KR100999233B1 - Heat and cold chuck system capable of prevention condensation - Google Patents
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Abstract
챔버(110)에 구비된 척(120)을 저온으로 변환시키기 위하여 압축기(131), 응축기(132), 팽창밸브(133) 및 열교환기(134)를 통해 냉매를 냉각시키는 냉각유닛(130); 척(120)을 고온으로 변환시키기 위하여 척(120)에 일체로 형성된 가열기(141)를 통해 척(120)을 가열시키는 가열유닛(140); 및 챔버(110) 내부의 온도가 항상 일정한 상태를 유지하도록 드라이에어가 공급되는 드라이에어공급유닛(150)을 포함하며, 상기 드라이에어공급유닛(150)은, 척(120)의 냉각 또는 가열을 위해 냉각유닛(130) 또는 가열유닛(140)으로부터 공급되는 열교환된 드라이에어를 가열시켜 드라이에어 중의 수분을 제거하는 히팅수단(151)과, 외부로부터 드라이에어 또는 히팅수단(151)에 의해 수분이 제거된 드라이에어를 공급받아 챔버(110) 공간에 배출시키는 에어배출기(152)를 포함하는 결로 방지가 가능한 히트 앤드 콜드 척 시스템이 제공된다.A cooling unit 130 for cooling the refrigerant through the compressor 131, the condenser 132, the expansion valve 133, and the heat exchanger 134 to convert the chuck 120 provided in the chamber 110 to a low temperature; A heating unit 140 for heating the chuck 120 through a heater 141 integrally formed in the chuck 120 to convert the chuck 120 into a high temperature; And a dry air supply unit 150 to which dry air is supplied so that the temperature inside the chamber 110 is always maintained at a constant state, and the dry air supply unit 150 may cool or heat the chuck 120. In order to heat the heat-exchanged dry air supplied from the cooling unit 130 or the heating unit 140 to remove moisture in the dry air, and moisture from the outside by the dry air or the heating means 151 A condensation-resistant heat and cold chuck system is provided that includes an air exhauster 152 that receives the removed dry air and discharges it into the chamber 110 space.
반도체, 반도체칩, IC, 핸들러, 테스트 핸들러, 척, 결로, 온도변화, 냉각, 가열, 드라이에어 Semiconductor, Semiconductor Chip, IC, Handler, Test Handler, Chuck, Condensation, Temperature Change, Cooling, Heating, Dry Air
Description
본 발명은 히트 앤 콜드 척 시스템에 관한 것으로서, 반도체의 후공정에 있어서 반도체의 불량여부를 판별하는 가열 및 냉각 테스트를 실시할 때 척에 공급되는 드라이 에어(Dry Air)를 가열시켜 드라이 에어에 포함된 수분 제거를 통하여 척 내부의 결로를 방지할 수 있는 결로 방지가 가능한 히트 앤 콜드 척 시스템에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat and cold chuck system, wherein the dry air supplied to the chuck is heated and included in the dry air when a heating and cooling test for determining whether the semiconductor is defective in a subsequent process of the semiconductor is performed. The present invention relates to a heat and cold chuck system capable of preventing condensation that can prevent condensation inside a chuck through water removal.
반도체는 칩의 제작공정인 전공정, 칩의 불량여부를 판별하기 위한 중간공정 및 팩킹된 반도체칩의 불량여부를 판별하기 위한 후공정으로 나눌 수 있다. 각 공정에 있어서 불량을 제거함으로써 계속적인 후공정의 생산성과 수율을 향상시키는 것이 필요하다. 이 때 반도체 칩의 불량여부를 판별함에 있어서 -40℃에서 +150℃의 환경 하에서 반도체의 오작동여부를 테스트해야 한다.The semiconductor may be divided into a pre-process which is a manufacturing process of the chip, an intermediate process for determining whether the chip is defective, and a post-process for determining whether the packed semiconductor chip is defective. It is necessary to improve the productivity and yield of the subsequent post-process by removing defects in each process. At this time, in determining whether the semiconductor chip is defective, the semiconductor should be tested for malfunction under the environment of -40 ° C to + 150 ° C.
따라서 신속히 반도체 칩을 테스트하기 위한 반도체 스테이지인 척의 온도를 신속히 변화시킬 수 있어야 한다. 이와 관련하여 종래의 반도체 칩 테스트 장비인 히트 앤 콜드 척 시스템을 간략히 설명하기로 한다.Therefore, it is necessary to be able to quickly change the temperature of the chuck, which is a semiconductor stage for quickly testing semiconductor chips. In this regard, a heat and cold chuck system, which is a conventional semiconductor chip test equipment, will be briefly described.
도 1은 종래의 히트 앤 콜드 척 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.1 is a schematic view showing a conventional heat and cold chuck system.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 히트 앤 콜드 척 시스템은, 반도체 척(10)을 저온으로 변환시키기 위한 냉각시스템(20)과, 반도체 척(10)을 고온으로 변환시키기 위한 가열시스템(30)을 포함한다.As shown in FIG. 1, the conventional heat and cold chuck system includes a
상기와 같은 냉각시스템(20)은 냉매, 예를 들면, CFC나 He의 냉매를 압축하는 압축기(21), 압축된 냉매를 응축하는 응축기(22), 냉매유도관을 통해 이송되는 냉매를 팽창시키는 팽창밸브(23), 팽창밸브(23)에 의해 팽창된 저온의 냉매와 외부의 드라이에어를 열교환하는 열교환기(24), 열교환기(24)에 의해 열교환된 드라이에어를 통해 반도체칩의 온도를 하강시키는 척(10)으로 구성된다. The
또한, 상기 가열시스템(30)은, 척(10)의 내부에 구비되어 외부로부터 공급되는 전류를 통해 척(10)의 표면 온도를 가열시키는 가열장치(31)를 포함한다.In addition, the
그러나 종래 히트 앤 콜드 척 시스템은, 냉각 상태에서 가열 상태로 척(10)의 온도 변환시 예를 들면, -40℃에서 +150℃로 환경 변화시 -40℃로 냉각된 척(10)이 가열장치(31)에 의해 +150℃로 가열되거나 또는 척(10)의 온도가 척(10)이 구비된 챔버(11) 내부의 이슬점 온도 보다 낮아지게 되면 척(10)의 표면에 결로현상이 발생하게 되어 반도체 칩의 테스트 공정이 정확히 이루어지지 않아 수율이 저하되는 문제점이 있다. However, in the conventional heat and cold chuck system, when the temperature of the
따라서 본 발명의 목적은 반도체 칩의 테스트 공정에 있어서 척으로부터 배 출되는 드라이에어를 가열시켜 수분을 제거하고 이를 다시 열교환기와 챔버 내에 공급시켜 척의 온도 변환시 발생되는 결로현상을 억제할 수 있는 결로 방지가 가능한 히트 앤 콜드 척 시스템을 제공하는 것이다.Therefore, an object of the present invention is to prevent the condensation that can suppress the condensation generated during the temperature conversion of the chuck by heating the dry air discharged from the chuck in the test process of the semiconductor chip to remove moisture and supply it to the heat exchanger and the chamber again. To provide a possible hit and cold chuck system.
본 발명에 의하면, 챔버(110)에 구비된 척(120)을 저온으로 변환시키기 위하여 압축기(131), 응축기(132), 팽창밸브(133) 및 열교환기(134)를 통해 냉매를 냉각시키는 냉각유닛(130); 척(120)을 고온으로 변환시키기 위하여 척(120)에 일체로 형성된 가열기(141)를 통해 척(120)을 가열시키는 가열유닛(140); 및 챔버(110) 내부의 온도가 항상 일정한 상태를 유지하도록 드라이에어가 공급되는 드라이에어공급유닛(150)을 포함하며, 상기 드라이에어공급유닛(150)은, 척(120)의 냉각 또는 가열을 위해 냉각유닛(130) 또는 가열유닛(140)으로부터 공급되는 열교환된 드라이에어를 가열시켜 드라이에어 중의 수분을 제거하는 히팅수단(151)과, 외부로부터 드라이에어 또는 히팅수단(151)에 의해 수분이 제거된 드라이에어를 공급받아 챔버(110) 공간에 배출시키는 에어배출기(152)를 포함하는 결로 방지가 가능한 히트 앤드 콜드 척 시스템이 제공된다.According to the present invention, to cool the refrigerant through the
여기서, 상기 가열유닛(140)은 냉각유닛(130)의 압축기(131)에 의해 압축된 냉매의 고온/고압의 기체를 냉각유닛(130)의 열교환기(134)에 유도시켜 외부로부터 유입되어 척(120)에 공급되는 드라이에어가 열교환되도록 하는 냉매유도관(142)을 포함하는 것이 바람직하다. Here, the
또한, 상기 가열유닛(140)은, 냉매유도관(142)의 냉매 유도시 냉각유닛(130) 이 정지되도록 압축기(131)와 응축기(132) 사이의 냉매유도를 차단하는 제1 제어밸브(143), 팽창밸브(133)와 열교환기(134) 사이의 냉매유도를 차단하는 제2 제어밸브(144) 및 상기 냉매유도관(142)의 냉매유도를 개방하는 제3 제어밸브(145)를 더 포함하는 것이 바람직하다. In addition, the
또한, 상기 가열유닛(140)의 작동시 상기 제3 제어밸브(145)가 개방되어 상기 열교환기(134)로 고온 상태의 냉매가 유입되는 것이 바람직하다. In addition, when the
또한, 상기 가열유닛(140)은 상기 압축기(131)의 동작에 따른 압축열을 열교환하는 제2 열교환기를 더 포함하는 것이 바람직하다. In addition, the
따라서 본 발명에 의하면, 척으로부터 배출되는 드라이에어를 가열시켜 수분을 제거하고 이를 다시 열교환기와 챔버 내에 공급시켜 척의 온도 변환시 발생되는 결로현상을 억제하고 열교환기의 열교환 효율을 향상시킬 수 있다. Therefore, according to the present invention, the dry air discharged from the chuck is heated to remove moisture and then supplied to the heat exchanger and the chamber, thereby suppressing condensation occurring during temperature conversion of the chuck and improving heat exchange efficiency of the heat exchanger.
또한, 척의 가열시 척에 일체로 형성된 가열기 이외에 냉각유닛의 압축에 따른 고온고압의 기체와 열교환된 드라이에어가 공급됨으로써, 척의 가열이 보다 신속하게 이루어지도록 할 수 있다.In addition, when the chuck is heated, the dry air heat-exchanged with the gas of high temperature and high pressure according to the compression of the cooling unit is supplied in addition to the heater formed integrally with the chuck, thereby allowing the chuck to be heated more quickly.
또한, 냉각유닛의 압축시 발생된 고온고압의 기체를 열교환에 이용함으로써, 에너지를 재활용할 수 있다.In addition, by using the high temperature and high pressure gas generated during the compression of the cooling unit for heat exchange, energy can be recycled.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 결로 방지가 가능한 반도체 테스트 시스템에 관하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a semiconductor test system capable of preventing condensation according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 결로 방지가 가능한 히트 앤드 콜드 척 시스템의 개략적 구성을 나타낸 구성도이다.2 is a block diagram showing a schematic configuration of a heat and cold chuck system capable of preventing condensation according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 챔버(110)에 구비된 척(120)을 저온으로 변환시키기 위한 냉각유닛(130), 척(120)을 고온으로 변환시키기 위한 가열유닛(140) 및 챔버(110) 내부의 온도가 항상 일정한 상태를 유지하도록 드라이에어가 공급되는 드라이에어공급유닛(150)을 포함한다.As shown in FIG. 2, according to a preferred embodiment of the present invention, a
냉각유닛(130)은, 냉매, 예를 들면, CFC나 He의 냉매를 고온/고압의 기체로 압축하는 압축기(131), 상기 압축된 고온/고압의 기체를 저온/고압의 액체로 응축하는 응축기(132), 상기 응축된 저온/고압의 액체를 저온/저압의 액체로 팽창시키는 팽창밸브(133), 상기 저온/저압의 액체와 외부로부터 공급되는 드라이에어를 열교환시켜 챔버(110) 내부의 척(120)에 공급하는 열교환기(134)를 포함한다.The
여기서, 상기 열교환기(134)에 의해 열교환된 저온/저압의 액체는 상기 열교환을 통하여 고온/저압의 기체로 다시 압축기(131)에 공급되는 냉각순환싸이클을 가지며, 상기 압축기(131)는 상기 냉매의 압축시 액체와 기체를 분리하기 위한 기액분리기(135)를 더 포함할 수 있다. Here, the low temperature / low pressure liquid heat-exchanged by the
또한, 상기 냉각유닛(130)은, 본원의 출원인에 의해 선출원된 대한민국특허 등록 제10-0718679호에 개시된 바와 같이, 각기 구별되는 제1, 제2 및 제3원 냉매를 포함하는 반도체테스트시스템에 있어서, 상기 제1원 냉매를 응축시키며, 이 응축과정에서 액화된 제1원 냉매를 회수하여 증발시키기 위한 제1단 증발/응축부, 상기 제1단 증발/응축부의 응축과정을 거친 냉매 중 기상의 제1원 냉매를 응축시키 며, 이 응축과정에서 액화된 제1원 냉매를 회수하며, 제2원 냉매를 증발시키기 위한 제2단 증발/응축부, 상기 제2단 증발/응축부의 응축과정을 거친 냉매 중 기상의 제2원 냉매를 응축시키며, 이 응축과정에서 액화된 제2원 냉매를 회수하며, 제2원 냉매를 증발시키기 위한 제3단 증발/응축부, 상기 제3단 증발/응축부의 응축과정을 거친 냉매 중 기상의 제2원 냉매를 응축시키며, 이 응축과정에서 액화된 제2원 냉매 및 제3원 냉매를 회수하며, 제3원 냉매를 증발시키기 위한 제4단 증발/응축부 및 상기 제4단 증발/응축부의 응축과정을 거친 냉매 중 기상의 제3원 냉매를 증발시키기 위한 제5단 증발부를 포함하며, 상기 제5단 증발부와 열교환하여 테스트하고자 하는 반도체칩의 척에 열교환된 냉각에너지를 공급하도록 하여, 상기 3원 냉매들로 이루어진 다단 팽창응축과정을 가지는 과정에서 3원 냉매들의 비율을 일정비율로 변화시켜 최종 팽창증발과정에서 최저온의 냉매만이 팽창증발됨으로써, 척의 온도를 신속히 냉각되도록 하는 것이 바람직하다. In addition, the
따라서 상기 냉각유닛(130)의 냉각순환싸이클에 의하여 챔버(110)의 척(120)은 보다 신속하게 냉각될 수 있다.Therefore, the
가열유닛(140)은, 챔버(110)의 척(120) 내부 하단에 일체로 구성된 전열소자 등을 통해 척(120)을 가열하는 가열기(141)를 포함한다.The
또한, 가열유닛(140)은, 냉각유닛(130)의 압축기(131)에 의해 압축된 고온/고압의 기체를 열교환기(134)에 공급하는 냉매유도관(142), 냉매유도관(142)을 통하여 고온/고압의 기체가 열교환기(134)에 공급시 냉각유닛(130)의 냉각순환싸이클이 정지되도록 압축기(131)와 응축기(132) 사이의 냉매유도를 차단하는 제1 제어밸 브(143), 팽창밸브(133)와 열교환기(134) 사이의 냉매유도를 차단하는 제2 제어밸브(144) 및 상기 냉매유도관(142)의 냉매유도를 개방하는 제3 제어밸브(145)로 구성된 가열순환싸이클을 더 포함한다.In addition, the
여기서, 상기 척(120)은, 내부에 열교환기(134)로부터 열교환되어 공급되는 드라이에어가 순환되는 유로가 형성되고 상기 유로의 하부에 가열기(141)가 구비되는 것이 바람직하다. Here, the
따라서 상기 가열유닛(140)은, 상기 가열기(140) 이외에도 냉각유닛(130)의 압축기(131)에 의한 고온/고압의 기체와 열교환된 드라이에어가 척(120)에 공급되게 함으로써, 상기 냉각유닛(130)에 의해 냉각된 척(120)이 보다 신속하게 가열되도록 할 수 있고 냉각유닛(130)의 에너지를 재활용할 수 있다. Therefore, the
또한, 상기 가열유닛(140)은, 상기 냉매유도관(142)을 통해 압축기(131)의 고온의 냉매를 열교환기(134)에 공급시키는 대신에, 압축기(131)에 상기 고온의 열을 열교환시킬 제2 열교환기(미도시)를 더 구비하여도 좋다. In addition, the
드라이에어공급유닛(150)은, 척(120)의 냉각 또는 가열을 위해 냉각유닛(130) 또는 가열유닛(140)으로부터 공급되는 열교환된 드라이에어를 가열시켜 드라이에어 중의 수분을 제거하는 히팅수단(151)과, 외부로부터 드라이에어 또는 히팅수단(151)에 의해 수분이 제거된 드라이에어를 공급받아 챔버(110) 공간에 배출시키는 에어배출기(152)를 포함한다.Dry air supply unit 150, the heating means for heating the heat exchanged dry air supplied from the
여기서, 미설명부호 153은 열교환기(134)에 공급되는 드라이에어를 개방/차단시키기 위한 제4 제어밸브이고, 미설명부호 154는 에어배출기(152)에 공급되거나 또는 챔버(110) 공간으로부터 배출되는 드라이에어를 개방/차단시키기 위한 제5 제어밸브이다.Here,
또한, 드라이에어공급유닛(150)은 척(120)으로부터 히팅수단(151)에 공급된 드라이에어 또는 에어배출기(152)로부터 챔버(110) 공간에 배출되는 드라이에어의 온도와 습도 등을 측정하는 온/습도센서(155)를 더 포함하여 상기 측정된 값을 토대로 히팅수단(151)의 온도가 제어되도록 하는 것이 좋다.In addition, the dry air supply unit 150 measures the temperature and humidity of the dry air discharged into the
따라서 상기 드라이에어공급유닛(150)은, 척(120)과 챔버(110) 내부에 공급되는 드라이에어 중의 수분을 히팅수단(151)을 통해 제거함으로써, 냉각유닛(130)에 의해 냉각된 척(120)이 가열유닛(140)에 의해 다시 가열되거나 또는 척(120)의 온도가 챔버(110) 내부의 이슬점 온도 보다 낮아질 때 척(120)에 발생되는 결로현상을 억제할 수 있다. Therefore, the dry air supply unit 150, by removing the moisture in the dry air supplied to the
또한, 상기 척(120)의 냉각 또는 가열시 상기 제4 제어밸브(153)와 제5 제어밸브(154)를 통하여 챔버(110)로부터 열교환기(134)에 냉각 또는 가열 상태의 드라이에어가 공급되게 함으로써, 열교환 효율을 향상시킬 수 있고 이를 통하여 보다 신속한 척(120)의 냉각 또는 가열을 가능하게 할 수 있다.In addition, when the
전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 히트 앤드 콜드 척 시스템은, 반도체 칩의 테스트 공정에 있어서 상기 척으로부터 배출되는 드라이에어를 가열시켜 수분을 제거하고 이를 다시 열교환기와 챔버 내에 공급시켜 척의 온도 변환시 발생되는 결로현상을 억제할 수 있다. As described above, the heat and cold chuck system according to the preferred embodiment of the present invention, in the test process of the semiconductor chip, by heating the dry air discharged from the chuck to remove moisture and supply it again to the heat exchanger and the chamber to the Condensation generated during temperature conversion can be suppressed.
따라서 동일한 규모를 갖는 동종의 히트 앤드 콜드 척 시스템에 비하여 큰 테스트 수율을 가질 수 있으며, 그에 따른 반도체 칩의 생산단가를 낮출 수 있다.Therefore, it is possible to have a large test yield compared to the same size of the heat and cold chuck system of the same scale, thereby reducing the production cost of the semiconductor chip.
또한 반도체 칩의 테스트 공정에 있어서 척의 가열시 냉각시스템의 압축기에 의해 생성된 고온고압의 기체와 열교환되는 드라이에어가 척에 공급되게 함으로써, 신속한 척의 가열을 가능하게 할 수 있다. In addition, in the test process of the semiconductor chip, by allowing the dry air heat-exchanged with the gas of high temperature and high pressure generated by the compressor of the cooling system when the chuck is heated, the chuck can be heated quickly.
또한 상기 압축기의 고온고압의 기체와 외부로부터 공급되는 드라이에어가 열교환되어 척에 공급됨으로써, 에너지를 재활용할 수 있다. In addition, the high-temperature, high-pressure gas of the compressor and dry air supplied from the outside are heat-exchanged and supplied to the chuck, thereby recycling energy.
도 1은 종래의 히트 앤 콜드 척 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이고,1 is a schematic view showing a conventional heat and cold chuck system,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 결로방지가 가능한 히트 앤드 콜드 척 시스템의 개략적 구성을 나타낸 구성도이다.2 is a block diagram showing a schematic configuration of a heat and cold chuck system capable of preventing condensation according to a preferred embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
110 : 챔버 120 : 척110: chamber 120: chuck
130 : 냉각유닛 131 : 압축기130: cooling unit 131: compressor
132 : 응축기 133 : 팽창밸브132: condenser 133: expansion valve
134 : 열교환기 135 : 기액분리기134: heat exchanger 135: gas-liquid separator
140 : 가열유닛 141 : 가열기140: heating unit 141: heater
142 : 냉매유로관 150 : 드라이에어공급유닛142: refrigerant flow pipe 150: dry air supply unit
151 : 히팅수단 152 : 에어배출기151: heating means 152: air discharge
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