CN102683241A - 载置装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种载置装置，能够实现用于冷却被载置在载置体上的被处理体的冷却机构的省空间化以及低成本化。本发明的载置装置(10)包括：晶圆吸盘(11)，其为了对晶圆(W)进行电气特性检查而用于载置晶圆(W)；以及冷却机构(12)，其用于经由晶圆吸盘(11)冷却晶圆(W)，冷却机构(12)包括：热交换器(121)，其设于晶圆吸盘(11)的下表面；以及冷却装置(122)，其具有用于从热交换器(121)的热介质(121A)吸热的吸热部(122A)，冷却装置(122)借助吸热部(122A)固定于热交换器(121)。

Description

载置装置
技术领域
本发明涉及一种具有冷却机构的载置装置，该冷却机构用于在低温下对半导体晶圆等被处理体进行处理时将被处理体冷却至规定的温度，进一步详细而言，涉及一种能够通过简化冷却机构而实现低成本化的载置装置。
背景技术
对于以往的载置装置而言，在半导体制造领域中被用于各种处理装置。在此，列举在对半导体晶圆进行电气特性检查的检查装置中所使用的载置装置的例子进行说明。
对于以往的检查装置E而言，例如如图4所示，包括：装载室L，其用于输送半导体晶圆W；探测器室(日文：プロ一バ室)P，其用于对从装载室L输送来的半导体晶圆W进行电气特性检查；以及控制装置(未图示)，该检查装置E构成为，在控制装置的控制下，将半导体晶圆W从装载室L向探测器室P输送，并在探测器室P内对半导体晶圆W进行电气特性检查，之后，将半导体晶圆W返回至原来的位置。
如图4所示，探测器室P包括：晶圆吸盘(wafer chuck)1，其用于载置半导体晶圆W且能够对半导体晶圆W进行温度调节；XY工作台2，其用于使晶圆吸盘1沿X、Y方向移动；探针卡(probe card)3，其配置在借助上述XY工作台2移动的晶圆吸盘1的上方；以及对准机构4，其用于准确地对探针卡3的多个探针3A与晶圆吸盘1上的半导体晶圆W的多个电极焊盘(pad)之间进行对位。
此外，如图4所示，在探测器室P的顶板5上以能够旋转的方式配置有测试器(tester)的测试头(test head)T，测试头T与探针卡3经由性能板(performance board)(未图示)电连接起来。并且，晶圆吸盘1上的半导体晶圆W的检查温度例如设定在从低温区域到高温区域之间，来自测试器的信号经由测试头T向探针3A发送，从而对半导体晶圆W进行电气特性检查。
在对半导体晶圆W进行低温检查的情况下，一般而言，如图5所示，利用连结于晶圆吸盘1的冷却装置6冷却冷却液，并使该冷却液经由晶圆吸盘1内的冷却介质通路循环而将半导体晶圆W冷却至例如零下几十℃的低温区域。作为冷却装置6，例如有本申请人在专利文献1中所提出的冷却加热装置。该冷却加热装置6例如如图5所示那样，包括：冷却液箱(tank)61，其用于储存冷却液；第1冷却液循环路径62，其供冷却液借助第1泵62A在晶圆吸盘1与冷却液箱61之间循环；第2冷却液循环路径63，其供冷却液箱61内的冷却液借助第2泵63A循环；温度传感器61A，其用于检测冷却液箱61内的冷却液的温度；温度调节器64，其基于温度传感器61A的检测值进行工作；热机驱动用变换器(以下，仅称为“变换器”)65，其基于来自温度调节器64的信号进行工作；以及斯特林热机66(参照图5)，其基于来自变换器65的信号进行驱动，该冷却加热装置6构成为，利用斯特林热机66加热或冷却通过第2冷却液循环路径的冷却液。
在使用冷却加热装置6冷却冷却液的情况下，冷却液箱61内的冷却液利用第1泵62A的运转在第1冷却液循环路径62与晶圆吸盘1之间循环而冷却晶圆吸盘1。在此期间，返回到冷却液箱61的冷却液的温度上升。温度传感器61A检测冷却液箱61内的冷却液的温度，并将检测信号发送至温度调节器64。在温度调节器64中对预先设定了的设定温度与检测温度进行比较，并基于设定温度与检测温度之间的温度差使变换器65驱动。变换器65基于来自温度调节器64的指令信号以规定的频率驱动斯特林热机66。斯特林热机66在热交换器67中冷却利用第2泵63A的运转在第2冷却液循环路径63中循环的冷却液。像这样，图5所示的冷却加热装置6不使用阀类构件、配管构造被简化，因此具有能够减少故障、减少电力消耗等优点。
专利文献1：日本特开2006-060361
可是，使用图5所示的晶圆吸盘1的冷却加热装置6这样的载置装置需要冷却液箱61、第1冷却液循环路径62、第2冷却液循环路径63、第1泵62A、第2泵63A以及斯特林热机66等的设置空间，作为在载置装置中使用的冷却装置在省空间化方面存在问题。
发明内容
本发明是为了解决上述课题而做成的，其目的在于提供一种载置装置，其能够实现用于冷却被载置在载置体上的半导体晶圆等被处理体的冷却机构的省空间化以及低成本化。
本发明的技术方案1所述的载置装置的特征在于，其包括：载置体，其为了对被处理体进行电气特性检查而用于载置上述被处理体；以及冷却机构，其用于经由上述载置体冷却上述被处理体，上述冷却机构包括：热交换器，其设于上述载置体的下表面；以及冷却装置，其具有用于从上述热交换器的热介质吸热的吸热部，上述冷却装置借助上述吸热部固定于上述热交换器。
此外，根据技术方案1所述的载置装置，本发明的技术方案2所述的载置装置的特征在于，上述冷却装置由斯特林冷却装置构成。
此外，根据技术方案1或2所述的载置装置，本发明的技术方案3所述的载置装置的特征在于，上述热介质由金属形成。
此外，根据技术方案1至3中任一项所述的载置装置，本发明的技术方案4所述的载置装置的特征在于，其包括：支承体，其在上述载置体的外周缘部对上述载置体进行支承；以及升降机构，其在多个位置支承上述支承体并使上述支承体升降。
此外，根据技术方案4所述的载置装置，本发明的技术方案5所述的载置装置的特征在于，上述升降机构由作动缸机构构成。
此外，根据技术方案1至5中任一项所述的载置装置，本发明的技术方案6所述的载置装置的特征在于，被处理体是进行电气特性检查的被检查体。
根据本发明，能够提供一种载置装置，能够实现用于冷却被载置在载置体上的被处理体的冷却机构的省空间化以及低成本化。
附图说明
图1是表示本发明的载置装置的一实施方式的剖视图。
图2是表示应用于图1所示的载置装置的冷却装置的示意图。
图3是表示本发明的载置装置的另一实施方式的剖视图。
图4是表示以往的具有载置装置的检查装置的内部构造的图。
图5是表示用于图4所示的检查装置的载置装置的一例的结构图。
具体实施方式
以下，基于图1～图3所示的实施方式说明本发明。
例如如图1所示，本实施方式的载置装置10包括：载置体(晶圆吸盘)11，其用于载置半导体晶圆W；冷却机构12，其用于经由上述晶圆吸盘11冷却半导体晶圆W；支承体13，其在晶圆吸盘11的外周缘对晶圆吸盘11进行支承；以及升降机构15，其以支承体13能够在基台14上升降的方式在多个位置支承支承体13，该载置装置10构成为应用于例如对半导体晶圆W进行电气特性检查的检查装置。上述升降机构15可以由作动缸机构构成。
在晶圆吸盘11的上方设有探针卡20。该探针卡20借助卡支架20A被安装在形成检查装置的探测器室的上表面的顶板30上。在探测器室内设有对准机构(未图示)，借助对准机构对晶圆吸盘11上的半导体晶圆W与探针卡20的探针21之间进行对准。
在对半导体晶圆W进行低温检查的情况下，晶圆吸盘11上的半导体晶圆W由冷却机构12冷却至例如零下几十℃的低温区域的规定的温度。在半导体晶圆W被冷却期间，借助对准机构对晶圆吸盘11上的半导体晶圆W的电极焊盘与探针卡20的探针21之间进行对准，之后，晶圆吸盘11借助升降机构15上升，使半导体晶圆W的多个电极焊盘与探针卡20的所有的探针21一并电接触，而在规定的低温下对形成于半导体晶圆W的多个器件进行电气特性检查。
而且，如图1所示，冷却机构12包括：热交换器121，其设于晶圆吸盘11的下表面中央部；以及冷却装置122，其具有从热交换器121的侧面向热交换器121的内部插入的吸热部122A，冷却装置122借助吸热部122A横向固定于热交换121的侧面。热交换器121具有热介质121A与用于容纳热介质121A的壳体121B。热介质121A由导热性优良的金属等形成，壳体121B由绝热材料形成。如图1所示，冷却装置12具有吸热部122A与在吸热部122A的横向上连接设置的驱动部122B，吸热部122A与驱动部122B借助外壳形成为一体。
参照图2进一步对冷却装置122进行说明。如图2所示，吸热部122A具有：第1作动缸122C；换置器(displacer)122D，其以能够往复移动的方式配置在第1缸体122C内；再生器122E，其配置于第1作动缸122C的外周面；以及第1外壳部122F，其用于容纳上述第1作动缸122C、换置器122D、再生器122E，在第1外壳部122F内封入有工作气体。如图2所示，驱动部122B具有：第2作动缸122G，其配置在第1作动缸122C的正下方；活塞122H，其以能够往复移动的方式配置在第2作动缸122G内；驱动机构122I，其用于使活塞122H往复移动；以及第2外壳部122J，其用于容纳上述第2作动缸122G、活塞122H、驱动机构122I，驱动部122B构成为：在第2外壳部122J内活塞122H借助驱动机构122I在第2作动缸122G内往复移动。第1外壳部122F与第2外壳部122J作为外壳形成为一体。而且，第1外壳部122F与第2外壳部122J在第2作动缸122G的外侧被划分开。在该冷却装置12中，第1作动缸122C与第2作动缸122G形成有相同外径以及相同内径。另外，第1作动缸122C与第2作动缸122G也可以形成为一体且在吸热部122A的下端部形成有连通孔。
如图2所示，在外壳内，驱动机构122I驱动，活塞122H沿第2作动缸122G往复移动，并且在活塞122H的上方的换置器122D在第1作动缸122C内以与活塞122H保持恒定的相位差的方式往复移动，在该期间内，工作气体经由再生器122E沿箭头所示方向往复运动，在置换器122D的上下分别形成膨胀空间以及压缩空间。在膨胀空间中工作气体的温度下降而从外部吸热，在压缩空间中工作气体的温度上升而向外部散热。在膨胀空间中借助吸热片吸热，在压缩空间中借助排热片排热。
因而，在换置器与活塞在第1作动缸、第2作动缸内以恒定的相位差往复移动期间，工作气体进行反复进行压缩与膨胀的斯特林循环(stirling cycle)，在吸热部122A的顶端部进行吸热，在换置器122D与活塞122H之间排热。由于吸热部122A如图1所示地被插入在热交换器121内，因此吸热部122A从热介质121A吸热，并借助热介质121A冷却晶圆吸盘11，因而能够冷却晶圆吸盘11上的半导体晶圆W。
这样，在本实施方式中所使用的冷却机构12被直接安装在晶圆吸盘11的下表面，因此与像以往那样使用冷却液冷却晶圆吸盘的情况相比，省略了冷却液箱、冷却液的循环配管、循环泵等，不需要上述各部件的固有的设置空间，能够使作为冷却机构12的构造特别简化，能够实现大幅度的成本削减。
在图1中对在热交换器121的侧面上沿横向安装有冷却装置122的情况进行了说明，但是也能够如图3所示地、从热交换器121的下表面沿纵向安装冷却装置122。在从热交换器121的下表面沿纵向安装冷却装置122的情况下，由于冷却装置122的轴心与晶圆吸盘11的轴心线一致，因此在载置装置10向水平方向移动时能够平衡性高地进行移动。此外，冷却装置122的驱动部122B由升降导向机构16以能够升降的方式支承。
接着，对动作进行说明。首先，在对半导体晶圆W进行电气特性检查时，预先利用冷却机构12冷却载置装置10的晶圆吸盘11。此时，在冷却机构12中，如图2所示，在冷却装置122的驱动部122B中驱动机构122I驱动，使活塞122H沿第2作动缸122G往复移动。活塞122H往复移动时，在吸热部122A中换置器122D以与活塞122H保持恒定的相位差的方式沿第1作动缸122C往复移动。此时，在换置器122D的上侧，工作气体膨胀而借助吸热片从热交换器121的热介质121A吸热。另一方面，在换置器122D与活塞122H之间，工作气体压缩而温度上升，借助排热片向外壳外排热。通过以恒定的周期反复进行该斯特林循环，吸热部122A从热交换器121的热介质121A逐渐吸热而冷却晶圆吸盘11。由吸热部122A吸收了的热量从换置器122D与活塞122H之间的压缩空间经由散热片向外壳外散热。
在如上述那样借助冷却机构12冷却晶圆吸盘11的期间，向晶圆吸盘11上载置进行了预对准的半导体晶圆W。半导体晶圆W借助对准机构相对于探针卡20进行对准。然后，在晶圆吸盘11被冷却至规定的低温(例如-50℃)之后，驱动升降机构15使晶圆吸盘11上升，使半导体晶圆W的电极焊盘与探针卡20的所有的探针21电接触，进行规定的低温检查。在对半导体晶圆W进行了低温检查之后，半导体晶圆W从晶圆吸盘11被返回到原来的位置，对下一个半导体晶圆W进行低温检查。
如以上说明的那样，采用本实施方式，附设于载置装置10的冷却机构12包括：热交换器121，其设于晶圆吸盘11的下表面；以及冷却装置122，其具有用于从热交换器121的热介质121A吸热的吸热部122A，由于冷却装置122借助吸热部122A固定于热交换器121，因此不像以往那样需要用于冷却晶圆吸盘11的冷却液、冷却液箱、冷却液的循环配管等，使冷却机构12的构造极其简化，能够实现冷却机构12的省空间化，进而能够实现成本削减。
另外，本发明并不限定于上述实施方式，能够根据需要进行适当的设计变更。虽然在上述实施方式中对在检查装置中使用的载置装置进行了说明，但是本发明也能够广泛地应用于具有用于冷却被处理体的功能的载置装置。此外，虽然使用金属来形成热交换器121的热介质121A，但是也能够使用金属以外的物质。此外，对于作为冷却装置122所使用的斯特林冷却装置(stirling cooler)而言，并不限定于上述实施方式，能够根据需要对斯特林冷却装置的构成要素进行适当的设计变更。
附图标记说明
10、载置装置；11、晶圆吸盘(载置体)；12、冷却机构；13、支承体；15、升降机构；121、热交换器；121A、热介质；122、冷却装置；122A、吸热部；W、半导体晶圆(被处理体或被检查体)。

Claims (6)

1.一种载置装置，其特征在于，
该载置装置包括：
载置体，其为了对被处理体实施规定的处理而用于载置上述被处理体；以及冷却机构，其用于经由上述载置体冷却上述被处理体，
上述冷却机构包括：热交换器，其设于上述载置体的下表面；以及冷却装置，其具有用于从上述热交换器的热介质吸热的吸热部，
上述冷却装置借助上述吸热部固定在上述热交换器上。
2.根据权利要求1所述的载置装置，其特征在于，
上述冷却装置由斯特林冷却装置构成。
3.根据权利要求1或2所述的载置装置，其特征在于，
上述热介质由金属形成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的载置装置，其特征在于，
该载置装置包括：
支承体，其在上述载置体的外周缘部对上述载置体进行支承；以及升降机构，其在多个位置支承上述支承体并使上述支承体升降。
5.根据权利要求4所述的载置装置，其特征在于，
上述升降机构由作动缸机构构成。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的载置装置，其特征在于，
被处理体是进行电气特性检查的被检查体。
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