Устройство для обработки результатов измерений линейных неоднородных материалов

 

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для обработки измерения параметров и калибровки линейных .неоднородных материалов с заданной точностью , например для измерения удельного сопротивления и калибровки полупровод:никовь1х монокристаллов. Делью изобретения является повьшение б ыстродействия. Устройство содержит блоки вычитания , блоки дeлeн я, блок умножения , элементы И, ИЛИ, задержки, блок задания движения измерительного элемента , измерительный элемент, блок задания опорных напряжений, блок определения знака, схемы сравнения, блок памяти, триггер, сумматор, блок регистрации. Устройство предварительно определяет дополнительный меньший отрезок, на котором производится поиск местоположения эталона. Определение такого дополнительного отрезка стало возможным после исследований связи удельного сопротивления монокристалла и его длины. Е.ыявлено, что s tSL связь заключается в том, что функция удельного сопротивления в зависимости от длины монокристалла p(L) монотонна и вьтукла вниз. Устройство обеспечивает сокращение числа измерений, необходимых для поиска координаты точки с заданным ijiHa4eHH- ем удельного сопротивленияГ 2 ил. § (Л ю 4 Од Ч сл

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ц4 G 06 F 15/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ!1,, i<

1 Д

К А BTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3855313/24 — 24 (22) 26.11.84 (46) 15.07.86. Бюл. № 26 (71) Харьковский ордена Трудового

Красного Знамени институт радиоэлек троники им.акад.M.Ê.ßHãåëÿ (72) С.П.Горелов, О.К.Илюнин, В.А.Коросташов, В.В.Свиридов, М.Л.Содин и В.В.Сергейчук (53) 681 325.22(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР ¹ 1051544, кл. G 06 F 15/20, 1982.

Авторское свидетельство СССР № 947783 кл. G 01 R 27/00. 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ ЛИНЕЙНЫХ НЕОДНОРОДНЫХ МАТЕРИАЛОВ (57) Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для обработки измерения параметров и калибровки линейных.неоднородных материалов с заданной точностью, например для измерения удельного сопротивления и калибровки полупровод.никовых монокристаллов. Делью изобреÄÄSUÄÄ 1244675 А1 тения является повышение быстродействия. Устройство содержит блоки вычитания, блоки деления, блок умножения, элементы И, ИЛИ, задержки, блок задания движения измерительного элемента, измерительный элемент, блок задания опорных напряжений, блок определения знака, схемы сравнения, блок памяти, триггер, сумматор, блок регистрации. Устройство предварительно определяет дополнительный меньший отрезок, на котором производится по-иск местоположения эталона. Определение такого дополнительного отрезка стало возможным после исследований связи удельного сопротивления монокристалла и его длины. Выявлено, что эта связь заключается в том, что функция удельного сопротивления в зависимости от длины монокристалла

g(L) монотонна и выпукла вниз. Устройство обеспечивает сокращение числа измерений, необходимых для поиска координаты точки с заданным значением удельного сопротивления„ 2 ил. I 124

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть исполь, зовано для обработки измерения параметров и калибровки линейных неоднородных материалов с заданной точностью, например для измерения удельного сопротивления и калибровки полупроводниковьг» монокристаллов, и может найти широкое применение при создании систем управления технологическими процессами производства полупроводниковых материалов, например, в электронной промышленности и цветной металлургии.

Целью изобретения является повышение производительности.

На фиг.1 представлена схема уст ройства; на фиг.2 — график зависимости удельного сопротивления от длины монокристалла.

Устройство содержит элемент ИЛИ 1, блоки 2 и 3 вычитания, второй блок 4 деления, блок 5 умножения, блок 6 вычитания, элемент И 7, первый блок 8 деления, элемент 9 задержки, блок 10 задания движения измерительного элемента, элемент 11 задержки, измерительный элемент 12, схему 13 сравнения, блок 14 задания опорных напряжений, блок 15 умножения, блок 16 определения знака, элемент ИЛИ 17, схему

18 сравнения, блок 19 памяти, триггер

20, элементы 21 и 22 И, сумматор 23, блок 24 регистрации, элемент И 25, входы 26-29 устройства, элемент И 30.

Устройство предварительно определя ет дополнительный меньший отрезок, на котором производится поиск местоположения эталона. Определение такого дополнительного отрезка стало возможным после исследований зависимости удельного сопротивления монокристалла от его длины. Выявлено, что функция удельного сопротивления в зависимости от длины монокристалла p(L) монотонна и выпукла вниз. Если провести

I две прямые (фиг.2) p =p и прямую, соединяющую гочки (О, < ax) и (Х„p ;„), то искомое местоположение эталона строго принадлежит отрезку (0,1, „), причем координату „ можно определить следующим образом:

При размещении последующих эталонов эта координата определяется как

4675 л

Рэс Р 1 i, 2 (2) > р

10 где Р— последующие эталоны; л д. максимальное значение удель 1 ного сопротивления после размещения предыдущего (i — 1) эталона (фактически „. =

=Рл )1

L — оставшаяся длина монокристал-, 1 ла после размещения эталона.

Рассмотрим работу устройства, например, при измерении и калибровке по удельному сопротивлению полупроводникового монокристалла.

В исходном состоянии в блоке 19 памяти записаны нули, измерительный элемент 12 находится на левом торце монокристалла. На входы 26 и 27 подаются напряжения Нр „и Up, соответствующие максимальному и минимальному удельным сопротивлениям на торцах монокристалла. На вход 28 подается напряжение БЬ, соответствующее полной длине монокристалла.

При поступлении на вход 29 сигнала пуска на выходе блока 14 формируется сигнал U, соответствующий эта(о)

Гзт лонному удел ьному сопротивлению . Этот сигнал подается на вход блока 1 9 памяти, где записывается в ячейке . и на . вход блока 2 вычитания, на другой вход которого подается сигнал U

Г1 Х через элемент ИЛИ 1, соответствующий максимальному удельному споротивлению на торце монокристалла. На выходе блока ? вычитания образуется разностный сигнал, который поступает на вход блока 4 деления. На вход блока

3 вычитания поступает с входа 27 сигнал, соответствующий минимальному удельному сопротивлению. На другой вход блока 3 вычитания поступает сигнал Up, на выходе этого блока обра45 таях зуется разностный сигнал (Up — Up,.„), который подается на вход блока 4 деления, на выходе которого формируется сигнал, который подается на вход блока 5 умножения. На другой

50 вход этого блока поступает сигнал, соот:ветствующий длине монокристалла., с выхода блока 6 вычитания, так как на один его вход подается ф, а на второй — ноль. На выходе блока 5 умЫ ножения формируется сигнал Ug, соот--

E ветствующий длине той части монокристалла, на которой в дальнейшем будет . .вестись поиск координаты с заданным

3 12446 значением удельного сопротивления, .

Сигнал с входа 29, пройдя элемент 11 задержки, подается на вход элемента

И 7, разрешая прохождение сигнала Уь на вход блока 8, который, действуя например, по методу дихотомии, вырабатывает на.своем выходе сигнал

1 — U< . Этот сигнал подается на вход

2 блока 10, который переводит измери- 1п тельный элемент а новое положение на монокристалле и через элемент 9 задержки на вход блока 15 умножения и на вход блока 19 памяти, где записывается в ячейке. Производится замер 15 удельного сопротивления. Сигнал Up,. с выхода элемента 12 поступает на вход схемы 13, на другой вход которого (о1 подается сигнал У . На выходе схемы

13 образуется разностный сигнал ь U = 2< (о 1/ . 4

= U — Up который поступает на вход

Р 9t блока 16 определения знака, с первого или второго выходов которого сигнал

6П, >О, независимо от знака д Ц на входе блока 16, через элемент ИЛИ 17 подается на вход схемы 18 сравнения.

На вход схемы 18 с выхода блока 14 поступает сигнал Щ, соответствующий, требуемой точности определения координаты на образующей монокристалла с заданным удельным сопротивлением.

На выходе схемы 18 формируется разностный сигнал (V+- ьУ ). Если (U—

1 6

wU<) 4 О, то сигнал с выхода сумматора 23 через элемент И 30 не проходит. Если (Ug- ьП„ ) >j О, то сигнал с выхода сумматора 23 через элемент

И 30 поступает на вход блока 24 регистрации и на вход блока 6 вычитания. Этим же сигналом выключается блок 14 опорных напряжений.

С выхода схемы 13 сравнения сигнал ьУ„ со своим знаком подается на вход блока 15 умножения, на выходе которого формируется сигнал с положи-45 тельным или отрицательным знаком, поступающий на вход триггера, который открывает либо элемент И 21, либо элемент И 22. Если знаки сигналов на входах блока.15 умножения совпада- 50 ют, то на его выходе формируется положительный сигнал, триггер 20 открывает элемент И 21, и через него с прямого выхода блока 19 памяти сигнал со своим знаком поступает на блок

8. Если знаки сигналов на входах блока 15 умножения различны, то на его выходе формируется отрицательный сиг75 4 нал, триггер 20 открывает элемент

И 22 и сигнал с инверсного выхода блока 19 памяти поступает на вход блока 8 с обратным знаком.

При начальном движении сигнал на

1 выходе блока 8 --- U — положитель2 ный, через элемент 9 задержки он записывается в ячейке блока 19 памяти.

Пусть разностный сигнал на выходе схемы 13 больше нуля, тогда на выходе блока 15 умножения сигнал также положительный, триггер 20 открывает элемент 21 и положительный сигнал с прямого выхода блока 19 памяти поступает на вход сумматора 23 и на вход блока

8, на выходе которого вырабатывается

1 сигнал — -- U )0. Блок 10 переводит

4 элемент в точное положение на образующей монокристалла. Производится замер удельного сопротивления р, с выхода элемента 12 сигнал П1, соответствующий измеренному удельному сопротивлению, поступает на вход схемы 13.

Пусть .теперь сигнал на ее выходе меньше нуля, тогда сигнал на выходе блока 1 5 умножения отрицательный, триггер 20 открывает элемент 22. Записанный ранее положительный сигнал — — U в блоке 19 памяти с инверсного

4 выхода с отрицательным знаком поступает на вход блока 8, а также на вход сумматора 23, где складывается с ранее заполненным значением. Одновременно сигнал с выходной схемы 13, пройдя блок 16, с инверсного выхода через элемент ИЛИ 17 поступает на вход схемы 18, на выходе которой форГИ мируется разностный сигнал а Ug= ЩЕсли этот сигнал больше нуля или равен нулю, то открывается элемент И 30 и суммарный сигнал (координата на образующей монокристалла) с выхода сумматора 23 регистрируется блоком 24. Одновременно он подается на вход блока 6 вычитания, на выходе которого формируется сигнал, соответствующий оставшейся длине монокристалла.

Сигнал с выхода схемы 18 поступает, на вход останова блока 14. Если ьЩа (а1 (О, то сигнал через элемент 30 не проходит и работа устройства продолжается далее.

Как уже отмечалось, сигнал †. Пь

4 поступает на вход блока 8,, на выходе

12446

1 которого формируется сигнал

8 который запоминается в блоке 19 памяти, стирая записанный ранее сигнал.

Блок 10 переводит измерительный элемент в новое положение. Производится замер удельного сопротивления 1э

Сигнал с выхода элемента 12 сравнива. ется в схеме 13 с Up ". Пусть АП

=О, — Пр "(О тогда сигнал на выходе 1О (д Гэ блока 15 умножения положительный, . триггер 20 открывает элемент 21 и сигнал с прямого выхода блока 15 памяти подается на вход блока 8 и на вход сумматора 23, где уже образовы- 15

1 1 1 вается сумма — — U + — — Ug — — - Ug =

2 4 8

- U . Проверка на достижение не8 обходимой точности осуществляется блоками 16-18 аналогично описанному выше. На выходе блока 8 формируется

1 сигнал — — — UII, который запомина16 ется в блоке 19 памяти. Измерительный элемент переводится блоком 10 в новое положение. Производится замер удельного сопротивления р„ . Сигнал Ue сравнивается в схеме 13. Разностный сигнал АП поступает на вход

1"н блока 15 умножения. Пусть АПр ) О, 4 тогда на выходе блока 15 сигнал отрицательный, .триггер 20 открывает эле1 мент 22 и сигнал — — U с инверсного е, выхода блока 19 памяти поступает на вход блока 8, а также на вход сумматора 23. Пусть при проверке на достижение необходимой точности оказалось что АП = (U< АП ) >, 0 Тогда . элемент 30 пропускает сигнал с выхо- що да сумматора 23 на вход блока 24 регистрации, где регистрируется координата, соответствующая измененному удельному сопротивлению р< отличающемуся от р . не более чем на Х. В данном случае блок 24 регистрации

«5 фиксирует значение координаты --- Ug +

1 11

+ — - U -- — — U

16 с 16

При поиске координаты на монокристалле, соответствующей удельному сопротивлению, отличающемуся от нового значения рэ, не более чем на, необи) ходимо выставить значение р на бло г ке 14 и сформировать сигнал пуска.

При этом на выходе появляется сигнал который записывается в ячейке бЛока 19 памяти, а ранее записанное

75 Ь предыдушее значение Р, поступает через элемент И 25 и элемент ИЛИ 1 на входы блоков 2 и 3 вычитания. В этом случае предыдущее значение эталонного удельного сопротивления для нового поиска представляет собой значение максимального удельного сопротивления

И

Расчет в этом случае вепут по форму,пе

H \ (11 („ м к рэТ (1 11 1, б1) )

Г ., - Р;., 16 "! (01 где н;ак= Рэт.

Значение координаты„ соответствующее предыдущему ", с выхода сумматора 23 через элемент И 30 поступает на вход блока вычитания, на выходе которого формируется новое значение длины той части монокристалла, на которой будет вестись .поиск значения координаты, соответствующеи новому значению p T

В данном случае

11

T! — — Т.J, — ----- U

16

Таким образом, устройство обеспечивает сокращение числа измерений, необходимых для поиска координаты точки с заданным значением удельного сопротивления.

Формула и з о б р е т ения

Устройство для обработки результатов измерений линейных неоднородных материалов, содержащее блок памяти, блок регистрации, блок определения знака,, первый блок деления, выход которого подключен к входу блока зада ния движения измерительного элемента, измерительный элемент, выход которого соединен с первым входом пер-. вой схемы сравнения, второй вход ко- торой подключен к первому выходу блока задания опорных напряжений, о т— л и ч а. ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности, в него введены элементы И, ИЛИ, блоки вычитания, сумматор, блоки умножения, второй блок деления, вторая схема сравнения, триггер, элементы задержки, причем выход первого элемента

ИЛИ подкл1ючен к первым входам первого и:второго блоков вычитания, выходы которых соединены соответственно с первым и вторым входами второго блока деления, выход которого подключен к первому входу первого блока умноже12446 ния, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соедйнен с первым входом первого блока деления, выход которого через первый элемент задержки подключен к первому информационному входу блока памяти и к первому входу второго блока умножения, второй вход которого подключен к выходу первой схемы сравнения, выход второго блока 10 умножения подключен к входу триггера, первый выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к прямому выходу блока памяти, второй выход триг- 15 гера соединен с первым входом третье го элемента И, второй вход которого подключен к инверсному выходу блока памяти, выходы второго и третьего элементов И соединены соответственно 2О .с вторым и третьим, входами первого блока деления и с первым и вторым входами сумматора, выход которого соединен с первым входом четвертого элемента И, выход которого подключен к входу блока регистрации и к первому входу третьего блока вычитания, второй вход. которого является входом задания диапазона измерения устройства, выход третьего блока вычитания подключен к второму входу первого блока

75 8 умножения, вход пуска устройства соединен с первым входом пятого элемента И, с входом пуска блока задания опорных напряжений и через второй элемент задержки — с вторым входом первого элемента И, первый выход блока задания опорных напряжений подключен к второму входу второго блока вычитания и к второму информационному входу блока памяти, информационный выход которого соединен с вторым входом пятого элемента И, выход которого соединен с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которого является входом задания максимального значения параметра устройства, второй вход первого блока вычитания является входом задания минимального значения параметра устройства, выход первой схемы сравнения соедйнен с входом блока определения знака, прямой и инверсный выходы которого соединены с входами второго элемента

ИЛИ, выход которого подключен к первому входу второй схемы сравнения, второй вход которой соединен с вторым выходом блока задания опорных напряжений, выход второй схемы сравнения соединен с вторым входом четвертого элемента И и с входом останова блока задания опорных напряжений.

Составитель А.Жеренов

Редактор М.Циткина Техред М.Ходанич Корректор А.Тяско

Заказ 3919/52 Тираж 671 Поцписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфичкакое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4