CN219201825U - 晶圆承载装置及晶圆测试设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及半导体测试设备技术领域，尤其是涉及一种晶圆承载装置及晶圆测试设备，晶圆承载装置包括：承载吸盘，承载吸盘内形成有冷媒流道；承载吸盘避让冷媒流道的部分形成有至少一个真空吸附孔，真空吸附孔连通至承载吸盘的上表面，承载吸盘的上表面形成有与真空吸附孔连通的负压吸附部；加热件，设置在承载吸盘的下表面，加热件能够通过改变承载吸盘的温度以调节晶圆的温度。本申请实施例提供的晶圆承载装置，能够提供较大的测试温度范围，提高晶圆测试的全面性，并且通过调整制冷介质的温度调节测试温度的方式，温度控制精度更高。

Description

晶圆承载装置及晶圆测试设备

技术领域

本申请涉及半导体测试设备技术领域，尤其是涉及一种晶圆承载装置及晶圆测试设备。

背景技术

目前，现有的探针台产品多数属于常高温机台，采用硅胶加热片作为热源，实现吸盘常高温功能，并不具备低温工况的测试条件，难以实现三温(低温、常温、高温)测试，影响机台测试范围。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种晶圆承载装置及晶圆测试设备，以在一定程度上解决现有技术中存在的现有的晶圆测试机台达到设定温度的响应时间较长、控温精度较差的技术问题。

本申请提供了一种晶圆承载装置，包括：承载吸盘，所述承载吸盘内形成有冷媒流道；所述承载吸盘避让所述冷媒流道的部分形成有至少一个真空吸附孔，所述真空吸附孔连通至所述承载吸盘的上表面，所述承载吸盘的上表面形成有与所述真空吸附孔连通的负压吸附部；

加热件，设置在所述承载吸盘的下表面，所述加热件能够通过改变所述承载吸盘的温度以调节吸附在所述承载吸盘上的晶圆的温度。

在上述技术方案中，进一步地，所述承载吸盘具有槽体结构，所述槽体结构的内部设置有分隔件，所述分隔件将所述槽体结构的内部空间分隔出所述冷媒流道，所述真空吸附孔设于所述分隔件上。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述真空吸附孔的数量为多个，多个所述真空吸附孔分别设置在所述分隔件上，且与所述冷媒流道间隔设置。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述负压吸附部包括形成于所述承载吸盘的上表面的多个凹槽，每个所述凹槽对应的经过每个所述真空吸附孔。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述承载吸盘还包括安装孔，所述安装孔设置在所述承载吸盘靠近所述上表面的一侧边缘，所述安装孔内设置有温度检测构件。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述冷媒流道包括相连通的进液流道和出液流道，所述进液流道和所述出液流道分别以所述承载吸盘的中心向外沿同一方向旋转呈双螺旋线形状开设；所述真空吸附孔与所述冷媒流道一一间隔设置，所述凹槽为与所述冷媒流道一一间隔设置的环形凹槽。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述承载吸盘包括可拆卸连接的吸盘盖板和底盘，所述冷媒流道形成于所述吸盘盖板和所述底盘之间；所述环形凹槽均部分设置于所述吸盘盖板和底盘上，所述吸盘盖板上的环形凹槽和所述底盘上的环形凹槽对应连通。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述真空吸附孔设于所述底盘上避让所述吸盘盖板处。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述承载吸盘上避让所述冷媒流道的位置设有连通通道，每个所述真空吸附孔均与所述连通通道相连通。

本申请还提供了一种晶圆测试设备，包括上述任一技术方案所述的晶圆承载装置，因而，具有该晶圆承载装置的全部有益技术效果，在此，不再赘述。

所述晶圆测试设备还包括隔热座，所述晶圆承载装置设置在所述隔热座上。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

本申请提供的晶圆承载装置包括：承载吸盘，承载吸盘内形成有冷媒流道；承载吸盘避让冷媒流道的部分形成有至少一个真空吸附孔，真空吸附孔连通至承载吸盘的上表面，承载吸盘的上表面形成有与真空吸附孔连通的负压吸附部；加热件，设置在承载吸盘的下表面，加热件能够通过改变承载吸盘的温度以调节吸附在承载吸盘上的晶圆的温度。

本申请实施例提供的晶圆承载装置，将吸附功能和制冷功能同时集成在承载吸盘上，能够将承载吸盘和晶圆之间的传热阻隔降低，使承载的晶圆达到设定温度的响应时间更短，从而提高了晶圆承载装置的温度响应速度和控温精度。

本申请提供的晶圆测试设备，包括上述所述的晶圆承载装置，因而，通过本晶圆承载装置显著提高了测试温度的响应速度，有效提高本晶圆测试设备整体的测试精度，具有较强的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的晶圆承载装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的晶圆承载装置的吸盘盖板的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的晶圆承载装置的承载吸盘的背面结构示意图；

图4为本申请实施例提供的晶圆承载装置的另一视角图；

图5为图4沿A-A的剖视图；

图6为本申请实施例提供的晶圆承载装置的另一结构示意图。

附图标记：

1-吸盘盖板，101-负压吸附部，2-底盘，201-分隔件，202-凹槽，203-进液口，204-出液口，3-加热件，4-冷媒流道，5-安装孔，6-环形凸台，7-圆形凸台，8-弧形凸台，9-真空吸附孔，10-连通通道，11-隔热座。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。

基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面参照图1至图6描述根据本申请的实施例所述的晶圆承载装置及晶圆测试设备。

参见图1至图6所示，本申请的实施例提供了一种晶圆承载装置，本晶圆承载装置包括：底盘2、吸盘盖板1和加热件3，底盘2的上表面具有槽体结构，在槽体结构的内部设置有分隔件201，分隔件201将槽体结构的内部空间限定出连续的冷媒流道4，并且冷媒流道4覆盖槽体结构的整个内部空间，冷媒流道4内循环流动有制冷介质，制冷介质可以为现有技术中常见的冷却剂，吸盘盖板1的形状与冷媒流道4的形状相适配，吸盘盖板1盖设在底盘2的上表面形成承载吸盘，并封盖冷媒流道4，吸盘盖板1以嵌入的方式封盖在冷媒流道4内，并且吸盘盖板1与承载吸盘处于同一平面，使得制冷介质能够在由吸盘盖板1和冷媒流道4之间的密闭容腔内流动，随着制冷介质的流动，制冷介质能够使承载吸盘降温，以使承载吸盘降温至常温以下的低温，从而对设置在承载吸盘上的待测试工件进行降温，本实施例中，待测试工件具体可以为晶圆。

分隔件201上形成有真空吸附孔9，真空吸附孔9的数量为至少一个，每一个真空吸附孔9均与用于抽真空以产生负压的外接设备(如真空泵)连接，承载吸盘上形成有能够与真空吸附孔9连通的负压吸附部101，从而能够以负压吸附的方式将晶圆吸附在承载吸盘上。进一步地，分隔件201具有双螺旋结构，并且分隔件201盘旋设置在底盘2的槽体内，分隔件201在底盘2内形成有多个同心设置且未闭合的环形结构，当真空吸附孔9的数量为多个时，多个真空吸附孔9可在分隔件201的其中一个未闭合的环形结构上间隔设置，多个真空吸附孔9还可以分部在分隔件201形成的多个未闭合环形结构上，在这种情况下，多个真空吸附孔9可以沿同一直线顺次间隔分部，当然也可以沿曲线分部，任意相邻两个真空吸附孔9之间的距离可以相同也可以不同，真空吸附孔9在分隔件201上具有灵活的排布方式。

优选地，在本实施例中，真空吸附孔9的数量优选为6个，当然，并不仅限于此，可根据分隔件201的排布密度做适应性增减。6个真空吸附孔9分别设置在分隔件201上任意沿同一直线分布的六个点位上，从而使得6个真空吸附孔9沿同一直线分布，并且每一个真空吸附孔9沿承载吸盘的厚度方向延伸至底盘2内。承载吸盘内还设置有连通通道10，连通通道10的进口设置在承载吸盘的侧壁上，连通通道10的轴线与6个真空吸附孔9沿直线排布的所在直线共线，从而使得每一个真空吸附孔9均能够与连通通道10相连通，连通通道10的进口用于与抽真空设备连接，从而使得6个真空吸附孔9均能够形成负压。

加热件3具体可以为硅胶加热片，加热件3贴附在承载吸盘的下表面，从而使得加热件3能够对承载吸盘加热，从而使承载吸盘内的制冷介质升温，进而使承载吸盘的表面温度升高至常温或者高于常温的高温，从而使设置承载吸盘上的晶圆升温，以满足对晶圆的测试需求。

进一步地，承载吸盘的下表面设置有环形凸台6、圆形凸台7和弧形凸台8，环形凸台6沿承载吸盘的边缘设置，优选地，环形凸台6与承载吸盘的下盘面具有一体式结构，圆形凸台7设置在承载吸盘下盘面的中心位置，弧形凸台8的数量为多个，多个弧形凸台8沿圆形凸台7的周向间隔设置，并且多个弧形凸台8也靠近承载吸盘下盘面的中心分布，使得将本晶圆承载装置安装至指定位置时，各个凸台与位于承载吸盘下方的工件接触，减少与工件的接触面积，避免承载吸盘的下盘面整个表面以及设置在下盘面上的加热件3与下方工件直接接触，进而避免承载吸盘下方的工件受热而发生形变。

进一步地，圆形凸台7的中心开设有螺纹孔，并且圆形凸台7和弧形凸台8均靠近承载吸盘下盘面的中心位置设置，这是由于在高温条件下，承载吸盘中心凸起较大，通过在此处开螺纹孔，进行螺纹连接可以有效抑制热变形硬气的凸起，从而进一步提升本晶圆承载装置整体的平面度，以提升测试精度。经测试，本申请提供的晶圆承载装置在承载吸盘温度达到150°的情况下能够表面平面度的精度在15μm以内，温度均匀性也能够控制在±1℃，可满足晶圆测试所需的精度。

进一步地，冷媒流道4包括并列设置的进液流道和出液流道，进液流道和出液流道相互连通，上述真空吸附孔9与冷媒流道4一一间隔设置。承载吸盘的侧壁开设有进液口203和出液口204，进液流道的一端端口作为进口与进液口203相连通，出液流道远离进液流道的一端作为出口与出液口204相连通，优选地，进液口203和出液口204邻近设置，并且进液口203和出液口204分别与制冷介质供应设备(泵体)连接，从而使得能够持续的有制冷介质经进液口203流入冷媒流道4内，冷媒流道4内的制冷介质能够持续地经出液口204流回制冷介质供应设备，从而使得在对承载吸盘降温的过程中，制冷介质在冷媒流道4内循环流动，从而加快对承载吸盘的冷却速度。优选地，进液口203和出液口204分别设置有用于控制通断的阀门。

而当开启加热件3以对制冷介质加热升温时，可关闭进液口203和出液口204的阀门，从而有助于缩短吸盘盖板1的升温过程的耗时。

进一步地，冷媒流道4的形状由分隔件201限定，以双螺旋状逐圈盘旋设置在承载吸盘内，使得进液流道和出液流道分别以承载吸盘的中心向外沿同一方向旋转呈双螺旋线形状开设，从而使得冷媒流道4能够遍布承载吸盘内部的整个空间，无论在制冷还是加热过程中，制冷介质均与承载吸盘具有最大的流动面积，制冷介质在冷媒流道4内也具有最长的流动路径，从而确保制冷或加热效率和效果。

进一步地，承载吸盘的侧壁还设置有用于安装温度检测构件的安装孔5，优选地，安装孔5靠近承载吸盘设置，从而使得温度检测构件的检测结果与晶圆的温差较小，从而提高温度检测构件的检测精度。

其中，温度检测构件可以为温度传感器，当然，并不仅限于此。

需要说明的是，本实施例提供的晶圆承载装置，能够实现在低温、常温和高温三个温度段下对待测试工件(晶圆)进行测试，扩大了测试温度的范围，优选地，本实施例提供的晶圆承载装置的温度测试范围为-55～150℃。

优选地，真空吸附孔9的直径为0.6mm-1mm，当真空吸附孔9的孔径小于0.6mm时，所需的真空泵功率较大，对整个产品的价格有较大的影响，当孔径大于1mm时，由于孔径过大，容易影响晶圆与承载吸盘之间温度传递的均匀性，会降低测试精度。

进一步地，负压吸附部101为承载吸盘的上表面形成有宽度较小的凹槽202，凹槽202的延伸路径与分隔件201的延伸路径相同，或者说，凹槽202遍布分隔件201的上表面，从而使得凹槽202能够与每一个真空吸附孔9连通，进而使得凹槽202内整体均会产生负压效果。优选地，该凹槽202设置为与冷媒流道一一间隔设置的环形凹槽。需要说明的是，本申请中的承载吸盘可以按照上述吸盘盖板1和底盘2之间可拆卸连接的方式设置，也可以一体成型设置。当按照上述吸盘盖板1和底盘2分开设置时，上述环形凹槽均部分设置于吸盘盖板1和底盘2上，吸盘盖板1上的环形凹槽和底盘2上的环形凹槽对应连通。在该实施方式下的真空吸附孔9优选避让吸盘盖板1设置，从而保证真空吸附的稳定性。

优选地，凹槽202的深度为0.5mm，用于在不影响整体平面度的条件下，提升真空吸附孔9的吸附性能，从而增强待测试工件与承载吸盘盘面的传热效果，以提高测试精度。

此外，需要说明的是，负压吸附部101、真空吸附孔9以及连通通道10形成干燥气路，并且负压吸附部101落入测试区内，从而能够有效减轻或者避免在低温状态下本晶圆承载装置出现结霜现象。

综上所述，本申请实施例提供的晶圆承载装置，能够对设置在晶圆承载装置进行降温和升温，在晶圆测试过程中提供较大的测试温度范围，提高晶圆测试的全面性，并且采用通过调整制冷介质的温度调节测试温度的方式，温度控制精度更高。

此外，本实施例提供的晶圆承载装置将对晶圆承载和温度调节功能集成在承载吸盘上，简化了结构，还能够避免加热或制冷过程热量的流失，影响加热或制冷效果。

本申请的实施例还提供一种晶圆测试设备，包括上述任一实施例所述的晶圆承载装置，因而，具有该晶圆承载装置的全部有益技术效果，在此，不再赘述。

本晶圆测试设备还包括隔热座11，晶圆承载装置设置在隔热座11上，隔热座11将晶圆承载装置与本晶圆测试设备的其他工件分隔，避免晶圆承载装置在加热时热量对其他工件造成影响或损坏。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种晶圆承载装置，其特征在于，包括：

承载吸盘，所述承载吸盘内形成有冷媒流道；所述承载吸盘避让所述冷媒流道的部分形成有至少一个真空吸附孔，所述真空吸附孔连通至所述承载吸盘的上表面，所述承载吸盘的上表面形成有与所述真空吸附孔连通的负压吸附部；

加热件，设置在所述承载吸盘的下表面，所述加热件能够通过改变所述承载吸盘的温度以调节吸附在所述承载吸盘上的晶圆的温度。

2.根据权利要求1所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述承载吸盘具有槽体结构，所述槽体结构的内部设置有分隔件，所述分隔件将所述槽体结构的内部空间分隔出所述冷媒流道，所述真空吸附孔设于所述分隔件上。

3.根据权利要求2所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述真空吸附孔的数量为多个，多个所述真空吸附孔分别设置在所述分隔件上，且与所述冷媒流道间隔设置。

4.根据权利要求1所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述负压吸附部包括形成于所述承载吸盘的上表面的多个凹槽，每个所述凹槽对应的经过每个所述真空吸附孔。

5.根据权利要求1所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述承载吸盘还包括安装孔，所述安装孔设置在所述承载吸盘靠近所述上表面的一侧边缘，所述安装孔内设置有温度检测构件。

6.根据权利要求4所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述冷媒流道包括相连通的进液流道和出液流道，所述进液流道和所述出液流道分别以所述承载吸盘的中心向外沿同一方向旋转呈双螺旋线形状开设；所述真空吸附孔与所述冷媒流道一一间隔设置，所述凹槽为与所述冷媒流道一一间隔设置的环形凹槽。

7.根据权利要求6所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述承载吸盘包括可拆卸连接的吸盘盖板和底盘，所述冷媒流道形成于所述吸盘盖板和所述底盘之间；所述环形凹槽均部分设置于所述吸盘盖板和底盘上，所述吸盘盖板上的环形凹槽和所述底盘上的环形凹槽对应连通。

8.根据权利要求7所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述真空吸附孔设于所述底盘上避让所述吸盘盖板处。

9.根据权利要求3所述的晶圆承载装置，其特征在于，所述承载吸盘上避让所述冷媒流道的位置设有连通通道，每个所述真空吸附孔均与所述连通通道相连通。

10.一种晶圆测试设备，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的晶圆承载装置；

所述晶圆测试设备还包括隔热座，所述晶圆承载装置设置在所述隔热座上。

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