KR102594505B1 - 기판 온도 조절 장치 - Google Patents

기판 온도 조절 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR102594505B1
KR102594505B1 KR1020160154937A KR20160154937A KR102594505B1 KR 102594505 B1 KR102594505 B1 KR 102594505B1 KR 1020160154937 A KR1020160154937 A KR 1020160154937A KR 20160154937 A KR20160154937 A KR 20160154937A KR 102594505 B1 KR102594505 B1 KR 102594505B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
temperature
cooling fluid
chuck
refrigerant
chiller
Prior art date
Application number
KR1020160154937A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180056956A (ko
Inventor
김우열
조주영
Original Assignee
세메스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 세메스 주식회사 filed Critical 세메스 주식회사
Priority to KR1020160154937A priority Critical patent/KR102594505B1/ko
Publication of KR20180056956A publication Critical patent/KR20180056956A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102594505B1 publication Critical patent/KR102594505B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67248—Temperature monitoring

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

복수의 반도체 소자가 형성된 웨이퍼에 대한 검사 공정을 위해 웨이퍼가 안착되는 척에 냉각 유체를 제공하여 웨이퍼의 온도를 조절하는 기판 온도 조절 장치가 개시된다. 기판 온도 조절 장치는, 유체를 냉각시켜 냉각 유체를 제공하는 칠러와, 칠러와 척에 연결되고 칠러와 척 간에 냉각 유체가 이동하기 위한 유로를 제공하는 제1 냉매 라인과, 칠러로부터 냉각 유체를 제공받아 저장하고 검사 공정의 온도 조건과 척의 온도에 따라 냉각 유체의 온도를 기 설정된 온도로 조절하여 척에 제공하되 칠러와 서로 다른 온도로 냉각 유체의 온도를 조절하는 냉매 온도 조절 유닛을 포함할 수 있다. 이와 같이, 기판 온도 조절 장치는 검사 공정의 온도에 따라 냉각 유체의 온도를 조절하여 척에 제공하므로, 고온 검사 공정을 진행하는 동안 척의 온도를 적정 온도로 유지시키면서 척의 온도 분포를 균일하게 유지시킬 수 있다.

Description

기판 온도 조절 장치{Apparatus of adjusting temperature for substrate}
본 발명의 실시예들은 기판의 전기적인 특성을 검사하는 검사 공정에서 기판의 온도를 조절하는 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 프로브 카드를 이용하여 반도체 소자들이 형성된 웨이퍼에 대하여 전기적인 검사를 수행하기 위해 웨이퍼를 지지하는 척에 냉각 유체를 제공하는 기판 온도 조절 장치에 관한 것이다.
일반적으로 집적 회로 소자들과 같은 반도체 소자들은 반도체 웨이퍼 상에 일련의 반도체 공정들을 반복적으로 수행함으로써 형성될 수 있다. 예를 들면, 웨이퍼 상에 박막을 형성하는 증착 공정, 박막을 전기적 특성들을 갖는 패턴들로 형성하기 위한 식각 공정, 패턴들에 불순물들을 주입 또는 확산시키기 위한 이온 주입 공정 또는 확산 공정, 패턴들이 형성된 웨이퍼로부터 불순물들을 제거하기 위한 세정 및 린스 공정 등을 반복적으로 수행함으로써 반도체 회로 소자들이 웨이퍼 상에 형성될 수 있다.
이러한 일련의 공정들을 통해 반도체 소자들을 형성한 후 반도체 소자들의 전기적인 특성을 검사하기 위한 검사 공정이 수행될 수 있다. 검사 공정은 복수의 탐침들을 갖는 프로브 카드를 포함하는 프로브 스테이션과 전기적인 신호를 제공하기 위하여 프로브 카드와 연결된 테스터에 의해 수행될 수 있다.
검사 공정을 위해 검사 챔버의 상부에는 프로브 카드가 배치될 수 있으며, 프로브 카드 아래에는 웨이퍼를 지지하는 척이 배치될 수 있다. 척의 아래에는 척을 회전시키는 회전 구동부가 배치될 수 있으며, 회전 구동부의 아래에는 척을 수직 방향으로 이동시키는 수직 구동부와 척을 수평 방향으로 이동시키는 수평 구동부가 배치될 수 있다.
검사 공정은 웨이퍼를 고온으로 가열하여 진행하는 고온 검사 공정과 웨이퍼를 저온으로 냉각시켜 진행하는 저온 검사 공정으로 나누어 진행할 수 있다. 고온 검사 공정은 웨이퍼를 고온으로 가열하기 위해 척에 내장된 히터를 구동시켜 척을 약 150℃로 가열한다. 이렇게 척을 고온으로 가열할 경우 척의 열이 척의 아래에 구비된 회전 구동부에 전도될 수 있으며, 회전 구동부를 구성하는 부재들 간의 열 팽창률 차이로 인하여 부재들 간에 유격이 발생할 수 있다. 특히, 회전 구동부의 크로스 롤러 베어링과 이와 결합되는 부재들 간에 유격이 발생할 경우 회전 각도를 정확하게 제어할 수 없어 프로브 카드와 웨이퍼의 정렬 불량이 발생할 수 있다.
이를 방지하기 위해, 척은 히터의 아래에 척의 냉각 유닛을 구비한다. 냉각 유닛은 내부에 냉각 유체가 흐르는 냉각 유로가 형성되며, 저온 검사 공정을 위해 웨이퍼를 기 설정된 저온 검사 공정 온도로 냉각시킬 수 있다. 특히, 냉각 유닛은 고온 검사 공정을 진행하는 동안 웨이퍼와 척이 적정 검사 온도를 유지하도록 웨이퍼와 척을 냉각시켜 웨이퍼와 척이 과도하게 가열되는 것을 방지하며, 척의 열이 회전 구동부에 전도되는 것을 방지한다.
냉각 유닛은 칠러로부터 냉각 유체를 공급받아 척을 냉각시킨다. 칠러는 약 -80℃의 냉각 유체를 척에 구비된 냉각 유닛에 제공한다. 그러나 냉각 유체의 유입과 배출이 척의 주변부측에서 이루어지기 때문에, 척에서 냉각 유체가 유입되는 유입부와 인접하게 위치하는 척의 가장자리 부분이 다른 영역에 비해 온도가 낮다. 특히, 고온 공정 검사 공정의 경우 고온의 척에 약 -80℃의 냉각 유체가 공급되기 때문에, 척의 중심부와 냉각 유체가 직접적으로 주입되는 척의 주변부 간의 온도차가 크다. 이로 인해, 척의 온도 분포가 불균일하게 나타나므로, 웨이퍼의 온도 분포 또한 불균일하게 되어 검사 신뢰도가 저하되는 문제점이 있다.
한국공개특허 제10-2001-0075341호(2001.08.09.)
본 발명의 실시예들은 웨이퍼가 안착되는 척의 적정 온도를 유지시키고 이와 함께 척의 온도 분포를 균일하게 유지시킬 수 있는 기판 온도 조절 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예들에 따르면, 복수의 반도체 소자가 형성된 웨이퍼에 대한 검사 공정을 위해 상기 웨이퍼가 안착되는 척에 냉각 유체를 제공하여 상기 웨이퍼의 온도를 조절하는 기판 온도 조절 장치는, 유체를 냉각시켜 상기 냉각 유체를 제공하는 칠러와, 상기 칠러와 상기 척에 연결되고 상기 칠러와 상기 척 간에 상기 냉각 유체가 이동하기 위한 유로를 제공하는 제1 냉매 라인과, 상기 칠러로부터 상기 냉각 유체를 제공받아 상기 검사 공정의 온도 조건과 상기 척의 온도에 따라 상기 냉각 유체의 온도를 기 설정된 온도로 조절하여 상기 척에 제공하되 상기 칠러와 서로 다른 온도로 상기 냉각 유체의 온도를 조절하는 냉매 온도 조절 유닛을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 냉매 온도 조절 유닛은, 상기 냉각 유체를 저장하고 상기 검사 공정의 온도 조건과 상기 척의 온도에 따라 상기 냉각 유체를 가열하여 상기 냉각 유체의 온도를 상기 설정된 온도로 조절하는 버퍼 탱크와, 상기 제1 냉매 라인과 상기 버퍼 탱크에 연결되고 상기 제1 냉매 라인과 상기 버퍼 탱크 간에 상기 냉각 유체가 이동하기 위한 유로를 제공하는 제2 냉매 라인과, 상기 제1 냉매 라인과 상기 제2 냉매 라인이 연결되는 부분에 설치되고 상기 척에 상기 칠러와 상기 버퍼 탱크 중 어디에서 배출된 냉각 유체를 제공할지 상기 냉각 유체의 이동 경로를 설정하기 위해 상기 제1 냉매 라인과 상기 제2 냉매 라인의 연통 여부를 결정하는 냉매 조절 밸브를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 냉매 온도 조절 유닛은, 상기 제2 냉매 라인에 설치되고 상기 버퍼 탱크의 냉각 유체를 순환시키기 위한 순환 펌프를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 냉각 유체의 이동 경로는, 상기 칠러로부터 상기 제1 냉매 라인으로 공급된 냉각 유체가 상기 제1 냉매 라인을 따라 흘러 상기 척으로 제공되는 제1 이동 경로와, 상기 버퍼 탱크로부터 상기 제2 냉매 라인으로 공급된 냉각 유체가 상기 제2 냉매 라인을 따라 상기 제1 냉매 라인을 거쳐 상기 척으로 제공되는 제2 이동 경로를 포함할 수 있다. 또한, 상기 냉매 조절 밸브의 동작에 따라 상기 제1 이동 경로와 상기 제2 이동 경로 중 어느 하나가 선택될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 냉각 유체의 이동 경로는, 상기 칠러로부터 상기 제1 냉매 라인으로 공급된 냉각 유체가 상기 제1 냉매 라인을 따라 상기 제2 냉매 라인을 거처 상기 버퍼 탱크로 제공되는 제3 이동 경로를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 냉매 조절 밸브의 동작에 따라 상기 제1 이동 경로와 상기 제2 이동 경로 및 상기 제3 이동 경로 중 어느 하나가 선택될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 냉매 온도 조절 유닛은 상기 칠러 보다 높고 상기 척 보다 낮은 온도의 냉각 유체를 제공할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 기판 온도 조절 장치는 기판 검사 장치에서 이루어지는 검사 공정의 온도에 따라 냉각 유체의 온도를 조절하여 척에 제공한다. 특히, 기판 온도 조절 장치는 기판 검사 장치에서 고온 검사 공정을 진행 중일 경우 냉각 유체를 가열하여 척에 제공함으로써, 고온 검사 공정을 진행하는 동안 척의 온도를 적정 온도로 유지시키면서 척의 온도 분포를 균일하게 유지시킬 수 있다. 그 결과, 고온 검사 공정을 진행하는 동안 척에 안착된 웨이퍼의 온도를 적정 온도로 유지시키면서 온도 분포를 균일하게 유지할 수 있고, 기판 검사 장치의 검사 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 기판 검사 장치와 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 온도 조절 장치 간의 연결 관계를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 기판 온도 조절 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 기판 온도 조절 장치에서 냉각 유체의 이동 경로를 설명하기 위한 개략적인 구성도들이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.
본 발명의 실시예들에서 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들이 이들 사이에 개재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결되는 것으로 설명되는 경우 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화는 충분히 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차를 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 요소들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 요소들의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.
도 1은 기판 검사 장치와 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 온도 조절 장치 간의 연결 관계를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 온도 조절 장치(300)는 기판 검사 장치(100)에서 전기적인 특성을 검사하기 위한 웨이퍼(10)의 온도를 조절한다. 즉, 상기 기판 온도 조절 장치(300)는 상기 기판 검사 장치(100)의 기 설정된 검사 공정 온도에 따라 상기 웨이퍼(10)의 온도를 조절하기 위해 냉각 유체를 상기 기판 검사 장치(100)에 제공한다. 특히, 상기 기판 온도 조절 장치(300)는 상기 검사 공정의 온도와 상기 웨이퍼(10)의 온도에 따라 상기 냉각 유체의 온도를 조절하여 상기 기판 검사 장치(100)에 제공함으로써 상기 검사 공정이 진행되는 동안 상기 웨이퍼(10)가 적정 온도를 유지함과 동시에 상기 웨이퍼(10)의 온도 분포를 균일하게 유지시킨다.
먼저, 온도 조절을 위해 상기 기판 온도 조절 장치(300)로부터 상기 냉각 유체를 공급받는 상기 기판 검사 장치(100)의 구성에 대해 살펴보면 다음과 같다.
상기 기판 검사 장치(100)는 반도체 소자들이 형성된 상기 웨이퍼(10)에 대하여 프로브 카드(20)를 이용하여 전기적인 특성 검사를 수행할 수 있다. 상기 기판 검사 장치(100)는 검사 챔버(110)와 상기 웨이퍼(10)를 지지하는 기판 지지 모듈(200)을 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 검사 챔버(110)는 상기 웨이퍼(10)에 대하여 전기적인 특성 검사를 수행하기 위한 공정 공간을 제공하며, 상기 공정 공간에는 상기 프로브 카드(20)와 상기 기판 지지 모듈(200)이 배치될 수 있다.
상기 기판 지지 모듈(100)은, 상기 웨이퍼(10)를 지지하는 척(210)과, 상기 척(210)을 회전시키기 위한 회전 구동부(220)와, 상기 척(210)을 수직 방향으로 이동시키는 수직 구동부(230)와, 상면에 상기 수직 구동부(230)가 배치되는 척 스테이지(240)와, 상기 척(210)을 수평 방향으로 이동시키는 수평 구동부(250)를 포함할 수 있다.
상기 척(210)은 상기 프로브 카드(20)와 마주하여 배치될 수 있으며, 상기 전기적인 특성 검사를 위해 상기 웨이퍼(10)를 기 설정된 공정 온도로 가열 또는 냉각할 수 있다. 즉, 상기 척(210)은 고온 검사 공정을 위해 상기 웨이퍼(10)를 가열할 수도 있으며, 저온 검사 공정을 위해 상기 웨이퍼(10)를 냉각시킬 수도 있다.
구체적으로, 상기 척(210)은, 상면에 상기 웨이퍼(10)가 안착되는 탑 플레이트(212)와, 상기 탑 플레이트(212)를 가열하기 위한 히터 유닛(214)과, 상기 탑 플레이트(212)를 냉각시키기 위한 냉각 유닛(216)을 포함할 수 있다.
상기 탑 플레이트(212)는 상기 웨이퍼(10)와 같이 대체로 원판 형상을 가질 수 있으며, 상기 웨이퍼(10)에 대한 검사 공정이 진행되는 동안 상기 웨이퍼(10)를 고정시킨다. 도면에는 구체적으로 도시하지는 않았으나, 상기 탑 플레이트(212)에는 진공을 이용하여 상기 웨이퍼(10)를 고정시키기 위한 복수의 진공홀이 형성될 수 있다.
상기 히터 유닛(214)은 상기 탑 플레이트(212)의 아래에 배치될 수 있으며, 상기 고온 검사 공정 시 상기 웨이퍼(10)의 온도가 기 설정된 온도가 되도록 상기 탑 플레이트(212)를 가열한다.
상기 히터 유닛(214)의 아래에는 상기 냉각 유닛(216)이 배치될 수 있다. 상기 냉각 유닛(216)은 상기 기판 온도 조절 장치(300)로부터 상기 냉각 유체를 제공받아 상기 웨이퍼(10)의 온도를 조절한다. 도면에는 구체적으로 도시하지 않았으나, 상기 냉각 유닛(216)은 내부에 상기 냉각 유체가 순환될 수 있는 냉각 유로가 형성될 수 있다. 상기 냉각 유닛(216)은 상기 저온 검사 공정 시 상기 탑 플레이트(212)를 냉각시켜 상기 웨이퍼(10)를 상기 저온 검사 공정을 위한 적정 온도로 냉각시킨다.
특히, 상기 냉각 유닛(216)은 상기 고온 검사 공정 시 상기 히터 유닛(214)에 의해 가열된 상기 웨이퍼(10)가 기 설정된 적정 온도 이상으로 가열되지 않고 상기 적정 온도 범위를 유지하도록 상기 탑 플레이트(212)를 냉각시킨다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 기판 온도 조절 장치(300)는 상기 고온 검사 공정과 상기 저온 검사 공정에 따라 상기 냉각 유체의 온도를 다르게 조절하여 상기 냉각 유닛(216)에 제공한다. 상기 기판 온도 조절 장치(300)의 구성 및 상기 냉각 유체를 상기 척(210)에 제공하는 과정은 후술하는 도 2 내지 도 4에서 구체적으로 설명하기로 한다.
상기 척(210)의 아래에는 상기 척(210)을 회전시키기 위한 상기 회전 구동부(220)가 배치될 수 있다. 도면에는 상세히 도시하지 않았으나, 상기 회전 구동부(220)는 모터와 상기 모터에 의해 회전하는 크로스 롤러 베어링 등으로 구성될 수 있다.
상기 회전 구동부(220)의 아래에는 상기 척(210)을 수직 방향으로 이동시키기 위한 상기 수직 구동부(230)가 배치되며, 상기 수직 구동부(230)는 상기 척 스테이지(240) 상에 배치될 수 있다. 상기 척 스테이지(240)의 아래에는 상기 척(210)을 수평 방향으로 이동시키기 위한 상기 수평 구동부(250)가 배치될 수 있다. 상기 회전 구동부(220)와 상기 수직 구동부(230) 및 상기 수평 구동부(250)는 상기 프로브 카드(20)의 탐침들(22)에 대한 상기 웨이퍼(10)의 검사 패드들의 위치와 상기 척(210)의 수직 및 수평 위치를 조절하며, 이로써, 상기 프로브 카드(20)와 상기 웨이퍼(10)가 정렬될 수 있다.
한편, 상기 기판 지지 모듈(200)의 상측에는 상기 프로브 카드(20)가 배치될 수 있다. 상기 웨이퍼(10)와 상기 프로브 카드(20)의 정렬이 완료되면, 상기 프로브 카드(20)의 탐침들(220)이 상기 웨이퍼(10) 상의 검사 패드들에 접촉되어 검사 신호를 인가한다. 여기서, 상기 기판 검사 장치(100)는 상기 웨이퍼(10)의 전기적 특성을 검사하기 위한 테스터(30)와 연결될 수 있다. 상기 테스터(30)는 상기 프로브 카드(20)를 통해 상기 검사 신호를 상기 웨이퍼(10)에 형성된 상기 반도체 소자들에 인가하고, 상기 반도체 소자들로부터 출력되는 신호들을 통해 상기 웨이퍼(10)의 전기적인 특성을 검사한다.
상기 기판 검사 장치(100)는 상기 척(200)의 일측에 배치된 하부 정렬 카메라(120)와 상기 프로브 카드(20)의 일측에 배치된 상부 정렬 카메라(130)를 더 구비할 수 있다.
상기 하부 정렬 카메라(120)는 상기 프로브 카드(20)를 촬상하여 상기 프로브 카드(20)의 탐침들(22)에 대한 이미지를 획득할 수 있다. 상기 상부 정렬 카메라(130)는 상기 척(210)의 상측에 배치되어 상기 웨이퍼(10) 상의 패턴들에 대한 이미지를 획득할 수 있다. 도면에는 상세히 도시하지 않았으나, 상기 상부 정렬 카메라(130)는 브릿지 형태를 갖는 구동부에 의해 수평 방향으로 이동될 수 있다. 특히, 상기 하부 및 상부 정렬 카메라들(120, 130)은 상기 웨이퍼(10)와 상기 프로브 카드(20) 사이에 정렬을 위해 사용될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 상기 척(210)에 상기 냉각 유체를 제공하여 상기 웨이퍼(10)의 온도를 조절하는 상기 기판 온도 조절 장치(300)에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 2는 도 1에 도시된 기판 온도 조절 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 기판 온도 조절 장치(300)는 상기 척(210)에 상기 냉각 유체를 공급하여 상기 웨이퍼(10)의 온도를 상기 전기적인 특성 검사에 적합한 온도로 조절한다. 특히, 상기 기판 온도 조절 장치(300)는 상기 웨이퍼(10)에 대한 검사 공정이 고온 검사 공정인지 아니면 저온 검사 공정인지에 따라 상기 냉각 유체의 온도를 다르게 조절하여 상기 척(210)에 제공할 수 있다.
구체적으로, 상기 기판 온도 조절 장치(300)는, 유체를 냉각시켜 상기 냉각 유체를 공급하는 칠러(310)와, 상기 칠러(310)와 상기 척(210)을 연결하는 제1 냉매 라인(320)과, 상기 검사 공정의 온도 조건과 상기 척(210)의 온도에 따라 상기 냉각 유체의 온도를 기 설정된 온도로 조절하여 상기 척(210)에 제공하는 냉매 온도 조절 유닛(330)을 포함할 수 있다.
상기 칠러(310)는 상기 척(210)에 상기 냉각 유체를 공급하기 위해 유체를 냉각시켜 저장한다. 본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 칠러(310)로부터 공급되는 냉각 유체의 온도는 약 -80℃일 수 있다.
상기 칠러(310)로부터 배출된 냉각 유체는 상기 제1 냉매 라인(320)을 통해 상기 척(210)에 제공될 수 있다. 상기 제1 냉매 라인(320)은 상기 칠러(310)와 상기 척(210)의 냉각 유닛(214)에 연결될 수 있으며, 내부에 상기 냉각 유체가 이동하기 위한 유로가 형성된다.
상기 냉매 온도 조절 유닛(330)은 상기 칠러(310)로부터 상기 냉각 유체를 제공받으며, 상기 냉각 유체의 온도를 상기 칠러(310)와 다르게 조절하여 상기 척(210)에 제공한다.
구체적으로, 상기 냉매 온도 조절 유닛(330)은, 상기 칠러(310)로부터 공급받은 냉각 유체의 온도를 조절하여 저장하는 버퍼 탱크(332)와, 상기 제1 냉매 라인(320)과 연결된 제2 냉매 라인(334)과, 상기 제1 및 제2 냉매 라인들(320, 3340이 연결되는 부분에 설치된 냉매 조절 밸브(336)를 포함할 수 있다.
상기 버퍼 탱크(332)는 상기 칠러(310)로부터 공급받은 냉각 유체를 상기 검사 공정의 온도 조건과 상기 척(210)의 온도에 따라 적정 온도로 가열하여 상기 냉각 유체를 기 설정된 온도로 조절한다. 즉, 상기 버퍼 탱크(332)는 상기 고온 검사 공정 시 고온의 척(210)에 비해 너무 낮은 온도의 냉각 유체가 상기 척(210)에 제공되는 것을 방지하기 위해 상기 냉각 유체의 온도를 상기 칠러(310)에 저장된 냉각 유체의 온도보다 높게 가열한다. 여기서, 상기 버퍼 탱크(332)에서 가열된 상기 냉각 유체의 온도는 현재 상기 척(210)의 온도와 기 설정된 상기 고온 검사 공정의 적정 온도에 따라 조절될 수 있다.
상기 제2 냉매 라인(334)은 상기 버퍼 탱크(332)와 상기 제1 냉매 라인(320)에 연결되며, 상기 제1 냉매 라인(320)과 상기 버퍼 탱크(332) 간에 냉각 유체를 이동시키기 위한 유로를 제공한다.
또한, 상기 냉매 온도 조절 유닛(330)은 상기 제2 냉매 라인(334)에 설치되어 상기 버퍼 탱크(332)의 냉각 유체를 순환시키기 위한 순환 펌프(348)를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 냉매 라인(320)과 상기 제2 냉매 라인(314)이 연결되는 부분에는 상기 냉매 조절 밸브(336)가 구비된다. 상기 냉매 조절 밸브(336)는 상기 척(210)에 상기 칠러(310)와 상기 버퍼 탱크(332) 중 어디로부터 배출된 냉각 유체를 제공할지 상기 냉각 유체의 이동 경로를 설정하기 위해 상기 제1 냉매 라인(320)과 상기 제2 냉매 라인(334) 간의 연통 여부를 결정한다. 즉, 상기 냉매 조절 밸브(336)는 상기 기판 검사 장치(100)에서 수행중인 상기 검사 공정에 따라 작동하여 상기 버퍼 탱크(332)와 상기 칠러(310) 중 어느 하나로부터 배출된 냉각 유체를 상기 척(210)에 제공한다.
이와 같이, 상기 기판 온도 조절 장치(300)는 상기 기판 검사 장치(100)에서 진행중인 검사 공정에 따라 제공할 냉각 유체의 온도를 조절하여 제공하며, 이를 위해 상기 검사 공정에 따라 상기 기판 검사 장치(100)에 제공되는 냉각 유체의 이동 경로가 다르게 설정된다. 여기서, 상기 냉각 유체의 이동 경로는 상기 냉매 조절 밸브(336)의 작동에 의해 결정될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 상기 검사 공정에 따라 상기 기판 온도 조절 장치(300)에서 제공되는 냉각 유체의 이동 경로에 대해 구체적으로 설명한다.
도 3 및 도 4는 도 2에 도시된 기판 온도 조절 장치에서 냉각 유체의 이동 경로를 설명하기 위한 개략적인 구성도들이다.
도 3을 참조하면, 상기 기판 검사 장치(100)에서 상기 저온 검사 공정을 진행할 경우, 상기 기판 온도 조절 장치(300)는 상기 척(210)에 안착된 웨이퍼(10)를 냉각시키기 위해 상기 칠러(310)로부터 배출된 냉각 유체의 온도를 조절하지 않은 상태로 상기 척(210)에 제공할 수 있다. 이때, 상기 냉각 유체는 상기 칠러(310)로부터 배출되어 상기 제1 냉매 라인(320)을 따라 흘러 상기 척(210)에 제공되는 제1 이동 경로(CP1)를 따라 이동한다. 여기서, 상기 제1 이동 경로(CP1)는 상기 냉매 조절 밸브(336)가 상기 제1 냉매 라인(320)과 상기 제2 냉매 라인(334)의 연결 통로를 차단함으로써 형성될 수 있다.
한편, 상기 기판 검사 장치(100)에서 상기 고온 검사 공정을 진행할 경우, 상기 기판 온도 조절 장치(300)는 상기 척(210)에 안착된 웨이퍼(10)가 적정 온도를 유지하도록 상기 버퍼 탱크(332)에서 온도가 조절된 냉각 유체를 상기 척(210)에 제공할 수 있다. 즉, 상기 기판 온도 조절 장치(300)는 상기 고온 검사 공정 시 상기 냉각 유체를 가열하여 상기 척(210)에 제공함으로써, 상기 척(210) 보다 낮고 상기 칠러(310) 보다 높은 온도의 냉각 유체를 상기 척(210)에 제공하여 웨이퍼(10)를 냉각시킨다. 이때, 상기 냉각 유체는 상기 버퍼 탱크(332)로부터 배출되어 상기 제2 냉매 라인(334)을 따라 상기 제1 냉매 라인(320)을 거쳐 상기 척(210)에 제공되는 제2 이동 경로(CP2)를 따라 이동할 수 있다. 여기서, 상기 제2 이동 경로(CP2)는 상기 냉매 조절 밸브(336)가 상기 제1 냉매 라인(320)과 상기 제2 냉매 라인(334)의 연결 통로를 개방함으로써 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 냉매 라인(320)에서 상기 냉매 조절 밸브(336)가 위치하는 지점에서 상기 칠러(310) 측으로 연결되는 부분은 차단될 수 있다.
특히, 상기 척(210)은 상기 냉각 유체가 유입되는 지점이 주변부에 위치하므로, 상기 고온 검사 공정 시 상기 칠러(310)로부터 배출된 냉각 유체가 상기 척(210)에 그대로 제공될 경우 상기 척(210)의 주변부와 상기 척(210)의 중심부 간의 온도차가 급격하게 벌어질 수 있다. 이를 방지하기 위해, 상기 기판 온도 조절 장치(300)는 상기 냉각 유체를 가열하여 상기 척(210)에 제공하며, 그 결과, 상기 척(210)의 주변부와 중심부 간의 온도차가 급격하게 벌어지는 것을 방지하면서 상기 웨이퍼(10)의 온도를 안정적으로 유지시킬 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 기판 온도 조절 장치(300)는 상기 칠러(310)로부터 상기 버퍼 탱크(332)로 상기 냉각 유체를 공급하기 위한 제3 이동 경로(CP3)를 제공할 수 있다. 상기 제3 이동 경로(CP3)는 상기 칠러(310)로부터 상기 제1 냉매 라인(320)으로 공급된 냉각 유체가 상기 제1 냉매 라인(320)을 따라 상기 제2 냉매 라인(334)을 거쳐 상기 버퍼 탱크(310)로 이동하는 경로이며, 상기 냉매 조절 밸브(336)가 상기 제1 냉매 라인(320)과 상기 제2 냉매 라인(334)의 연결 통로를 개방함으로써 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 냉매 라인(320)에서 상기 냉매 조절 밸브(336)가 위치하는 지점에서 상기 척(210) 측으로 연결되는 부분은 차단될 수 있다.
상술한 바와 같이, 상기 기판 온도 조절 장치(300)는 상기 기판 검사 장치(100)에서 이루어지는 검사 공정의 온도에 따라 상기 냉각 유체의 온도를 조절하여 상기 척(210)에 제공한다. 특히, 상기 기판 온도 조절 장치(300)는 상기 기판 검사 장치(100)에서 상기 고온 검사 공정을 진행 중일 경우 상기 냉각 유체를 가열하여 상기 척(210)에 제공함으로써, 상기 고온 검사 공정을 진행하는 동안 상기 척(210)의 온도를 적정 온도로 유지시키면서 상기 척(210)의 온도 분포를 균일하게 유지시킬 수 있다. 그 결과, 상기 고온 검사 공정을 진행하는 동안 상기 척(210)에 안착된 웨이퍼(10)의 온도를 적정 온도로 유지시키면서 온도 분포를 균일하게 유지할 수 있고, 상기 기판 검사 장치(100)의 검사 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100 : 기판 검사 장치 110 : 챔버
120, 130 : 정렬 카메라 200 : 기판 지지 모듈
210 : 척 212 : 탑 플레이트
214 : 히터 유닛 216 : 냉각 유닛
220 : 회전 구동부 230 : 수직 구동부
240 : 척 스테이지 250 : 수평 구동부
300 : 기판 온도 조절 장치 310 : 칠러
320 : 제1 냉매 라인 330 : 냉매 온도 조절 유닛
332 : 버퍼 탱크 334 : 제2 냉매 라인
336 : 냉매 조절 밸브 338 : 순환 펌프

Claims (8)

  1. 복수의 반도체 소자가 형성된 웨이퍼에 대한 검사 공정을 위해 상기 웨이퍼가 안착되는 척에 냉각 유체를 제공하여 상기 웨이퍼의 온도를 조절하는 기판 온도 조절 장치에 있어서,
    유체를 냉각시켜 상기 냉각 유체를 제공하는 칠러;
    상기 칠러와 상기 척 사이를 연결하고 상기 칠러와 상기 척 간에 상기 냉각 유체가 이동하기 위한 유로를 제공하는 제1 냉매 라인; 및
    상기 칠러로부터 상기 냉각 유체를 제공받아 상기 검사 공정의 온도 조건과 상기 척의 온도에 따라 상기 냉각 유체의 온도를 기 설정된 온도로 조절하여 상기 척에 제공하되 상기 칠러와 다른 온도로 상기 냉각 유체의 온도를 조절하는 냉매 온도 조절 유닛을 포함하되,
    상기 냉매 온도 조절 유닛은, 상기 냉각 유체를 저장하고 상기 검사 공정의 온도 조건과 상기 척의 온도에 따라 상기 냉각 유체를 가열하여 상기 냉각 유체의 온도를 상기 기 설정된 온도로 조절하는 버퍼 탱크와, 상기 제1 냉매 라인과 상기 버퍼 탱크 사이를 연결하고 상기 제1 냉매 라인과 상기 버퍼 탱크 간에 상기 냉각 유체가 이동하기 위한 유로를 제공하는 제2 냉매 라인과, 상기 제1 냉매 라인과 상기 제2 냉매 라인이 연결되는 부분에 설치되고 상기 척에 상기 칠러와 상기 버퍼 탱크 중 어느 하나를 선택적으로 상기 척과 연결하기 위한 냉매 조절 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 온도 조절 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 냉매 온도 조절 유닛은, 상기 제2 냉매 라인에 설치되고 상기 버퍼 탱크의 냉각 유체를 순환시키기 위한 순환 펌프를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 온도 조절 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 냉각 유체의 이동 경로는, 상기 냉각 유체가 상기 칠러로부터 상기 제1 냉매 라인과 상기 냉매 조절 밸브를 통해 상기 척으로 제공되는 제1 이동 경로와, 상기 온도가 조절된 냉각 유체가 상기 버퍼 탱크로부터 상기 제2 냉매 라인과 상기 냉매 조절 밸브 및 상기 제1 냉매 라인을 통해 상기 척으로 제공되는 제2 이동 경로를 포함하며,
    상기 냉매 조절 밸브의 동작에 따라 상기 제1 이동 경로와 상기 제2 이동 경로 중 어느 하나가 선택되는 것을 특징으로 하는 기판 온도 조절 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 냉각 유체의 이동 경로는, 상기 냉각 유체가 상기 칠러로부터 상기 제1 냉매 라인과 상기 냉매 조절 밸브 및 상기 제2 냉매 라인을 통해 상기 버퍼 탱크로 제공되는 제3 이동 경로를 더 포함하며,
    상기 냉매 조절 밸브의 동작에 따라 상기 제1 이동 경로와 상기 제2 이동 경로 및 상기 제3 이동 경로 중 어느 하나가 선택되는 것을 특징으로 하는 기판 온도 조절 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 냉매 온도 조절 유닛은 상기 칠러 보다 높고 상기 척 보다 낮은 온도의 냉각 유체를 제공하는 것을 특징으로 하는 기판 온도 조절 장치.
  7. 복수의 반도체 소자가 형성된 웨이퍼에 대한 검사 공정을 수행하기 위한 프로브 카드;
    상기 프로브 카드 아래에 배치되어 상기 웨이퍼를 지지하며 상기 웨이퍼에 대한 고온 검사 공정을 수행하기 위하여 상기 웨이퍼를 가열하는 히터 유닛과 상기 웨이퍼에 대한 저온 검사 공정을 수행하기 위하여 상기 웨이퍼를 냉각시키는 냉각 유닛을 구비하는 척;
    상기 저온 검사 공정을 수행하기 위하여 상기 냉각 유닛으로 냉각 유체를 제공하는 칠러; 및
    상기 칠러로부터 상기 냉각 유체를 제공받고 상기 고온 검사 공정을 수행하는 동안 상기 웨이퍼의 온도를 조절하기 위하여 상기 냉각 유체를 기 설정된 온도로 가열하여 상기 냉각 유닛으로 제공하는 냉매 온도 조절 유닛을 포함하되,
    상기 냉매 온도 조절 유닛은, 상기 냉각 유체를 저장하고 상기 냉각 유체를 가열하여 상기 냉각 유체의 온도를 상기 기 설정된 온도로 조절하는 버퍼 탱크와, 상기 칠러와 상기 버퍼 탱크 중 어느 하나를 선택적으로 상기 냉각 유닛과 연결하기 위한 냉매 조절 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 검사 장치.
  8. 삭제
KR1020160154937A 2016-11-21 2016-11-21 기판 온도 조절 장치 KR102594505B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160154937A KR102594505B1 (ko) 2016-11-21 2016-11-21 기판 온도 조절 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160154937A KR102594505B1 (ko) 2016-11-21 2016-11-21 기판 온도 조절 장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180056956A KR20180056956A (ko) 2018-05-30
KR102594505B1 true KR102594505B1 (ko) 2023-10-26

Family

ID=62299942

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160154937A KR102594505B1 (ko) 2016-11-21 2016-11-21 기판 온도 조절 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102594505B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001093830A (ja) 1999-07-19 2001-04-06 Tokyo Electron Ltd 基板処理装置および基板処理方法
JP2014229811A (ja) 2013-05-24 2014-12-08 株式会社東京精密 温度制御装置
JP2016192485A (ja) 2015-03-31 2016-11-10 株式会社東京精密 ウエハ搭載台の温度制御装置及び温度制御方法並びにプローバ

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6140616A (en) 1998-09-25 2000-10-31 Aehr Test Systems Wafer level burn-in and test thermal chuck and method
KR101634452B1 (ko) * 2014-10-24 2016-06-29 세메스 주식회사 프로브 카드를 이용한 웨이퍼 검사용 척 구조물

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001093830A (ja) 1999-07-19 2001-04-06 Tokyo Electron Ltd 基板処理装置および基板処理方法
JP2014229811A (ja) 2013-05-24 2014-12-08 株式会社東京精密 温度制御装置
JP2016192485A (ja) 2015-03-31 2016-11-10 株式会社東京精密 ウエハ搭載台の温度制御装置及び温度制御方法並びにプローバ

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180056956A (ko) 2018-05-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6205225B2 (ja) 基板検査装置及び基板温度調整方法
CN208256628U (zh) 基板加热装置
KR20190009823A (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR20180009090A (ko) 기판을 지지하기 위한 척 및 이를 구비하는 프로브 스테이션
JP2018529181A (ja) 高スループットな冷却されたイオン注入システムおよび方法
KR20070005786A (ko) 프로브 카드 홀더를 냉각하는 장치를 구비한 검사 장비
US20200166562A1 (en) Inspection apparatus, temperature control device and temperature control method
KR102594505B1 (ko) 기판 온도 조절 장치
US9675992B2 (en) Substrate processing apparatus, substrate processing method, and computer-readable storage medium storing substrate processing program
KR102619328B1 (ko) 웨이퍼 검사 공정에서 척의 온도를 제어하는 방법
US11149991B2 (en) Heating and cooling apparatus having moisture removal function for testing electrical characteristic of semiconductor element using probe system
KR20170137334A (ko) 기판 지지 모듈 및 이를 구비하는 프로브 스테이션
KR101227718B1 (ko) 프로브 스테이션
KR20200048999A (ko) 웨이퍼 척 어셈블리의 온도 제어 장치
KR20200051315A (ko) 프로브 스테이션
KR102622092B1 (ko) 웨이퍼 서포팅 모듈의 온도 제어 방법
KR20240051723A (ko) 기판 처리 장치 및 기판 온도 제어 방법
US11211281B2 (en) Substrate processing apparatus and substrate processing method
JPH06283493A (ja) 基板冷却装置
KR20240028146A (ko) 기판 온도 제어 방법 및 기판 온도 제어 장치
KR102401360B1 (ko) 기판 지지 모듈 및 이를 구비하는 프로브 스테이션
KR102521077B1 (ko) 기판 지지 어셈블리 및 이를 포함하는 프로브 스테이션
KR102238999B1 (ko) 기판 지지 모듈 및 이를 구비하는 프로브 스테이션
WO2022244530A1 (ja) 基板処理システム
KR101955597B1 (ko) 세정액 제조 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant