JP2002533795A - 階層的状態機械を使ってシステムを制御するための方法及び装置 - Google Patents
階層的状態機械を使ってシステムを制御するための方法及び装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【解決手段】複雑なシステムを制御するための方法及び装置はシステムの作動機能を表す階層的に結合されたサブシステムを含む。階層的に結合されたサブシステムはユーザーからコマンドデータ及びシステムから信号データを収集するために結合されている。各サブシステムはひとつ若しくはそれ以上の状態機械及びひとつ若しくはそれ以上のデジタル信号処理及び条件付け装置（DSPCU）オブジェクトを含む。DSPCUオブジェクトは処理コマンドを受け取り制御システム信号を状態機械によってさらに処理するための状態に変換する。各サブシステムのDSPCUに関連するのは、コマンド及び信号のフローの順序を指令するためのデータフロー図である。システムを制御するための方法は実行プロトコルにしたがってサブシステムの実行をスケジュールに入れる。システムの実行の各サイクルの間に、階層的に結合されたサブシステムはまず階層の昇順に解析され、次に階層の降順に解析される。
Description
【０００１】 発明の分野 本発明は概して制御システムに関し、特に状態機械を使って複雑なシステムを
制御するための装置及び方法に関する。
制御するための装置及び方法に関する。
【０００２】 発明の背景 典型的に多くの製造システムは、所望の生産量を与えるように制御された方法
で多くの独立の動作を実行する。そのような製造システムの一例がイオン注入シ
ステムである。イオン注入システムは、ウエハが所望の導電率特性に一致するの
を保証するために半導体ウエハ内へイオン化された原子若しくは分子を注入する
ために使用される。イオン注入装置は、イオンビームジェネレータ及び真空ポン
プのような多くの機械的コンポーネントを含み、それぞれは個々に制御される。
機械的コンポーネント間の相互作用はものになる生産物がシステムから出力され
ることを保証するために注意深く制御されなければならない。
で多くの独立の動作を実行する。そのような製造システムの一例がイオン注入シ
ステムである。イオン注入システムは、ウエハが所望の導電率特性に一致するの
を保証するために半導体ウエハ内へイオン化された原子若しくは分子を注入する
ために使用される。イオン注入装置は、イオンビームジェネレータ及び真空ポン
プのような多くの機械的コンポーネントを含み、それぞれは個々に制御される。
機械的コンポーネント間の相互作用はものになる生産物がシステムから出力され
ることを保証するために注意深く制御されなければならない。
【０００３】 処理システムの機械的コンポーネント間の相互作用は制御システムによって管
理される。歴史的に、1940年代及び1950年代には、制御システムは完全に電気機
械的であり、それらはソフトウエアを含まなかった。この後、低コストコンピュ
ータの出現に伴って、ソフトウエアは"エンドレス"な柔軟性を与えるために利用
された。ソフトウエア制御システムにおいて、処理システムの各機械的コンポー
ネントはソフトウエアプログラムを通じて制御される。各ソフトウエアプログラ
ムは情報の伝達をサポートするべくインターフェースを含む。機械的コンポーネ
ントが相互作用するにしたがい、相互作用の効果はインターフェースを通じてソ
フトウエアプログラム間で渡される。メインソフトウエアプログラムが、システ
ム内で異なる機械的コンポーネント間の相互作用を同期させるべく異なるソフト
ウエアプログラムによって実行される動作を順に並べるために与えられても良い
。
理される。歴史的に、1940年代及び1950年代には、制御システムは完全に電気機
械的であり、それらはソフトウエアを含まなかった。この後、低コストコンピュ
ータの出現に伴って、ソフトウエアは"エンドレス"な柔軟性を与えるために利用
された。ソフトウエア制御システムにおいて、処理システムの各機械的コンポー
ネントはソフトウエアプログラムを通じて制御される。各ソフトウエアプログラ
ムは情報の伝達をサポートするべくインターフェースを含む。機械的コンポーネ
ントが相互作用するにしたがい、相互作用の効果はインターフェースを通じてソ
フトウエアプログラム間で渡される。メインソフトウエアプログラムが、システ
ム内で異なる機械的コンポーネント間の相互作用を同期させるべく異なるソフト
ウエアプログラムによって実行される動作を順に並べるために与えられても良い
。
【０００４】 典型的な制御システムは、コントロール・システム・アーキテクチャー（CSA
）、コントロール・システム・オブザーバビリティ・コンポーネント（CSO）及
びコントロール・システム・コントローラビリティ（CSC）コンポーネントによ
って定義される。CSAは処理システムのサブシステムを制御されるべき物理的シ
ステムと論理的に一致する構造にまとめる。CSOコンポーネントは物理的システ
ムの状態を決定するために知覚信号をモニターする。CSOコンポーネントは、コ
ンポーネントの動作を制御するために各コンポーネントと関連するところのアク
チェータへの信号の状態をモニターしかつ修正する。信号は連続測定若しくは真
/偽測定を表す。CSCコンポーネントはモニターされた信号内に検出された変更に
基づいてどの制御アクションをとるべきかを決定する。
）、コントロール・システム・オブザーバビリティ・コンポーネント（CSO）及
びコントロール・システム・コントローラビリティ（CSC）コンポーネントによ
って定義される。CSAは処理システムのサブシステムを制御されるべき物理的シ
ステムと論理的に一致する構造にまとめる。CSOコンポーネントは物理的システ
ムの状態を決定するために知覚信号をモニターする。CSOコンポーネントは、コ
ンポーネントの動作を制御するために各コンポーネントと関連するところのアク
チェータへの信号の状態をモニターしかつ修正する。信号は連続測定若しくは真
/偽測定を表す。CSCコンポーネントはモニターされた信号内に検出された変更に
基づいてどの制御アクションをとるべきかを決定する。
【０００５】 典型的な制御システムに対して、ハードウエア及びCSAから成るソフトウエア
の組合せは、物理的システムの動作に関連する新しい条件及び要求に適応するよ
う単純に構成を変更されない。制御システムが典型的に単純に構成変更できない
ひとつの理由は制御システムのハードウエア及びソフトウエア要素の統合された
性質のためである。新しいエレメントをサポートするために現存の制御システム
へ新しい制御命令を加えることは、システム内のコンポーネントの現存する相互
作用のタイミングに影響を及ぼし、それによって通常の動作を実行するための制
御システムの能力を脅かす。したがって、ひとたびシステムが設計されると、全
システムを改訂することなく新しいエレメントを組み入れることは困難である。
例えば、それぞれのソフトウエアプログラムによって動作のシーケンスを適正に
並べるために、メインソフトウエアプログラムはソフトウエアプログラム間のす
べの相関を収容するよう設計されている。結果として、メインソフトウエアプロ
グラムは非常に多くの例外条件を管理することができなければならない。例えば
、例外条件の一つは、もしソフトウエアプログラムBが状態Yにあるか若しくはソ
フトウエアプログラムCが状態Zにあるなら、ソフトウエアプログラムAは状態Xに
転移することができるというようなものである。したがって、メインソフトウエ
アプログラムの設計はしばしば複雑であり、メインソフトウエアプログラム及び
したがってシステム全体の性能を低下させ、メインソフトウエアプログラムに対
して多くの修正なくして要素を付加若しくは削除することを困難にしている。
の組合せは、物理的システムの動作に関連する新しい条件及び要求に適応するよ
う単純に構成を変更されない。制御システムが典型的に単純に構成変更できない
ひとつの理由は制御システムのハードウエア及びソフトウエア要素の統合された
性質のためである。新しいエレメントをサポートするために現存の制御システム
へ新しい制御命令を加えることは、システム内のコンポーネントの現存する相互
作用のタイミングに影響を及ぼし、それによって通常の動作を実行するための制
御システムの能力を脅かす。したがって、ひとたびシステムが設計されると、全
システムを改訂することなく新しいエレメントを組み入れることは困難である。
例えば、それぞれのソフトウエアプログラムによって動作のシーケンスを適正に
並べるために、メインソフトウエアプログラムはソフトウエアプログラム間のす
べの相関を収容するよう設計されている。結果として、メインソフトウエアプロ
グラムは非常に多くの例外条件を管理することができなければならない。例えば
、例外条件の一つは、もしソフトウエアプログラムBが状態Yにあるか若しくはソ
フトウエアプログラムCが状態Zにあるなら、ソフトウエアプログラムAは状態Xに
転移することができるというようなものである。したがって、メインソフトウエ
アプログラムの設計はしばしば複雑であり、メインソフトウエアプログラム及び
したがってシステム全体の性能を低下させ、メインソフトウエアプログラムに対
して多くの修正なくして要素を付加若しくは削除することを困難にしている。
【０００６】 したがって、たとえシステムが改訂なしで新しい要素を組み込むようどうにか
して適応され得たとしても、システム内のコンポーネント間の制御及びタイミン
グ依存性のために、新しい要素を有する制御システムの動作の正確さに関して重
大な疑念が存在する。結果として、新しい製品に現存の動作を適応するか若しく
は現存の能力を再使用しようとするのは困難である。したがって、ソフトウエア
制御システムはエンドレスな柔軟性を真に与えることはなく、与えられる柔軟性
はしばしば信頼性を擬制にしている。
して適応され得たとしても、システム内のコンポーネント間の制御及びタイミン
グ依存性のために、新しい要素を有する制御システムの動作の正確さに関して重
大な疑念が存在する。結果として、新しい製品に現存の動作を適応するか若しく
は現存の能力を再使用しようとするのは困難である。したがって、ソフトウエア
制御システムはエンドレスな柔軟性を真に与えることはなく、与えられる柔軟性
はしばしば信頼性を擬制にしている。
【０００７】 さらに、多くの個々のソフトウエアプログラムを含む制御システム内のエラー
の適切な扱いは困難である。決定されたエラー取扱い方法はシステム全体に対し
て最適な方法ではないため、もし個々のソフトウエアプログラムがエラーを取り
扱うための適当な方法を決定することが許されたら、エラー取扱い処理は統一性
がなくなる。エラー取扱いへの集中アプローチはメインプログラム内でエラー取
扱いを実行することによって与えられる。しかし、メインプログラムへ詳細なシ
ステム知識を付加することは逆に複雑さを増加し、したがって、システム全体の
すべての柔軟性を減少させる。
の適切な扱いは困難である。決定されたエラー取扱い方法はシステム全体に対し
て最適な方法ではないため、もし個々のソフトウエアプログラムがエラーを取り
扱うための適当な方法を決定することが許されたら、エラー取扱い処理は統一性
がなくなる。エラー取扱いへの集中アプローチはメインプログラム内でエラー取
扱いを実行することによって与えられる。しかし、メインプログラムへ詳細なシ
ステム知識を付加することは逆に複雑さを増加し、したがって、システム全体の
すべての柔軟性を減少させる。
【０００８】 現在、オブジェクト指向方法論が制御システム挙動を解析し及び設計するため
に存在する。しかし、典型的にそれらは現存のソフトウエア及びハードウエア制
御システムのトップの開発環境のみ与え、複雑さを抑制しない。
に存在する。しかし、典型的にそれらは現存のソフトウエア及びハードウエア制
御システムのトップの開発環境のみ与え、複雑さを抑制しない。
【０００９】 したがって、従来のシステムより実行が比較的複雑でない複雑な処理システム
を制御する択一的方法を与えることが所望される。該システムは新しいコンポー
ネントの付加若しくは除去を容易にすることができ、インテリジェントエラー取
扱い処理に対してサポートを許す。
を制御する択一的方法を与えることが所望される。該システムは新しいコンポー
ネントの付加若しくは除去を容易にすることができ、インテリジェントエラー取
扱い処理に対してサポートを許す。
【００１０】 発明の要旨 階層的に並べられたサブシステムから成るコントロール・システム・アーキテ
クチャー（CSA）が複雑な処理を制御する柔軟で信頼できる手段を与えるのに採
用される。各サブシステムは一つ若しくはそれ以上の状態機械によって表され、
それはサブシステムのモニター及び制御を与え、及び一つ若しくはそれ以上のデ
ジタル信号処理及び条件付けユニット（DSPCUs）によって表される。DSPCUsは状
態機械によってさらに処理するための状態へ制御システム信号を変換し、及び／
または状態機械から制御システムアクチュエータへ送るためのコマンド入力を変
換する。各サブシステムのDSPCUsと関連するのは、DSPCUsとDSPCUsの実行の順序
との間のデータの流れを表すためのデータフロー図である。コントロール・シス
テム・オブザーバビリティ（CSO）及びコントロール・システム・コントローラ
ビリティ（CSC）は階層内の親子状態機械のセットの間の相互接続を通じて可能
となる。子供状態は階層内でひとつレベルアップした親に見える。データフロー
は一つのサブシステム若しくはひとつのレベルの上下内の明示的な経路を通じる
。
クチャー（CSA）が複雑な処理を制御する柔軟で信頼できる手段を与えるのに採
用される。各サブシステムは一つ若しくはそれ以上の状態機械によって表され、
それはサブシステムのモニター及び制御を与え、及び一つ若しくはそれ以上のデ
ジタル信号処理及び条件付けユニット（DSPCUs）によって表される。DSPCUsは状
態機械によってさらに処理するための状態へ制御システム信号を変換し、及び／
または状態機械から制御システムアクチュエータへ送るためのコマンド入力を変
換する。各サブシステムのDSPCUsと関連するのは、DSPCUsとDSPCUsの実行の順序
との間のデータの流れを表すためのデータフロー図である。コントロール・シス
テム・オブザーバビリティ（CSO）及びコントロール・システム・コントローラ
ビリティ（CSC）は階層内の親子状態機械のセットの間の相互接続を通じて可能
となる。子供状態は階層内でひとつレベルアップした親に見える。データフロー
は一つのサブシステム若しくはひとつのレベルの上下内の明示的な経路を通じる
。
【００１１】 ひとつの実施例において、制御システムの動作の各サイクルは、第１データフ
ロー実行位相、上行状態機械実行位相、下行状態機械実行位相及び第２データフ
ロー実行位相の４つの位相から成る並べられたプロトコルに従って動かされる。
これらの位相の各々で実行されるサブシステム内の各コンポーネントの順序はス
ケジュールリスト内で維持される。実行位相の各々の動作及び状態機械及びデー
タフロー図の実行を予定するための方法及び装置が以下に詳細に説明される。
ロー実行位相、上行状態機械実行位相、下行状態機械実行位相及び第２データフ
ロー実行位相の４つの位相から成る並べられたプロトコルに従って動かされる。
これらの位相の各々で実行されるサブシステム内の各コンポーネントの順序はス
ケジュールリスト内で維持される。実行位相の各々の動作及び状態機械及びデー
タフロー図の実行を予定するための方法及び装置が以下に詳細に説明される。
【００１２】 ひとつの実施例において、データ収集がシステムにより受信された入力信号の
実行、システムによって与えられた出力信号の実行及びシステムに関連するユー
ザーインターフェースからのコマンドの受け容れを含むところの、データ収集は
上記プロトコルの実行中に固定ポイントで起こるよう同期化される。プロトコル
の実行中に固定ポイントでデータを収集することは、階層を覆い及び状態の一貫
性を保証する方法で入力信号及び出力信号が制御されることを可能にする。
実行、システムによって与えられた出力信号の実行及びシステムに関連するユー
ザーインターフェースからのコマンドの受け容れを含むところの、データ収集は
上記プロトコルの実行中に固定ポイントで起こるよう同期化される。プロトコル
の実行中に固定ポイントでデータを収集することは、階層を覆い及び状態の一貫
性を保証する方法で入力信号及び出力信号が制御されることを可能にする。
【００１３】 上記したように、プロトコルの４つの位相はひとつの動作サイクル内で起こる
。ひとつの実施例において、実行のすべての位相は所定の実行期間内で実行され
る。したがって、与えられた階層及びプロトコルに対して、すべてのサブシステ
ムに関連するすべてのタスクの実行を完了する時間は知られる。サブシステム内
のコンポーネント若しくは測定された実行時間が変更されると、プロトコルの各
位相の全実行時間、スケジュールリスト及び／またはデータ収集時間は自動的に
改訂される。
。ひとつの実施例において、実行のすべての位相は所定の実行期間内で実行され
る。したがって、与えられた階層及びプロトコルに対して、すべてのサブシステ
ムに関連するすべてのタスクの実行を完了する時間は知られる。サブシステム内
のコンポーネント若しくは測定された実行時間が変更されると、プロトコルの各
位相の全実行時間、スケジュールリスト及び／またはデータ収集時間は自動的に
改訂される。
【００１４】 上記方法で状態機械を階層的に結合することは、すべてのデータフローコンポ
ーネント結合が明瞭に定義されるため、継ぎ目なしの組み込み若しくは制御シス
テムからのコンポーネントの除去を容易にする。システムにコンポーネントを付
加するために、該コンポーネントとシステム内の他のコンポーネントを表すデー
タフロー図と状態機械との間に適当な接続が為される。実行位相の間、新しく付
加されたコンポーネントは階層内の所望のレベルに付加されたため、コンポーネ
ントの適当な実行及びコンポーネントに関連する信号のタイミングは保証される
。システムからコンポーネントを除去することは階層からコンポーネントに関連
するサブシステムを単に除去することによって実行される。したがって、制御シ
ステムを修正するためにソフトウエアの大きな改訂は必要ない。結果として、本
発明の制御システムは最小量の複雑さをもって柔軟性及び信頼性の両方を与える
。要求される改訂は階層内の単一の親に局所化される。
ーネント結合が明瞭に定義されるため、継ぎ目なしの組み込み若しくは制御シス
テムからのコンポーネントの除去を容易にする。システムにコンポーネントを付
加するために、該コンポーネントとシステム内の他のコンポーネントを表すデー
タフロー図と状態機械との間に適当な接続が為される。実行位相の間、新しく付
加されたコンポーネントは階層内の所望のレベルに付加されたため、コンポーネ
ントの適当な実行及びコンポーネントに関連する信号のタイミングは保証される
。システムからコンポーネントを除去することは階層からコンポーネントに関連
するサブシステムを単に除去することによって実行される。したがって、制御シ
ステムを修正するためにソフトウエアの大きな改訂は必要ない。結果として、本
発明の制御システムは最小量の複雑さをもって柔軟性及び信頼性の両方を与える
。要求される改訂は階層内の単一の親に局所化される。
【００１５】 状態機械の階層的結合により、例外取扱いは、階層内でより低い状態機械で起
きる例外を適当に取り扱うために階層内でより高い状態機械内にプログラムされ
ることができる。監視レベルにおけるサブシステムが各例外の取扱いに関するイ
ンテリジェントな決定をするための適当な情報を有するところで、階層内で適当
な監視レベルが選択される。結果として、階層内のサブシステムはエラー状態を
どのように扱うかに関しては独自の判定をするのに要求されず、付加的にエラー
状態は効果的に取り扱われるべき階層のトップへ伝播してはならない。
きる例外を適当に取り扱うために階層内でより高い状態機械内にプログラムされ
ることができる。監視レベルにおけるサブシステムが各例外の取扱いに関するイ
ンテリジェントな決定をするための適当な情報を有するところで、階層内で適当
な監視レベルが選択される。結果として、階層内のサブシステムはエラー状態を
どのように扱うかに関しては独自の判定をするのに要求されず、付加的にエラー
状態は効果的に取り扱われるべき階層のトップへ伝播してはならない。
【００１６】 発明のひとつの特徴にしたがって、相互接続された制御システムソフトウエア
コンポーネントを有する装置の複雑なシステムを制御するためのシステムが与え
られる。相互接続された制御システムソフトウエアコンポーネントは、階層内で
結合されたひとつ若しくはそれ以上のサブシステムを含み、該階層のすぐ上のレ
ベルで制御システムソフトウエアコンポーネント内に含まれる階層内で与えられ
たレベルでより低いレベル制御システムソフトウエアコンポーネントを有する。
システムは複数の階層的に結合された状態機械を含み、階層的に結合された各々
のサブシステムと関連する少なくともひとつの状態機械及び階層によって定義さ
れた順序で階層的に結合された各々のサブシステムに対する状態機械の状態を評
価するための手段を有する。そのような整理されたデータ構造を有する制御シス
テムを与えることによって、サブシステムは制御システムに対し大きな修正を要
求することなく付加または装置から除去されることができる。
コンポーネントを有する装置の複雑なシステムを制御するためのシステムが与え
られる。相互接続された制御システムソフトウエアコンポーネントは、階層内で
結合されたひとつ若しくはそれ以上のサブシステムを含み、該階層のすぐ上のレ
ベルで制御システムソフトウエアコンポーネント内に含まれる階層内で与えられ
たレベルでより低いレベル制御システムソフトウエアコンポーネントを有する。
システムは複数の階層的に結合された状態機械を含み、階層的に結合された各々
のサブシステムと関連する少なくともひとつの状態機械及び階層によって定義さ
れた順序で階層的に結合された各々のサブシステムに対する状態機械の状態を評
価するための手段を有する。そのような整理されたデータ構造を有する制御シス
テムを与えることによって、サブシステムは制御システムに対し大きな修正を要
求することなく付加または装置から除去されることができる。
【００１７】 発明の他の特徴にしたがって、複数の相互接続されたサブシステムを有するシ
ステムを解析するための方法が与えられる。相互接続されたサブシステムは階層
内で結合され、階層内の付与のレベルでのサブシステムは階層のすぐ上のレベル
においてサブシステム内に含まれ、相互接続されたサブシステムの各々は複数の
階層的に結合された状態機械の対応するひとつと関連付けられる。方法は各サブ
システムに対して関連する状態機械の状態を評価する工程を含み、関連する状態
機械の評価の順序はひとつ若しくはそれ以上の相互接続されたサブシステムの階
層によって定義された順序に応答して決定される。
ステムを解析するための方法が与えられる。相互接続されたサブシステムは階層
内で結合され、階層内の付与のレベルでのサブシステムは階層のすぐ上のレベル
においてサブシステム内に含まれ、相互接続されたサブシステムの各々は複数の
階層的に結合された状態機械の対応するひとつと関連付けられる。方法は各サブ
システムに対して関連する状態機械の状態を評価する工程を含み、関連する状態
機械の評価の順序はひとつ若しくはそれ以上の相互接続されたサブシステムの階
層によって定義された順序に応答して決定される。
【００１８】 発明の他の特徴に従って、装置を制御するための制御システムは装置に結合さ
れたプロセッサを含む。プロセッサは装置に関連した信号を保存するためのメモ
リを含み、該信号は装置から受信され装置の動作中に装置に送られる。プロセッ
サはさらに、装置の作動機能を表す複数の階層的に相互接続されたサブシステム
、階層的データ構造に信号を送るための手段、及び該信号に応答して制御された
方法によって階層的データ構造内で状態を更新するための手段を含む。
れたプロセッサを含む。プロセッサは装置に関連した信号を保存するためのメモ
リを含み、該信号は装置から受信され装置の動作中に装置に送られる。プロセッ
サはさらに、装置の作動機能を表す複数の階層的に相互接続されたサブシステム
、階層的データ構造に信号を送るための手段、及び該信号に応答して制御された
方法によって階層的データ構造内で状態を更新するための手段を含む。
【００１９】 発明の他の特徴にしたがって、イオン注入装置はシステムによる材料のイオン
注入を制御するための制御システムを含む。制御装置は装置に関連する信号を保
存するためのメモリを含み、そこでは信号は装置の動作中に装置から受信され及
び装置に送られ、装置の作動機能を表す複数の階層的に相互接続したサブシステ
ムから成る階層的データ、階層的データ構造に信号を送るための手段、信号に応
答して制御された方法によって階層的データ内で状態を更新するための手段を含
む。
注入を制御するための制御システムを含む。制御装置は装置に関連する信号を保
存するためのメモリを含み、そこでは信号は装置の動作中に装置から受信され及
び装置に送られ、装置の作動機能を表す複数の階層的に相互接続したサブシステ
ムから成る階層的データ、階層的データ構造に信号を送るための手段、信号に応
答して制御された方法によって階層的データ内で状態を更新するための手段を含
む。
【００２０】 イオン注入システムは発明の例として使用されるが、発明はあらゆる特定のタ
イプのシステムの制御に制限されない。
イプのシステムの制御に制限されない。
【００２１】 詳細な説明 本発明のさまざまな実施例は添付する図面を参照して説明され、そこでは異な
る図面においても同じエレメントは同じ番号で参照される。
る図面においても同じエレメントは同じ番号で参照される。
【００２２】 発明のひとつの特徴にしたがって、装置の作動機能を表す階層的に結合された
サブシステムのコントロール・システム・アーキテクチャー（CSA）が与えられ
る。CSAによって表された装置を制御する方法は実行プロトコルに従ってサブシ
ステムの実行をスケジュールに入れる。実行プロトコルは、装置のすべての実行
サイクルに対してサブシステムの各々の上方及び下方実行を実行する。そのよう
な処理に関して、複雑なシステムの動作はサブシステムにモジュール化され、サ
ブシステム間の相関は階層にしたがって制御される方法で取り扱われる。
サブシステムのコントロール・システム・アーキテクチャー（CSA）が与えられ
る。CSAによって表された装置を制御する方法は実行プロトコルに従ってサブシ
ステムの実行をスケジュールに入れる。実行プロトコルは、装置のすべての実行
サイクルに対してサブシステムの各々の上方及び下方実行を実行する。そのよう
な処理に関して、複雑なシステムの動作はサブシステムにモジュール化され、サ
ブシステム間の相関は階層にしたがって制御される方法で取り扱われる。
【００２３】 本発明の制御システムアーキテクチャーによって制御されるひとつの装置は、
イオン注入システムである。イオン注入は半導体ウエハ内に導電率を変化させる
不純物を導入するための標準的で商業的に受け容れらた技術となった。所望の不
純物材料はイオンソース内でイオン化され、該イオンは半導体ウエハの表面に方
向付けられた指定エネルギーのイオンビームを形成するべく加速される。ビーム
内の強力なイオンは半導体材料のバルク内に侵入し、所望の導電率の領域を形成
するために半導体材料の結晶格子内に埋め込まれる。
イオン注入システムである。イオン注入は半導体ウエハ内に導電率を変化させる
不純物を導入するための標準的で商業的に受け容れらた技術となった。所望の不
純物材料はイオンソース内でイオン化され、該イオンは半導体ウエハの表面に方
向付けられた指定エネルギーのイオンビームを形成するべく加速される。ビーム
内の強力なイオンは半導体材料のバルク内に侵入し、所望の導電率の領域を形成
するために半導体材料の結晶格子内に埋め込まれる。
【００２４】 イオン注入器の性能は単位時間あたりに処理されるウエハによって計られる。
ウエハ移送時間、注入時間及びダウンタイムはすべて総合処理時間に寄与し、し
たがって、高いスループットを達成するためにこれらの時間を最小化することが
所望される。イオン注入器の性能はまたイオンのドーズの正確さ及びウエハ表面
全体にわたったドーズの均一性によって計られる。多くの半導体素子はイオン注
入システムによって製造されるため、素子が制御可能で繰り返し可能な動作特性
を有することを保証するためにウエハからウエハへドーズの正確性及び均一性を
与えることが極めて重要である。
ウエハ移送時間、注入時間及びダウンタイムはすべて総合処理時間に寄与し、し
たがって、高いスループットを達成するためにこれらの時間を最小化することが
所望される。イオン注入器の性能はまたイオンのドーズの正確さ及びウエハ表面
全体にわたったドーズの均一性によって計られる。多くの半導体素子はイオン注
入システムによって製造されるため、素子が制御可能で繰り返し可能な動作特性
を有することを保証するためにウエハからウエハへドーズの正確性及び均一性を
与えることが極めて重要である。
【００２５】 したがって、性能が最大化されながら正確性が維持されることを保証するため
に、適当な注入が負所望な遅れを受けることなく適当な時間に起こるように、イ
オン注入システムの要素の動作は注意深く整合される。
に、適当な注入が負所望な遅れを受けることなく適当な時間に起こるように、イ
オン注入システムの要素の動作は注意深く整合される。
【００２６】 イオン注入システム100の一例が図１に示される。図１のイオン注入システム
は、ここに参考文献として組み込むWhiteらによって1994年9月27日に発行された
題名"Compact High Current Broad Beam Implanter"なる米国特許第5,350,926号
に説明されている。概してイオン注入システム100は以下のように動作する。
は、ここに参考文献として組み込むWhiteらによって1994年9月27日に発行された
題名"Compact High Current Broad Beam Implanter"なる米国特許第5,350,926号
に説明されている。概してイオン注入システム100は以下のように動作する。
【００２７】 図１において、イオン注入システム100はイオンソース2によって生成されるイ
オンビーム1とともに動作する。３つのスロットグリッド11、12、13の配列はソ
ースからのイオンを制限し、抽出し及び加速するように働く。イオンビーム1は
イオンビーム1を分解スリット4の方へ偏向させる分析電磁石3のポールの間に入
る。異なる運動量を有する負所望のイオンは磁場によって異なる角度で偏向され
、その結果それらは分解スリットの片方の側面上で遮られる。イオンビーム1は
分解アパーチャ4を通過後再び発散し、第２電磁石5のポール間を通過して、平行
イオン軌道を有する出力ビーム6を与える。注入位置において、ターゲット7はス
テージ7a上で制御された速度で上下に移動される。均一なイオン注入は出力ビー
ム6を通じてターゲット7を速度の垂直成分が一定の状態で移動することによって
達成される。ターゲットの注入が完了したとき、ステージ7aはコンベアベルト若
しくはそのようなものの上にターゲットを置き、処理のために次のターゲットを
持ってくる。
オンビーム1とともに動作する。３つのスロットグリッド11、12、13の配列はソ
ースからのイオンを制限し、抽出し及び加速するように働く。イオンビーム1は
イオンビーム1を分解スリット4の方へ偏向させる分析電磁石3のポールの間に入
る。異なる運動量を有する負所望のイオンは磁場によって異なる角度で偏向され
、その結果それらは分解スリットの片方の側面上で遮られる。イオンビーム1は
分解アパーチャ4を通過後再び発散し、第２電磁石5のポール間を通過して、平行
イオン軌道を有する出力ビーム6を与える。注入位置において、ターゲット7はス
テージ7a上で制御された速度で上下に移動される。均一なイオン注入は出力ビー
ム6を通じてターゲット7を速度の垂直成分が一定の状態で移動することによって
達成される。ターゲットの注入が完了したとき、ステージ7aはコンベアベルト若
しくはそのようなものの上にターゲットを置き、処理のために次のターゲットを
持ってくる。
【００２８】 正確なタイミング、ドーズ量及びイオン注入システム100内の要素の制御は、
制御システム200によって維持される。発明のひとつの実施例にしたがって、イ
オン注入システム100の制御システム200は一対の中央演算処理装置CPU60及びCPU
70上で実行するソフトウエアアプリケーションによって実行される。発明のひと
つの実施例にしたがってCPU60及び70上で実行される制御システムは、イオン注
入システムの動作が多くの階層的に配列されたサブシステムへモジュール化され
るところの周期的制御システムである。イオン注入システム100の各サブシステ
ムに関連するのはひとつ若しくはそれ以上の状態機械及びデータフロー図であり
、そこでは各データフロー図は状態機械に関連するデジタル信号処理及び条件付
け装置（DSPCU）からのデータのフローの順序を識別する。概して、状態機械は
デジタル信号処理及び条件付けオブジェクトから状態情報を受信し、それへコマ
ンド情報を送り、それはさらにデジタル及びアナログ入力及び数値入力を読み出
し及び処理し、信号をデジタル及びアナログ出力120へ送る。選択されたコマン
ドはグラフィカル・ユーザー・インターフェース（GUI）80を通じて制御システ
ム200へ入力される。
制御システム200によって維持される。発明のひとつの実施例にしたがって、イ
オン注入システム100の制御システム200は一対の中央演算処理装置CPU60及びCPU
70上で実行するソフトウエアアプリケーションによって実行される。発明のひと
つの実施例にしたがってCPU60及び70上で実行される制御システムは、イオン注
入システムの動作が多くの階層的に配列されたサブシステムへモジュール化され
るところの周期的制御システムである。イオン注入システム100の各サブシステ
ムに関連するのはひとつ若しくはそれ以上の状態機械及びデータフロー図であり
、そこでは各データフロー図は状態機械に関連するデジタル信号処理及び条件付
け装置（DSPCU）からのデータのフローの順序を識別する。概して、状態機械は
デジタル信号処理及び条件付けオブジェクトから状態情報を受信し、それへコマ
ンド情報を送り、それはさらにデジタル及びアナログ入力及び数値入力を読み出
し及び処理し、信号をデジタル及びアナログ出力120へ送る。選択されたコマン
ドはグラフィカル・ユーザー・インターフェース（GUI）80を通じて制御システ
ム200へ入力される。
【００２９】 図２は制御システム200による周期的制御を与えるのに使用されるハードウエ
ア及びソフトウエアコンポーネントのひとつの実施例を示したハイレベルのブロ
ック図である。特定的に、制御システム200はインフォメーション・アプリカン
ト・ネットワーク（IAN）コンピュータ101、ニュー・コントロール・システム・
コンピュータ（NCS）102及び入力／出力（I/O）ハードウエア104を含む。有利な
ことに制御システム200はまたシステム改訂及び制御を容易にするために入力及
び出力信号の許容セットに対する制約条件及びサブシステムの各々の状態を識別
するテーブル（D5）を含む。テーブルD5は、制御システム200内のあらゆるアク
セス可能な位置に置くことが可能であるが、CPU70内に示されている。IAN、NCS
及びI/Oは以下で詳細に説明される。
ア及びソフトウエアコンポーネントのひとつの実施例を示したハイレベルのブロ
ック図である。特定的に、制御システム200はインフォメーション・アプリカン
ト・ネットワーク（IAN）コンピュータ101、ニュー・コントロール・システム・
コンピュータ（NCS）102及び入力／出力（I/O）ハードウエア104を含む。有利な
ことに制御システム200はまたシステム改訂及び制御を容易にするために入力及
び出力信号の許容セットに対する制約条件及びサブシステムの各々の状態を識別
するテーブル（D5）を含む。テーブルD5は、制御システム200内のあらゆるアク
セス可能な位置に置くことが可能であるが、CPU70内に示されている。IAN、NCS
及びI/Oは以下で詳細に説明される。
【００３０】 IAN101及びI/O104はともに制御システム200用のデータ及びコマンド収集を与
える。データ収集を２つの成分、すなわち、ひとつはイオン注入システムと制御
システムとの間で信号データを転送し、ひとつはGUIと制御システムとの間でコ
マンドを転送する２つの成分に分離することによって、各機能は矛盾する状態に
対するポテンシャルを減少させるために独立にスケジュールに入れられ得る。
える。データ収集を２つの成分、すなわち、ひとつはイオン注入システムと制御
システムとの間で信号データを転送し、ひとつはGUIと制御システムとの間でコ
マンドを転送する２つの成分に分離することによって、各機能は矛盾する状態に
対するポテンシャルを減少させるために独立にスケジュールに入れられ得る。
【００３１】 I/O104はイオン注入システム100の各動作を適当に整合させるために信号120を
受信し及び送信するためのデータ収集手段（D4a）を与えるハードウエアから成
る。I/O104はNCS102によってモニターされ若しくは駆動されるべきイオン注入装
置100内のさまざまな制御信号と接続される信号ライン120を受け取る。制御デー
タ信号はループマスターハードウエア122によって検索される。ループマスター
ハードウエアは二重孔メモリ128の一部内にデジタルデータ値として保存される
代表デジタル信号を与えるべく受信された制御信号をサンプリングする。
受信し及び送信するためのデータ収集手段（D4a）を与えるハードウエアから成
る。I/O104はNCS102によってモニターされ若しくは駆動されるべきイオン注入装
置100内のさまざまな制御信号と接続される信号ライン120を受け取る。制御デー
タ信号はループマスターハードウエア122によって検索される。ループマスター
ハードウエアは二重孔メモリ128の一部内にデジタルデータ値として保存される
代表デジタル信号を与えるべく受信された制御信号をサンプリングする。
【００３２】 プロセッサ130は二重孔メモリ128へ接続される。プロセッサ130によって実行
されるひとつの機能はメモリからデジタルデータ値を読み取ることであり、その
データをニュー・コントロール・システム（NCS）102ソフトウエアだけでなくラ
イン132上でCPU70へ転送することである。NCS102はメモリ内に保存され及びデジ
タル信号処理及び条件付けオブジェクトによって処理されたデジタルデータ値を
使用し状態情報をイオン注入システム内の各サブシステムを制御しかつ監視する
各状態機械へ与える。ひとつの実施例において、IAN101は、制御システム200とG
UI80との間でのデータ及びコマンドの転送を制御するソフトウエアデータ収集ア
プリケーション（D4a）である。IAN101は例えばGUI80においてユーザーにイオン
注入システムの動作に影響を及ぼすようNCS102へさまざまなコマンド及びデータ
を入力することによってイオン注入システム100の動作をカスタマイズすること
を許容するユーザーインターフェースから成る。ユーザー入力コマンドは受信さ
れ及びIAN101によって処理され、イオン注入システムの各実行サイクルの間の所
定の時間でNSC102へ伝播される。IAN101とNCS102との間でのコマンドの転送に対
する制御はプロセッサ150及び130によって与えられる。
されるひとつの機能はメモリからデジタルデータ値を読み取ることであり、その
データをニュー・コントロール・システム（NCS）102ソフトウエアだけでなくラ
イン132上でCPU70へ転送することである。NCS102はメモリ内に保存され及びデジ
タル信号処理及び条件付けオブジェクトによって処理されたデジタルデータ値を
使用し状態情報をイオン注入システム内の各サブシステムを制御しかつ監視する
各状態機械へ与える。ひとつの実施例において、IAN101は、制御システム200とG
UI80との間でのデータ及びコマンドの転送を制御するソフトウエアデータ収集ア
プリケーション（D4a）である。IAN101は例えばGUI80においてユーザーにイオン
注入システムの動作に影響を及ぼすようNCS102へさまざまなコマンド及びデータ
を入力することによってイオン注入システム100の動作をカスタマイズすること
を許容するユーザーインターフェースから成る。ユーザー入力コマンドは受信さ
れ及びIAN101によって処理され、イオン注入システムの各実行サイクルの間の所
定の時間でNSC102へ伝播される。IAN101とNCS102との間でのコマンドの転送に対
する制御はプロセッサ150及び130によって与えられる。
【００３３】 NCS102はイオン注入システムの作動機能を表すサブシステムの階層制御構造（
D1）を含む。各サブシステムはひとつ若しくはそれ以上のタスクを実行し、階層
内で比較的低いサブシステムの状態はモニター及び制御のために階層内で比較的
１レベル高いものに利用できる。NCS102はまた階層内でサブシステムの実行の順
序を決定するためのプロトコル制御（D2）を含む。さらにNCS102はプロトコルに
したがって階層内でサブシステムのタスクの実行を実行するための及び関連した
各々のサブシステムによって実行されたタスクのタイミングに従ってスケジュー
ルに入れられたスケジューラ（D3）を含む。
D1）を含む。各サブシステムはひとつ若しくはそれ以上のタスクを実行し、階層
内で比較的低いサブシステムの状態はモニター及び制御のために階層内で比較的
１レベル高いものに利用できる。NCS102はまた階層内でサブシステムの実行の順
序を決定するためのプロトコル制御（D2）を含む。さらにNCS102はプロトコルに
したがって階層内でサブシステムのタスクの実行を実行するための及び関連した
各々のサブシステムによって実行されたタスクのタイミングに従ってスケジュー
ルに入れられたスケジューラ（D3）を含む。
【００３４】 構造D1〜D5は、ハードウエア、ソフトウエア若しくはそれらの組合せで実行さ
れる機能単位である。異なる機能単位D1〜D5がCPU60及び70のひとつによって実
行されるように図２に示されているが、本発明はあらゆる特定の数のCPU若しく
はCPU内の機能のあらゆる特定の分布に制限されない。しかし、制御システムの
機能性を異なるCPUに分離することの利点は、それによって２つの異なるオペレ
ーティングシステム若しくは各CPUに対して最適化された構成を有するひとつの
オペレーティングシステムがNCS及びIANソフトウエアプログラムとともに使用さ
れ得るということである。このアプローチはデータをモニターし集めるための最
適なオペレーティングシステム（若しくは、オペレーティングシステム構成）は
IANに対して利用され、一方NCSは制御目的用の最適なオペレーティングシステム
（若しくはオペレーティングシステム構成）に頼ることを保証する。
れる機能単位である。異なる機能単位D1〜D5がCPU60及び70のひとつによって実
行されるように図２に示されているが、本発明はあらゆる特定の数のCPU若しく
はCPU内の機能のあらゆる特定の分布に制限されない。しかし、制御システムの
機能性を異なるCPUに分離することの利点は、それによって２つの異なるオペレ
ーティングシステム若しくは各CPUに対して最適化された構成を有するひとつの
オペレーティングシステムがNCS及びIANソフトウエアプログラムとともに使用さ
れ得るということである。このアプローチはデータをモニターし集めるための最
適なオペレーティングシステム（若しくは、オペレーティングシステム構成）は
IANに対して利用され、一方NCSは制御目的用の最適なオペレーティングシステム
（若しくはオペレーティングシステム構成）に頼ることを保証する。
【００３５】 階層を確立するために、イオン注入装置内の各サブシステムはサブ−サブシス
テムに分解される。同様に、サブ−サブシステムはサブ−サブ−サブシステムに
分解され、それは与えられたサブ−サブシステムの成分を識別する。サブシステ
ムをそれらの成分のサブ−サブシステムに分解することはある基本のサブシステ
ムが識別されるまで続く。NCS102の階層サブシステム構造の作成及び評価は以下
により詳細に与えられる。
テムに分解される。同様に、サブ−サブシステムはサブ−サブ−サブシステムに
分解され、それは与えられたサブ−サブシステムの成分を識別する。サブシステ
ムをそれらの成分のサブ−サブシステムに分解することはある基本のサブシステ
ムが識別されるまで続く。NCS102の階層サブシステム構造の作成及び評価は以下
により詳細に与えられる。
【００３６】 多くのサブ−サブシステムに分割された各サブシステムはサブ−サブシステム
に関して親と呼ばれ、一方サブ−サブシステムは親サブシステムに関して子と呼
ばれる。サブシステム、サブ−サブシステム等の各々の作動機能は、状態機械及
びサブシステム、サブ−サブシステム等に関連するDSPCUのデータフロー図の組
合せによって定義される。
に関して親と呼ばれ、一方サブ−サブシステムは親サブシステムに関して子と呼
ばれる。サブシステム、サブ−サブシステム等の各々の作動機能は、状態機械及
びサブシステム、サブ−サブシステム等に関連するDSPCUのデータフロー図の組
合せによって定義される。
【００３７】 NCS102は自動若しくは手動モードのいずれかで動作する。さらに、システム階
層内で各サブシステムは自動若しくは手動モードのいずれかで動作する。自動モ
ードにおいて、GUI80からのコマンドはサブシステムの階層内の最も上位レベル
のサブシステムにのみ送られる。GUI80からの階層内でより低いレベルのサブシ
ステムへのコマンドは、最も上位のサブシステムと目的のサブシステムの親との
間（親チェーンと呼ばれる）の階層内のすべてのサブシステムが手動モードに切
り替えられた後にのみ実行される。手動モードの際、親サブシステムは子サブシ
ステムに命令せず、それは子サブシステムがその親サブシステム及び同時にGUI8
0からの両方によって命令されないことを保証する。したがって、手動モードへ
の切り替えは最上位レベルのサブシステムから最初に始めなければならない。さ
らに、子サブシステムへ送られるコマンドは自動的にNCS102ソフトウエアに親チ
ェーンを上から下へ手動モードに命令させる。NCS102ソフトウエアに対する手動
モードはシステムのすべての状態を含み、そこでは少なくとも最上位レベルのサ
ブシステムが手動モードである。
層内で各サブシステムは自動若しくは手動モードのいずれかで動作する。自動モ
ードにおいて、GUI80からのコマンドはサブシステムの階層内の最も上位レベル
のサブシステムにのみ送られる。GUI80からの階層内でより低いレベルのサブシ
ステムへのコマンドは、最も上位のサブシステムと目的のサブシステムの親との
間（親チェーンと呼ばれる）の階層内のすべてのサブシステムが手動モードに切
り替えられた後にのみ実行される。手動モードの際、親サブシステムは子サブシ
ステムに命令せず、それは子サブシステムがその親サブシステム及び同時にGUI8
0からの両方によって命令されないことを保証する。したがって、手動モードへ
の切り替えは最上位レベルのサブシステムから最初に始めなければならない。さ
らに、子サブシステムへ送られるコマンドは自動的にNCS102ソフトウエアに親チ
ェーンを上から下へ手動モードに命令させる。NCS102ソフトウエアに対する手動
モードはシステムのすべての状態を含み、そこでは少なくとも最上位レベルのサ
ブシステムが手動モードである。
【００３８】 したがって、相互接続されたデータ構造D1は制御システムによって並べられた
、コヒーレントな決定をするためにフレームワークを与える。並べられた決定及
びサブシステム実行はプロトコル制御器D2及びスケジューラD3によって実施され
る。プロトコル制御器D2及び階層データ構造のサブシステム内の決定及び実行を
スケジュールに入れるためのスケジューラD3によって使用される方法は以下に詳
細に説明される。最初に、階層的データ構造のひとつの実施例の基本的構造及び
階層的データ構造を構築するための方法が説明される。
、コヒーレントな決定をするためにフレームワークを与える。並べられた決定及
びサブシステム実行はプロトコル制御器D2及びスケジューラD3によって実施され
る。プロトコル制御器D2及び階層データ構造のサブシステム内の決定及び実行を
スケジュールに入れるためのスケジューラD3によって使用される方法は以下に詳
細に説明される。最初に、階層的データ構造のひとつの実施例の基本的構造及び
階層的データ構造を構築するための方法が説明される。
【００３９】 D1：データフロー構造 上記したように、イオン注入システムの作動機能はサブシステムの階層を使っ
て表され、その各々はひとつ若しくはそれ以上の状態機械及びDSPCUへ及びから
のデータのフローを識別するデータフロー図から成る。
て表され、その各々はひとつ若しくはそれ以上の状態機械及びDSPCUへ及びから
のデータのフローを識別するデータフロー図から成る。
【００４０】 各サブシステムを離散的状態機械及びDSPCU成分に分離することは、しばしば
実行中に信号処理動作は制御の決定作成アスペクトと大きく異なるため設計を単
純化しかつより粗野な性能へ導く。
実行中に信号処理動作は制御の決定作成アスペクトと大きく異なるため設計を単
純化しかつより粗野な性能へ導く。
【００４１】 例えば、図３に示されるように、親及び２つの子サブシステムは状態機械170
〜172及びDSPCU370a、370b及び370cのデータフロー図のセットによって定義され
る。もしNCS102が図１のイオン注入システム100を制御するのに使用されたら、
状態機械170〜172及びDSPCU370a、370b及び370cに対するデータフロー図はシス
テム100の作動機能性を与える。サブシステム階層は各レベルにおいて親データ
フロー図内に含まれる子サブシステムによって定義される。
〜172及びDSPCU370a、370b及び370cのデータフロー図のセットによって定義され
る。もしNCS102が図１のイオン注入システム100を制御するのに使用されたら、
状態機械170〜172及びDSPCU370a、370b及び370cに対するデータフロー図はシス
テム100の作動機能性を与える。サブシステム階層は各レベルにおいて親データ
フロー図内に含まれる子サブシステムによって定義される。
【００４２】 例えば、状態機械170及びデータフロー図270から作られるサブシステムはイオ
ン注入システムに関連し、状態機械171及びデータフロー図271はトリマ及び制御
要素36に関連し、及び状態機械172及びデータフロー図272は移動スキャン制御要
素27に関連する。同様に、階層内の同じ若しくはより低いレベルの他のサブシス
テムはイオン注入システムの他の部品と関連する。状態機械171及び172は状態機
械170の直接制御の下にある。データフロー成分271、272及びDSPCU370a、370b及
び370cはサブシステム間で相互接続され、階層によって制約されない。
ン注入システムに関連し、状態機械171及びデータフロー図271はトリマ及び制御
要素36に関連し、及び状態機械172及びデータフロー図272は移動スキャン制御要
素27に関連する。同様に、階層内の同じ若しくはより低いレベルの他のサブシス
テムはイオン注入システムの他の部品と関連する。状態機械171及び172は状態機
械170の直接制御の下にある。データフロー成分271、272及びDSPCU370a、370b及
び370cはサブシステム間で相互接続され、階層によって制約されない。
【００４３】 階層的方法で状態機械を配列することのひとつの利点は制御下のシステム内の
エラーの取扱いを容易にするということである。各サブシステムは検出する責任
を負い、エラー状態に応答する。多くの場合、サブシステムはエラー状態に対し
て適当な応答を決定することができない。この場合、サブシステムはエラーをそ
の親のサブシステムに伝播し、その後それはエラーに応答するか若しくはさらに
エラーを上の親チェーン伝播するかのいずれかに対して責任がある。これはエラ
ーを"バブリングアップする"と呼ばれる。設計による親サブシステムはシステム
全体にわたって制御を有し、エラーに対する適当な応答を決定するための情報の
より大きなセットを有する。結果として、エラー状態は階層のトップレベルへ伝
播される必要がないが、より適当なレベルで取り扱われる。もしエラーが解決さ
れずにトップサブシステムへ伝播すると、それはユーザーによる応答に対してIA
N100へ伝播される。この方法でエラー取扱いを分配することによって、インテリ
ジェントエラー取扱い戦略は最小の複雑さで実行される。
エラーの取扱いを容易にするということである。各サブシステムは検出する責任
を負い、エラー状態に応答する。多くの場合、サブシステムはエラー状態に対し
て適当な応答を決定することができない。この場合、サブシステムはエラーをそ
の親のサブシステムに伝播し、その後それはエラーに応答するか若しくはさらに
エラーを上の親チェーン伝播するかのいずれかに対して責任がある。これはエラ
ーを"バブリングアップする"と呼ばれる。設計による親サブシステムはシステム
全体にわたって制御を有し、エラーに対する適当な応答を決定するための情報の
より大きなセットを有する。結果として、エラー状態は階層のトップレベルへ伝
播される必要がないが、より適当なレベルで取り扱われる。もしエラーが解決さ
れずにトップサブシステムへ伝播すると、それはユーザーによる応答に対してIA
N100へ伝播される。この方法でエラー取扱いを分配することによって、インテリ
ジェントエラー取扱い戦略は最小の複雑さで実行される。
【００４４】 図４を参照して、各サブシステム内に潜在的に含まれたコンポーネントを表す
例がマスター状態機械300及びデータフロー図310を含む。データフロー図310は
関連する単一のDSPCU及びDSPCUの挙動を形成する他のコンポーネントを識別する
。図４に示されるように、各サブシステムはオブザーバー状態機械302のような
ひとつ若しくはそれ以上の付加的レベルの状態機械を含み、それはマスター有限
状態機械300の評価の前に実行中に評価される。状態機械は状態及び入力信号に
応答して状態機械サブシステムで取られた関連する遷移を識別する。
例がマスター状態機械300及びデータフロー図310を含む。データフロー図310は
関連する単一のDSPCU及びDSPCUの挙動を形成する他のコンポーネントを識別する
。図４に示されるように、各サブシステムはオブザーバー状態機械302のような
ひとつ若しくはそれ以上の付加的レベルの状態機械を含み、それはマスター有限
状態機械300の評価の前に実行中に評価される。状態機械は状態及び入力信号に
応答して状態機械サブシステムで取られた関連する遷移を識別する。
【００４５】 図４において状態機械300及び302によって表されたサブシステムはインジケー
タサブシステムである。インジケータサブシステムによって入力される３つの異
なる状態が存在する。エラー状態、遷移状態及びターミナル状態である。エラー
状態は（状態303のような）円によって示され、遷移状態は（状態304のような）
角の丸い多角形によって示され、及びターミナル状態は８角形305のような８角
形によって示される。
タサブシステムである。インジケータサブシステムによって入力される３つの異
なる状態が存在する。エラー状態、遷移状態及びターミナル状態である。エラー
状態は（状態303のような）円によって示され、遷移状態は（状態304のような）
角の丸い多角形によって示され、及びターミナル状態は８角形305のような８角
形によって示される。
【００４６】 ひとつの実施例において、状態機械302はインジケータサブシステムで（二重
孔メモリ128若しくは子サブシステムのいずれかから）受信された入力信号をサ
ンプリングするのに使用されるオブザーバー状態機械である。デジタル入力は状
態ON、OFF若しくはUNKNOWNである。入力信号は遷移状態ON*OK、OFF*OK若しくは
エラー状態であるI/O*ERRORのいずれかへ遷移するインジケータを生じさせる。
孔メモリ128若しくは子サブシステムのいずれかから）受信された入力信号をサ
ンプリングするのに使用されるオブザーバー状態機械である。デジタル入力は状
態ON、OFF若しくはUNKNOWNである。入力信号は遷移状態ON*OK、OFF*OK若しくは
エラー状態であるI/O*ERRORのいずれかへ遷移するインジケータを生じさせる。
【００４７】 マスター状態機械300は入力FSM.Observer.On*OK及びFSM.Observer.Off*OKとし
て遷移状態の状況を受信するように示されている。これらの入力のひとつが主張
される（オブザーバーFSMがそれらの状態の一つに入力する）ときはいつでも、
マスター有限状態機械はON若しくはOFFのいずれかのターミナル状態に移行する
。もし、FSM.Observer.I/O*ERROR入力が主張されることになると、インジケータ
はターミナルSHUTDOWN状態へ移行する。
て遷移状態の状況を受信するように示されている。これらの入力のひとつが主張
される（オブザーバーFSMがそれらの状態の一つに入力する）ときはいつでも、
マスター有限状態機械はON若しくはOFFのいずれかのターミナル状態に移行する
。もし、FSM.Observer.I/O*ERROR入力が主張されることになると、インジケータ
はターミナルSHUTDOWN状態へ移行する。
【００４８】 データ構造（D1）の構築 サブシステム図と呼ばれる（図４に示されるような）状態機械／データフロー
図は、ユーザーによって各サブシステムに対して手動で構成される。図が形成さ
れた後、それはゼロ若しくはそれ以上のコマンドのセット、ひとつ若しくはそれ
以上の状態のセット、ゼロ若しくはそれ以上のデータフロー入力のセット及びゼ
ロ若しくはそれ以上のデータフロー出力のセットによって定義されるインターフ
ェースによって説明される。ひとつ若しくはそれ以上のサブシステムが親サブシ
ステム内に含まれているとき、子サブシステムの各例への参照がサブシステムイ
ンターフェースを表す要素を通じて親データフローダイアグラム内に与えられる
。この要素はDSPCUと同じインターフェースを有するが、実際には子サブシステ
ムの閉じ込められた挙動を表す。
図は、ユーザーによって各サブシステムに対して手動で構成される。図が形成さ
れた後、それはゼロ若しくはそれ以上のコマンドのセット、ひとつ若しくはそれ
以上の状態のセット、ゼロ若しくはそれ以上のデータフロー入力のセット及びゼ
ロ若しくはそれ以上のデータフロー出力のセットによって定義されるインターフ
ェースによって説明される。ひとつ若しくはそれ以上のサブシステムが親サブシ
ステム内に含まれているとき、子サブシステムの各例への参照がサブシステムイ
ンターフェースを表す要素を通じて親データフローダイアグラム内に与えられる
。この要素はDSPCUと同じインターフェースを有するが、実際には子サブシステ
ムの閉じ込められた挙動を表す。
【００４９】 ひとつの実施例において、VISIOTMグラフィカル設計ツールが強化され、図の
形式でサブシステム設計を作成するのに使用される。NCS102の全体の階層構造が
形成されるにしたがって、VISIOツールは子サブシステムの状態機械／データフ
ロー図からのデータに対し親サブシステムとリンクすることを許容する。グラフ
ィカル要素間の接続及び外部プログラム制御に対するサポートを与える他のグラ
フィカルツールは択一的に使用され、したがって発明はVISIOツールの使用に限
定されない。
形式でサブシステム設計を作成するのに使用される。NCS102の全体の階層構造が
形成されるにしたがって、VISIOツールは子サブシステムの状態機械／データフ
ロー図からのデータに対し親サブシステムとリンクすることを許容する。グラフ
ィカル要素間の接続及び外部プログラム制御に対するサポートを与える他のグラ
フィカルツールは択一的に使用され、したがって発明はVISIOツールの使用に限
定されない。
【００５０】 上記したように、各親サブシステムに対する子サブシステムは親システムのデ
ータフロー図内で表される。与えられたサブシステム図は状態機械、DSPCU及び
親にリンクされた子サブシステムを記述する。階層は最上位のサブシステム図で
開始し子サブシステムの各々を通じてリンクを作成することによって完全に定義
（及び決定）される。ひとたびすべてのサブシステム図状態が手動で入力される
と、状態機械、DSPCU及びそれらの相互接続を読み取り及び形成するのに必要な
すべての要素を記述する階層データ構造へサブシステム図を変換するよう構築が
開始される。以下、VISIOTMを通じて与えられたサブシステムをNCS102による処
理が可能なフォーマットへ変換するのに使用されるひとつの方法が図５を参照し
て説明される。
ータフロー図内で表される。与えられたサブシステム図は状態機械、DSPCU及び
親にリンクされた子サブシステムを記述する。階層は最上位のサブシステム図で
開始し子サブシステムの各々を通じてリンクを作成することによって完全に定義
（及び決定）される。ひとたびすべてのサブシステム図状態が手動で入力される
と、状態機械、DSPCU及びそれらの相互接続を読み取り及び形成するのに必要な
すべての要素を記述する階層データ構造へサブシステム図を変換するよう構築が
開始される。以下、VISIOTMを通じて与えられたサブシステムをNCS102による処
理が可能なフォーマットへ変換するのに使用されるひとつの方法が図５を参照し
て説明される。
【００５１】 工程220において、上記したように、ユーザーはシステム内で表されるべきサ
ブシステムの各々に対してサブシステム図を準備する。階層データ構造内に含ま
れる状態機械／データフロー図の各々を含む図の完全なセット222が与えられる
。工程224で構築ファイルがコンパイルされる。コンパイル処理の間、階層内の
サブシステム間の未結合の入力及び出力が識別される。あらゆる未結合の入力及
び出力が修正された後、構成ファイル226が作成される。構成ファイルは構築フ
ァイルと類似している。しかし、親／子サブシステムのすべての入力及び出力が
決定され、したがって親及び子サブシステムの上方及び下方実行を解析するため
の情報が与えられた。
ブシステムの各々に対してサブシステム図を準備する。階層データ構造内に含ま
れる状態機械／データフロー図の各々を含む図の完全なセット222が与えられる
。工程224で構築ファイルがコンパイルされる。コンパイル処理の間、階層内の
サブシステム間の未結合の入力及び出力が識別される。あらゆる未結合の入力及
び出力が修正された後、構成ファイル226が作成される。構成ファイルは構築フ
ァイルと類似している。しかし、親／子サブシステムのすべての入力及び出力が
決定され、したがって親及び子サブシステムの上方及び下方実行を解析するため
の情報が与えられた。
【００５２】 構成ファイル226はCPU60及びCPU70の両方によって使用される。CPU70はIAN100
総称ユーザーインターフェース229を構築するために工程228において構成ファイ
ル226を使用する。総称ユーザーインターフェース229はユーザーに対してサブシ
ステムが実際にNCS102内に含まれる特定の知識無しでNCS102を制御することを許
可する。CPU60はNCS102を実行するソフトウエア231を構築するためのテンプレー
トとして工程230において構成ファイル226を使用する。構成ファイル226に加え
て、CPU60は構成ファイル内のいずれのサブシステムがイオン注入システムの各
実行サイクル中に評価されるべきかを識別するためにスケジューラD3（以下で詳
細に説明される）を使用する。
総称ユーザーインターフェース229を構築するために工程228において構成ファイ
ル226を使用する。総称ユーザーインターフェース229はユーザーに対してサブシ
ステムが実際にNCS102内に含まれる特定の知識無しでNCS102を制御することを許
可する。CPU60はNCS102を実行するソフトウエア231を構築するためのテンプレー
トとして工程230において構成ファイル226を使用する。構成ファイル226に加え
て、CPU60は構成ファイル内のいずれのサブシステムがイオン注入システムの各
実行サイクル中に評価されるべきかを識別するためにスケジューラD3（以下で詳
細に説明される）を使用する。
【００５３】 DSPCU（D3）の実行のスケジューリング ひとたび制御されるシステムの作動機能性を表す階層データ構造が生成される
と、制御されたシステムの処理中にサブシステムの各々がどのように相互作用す
るかのスケジュールが与えられる。スケジュールは、各々のサブシステムの動作
が所望の結果に達するために適当な時間で実行されることを保証するよう選択さ
れる。
と、制御されたシステムの処理中にサブシステムの各々がどのように相互作用す
るかのスケジュールが与えられる。スケジュールは、各々のサブシステムの動作
が所望の結果に達するために適当な時間で実行されることを保証するよう選択さ
れる。
【００５４】 ひとつの実施例において、制御されたシステムの動作の総時間は総動作時間と
呼ばれる。総動作時間は多くの実行サイクルに配分され、その時間中制御された
システムの状態が評価される。ひとつの実行サイクル中に、階層データ構造は階
層の昇順及び階層の降順の両方で解析される。さらに各実行サイクルは多くの基
本時間間隔に配分される。スケジューラは制御されたシステムの総動作時間内で
各々の実行サイクルに対し、実行サイクル中に適当な基本時間間隔でサブシステ
ムの実行をスケジュールに入れる。
呼ばれる。総動作時間は多くの実行サイクルに配分され、その時間中制御された
システムの状態が評価される。ひとつの実行サイクル中に、階層データ構造は階
層の昇順及び階層の降順の両方で解析される。さらに各実行サイクルは多くの基
本時間間隔に配分される。スケジューラは制御されたシステムの総動作時間内で
各々の実行サイクルに対し、実行サイクル中に適当な基本時間間隔でサブシステ
ムの実行をスケジュールに入れる。
【００５５】 したがって、スケジューラD3は制御システム階層から成る状態機械及びデータ
フロー図の実行を並べる。スケジューラによって決定された実行の順序は階層内
でのサブシステムのそれぞれの位置及びサブシステムが解析される選択された周
波数に基づいている。例えば、サブシステムは実行サイクル毎若しくは10回実行
サイクル毎に解析される。
フロー図の実行を並べる。スケジューラによって決定された実行の順序は階層内
でのサブシステムのそれぞれの位置及びサブシステムが解析される選択された周
波数に基づいている。例えば、サブシステムは実行サイクル毎若しくは10回実行
サイクル毎に解析される。
【００５６】 状態機械及びデータフロー図の実行のスケジューリングは、制御されたシステ
ムの性能を最大化するために制御されたシステムの実際の動作前に実行される。
ひとつの実施例において、各状態機械及びDSPCUはオブジェクトとして表され、
スケジューリングはオブジェクト指向プログラミング方法を使って実行される。
各オブジェクトは実行サイクル内で基本時間間隔に割当てられる。オブジェクト
が実行用に選択される頻度が小さいと、そのオブジェクトに関連するオーバーヘ
ッドの処理も低下する。ひとつの実施例において、異なる基本時間間隔へのオブ
ジェクトの割当ては制御要求に基づいてシステム設計者によって実行される。ひ
とたびシステム設計者がオブジェクトが実行されるべき時間間隔を選択したら、
一連のスケジュールリストが生成される。上記したように、制御されたシステム
の動作の実行サイクル毎に、上方及び下方実行の両方が実行される。したがって
、各実行サイクルに対して一連のリストは、実行の上行位相内で実行されるDSPC
Uオブジェクトを識別するリスト及び実行の下行位相内で実行されるDSPCUオブジ
ェクトを識別するリストを含む。
ムの性能を最大化するために制御されたシステムの実際の動作前に実行される。
ひとつの実施例において、各状態機械及びDSPCUはオブジェクトとして表され、
スケジューリングはオブジェクト指向プログラミング方法を使って実行される。
各オブジェクトは実行サイクル内で基本時間間隔に割当てられる。オブジェクト
が実行用に選択される頻度が小さいと、そのオブジェクトに関連するオーバーヘ
ッドの処理も低下する。ひとつの実施例において、異なる基本時間間隔へのオブ
ジェクトの割当ては制御要求に基づいてシステム設計者によって実行される。ひ
とたびシステム設計者がオブジェクトが実行されるべき時間間隔を選択したら、
一連のスケジュールリストが生成される。上記したように、制御されたシステム
の動作の実行サイクル毎に、上方及び下方実行の両方が実行される。したがって
、各実行サイクルに対して一連のリストは、実行の上行位相内で実行されるDSPC
Uオブジェクトを識別するリスト及び実行の下行位相内で実行されるDSPCUオブジ
ェクトを識別するリストを含む。
【００５７】 一連のリストが生成される前に、階層データ構造は制御されたシステムの最悪
の場合の実行時間状態、すなわち、階層データ構造内のDSPCU毎の上方及び下方
実行の両方を実行するのにかかる最大量の時間を決定するべく評価される。最悪
の場合の実行時間は制御システムの各サイクルの実行を許すべく時間の長さを決
定するために使用される。決定された最悪ケースの実行時間は基本時間間隔を決
定するべく選択された数の処理サイクルによって分割される。
の場合の実行時間状態、すなわち、階層データ構造内のDSPCU毎の上方及び下方
実行の両方を実行するのにかかる最大量の時間を決定するべく評価される。最悪
の場合の実行時間は制御システムの各サイクルの実行を許すべく時間の長さを決
定するために使用される。決定された最悪ケースの実行時間は基本時間間隔を決
定するべく選択された数の処理サイクルによって分割される。
【００５８】 図６を参照して、最悪ケースの実行時間を計算するために生成されたリスト及
び処理サイクル中サブシステムの実行をスケジューリングするためのスケジュー
ラによって生成されるリストを表すためにブロック図が与えられる。
び処理サイクル中サブシステムの実行をスケジューリングするためのスケジュー
ラによって生成されるリストを表すためにブロック図が与えられる。
【００５９】 DSPCUオブジェクト及び状態機械オブジェクトは、既知の帰納的階層ツリー検
索技術を使ってリスト250及び253を形成するべく階層データ構造から検索される
。リスト253は状態機械オブジェクトへのすべてのポインタのリストである。ポ
インタは、階層データ構造の底でのサブシステムの状態機械オブジェクトを指す
ポインタから階層データ構造の頂上でのサブシステムの状態機械オブジェクトを
指すポインタへ並べられる。リスト250はDSPCUオブジェクトへのすべてのポイン
タのリストである。DSPCUオブジェクトへのポインタは、階層データ構造の底に
おいてサブシステムに関連するDSPCUオブジェクトから階層データ構造の頂上に
おいてサブシステムに関連するDSPCUオブジェクトへの順に、関連するデータフ
ロー図によって定義された順序で並べられる。
索技術を使ってリスト250及び253を形成するべく階層データ構造から検索される
。リスト253は状態機械オブジェクトへのすべてのポインタのリストである。ポ
インタは、階層データ構造の底でのサブシステムの状態機械オブジェクトを指す
ポインタから階層データ構造の頂上でのサブシステムの状態機械オブジェクトを
指すポインタへ並べられる。リスト250はDSPCUオブジェクトへのすべてのポイン
タのリストである。DSPCUオブジェクトへのポインタは、階層データ構造の底に
おいてサブシステムに関連するDSPCUオブジェクトから階層データ構造の頂上に
おいてサブシステムに関連するDSPCUオブジェクトへの順に、関連するデータフ
ロー図によって定義された順序で並べられる。
【００６０】 状態機械オブジェクトへのポインタのリスト253を使って、２つの新しいリス
ト、すなわち更新アップリスト261及び更新ダウンリスト256が生成される。更新
アップリスト261はDSPCUオブジェクトリスト253とそれに従う状態機械オブジェ
クトリスト250の組合せである。更新ダウンリスト256は状態機械オブジェクトに
対するポインタのリスト253の逆（すなわち、リスト253の底からリスト253の頂
上へ並べられた）とそれに従うDSPCUオブジェクトリスト250の組合せである。
ト、すなわち更新アップリスト261及び更新ダウンリスト256が生成される。更新
アップリスト261はDSPCUオブジェクトリスト253とそれに従う状態機械オブジェ
クトリスト250の組合せである。更新ダウンリスト256は状態機械オブジェクトに
対するポインタのリスト253の逆（すなわち、リスト253の底からリスト253の頂
上へ並べられた）とそれに従うDSPCUオブジェクトリスト250の組合せである。
【００６１】 更新アップリスト261及び更新ダウンリスト256は階層的実行プロトコルにした
がって並べられたオブジェクトへのポインタを含む。しかし、リスト内のオブジ
ェクトはそれらの実行に関連した異なるタイミング要求を有する。すなわち、各
オブジェクトは制御されたシステムの実行サイクル中に異なる基本時間間隔で解
析される。ひとつの実施例において、オブジェクト実行に有効な時間インターバ
ルは、実行サイクル内の基本時間間隔の総数の因数であるインターバルのセット
に制限される。例えば、もし上方若しくは下方実行のいずれかに対して要求され
る基本時間間隔の総数が８だったら、オブジェクト実行に有効な時間インターバ
ルは８の因数である時間インターバル、すなわち1、2、4及び8である。選択され
た時間インターバルへオブジェクトの実行を制限することは、実行時間間隔を通
じて制御システム内のオブジェクトの実行のバランス若しくは広がりを容易にす
る。
がって並べられたオブジェクトへのポインタを含む。しかし、リスト内のオブジ
ェクトはそれらの実行に関連した異なるタイミング要求を有する。すなわち、各
オブジェクトは制御されたシステムの実行サイクル中に異なる基本時間間隔で解
析される。ひとつの実施例において、オブジェクト実行に有効な時間インターバ
ルは、実行サイクル内の基本時間間隔の総数の因数であるインターバルのセット
に制限される。例えば、もし上方若しくは下方実行のいずれかに対して要求され
る基本時間間隔の総数が８だったら、オブジェクト実行に有効な時間インターバ
ルは８の因数である時間インターバル、すなわち1、2、4及び8である。選択され
た時間インターバルへオブジェクトの実行を制限することは、実行時間間隔を通
じて制御システム内のオブジェクトの実行のバランス若しくは広がりを容易にす
る。
【００６２】 すべてのオブジェクトはセットのひとつの時間インターバルに関連するため、
オリジナルの更新アップ及び更新ダウンリストは、それぞれのリストの多重検索
を使って存在するセット（すなわち、総時間インターバルの因数）と同数のリス
トに分配される。例えば、図６に示されるように、制御されたシステムのひとつ
の実行サイクル内の基本時間間隔の数が８に等しいと仮定すると、８の４つの因
数、１、２、４及び８が存在する。更新アップリスト261及び更新ダウンリスト2
56はそれぞれ基本間隔の１、２、４及び８倍の実行時間インターバルに関連した
オブジェクトから完全に構成されていることが仮定されている。各オブジェクト
に関連した時間インターバルに基づく検索技術を使用して、更新アップリスト26
1及び更新ダウンリスト256はそれぞれ図７を参照して説明される方法を使って、
４つの異なったリスト262〜265及び266〜269に配分される。
オリジナルの更新アップ及び更新ダウンリストは、それぞれのリストの多重検索
を使って存在するセット（すなわち、総時間インターバルの因数）と同数のリス
トに分配される。例えば、図６に示されるように、制御されたシステムのひとつ
の実行サイクル内の基本時間間隔の数が８に等しいと仮定すると、８の４つの因
数、１、２、４及び８が存在する。更新アップリスト261及び更新ダウンリスト2
56はそれぞれ基本間隔の１、２、４及び８倍の実行時間インターバルに関連した
オブジェクトから完全に構成されていることが仮定されている。各オブジェクト
に関連した時間インターバルに基づく検索技術を使用して、更新アップリスト26
1及び更新ダウンリスト256はそれぞれ図７を参照して説明される方法を使って、
４つの異なったリスト262〜265及び266〜269に配分される。
【００６３】 工程700において、各グループリストは最小公倍数によって割り算されたグル
ープに関連する時間インターバルと等しい値を割り当てられる。図６の例におい
て、最小公倍数が１である場合、グループの各々262/266、263/267、264/268及
び265/269に対して割り当てられた値はそれぞれ8、4、2及び1に等しい。割り当
てられた値は、グループ内の各オブジェクトが制御されたシステムの実行のひと
つのサイクル中に解析されるところの基本時間間隔の数を決定する。したがって
、グループ262内の各オブジェクトは８基本時間間隔の間に解析され、一方グル
ープ265内の各オブジェクトは１基本時間間隔の間に実行される。
ープに関連する時間インターバルと等しい値を割り当てられる。図６の例におい
て、最小公倍数が１である場合、グループの各々262/266、263/267、264/268及
び265/269に対して割り当てられた値はそれぞれ8、4、2及び1に等しい。割り当
てられた値は、グループ内の各オブジェクトが制御されたシステムの実行のひと
つのサイクル中に解析されるところの基本時間間隔の数を決定する。したがって
、グループ262内の各オブジェクトは８基本時間間隔の間に解析され、一方グル
ープ265内の各オブジェクトは１基本時間間隔の間に実行される。
【００６４】 ひとたび各グループが値を割り当てられると、工程702において、各グループ
はオブジェクトの平衡数のサブグループに配分される。グループの各対内のサブ
グループの数は一対のグループ内のすべてのオブジェクトに対して総許可実行時
間を計算し、及びこの総許可実行時間を一対のグループに関する基本時間間隔の
数で割り算することによって決定される。したがって、グループ262に対して、
総許可実行時間は８基本時間間隔であり、一方基本時間間隔の数は８であるので
、ひとつのサブグループが存在する。グループ264に対して、総許可実行時間は
２基本時間間隔であり、一方基本時間間隔の総数は８であるので、２基本時間間
隔の４つのサブグループが存在する。したがって、図６において、グループ262
及び266はひとつのサブグループを有し、グループ263及び267は２つのサブグル
ープを有し、グループ264及び268は４つのサブグループを有し、及びグループ26
5及び269は８つのサブグループを有する。
はオブジェクトの平衡数のサブグループに配分される。グループの各対内のサブ
グループの数は一対のグループ内のすべてのオブジェクトに対して総許可実行時
間を計算し、及びこの総許可実行時間を一対のグループに関する基本時間間隔の
数で割り算することによって決定される。したがって、グループ262に対して、
総許可実行時間は８基本時間間隔であり、一方基本時間間隔の数は８であるので
、ひとつのサブグループが存在する。グループ264に対して、総許可実行時間は
２基本時間間隔であり、一方基本時間間隔の総数は８であるので、２基本時間間
隔の４つのサブグループが存在する。したがって、図６において、グループ262
及び266はひとつのサブグループを有し、グループ263及び267は２つのサブグル
ープを有し、グループ264及び268は４つのサブグループを有し、及びグループ26
5及び269は８つのサブグループを有する。
【００６５】 ひとたび各グループ内のサブグループの数が決定されると、オブジェクトは更
新アップリスト261及び更新ダウンリスト256から各グループのサブグループへ分
配される。オブジェクトが割り当てられるグループはオブジェクトの関連時間イ
ンターバル（１、２、４若しくは８）に応答して決定される。オブジェクトが配
置されるサブグループは各オブジェクトを実行させるのにかかる時間及びサブグ
ループに割り当てられた時間に応答して決定される。
新アップリスト261及び更新ダウンリスト256から各グループのサブグループへ分
配される。オブジェクトが割り当てられるグループはオブジェクトの関連時間イ
ンターバル（１、２、４若しくは８）に応答して決定される。オブジェクトが配
置されるサブグループは各オブジェクトを実行させるのにかかる時間及びサブグ
ループに割り当てられた時間に応答して決定される。
【００６６】 ひとつの実施例において、各グループに対する総時間配分は特定のグループに
関連する基本間隔の数を付加することによって決定される（例えば、更新アップ
リスト及び更新ダウンリストから２つの時間インターバルに関連したオブジェク
トの実行のための総時間間隔を加算する）。これは本発明の限定ではないが、各
グループに対して、オブジェクトが更新ダウンサブグループ内の配置のために更
新ダウンリストから検索される前に、更新アップリストからのすべてのオブジェ
クトは更新アップサブグループ内に満たされる。ひとたび更新アップリスト261
からのオブジェクトがサブグループに割り当てられると、グループに割り当てら
れた残りの時間を使って、更新ダウンリスト256からのオブジェクトがサブグル
ープへ割り当てられる。したがって、工程704において、グループ用の更新アッ
プリストが空いているか否かが決定される。もし空いていなければ、処理は工程
706に進み、そこでグループに対する次の連続オブジェクトが更新アップリスト2
61から選択される。
関連する基本間隔の数を付加することによって決定される（例えば、更新アップ
リスト及び更新ダウンリストから２つの時間インターバルに関連したオブジェク
トの実行のための総時間間隔を加算する）。これは本発明の限定ではないが、各
グループに対して、オブジェクトが更新ダウンサブグループ内の配置のために更
新ダウンリストから検索される前に、更新アップリストからのすべてのオブジェ
クトは更新アップサブグループ内に満たされる。ひとたび更新アップリスト261
からのオブジェクトがサブグループに割り当てられると、グループに割り当てら
れた残りの時間を使って、更新ダウンリスト256からのオブジェクトがサブグル
ープへ割り当てられる。したがって、工程704において、グループ用の更新アッ
プリストが空いているか否かが決定される。もし空いていなければ、処理は工程
706に進み、そこでグループに対する次の連続オブジェクトが更新アップリスト2
61から選択される。
【００６７】 上記したように、各サブグループは基本時間間隔のある倍数である割り当てら
れた時間間隔と関連していた。サブグループに対して割り当てられた時間間隔が
一致するまで、オブジェクトはサブグループ内に配置され、その後オブジェクト
はグループに対する次の連続サブグループ内に配置される。したがって、工程70
8において、オブジェクトに対する実行時間（例えば、オブジェクトの特性とし
て保存される）は総サブグループ実行時間に付加され、及び割り当てられたサブ
グループ時間と比較される。もし和が割り当てられたサブグループ時間を超える
と、工程710において次のサブグループが検索される。もし工程708において和が
割り当てられたサブグループ時間を超えないか若しくは新しいサブグループが工
程710で検索されると、工程712において、オブジェクトはサブグループ内に配置
され、総時間及びサブグループ時間は増分される。工程714において、最大割り
当てグループ時間と比較がなされる。もしグループを解析するための時間が残っ
ていれば、処理は工程704に戻る。
れた時間間隔と関連していた。サブグループに対して割り当てられた時間間隔が
一致するまで、オブジェクトはサブグループ内に配置され、その後オブジェクト
はグループに対する次の連続サブグループ内に配置される。したがって、工程70
8において、オブジェクトに対する実行時間（例えば、オブジェクトの特性とし
て保存される）は総サブグループ実行時間に付加され、及び割り当てられたサブ
グループ時間と比較される。もし和が割り当てられたサブグループ時間を超える
と、工程710において次のサブグループが検索される。もし工程708において和が
割り当てられたサブグループ時間を超えないか若しくは新しいサブグループが工
程710で検索されると、工程712において、オブジェクトはサブグループ内に配置
され、総時間及びサブグループ時間は増分される。工程714において、最大割り
当てグループ時間と比較がなされる。もしグループを解析するための時間が残っ
ていれば、処理は工程704に戻る。
【００６８】 更新アップリストが空いていると決定されたとき、工程714においてグループ
に割り当てられたすべての時間が一致したことが決定されるまで、オブジェクト
は工程716から722を通じて更新ダウンリスト256からグループに対する関連した
更新ダウンサブグループへ移動される。
に割り当てられたすべての時間が一致したことが決定されるまで、オブジェクト
は工程716から722を通じて更新ダウンリスト256からグループに対する関連した
更新ダウンサブグループへ移動される。
【００６９】 したがって、図７に示された処理を使って、オブジェクトは関連する時間イン
ターバル（1、2、4若しくは8）にしたがって特定のグループ内へ配置するために
それぞれの更新アップ及び更新ダウンリストから選択される。グループ対262及
び266において、ひとつのサブグループしか存在しないので、すべてのオブジェ
クトはサブグループＡ1内にある。グループ対263及び267に対して、オブジェク
トはサブグループＢ1若しくはＢ2のいずれか内にある。
ターバル（1、2、4若しくは8）にしたがって特定のグループ内へ配置するために
それぞれの更新アップ及び更新ダウンリストから選択される。グループ対262及
び266において、ひとつのサブグループしか存在しないので、すべてのオブジェ
クトはサブグループＡ1内にある。グループ対263及び267に対して、オブジェク
トはサブグループＢ1若しくはＢ2のいずれか内にある。
【００７０】 図７に記述された処理の結果は一連の時間間隔ベースのリストであり、その各
々は状態機械及び階層データ構造からのDSPCUオブジェクトに対するポインタを
含み、また関連するオブジェクトが制御されたシステムのひとつの実行サイクル
中に解析されるところの基本時間間隔を識別する。時間間隔ベースリストは実行
時間実行リスト274〜289（図６）を生成するのに使用され、それはサブグループ
に対するポインタのリストである。実行時間実行リストは、制御されたシステム
のひとつの上方及び下方実行において、基本サイクルの各々に対してオブジェク
トのサブグループの各々の実行の順序を識別する。図６の例を使用して、制御さ
れたシステムの実行が８基本時間間隔を含む場合、更新アップ実行時間実行リス
トは８実行時間実行上方実行リスト274〜281からなり、更新ダウン実行時間実行
リストは８実行時間実行下方実行リスト282〜289から成る。各基本時間間隔に対
して、実行時間実行リストの上方及び下方対が実行され、実行時間実行リスト内
の指示されたサブグループの各々内のオブジェクトは順に実行される。
々は状態機械及び階層データ構造からのDSPCUオブジェクトに対するポインタを
含み、また関連するオブジェクトが制御されたシステムのひとつの実行サイクル
中に解析されるところの基本時間間隔を識別する。時間間隔ベースリストは実行
時間実行リスト274〜289（図６）を生成するのに使用され、それはサブグループ
に対するポインタのリストである。実行時間実行リストは、制御されたシステム
のひとつの上方及び下方実行において、基本サイクルの各々に対してオブジェク
トのサブグループの各々の実行の順序を識別する。図６の例を使用して、制御さ
れたシステムの実行が８基本時間間隔を含む場合、更新アップ実行時間実行リス
トは８実行時間実行上方実行リスト274〜281からなり、更新ダウン実行時間実行
リストは８実行時間実行下方実行リスト282〜289から成る。各基本時間間隔に対
して、実行時間実行リストの上方及び下方対が実行され、実行時間実行リスト内
の指示されたサブグループの各々内のオブジェクトは順に実行される。
【００７１】 実行時間実行リストは以下のようにして形成される。各基本時間間隔に対して
、時間間隔ベースリストの各々からのひとつのサブグループは実行時間実行リス
ト内に含まれる。グループ内の次の連続サブグループの各々は連続サイクルで実
行するよう選択される。サブグループを異なる基本時間間隔に分離することは実
行サイクルを横切って動作を分配し、それによって与えられた時間間隔内で処理
されるオブジェクトの数を管理可能な量に制限する。
、時間間隔ベースリストの各々からのひとつのサブグループは実行時間実行リス
ト内に含まれる。グループ内の次の連続サブグループの各々は連続サイクルで実
行するよう選択される。サブグループを異なる基本時間間隔に分離することは実
行サイクルを横切って動作を分配し、それによって与えられた時間間隔内で処理
されるオブジェクトの数を管理可能な量に制限する。
【００７２】 実行時間実行リストは更新アップリスト290及び更新ダウンリスト291を生成す
るのに使用され、その各々はリスト274〜289のような実行時間実行リストに対す
るポインタのリストである。したがって、リスト274〜281のような８リストのひ
とつのセットが制御されたシステムの各実行サイクルに対して与えられる。ひと
つの実施例において、タイマー（ソフトウエア若しくはハードウエアのいずれか
で実行される）がゼロから制御された装置の実行サイクルの総数まで増分される
。各タイマー増分に対して、実行時間リストの各々から更新アップリスト290及
び更新ダウンリスト291へポインタをコピーすることによってそれぞれのリスト
内でひとつのリストが生成される。例えば、もし制御されたシステムのひとつの
動作サイクル内に1000実行サイクルが存在したら、更新アップリスト290は1000
個の実行時間実行リストを含む。更新アップリスト290及び更新ダウンリスト291
は制御されたシステムの実行サイクルの各々に対して動作のスケジューリングを
与える。制御されたシステムの実際の実行時間の前にオブジェクトの各々の実行
をスケジュールに入れることは実行時間オーバーヘッドを減少させ、したがって
制御されたシステムの性能を強化する。
るのに使用され、その各々はリスト274〜289のような実行時間実行リストに対す
るポインタのリストである。したがって、リスト274〜281のような８リストのひ
とつのセットが制御されたシステムの各実行サイクルに対して与えられる。ひと
つの実施例において、タイマー（ソフトウエア若しくはハードウエアのいずれか
で実行される）がゼロから制御された装置の実行サイクルの総数まで増分される
。各タイマー増分に対して、実行時間リストの各々から更新アップリスト290及
び更新ダウンリスト291へポインタをコピーすることによってそれぞれのリスト
内でひとつのリストが生成される。例えば、もし制御されたシステムのひとつの
動作サイクル内に1000実行サイクルが存在したら、更新アップリスト290は1000
個の実行時間実行リストを含む。更新アップリスト290及び更新ダウンリスト291
は制御されたシステムの実行サイクルの各々に対して動作のスケジューリングを
与える。制御されたシステムの実際の実行時間の前にオブジェクトの各々の実行
をスケジュールに入れることは実行時間オーバーヘッドを減少させ、したがって
制御されたシステムの性能を強化する。
【００７３】 階層データ構造からのオブジェクトの実行をスケジュールに入れる上記方法は
所望の実行間隔にわたって実行動作を分配するという利点を有するが、本発明は
上記した工程に限定されない。むしろ、オブジェクトの階層構造が維持されるの
を許すオブジェクトの実行をスケジュールに入れるあらゆる方法が択一的に使用
される。
所望の実行間隔にわたって実行動作を分配するという利点を有するが、本発明は
上記した工程に限定されない。むしろ、オブジェクトの階層構造が維持されるの
を許すオブジェクトの実行をスケジュールに入れるあらゆる方法が択一的に使用
される。
【００７４】 D2：プロトコル制御 プロトコル制御器D2は制御されたシステムの各実行サイクルの間にDSPCU及び
子／親サブシステムの状態機械要素の実行プロトコルを実施する。プロトコルは
図８のフロー図内に示されるようにスレッドと呼ばれる２つの別個の実行プログ
ラムから成る。ひとつのプログラムであるメインスレッド400は、きつく制御さ
れた周期的時間フレーム内でDSPCU及び状態機械の状態評価及びコマンド評価用
である。他のプログラムである二次スレッド500はDSPCUによる出来る限り長い個
別計算の実行用である。２つのスレッドは独自に動作し、そこでは二次スレッド
500がメインスレッド400内のDSPCUの制御下にある。
子／親サブシステムの状態機械要素の実行プロトコルを実施する。プロトコルは
図８のフロー図内に示されるようにスレッドと呼ばれる２つの別個の実行プログ
ラムから成る。ひとつのプログラムであるメインスレッド400は、きつく制御さ
れた周期的時間フレーム内でDSPCU及び状態機械の状態評価及びコマンド評価用
である。他のプログラムである二次スレッド500はDSPCUによる出来る限り長い個
別計算の実行用である。２つのスレッドは独自に動作し、そこでは二次スレッド
500がメインスレッド400内のDSPCUの制御下にある。
【００７５】 メインスレッド400は実行の７つの位相を有し、図２を参照して上述したIAN10
1、NCS102及びI/O104コンポーネントを含む。プロトコル制御器の動作は図２に
示された制御システム200の要素を参照しながら図８を参照して説明される。
1、NCS102及びI/O104コンポーネントを含む。プロトコル制御器の動作は図２に
示された制御システム200の要素を参照しながら図８を参照して説明される。
【００７６】 第１工程402は各実行サイクルの動作に周期性を与えるための同期化用である
。周期的タイマーが経過したら、動作は工程404へ進む。
。周期的タイマーが経過したら、動作は工程404へ進む。
【００７７】 工程404において、実行プロトコルの位相Ｉが開始される。I/O104においてデ
ータ収集が実行され、新しい出力信号値がメモリ128内に保存され及び新しい入
力信号値がメモリ128から読み出される。工程406の位相II及び工程412の位相Vの
間にDSPCUによって計算された出力信号は、サブシステムの各々に関連する物理
的ハードウエアを制御するために数値フォーマットでI/O104の二重孔メモリ内に
保存される。物理的ハードウエアからの入力信号値はI/O104の二重孔メモリから
読み出され、次の位相での評価のためにNCS102内のメモリ内に保存される。
ータ収集が実行され、新しい出力信号値がメモリ128内に保存され及び新しい入
力信号値がメモリ128から読み出される。工程406の位相II及び工程412の位相Vの
間にDSPCUによって計算された出力信号は、サブシステムの各々に関連する物理
的ハードウエアを制御するために数値フォーマットでI/O104の二重孔メモリ内に
保存される。物理的ハードウエアからの入力信号値はI/O104の二重孔メモリから
読み出され、次の位相での評価のためにNCS102内のメモリ内に保存される。
【００７８】 工程406において、実行プロトコルの位相IIが開始される。位相IIの間、NCS10
2はサブシステムのDSPCUの状態評価機能を実行する。実行順序はすべてのサブシ
ステムの組み合わされたデータフロー図によって、左から右へ、データフロー矢
印によって定義された順序で、階層内の最年少の子サブシステムから階層内の最
年長の親へ指示される。
2はサブシステムのDSPCUの状態評価機能を実行する。実行順序はすべてのサブシ
ステムの組み合わされたデータフロー図によって、左から右へ、データフロー矢
印によって定義された順序で、階層内の最年少の子サブシステムから階層内の最
年長の親へ指示される。
【００７９】 工程408において、実行プロトコルの位相IIIが開始される。位相IIIの間に、N
CS102は階層内の状態機械の各々の状態評価機能を実行する。実行は階層内で最
低の状態機械から階層内で最上の状態機械へ順になされる。したがって、子サブ
−サブシステムに関連する状態機械はそれらの親サブシステムに関連する状態機
械の前に解析される。
CS102は階層内の状態機械の各々の状態評価機能を実行する。実行は階層内で最
低の状態機械から階層内で最上の状態機械へ順になされる。したがって、子サブ
−サブシステムに関連する状態機械はそれらの親サブシステムに関連する状態機
械の前に解析される。
【００８０】 位相II及び位相IIIはともに上行実行位相内の状態評価から成る。上方状態評
価を実行するとき、子サブシステムからのみ受信された入力（若しくは、I/O104
から直接に受信された入力）は状態機械及び親サブシステムのDSPCUを評価する
のに使用される。
価を実行するとき、子サブシステムからのみ受信された入力（若しくは、I/O104
から直接に受信された入力）は状態機械及び親サブシステムのDSPCUを評価する
のに使用される。
【００８１】 工程410、位相IVにおいて、NCS102は階層内の状態機械の各々のコマンド評価
機能を実行する。実行順序は最年長の親から最年少の子の順である。
機能を実行する。実行順序は最年長の親から最年少の子の順である。
【００８２】 工程412、位相Vにおいて、NCS102はDSPCUの各々のコマンド評価関数を実行す
る。実行順序は位相IIと同じ順序であり、すなわちデータフロー順である。
る。実行順序は位相IIと同じ順序であり、すなわちデータフロー順である。
【００８３】 もしDSPCUによって新しい要求が二次スレッド新要求リスト450へ付加されたら
、これらの要求は工程414の位相VIにおいて二次スレッド500へ送られる。
、これらの要求は工程414の位相VIにおいて二次スレッド500へ送られる。
【００８４】 上述した実行の位相が完了したとき、IAN100内のソフトウエアは工程416、位
相VIIにおいて更新される。工程416において、NCS102からのデータがIAN101へ送
られる。その後IAN101はIANアプリケーションからグラフィカルユーザーインタ
ーフェースにより受信されたコマンド及び前のサイクルのデータ収集工程404か
ら収集されたデータをNCS102へ送る。実行の下行位相が完了した後、状態機械に
よって与えられた出力信号はデジタルフォーマットでI/O104の二重孔メモリに保
存される。デジタル出力は、サブシステムの各々の物理的ハードウエアを制御す
るために検索され必要によりアナログ信号に変換される。処理は次の周期的タイ
マーチックを待つために工程402へ戻り、そこで次の実行サイクルの開始まで待
ち状態が入力される。
相VIIにおいて更新される。工程416において、NCS102からのデータがIAN101へ送
られる。その後IAN101はIANアプリケーションからグラフィカルユーザーインタ
ーフェースにより受信されたコマンド及び前のサイクルのデータ収集工程404か
ら収集されたデータをNCS102へ送る。実行の下行位相が完了した後、状態機械に
よって与えられた出力信号はデジタルフォーマットでI/O104の二重孔メモリに保
存される。デジタル出力は、サブシステムの各々の物理的ハードウエアを制御す
るために検索され必要によりアナログ信号に変換される。処理は次の周期的タイ
マーチックを待つために工程402へ戻り、そこで次の実行サイクルの開始まで待
ち状態が入力される。
【００８５】 ひとつ若しくはそれ以上のDSPCUが要求を付加したとき二次スレッド500動作が
開始する。DSPCUは工程414、位相VI動作中に二次スレッド新要求リスト450へ実
行要求を付加する。新要求が二次スレッド500によって受信されると、新実行要
求は新要求リスト450から除去され、かつ工程504において二次スレッド要求リス
ト501へ付加される。二次スレッド500は前の要求が完了した後工程506で与えら
れた順序で各要求を実行する。各要求の実行はメインスレッド400の多くの周期
的サイクルの間実行してもよい。これによってDSPCUはメインスレッド400の周期
性と干渉することなくより長い計算を実行することができる。工程508において
要求の実行が二次スレッドによって完了するまで、DSPCUは後続の位相II状態評
価（工程406）の各々の間に実行要求の状態を評価する。二次スレッド500はリス
トが空くまで要求を実行しつづける。二次スレッド500はメインスレッド400がよ
り多くの要求を生成するまで工程502で待機する。
開始する。DSPCUは工程414、位相VI動作中に二次スレッド新要求リスト450へ実
行要求を付加する。新要求が二次スレッド500によって受信されると、新実行要
求は新要求リスト450から除去され、かつ工程504において二次スレッド要求リス
ト501へ付加される。二次スレッド500は前の要求が完了した後工程506で与えら
れた順序で各要求を実行する。各要求の実行はメインスレッド400の多くの周期
的サイクルの間実行してもよい。これによってDSPCUはメインスレッド400の周期
性と干渉することなくより長い計算を実行することができる。工程508において
要求の実行が二次スレッドによって完了するまで、DSPCUは後続の位相II状態評
価（工程406）の各々の間に実行要求の状態を評価する。二次スレッド500はリス
トが空くまで要求を実行しつづける。二次スレッド500はメインスレッド400がよ
り多くの要求を生成するまで工程502で待機する。
【００８６】 上記されたアップ／ダウン実行環境によって高度に整合された制御がイオン注
入システム100内のサブシステムに対して及ぼされる。ハードウエアから与えら
れた入力信号の効果をユーザーによって与えられるコマンドの効果から分離する
ことによって、イオン注入システムの動作の状態はその状態に影響を及ぼすコマ
ンドが発行される前に最初に評価される。さらに、状態機械及びDSPCUの２つの
位相の実行を果たすことによって、各サブシステムの真の状態が決定され、それ
は２つの異なるタイプの入力によって影響されるためである。
入システム100内のサブシステムに対して及ぼされる。ハードウエアから与えら
れた入力信号の効果をユーザーによって与えられるコマンドの効果から分離する
ことによって、イオン注入システムの動作の状態はその状態に影響を及ぼすコマ
ンドが発行される前に最初に評価される。さらに、状態機械及びDSPCUの２つの
位相の実行を果たすことによって、各サブシステムの真の状態が決定され、それ
は２つの異なるタイプの入力によって影響されるためである。
【００８７】 したがって、複雑なシステムを制御するための改良された方法及び装置が与え
られ、それは制御システム内のサブシステムに関連する動作の制御を反映する複
数の階層的に結合された状態機械を含む。新しい制御システムの第１の特徴はそ
れが周期的であることである。状態機械は与えられた解析時間間隔内で周期的イ
ンターバルで評価されるため、あらゆる時間におけるサブシステムの状態の正確
な表示が与えられる。制御システムの第２の特徴は、それがユーザーインターフ
ェースからのユーザーコマンドに対してばかりでなく入力／出力信号の両方に対
しても同期したインターフェースを有することである。信号の実行をコマンドの
実行から分離したことによって、コマンドの影響が制御されるべきシステムの実
際の状態と同期することが保証される。さらに、制御システムが階層的な状態機
械の配置に基づいているため、制御システム内の要素の付加若しくは削除は、親
及び子サブシステム内の適当な通信リンクを与えるか若しくは除去することによ
て簡単に適応できる。したがって、システムコンポーネントの要求される再設計
は、制御システム内の現存のサブシステムへ付加されるか及びそこから削除され
るサブシステムに対して付加及び削除するために要求されない。さらに制御シス
テムの階層的性質のために、エラー状態は制御システムないの適当な監視レベル
までしか伝播しない。結果として、エラーの取り扱いは制御システム内へ分配さ
れそれによって、既知のエラー取り扱いを許してあらゆるひとつのサブシステム
での取り扱いの全体的な複雑性を減少させる。
られ、それは制御システム内のサブシステムに関連する動作の制御を反映する複
数の階層的に結合された状態機械を含む。新しい制御システムの第１の特徴はそ
れが周期的であることである。状態機械は与えられた解析時間間隔内で周期的イ
ンターバルで評価されるため、あらゆる時間におけるサブシステムの状態の正確
な表示が与えられる。制御システムの第２の特徴は、それがユーザーインターフ
ェースからのユーザーコマンドに対してばかりでなく入力／出力信号の両方に対
しても同期したインターフェースを有することである。信号の実行をコマンドの
実行から分離したことによって、コマンドの影響が制御されるべきシステムの実
際の状態と同期することが保証される。さらに、制御システムが階層的な状態機
械の配置に基づいているため、制御システム内の要素の付加若しくは削除は、親
及び子サブシステム内の適当な通信リンクを与えるか若しくは除去することによ
て簡単に適応できる。したがって、システムコンポーネントの要求される再設計
は、制御システム内の現存のサブシステムへ付加されるか及びそこから削除され
るサブシステムに対して付加及び削除するために要求されない。さらに制御シス
テムの階層的性質のために、エラー状態は制御システムないの適当な監視レベル
までしか伝播しない。結果として、エラーの取り扱いは制御システム内へ分配さ
れそれによって、既知のエラー取り扱いを許してあらゆるひとつのサブシステム
での取り扱いの全体的な複雑性を減少させる。
【００８８】 上記制御システムはイオン注入システムと関連して説明されてきたが、本発明
はそのような使用に限定されるものではなく、むしろサブシステムにモジュール
化されるあらゆる複雑なシステムの制御をカバーするものである。したがって、
上記制御システムは適応性を最大化するよう相互接続された階層的状態機械によ
って定義される階層的サブシステムを使用し、及びエラーの取り扱いは他のシス
テムにおける使用のために拡張される。
はそのような使用に限定されるものではなく、むしろサブシステムにモジュール
化されるあらゆる複雑なシステムの制御をカバーするものである。したがって、
上記制御システムは適応性を最大化するよう相互接続された階層的状態機械によ
って定義される階層的サブシステムを使用し、及びエラーの取り扱いは他のシス
テムにおける使用のために拡張される。
【００８９】 発明のいくつかの実施例が説明されてきたが、上記したものは単に図示したに
過ぎず限定せず例としてのみ与えられたことは当業者にとって明白である。さま
ざまな修正及び他の実施例は当業者の態様内にあり及び発明の態様内に落ちるよ
うに予期される。
過ぎず限定せず例としてのみ与えられたことは当業者にとって明白である。さま
ざまな修正及び他の実施例は当業者の態様内にあり及び発明の態様内に落ちるよ
うに予期される。
【図１】 図１は、本発明の制御システムによって制御されるイオン注入器を示す略示ブ
ロック図である。
ロック図である。
【図２】 図２は、本発明の制御システム内で採用され及び図１のイオン注入器を制御す
るために使用されるシステムコンポーネントのハイレベルなブロック図である。
るために使用されるシステムコンポーネントのハイレベルなブロック図である。
【図３】 図３は、状態機械及び図１のイオン注入器を制御するのに使用されるデジタル
信号処理及び条件付けユニットの階層的データ構造の例を表すブロック図である
。
信号処理及び条件付けユニットの階層的データ構造の例を表すブロック図である
。
【図４】 図４は、制御システム階層の典型的要素を表すデータフロー図及び有限状態機
械を表す、図３のデータ構造によって表されるサブシステムの例のブロック図で
ある。
械を表す、図３のデータ構造によって表されるサブシステムの例のブロック図で
ある。
【図５】 図５は、図３のようなデータ構造を構築するのに使用される方法のひとつの実
施例を示すフロー図である。
施例を示すフロー図である。
【図６】 図６は、図２の制御システム内のサブシステムの動作を計画するのに使用され
るスケジューラのコンポーネントのブロック図である。
るスケジューラのコンポーネントのブロック図である。
【図７】 図７は、図６のスケジューラによって採用されるスケジュールの方法のひとつ
の実施例のフロー図である。
の実施例のフロー図である。
【図８】 図８は、図２の制御システム内で使用される実行プロトコルを示すためのフロ
ー図である。
ー図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年３月１日（２００１．３．１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キャラハン、ウイリアム、ジー アメリカ合衆国マサチューセッツ州01966 ロックポート、スプリングフィールド・コ ート１ Ｆターム(参考） 5H215 AA20 BB16 BB18 CC09 CX01 CX06 CX08 GG03 GG05 KK01 KK04 KK06
Claims (41)
- 【請求項１】階層内で結合された相互接続されたサブシステムを有する装置
を制御するためのシステムであり、階層内の付与のレベルにおけるサブシステム
が階層のすぐ上のレベルにおけるサブシステム内に含まれるところのシステムで
あって、 複数の階層的に結合された状態機械であって、少なくともひとつの状態機械が
階層的に結合されたサブシステムの各々と関連するところの状態機械と、 階層によって定義された順序で階層的に結合されたサブシステムの各々に対し
て状態機械の状態を評価する手段と、 から成るシステム。 - 【請求項２】請求項１に記載のシステムであって、さらに階層的に結合され
たサブシステムの各々に対して、 少なくともひとつの状態機械に結合され、信号を関連するサブシステムへ及び
そこから転送するためのデジタル信号処理及び条件付けオブジェクトと、 階層的に結合された状態機械に結合され、階層的に結合された状態機械にコマ
ンドを転送するためのユーザーインターフェースと、 から成るシステム。 - 【請求項３】請求項１に記載のシステムであって、状態機械の状態を評価す
るための手段は、階層内で比較的上位である状態機械の評価の前に階層内で比較
的下位である状態機械を評価するよう作動する、ところのシステム。 - 【請求項４】請求項３に記載のシステムであって、状態機械の状態を評価す
るための手段は階層内で比較的下位である状態機械からのみ受信された状態デー
タを使用して状態機械の状態を評価する、ところのシステム。 - 【請求項５】請求項３に記載のシステムであって、ひとつ若しくはそれ以上
の状態機械の状態を評価するための手段は階層内で比較的上位である状態機械か
らのみ受信されたコマンドデータを使って状態機械の状態を評価する、ところの
システム。 - 【請求項６】請求項２に記載のシステムであって、さらに 複数のサブシステムの各々に関連する信号を保存するためのメモリと、 該メモリ内に保存された信号に応答して階層的に結合された複数の状態機械を
評価するための手段であって、階層内で比較的下位である状態機械は階層内で比
較的上位である状態機械の前に評価され、状態機械は階層内で比較的下位の状態
機械からのみ受信した状態データを使って及びデジタル信号処理及び条件付けオ
ブジェクト内に流れるデータから評価されるところの手段と、 外部ユーザーからコマンドを受信するための手段と、 外部ユーザーからのコマンドに応答して階層的に結合された複数の状態機械を
評価するための手段であって、階層内で比較的上位である状態機械は階層内で比
較的下位である状態機械の前に評価され、状態機械は階層内で比較的上位である
状態機械からのみ受信されたコマンドを使って評価されるところの手段と、 から成るシステム。 - 【請求項７】請求項１に記載のシステムであって、階層的に結合された複数
の状態機械の各々は、関連するサブシステム内のエラーを識別するための少なく
とも一つのエラー状態から成る、ところのシステム。 - 【請求項８】請求項１に記載のシステムであって、階層的に結合された複数
の状態機械の各々は、さらに関連するサブシステムの変化状態を識別するための
少なくとも一つの遷移状態から成る、ところのシステム。 - 【請求項９】請求項１に記載のシステムであって、階層的に結合された複数
の状態機械の各々はさらに関連するサブシステムの固定された状態を示すための
少なくとも一つのターミナル状態から成る、ところのシステム。 - 【請求項１０】請求項１に記載のシステムであって、さらに制御された装置
の動作中に複数のサブシステムの実行の順序をスケジュールに入れるためのスケ
ジューラから成るシステム。 - 【請求項１１】請求項１０に記載のシステムであって、サブシステムの各々
に関連するのは制御された装置の動作中に関連サブシステムがどれくらいしばし
ば評価されるべきかを指示するための時間間隔であり、サブシステムの実行の順
序はサブシステムの各々の関連する時間間隔に応答して決定される、ところのシ
ステム。 - 【請求項１２】請求項１１に記載のシステムであって、スケジューラはさら
に装置のサブシステムの各々の総実行時間及び装置の実行のための選択されたサ
イクル数に応答して階層内でサブシステムの実行の順序を決定する、ところのシ
ステム。 - 【請求項１３】請求項１２に記載のシステムであって、階層的に結合された
サブシステムの各々はさらにデータフロー図から成り、少なくとも一つの状態機
械及びデータフロー図は関連するサブシステムの動作状態を指示するよう与えら
れる、ところのシステム。 - 【請求項１４】請求項１３に記載のシステムであって、スケジューラはさら
に、 階層的に結合されたサブシステムの状態機械に対する状態機械ポインタの第１
順序リストであって、状態機械ポインタは関連するサブシステムの階層的に昇順
に並べられるところの第１順序リストと、 階層的に結合されたサブシステムのデータフロー図に対するデータフローポイ
ンタの第２順序リストであって、該データフローポインタはデータフロー順及び
関連するサブシステムの階層的に昇順に並べられるところの第２順序リストと、 第１リストが従う第２リストから成る上方実行リストと、 逆の順序で第２リストが従う第１リストから成る下方実行リストと、 から成るところのシステム。 - 【請求項１５】請求項１４に記載のシステムであって、サブシステムの各々
に関連する時間間隔の各々は装置の実行用に使用される時間間隔の総数の因数で
ある有効時間間隔のセットから選択される、ところのシステム。 - 【請求項１６】請求項１５に記載のシステムであって、さらに 上方更新リストの複数のセットであって、数は有効時間間隔のセット内の時間
間隔の数に対応し、上方更新リストのセットの各エントリーは上方実行リスト内
のひとつのエントリーに対するポインタを保存するところのセットと、 下方更新リストの複数のセットであって、数は有効時間間隔のセット内の時間
間隔の数に対応し、下方更新リストのセットの各エントリーは下方実行リスト内
のひとつのエントリーに対するポインタを保存するところのセットと、 ポインタに関連するサブシステムの実行のために割当てられた時間間隔に応答
して、状態機械ポインタ及びデータフローポインタを上方実行リスト及び下方実
行リストからひとつ若しくはそれ以上の複数の上方更新リスト及び下方更新リス
トへそれぞれコピーするための手段と、 から成るシステム。 - 【請求項１７】請求項１６に記載のシステムであって、さらに 複数の上方スケジュールリストであって、数は装置の実行用に使用される時間
間隔の総数に対応し、上方スケジュールリストのエントリーの各々は上方更新リ
ストに対するポインタを保存するところのリストと、 複数の下方スケジュールリストであって、数は装置の実行用に使用される時間
間隔の総数に対応し、下方スケジュールリストのエントリーの各々は下方更新リ
ストに対するポインタを保存するところのリストと、 複数の上方更新リストから複数の上方スケジュールリストへポインタをコピー
するための、及び複数の下方更新リストから複数の下方スケジュールリストへポ
インタをコピーするための手段であって、ポインタはそれらの関連するサブシス
テムの時間間隔にしたがって複数のスケジュールリストの関連するひとつにコピ
ーするために選択されるところの手段と、 から成るシステム。 - 【請求項１８】請求項１７に記載のシステムであって、さらに 数が装置の実行用の時間間隔の総数に対応する複数のエントリーから成るマス
ター上方リストであって、各関連する時間間隔において解析されるサブシステム
に対するポインタを保存するためのリストと、 数が装置の実行用の時間間隔の総数に対応する複数のエントリーから成るマス
ター下方リストであって、関連する時間間隔中に実行されるサブシステムに対す
るポインタを保存するためのリストと、 時間間隔を測定しかつ制御するためのタイマーと、 タイマー、マスター上方リスト、マスター下方リスト、複数の上方スケジュー
ルリスト及び複数の下方スケジュールリストに結合され、測定されかつ制御され
た時間間隔に応答してマスター上方リスト内の複数の上方スケジュールリストに
対するポインタを保存するための及びマスター下方リスト内の複数の下方スケジ
ュールリストに対するポインタを保存するための手段と、 から成るシステム。 - 【請求項１９】階層内で結合された複数の相互接続されたサブシステムを有
するシステムを解析するための方法であり、階層内の付与のレベルにおいてサブ
システムは階層のすぐ上のレベルにおけるサブシステム内に含まれ、相互接続さ
れたサブシステムの各ひとつは階層的に結合された複数の状態機械の対応するひ
とつと関連するところの方法であって、 各サブシステムに対して関連する状態機械の状態を評価する工程であって、関
連する状態機械の評価の順序はひとつ若しくはそれ以上の相互接続されたサブシ
ステムの階層によって定義された順序に応答して決定されるところの工程、 から成る方法。 - 【請求項２０】請求項１９に記載の方法であり、サブシステムの各々に関連
するのはデジタル信号処理及び条件付けオブジェクトから成るデータフロー図で
あるところの方法であって、さらに 階層的に結合されたサブシステムの各々内へ及びそこから選択された外部信号
を転送する工程であって、各サブシステム内へ及びそこから転送された外部信号
は各状態機械より階層内で比較的下位であるデジタル信号処理及び条件付けオブ
ジェクトに関連する外部信号であるところの工程と、 階層的に結合された状態機械の各々内へコマンドを転送する工程であって、状
態機械の各々内へ転送されるコマンドは各状態機械より階層内で比較的上位であ
るサブシステムから各状態機械において受信されるコマンドであるところの工程
と、 から成る方法。 - 【請求項２１】請求項１９に記載の方法であって、状態機械の状態を評価す
る順序は、階層内で比較的下位であるサブシステムに関連する状態機械から階層
内で比較的上位であるサブシステムに関連する状態機械への順である、ところの
方法。 - 【請求項２２】請求項２０に記載の方法であって、階層によって定義された
順序で関連する状態機械の状態を評価する工程は、階層内で比較的上位であるデ
ジタル信号処理及び条件付けオブジェクトに関連する状態機械の評価の前に、階
層内で比較的下位のデジタル信号処理及び条件付けオブジェクトに関連する状態
機械を評価する、ところの方法。 - 【請求項２３】請求項１９に記載の方法であって、階層によって定義された
順序で関連する状態機械の状態を評価する工程がさらに、 システムの複数のサブシステムから受信された信号をメモリ内に保存する工程
と、 メモリ内に保存された信号に応答して上方向に状態機械を評価する工程であっ
て、階層内で比較的上位であるサブシステムに関連する状態機械の前に階層内で
比較的下位であるサブシステムに関連する状態機械が評価され、各状態機械は各
状態機械より階層内で比較的下位であるサブシステムに関連する状態機械からの
み受信された状態データを使って評価されるところの工程と、 外部ユーザーからコマンドを受信する工程と、 外部ユーザーからのコマンドに応答して下方向へ状態機械を評価する工程であ
って、階層内で比較的下位であるサブシステムに関連する状態機械の前に階層内
で比較的上位であるサブシステムに関連する状態機械が評価され、各状態機械は
各状態機械より階層内で比較的上位であるサブシステムに関連する状態機械から
のみ受信されたコマンドを使って評価されるところの工程と、 から成るところの方法。 - 【請求項２４】請求項１９に記載の方法であって、状態機械の各々は関連す
るサブシステムにおいてエラーを識別するための少なくともひとつのエラー状態
から成るところの方法。 - 【請求項２５】請求項１９に記載の方法であって、状態機械の各々はさらに
関連するサブシステムの変化状態を識別するための少なくともひとつの遷移状態
から成るところの方法。 - 【請求項２６】請求項１９に記載の方法であって、状態機械の各々はさらに
関連するサブシステムの固定された状態を示すための少なくともひとつのターミ
ナル状態から成るところの方法。 - 【請求項２７】請求項１９に記載の方法であって、さらに状態機械の階層内
のサブシステムの実行をスケジュールに入れる工程から成る方法。 - 【請求項２８】請求項２７に記載の方法であって、サブシステムの各々に関
連するのはどのくらいしばしば関連するサブシステムが評価されるべきかを指示
するための時間間隔であり、スケジュールに入れる工程はサブシステムの各々の
時間間隔に応答してサブシステムの実行の順序を決定する工程を含む、ところの
方法。 - 【請求項２９】請求項２８に記載の方法であって、実行の順序を決定するた
めの工程はさらにシステムの総実行時間に応答して実行される、ところの方法。 - 【請求項３０】請求項１９に記載の方法であって、状態機械の各々に関連す
るのは関連するサブシステムにおいてエラーを示すためのエラー状態であり、関
連するサブシステムの各々に対するエラーはサブシステムの階層内の所定のレベ
ルへ送られる、ところの方法。 - 【請求項３１】請求項２３に記載の方法であって、相互接続されたサブシス
テムの各々に関連するのはデータフロー図であり、上方向へ状態機械を評価する
工程は階層的に昇順に関連するサブシステムの状態機械を評価する前に階層的に
昇順にサブシステムのデータフロー図を評価する工程を含む、ところの方法。 - 【請求項３２】請求項３１に記載の方法であって、下方向へ状態機械を評価
する工程は階層的に降順に関連するサブシステムの状態機械を評価した後に階層
的に降順にサブシステムのデータフロー図を評価する工程を含む、ところの方法
。 - 【請求項３３】装置を制御するための制御システムであって、該装置に結合
されたプロセッサから成り、該プロセッサが 装置に関連した信号を保存するためのメモリであって、該信号は装置の動作中
に装置から受信され及び装置へ送られる、ところのメモリと、 装置の作動機能を表す階層的に相互接続された複数のサブシステムから成る階
層的データ構造と、 階層的データ構造へ信号を送るための手段と、 該信号に応答して制御された方法で階層的データ構造内の状態を更新するため
の手段と、 から成るところの制御システム。 - 【請求項３４】請求項３３に記載の制御システムであって、相互接続された
サブシステムの各々は少なくとも一つのオブジェクトによって表され、制御され
た方法で階層的データ構造内の状態を更新するための手段は実行サイクル中に階
層的に昇順に及び階層的に降順にオブジェクトの状態を評価するための手段を含
む、ところの制御システム。 - 【請求項３５】請求項３４に記載の制御システムであって、階層的に昇順で
オブジェクトの状態を評価するための手段は各オブジェクトより階層的データ構
造内で比較的下位であるオブジェクトからの情報を使用してオブジェクトの各々
の状態を評価する、ところの制御システム。 - 【請求項３６】請求項３４に記載の制御システムであって、階層的に降順で
オブジェクトの状態を評価するための手段は各オブジェクトより階層的データ構
造内で比較的上位であるオブジェクトからの情報を使用してオブジェクトの各々
の状態を評価する、ところの制御システム。 - 【請求項３７】請求項３４に記載の制御システムであって、さらに 装置の動作中に階層的データ構造のオブジェクトの各々の実行をスケジュール
に入れるためのスケジューラであって、スケジューリングは制御システムの実行
プロトコルに応答して実行されるところのスケジューラから成る制御システム。 - 【請求項３８】請求項３７に記載の制御システムであって、オブジェクトの
各々は少なくとも一つの状態機械若しくはデータフロー図を含み、制御システム
の実行プロトコルは有限状態機械及び階層的なデータ構造のデータフロー図の実
行の順序を指令する、ところの制御システム。 - 【請求項３９】請求項３８に記載の制御システムであって、実行プロトコル
は実行の４つの位相を含み、それは上行データフロー実行位相、上行状態機械実
行位相、下行状態機械実行位相及び下行データフロー実行位相から成る、ところ
の制御システム。 - 【請求項４０】請求項３４に記載の制御システムであって、装置はイオン注
入システムである、ところの制御システム。 - 【請求項４１】システムによって材料のイオン注入を制御するための制御シ
ステムから成るイオン注入システムであって、該制御システムが、 装置に関連する信号を保存するためのメモリであって、該信号は装置の動作中
に装置から受信され及び装置に送信されるところのメモリと、 装置の作動機能を表す階層的に相互接続された複数のサブシステムから成る階
層的データ構造と、 階層的データ構造へ信号を送るための手段と、 該信号に応答して制御された方法で階層的データ構造内の状態を更新するため
の手段と、 から成るイオン注入システム。
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