Устройство для контроля полупроводниковых узлов

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик щ 960744(22) Заявлено 26.02.81 (21) 3256272/18-24 1 М Кп 3 С 05 В 23/02 с присоединением заявки Мо Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 230982 Ю.А. Жуков, А.А. Булаев, А,А. Барабанщиков, В.И. Якимов и Б.В. Степкин(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХУЗЛОВ Изобретение относится к автоматйческому контролю и может быть использовано для контроля параметров полупроводниковых узлов при их производстве,Известны устройства для контроляполупроводниковых узлов, содержащиесистему контактирования зондами иизмеритель, оптическую систему, предметный стол для закрепления пластин,снабженный механизмом шагового перемещения по взаимно перпендикулярнымосям. В известных устройствах контроль проверяемых узлов осуществляется по следующему циклу: опусканиеэондовых головок на проверяемый узел,крнтактирование и контроль, подъемзондовых головок и перемещение посоответствующей оси к следующеМУ узлу .11 1.Однако производительность зондовыхустановок, работающих по такому циклу, низка.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности является уст-,ройство, содержащее систему контактирования зондами и измеритель, оптическую систему, предметный столдля закрепления пластин, снабженныймеханизмом шагового перемещения,усилитель привода шаговых двигателей, усилитель привода эондовых головок, формирователь сигналов задержки, связанный с усилителем приводаэондовых головок и пусковым устройством, подключенным к распределителюсигналов управления шаговыми двигателями, связанному с усилителемшаговых двигателей 21.Недбстатком устройства являетсяограниченная производительность,обусловленная низким быстродействием.Цель изобретения - повышение быстродействия устройства.,Укаэанная цель дбстигается тем,что устройство для контроля полупроводниковых узлов, содержащее предметный стол, соединенный с осямимеханизма шагового перемещения,управляющие входы которого подключены к соответствующим выходам первого усилителя, кольцо, на которомустановлены эондовые головки, управ 25 ляющие входы опускания которых соединены с соответствующими выходамивторого усилителя, а измерительныевыходы - с соответствующими первымивходами измерителя, второй вход ко 30 торого соединен с измерительным выходом предметного .стола, оптическййузел, установленный в зоне оптической связи с контролируемым полупроводниковым узлом, расположенным напредметном столе, формировательсигналов задержки, первый и второй 5выходы которого соединены с соответствующими входами второго усилителя и Формирователя импульсов, третий выход - с управляющим входом из"мерителя, выход которого подключен 10к первому входу формирователя сигналов задержки, второй вход которогоявляется управляющим входом устройства, частотный выход формирователяимпульсов соединен с входом распределителя сигналов, первый и второйвыходы которого подключены к первомувходу первого усилителя и к управляютщему входу формирователя импульсов,содержит первый.и второй триггеры,первый и второй элементы И, счетчикрегистр, блок ключей, элемент И-НЕи реверсивный счетчик, установочныйвход которого соединен с установочными входами счетчика-регистра,второго .триггера и является установочным входом устройства, управляющийвХод подключен к выходу первого элемента И, счетный вход - к выходу блока ключей, а выход - к первому входу элемента И-НЕ, второй вход которо-ЗОго соединен с выходом первого триггера и с первым входом, первого элемента И, третий вход - с прямым выходом второго триггера и с вторымвходом первого усилителя, выход - с 35третьим входом формирователя сигналов задержки, третий выход распределителя сигналов соединен с первымвходом блока ключей и с единичнымвходом второго триггера, инверсный 4 Овыход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй входкоторого подключен к второму выходу Формирователя сигналов задержкии к первому входу первого триггера, 45третий вход - к выходу формирователяимпульсов и к второму входу первогоэлемента И, выход - к счетному входу счетчика-регистра, второй входпервого триггера соединен с первымвыходом формирователя сигналов задержки,На чертеже представлена схемаустройства для контроля полупроводниковых узлов.Устройство содержит кольцо 1 сустановленными на нем зондовыми головками 2, подключенными к измерителю 3, оптический узел 4, предметный стол 5, снабженный механизмом 6шагового перемещения, первый усили- . 60тель 7, второй усилитель 8, Формирователь 9 сигналов задержки, формирователь 10 импульсов, первый триггер 11 распределитель 12 сигналов,блок 13 ключей, второй триггер 14,логический элемент И-НЕ 15, логические элементы И 16 и 17, счетчик-регистр 18 и реверсивный счетчик 19.Полупроводниковая пластина, закрепленная на предметном столе 5, перемещается по взаимно перпендикулярным осям Х(У) с помощью механизма 6 шагового перемещения и контактирует с зондовыми головками 2, за" крепленными на кольце 1 и перемещаемыми по оси 2. Суммарное время, затрачиваемое на перемещение шагового )механизма по оси Х(У) на шаг В 1 мм, подаем и опускание зондовых головок по оси Е без учета времени на измерение характеризует быстродействие устройства.Ориентация контактных площадок полупроводниковых узлов относительно игл зондовых головок 2 осуществляется оператором с помощью оптического узла 4. После ориентации игл зондовых головок 2 переходят к автоматическому режиму контроля узлов полупроводниковой пластины. Направление обхода пластины, начиная с первого узла, устанавливается заранее.При переключении установки в автоматический режим формируется сигнал "Сброс", устанавливающий счетчик-регистр 18, реверсивный счетчик 19 и триггер 14 в исходное состояние, По сигналу "Пуск" формирователь 9 вырабатывает отрицательный импульс, поступающий на усилитель 8, Формирователь 10, на второй вход триггера 11 и вход логического элемента И 17.При этом происходит следующее. По сигналу усилителя 8 зондовые головки 2 опускаются на проверяемый узел. Триггер 11 устанавливается в положение, при котором с его выхода запрещается работа логического элемента И-НЕ 15 и логического элемента И 16, Запрещается работа логического элемента И 17. Формирователь 10 начинает вырабатывать импульсы стабильной частоты. Однако поскольку работа логических элементов И 16 и 17 запрещена, эти импульсы на счетчик-регистр 18 и реверсивный счетчик 19 не проходят. Кроме того, в исходном состоянии с прямого выхода триггера 14 запрещается работа усилителя 7, и поэтому перемещения по оси Х(У) не происходитВ случае, если время отработки шага перемещения по оси Х(У) больше времени опускания зондовых головок (длительности отрицательного импульса), работа далее будет происходить следующим образом. По окончании дей-. ствия отрицательного импульса с Формирователя 9 сигналов. задержки ( задний Фронт импульса) на измеритель 3 поступает сигнал начала измерения и снимается запрет с логического эле25 мента И 17, чем обеспечивается прохождение импульсов стабильной частоты на счетчик-регистр 18. Поступление импульсов на счетчик-регистр 18 и распределитель 12 происходит до момента формирования в распре делителе 12 сигнала окончания отработки шага. По этому сигналу с выхода распределителя 12 происходит выключение формирователя 10 и переключение триггера 14, в результате 10 чего с его прямого выхода снимается запрет с усилителя 7 и подготавливается к работе логический элемент И-НЕ 15, а с инверсного - запрещается работа логического элемен та И 17. Кроме того, на время дейст:вия сигнала окончания отработки шага отпирается блок 13 ключей и происходит перезапись содержимого счетчика-регистРа 18 в реверсивный счет чик 19. Записанное в реверсивном счетчике 19 число импульсов представляет собой разницу между временем отработки шага и временем опускания зондовых головок.По окончании измерения полупроводникового узла с измерителя 3 подается сигнал на формирователь 9 сигналов задержки. Формирователь 9 сигналов задержки вырабатывает отрицательный импульс, поступающий на усилитель 8 привода зондовых головок, формирователь 10 и триггер 11, При этом запрещается работа формирова.теля 10, поднимаются зондовые головки 2 и переключается триггер 11, в результате чего подготавливаются к работе логический элемент И-НЕ 15 и логический элемент И 16. По окончании действия отрицательного импульсазадний фронт 1 включается формиро ватель 10 и импульсы стабильной частоты начинают поступать на счетный вход реверсивного счетчика 19 и через распределитель 12 на усилитель 7. Поскольку запрет с усилителя 7 45 снят, начинается перемещение стола 5 по оси Х(У). В момент уменьшения содержимого реверсивного счетчика 19 до нуля с его выхода снимается за. - прет с логического элемента И-НЕ 15 и на вход формирователя 9 поступает сигнал. По приходу этого сигнала на выходе формирователя 9 появляется отрицательный импульс, который поступает на усилитель 8 и триггеустанавливая его в исходное состояние, благодаря чему запрещается работа логического элемента И-НЕ 15 и логического элемента И 16. При этом одновременно с перемещением по оси Х(У) происходит опускание зондовых головок. Однако опускание зондовых головок на проверяемую структуру всегда завершается после окончания перемещения по оси Х(У), поскольку длительность импульса задержки на опусканне зондовой головки устанавливается меньше реального времени ее опускания. По сигналу окончания отработки шага с распределителя 12 за,прещается работа формирователя 10 и, кроме того, на время действия этого сигнала отпирается блок 13 ключей и записанное ранее число импульсов снова переписывается из счетчика-ре- гистра 18 в реверсивный счетчик 19. Далее цикл работы повторяется вплоть до окончания проверки последнего узла на пластине.Работа зондовой установки при условии, что время опускания эондовой головки больше времени отработки шага по оси Х(У), происходит аналогично с учетом того, что при этом в счетчик-регистр 18 импульсы записываться не будут и, привод опускания зондовых головок 2 всегда будет включаться одновременно с приводом перемещения по оси Х(У).Таким образом, по сигналу "Пуск" в счетчике-регистре 18 однократно запоминается разница между временем отработки шага по оси Х(У) и временем опускания зондовых головок 2, которая затем перед каждым циклом переписывается в реверсивный счетчик 19. При включении привода по оси Х(У), в момент обнуления реверсивного счетчика 19 параллельно в работу включается привод опускания эондовых головок 2, благодаря чему сокращается время. каждого цикла работы установки и тем сажным повышается ее быстродействие.Формула изобретенияУстройство для контроля полупро-, водниковых узлов, содержащее предметный стол, соединенный с осями механизма шагового перемещения, управляющие входы которого подключены к соответствующим выходам первого усилителя, кольцо, на котором установлены зондовые головки, управляющие входы опускания которых соединены с соответствующими выходами второго усилителя, а измерительные выходы - с соответствующими первыми входами измерителя, второй вход которого соединен с измерительным выходом предметного стола, оптический узел, установленный в зоне оптической связи с контролируемым полупроводниковым узлом, расположенным на предметном столе, формирователь сигналов задержки, первый и второй выходы которого соединены с соответствующими входами второго усилителя и формирователя импульсов, третий выход - с управляющим входом измерителя, выход которого подключен к.первому входу формирователя сигна:ов задержки, второй вход которого является управляющим входом устройства, частотный выход формирователя , импульсов соединен с входом распределителя сигналов, первый и второй выходы которого подключены к первому входу первого усилителя и к управляющему входу формирователя импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, оно содержит первый 10 и второй триггеры, первый и второй элементы И, счетчик-регистр, блок ключей, элемент И-НЕ и реверснвный счетчик, установочный вход которого соединен с установочными входами 15 счетчика-регистра, второго триггера и является установочным входом устройства, управляющий вход подключен к выходу первого элемента И, счетный вход - . к выходу блока ключей, а выходО к первому входу элемента И-НЕ, второй вход которого соединен с выходом первого триггера и с первым входом первого элемента И, третий вход - с прямым выходом второго триггера и с вторым входом первого усилителя, выход - с третьим входом формирователя сигналов задержки, третий выход распределителя сигналов соединен с первым входом блока ключей и с еди-. ничным входом второго триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом второго элемента И, второй вход которого подключен к второму выходу формирователя сигналов задержки и к первому входу первого триггера третий вход - к выходу формирователя импульсов и к второму входу пЕрвого элемента И, выходк счетному входу счетчика-регистра, второй вход первого триггера соединен с первым выходом формирователя сигналов задержки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США Р 3599093,кл. 324-158 Р, опублик. 1976,2. Техническое описание 2688010ТО автомата зондового 14 км - 3000013, Рига, 1978 (прототип).960744 Составитель А,Техред З.палий знецо тор Н. Корол К акт ковецка одписн иал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная аказ 7277/55 ВНИИПИ по де 113035, МТи осударствен ам изобрете сква, Ж,аж 91ого коий и оРаушск митета СССР крытий я наб., д. 4/5