Устройство для подгонки тонкопленочных резисторов

 

В.А. Лопухин, А,А. Вязовкин, Т.А. Семен и И.П. Чудаковский (72) Авторы изобретения :,;" пф " у ;;. и

I . Г1 iit(. ::,.:",5- ei

II

Ф

Ленинградский институт авиационного приб остцщВщ ТЕЫА (7I ) Заявитель (5Ц) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДГОНКИ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ

РЕЗИСТОРОВ

Изобретение относится к технологии производства микросхем, в частности гибридно-пленочной технологии, и служит для подгонки пассивных элементов гибридных схем, например резисторов.

Известны устройства для подгонки микросхем, использующие сфокусированный луч лазера (l 1.

Недостатками этих устройств является необходимость стабилизации свойств подгоняемых резисторов на других установках, выполнение только одной операции - операции подгонки, отсутствие учета температурного коэффициента сопротивления, что снижает точность подгонки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для подгонки тонкопленочных резисторов, содержащее последовательно соединенные блок программного управления координатным столом, снабженным контактными зондами, блок

2 запуска лазерного излучателя, блок высоковольтного импульсного питания, блок лазерного излучателя, снабженного системами охлаждения и наблюдения, и координатный стол, вход

5 которого соединен с управляющим выходом блока программного управления координатным столом, второй выход которого соединен с синхронизирующим входом блока автоматического контроля пЬраметров, измерительные. входы которого соединены с контактными зондами (2 1.

Недостатками этого устройства, являются длительность подгонки, не обходимос ть предвари тель ной с табилизации свойств подгоняемых резисторов на других установках, отсутствие уче20 та температурного коэффициента сопротивления резистора.

Длительность подгонки рези с тора до требуемой величины обусловлена рядом причин °

0970

5 го

Устройство позволяет осуществить подгонку методом реза (нгрубо", "точно"), работал в непрерывном режиме излучения лазера, позволяет осуществить фрезеровку лазерным лучом края резистора в этом же режиме излучения, При работе в непрерывном режиме излучения лазера зта скорость ограничивается опасностью пережога резистора вследствие инерционности механической системы, требуемой точностью подгонки, поскольку крутизна характеристики подгонки. составляет десятки ом на микрометр. Кроме того, устройство позволяет осуществить подгонку путем выжигания отверстий в ре"

;зистивном слое при раЬоте лазера в импульсном режиме, Скорость подгонки в этом случае ограничена скоростью перемещения подгоняемого резистора относительно лазерного луча. В связи с тем, что каждый импульс изменяет сопротивление на какую-то дискретную величину, то для обеспечения заданной точности подгонки необходимо зто изменение выбрать малым, что ведет к увеличению числа импульсов, следовательно, к увеличению времени подгонки, Стабилизация napaMetpoa резистора перед подгонкой- необходима и осуществляется либо путем нагрева в вакуумных печах с выдержкой подложек в течение некоторого времени, либо разогревом за счет прохождения тока через резистор.

Устройство не позволяет стабилизировать параметры резистора лучом излучателя (лазера ) из-за его постоянной сфокусированности, поскольку будет происходить испарение резистивного материала или отжиг вместо стабилизации. Стабилизация параметров резистора возможна за счет воздействия на него несфокусированного луча лазера при многократном перемещении резистивного слоя относительно лазерного луча, Однако любой из указанных способов стабилизации требует своей установки, Точность подгонки снижается из-за отсутствия учета температурного коэффициента сопротивления.

Введение постоянной поправки для учета температурного коэффициента сопротивления не может учесть разброс темпера ту pHbix коэффициентов сопротив ленин у различных резисторов на данной подложке.

Цель изобретения - повышение производительности и точности подгонки.

Указанная цель достигается тем, что в устройство для подгонки тонкопленочных резисторов, содержащее координатный стол с контактными зондами, последовательно соединенные блок программного управления координатным столом, управляющий выход которого соединен с координатным столом, а второй выход — с синхрониэирующим входом блока автоматического контроля параметров, измерительные входы которого соединены с контактными эондами, лазерный излучатель, снабженный системами охлаждения и наблюдения, блок запуска лазерного излучателя, блок высоковольтного импульсного питания, дополнительно введены блок расширения диаметра лазерного луча, блок автоматического управления стабилйзацией и подгонкой, блок преобразования интенсивности лазерного излучения, блок прецизионного перег мещения, блок параллельной многолинзовой фокусировки лазерного излуче" ния, причем лазерный излучатель оптически соосен последовательно расположенным блоку расширения диаметра луча лазерного излучателя, олоку преобразования интенсивности лазер IAt o излучения, блоку параллельной иноголинзовой фокусировки лазерного излучения, выход блока автоматического контроля параметров соединен с ин35

Формационным входом блока автоматического управления стабилизацией и подгонкой, первый синхронизирующий выход, первый синхронизирующий вход, ю второй синхронизирующий выход и второй синхронизирующий вход которого соединены сбответственно со вторым входом блока запуска лазерного излучателя, вторым синхрониэирующим выходом блока программного управления координатным столом, входом и выходом блока прецизионного перемещения, кинематически связанным с блоком преобразования интенсивности лаэерного излучения, вход которого соединен с управляющим выходом блока автоматического управления стабилизацией и подгонкой, при этом блок параллельной многолинзовой фокусировки кинематически связан с бло«ои преобразования интенсивности излучения.

На фиг. 1 приведена структурная

rõåìà предлагаемого устройства для блока 15 синхронизации.

Блок 7 автоматического контроля параметров служит для измерения со5 9609 подгонки тонкопленочных резисторов интегральных схем; на фиг. 2 - то же, блок автоматического управления стабилизацией и подгонкой.

Устройство для подгонки тонкопленочных резисторов содержит последова" тельно соединенные блок I программного управления координатным столом, блок 2 запуска лазерного излучателя, блок 3 высоковольтного импульсного 16 питания и лазерный излучатель 4 с системой 5 охлаждения и наблюдения, координатный стол 6, снабженный контактными зондами (не показаны), блок

7 автоматического контроля парамет- 1й ров, блок 8 расширения диаметра луча, блок 9 автоматического управления стабилизацией и подгонкой, блок 10 преобразования интенсивности лазерного излучения, блок 11 прецизионного 2в перемещения. 11, блок 12 параллельной многолинзовой фокусировки лазерного излучения.

Блок 9 содержит блок 13-15 памяти, коммутации и синхронизации, блок 16 25 измерения температуры, выход которого подключен к входу блока 14 коммутации, первый блок 17 сравнения, первый вход которого подключен к выходу блока 14 коммутации, второй вход под- 30 клю ен к выходу блока 13 памяти, а выход подключен к входу блока 15 синхронизации, первый блок 18 вычитания, первый и второй входы которого подключены к выходу блока 13 памяти, третий вход подключен к выходу блока 15 синхронизации, а выход подключен к входу блока 14 коммутации, блок 19 преобразования сигнала, вход и выход которого подключены соответственно к выходу и входу блока 14 коммутации, второй блок 20 вычитания, первый вход которого подключен к выходу блока 14 коммутации, на второй вход подано опорное напряжение Ооп, а выход подключен к входу блока 13 памяти, блок 21 определения темпера-. турного коэффициента сопротивления, вход которого подключен к выходу бло" ка 14 коммутации, а выход - к входу блока 13 памяти, второй блок 22 сравнения, вход которого подключен к выходу блока 14 коммутации, первый выход подключен к входу блока 15 синхронизации, а второй и третий выходы подключены соответственно к первому и второму синхронизирующим выходам блока 9 автоматического управления стабилизацией и подгонкой, третий

70 6 блок 23 вычитания, третий блок 24 сравнения, блок 25 усиления с управляемым коэффициентом передачи, первый и второй входы которого подключены к выходу блока 14 коммутации, а выход подключен к первому входу третьего блока 23 вычитания, второй вход которого подключен к выходу блока 14 коммутации, а выход подключен к входу третьего блока 24 сравнения, первый выход которого подключен к входу блока 13 памяти, блок

26 индикации, четвертый блок 27 срав" нения, к входу которого подключен второй выход третьего блока 24 сравнения, а выход подключен к первому входу блока 26 индикации, выход которого подключен к входу блока 15 синхронизации, блок 28 управления, блок 29 управления интенсивностью из" лучения, блок 30 усиления, блок 31 преобразования аналог-код, вход которого подключен к выходу блока 1.4 коммутации, а выход подключен к входу 28 управления, первый выход которого подключен к второму входу блока 26 индикации, а второй -. подключен к первому входу блока 29 управления интенсивностью излучения, второи вход которого подключен к выходу блока 13 памяти, а первый выход подключен к входу блока 30 усиления, выход которого подключен к управляющему выходу блока 9.автоматического управления стабилизацией и подгонкой, четвертый блок 32 вычитания, первый вход которого подключен к второму выходу блока 29 управления интенсивностью излучения, второй вход подключен к выходу блока 13 памяти, а выход подключен к его входу, причем вход и выход блока 13 памяти подключены соответственно к выходу и входу блока 14 коммутации, вход и выход блока 15 синхронизации подключены к выходу и входу блока 13 памяти, выход и вход блока 15 синхронизации подключены к входу и выходу блока 14 коммутации соответственно, выход блока I5 синхронизации подключен к первому синхронизирующему выходу блока 9 автоматического управления стабилизацией и подгонкой, информационный вход которого подключен к входу блока 14 коммутации, а синхронизирующие его входы подключены к входу

960970 противления подгоняемого резистора.

Блок 8 расширения диаметра луча (например, коллиматор, телескоп и т,п.) служит для увеличения диаметра луча лазерного излучателя 4. Блок 10 преобразования интенсивности излучения представляет собой сотообразный набор иэ rn ячеек, оптическая прозрачность которых изменяется в зависимости от величины приложенного управляющего сигнала (например, набор оптических

Модуляторов, управляемых напряжением). Апертура блока 10 преобразо.,вания интенсивности излучения равна диаметру расширенного луча излучателя. Блок 12 параллельной многолинзо.вой фокусировки содержит также сатообразный набор из п1 фокусирующих ячеек, каждая из которых расположена под соответствующей ячейкой блока 10 преобразования интенсивности излучения и фокусирует только ту часть луча, которая проходит через эту ячейкуе

Блок 1i прецизионного перемещения содержит устройство для перемещения блока 10 преобразования интенсивности излучения и блока 12 параллельной. > многолинзовой фокусировки и может быть выполнен на основе любых. устройств, зО позволяющих осуществить прецизионные перемещения, и реализованы, например, на базе шагового двигателя. Блок 13 памяти содержит набор ячеек памяти, 1 каждая из которых хранит информацию до момента ее обнуления, и может .быть реализован на основе известных

35 технических решений (например, ячейка памяти на емкости).. Блок 14 коммутации содержит набор ключей, управляе,мых напряжением, которые реализуются

Блок 16 измерения температуры должен быть выполнен на основе безконтактного метода измерения температуры с линейной передаточной характеристикой и обладать малой инерционностью (например, оптический пиро метр). Блок 21 определения температурного коэффициента сопротивления содержит делительное устройство (например, резистивный делитель). Блок

S5 на основе известных технических решений (например, ключи на ИОП-транзисторах), Блок 15 синхронизации представляет собой совокупность гене- 45 раторов; ждущих мультивибраторов, дифференцирующих цепей, которые реа лизуются на основе известных техни:ческих решений.

28 управления содержит набор логических устройств и может представлять собой, например, сдвиговый регистр.

Блок 29 управления интенсивностью излучения представляет собой устройство, преобразующее входной сигнал в ряд входных, число и величина которых зависит от величины входного сигнала, и может быть реализован на основе известных вычитающих, пороговых и ключевых устройств.

Устройство работает следующим образом, Подложка с подгоняемыми резисторами 33 устанавливается на координатном столе 6. На его вход по сигналу оператора приходит управляющий сигнал с управляющего выхода блока программного управления координатным .столом. Под действием этого сигнала шаговые двигатели (не показаны) перемещают координатный стол 6, устанавливая находящийся на нем резистор в зону действия луча лазерного излучателя 4. После этого со второго синхранизирующего выхода блока 1 программного управления координатным столом поступает управляющий сигнал на синхронизирующий вход блока 7 автоматического контроля параметров и на первый синхронизирующий вход блока 9 автоматического управления стабилизацией и подгонкой. Под действием этого сигнала упомянуты>е блоки переходят из исходного состояния в режим измерения параметров подгоняемого резистора 33 и управления процессом стабилизации и подгонки. Одновременно управляющий сигнал с первого синхронизирующ>его вь>хода блока 1 программного. управления координат" ным столом поступает на первый вход блока 2 запуска излучателя 2 и включает лазерный излучатель 4. Лазерный луч, расширенный блоком 8 расширения диаметра луча, позволяет нагреть подгоняемый резистор сразу по всей площади без дополнительного перемещения его относительно лазерного .пуча и наоборот, Происходит процесс стабилизации свойств резистивного слоя, т.е. приближение его удельного сопротивления к сопротивлению массивного образца.

Интенсивность излучения такова., что резистивная пленка нагревается до температуры, необходимой для стабилизации (т,е. до температурь> расплавления границ зерен микрострук9 9609 70

10 тур) . Процесс может происходить в химически инертной среде и окисление поверхностного слоя пленки не произойдет.

Блок 7 автоматического контроля s измеряет мгновенные значения сопротивления подгоняемого резистора и сигнал, несущий информацию о результатах измерения, с выхода блока 7 поступает на информационный вход бло- 10 ка 9 автоматического управления стабилизацией и подгонкой. Этот блок автоматически определяет момент конца стабилизации сопротивления резистора и при его поступлении на пер- 15 вом синхронизирующем его выходе появляется управляющий сигнал, который поступает на второй вход блока 2 запуска лазерного излучателя и выключает лазерный излучатель 4. эо

При таком режиме работы осуществляется индивидуальная стабилизация свойств резистора в автоматическом режиме, имеющая преимущества по точности по сравнению с групповой стаби- 2s лизацией в вакуумных печах, без дополнительной установки для стабилизации и без дополнительных затрат времени, вызванных необходимостью перемещения подложки с одного уст- gy ройства на другое, ибо расширенный лазерный луч используется в дальнейшем для подгонки резистора. Одновременно с выключением лазера управляющий сигнал со второго синхронизирующего выхода блока 9 автоматического управления стабилизацией и подгонкой поступает на вход блока 11 прецизионного перемещения. Он перемещает блок 10 преобразования интенсивности излучения и кинематически и оптически связанный с ним блок 12 параллельной многолинзовой фокусировки в зону действия расширенного лазерного луча, устанавливая их над подгоняемым резистором, В течение времени перемещения бло" ков 10 и 12 блок 9 автоматического управления стабилизацией и подгонкой определяет температурный коэффицйент

50 сопротивления подгоняемого резистора.

Это необходимо, ибо отсутствие учета температурного коэффициента сопротивления (ТКС) ведет к появлению дополнительной погрешности. После его on55 ределения происходит вычисление величины 5R, на которую необходимо подогнать резистор с учетом ТКС. После этого на управляющем выходе блока 9 автоматического управления стабилизацией и подгонкой появляются сигналы, поступающие на вход блока 10 преобразования интенсивности излучения, причем число и величина этих сигналов пропорциональны Д В.

Блок 10 преобразования интенсивности излучения представляет собой набор из rn ячеек, ослабление излучения в которых пропорционально приложенному управляющему воздеиствию к этим ячейкам. Под действием управляющих сигналов блока 9 первые и ячеек полностью открываются и не препятствуют прохождению излучения, n + 1 ячейка приоткрывается и ослабля! т какую-то часть излучения, пропорционально приложенному управляющему сигналу, приложенному к этои ячейке. Остальные ячейки остаются в первоначальном положении и не пропускают излучения, формирование управляющих сигналов происходит в блоке 9 автоматического управления стабилизацией и подгонкой во время перемещения блока 10 преобразования интенсивности излучения и блока 12 параллельной многолинзовой фокусировки посредством блока- 11 прецизионного перемещения. В момент окончания перемещения на его выходе появляется сигнал, поступающий на второй синхронизирующий вход блока 9 автоматического управления стабилизацией.и подгонкой. При наличии на втором синхронизирующем входе блока 9 сигнала с блока 11 на первом синхронизирующем выходе блока 9 автоматического управления стабилизацией и подгонкой появляется управляющий сигнал, поступающий на второй вход блока 2 запуска излучателя, который включает лазерный излучатель 4,.

Расширенный луч излучателя поступает на вход блока 10 преобразования интенсивности, в котором происходит преобразование интенсивности его излучения и пространственной конфигурации. Преобразованный луч поступает на вход блока 12 параллельной многолинзовой фокусировки, который преобразует его в ряд сфокусированных микролучей, каждый из которых прожигает одно отверстие в резистивной пленке вызывая изменение ее сопроУ

I тивления на величину а К . Число микролучей равно числу оптически прозрачных ячеек (не показаны), т.е. и + 1, так как каждая ячейка блока гонке, Процесс повторной подгонки в автоматическом режиме можно осуществвход и через блок 14 коммутации на вход блока 19 преобразования сигнала. ка 13 памяти. В дальнейшем для удобсткоммутации поступает на блок 13 памяти, где происходит его запись в первую и вторую ячейки (не показаны), расположенные в блоке 13 памяти. За". пись происходит неодновременно в две поступают на первый и второй входы первого блока 18 вычитания и периоди11 96О970 . 12

10 оптически связана с одной фокуси- преобразования интенсивности излурующей линзой блека 12. Пространст- чения 10, ранее участвовавшие в провенная конфигурация фокальных пятен цессе подгонки, непроэначны для изна резистивной пленке может быть раз- лучения и не принимают участие в подличной и позволяет получить любую 5 конфигурацию подгоняемого резистора.

Наиболее оптимальным следует считать лять до тех пор, пока имеются в налитакое их расположение, при котором »ии неиспользованные ранее ячейки ширина подгоняемого резистора остает- блока 10. Информацию об окончании ся постоянной на всем его протяжении. 1о подгонки или о необходимости ее проИзменение величины сопротивления . должения можно получить на блоке 26 резистора при прожигании в нем одно- информации, входящем в состав блого отверстия при полностью открытой ка 9 автоматического управления стаячейки блока 10 преобразования ин- билизацией и подгонкой. тенсивности излучения и при устано- 15 Блок 9 автоматического управления вившихся параметрах технологического стабилизацией и подгонкой работает процесса известно, что позволяет, следующим образом. зная эту величину ьК и величину ьК, В момент начала стабилизации на которую надо подогнать резистор, свойств реэистивной пленки сигнал с определить количество таких отверс- 20 выхода блока 7 автоматического конт тий, причем последнее отверстие, роля поступает на его информационный образованное и + 1 микролучом, изменяет сопротивление резистора на величину d,-R»», т.е, aR" (aR» . Блок 19 преобразования сигнала слуьК = nhRI++дк",. (1-) Э5 жит для преобразования входного сигИзлучатель 4может работать как 8 нала, несущего информацию об абсолютимпульсном режиме, так и в режиме ной величине сопротивления стабилинепрерывного излучения. В первом эируемой резистивной пленки, в вид, случае подгонка заканчивается после удобный для запоминания (это может одного импульса, во втором - nocne 50 быть преобразователь типа аналогвыключения лазера управляющим сигна- аналог, код-аналог и т.д.) в завилом, который приходит с первого син- симости от измерительной схемы блохронизирующего выхода блока 9 авто- ка 7 автоматического контроля и бломатического управления стабилизацией и подгонкой на второй вход бло-. 35 ва считаем, что на информационный ка 2 запуска лазерного излучателя. вход блока 9 автоматического управПосле подгонки происходит процесс . ления стабилизацией и подгонкой присравнения величины сопротивления под-. ходит аналоговый сигнал, гоняемого резистора, с эталонным ре- С выхода блока 19 преобразования зистором в блоке 9 автоматического 0 сигнала входной сигнал через блок 14 управления стабилизацией и подгонкой с учетом ТКС подгоняемого резистора.

Если по каким-либо причинам, обусловленным либо сбоем аппаратуры, либо другими случайными факторами, их значения не равны, происходит по- ячейки сразу, а последовательно, снаследующая подгонка,в автоматическом чала в одну, затем в другую, затем режиме, В этом случае с управляющего опять в первую и т.д. Переключение выхода блока 9 автоматического управ- выхода блока 19 преобразования сигления стабилизацией и подгонкой по« нала ко входу первой и второй ячеек

50 ступают управляющие сигналы на вход осуществляется блоком 15 синхронизаблока 1D преобразования интенсив- : ции, который управляет работой всего ности излучения, число и величина ко- блока 9 автоматического управления .торых пропорциональны разности под- стабилиэацией и подгонкой. С выводов .гоняемого и эталонного резисторов..

55 первой и второй ячеек памяти си-малы

Далее все происходит как в предыдущем случае при подгонке величины сопротивления резистора. Отличие состоит чески (периодичность onределяется в том что первые n + 1 ячеек блока блоком 15 синхронизации) вычи таются тo9

13 96 друг иэ друга. Разность через блок 14 коммутации поступает на второй блок 22 сравнения, где сравнивается

1с эталонным сигналом. Если разность величин сигналов с первой и второй ячеек превышает по величине эталонный сигнал, то на выходах второгО блока 22 сравнения сигнал отсутству". ет. Если разность величин сигналов либо равна, либо меньше по абсолютной величине, чем: величина эталонного сигнала, значит процесс стабилизации завершен и можно переходить к подгонке резистора. В этом случае на выходах второго блока 22 сравнения появляются сигналы, которые поступают на вход блока 15 синхронизации и через первый и второй синхронизирующие выходы блока 9 автоматического управления стабилизацией и подгонкой поступает на второй вход блока 2 запуска лазерного излучателя и выключают его, также поступают на вход блока 11 прецизионного перемещения, включая его, Процесс стабили- . зации свойств резистивной пленки: завершен.

8 основу определения момента конца стабилизации свойств резистивной пленки положено то, что сопротивление стабилизированной пленки постоянно, примерно равно сопротивлению . массивного материала и не изменяется во времени под действием. лазерного луча. Информация, хранящаяся в первой и второй ячейках, о величине сопротивления стабилизируемого резистора, изменяется только под действием входного сигнала и не изменяется ни в процессе хранения, ни в процессе считывания ее первым блоком 18 вычитания. После определения момента конца стабилизации первая и вторая ячейки обнуляются. Далее в блоке 9 автоматического управления стабилизацией и .подгонкой осуществляется вычисление TKC и определение прираще. ния сопротивления, им вызванного.

Поскольку после стабилизации параметров и в момент подгонки температура резистора высокая, отсутствие учета

ТКС приводит к дополнительной погрешности.

В основу вычисления ТКС положено свойство его постоянства в широком диапазоне температур. Это позволяет, зная относительное изменение сопротивления резистивной пленки и диапазон температур, в котором произошло

0970 14 это изменение, определить по ГКС данного резистора. Сигнал, несущий информацию о температуре резистивного слоя в момент конца стабилизации,.с выхода блока 16 измерения температуры через блок 14 коммутации поступает на первый вход второго блока 20 вычитания. Блок 16 измерения температуры (например, оптический пирометр) должен быть выполнен на основе безконтактного метода измерения темпе- . ратуры, иметь малую инерционность и линейность передаточной характеристики. На второй вход второго блока ?О вычитания подается опорное напряжение о „, величина которого пропорциональна величине температурного интервала bt, на котором осуществляется вычисление ТКС, т.е. 0 рп = f(bt).

20 Эта величина определяется изменением выходного напряжения блока 16 изме-. рения температуры при изменении температуры измеряемого объекта (резистора) на 1 С и температурным интер35 валом, необходимым для вычисления ТКС.

Р -Р ай

4.= " )

t1-ü аЬ где t - температура подгоняемого

\

30 резистора в момент окончания стабилизации;

bt - температурный интервал, необходимый для вычисления с(;

bR =R -R - изменение величины со35 противления подгоняемого резистора при изменении его температуры на величину bt.

Поскольку передаточная характеристика блока измерения температуры линейна, то величина опорного напряжения о „, .пропорциональная изменению температуры на bt, известна. Поф5 этому напряжение на выходе второго блока 20 вычитания при температуре подгоняемого резистора t< пропорционально темппратуре t — — t < - "bt. Это напряжение поступает B блок 13 памя50 ти, запоминается в нем в третьей ячейке памяти (не показан) и пода" ется с выхода блока 13 на второй вход первого блока 17 сравнения. На первый вход блока 17 через блок 14 коммутации поступает напряжение с бло55 ка 16 измерения температуры. В момент равенства этих величин на выходе первого блока 17 сравнения появляется сигнал, поступающий на вход бло5

1О

25 зо

3S

15 9 ка 15 синхронизации. Одновременно с определением температурного отрезка происходит определение a Rg.

Сигнал, несущий информацию об абсолютной величине сопротивления подгоняемого резистора в момент конца стабили.зации его свойств, через блок 14 коммутации поступает на вход блока 13 памяти и запоминается в нем в ячейке памяти. В момент наступления температуры t подгоняемо -о резистора на блок 14 коммутации приходит управляющий сигнал с блока 15 синхронизации и происходит запоминание абсолютной величины сопротивления подгоняемого резистора в блоке 13 памяти, во второй ячейке памяти. Сигналы, несущие информацию об абсолютной величине сопротивления подгоняемого резистора, с выхода бло.ка 13 памяти поступают на первый и второй входы первого блока 18 вычитания. Напряжение на выходе первого блока 18 вычитания пропорционально разности величины абсолютных значений подгоняемого сопротивления при температуре tl и t> и равно д Р .

Этот сигнал через блок 14 коммутации,поступает на блок 21 определения

ТКС, который осуществляет определение ТКС подгоняемого резистора. С выхода блока 21 сигнал, величина которого пропорциональна ТКС подгоняемого резистора, поступает на вход блока 13 памяти и запоминается там.

ТКС подгоняемого резистора определен. С выхода блока 13 памяти через блок 14 коммутации сигнал, сохраняясь в блоке 18 памяти, поступает на вход блока 25 усиления с управляемым коэффициентом передачи. На его второй вход через блок 14 коммутации поступает сигнал с блока 16 измерения температуры, величина которого пропорциональна температуре подгоняемого резистора 33.

Блок 25 усиления с управляемым коэффициентом передачи построен на основе усилителя с управляемым коэффициентом передачи и его коэффициент усиления линейно зависит от величины сигнала блока 16 измерения температуры. С выхода блока 25 усиления с управляемым коэффициентом передачи сигнал, пропорциональный приращению ввличины сопротивления резистора 33, вызванного ТКС, поступает на первый вход третьего блока 23 вычитания.

После определения приращения, вы60970 16 званного ТКС, происходит определение величины дR, на которую необходимо подогнать резистор 33. Сигнал, несущий информацию об абсолютной величине сопротивления подгоняемого стабилизированного резистора 33 через блок 14 коммутации поступает на второй вход третьего блока 23 вычитания. На его выходе появляется сигнал, величина которого проlloðöèональна разности абсолютного значения сопротивления подгоняемого резистора

33 и приращения сопротивления, вызванного ТКС, Это и есть сопротивление подгоняемого резистора 33 при нормальной температуре, С выхода третьего блока 23 вычитания сигнал поступает на третий блок 24 сравнения, где его величина сравнивается с величиной эталонного резистора (не показан) и на выходах появляется сигнал, равный разности величин этих резисторов дР. С первого выхода третьего блока 24 сравнения он поступает в блок 13 памяти и запоминается там, а со второго выхода поступает на вход четвертого блока 27 .сравнения, где дR сравнивается с величиной допустимой погрешности подгонки о R. Если hR< сРР на выходе четвертого блока 27 сравнения появляется сигнал, поступающий на первый вход блока 26 индикации, свидетельствуя об окончании подгонки.

Сигнал с выхода блока 26 индикации поступает на вход блока 15 c,èíõðoíèзации, который под действием этого сигнала устанавливает блок 9 автоматического управления стабилизацией и подгонкой в исходное состояние.

Если дР ) АР, происходит определение числа отверстий, которые необходимо выжечь в резистивной пленке для подгонки сопротивления резистора 33 на величину дР. Для этого сигнал, пропорциональный дР, с блока 13 памяти поступает на второй вход блока 29 управления интенсивностью излучения и на второй вход четвертого блока 32 вычитания. В блоке 29 управления интенсивностью излучения процесс определения числа отверстий происходит следующим образом.

Величина сопротивления подгоняемого резистора при прожигании в нем одного отверстия при полностью открытой ячейке блока 10 преобразования !

18 порциональна пь R . Блок 31 преобразует сигнал в и импульсов, которые с его выхода поступают на вход блокв 28 управления. Под действием входного сигнала на его втором выходе появляется сигнал, поступающий на первый вход блока 29 управления интенсивностью излучения и отключающий управляющие цепи первых n + 1 ячеек.

Процесс подгонки сопротивления подгоняемого резистора 33 повторяется.

Если все ячейки уже участвовали в процессе подгонки, то на первом выходе блока 28 управления появляется сигнал, г1оступающий на второй вход блока 26 индикации. После этого, как и после подгонки, блок 15 синхронизации возвращает блок 9 автоматического управления стабилизацией и подгонкой в первоначальное состояние.

Предлагаемое устройство имеет ряд технических преимуществ перед из" вестными.

Более высокую производительность за счет сокращения времени подгонки и,исключения установочных и сьемочных операций в процессе стабилизации свойств резистивной пленки, что стало возможным благодаря использованию для стабилизации расширенного луча лазера, который s дальнейшем используется для подгонки резисторов.

Более высокую точность подгонки за счет возможности учета индивидуальных ТКС каждого резистора и возможности плавной регулировки интенсивностью излучения лазерного излучателя.

Стабильность свойств резистивных пленок, стабилизация свойств которых осуществляется расфокусированным лу1 чом лазера, как. известно в 2-3 раза выше чем у пленок, подверженных обработке в вакуумных печах.

Применение предлагаемого устройства для подгонки тонкопленочных резисторов способствует значительному экономическому эффекту, обусловленному тем, что исключается необходимость в использовании термовакуумных печей для стабилизации свойств резистивных пленок, обеспечивается автоматизация процессов стабилизации и подгонки пленочных резисторов.

Формула изобретения

Устройство для подгонки тонкопленочных резисторов, содержащее коорди"

17 960970 ,интенсивности изменяется на ь к . Иэ выражения (1) следует, что ьк - ьк" ьК

Округление до целого числа в сторону уменьшения частного от деления — .позволяет получить необходимое ьй ь,Р число полностью открытых ячеек и .

В блоке 29 управления интенсивностью излучения формируется tl выходных сиг- 1î налов такой величины, под действием каждого из которых соответствующие ячейки блока 10 преобразования интенсивности излучения полностью открываются и излучение проходит сквозь 1з них без изменения. Кроме того, в блоке 29 формируется n + 1 управляющий сигнал, величина которого зависит от величины aR" и под действием кото-, рого (n+ 1)-я ячейка блока 10 преобразования интенсивности излучения открывается ровно настолько,. чтобы сопротивление подгоняемого резистора при прожигании в нем отверстия .n + 1 микролучом изменялось на величину

aR

Напряжение, управляющее оптической прозрачностью ячеек с выхода блока 29 через блок 30 усиления поступает на управляющий вход блока 9 зо автоматического управления стабилизацией и подгонкой, а напряжение, пропорциональное ьй ц, также поступает на первый вход четвертого блока 27 вычитания, на втором входе которого присутствует сигнал с блока

13 памяти, пропорциональный ьй. На выходе четвертого блока 32 вычитания появляется напряжение, пропорциональное пд R, которое запоминается блоком 13 памяти. Далее этот сигнал, сохраняясь в блоке 13 памяти, поступает на вход блока 15 синхронизации.

При наличии сигнала на втором синхронизирующем входе блока 9 автоматического управления стабилизацией и подгонкой соединенного со входом блока 15 синхронизации, íà его первом выходе появляется сигнал, включающий лазерный излучатель 4. Про50 исходит процесс подгонки. После ее окончания осуществляется сравнение величины сопротивления подгоняемого резистора с эталонным резистором в третьем блоке 24 сравнения. Одновре55 менно с выхода блока 13 памяти через блок 14 коммутации на вход блока

31 преобразования аналог-код поступает сигнал, величина которого про19 9609 натный стол с контактными зондами, последовательно соединенные блок программного управления координатным столом, управляющий выход которого соединен с координатным столом, а второй выход - с синхрониэирующим входом блока автоматического контроля параметров, измерительные входы ко" ,торого соединены с контактными .зонда,ми,лазерный излучатель, снабженный tO системами охлаждения и наблюдения, блок запуска лазерного излучателя, блок высоковольтного импульсного питания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения произво- и дительности и точности подгонки, в устройство введены блок. расширения диаметра лазерного луча, блок автоматического управления стабилизацией

:и подгонкой, блок преобразования ин- рв ,:тенсивности лазерного излучения, блок прецизионного перемещения, блок параллельной многолинзовой фокусировки лазерного излучения, причем лазерный излучатель оптически соосен последо- 25 вательно расположенным блоку расширения диаметра луча лазерного излучателя, блоку преобразования интенсивности лазерного излучения, блоку . параллельной многолинэовой фокуси- Эо .ровки лазерного излучения, выход блока автоматического контроля па70 20 .раметров соединен с информационным входом блока автоматического управления стабилизацией и подгонкой, первый синхронизирующий выход, первый синхронизирующий вход, второй синхрониэирующий выход и второй синхронизируюЩий вход которого соединены соответственно со вторым входом блока запуска лазерного излучателя, вторым синхрониэирующим выходом блока программного управления координатным столом, входом и выходом блока прецизионного перемещения, кинематически связанным с блоком преобразования интенсивности лазерного излучения, вход которого соединен с управляющим выходом блока автоматического управления стабилизацией и подгонкой, при этом блок параллельной многолинзовой фокусировки кинематически связан с блоком преобразования интенсивности излучения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Заявка Японии и 52-27826, кл. Н 01 С 17/24, опублик. 22.07.77.

° 2, Свиридов А.П. и др. Технологи" ческая лазерная установка с программным управлением. - Приборы и техника эксперимента. 1974, У 2, с. 260261 (прототип).

960970

Составитель Ю. Волков

Техред E.Харитончик

Корректор Н, Король

Редактор Г, Ус

Заказ 7301/67

Тираж 761 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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