CN102692938B - 冷却装置的运转方法以及检查装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够降低使用于检查装置中的冷却装置的消耗能量的冷却装置的运转方法以及检查装置。本发明的冷却装置的运转方法是以下方法：在能够通过冷却装置(13)和加热装置(14)进行温度调节的晶圆卡盘(11)上载置半导体晶圆(W)，在控制装置(15)的控制下进行半导体晶圆(W)的低温检查以及半导体晶圆(W)的高温检查时，在控制装置(15)的控制下控制对晶圆卡盘(11)进行冷却的冷却装置，在进行低温检查时通过控制装置(15)使冷却装置(13)连续地运转，在进行高温检查时，通过控制装置(15)使冷却装置(13)至少与高温检查的开始相应地停止一次。

Description

冷却装置的运转方法以及检查装置
技术领域
本发明涉及一种能够进行高温检查以及低温检查的检查装置，更详细地说涉及一种能够节省使用于检查装置中的冷却装置的消耗能量的冷却装置的运转方法以及检查装置。
背景技术
例如图4所示，以往的检查装置具备：加载室L，其用于输送半导体晶圆W；探针室P，其用于对从加载室L输送的半导体晶圆W进行电特性检查；以及控制装置(未图示)，以往的检查装置构成为：在控制装置的控制下，将半导体晶圆W从加载室L输送到探针室P，在探针室P内进行半导体晶圆W的电特性检查之后，使半导体晶圆W返回。
如图4所示，探针室P具备：晶圆卡盘1，其载置半导体晶圆W并且能够进行温度调节；XY台2，其使晶圆卡盘1在X、Y方向上移动；探针卡3，其被配置于通过该XY台2进行移动的晶圆卡盘1的上方；以及对准机构4，其使探针卡3的多个探针3A与晶圆卡盘1上的半导体晶圆W的多个电极焊盘正确地进行位置对准。
另外，如图4所示，在探针室P的顶板5上以可旋转的方式配置有测试器的测试头T，测试头T与探针卡3通过性能板(未图示)进行电连接。并且，关于晶圆卡盘1上的半导体晶圆W，例如在低温区域至高温区域之间设定半导体晶圆W的检查温度，将测试器的信号通过测试头T发送给探针3A，对半导体晶圆W进行低温检查或高温检查。
在进行半导体晶圆W的低温检查的情况下，如图4所示，通常使用与晶圆卡盘1相连结的冷却装置6将制冷剂冷却为规定的温度，使该制冷剂在晶圆卡盘1内的制冷剂通路中循环而将半导体晶圆W例如冷却至负的数十摄氏度的低温区域。本申请人在专利文献1中提出了一种冷却加热装置，该冷却加热装置能够将在晶圆卡盘1中循环的制冷剂始终保持为固定的温度。在该冷却加热装置中，使用斯特林冷冻机的初级制冷剂对在晶圆卡盘中循环的次级制冷剂进行冷却和加热来将次级制冷剂维持为规定的负区域的温度，与目前的冷却装置相比冷却回路较简单。
另外，在专利文献2中记载了使用于真空处理装置中的冷却装置。在该冷却装置中，并非如专利文献1的技术那样使用次级制冷剂对冷却对象物(真空室的喷淋板)进行冷却，而是使用初级制冷剂直接冷却喷淋板。
专利文献1：日本特开2006-060361号公报
专利文献2：日本特开2006-308273号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在专利文献1所记载的冷却装置中，不区分检查装置中的低温检查、高温检查而在检查装置运转的同时驱动冷却装置，在进行高温检查时也具备冷却检查，即在冷却装置中始终保持冷却为规定的低温的次级制冷剂，因此在进行高温检查期间也存在由于冷却装置运转引起的能量消耗，对于节能来说不理想。
另一方面，在专利文献2的技术中，设置成仅用于冷却真空室的喷淋板，并非检查装置那样分开使用高温与低温，因此不存在检查装置那样的问题。
本发明是用于解决上述问题而完成的，目的在于提供一种能够节省使用于检查装置中的冷却装置的消耗能量的冷却装置的运转方法以及检查装置。
用于解决问题的方案
本发明的第一发明涉及一种冷却装置的运转方法，用于当在能够通过冷却装置和加热装置进行温度调节的载置台上载置被检查体并在控制装置的控制下对上述被检查体进行低温检查以及对上述被检查体进行高温检查时，在控制装置的控制下控制对上述载置台进行冷却的冷却装置，该冷却装置的运转方法的特征在于，在进行上述低温检查时通过上述控制装置使上述冷却装置连续地运转，在进行上述高温检查时通过上述控制装置使上述冷却装置至少与上述高温检查的开始相应地停止一次。
另外，本发明的第二发明涉及一种冷却装置的运转方法，用于当在能够通过冷却装置和加热装置进行温度调节的载置台上载置被检查体并在控制装置的控制下对上述被检查体进行低温检查以及对上述被检查体进行高温检查时，在设置于上述冷却装置中的专用控制装置的控制下控制对上述载置台进行冷却的冷却装置，该冷却装置的运转方法的特征在于，在进行上述低温检查时通过上述专用控制装置使上述冷却装置连续地运转，在进行上述高温检查时通过上述专用控制装置使上述冷却装置至少与上述高温检查的开始相应地停止一次。
另外，本发明的第三发明所涉及的冷却装置的运转方法的特征在于，在上述第一发明或者第二发明所记载的发明中，在上述高温检查结束之前，使上述冷却装置间歇地运转和停止。
另外，本发明的第四发明涉及一种检查装置，其具备：载置台，其载置被检查体并能够进行温度调节；加热装置，其加热上述载置台；冷却装置，其冷却上述载置台；以及控制装置，其控制上述加热装置和上述冷却装置，该检查装置通过上述控制装置对上述冷却装置和上述加热装置进行控制来对上述被检查体进行低温检查和高温检查，该检查装置的特征在于，上述控制装置进行控制，使得在进行上述高温检查时使上述冷却装置至少与上述高温检查的开始相应地停止一次。
另外，本发明的第五发明涉及一种检查装置，其具备：载置台，其载置被检查体并能够进行温度调节；加热装置，其加热上述载置台；冷却装置，其冷却上述载置台；以及控制装置，其控制上述加热装置和上述冷却装置，该检查装置通过上述控制装置对上述冷却装置和上述加热装置进行控制来对上述被检查体进行低温检查和高温检查，该检查装置的特征在于，在上述冷却装置中设置专用控制装置，上述专用控制装置进行控制，使得在进行上述高温检查时使上述冷却装置至少与上述高温检查的开始相应地停止一次。
另外，本发明的第六发明所涉及的检查装置的特征在于，在上述第四发明或者第五发明所记载的发明中，在上述高温检查结束之前，使上述冷却装置间歇地运转和停止。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种能够节省使用于检查装置中的冷却装置的消耗能量的冷却装置的运转方法以及检查装置。
附图说明
图1是表示本发明的检查装置的一个实施方式的框图。
图2的(a)～(c)分别是用于说明对半导体晶圆进行检查时的冷却装置的运转方法的时序图，(a)示出本发明的冷却装置的运转方法的一个实施方式，是表示在进行高温检查时停止冷却装置而在开始低温检查时运转冷却装置的情况的图，(b)示出本发明的冷却装置的运转方法的其它实施方式，是表示在进行高温检查时停止冷却装置而在直到开始低温检查为止的期间内使冷却装置间歇地反复运转和停止的情况的图，(c)是表示以往的冷却装置的运转方法的图。
图3是表示本发明的检查装置的其它实施方式的框图。
图4是表示以往的具备载置装置的检查装置的主视图。
附图标记说明
10、10A：检查装置；11：晶圆卡盘(载置台)；12：温度传感器；13：冷却装置；13F：专用控制装置；14：加热装置；15：控制装置；16：继电器开关；W：半导体晶圆(被检查体)。
具体实施方式
下面，根据图1～图3示出的实施方式来说明本发明。
第一实施方式
例如图1所示，本实施方式的检查装置10具备：载置台(晶圆卡盘)11，其载置半导体晶圆W并且能够进行温度调节；温度传感器12，其检测晶圆卡盘11的温度；冷却装置13，其冷却晶圆卡盘11；加热装置14，其加热晶圆卡盘11；控制装置15，其存储有与低温检查有关的程序以及与高温检查有关的程序；以及继电器开关16，其在控制装置15的控制下对冷却装置13进行接通和断开控制，本实施方式的检查装置10构成为：根据存储在控制装置15中的低温检查程序和高温检查程序对载置在晶圆卡盘11上的半导体晶圆W进行低温检查和高温检查。此外，在本说明书中，将在50℃以上的温度条件下进行半导体晶圆W的电特性检查的情况定义为高温检查，将在低于50℃的温度条件下进行半导体晶圆W的电特性检查的情况定义为低温检查。
另外，检查装置10除了具备上述各设备以外，与以往的检查装置同样地还具备探针卡、对准机构等检查所需的设备，检查装置10构成为：使探针卡的多个探针与晶圆卡盘11上的半导体晶圆W的多个电极焊盘进行电接触，来对半导体晶圆W进行低温检查和高温检查。
在对半导体晶圆W进行电特性检查时，在低温检查和高温检查中的任一检查中，都由于向形成于半导体晶圆W上的电路通电而半导体晶圆W发热，因此由于其影响而晶圆卡盘11的温度上升。温度传感器12在进行检查时检测晶圆卡盘11的温度，将检测温度作为检测信号发送给控制装置15。控制装置15根据来自温度传感器12的检测信号来控制冷却装置13或者加热装置14，将晶圆卡盘11保持为在低温检查和高温检查中分别要求的固定的温度。
然后，如图1所示，冷却装置13具备：冷冻机13A，其冷却初级制冷剂；换热器13C，其通过第一循环路径13B与冷冻机13A相连结并且使初级制冷剂进行循环；第二循环路径13D，其对换热器13C与形成于晶圆卡盘11内的制冷剂通路11A进行连结并且使次级制冷剂进行循环；以及泵13E，其被设置于第二循环路径13D上，冷却装置13构成为：通过在控制装置15的控制下进行动作的继电器开关16，在进行低温检查时使冷冻机13A连续地运转来冷却次级制冷剂使其保持规定的低温(例如，-50℃)，在进行高温检查时，使冷冻机13A至少与高温检查的开始相应地停止一次。此外，第一和第二循环路径13B、13D均被实施了绝热处理。
另外，如图1所示，加热装置14具备加热器14A和电力调节器14B，该加热器14A被设置于晶圆卡盘11内，该电力调节器14B控制向加热器14A施加的施加电力，加热装置14构成为：在控制装置15的控制下根据温度传感器12的检测信号来控制电力调节器14B，通过加热器14A将晶圆卡盘11保持为规定的高温。如同一图所示，加热器14A被配置在制冷剂通路11A的上方。
在进行低温检查时，控制装置15将低温检查的开始信号发送给冷却装置13的冷冻机13A和泵13E，使冷冻机13A和泵13E分别开始运转，在进行低温检查的期间，通过控制装置15，冷却装置13连续地进行运转，将次级制冷剂保持为规定的低温(例如，-50℃)。即，当冷却装置13启动时，由冷冻机13A冷却后的初级制冷剂通过第一循环路径13B在换热器13C的壳侧循环。在初级制冷剂在换热器13C中循环期间，通过泵13E使在换热器13C的管侧循环的次级制冷剂与初级制冷剂之间热交换，来将次级制冷剂被冷却到规定的温度。冷却到规定的温度的次级制冷剂在晶圆卡盘11的制冷剂通路11A内循环期间将晶圆卡盘11冷却至低温检查所要求的温度。在进行低温检查期间，控制装置15根据来自温度传感器12的检测信号控制泵13E来调节次级制冷剂的流量，将晶圆卡盘11冷却至低温检查所要求的温度并保持该温度。
另外，在进行高温检查时，控制装置15将开始信号发送给加热装置14的电力调节器14B来控制电力调节器14B。当加热装置14动作时，控制装置15根据温度传感器12的检测信号，通过电力调节器14B来控制加热器14A，将晶圆卡盘11加热至高温检查所要求的温度并保持该温度。
在进行高温检查时，基本上不需要冷却晶圆卡盘11，因此在控制装置15的控制下仅使加热装置14进行动作，使冷却装置13至少在开始高温检查时停止运转。这样，在进行高温检查时使冷却装置13的运转停止，因此能够节省消耗电力。在进行高温检查期间，通过在控制装置15的控制下进行动作的继电器开关16来使冷却装置13至少与高温检查的开始相应地停止运转一次，在进行下一次低温检查时再次开始运转。另外，能够将继电器开关16设定为在进行高温检查期间间歇地反复停止和运转。此时的运转时间、停止时间均能够通过控制装置15来适当地进行设定。在冷却装置13通过继电器开关16间歇地反复停止和运转的情况下，优选如后述那样以每小时几次以下的频率反复进行。当冷却装置13频繁地反复停止和运转时，会加快冷却装置13的驱动部件的损耗，因此不理想。
接着，参照图2的(a)～(c)说明应用于本实施方式的检查装置中的本发明的冷却装置的运转方法的实施方式。
图2的(a)是表示本发明的冷却装置的运转方法的一个实施方式的图，是按照低温检查、高温检查、低温检查的顺序对半导体晶圆进行电特性检查的情况。首先，在进行低温检查的情况下，根据控制装置15的指令信号，同一图所示那样使冷却装置13连续地运转。此时，在由冷冻机13A冷却后的初级制冷剂在换热器13C中循环期间将次级制冷剂冷却至规定的温度(例如，-50℃)。次级制冷剂通过第二循环路径13D在晶圆卡盘11的制冷剂通路11A中循环，将晶圆卡盘11冷却至半导体晶圆W的低温检查所要求的温度(例如，-30℃)，进行半导体晶圆W的低温检查。
在进行低温检查期间，温度传感器12检测晶圆卡盘11的温度，控制装置15根据来自温度传感器12的检测信号来控制泵13E，将晶圆卡盘11的温度保持为-30℃。在低温检查中，即使半导体晶圆W发热而晶圆卡盘11的温度上升，通过根据温度传感器12的检测信号使依赖于泵13E的次级制冷剂的循环流量提高，也将晶圆卡盘11的温度保持为固定。
在低温检查时如上述那样能够将晶圆卡盘11的温度保持为固定，因此能够稳定地进行半导体晶圆W的低温检查。另外，在检查过程中根据控制装置15的指令信号将半导体晶圆W的低温检查的温度从-30℃切换为25℃并在该温度条件下进行低温检查的情况下，在冷却装置13中使依赖于泵13E的次级制冷剂的流量降低来将晶圆卡盘11的温度保持为25℃，在该温度条件下进行低温检查。
在低温检查结束之后，当根据控制装置15的指令信号从低温检查切换为高温检查(例如，85℃)时，如图2的(a)所示，通过根据来自控制装置15的指令信号进行动作的继电器开关16，冷却装置13与高温检查的开始相应地停止运转，并且加热装置14在控制装置15的控制下进行动作。
另一方面，当加热装置14动作时，电力调节器14B对加热器14A施加电力，通过加热器14A将晶圆卡盘11加热至高温检查所要求的温度即85℃。接收到温度传感器12的检测信号的控制装置15控制电力调节器14B，电力调节器14B将晶圆卡盘11的温度保持为85℃，进行半导体晶圆W的高温检查。冷却装置13在开始下一个低温检查之前停止运转。
如上所述，在图2的(a)示出的运转方法中，在进行高温检查期间，通过继电器开关16来停止冷却装置13的运转，因此能够节省在此期间用于使冷却装置13运转的消耗能量。另外，由于使冷却装置13停止运转，因此能够抑制使用于冷却装置13中的驱动部件的损耗。
在图2的(a)示出的实施方式中，在进行高温检查的整个期间冷却装置13停止，因此冷冻机13A、换热器13C以及处于换热器13C内的次级制冷剂的温度由于从外部进入热量而逐渐上升。因而，当在进行下一个低温检查而冷却装置13开始运转时，直至将次级制冷剂的温度冷却至原来的温度(-50℃)会花费时间，在低温检查的开始之前产生等待时间。在等待时间不成问题的情况下，能够采用本实施方式的冷却装置的运转方法。
然而，有时根据检查状况而必须尽可能缩短等待时间。在这种情况下，代替图2的(a)示出的冷却装置的运转方法，能够采用图2的(b)示出的冷却装置的运转方法。
在图2的(b)示出的实施方式中，除了进行高温检查时的冷却装置13的运转方法不同以外，其余内容与图2的(a)示出的情况相同，因此说明进行高温检查时的冷却装置的运转方法。
在本实施方式中，如图2的(b)所示，当从低温检查切换为高温检查时，冷却装置13在控制装置15的控制下与高温检查的开始相应地停止运转。另外，在高温检查的持续过程中，通过处于控制装置15的控制下的继电器开关16而使冷却装置13间歇地反复运转和停止。此时优选为，设定继电器开关16的接通和断开的定时，使得例如冷却装置13以每小时几次以下的频率反复运转和停止。
冷却装置13间歇地反复运转和停止，由此即使在冷却装置13的停止过程中换热器13C内部的次级制冷剂的温度上升，也通过冷却装置13再次开始运转而将温度开始上升的次级制冷剂冷却，在短时间内使次级制冷剂的温度实质上返回到原来的温度，冷却装置13再次停止。通过继电器开关16来在高温检查结束之前反复进行该动作，从而能够尽可能抑制次级制冷剂的温度上升。因此，即使从高温检查切换为低温检查，也由于在切换时刻次级制冷剂的温度上升少，而能够在短时间内使次级制冷剂返回到原来的温度(例如，-50℃)，能够缩短低温检查之前的等待时间，迅速地从高温检查过渡到低温检查，与图2的(c)示出的以往运转方法那样从检查装置运转开始时刻起至结束时刻为止使冷却装置连续运转而将次级制冷剂的温度始终保持为低温检查所要求的温度的情况相比，能够在不逊色的时间内从高温检查过渡到低温检查。在此，优选在使冷却装置13间歇地运转时次级制冷剂在停止过程中从规定温度起的温度上升例如以10℃左右为标准。
如上所述，根据本实施方式，能够节省冷却装置13的消耗能量，并且能够迅速地从高温检查过渡到低温检查，能够高效率地进行检查。
第二实施方式
在上述实施方式的检查装置10中，使用设置于检查装置10中的控制装置15来控制冷却装置13。如图3所示，在本实施方式的检查装置10A中，冷却装置13具备专用的控制装置(以下称为“专用控制装置”)13F，关于冷却装置13的运转，基本上以专用控制装置13F来代替控制装置15。
即，专用控制装置13F与控制装置15相连接，将晶圆卡盘11的设定温度从控制装置15发送给专用控制装置13F。通过根据来自控制装置15的晶圆卡盘11的设定温度进行动作的专用控制装置13F的动作来使冷却装置13进行低温检查时的运转或者高温检查时的运转。在低温检查时通过专用控制装置13F和继电器开关16来使冷冻机13A进行低温检查时的运转，将次级制冷剂的温度保持为规定的低温，并且控制装置15根据温度传感器12的检测信号对依赖于泵13E的次级制冷剂的循环流量进行控制，将晶圆卡盘11保持为低温检查所要求的温度。另外，在高温检查时通过专用控制装置13F和继电器开关16来使冷却装置13进行高温检查时的运转。在高温检查时，冷却装置13在专用控制装置13F的控制下进行图2的(a)示出的运转或者图2的(b)示出的运转。在本实施方式中也能够期望与上述实施方式相同的作用效果。
此外，本发明并不限定于上述各实施方式，只要不脱离本发明的宗旨，能够根据需要适当地变更各结构要素。

Claims (4)

1.一种冷却装置的运转方法，用于当在能够通过冷却装置和加热装置进行温度调节的载置台上载置被检查体并在控制装置的控制下对上述被检查体进行低温检查以及对上述被检查体进行高温检查时，在控制装置的控制下控制对上述载置台进行冷却的冷却装置，该冷却装置的运转方法的特征在于，
在进行上述低温检查时通过上述控制装置使上述冷却装置连续地运转，在进行上述高温检查时通过上述控制装置使上述冷却装置至少与上述高温检查的开始相应地停止一次，并且在上述高温检查结束之前通过上述控制装置使上述冷却装置间歇地运转和停止。
2.一种冷却装置的运转方法，用于当在能够通过冷却装置和加热装置进行温度调节的载置台上载置被检查体并在控制装置的控制下对上述被检查体进行低温检查以及对上述被检查体进行高温检查时，在设置于上述冷却装置中的专用控制装置的控制下控制对上述载置台进行冷却的冷却装置，该冷却装置的运转方法的特征在于，
在进行上述低温检查时通过上述专用控制装置使上述冷却装置连续地运转，在进行上述高温检查时通过上述专用控制装置使上述冷却装置至少与上述高温检查的开始相应地停止一次，并且在上述高温检查结束之前通过上述控制装置使上述冷却装置间歇地运转和停止。
3.一种检查装置，其具备：
载置台，其载置被检查体并能够进行温度调节；
加热装置，其加热上述载置台；
冷却装置，其冷却上述载置台；以及
控制装置，其控制上述加热装置和上述冷却装置，
该检查装置通过上述控制装置对上述冷却装置和上述加热装置进行控制来对上述被检查体进行低温检查和高温检查，
该检查装置的特征在于，上述控制装置进行控制，使得在进行上述高温检查时使上述冷却装置至少与上述高温检查的开始相应地停止一次，并且在上述高温检查结束之前使上述冷却装置间歇地运转和停止。
4.一种检查装置，其具备：
载置台，其载置被检查体并能够进行温度调节；
加热装置，其加热上述载置台；
冷却装置，其冷却上述载置台；以及
控制装置，其控制上述加热装置和上述冷却装置，
该检查装置通过上述控制装置对上述冷却装置和上述加热装置进行控制来对上述被检查体进行低温检查和高温检查，
该检查装置的特征在于，在上述冷却装置中设置专用控制装置，上述专用控制装置进行控制，使得在进行上述高温检查时使上述冷却装置至少与上述高温检查的开始相应地停止一次，并且在上述高温检查结束之前使上述冷却装置间歇地运转和停止。
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