Устройство для программного управле-ния электроннолучевой установки

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистическик

Республик (it)840810

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЛЬСФВУ

{61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 0709.79 (21) 2815612/18-24 р )м. к. с присоединением заявки Йо

G 05 В 19/18

ГосударствеииыЯ комитет

СССР ио делам изобретеииЯ и открытиЯ (23) Г1риоритет

Опубликовано 2306Л1. бюллетень N9 23 . Дата опубликования описания 230681 (53) УДК 621. 503. .55(088.8) (72) Авторы изобретения

М. П. Голубков н В.Л. Ковалев (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРОГРАММНОГО УПРАВЛЕНИЯ

ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ УСТАНОВКОЙ

Изобретение относится к устройствам программного управления электрон но-лучевыми установками для прецизионной обработки материалов.

Известно устройство для программного управления электронно-лучевыми установками, содержащее блок ввода программ, запоминающее устройство, блок управления, формирователь сигналов отклонения электронного пучка, формирователь энергетических и временных параметров, блоки совмещения осей и коррекцйи масштаба отклонения пучка. Это устройство представляет 15 собой специализированную управлякщую систему, позволяющую осуществить запрограммированное перемещение пучка по контуру обработки. Одним из факторов, ограничивающих точность 20 перемещения электронного пучка по заданной траектории, является гистерезис отклоняющей системы электронно-. .лучевой установки, приводящий к неоднозначной зависимости между задан- 25 ной (х) и фактической (x ) координагам пучка, Это устройство не позволяет автоматически компенсировать -координатные сеаибки, обусловленные гистерезисом отклонякщей системы Ы. 39

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для цифрового программного управления электронно-лучевыми установками, »содержащее блок ввода информации,блок, программы,блок технологического режима, вычислитель координат, блок управления, блок автоматической коррекции и преобразователь код-аналог. Особенностью данного устройства является;то, что для компенсации ошибок, обусловленных явлением гистерезиса отклонякщей системы электронно-лучевой установки, в него дополннтельно введены блок компенсации и блок выдачн кода. В блоке компенсации формируется величина + 2 МИс (где

М - масштабный коэффициент, Нс - коэрцитивная сила, характеризукщая внешнюю, т.е. предельную для данной отклоняющей системы, петлю гистерезиса). При смене направления перемещения пучка величина + 2 МНс передается через блок выдачи кода в вычислитель:текущих координат с соответствукщям знаком, зависящим от нового направления перемещения. За счет этого достигается компенсация ошибок отклонения пучка при перемагничивании сердечника отклоняющей системы по

840810

Такое выполнение устройства для программного управления электроннолучевыми установками обеспечивает повышение точности управления пучком при отработке произвольных контуров, . так как ошибки, обусловленные гистерезисом отклоняющей система электронно-лучевой установки, компенсируются при любых приращениях 60 координат пучка в пределах поля сканирования.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; а на фиг. 2 - предельная

ABCD и частная abed петли гистврезиГ

55 предельной петле гистереэиса 2).

Однако при перемещении пучка по произвольному контуру перемагничивание сердечника может происходить как по предельной, так и по любой частной (внутренней ) петле, вследствие чего сшибка, обусловленная гистерезисом, приобретает случайный характер. В иэ1. естном устройстве не обеспечена возможность компенсации таких ошибок так как вводимая поправка 2 МНс оказывается постоянной вне зависимости от величины предыдущего перемещения пучка.

Цель изобретения — повышение точ, ности управления электронным пучком при отработке произвольных контуров.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для программного управления электронно-лучевбй установкой, содержащее блок передачи кода и последовательно соединенные блок 3О управления, блок ввода программы, блок памяти, вычислитель текущих координат, блок коррекции и преобразователь код-аналог, выход которого подключен к отклоняющей системе электронно-лучевой установки, второй вход блока коррекции подключен к выходу датчика обратной связи, а второй выход — ко второму входу вычислителя текущих координат, третий вход которого соединен со вторым выходрм бло-, ка управления, второй выход блока памяти через блок задания режимов связан.со входом источника электронов, а третий выход — co входом блока ком-. пенсации, введены сумматор и последовательно соединенные вычислитель приращения координат и умно>кител, второй вход которого подключен к выходу блока компенсации, а выход через последовательно соединенные блок 40 передачи кода и сумматор — ко второму входу преобразователя .код-аналог, третьим входом соединенного с третьим выходом блока управления, четвертый выход которого подсоединен ко второ- 45 му входу блока передачи кода через вычислитель приращений координат, вторым входом связанного со вторым выходом вычислителя текущих координат, соединеннс>го .третьим выходом со вторым входом сумматора. са, аппроксимированные отрезками прямых линий.

Устройство содержит блок 1 ввода программы, блок 2 памяти, блок 3 задания режимов, источник 4 электронов, электронно-лучевая установка (ЛУ) 5 блок 6 компенсации, вычислитель 7 текущих кОординат, блок 8 управления, блок 9 коррекции, преобразователь

10 код-аналог, отклоняющая система

11, обрабатываемое изделие 12, датчик 13 обратной связи, сумматор 14, Глок 15 передачи кода, умножитель 16, вычислитель 17 приращений координат, электронный луч 18 и фокусирующая система 19.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно, э кс перимент альным путем, определяют константы М и Нс, характеризукщие гистерезис отклоняющей система. Величину МНс, записывают в блок 2. Программу обработки изделия по заданному контуру вводят с помощью блока 1 в блок 2. Перед началом работы с блока через преобразователь 10 производится воздействие на систему 11 таким образом, чтобы привести магнитопровод в начальное состояние (точка O на фиг. 2) . Для размагничивания может использоваться биполярный сигнал с убывакщей амплитуцой колебаний. По окончании цикла размагничивания формируется блок 8 сигнал, разрешающий переход по команде блока 8 к выполнению программы обработки изделия.

Управляющая информация передается из блока 2 в блок 3 и в вычислитель 7. Блок 3 непосредственно связанный с источником 4 предназначен для формирования энергетических и временных параметров пучка. Вычислитель

7 предназначен для вычисления текущих координат в процессе обработки изделия по заданному контуру. Формируемый вычислителем 7 сигнал поступает на один из входов сумматора 14.

На другой вход сумматора 14 подается сигнал компенсации ошибок, обусловленных гистереэисом отклоняющей система. Суммарный сигнал преобразуется преобразователем 10 в ток системы 11.

Влияние изменений чувствительности отклоняющей система на точность управ ления пучком устраняется с помощью блока 9, который вырабатывает корректирующее воздействие на преобразователь 10 по каналу регулировки масштаба преобразования при любом изменения масштаба отклонения пучка. фиксируемом с помошью датчика 13 °

В формировании сигнала компенсации ошибок, обусловленных гистерезисом система 11, участвуют блок 6, вычислитель 17, умножитель 16 и блок

15. Для пояснения работы этих узлов рассмотрим взаимосвязь между основными параметрами петли гистерезиса.

840810

Максимальное отклонение пучка (x ) пропорционально максимальному значению магнитной индукции для данного канала отклонения. Ширина петли гистерезиса (2МНс) отсчитывается по оси входного параметра х, пропорционального ампервиткам возбуждения отклоняющей системы. Частная петля гистерезиса имеет ширину д х и высоту д х . В первом приближении справедливо соотношение

to (M9с)ьх, (1) Предлагаемое устройство позволяет в 1,5-2 раза повысить процент выхода годных изделий на этапе электронно-лучевого экспонирования или при производстве интегральных схем в микроэлектронике за счет уменьшения поля рассеяния размеров экспонируемых элементов и улучшения совмещаемости слоев.

Дополнительный экономический эф- фект создается также благодаря упройХlac, tnax где И = И/xщ „,„, ах — приращение координаты пучка при 5 перемещении в одном направлении, вычисленное к моменту смены направления перемещения, M Н с — коэффициент коррекции.

Таким образом, в соответствии с (1) для формирования компенсирующего сигнала необходимо определить приращение координаты пучка, отнесенное к моменту смены направления, умножить полученную величину на коэффициент коррекции(М Нс) и во время смены направления суммировать результируюшую поправку с заданной координатной х.

При этом знак поправки bx определяется правилом 5 I 9tl (д х ) = +, если Отри цательное направление изменяется на 30 положительное, ы gn (х) = —, если положительное направление меняется на отрицательное.

Коэффициент коррекции (М Нс) вычисляется в блоке 6 на основании ин- 35 формации, передаваемой из блока 2.

Величина dx вычисляется в вычислителе 17, информационный вход которого подключен к вычислителю 7, а вход, управления — к выходу блока 8. По ко- 4О манде с блока 8, вырабатываемой в момент окончания отработки очередно- . го отрезка траектории перемещения пучка, вычислитель 17 фиксирует значение текущей координаты х„, запо — минает это значение и сравйивает с 45 предыдущим значением х„. - 1 соответствующим началу отработки отрезка. Значение величины дх = х„- х „ передается на один вход умножителя 16 другой вход которого поступает вели- 50 чина И Н с. Результат умножения подается через блок 15, управляемый сигналом, с вычислителя 17 на вход сумматора 14.

I 55 щению программирования электроннолучевойй обр абот ки . Исключается необходимость в предварительном упорядочении элементов топологии экспонируемого рисунка с целью уменьшения влияния гистерезиса отклоняющей систеьы. Кроме того, применение предлагаемого устройства позволяет снизить требования к отклоняющей системе, являющейся одним из наиболее ответственных узлов прецизионной электроннолучевой установки. За счет этбго может быть упрощена конструкция установки.

Формула изобретения устройство для программного управления электронно-лучевой установкой, содержащее блок передачи кода и последовательно соединенные блок управления, блок ввода программы, блок памяти, вычислитель текущих координат, блок коррекции и преобразователь код-аналог, выход которого подключен к отклоняющей системе электронно-лучевой установки, второй вход блока коррекции пОдключен к выходу датчика обратной связи, а второй выход — ко второму входу вычислителя текущих координат, третий вход которого соединен со вторым выходом блока управления, второй выход блока памяти через блок задания режимов связан со входом источника электронов, а третий выход — co входом блока компенсации, о т л и.ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, в него введены сумматор и последовательно соединенные вычислитель .приращений координат и умножитель, второй вход которого подключен к выходу блока компенсации, а выход через последовательно соединенные блок передачи кода и сумматор - ко второму входу преобразователя код-аналог, третьим входом соединенного с третьим выходом блока управления, .четвертый выход которого подсоединен ко второму входу блока передачи кода через вычислитель приращений координат, вторым входом связанного со вторым выходом вычислителя текущих координат, соединенного третьим выходом со вторым входом сумматора, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 477417, кл. G 06 F 15/20, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР

9 472334,, кл. G 05 В 19/18, 1973 .(IlPoTOTNB ) 840810

Составитель И. Колокольцов

Редактор Н.Лазаренко Техред Н, Бабинец

КорректорЛ.Иван

Заказ 4762/б8 Тираж 940

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

ЮЮВ ВВ

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Подписное