Основные компоненты и функциональное разделение труда (ключевые компоненты реализации принципа поддержки)

Точная система позиционирования: включает в себя XY - осевой грузовой стол, Z - осевое зондовое сиденье, основная роль заключается в точном выравнивании точки тестирования устройства с зондом. Грузоподъемная станция управляется шаговым двигателем / пьезоэлектрической керамикой с точностью повторного позиционирования до нанометрового уровня (некоторые модели 10 нм), чтобы гарантировать, что целевая точка тестирования будет найдена в микрон / нанометровом масштабе; Ось Z поддерживает микродинамическую регулировку (минимальный шаг 0,1 нм), контролирует глубину контакта зонда с поверхностью устройства, избегая повреждения устройства давлением или плохого контакта.

Компоненты зонда: зонд является основной средой передачи сигнала, материал в основном вольфрам, рений вольфрам или карбид вольфрама (отличная проводимость / теплопроводность, высокая твердость), радиус наконечника иглы может быть меньше до 10 - 100 нм (подходящая точка тестирования микрона). В соответствии с требованиями тестирования зонд может быть разделен на электрический зонд (передача сигнала тока / напряжения), оптический зонд (передача светового сигнала), тепловой зонд (обнаружение температурных характеристик), а некоторые сцены будут использовать многозондовую решетку (синхронное обнаружение нескольких тестовых точек).

Система наблюдения и выравнивания: оснащена микроскопом с высоким увеличением (оптический микроскоп / лазерный интерферометрический микроскоп, с увеличением 500 - 5000×) и камерой, наблюдающей в реальном времени относительное положение зонда и тестовой точки устройства, вспомогательным оператором или алгоритмом автоматического позиционирования для завершения точного выравнивания. Некоторые модели поддерживают автоматическую фокусировку, распознавание изображений и позиционирование, которые могут быстро соответствовать координатам заданной тестовой точки.

Сигнальный интерфейс и система защиты: зондовая станция подключается к внешнему испытательному прибору через специальный интерфейс (коаксиальный кабель, волоконно - оптический, высокочастотный разъем) для обеспечения передачи сигнала с низким уровнем потерь; В то же время оснащен электромагнитным экраном, устройством заземления, чтобы уменьшить внешние электромагнитные помехи (особенно высокочастотные тестовые сцены), чтобы избежать искажения сигнала, влияющего на точность обнаружения.

Модуль управления окружающей средой (необязательно): В соответствии со специальными требованиями к тестированию, некоторые зондовые столы интегрируют температурный контроль (- 40°C ~ 150°C), контроль влажности (10% - 90% RH) или вакуумную среду (10 - 5Pa), эмулятор фактической рабочей среды, чтобы обеспечить достоверность тестовых данных.

Рабочий процесс: полная логика от определения местоположения до обнаружения

Загрузка и фиксация образцов: Поддающиеся испытанию устройства (например, кристаллическая окружность чипа, датчик MEMS) закреплены на несущем столе, закреплены вакуумной адсорбцией или механическим приспособлением, чтобы убедиться, что образец не смещается во время испытания (смещение может привести к удалению зонда из испытательной точки).

Местоположение тестовой точки: наблюдение с помощью микроскопа, ручное или автоматическое привод несущей станции, перемещение целевой тестовой точки на устройстве (например, вывод чипа, полупроводниковый PN - переход, нанопроводный электрод) прямо под зонд; Ось Z медленно поднимается, так что кончик иглы зонда приближается к поверхности тестовой точки до тех пор, пока под микроскопом не будет наблюдаться легкий контакт зонда с тестовой точкой (некоторые модели имеют обратную связь с контактным состоянием через датчик давления, чтобы избежать повреждения от избыточного давления).

Передача сигнала и сбор данных: внешние испытательные приборы (например, анализатор параметров полупроводника, анализатор высокочастотной сети) через зонд накладывают на устройство испытательный сигнал (напряжение, ток, световой сигнал и т. Д.), ответный сигнал устройства (например, выходной ток, сопротивление, спектральные изменения) передается зондом в обратном направлении на прибор, прибор анализирует и обрабатывает сигнал, выводит данные испытаний (например, напряжение пробоя, сопротивление пропускания, интенсивность света).

Многоточечное переключение и повторное обнаружение: после завершения одной тестовой точки, несущая станция перемещается по заданным координатам к следующей тестовой точке, повторяет процесс позиционирования - контакта - сбора, реализует массовое тестирование; Некоторые автоматические зондовые станции могут программировать путь тестирования, и никто не может выполнить проверку всего чипа / полного образца.

Основные технические принципы: ключ к обеспечению точности и стабильности

Управление точностью позиционирования: комбинированный привод « Механический привод + пьезоэлектрическая керамическая микродинамическость», с лазерным интерферометром или растровой линейкой для обратной связи положения, коррекция ошибки смещения несущего стола в реальном времени, чтобы убедиться, что точность позиционирования достигает нанометрового уровня, для удовлетворения потребностей в выравнивании точки тестирования микронаноустройства (размер может быть меньше 1 мкм).

Обеспечение контактной стабильности: кончик иглы зонда с использованием специального процесса шлифовки для обеспечения равномерной кривизны кончика иглы; Зонд оснащается эластичной буферной структурой, которая поглощает крошечные ударные силы при контакте, обеспечивая при этом стабильное контактное давление (обычно контролируемое на уровне мкН), обеспечивая надежное электрическое / оптическое соединение и избегая при этом повреждения поверхности устройства или разрушения испытательной точки.

подавление помех сигнала: зондовая станция в целом использует низкошумную конструкцию, зонд и интерфейс используют технологию согласования сопротивлений (например, коаксиальную передачу 50 Ом), чтобы уменьшить отражение сигнала; Электромагнитный экран использует проводящие материалы (например, медь, алюминий), блокирующие внешние помехи электромагнитных волн, особенно в высокочастотных (уровень ГГц), низкотоковых (уровень pA) тестовых сценах, может значительно улучшить отношение сигнала к сигналу и шуму.

Адаптивная оптимизация окружающей среды: при высокотемпературных / низкотемпературных испытаниях температура образца точно контролируется с помощью модуля нагрева / охлаждения, при этом компенсируется отклонение позиционирования, вызванное тепловым расширением и охлаждением материала; В вакуумной среде устраняются помехи воздуха в передаче сигнала (например, ослабление высокочастотного сигнала) и производительности устройства (например, влияние окисления), адаптируются к аэрокосмическим, полупроводниковым и другим сценариям применения.

Резюме: основная ценность зондового стола

Суть зондового стола - это « мост точного соединения микро - нанометрового масштаба», в основе его принципа работы лежит интеграция точных механических, оптических наблюдений и технологий передачи сигналов, решение болезненных точек в испытательных точках микро - наноустройств для « трудного позиционирования, трудного контакта и труднопередаваемого сигнала», предоставление объективных и точных данных обнаружения производительности в таких областях, как производство полупроводников, разработка чипов, исследования наноматериалов и т. Д., Является ключевым вспомогательным оборудованием от лабораторных исследований до промышленного массового производства. Принципиальные различия между различными типами зондовых стендов (например, электрический зондовый стол, оптический зондовый стол, вакуумный зондовый стол) в основном отражены в типе зонда, способе передачи сигнала и адаптации модуля управления окружающей средой, но основная логика « позиционирование - контакт - передача» остается последовательной.