[发明专利]一种磁场探针台测试系统及测试方法

说明书

一种磁场探针台测试系统，其包括：用于减震、承载和固定其余部件的基座，用于放置样品的样品承载模块，用于在不同测试磁场环境下测试样品不同特性的探针模块，电磁铁模块，以及用于观测探针模块和样品并进行操作，采集图像数据的显微测量装置，所述电磁铁模块包括：磁铁桥架、励磁电源和多个可拆卸的电磁铁单元，磁铁桥架安装在基座上，用于固定电磁铁单元；多个可拆卸的电磁铁单元中的任意一个电磁铁单元可拆卸地安装在磁铁桥架上，用于在励磁电源的激励下产生磁场。所述磁场探针台测试系统使用可拆卸、可调节的电磁铁单元，可以灵活地生成一维或二维磁场，并能够对不同尺寸的样品进行兼容，达到晶圆级样品测试探针台要求，最高可达24英寸。

技术领域

本发明属于物理及半导体测试技术领域，更具体地，涉及一种磁场探针台测试系统及测试方法。

背景技术

物理及半导体领域中，探针台测试是一种应用广泛的非破坏性测试手段，可用于测试材料样品或器件的电学特性、光电特性、高频特性(射频、微波、毫米波、太赫兹波)等。普通商用探针台，可以用来进行电学测试，无法提供磁场，磁场探针台测试系统可对材料样品或器件提供磁场，研究它们在磁场下的相关特性，其典型应用包括磁学、自旋电子学、半导体物理与器件、量子器件等。

随着对磁性器件和自旋电子器件研究的深入，磁场探针台需要满足多维度磁场和电学测试的需求，目前有技术人员提出集成磁场的探针台系统，能产生面内磁场或者垂直磁场，但不能同时生成面内及垂直磁场，并且不能进行大尺寸晶圆级测试，样品移动困难，试验耗时耗力。

现有技术中的晶圆级磁场测试平台无法同时生成的面内和垂直磁场，且生成的面内或垂直磁场强度较大，无法满足大场强环境的测试需求；目前现有可提供较大磁场的磁场测试平台由于结构原因无法满足晶圆级样品测试；且在普通的晶圆级测试中，要对大尺寸样品中每一点进行测试，操作过程费耗时耗力。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种磁场探针台测试系统及测试方法，使用可拆卸、可调节的电磁铁单元，可以灵活地生成一维或二维磁场，并能够对不同尺寸的样品进行兼容，达到大尺寸晶圆级样品测试探针台要求，并提升测试自动化程度，提升效率。

本发明采用如下的技术方案。一种磁场探针台测试系统，其包括：用于减震、承载和固定其余部件的基座，用于放置样品的样品承载模块，用于在不同测试磁场环境下测试样品不同特性的探针模块，电磁铁模块，以及用于观测探针模块和样品并进行操作，采集图像数据的显微测量装置，所述电磁铁模块包括：磁铁桥架、励磁电源和多个可拆卸的电磁铁单元，磁铁桥架安装在基座上，用于固定电磁铁单元；多个可拆卸的电磁铁单元中的任意一个电磁铁单元可拆卸地安装在磁铁桥架上，用于在励磁电源的激励下产生磁场；所述样品承载模块包括：用于放置样品的样品台和用于移动样品台的位移台，其中样品台的样品盘面积最大可简兼容24英寸样品进行测试。

优选地，多个可拆卸的电磁铁单元包括第一电磁铁单元，第一电磁铁单元包括：垂直磁极、第一水平磁极和第二水平磁极，第一水平磁极与第二水平磁极相对，构成水平磁极对，每个磁极上均绕制有线圈；

绕制在垂直磁极和水平磁极上的线圈通设定方向电流后，可产生沿垂直方向的磁场，用于样品在垂直磁场中的测试；绕制在水平磁极对上的线圈通设定方向电流后可产生沿水平磁极对方向的磁场用于样品在面内磁场中的测试；垂直磁极与水平磁极对单独使用或同时使用；和/或

多个可拆卸的电磁铁单元包括第二电磁铁单元，第二电磁铁单元包括：第三水平磁极和第四水平磁极，第三水平磁极与第四水平磁极相对，构成水平磁极对，每个磁极上均绕制有线圈，绕制在水平磁极对上的线圈通电后可产生沿水平磁极对方向的磁场。

优选地，多个可拆卸的电磁铁单元包括第三电磁铁单元，第三电磁铁单元包括：垂直磁极，垂直磁极上绕制有线圈，绕制在垂直磁极上的线圈通电后，可产生沿垂直方向的磁场；和/或

第三电磁铁单元还包括增强磁极，增强磁极上绕制有线圈，增强磁极轭铁为单极或两个相对。