Цифровая машина для управления процессами электроннолучевой микрообработки

Союз Советских Социалистических Республик(72) Авторы взобретени В. П. Деркач, Л. Я, Згуровец ирдена Ленина институт кибернетик Р. РакитскииАН Украинской ССР 1) З,аявитель фРОВАЯ МАШИНА ДЛЯ УПРАВЛ ЦЕССАМИ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВО И 1 г.,А ИКРООБРАБОТКИ ие за Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для автоматизированного управления процессами производства компонентов интегральных схем на основе элцонной технологии.По основному авт. св. М 477417 известна цифровая машина для управления процессами электронно-лучевой микрообработки, содержащая устройство управления, блок ввода информации, блоки памяти и управления, буферное запоминающее устройство, центральный процессор, подключенные к кодовой шине и к шинам управляющих сигналов, блок управления приводами координатного стола, соединенный двусторонними связями с центральным процессором и с соответствующими входами и выходами машины, блок совмещения осей координат, подключенный к кодовой шине, к соответствующему входу машины и соединенный двусторонними связями с центральным процессором, выходы которого подключены к соответствующим выходам машины, блок отклонения луча, выходы которого соединены с соответствующими выходами машины, блок угловых преобразований изобоажений, подключенный к кодовой шине и к выходу блока совмещения осей координат, выход блока угловых преобразований изображений соединен с входом блока отклонения.Блоки совмещения осей координат и угловых преобразоваций изображений для упрощения описания в дальнейшем называются блоком поворота изображений.С помощью такой машины осуществляется управление электронно-лучевой установкой, в части программного леремещеция электронного луча и координатного стола, а также управлецие интенсивностью пучка и временем его воздействия ца материал с целью создания в электронно-чувствительном слое защитной маски, являющей ся отображением структуры интегральнойсхемы. Для сокращения объема вводимых данных, уменьшения времени программирования и повышения эффективности машины при создании интегральных схем с ре гуляоцой структурой в цей предусмотренрежим угловых и зеркально-симметричных разворотов некоторых исходных элементов, из которых составлястся сложный рисунок засни цли фотошаблона. Однако по мере роста степени интеграции схем и перехода и большим интегральным схемам возрастает т.удоемкость описания послойной геометрии.Дальнейшее сокращен объема данных З 0 может быть достигнутосчет введениямногоуровневой иерархической системы деления сложного рисунка интегральной схемы с регулярной структурой на составныечасти. На нижнем уровне находятся элементарные 1 базовые) фигуры, отдельныефигуры объединяются в элемент, а группыэлементов и фигур - во фрагмент. Дляописания топологии интегральных схем любой сложности достаточно четырехуровневой системы. Но для достижения практической пользы от деления рисунка на частитребуется многоуровневая система преобразований, поскольку слон(ный фрагмент. ОНет быть образован разворотом некоторого более простого фрагмента, которыйнабирается преобразованием элементов.Применительно и микрофотонаоорнымустановкам или координатографам эта задача решается программным путем с использованием универсальных ЭВМ. Присоздании же специализированных машиндля управления электронно-лучевыми установками представляется целесообразнымвключение в их состав достаточно простыхтехнических средств, обеспечивающих функции многократных преобразований составных рисунков. Применяя при этом весьоогатый арсенал идей и средств, используемых в современных алгоритмическихязыках, можно сделать входной язык машины ориентированным, обеспечив такимобразом удобство ее математической эксплуатации.Исходя из четырехуровневой системы деления рисунка на топологпческие единицы,можно считать достаточным введение трехуровней преобразований, два из которыхмогут использоваться для преобразованияфрагментов, а один - элементов.Известная машина обеспечивает выполнение преобразований топологическпх единиц одного уровня, например разворотфрагмента, но не допускает разворота подчиненных топологических единиц и наоборот. Это приводит к снижению ее эффективности при воспроизведении рисунковбольших интегральных с.(ем с регулярнойструктурой.Цель изобретения - повышение эффективности машины путем более экономичного использования ооъема памяти и уменьшения трудоемкости процесса программирования.Поставленная цель достигается тем, чтов машину введен блок анализа поворотовизображений, подключенный первым входом к кодовой шине, вторь 1 м входом - ксоответствующему выходу блока управления, а выходом - к входу блока поворота11 зображений,Блок анализа поворотов изображенийсодержит три регистра, дешифратор и двакодирующих устройства, первые входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго регистров, второй вход60 63 и 15 для связи с процессором 5. По шине 11 происходит обращение к буферному запоминающему устройству 4. Угловой разворот осей осуществляется при воздействии на Олок 7, управляющий по шине 22 приводом поворота объектного столика, управление первого кодирующего устройства подключен к выходу третьего регистра, а выход соединен с вторым входом второго кодирующего устройства, - выход которого через 5 дешифратор соединен с выходом блока,входы упомянутых регистров соединени с первым входом блока, управляющие входы подключены к второму входу блока.На фиг. 1 показана блок-схема предлагаемой машины; на фиг. 2 дан пример выполнения блока анализа поворотов изображений; на фиг. 3 показан пример образования рисунка в результате выполнения составных преобразований фрагментов и элементов.В состав машины входят блок 1 управления, блок 2 ввода информации, блок 8 памяти, буферное запоминающее устройство 4, центральный процессор 5, кодовая шина б, блок 7 управления приводамн координатного стола, блок 8 поворота изоб)дКений, Олок 9 отклонения луча 11 Олок 1 О анализа поворотов изооражений. (Позициями 11 - 23 обозначены шины связи блоков машины).Блок 1 служит для распределения 1 нформации между устройствами машины и управления их взаимодействием; блок 2 предназначен для ввода с перфоленты или ручного пульта информации, которая заносится в блок 3 памяти. 1 роме того, в блоке памяти хранятся описания топологии стандартизованных рисунков, представляющие 35собой библиотеку типовых решений, Текрщая информация, с которой оперирует процессор 5 при построении той или иной фигуры, хранится в буферном запоминающем устройстве 4. Процессор 5 вычисляет приращения координат очередных точек 4 Отраектории, управляет интенсивностью пучка по данной программе, а также формирует временные параметры воздействия луча на материал. Блок 7 управляет приводами перемещения координатного стола. Блок 8 45 служит для выполнения зеркальных и угловых поворотов рисунков относительно их положения, заданного исходным описанием.Блок 9 преобразует цифровые значения координат в пропорциональные отклоняющие токи для установки луча в требуемое место поля отклонения с учетом компенсации погрешности масштаба. Блок 10 задает для блока 8 вид фактического поворота фигур в зависимости от поворотов старших - (ррагментов и подчиненных - элементов топологических структур.Блок 1 имеет двусторонние шинь дляобмена управляющей информацией с блоком 2 н блоком 3 памяти, а также шины 12635489 хранения признаков поворотов составных рисунков, колирующие устройства 27, 28 и дешифратор 29. По шине 14 осуществляется запись колов признаков поворотов в соответствующие регистры.Возможно восемь положений фигуры на плоскости; параллельное исходному (поворот на 0 ); повернутое на 90, повернутое на 187; повернутое на 270, зеркально-симметри шое относительно оси абсцисс (Зерк. .,); зеркально-симметричное относительно оси ординат (Зерк. У); зеркально-симметричное относительно оси абсцисс и повернутое на 90 1 Х+90); зеркально-симметричное относительно оси ординат и повернутое на 90 1 У+90),Все остальные сочетания поворотов сводятся к этим восьми.Прн выполнении составных поворотов, например при повороте элемента и повороте фрагмента, содержащего этот элемент, вил фактического поворота фигур может отличаться от заданного исходным оппсагнем. Таблица 1 Зерк.Зерк.Ъ + 90 У ;- 90У Х - 90- Х 270: 90 180 0 Зерк.У 90У 9, 270 ЗеркХ+ 90 Х - 90 Х О 180 Зерк. . .Зерк. Х 1 90 Х Зерк. У090 270 180 У+ 90 180 2;0 90 Зерк.Зерк. Х У -90 У Х-, 90 Зерк. 27 ь 270 90 180 90 180 2;0 90-.90 0 90 180 0 0 270" 0 90 270 80 же координатными приводами происхолит по шинам 21 при воздействии процессора на блок 7 с помощью двусторонних шин связи. По,шине 23 в блок 7 поступают сигналы от датчиков перемещения координат ного стола.По шине 14 блок 1 управляет занесением в блок 10 анализа поворотов изображений информации о повороте составных топологических единиц. Признак фактическо го поворота с выхода блока 10 по шине 13 поступает в блок 8, настраивая его на преобразование координат фигур, вычисленных процессором, в соответствии с видом поворота. Цифровые значения координат с выхода блока 8 поступают в блок 9 отклонения, вырабатывающий на шинах 17 соответствующие отклоняющие токи. По шинам 18 и 19 процессор управляет интенсивностью пучка (током и энергией), а по ши не 20 - его бланкированием. Обмен информацией между устройствами машины осуществляется по кодовой шине б.На фиг. 2 показаны регистры 24 - 2 б лля 180180270:с В таол. 1 привелены результирующие повороты фигур при выполнении составных поворотов. На фйг. 4 показаны фрагменты 30 - 32, причем фрагмент 30 набирается в результате последовательного выполнения поворотов элемента 33, принятого в качестве исходного. Элемент 34 оаразуется в результате поворота на 180 исходного элемента, элемент 35 - зеркально-симметричного поворота относительно осц У, элемент Зб - зеркально-симметричного поворота относиерк клерк У 90 Х 90 Х ТЗерк. Зерк. у Х 1 - 90 Х к): деРк. Зерк.Х+ 90 1 , - 90У Зерк.Зерк.90 1 90 Лерк. лереХ У Х 90 У 90 тельно оси Х. Фрагмент 31 получается зеркально-симметричным, поворотом относительно оси У фрагмента 30, а фрагмент 32 - параллельным переносом составного фрагмента 30 и 31.Программа работы машины вводится с помощью блока 2 в блок памяти под действием сигналов, формируемых блоком 1 управления.В табл. 2 приведен пример программы воспроизведения сложного рисунка, образованного при выполнении составных преобразовании.Управляюгцая часть программы Описательная часть программы Оф .:х,у Ап Вьшолнить . Ап . Ап, А,Эху А,х,у.,; Ап хпуп Выпо тнить А, АВыполнить .;Ап: Ап,.: А А Э,: х,уповоротЭ, х.,у . поворстАп- а и гА. Э х,уповорот;1 ф,х,у; поворо- .А:А, .;:, А иип - гпВыполнить Ап-кА, и-, -А: Ап 4 и , Ап Ап: Ап, , конец Выполни; ьВ ьшолнить Выполнить Аи1;и гпАи г - и+ 1 фп,х,у поворот2 Фх,уповорот . В описательной части программы (табл.2) содержатся данные о взаимном размещении составных частей полного рисунка пли фрагмента, для чего здесь приводятся координаты точек привязки, в которые 5 должны быть помещены начала тех или иных элементов рисунка, Кроме того, для всех подобных элементов н фрагментов указывается вид поворота относительно перво- образных фигур, описание которых приво дится полностью в виде координат всех вершин контура. При этом описание перво- образных фигур может быть осуществлено как в собственной, так и в реальной системе координат. Это позволяет использовать 15 фигуры из библиотечного набора типовых решений, содержащегося в блоке 3. Так для рисунка, показанного на фиг. 4, описывается 8 вершин элемента 33, начи ная с точки С. Направление обхода контура безразлично, Набираемый фрагмечт 30 условно считается фрагментом нулевого уровня 1 ОФ), координаты точки привязки которого совпадают с координатами точ ки С, первообразного элемента 33. Для элементов 34, 3 о и 36 в порядке нх воспроизведения указываются координаты точек С, С; и С 4, эквивалентных сочек С, Для каждого из фрагментов первого уровня 30 11 Ф), являющихся отображением фрагмента нулевого уровня, также указываются координаты точки привязки и вид поворота 1 на фпг. 4 - точка С- фрагмента 31,1. Выполнить;А: А , А,. кп -,-кВыпот и А А, Ап,-к.Аналогично описывается и составной фрагмент 32 (2 Ф).Описательная часть программы помещается в памяти блока 3, занимая ячейкис условными адресами Ао, А А,А +и , Ап, а+,+ . Управляющая жечасть программы задает алгоритм переадресации и, следовательно, последовательность воспроизведения данного рисункаструктуры,Так, команда Выполнить (А,; А,),(А 4. ) означает, что должна быть воспроизведена часть рисунка, описание которойпомещено в ячейках с адресами от Ао доА, после чего осуществлен переход к ячейке А+ и выполнена следующая команда.Управляющая часть программы можетбыть занесена в память илп использовананепосредственно с программоносителя.При выборке информации из блока памяти в буферное запоминающее устройство 4 под воздействием сигналов на шине11 заносится описание первообразного элемента, который опознается по отсутствиюидантификз тора поворота. Координатыопорной точки, в качестве которой автоматически выбирается первая точка первообразного элемента, заносятся в блок 8; сюда же заносятся координаты точки привязки воспроизводимого элемента или фрагмента.В блок 10 под действием сигналов нашине 14 заносятся признаки поворотов,причем идентификатор элемента 1 Э) раз 635489 1035 40 45 решает запись кода в регистр 24, идентификатор фрагмента (1 Ф) - в регистр 25, а индентификатор составного фрагмента (2 Ф) - в регистр 2 б.Кодирующие устройства 27, 28, выполненные, напримеп, в виде матриц, преобразуют трехразрядные коды признаков погорота в трехразрядные же коды фактических поворотов подобных фигур в соответствии с табл, 1. Двухступенчатая обработка информации позволяет упростить структуру кодирующих устройств, поскольку в каждом из них осуществляется двухкоординатная выборка. Кодирующие устройства могут быть выполнены на базе диодно-матричных интегральных схем. С выхода дешифратора 29 признак поворота по шине 13 поступает на вход блока 8, в соответствии с чем выбирается то или иное уравнение преобразования координат для осуществления необходимого поворота фигуры,Центральный процессор 5 выполняег вычисление координат всех внутренних точек первообразного элемента или базовой фигуры, заданных исходным описанием, и передает эти значения на вход блока 8, который преобразует их в соответствии с признаком вида поворота с учетом координат точек привязки.С выхода блока 8 цифровые значения координат поступают на вход блока 9 отклонения, который преобразует их в аналоговую форму. Координатные токи, пропорциональные значениям координат воспроизводимых точек фигур, по шине 17 поступают в отклоняющую систему электронно-лучевой установки, устанавливая луч в требуемое место подложки. После этого на шине 20 возбуждаются бланкирующие сигналы заданной длительности, модулирующие ток луча. Таким образом, топологическая структура, заданная входным описанием, переносится в 10 5 20 25 зо изображение в электронно-чувствительном слое.Введение в структуру известной машины блока анализа поворотов позволяет знаительно сократить количество вводимой информацтМособенно в случае интегральнь х схем с регулярной структурой - схем памяти, сумматоров, регистров и дртих однородных структур. Прп этом в зависимости от типа схемы и опыта конструктора- проектировщика тополопш количество вводимой информации может быть сокращено до 100 и более раз. Формула изобретения 1. Цифровая машина для управления процессами электронно-лучевой микрообработки по авт. св,47(417, о т л и ч а юьцаяся тем, что, с целью повышен,ия эффективности путем более экономичного использования объема памяти п уменьшения трудоемкости процесса программирования, в нее введен блок анализа поворотов изображений, подключенный первым входом к кодовой шине, вторым входом - к соответствующему выходу блока управления, а выходом - к входу блока поворота изображений.2. Цифровая машина по п, 1, отлич а ю щ а я с я тем, что блок анализа поворотов изображений содержит три регистра, дешифратор и два кодирующих устройства, первые входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго регистров, второй вход первого кодирующего устройства подключен к выходу третьего регистра, а выход соединен с вторым входом второго кодирующего устройства, выход которого через дешифратор соединен с выходом блока, входы упомянутых регистров соединены с первым входом блока, управляющие входы подключены и второму входу блока.Корректор И. Симкина Редактор Т. Рыбалова Тип, Харьк. фил. пред, Патент Заказ 843/1268 11 зд. Ъ 748 Тираж 799 Подписное НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5