[發明專利]一種探針臺溫度控制系統

在審

• 申請號: 202110089791.X
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112816844A
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 趙晨光;劉偉;張海洋;呂文波
• 申請（專利權）人: 蘇州伊歐陸系統集成有限公司
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26
• 代理公司: 常州品益專利代理事務所(普通合伙) 32401
• 代理人: 侯慧娜

本發明涉及半導體測試裝置領域，具體涉及一種探針臺溫度控制系統。包括晶圓卡盤機構、冷水機、溫控機、計算機和控制軟件，晶圓卡盤機構包括晶圓卡盤、冷卻盤機構和加熱盤機構，晶圓卡盤用于固定待測試晶圓，晶圓卡盤內設置有若干溫度傳感器，冷水機為冷卻盤機構提供循環冷媒介質實現制冷模式，溫控機控制加熱盤機構加熱實現加熱模式，計算機用于運行控制軟件和采集溫度傳感器的數據、并分別與冷水機和溫控機相互通訊；控制軟件通過計算機驅動冷水機和溫控機工作、并通過溫度控制邏輯控制晶圓卡盤的溫度。本發明集成度高，操作簡單，通過硬件和控制軟件，可提供精準的模擬溫度。

技術領域

本發明涉及半導體測試裝置領域，具體涉及一種探針臺溫度控制系統。

背景技術

隨著半導體測試的不斷發展，基于成本和質量控制及工藝優化的考慮，在晶圓探針測試階段引入高低溫測試已成為必要課題，其包括高低溫電性能測試以及老化和可靠性測試。大多數半導體器件的壽命在正常使用下可長達數年，但我們不能等到若干年后再研究器件，我們必須增加施加的應力(如溫度等)來加快發現潛在的故障機制，并找出根本原因。這種加速測試大多數情況下不會改變故障的物理特性，只會縮短觀察時間。

在探針臺溫度控制領域現有技術中，對于晶圓卡盤加熱和制冷分別有不同的實現方式。能夠同時兼容高溫和低溫要求的，主要有兩種方式：其一以干燥壓縮空氣為熱交換媒介，通過向卡盤內注入特定溫度的壓縮空氣來實現對待測器件溫度的控制。這種方式的不足在于對廠務壓縮空氣要求較高，需要源源不斷提供高壓氣源，能源開銷較大，設備成本較高，且由于空氣的比熱容較小，升降溫的效率相比以液體為冷媒的方式偏低；其二是以半導體制冷片為加熱制冷裝置實現對待測器件的溫度控制，其原理為珀耳帖效應，簡單來說即在外加電場作用下，電子發生定向運動，將一部分內能帶到電場另一端，但是其不可避免會產生焦耳熱，導致這種方式能實現的極限低溫下限有限，且由于自身功率限制及散熱原因，其能達到的高溫上限也有限。此外，該器件容易老化損壞，維修和更換起來都極為不便。

總體而言，現有方案都沒有很好地將加熱和制冷兩方面結合起來，并通過集成軟件進行統一的控制，導致控制精度和溫度穩定性都不是很理想。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供一種將高低溫控制集成在一個軟硬件系統，升降溫速率快，效率高的探針臺溫度控制系統。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種探針臺溫度控制系統，包括晶圓卡盤機構、冷水機、溫控機、計算機和控制軟件，所述晶圓卡盤機構包括晶圓卡盤、冷卻盤機構和加熱盤機構，所述晶圓卡盤用于固定待測試晶圓，所述晶圓卡盤內設置有若干溫度傳感器，所述冷水機為所述冷卻盤機構提供循環冷媒介質實現制冷模式，所述溫控機控制所述加熱盤機構加熱實現加熱模式，所述計算機用于運行所述控制軟件和采集所述溫度傳感器的數據、并分別與所述冷水機和所述溫控機相互通訊；所述控制軟件通過所述計算機驅動所述冷水機和所述溫控機工作、并通過溫度控制邏輯控制所述晶圓卡盤的溫度。

進一步地，所述晶圓卡盤機構從上之下依次設置有晶圓卡盤、陶瓷板、所述水冷盤機構、所述加熱盤機構、壓合板、隔熱板和氣冷盤機構，所述水冷盤機構、所述加熱盤機構、所述壓合板、所述隔熱板和所述氣冷盤機構通過防護板包裹。

進一步地，所述晶圓卡盤、所述陶瓷板、所述水冷盤機構、所述加熱盤機構和所述壓合板相互緊密貼合，所述隔熱板和所述氣冷盤機構緊密貼合，所述水冷盤機構通過若干隔熱墊圈將所述加熱盤機構與所述隔熱板懸空隔離。

進一步地，所述若干隔熱墊圈成環形布置在所述水冷盤機構下方，所述加熱盤機構和所述壓合板設置在所述若干隔熱墊圈內側。