ES2274225T7 - Procedimiento y dispositivo para el acondicionamiento de laminas y/o hibridos semiconductores. - Google Patents

Procedimiento y dispositivo para el acondicionamiento de laminas y/o hibridos semiconductores. Download PDF

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ES2274225T7 ES03720475T ES03720475T ES2274225T7 ES 2274225 T7 ES2274225 T7 ES 2274225T7 ES 03720475 T ES03720475 T ES 03720475T ES 03720475 T ES03720475 T ES 03720475T ES 2274225 T7 ES2274225 T7 ES 2274225T7
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Description

Procedimiento y dispositivo para el acondicionamiento de láminas y/o híbridos semiconductores.
La presente invención se refiere a un procedimiento y a un dispositivo para el acondicionamiento de láminas semiconductoras y/o híbridos.
Es conocido realizar mediciones de prueba en láminas semiconductoras típicamente en un rango de temperaturas entre -200ºC y +400ºC. Para el tratamiento se aplica una lámina semiconductora a una tabla de muestra que se enfría y/o se calienta según la temperatura deseada. En el proceso es necesario asegurar que la temperatura de la lámina semiconductora no cae por debajo del punto de condensación del medio gaseoso circundante, ya que en caso contrario la humedad se condensa sobre la superficie de la lámina o se hiela, lo que impide o evita las mediciones de prueba.
La figura 5 muestra una vista esquemática en sección transversal de un dispositivo de acondicionamiento para el propósito de explicar los problemas en los que se basa la presente invención.
En la figura 4, la referencia numérica 1 designa un espacio en un contenedor 5 en el que se prevé una tabla de muestra 10 que puede estar a una temperatura controlada y sobre la que se puede colocar una lámina semiconductora (no representada) por propósitos de prueba. El volumen del contenedor 5 está comprendido usualmente entre 400 y 800 litros.
El espacio 1 está encerrado esencialmente por las paredes del contenedor 5 que tiene manguitos para líneas eléctricas y líneas de suministro de medios, así como, si es apropiado, manguitos para sondas que se fijan externamente y con las cuales se realizan las mediciones de prueba de la lámina semiconductora mostrada. Sin embargo, este espacio 1 no ha de estar herméticamente sellado por el contenedor 5 dependiendo de la aplicación, pero por lo menos ha de estar encerrado en una extensión tal que se pueda evitar la penetración no deseada de aire ambiental húmedo creando una presión interna en exceso.
La tabla de muestra 10 (también llamada mandril) tiene un aislamiento térmico 15 a través del cual está conectada a una base 20 usualmente desplazable. Un mecanismo de movimiento correspondiente (no representado) es generalmente ajustable en las direcciones X, Y y Z. Si el mecanismo de movimiento no está situado en el contenedor, se ha de prever un sello entre la base y el contenedor.
Además, un dispositivo de calentamiento 90, que puede alimentarse desde el exterior con corriente eléctrica para propósitos de calentamiento y que tiene una sonda de temperatura (no representada), está integrado en la tabla de muestra 10.
La referencia numérica 100 designa un sensor del punto de condensación mediante el cual se puede determinar el punto de condensación en el interior del contenedor 5 y que puede suministrar una señal correspondiente a un monitor 101 fuera del contenedor 5. El sensor del punto de condensación 100 se usa en particular para propósitos de fiabilidad cuando se abre el dispositivo, de manera que, por ejemplo, se puede realizar un calentamiento compensatorio para evitar la condensación de agua.
Además, elementos de flujo externo 30 (oBdA, solamente se muestran dos) a través de los cuales aire seco desde el exterior, o un fluido similar tal como, por ejemplo, nitrógeno, se puede introducir a través de una línea r1 al interior del contenedor para sacar el aire ambiental húmedo del contenedor 5. Este aire se alimenta en primer lugar de manera externa a un secador de aire 3 a través de una línea r00 y a continuación se suministra a la línea r1.
Una unidad separada, que está conectada al contenedor 5 a través de una línea eléctrica 11 correspondiente y una línea de suministro de medios r2, es la pista de control de temperatura 2 que tiene los siguientes dispositivos.
La referencia numérica 80 designa un controlador de temperatura que puede regular la temperatura de la tabla de muestra 10 calentándola mediante el dispositivo de calentamiento 90, aclarándose la tabla de muestra 10 simultáneamente o alternativamente con aire para propósitos de enfriamiento, tal como se explica en mayor detalle a continuación.
La referencia numérica 70 designa un dispositivo de regulación de la temperatura al cual se suministra aire seco a través de las líneas r0, i1 desde, por ejemplo, una botella de gas o desde un secador de aire, y que tiene un intercambiador térmico 95 que está conectado a conjuntos de enfriamiento 71, 72 mediante el cual se puede enfriar a una temperatura predeterminada.
El aire seco que se suministra a través de las líneas r0, i1 se conduce a través del intercambiador térmico 95 y a continuación se suministra a través de la línea de suministro r2 al interior del contenedor 5 a la tabla de muestra 10, a través de la cual atraviesa en correspondientes bobinas de enfriamiento o conductos de enfriamiento (no representados). El aire seco que ha enfriado la tabla de muestra 10 la abandona a través de la línea r3 y es conducido fuera del contenedor 5 a la atmósfera.
Usualmente (ver por ejemplo el documento US 5 885 353) el aire seco, que se conduce al interior del contenedor 5 a través de los elementos de flujo al exterior 30 para acondicionar la atmósfera del contenedor 5 se mantiene usualmente a temperatura ambiente, de manera que solamente la superficie de la tabla de muestra 10 se mantiene a la temperatura de medición deseada, por ejemplo -20ºC, pero los otros elementos en el contenedor 5 están aproximadamente a temperatura ambiente. Este aire seco que se suministra a través de los elementos de flujo al exterior 30 fluye fuera del contenedor 5 a través de ranuras o huecos, no representados, o una línea de salida separada.
El hecho de que se produce un consumo de aire seco relativamente alto porque dicho aire, por un lado para acondicionar la atmósfera y por el otro lado para enfriar la tabla de muestra 10, se sopla a través del contenedor 5 y a la atmósfera, se ha comprobado desventajoso en este dispositivo conocido para el acondicionamiento de láminas semiconductoras. Como resultado, el consumo de aire seco se relativamente alto. Un fallo del secador de aire 3 también provoca que se hiele inmediatamente la lámina de prueba a temperaturas correspondientes.
Por esta razón, el objetivo de la presente invención es especificar un procedimiento y un dispositivo para el acondicionamiento de láminas semiconductoras y/o híbridos, que permitan un acondicionamiento más eficiente.
El procedimiento según la invención que tiene las características de la reivindicación 1 y el dispositivo correspondiente según la reivindicación 5 tienen, en comparación con la aproximación de la solución conocida, la ventaja de que el gas seco, por ejemplo el aire seco, se puede usar de una manera eficiente. Otras ventajas son el alto nivel de fiabilidad operativa y el hecho de que se asegura que está libre de hielo y condensación porque el aire seco que abandona el dispositivo de soporte de láminas/híbridos está siempre por debajo del punto de condensación de la temperatura en el dispositivo de soporte de láminas/híbridos.
La idea sobre la que se basa la presente invención es que por lo menos una porción del gas que abandona el dispositivo de láminas/híbridos se usa para el acondicionamiento de la atmósfera en el interior del espacio. En la presente invención, el aire de refrigeración se usa así de manera simultánea al menos parcialmente como aire de secado. Es ventajoso si la porción de gas primero se trata térmicamente calentándolo y a continuación se deja que fluya al interior del espacio.
Por ejemplo, la porción se trata térmicamente fuera de un contenedor y a continuación se suministra de vuelta al contenedor. Una ventaja particular de este ejemplo es que se hace posible un nivel más alto de eficiencia de refrigeración suministrando de vuelta el aire desde la tabla de muestra al exterior del contenedor. En otras palabras, el aire enfriado suministrado de vuelta se puede usar además para enfriar previamente al aire seco suministrado o para enfriar conjuntos específicos y no solamente para enfriar el dispositivo de soporte de láminas/híbridos.
Sin embargo, es adicionalmente posible que una porción del gas se deje fluir al interior del contenedor directamente después de que abandona la tabla de muestra. Como no es conveniente permitir que fluya directamente a todas las temperaturas, se prevé una válvula de regulación correspondiente para esta porción de gas.
Desarrollos y mejoras ventajosas del respectivo objeto de la presente invención se dan en las reivindicaciones dependientes.
La invención tiene una primera línea a través de la cual el fluido se puede conducir desde el exterior del espacio al interior del dispositivo de soporte de láminas/híbridos, una segunda línea a través de la cual el fluido puede conducirse desde el dispositivo de soporte de láminas/híbridos al exterior del espacio, y una tercera línea a través de la cual el fluido puede retroalimentarse desde el exterior del espacio al espacio. Está previsto un dispositivo de regulación de la temperatura entre la segunda y la tercera líneas.
Según otro desarrollo preferido, están previstos elementos de flujo al exterior al final de la tercera línea.
Según la invención, está prevista una válvula para regular el índice de flujo de la cuarta línea, en el que
el dispositivo de regulación de la temperatura tiene un dispositivo de calentamiento, en el que
el dispositivo de regulación de la temperatura tiene un intercambiador de calor al cual se puede conducir por lo menos una porción del fluido que abandona el espacio, en el que
el intercambiador de calor se usa para enfriar previamente el fluido suministrado, en el que
el dispositivo de línea está diseñado de tal manera que la porción que abandona el intercambiador de calor se puede retroalimentar al menos parcialmente al espacio para acondicionar la atmósfera.
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Según otro desarrollo preferido, está prevista otra línea, a través de la cual también se puede conducir aire de secado directamente al interior del espacio desde el exterior del espacio.
Según la invención, el espacio está esencialmente encerrado mediante un contenedor.
En los dibujos se muestran realizaciones de ejemplo de la invención y se explicarán en mayor detalle en la siguiente descripción.
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En dichos dibujos:
La figura 1 es una representación esquemática de una primera realización del dispositivo de acondicionamiento de ejemplo;
La figura 2 es una representación esquemática de una segunda realización del dispositivo de acondicionamiento de ejemplo;
La figura 3 es una vista esquemática en sección transversal de una realización del dispositivo de acondicionamiento según la invención;
La figura 4 es una vista esquemática en sección transversal de una realización del dispositivo de acondicionamiento de ejemplo;
La figura 5 es una vista esquemática en sección transversal de un dispositivo de acondicionamiento para el propósito de explicar los problemas en los que se basa la presente invención.
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En las figuras, idénticas referencias numéricas designan componentes idénticos o funcionalmente idénticos.
La figura 1 es una ilustración esquemática de un dispositivo de acondicionamiento de ejemplo.
A continuación, los componentes que ya se han descrito anteriormente en relación con la figura 5 no se describirán otra vez para evitar repeticiones.
La referencia numérica 80' designa un controlador de temperatura modificado que no solamente puede regular la temperatura de la tabla de muestra 10 mediante el dispositivo de calentamiento 90, sino que también está acoplado al sensor del punto de condensación 100 a través de una línea 12 y puede iniciar así un calentamiento de compensación automático cuando existe un riesgo de condensación de agua o de helada.
Según la figura 1, además está integrado un dispositivo de calentamiento 105 en el dispositivo de regulación de la temperatura 70 y no está en contacto directo con el intercambiador de calor 95. En lugar de acabar en la atmósfera ambiente, la línea r3 se conduce al dispositivo de calentamiento 105, de manera que el aire seco que ha abandonado la tabla de muestra 10 es retroalimentado, tal como lo era, a la pista de control de temperatura 2, y después de que haya pasado a través del dispositivo de calentamiento 105 se conduce de vuelta a través de la línea r4 al contenedor 5 en el que fluye al exterior al espacio 1 a través de elementos de flujo al exterior 40 para el acondicionamiento de la atmósfera.
La referencia numérica 4 designa un sensor de temperatura para detectar la temperatura en el espacio 1, cuyo sensor suministra una señal de temperatura correspondiente TS al dispositivo de regulación de la temperatura 70, que se usa para regular la temperatura mediante el dispositivo de calentamiento 105.
Gracias a esta disposición, el aire seco puede satisfacer una doble función, específicamente en primer lugar enfría la tabla de muestra 10 y a continuación acondiciona la atmósfera del espacio 1 antes de que se retroalimente a la atmósfera ambiente a través de las aberturas en el contenedor 5, y se usa así de una manera más efectiva.
La figura 2 es una representación esquemática de un dispositivo de acondicionamiento de ejemplo.
Según la figura 2, una línea r5 se ramifica desde la línea r2 directamente antes de la tabla de muestra 10 y también se conduce a través de la tabla de muestra 10 en forma de una bobina de refrigeración o un conducto de refrigeración, pero a continuación abandona la tabla de muestra 10 en un punto diferente del punto de la línea r3 y desde ahí a través de una válvula de salida controlable 45 que conduce el aire seco correspondiente directamente al contenedor 5 después de que abandone la tabla de muestra 10.
Como esto provocaría problemas a temperaturas muy bajas en ciertas aplicaciones, esta opción de conducir gas seco a través de la línea r5 al contenedor 1 se puede regular mediante la válvula de salida 45. La regulación se puede realizar de una manera personalizada, por ejemplo mediante un control remoto o en una forma controlada por cable.
De otra manera, el segundo ejemplo es de un diseño idéntico al primer ejemplo descrito anteriormente.
La figura 3 muestra una vista esquemática en sección transversal de una realización del dispositivo de acondicionamiento según la invención.
La referencia numérica 80' designa otro controlador de temperatura modificado que también controla el dispositivo de regulación de la temperatura 70 a través de la línea de control ST y así juega el papel de un sistema de control de la temperatura central.
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En la tercera realización según la figura 3, una porción del aire seco que se alimenta de retorno a través de la línea r3 se ramifica antes del dispositivo de calentamiento 105 a través de la línea i3 y se conduce a través del intercambiador de calor 95, donde contribuye a la refrigeración de la misma manera que el aire seco que se alimenta nuevo a través de las líneas r0, i1. El aire seco abandona el intercambiador de calor 95 a través de la línea i4, y directamente después de que el dispositivo de calentamiento 105 se combine con el aire que ha fluido a través del dispositivo de calentamiento 105. Desde el correspondiente punto de unión, este aire seco se conduce, precisamente de la misma manera que en la primera realización, a través de la línea r4 y los elementos de flujo al exterior 40 al interior del contenedor 5 para acondicionar su atmósfera.
Además, esta realización proporciona una válvula de mezclado controlable 46 y una línea de derivación r10 mediante la cual se puede derivar el intercambiador de calor 95.
La ventaja particular de esta realización es que un "frío residual" del aire seco que fluye de retorno desde la tabla de muestra 10 se puede usar para enfriar el intercambiador de calor, y al mismo tiempo se puede alimentar de retorno al contenedor 5 después del calentamiento.
De otra manera, el segundo ejemplo está construido de la misma manera que el primer ejemplo descrito anteriormente.
La figura 4 es una vista esquemática en sección transversal de un dispositivo de acondicionamiento de ejemplo.
La referencia numérica 85 en la figura 4 designa un controlador de gas-temperatura adicional al cual gas seco, por ejemplo aire seco, se suministra a través de las líneas r0, i2 desde la misma fuente de gas que la del intercambiador de calor 95, colocándose dicho aire a una temperatura predefinida mediante dicho controlador y cuando se conduce al interior del contenedor 5 a través de la línea r1 y a través del elemento de flujo al exterior 30.
La alimentación directa del aire seco a través del elemento de flujo 30 en el contenedor 5 se prevé así adicionalmente en esta realización, pero también se puede configurar de tal manera que se puede desactivar si el índice de flujo a través de la tabla de muestra 10 es completamente suficiente para el acondicionamiento de la atmósfera en el contenedor 5.
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Referencias citadas en la descripción
Esta lista de referencias citadas por el solicitante está prevista únicamente para ayudar al lector y no forma parte del documento de patente europea. Aunque se ha puesto el máximo cuidado en su realización, no se pueden excluir errores u omisiones y la OEP declina cualquier responsabilidad en este respecto.
Documentos de patente citados en la descripción
\bullet US 5885353 A [0014]

Claims (10)

1. Procedimiento para el acondicionamiento de láminas y/o híbridos semiconductores, que comprende las etapas de:
preparar un espacio (1) que está por lo menos parcialmente encerrado y tiene un dispositivo de soporte de lámina/híbrido (10) que está situado en su interior y tiene el propósito de soportar una lámina y/o híbrido semiconductor; y
conducir un fluido seco a través del dispositivo de soporte de lámina/híbrido (10) para tratar con calor el dispositivo de soporte de lámina/híbrido (10);
en el que por lo menos una porción del fluido que abandona el dispositivo de soporte de lámina/híbrido (10) se usa para acondicionar la atmósfera en el interior del espacio (1);
en el que el espacio (1) está esencialmente encerrado por un contenedor (5);
en el que la porción del fluido que abandona el dispositivo de soporte de lámina/híbrido (10) primero se trata con calor y a continuación se deja fluir al espacio (1); y
en el que la porción del fluido que abandona el dispositivo de soporte de lámina/híbrido (10) se trata con calor fuera del espacio (1) y a continuación se alimenta de retorno al espacio (1).
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2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el fluido que abandona el dispositivo de soporte de lámina (10) se regula térmicamente fuera del espacio (1) y a continuación se suministra de vuelta al espacio (1).
3. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el fluido que abandona el dispositivo de soporte de lámina/
híbrido (10) se deja fluir al espacio (1) directamente después de que abandona el dispositivo de soporte de lámina/
híbrido (10).
4. Procedimiento según la reivindicación 3, en el que por lo menos una de la primera y segunda porciones se puede regular en función del índice de flujo.
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5. Dispositivo para el acondicionamiento de láminas y/o híbridos semiconductores, que comprende:
un espacio (1) por lo menos parcialmente encerrado que comprende un dispositivo de soporte de lámina/híbrido (10) que está situado en su interior y tiene el propósito de soportar una lámina y/o híbrido semiconductor; y un dispositivo de línea (r2, r3, r4, r5, i3, i4) para conducir un fluido frío a través del dispositivo de soporte de lámina/híbrido (10) para tratar con calor el dispositivo de soporte de lámina/híbrido (10) y para conducir por lo menos una porción del fluido que abandona el dispositivo de soporte de lámina/híbrido (10) al espacio (1) para el acondicionamiento de la atmósfera en el espacio (1);
en el que el dispositivo de línea (r2, r3, r4, r5, i3, i4) comprende:
una primera línea (r2) a través de la cual el fluido se puede conducir al dispositivo de soporte de lámina/híbrido (10) desde el exterior del espacio (1);
una segunda línea (r3) a través de la cual el fluido puede conducirse desde el dispositivo de soporte de lámina/híbrido (10) al exterior del espacio (1); y
una tercera línea (r4) a través de la cual el fluido se puede suministrar de retorno desde el exterior del espacio (1) al espacio (1);
en el que un dispositivo de regulación de la temperatura (70; 70, 80'') está previsto entre la segunda y la tercera líneas (r3, r4);
en el que el dispositivo de regulación dela temperatura (70; 70, 80'') tiene un intercambiador de calor (95) al cual se puede conducir por lo menos una porción del fluido que abandona el espacio (1);
en el que el intercambiador de calor (95) se utiliza para enfriar previamente el fluido suministrado;
en el que el dispositivo de línea (r2, r3, r4, r5, i3, i4) está configurado de manera que la porción que abandona el intercambiador de calor (95) se puede suministrar de retorno por lo menos parcialmente al interior del espacio para el acondicionamiento de la atmósfera.
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6. Dispositivo según la reivindicación 5, en el que los elementos de flujo externos (40) están previstos en el extremo de la tercera línea (r4).
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7. Dispositivo según la reivindicación 5, en el que el dispositivo de línea (r2, r3, r4, r5, i3, i4) comprende:
una cuarta línea (r5) a través de la cual el fluido se puede conducir desde el dispositivo de soporte de lámina/híbrido (10) al interior del espacio (1).
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8. Dispositivo según la reivindicación 7, en el que una válvula (45) está prevista par regular el índice de flujo de la cuarta línea (r5).
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 5 a 8, en el que el dispositivo de regulación de la temperatura (70; 80, 80'') tiene un dispositivo de calentamiento (105).
10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 5 a 9, en el que está prevista una línea adicional (r1) a través de la cual fluido seco se puede conducir también directamente al interior del espacio desde el exterior del espacio (1).
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