAY TIMER RELAY等分立器件通过逻辑关系组成B方案:主要控制单元由微处理器(单片机)组成C:优化性能比较:工业级别信号处理,控制可靠,稳定。LED报警灯输出:A方案: LED报警灯输出只有一种模式三种状态。目前为常亮模式B方案:LED报警灯输出两种模式,六种状态。分常亮和闪烁。C:优化性能比较:输出状态由3种增加到6种,便于作业人员识别AUTOLOADER异常检测传感器:A方案: 无B方案:有C:优化性能比较:传输响应时间由20秒提高到立即响应温度报警传感器:A方案:无B方案:有C:优化性能比较:增加了温度报警传感器,提高了工作

11、安全水平光敏传感器 真空传感器 片架检测传感器:A方案:有B方案:有监测设备状态变化响应时间:A方案:小于20秒B方案:小于6秒C:优化性能比较:提高了响应时间优化后性能规格合格,实际方案已经固化。后续剩余所有UT STEP光刻机报警安装计划都采用最终的优化方案。UT1100报警响应时间绿灯常亮:设备状态发生-设备正常作业 报警响应时间-立即绿灯闪亮:设备状态发生-设备作业结束 报警响应时间-6秒红灯常亮:设备状态发生-AUTOLOAD传输报警 报警响应时间-立即红灯闪亮:设备状态发生-Z MODE报警 报警响应时间-3秒黄灯常亮:设备状态发生-设备IDLE 报警响应时间-立即黄灯闪亮:设备状

12、态发生-工作控制器异常报警 报警响应时间-6秒第四阶段-选型1. stage 设置wafer VAC sensor(载台圆片真空传感器)真空传感器的工作原理是介质的压力直接作用在传感器的膜片上,使膜片产生与介质压力成正比的微位移,使传感器的电阻发生变化,和用电子线路检测这一变化,并转换输出一个对应于这个压力的标准信号。传感器:能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。通常有敏感元件和转换元件组成。敏感元件是指传感器中能直接(或响应)被测量的部分。转换元件指传感器中能较敏感元件感受(或响应)的北侧量转换成是与传输和(或)测量的电信号部分。当输出为规定的标准信号时,则称.

13、测量围:在允许误差限被测量值的围。量程:测量围上限值和下限值的代数差。精确度:被测量的测量结果与真值间的一致程度。从复性:在所有下述条件下,对同一被测的量进行多次连续测量所得结果之间的符合程度:分辨力:传感器在规定测量围圆可能检测出的被测量的最小变化量。阈值:能使传感器输出端产生可测变化量的被测量的最小变化量。使输出的绝对值为最小的状态,例如平衡状态。激励:为使传感器正常工作而施加的外部能量(电压或电流)。最大激励:在市条件下,能够施加到传感器上的激励电压或电流的最大值。输入阻抗:在输出端短路时,传感器输入的端测得的阻抗。输出:有传感器产生的与外加被测量成函数关系的电量。输出阻抗:在输入端短路

14、时,传感器输出端测得的阻抗。零点输出:在市条件下,所加被测量为零时传感器的输出。滞后:在规定的围,当被测量值增加和减少时,输出中出现的最大差值。迟后:输出信号变化相对于输入信号变化的时间延迟。漂移:在一定的时间间隔,传感器输出终于被测量无关的不需要的变化量。零点漂移:在规定的时间间隔与室条件下零点输出时的变化。灵敏度:传感器输出量的增量与相应的输入量增量之比。灵敏度漂移:由于灵敏度的变化而引起的校准曲线斜率的变化。热灵敏度漂移:由于灵敏度的变化而引起的灵敏度漂移。热零点漂移:由于周围温度变化而引起的零点漂移。线性度:校准曲线与某一规定只限一致的程度。菲线性度:校准曲线与某一规定直线偏离的程度。

15、长期稳定性:传感器在规定的时间仍能保持不超过允许误差的能力。固有凭率:在无阻力时,传感器的自由(不加外力)振荡凭率。响应:输出时被测量变化的特性。补偿温度围:使传感器保持量程和规定极限的零平衡所补偿的温度围。蠕变:当被测量机器多有环境条件保持恒定时,在规定时间输出量的变化。绝缘电阻:如无其他规定,指在室温条件下施加规定的直流电压时,从传感器规定绝缘部分之间测得的电阻值。2. 设备曝光路设置光感sensor switch光感电路有多种形式,如自锁亮激发、暗激发与精密亮激发、暗激发等等,是一种简单的暗激发继电器开关电路。其工作原理是:当照度下降到设置值时由于光敏电阻阻值上升激发VT1导通,VT2的

16、激励电流使继电器工作,常开触点闭合,常闭触点断开,实现对外电路的控制。3. 设备出片端index安装设置cassette 漫反射switch光电开关是传感器的一种,它把发射端和接收端之间光的强弱变化转化为电流的变化以达到探测的目的。由于光电开关输出回路和输入回路是电隔离的(即电缘绝),所以它可以在许多场合得到应用.。下列场所,一般有可能造成光电开关的误动作,应尽量避开:(1)灰尘较多的场所;(2)腐蚀性气体较多的场所;(3)水、油、化学品有可能直接飞溅的场所;(4)户外或太等有强光直射而无遮光措施的场所;(5)环境温度变化超出产品规定围的场所;(6)振动、冲击大,而未采取避震措施的场所。4.

17、Wafer ready 触发coupler sensor监测设备传输异常夏普pc817是常用的线性光藕,广泛用在电脑终端机,可控硅系统设备,测量仪器,影印机,自动售票,家用电器,如风扇,加热器等电路之间的信号传输,常常在各种要求比较精密的功能电路中被当作耦合器件,具有上下级电路完全隔离的作用,相互不产生影响。使之前端与负载完全隔离,目的在于增加安全性,减小电路干扰,减化电路设计。5. 18D20温控集成电路DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820一样,只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同,且温度转换时的延时时间由2s减为750ms。 DS18B20测温原理如图3所示。图中低温度系数

18、晶振的振荡频率受温度影响很小,用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变,所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在-55所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数,当计数器1的预置值减到0时,温度寄存器的值将加1,计数器1的预置将重新被装入,计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数,如此循环直到计数器2计数到0时,停止温度寄存器值的累加,此时温度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性,其输出用于修正计数器1的预置值1.1、适应电压围更宽,电压围:3.05.5V

19、,在寄生电源方式下可由数 据线供电。1.2、独特的单线接口方式,DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。1.3、 DS18B20支持多点组网功能,多个DS18B20可以并联在唯一的三线上,实现组网多点测温。1.4、DS18B20在使用中不需要任何外围元件,全部 传感元件与转换电路集成在形如一只三极管的集成电路。1.5、温围55+125,在-10+85时精度为±0.5。1.6、可编程 的分辨率为912位,对应的可分辨温度分别为0.5、0.25、0.125和0.0625,可实现高精度测温。1.7、在9位分辨率时最多在 93.75ms把温度

20、转换为数字,12位分辨率时最多在750ms把温度值转换为数字,速度更快。1.8、测量结果直接输出数字温度信号,以"一 线总线"串行传送给CPU,同时可传送CRC校验码,具有极强的抗干扰纠错能力。1.9、负压特性:电源极性接反时,芯片不会因发热而烧毁, 但不能正常工作。6. STC125C5A60S2 单片机(Single chip microcomputer )STC12C5A60S2/AD/PWM 系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T) 的单片机,是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机,指令代码完全兼容传8051,但速度快8-12倍。部集成

21、MAX810专用复位电路,2路PWM,8路高速10位A/D转换(250K/S,即25􀘇次/秒),针对电机控制,强干扰场合。STC12C5A60S2芯片部有一高增益反相放大器,用于构成振荡器。反相放大器的输入端为XTAL1,输出端为XTAL2,在XTAL1、XTAL2(第19.18引脚)两端跨接一个石英晶体振荡器,和两个电容就构成了稳定自激谐振电路。晶振频率为11.0592MHz,C12、C13是两个瓷片电容,与晶振Y2构成了自激谐振电路。其电容的作用主要是对频率进行微调,一般取 30-45PF左右一般使用该电路可产生稳定的11.0592MHZ频率,受外界的环境的干扰影响非常小

22、,复位是单片机初始化操作,其主要功能是把PC初始化为0000H,使单片机从000H单元执行程序。除了进入系统的正常初始化之外,当程序运行出错或操作错误使系统处于死锁状态时,为摆脱困境也需要按复位键重新启动。复位操作有上电自动复位和按键手动复位两种方式。本设计采用了按键与上电复位,上电与按键均可以有效复位。上电瞬间RST引脚获得高电平单片机复位电路随着电容的C11的充电,RST引脚的高电平逐渐下降。RST引脚的高电平只要能保持足够的时间(2个机器周期),单片机就可以进行复位操作。第五阶段系统组装/编程/验证第五阶段系统组装/编程/验证 四:附件-工作计划 UT1100报警控制盒安装工作量统计/每

23、台项目工作容工作量统计 单位:小时CONTROLLER 控制器开关电源等安装2组装PCB定位安装2信号线缆布线2引线布线4调试PROGRAM2LED LAMP 安装灯体安装1连接信号线1VAC SENSOR 安装VAC 管路安装1连接信号线1光敏 SENSOR 安装探头安装1连接信号线1WAFER READY SENSOR COUPLER 安装1安装连接信号线1验证410月11月12月1月2月3月4月5月6月7月8月汇总UT04# 报警试用状况制定改进方案汇总UT01# 报警试用状况制定改进方案提请集中采购PR,跟催采购备件到货UT03安装验证UT05安装验证UT06安装验证UT07安装验证U

24、T08安装验证UT09安装验证UT11安装验证1个UT1100报警控制盒累计约21.5个工时,计划进度依据按每日安排工作一小时计算约22天完成。预计一个月完成一台机的改造。五:控制器组装安全电气设备安装调试过程中的安全注意事项1、电烙铁尽量选用恒温或可调节。在焊接精密元器件时,尤其选用烙铁可靠接地。防止静电击穿元件。2,控制器调试时,停电后再验电,一定要养成习惯。注意断路器不能作为隔离开关之用,即使断路器手柄扳到关断(OFF)的位置,断路器的进线端也带电,一定拔掉电源插头。 3、注意静电对电子电气设备的影响,不要用手去摸电路板。也要注意静电伤人,尽量不要用手去触摸电气元件。在冬天等干燥季节尤其

25、要注意。 4、各电气元件要按规定做好接地防护,正确的接地对防干扰防电击非常必要。整机也要按照要求进行正确接地。 5、注意不要让异物尤其金属丝等掉入PLC等控制器的部。 6、调试时要采取必要的防护措施,如戴绝缘手套。7、对受湿受潮的设备不能进行调试,若强行调试,人容易触电,设备容易损坏,要等设备完全干透后才能进行调试。 六:设计总结通过这次的毕业设计我得到了很多的学习和锻炼,实际的工作能力得到了提高。在指导老师和同学们的帮助下,我毕业论文也终于告一段落。在设计写作时遇到一些难题,自己能够去刻苦的钻研,能够谦虚的向老师和同学请教,毕业设计工作现已经接近尾声,在这短短的过程中,我有着很深的体会,现在我就来谈谈我的体会:(1)此次

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