Controllo per Cicli di Accrescimento Epitassiale dei Wafer
LPE S.P.A.
Introduzione
Molti anni fa, all’inizio delle attività di progettazione h/w e s/w di CJB, siamo stati contattati da una nota azienda italiana che operava (e opera tuttora) nel settore delle apparecchiature per la produzione di Wafer di Silicio.
La richiesta, alla luce della tecnologia allora esistente, era quella di progettare l’automazione del processo di deposizione chimica delle varie sostanze (drogaggio) sui wafer di silicio, producendo quindi wafer pronti per la “serigrafia” dei componenti elettronici e la loro successiva produzione.
Come funziona un Reattore Epitassiale
Semplificando molto la descrizione, il reattore consiste in un robot che preleva le fette vergini di silicio e le inserisce su un supporto di grafite, che è all’interno di una camera (“di reazione”) ermetica.
Nella campana avviene la reazione di drogaggio desiderata.
Nella camera di reazione si raggiungono temperature molto elevate, a seconda del supporto: 1300ÂşC per i wafer di silicio e fino a 1700ÂşC per i wafer di carburo di silicio.
Seguendo opportune ricette, con quantitĂ e tempi di iniezione che devono essere molto precisi, nella camera di reazione vengono dosate e iniettate sostanze chimiche di drogaggio. Queste, anche per via delle altissime temperature, si diffondono in maniera controllata nei wafer.
In alcuni casi questi processi vengono eseguiti a vuoto spinto.
Al termine del processo la camera di reazione viene raffreddata, ed un robot preleva i wafer drogati.
Questi possono essere avviati agli step successivi (serigrafia, incisione, etc.) per la produzione dei circuiti integrati che alla fine verranno tagliati dalla fetta di silicio/carburo di silicio.
Gli inizi del progetto
La tecnologia di 25 anni fa si basava, per i sistemi di automazione, su schede di grande formato, inserite in cestelli (rack) dotati di apposito backplane per la comunicazione scheda-scheda.
Il formato prescelto fu il VMEbus, con schede CPU principalmente basate su processori Motorola (68020, 68030), all’epoca i più diffusi nell’ambito dei sistemi di controllo industriale.
Il ruolo di CJB
CJB ha progettato l’hardware VMEbus di I/O, usando come CPU schede Motorola (la ben nota MVME162).
CJB ha anche progettato il s/w di gestione, basato su un sistema operativo real-time proprietario.
L’evoluzione e lo stato attuale
Col passare degli anni i sistemi VMEbus sono andati in disuso, sostituiti da sistemi PC nei quali vengono inserite opportune schede di “Fieldbus” tipo CANbus o DeviceNet etc.
Tuttavia il controllo del processo deve rimanere real-time, Per cui CJB ha via via aggiornato il s/w usando le piĂą moderne tecnologie di Sistemi Operativi Real-Time.
La scelta attualmente si basa su QNX, diffuso Sistema Operativo Hard-Real-Time, per il cui ambiente CJB ha acquisito una notevole esperienza nello sviluppo di applicazioni software.
Competenze apprese
Conoscenza dei processi di produzione & drogaggio di Wafer a livello del controllo di automazione, sia in Silicio che in Carburo di Silicio.
Ottimizzazione del s/w in ambiente hard-real-time con Sistema Operativo QNX.
Management di reti fieldbus per applicazioni critiche (CANbus, Devicenet, etc.) e gestione motori e robot.