Устройство для контроля и коррекции тонкопленочных резисторов гибридных интегральных схем

, 147 ЗЗВЗ Союз Советских Социалистических Республик(33) ИталияОпубликовано 05,06.75. Бюллетень Ле 21 сударственнык комитет овета Министров СССпо делам изобретений и открытий 3) УДК 621.317ата опубликования описания 1.09.75 Авторыизобретения Иностранцы Ренато Конта и Джузеппе Мариани71) Заявите 54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И КОРР ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ РЕЗИСТОРОВ ГИБРИДНЫХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ И ологическомрадиоаппарам для коррекинтегральнь етение относится к тех ванию для производства частности к устройства копленочных резисторов Изоороборудотурывции тонсхем.Известны устрой рекции тонкоплано интегральных схе перемещения подл эрозионного удале коррекции, измери ными зондами и низм. 5 роля и корв гибридных е механизм зм электроистора, узел измеритель- одной мехаства для конт ных резисторо м, содержащижки, механи ия пленки ре ельный блок с остом и прив(61) Зависимый от патента Цель изобретения - повышение производительности устройства - достигается тем, что 15 в предлагаемом устройстве измерительный блок выполнен в виде опоры с ползунами, закрепленными на ней, с возможностью перемещения их во взаимно перпендикулярных направлениях от щаговых двигателей, связанных 20 с приводным механизмом, причем на ползунах закреплены рычаги с измерительными зондами, соединенными через измерительный мост с коипараторами, которые связаны с генератором опорного напряжения. Выход по следнего соединен с блоком памяти, связанным через коррекционный накопитель с программирующим контуром, а узел коррекции также снабжен измерительными зондами, соединенными через коммутатор с измеритель- ЗО ным мостом и шаговыми двигателями, служащими для перемещения измерительных зондов, электрически связанными с программирующим контуром.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 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,Устройство для контроля и коррекции тонкопленочных резисторов гибридных интегральных схем содержит механизм перемещения подложки 1, измерительный блок 2 с измерительными зондами, меланизм 3 электроэрознонного 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, расположено на ползунах 9 и 10 с возможностью перемещения их во взаимно перпендикулярных направлениях от шаговых двигателей 11 и 12 по шариковым направляющим 13 и 14. Ползун 9 может перемсщаться при помощи винта 15 и гайки 16, связанных с шаговым двигате./ фиг 11 Составитель Н. Влинкова Тсхред И. Карандашова Редактор Б. Федотов Корректор Л, Орлова Типография, пр. Сапунова, 2 Заказ 2176/17 Изд.791 Тираж 833 Подписное Ц 11 ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 455 О 5 20 25 ЗО 35 4 О 45 50 55 60 65 3лом 11, расположенным на ползуне 10. Таким же образом расположенные на опоре 4 винг 7 и гайка 18, управляющие шаговым двигателем 12, служат для перемещения ползуна 10. На каждом ползуне укреплены две трубки 19 для телескопического взаимодействия 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 двигателейи 12.По двум Ъ-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. Эксценприк 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 трубопровода 35 и 36.На нижней части каретки 25 (фиг. 5) закреплен Ъ"-образный кронштейн 37 с возможностью его регулировки по высоте, Концы кронштейна снабжены призматичеокими 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 припаян проводник (на чертеже не показан).Зонды 41 размещены в таком положении, что острия 43 каждой пары находятся в положениях, соответствующих местонахождению двух концов резисторов Рь Р 2, 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 Рь Й интегральной схемы через группу переключателей 49, которые могут последовательно замыкаться. Через вторую групну переключателей 50 к измерительному мосту 48 может подсоединяться, вторая группа проводников,4подведенных через коммутатор 51 к группе образцовых сопротивлений ЯСь ЯСМС. 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 нужной 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 котором 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 расположен блок 61,Блок 61 имеет две призматические,направляющие 62, по которым может скользить пластична 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 подпружинонным 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 ролик583, ормально прижатый плоской пружиной 84 к наклонной поверхности 85 стержня 86, Для регулировки пружины служит винт 8, Стержень прикреплен к цилиндрическому якорю 88 электромагнита 89 и нормально прижат к упору УО 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 якорю 97 которого прикреплена, в свою очередь, электроэрозионная игла 98. Под действием собственной тяжести якорь 97 нормально находится в нижнем положении так, что он опирается на подложку Ь.В нерабочем положении масло под давлением подается в трубопровод 3 о (фиг, 5), и измерительная каретка 25 удерживается гидравлическим цилиндром 34 в вреднем положении, показанном на чертеже.11 осле размещения, подложки 8 на основаниипоследнее, 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 эксцентрнк 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 чего гидроцилиндр 34 возвращает каретку 25 в,нерабочее положение,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Оператор затем может удалигь основаниевместе с проверенной подложкой 8, сяв 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 рограммируются вручную для всех резисторов по редством установочных приборов, разх,ещснпых на панели управления 10(. Установочные приборы позволяют фиксировать допуски для каждого резистора. Эти допуски могут составлять 0,5; 1,2 Я, и быть,в интервале ог 5 до 5 - 25 ОО. Для каждого выбраного допуска генератор опорного напряжения 106 создает напряжение, соответствующее верхнему пределу требуемого допуска, и прикладывает его к компаратору 103. 11 осле этого можно получить сигнал о том, выше или ниже заданного предела сопротивление измеряемого резистора.Наконец, генератор опорного напряжения 106 вырабатывает напряжение, соответствующее нижнему 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 быть 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 комбинирования трех вышеупомянутых сигналов для каждого резистора: сигнала, указывающего, что резистор должен быть скорректирован, или сигнала, указывающего, 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 Рь Йсхемы.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 которых связана с каждым из сопротивлении н способна зажигаться, ко. гда по меньшей мере один из резисторов схс 473383МЫ ДОЛЖСН ОЫГЬ ЗОРКОВаи. ( Г 1 сЛ ОРКД для одного рез 1)стор схемы устра 1 яс в;- к 01 и 1 слс 109 л 100 у 10 Вср 051 Иу 10 ипформдц 110 об исправле 1 Ип друг х резисторов схемы зажигает соответствующую лампу 113.1;ак нако 1 Итсль 109, так и иидикагор 11 контролируются программным ко 1 туром 63. 11 о завершении цикла пзмсрепий реЗИСтОРОВ КОПтУР 53 ЗаетВЛЯЕт Рс)З,с 1- пыс секторы накопителя воспрпимпгь сигналы от расчетной схемы, ,родс то, ОП ЗсСТВЛЯЕТ СРс 0 ТЫВс 1 Ь ДВС- надцать рядов из трех ламп 112, причем прежде всего дол)киа определиться возможность коррекции в каждом ряду зажиганием лампы 13.11 акоиец, индикатор содержит лампу 114,которая зажигается только в том случае, сели в ко це измерения всей подлОжки с интегральными схемами ие потребовалось исиравлять ни одного резистора, т, е, искоторыс пз них должны быть забракованы, а другие находятся в пределах допуска, В конце процесса измореиия оператор поэтому может визуально определить состояние всей подложки 8 Ои может отметить, например, карапдашом, те кусочки, которые должны забраковываться, согласно показаниям ламп 13, чтобы затем устранить их вырезанием таких рсзисоров. Более того, если загорится лампа 114, Ои может исключить дальнейшее исправление всей подложки. Длительность измерения резистора составляет примерно 200 мсек, в то время как для измерения всей подложки требуется 6 сск, принимая во впимапие и устаиовочиые операции, Для того, чтобы отделить время измерения от времени на исправление, которое пепостояпио, информация, содержа- и;аяся в накопителе 109 в конце измерения, передается под управлением програ м много коптура 53 к коррекциоипому пакопитсРИО 115, подобному накопителю 109. 11 акопитсль 115, в свою очередь, приспособлен управлять программиым коитуром 03 так, чгобь 1 искл 10- чить такой, перенос, и поэтому можно обновить измерительный цикл, как только накопитель 115 освободится от прежней информации.Г 1 осле измерения, если подложка 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 16 вперед действием иа рукоятку 66, преодолевая сопротивление подпружиненного установочного элемента 67 фРг. 9) так, чтобы перевести пластину 63 вперед относительно свободного конца рычага 93. Основаис 7 затем рдзмсцается иа штифтах 64 и 66 посредством рукоятки 66, после чего пластина перемещается в положение, показанное иа фиг, 9, вместе с основанием 7,5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 Шаговые двигатели 69 и 70 после этсго перемещают каретку 60 нмсстс с пласиоР (13 гак чтооы Оасположить первый рсзис 1 Ор в соответствии положением электроэрозионых игл 98. Две пары щаговых двигателей 76 и 77, в свою осредь зставляют сдвигаться две пары ползуиов 74 и 76 так, чтобы размсстгь два измерТель(1 ых зонда 81 в соответствии с расположением перьвого исправлясмо- ГО РЕЗР 1 СТОРа. Ъ ПРВЛ 5110 щсЯ СХС.1 Д ПЧ 11 сСТ колебать элсктроэрозиоипую иглу 98 с часто- стой 200 циклов в секунду, пока измеритсльиые зонды 81 пс прод гпализируют, что со. противлепие, нарастая, вошло в диапазон дспска.Затем приводят в дейст)вие шаговые двигатели 69 и 70, чтобы переместить элсктроэрозиопную иглу в соответствии со вторым резистором, в то время как шаговые двигате ли 76 и 77 фРг. 11) заставляют измср;тсльиыс зонды 8 переместиться к концам второго резистора Я, в результате чего снова начинается цикл коррекции. Таким образом корректируются резисторы всей подложки.На основе данных, зарегистрированных па. копигслсм 115 фиг. 3), узел коррекции корректирует резисторы Я 1, Я , которые находятся теперь в пределах допуска, и учитывает ту часть по,(ложки, в которой збрковдп хотя бы один резистор,Шаговые двигатели 69, 70, 76 и 77 фиг. 11) управляются посредством магнитной или перфорированной ленты 116, иа которой записаы К 001 динаы падала и копца каждого рсзистора Ь,1, Й. Данные с ленты считываются головкой 117, которая контролирует положспис программирующего контура 118 через управляющую цепь 119. 11 рограммпрующий контур 118, кроме того, принимает информацию, имеющуюся в пдкопптсле 115, тдк, чтобы задать переме)цения кареткам только в том случае, когда резистор должен быть исправБолее того, программирующий контур 118 под каитролсх накопителя 116 может добавлять время от времени к данным считываемым головкой 117, постоянную величину, зависящую от характеристики резисторов, к КОТОРЫМ ДДШЬ;Е ОтНОСЯтСЯ, ПОЭТОМУ ПРОГРс)М- мирующий контур 118 управляет через цепь обратной связи 120 двумя шаговыми двигатслямп 69 и 70 (фпг. 11) для сдвигания подложки 8 относительно электроэрозиониой иглы 98 и через две другие цепи обратной Связи 121- парами щаговых двигателей 76 и 77 для псрсмс)цеиия двух измерительных зондов 8.При считывании действия, котороетребует. ся произвести, записанного па ленте 116 в пачалс ка)кдой информационной группы, отпося 1 цейся к резистору, управляющая цепь 119, кроме того, контролирует цепь задания последовательности 122, приспособленную для прРсоединения последовательного ряда сташартЫх резисторов к электрическому мо 473383 0сту 123 для измерения исправляемых резисторов в проттессе исправления. Мост 123 соединен, в свою очередь, с коммутатором 124, к которому подклточецы проволцики 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 коорлинят, 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 пропускацию 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 лля приведения в действие измерительных зондов 81. С другой стороны контур 128 приволит в действие электроэрозионцую иглу. В частности контур, 128 заставляет пень 129 питать катуптку 130 тяк, что этя катушка воздействует ца якорь 97, и поэтому игла начинает попеременно вибрировать.Программирующий контур 118, наконец, приспособлен управлять цеттью задация по- последовательности 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, тат(им образом, олцовремеццо управляет измерительными зоцлями 81. кялшкотт 130 и контуром залация послеловятельцостц 131, в результате чего выполняются замеры мостом 123 и коррекция иглой 98 попереметттто ца установленном резисторе, пока мост 123 цс подаст сигнал, что этот резистор вошел в зону лопуска. После этого мост 123 разрешает головке 117 через управляющую цепь 125 начать новый цикл.Таким образом, коррекция резисторов непрерывноо контролируется измерительными зондами 81 и мостом 23, и корректцтя ограничивается ттстслточительтто теми резисторами, которые выходят из зоны допуска, в то время кяк все операции исключаются для того юсочка схемы, на котором забракован хотя бы один резистор.Предмет изобретения20 Устройство лля контроля и коррсктттттт тоцкопленочных резисторов гпбрилных интегральных схем, содержащее механизм перехтетцвттия полложки, механизм электроэрозионного удаления пленки резистора, узел коррекции, измерительньш блок с измепитсльцыми зонлами и мостом и приволцой механизм, о тличающийся тем, что, с целью повышения производительцости, измерительный блок выполнен в вцле опоры г закрепленными ца ЗО цей ползуцамц с возможностью перемещенияих во взаимно перпендикулярных направлениях от щаговых лвигателей, связанных с приволцым механизмом, причем ца ползунях закреплены рьттягтт с рясположеццымц ця З 5 цих измерительными зотт лами, соелттттеттными через измерительный мост с компяряторами, соелицеццыми с геттсратобалт опорного цяпряжецяи, выхол которого соелицец с блоком памяти, связанным че вез коррекциоццый накопитель с программпрмтотцттм контуром, я узел корректттттт также снабжен измерительцыми зонламц, соелицеттными через коммутатор с измерительным мостом и тттяговьвти лвцгателямц, служащими лля 45 перемещения измерительных зоилов ц электпцчсски связанными с упомянутым итогратмцрующим контуром.