Устройство для контроля и коррекции тонкопленочных резисторов гибридных интегральных схем

 

1 b

О П И-C А Н--И" Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ ш! 473383

Союз Советских

Соцйалистических

Республик

К ПАТЕНТУ (61) Зависимый от патента (22) Заявлено 19.03.71 (21) 1636273 26-9 (51) М. Кл. Н Olc 17/00 (32) Приоритет 20.03.70 (31) 67941-Ai 70 (33) Италия

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Опубликовано 05.06.75. Бюллетень ¹ 21 (53) УДК 621.317.8 (088.8) Дата опубликования описания 1!.09.75 (72) Авторы изобретения

Иностранцы

Ренато Конта и Джузеппе Мариани (Италия) Инострашгая фирма

«Инж. С. Оливетти энд Компани, С. п. А» (Италия) (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И КОРРЕКЦИИ

ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ РЕЗИСТОРОВ

ГИБРИДНЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ

Изобретение относится к технологическому оборудованию для производства радиоаппаратуры,,в частности к устройствам для коррекции тонкопленочных резисторов интегральных схем.

Известны устройства для контроля и коррекции тонкопленочных резисторов гибридных интегральных схем, содержащие механизм перемещения подложки, механизм электроэрозионного удаления пленки резистора, узел коррекции, измерительный блок с измерительными зондами и мостом и приводной механизм.

Цель изобретения — повышение производительности устройства — достигается тем, что в предлагаемом устройстве измерительный блок выполнен в виде опоры с ползунами, закрепленными на ней, с возможностью перемещения их во взаимно перпендикулярных направлениях от шаговых двигателей, связанных с приводным механизмом, причем на ползунах закреплены рычаги с измерительными зондами, соединенными через измерительный мост с коипараторами, которые связаны с генератором опорного напряжения. Выход послед него соединен с блоком памяти, связанным через коррекционный накопитель с программирующим контуром, а узел коррекции также снабжен измерительными зондами, соеди ненными через коммутатор с измерительным мостом и шаговыми двигателями, служащими для перемещения измерительных зондов, электрически связанными с программирующим контуром.

5 На фиг. и 2 показан общий вид устройства; на фиг. 3 — принципиальная схема измерительного блока; на фиг. 4 — измерительный блок; на фиг. 5 — измерительный блок с приводом, вид сбоку; на фиг. 6 — то же, вид

10 сверху; на фиг. 7 — то же, вид по стрелке А; на фиг. 8 и 9 — механизм электроэрозионного удаления пленки резистора и узел коррекции; на фиг. 10 — измерительный зонд этого механизма; на фиг. 11 — вид,на механизм сверху, 15 Устройство для контроля и коррекции тонкопленочных резисторов гибридных интегральных схем содержит механизм перемещения подложки 1, измерительный блок 2 с измерительными зондами, меланизм 3 электроэрозн20 онного удаления пленки резистора и блок коррекции. На опоре 4 измерительного блока укреплена колонка 5, несущая чувствительный прибор 6. Основание 7, на которое укладывают подлежащую контролю подложку 8, рас25 положено на ползунах 9 и 10 с возможностью перемещения их во взаимно перпендикулярных направлениях от шаговыл двигателей 11 и 12 по шариковым направляющим 13 и 14. Ползун 9 может псремсщаться при помощи винта

30 15 и гайки 16, связанных с шаговым двигате473383

ЗО

3 лом 11, расположенным на ползуне 10. l аким же образом ipacnoложенные íà о поре 4 винг

17 и гайка 18, управляющие шаговым двигателем 12, служат для перемещения по lзу на

10. На каждом ползуне укреплены две трубки

19 для телескопического взаимодейсгвия с двумя отверстиями 20 в:ползуне 10 и пластине 21 соответственно, и каждая имеет пружину 22, служащую для устранения люфта между винтом и гайкой постоянно в одном направлении. Ползуны 9 и 10, кроме того, имеют выступы 23, которые служат для их остановки, например, при помощи микровыключателей (на чертеже не показаны), и для установки нулевой позиции щаговых двигателей

i l и 12.

По двум V-образным направляющим 24 на опоре 4 чувствительного прибора перемещается измерительная каретка 25. На каретке закреплен штифт 26, несущий вращающийся ролик 27, который взаимодействует с эксцентриком 28, закрепленным на валу 29 тормозного электродвигателя 30, являющегося приводом. Эксценпри к 28,выполнен за одно целое с кулачком 31, служащим для включения микровыключателя 32.

Штифт 26 соединен со стержнем 33 гидравлического цилиндра двойного действия 34, ириводимого в работу через два трубопрово<а 35 и 36.

На нижней части каретки 25 (фиг. 5) закреплен V-образный кронштейн 37 с возможностью его регулировки по высоте. Концы кронштейна снабжены п ризматичеокими .направляющими 38,,на которых может быть помещен измерительный инструмент 39.

В прямоугольной металлической рамке 40 измерительного инструмента .размещено несколько пар измерительных зондов 41, встроенных в изоляционное основание 42. Каждый зонд имеет контактное острие 43 и рычаг 44, не покрытый изоляционным материалом, к которому при паян проводник (на чертеже не показан).

Зонды 41 размещены ia таком положении, что острия 43 каждой пары находятся в положениях, соответствующих местонахождению двух концов резисторов R<, R, подлежащих проверке. Острия различных пар зондов таким образом воспроизводят, размещение, резисторов интегрального контура подложки 8.

Инструмент 39 вставляют в направляющие

38. Три эксцентричных штыря 45 служат для регулировки положения инструмента, после чего последний стопорят двумя фиксирующими винтами 46.

Проводники, припаянные к зондам 41, соединены с коммутатором 47 (фиг. 3). Проводники коммутатора соединены с измерительным мостом 48 для измерения сопротивлений Ri, 1 интегральной схемы через группу переключателей 49, которые могут последовательно замыкаться. Через вторую групну переключателей 50 к измерительному мосту 48 может подсоединяться, вторая группа проводнико в, 4 подведенных через коммутатор 51 к группе образцовых со|противлений RC, RC> ... RC».

Измерительный мост контролируется с одной стороны схемой последовательного включения

52, подающей на измерительный мост 48 для измерения каждого сопротивления такое напряжение, которое соответствует номинальному сопротивлению резистора. Таким образом рассеивание тока на сопротивлениях сводится к минимуму, и измерения поддерживаются в пределах нуж ной чувствительности.

Схема 52 соединена с программным контуром 53, задающим программу целого цикла различных операций с подложкой 8. В частности, контур 53 служит для выполнения последовательных стадийных команд под действием сигнала, даваемого микровыключателем

32 (фиг. 5), и приспособлен для управления считывающим накопителем 54, программирующим расположение подложки, в IKOTOpOM записаны координаты проверяемых резисторов, всегда занимающих одну и ту же часть на подложке для любого элемента схемы.

Считывающий накопитель 54 служит для последовательного считывания пары координат и управления через цепь обратной связи 55 двумя шаговыми двигателями 11 и 12 с целью передвижения ползунов 9 и 10 от одного,резистора к другому. Механизм 3 электроэрозионного удаления;пленки резистора и узел коррекции содержит опорную пластину 56, служащую для перемещения каретки 57 в шариковых направляющих 58. На этой каретке может перемещаться в шариковых .направляющих 59 вторая каретка 60, на которой р а сп ол о же н бл ок 61.

Блок 61 имеет две призматические,направляющие 62, по которым может скользить пластина 63 с двумя штифтами 64 и 65, приспособленными для установки на них опоры 7 уже замеренной подложки 8.

Для установки пластины 63 на направляющие 62 и снятия с,них служит рукоятка 66.

Пластина, кроме того, снабжена подпружинон ным установочным элементом 67, приспособленным для взаимодействия с зафиксированным упором 68, служащим для фиксации пластины 63 в рабочем положении.

Шаговые двигатели 69 и 70, аналогичные шаговым двигателям 11 и 12, служат для пеперемещения кареток 60 и 71, управляемых при помощи программного контура 53.

На каретке 60, кроме того, смонтированы два скользящих узла 72 и 73, каждый из которых состоит из двух ползунов 74 и 75, скользящих во взаимно перпендикулярных направлениях и управляемых соответствующими шаговыми двигателями 76 и 77, подобными шаговым двигателям 11 и 12.

На каждом ползуне 75 закреплена опора

78, несущая штифт 79, на котором крепится рычаг 80. К одному концу рычага крепится измерительный зонд 81 из проводящего материала, присоединенный к электропроводнику 82. Другой его конец несет ролик

473383

83, 1 ормально прижатый плоской пружиной

84 K,IIàêëoííoé поверхности 85 стержня 86. ,Цля регулировки пружины служит пинт 8I.

Стержень прикреплен к цилиндрическому якорю 88 электромапнита 89 и нормально прижат к упору 90 пружиной сжатия 91.

Узел коррекции, кроме того, имеет стойку

92 (фиг. 9), прикрепленную к опорной пластине 56, несущую рычаг 93. На конце рычага

93 закреплена опора 94, которая может регулироваться в вертикальном направлении винтом 95. К опоре 94,прикреплен электромагнит 96, к я корю 97 которого прикреплена, в свою очередь, электроэрозионпая игла 98.

Под действием собственной тяжести якорь

97 нормально находится в нижнеil положении так, что он опирается на подложку. 8.

В нерабочем положении масло под давлением подается в трубопровод 3о (фиг. 5), и измерительная каретка 25 удерживается гидравлическим цилиндром 34 в врехнем положении, показанном на чертеже.

11осле размещения, подложки 8 на основании 7 последнее, вместе с вакуумной трубкой

99 помещается на штифты 100 и 101 (фиг. 6) пластины 102 измерительного блока 2.

Контроль резисторов включает операцию измерения каждого кусочка пленки резистора, нанесенного на подложку 8.

При включении устройства поток масла подается в трубопровод 35, в результате чего цилиндр 34 прижимает ролик 27 к эксцентрику 28, как показано на чертеже. Ползуны 10 располагаются,в исходном положении при помощи выступов 23. В этом положении измерительный инструмент 39 располагается в соответствии с расположением первого резистора на подложке 8.

Вал 29 тормозного электродвигателя 30 (фиг. 5) поворачивается на 180 . После этого эксцентрик 28 позволяет ролику 27 переместиться вниз .вместе со штифтом 26 и измерительной кареткой 25. Кронштейн 37 соответственно заставляет острия 43 прийти в контакт с концами проверяемых резисторов. Через мирковыключатель 32 кулачок 31 дает сигнал на измерение, которое выполняется расчетным контуром.

После этого двигатель 30 снова поворачивает вал 29 на 180, в результате чего эксцентр»к 28 снова возвращает каретку 25 в верхнее положение. Расчетный контур затем управляет шаговыми двигателями 11 и 12 (фиг.

4 и 5), которые через винты 15 и 17 и гайки

16 и 18 сдвигают ползуны 9 и 10 таким образом, чтобы привести подложку 8 со вторым резистором в соответствие с положением измерительного инструмента 39 (фиг. 5), в результате чего начинается второе измерение.

По окончании замера .последнего резистора масло подается в трубопровод 36, в результате «cro гидроцилиндр 34 возвращает каретку

25 в нерабочее положение.

Оператор затем может удалигь основание ! Вмес1 е с 11ровсренной 11одложкой 8, снив ее со штифтов 100 и 101.

Измерительный мост 48 измерительного блока (фиг. 3) соединен с тремя компараторами 103, 104 и 105, к которым подводится напряжение, вырабатываемое генератором опорного напряжения 106. Эти напряжения

I.poãðàììèðóþòoÿ вручную для всех рези Торов по редсгвом установочных приборов, разI,oùoiøbIê на панели управления 10(. Установочные Ilp»Gopbl позволяют фиксировать допуски для каждого резистора. Эти допуски могут составлять 0,5; 1,2 /О и быть,B интервале or 5 до 5 — 25 /О. Для каждого выбран»ого допуска генератор опорного напряжения

106 создает напряжение, соответствующее верхнему пределу требуемого допуска, и прикладывает его к компаратору 103. 1lосле этого можно получить сигнал о том, выше или ниже заданного предела сопротивление измеряемого резистора. йаконец, генератор опорного напряжения

10о вырабатывает напряжение, соответствующее .»ижнему пределу выбранного допуска, и прикладывает его к компаратору 104, который сигнализирует о том, ниже или выше зоны допуска сопротивления резистора. Кроме того, генератор 59 вырабатывает напряжение коррекции, одинаковое для всех резисторов, и указывает на нижние пределы, на которых резисторы могут оыть исправлены. Это напряжение подается к компаратору 105, который сигнализирует, меньше или больше сопротивление резистора того сопротивления, при котором еще возможно исправление резистора.

Сигналы, создаваемые таким обарзом, посылаются в расчетный контур 108, в котором проводится подсчет на основе комбш1ирования трех вышеупомянутых сигналов для каждого резистора: сигнала, указывающего, что резистор должен быть скорректирован, или сигнала, у1казывающего, что резистор находится в пределах допуска, или, наконец, сигнала, указывающего на то, что резистор нс может быть исправлен.

Сигналы, исходящие из контура 108, записываются на первом сердечнике накопителя

109 и контролируют цепь 110, управляющую индикатором визуальной индикации 111, дающим результаты и ход измерений. В частности, индикатор 111, размещенный на панели

107 (фиг. 2), содержит набор из трех ламп

112 (фиг. 3) различных цветов для каждого из резисторов RI, Rz ... схемы.

Каждая из трех ламп загорается от одного из трех сигналов, выдаваемых цепью 108, в результате чего оператор время от времени имеет возможность визуально оценить состояние проверяемого резистора.

Индикатор 111, кроме того, содержит лампы 113, каждая из Koropbix связана с каждым из сопротивлений и способна зажигаться, когд 1 110 меньшей мере один из резисторов схс473383 мЫ дОЛЖСН ОЫ Гь заораковап. (HI licl i Opclaa

ДЛЯ ОДНОГО РСЗ1тстОР2 СХСМЫ yorPBIilliri В »2копи 1 слс 109 лlооу10 Iicp051rllvlo ипф017ма Jliio об исправле1»ип друг1 х резисторов схемы зажигает соответствующую лампу 113.

1(,,ак a a«OH» re;Ib 109, так и игlдика lop 11 I контролируются программным ко»туром .э3.

1lo завершении циклы H3! IcpeHIiii peкоптУР 53 3ВОТ!12 75i07 P ci3,1112пыс секторы накопителя воспр1И1им 1ть сигналы от расчетной схемы, Кроме TOго, оп заставляет срабатыв гть двенадцать рядов из трех ламп 112, lip «Icм прежде всего до75кп2 определиться возможность коррекции в каждом ряду зажиганием лампы 113.

1 1 аконец, индикатор содержит лампу 114, которая зажигается только в том случае, сели в ко1це измерения всей под.-ожки с иптегралыиыми схемами не потребовалось Нсиравлять ни одного резистора, т. е. искоторыс из них должны быть забракованы, а другие находятся в пределах допуска. В:конце процесса изморения оператор поэтому может визуально определить состояние всей .подложки

b. Он может отметить, например, карандашом, те кусочки, которые должны забраковываться, согласно показаниям ламп 113, чтобы затем устранить их вырезанием таких рсзис1оров. Более того, если загорится лампа 114, Он может исключить дальнейшее исправление всей r!O,ii,;!0>KKII. Длительность измерения резистора составляет примерно 200 мсек, в то время как для измерения всей подложки требуется 6 сок, принимая во внимание и устаII0uoHHbIe операции. Для того, чтобы отделить время измерения от времени на исправление, которое непостоянно, информация, содержаи,аяся в накопителе 109 в конце измерения, передается под управлением программного контура 53 к коррекциоипому иакоиитсл10

115, подобному накопителю 109. 11акопитс,7ь

II5, в свою очередь, приспособлен управлять

И170г172ммным KOHT) ром 03 TBK, iI I 013II HOK iloчить такой, перенос, и поэтому можно обновить измерительный цикл, как только накопитель 115 освободится от прежней информации.

Г1осле измерения, если I70JJIo>KKB имеет резисторы, которые надо исправить, оператор размещает основание 7 вместе со все еще прикрепленной к нему подложкой под действием вакуумной трубки 99 на двух штифтах 64 и

65 блока 61.

Сначала он передвигает пластину 116 вперед действием на рукоятку 66, преодолевая сопротивление подпружиненного установочного элемента 67 (фиг. 9) так, чтобы перевести пластину 63 вперед относительно свободного конца рычага 93. Основание 7 затем разм" щается иа штифтах 64 и 66 посредством рукоятки 66, после чего пластина перемещается

H положение, показанное на фиг. 9, вместе с основанием 7.

Шаговые двигатели 69 и 70 после этсго перемещают каретку 60 вместе с И.7ас7 иной

63 гак чтобы оасположить псрвыЙ рс3истОр в соответствии положением электроэрозиои ых игл 9d. Две пары шаговых двигателей 76 и 77, в свою 0 1ередь заставляют сдвигаться две пары ползунов 74 и 76 так, чтобы размсс711гь два измер1ггсльных зонда 81 в соответствии с .расположением перьвого исправляемого резистора. УHpabiI5»oLIL251 с: сма 112чппаст колебать элсктроэрозионную иглу 98 с частостой 200 циклов в секунду, пока измерительные зонды 81 ис просигнализируют, что сопротивление, нарастая, вошло в диапазон дсl1уска.

Затем приводят в действие шаговые двигатели 69 и 70, чтобы переместить элсктроэрозиопную иглу в соответствии со вторым резистором, в то время как шаговые двигате ли 76 и 77 (фиг. 11) заставляют измсрипгсль ыс зонды 81 переместиться к концам второго резистора R, в результате чего снова начинается цикл коррекции. Таким образом корректируются резисторы всей подложки.

На основе данных, зарегистрированных,накопителем 115 (фиг. 3), узел коррекции корректирует резисторы Rl, Ri ..., которые H25(одятся теперь в пределах допуска, и y«HTblaaет ту часть по,1ложки, в которой забракован хотя бы один резистор.

Шаговые двигатели 69, 70, 76 и 77 (фиг. 11) управляются посредством магнитной или перфорированной ле1ггы 116, на которой записаны к0013дипа l ы начала и конца каакдого рсзисгора Ri, R>. Данные с ленты считываются головкой 117, которая контролирует положение программирующего контура 118 через управляющую цепь 119. Гlрограммпрующий контур 118, кроме "îãî, принимает информаHHIO, Hi7le10щ1 юс51 B накопителе 1 15, Tc!K, HTOObl задать переме1цения кареткам только в том случае, когда резистор должен быть исправ!

1СН

Более того, 11рограммирующий контур 118 под ка итролсм накопителя 116 может добавлять время от времени к данным считываемым головкой 117, постоянную величину, зависящую от характеристики резисторов, к которым да1шь;е относятся, поэтому программирующий ко1ггур 118 управляет через цепь обратной связи 120 двумя шаговыми двигатслямп 69 и 70 (фпг. 11) для сдвигания подло5кки 8 отпоситсльно элоктроэрозионной иглы 98 и через две другие цепи обратной Связи 121- парами шаговых двигателей 76 и 77 для псрсмс1цеиия двух измерительных зондов 81.

При считывании действия, котороетребуется произвести, записанного па ленте 116 в начале ка5кдой информационной группы, отпоснщеЙСЯ к 17СÇHOTQP), v!IP 1875110LLIB5: пе17b

119, кроме того, контролирует цепь задания последовательности 122, приспособленную для присоединения последовательного ряда ста1 lapTliblK резисторов к электрическому мо473383

10 сту 123 для измерения исирав.чяемых резисторов в процессе исправления. Мост 123 соединен, в свою очередь, с коммутатором 124, к которому подключены проводники 82 зондов 81 (фиг. 10) .

Когда мост 123 обнаруживает, что номинал измеряемого резистора равен стандартному, он подает через мправляющую цепь 125 сигнал, вызывающий команду для начала считывания головкой 117 координат, относящихся к следующему резистору. Управляющая цепь 125, кроме того, контролируется накопителем 115 таким образом, что, если информация, относящаяся к тому же резистору, заключает, что этот резистор исправлять не надо, считывающая головка начинает в конце считывания считывать координаты следующего резистора, в результате чего все операции, которые относились бы к данному годному резистору, пропускаются. Информация в накопителе 115, означающая, что подлежащих исправлению резисторов нет, вызывает введение такой постоянной, которая приводит к пропусканию этого кусочка схемы, в результате чего весь кусочек с интегральной схемой избегает коррекции.

После того как состояние программирующего контура 118 чстановлено и через цепи 120 и 121 каретки 57, 60, ползуны 74 и 75 достигли заданных положений, он контролирует с одной стороны контур 126, управляющий подачей питания в электромагнит 127 для приведения в действие измерительных зондов 81.

С другой стороны контур 128 приводит в действие электроэрозионную иглу. В частности контур, 128 заставляет цепь 129 питать кату1ику 130 так, что эта катуи1ка воздействует на якорь 97, и поэтому игла начинает попеременно вибрировать.

Программирующий контур 118, наконец, приспособлен управлять цет1ью задания попоследовательности 131, которая питает переменно с частотой 200 циклов/сек мост 123 и цепь 132, связанную с иглой 98, которая .работает при подключении к источнику высокого напряжения. Программирующий контур

118, таким образом, одновременно управляет измерительными зондами 81. калшкой 130 и контуром задания последовательности 131, в результате чего выполняются замеры м,цтом

123 и коррекция иглой 98 попеременно на установленном резисторе, пока мост 123 нс подаст сигнал, что этот резистор вошел в зону допуска. После этого мост 123 разрешает головке 117 через управляющую цепь 125 начать новый цикл.

Таким образом. коррекция резисторов непрерывно контролируется измерительными зондами 81 и мостом 123, и кonpeI IIIIFI ограничивается исключительно теми резисторами, которые выходят из зоны допуска, в то время как все операции исключаются для того юсочка схемы, на котором забракован хотя бы один резистор.

Предмет изобретения

Устройство для контроля и коррскции тонкопленочных резисторов гибридных интегральных схем, содержащее механизм перемещения подложки, механизм электроэрозиîFI ного удаления пленки резистора, узел коррекции, измерительньш блок с измепитсльиыми зондами и мостом и приводной механизм, о т,I и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности, измерительный блок выполнен в виде опоры с закреплен. ными IIa

3О ней ползунами с возможностью перемещения их во взаимно перпендикулярных направлениях от щаговых двигателей. связанных с приводным механизмом. причем па ползунах закреплены ры гаги с расположенными на

IIIIx измерительными зондами, cop lHIIpIIными через измерительный мост с компараторами, соединенными с генератором опорного напряженяи, BhIxo1 которого соединен с блоком памяти, связанным че40 пез коррекционный накопитель с программирм101цим контуром, и узел коррекции также снабжен измерительными зондами, соединенными через коммутатор с измерительным мостом и щаговыми двигателями, служащими для

45 перемещения измерительных зон FOIE и электпичсски связанными с упомянутым программируюи1им контуроM.

47338 3

1 ! !

if (!

1

1 !

li н

3. (! () Г!

J .! i 7 1 !! (pre

/ !

39 — в

/

/

/

IS

Фиг 5

35 т

/ — :,, . -25

) < .,: )Е, 3Q

А., ; () 1

l 1 -"-- -.-"-. . - Л 9 .;.." . -< 2,n - ;,; -"

/ - ра cD / I

I !, ! юр; „ у )

LI !., Г

1 Г1

473383

Фиг 10

Фиг Л

Составитель Н. Влинкова

Тсхред И. Карандашова

Редактор Б. Федотов

Корректор Л. Орлова

Типография, пр. Сапунова, 2

Заказ 2176/17 Изд. № 791 Тираж 833 Подписное

Ц11ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, )К-35, Раушская наб., д. 4!5