JP3622152B2 - 半導体検査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、チューブの静電気防止構造及び防止方法に関し、特に半導体検査装置のチャンバー内に設けられたチャックに対して冷却液を循環させるために用いられる非導電性チューブの静電気防止構造及び防止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置製造分野では、半導体ウエハー（主にシリコンウエハー）上に半導体素子あるいは半導体回路（ＩＣ等）を製造した後、その半導体素子・回路が、正常に動作するかどうかを調べるための電気的検査が行なわれる。
【０００３】
通常、この種の検査は、その半導体素子・回路がその後置かれるであろう動作環境を模擬した状態を作り出して行なわれる。そして、検査装置は、模擬動作環境を容易に作り出せるように、チャンバーを備えている。
【０００４】
チャンバーの内部には、半導体ウエハーを保持するためのチャックが設けられている。チャックは、チャンバー内で半導体ウエハーを少なくとも２軸方向に（Ｘ−Ｙ平面内で）移動させることができるように設けられている。また、チャックには、保持した半導体ウエハーを冷却するため、その内部に冷却液を流通させるための冷却液流路が設けられている。
【０００５】
チャックの冷却流路に流通させる冷却液は、チャンバーの外部に設けられたチラーユニットから供給される。チラーユニットとチャンバーとの間の配管には、導電性のチューブが用いられるが、チャンバーの壁面からチャックまでの配管には、非導電性のチューブが用いられる。これは、チャックが、電気的にチャンバーから浮いた状態に無ければならないためである。
【０００６】
チャンバー壁面からチャックまでの配管に用いられる非導電性のチューブは、冷却液の温度（−５５℃程度）に耐えられ、しかも、その温度でチャックの間欠的な高速移動に対応（追従）できるフレキシビリティを有するもので無くてはならない。従来、この様なチューブとしては、テフロン（登録商標）として知られるポリテトラフルオロエチレン（四弗化スチレン）製のものがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
半導体検査装置のチャックに対して冷却液を循環させるためのチューブは、上述したように、チャックをチャンバーから電気的に浮いた状態にする必要があるため、非導電性を有するものでなければならない。このため、そのチューブ内に、非導電性流体である冷却液を流通させると、チューブと冷却液との間の摩擦によって静電気が発生する。こうして発生した静電気は、チューブの侵食に関与し、穿孔を引き起こす可能性がある。
【０００８】
そこで、本発明は、非導電性チューブとその内部を流れる流体との間に発生する静電気を外部へ導出し放電させるための構造を提案し、もってチューブに発生する穿孔を防止することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、チャンバーと、該チャンバーの外部に配設されたチラーユニットと、前記チャンバー内に移動可能に設けられたチャックと、当該チャックと前記チラーユニットとの間で冷却液を循環させるために前記チャンバーの内壁面と前記チャックとの間に設けられたるチューブとを備える半導体検査装置において、前記チューブとして非導電性チューブを用いるとともに、当該非導電性チューブ内に、前記チャンバーの内壁側端部から前記チャック側端部付近にまで延在するワイヤーを配し、当該非導電性チューブ内に前記冷却液を流した際に発生する静電気を前記非導電性チューブの外部へ導出できるようにしたことを特徴とする半導体検査装置が得られる。
【００１０】
詳述すると、この半導体検査装置では、前記チューブの一端に前記ワイヤーに接触するように第１の導電性インサートが固定され、前記チューブの他端に前記ワイヤーから離れた状態で第２の導電性インサートが固定され、前記第１の導電性インサートが前記チャンバーの内壁面に取り付けられ、前記第２の導電性インサートが前記チャックに取り付けられる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態に係る半導体検査装置の構成について説明する。
【００１５】
図１の半導体検査装置は、チャンバー１０とチラーユニット２０とを有している。
【００１６】
チャンバー１０は、その内部に、半導体ウエハー（図示せず）を保持するとともに、保持した半導体ウエハーを冷却するための冷却板一体型チャック１１と、チャック１１に一体的に取り付けられたヒーター１２と、チャック１１に形成された冷却液流路に冷却液を流通（循環）させるための一対のスパイラルチューブ１３とを備える。また、チャンバー１０は、露点を検出するための露点計１４も備えている。
【００１７】
チラーユニット２０は、その内部に、冷却液を冷却するための冷凍機２１と、冷凍機２１で冷却された冷却液を蓄積する低温タンク２２と、冷凍機２１から低温タンク２２へと流れる冷却液の流量を調整する流量調整弁２３と、低温タンク２２に蓄積された冷却液を冷凍機２１へ供給するとともにチャック１１へも供給するための循環ポンプ２４と、循環ポンプ２４から吐出された冷却液を吸込口側へ戻すためのリリーフ弁２５とを備えている。また、チラーユニット２０は、チャンバー１０内に露点以下の低湿度の空気を送り込むためのドライヤー２６及びその流量を調整する流量弁２７を有している。さらに、チラーユニット２０は、各部に電源を供給し、制御を行なう電源・制御系２８を有している。
【００１８】
冷却液を流通させるための配管としては、チラーユニット２０内では、金属管、例えばステンレス管が用いられる。また、チラーユニット２０とチャンバー１０との間を接続する一対の冷却チューブ３０としては、金属管に比べて若干の柔軟性を有する導電性チューブ（カーボンや金属粉を樹脂に練り込んで製造したもの）が用いられる。チャンバー１０内で使用されるスパイラルチューブ１３については、後述する。
【００１９】
次に、上記構成の半導体検査装置の動作について説明する。ここでは、本発明に関係するチャック１１の冷却動作についてのみ説明する。
【００２０】
まず、循環ポンプ２４が、低温タンク２２に蓄積された冷却液を吸い込み、冷凍機２１及びチャンバー１０へと送り出す。冷却液としては、例えば、フロリナート、ガルデン等の弗素系流体が用いられる。
【００２１】
冷凍機２１は、循環ポンプ２４から送られてきた冷却液を冷却し、低温タンク２２に戻す。流量調整弁２３は、冷凍機２１から低温タンク２２へと流れる冷却液の流量を調整することにより、低温タンク２２内の冷却液の温度を所定の温度に保つ。換言すると、流量調整弁２３は、低温タンク２２内の冷却液の温度に基づいて制御される。
【００２２】
一方、循環ポンプ２４からチャンバー１０へと送り出された冷却液は、冷却チューブ３０の一方及びスパイラルチューブ１３の一方を通ってチャック１１の冷却流路入口へと到達する。そして、冷却液は、チャック１１の冷却流路入口からチャック内に形成された冷却流路内へと進入し、チャック１１と熱交換を行ない冷却流路出口に至る。チャック１１の冷却流路出口を出た冷却液は、スパイラルチューブ１３の他方及び冷却チューブ３０の他方を通り、低温タンク２２へと戻る。
【００２３】
次に、スパイラルチューブ１３について説明する。本実施の形態に係る半導体検査装置に用いられるスパイラルチューブ１３は、図２に示すように、非導電性チューブ１３１と、その内部に配置されたワイヤー１３２とからなる。
【００２４】
非導電性チューブ１３１は、冷却液によって、例えば−５５℃に冷却されてもフレキシビリティを維持できる素材、例えば、ポリテトラフルオロエチレンからなる。また、非導電性チューブ１３１は、チャック１１の間欠的な高速移動（Ｘ−Ｙテーブルの移動）に充分追従できるように、その形状は、図３に示すように外周面にスパイラル状のくびれを有するものとなっている。
【００２５】
一方、導電性ワイヤー１３２は、金属製、例えばステンレス製のワイヤーである。そして、導電性のワイヤー１３２の長さは、非導電性チューブ１３１の一端から他端付近（他端から所定の距離だけ離れている）にまで達する長さとする。或いは、導電性ワイヤー１３２の長さは、一端が外部接続可能で、他端が非導電性チューブ１３２内に収まっており、非導電性チューブ以外のものに接触しないような長さとする。
【００２６】
導電性ワイヤー１３２の長さは、具体的には、以下のように決める。即ち、スパイラルチューブ１３の両端部には、通常、チャンバー１０の壁面（チューブ取付孔）及びチャック１１（冷却流路出入口）への取付のため、図２に示すようなインサート（鍔付中空円管、例えばステンレス製）Ａ１３３及びＢ１３４が取り付けられる。この場合、導電性ワイヤー１３２の一方の端部、即ちチャンバー１０側の端部は、インサートＡ１３３の内周面に半田付けされる。導電性ワイヤー１３２が半田付けされたインサートＡ１３３と、インサートＢ１４４とを非導電性チューブ１３１の両端部に取り付けた状態で、導電性ワイヤー１３２の先端とインサートＢ１３４との間に数ｍｍの間隔が開くような長さとする。
【００２７】
両端にインサートＡ１３３及びＢ１３４が取り付けられたスパイラルチューブ１３は、図４に示すように、チャンバー１０の壁面及びチャック１１の冷却液流路出入口に取り付けられる。ここで、スパイラルチューブ１３が取り付けられるチャンバー１０の壁面は、通常、ステンレス等の金属製であり、接地（アース）されている。従って、導電性ワイヤー１３２は、インサートＡ１３３及びチャンバー１０を介して接地される。これにより、スパイラルチューブ１３とその内部を流れる冷却液との間の摩擦により発生する静電気は、導電性ワイヤー１３２を通じて放電される。
【００２８】
なお、一対のスパイラルチューブ１３のうち、冷却液がチャック１１からチラーユニット２０へと戻る側のスパイラルチューブ１３では、ワイヤー１３２は、冷却液の流れに対して下流側で固定されており、上流側が自由端となっている。詰まり、一方のスパイラルチューブ１３では、ワイヤー１３２が、冷却液の流れに逆らって配置されることになる。しかし、例えば、内径８ｍｍの非導電性チューブ１３１に対し、外径０．５ｍｍ程度の導電性ワイヤー１３２を用いることで、冷却液の流れに充分に対向できる剛性が得られるので、問題とはならない。
【００２９】
以上のようにして、本実施の形態ではスパイラルチューブを用いることで、チャック１１が電気的にチャンバー１０から浮いた状態を保ちながら、流体との摩擦によって発生する静電気を外部に放電することができる。
【００３０】
なお、上記実施の形態では、スパイラルチューブとしたが、他の形状のチューブ、例えば、直管や、蛇腹状管にも、本発明を適用することが可能である。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、非導電性チューブとその内部を流れる流体との間により発生する静電気を外部に導出して放電することができるので、静電気によって引き起こされる非導電性チューブの穿孔を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る半導体検査装置の概略図である。
【図２】図１の半導体検査装置に用いられるスパイラルチューブの概略平面図である。
【図３】
スパイラルチューブの形状を説明するための概略平面図である。
【図４】
インサートが取り付けられた図２のスパイラルチューブをチャンバーの壁面とチャックの冷媒流路出入口とに取り付けた状態を示す図である。
【符号の説明】
１０ チャンバー
１１ 冷却板一体型チャック
１２ ヒーター
１３ スパイラルチューブ
１３１ 非導電性チューブ
１３２ 導電性ワイヤー
１３３ インサートＡ
１３４ インサートＢ
２０ チラーユニット
２１ 冷凍機
２２ 低温タンク
２３ 流量調整弁
２４ 循環ポンプ
２５ リリーフ弁
２６ ドライヤー
２７ 流量弁
２８ 電源・制御系
３０ 冷却チューブ
【発明の属する技術分野】
本発明は、チューブの静電気防止構造及び防止方法に関し、特に半導体検査装置のチャンバー内に設けられたチャックに対して冷却液を循環させるために用いられる非導電性チューブの静電気防止構造及び防止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置製造分野では、半導体ウエハー（主にシリコンウエハー）上に半導体素子あるいは半導体回路（ＩＣ等）を製造した後、その半導体素子・回路が、正常に動作するかどうかを調べるための電気的検査が行なわれる。
【０００３】
通常、この種の検査は、その半導体素子・回路がその後置かれるであろう動作環境を模擬した状態を作り出して行なわれる。そして、検査装置は、模擬動作環境を容易に作り出せるように、チャンバーを備えている。
【０００４】
チャンバーの内部には、半導体ウエハーを保持するためのチャックが設けられている。チャックは、チャンバー内で半導体ウエハーを少なくとも２軸方向に（Ｘ−Ｙ平面内で）移動させることができるように設けられている。また、チャックには、保持した半導体ウエハーを冷却するため、その内部に冷却液を流通させるための冷却液流路が設けられている。
【０００５】
チャックの冷却流路に流通させる冷却液は、チャンバーの外部に設けられたチラーユニットから供給される。チラーユニットとチャンバーとの間の配管には、導電性のチューブが用いられるが、チャンバーの壁面からチャックまでの配管には、非導電性のチューブが用いられる。これは、チャックが、電気的にチャンバーから浮いた状態に無ければならないためである。
【０００６】
チャンバー壁面からチャックまでの配管に用いられる非導電性のチューブは、冷却液の温度（−５５℃程度）に耐えられ、しかも、その温度でチャックの間欠的な高速移動に対応（追従）できるフレキシビリティを有するもので無くてはならない。従来、この様なチューブとしては、テフロン（登録商標）として知られるポリテトラフルオロエチレン（四弗化スチレン）製のものがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
半導体検査装置のチャックに対して冷却液を循環させるためのチューブは、上述したように、チャックをチャンバーから電気的に浮いた状態にする必要があるため、非導電性を有するものでなければならない。このため、そのチューブ内に、非導電性流体である冷却液を流通させると、チューブと冷却液との間の摩擦によって静電気が発生する。こうして発生した静電気は、チューブの侵食に関与し、穿孔を引き起こす可能性がある。
【０００８】
そこで、本発明は、非導電性チューブとその内部を流れる流体との間に発生する静電気を外部へ導出し放電させるための構造を提案し、もってチューブに発生する穿孔を防止することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、チャンバーと、該チャンバーの外部に配設されたチラーユニットと、前記チャンバー内に移動可能に設けられたチャックと、当該チャックと前記チラーユニットとの間で冷却液を循環させるために前記チャンバーの内壁面と前記チャックとの間に設けられたるチューブとを備える半導体検査装置において、前記チューブとして非導電性チューブを用いるとともに、当該非導電性チューブ内に、前記チャンバーの内壁側端部から前記チャック側端部付近にまで延在するワイヤーを配し、当該非導電性チューブ内に前記冷却液を流した際に発生する静電気を前記非導電性チューブの外部へ導出できるようにしたことを特徴とする半導体検査装置が得られる。
【００１０】
詳述すると、この半導体検査装置では、前記チューブの一端に前記ワイヤーに接触するように第１の導電性インサートが固定され、前記チューブの他端に前記ワイヤーから離れた状態で第２の導電性インサートが固定され、前記第１の導電性インサートが前記チャンバーの内壁面に取り付けられ、前記第２の導電性インサートが前記チャックに取り付けられる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態に係る半導体検査装置の構成について説明する。
【００１５】
図１の半導体検査装置は、チャンバー１０とチラーユニット２０とを有している。
【００１６】
チャンバー１０は、その内部に、半導体ウエハー（図示せず）を保持するとともに、保持した半導体ウエハーを冷却するための冷却板一体型チャック１１と、チャック１１に一体的に取り付けられたヒーター１２と、チャック１１に形成された冷却液流路に冷却液を流通（循環）させるための一対のスパイラルチューブ１３とを備える。また、チャンバー１０は、露点を検出するための露点計１４も備えている。
【００１７】
チラーユニット２０は、その内部に、冷却液を冷却するための冷凍機２１と、冷凍機２１で冷却された冷却液を蓄積する低温タンク２２と、冷凍機２１から低温タンク２２へと流れる冷却液の流量を調整する流量調整弁２３と、低温タンク２２に蓄積された冷却液を冷凍機２１へ供給するとともにチャック１１へも供給するための循環ポンプ２４と、循環ポンプ２４から吐出された冷却液を吸込口側へ戻すためのリリーフ弁２５とを備えている。また、チラーユニット２０は、チャンバー１０内に露点以下の低湿度の空気を送り込むためのドライヤー２６及びその流量を調整する流量弁２７を有している。さらに、チラーユニット２０は、各部に電源を供給し、制御を行なう電源・制御系２８を有している。
【００１８】
冷却液を流通させるための配管としては、チラーユニット２０内では、金属管、例えばステンレス管が用いられる。また、チラーユニット２０とチャンバー１０との間を接続する一対の冷却チューブ３０としては、金属管に比べて若干の柔軟性を有する導電性チューブ（カーボンや金属粉を樹脂に練り込んで製造したもの）が用いられる。チャンバー１０内で使用されるスパイラルチューブ１３については、後述する。
【００１９】
次に、上記構成の半導体検査装置の動作について説明する。ここでは、本発明に関係するチャック１１の冷却動作についてのみ説明する。
【００２０】
まず、循環ポンプ２４が、低温タンク２２に蓄積された冷却液を吸い込み、冷凍機２１及びチャンバー１０へと送り出す。冷却液としては、例えば、フロリナート、ガルデン等の弗素系流体が用いられる。
【００２１】
冷凍機２１は、循環ポンプ２４から送られてきた冷却液を冷却し、低温タンク２２に戻す。流量調整弁２３は、冷凍機２１から低温タンク２２へと流れる冷却液の流量を調整することにより、低温タンク２２内の冷却液の温度を所定の温度に保つ。換言すると、流量調整弁２３は、低温タンク２２内の冷却液の温度に基づいて制御される。
【００２２】
一方、循環ポンプ２４からチャンバー１０へと送り出された冷却液は、冷却チューブ３０の一方及びスパイラルチューブ１３の一方を通ってチャック１１の冷却流路入口へと到達する。そして、冷却液は、チャック１１の冷却流路入口からチャック内に形成された冷却流路内へと進入し、チャック１１と熱交換を行ない冷却流路出口に至る。チャック１１の冷却流路出口を出た冷却液は、スパイラルチューブ１３の他方及び冷却チューブ３０の他方を通り、低温タンク２２へと戻る。
【００２３】
次に、スパイラルチューブ１３について説明する。本実施の形態に係る半導体検査装置に用いられるスパイラルチューブ１３は、図２に示すように、非導電性チューブ１３１と、その内部に配置されたワイヤー１３２とからなる。
【００２４】
非導電性チューブ１３１は、冷却液によって、例えば−５５℃に冷却されてもフレキシビリティを維持できる素材、例えば、ポリテトラフルオロエチレンからなる。また、非導電性チューブ１３１は、チャック１１の間欠的な高速移動（Ｘ−Ｙテーブルの移動）に充分追従できるように、その形状は、図３に示すように外周面にスパイラル状のくびれを有するものとなっている。
【００２５】
一方、導電性ワイヤー１３２は、金属製、例えばステンレス製のワイヤーである。そして、導電性のワイヤー１３２の長さは、非導電性チューブ１３１の一端から他端付近（他端から所定の距離だけ離れている）にまで達する長さとする。或いは、導電性ワイヤー１３２の長さは、一端が外部接続可能で、他端が非導電性チューブ１３２内に収まっており、非導電性チューブ以外のものに接触しないような長さとする。
【００２６】
導電性ワイヤー１３２の長さは、具体的には、以下のように決める。即ち、スパイラルチューブ１３の両端部には、通常、チャンバー１０の壁面（チューブ取付孔）及びチャック１１（冷却流路出入口）への取付のため、図２に示すようなインサート（鍔付中空円管、例えばステンレス製）Ａ１３３及びＢ１３４が取り付けられる。この場合、導電性ワイヤー１３２の一方の端部、即ちチャンバー１０側の端部は、インサートＡ１３３の内周面に半田付けされる。導電性ワイヤー１３２が半田付けされたインサートＡ１３３と、インサートＢ１４４とを非導電性チューブ１３１の両端部に取り付けた状態で、導電性ワイヤー１３２の先端とインサートＢ１３４との間に数ｍｍの間隔が開くような長さとする。
【００２７】
両端にインサートＡ１３３及びＢ１３４が取り付けられたスパイラルチューブ１３は、図４に示すように、チャンバー１０の壁面及びチャック１１の冷却液流路出入口に取り付けられる。ここで、スパイラルチューブ１３が取り付けられるチャンバー１０の壁面は、通常、ステンレス等の金属製であり、接地（アース）されている。従って、導電性ワイヤー１３２は、インサートＡ１３３及びチャンバー１０を介して接地される。これにより、スパイラルチューブ１３とその内部を流れる冷却液との間の摩擦により発生する静電気は、導電性ワイヤー１３２を通じて放電される。
【００２８】
なお、一対のスパイラルチューブ１３のうち、冷却液がチャック１１からチラーユニット２０へと戻る側のスパイラルチューブ１３では、ワイヤー１３２は、冷却液の流れに対して下流側で固定されており、上流側が自由端となっている。詰まり、一方のスパイラルチューブ１３では、ワイヤー１３２が、冷却液の流れに逆らって配置されることになる。しかし、例えば、内径８ｍｍの非導電性チューブ１３１に対し、外径０．５ｍｍ程度の導電性ワイヤー１３２を用いることで、冷却液の流れに充分に対向できる剛性が得られるので、問題とはならない。
【００２９】
以上のようにして、本実施の形態ではスパイラルチューブを用いることで、チャック１１が電気的にチャンバー１０から浮いた状態を保ちながら、流体との摩擦によって発生する静電気を外部に放電することができる。
【００３０】
なお、上記実施の形態では、スパイラルチューブとしたが、他の形状のチューブ、例えば、直管や、蛇腹状管にも、本発明を適用することが可能である。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、非導電性チューブとその内部を流れる流体との間により発生する静電気を外部に導出して放電することができるので、静電気によって引き起こされる非導電性チューブの穿孔を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る半導体検査装置の概略図である。
【図２】図１の半導体検査装置に用いられるスパイラルチューブの概略平面図である。
【図３】
スパイラルチューブの形状を説明するための概略平面図である。
【図４】
インサートが取り付けられた図２のスパイラルチューブをチャンバーの壁面とチャックの冷媒流路出入口とに取り付けた状態を示す図である。
【符号の説明】
１０ チャンバー
１１ 冷却板一体型チャック
１２ ヒーター
１３ スパイラルチューブ
１３１ 非導電性チューブ
１３２ 導電性ワイヤー
１３３ インサートＡ
１３４ インサートＢ
２０ チラーユニット
２１ 冷凍機
２２ 低温タンク
２３ 流量調整弁
２４ 循環ポンプ
２５ リリーフ弁
２６ ドライヤー
２７ 流量弁
２８ 電源・制御系
３０ 冷却チューブ
Claims (2)
- チャンバーと、該チャンバーの外部に配設されたチラーユニットと、前記チャンバー内に移動可能に設けられたチャックと、当該チャックと前記チラーユニットとの間で冷却液を循環させるために前記チャンバーの内壁面と前記チャックとの間に設けられたるチューブとを備える半導体検査装置において、
前記チューブとして非導電性チューブを用いるとともに、当該非導電性チューブ内に、前記チャンバーの内壁側端部から前記チャック側端部付近にまで延在するワイヤーを配し、当該非導電性チューブ内に前記冷却液を流した際に発生する静電気を前記非導電性チューブの外部へ導出できるようにしたことを特徴とする半導体検査装置。 - 前記チューブの一端に前記ワイヤーに接触するように第１の導電性インサートが固定され、前記チューブの他端に前記ワイヤーから離れた状態で第２の導電性インサートが固定され、前記第１の導電性インサートが前記チャンバーの内壁面に取り付けられ、前記第２の導電性インサートが前記チャックに取り付けられていることを特徴とする請求項１の半導体検査装置。
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