Устройство контроля шага микро-структур

 

Союз Севетскик

Сециалистнческик

Рк публик

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ 1807045

К АВТОРСКОМУ СВ ТВЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (51)М. Кд 3

Я 01 В 7/02 (22) Заявлено 16,05. 79 (21) 2765930/18-28 с присоединением заявки Ио—

Государствекяый комитет

СССР

IIo докам изобретений я открытий (23) Приоритет

Опубликовано 2302.81. Бюллетень N 7

Дата опубликования описания 23. 02. 81 (д) УД 531. 717 (088. 8) В. К. Александров, Ю. М. Биенко, В. Н. И и Е. С. Рогальский (72) Авторы изобретения (71) Заявитель институт электроники AH БелоГусской ссР (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ШАГА МИКРОСТРУКТУР

25

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, в частности к фотоэлектрическим устройствам для измерения гесметрических параметров периодических структур.

Известно электронное устройство для непрерывного измерения периода следования импульсов, содержащее счетчик, генератор эталонной частоты, две схемы совпадения, ждущий мультивибратор„ триггер и регистр сдвига. Устройство позволяет производить вычисление шага периодической микроструктуры (1) .

Недостатком устройства является 15 невозможность вычисления погрешности шага периодической микроструктуры и низкая точность вычисления.

Известно также электронное устройствс для измерения импульсной последовательности, содержащее коммутатор, две схемы совпадения, переключатели предварительной установки, счетчики с предварительной установкой, генератор импульсов н схему запрета (21 .

Недостатком устройства является. низкая точность вычисления шага и 30 чогрешностей шагов микрострукгур.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является устройство контроля шага микроструктур, содержащее коммутатор, схему запрета первого импульса, последовательно соединенные схему "исключающее ИЛИ", триггер управления, ключ и регистр, и два электрических канала, каждый из которых состоит из счетчика с предварительной установкой, счетный вход которого соединен с соответствукщим выходом коммутатора, дешифратора нуля, вход которого соединен с выходом счетчика, ц переключателя предварительной установки, вход которого соединен с выходом дешифратора нуля., а выход — с установочным входом счетчика, выход дешнфратора нуля первого канала соединен с первым переключающим входом коммутатора и с первым входом схемы "исключающее

ИЛИ", выход дешифратора нуля второго канала соединен со вторым переключающим входом коммутатора, вход схемы запрета первого импульса соединен с управляющим входом ком807045

25 мутатора, а выход — со вторым входом схемы "исключающее ИЛИ" (3).

Недостатком этого устройства также является низкая точность вычисления шага и погрешностей шагов микроструктур, так как в результат измере- 5 ния входят погрешности размеров ширины элементов микроструктур.

Цель изобретения — повышение точности контроля периодических микроструктур. 1О

Эта цель достигается тем, что устройство снабжено импульсным преобразователем перемещения микрострук" туры и блоком селекции импульсов по четности, вход KoTbporo соединен с выходом импульсного преобразователя перемещения микроструктуры, выход нечетных импульсов — с первым входом коммутатора, выход четных импульсов со вторым входом коммутатора и с вторым входом ключа, а выход дешифратора нуля второго канала соединен с третьим входом схемы "исключающее

ИЛИ" °

На чертеже изображена блок-схема устройства.

Устройство контроля состоит из схемы 1 запрета первого импульса, коммутатора 2, блока 3 селекции импульсов по четности, дешифраторов

4 и 5 нуля, счетчиков 6 и 7 с предва- ЗО рительной установкой, переключателей

8 и 9 предварительной установки, схемы 10 "исключающее ИЛИ", триггера 11 управления, ключа 12, регистра 13 и импульсного преобразователя 14 перемещения микроструктуры. Счетные входы счетчиков 6 и 7 с предварительной установкой соединены с выходами коммутатора 2, а установочные входы— с переключателями 8 и 9 предварительной установки. Выходы счетчиков 6 и

7 соединены с дешифраторами 4 и 5 нуля, выходы которых соединены с переключающими входами коммутатора 2, со схемой 10 "исключающее ИЛИ" и с переключателями 8 и 9 предварительной установки. Управляющий вход коммутатора 2 соединен со входом схемы 1 запрета первого импульса, ее выход— со Схемой 10 "исключающее ИЛИ", а последняя — с триггером 11 управле- 5Q ния, выход которого соединен со входом ключа 12, другой вход которого соединен с выходом нечетных импульсов блока 3 селекции импульсов по четности, а выход — с регистРом 13. .Выход четных импульсов блока 3 соединен с коммутатором 2, а вход — с импульсным преобразователем 14 перемещения микроструктуры.

Устройство работает следующим образом. 40

Предварительно осуществляется установка всех схем в начальное состояние.

Начальное состояние схем следующее: на переключателях 8 и 9 предвари-65 тельной установки выставлены числа, соответствующие значению эталонного шага измеряемой структуры, в счетчики 6 и 7 записано это же число в обратном коде, входы счетчиков .б и 7 отключены коммутатором 2 от входов нечетных и четных масштабных импульсов, триггер 11 управления в состоянии "0", при котором ключ 12 закрыт.

Импульсный преобразователь 14 перемещения вырабатывает последовательность масштабных импульсов, частота следования которых пропорциональна скорости перемещения контролируемой микроструктуры.

При поступлении на вход управления коммутатора 2 переднего фронта командного импульса происходит подключение входа счетчика б к выходу нечетных масштабных импульсов блока

3 селекции. При поступлении на вход управления заднего фронта командного импульса, вход счетчика б подключается через коммутатор 2 к выходу четных масштабных импульсов блока 3 селекции. Длительность командного импульса пропорциональна ширине элемента периодической структуры. С этого момента в счетчик б поступают и нечетные и четные масштабные импульсы.

Схема 1 запрета первого импульса срабатывает только от заднего фронта каждого командного импульса, кроме первого, и формирует на своем выходе сигнал "Конец измерения".

B момент прихода второго командного импульса на вход управления коммутатора 2, что соответствует началу следующего шага, а также началу следующего элемента микроструктуры, по его переднему фронту происходит переключение нечетных масштабных импульсов со входа счетчика б на вход счетчика 7. С этого момента времени на вход счетчика б поступают только четные масштабные импульсы, которые будут поступать до тех пор, пока не сработает дешифратор 4 нуля.

Таким образом, коммутатор 2 при поступлении первого (З-ro, 5-ro, 7-го и т.д.) командного импульса по переднему фронту, подключает вход счетчика 6 и отключает вход счетчика 7 от выхода нечетных масштабных импульсов блока 3 селекции, а при поступлении второго (4-го, б-ro, 8-ro и т.д.) - подключает вход счетчика 7 и отключает вход счетчика б от выхода нечетных масштабных импульсов блока 3 селекции, при поступлении первого (З-ro, 5-ro и т.д.1 командного импульса по заднему фронту подключает вход счетчика б, или вход счетчика 7, при поступлении второго (4-го, б-го и т.д.), ко входу четных масштабных импульсов блока 3 селекции.

Сигнал дешифратора 4 или 5 нуля отключает через коммутатор 2 как

807045 нечетные, так и четные масштабные импульсы от входа счетчика того канала, откуда пришел этот сигнал и производит через переключатель предварительной установки этого канала запись эталонного шага в счетчик.

3а величину шага микроструктуры принимается расстояние между серединами ее соседних элементов.

Величина измеренного шага Н определяется через количество не -. четных и четных масштабных импульсов, поступивших в счетчик с момента 1 и до момента его полного

1- 2п заполнения. Число этих импульсов будет равно:

И+ Ь

Н где Ь вЂ” расстояние между передними фронтами соседних командных импульсов, — расстояние между задними фронтами соседних командных импульсов.

Благодаря наличию четных и нечетных импульсных последовательностей,. попеременно подключаемых и отключаемых от счетчика, осуществляется деление на две суммы импульсов, поступивших в счетчик. Вычисленная величина не включает в себя погрешностей элементов микроструктуры и представляет собой действительное значение шага периодической микроструктуры, так как изменение размеров элементов микроструктуры вызывает пропорциональное изменение величин Ъ и и" причем эти изменения происходят в противофазе, т.е. уменьшение одного размера соответствует увеличению другого на такую же величину и наоборот.

Возможны три случая соотношения измеренного и эталонного шагов микростурктуры.

Число импульсов, соответствующее измеренному шагу, превышает число, записанное в счетчике, поэтому дешифратор 4 или 5 нуля Формирует сигнал, который кроме указанных функций, придя на схему 10 "исключающее ЙЛИ", переключает триггер 11 управления в состояние "1". В состояние "0" триггер 11 управления вернется при поступлении сигнала

"Конец измерения", сформированного схемой 1 запрета первого импульса.

На время, в течение которого триггер находится в состоянии "1", разрешается прохождение четных масштабных импульсов через ключ 12 в регистр .13, где запишется число, соответствующее измеренному положительному отклонению.

При равенстве эталонного и измеренного шагов, сигнал "Конец измерю ния" и сигнал дешифратора нуля соответствующего канала приходят одновременно. Переключение триггера

11 управления при этом не происходит, поскольку в этом случае схема

10 "исключающее ИЛИ" ни один из этих импульсов IIa вход триггера 11 управления не пропустит, триггер останется в состоянии "О" и ключ 12 не откроется. В регистре 13 останет ся нулевой код.

В случае, когда шаг микроструктуры,.меньше эталонного четные масштабные импульсы будут поступать на вход одного из счетчиков до тех пор, пока дешифратор нуля собтветствующего канала запретит через коммутатор 2 их дальнейшее прохождение. Этот сигнал придет на схему 10 "исключающее

ИЛИ" после сигнала "КонЕц измерения", т.е. триггер 11 управления переклю20 чится в состояние "1" сигналом "Ко. ц измерения", а в состояние "0" .игналом с одного из дешифраторов или 5. За время, в течение которого триггер 11 управления находился в состоянии "1", в регистр 13 через открытый ключ 12 запишется число, соответствующее измеренному отр„цательному отклонению.

Таким образом, введение новых элементов и их связей позволяет без существенных затрат повысить точность контроля шага периодических микроструктур путем исключения из результата измерения погрешностей размеров элементов микроструктуры, значения которых иногда соизмеримы со значениями погрешностей шага и могут быть равны от единицы до десятков микрометров.

Формула изобретения

Устройство контроля шага микроструктуэ, содержащее коммутатор, 45 схему запрета первого импульса, последовательно соединенные схему

"исключающее ИЛИ", триггер управления, ключ и регистр, и два электрических канала, каждый из которых состоит из счетчика с предварительной установкой, счетный вход которого соединен с соответствующим выходом коммутатора, дешифратора нуля, вход которого соединен с выходом счетчика, и переключателя пред55 варительной установки, вход которого соединен с выходом дешифратора нуля, а выход - c установочным входом счетчика, выход дешифратора нуля первого канала соединен с перф9 вым переключающим входом коммутатора и с первым входом схемы "исключающее ИЛИ", выХод дешифратора нуля второго канала соединен со вторым переключающим входом коммутатора, 65 в од схемы запрета первого импульса

807045

Составитель A. Куликов

Редактор A. Шандор Техред М.Коштура Корректор В. Бутяга

Заказ 262/60 Тираж 653 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР па делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4.соединен с управляющим входом коммутатора, а выход — со вторым входом схемы "исключающее ИЛИ",о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено импульсным преобразователем перемещения микроструктуры и блоком селекции импульсов по четности, вход которого соединен с выходом импульсного преобразователя перемещения микроструктуры, выход нечетных импульсов — с первым входом коммутатора, выход четных им-. пульсов — со вторым входом коммутатора и с вторым входом клюна,а выход дешифратора нуля второго канала соединен с третьим входом схемы "исключающее ИЛИ".

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 488158, кл. g 01 P 23/00.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2608474/28, кл. Q 01 В 7/14, 1978.

3. Электронная техника. Сер.

"Электроника СВЧ". Вып. 2> 1976 (прототип) .