[实用新型]一种探针台温度控制系统

说明书

本实用新型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。

技术领域

本实用新型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。

背景技术

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。

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。

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。

实用新型内容

本实用新型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。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

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。

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。

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。

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。