一种探针台温度控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及半导体测试装置领域，具体涉及一种探针台温度控制系统。包括晶圆卡盘机构、冷水机、温控机、计算机和控制软件，晶圆卡盘机构包括晶圆卡盘、冷却盘机构和加热盘机构，晶圆卡盘用于固定待测试晶圆，晶圆卡盘内设置有若干温度传感器，冷水机为冷却盘机构提供循环冷媒介质实现制冷模式，温控机控制加热盘机构加热实现加热模式，计算机用于运行控制软件和采集温度传感器的数据、并分别与冷水机和温控机相互通讯；控制软件通过计算机驱动冷水机和温控机工作、并通过温度控制逻辑控制晶圆卡盘的温度。本实用新型专利技术集成度高，操作简单，通过硬件和控制软件，可提供精准的模拟温度。可提供精准的模拟温度。可提供精准的模拟温度。

【技术实现步骤摘要】
一种探针台温度控制系统


[0001]本技术涉及半导体测试装置领域，具体涉及一种探针台温度控制系统。

技术介绍

[0002]随着半导体测试的不断发展，基于成本和质量控制及工艺优化的考虑，在晶圆探针测试阶段引入高低温测试已成为必要课题，其包括高低温电性能测试以及老化和可靠性测试。大多数半导体器件的寿命在正常使用下可长达数年，但我们不能等到若干年后再研究器件，我们必须增加施加的应力(如温度等)来加快发现潜在的故障机制，并找出根本原因。这种加速测试大多数情况下不会改变故障的物理特性，只会缩短观察时间。
[0003]在探针台温度控制领域现有技术中，对于晶圆卡盘加热和制冷分别有不同的实现方式。能够同时兼容高温和低温要求的，主要有两种方式：其一以干燥压缩空气为热交换媒介，通过向卡盘内注入特定温度的压缩空气来实现对待测器件温度的控制。这种方式的不足在于对厂务压缩空气要求较高，需要源源不断提供高压气源，能源开销较大，设备成本较高，且由于空气的比热容较小，升降温的效率相比以液体为冷媒的方式偏低；其二是以半导体制冷片为加热制冷装置实现对待测器件的温度控制，其原理为珀耳帖效应，简单来说即在外加电场作用下，电子发生定向运动，将一部分内能带到电场另一端，但是其不可避免会产生焦耳热，导致这种方式能实现的极限低温下限有限，且由于自身功率限制及散热原因，其能达到的高温上限也有限。此外，该器件容易老化损坏，维修和更换起来都极为不便。
[0004]总体而言，现有方案都没有很好地将加热和制冷两方面结合起来，并通过集成软件进行统一的控制，导致控制精度和温度稳定性都不是很理想。

技术实现思路

[0005]本技术解决的技术问题是提供一种将高低温控制集成在一个软硬件系统，升降温速率快，效率高的探针台温度控制系统。
[0006]本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007]一种探针台温度控制系统，包括晶圆卡盘机构、冷水机、温控机、计算机和控制软件，所述晶圆卡盘机构包括晶圆卡盘、水冷盘机构和加热盘机构，所述晶圆卡盘用于固定待测试晶圆，所述晶圆卡盘内设置有若干温度传感器，所述冷水机为所述水冷盘机构提供循环冷媒介质实现制冷模式，所述温控机控制所述加热盘机构加热实现加热模式，所述计算机用于运行所述控制软件和采集所述温度传感器的数据、并分别与所述冷水机和所述温控机相互通讯；所述控制软件通过所述计算机驱动所述冷水机和所述温控机工作、并通过温度控制逻辑控制所述晶圆卡盘的温度。
[0008]进一步地，所述晶圆卡盘机构从上之下依次设置有晶圆卡盘、陶瓷板、所述水冷盘机构、所述加热盘机构、压合板、隔热板和气冷盘机构，所述水冷盘机构、所述加热盘机构、所述压合板、所述隔热板和所述气冷盘机构通过防护圈包裹。
[0009]进一步地，所述晶圆卡盘、所述陶瓷板、所述水冷盘机构、所述加热盘机构和所述
压合板相互紧密贴合，所述隔热板和所述气冷盘机构紧密贴合，所述水冷盘机构通过若干隔热垫圈将所述加热盘机构与所述隔热板悬空隔离。
[0010]进一步地，所述若干隔热垫圈成环形布置在所述水冷盘机构下方，所述加热盘机构和所述压合板设置在所述若干隔热垫圈内侧。
[0011]进一步地，所述晶圆卡盘下表面开有若干同心圆环形真空管路，每个真空管路内均规则开有若干上下贯通的真空吸附孔，所述晶圆卡盘侧边开有若干真空孔，所述若干真空孔分别与若干环形真空管路导通，所述若干真空孔通过管路连接真空装置，所述真空装置通过动力抽气装置进行抽气，通过所述真空孔在所述环形真空管路内形成负压并通过所述若干真空吸附孔将放置在所述晶圆卡盘上表面的所述待测试晶圆吸附固定。
[0012]进一步地，所述水冷盘机构包括水冷盘，所述水冷盘内开有冷却管路，所述冷却管路分别通过进液接口和出液接口管路连接所述冷水机，所述冷水机为所述冷却管路提供循环冷媒介质。
[0013]进一步地，所述冷却管路通过纵横开孔在所述水冷盘内形成若干栅格冷却管路。
[0014]进一步地，所述气冷盘机构包括气冷盘底和气冷盘盖，所述气冷盘底上表面开有环形气冷流道，所述气冷流道通过所述气冷盘盖密封在所述气冷盘机构内，所述环形气冷流道分别通过进气孔和出气孔管路连接风机。
[0015]进一步地，所述晶圆卡盘通过若干限位片与所述防护圈限位固定。
[0016]进一步地，所述防护圈上设置有固定架，所述固定架用于所述温度传感器和所述加热盘机构导线的规整固定。
[0017]本技术的有益效果是：
[0018]1.集成度高，操作简便，通过在晶圆卡盘机构内集成水冷盘机构和加热盘机构，配合控制软件，可以实现升温和降温的操作在同一用户界面上完成，操作简单方便。软件采用线性拟合方式实现温度补偿，有效的提高待测晶圆所需要的温度，精度更高。
[0019]2.加热盘机构通过电阻加热的方式使能量无需多次转化和耗散，水冷盘机构的冷媒介质为液体而其比热容较大，共同决定了该系统升降温速率快、效率高的特点。
[0020]3.系统模块化设计，便于升级维修或更换，通过搭配不同的冷水机和加热盘可满足不同客户对于不同温区以及不同升降温速率的要求，并能满足150mm，200mm，300mm 不同尺寸晶圆的测试需求。
[0021]4.通过隔热板的隔热和气冷盘机构散热，有效避免高温加热模式下对探针台的影像，提高测试精度。
附图说明
[0022]图1为本技术系统原理图；
[0023]图2为图1中晶圆卡盘机构正剖视结构图；
[0024]图3为图2的立体结构图；
[0025]图4为图2中标记为1的仰视图；
[0026]图5为图2中标记为3的剖视结构图；
[0027]图6为图2中标记为7的俯视图；
[0028]图7为本技术制冷模式下的温度控制逻辑图；
[0029]图8为本技术控制软件示意图；
[0030]图中标记为：
[0031]1、晶圆卡盘，101、环形真空管路，102、真空吸附孔，103、真空孔；2、陶瓷板；3、水冷盘机构，301、水冷盘，302、冷却管路，303、密封螺栓，304、进液接口，305、出液接口；4、加热盘机构，5、压合板，6、隔热板；7、气冷盘机构， 701、气冷盘底，702、气冷盘盖，703、气冷流道，704、进气孔，705、出气孔； 8、隔热垫圈，9、防护圈，10、限位片，11、固定架。
具体实施方式
[0032]为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术。但是本技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似改进，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0033]需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种探针台温度控制系统，其特征在于：包括晶圆卡盘机构、冷水机、温控机、计算机和控制软件，所述晶圆卡盘机构包括晶圆卡盘、水冷盘机构和加热盘机构，所述晶圆卡盘用于固定待测试晶圆，所述晶圆卡盘内设置有若干温度传感器，所述冷水机为所述水冷盘机构提供循环冷媒介质实现制冷模式，所述温控机控制所述加热盘机构加热实现加热模式，所述计算机用于运行所述控制软件和采集所述温度传感器的数据、并分别与所述冷水机和所述温控机相互通讯；所述控制软件通过所述计算机驱动所述冷水机和所述温控机工作、并通过温度控制逻辑控制所述晶圆卡盘的温度。2.如权利要求1所述的一种探针台温度控制系统，其特征在于：所述晶圆卡盘机构从上之下依次设置有晶圆卡盘(1)、陶瓷板(2)、所述水冷盘机构(3)、所述加热盘机构(4)、压合板(5)、隔热板(6)和气冷盘机构(7)，所述水冷盘机构(3)、所述加热盘机构(4)、所述压合板(5)、所述隔热板(6)和所述气冷盘机构(7)通过防护圈(9)包裹。3.如权利要求2所述的一种探针台温度控制系统，其特征在于：所述晶圆卡盘(1)、所述陶瓷板(2)、所述水冷盘机构(3)、所述加热盘机构(4)和所述压合板(5)相互紧密贴合，所述隔热板(6)和所述气冷盘机构(7)紧密贴合，所述水冷盘机构(3)通过若干隔热垫圈(8)将所述加热盘机构(4)与所述隔热板(6)悬空隔离。4.如权利要求3所述的一种探针台温度控制系统，其特征在于：所述若干隔热垫圈(8)成环形布置在所述水冷盘机构(3)下方，所述加热盘机构(4)和所述压合板(5)设置在所述若干隔热垫圈(8)内侧。5.如权利要求2所述的一种探针台温度控制系统，其特征在于：所述晶圆卡盘(1)下表面开有若干同心圆环形真空管路(101)，每个真空管路(101)内均规则...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晨光，刘伟，张海洋，吕文波，
申请(专利权)人：苏州伊欧陆系统集成有限公司，
类型：新型
国别省市：