Устройство для обработки результатов измерений линейных неоднородных материалов Советский патент 1986 года по МПК G06F17/00 

10

f124Д675

Изобретение относится к вычислиельной технике и может быть испольовано для обработки измерения параетров и калибровки линейных неодноодных материалов с заданной точносью, например для измерения удельного опротивления и калибровки полупроодниковых монокристаллов, и может айти широкое применение при создаии систем управления технологическии процессами производства полупро- одниковых материалов, например, в электронной промьщшенности и цветной металлургии.

Целью изобретения является повыше jr ние 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 вы- Ч1 тания, 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.

20

30

40

35

Устройство предварительно; определяет дополнительньш меньший отрезок, на котором производится поиск местоположения эталона. Определение такого дополнительного отрезка стало возможным после исследований зависимости удельного сопротивления монокристалла от его длины. Вьшвлено, что функция удельного сопротивления в зависимости от длины монокристалла p{L) монотонна и выпукла вниз. Если провести две прямые (фиг.2) f р и прямую, соединяющую точки (0,рмд) и (Ь,р„, „), то искомое местоположение эталона строго принадлежит отрезку (0,1ддд), причем координату $д. можно определить след тощим образом:

е...„ - р«:Рты, , .

50

гд

fmiH

(О

м ц 25 е

л л

в 55 н

.При размещении последующих эталонов эта координата определяется как

«x-l I .

, { (

rmin-pmory.

,..., (2)

где Р.Д-- последующие эталоны; Гтлх максимальное значение удель

r

0

0

0

5

0

ного сопротивления после раз- мещения предыдущего (i - 1) эталона (фактически ,

-йГ О;

L - оставшаяся длина монокристал-, 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 f,f - Pmtri ветствующие максимальному и минималь- Ьому удельным сопротивлениям на тор- цах монокристалла. На вход 28 пода- 5 ется напряжение U,, соответствующее полной длине монокристалла.

При поступлении на вход 29 сигна- ла пуска на выходе блока 14 формируется сигнал Up , соответствующий эталонному удельному сопротивлению. Этот сигнал подается на вход блока 19 памяти, где записывается в ячейке, и на вход блока .2 вычитания, на другой вхлд которого подается сигнал U|0

г nietx

через элемент ИЛИ 1, соответствующий макс:имальному удельному споротивле- нию на торце монокристалла. На вьпсо- де блока 2 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 Uf, на выходе этого блока образуется разностный сигнал ( ) i который подается на вход, блока 4 деления, на выходе которого формируется сигнал, который подается на . вход блока 5 умножения. На другой вход этого блока поступает сигнал, соответствующий длине монокристалла, с выхода блока 6 вычитания, так как на один его вход подается U(,., а на второй - ноль. На выходе блока 5 ум- 5 ножения формируется сигнал U, , соответствующий длине той части монокристалла, на которой в дальнейщем будет вестись поиск координаты с заданным

значением удельного сопротивлениярл,т Сигнал с входа 29, пройдя элемент 11 задержки, подается на вход элемента И 7, разрешая прохождение сигнала U на вход блока 8, который, действуя , например, по методу дихотомии, вырабатывает на своем выходе сигнал

-1- U,,

Этот сигн ал подается на вход

и.

блока 10, который переводит измерительный элемент в 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 удельного сопротивления. Сигнал Uja. с выхода элемента 12 поступает на вход схемы 13, на другой вход которог подается сигнал . На выходе схемы 13 образуется разностный сиг нал Up - который поступает на вход блока 16 определения знака, с первого или второго выходов которого сигнал йи, 0, независимо от знака ли на входе блока 16, через элемент ИЛИ 17 подается на вход схемы 18 сравнения. На вход схемы 18 с выхода блока 14 поступает сигнал U, соответствующий требуемой точности определения координаты на образующей монокристалла с заданным удельным сопротивлением. На выходе схемы 18 формируется разностный сигнал ( ли ). Если (11,5- - AU), то сигнал с выхода сумматора 23 через элемент И 30 не проходит. Если ( йЦ ) 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 ди со своим знаком подается на вход блока 15 умножения, на выходе которого формируется сигнал с положительным или отрицательным знаком, поступакиций на вход триггера, кото- рьй открывает либо элемент И 21, либо элемент И 22. Если знаки сигналов на входах блока 15 умножения совпадают, то на его выходе формируется положительный -сигнал, триггер 20 йткры- вает 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 сигнал, 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

выходе блока 8

-Г положитель

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

сигнал

4- v°Блок 10 переводит

20

1525

30

35

40

45 50 55элемент в точное положение на образующей монокристалла. Производится замер удельного сопротивления р, с выхода элемента 12 сигнал U, соответствующий измеренному удельному сопротивлению, поступает на вход схемы 13. Пусть Теперь сигнал на ее выходе меньше нуля, тогда сигнал на выходе блока 15 умножения отрицательный, триггер 20 открывает элемент 22. Записанный ранее положительный сигнал

-т- Vi в блоке 19 памяти с инверсного выхода с отрицательным знаком поступает на вход блока 8, а также на вход сумматора 23, где складывается d 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 фор- мируется разностный сигнал Ug - &1. Если 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, соответствукяций оставшейся длине МО нокр ис т алла.

Сигнал с выхода схемы 18 поступает, на вход останова блока 14. Если 0, то сигнал через элемент 30 не проходит и работа устройства продолжается далее.

Как уже отмечалось, сигнал-г- Ш

4

:поступает на вход блока 8,|на выходе

сигнал - -77 Uf, которьш запоминакоторого формируется сигнал - -„- Up ,

который запоминается в блоке 19 памяти, стирая записанный ранее сигнал. Блок 10 переводит измерительный элемент в новое положение. Производится замер удельного сопротивления pj, . Сигнал с выхода элемента 12 сравнивается в схеме 13 с Пусть iU

с- Uf., тогда сигнал на выходе 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 образовывается сумма --- Up + -г- Up - -ir- Uo ;-. 2 М 4 о Я(

о и Проверка на достижение нео 1 обходимой точности осуществляется

блоками 16-18 аналогично описанному вьше. На выходе блока 8 формируется

j

. 16 ч

ется в блоке 19- памяти. Измерительный элемент переводится блоком 10 в новое положение. Производится замер удельного сопротивления р . Сигнал Uj: сравнивается в схеме 13. Раз- ностньй сигнал dUp поступает-на вход блока 15 умножения. Пусть iUp 0, тогда на выходе блока 15 сигнал отрицательный, .триггер 20 открывает элемент 22, и сигнал -77 U с инвер.сного выхода блока 19 памяти проступает на вход блока 8, а также на вход сумматора 23. Пусть при проверке на достижение необходимой точности оказалось, что (Uj- flU)0. Тогда элемент 30 пропускает -сигнал с выхода сумматора 23 на вход блок.а 24 регистрации, где регистрируется координата, соответствующая измененному удельному сопротивлению f, отличающемуся от не более чем на (. В данном случае блок 24 регистрации

фиксирует значение координаты --- Up+ t 11« . S

-TeVT

При поиске координаты на монокристалле, соответствующей удельному сопротивлению, отличающемуся от нового значения pVr не более чем нас, необ(л1

ходимо выставить значение f на блоке 14 и сформировать сигнал пуска. При этом на выходе появляется сигнал Ua, который записывается в ячейке блока 19 памяти, а ранее записанное

предыдущее значение р,, поступает через элемент И 25 и элемент ИЛИ 1 на входы блоков 2 и 3 вычитания. В этом случае предьщущее значение эталонно- го удельного сопротивления для нового поиска представляет собой значение максимального удельного сопротивления fmaf Расчет в этом случае ведут по формуле

-р ,

- VK -ax ГэТ / 1 -1 I

-р . ) max Г п

V 1Ь

гдер о f ,ах Par

Значение координаты, соответствующее предьщущемур ° 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, соответствующей новому значению Р . В данном случае

25

С - тг

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

Ф.ормула изобретения

Устройство для обработки резуль,

атов измерений линейных неоднородных материалов, содержащее блок памяти, блок регистрации, блок определения . знака, первый блок деления, выход которого подключен к входу блока задания движения измерительного элемента, измерительный элемент, выход которого соединен с первым входом пер-, вой схемы сравнения, второй вход которой подключен к первому выходу блока задания опорных напряжений, отличающееся тем, что, с целью повьшения. 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 подключен к первым входам перво- .го и-второго блоков вычитания, .выходы которьпс соединены соответственно с первым и вторым входами второго блока , выход которого подключен к nepBOMi - входу первого блока умножения, выход которого соединен с первым входом первого элемента И, выход которого соединен с первым входом первого блока деления, выход которого через первый элемент задержки под- ключен 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 умножения подключен к входу триггера, цервый выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к прямому выходу блока памяти, второй вькод триг- гера соединен с первым входом третьего элемента И, второй вход которого подключен к инверсному выходу блока памяти, выходы второго и третьего элементов И соединены соответственно -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 под- ключен к второму входу первого блока

умножения, вход пуска устройства соединен с первым вх одом 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 соедине с первым входом первого элемента ИЛИ, второй вход которог является входом задания максимального значения параметра устройства, второй вход перв.ого блока вычитания является взводом задания минимального значения параметра устройства, выход первой схемы сравнения соедигнен с входом блока определения знака, прямой и инверсный выходы которого соединены с входами второго элемента ИЛИ, выход которого подключен к пер воьгу входу рторой схемы сравнения, второй вход которой соединен с вторы выходом блока задания опорных напряжений, выход второй схемы сравнения соединен с вторым входом четвертого элемента И и с входом останова блока задания опорных напряжений.

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 ыстродей- ствия. 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

79

26

epus. l

Z

Редактор М.Циткина

Составитель А.Жеренов

Техред М.Ходанич Корректор А.Тяско

Заказ 3919/52 Тираж 671Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфичкокое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4