KR100567947B1 - Cooler for probe station - Google Patents
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Abstract
본 발명은 프로브 스테이션용 쿨러에 관한 것으로, 프로브 스테이션의 핫 척과 물리적으로 접촉되어 상기 핫 척을 냉각하는데 사용되는 것으로, 하부 플레이트와, 상기 하부 플레이트의 상부면에 제공된 상부 플레이트와, 상기 하부 및 상부 플레이트 사이에 개재된 냉각 코일을 포함하여 구성되고, 상기 냉각 코일은 지그재그 형상으로 상기 플레이트 사이에 개재되도록 함으로써, 핫 척과 물리적으로 접촉되도록 설치됨으로써 EDS 공정시 가열된 핫 척을 순환되는 냉매에 의해 신속하게 원하는 온도로 냉각할 수 있어 반도체 칩의 제조 수율을 개선할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a cooler for a probe station, which is used to cool the hot chuck in physical contact with a hot chuck of a probe station, the lower plate, an upper plate provided on an upper surface of the lower plate, and the lower and upper parts. It comprises a cooling coil interposed between the plate, the cooling coil is interposed between the plate in a zigzag shape, it is installed to be in physical contact with the hot chuck by the refrigerant circulated through the heated hot chuck during the EDS process It can be cooled to the desired temperature so that there is an effect that can improve the manufacturing yield of the semiconductor chip.
프로브 스테이션, 웨이퍼, EDS, 쿨러Probe Station, Wafer, EDS, Cooler
Description
도 1은 본 발명에 의한 프로브 스테이션용 쿨러를 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view showing a probe station cooler according to the present invention.
도 2는 도 1의 요부 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating main parts of FIG. 1. FIG.
도 3 및 도 4는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 의한 프로브 스테이션용 쿨러의 상부 플레이트를 일부 절개한 상태는 나타내는 평면도이다.3 and 4 are plan views showing a state in which a part of the upper plate of the probe station cooler according to the first and second embodiments of the present invention is partially cut away.
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 의한 프로브 스테이션용 쿨러를 나타내는 사시도이다.5 is a perspective view showing a probe station cooler according to a third embodiment of the present invention.
도 6은 도 5의 요부 단면도이다.FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating main parts of FIG. 5. FIG.
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본 발명은 프로브 스테이션용 쿨러에 관한 것이다.The present invention relates to a cooler for a probe station.
특히, 본 발명은 반도체 칩의 EDS(Electrical Die Sorting) 공정시 정밀한 냉각 온도의 균일성을 유지함은 물론, 공정 상호간의 준비 시간을 단축하여 수율을 개선할 수 있는 프로브 스테이션용 쿨러에 관한 것이다.In particular, the present invention relates to a probe station cooler capable of maintaining a precise cooling temperature uniformity during an EDS (Electrical Die Sorting) process of a semiconductor chip, as well as improving a yield by shortening preparation time between processes.
일반적으로, 반도체 칩들은 증착 공정, 사진 공정, 식각공정 및 이온주입 공정 등을 거쳐 웨이퍼 상에 복수 개 형성된다.In general, a plurality of semiconductor chips are formed on a wafer through a deposition process, a photo process, an etching process, and an ion implantation process.
이와 같이 웨이퍼 상에 복수개의 반도체 칩들이 형성되면, 각 반도체 칩의 전기적 특성검사를 실시하여 정상적으로 동작하는 반도체 칩들과 불량이 발생된 반도체 칩들을 선별하는 EDS 공정이 수행된다. 이러한 EDS 공정은 불량이 발생된 반도체 칩에 대해서 리페어하고, 리페어 불가능한 반도체 칩들은 조기에 폐기 처분함으로써 패키지 공정 및 패키지 검사에 소요되는 시간 및 원가를 절감하는 것을 목적으로 하고 있다.When a plurality of semiconductor chips are formed on the wafer as described above, an EDS process is performed to select the semiconductor chips that are normally operating and the semiconductor chips in which defects are performed by performing electrical property inspection of each semiconductor chip. The EDS process repairs a defective semiconductor chip, and the non-repairable semiconductor chips are disposed of early to reduce the time and cost for the package process and package inspection.
또한 이러한 EDS 공정의 다른 목적은 반도체 칩의 초기 불량을 분석하여 전체적인 반도체 소자의 제조 공정을 안정화시키기 위함이다.In addition, another object of the EDS process is to analyze the initial failure of the semiconductor chip to stabilize the overall manufacturing process of the semiconductor device.
이러한, EDS는 웨이퍼 상에 형성된 복수개의 반도체 칩에 과도한 스트레스를 가한 후에 스트레스를 견디지 못한 반도체 칩들을 조기에 제거하는 번인 공정, 반도체 칩에 특정전류를 인가함으로써 반도체 칩의 정상 및 불량 여부를 테스트한 후 불량이 발생된 반도체 칩의 위치를 어드레스화하는 프리 레이저(Pre laser) 공정, 프리 레이저 공정에서 발생된 데이터를 기준으로 하여 불량이 발생된 반도체 칩에 레이저빔을 주사하여 반도체 칩을 수리하는 레이저 리페어(Laser repair) 공정 및 리페어된 반도체 칩의 정상동작 여부를 테스트하는 포스트 레이저(Post laser) 공정 등을 포함한다.The EDS is a burn-in process of early removal of unstressed semiconductor chips after excessive stress is applied to a plurality of semiconductor chips formed on a wafer, and tests whether the semiconductor chips are normal or defective by applying a specific current to the semiconductor chips. Later, a laser is used to repair a semiconductor chip by scanning a laser beam on a semiconductor chip in which a defect is generated based on data generated in a pre laser process or a pre-laser process. A laser repair process and a post laser process for testing whether a repaired semiconductor chip operates normally are included.
전술된 EDS 공정은 80 내지 90℃ 정도의 고온의 핫 척 상에서 포스트 - 레이저공정이 진행된 후, 시간 경과에 따라 자연적으로 25 내지 35℃ 정도의 상온으로 하강된 핫 척 상에서 포스트 - 레이저공정이 진행된다.In the above EDS process, the post-laser process is performed on a hot chuck at a high temperature of about 80 to 90 ° C, and then the post-laser process is performed on a hot chuck that is naturally lowered to a room temperature of about 25 to 35 ° C over time. .
따라서, 고온 상태의 핫 척이 상온 상태로 냉각되는 시간은 설비에 따라 약 45분 내지 3시간의 많은 시간이 소요됨에 따라 수율이 떨어지는 문제점이 있었다.Therefore, the time that the hot chuck in the high temperature state is cooled to the room temperature state has a problem in that the yield decreases as it takes about 45 minutes to 3 hours depending on the installation.
이러한 문제점을 해소하기 위한 장비가 프로브 스테이션의 냉각 장치(쿨러;cooler)이다.The equipment to solve this problem is the cooler of the probe station.
이와 같은 쿨러의 일 실시예는 미국 특허번호 제 5,663,653 호에 개시되어 있는 바와 같이, 열전 소자를 활용하여 가열 및 냉각이 구현되고 있다. 그러나, 이러한 열전 소자를 이용한 쿨러는 반복적인 가열 및 냉각에 의해 열전 소자의 성능이 저하되어 바람직한 냉각 특성을 만족할 수 없는 한편, 제조 단가가 고가인 단점이 있다.One embodiment of such a cooler, as disclosed in US Pat. No. 5,663,653, utilizes a thermoelectric element to implement heating and cooling. However, a cooler using such a thermoelectric element has a disadvantage in that the performance of the thermoelectric element is deteriorated by repeated heating and cooling to satisfy desirable cooling characteristics, and the manufacturing cost is expensive.
쿨러의 다른 실시예는 대한민국 특허등록번호 제 10 - 0274595 호에 개시되어 있는 바와 같이, 기상(氣狀)의 냉매를 핫 척의 인접부로부터 토출되도록 하여 가열된 핫 척의 온도를 신속하게 상온으로 냉각하도록 구성되어 있다.Another embodiment of the cooler, as disclosed in Korean Patent Registration No. 10-0274595, is to discharge the refrigerant in the gas phase from the adjacent portion of the hot chuck to quickly cool the temperature of the heated hot chuck to room temperature Consists of.
그러나, 이러한 실시예는 전술된 바와 같이 핫 척은 80 내지 90℃ 정도로 가열되어 있으며 그 주변 온도 또한 핫 척의 온도 보다는 낮지만 상온 보다는 매우 높은 온도를 유지하고 있는 상태로서 직접적으로 냉각되어야 할 핫 척 이외에 필요없이 대류에 의해 열손실이 심각하게 발생되어 핫 척의 신속한 냉각을 구현할 수 없는 단점이 있다. 또한, 본 실시예는 고압의 냉매 기체를 토출함으로써 프로브 스테이션 내부의 불필요한 기압 상승을 유발하여 일정 사용시 마다 냉각에 활용된 냉매를 배기시켜야 하는 단점이 있다.However, in this embodiment, as described above, the hot chuck is heated to about 80 to 90 ° C. and its ambient temperature is also lower than that of the hot chuck but is maintained at a much higher temperature than normal temperature. There is a drawback that the heat loss is seriously generated by convection without necessity, so that a rapid cooling of the hot chuck cannot be realized. In addition, the present embodiment has a disadvantage in that by discharging the high-pressure refrigerant gas to cause an unnecessary increase in the atmospheric pressure inside the probe station to exhaust the refrigerant utilized for cooling at a predetermined use.
따라서, 본 실시예는 최초 수회 정도의 EDS 공정시에는 바람직하게 핫 척을 냉각할 수 있으나 반복적인 공정 진행에 따라 전술된 바와 같이 냉매 기상을 배기시킴으로써 목적하는 수율 향상을 구현할 수 없는 문제점이 있다.Therefore, the present embodiment can preferably cool the hot chuck during the first several EDS processes, but there is a problem that the desired yield improvement cannot be realized by exhausting the refrigerant gas phase as described above according to the repetitive process.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 창출된 본 발명의 목적은, 냉각 손실을 최소화하여 EDS 공정시 바람직한 냉각 온도 균일성을 구현할 수 있는 프로브 스테이션용 핫 척 쿨러를 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention created to solve the above problems is to provide a hot chuck cooler for a probe station capable of minimizing cooling loss to implement desirable cooling temperature uniformity in an EDS process.
이러한 본 발명의 목적은, 프로브 스테이션의 핫 척과 물리적으로 접촉되어 상기 핫 척을 냉각하는데 사용되는 것으로, 하부 플레이트와, 상기 하부 플레이트의 상부면에 제공된 상부 플레이트와, 상기 하부 및 상부 플레이트 사이에 개재된 냉각 코일을 포함하여 구성되고, 상기 냉각 코일은 지그재그 형상으로 상기 플레이트 사이에 개재된 것을 특징으로 하는 프로브 스테이션용 쿨러에 의해 달성될 수 있다.This object of the present invention is used to cool the hot chuck in physical contact with the hot chuck of the probe station, and interposed between the lower plate, an upper plate provided on the upper surface of the lower plate, and the lower and upper plates. It is configured to include a cooling coil, the cooling coil can be achieved by a cooler for the probe station, characterized in that interposed between the plate in a zigzag shape.
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보다 바람직하게는, 본 발명의 냉각 코일에는 기상 또는 액상의 냉매가 충전된다.More preferably, the cooling coil of the present invention is filled with a gaseous or liquid refrigerant.
바람직하게는, 본 발명의 상부 및 하부 플레이트에 적어도 하나 이상의 열전 소자가 제공된다.Preferably, at least one thermoelectric element is provided on the upper and lower plates of the present invention.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration of the present invention with reference to the drawings in detail.
도 1은 본 발명에 의한 프로브 스테이션용 쿨러를 나타내는 사시도이고, 도 2는 도 1의 요부 단면도이다.1 is a perspective view showing a probe station cooler according to the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view of the main part.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 프로브 스테이션용 쿨러(100)는 하부 플레이트(20)와, 하부 플레이트(20)의 상부면에 제공된 상부 플레이트(40) 그리고, 플레이트(20)(40) 사이에 개재된 냉각 코일(62)(64)을 포함하여 구성되어 있다. 여기서, 하부 플레이트(20) 및 상부 플레이트(40)의 마주보는 대응면은 접착제에 의해 강력하게 접착되거나 체결되어 조립되는 것이 바람직하다.1 and 2, the probe station cooler 100 according to the present invention includes a
냉각 코일(62)(64)의 단면 형상이 원형에 한정되어 도시되어 있으나 이에 한정되지 않고 다향한 단면 형상으로 변형 실시될 수 있으며, 직경 또한 다양하게 변형 실시될 수 있다. Although the cross-sectional shape of the
결과적으로, 본 발명의 프로브 스테이션용 쿨러(100)의 가장 중요한 구성 요소는 플레이트(20)(40) 사이에 개재된 냉각 코일(62)(64)이다.As a result, the most important component of the
여기서, 냉각 코일(62)(64)에는 기상 또는 액상의 냉매가 순환될 수 있다.Here, the
도 3 및 도 4는 본 발명의 제 1 및 제 2 실시예에 의한 프로브 스테이션용 쿨러의 상부 플레이트를 일부 절개한 상태는 나타내는 평면도이다.3 and 4 are plan views showing a state in which a part of the upper plate of the probe station cooler according to the first and second embodiments of the present invention is partially cut away.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명에 의한 프로브 스테이션용 쿨러는 냉매 코일(62)(64)이 지그재그 형상 또는 플레이트(20)(40)의 외연으로부터 중심 방향으로 수렴되도록 플레이트(20)(40) 사이에 개재되어 있다.3 and 4, the probe station cooler according to the present invention is a plate 20 (20) so that the
여기서, 냉매 코일(62)의 간격이나 코일의 배치 형태는 매우 다양하게 변경 실시될 수 있으며 냉각 효율 특성상에 있어서 전술된 2가지 실시예가 바람직하다.Here, the spacing of the
도 5는 본 발명의 제 3 실시예에 의한 프로브 스테이션용 쿨러를 나타내는 사시도이고, 도 6는 도 5의 요부 단면도이다.5 is a perspective view illustrating a probe station cooler according to a third exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating main parts of FIG. 5.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 의한 제 3 실시예인 프로브 스테이션용 쿨러(200)는 하부 및 상부 플레이트(120)(140)에 복수 개의 열전 소자(170)가 제공되어 있는 것 외에는 전술된 실시예들과 동일하거나 유사하기 때문에 다른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.5 and 6, a
여기서, 본 발명에 적용되는 열전 소자(170)는 냉각을 위해 제공된 것으로 종래 기술에 의한 열전 소자와 같이 가열 및 냉각을 반복적으로 수행하지 않아 양호한 냉각능을 유지할 수 있다. 그리고, 이와 같은 열전 소자(170)는 냉각 코일(160)에 의한 주 냉각에 부수적으로 이루어지는 부 냉각 기능을 수행하는 것으로, 보다 정밀한 냉각 온도를 제어할 때 바람직하게 사용될 수 있다.Here, the
이상에서 설명된 본 발명은 일실시예에 한정되어 설명되었지만, 이에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 분야의 통상적인 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있는 정도의 변형은 본 발명의 기술적 사상에 속하는 것임은 자명하다.Although the present invention described above is limited to one embodiment, the present invention is not limited thereto, and the present invention may be easily modified by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains. It is obvious that it belongs to the technical idea.
여기서, 본 발명의 기술적 사상에 의해 용이하게 변형 실시될 수 있는 실시예를 검토하여 보면 다음과 같다.Here, looking at an embodiment that can be easily modified by the technical idea of the present invention.
(1) 냉각 코일을 중심 방향으로 수렴하는 형상이나 지그재그 형상이 아닌 다른 형상으로 형성하거나 코일의 간격을 상이하게 배치하는 경우(1) When the cooling coil is formed in a shape other than the shape converging in the center direction or zigzag shape, or when the coils are arranged differently
(2) 냉각 코일을 상부 또는 하부 플레이트 내부에 선택적으로 형성하는 경우(2) When the cooling coil is selectively formed inside the upper or lower plate
(3) 쿨러를 2층 구조가 아닌 그 이상의 다층 구조로 형성하는 경우(3) When the cooler is formed in a multilayer structure of more than two-layer structure
(4) 상기의 (2) 및 (3)을 병용하는 경우(4) When using (2) and (3) above
이상의 구성을 갖는 본 발명은 다음과 같은 이점(利點)과 효과가 있다.The present invention having the above configuration has the following advantages and effects.
첫째, 본 발명은 핫 척과 물리적으로 접촉되도록 설치됨으로써 EDS 공정시 가열된 핫 척을 순환되는 냉매에 의해 신속하게 원하는 온도로 냉각할 수 있는 이점이 있다.First, the present invention is installed to be in physical contact with the hot chuck has the advantage that it is possible to quickly cool the heated hot chuck to the desired temperature by the circulating refrigerant during the EDS process.
둘째, 본 발명은 대류(열손실)을 최소화하여 EDS 공정 준비 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.Second, the present invention has the effect of reducing the EDS process preparation time by minimizing convection (heat loss).
섯째, 본 발명은 반도체 칩의 제조 수율을 개선할 수 있는 이점이 있다.Fifth, the present invention has an advantage of improving the manufacturing yield of semiconductor chips.
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