Введение к работе
Актуальность, На современном этапе технического прогресса особое значение придается автоматизация производственных процессов и исключению ручного труда в наиболее трудоемких и ответственных технологических процессах. Среди комплекса проблем, которые должны решаться на пути к этой цели, чрезвычайно важное значение приобретает создание теоретических и экспериментальных предпосылок для построения на базе современных ЭВМ. промышленных систем, автоматизирующих процесс обработки информации, поступавшей непосредственно от технологических линий: автоматический контроль качества продукции.' обнаружение объектов, распознавание деталей машин при роботизированной сборке и т. д. Все это позволяет достичиь суыественно ЛУЧ иих результатов в повышении производительности труда по сравнению с традиционными методами, а наибольший эффект в этом направлении следует ожидать от автоматического анализа изображений, связанного непосредственно С ПРОИЗВОДСТВОМ.
Последние достижения МИКРОННОЙ И С.'бМИКРОННОЙ ПОЛУПРОВОДНИКОВОЙ технологии позволят в ближайшие годц освоить и развернуть массовое производство болших и сверхбольших интегральных схем (ИС). содержащих сотни тысяч элементов с никронныии и субмикронными размерами. И хотя при проектировании подобных схен сейчас широко используются нетоды и средства автоматизации проектирования, не всегда имеется возможность организовать объективный контроль качества выполнения технологических операций. Более того, с уменьшением размеров топологических элементов, ростом степени интеграции и увеличением площади кристаллов технологический контроль еше более усложняется, так как растет число факторов, определявших качество изготовления изделия, а влияние малых отклонения условия выполнения технологических операция на выход годных БИС трудно' предсказать. В связи с этим необходимы надежные системы для контроля и анализа определенной группы параметров изделия в технологическом процессе.
Одним из первых технологических процессов, в котором субъективные ошибки контроля существенно влияют на результаты, стал процесс производства ИС. Здесь свою роль сыграли масштабы применения операции распознавания дефектов ИС и ответственность задач, решаемых с ее помощью. На ранних стадиях нанесения рисунка печатного монтажа визуальный контроль является единственным способом выявле-яения дефектов. В то же время, выявление необходимо именно после начальных технологических операций, поскольку в последующем устранение (ремонт) дефектов сувественно затрудняется или становится невозможным.
До последнего времени контроль параметров изделия электронной
- ч -
техники осуществлялся, в основном, человекок на основе визуального восприятия изображения, получаемого в системах контроля. Следствием того, что такой контроль осуществляется субъективно, является его низкая (60-Є5Х) достоверность. Кроне того, сама операция контроля требует весьма больших затрат утомительного, нонотонного и напряженного труда. Уже одна необходимость избавить человека от выполнения такой трудоемкой операции возводит проблему автоматизации технологического процесса контроля в число важных и актуальных.
пиль : Работы и запачм иггміепоияния. целью данной диссертапио ной работы является разработка методик и средств организации систем контроля качества, позволяющих автоматизировать технологический процесс контроля при производстве интегральных схем.
Для достижения намеченной пели были поставлены и решены следующие задачи:
анализ существующих контрольно-измерительных систем сканирующего типа, методов и средств автоматизации технологического процесса контроля качества:
разработка рациональной, с точки зрения технико-экономических показателей, вычислительной схемы автоматизации и структуры программного обеспечения систем, работающих ва Сазе микрозондо-вого оборудования:
разработка технологии анализа визуальной информации,, получаемой в автоматизированной системе контроля качества, позволявшей эффективно использовать средства и системы управления базами данных;
разработка структуры и создание программного обеспечения системы, автоматизирующей технологический процесс контроля качества интегральных схем.
Нетуяы исследования. Для решения поставленных задач применяется аппарат теории алгоритмизации технологических процессов, нетопы теории случайных процессов, натенатической статистики, теории вероятностей и цифровой обработки изображений, экспериментальные исследования проводились как в условиях лаборатории, так и на производстве с использованием ЭВМ и микрозокдового оборудования (ИЗО).
Научная новизна, в диссертации разработана рациональная, с точки зрения технико-экономических показателей, структура средств автоматизации анализа и обработки визуальной информации, получаемой в автоматизированных системах контроля качества, предполагающая возможность гизкой переналадки оборудования, используемого для автоматизации технологического процесса, контроля качества производства изделий никроэлектроники, в случае изменения как обіекта
контроля, так и методики измерения паранзтров испытуемых образцов.
Разработана схема автоматизации и принципы функционирования систем, автоматизирующих процесс контроля при производстве интегральных схем.
Разработана методика рационального расположения системы контроля в структуре технологического процесса.
Разработана информационно-табличная модель графической бази данных для рассматриваемого класса систем. Предложена методика Формирования запросов к графической базе данных.
Разработала структура программно-технического обеспечения автоматизированной системы контроля качества производства интегральных схем.
Практическая ценность. В результате вьшоления работы, на основе теоретико-системного подхода, определены пути аппаратно-прог-рамнной реализации систем, автоматизирующих технологический процесс контроля качества изделий микроэлектроники.
научно обоснована и создана система, реализующая разработанные методики и алгоритмы анализа и распознавания дефектов интегральных схем по их изображению.
Основные модули программного обеспечения, реализующие процессы информационного обмена, распознавания дефектов, а такхе гибкая структура системы, позволяют использовать разработанные программные средства для автоматизации технологического процесса контроля качества различных изделий микроэлектроники.
Внедрение. Результаты, полученное в диссертационной работе, были использованы для контроля качества кристаллов микросхем, выпускаемых Солнечногорским электромеханическим заводон. Разработанное математическое и программное обеспечение внедрено на этом предприятии, экономический эффект составляет 18 тыс. рублей.
Теоретические и практические результаты исследования исполь
зовались в учебной процессе, проводимом на кафедре "Системное
программное обеспечение ЭВМ" Носковского института ариборостроения
В Течении 1990-1992 Г. Г. * .
Внедрение результатов диссертационной работы подтверждены соответствующими документами.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы бшм доложены и обсуждены на:
конференции "Информационные системы и точность в приборостроении", ирсква. 19Э4 г.;
1-ой Всесоюзной школе-семикаре по вычислительной томографии, Куйбышев, 1968 г. ;
Всесоюзной конференции "Искуствешшй интеллект в автоматизированном управлении технологическими процессами", Грозний. 1969г. і
Всесоюзной научо-технической конференции "Микропроцессорные средства локальной автонатикй", Гродно* 1989 г.;
научно-текнической конференции "Натематическое моделирование и САПР радиоэлектронных систем СВЧ на объемных интегральных скенах". Суздаль. 1989 г.;
Научно-текническои конференции "Иетодологическое, информационное и программное обеспечение систем автоматизации и управления". Черноголовка. 1969 г.;
Научно-технических семинарах ка*едр "Системное программное обеспечение ЭВМ" и "Персональные ЭВМ." Московского института приборостроения в 19Є9-199Е г. г.
Публикации. Основные положения диссертации изложены в 6 печатных работах.
Структура и обьен диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка используемых источников и приложения. Диссертация содержит 155 странна машинописного текста, 29 страниц с иллюстрациями и б таблиц. Библиография включает 111 наименовании.