Цифровая машина для управления процессами электроннолучевой микрообработки

 

<>635489

О П И С Д Н И Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Свез Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву 477417 (22) Заявлено 01.08.76 (21) 2392205 18-24 сприсоединением заявек:I ¹â€” (23) Приоритет— (43) Опубликовано 30.11.78. Бюллетень ¹ 44 (45) Дата опубликова-IIи": оп,Icaнпя 39.11.78 (51) М Кл з G 06 F 15 20

Государственный комитет ло делам изобретений и открытий (53) УДК 681.32.06:

:621.9 (088.8) (72) Авторы язобретен ия

В. П. Деркач, Л. Я. Згуровец и В. Р. Ракитский (71) ЗaÿB èòåëü Ордена Ленина институт кибернетики АН Украинской CCP

1 (54) ЦИФРОВАЯ МАШИНА ДЛЯ УПРАВЛЕ

ПРОЦЕССАМИ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВО

МИКРООБРАБОТКИ

Изобретение относится к вычислительной технике и может быть использовано для автоматизированного управления процессами производства компонентов интегральных схем на основе элионной 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 изображений, 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 преобразований изображений для упрощения описания в дальнейшем называ отся блоком поворота изображений.

С помощью такой машины осуществляется управление электронно-лучевой установкой, в части программного леремещения электронного луча и координатного стола, а также управление интенсивностью пучка и временем его воздействия па материал с целью создания в электронно-чувствительном слое заш»THой маски, являющейся отображением структуры интегральной схемы. Для сокращения объема вводимых данных, уменьшения времени программирования и повышения эффективности машины при создании интегральных схем с ре20 гулярной структурой в ией предусмотрен режим угловых и зеркально-симметричных разворотов некоторых исходных элементов, »з которых составлястся сложный рисунок маски или фотошаблона. Однако по мере роста степени интеграции схем и перехода и большим интегральным схемам возрастает трудоемкость описания послойной геометрии.

Дальнейшее сокращение объема данных может быть достигнуто за счет введения многоуровневой иерархической системы деления сложного рисунка интегральной схемы с регулярной структурой на составные части. На нижнем уровне находятся элементарные (базовые) фигуры, отдельные фигуры объединяются в элемент, а группы элементов и фигур — во фрагмент. Для описания топологии интегральных схем любой сложности достаточно четырехуровневой системы. Но для дости>кения практической пользы от деления рисунка на части требуется многоуровневая система преобразований, поскольку сложный фрагмент может быть образован разворотом некоторого более простого фрагмента, который набирается преобразованием элементов.

Применительно к миерофотонаборным установкам или координатографам эта 33дача решается программным путем с использованием универсальных ЭВМ. При создании же специализированных машин для управления электронно-лучевыми установками представляется целесообразным включение в их состав достаточно простых технических средств, обеспечивающих функции многократных преобразований составных рисунков. Применяя при этом весь оогатый арсенал идей и средств, используемых в современных алгоритмических языках, можно сделать входной язык машины ориентированным, обеспечив таким образом удобство ее математической эксплуатации.

Исходя из четырехуровневой системы деления рисунка на топологпческие единицы, можно считать достаточным введение трех уровней преобразований, два из которых могут использоваться для преобразования фрагментов, а один — элементов.

Известная машина обеспечивает выполнение преобразований топологическпх единиц одного уровня, например разворот фрагмента, но не допускает разворота подчиненных топологических единиц и наоборот. Это приводит к снижению ее эффективности при воспроизведении рисунков больших интегральных схем с регулярной структурой.

Цель изобретения — повышение эффективности машины путем более экономичного использования ооъема памяти и уменьшения трудоемкости процесса программирования.

Поставленная цель достигается тем, что в машину 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.

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

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 дешифратор соединен с выходом блока, входы упомянутых регистров соединены 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 ко-. ординатного стола, блок 8 поворота изобра>кений, o ioi 9 oTi ioнения луча ii o.ioK

10 анализа поворотов изооражений. (Позициями ll — 28 обозначены шины связи блоков машины).

Блок (служит для распределения >iнформации 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

35 собой библиотеку типовых решений. Тек> щая 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

4о траектории, управляет интенсивностью пучка по данной программе, а также формирует временные параметры воздействия луча на материал. Блок 7 управляет приводами перемещения координатного стола. Блок 8 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 шины для обмена управляющей информацией с блоком 2 и блоком 8 памяти, а также шины 12

635489 хранения признаков поворотов составных рисунков, кодирующие 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=1: повернутое на 90, повернутое на 18()=; повернутое на 270, зеркально-сим)((етри«ноe относительно оси абсцисс (Зерк. .,,); зеркально-симметричное относительно оси ординат (Зерк. Y); зеркально-симметричное относительно оси абсцисс и повернутое на 90 (Х+90 ); зеркально-симме- ичнос относительно оси ординат и повер)) утое н а 90 (У â€”,90 ) .

Все остальные сочетания поворотов сводятся к этим восьми.

При выполнении составных поворотов, напри»ep при повороте элемента и повороте фрагмента, содержащего этот элемент, вил фа ктического поворота фигур может (.тлича гься от заданного исходным onncak 1. uм.

Таблица 1

Зерк. Зерк.

I Y + 90- Y -- 90 : Y Х вЂ” 90= Х

270- 90 180

Зерк.

Y--90 Y 90 2 О

Зерк X+90 Х - 90-, 1

0 180

Зерк., :Зерк.

Y, Х вЂ”,-90 Х !

Зерк.

О 90 270

180

Y + 90

180 2.0 ni

Зерк. l Зерк.

Х Y - 90 Y Х - 90

Зерк.

27(270

2,0

90- 1 90

18и

О ( (90 180

О

О

2 0"

18(90 !

- 5 тельно оси Х. Фрагмент 81 получается зеркально-симметричным, поворотом () òíî(..))тельно оси У фрагмента 80, а фрагмент

82 — параллельным переносом составного фрагмента 80 и 81.

=-0 Программа работы машины вводится с пох)ощь)о 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 прсобразова kiии. же координатными приводами проис. олит по шинам 21 при воздействии процессора на блок 7 с помощью двусторонних шин связи. По,шине 28 в блок 7 поступают сигналы от датчиков перемещения координатного стола.

По шине 14 блок 1 управляет занесением в блок 10 анализа поворотов изображений информации о повороте составных топологических единиц. Признак фактического 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 шине 20 — его бланкированием. Обмен информацией между устройствами машины осуществляется по кодовой шине б.

На фиг. 2 показаны регистры 24 — 2б для

180 180 270 (, 1

B таол. 1 приведены результирующие повороты фигур при выполнении составных поворотов.

На фйг. 4 показаны фрагменты 80 — 82, причем фрагмент 80 набирается в результате последовательного выполнения поворотов элемента 33, принятого в качестве исходного. Элемент 84 оаразуется в результате поворота на 180 исходного элемента, элемент 35 — зеркально-симметричного поворота относительно оси У, элемент 36— зеркально-симметричного поворота относиЗерк. Зерк.

Y Д 0 Х - ()С(Х Y (Зерк. Зерк.

)Н) X ., !)()

Зерк. Зерк.

Х -+- 90 1 i 90

Зерк. Зерк. ! (o 1 по

Зерк. Зерк.

90 Y — !)0

Таблица 2

I, Адреса или !

Cii»IHÎ lI!

Управ.чяюгцая часть программы

Описательная насть программы

Оф. х,у

А,1

Э . х,у, А, Аи

:Cny:t-А, и — I

g,,- у < поворот .= х,у .. иове Р:т .и- а

3„.- q,ó поворот .. (!

Ф,<х.у < поворо:А, =, А ..> и —,k, гп

Выполнить

Ап- .k: I

А, и-!.— !

1 !

Аи:. п+! !

А: А „,->,< конец

ВЫП0.1tt tt! o

J3 ы пОлн ить

Выпо.чнить

А и- -к-, гп

А и -, - k —, и1 + 1 чфп,

2Ф<х,у> < поворо- .-!

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 должны быть помещены начала -тех или иных элементов рисунка. Кроме того, для всех подобных элементов н фрагментов указывается вид поворота относительно первообразных фигур, описание которых приводится полностью в виде координат всех вершин контура. При этом описание первообразных 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 8.

Так для рисунка, показанного на фиг. 4, описывается 8 вершин элемента 88, начи- 20 ная с точки С!. Направление обхода контура безразлично, Набираемый фрагмечт

80 условно считается фрагментом нулевого уровня («ОФ»), координаты точки привязки которого совпадают с координатами точ- 25 ки С, первообразного элемента 88. Для элементов 84, 85 и 86 в порядке их воспроизведения указываются координаты точек

С, С.- и С4, эквивалентных сочек С!. Для каждого из фрагментов первого уровня 30 («1Ф»), являющихся отображен!ием фрагмента нулевого уровня, также указываются координаты точки привязки и вид поворота (на фпг. 4 — точка C„- фрагмента 81,1.

Выполнить А„: Ап -., Ап,, Выпо.чнить Ап: A„., -- Ап„„

ВыпОлнить -. А : . и :- п-!-1-

Выполнить .А,: Ап> п -!-!

Вь!По ч! и А Ап --, . tп,-к . !

Аналогично описывается и составной фрагмент 82 («2Ф»).

Описательная часть программы поме;щается в памяти блока 8, занимая ячейки с условными адресами Ао, А1, ..., А„, ..., A„+>, ..., А„» + !. Управляющая же часть программы задает алгоритм переадресации и, следовательно, последовательность воспроизведения данного рисунка структуры.

Так, команда Выполнить (Ав . А,„). (A„+ !) означает, что должна быть воспроизведена часть рисунка, описание которой помещено в ячейках с адресами от Ао до

A„, после чего осуществлен переход к ячейке А„+! и выполнена следующая команда.

Управляющая часть программы может быть занесена в память илп использована непосредственно с программоносителя.

При выборке информации из блока памяти в буферное запоминающее устройство 4 под воздействием сигналов на шине

11 заносится описание первообразного элемента, который опознается по отсутствию идантификз тора .поворота. Координаты опорной 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 на шине 14 заносятся признаки поворотов, причем идентификатор элемента («Э») раз635489

45 решает запись кода в регистр 24, идентификатор фрагмента («1Ф») — в регистр 25, а индентификатор составного фрагмента («2Ф» ) — в регистр 2б.

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 18 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 .ши не 20 .возбуждаются бланкирующие сигналы заданной длительности, модулирующие ток луча. Таким образом, топологическая структура, заданная входным описанием, переносится в

10 !

30 изображение в электронно-чувствительном слое.

Введение в структуру известной машины блока анализа поворотов позволяет зна,è Tåëüío сократить количество вводимой информащМ-, особенно в случае интегральныхх схем с регулярной структурой — схем памяти, сумматоров, регистров и др1тих однородных структур. Прп этом в зависимости от типа схемы и опыта конструкторапроектировщика тополопш количество вводимой информации может быть сокращено до 100 и более раз.

Формула изобретения

1. Цифровая машина для управления процессамн электронно-лучевой мнкрообработки по авт. св. ¹ 47(417 о т л и ч а ющаяся тем, что, с целью повышения 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, о т л ич 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 кодпрующего устройства, выход которого через дешифратор соединен с выходом блока. входы упомянутых регистров соединены с первым входом блока, управляющие входы подключены к второму входу блока.