Цифровая машина для управления процессами электронно лучевой микрообработки

О П И С А Н И Е (и) во 816 зИЗОБРЕТЕН ИЯ Соеоз СоввтекихСоциалистическихРеспублик ьвтоескомю свидетельств сЪ)П ите Госудхрстееииый иоиитеСовете Иииистроа СССРео делам изооретеиийи открмтий иковаио 25.05,78, БюллЕтЕиь19 (53) УДК 681,32.06 опубликования описания 1,0, Я :621.9 (088.8) 6), М. Куделко 1) Заявеет ибернетики АН Украинской ССР дена Ленина инст ШИНА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССАМНОЛУЧЕВОЙ ИИКРООБРАБОТКИ Иф РОВА Я ЭЛЕКТ Изобретение относится к вычислительной формирования отклонений, первый вход кото- технике и может быть использовано для авто- рого подклеен к информационному выходу матизироваииого управления процессами про- вычислительного блока, управляющий выизводства интегральных схем на основе элнон- ход - к управляющему выходу машины.ной технологии, С помощью известных машин осуществляИзвестны цифровые машины для управле етсн. управление электронно-лучевой установиия процессами электронно-лучевой микрооб- кой в части программного шагового неремещеработки, содержащие блок трансмпттера, запо- ния электронного луча по подложке н коордиминающее устройстао, блок формирования ти- ватного стола, на котором эта подложка уста. новых конфигураций, блок управления, буфер- новлена, а также формирование временных и ное запоминающее устройство, блок геометри- щэнергетических режимов обработки с целью ческих преобразований рисунков, вычислитель- изготовления ва основе элнонных технологиный блок, подключенные к кодовой шине и к ческнх процессов масок фотошаблонов инте- шинам управляющих сигналов, блок коррек- гральных схем илн непосредственно элементов ций, подключенный двухсторонними связями к интегральных микросхем. Шаговый режим по- вычислительному блоку и соединенный управ- строения геометрических фигур удобен прн восляющим и информационным входами соответ произведении контурных фигур, образованных ственно с выходом блока управления н первым дугамн кривых илн прямыми линиямн; при информационным входом машины, выход бло- воспроизведении же растровых фигур, когда ка коррекций подключен к входу блока управ- обработке подвергаются значнтельнеее площаления приводами координатного стола, соедн- ди, шаговый режим не обеспечивает требуемого пенного с управляющими выходами машины, быстродействия, вследствие необходимости вцдвухсторонними связями с вычислительным бло- числения приращений координат значительно ком и с вторым информационным входом ма- большего количества точек.шины, управляющие выходы вичислительного Кроме того, дополнительные потери време- блока соединены соответственно с управляю- ни, снижающие быстродействие машин, вознищими выходами машины и входом блока гео- кают вследствие неточного учета переходных метрических преобразований рисунков, блок 2 процессов в выходном цифро-аналоговом преобразователе, нагруженном на индуктивностьотклоняющей системы электронно-лучевой установки.В известных машинах учет этих переходных процессов достигается введением фиксированных задержек сигналов, рассчитанных на некоторый средний случай, что в реальных условиях приводит к снижению скорости или точности обработки нз-за несоответствия времени задержки н переходного процесса.Однако в связи с освоением и внедрением в промышленность электроннолитографнцеских технологических процессов, характеризующихся высокой разрешающей способностью и быст- .родействием наличие этих недостатком приводит к снижению производительности и не позволяег реализовать всех преимуществ электроннолнтографии,Целью изобретения является повышение производительности машины.Достигается это тем, что в машину введены блок формирования опорного напряжения развертки; подключенный входами к управляющим выходам вычислительного блока и блока коррекций, выходом - к второму входу блока формирования отклонений, н блок формирования сигналов состояния цифро-аналогового преобразователя, вход которого соединен с выходом блока формирования отклонений, выход - с соответствующим входом вычислительного блока.Введение в состав машины блока формирования опорного напряжения развертки позволяет вести размерную обработку микрорастров с минимальными потерями времени, используя преимущества цифрового управления, в первую очередь, высокую точность, Введение же блока формирования сигналов состояния цифро-аналогового преобразователя повышает производительность и при шаговой развертке за счет точного учета времени переходного процесса в отклоняющей системе.На фиг. 1 дана структурная схема машины; на фиг, 2 показан. фрагмент структурной схемы, поясняющий пример выполнения блока формирования отклонений для одной координаты.Машина состоит из блока трансмнттера 1,предназначенного для ввода программ с перфоленты, запоминающего устройства .2, предназначенного для хранения программблока 3 формирования типовых конфигурацйй, вырабатывающего информацию о топологическом построении унифицированных функциональных узлов; блока 4 управления, предназначенного для распределения информации между блоками и управляющего взаимодействием блоков машины; буферного запоминающего устройства 5, предназначенного для хранения текущей информации; блока 6 геометрических преобразований рисунков; вычислительного блока 7, определяющего приращения координат точек траектории, а также формирующего технологические режимы обработки; блока 8 коррекций.осуществляющего привязку местоположения луча к маркерным знакам; блока 9 управления приводами координатного стола; блока О Формирования отклонений, преобразующего цифровые значения координат в отклоняющие токи.В состав машины также входят блокформирования опорного напряжения разверткии блок 2 формирования сигналов состояния цифро-аналогового преобразователя.Блок 4 имеет двухсторонние связи для обмена управляющей информацией с блокомдо шинам 13, 132, запоминающим устройством 2 по шинам 14 14, и.блоком 3 по шинам155 При обращении к буферному запоминающему устройству блок 4 вырабатывает сигналы на шине 16, а при выполнении операций преобразований первоначального рисунка вырабатывает сигналы на шине 17, поступающие в блок 6. Обмен управляющей информацией между блоком 4 и блоком 7 осуществляется по шинам 8 и 19. По шине 20 блок 7воздействует на блок 6 при выполнении операций преобразования рисунка,Управление работой блока 8 при определении погрешностей совмещения осей координат осуществляется сигналами, вырабатываемыми блоком 4 на шине 21, Корректирующие воздействия из блока 8 по шине 22 поступают в блок 11 для компенсации погрешности устанонки масштаба отклонения, по шине 23 - в блок 7 для компенсации линейного сдвига области обработки. По шиве 23, осуществляется управление работой блока 8 при определеиии погрешностей совмещения осей координат.По шинам 24 и 25 блок 7 управляет амплитудой и скоростью изменения напряжения раз.ф вертки, которое с выхода блока.11 по шине 26поступает в блок 1 О, по шине 27 в этот блокпоступают цифровые значения координат.Блок 10 соединен с блоком 12 с помощью шины 28. По шине 29 в блок 7 постунакл сигналы об окончании переходных процессов в цифро-аналоговых преобразователях, . формируемые блоком 2.Для управления перемещением координатного стола блок 7 соединен двухстороннимисвязями ЗО, ЗО с блоком 9. Выход блока 849 соединен с блоком 9 шиной 31, по которой передается корректирующее воздействие для компенсации угловой погрешности.Обмен числовой информацией между блокамн машины происходит по кодовым магистралям 32, - 32,З,К шине 33 регулирующих воздействий подключаются отклоняющая система электронно-,лучевой установки, шина 34 бланкирующнх сигналов, модулирующих ток луча, шины 35 и 36управления величиной тока и ускоряющим наМ пряженнем, шина 37 сигналов от датчиков перемещения координатного стола, шины 3838 приводов перемещения и вина 39 приводаповорота координатного стола вина 4 О сигналов от маркерных знаков.На фиг. 2 показано устройство 41 задающих преобразователей, устройство 42 сравнения аналоговых сигналов, устройство 43 регулирующих транзисторов, устройство 44 формирования опорного напряж".ния, устройство 45управляемых делис,кй напряжения, операционный усилитель 46, отклоняющая катушка 47;5Программа работы машины вводится с перфоленты в запоминакнцее устройство 2.Перед проведением обработки выполняется совмещение координатных осей рабочей поверхности с осями электроннооптической системы, а также коррекция масштаба отклонения,Отдельные составляющие погрешностей определяются в результате нахождения истинного положения маркерных знаков, нанесеннцх на подложку перед проведением обработки. ВцчйСлительнцй блок 7 управляет сканированием электронного луча в области поиска маркерного знака. Сигналы от маркерных знаков по шине 40 поступают в блок коррекций 8, фиксирующий значения координат маркерных знаков. На основании информации о положении маркерных знаков в блоке 8 определяются величины отдельных составляющих погрешности совмещения. Компенсация угловой погрешности происходит при воздействии блока 8 по шине 31 на блок 9, который управляет по шине 39 приводом поворота стола.Линейный сдвиг осей учитывается в координатах начальных и конечных точек воспроизводимых фигур при воздействии по шине 23, на блок 7, а погрешность масштаба компеиеируется при воздействии блока 8 по шине 22 на устройство 45 блока 11,Программа обработки может содержать команды на отработку фигур как в шаговом, так в в непрерывном режиме. В первом случае блок 7, управляя сигналами по шине 25 устройством 46 блока 11, переводит его в режим васштабного усиления.Одновременно под воздействием сигналов иа шина 22 и 24 на входах устройства 45 Вырабатываются опорные напряжения, соответствующие необходимому размаху отклонения. Вслед за этим на шине 27 возбуждается код значения координатц первой обрабатываемой точки, поступающий на вход- устройства 41 блока 10. Под воздействием сигнала открывайкя регулирующий транзистор устройства 43 и через катушку 47 начинает протекать ток отклонения. Блок 12, днффсреицируя выходной сигнал блока 1 О (устройство 42) сравнения аналоговых сигналов, регистрирует момент, когда напряжение на выходе устройства 41, а следовательно, и ток через отклоняющую катушку достигает установившегося значения. При этом иа выходе блока 12 вырабатывается сигнал, поступающий по шине 29 в блок У, который, в свою очередь, вырабатывает на выходной шиве 34 серию бланкирующих импульсов, модулиеующих ток луча. Одновременно блок У вычисляет приращение координаты очередной обрабатываемой точки и, после окончайия обработки предыдущей, передает новое значение координаты на вход блока 10, После получения сигнала от блока 12 вновь производится включение луча и обрабатывается очередная точка. Такой процесс повторяется до тех пор, пока ие будет достигнута последняя точка фигуры, после обработки которой блок 7 вырабатывает сигнал на шине 19. В результате воздействия 6081636этого сигнала на блок 4 вызываетсл очередная команда нз блоков 2 илн 3.В команде может содержаться информацияо необходимости воспроизведения фигуры (растра) в режиме непрерывной развертки луча вдоль строки. В этом случае производится установка луча в начальную точку сканиро.ванин аналогично описанному выше, после чего сигналами по шине 25 блок 11 переводится в режим интегрирования. В результате интегрирования входного напряжения на, выходе устройства 46 блока 11 вырабатывается пило.образное напряжение развертки, поступающее на вход устройства 42 блока 10 н далее на вход устройства 43. Одновременно с началом интегрирования на входе блока 10 (шил иа 27) устанавливается код координаты конечной точки сканирования, а также производится включенИе луча сигналом на шине 34. Вре.мя воздействия луча на материал при непрерывной развертке определяется скоростью изменения напряжения развертки и задается кодом на шине 25. Момент достижения в отклоняющей катушке тока, соответствующего конечной точке сканирования, регистрируется блоком 12, который воздействует сигналом по шине 29 на блок 7. При этом производится выключение луча и .переход на очередную строку путем суммирования приращения, например, к ордннате.После, этого соответствующим переключением устройства 46 блока 11 производится развертка луча в обратном направлении вдоль новой строки.зо Процесс повторяется до тех пор, пока всестроки заданного. растра не будут обработаны,Сигнал об окончании воспроизведения фигуры поступает по шине 19 в блок 4, По этому сигналу блок 4 выбирает из запоминающего уст.ройства 2 очередную команду, которая может содержать ийформацию о перемещении координатного стола, если обработка в пределах одной области отклонения завершена. В этом случае блок 7, воздействуя сигналами по шине 30, на блох 9, производит замену рабочего участка подложки.После проведения операций по совмещениюкоординатных осей осуществляется обработка нового участка, например, воспроизведение заданного по программе рисунка с угловым, ли- Ь иейным или масштабным преобразованием, Указанные преобразования выполняются блоком 6 над кодами координат опорных точек каждой геометрической фигуры перед ее обработкой.После того, как будут обработаны все рабочие участии подложки блок 4 осуществляет О останов машины, информируя об этом операФормула изобретения55.Цифровая машина для управления процессами электронно-лучевой микрообработки, содержащая блок трансмиттера, запоминающее устройство, блок формирования типовых конфигураций, блок управления, буферное запо- ВВ минающее устройство, блок геометрических пре608 163 витель А. Жеренеаред О. Луговаяаж 826 ос Те диктор Е. Гончар каз 2802/ЗЗ Корректор С, ШекмарПодписное омнтета Совета Инн тений н открытистров СССР ЦНИИПИ Государственногпо делам13035, Москва, Жфилиал ППП кПатент 4/5 тна 7образований рисунков, вычислительный блок, подключенные к кодовой шине и к шинам управляющих сигналов, блок коррекции, подключенный двухсторонними связями к вычислительному блоку и соединенный управляющим и информационным входами соответственно с вы ходом блока управления и первым информационным входом машины, выход блока коррекций подключен к входу блока управления приводами координатного стола, соединенного с управляющими выходами машинЫ; двухсторонними связями с вычислительным блоком и с вторыминформационным входом машины, управляющие выходы вычислительного блока соединены соответственно с управляющими выходами ма. шины н входом блока геометрических преобразований рисунков, блок формирования отклонений, первый вХод которого подключен к информационному выходу вычислительного блока управляющий выход - к управляющему выходу машины, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности, в нее введены блок формирования опорного напряжения развертки, подключенный входами к управляющим выходам вычислительного блока и блока коррекций, выходом - м второму входу блока формирования отклонений, и блок формирования сигналов состояния цифро-аналогового преобразователя, вход которого соединен с выходом блока формирования отклонений, выход - с соответствующим входом вычислительного блока,