SU1206799A1 - Устройство дл обработки измерений параметров линейных неоднородных материалов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может использоватьс  дл  поиска на полупроводниковом монокристалле точек, характеризующих-. с , например, значени ми удельного сопротивлени . Целью изобретени   вл етс  повышение точности определени  координат точек с требуемыми значени ми электрофизических параметров и расширение функциональных возможностей устройства путем использовани  различных методов измерени  удельного сопротивлени  материала, математических моделей удельного сопротивлени  и методов адаптивной фильтрации результатов измерений. Устройство содержит блок задани  опорного напр жени , сумматоры, два блока сравнени , два измерительных элемента, два датчика линейных перемещений, блок пам ти, четыре блока умножени , блок регистрации, блок коммутации, элемент ИЛИ, два блока вычитани , блок согласовани . 1 ил. i W ю о а со

Description

Изобретение относитс  к вычислительной технике и может быть использовано дл  измерени  параметров и калибровки линейных неоднородных материалов, а именно дл  калибровки и поиска.на полупроводниковом, монокристалле точек, характеризуюпшх- с  определенными значени ми каких- либо электрофизических параметров, например, удельного сопротивлени .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности определени  координат точек с требуемыми значени ми электрофизических параметров и расширение функциональных возможностей устройства путем использовани  различных методов измерени  удельного сопротивлени  материала, математических моделей удельного сопротивлени  и методов адаптивной фильтрации результатов измерений.

На чертеже приведена функциональна  схема устройства.

Устройство содержит блок 1 задани  опорного напр жени , сумматор 2,блоки Зи4 сравнени , .измерительный элемент 5, датчик 6 линейных перемещений , блок 7 пам ти, сумматор 8, блоки 9-12 умножени , блок 13 регистрации, блок 14 коммутации, элемент ИЛИ 15, измерительный эле- м ейт 16, датчик 17 линейных перемещений , блоки 18 и 19 вычитани , блок 20 согласовани .

Реальный технологический процесс производства полупроводниковых материалов включает в себ  операцию отор цовки монокристаллов, заключающуюс  в отделении частей монокристалла, .содержащих материал с недопустимым значением удельного сопротивлени . Операци  оторцовки прекращаетс  при достижении значени  удельного сопротивлени , соответствующего области допустимых значений. В процессе отор цовки измерени  удельного сопротивлени  производ тс  на торцах монокристалла и имеют меньшую погрешность , чем измерени  по образующей монокристалла, которые примен ютс  дл  определени  координат точек с заданными параметрами на следующей операции - раскрое монокристалла на различные марки материала. Значительна  погрешность измерений по образующей приводит к тому, что координаты искомых точек определ ютс  не точно, вследствие чего снижаетс  эф2067 ,992

фективность раскро . Повышение точности определени  координат требуемых точек возможно за счет фильтрации погрешностей с помощью математической модели зависимости удельного сопротивлени  вдоль продольной оси монокристалла.

Таким образом, устройство осуществл ет адаптивную фильтрацию 10 и построение математической модели удельного сопротивлени  монокристалла в зависимости от длины и на основании построенной модели определ ет координаты точек, удельное со15 противление в которых совпадает с заранее заданными требуемым его значени ми . Зависимость удельного сопротивлени  от длины задаетс  математическим выражением

20

,

5

П Р р - Tf) . J-- J- J- J

л -- где р - оценка удельного сопротив5лени , получаема  с помощью математической модели;

t - координата точки замера, измен юща с  в пределах 0от О до D, где D - обща 

длина монокристалла, f - степень аппроксимирующего полинома;

А (ао,а ,...ар)- вектор неизвестных коэффициентов модели ; . L

При измерени х, производимых на торцах монокристалла, устройство осу- д ществл ет построение математической модели с помощью адаптивного алгоритма .

леп1 Аси-п у,()ы:из 2

е где п - номер замера;

.у - величина, задающа  величину

шага идентификацииi Pthl- Измеренное значение удельного сопротивлени  на h-м 0 шаге;

Ltnl- вектор L, определ емый дл  п-го замера (шага, итерации ).

После окончани  процесса сторцов- ки устройство начинает осуществл ть измерени  вдоль образующей монокристалла . В св зи с тем, что эти измерени  характеризуютс  значительной

3

погрешностью, дальнейшее уточнение математической модели производитс  с помощью адаптивного алгоритма

ACh --ACh-i + y,,(S4vi(p hl-pCh3))LthX

Далее в устройстве осуществл етс  сравнение модельного значени  удельного сопротивлени  f с требуемым рт и точки их совпадени  фиксируютс  с помощью блока регистрации. Таким образом , дл   поиска точек с требуемыми параметрами используютс  не пр мые измерени , характеризующиес  значительной погрешностью, а отфильтрованна  с помощью адаптивной модели информаци , что позвол ет повысить точность определени  координат точек с требуемыми значени ми удельного

сопротивлени . I

С выхода  чейки блока 7 пам ти осуществл етс  занесение исходных значений коэффициентов модели в сумматор 8. Блок 12 умножени  осуществл ет перемножение коэффициентов модели на соответствующие степени коор динаты точки замера, поступающие на его вход с вьтходл блока 9 умножени  который вьг4исл ет степени координаты точки замера, поступающей на его вход с выхода блока 14 коммутации. Одновременно вычисленные степени координаты точки замера поступают на вход блока 10 умножени . Сумматор 2 подает сумму соответствующих произведений коэффициентов модели и степеней координаты точки реза на вход блока 19 вычитани , на другой вход которого с выхода блока 14 коммутации подаетс  значение удельного сопротивлени , которое в зависимости от режима работы измер етс  либо измерительным элементом 5, либо измерительным элементом 16. При этом на блок 14 коммутации подаетс  значение координаты точки замера с выхода либо датчика 6 линейных перемещений , либо датчика I7 линейных перемещений. Разность измеренного и модельного значений удельного сопротивлени  поступает на вход блока 14 коммутации с выхода блока 19 вычитани . С выхода блока 18 вычитани  на вход блока 3 сравнени  подаетс  разность модельного и требуемого значений удельного сопротивлени . Совпадение обоих значений удельного сопротивлени  регистрируетс  в блоке 13 и служит дл  блока I задани  опор067994

ного напр жени  командой дл  смены эталонного напр жени , которое затем с выхода блока 1 задани  опорного напр жени  подаетс  на вход 5 блока 18 вычитани . В зависимости от режима работы разность модельного и измеренного сопротивлений поступает либо с выхода блока 14 коммутации через блок 4 сравнени  на

10 вход элемента ИЛИ 15, либо на вход этого же элемента непосредственно с выхода блока 14 коммутации. На выходе блока 4 сравнени  в зависимости от знака разности по вл етс  сигнал

t5 +1 или -1. При отсутствии сигнала на входе блока 4 сравнени  его выход имеет нулевой потенциал.

Работа устройства начинаетс  в режиме измерений на торцах монокрис-:

20 талла. В этом режиме измерение значений удельного сопротивлени  производитс  измерительным элементом 5 и подаетс  через блок 20 согласовани  на вход блока 14 коммутации, на вход

25 которого с выхода датчика 6 линейных перемещений подаетс  координата точки замера. На выходе блока 4 сравнени  посто нно присутствует нулевой ; сигнал. Разность 1п1 с вы30 хода блока 19 вычитани  через блок 14 коммутации подаетс  на вход элемента ИЛИ 15. В исходном состо нии в сумматор 8 из третьей  чейки блока 7 пам ти занесены исходные значе35 ки  коэффициентов модели , измерительный элемент 5 установлен в исходной точке замера, на вход блока 18 ычитани , вычисл ющего разность рГп) - f 7 с выхода блока 1

40 задани  опорного напр жени  поступает напр жение Uon. соответствующее требуемому значению удельного сопротивлени  f т , с выхода первой .  чейки блока 7 пам ти через блок 14

45 коммутации на вход блока 11 умножени  подаетс  сигнал, соответствующий величине шага иденти фикации Блок 9 умножени , представл ющий собой набор элементарных узлов умноже50 ни , соединенных последовательно таким образом, что выход предыдущего узла умножени  подключен к входу следующего , а на объединенные входы узла умножени  подаетс  координата точ55 ки замера f, осуществл ет вычисление вектора L П. Блок 12 умножени , представл ющий собой набор элементарных узлов умножени , каждый из которых осуществл ет перемножение двух чисел, вычисл ет скл рное произведение векторов А toj а LU1, которое поступает на вход сумматора 2, который подает значение модельного удельного сопротивлени  р til на вход блока 19 вычитани , на другой вход которого с. выхода блока 14 коммутации подаетс  значение удельного со- противлени  р llT , измеренное на торце на первой итерации. Блок 19 вычитани  подает разностный сигнал -р1П через блок 14 коммутации и элемент ИЛИ 15 на вход блока 11 умноже- ни , который вычисл ет произведение of;, и подает его на вход блока 10 умножени . Блок 10 представл ет собой набор элементарных узлов умножени  и осуществл ет перемножение всех эле ментов вектора ЬСП и d . Полученное произведение поступает на входы сумматора 8, который, вычисл   величину (i ЬСП , уточн ет коэффициенты модели. При равенстве рг pin блок 3 сравнени  выдает команду о регистрации в блок 13 и команду .о смене опорного напр жени  в блок 1 задани  опорного напр жени . В противном случае работа ведетс  с прежним опорным напр жением. Уточнение коэффициентов модели происходит при любом . соотношении между РТ и р tl, после чего измерительный элемент.5 переводитс  в следую- щую точку замера Н. На втором шаге блок 9 умножени  осущесФвл ет вычисление вектора Lt2T, который в блоке 12 умножени  перемножаетс  с вектором AL13. Просуммированные в с умма- торе 2 произведени  образуют р121 дл  второй точки замера.

Блок 19 вычитани  подает разностный сигнал через блок 14 Коммута- ции и элемент,ИЛИ 15 на вход третьего блока 11 умножени , который вычисл ет произведение Q(,j,(pC21 - р12) Блок 10 умножени  перемножает все элементы вектора LL21 на величину о( и подает произведени  на входы сумматора 8, который аналогично пре- дьщущему уточн ет коэффициенты модели . При равенстве рт и 12 блок 3 сравнени  выдает команду о регистра- ции в блок 13 регистрации и о смене опорного напр жени  в блок 1 задани  опорного напр жени .

Пусть на второй итерации операции оторцовки завершаютс  и дальней: irie измерени  производ тс  на образ- гош.ей монокристалла .Практический cмыcJ: задачи раскро  нонокр :сталла требует перемещени  измерительного элемента 16 в точку LJ, координата которой определ етс  датчиком 17 линейных перемещений .

При работе устройства в режиме измерений по образующей монокристалла измеренное значение удельного сопротивлени  подаетс  с измерительного элемента 16 через блок 20 согласовани  на вход блока 14 коммутаци , на вход которого подаетс  также координата точки замера Hj с выхода-датчика 17 линейных перемещений , разность - р131 с выхода блока 14 коммутации через блок 4 сравнени  подаетс - на вход элемента ИЛИ 15. При этом с выхода второй  чейки блока 7 пам ти через блок 14 коммутации на вход блока 11 умножени  подаетс  сигнал-, соответ- ствук дий ..е. -ичине шага идектифк ;с1- ции ,. 3лок 1 задани  опорного напр жени  подает на вход блока 18 вычитани  напр жени  Цои, соответствующее требуемому значению удельного сопротивлени  pj , измерительный элемент 16 установлен в точке замера с координатой И,.

Блок 9 умножени  вычисл ет вектор ЫЗ, который в блоке 12 умножени  перемножаетс  с вектором . Сумматор 2 подает величину р t33 на вход блока 19 вычитани , который подает разностный сигнал на вход блока 4 сравнени , на выходе которого по вл етс  сигнал +1, если разность положительна , и -1 - в противном случае. По вившийс  сигнал Э через элемент ИЛИ 15 поступает на вход блока II умножени  который вычисл ет произведение Ыз - 2 1f, Блок 10 перемножает все элементы вектора LL31 на величину и подает результат на вход сумматора 8, который аналогично предыдущим итераци м уточн ет коэффициенты модели. При совпадении величин р131 и блок 3 сравнени  вырабатывает команду о регистрации и команду о смене опорного напр жени  в блок 1 задани  опорного напр жени . Уточнение коэффициентов модели происходит при любом соотношении между рт и Pt3 .

Последующие итерации осуществл ютс  аналогично.

Claims (1)

1. Формула из обретени 

   Устройство дл  обработки измерений параметров линейных неоднородных материалов, содержащее первый измерительный элемент, первый датчик линейных перемещений, .подключенный выходом к первому входу блока согласовани , блок пам ти, два блока умножени , два блока сравнени , блок задани  опорного напр жени , выход которого подключен к первому входу первого блрка вычитани , блок регистрации и второй блок вычитани , отличающеес  тем, что, с целью повышени  точности определени  координат точек с требуемыми значени ми электрофизических параметров и расширени  функциональных возможностей устройства путем использовани  различных методов измерени  удельного сопротивлени  материала, математических моделей удельного сопротивлени  и методов адаптивной фильтрации результатов измерений, в него введены второй измерительный элемент, второй датчик линейных перемещений, два блока умножени , два сумматора, элемент ИЛИ и блок коммутации, причем входы блока задани  опорного напр жени  и блока регистрации подключены к выходу первого блока сравнени , вход которого подключен к выходу первого блока вычитани , второй вход которого и первый вход второго блока вычитани  соединены с выходом первого сумматора.

   второй вход и выход второго блока вычитани  соединены соответственно с выходом значени  удельного сопро- 5 тивлени  и входом разности измеренного и модельного значений блока коммутации , выход координаты точки которого подключен: к входу первого блока умножени , выход величины шаQ га идентификации соединен с первым входом второго блока умножени , выход первого блока умножени  соединен с первыми входами третьего и четвертого блоков умножени , выход

   5 которого соединен с входом первого сумматора, второй вход четвертого блока умножени  подключен к выходу второго сумматора, выход второго блока умножени  соединен с вторым

   0 входом третьего блока умножени , второй вход второго блока умножени  подключен к выходу элемента ИЛИ, первый вход которого подключен к выходу второго блока сравнени , вход

   5 второго блока сравнени  и второй

   вход элемента ИЛИ соединены соответственно с первым и вторым выходами разности измеренного и модельного значений блока коммутации, информа0 ционные входы блока коммутации соединены соответственно с выходами, первого и второго датчиков линейных перемещений, с выходами первой и второй  чеек блока пам ти и с вы , ходом блока согласовани , второй

   вход которого соединен с выходом второго , измерительного элемента, выход третьей  чейки блока пам ти и выход третьего блока умножени  подключены

   соответственно к первому и второму входам второго сумматора.