Eoulu F1 — самая компактная зондовая станция для 12″ пластин, сочетающая прецизионную механику с программно-определяемой архитектурой, благодаря которой конфигурация станции гибко настраивается под задачи пользователя. Она обеспечивает высокоточные измерения как низкоуровневых DC-параметров (сверхмалые токи, напряжения), так и высокочастотных RF-сигналов на одной платформе, легко перенастраиваясь под различные задачи (DC, RF, Load Pull, SiPh, High power и другие). Ключевые преимущества включают рекордную скорость позиционирования (до 0,5 с на чип), патентованные технологии (Zero Error C0, Virtual Ruler) для работы с неровными пластинами и кристаллами у кромки, программный пакет Future и широкий температурный диапазон (-60°C…+300°C) при наличии опции термосистемы. Предусмотрена полуавтоматическая и полностью автоматическая конфигурация исполнения, позволяющая адаптировать F1 для любых задач — от лабораторных исследований до массового производства микроэлектроники. Интеллектуальные алгоритмы автоматизации обеспечивают быстрый поиск структур и контактирование на пластине, а также автоматическую калибровку и очистку зондов, поддерживая стабильность измерений в длительных сериях.


Ключевые особенности и премущества

✔ Компактность и лёгкий вес: F1 — самая компактная зондовая станция для пластин до 300 мм; ширина ~1 м, масса ~500 кг. Компактный дизайн снижает требования к пространству и грузоподъёмности пола чистого помещения.

✔ Универсальность применения: архитектура F1 позволяет проводить как низкоуровневые DC-измерения (сверхмалые токи утечки и напряжения), так и RF-измерения в СВЧ-диапазоне на одной платформе. Станция легко перенастраивается под разные типы испытаний (DC, RF, Load Pull, SiPh и др.).

✔ Патентованные технологии: встроенные алгоритмы Zero Error (C0) и Virtual Ruler (VR) компенсируют неровности поверхности пластин и устраняют ошибки зондирования на неидеально плоских подложках. Система динамического и статического картирования позволяет за рекордное время сформировать карту кристаллов.

✔ Высокая скорость тестирования: станция обеспечивает быстродействие позиционирования — среднее время позиционирования между чипами (DUT) при автоматическом сканировании — менее 1 секунды, минимально — до 0,5 с.

✔ Широкий температурный диапазон: опциональный термостолик (chuck) поддерживает режимы от -60 °C до +300 °C (с системами воздушного или жидкостного охлаждения). Это позволяет проводить как низкотемпературные, так и высокотемпературные тесты на одной установке.

✔ Прецизионная механика: встроенная мехатронная система позиционирования обладает точностью перемещений по осям X/Y до 0,05 мкм и по оси Z до 1 мкм. Стабильность позиционирования обеспечивает высокую воспроизводимость контактов на микроразмерных площадках.

✔ Экранирование и низкий уровень помех: станция оснащена светозащитным кожухом (подавление внешнего света > 150 дБ) и экранирована от электромагнитных помех (≥ 20 дБ в диапазоне 0,5−20 ГГц). В сочетании с малошумящим источником питания это обеспечивает низкий фон по току и напряжению для прецизионных измерений.

✔ Поддержка крайних кристаллов (Edge Die): станция обеспечивает точное позиционирование зондов на кристаллах у кромки пластины за счёт прецизионной механики, визуального выравнивания и встроенных технологий компенсации (VR и C0).

✔ Интеграция в производство: программное обеспечение F1 поддерживает подключение к MES-системам (Manufacturing Execution System) для отслеживания производственных процессов и полной трассируемости результатов по каждому пластине и кристаллу.


Столик с вакуумным прижимом (chuck)

F1 стандартно оснащается триаксиальным столиком с двумя AUX столиками и с возможностью подключения термосистемы. Он обеспечивает сверхнизкие токи утечки при измерениях малых сигналов. Величина тока утечки для стандартного триаксального столика не превышает ~2,3×10^-13 А (231 фА) при комнатной температуре. Опционально доступен столик с улучшенными изоляционными характеристиками, позволяющий снизить утечки до ~6,5×10^-14 А (65 фА) и уровень шума до 1,6×10^-14 А (16 фА), что критично для высокочувствительных DC-измерений.

Вакуумная система удержания пластины разделена на сегменты: это позволяет надёжно фиксировать как полноразмерные подложки (8" и 12"), так пластины меньшого диаметра или мелкие фрагменты пластин. Центральная зона вакуума специально предназначена для удержания осколков/сегментов, причём вакуум в разных областях регулируется отдельно.

Микроскоп

Станция оснащается высокоточным оптическим микроскопом для визуализации контактных площадок и наведения зондов. Микроскоп установлен на моторизованном мосту с диапазоном перемещений X/Y: 50 мм и Z: 90 мм, обеспечивая гибкое позиционирование над любой точкой пластины. Точность перемещения микроскопа составляет ±2 мкм, а максимальная скорость — 60 мм/с по осям X/Y и до 120 мм/с по оси Z, что позволяет оперативно переходить между областями измерений.

Оптические характеристики: стандартная оптическая система обеспечивает фиксированное увеличение порядка 225x (типовое поле зрения ~3,2 x 2,4 мм) при большом рабочем расстоянии (не менее 50 мм). Это дает разрешение порядка 3 мкм для обзора всей области контакта кристалла. Для задач, требующих высочайшего разрешения, доступна конфигурация микроскопа с сменными объективами (5x, 10x, 20x, 50x, 100x) и другими ПЗС-камерами. В высокоразрешающей конфигурации можно достичь увеличения до 500−2000x и оптического разрешения лучше 1,5 мкм. Следует учитывать, что при переходе на объективы с большим увеличением рабочее расстояние сокращается. Стандартный же микроскоп F1 имеет фиксированную оптику без смены увеличения, что упрощает его использование и не требует перенастройки.

Механика и перемещения

Платформа перемещения пластин: Зондовая станция Eoulu F1 оснащена высокоточными линейными приводами по осям X и Y с диапазоном перемещений 301 мм, что обеспечивает совместимость с пластинами диаметром до 12 дюймов (300 мм). Ось поворота θ обеспечивает угловое выравнивание в диапазоне ±5°, что необходимо для коррекции ориентации пластины. Вертикальный ход столика по оси Z составляет не менее 10 мм, позволяя выполнять подъём и опускание держателя при установке пластин и обеспечении контакта с зондами. Максимальная скорость перемещений по X/Y достигает 150 мм/с, что существенно снижает время перехода между измеряемыми структурами.

Точность и повторяемость: Система замкнутого позиционирования с высокоразрешающими линейными датчиками обеспечивает исключительную точность: погрешность позиционирования не более 0,05 мкм по осям X/Y и до 1 мкм по оси Z. Угловое позиционирование имеет точность порядка ±0,003°, что позволяет точно совмещать пластину относительно координатной системы зондов. Высокая стабильность фиксации позиции гарантирует отсутствие дрейфа и смещения во время измерения: типовое отклонение закрепления по XY менее 0,04 мкм. Станция спроектирована с учётом компенсации вибраций и неравномерностей – при включении функций C0 и VR система автоматически отслеживает геометрию пластины и подстраивает высоту столика под изгибы до 100 µm перепада высоты поверхности. Это полностью решает проблему неточного касания зондов на криволинейных пластинах.

Скорость картирования: благодаря интеллектуальной системе управления и встроенным алгоритмам распознавания изображения Eoulu F1 использует динамический режим картирования, в процессе перемещения между структурами на пластине микроскоп автоматически фокусируется на поверхности, определяя локальные перепады высот и формируя динамическую карту отклонений. Это позволяет системе автоматически подстраивать высоту касания для каждого чипа, даже при наличии деформаций или отклонений пластины по координатам X/Y.
Такая адаптивная система обеспечивает стабильность контактирования без необходимости полной остановки над каждой тестовой структурой. Несмотря на дополнительный этап визуального анализа, режим сохраняет высокую скорость позиционирования — среднее время перехода между DUT составляет менее 1 секунды, при оптимальных условиях достигает 0,5 с.


Виброизоляция и экранирование

Для обеспечения точности измерений F1 оснащается интегрированной системой активной виброизоляции и электрического экранирования. Антивибрационная платформа состоит из высокостабильной гранитной плиты и пневматической виброподвески. Она имеет собственные частоты колебаний около 2,5–2,7 Гц по вертикали и 2,0–4,5 Гц по горизонтали, что отфильтровывает большинство вибраций пола и окружающего оборудования. Демпфирование виброподвески регулируется (коэффициент демпфирования 5–6% в гориз. плоскости), благодаря чему достигается эффективное гашение >94–95% вибронагрузок. Время реакции системы на внешние воздействия не превышает 1 с. Виброизоляционная платформа соответствует классу VC-C по стандарту Generic Vibration Criteria, что означает пригодность для особо чувствительного оборудования. Максимальная нагрузочная способность стола – 1600 кг, с рабочим давлением сжатого воздуха 0,3–0,5 МПа, поэтому система сохраняет эффективность даже при полной комплектации станции (с термосистемой, микроскопом и др. модулями).

Свето- и электроэкранирование

Вокруг рабочей области станции установлен светонепроницаемый кожух, ослабляющий внешний свет как минимум на 150 дБ (в диапазоне длин волн 200−2000 нм). Это практически полностью исключает воздействие внешнего освещения на оптические и фотоэлектрические измерения. Кроме того, станция имеет встроенные экраны от электромагнитных полей — степень подавления ≥ 20 дБ для помех в диапазоне 0,5−20 ГГц. Такая защита снижает уровень индуцированных наводок при высокочастотных измерениях и при работе с малыми токами. Благодаря тщательному экранированию и заземлению, спектральная плотность шумов в системе не превышает -150 дB (В)/√Hz в диапазоне до 1 МГц, а суммарный AC-шум — не более 15 мВ пик-пик до 1 ГГц. Эти характеристики свидетельствуют о крайне низком фоне помех, позволяющем измерять суб-фемтоамперные токи и работать с сигналами высокой частоты без потери точности.

Термосистема

Для исследований при экстремальных температурах станция может быть оснащена термостоликом с замкнутой системой нагрева/охлаждения. Диапазон температуры: от -60 °C до +300 °C с гарантированной однородностью ±2 °C по поверхности столика (около ±1 °C при комнатной температуре). Точность стабилизации температуры составляет ±1 °C, дискретность задания — 0,1 °C. Доступны два типа охлаждения термосистемы — воздушное или жидкостное, выбираемые в зависимости от требуемой производительности. Максимальная мощность нагрева достигает 5,5 кВт, охлаждения — до 12,5 кВт, что обеспечивает быстрый выход на заданный режим. Например, при воздушном охлаждении переход от -60 °C к +25 °C занимает ~9 минут.

Программное обеспечение

Для управления станцией и обработки данных применяется фирменный программный комплекс Eoulu, включающий модули futureI, futureC и futureD.

• futureC — программное обеспечение управления измерениями и оборудованием. Оно интегрирует работу самой зондовой станции и внешних измерительных приборов, обеспечивая полностью автоматизированный цикл тестирования пластин. FutureC включает библиотеку драйверов для широкого спектра приборов (векторные анализаторы цепей, характериографы, источники-измерители, анализаторы спектра и др.), что позволяет легко подключать оборудование разных производителей, таких как Keysight, R&S, Keithley, Techmize (Tonghui), Ceyear и др. Пользователь может настраивать последовательности измерений через интуитивный интерфейс, задавать параметры сканирования пластины и автоматически сохранять результаты по каждому кристаллу.

ПО futureC позволяет создавать карты годности (yield map) по результатам измерений с автоматическим присвоением статуса («годен"/"не годен») каждому кристаллу на основе заданных параметров. Результаты картирования могут экспортироваться для внешних систем контроля качества или бинирования.
Кроме того, станция может быть интегрирована с внешними системами лазерной или контактной маркировки, такими как Xandex, для автоматического нанесения идентификаторов на кристаллы или участки пластины, что упрощает отслеживание результатов и сортировку. futureC допускает расширение функциональности за счёт пользовательских скриптов: например, возможно подключение собственных алгоритмов через DLL-модули Matlab для специфической обработки данных прямо в процессе измерения. Все основные возможности (включая интеграцию приборов и базовую обработку результатов) входят в стандартный пакет futureC.

• futureD — программный модуль для углубленного анализа данных и отслеживания результатов. Как правило, futureD устанавливается на сервере и собирает информацию с нескольких зондовых станций (если на предприятии их несколько) для централизованной обработки. Он обеспечивает долгосрочное хранение и управление большими массивами измерений, позволяя сопоставлять данные разных пластин, партий и временных периодов. С futureD реализуется полная трассируемость — каждое измерение привязывается к конкретному изделию и партии, что удобно для контроля качества и статистического анализа. Данный модуль предоставляет инструменты визуализации (тренды, гистограммы, карты), поиск по базе данных результатов, а также расширенные математические обработки, выходящие за рамки возможностей futureC. Хотя простые вычисления (например, определение порогового напряжения Vth из вольт-амперной характеристики) доступны и в futureC, полный пост-аналитический функционал (сводные отчёты, сравнение партий, выявление дрейфа параметров) предполагает использование futureD. В производственных условиях с парком станций futureD становится незаменимым инструментом для мониторинга в реальном времени и обратной связи по процессу.

Совместная работа futureC (на станции) и futureD (на сервере) обеспечивает замкнутый цикл: от автоматического измерения пластин до сбора Big Data и анализа тенденций. В итоге пользователь получает не просто набор разрозненных результатов, а целостную систему контроля, легко интегрируемую в существующую инфраструктуру предприятия.