CN104089718A - 恒温测试系统及温度监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种恒温测试系统，包括具有反馈其温度的电阻温度探测器的恒温测试仪和监测电阻温度探测器反馈温度准确性的校验单元。其中校验单元包括温度感测模块、比较模块、检查模块和监测模块。温度感测模块在进行恒温测试时与待测样品共同放入恒温测试仪中烘烤以进行温度感测；比较模块根据温度感测模块感测的温度获得恒温测试仪的实际温度并比较该实际温度与电阻温度探测器的反馈温度；检查模块在该实际温度与该反馈温度的差值大于设定值时检查该实际温度的正确性；监测模块用于在该实际温度为正确时发出提示信息。本发明能够及时发现恒温测试仪的显示温度异常情况，提高恒温测试的准确性。

Description

恒温测试系统及温度监测方法

技术领域

本发明涉及半导体测试技术领域，特别涉及一种恒温测试系统及温度监测方法。

背景技术

在利用恒温测试仪进行恒温测试(例如：金属电迁移、时间依赖介电击穿、热载流子注入等相关测试)的过程中，通常会采用电阻温度探测器(RTD)来反馈温度，然而当电阻温度探测器的性能发生变化时，电阻温度探测器量测到的温度就会与恒温测试仪的实际炉温不符。以金属电迁移测试为例。金属电迁移测试的基本量测原理是：在恒温测试仪的设定温度下，被测样品上施加一个电流，同时量测被测样品两端的电压，计算出被测样品的电阻(I/R)。一般情况下金属电迁移测试需要测试高、中、低三个不同的温度(T1、T2、T3)以及高、中、低三个不同的电流(J1、J2、J3)，来评估金属导线耐电迁移的性能。电阻温度探测器用于反馈恒温测试仪内的炉温是否达到设定温度(T1/T2/T3)。由于电阻温度探测器工作一段时间后性能会发生一定的变化，这种变化会使机台的实际温度与电阻温度探测器反馈的温度(设定温度/显示温度)有一定的偏差，如果这种偏差较大，例如测试需要设定的温度为300℃，实际炉温为295℃，但电阻温度探测器反馈温度(显示温度)为300℃，那么明显将会对测试结果产生巨大的影响，导致低估或高估金属导线电迁移的性能，影响金属电迁移测试的准确性。而类似的问题同样会影响其他恒温测试结果的准确性。

以高温度(250-350℃)测试为例，一般来说，当电阻温度探测器的反馈温度与机台实际温度两者之间的偏差超过±3℃时，就需要对电阻温度探测器进行温度校验。通常每年需要进行一次电阻温度探测器的温度校验，但是在实际正常使用情况下，会出现未到校验日期，电阻温度探测器的性能变化就超过了允许范围的情况出现。一旦未能及时发现温度偏差的问题，将导致测试结果异常，对于测试结果的异常产生的原因很可能会花费非常多的时间和精力，因此有必要对恒温测试仪的实际温度进行实时监测，及时发现恒温测试仪的实际炉温的异常，避免导致测试结果不准确及误判。

发明内容

本发明的主要目的旨在提供一种可以及时发现温控异常的恒温测试系统及相应的温度监测方法。

为达成上述目的，本发明提供一种恒温测试系统，其包括恒温测试仪，该恒温测试仪包括用于反馈其温度的电阻温度探测器。恒温测试系统还包括电阻温度探测器的校验单元。其中，该校验单元用于校验该电阻温度探测器所反馈的温度的准确性，其包括至少一个温度感测模块、比较模块、检查模块和监测模块。其中，至少一个温度感测模块在进行恒温测试时与待测样品共同放入所述恒温测试仪中烘烤以进行温度感测；比较模块与所述至少一个温度感测模块和所述电阻温度探测器相连，其根据所述至少一个温度感测模块所感测的温度获得所述恒温测试仪的实际温度并比较所述恒温测试仪的实际温度与所述电阻温度探测器的反馈温度；检查模块与所述比较模块相连，用于在所述恒温测试仪的实际温度与所述电阻温度探测器的反馈温度的差值大于设定值时检查所述恒温测试仪的实际温度的正确性；监测模块与所述检查模块相连，用于在所述恒温测试仪的实际温度为正确时发出提示信息。

优选地，当所述温度感测模块为一个时，所述比较模块选取该温度感测模块所感测的温度作为所述恒温测试仪的实际温度；当所述温度感测模块为多个时，所述比较模块根据预定规则选取多个所述温度感测模块所感测的温度的其中一个作为所述恒温测试仪的实际温度。

优选地，所述预定规则为：当所述多个温度感测模块所感测的温度相同，则选取该温度作为所述恒温测试仪的实际温度；当所述多个温度感测模块所感测的温度不同且其中感测的温度为相同的部分温度感测模块的数量占到全部数量的M％，则选取该部分温度感测模块所感测的温度作为所述恒温测试仪的实际温度，其中M为大于等于50的正整数。

优选地，所述检查模块通过替换所述至少一个温度感测模块后再次获取所述比较模块比较得出的该恒温测试仪的实际温度与所述电阻温度探测器的反馈温度的差值以检查所述恒温测试仪的实际温度的正确性；若所述至少一个温度感测模块替换前后得到的所述差值均相等且大于所述设定值，则所述检查模块检查该恒温测试仪的实际温度为正确。

优选地，所述检查模块通过增加所述温度感测模块的数量后再次获取所述比较模块比较得出的该恒温测试仪的实际温度与所述电阻温度探测器的反馈温度的差值以检查所述恒温测试仪的实际温度的正确性；若所述温度感测模块增加前后得到的所述差值均相等且大于所述设定值，则所述检查模块检查该恒温测试仪的实际温度为正确。

优选地，所述温度感测模块包括标准电阻及测量子模块，所述测量子模块通过四端法测量所述标准电阻的阻值并通过查询相应的分度表上对应的温度值获得该阻值对应的温度作为其感测温度。

优选地，所述恒温测试仪用于金属电迁移测试、时间依赖介电击穿测试或热载流子注入测试。

本发明还提出了一种应用于恒温测试仪的温度监测方法，其中恒温测试仪包括用于反馈其温度的电阻温度探测器，所述温度监测方法包括以下步骤：

S01：在进行恒温测试时，将至少一个温度感测模块与待测样品共同放入所述恒温测试仪中烘烤以进行温度感测；

S02：根据所述至少一个温度感测模块所感测的温度获得所述恒温测试仪的实际温度并比较所述恒温测试仪的实际温度与所述电阻温度探测器的反馈温度；

S03：当所述恒温测试仪的实际温度与所述电阻温度探测器的反馈温度的差值大于设定值时，检查所述恒温测试仪的实际温度的正确性；

S04：当所述恒温测试仪的实际温度为正确时发出提示信息。

优选地，当所述温度感测模块为一个时，步骤S02中选取该温度感测模块所感测的温度作为所述恒温测试仪的实际温度；当所述温度感测模块为多个时，步骤S02中根据预定规则选取多个所述温度感测模块所感测的温度的其中一个作为所述恒温测试仪的实际温度。

优选地，所述预定规则为：当所述多个温度感测模块所感测的温度相同，则选取该温度作为所述恒温测试仪的实际温度；当所述多个温度感测模块所感测的温度不同且其中感测的温度为相同的部分温度感测模块的数量占到全部数量的M％，则选取该部分温度感测模块所感测的温度作为所述恒温测试仪的实际温度，其中M为大于等于50的正整数。

优选地，步骤S03中通过替换所述至少一个温度感测模块后再次获取该恒温测试仪的实际温度与所述电阻温度探测器的反馈温度的差值以检查所述恒温测试仪的实际温度的正确性；若所述至少一个温度感测模块替换前后得到的所述差值均相等且大于所述设定值，则检查该恒温测试仪的实际温度为正确。

优选地，步骤S03通过增加所述温度感测模块的数量后再次获取该恒温测试仪的实际温度与所述电阻温度探测器的反馈温度的差值以检查所述恒温测试仪的实际温度的正确性；若所述温度感测模块增加前后得到的所述差值均相等且大于所述设定值，则检查该恒温测试仪的实际温度为正确。

优选地，所述温度感测模块包括标准电阻，步骤S01中通过以四端法测量所述标准电阻的阻值并通过查询相应的分度表上对应的温度值获得该阻值对应的温度作为所述温度感测模块感测的温度。

优选地，所述恒温测试仪用于金属电迁移测试、时间依赖介电击穿测试或热载流子注入测试。

本发明所提出的恒温测试系统及应用于恒温测试仪的温度监测方法，在进行恒温测试时将温度感测模块与待测样品共同放入恒温测试仪中，以温度感测模块感测的温度对电阻温度探测器的温度进行检查同时对温度感测模块的温度也进行了检查，从而能够实时监测恒温测试仪中的实际炉温，及时发现电阻温度探测器反馈温度的异常，提高恒温测试的准确性。

附图说明

图1为本发明一实施例的恒温测试系统的方块图；

图2为本发明一实施例的校验单元中具有四端法引线结构的标准电阻的示意图；

图3为本发明一实施例的应用于恒温测试仪的温度监测方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。

图1为本发明一实施例的恒温测试系统的方块图。本发明的恒温测试系统包括恒温测试仪10。恒温测试仪可用于进行金属电迁移测试、时间依赖介电击穿测试或热载流子注入测试。恒温测试仪10包括电阻温度探测器11，该电阻温度探测器11可反馈恒温测试仪10的温度，其反馈温度可通过显示屏幕显示。恒温测试系统还包括电阻温度探测器的校验单元20，其用于实时监测并校验电阻温度探测器所反馈的温度的准确性，从而能够及时发现因电阻温度探测器的性能变化而造成的显示炉温的偏差。如图1所示，校验单元20包括至少一个温度感测模块21、比较模块22、检查模块23和监测模块24。

其中，至少一个温度感测模块21在进行恒温测试时与待测样品共同放入恒温测试仪10中烘烤，以进行温度感测，此外也可以和待测样品一起测量电阻值。一般来说，每个待测样品是放置在恒温测试仪10内的一个样品座上，本实施例中将温度感测模块21也放置在样品座中，取代部分的待测样品。较佳的，温度感测模块21包括标准电阻及测量子模块，其中测量子模块通过四端法测量标准电阻的阻值，并通过查询相应的分度表上对应的温度值获得该阻值对应的温度作为该温度感测模块的感测温度。具体来说，请参照图2，本实施例中的标准电阻为标准铂金电阻，特别的该标准铂金电阻具有四端法引线结构，恒流电源通过两个电流引线将电流I供给至标准电阻，而数字电压则通过两个电压引线来测量由恒流电源所供电流而在标准电阻上所形成的电位差U。由此测量子模块测量到标准铂金电阻的阻值为R＝U/I。由于标准电阻具有阻值不受环境温度影响的特性，测量子模块通过查询分度表就可以得到标准电阻的特定阻值所对应的温度值，而该温度值也即是温度感测模块21的感测温度。

比较模块21与该至少一个温度感测模块22相连，同时也与恒温测试仪10中的电阻温度探测器11相连，其根据至少一个温度感测模块21所感测的温度获得恒温测试仪10的实际温度，并将该实际温度与电阻温度探测器11的反馈温度进行比较。因此，比较模块21执行两个操作，首先是根据感测温度获得恒温测试仪的实际温度。具体来说，当温度感测模块21仅为1个时，比较模块22将该温度感测模块21的感测温度作为恒温测试仪的实际温度；而当温度感测模块21的数量为多个时，则比较模块22根据特定规则来获得恒温测试仪10的实际温度。例如，假设存在多个温度感测模块21，如5个，并且这些温度感测模块感测的温度值均相同，那么比较模块22会将这个温度值作为恒温测试仪的实际温度，但如果其中有部分(如四个)的感测温度相同，剩余(如剩下的一个)的感测温度不同，那么比较模块22会判断感测温度相同的这部分温度感测模块在全部温度感测模块中所占的数量比例，如果超过了一定百分比，如大于等于50％，那么就说明剩余的(另外一个)温度感测模块可能在恒温测试仪中安装不正确或存在连线老化等缺陷，其感测温度不具有参考性，从而比较模块22就将4个温度感测模块所感测的相同的温度值作为恒温测试仪的实际温度。在得到该实际温度后，比较模块22进一步将该实际温度与电阻温度探测器11的反馈温度进行比较，得到两者的差值。如果差值超过设定值，以高温度(250-350℃)测量为例，当实际温度与反馈温度两者之间的偏差超过±3℃时，说明比较模块22得到的恒温测试仪的实际温度与电阻温度探测器的反馈温度至少一个不正确，比较模块22会将该差值输出至与其相连的检查模块23进行后一步动作。但如果感测温度相同的温度感测模块的数量比例没有超过一定的百分比如70％，例如5个温度感测模块中有2个感测出一种温度，另外3个感测出另一温度，那么比较模块22将发出无法获得恒温测试仪实际温度的信号。后续监测步骤无法继续进行，需重新替换温度感测模块或增加新的温度感测模块。

检查模块23用于在恒温测试仪的实际温度与电阻温度探测器20的反馈温度的差值大于设定值时检查恒温测试仪的实际温度的正确性，这是因为实际温度与反馈温度两者之间的偏差可能是电阻温度探测器存在性能变化造成，也可能是比较模块22得到的恒温测试仪实际温度不准确造成的。具体来说，恒温测试仪的实际温度是基于温度感测模块21的感测温度而得到的，实际温度与电阻温度探测器反馈温度的偏差也就可能因温度感测模块感测温度的不准确而导致。例如本实施例中采用的标准铂金电阻，如果连线老化或安装不当，测量的电阻值会有偏差，进而对应的感测温度也就存在了误差，甚至最终比较模块获得的实际温度也不准确。因此，有必要对温度感测模块21的感测温度，也即是对恒温测试仪的实际温度的正确性进行校验检查，只有确保了实际温度的正确性，才能推定有需要对电阻温度探测器进行校验。

对恒温测试仪实际温度的正确性的检查可通过以下两种方法进行，其一是替换恒温测试仪中的温度感测模块21。可以将全部温度感测模块21均替换，或是仅替换其感测温度被比较模块22选用来作为恒温测试仪实际温度的温度感测模块。替换后，比较模块22以与上述相同方法根据新的温度感测模块21的感测温度再次获取恒温测试仪的实际温度并与电阻温度探测器20的反馈温度进行比较，而检查模块23则根据新的恒温测试仪的实际温度与反馈温度的差值检查实际温度的正确性，如果温度感测模块替换前后两次得到的差值是相同的，当然差值也都是超出设定值的，那么说明恒温测试仪的实际温度正确，该差值是由电阻温度探测器11的原因造成。如果温度感测模块21替换前后两次得到的差值不同，那么说明至少有一次温度感测模块21的感测温度不正确，需要再次替换温度感测模块21或增加新的温度感测模块21，重新进行恒温测试仪实际温度的获得以及实际温度与反馈温度差值的比较，直至确认了温度感测模块21测量温度的正确为止(如有两次得到的恒温测试仪的实际温度均相同)。另一种方法是增加恒温测试仪中温度感测模块21的数量。比较模块22根据新增的温度感测模块21的感测温度和原先的感测温度获取恒温测试仪的实际温度，此处实际温度的获得方法与上述描述相同，不再加以赘述。比较模块22将新的恒温测试仪的实际温度与电阻温度探测器20的反馈温度进行比较，而检查模块23则根据新的实际温度与反馈温度的差值检查实际温度的正确性，如果温度感测模块21增加前后两次得到的大于设定值的差值是相同的，那么说明恒温测试仪的实际温度正确，该差值是由电阻温度探测器的原因造成。如果温度感测模块增加前后两次得到的差值不同，需要再次增加新的温度感测模块21或替换温度感测模块21，重新进行恒温测试仪实际温度的获得以及实际温度与反馈温度差值的比较，直至确认了温度感测模块21测量温度的正确为止(如有两次得到的恒温测试仪的实际温度均相同)。

监测模块24与检查模块23相连，其用于在恒温测试仪的实际温度确保为正确时，也即是怀疑电阻温度探测器的反馈温度存在偏差时，发出提示信息。监测模块24可通过一显示屏幕或提示声音来发出该提示信息。根据该提示信息，可对恒温测试仪的电阻温度探测器11进行进一步的确认甚至提前进行电阻温度探测器11的温度校验(如图中虚线箭头所示)。

接下来，结合图3对本具体实施方式提供的应用于恒温测试仪的温度监测方法作进一步说明。如图所示，温度监测方法包括以下步骤：

首先，在进行恒温测试时，将至少一个温度感测模块与待测样品共同放入恒温测试仪中烘烤以进行温度感测。

接着，根据至少一个温度感测模块所感测的温度获得恒温测试仪的实际温度并比较恒温测试仪的实际温度与电阻温度探测器的反馈温度。

之后，判断比较结果是否大于设定值，如果小于等于设定值那么说明不需要对电阻温度探测器进行校验，监测结束。如果大于设定值，那么检查恒温测试仪的实际温度的正确性。

确保恒温测试仪的实际温度为正确时，发出提示信息。

综上所述，本发明所提供的恒温测试系统及温度监测方法，通过在进行恒温测试时将温度感测模块与待测样品共同放入恒温测试仪中，在确保温度感测模块感测的温度本身正确的情况下以该感测的温度对电阻温度探测器的温度进行检查，从而能够实时监测恒温测试仪中的实际炉温，及时发现显示温度的异常，提高恒温测试的准确性。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述诸多实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims (14)

1.一种恒温测试系统，包括恒温测试仪，所述恒温测试仪包括用于反馈其温度的电阻温度探测器，其特征在于，所述恒温测试系统还包括该电阻温度探测器的校验单元，用于校验该电阻温度探测器所反馈的温度的准确性，该校验单元包括：

至少一个温度感测模块，其在进行恒温测试时与待测样品共同放入所述恒温测试仪中烘烤以进行温度感测；

比较模块，与所述至少一个温度感测模块和所述电阻温度探测器相连，其根据所述至少一个温度感测模块所感测的温度获得所述恒温测试仪的实际温度并比较所述恒温测试仪的实际温度与所述电阻温度探测器的反馈温度；

检查模块，与所述比较模块相连，用于在所述恒温测试仪的实际温度与所述电阻温度探测器的反馈温度的差值大于设定值时检查所述恒温测试仪的实际温度的正确性；以及

监测模块，与所述检查模块相连，用于在所述恒温测试仪的实际温度为正确时发出提示信息。

2.根据权利要求1所述的恒温测试系统，其特征在于，当所述温度感测模块为一个时，所述比较模块选取该温度感测模块所感测的温度作为所述恒温测试仪的实际温度；当所述温度感测模块为多个时，所述比较模块根据预定规则选取多个所述温度感测模块所感测的温度的其中一个作为所述恒温测试仪的实际温度。

3.根据权利要求2所述的恒温测试系统，其特征在于，所述预定规则为：当所述多个温度感测模块所感测的温度相同，则选取该温度作为所述恒温测试仪的实际温度；当所述多个温度感测模块所感测的温度不同且其中感测的温度为相同的部分温度感测模块的数量占到全部数量的M％，则选取该部分温度感测模块所感测的温度作为所述恒温测试仪的实际温度，其中M为大于等于50的正整数。

4.根据权利要求1所述的恒温测试系统，其特征在于，所述检查模块通过替换所述至少一个温度感测模块后再次获取所述比较模块比较得出的该恒温测试仪的实际温度与所述电阻温度探测器的反馈温度的差值以检查所述恒温测试仪的实际温度的正确性；若所述至少一个温度感测模块替换前后得到的所述差值均相等且大于所述设定值，则所述检查模块检查该恒温测试仪的实际温度为正确。

5.根据权利要求1所述的恒温测试系统，其特征在于，所述检查模块通过增加所述温度感测模块的数量后再次获取所述比较模块比较得出的该恒温测试仪的实际温度与所述电阻温度探测器的反馈温度的差值以检查所述恒温测试仪的实际温度的正确性；若所述温度感测模块增加前后得到的所述差值均相等且大于所述设定值，则所述检查模块检查该恒温测试仪的实际温度为正确。

6.根据权利要求1所述的恒温测试系统，其特征在于，所述温度感测模块包括标准电阻及测量子模块，所述测量子模块通过四端法测量所述标准电阻的阻值并通过查询相应的分度表上对应的温度值获得该阻值对应的温度作为其感测温度。

7.根据权利要求1所述的恒温测试系统，其特征在于，所述恒温测试仪用于金属电迁移测试、时间依赖介电击穿测试或热载流子注入测试。

8.一种应用于恒温测试仪的温度监测方法，所述恒温测试仪包括用于反馈其温度的电阻温度探测器，其特征在于，所述温度监测方法包括以下步骤：

S01：在进行恒温测试时，将至少一个温度感测模块与待测样品共同放入所述恒温测试仪中烘烤以进行温度感测；

S02：根据所述至少一个温度感测模块所感测的温度获得所述恒温测试仪的实际温度并比较所述恒温测试仪的实际温度与所述电阻温度探测器的反馈温度；

S03：当所述恒温测试仪的实际温度与所述电阻温度探测器的反馈温度的差值大于设定值时，检查所述恒温测试仪的实际温度的正确性；

S04：当所述恒温测试仪的实际温度为正确时发出提示信息。

9.根据权利要求8所述的温度监测方法，其特征在于，当所述温度感测模块为一个时，步骤S02中选取该温度感测模块所感测的温度作为所述恒温测试仪的实际温度；当所述温度感测模块为多个时，步骤S02中根据预定规则选取多个所述温度感测模块所感测的温度的其中一个作为所述恒温测试仪的实际温度。

10.根据权利要求9所述的温度监测方法，其特征在于，所述预定规则为：当所述多个温度感测模块所感测的温度相同，则选取该温度作为所述恒温测试仪的实际温度；当所述多个温度感测模块所感测的温度不同且其中感测的温度为相同的部分温度感测模块的数量占到全部数量的M％，则选取该部分温度感测模块所感测的温度作为所述恒温测试仪的实际温度，其中M为大于等于50的正整数。

11.根据权利要求8所述的温度监测方法，其特征在于，步骤S03中通过替换所述至少一个温度感测模块后再次获取该恒温测试仪的实际温度与所述电阻温度探测器的反馈温度的差值以检查所述恒温测试仪的实际温度的正确性；若所述至少一个温度感测模块替换前后得到的所述差值均相等且大于所述设定值，则检查该恒温测试仪的实际温度为正确。

12.根据权利要求8所述的温度监测方法，其特征在于，步骤S03通过增加所述温度感测模块的数量后再次获取该恒温测试仪的实际温度与所述电阻温度探测器的反馈温度的差值以检查所述恒温测试仪的实际温度的正确性；若所述温度感测模块增加前后得到的所述差值均相等且大于所述设定值，则检查该恒温测试仪的实际温度为正确。

13.根据权利要求8所述的温度监测方法，其特征在于，所述温度感测模块包括标准电阻，步骤S01中通过以四端法测量所述标准电阻的阻值并通过查询相应的分度表上对应的温度值获得该阻值对应的温度作为所述温度感测模块感测的温度。

14.根据权利要求8所述的温度监测方法，其特征在于，所述恒温测试仪用于金属电迁移测试、时间依赖介电击穿测试或热载流子注入测试。