(57)【要約】抵抗器(20)のレーザートリミングの間に起こる熱電効果は、電圧測定を行うことによって解決される。低出力でシミュレートされたトリム(10)の間に抵抗器(20)に与えられるレーザー加熱に起因する電圧は、抵抗器(20)上の相対的な熱の中立位置(18)を決定するのに用いられる。値に対するトリミング操作は、その後の同様な抵抗器(20)のすべてで行うことができる。また、電圧測定は、抵抗器測定値が比較される所望のトリム値をその抵抗測定値と相殺すべく使用される偏差情報を定めるために、トリミング作業の各パルスの前後で測定することができる。また、行または列の空間的に遠いあるいは隣接しない抵抗器(20)が、隣接するあるいは近くの抵抗器(20)上の抵抗価値を歪ませるかもしれない加熱効果を最小化するために、逐次トリミングを受ける。【選択図】図２Ｄ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗器の初期抵抗値を公称抵抗値に変えるべく該抵抗器から抵抗材料を除去するためにレーザー出力を使用する方法であって、前記抵抗材料は電気接点間に位置する表面領域を有し基板上に支持されており、前記抵抗材料に適用されるレーザー出力は、前記抵抗器への適用直後の真のおよび／または定常状態での該抵抗器の抵抗値の正確な測定を妨げるように、前記レーザー出力が無い間に測定される真のおよび／または定常状態での抵抗値から逸脱した誤りのおよび／または一時的な抵抗値を表示させる熱電効果を前記抵抗器に引き起こし、このレーザーによって引き起こされた熱電効果に起因する抵抗値偏差を減少させるための方法が、
単一の抵抗器または一組の抵抗器のそれぞれに接続されるように計測器のプローブを配置すること、
前記計測器からの電流値を基準値または零値に設定すること、
前記単一の抵抗器またはそれぞれの抵抗器の前記表面領域上の異なる各位置に熱を適用すべく各シミュレーション経路に沿って一つ以上の評価パルスのセットを方向付けること、
異なるそれぞれの位置毎で電圧偏差情報を得るべく、評価レーザーパルスの各セットの後で前記単一抵抗器またはそれぞれの抵抗器を横切る電圧値を測定すること、
最小の電圧偏差を表す各抵抗器のそれぞれの表面領域上の好適位置を決定するために電圧偏差情報を用いること、および
前記レーザー出力によって引き起こされる熱電抵抗偏差を減少させるべく、前記単一の抵抗器の前記表面領域上の好適位置および／または前記セットの抵抗器のいくつかまたはそのすべての表面上の好適位置で、前記抵抗器のいくつかまたはすべてから抵抗材料を除去してそれらの初期抵抗値を公称抵抗値に変えるためにレーザー出力のトリミングパルスをトリム経路に沿って方向付けることを含む方法。
【請求項２】
評価パルスの各セットは単一レーザーパルスから成る、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記トリム経路はプランジカットプロファイル、Lカットプロファイル、蛇行カットプロファイルまたは表面除去プロファイルから成る、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記抵抗材料の前記表面領域上の異なる位置に形成される前記シミュレーション経路はほぼ同一である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記シミュレーション経路は前記単一の抵抗器の前記表面領域の部分的ラスタ走査から成る、請求項１の方法。
【請求項６】
前記評価レーザーパルスは、抵抗材料を大きく除去するに不充分なパラメータを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記トリミングレーザーパルスはトラッキングトリムプロセスに適用され、抵抗測定値は前記各トリミングレーザーパルス後に得られかつ所望の抵抗値に比較され、前記抵抗測定値が前記所望の抵抗値についての予め決められた所定の範囲の中になると、前記トリミングレーザーパルスの適用が停止される、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記トリミングレーザーパルスは予測トリムプロセスに適用される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記抵抗器はチップＲ抵抗器から成る、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記抵抗器は低オーム抵抗器から成る、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記抵抗器は０．１オーム以下の所望の抵抗値を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記抵抗器は４本のリード線を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記計測器はケルビン測定法を用いる、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
真の抵抗値は所望の抵抗値の０．１％以内にある、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記好適な位置は前記接点間で相対的に熱平衡の位置である、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
さらに、それぞれが同様な構成および規格を有する抵抗器から成る複数の行または列を各好適位置で処理することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記レーザー出力は２００ｎｍおよび２０００ｎｍ間の波長で生成される、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記抵抗器は０４０２または０２０１チップ抵抗器から成る、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記基板はセラミック材料から成る、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記抵抗材料は、酸化ルテニウムを含む厚膜抵抗材料から成る、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記抵抗材料はニッケルクロム合成物またはタンタル窒化合成物を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２２】
前記抵抗器は前記基板に予め成形されたスクライブラインによって分離される、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記熱電効果は抵抗効果の温度係数を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記熱電効果はゼーベック効果またはｅｍｆ効果を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
さらに、前記抵抗器上の前記好適位置を決定した後、トリミングパルスを前記単一の抵抗器および／または任意の各抵抗器に向ける前に前記計測器から適用される電流の値を零でない所望の値に設定することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
印加平衡電圧値は、前記評価パルスを前記抵抗器に向ける前に、零または基準値に設定される、請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
前記印加平衡電圧値は、前記トリミングパルスを前記単一の抵抗器および／または任意の各抵抗器に向ける前に所望の値に設定される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記評価レーザーパルスは、レーザーによって引き起こされた熱電効果が終息した後、単一の抵抗器および／またはすべてのそれぞれの抵抗器の初期抵抗値に大きな変更をもたらすに不十分なパラメータを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項２９】
前記電圧値は、測定されている抵抗器から離れている前記計測器のプローブの中継を通して測定される、請求項１に記載の方法。
【請求項３０】
前記各抵抗器はその特定の好適位置毎に独立的に評価される、請求項１に記載の方法。
【請求項３１】
前記セットの任意の抵抗器がトリミングを受ける前に、各抵抗器は独立して評価される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記各抵抗器は、独立して評価され、また引き続く評価の前にトリミングを受ける、請求項３０に記載の方法。
【請求項３３】
隣接しない前記抵抗器が逐次評価される、請求項１に記載の方法。
【請求項３４】
それぞれの抵抗器の前記セットは、そのいくつかのまたはすべてが接続された抵抗器の１セットを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３５】
抵抗器の初期抵抗値を公称抵抗値に変えるべく該抵抗器から抵抗材料を除去するためにレーザー出力を使用する方法であって、抵抗材料は電気接点間に位置する表面を有し基板上に支持されており、前記抵抗材料に適用されるレーザー出力は、前記抵抗器への適用直後の真のおよび／または定常状態での該抵抗器の抵抗値の正確な測定を妨げるように、前記レーザー出力が無い間に測定される真のおよび／または定常状態での抵抗値から逸脱した誤りのおよび／または一時的な抵抗値を表示させる熱電効果を前記抵抗器に引き起こし、このレーザーによって引き起こされた熱電効果に起因する抵抗値偏差を減少させるための方法が、
抵抗器に接続されるように計測器のプローブを配置すること、
前記計測器からの電流値を基準値または零値に設定すること、
前記抵抗器の前記表面上の複数の位置に逐次熱を適用すべくシミュレーション経路に沿ってレーザー低出力パルスを方向付けること、
前記多数の位置のいくつかまたはそのすべての位置毎で電圧偏差情報を得るべく、レーザーパルスのそれぞれの連続したセットの後で前記抵抗器を横切る電圧値を繰り返し測定すること、
最小の電圧偏差を表す前記抵抗器の前記表面上の好適位置を決定するために電圧偏差情報を用いること、および
前記抵抗器の前記表面上の好適位置で、または同一基板上または同一バッチからの各抵抗器の好適な位置で、該各抵抗器から抵抗材料を除去してその初期抵抗値を公称抵抗値に変えるために前記レーザー出力によって引き起こされた熱電気の抵抗偏差を減少させるべく、レーザー出力の高出力パルスをトリム経路に沿って方向付けることを含む方法。
【請求項３６】
抵抗器の初期抵抗値を公称抵抗値に変えるべく該抵抗器から抵抗材料を除去するためにレーザー出力を使用する方法であって、抵抗材料は電気接点間に位置する表面を有し基板上に支持されており、前記抵抗材料に適用されるレーザー出力は、前記抵抗器への適用直後の真のおよび／または定常状態での該抵抗器の抵抗値の正確な測定を妨げるように、前記レーザー出力が無い間に測定される真のおよび／または定常状態での抵抗値から逸脱した誤りのおよび／または一時的な抵抗値を表示させる熱電効果を前記抵抗器に引き起こし、このレーザーによって引き起こされた熱電効果に起因する抵抗値偏差を減少させるための方法が、
抵抗器に接続されるように計測器のプローブを配置すること、
前記計測器から前記抵抗への電流値を基準値または零値に設定すること、
前記抵抗器を横切って第１のプレパルス電圧値を測定すること、
レーザー出力の1つ以上のパルスを前記抵抗器の前記抵抗材料に向けること、
前記抵抗器を横切ってポストパルス電圧値を測定すること、
前記抵抗器を横切って第２のプレパルス電圧値を測定すること、
前記熱電偏差情報を求めるためにポストパルス電圧値を第１および第２のプレパルス電圧値の関数と比較すること、および
熱電偏差を補正すべく抵抗値測定を調整するために前記熱電偏差情報を用いることを含む方法。
【請求項３７】
さらに、ポストパルス電圧値を測定した後に前記計測器から適用される電流の値を零でない所望の値に設定すること、適用された電流下で前記抵抗器の抵抗値を測定すること、第２のプレパルス電圧値を測定する前に前記計測器から適用される電流の値を零または基準値にリセットすること、および調整された抵抗測定値が所望の抵抗値の予め決められた範囲中にあるか否かを決定するために、調整された抵抗測定値を所望の抵抗値と比較することを含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
パルスおよび測定のサイクルは、前記計測器から前記抵抗器へ適用される電流の値を零または基準値に設定すること、前記抵抗器を横切ってプレパルス電圧値を測定すること、レーザー出力パルスを前記抵抗器の前記抵抗材料に向けること、前記抵抗器を横切ってポストパルス電圧値を測定すること、前記計測器から適用される電流の値を零でない所望の値に設定すること、適用された電流下で前記抵抗器の抵抗値を測定すること、熱電偏差情報を求めるためにポストパルス電圧値をプレパルス電圧値および先のプレパルス電圧値の関数と比較すること、熱電偏差を補正すべく抵抗値測定を調整するために前記熱電偏差情報を用いること、および調整された抵抗測定値が所望の抵抗値の予め決められた範囲中にあるか否かを決定するために調整された抵抗測定値を所望の抵抗値と比較することを含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
パルスおよび測定のサイクルは、このパルスおよび測定のサイクルのために前記抵抗器を横切ってプレパルス電圧値を測定すること、レーザー出力パルスを前記抵抗器の抵抗材料に向けること、前記抵抗器を横切ってポストパルス電圧値を測定すること、前記計測器から零でない所望の値に適用された電流値を設定すること、適用された電流下で前記抵抗器の抵抗値を測定すること、前記計測器から前記抵抗器に適用された電流の値を零または基準値に設定すること、その後のパルスおよび測定のサイクルのために、前記抵抗器を横切ってプレパルス電圧値を測定すること、熱電偏差情報を求めるために、ポストパルス電圧値をプレパルス電圧の関数と比較すること、熱電偏差を補正すべく抵抗値測定を調整するために前記熱電偏差情報を用いること、および調整された抵抗測定値が所望の抵抗値の予め決められた範囲中にあるか否かを決定するために、調整された抵抗測定値を所望の抵抗値と比較することを含む、請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
さらに、調整された抵抗測定値が所望の抵抗値の所望の範囲中になくそれより小さいとき、付加のパルスおよび測定のサイクルを適用すること、および調整された抵抗測定値が所望の抵抗値の所望の範囲より大きいかあるいはその範囲中にあるとき、付加のパルスおよび測定のサイクルを妨げることを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４１】
前記レーザーパルスは、プランジカットプロファイル、Lカットプロファイル、蛇行カットプロファイルまたは表面除去プロファイルから成るトリム経路に沿って適用される、請求項３６に記載の方法。
【請求項４２】
前記抵抗器はチップR抵抗器から成る、請求項３６に記載の方法。
【請求項４３】
前記抵抗器は０４０２または０２０１チップ抵抗器から成る、請求項３６に記載の方法。
【請求項４４】
前記基板はセラミック材料から成る、請求項３６に記載の方法。
【請求項４５】
前記抵抗材料は、酸化ルテニウムを含む厚膜抵抗材料から成る、請求項３６に記載の方法。
【請求項４６】
前記抵抗材料はニッケルクロム合成物またはタンタル窒化合成物を含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項４７】
前記抵抗器は低オームの抵抗器から成る、請求項３６に記載の方法。
【請求項４８】
前記抵抗器は、０．１オーム以下の所望の抵抗値を有する、請求項３６に記載の方法。
【請求項４９】
前記抵抗器は４本のリード線を含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項５０】
前記計測器はケルビン測定法を用いる、請求項３６に記載の方法。
【請求項５１】
真の抵抗値は所望の抵抗値の０．１％以内にある、請求項３６に記載の方法。
【請求項５２】
前記レーザー出力は２００ｎｍおよび２０００ｎｍ間の波長で生成される、請求項３６に記載の方法。
【請求項５３】
前記抵抗器は前記基板に予め成形されたスクライブラインによって分離される、請求項３６に記載の方法。
【請求項５４】
適用された前記電流の値が零または基準値に設定されるとき、印加平衡電圧値は零または基準値に設定される、請求項３６に記載の方法。
【請求項５５】
適用された前記電流の値が零でない所望の値に設定されるとき、印加平衡電圧値は零でない所望の値に設定される、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記電圧値は、前記抵抗器から離れている前記計測器のプローブの中継を通して測定される、請求項３６に記載の方法。
【請求項５７】
隣接しない前記抵抗器が逐次トリミングを受ける、請求項３６に記載の方法。
【請求項５８】
それぞれが同様の抵抗器からなる行または列中の抵抗器の初期抵抗値を公称抵抗値に変えるべく該抵抗器から抵抗材料をから除去するためにレーザー出力を用いる方法であって、前記抵抗材料が電気接点の間に位置する表面を有し基板上に支持されており、前記抵抗材料に適用されるレーザー出力は、長期の時間、近くの前記抵抗器に、該抵抗器に適用されたレーザー出力が長期の時間周期の間に真のおよび／または定常状態での近くの抵抗器の抵抗値の正確な測定を妨げるように、レーザー出力がない状態および長期の時間間隔の後に測定されたそれらの真のおよび／または定常状態で測定される抵抗値から逸脱した誤りのおよび／または一時的な抵抗値を表させる熱電効果を引き起こし、このレーザーによって引き起こされた熱電効果に起因する抵抗値偏差を減少させるための方法が、
前記抵抗器の１つ以上の行または列に接続されるように計測器のプローブを配置すること、
第１の抵抗器の初期抵抗値を公称抵抗値に変えるべく該抵抗器から抵抗材料を除去するレーザー出力を方向付けること、および
前記第１の抵抗器に適用されたレーザー出力によって引き起こされる熱電気抵抗偏差を低減すべく、前記第１の抵抗器に隣接しない第２の抵抗器から材料を除去するために前記長期の時間内で出力されたレーザー出力のパルスを方向付けることを含む方法。
【請求項５９】
前記第１および第２の抵抗器は同一行または列中にある、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
行または列中の前記抵抗器は空間的に離れている抵抗器で構成されるセットにグループ化されており、該セットは逐次トリミングを受ける、請求項５８に記載の方法。
【請求項６１】
各セットは少なくとも３個の抵抗器を含む、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記３つの抵抗器は、行または列のそれぞれの最初、中間および終わりの各部分からの抵抗器を含む、請求項６１に記載の方法。
【請求項６３】
最初のセットにおける最初の抵抗器は第２のセットにおける最初の抵抗器と隣接している、請求項５８に記載の方法。
【請求項６４】
前記レーザー出力は、プランジカットプロファイル、Lカットプロファイル、蛇行カットプロファイルまたは表面除去プロファイルから成るトリム経路に沿って適用される、請求項５８に記載の方法。
【請求項６５】
前記レーザーパルスはトラッキングトリムプロセスに適用され、抵抗測定値は前記各レーザーパルス後に得られかつ所望の抵抗値に比較され、前記抵抗測定値が前記所望の抵抗値についての予め決められた所定の範囲の中になると、前記レーザーパルスの適用が停止される、請求項５８に記載の方法。
【請求項６６】
前記レーザーパルスは予測トリムプロセスに適用される、請求項５８に記載の方法。
【請求項６７】
前記抵抗器はチップＲ抵抗器から成る、請求項５８に記載の方法。
【請求項６８】
前記抵抗器は、０４０２または０２０１のチップ抵抗器から成る、請求項５８に記載の方法。
【請求項６９】
前記基板はセラミック材料から成る、請求項５８に記載の方法。
【請求項７０】
前記抵抗材料は、酸化ルテニウムを含む厚膜抵抗材料から成る、請求項５８に記載の方法。
【請求項７１】
前記抵抗材料は、ニッケルクロム合成物またはタンタル窒化合成物を含む、請求項５８に記載の方法。
【請求項７２】
前記抵抗器は低オーム抵抗器から成る、請求項５８に記載の方法。
【請求項７３】
前記抵抗器は０．１オーム以下の所望の抵抗値を有する、請求項５８に記載の方法。
【請求項７４】
前記抵抗器は４本のリード線を含む、請求項５８に記載の方法。
【請求項７５】
前記計測器はケルビン測定法を用いる、請求項５８に記載の方法。
【請求項７６】
真の抵抗値は所望の抵抗値の０．１％以内にある、請求項５８に記載の方法。
【請求項７７】
前記レーザー出力は２００ｎｍおよび２０００ｎｍ間の波長で生成される、請求項５８に記載の方法。
【請求項７８】
前記抵抗器は前記基板に予め成形されたスクライブラインによって分離される、請求項５８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザートリミングに関し、特に、抵抗器へのレーザートリミングの間に発生する熱電気ポテンシャルによって引き起こされるエラーの解析に関する。
【背景技術】
【０００２】
本特許出願は、２００４年９月１３日に出願された米国仮出願番号第６０／６０９，８５２号の利益を主張する。
【０００３】
著作権表示
(C)２００５  エレクトロ  サイエンティフィック  インダストリーズ  インコーポレーション（Electro Scientific Industries, Inc.）本特許明細書の開示部分は、著作権保護を受ける材料を含む。著作権者は、それが米国特許庁のファイルまたは記録に表れるような特許文書または特許開示の如何なる複製にも異存がないが、それ以外については、すべての著作権を保留する。３７ＣＦＲ  セクション１．７１（ｄ）
【０００４】
電子産業では、厚膜あるいは薄膜の抵抗器をほぼ所望の抵抗値に調整（trim）するために、レーザーシステムが用いられている。IEEE分科会、ハイブリッドおよびパッケージング、１９７２年６月のPHP−８巻、第２号、アルビン（Albin）他による論文、「測定の観点から見たレーザー抵抗トリミング」は、測定問題を記載し、薄膜抵抗器を調整するために固体レーザーを使う利点を記載する。IEEE分科会、コンポーネント、ハイブリッドおよび製造技術、１９７８年１２月のスウェンソン（Swenson）他による論文、「ＹＡＧレーザー出力特性の最適化による薄膜抵抗器のポストトリミングドリフトの低減」は、熱影響帯域(HAZ)およびポストトリミングドリフトを減少させるために、薄膜抵抗器の調整（trimming）に緑色(532nm)の固体レーザーガウシアン出力を用いることを記載する。
【０００５】
サン（Sun）およびスウェンソン（Swenson）の米国特許第５，５６９，３９８号、同５，６８５，９９５号および同５，８０８，２７２号は、シリコン基板への損傷の防止および／または受動的、機能的または活性化したレーザートリミング法での整定時間の短縮化のために、フィルムまたは装置の調整に１．３ミクロンのような非従来的なレーザー波長の使用を記載する。スウェンソン（Swenson）他の米国特許第６，５３４，７４３号は、マイクロクラッキング、ＨＡＺ、および抵抗の温度係数（ＴＣＲ）の変動の低減のために、通常の除去の非熱的な波長で均一なレーザースポットの使用を記載する。
【０００６】
いくつかの抵抗器調整（trimming）法は、レーザーで切断しないで抵抗値を測定した後、所望の値に達するためにどれくらいの追加レーザートリミングが行われるべきであるかを予測する測定/予測のトリム（trim）測定プロセスを用いる。この予測トリム（trim）プロセスは、抵抗器トリミング作業の間にたった一度実行されるか、数回繰り返され、必要とされる測定精度をもたらすために抵抗器を安定させておかなければいけないので、比較的緩慢である。
【０００７】
いくつかの抵抗器調整法は、トラッキングトリム（tracking trim)すなわち連続調整プロセスを用いる。典型的なトラッキングトリムまたは連続的トリム作業下では、テスト中の抵抗器(ＤＵＴ)に電流または電圧が通され、該抵抗器が調整されている間、その抵抗が監視される。いくつかの追尾すなわちアナログ調整および測定のプロセスは、パルス毎にその後で、抵抗器の値を測定する。これらの方法では、レーザーパルスは、抵抗器が所望値に達するや否や停止する。より多くの時間を測定に利用できるので、測定／予測調整は、より正確であるが、追尾調整（tracking trim）は、特に、測定整定遅延が最小化されると、一般的には、より速い。しかしながら、特定の過渡的偏差効果が考慮されないと、そのような方法の正確さは、制限を受ける。
【０００８】
レーザートリミングプロセスは抵抗器の温度を上げる。この付加的な熱は、抵抗器のＴＣＲと、レーザーによって引き起こされた熱起電力(ＥＭＦs)と、ゼーベック効果およびペルチエ効果によって起こされた電流とにより、測定された抵抗に影響を与える。測定における一定のオフセットは、一般に、自動零（auto-zeroed）測定を用いて訂正することができる。実際のレーザートリミングによって引き起こされるオフセットは、特に低い抵抗値のために、より訂正しづらい。加熱によって引き起こされる一時的な影響は、追尾調整プロセスで事実上対処することができないので、これらのエラーは、より訂正しづらい。さらに、抵抗値が低い抵抗器の熱影響は、該低抵抗器を横切って抵抗を測定するために用いられる電圧に比例して、より大きくなる。これら加熱の影響は、特に、高ゲインすなわち極めてバランスの取られた回路および１０Ω以下の値を有する抵抗器のような低抵抗器で重要となる。低オームの抵抗器は、電流感知への応用のために、および測定分流器として、しばしば使用されており、０．１オーム以下の値を有する。
【０００９】
調整される抵抗器のオーム値がより低くなるに伴い、引き起こされた熱(すなわち熱電対)電圧は、抵抗器のオーミック電圧に比べてより大きくなるであろう。０．１オームの抵抗器に０．２アンペア(amps)で生じる電圧の数パーセントに等しい熱電圧が観察されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、レーザートリミング（trimming)に伴う熱電効果に関連する不正確さを解決することにより、抵抗器または他の電気部品の高速調整を容易にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一実施例では、レーザー加熱による電圧偏差の重要性は、如何なる励起をも与えずにレーザートリミングをシミュレーションするレーザーパルスの適用の前後に電圧を測定することにより、決めることができる。もし大きな熱電圧があるならば、これらの熱誘導電圧は、より高速で調整値への作業を行うために、熱的誘導電圧が最小化するあるいは零に近くなる、抵抗器の相対的な熱中立カット位置を決定するために用いられる。行、列、平面またはバッチが同一であり、同一の構成および所望のパラメータを有するすべての抵抗器は、調整された抵抗器の最終的で、定常で、所望の抵抗値での比較的高い正確さが達成できるように、相対的な熱中立位置でその値の調整を受けることができる。これに代えて、同じ行、列、平面またはバッチ中の各抵抗器の相対的な熱の中立位置を個々に決めることができ、また当該決定および調整（trimming）は、単一の経路中で実行することができ、あるいは決定および調整は、個々の経路中で実行することができる。
【００１２】
他の実施例では、電流、および場合によっては平衡電圧は、零または基準値に設定される。次に、プレパルスおよびポストパルス電圧測定は、調整作業中の各レーザーパルスの直前および直後でそれぞれ得ることができる。プレパルス電圧値は、ベースライン電圧値を得るために、最後のまたは次のプレパルス電圧値で平均化され、この基準電圧値は、次に、熱の偏差電圧値を得るためにポストパルス電圧値から差し引かれる。電流適用下のテスト抵抗値も、レーザーパルス毎の後に前記抵抗器から差し引かれ、また熱偏差電圧値を補正するために調整された所望の最終抵抗値と比較される。テスト抵抗値が調整された所望の抵抗値の所望の範囲中にあるとき、前記抵抗器のレーザートリミングは終了し、前記プロセスは、調整される次の抵抗器の上で繰り返される。本具体例は、また、調整された抵抗器の最終的で、定常で、所望の抵抗値での比較的高い正確さを得ることを容易にする。
【００１３】
さらに他の実施例では、行または列中で空間的に離れている抵抗器が、隣接あるいは近傍の抵抗器の値を調整しなければ歪ませる可能性のある加熱の影響を最小化するために、逐次調整を受ける。
【００１４】
他の特徴および利点は、添付図面を参照しての以下の好適な実施例の詳細な説明から、明白になるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
熱電気実験
図１は、一般的な抵抗器２０の２つの導電パッド１６ａおよび１６ｂ間に位置する抵抗材料（一般的にはペーストまたはフィルム）１４上の異なる領域すなわち位置１８ａ、１８ｂおよび１８ｃ（全体的な位置１８）にレーザーパルスのスポット１２の連鎖によって形成された３つの選択的なプランジカット１０ａ、１０ｂおよび１０ｃを示す。図１および２Ａに関して、抵抗器２０ａ〜２０ｊは、一般的には、行２２中で相互に接続されるように作られる。図２Ａは列オリエンテーションにおける行２２を描く。測定プローブ２４は、一般的に、プローブカード（図示せず）に結合されており、また、一般的に、抵抗器２０を横切る電気接点を提供する導電パッド１６あるいはそれに代わるテストパッド（図示せず）に接触するように配置されている。
【００１６】
チップ抵抗器は、典型的には、行および／または列の抵抗ネットワークで面上に成形される。前記抵抗器は、一般的に、単一調整経路でスループットを最大化するために、特に、２端子(２Ｔ)調整構造のために、行または列で、あるいは行または列のグループで、調整を受ける。
【００１７】
低オームの抵抗測定は、２つのフォースまたは電流リード線に加えて２つのセンスリード線の４端子でなされる。特別なセンスリード線は、定点に取付けられ、大電流を流さず、したがって、前記電流リード線の電圧降下エラーを排除するケルビン接続を容易にする。
【００１８】
しかしながら、ケルビン調整（trimming）のとき、測定入出力機能を補うようにプローブ接触を適応させるために、前記面を９０度回転することができる。例えば、５７個の抵抗器(列)０６０３は、２Ｔ測定のために１１４個のプローブを必要とし、ケルビン測定は、同じオリエンテーシヨンでは、２２８個のプローブを必要とする。前記面を９０度回転させることにより、ケルビン測定は７８個のプローブを必要とするに過ぎない。
【００１９】
抵抗器調整（trimming）は、列状プロセスとして最も頻繁に実行されている。行オリエンテーションの調整例では、隣接した行２２中の抵抗器２０ａが逐次処理される。列オリエンテーションの調整例では、行２２中の隣接した抵抗器２０ａ、２０ｂおよび２０ｃ等が逐次処理される。典型的な実際の抵抗値調整作業では、初期抵抗値が測定された後、典型的には調整プロファイルの所定の区間毎で、」所望の抵抗値に達したときに調整を停止するため、カットオフコンパレーターはモニターを受ける。
【００２０】
ダブルプランジカットは一般的なタイプの調整プロファイルであり、該プロファイルでは、抵抗器２０上で最初のカットすなわち「区間（leg）」１０ａが所望の最終的な抵抗値を下回る予め決められた調整値内にその抵抗値を有するように作られる。次に、第２のカットすなわち区間１０ｃが、その抵抗値が所望の抵抗値の許容できる偏差内にある希望的な最終抵抗値になるように、抵抗器２０上に作られる。業界の慣習では、２つのプランジカット１０は、該カット１０が対称でありかつ可能な限り美的に快く見えるように、抵抗材料１４の両端に位置するようにデザインされる。
【００２１】
図２Ａは、また、典型的な抵抗器２０ｆのオームの抵抗値を測定するために使用された典型的すなわち通常のプローブ位置を表す。特に、高フォース（ＨＦ）および低フォース（ＬＦ）プローブ２４ｆおよび２４ｇは、適用された電流または電圧のための経路を提供するように、抵抗器２０ｆの両側に隣接して置かれ、また高センス（ＨＳ）および低センス（ＬＳ）プローブ２４ｂおよび２４ｊは、抵抗器２０ｆの両側に置かれるが、抵抗器２０ｆからいくつかの抵抗器２０を隔てて離される。高センス(ＨＳ)および低センス(ＬＳ)プローブ２４ｂおよび２４ｊは、抵抗器２０ｆから離れた測定点を提供する。
【００２２】
図２Ｂは、抵抗器２０ｆの両側に配置されているが、抵抗器２０ｆに関連した熱電圧の「遠センス（far sense）」の測定に使用される抵抗器２０ｆからいくつかの抵抗器２０により隔てられて離れているＨＳおよびＬＳの両プローブ２４ｂおよび２４ｊを示す。
【００２３】
図２Ｃは、抵抗器２０ｆに関連する熱電圧の「近センス（near sense）」の測定に使用される抵抗器２０ｆの両側に近接して配置されている他のＨＳおよびＬＳの両プローブ２４ｆおよび２４ｇを示す。
【００２４】
図１、２Ｂおよび２Ｃに関連して、１つの実験では、基板上の５５行×７８列に並べられた０４０２寸法、０．１Ωの抵抗器２０が、図1に示すような３つ以上のトリミング位置１０ａ、１０ｂおよび１０ｃで、レーザーによって個々に加熱された。レーザースポットは、抵抗材料のトリミング閾値を下回る強度を提供するために、焦点をぼかされた。当業者に知られた他のレーザー加熱方法を使用しても、これと等価の結果を得ることができる。
【００２５】
熱を適用する直前およびレーザー光線の伝搬終了後の約３００マイクロ秒に(または、最も著しい過渡的な非熱的あるいは電気光学効果が減少するに十分な時間間隔で)、各抵抗器２０のＨＳおよびＬＳプローブ間の電圧が測定された。便宜的に、電圧変化は対応するパーセンテージ抵抗変化として表現された。対象の抵抗器２０がレーザー加熱から冷めた後、該抵抗器が加熱前に有していた値(通常は零)に戻ったことを確認するために、別の測定がなされた。別個のテストが、熱電圧を測定するために使われた遠センスまたは近センスの両接続のどちらかで行われた。電圧または電流は、プローブ２４を通して抵抗器２０に適用しなかった。収集されたデータは、中央位置１８ｂに最も近いカット１０ｂが抵抗材料１４上の最も多くの熱電圧中立位置１８を提供することを示した。
【００２６】
熱評価に先立って、前記レーザーがオフされて抵抗器２０に熱が適用されていない状態での評価も行われた。熱がない場合の測定は、システムのノイズを明らかにし、測定の再現性のテストに役立った。ノイズ測定は平均され、次にレーザーパルスの適用中に得られた測定結果から減じられた。これに代えて、ノイズを抵抗器毎に監視し、減算してもよい。
【００２７】
他の実験では、抵抗調整に典型的に用いられると同様なレーザー出力および速度で、一以上の列のようなセット内の抵抗器２０に単一トリム１０が順次行なわれた。これらの実際のトリム１０は、抵抗器２０が故障する原因となる抵抗材料１４の完全な幅方向に及ぶことを防止するために、カットオフコンパレータまたはレーザー測距制限（a laser distance limit）によって監視された。
【００２８】
図２Ｄは、各抵抗器２０の異なる領域のプランジカットを示す一般的な抵抗器２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ…２０ｎのセットを表す。最初のまたは単一カット１０のそれぞれの位置１８は、調整される連続した各抵抗器２０中の接点１６ａから順次遠ざかる。各抵抗器２０のＬＳおよびＨＳプローブ間の電圧は、トリミングの適用の直前およびトリミングレーザー光線の伝搬が終わった３００マイクロ秒後に測定された。便宜的に、電圧変化は対応するパーセンテージ抵抗変化として表現された。対象の抵抗器２０がレーザートリミング後の冷却後に、該抵抗器が加熱前に有していた値(通常は零)に戻ったことを確認するために、別の測定がなされた。別個のテストが、熱電圧を測定するために使われた遠センスまたは近センスの両接続のどちらかで行われた。電圧または電流は、プローブ２４を通して抵抗器２０に適用しなかった。
【００２９】
図３は、０４０２の０．１オームのチップＲ抵抗器の上の抵抗材料１４の中間に関する調整位置関数として、１０ｍＪのレーザーエネルギー値での追跡(通常の連続的な)調整のレーザーカットオフについての熱電圧の平均結果を示す。前記結果の平均傾斜は、単位ミクロンあたり０．０１７％の調整位置変化であった。測定された最大および最小の傾斜は、平均値の８％以内であった。遠センスおよび近センスの測定法間に約９％の熱電効果の違いがあった。この比較的低いパーセンテージの違いは、観察された結果を生じる熱電気の接合の大部分が抵抗器中にあり、パッドとプローブとの接続にはないとの結論をもたらす。
【００３０】
図４は、０４０２の０．１ΩのチップＲ抵抗器上への１０ｍＪレーザーエネルギーでカット１０ａおよび１０ｃに応じて単一の抵抗器に生成された熱電圧の時間応答を示す。冷却についての電圧の時定数は、約１ミリ秒であった。レーザーをオンしたときの電圧のリプルから決定できるように、レーザーパルス繰返し数は３．３ｋＨｚであった。
【００３１】
図１〜４を参照するに、熱電気実験で得られたデータは、熱電圧が抵抗器２０上の加熱位置１８と、センスプローブ２４の位置に依存した変化を感知したことを明確に示す。抵抗材料１４の中央の両側での加熱あるいはカットは、異極の熱電圧を引き起こす。同様な傾向がさまざまな異なるタイプおよび寸法の抵抗器で見出された。したがって、各抵抗器２０が電圧中立位置１８を有することを推論することができ、その中立位置では、トリム１０はどの程度のトリミングが各抵抗器２０に施されるかについての影響を与える抵抗確定値中での熱電圧エラーを最小にすることができる。残念ながら、当業者は、各タイプ、バッチおよび／または個々の抵抗器２０が、抵抗材料１４の正確な中央から外れた熱電気の電圧中立位置１８を有するかもしれないと認識するであろう。
【００３２】
前述の実験を考慮すると、抵抗器２０上へのトリム１０を実行するための最適な位置１８は、それが一定のＴＣＲおよびゼーベック熱電効果を最小化するであろうとの判断を下せる。被検体（ＤＵＴ）抵抗器２０の長さを超えて抵抗器２０にトリム１０を実行またはシミュレートすることは、トリム位置１８の関数として熱電圧の大きさを示すことができる。この情報により、抵抗器２０または一群の抵抗器２０を調整する最適位置１８は、通常のトリミング手順の間の前記効果を最小化すると判断できる。
【００３３】
典型的な実施例で、ステップアンドリピートテーブルまたは後で説明する他の実施例のようなワークピース位置決めシステムは、接触パッド１６上に下降するテストプローブ２４の位置に抵抗体ワークピース４０を移動させる。プローブ２４は、抵抗器２０へ下ろされ(すなわち接続され)、またその測定システムは、セットアップされた測定システムの簡素化したフローチャートである図２Ｆのプロセスステップ６０で示されているように、初期化される。
【００３４】
図２Ｆに関し、測定システムは、ユーザによって入力された公称抵抗値に基づいて較正される。この較正から、前記測定ボードは、プロセスステップ６２で示されているように特定の抵抗器２０を調整するに必要な適切なハードウエアセッティングおよび測距の必要があった。
【００３５】
プロセスステップ６６に示すように、抵抗器２０を通して電流が流れないように、抵抗器DUT２０を通しての励起(電流および／または電圧)は零に設定される。この設定は、結果として、ほぼ零ボルト値（またはベースライン値）を結果として生じる。なぜなら、第１のオフ測定は、測定システムテストルーチンの簡素化されたフローチャートである図２Ｇのプロセスステップ６８として、非励起抵抗器２０となるからである。
【００３６】
したがって、図２Ｆに関して、プロセスステップ７８に示されているように、レーザーが抵抗器２０をカットすなわち加熱するとき、前記レーザーがターンオンされる直前(プロセスステップ６８)およびレーザーがターンオフされる直後(プロセスステップ８４)の測定電圧間の差を取る(プロセスステップ８６)ことによって、レーザー加熱に起因する熱電圧偏差を決定することができる。短時間後、調整が始まる前に、抵抗器２０が大きく抵抗値および／または電圧値を変更しなかったことを保証すべく、抵抗器２０がそのオリジナルの電圧値に戻ったかどうかを決定するために、別の測定(第２のオフ測定)を行なうことができる。前記プロセスは、プロセスステップ８８および帰還矢印９２で示されているように、同一または後述するような異なる抵抗器２０上の異なる位置で繰り返される。
【００３７】
いくつかの実施例では、レーザー出力のようなレーザーパラメータは、好ましくは、抵抗材料１４を大きく除去することのない、および／または定常状態のプレシミュレーション抵抗値と、定常状態のポストシミュレーション抵抗値との間で著しい変化を起こさないプロセスウィンドウ内に設定される。しかしながら、評価は、出力や速度などのような通常のトリミングパラメーターで、レーザーを用いて実行することができる。レーザーの焦点は、合っていても、いなくてもよい。調整（trim）の長さは、好ましくは、テスト下の抵抗器２０が切り開らかれたりあるいは開放されたりしないように調整される。トリムの長さは、熱飽和が起こる前に停止するように適応することができ、例えば抵抗材料１４の幅の約４分の1または最高半分までとすることができる。
【００３８】
熱誘導電圧は、抵抗材料１４の表面領域の上の所望位置１８を横切って図示することができる。先に議論された実験で示されたように、トリム１０の物理的な位置１８に応じて、それが行指向あるいは列指向の調整によって抵抗器２０の頂部または底部へ向けてあるいは左または右に向けてであるかにかかわらず、オリジナル値から正および負の電圧シフトを決定することができる。このように、レーザーから生じる熱効果が最小化されるように数値に合わせたレーザートリミング操作を行える場合、一番上から一番下まで異なる位置１８を有する一連のシミュレーションのあるいは実際のトリム１０は、相対的な熱中立位置１８を抵抗器２０上に位置させる熱電圧偏差情報を決定するのに、使用することができる。
【００３９】
この位置情報は、次に、適切に単一の区間のトリム１０の位置１８、または複数のプランジカットまたは他の調整プロファイルの1秒あるいは付加の区間トリム１０の位置１８を設定するために使うことができる。前記位置情報は、CADファイルのようないくつかの方法で蓄ることができ、また、直接または間接的に適切な制御器、またはレーザー光線照射装置およびワークピース位置決めシステムの光線照射コンポーネントに提供することができる。そのような光線照射コンポーネントは、これに限定されないが、エラー訂正コンポーネント、検流計または他の高速ステアリングミラーまたは1以上のAOM機器などの高速位置決めコンポーネントを含むことができる。所望の位置情報は、エラー訂正のように処理するか、またはオリジナルの光線照射データに統合することができた。
【００４０】
同じ行２２、列、プレートまたはバッチの中の同じ形状および同じ所望のパラメータを有するすべての抵抗器２０は、調整された抵抗器２０が比較的高精度で定常的に所望の抵抗値を示すように、確定されたほぼ熱中立位置１８で調整される。
【００４１】
一実施例では、３ないし５０個のシミュレートされた単一のプランジタイプのトリム１０のような、複数のシミュレートトリム１０を図１に示されているように抵抗器２０を横切って形成することができる。当業者は、シミュレーションされたトリム１０に、２重プランジカットプロファイル、Ｌ-、Ｊ-またはＵ-カットプロファイルまたは蛇行カットプロファイル、エリア-、スキャン-カットプロファイル、表面除去プロファイルあるいは他のタイプまたは複数のレーザートリミングプロファイルの組合せを代替できることを理解できるであろう。いくつかの実施例では、シミュレーションされたトリム１０は、単一の抵抗器２０上で実行される。
【００４２】
しかし、図２Ｄに関して示されているように、たとえば、おそらくセットの各抵抗器２０の異なる位置にシミュレートされたトリム１０が行われるように、１以上の行２２または列の同様な抵抗器２０のセットに、シミュレートされたトリム１０が実行されるであろう。プレート上あるいはバッチ内のすべての抵抗器２０のために最もよい位置１８を決定するために、例えば、行２２または列中の各抵抗器２０は、同じシミュレートされた調整プロファイルであるが、僅かに異なる位置１８でテストされる。後で説明するように、そのようなセットは、連続的に隣接しない抵抗器２０である。また、テストのために追加の異なる位置１８が必要とされるとき、追加セットの追加の抵抗器２０を評価することができる。
【００４３】
他の実施例では、1本の上下のシミュレートされた線または相互に接する調整(垂直のプランジカットプロファイル)が、好ましい調整位置の決定に用いられる。
そのような典型的なシミュレーションされた調整および評価プロセスは、同様な抵抗器２０の列、プレートまたはバッチ中の単一の抵抗器２０にのみ実行することができる。これに代えて、そのような典型的なシミュレーションされた調整および評価プロセルは、すべての抵抗器２０、または適切な時間または数間隔で各列またはプレートあるいは抵抗２０毎に一つの抵抗器２０に実行することができる。抵抗器２０の大多数が、個々に評価される場合、抵抗器２０の列全体またはプレートが、レーザーパワーと他のパラメータとを各抵抗器２０間で切り換える必要がないように、調整の実行が列またはプレート中のすべての抵抗器２０で行われる前に、最初の評価の実行で評価できるかもしれない。しかしながら、当業者は、所定の抵抗器２０は、引き続く抵抗器２０を評価しかつ処理する前に、評価し処理することができることを理解するであろう。一以上の列評価が、プローブの配置数を最小とするために、独立した抵抗器２０毎の最も速いシナリオを供給することは予測可能である。上記したように、好適な調整位置１８はソフトウェアまたはハードウェアに保存することができる。
【００４４】
当業者は、単一または複数の抵抗器の如何に拘わらず、熱中立調整位置１８の評価が、一以上の所定の数の抵抗器２０上の所定数の位置１８のテストによって、
徹底的な方式（exhaustive fashion）で実行できることをさらに理解するであろう。これに代えて、熱中立位置１８がある所望の確実性の範囲で決められると、評価が終わることができるように、データは、集められて、そのままに評価されよう。例えば、単一の抵抗器２０上で頂部位置１８ａから底部位置１８ｃのような複数位置１８が評価されるとき、前記評価は、熱中立位置１８が十分な数の底部位置１８ｃ上にあったと決定するに十分な数の底部位置１８ｃが評価されると同時に、終わるかもしれない。同様に頂部位置１８ａから底部位置１８ｃへの複数の抵抗器２０が異なる位置１８で評価されるとき、追加の抵抗器２０の評価は、予め評価された底部位置１８ｃ上に熱中立位置１８があったことを決定するに十分な数の底部位置１８ｃが異なる抵抗器２０上で評価されると同時に、終わるかもしれない。
【００４５】
先に議論したようなシミュレートされた調整は、また、測定システム中でのノイズの監視および処理のために、レーザーをターンオフした状態で測定される。測定システムの出力は、抵抗またはコンダクタンスに比例する電圧であり、騒音測定である出力電圧が変化する。スケーリング(すなわちゲイン)が通常と同様であれば、そのノイズは通常の測定と同様な単位を有するであろう。このアプローチの(抵抗測定値の変化を観察することに比較しての)利点は、抵抗値に対する補償が自動的であることである。ノイズ値は収集されて、個々に使用され、あるいは収集されて、平均されて、一般的に使用される。
【００４６】
再び図２Ｂおよび２Ｃに関して、測定値は、また、テストリード線(すなわち、抵抗器２０に接続するワイヤと測定プローブ２４)の位置に影響を受けることがある。したがって、プローブ位置は、過渡現象の熱影響に起因しているノイズ、変動またはエラーを最小化するために、調整することができる。センスプローブの接続がレーザーによって加熱されている抵抗器２０から離れて移動するように、チップＲの調整、例えば端と端を繋がれた行２２の抵抗器２０を備える行指向調整（row-oriented trimming）が好ましい。熱電効果が同じ方向にあるように、「高い」接続は、すべての抵抗器２０の「上」端のような同じ端におかれ、レーザー加熱によって引き起こされたオフセットが、より一貫しかつ修正可能である。しかしながら、当業者は、前記高い接続を「下」端に配置しまたは前記高い接続を上から下に、特に、そのような影響変動値が、スループットを高めるのに有益であるならば、変えることができることを理解するであろう。測定のために使用されるプローブ２４は、また、リード線によって作られるノイズピックアップループの寸法を最小化するために、プローブカードの同じ側にあるであろう。
【００４７】
再び図２Ａを参照するに、通常のトリミング作業は、円柱状方式で５５チップＲ抵抗器の行２２のような空間的に連続した抵抗器２０を調整する。これらの抵抗器２０が列指向の行２２で接続される場合、調整作業を受けている抵抗器２０ａからの熱は次の抵抗器２０ｂを熱し、またそのテスト値に影響を及ぼす。同様に、調整作業を受けている抵抗器２０ｂからの熱は、次の抵抗器２０ｃ等を熱する。
【００４８】
1つの抵抗器２０ａからの熱が、該抵抗器またはそのプローブ２４に近すぎる結果、連続した抵抗器２０ｂの測定に影響を及ぼすことを避けるために、抵抗器２０は、等しいかほぼ等しい数の抵抗器２０のセットにグループ化される。そのセットは、順次調整されるが、各セットに含まれる抵抗器２０は、列中の異なるまたは隣接しない位置にある。いくつかの実施例中では、各セットは、例えば、調整されるセットの第１の抵抗器２０が頂部近くに位置し、調整されるセットの第２の抵抗器２０は底部近くに位置し、第３の抵抗器が中間に位置するように、
好ましくは行２２または列の頂部、中間および底部の近傍の抵抗器２０を含む。次に、前記プロセスは、第２のセットの頂部の第１の抵抗器２０等で繰り返えされる。
【００４９】
図２Ｅは、列中の各位置Ｒａ〜Ｒｉに順次配置された一般的な抵抗器２０ａ〜２０ｉのセットを示す。図２Ｅに関して、９つの抵抗器２０のようなセットのための典型的な処理命令が位置Ｒａの抵抗器２０ａの処理で起動する。次に、位置Ｒｄの抵抗器２０ｄが２番目に処理され、位置Ｒｇの抵抗器２０ｇが３番目に処理され、位置Ｒｂの抵抗器２０ｂが４番目に処理され、位置Ｒｅの抵抗器２０ｅが５番目に処理され、位置Ｒｈの抵抗器２０ｈが６番目に処理され、位置Ｒｃの抵抗器２０ｃが７番目に処理され、位置Ｒｆの抵抗器Ｒｆが８番目に処理され、位置Ｒｉの抵抗器２０ｉが９番目に処理される。
【００５０】
当業者は、レーザー光線照射および材料位置決めシステムの視野能力またはフィールド内であるいはそのコンポーネントの視野機能のフィールド内で、処理速度を最大化するように、セット数またはその中の抵抗器２０の数が決められることを理解できよう。典型的な一実施例では、列指向の行２２の抵抗器２０が１、２、３…に逐次配置されている場合、抵抗器２０が１、３４、１２、４５、２３、２、３５、１３、４６、２４、３…の順で加熱または調整されるように、抵抗器２０が５セットにグループ化される。
【００５１】
行２２または列で異なる数の抵抗器２０を適応させるように異なる間隔またはグループを用いることができる。当業者は、また、行指向プロセスのために、すなわち複数の行２２または列が同時的に処理される場合、隣接しない抵抗器の調整(つまり連続ホッピングプロセスすなわち１、４、２、５、３プロセス)が使用できることを理解するであろう。例えば、列指向のプロセスにおいて、前記光線は、位置決めおよび照射システムの視野内で異なる行２２内にある抵抗器２０を順次処理する。当業者は、さらに、隣接しない抵抗器の調整処理がここに明らかにされた他の方法のいずれをも組み合わせて用いることができることを理解するであろう。
【００５２】
抵抗器２０は、上記した調整シーケンスおよび接続方法を用いて、０．２％(１％抵抗器のためには十分である)の標準偏差に調整された。これらの特定の結果は、抵抗器２０の位置１８ｂに集中した２番目のプランジカット１０による２倍のプランジ調整を用いて得られた。正確な熱中立位置１８を使用すれば、さらにこれらの結果を一層改善できたかもしれない。使用された接続方法の他の特徴は、誘導結合ノイズを最小化するために、プローブカードの同じ側に完全ケルビン接続の両センスリード線を有する。
【００５３】
再び図４に関して、特に加熱が熱の中立位置１８から離れて起こるなら、励起がターンオフされた状態での測定値（reading）は、時間関数として変化するようである。この測定値の変動は、調整された抵抗値の計算およびその結果のエラーに影響を与え、究極的に、最終的な抵抗値の精度を減少させ、あるいは所定の範囲内の抵抗値を有する抵抗器２０の歩留まり降伏を減少させることがある。
【００５４】
従来の自動零測定は２つのステージを有する。一の測定が、励起がオンでなされ、その励起がオフした直後に他の測定がなされる。これらの測定は、次に、測定ボード上に存在する如何なるオフセットも相殺するために、相互に差し引かれる。しかしながら、図４に示された結果に依れば、励起がターンオフした状態での測定値は、時間と共に増大または減少するように、時間（および熱中立位置１８からの距離）の関数として変化するようである。
【００５５】
これらのエラーおよび偏差の訂正のために、「奇数サイクル」自動零測定と称される新たな手順を実施することができる。奇数サイクル自動零測定では、３つの測定が行われる。第１の測定は、調整(またはテスト調整)が実行される前に非励起状態で行われ、 第２の測定は、(調整中に)励起状態で行われ、また、第３の測定は、(調整後)再び非励起状態で行われる。各測定間の時間間隔が分かるので、
非励起状態の測定値が正確に自動零測定を与えるところで補間することができ、この自動測定は励起された状態で測定されたときのベースライン値である。
【００５６】
いくつかの実施例中で、第３の測定は、最も顕著な過渡現象(熱的および非熱的)効果が減少するについて十分な時間間隔で行なわれる。先に説明したように、加熱テストが行われるならば、第３の測定の前の遅れは、図４のグラフの零点近傍に関連する時間のような最小限の時間間隔に正確に短くすることができ、また、任意に完全な安定の確認なしに導入することができる。調整が熱中立位置１８上に導入されているならば、第３の測定の前の時間間隔をより一層小さくすることができる。
【００５７】
図５は、これらの測定が時間関数として等間隔で配置され、すなわち第２の測定が第１および第３の測定の間で時間的な中間点で与えられる手続例を示す。オフセットの変化が線形であるならば、第１および第３の測定の平均値は、測定された(ベースライン)値が第２の／「オン」の測定時の励起パルスがない場合に近い近似値を提供する。これに代えて、このベースライン値は、図４に見られるように、熱オフセットの形に適応させるために、指数またはある他の関数を用いて補外することができる。測定のための時間間隔は、補外関数がそうであるように、異なるレーザーパラメーター、異なるタイプ、材料および抵抗器２０の銘柄によって変わるであろう。
【００５８】
補外されたベースライン値は、次に、第２のすなわち「オン」測定のためのより正確な値を提供するべく、自動零測定サイクル中の第２の測定値から差し引かれる。必要とされている精度での測定が引き続くレーザーパルスのより短い遅延の後でなされるので、すなわち従来の整定時間が最小化することができるので、そのような奇数サイクル自動零測定は、トリミング処理がより速い速度で進行することを可能にする。補外値は、また、カットオフコンパレータの値を設定するためなど、正確さを高めるために使うことができる。
【００５９】
図６はテストおよび測定を含む典型的な抵抗器トリミング処理の簡素化したフローチャートである。一般的なテストおよびトリミング処理の図6を参照するに、ワークピース４０は、プローブ配置および／またはビーム位置に位置合わせされ、プローブ２４は、プロセスステップ１２０で示されているように、抵抗器２０と接触する。予めなされない場合、図２Ｆに関して述べたように、測定システムは初期化される。
【００６０】
プロセスステップ１２２で示されているように、レーザーシステム５０は、後で図７で説明するように、所望のレーザー出力を作り出すように設定され、テストが図２Ｄおよび２Ｇに関して述べられているように、導入される。調整（トリミング）テストは、システムノイズのテストおよび償いのために非パルスモードを含むことができる。複数の抵抗器２０がテストされるとき、図２Ｅについて記載された連続ホッピング手続はテスト手順の間に利用することができる。
【００６１】
プロセスステップ１２４で示されているように、レーザーシステムは標準調整（トリミング）運転パラメータを設定される。プランジカット１０(または、加熱テストが実際のトリミングを使用した場合には第２のプランジカット１０)は、抵抗器２０の列またはプレートなどの抵抗器２０のサブセットの定められた熱中立位置(複数)１８で、実行される。また、図２Ｅに関して説明された連続ホッピング手順および図５に関して説明されたような奇数の自動測定サイクルを使用することができる。
【００６２】
プロセスステップ１２６で示されているように、抵抗器２０のサブセットのトリミング結果は、それらの抵抗値が許容範囲内にあるか否かを決定するために、分析される。前記結果が生産規格を満たしていなければ、プロセスステップ１２８に示されているように、抵抗器２０は、プロセスステップ１２４に関して説明したような引き続く調整（trimming）を受ける。前記結果が生産規格を満たしていれば、プロセスステップ１２８で示されているように、プレート上またはバッチ内の他の抵抗器２０が調整を受ける。
【００６３】
図７に関して、例えば、厚いまたは薄い膜状の抵抗器２０の行２２および列を含むウエハのようなワークピース４０上の抵抗器調整（trimming）に使用されるレーザーシステムの一実施例は、Ｑスイッチ型、ダイオード励起（DP）の固体(SS)紫外線（UV）レーザー５２を用いる。典型的な固体レーザントは、これに限定されないが、Nd：YAG、Nd：YLFまたはNd：YVO4を含む。レーザー５２は、主としてＴＥＭ00空間モードプロファイルで、355nm(周波数はNd：YAGを三倍にした)、266nm(周波数はNd：YAGを4倍にした)または213nm(周波数はNd：YAGを5倍にした)などの波長で調和して生成されたレーザーパルスすなわち出力５４を提供する。当業者は、他の波長および／またはそれらの調和波長が他のリストされたレーザントから入手可能で、約０．２〜１２ミクロンの間の波長範囲の他の如何なるレーザー波長と同様に使用できることを理解するであろう。
【００６４】
好ましいYLF波長は、３４９ｎｍおよび２６２ｎｍを含む。当業者は、また、ほとんどのレーザー５２が完全なガウシアン出力５４を出力しないことを理解するであろうが、便宜的に、ここでは、ガウシアンがレーザー出力５４の照射プロファイルの大まかな説明のために使われる。レーザーキャビティティ配置、高調波発生およびＱスイッチ動作は、すべて当業者によく知られている。典型的なレーザー５２の詳細は、サン（Sun）およびスウェンソン（Swenson）の国際公開ＷＯ９９／４０５９１号パンフレットで説明されている。
【００６５】
緑（例えば、５３２ｎｍ）または赤外線（IR）（例えば、１．０６μｍまたは１．３２μｍ）のような他の固体レーザーを使用することができるが、ＵＶレーザー波長が、トリミング後のドリフトを減少させる、除去される相対的な非熱性質を持っているので、いくつかのトリミング適用に好適であろう。ＵＶレーザー波長は、また、本来同じ被写界深度を使用しているＩＲまたは緑色のレーザー波長によって提供されるよりも小さなスポットサイズをワークピース４０の表面に提供する。
【００６６】
レーザーパルス５４は、ビーム経路６４に沿って置かれるビームエクスパンダーおよび／またはアップコリメータ（upcollimator）レンズコンポーネント５６および５８を含むさまざまな既知の光学素子を通過することができる。レーザーパルス５４は、均一なパルスまたは出力７２を作るために、オプションでシェーピングおよび／または結像系７０を通過するように方向付けられ、次に、
ビーム位置決めしステム７４によって方向付けられ、スキャンレンズ８０を通して出力７２がワークピース４０上の画像面で所望のレーザーターゲット位置８２を目標とする。レーザー出力７２は、オプションで、先端を切られ(切り取られ)、焦点を合わせて切り取られ、形成され、または形成されて切り取られるかもしれない。
【００６７】
結像系７０は、光素子９０と、収束またはコリメーションレンズ１１２との間に配置され、また光素子９０によって作り出されたビームウエストの焦点の近傍に配置されたアパーチャマスク９８を使用することができる。そのようなアパーチャマスク９８は、オプションで、円形スポットプロファイルまたはワーク面上に後で結像される他の形を提供すべく、ビームに好ましくない如何なるサイドローブを阻止するために使うことができる。アパーチャのサイズを変えることにより、アライメント精度の増大に用いられる、より小さく、より鋭利なエッジ強度のプロファイルを作り出すために、スポットプロファイルのエッジ鮮鋭度を制御することができる。さらに、前記アパーチャの形は、正確に円形とすることができ、あるいは抵抗器トリミングに有利に使用できる矩形、長円形または他の非円形に変更することができる。
【００６８】
マスク９８は、レーザー出力５４の波長での使用に適正な材料から成る。レーザー出力５４がＵＶであれば、マスク９８は例えばＵＶを反射する、またはＵＶ吸収性の材料から成り、あるいは例えば多層で、ＵＶに対する高反射性の被覆、または他のＵＶ耐性被覆によって覆われたＵＶグレード融解石英またはサファイアのような誘電体材料から作ることができる。マスク９８のアパーチャは、オプションで、その光の出る側で外方へ広げることができる。
【００６９】
光素子９０は、集束光学、または非球面光学、屈折バイナリ光学、回折光学のようなビーム形成コンポーネントから成る。これらのいくつかまたはすべては、アパーチャマスク９８の有無に拘わらず使用することができる。好適な一実施例では、ビーム形成コンポーネントは、高い効率と精度での複雑な形状のビームを形成することができる回折光学素子(ＤＯＥ)から成る。ビーム形成コンポーネントはガウシアン照射プロファイルをほぼ均一な照射プロファイルに変換するだけでなく、それは決定できるか指定されたスポットサイズに形成出力９４の焦点を合わる。形成された照射プロファイル９４ｂおよび所定のスポットサイズの双方は、設計距離Ｚｏで光素子９０の下流に生じるように設計される。単一素子ＤＯＥが好まれるが、当業者は、ＤＯＥがディッキー（Dickey）他の米国特許第５，８６４，４３０号に開示された位相板および変換素子のような複数の個別の素子を含むことを理解するであろう。上記で議論されたシェーピングおよび結像の技術は、ディッキー（Dickey）他の米国特許第６，７９１，０６０号で詳細に説明され、その関連した部分は参照によってここに組み込まれる。
【００７０】
ビーム照射および材料の位置決めシステム７４は、好ましくは、レーザートリミング（調整）システムのために使われた従来のポジショナーを使用する。そのような位置決めシステム７４は、一般に、ワークピース４０を動かす1つ以上のステージを有する。位置決めシステム７４は、所望の調整(trim)経路に沿って切り口１０を成形するために、形づくられた出力１１８のレーザースポットを移動させるためにオーバラップ法を使用する。好ましいビーム位置決めシステムは、エレクトロ  サイエンティフィック  インダストリーズのモデル2300、モデル4370、モデル2370、またはオレゴン州、ポートランドのエレクトロ  サイエンティフィック  インダストリーズから市販されているモデル2350レーザトリミングシステムである。他の位置決めシステムを代用することができ、該位置決めシステムはレーザー技術の専門家によく知られている。
【００７１】
上記で説明されたシステムコンポーネントの多くを含んでいる好ましいレーザーシステム５０の例は、オレゴン州、ポートランドのエレクトロ  サイエンティフィック  インダストリーズにより製造されたモデル5200レーザーシステムまたは他のシリーズでは、ＵＶレーザー(３５５ｎｍまたは２６６ｎｍ)を使用する。しかしながら、当業者は、そのどのような他のレーザータイプであっても、特にガウシアンビーム強度プロファイル（ここに記載のように、結像あるいはシェーピング前に）を有するものに限定されず、ＩＲのような他の波長あるいは他のビーム拡大要素を使用することができることを理解するであろう。
【００７２】
ビーム照射および材料の位置決めシステム74は、また米国特許出願番号１１／１３８，６６２号に記載された方法でビーム位置決めまたはパワー制御のための1つ以上のキャビティティ内または特別なキャビティのＡＯＭ機器１００を使用することができる(それはここに参照によって取り込まれる)。特に、オプションのＡＯＭ機器（複数）１００は、シミュレーションされたトリミング（調整）の間に、レーザーパワーを減少させるために、特に好適なトリミング位置１８について、ビーム位置を調整するために、および適切な時にレーザーパルスを阻止するために、使用することができる。
【００７３】
レーザーシステム５０は、典型的な抵抗器トリミングウインドウの好適なパラメータを有するレーザーシステム出力１１４を生み出すことが可能であり、前記ウインドウは、好ましくは約１８０ｎｍおよび４００ｎｍ間または１．３μｍまでの波長、約１００ｍＷよりも大きく好ましくは３００ｍＷよりも大きな平均パワー密度、約５μｍから約５０μｍを超えるスポット直径または空間の長径の寸法、１ｋＨｚより大きな、好ましくは約５ｋＨｚよりも大きいか５０ｋＨｚよりもさらに大きな繰返し率、１００ｎｓよりも短い、好ましくは４０ｎｓから９０ｎｓまたは１０ｎｓ、１ｎｓ、または２５ｐｓあるいは約１０００フェムト秒よりも小さな時間的なパルス幅、約１ｍｍ／秒から２００ｍｍ／秒またはより速く、好ましくは約１０ｍｍ／秒から１００ｍｍ／秒、より好ましくは約１０ｍｍ／秒から５０ｍｍ／秒のスキャン速度、および約０．１μｍから２０μｍ、好ましくは０．１μｍから１０μｍ、最も好ましくは０．１μｍから５μｍのバイト寸法を含む。レーザーシステム出力１１４の好適なパラメータは、抵抗器２０が支持される基板への熱的あるいは他の望ましくないダメージを回避するように、選択される。当業者は、これらの出力パルスのパラメータが相互依存しており、必要とされている性能によって決まることを理解するであろう。
【００７４】
また、当業者は、レーザーシステム出力１１４のスポットエリアが円形または正方形が好ましいが、楕円や長方形などの他の単純な形も有用であり、複雑なビーム形状もマスク９８の所望のアパーチャの形状と協同する光素子９０の適切な選択によって可能であることを理解するであろう。レーザートリミングのための好ましいスポットエリア、より具体的にはＵＶレーザートリミングのためには、
約４０μｍより小さな直径が好ましく、より好適には、約２０μｍより小さな直径であり、最も好ましいのは約１５μｍより小さな直径である。ＵＶレーザー出力のスポットサイズが出力を調整している従来のレーザーのスポットサイズより小さいので、また、均一な出力７２は切り口１０が直線の均一な壁またはエッジを有し、従って、より小さなＨＡＺを有することを可能とするので、抵抗器２０は、従来の切り口トリミング技術で可能な許容範囲より厳しい許容範囲でトリミングできることを当業者は高く評価するであろう。
【００７５】
ここに開示されたトリミング技術は、半分の深さのトリミングを含めて、厚いおよび薄い両膜の抵抗器処理に使用することができる。厚膜抵抗器について、特に、約２００μｍより高さすなわち厚さが小さいルテニウム層を有する０４０２および０２０１のチップ抵抗を含むセラミック上の酸化ルテニウムについて、好適なトリミングの判断基準は、セラミック基板への最小の侵入量の切り口１０でルテニウムのすべてを取り除くことである。セラミック材料が均一に露出し、切り口１０の底が「白い」であるように、これらの望ましい切り口１０はきれい（clean）である。そのようなクリーニングは、約０．１μｍから５μｍの深さ、またしばしば少なくとも１μｍの深さでセラミックへの意図的な侵入を伴う。結像により形づくられた出力１１８は、顕著なマイクロクラッキングを作らずにこれらきれいなすなわち白い切り口１０を提供する。ＵＶは、特に、セラミック上で抵抗材料を処理するために好適であるが、他の波長を使用することができる。
【００７６】
ＵＶ波長を使用することができるが、ＩＲ波長、特に、約１．３２μｍのＩＲ波長は、特に、アクティブなあるいは電気光学の機器をトリミングするために、および機能的なトリミングを含む適用で、シリコン基板からニッケルクロマイド（NiCr）、シリコンクロマイド（SiCr）または窒化タンタル（TaN）のような材料をトリミングするために均一なスポットを使用するのに好適である。
【００７７】
当業者は、ここに開示したトリミング技術が、単一の抵抗器、抵抗器アレイ（スナップストラート（snapstrates）上のそれらを含む)、電圧レギュレータ、コンデンサ、インダクターまたはトリミング作業を必要とするすべての他の機器の上で使用できることを理解するであろう。さらに、トリミング技術は、表面除去トリミングに使用することができ、または結像により形作られた出力１１８が基板への進入が望ましい適用と同様に基板に侵入しない他の適用に使用することができる。
【００７８】
通常の追跡 (すなわちアナログまたは連続的な)トリミングをするとき、熱電圧によって生じるエラーを分離することは非常に困難である。熱電圧によって生じるエラーは、先に説明したように、２つの零電流測定間で、1つ以上の実際のまたはシミュレーションされたレーザートリミングによって容易に評価することができる。上記の熱のテストの結果は、その後のトリミングの配置を容易にするために使うことができる。ここに説明されたプローブポジショニング、トリミングシーケンスおよび抵抗測定法は、スループットおよび／または歩留まりの向上に使うことができる。ここに説明された種々の技術は、また、低速測定の予測トリミングに代えて、より高速のトラッキングトリミングの使用を容易にすることができる。
【００７９】
本発明の基本原理から離れることなく前記した実施例の細部に種々の変更を施すことは当業者にとって明らかであろう。添付の特許請求の範囲は、模範的であるだけで、開示事項の一部と考えられるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】抵抗器上の異なる領域での３者択一的なプランジカットを示す一般的な抵抗器の図面である。
【図２Ａ】抵抗器の抵抗値を測定するのに用いられた典型的なプローブ位置を示す図面である。
【図２Ｂ】抵抗器に関連する熱電圧を測定するのに用いられたプローブ位置を示す図面である。
【図２Ｃ】抵抗器に関連する熱電圧を測定するのに用いられた他のプローブ位置を示す図面である。
【図２Ｄ】それぞれの抵抗器上の異なる領域のプランジカットを示す一組の一般的な抵抗器を示す図面である。
【図２Ｅ】カラム状の典型的な処理順序での一般的な一組の抵抗器を示す図面である。
【図２Ｆ】設定された典型的な測定システムの簡素化したフローチャートである。
【図２Ｇ】典型的な測定システムのテストルーチンの簡素化したフローチャートである。
【図３】抵抗器上のレーザートリム位置の関数としての平均的な熱起電力（ＥＭＦ）の典型的なグラフである。
【図４】抵抗器の高低領域に適用されたレーザー熱に応じた時間関数としての熱電圧の典型的なグラフである。
【図５】異なる測定サイクルの間、抵抗器に適用されたレーザー熱に応じた時間関数としての熱電圧の典型的なグラフである。
【図６】テストおよび測定を含む典型的な抵抗器トリミング処理の簡素化したフローチャートである。
【図７】本書に示された種々の応用の実行に必要とされるレーザー出力を提供するのに用いることができる典型的なレーザートリミングシステムの概略図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０  トリム、カット、切り口
１８  熱中立位置
２０  抵抗器
【図１】
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【図２Ａ】
2008512872.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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