KR100888054B1 - 냉각장치를 포함한 웨이퍼 검사 시스템 - Google Patents

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강명구
박찬민
강건수
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Abstract

본 발명은 척을 구비하는 웨이퍼 프로버 장치를 포함한 웨이퍼 검사 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 웨이퍼 검사 시스템은, 에어를 공급받아 제습하여 공급하는 건조에어 공급장치와 액화기체를 저장하는 보관용기를 구비한 냉각장치와, 상기 건조에어 공급장치로부터 공급된 건조에어를 냉각하고 이 냉각된 건조에어를 상기 보관용기에 저장된 액화기체 중 일정량과 혼합하여 상기 웨이퍼 프로버 장치의 척에 공급하도록 제어하는 중앙제어장치를 구비하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여 본 발명은 웨이퍼 프로버 장치를 이용한 웨이퍼의 초저온환경 시험에 최적화된 냉동효율을 가지면서, 초저온환경 시험의 준비시간을 단축할 수 있다.
에어 드라이어, 급속냉각모듈, 보관용기, 웨이퍼 프로버 장치, 냉동기

Description

냉각장치를 포함한 웨이퍼 검사 시스템{Wafer testing system comprising chiller}
본 발명은 냉각장치를 포함한 웨이퍼 검사 시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 초저온환경 시험을 용이하게 실시할 수 있도록, 냉각장치 및 웨이퍼 프로버 장치를 포함한 웨이퍼 검사 시스템에 관한 것이다.
종래의 웨이퍼 프로버 장치는, 일반적으로 웨이퍼를 적정한 위치로 이송시키기 위한 위한 척, 척을 직접 이동시키는 X,Y 스테이지 그리고 카세트에 적재되어 있는 웨이퍼를 척에 올려 놓기 위한 로더유닛을 구비하고 있으며, 반도체 공정에서 생산된 웨이퍼에 생성된 개별 칩(다이)의 전기적 결함을 검사하는 용도로 사용된다.
또한, 이러한 웨이퍼 프로버 장치는, 위와 같은 기본적인 검사에 수반하여, 웨이퍼에 대한 환경 신뢰성 검사를 수행하기 위해 부수적으로 여러 가지 장치를 구비하여야 한다.
특히, 웨이퍼를 초저온 환경 상태에서 검사하기 위하여, 종래의 웨이퍼 프로버 장치는 웨이퍼의 온도를 냉각시키기 위한 냉각장치가 필수적으로 필요하다.
이 냉각장치는, 종래 시판되고 있는 이원 및 단단 방식의 범용 냉각기를 사용하고 있다. 그러나, 이러한 범용 냉각기에, 웨이퍼 프로버 장치의 초저온환경 시험에 최적화된 규격 및 기능을 기대하는 것은 어려운 일이다.
또한 이 냉각장치는 냉매에 의해 냉각된 액체 쿨런트를 척의 내부로 순환시켜 웨이퍼의 온도를 냉각시키는 방식을 사용하고 있다.
그러나, 이러한 방식을 사용하는 웨이퍼 프로버 장치는, 냉각된 액체 쿨런트를 직접 이용하여 척의 온도를 낮추기 때문에 냉각 효율은 뛰어나지만, 척을 순환하는 액체 쿨런트가 유출되는 경우, 웨이퍼 및 웨이퍼 프로버 장치의 부품을 손상시키는 위험을 가지고 있다.
또한, 종래의 웨이퍼 프로버 장치 중 하나는 이러한 종래 방식의 위험을 제거하기 위해, 척을 순환하는 유체로서 액체 쿨런트 대신 에어를 사용하는 방식을 사용하고 있다.
그러나, 이러한 웨이퍼 프로버 장치는, 액체 쿨런트에 비해 에어의 비열이 적기 때문에 웨이퍼를 냉각시키는데 많은 시간이 소요되는 문제가 있다.
이러한 냉각에 소요되는 시간을 줄이기 위해, 냉각기를 항시 가동상태에 두는 것도 가능하지만, 초저온 환경시험만을 위해 냉각기를 계속 가동시키는 것은 경제적으로 비효율적이다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 웨이퍼 프로버 장치의 초저온환경 시험에 최적화된 냉동효율을 가지면서, 초저온환경 시험의 준비시간을 단축할 수 있는 웨이퍼 검사 시스템을 제공하는 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 웨이퍼를 배치하기 위한 척을 구비하는 웨이퍼 프로버 장치를 포함한 웨이퍼 검사 시스템에 관한 것으로서, 상기 웨이퍼 검사 시스템은, 압축된 에어를 공급받아 제습하여 공급하는 건조에어 공급장치; 상기 건조에어 공급장치로부터 공급된 에어를 냉각하고 상기 냉각된 에어를 외부로 공급하며, 액화기체를 저장하는 보관용기를 포함하고 상기 보관용기에 저장된 액화기체를 공급하는 냉각장치; 상기 척의 온도를 급속히 냉각하는 급속냉각 모드를 선택하기 위한 급속냉각 모드키를 구비하는 사용자 입력부; 및 상기 건조에어 공급장치로부터 공급된 에어를 냉각하여 상기 웨이퍼 프로버 장치의 척에 공급하도록 상기 냉각장치를 제어하는 일반냉각 모드와, 상기 급속냉각 모드키를 통해 상기 급속냉각 모드가 선택된 경우 상기 건조에어 공급장치로부터 공급된 에어를 냉각하고, 상기 냉각된 에어를 상기 보관용기에 저장된 액화기체 중 일정량과 혼합하여 상기 웨이퍼 프로버 장치의 척에 공급하도록 상기 냉각장치를 제어하는 급속냉각 모드로 동작하는 중앙제어장치;를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 웨이퍼 프로버 장치는 상기 척의 내부에 형성된 냉각유로를 구비하고, 상기 중앙제어장치는, 상기 건조에어 공급장치로부터 공급된 에어를 냉각하여 상기 냉각유로에 공급하도록 상기 냉각장치를 제어하고, 상기 급속냉각 모드가 선택된 경우, 상기 보관용기에 저장된 액화기체 중 일정량을 상기 냉각유로에 공급하도록 상기 냉각장치를 제어한다.
여기서, 상기 냉각장치는, 상기 건조에어 공급장치로부터 공급된 에어를 냉각하는 일반냉각모듈과, 상기 보관용기를 포함하고 상기 보관용기에 저장된 액화기체를 공급하는 급속냉각모듈과, 상기 일반냉각모듈에 의해 냉각된 에어 및 상기 급속냉각모듈에 의해 공급된 액화기체를 상기 냉각유로로 공급하는 냉각에어 공급모듈을 구비하고, 상기 중앙제어장치는, 상기 건조에어 공급장치로부터 공급된 에어를 냉각하여 상기 냉각에어 공급모듈에 공급하도록 상기 일반냉각모듈을 제어하고, 상기 일반냉각모듈에 의해 공급된 에어를 상기 냉각유로에 공급하도록 상기 냉각에어 공급모듈을 제어하며, 상기 급속냉각 모드가 선택된 경우 상기 액화기체 중 일정량을 상기 냉각에어 공급모듈에 공급하도록 상기 급속냉각모듈을 제어하고, 상기 급속냉각모듈에 의해 공급된 액화기체를 상기 냉각유로에 공급하도록 상기 냉각에어 공급모듈을 제어한다.
또한, 상기 웨이퍼 프로버 장치의 상기 온도조절모듈은, 상기 척의 온도를 감지하는 온도센서를 구비하고, 상기 중앙제어장치는, 상기 사용자 입력부를 통해 상기 급속냉각 모드가 선택된 경우, 상기 감지된 척의 온도를 고려하여 상기 냉각유로에 공급하는 액화기체의 양을 계산하고, 상기 계산된 액화기체의 양을 상기 냉각유로에 공급하도록 상기 냉각장치를 제어한다.
상기 사용자 입력부는 상기 척의 온도를 선택하기 위한 온도 선택키를 구비하고, 상기 웨이퍼 프로버 장치의 상기 온도조절모듈은, 상기 척을 히팅시키는 히팅부재를 구비하고, 상기 중앙제어장치는, 상기 온도 선택키를 통해 척의 온도가 선택된 경우, 상기 선택된 척의 온도와 상기 온도센서에 의해 감지된 척의 온도가 일치하도록, 상기 냉각장치 및 상기 히팅부재을 제어한다.
그리고, 상기 웨이퍼 프로버 장치는, 상기 척의 주변 공기를 밀폐하기 위한 하우징과, 상기 냉각유로를 통과한 에어를 상기 하우징의 내부로 공급하는 내부에어 공급모듈을 구비하고, 상기 중앙제어장치는, 상기 냉각유로를 통과한 에어가 상기 하우징의 내부에 공급되도록 상기 내부에어 공급모듈을 제어한다. 상기 온도조절모듈은 상기 척 주변 공기의 이슬점 온도를 감지하는 이슬점감지센서를 구비하고, 상기 중앙제어장치는 상기 온도센서에 의해 감지된 척의 온도와 상기 이슬점감지센서에 의해 감지된 이슬점 온도를 비교하여, 상기 비교 결과를 기초로 상기 웨어퍼 프로버 장치의 내부에 공급되는 에어의 양을 조정하도록 상기 내부에어 공급모듈을 제어한다. 여기서 상기 보관용기에 저장된 액화기체는 액화질소인 것이 바람직하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 웨이퍼 검사 시스템은, 범용 냉각기가 아닌 웨이퍼 프로버 장치에 최적화된 냉동장치를 통합된 시스템으로 구현함으로써, 초저온환경 시험 시 최적화된 냉각효율을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 검사 시스템은, 척의 냉각유로에 액체 쿨런트 가 아닌 기체 쿨런트를 사용하여 척을 냉각시키기 때문에, 액체 쿨런트 누수에 따른 위험을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 검사 시스템은, 액체질소를 소량 분사하여 냉각 에어와 혼합, 사용하는 방식인 급속냉각모드가 구현되어 있어, 웨이퍼의 초저온환경 시험의 준비시간을 현저히 단축할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 웨이퍼 검사 시스템은, 척을 냉각시키는데 사용한 에어를 웨이퍼 프로버 장치의 하우징 내에 분사시켜 재활용함으로써, 초저온환경 시험 시 하우징 내부에 발생되는 이슬을 방지할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사 시스템의 구성 및 동작을 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사 시스템(1)은, 개략적으로 웨이퍼의 온도환경 시험이 가능한 웨이퍼 프로버 장치(300)와 웨이퍼 프로버 장치(300)에 저온의 환경을 제공하기 위한 냉각수단이 통합된 형태이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사 시스템(1)은 건조에어 공급장치(100), 냉각장치(200), 웨이퍼 프로버 장치(300), 사용자 입력부(400), 중앙제어장치(500)로 구성된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 프로버 장치(300)는, 웨이퍼의 초저온환경 시험을 위해, 2 가지 모드로 동작한다. 첫번째 동작모드는 건조에어 공급장치(100)로부터 공급된 에어를 냉각하여 웨이퍼 프로버 장치(300)에 공급함으로써 수행되는 일반냉각 모드이고, 두번째 동작모드는 사용자 입력부(400)를 통해 급속냉각 모드가 선택된 경우, 급속냉각모듈(230)에서 공급되는 액화기체 중 일정량과 일반냉각모듈(210)에서 공급되는 냉각 에어를 혼합하여 건조에어 공급장치(100)로부터 공급된 에어를 냉각하여 웨이퍼 프로버 장치(300)에 공급함으로써 수행되는 급속냉각 모드이다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 실시예의 웨이퍼 검사 시스템(1)의 각 구성에 대해 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사 시스템(1)의 개략적인 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사 시스템(1)의 에어의 흐름을 보여 주기 위한 개략적인 블록도이다.
먼저, 건조에어 공급장치(100)는 압축공기를 공급받아 제습하여 냉각장치(200)로 공급하는 장치이다.
건조에어 공급장치(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 에어 컴프레서(120)와 에어 드라이어(110)로 구성될 수 있다. 에어 컴프레서(120)는 내장된 압축공기를 공급하며, 에어 드라이어(110)는 공급된 공기를 건조시키는 역할을 수행한다. 에어 드라이어(110)는 흡착제를 이용하여 공급된 공기를 건조시킨다. 이에 의해, 건조에어 공급장치(100)는 대략 20℃의 건조공기를 발생시킬 수 있다.
여기서, 건조된 공기는 냉각장치(200)에 의해 냉각되어 웨이퍼 프로버 장치(300)에 구비된 척(310)의 온도를 낮추기 위한 매개체로 사용된다.
냉각장치(200)는, 건조에어 공급장치(100)로부터 공급된 에어를 냉각하고 냉각된 에어를 공급하며, 액화기체를 저장하는 보관용기(231)를 포함하고 상기 보관 용기(231)에 저장된 액화기체를 중앙제어장치(500)의 제어에 의해 웨이퍼 프로버 장치(300)로 공급한다.
냉각장치(200)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 일반냉각모듈(210), 냉각에어 공급모듈(220), 급속냉각모듈(230), 보관용기(231)로 구성될 수 있다.
일반냉각모듈(210)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 냉동기(211)와 열교환기(212)로 구성될 수 있으며, 건조에어 공급장치(100)로부터 공급된 에어를 냉각하여 공급한다. 여기서, 냉동기(211)는 냉매의 온도를 -80℃ ~ -90℃ 이하로 낮출 수 있는 이원 혹은 단단 냉동기를 이용할 수 있다. 열교환기(212)는 냉동기(211)에 의해 냉각된 냉매를 이용하여 건조에어 공급장치(100)로부터 공급된 에어를 열교환 방식으로 냉각시켜 냉각에어 공급모듈(220)에 공급하는 역할을 수행한다. 열교환기(212)는 공급된 에어를 대략 -70℃까지 냉각시킬 수 있다. 이러한 냉동기(211) 및 열교환기(212)는 공지기술이므로 구체적 설명은 생략한다.
급속냉각모듈(230)은, 액화기체를 보관하는 보관용기(231)를 내부에 포함하고 있으며, 중앙제어장치(500)의 제어에 의해 보관용기(231)에 저장된 액화기체를 냉각에어 공급모듈(220)에 공급한다. 여기서 액화기체는 일반적으로 액화질소를 사용하며, 이러한 보관용기(231)는 극저온(대략 -190℃)이하에 견딜수 있는 내열재로 만들어진다.
냉각에어 공급모듈(220)은 전술한 일반냉각모듈(210)에 의해 냉각된 에어 또는 급속냉각모듈(230)에 의해 공급된 액화기체를, 중앙제어장치(500)의 제어에 의해, 웨이퍼 프로버 장치(300)로 공급한다.
웨이퍼 프로버 장치(300)는, 반도체 웨이퍼를 결함 여부를 검사하는 장치로서, 웨이퍼 프로버 장치(300)는 검사할 웨이퍼를 배치하기 위한 척(310), 척(310)을 이동 및 고정시키는 X,Y 스테이지부(도시되지 않음), 검사할 웨이퍼와의 전기적 연결을 제공하고 전기적 신호를 송수신하는 프로버 유닛(도시되지 않음), 프로버 유닛(도시되지 않음)으로부터 송수신된 전기적 신호를 이용하여 각종 웨이퍼가 정해진 사양에 따라 제조되었는지 여부를 검사하는 프로그램을 이용하여 각각의 웨이퍼에 적합한 검사를 수행하는 테스터(도시되지 않음), 웨이퍼가 복수 개 삽입되어 있는 카세트(도시되지 않음)로부터 스테이지부(도시되지 않음)의 척(310)위로 이동시키는 로더(도시되지 않음)를 구비한다. 이러한 구성들은 공지기술이므로 구체적 설명은 생략한다.
편의상 도 2에서는, 웨이퍼 프로버 장치(300)의 일부 구성만을 도시한다. 이것은 본 발명의 주된 목적이 초저온환경 시험과 관련이 있기 때문이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 프로버 장치는, 척(310), 온도조절모듈(311), 내부에어 공급모듈(320), 하우징(330)을 구비하고 있다.
척(310)은, 하우징(330) 내에 배치되며 웨이퍼를 배치 및 고정하기 위한 배치대의 역할을 수행하며, 내부에 냉각유로(310a)가 형성되어 있다. 여기서 척(310)은 웨이퍼에 열을 전달해주는 역할도 수행한다.
냉각유로(310a)는, 척(310)의 온도를 낮추도록, 냉각장치(200)의 냉각에어 공급모듈(220)로부터 공급된 냉각에어 및 액화기체가 척(310)의 내부를 통과하도록 형성된다. 냉각유로(310a)는 척(310)으로부터 열이 효과적으로 전달되도록 다양한 방법으로 형성될 수 있다.
온도조절모듈(311)은, 척(310)의 온도를 조절하며, 히팅부재(311a), 온도센서(311b), 이슬점감지센서(311c)를 구비하고 있다.
히팅부재(311a)는, 척(310)의 온도를 높이기 위하여, 냉각유로(310a)의 하단에 형성되며, 히팅부재(311a)에 전원을 인가하는 것에 의해 열이 발생된다. 전원의 인가 여부는 중앙제어장치(500)에 의해 제어된다.
온도센서(311b)는 척(310)의 온도를 감지하여 중앙제어장치(500)로 전송하고, 이슬점감지센서(311c)는, 척(310) 주변의 이슬점온도를 감지하여 중앙제어장치(500)로 전송한다.
내부에어 공급모듈(320)은, 중앙제어장치(500)의 제어에 의해 하우징(330) 내부에 내부에어를 공급한다. 즉, 내부에어 공급모듈(320)은 냉각유로(310a)를 통과한 에어를 하우징(330) 내부에 공급한다. 또한, 내부에어 공급모듈(320)은, 중앙제어장치(500)의 제어의 의해, 냉각유로(310a)를 통과한 에어 중 일부를 하우징(330)의 외부로 배출하는 배출구(도시되지 않음)를 구비하고 있다. 이에 의해, 하우징(330) 내부에 공급되는 에어의 양을 조절할 수 있다.
하우징(330)은, 웨이퍼의 초저온환경 시험을 위한 밀폐공간을 제공한다. 초저온환경 시험 동안, 외부의 공기의 유입을 차단하여 웨이퍼에 이슬이 발생하는 것을 방지한다.
사용자 입력부(400)는, 급속냉각 모드키(410)와 온도 선택키(420)로 구성된다.
여기서, 급속냉각 모드키(410)는 척(310)의 온도를 급속히 냉각하는 급속냉각 모드를 선택하기 위한 것으로, 사용자가 급속냉각 모드키(410)를 선택하면, 본 실시예의 웨이퍼 검사 시스템(1)은 급속냉각 모드로 동작하게 된다. 여기서, 급속냉각 모드키(410)는 버튼 스위치, 유저인터페이스가 구현된 터치스크린과 같은 다양한 형태로 마련될 수 있다.
온도 선택키(420)는 척(310)의 온도를 선택하기 위한 것으로, 선택된 척(310)의 온도에 대응하는 제어신호가 중앙제어장치(500)에 전송된다. 여기서는 웨이퍼의 초저온환경 시험을 위해 대략 -80℃로 척(310)의 온도를 설정한다.
중앙제어장치(500)는, 웨이퍼의 초저온환경 시험을 위해, 저온온도설정모듈(도시되지 않음)과 이슬방지모듈(도시되지 않음)을 구비한다.
여기서, 저온온도설정모듈(도시되지 않음)은 다시 급속냉각 모드와 일반냉각 모드로 구성될 수 있다.
즉, 중앙제어장치(500)는, 사용자 입력부(400)를 통해 급속냉각 모드가 선택되지 않은 경우, 즉, 일반냉각 모드인 경우, 건조에어 공급장치(100)로부터 공급된 에어를 냉각하여 웨이퍼 프로버 장치(300)의 척(310)에 공급하도록 냉각장치(200)를 제어한다.
일반냉각 모드인 경우, 냉동기(211)를 가동하면 저온측의 냉매가 -80℃ ~ -90℃로 냉각되며, 열교환기(212)를 통하여 건조에어 공급장치(100)에서 공급된 건조에어를 -70℃ 이하로 냉각시키게 되며, 중앙제어장치(500)는 냉각된 건조에어가 프로버 장치(300)의 척(310)의 냉각유로(310a)에 공급되도록 냉각에어 공급모 듈(220)을 제어한다.
중앙제어장치(500)는, 사용자 입력부(400)를 통해 급속냉각 모드가 선택된 경우, 즉 급속냉각 모드인 경우, 보관용기(231)에 저장된 액화기체 중 일정량과 일반냉각모듈(210)에서 공급되는 냉각에어를 혼합하여 웨이퍼 프로버 장치(300)의 척(310)에 공급하도록 냉각장치(200)를 제어한다. 여기서, 액화기체는 액화질소를 사용한다.
급속냉각 모드인 경우, 중앙제어장치(500)는, 보관용기(231)에 저장된 액화기체 중 일정량이 냉각에어 공급모듈(220)에 공급되도록 급속냉각모듈(230)을 제어하게 되는데 이 액화 기체는 보관용기(231)로부터 유출됨과 동시에 기화되면서 일반냉각모듈(210)에서 공급되는 냉각에어와 혼합된다. 된다. 그리고, 급속냉각모듈(230)로부터 공급되는 액화기체의 양은 일반냉각모듈(210)로부터 공급되는 에어의 양보다 소량이다. 즉, 액화기체의 양은 에어의 양의 대략 1/10 정도가 적당하다.
다음, 중앙제어장치(500)는, 급속냉각모듈(230)에 의해 공급된 액화기체가 척(310)의 냉각유로(310a)에 공급되도록 냉각에어 공급모듈(220)을 제어한다.
또한, 중앙제어장치(500)는 온도조절모듈(311)의 온도센서(311b)에 의해 감지된 척(310)의 온도를 고려하여, 공급되는 액화기체의 양을 계산한다. 즉, 중앙제어장치(500)는 감지된 척(310)의 온도에 대응하여, 액화기체의 양을 에어의 양의 대략 1/12 ~ 1/8 범위 내에서 조절하여 냉각에어 공급모듈(220)에 공급한다.
또한, 중앙제어장치(500)는 온도 선택키(420)를 통해 척(310)의 온도가 선택 된 경우, 선택된 척(310)의 온도와 상기 온도센서(311b)에 의해 감지된 척(310)의 온도가 일치하도록, 냉각장치(200) 및 히팅부재(311a)을 제어한다.
중앙제어장치가, 전술한 바와 같이, 유체의 흐름을 제어하기 위해서는, 도 2에 도시되지 않았지만, 냉각장치(200) 및 웨이퍼 프로버 장치(300)가 극저온 밸브나 유체밸브(도시되지 않음)와 같은 개폐부재를 구비하고 있어야 한다. 중앙제어장치(500)는 개폐부재를 구동함으로써 냉각장치(200) 및 웨이퍼 프로버 장치(300)의 유체 흐름을 제어한다.
이하에서는, 도 3 및 도 4를 참조하여, 중앙제어장치(500)의 저온온도설정모듈(도시되지 않음) 및 이슬방지모듈(도시되지 않음)의 제어 절차를 설명한다.
이하에서는 도 3 및 도 4를 참조하여 저온온도설정모듈 및 이슬방지모듈에 대해 설명한다.
도 3은, 중앙제어장치(500)가 초저온환경 시험을 수행하는 과정을 나타내는 제어흐름도이다.
먼저, 중앙제어장치(500)는 온도 선택키(420)를 통해 설정된 온도를 전송받아 메모리에 저장한다(S100).
여기서는, 설정온도가 -60℃인 경우를 예시적으로 설명한다. 이것은 웨이퍼 검사 시스템(1)이 웨이퍼에 대해 -60℃ 초저온환경 시험을 시작한다는 의미이다.
다음, 중앙제어장치(500)는 온도조절모듈(311)로 부터 척(310)의 현재온도 및 척(310) 주변의 이슬점온도를 전송받아 메모리에 저장한다(S110). 이러한 과정은 주기적으로 이루어져 척(310)의 현재상태를 모니터링한다.
다음, 중앙제어장치(500)는 냉각장치(200)를 제어하여 저온온도설정모듈을 수행한다(S120). 즉, 중앙제어장치(500)는 일반냉각모듈(210)을 구동시켜 냉동기(211)의 저온측 냉매를 대략 -80℃까지 냉각시킨다. 그리고, 중앙제어장치(500)는, 열교환기(212)를 통해 냉각된 에어가 건조에어 공급장치(100)로부터 공급된 에어를 -70℃까지 냉각하여 냉각에어 공급모듈(220)로 공급하도록 제어한다.
또한, 중앙제어장치(500)는, 전술한 S120단계의 수행과 동시에 도 4의 제어절차를 병행하여 수행한다. 도 4의 제어절차는 이슬방지모듈을 수행하는 제어절차로서, 이에 대한 설명은 후술한다.
다음, 중앙제어장치(500)는, 급속냉각 모드의 선택여부를 판단한다(S130). 이것은 급속냉각 모드키(410)의 선택여부에 따라 결정된다. 여기서 급속냉각 모드는 다시 수동모드와 자동모드롤 나누어지는데, 도 3에서는 자동모드에 대해서만 설명한다. 수동모드에 대해서는 후술한다.
다음, S130단계에서 급속냉각 모드가 선택되지 않은 경우, S150단계를 수행한다.
반면, S130단계에서 급속냉각 모드가 선택된 경우, 중앙제어장치(500)는, S100단계 및 S110단계에서 저장된 설정온도에 척(310)의 온도를 계산하여 설정온도 및 척(310)의 온도의 차이가 5℃ 내인지 판단한다(S140).
다음, S140단계에서 판단한 결과, 온도의 차이가 5℃ 내인 경우, 중앙제어장치(500)는 S150단계를 수행한다.
반면, S140단계에서 판단한 결과, 온도의 차이가 5℃ 보다 많은 경우, 중앙 제어장치(500)는 급속냉각모듈(230)을 작동시킨다(S145). 즉, 중앙제어장치(500)는 온도의 차이가 5℃ 보다 많을 수록 액화질소의 공급량을 증가하도록 급속냉각모듈(230)을 제어한다. 예를 들면, 현재 척의 온도가 100℃로 감지되고 저온 설정온도가 -60℃인 경우, 급속냉각모듈(230)은 냉각에어 공급모듈(220)에 공급된 에어의 대략 1/8의 액화질소를 냉각에어 공급모듈(220)에 공급한다. 현재 척의 온도가 온도가 -20℃인 경우에는, 급속냉각모듈(230)은 액화질소의 공급량을 1/12로 줄인다.
여기서, 온도의 차이에 대한 액화질소의 양은 룩업테이블의 형태로 메모리에 저장되거나, 소정 계산식에 따라 실시간으로 계산될 수 있을 것이다.
다음, 중앙제어장치(500)는, S140단계에서 판단한 결과, 온도의 차이가 5℃내인 경우, 전 단계들에서 냉각에어 공급모듈(220)에 공급된 냉각에어를 척(310)의 냉각유로(310a)에 공급한다(S150).
다음, 중앙제어장치(500)는, 전술한 S100 및 S110단계에 의해 저장된 척(310)의 현재온도가 설정 온도보다 높은지 여부를 판단한다(S160).
다음, 중앙제어장치(500)는, S160단계에서 판단한 결과, 척(310)의 현재온도가 설정온도보다 높은 경우, S140단계로 돌아간다.
반면, 중앙제어장치(500)는, S160단계에서 판단한 결과, 척(310)의 현재온도가 설정온도보다 낮은 경우, 히팅부재(311a)를 구동시키고, S160단계로 돌아간다(S170).
이와 같이, 중앙제어장치(500)는 급속냉각 모드가 선택된 경우, 액화질소를 공급하여 척(310)의 온도를 급속히 낮출 수가 있기 때문에, 웨이퍼의 초저온환경 시험의 준비시간을 현저히 단축할 수 있다.
전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사 시스템의 자동모드와는 별개로, 수동모드에 대해 간략히 설명한다.
급속냉각 모드키(410)를 통해 급속냉각 모드가 선택되면, 중앙제어장치(500)는 이를 인식하고, 척(310)의 현재온도 및 척(310) 주변의 이슬점온도를 고려하지 않고 사전에 미리 설정된 시퀀스를 수행한 후 종료된다. 즉, 일반냉각모듈(210)을 구동시켜 냉각에어 공급모듈(220)에 냉각에어를 공급하고 이를 다시 척(310)의 냉각유로(310a)에 공급한다. 이와 동시에 급속냉각모듈(230)을 작동시켜, 냉각에어 공급모듈(220)에 공급된 에어의 대략 1/10 양의 액화질소를 냉각에어 공급모듈(220)에 공급한다. 이 액화질소는 냉각에어 공급모듈(220)의 공급된 에어에 기화된 후, 냉각에어 공급모듈(220)에 의해 척(310)의 냉각유로(310a)에 공급된다.
이하에서는 도 4를 참조하여 이슬방지모듈(도시되지 않음)에 대해 설명한다.
도 4는, 중앙제어장치(500)가 초저온환경 시험 중 이슬을 방지하는 과정을 나타내는 제어흐름도이다.
먼저, 중앙제어장치(500)는 전술한 S110단계에 의해 모니터링된 척(310)의 현재온도 및 척(310) 주변의 이슬점 온도를 판독하여, 척(310)의 현재온도에서 척(310) 주변의 이슬점온도를 감산한다(S200). 즉, 척(310)의 온도와 척(310) 주변의 이슬점온도의 차이가 +10℃ 내인지 판단한다.
다음. S200단계 판단결과, 척(310)과 이슬점온도의 차이가 +10℃ 내인 경우, 중앙제어장치(500)는, 냉각유로(310a)를 통과한 에어 전부를 하우징(330) 내부에 공급하도록 내부에어 공급모듈(320)을 제어한다(S210).
반면, S200단계 판단결과, 척(310)과 이슬점온도의 차이가 +10℃ 보다 많은 경우, 냉각유로(310a)를 통과한 에어의 1/2를 하우징(330) 내부에 공급하고, 나머지 1/2은 배출구(도시되지 않음)를 개방하여 하우징(330)의 외부로 배출하도록 내부에어 공급모듈(320)을 제어한다(S220).
이와 같이, 중앙제어장치(500)는, 척(310)을 냉각시키는데 사용한 에어를 웨이퍼 프로버 장치(300)의 하우징(330) 내에 분사시켜 재활용함으로써, 초저온환경 시험 시 하우징(330)의 내부에 발생되는 이슬을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 웨이퍼 검사 시스템은, 반도체 시험 및 반도체 제조분야에 효과적으로 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 검사 시스템의 에어의 흐름을 나타내기 위한 웨이퍼 검사 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙제어장치가 초저온환경 시험을 수행하는 과정을 나타내는 제어흐름도이다.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙제어장치가 초저온환경 시험 중 이슬을 방지하는 과정을 나타내는 제어흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 건조에어 공급장치 200 : 냉각장치
210 : 일반냉각모듈 220 : 냉각에어 공급모듈
230 : 급속냉각모듈 300 : 웨이퍼 프로버 장치
310 : 척 320 : 내부에어 공급모듈
330 : 하우징 400 : 사용자 입력부
410 : 급속냉각 모드키 420 : 온도선택키

Claims (8)

  1. 웨이퍼를 배치하기 위한 척을 구비하는 웨이퍼 프로버 장치를 포함한 웨이퍼 검사 시스템에 있어서,
    압축된 에어를 공급받아 제습하여 외부로 공급하는 건조에어 공급장치;
    상기 건조에어 공급장치로부터 공급된 에어를 냉각하고 상기 냉각된 에어를 공급하며, 액화기체를 저장하는 보관용기를 포함하고 상기 보관용기에 저장된 액화기체를 공급하는 냉각장치;
    상기 척의 온도를 급속히 냉각하는 급속냉각 모드를 선택하기 위한 급속냉각 모드키를 구비하는 사용자 입력부; 및
    상기 건조에어 공급장치로부터 공급된 에어를 냉각하여 상기 웨이퍼 프로버 장치의 척에 공급하도록 상기 냉각장치를 제어하는 일반냉각 모드와, 상기 급속냉각 모드키를 통해 상기 급속냉각 모드가 선택된 경우 상기 건조에어 공급장치로부터 공급된 에어를 냉각하고 상기 냉각된 에어를 상기 보관용기에 저장된 액화기체 중 일정량과 혼합하여 상기 웨이퍼 프로버 장치의 척에 공급하도록 상기 냉각장치를 제어하는 급속냉각 모드로 동작하는 중앙제어장치;
    를 구비하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 웨이퍼 프로버 장치는 상기 척의 내부에 형성된 냉각유로를 구비하고,
    상기 중앙제어장치는, 상기 건조에어 공급장치로부터 공급된 에어를 냉각하여 상기 냉각유로에 공급하도록 상기 냉각장치를 제어하고, 상기 급속냉각 모드가 선택된 경우, 상기 냉각장치에 의해 냉각된 에어를 상기 보관용기에 저장된 액화기체 중 일정량과 혼합하여 상기 냉각유로에 공급하도록 상기 냉각장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 냉각장치는,
    상기 건조에어 공급장치로부터 공급된 에어를 냉각하는 일반냉각모듈과, 상기 보관용기를 포함하고 상기 보관용기에 저장된 액화기체를 공급하는 급속냉각모듈과, 상기 일반냉각모듈에 의해 냉각된 에어 및 상기 급속냉각모듈에 의해 공급된 액화기체를 상기 냉각유로로 공급하는 냉각에어 공급모듈을 구비하고,
    상기 중앙제어장치는,
    상기 건조에어 공급장치로부터 공급된 에어를 냉각하여 상기 냉각에어 공급모듈에 공급하도록 상기 일반냉각모듈을 제어하고, 상기 일반냉각모듈에 의해 공급된 에어를 상기 냉각유로에 공급하도록 상기 냉각에어 공급모듈을 제어하며, 상기 급속냉각 모드가 선택된 경우 상기 액화기체 중 일정량을 상기 냉각에어 공급모듈에 공급하도록 상기 급속냉각모듈을 제어하며, 상기 급속냉각모듈에 의해 공급된 액화기체를 상기 냉각유로에 공급하도록 상기 냉각에어 공급모듈을 제어하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 웨이퍼 프로버 장치는, 상기 척의 온도를 감지하는 온도센서를 포함하는 온도조절모듈을 더 구비하고,
    상기 중앙제어장치는,
    상기 사용자 입력부를 통해 상기 급속냉각 모드가 선택된 경우, 상기 온도센서에 의해 감지된 상기 척의 온도를 고려하여 상기 냉각유로에 공급되는 액화기체의 양을 계산하고, 상기 계산된 액화기체의 양을 상기 냉각유로에 공급하도록 상기 냉각장치를 제어하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 사용자 입력부는 상기 척의 온도를 선택하기 위한 온도 선택키를 구비하고,
    상기 웨이퍼 프로버 장치의 상기 온도조절모듈은, 상기 척을 히팅시키는 히팅부재를 구비하고,
    상기 중앙제어장치는, 상기 온도 선택키를 통해 척의 온도가 선택된 경우, 상기 선택된 척의 온도와 상기 온도센서에 의해 감지된 척의 온도가 일치하도록, 상기 냉각장치 및 상기 히팅부재을 제어하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 웨이퍼 프로버 장치는, 상기 척의 주변 공기를 밀폐하기 위한 하우징과, 상기 냉각유로를 통과한 에어를 상기 하우징의 내부로 공급하는 내부에어 공급모듈을 구비하고,
    상기 중앙제어장치는, 상기 냉각유로를 통과한 에어가 상기 하우징의 내부에 공급되도록 상기 내부에어 공급모듈을 제어하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 온도조절모듈은 상기 척 주변 공기의 이슬점 온도를 감지하는 이슬점감지센서를 구비하고,
    상기 중앙제어장치는 상기 온도센서에 의해 감지된 척의 온도와 상기 이슬점감지센서에 의해 감지된 이슬점 온도를 비교하여, 상기 비교 결과를 기초로 상기 웨어퍼 프로버 장치의 내부에 공급되는 에어의 양을 조정하도록, 상기 내부에어 공급모듈을 제어하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 냉각장치는, 상기 보관용기에 저장된 액화기체가 액화질소인 것을 특징으로 하는 웨이퍼 검사 시스템.
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