KR19990045000A - 반도체 웨이퍼 유지 장치 및 반도체 웨이퍼 수납실 - Google Patents

반도체 웨이퍼 유지 장치 및 반도체 웨이퍼 수납실 Download PDF

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KR19990045000A
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도시히로 요네자와
겐 이노우에
요이치 나카고미
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히가시 데쓰로
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Abstract

본 발명의 웨이퍼 척의 온도 측정 장치(141)는 접촉기(3)와 협동하여 이것과 일괄 접촉한 상태의 웨이퍼(W)를 유지한 웨이퍼 척(2)과 저부 자켓(9)을 접촉시키고, 저부 자켓(9)에 의해 웨이퍼(W)를 소정의 검사 온도로 제어할 때(P) 웨이퍼 척(2)의 온도를 측정하는 장치로서, 웨이퍼 척에 그 이면에서부터 표면 근방에 도달하는 오목부(2A)를 적어도 3곳에 설치함과 동시에 저부 자켓(9)에 오목부(2A)에 대응하는 관통 구멍(9B)를 설치하고, 또한 관통 구멍(9B)으로부터 오목부(2A)에 끼워맞춤 가능한 온도 센서(141A)를 저부 자켓(9)의 웨이퍼 척(2)과는 반대측에 설치함과 동시에 온도 센서(141A)를 스프링(141D)에 의해 지지하고, 검사시에 온도 센서(141A)의 선단을 오목부(2A)에 탄성적으로 접촉시키는 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 웨이퍼 유지 장치 및 반도체 웨이퍼 수납실
본 발명은 반도체 웨이퍼 유지 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 반도체 웨이퍼(이하,「웨이퍼」라고 칭함)상에 형성된 반도체 소자(이하,「칩」이라고 칭함)의 전기적 특성 검사 장치 및 신뢰성 시험 장치에 적용되는 반도체 웨이퍼 유지 장치에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 반도체 웨이퍼 유지 장치를 수용한 반도체 웨이퍼 수납실에 관한 것이다.
반도체를 제조하기 위한 공정에는, 각 제조 공정간에 웨이퍼를 반송하는 기술이 필요하다. 이 기술에는, 웨이퍼를 여러장 전체를 캐리어 단위로 반송하는 기구와, 웨이퍼를 한 장씩 반송하는 기구가 있다. 대구경화된 웨이퍼를 한 장씩 처리하는, 소위 낱장 처리 공정의 수가 많아짐에 따라, 웨이퍼를 한 장씩 반송하는 공정이 증가한다.
반도체 제조 공정에는 여러가지의 검사 공정이 포함된다. 예를 들면, 전기적 특성 검사 장치는 반도체 웨이퍼상에 형성된 다수의 반도체 소자(이하,「칩」이라고 칭함)의 전기적 특성을 검사한다. 이 검사 결과에 근거하여, 전기적 특성의 결함이 없는 칩을 얻기 위한 스크린이 실시된다. 스크린된 양품의 칩은 조립 공정에 있어서 합성 수지 또는 세라믹에 의해서 패키지된다.
또한, 신뢰성 시험 장치는 패키지된 제품에 온도적 및 전기적 스트레스를 부가하여 칩의 잠재적 결함 등을 검사한다. 이 검사 결과에 근거하여, 불량품은 제거된다.
전기 제품이 소형화, 고기능화됨에 따라, 칩도 소형화, 고집적화된다. 최근에는, 반도체 제품을 더욱 소형화하기 위한 여러가지의 실장 기술이 개발되었다. 특히, 패키지되지 않은 칩, 소위 베아(bare) 칩을 실장하는 기술이 개발되고 있다. 베아 칩을 시장에 출하하기 위해서는, 품질 보증된 베아 칩이 요구된다. 이를 위하여, 베아 칩은 신뢰성 시험된다.
신뢰성 시험을 위해, 프로브 장치가 이용될 수도 있다. 그러나, 프로브 장치는 웨이퍼를 한 장씩 검사할 필요가 있고, 또한 한 장의 웨이퍼를 시험하기 위하여 많은 시간이 요구된다. 이 때문에, 프로브 장치에 의한 신뢰성 시험은 비용적으로 문제가 있다. 또한, 종래의 번인(burn-in) 장치를 이용한 베아 칩 검사는, 베아 칩과 소켓의 전기적 접속 등의 면에서 여러가지의 어려운 점을 해결하지 않으면 안된다. 또한, 작은 베아 칩의 취급은 매우 번잡하고, 검사 비용의 상승을 초래하는 우려가 있다.
그러므로, 이들 과제를 해결한 전기적 특성 검사 장치 및 신뢰성 시험 장치가 바람직하다.
신뢰성 시험 기술은, 예를 들면 일본 특허 공개 1995년 제 231019 호 공보, 일본 특허 공개 1996년 제 5666 호 공보 및 일본 특허 공개 1996년 제 340030 호 공보에 제안되어 있다. 특히, 일본 특허 공개 1995년 제 231019 호 공보, 일본 특허 공개 1996년 제 5666 호 공보에는, 신뢰성 시험를 위해, 프로브 시트(예를 들면, 이방성 전도 시트) 등의 접촉기와 웨이퍼상에 형성된 칩을 열적 영향을 받는 일 없이 확실히 일괄 접촉시키는 기술이 제안되어 있다.
신뢰성을 확보하여, 신뢰성 시험을 실시하기 위해서는, 그 접촉기가 웨이퍼상에 형성된 칩과 고온하에서 확실하게 일괄 접촉하는 것이 기본적으로 매우 중요하다.
또한, 항온조내에서 웨이퍼를 효율적으로 검사 온도까지 승온하여, 그 검사 온도의 정밀도를 양호하게 유지하는 것도, 마찬가지로 매우 중요하다.
그러나, 웨이퍼와 접촉기의 일괄 접촉 기술에 대해서는, 여러가지로 제안되어 있지만, 검사시의 항온조내의 온도 관리에 관한 기술은 아직도 불충분하여, 검사시의 웨이퍼의 온도를 정확히 측정하는 것이 어렵고, 검사의 신뢰성이 저하된다고 하는 과제가 있었다.
또한, 접촉기를 웨이퍼에 일괄 접촉시키는 공정에 앞서서, 반송 기구로부터 웨이퍼 유지대상으로 웨이퍼가 원활하게 이동되는 것이 중요하다. 종래의 웨이퍼 유지대에 있어서는, 반송 기구로부터 웨이퍼를 원활히 수수하기 위한 대책이 충분히 강구되어 있지 않았다.
또한, 신뢰성 시험 장치의 웨이퍼 유지대는 신뢰성 시험 전용으로 만들어져 있기 때문에, 다른 시험 장치로의 전용이 어렵고, 범용성이 뒤떨어진다고 하는 과제가 있었다.
또한, 접촉기와 웨이퍼상에 형성된 칩을 일괄 접촉시키는 기술은 접촉기와 웨이퍼 사이의 관계뿐만 아니라, 접촉기와 웨이퍼 수납실 구조의 관계에 관하여 문제로 되는 것이 많다. 예를 들면, 본 발명자 등은 접촉기를 웨이퍼 수납실과는 다른 몸체의 구조로 하고, 웨이퍼 수납실 외부에 있어서 접촉기와 웨이퍼를 일괄 접촉시키는 기술 및 해당 접촉기를 웨이퍼 수납실내의 전기 배선(중계 단자)에 접속하기 위한 포고 핀를 웨이퍼 수납실내에 설치하는 기술을 개발하였지만, 이 포고 핀에 의한 전기적 접속 기술은 검사중의 온도 상승에 의해 포고 핀과 접촉기가 안정적으로 접촉하지 않는다고 하는 과제가 있었다.
본 발명은 상기 관련되는 과제의 적어도 하나를 해결하는 것이다.
본 발명의 목적은 칩의 전기적 특성 검사 및 신뢰성 시험에 있어서, 웨이퍼의 온도의 정밀도를 양호하게 측정할 수 있고, 나아가서는 검사의 신뢰성을 높일 수 있는 웨이퍼 유지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 반송 기구로부터 웨이퍼를 원활하게 수수할 수 있는 웨이퍼 유지대를 제공하는 것에 한다.
본 발명의 목적은 웨이퍼 반송용 캐리어로서도 이용될 수 있는 웨이퍼 유지대를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 접촉기와 웨이퍼상에 형성된 칩을 일괄 접촉하는 데에 바람직한 웨이퍼 유지대를 구비한 웨이퍼 유지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 검사 및 시험중에 있어서도 접촉기와 웨이퍼 수납실내의 중계 단자를 안정적으로 접촉시킬 수 있어, 신뢰성 높은 웨이퍼 유지 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 칩의 전기적 특성 검사 및 신뢰성 시험에 바람직한 웨이퍼 수납실을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 관점에 의하면, 반도체 웨이퍼를 유지하는 반도체 웨이퍼 유지대에 있어서, 반도체 웨이퍼를 탑재하기 위한 표면과, 그 내부에 상기 표면의 근방에 도달하는 적어도 하나의 오목부를 갖는 반도체 웨이퍼 유지대와, 상기 반도체 웨이퍼 유지대의 온도를 측정하는 온도 측정 기구로서, 적어도 하나의 온도 센서와, 상기 온도 센서를 지지함과 동시에 상기 온도 센서를 상기 온도 제어 기구의 상기 관통 구멍을 통과하게 하고, 상기 반도체 웨이퍼 유지대의 오목부에 끼워맞추는 제 1 탄성 지지 부재를 갖는 온도 측정 기구와, 상기 반도체 웨이퍼 유지대에 탑재된 반도체 웨이퍼의 온도를 제어하는 온도 제어 기구로서, 상기 반도체 웨이퍼 유지대의 상기 표면의 반대측에서 상기 반도체 웨이퍼 유지대에 접촉하고, 상기 반도체 웨이퍼 유지대의 온도를 제어함과 동시에, 상기 반도체 웨이퍼 유지대를 지지하며, 그리고 상기 오목부에 대응하는 위치에 적어도 하나의 관통 구멍을 갖는 온도 제어 기구를 포함한 반도체 웨이퍼 유지 장치가 제공된다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 상기 반도체 웨이퍼상에 형성된 복수의 반도체 소자의 소정의 각 전극에 일괄적으로, 또한 개별적으로 전기적 접촉하는 복수의 전도 수단과, 상기 전도 수단에 전기적으로 접속된 외부 단자를 갖는 접촉기와, 상기 접촉기와 접촉한 상태의 상기 반도체 웨이퍼를 유지하는 반도체 웨이퍼 유지대에 있어서, 상기 반도체 웨이퍼 유지대는 반도체 웨이퍼를 탑재하기 위한 표면과, 그 내부에 상기 표면의 근방에 도달하는 적어도 하나의 오목부를 갖는 반도체 웨이퍼 유지대와, 상기 반도체 웨이퍼 유지대의 온도를 측정하는 온도 측정 기구로서, 적어도 하나의 온도 센서와, 상기 온도 센서를 지지함과 동시에 상기 온도 센서를 상기 온도 제어 기구의 상기 관통 구멍을 통과하게 하고, 상기 반도체 웨이퍼 유지대의 오목부에 끼워맞추는 제 1 탄성 지지 부재를 갖는 온도 측정 기구와, 상기 반도체 웨이퍼 유지대에 탑재된 반도체 웨이퍼의 온도를 제어하는 온도 제어 기구로서, 상기 표면의 반대측에서 상기 반도체 웨이퍼 유지대에 접촉하고, 상기 반도체 웨이퍼 유지대의 온도를 제어함과 동시에, 상기 반도체 웨이퍼 유지대를 지지하며, 그리고 상기 오목부에 대응하는 위치에 적어도 하나의 관통 구멍을 갖는 온도 제어 기구를 포함한 반도체 웨이퍼 유지 장치가 제공된다.
상기 온도 측정 기구는 적어도 한개의 온도 센서의 위치를 검출하는 센서를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 관점에 의하면, 상기 반도체 웨이퍼상에 형성된 복수의 반도체 소자의 소정의 각 전극에 일괄적으로, 또한 개별적으로 전기적 접촉하는 복수의 전도 수단과, 상기 전도 수단에 전기적으로 접속된 외부 단자를 갖는 접촉기와, 상기 접촉기와 접촉한 상태의 상기 반도체 웨이퍼를 유지하는 반도체 웨이퍼 유지대와, 상기 반도체 웨이퍼 유지대의 온도를 측정하는 온도 측정 기구와, 상기 반도체 웨이퍼 유지대에 탑재된 반도체 웨이퍼의 온도를 제어하는 온도 제어 기구로서, 복수의 관통 구멍이 형성된 기대와, 상기 기대의 상기 관통 구멍을 관통하고, 상기 온도 제어 기구에 고정되어 장착되며, 상기 기대를 상기 온도 제어 기구에 대하여 상대 이동 가능하게 안내하는 로드와, 상기 온도 제어 기구를, 상기 기대와 간격을 두고 탄성적으로 지지하는 제 2 탄성 지지 부재를 포함하는 지지 기구에 의해 지지되어 있는 온도 제어 기구를 포함하는 반도체 웨이퍼 유지 장치가 제공된다.
상기 제 2 탄성 지지 부재는 상기 로드의 주위에 감겨진 코일 형상의 스프링이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 관점에 의하면, 상기 반도체 웨이퍼상에 형성된 복수의 반도체 소자의 소정의 각 전극에 일괄적으로 또한 개별적으로 전기적 접촉하는 복수의 전도 수단과, 상기 전도 수단에 전기적으로 접속된 외부 단자를 갖는 접촉기와, 상기 접촉기와 접촉한 상태의 상기 반도체 웨이퍼를 유지하는 반도체 웨이퍼 유지대와, 상기 반도체 웨이퍼 유지대의 온도를 측정하는 온도 측정 기구와, 상기 반도체 웨이퍼 유지대에 탑재된 반도체 웨이퍼의 온도를 제어하는 온도 제어 기구로서, 상기 온도 제어 기구 내부에, 또한 그 표면 근방에 설치된 발열체와, 상기 온도 제어 기구 내부에서, 또한 상기 발열체와 간격을 두고 설치되어, 냉매가 통과하는 냉각 통로와, 상기 냉각 통로와 상기 발열체 사이에 설치된 열 저항 시트와, 상기 온도 측정 기구의 검출 신호에 근거하여 발열체에 의한 가열량 및 냉매에 의한 냉각량을 제어하는 제어 장치를 포함하고, 상기 반도체 웨이퍼 유지대에 접촉하여, 상기 반도체 웨이퍼 유지대를 지지함과 동시에, 그 온도를 제어하는 온도 제어 기구를 포함한 반도체 웨이퍼 유지 장치가 제공된다.
상기 온도 제어 기구는 상기 발열체에 의한 가열량 및 냉매에 의한 냉각량을 제어하는 제어 장치는 PID 조절계가 바람직하다.
상기 반도체 웨이퍼 유지대는 반도체 웨이퍼를 탑재하기 위한 표면과, 상기 표면의 반대측으로부터 상기 표면의 근방에 도달하는 적어도 하나의 오목부를 갖고, 상기 온도 제어 기구는 상기 반도체 웨이퍼 유지대의 상기 표면의 반대측에서, 상기 반도체 웨이퍼 유지대에 접촉하여, 상기 반도체 웨이퍼 유지대의 온도를 제어함과 동시에, 상기 반도체 웨이퍼 유지대를 지지하고, 또한 상기 반도체 웨이퍼 유지대의 상기 오목부에 대응하는 위치에 적어도 하나의 관통 구멍을 갖고, 상기 온도 측정 기구는 적어도 하나의 온도 센서와, 상기 온도 센서를 지지함과 동시에 상기 온도 센서를 상기 온도 제어 기구의 상기 관통 구멍을 통과하게 하고, 상기 반도체 웨이퍼 유지대의 오목부에 끼워맞추는 제 1 탄성 지지 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 청구항 6에 기재된 반도체 웨이퍼 유지 장치가 제공된다.
상기 냉매는 물이 바람직하다.
본 발명의 다른 관점에 의하면, 반도체 웨이퍼를 탑재하는 본체에 있어서, 상기 반도체 웨이퍼를 수수하기 위한 핀이 승강하기 위한 복수의 구멍과, 상기 구멍을 덮고, 또한 상기 핀의 승강에 따라 신축하는 밀봉막을 포함한 반도체 웨이퍼를 탑재하는 본체와, 상기 반도체 웨이퍼를 진공력에 의해 흡착하는 기구를 포함한 반도체 웨이퍼 유지대를 포함한 반도체 웨이퍼 유지 장치가 제공된다.
상기 밀봉막은 실리콘 고무제이고, 선단이 밀봉되고 하단이 개구된 원통 형상이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 관점에 의하면, 상기 반도체 웨이퍼상에 형성된 복수의 반도체 소자의 소정의 각 전극에 일괄적으로, 또한 개별적으로 전기적 접촉하는 복수의 전도 수단과, 상기 전도 수단에 전기적으로 접속된 외부 단자를 갖는 접촉기와, 상기 접촉기와 접촉한 상태의 상기 반도체 웨이퍼를 유지하는 반도체 웨이퍼 유지대와, 상기 반도체 웨이퍼 유지대의 온도를 측정하는 온도 측정 기구와, 상기 반도체 웨이퍼 유지대에 탑재된 반도체 웨이퍼의 온도를 제어하는 온도 제어 기구를 포함하고, 반도체 웨이퍼 수납실은 상기 반도체 웨이퍼 수납실의 하부에 있어서, 지지 플레이트를 갖고, 상기 지지 플레이트는 상기 반도체 웨이퍼 유지 장치가 배치되는 구멍을 가짐과 동시에, 상기 구멍을 중심으로 한 복수의 방사선 방향으로 분할된 구조인 반도체 웨이퍼 수납실이 제공된다.
상기 지지 플레이트는 합성 수지에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 관점에 의하면, 반도체 웨이퍼 유지 장치를 수납하는 반도체 웨이퍼 수납실에 있어서, 상기 반도체 웨이퍼 유지 장치는, 상기 반도체 웨이퍼상에 형성된 복수의 반도체 소자의 소정의 각 전극에 일괄적으로, 또한 개별적으로 전기적 접촉하는 복수의 전도 수단과, 상기 전도 수단에 전기적으로 접속된 외부 단자를 갖는 접촉기와, 상기 접촉기와 접촉한 상태의 상기 반도체 웨이퍼를 유지하며, 반도체 웨이퍼를 탑재하기 위한 표면과, 그 내부에 상기 표면의 근방에 도달하는 적어도 하나의 오목부를 갖는 반도체 웨이퍼 유지대와, 상기 반도체 웨이퍼 유지대의 온도를 측정하며, 적어도 하나의 온도 센서와, 상기 온도 센서를 지지함과 동시에 상기 온도 센서를 상기 온도 제어 기구의 상기 관통 구멍을 통과하게 하고, 상기 반도체 웨이퍼 유지대의 오목부에 끼워맞추는 제 1 탄성 지지 부재를 갖는 온도 측정 기구와, 상기 반도체 웨이퍼 유지대에 탑재된 반도체 웨이퍼의 온도를 제어하며, 상기 표면의 반대측에서 상기 반도체 웨이퍼 유지대에 접촉하고, 상기 반도체 웨이퍼 유지대의 온도를 제어함과 동시에, 상기 반도체 웨이퍼 유지대를 지지하며, 그리고 상기 오목부에 대응하는 위치에 적어도 하나의 관통 구멍을 갖는 온도 제어 기구를 포함하고, 상기 반도체 웨이퍼 수납실은, 상기 반도체 웨이퍼 수납실의 하부에서, 지지 플레이트를 갖고, 상기 지지 플레이트는 상기 접촉기의 상기 외부 단자의 각각에 대응한 위치에 중계 단자를 갖고, 상기 중계 단자는 상기 반도체 웨이퍼상에 형성된 반도체 소자의 전기적 특성을 측정하는 측정 장치에 접속되어 있는 반도체 웨이퍼 유지 장치를 수납하는 반도체 웨이퍼 수납실이 제공된다.
도 1은 본 발명의 반도체 웨이퍼 유지 장치를 구비한 웨이퍼 수납실의 일 실시예를 도시하는 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 웨이퍼 수납실에 있어서, 신뢰성 시험이 실행될 때의 신호의 전달을 설명하기 위한 분해 사시도,
도 3a는 웨이퍼 척을 도시하는 사시도,
도 3b는 웨이퍼 척의 주요부 단면도,
도 3c는 웨이퍼 척에 있어서의 가스 공급 배관의 밸브 기구를 도시하는 단면도,
도 3d는 웨이퍼 척에 이용되는 밀봉 부재를 도시하는 사시도,
도 4a는 도 1에 도시하는 웨이퍼(W)와 접촉기가 일괄 접촉된 상태에 있어서의 접촉기의 이방성 전도 시트와 칩의 관계를 도시하는 평면도,
도 4b는 도 4a의 단면도,
도 4c 및 도 4d는 각각 전극 패드와 이방성 전도 시트의 전도체의 관계를 도시하는 평면도,
도 5는 도 2에 도시된 저부 자켓을 도시하는 사시도,
도 6은 도 5에 도시된 저부 자켓의 단면도,
도 7은 도 1에 도시된 웨이퍼 수납실의 온도 제어 장치를 도시하는 블럭도,
도 8a는 도 2에 도시하는 저부 자켓에 있어서, 셸(shell)이 장착되기 전의 상태의 자켓 접합 장치 및 웨이퍼 온도 측정 장치를 모식적으로 도시하는 단면도,
도 8b는 도 2에 도시하는 저부 자켓에 있어서, 셸이 장착된 후의 상태의 자켓 접합 장치 및 웨이퍼 온도 측정 장치를 모식적으로 도시하는 단면도,
도 8c는 도 2에 도시하는 저부 자켓에 있어서, 온도 센서와 위치 검출 센서의 관계를 도시하는 확대도,
도 9a는 포고(pogo) 핀이 수직으로 설치된 포고 핀 블럭을 도시하는 사시도,
도 9b는 포고 핀과 접촉기가 접촉할 때의 열적 영향을 도시하는 모식도,
도 10a는 도 9에 도시된 포고 핀 블럭과 비교하기 위해서, 포고 핀이 수직으로 설치된 다른 포고 핀 블럭을 도시하는 도면,
도 10b는 도 10a의 포고 핀과 접촉기가 접촉할 때의 열적 영향을 도시하는 모식도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 웨이퍼 수납실 2 : 웨이퍼척(웨이퍼 유지체)
3 : 접촉기 3B : 접속 패드(외부 단자)
9 : 저부자켓(온도 제어체) 10 : 포고핀(중계 단자)
7 : 포고핀 블록(지지체) 171A : 구멍
171 : 블럭 소자 6 : 간극
첨부한 도면은, 명세서의 일부와 연휴하고 또한 일부를 구성하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한다. 그리고, 해당 도면은 상기에서 기술한 일반적인 기술과 이하에 기술하는 바람직한 실시예에 관한 상세한 설명에 의해, 본 발명의 설명에 이바지하는 것이다.
이하, 도 1 내지 도 10에 도시된 실시예에 근거하여 본 발명을 설명한다.
본 실시예의 웨이퍼 수납실(1)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 전체로서 편평한 직사각형 형상으로 형성되어 있다. 이 웨이퍼 수납실(1)은, 예를 들어 랙 형상으로 형성된 신뢰성 시험 장치의 개체(도시하지 않음) 내에, 수평 상태로 다수열 다수행으로 배치되어 사용된다.
그리고, 웨이퍼의 신뢰성 시험이 실행될 때, 웨이퍼 유지대(이하,「웨이퍼 척이라고 칭함)(2)상에 있어서 웨이퍼(W)는 접촉기(3)와 일체화되고, 이 일체화된 상태에서, 웨이퍼(W)는 각 웨이퍼 수납실(1)내에 배치된다. 웨이퍼(W)와 접촉기(3)가 일체화된 상태란 웨이퍼(W) 상면에 형성된 다수의 칩의 각 검사용 전극(이하,「전극 패드」라고 칭함)과, 접촉기(3)에 설치된 각 검사용 단자(3A) 각각이 일괄 접촉하고, 해당 전극 패드와 검사용 단자 사이가 전기적으로 접속된 상태를 말한다. 또한, 웨이퍼(W), 웨이퍼 척(2) 및 접촉기(3)가 일체화된 전체를, 이하에서는 편의상 셸(4)이라고 칭한다.
상기 웨이퍼 수납실(1)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 온도 제어실(1A)과, 온도 제어실(1A)에 인접하는 커넥터실(1B)로 이루어지고, 양 온도 제어실(1A)과 커넥터실(1B) 사이에는, 단열벽(도시하지 않음)이 설치되어, 해당 단열벽은 커넥터실(1B)의 온도가 가능하면 상승하지 않도록 하고 있다. 이 온도 제어실(1A) 내에서는, 후술하는 바와 같이 웨이퍼(W)의 온도는 검사 온도로 유지됨과 동시에, 웨이퍼(W) 주위의 온도는 지극히 상승하지 않도록 되어 있다.
상기 온도 제어실(1A) 내에는 기대(5)가 설치되고, 해당 기대(5)의 4개의 코너에는 실린더 기구(6)가 설치되며, 각 실린더 기구(6)의 실린더 로드 상단은 각각 기대(5)의 상방에 설치된 가압판(7)의 4개의 코너에 연결되어 있다. 이 가압판(7)의 이면에는 도시하지 않은 클램프 기구가 설치되고, 이 클램프 기구는 셸(4)을 수납한다. 커넥터실(1B) 내에는, 테스터(도시하지 않음)에 접속된 커넥터 및 해당 커넥터에 접속된 배선 기판이 설치되어 있다.
도 2에 도시하는 바와 마찬가지로, 기대(5)와 가압판(7) 사이에는 지지 플레이트(8)가 기대(5)에 대하여 평행하게 설치되고, 이 지지 플레이트(8)의 대략 중앙에 원형 형상의 구멍(8A)이 형성되어 있다. 이 구멍(8A)의 내측에는 이 구멍(8A)보다 약간 직경이 작은 온도 제어 기구가 저부 자켓(9)으로서 기대(5)상에 설치된다. 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 지지 플레이트(8)에는 저부 자켓(9)을 둘러싸고, 다수(예를 들면, 2000개 내지 3000개)의 중계 단자(포고 핀이나 범프 단자 등)(10)이 링 형상으로 복수열로 수직으로 설치되어 있다. 이들 중계 단자(10)는 접촉기(3)의 전극 패드(3A)의 주위에 링 형상으로 배치된 다수의 외부 단자(이하, 「접속 패드」라고 칭함)(3B)에 대응하여 설치되고, 접촉기(3)가 웨이퍼(W)에 접촉할 때, 중계 단자(10)와 접속 패드(3B)는 전기적으로 접촉한다.
따라서, 도시하지 않은 반송 기구에 의해 반송된 셸(4)은 온도 제어실(1A) 내의 클램프 기구에 의해 수납된다. 실린더 기구(6)에 의해 가압판(7)을 하강하게 하고, 셸(4)은 저부 자켓(9)에 도달한다. 즉, 셸(4)의 웨이퍼 척(2)의 이면은 저부 자켓(9)의 상면과 접촉하고, 접촉기(3)의 접속 패드(3B)는 포고 핀(10)과 전기적으로 접촉한다. 이 상태에서 저부 자켓(9)에 의해 웨이퍼 척(2)의 온도는 제어되고, 웨이퍼(W)의 온도는 소정의 검사 온도(예를 들면, 110℃)로 유지된다.
상기 웨이퍼 척(2)은, 도 3a, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 원반 형상으로 형성된 척 본체(21)를 구비한다. 척 본체(21)는 웨이퍼(W)를 유지한 상태로 접촉기(3)와 일체화되는 구조이다. 척 본체(21)내에는, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 가스 유로(21A)가 형성되어 있다. 가스 유로(21A)의 입구(본체 주위면에 개구되어 있음)에는 가스 공급관(22)이 접속되고, 그 출구(본체 주위면의 입구에 인접하여 개구되어 있음)에는 가스 배출관(23)이 접속되며, 양 배관(22, 23)을 거쳐서 소정의 가스(화학적으로 불활성 가스, 예를 들어 질소 가스)가 공급 내지 배기된다.
도 3a, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 상기 척 본체(21)의 상면에는 복수의 링 형상 홈(21B, 21C)이 동심원 형상으로 형성되고(동 도면에서는 2개의 링 형상 홈만이 도시되어 있음), 이들 링 형상 홈(21B, 21C)에는 가스 유로(21A)에 연통하는 개구부(21E)가 복수개의 장소에 형성되어 있다. 척 본체(21) 상면의 외주 근방에는 실리콘 고무 등의 유연성이 우수한 탄성 부재로 이루어지는 밀봉 링(24)이 장착되고, 해당 밀봉 링(24)은 웨이퍼 척(2)과 접촉기(3)가 일체화되었을 때, 밀봉 링(24)의 내부를 기밀 상태로 한다.
따라서, 접촉기(3)와 웨이퍼 척(2)이 중첩하여, 가스 배출관(23) 및 가스 공급관(22)을 거쳐서, 양자(2, 3)간의 공기가 배출되고, 저압의 불활성 가스가 도입된다. 이 상태에서, 양자(2, 3)는 일체화되어, 분리되지 않게 된다. 양 배관(22, 23)에는 도 3c에 도시하는 밸브 기구(22A, 23A)가 내장되어 있다. 양 배관(22, 23)을 거쳐서, 진공 배기가 실행되어, 질소 가스의 공급이 실행되고, 웨이퍼 척(2)과 접촉기(3) 사이가 감압 상태로 된 후, 각 가스 공급 배관(22, 23)으로부터 가스 배관 혹은 진공 배기관(모두 도시하지 않음)이 분리된다. 그러나, 밸브 기구(22A, 23A)의 스프링의 힘에 의해, 밸브가 동 도면에 도시하는 위치로부터 오른쪽으로 이동함으로써, 그 출입구는 차단되고, 공기가 양 배관의 내부에 유입하는 것이 방지되어, 웨이퍼 척(2)과 접촉기(3)간의 감압 상태가 유지된다.
상기 웨이퍼 척(2)과 접촉기(3)가 상술한 바와 같이 일체화된 상태에서는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼 척(2)에 의해 유지된 웨이퍼(W) 상에 형성된 모든 칩의 모든 전극 패드(P)에 접촉기(3)의 전극 패드(3A)는 일괄 접촉하고, 양자간의 전기적 접속이 확립된다.
웨이퍼(W)와 접촉기(3)를 일괄 접촉시키는 경우에는, 예를 들어 본 출원인이 일본 특허 출원 1998년 제 054423 호 명세서에서 이미 제안한 웨이퍼와 접촉자의 위치 정렬 장치(정렬 장치)를 이용할 수 있다. 웨이퍼(W)의 전극 패드(P)와 접촉기(3)의 전극 패드(3A)를 정렬하여, 양자를 일괄 접촉시킨다. 이 양자가 접촉된 상태에서, 웨이퍼 척(2), 웨이퍼(W) 및 접촉기(3)는 일체화되어 있다. 이 3자가 일체화된 것을 셸(4)이라고 한다.
이 웨이퍼 척(2), 웨이퍼(W) 및 접촉기(3)를 일체화하는 공정에 앞서서, 도 3b에서 도시하는 바와 같이, 메인 척(11)의 3개의 핀(11A)에 의해 웨이퍼(W)는 웨이퍼 척(2)상에 탑재된다.
즉, 도 3a 및 도 3b에 도시하는 바와 같이, 상기 웨이퍼 척(2)에는 3개의 각 핀이 관통하는 3개의 관통 구멍(21D)이 링 형상 홈(21B, 21C) 사이에 설치되어 있다. 이 관통 구멍(21D)의 내경은 핀(11A)의 외경보다도 크다. 이 관통 구멍(21D)내에는 선단이 폐쇄된 원통 형상의 실리콘 고무막(25)이 배치된다. 해당 실리콘 고무막(25)의 기단부는, 예를 들어 알루미늄제의 패킹(26)을 거쳐서 척 본체(21)의 이면에 형성된 오목부에 나사 걸림되어 있다. 패킹(26)의 외주에는 O 링(27)이 장착된다. 실리콘 고무막(25) 및 O 링(27)에 의해 웨이퍼 척(2)과 접촉기(3) 사이는 기밀 상태로 유지되어, 셸(4)의 감압 상태는 유지된다.
3개의 핀(11A)의 선단은 실리콘 고무막(25)을 손상시키지 않도록 약간 굵고, 또한 둥글게 되어 있다. 따라서, 메인 척(11)상의 웨이퍼 척(2)에 웨이퍼(W)를 탑재할 때 및 웨이퍼 척(2)으로부터 웨이퍼(W)를 제거할 때에는, 메인 척(11)의 3개의 핀(11A)은 상승하고, 웨이퍼 척(2)의 관통 구멍(21D)에 끼워지며, 도 3b의 일점 쇄선으로 도시하는 바와 같이, 실리콘 고무막(25)을 늘리면서 척 본체(21)의 상면으로부터 돌출하지만, 이 동작에 있어서도 웨이퍼 척(2)과 접촉기(3) 사이의 감압 상태는 유지된다.
상기 접촉기(3)는, 예를 들어 도 4a, 도 4b에 도시하는 바와 같이, 이방성 전도 시트(31)와 배선 기판(32)으로 구성되어 있다. 이방성 전도 시트(31)는 실리콘 고무 시트(31A) 중에 전도체(31B)가 매트릭스 형상으로 배치되어 있다. 배선 기판(32)은 이방성 전도 시트(31)의 각 전도체(31B)와 확실히 접촉하는 전극 패드(32A)와, 이 전극 패드(32A)에 대응하여 형성된 접속 패드(3B)(도 2)와, 이들 양 전극 패드를 접속하는 다층 구조의 배선(32B)를 갖는다. 이방성 전도 시트(31)와 배선 기판(32)은 일체물로서 형성되어 있다. 접촉기(3)와 웨이퍼(W)가 일체화된 상태로, 칩(T)의 각 전극 패드(P)와 배선 기판(32)의 전극 패드(32A)는 이방성 전도 시트(31)의 전도체(31B)에 의해 서로 도통된다. 배선 기판(32)은 웨이퍼(W)의 열팽창율과 대략 동일한 재료(예를 들어 석영 유리 등의 세라믹)로 형성되고, 그 배선(32B)은 예를 들어 알루미늄 등의 전도성이 우수한 재료로 형성되어 있다. 전도체(31B)는 실리콘 고무 시트(31A) 중에 금속 미립자가 분산된 구조로서, 접촉기(3)가 웨이퍼(W)와 가압상태로 접촉되었을 때, 실리콘 고무 시트(31A)가 압축되고, 그 금속 미립자가 서로 접촉하여 전기적 도통로가 형성된다.
칩(T)의 전극 패드(P)와 배선 기판(32)의 전극 패드(32A)가 이방성 전도 시트(31)의 각 전도체(31B)와 확실히 접촉하기 때문에, 전도체(31B)는 이하 ① 및 ②의 조건을 만족시키도록 배치된다. 이 배치에 의해, 이방성 전도 시트(31)가 웨이퍼(W) 및 배선 기판(32)과 랜덤하게 접촉하더라도 도 4b에 도시하는 바와 마찬가지로, 전도체(31B)는 확실히 칩(T)의 전극 패드(P) 및 접촉기(3)의 전극 패드(3A)와 접촉한다.
① 이웃하는 전도체(31B)의 간격(A)은 도 4c에 도시하는 바와 같이 전극 패드(P)(32A)의 직경(D)보다도 작은 것이어야 한다.
② 이웃하는 전극 패드(P)(32A)의 간격(B)은 도 4d에 도시하는 바와 같이 전도체(31B)의 직경(d)보다 큰 것이어야 한다.
저부 자켓(9)은 상기 셸(4)의 온도를 제어한다. 이 저부 자켓(9)은 도 5에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼 척(2)과 마찬가지로 그 표면에 동심원 형상의 복수의 링 형상 홈(9A)과, 그 내부의 배기 통로(도시하지 않음)와, 이 배기 통로와 링 형상 홈(9A)을 연결하는 복수의 구멍(도시하지 않음)과, 관통 구멍(9B)을 갖는다. 저부 자켓(9)상에 셸(4)이 탑재된 상태에 있어서, 배기 통로를 거쳐서 진공 배기 장치(도시하지 않음)에 의해 링 형상 홈(9A)이 진공 배기됨으로써 셸(4)은 저부 자켓(9)상에 진공 흡착된다.
저부 자켓(9)의 내부에는, 예를 들어 도 6에 도시하는 바와 같이, 면 히터(91) 및 제 1 냉각 자켓(92)이 설치된다. 저부 자켓(9)상에 탑재된 셸(4)은 해당 면 히터(91) 및 제 1 냉각 자켓(92)에 의해 소정의 검사 온도로 제어된다. 면 히터(91)는 저부 자켓(9)의 표면측에 배치된다. 제 1 냉각 자켓(92)은 면 히터(91)의 하방에 배치된다. 바람직하게는, 면 히터(91)와 제 1 냉각 자켓(92) 사이에는 예를 들어 4불화에틸렌 수지 등의 단열성이 우수한 열 저항 시트(93)가 설치된다. 열 저항 시트(93)는 제 1 냉각 자켓(92)을 면 히터(91)로부터 열적으로 차단한다. 이 열 저항 시트(93)에 의해, 제 1 냉각 자켓(92)이 과잉으로 과열되는 것이 방지됨과 동시에, 셸(4)의 온도는 최적의 검사 온도로 유지된다. 즉, 제 1 냉각 자켓(92)의 내부에는 도 6에 도시하는 바와 같이, 저부 자켓의 전단면에 걸쳐 냉매 유로(92A)가 형성되고, 이 냉매 유로(92A)를 통해 냉매(본 실시예에서는 냉각수)가 흐른다. 만일, 이 냉각수가 면 히터(91)에 의해 가열되고, 냉각 자켓(92)내에서 비등하면, 냉각수는 냉매로서의 기능을 하지 않게 되는 우려가 있다. 그 때문에, 면 히터(91)로부터의 열은 열 저항 시트(93)에 의해 차단되어, 냉각수는 70℃ 내지 80℃로 유지되고, 항상 최적의 냉각 능력이 발휘된다. 이와 같이 면 히터(91)와 제 1 냉각 자켓(92)을 최적의 온도로 제어함으로써, 셸(4)은 항상 최적의 검사 온도(예를 들면, 110℃)로 유지될 수 있다.
제 1 냉각 자켓(92)은 저부 자켓(9)의 온도를 제어할 뿐만 아니라, 제 1 냉각 자켓(92)의 주위의 온도 상승을 억제하고 있다. 도 7에 도시하는 바와 같이, 상기 가압판(7)의 이면에는 제 2 냉각 자켓(이하, 「상부 자켓」이라고 칭함)(12)이 설치되고, 이 상부 자켓(12)의 내부의 냉매 유로(12A)를 흐르는 냉각수는, 가압판(7)에 의해 유지된 접촉기(3)를 냉각함과 동시에, 이들 주위의 온도 상승을 억제한다.
따라서, 온도 제어실(1A) 내에서는 저부 자켓(9)에 의해서 웨이퍼 척(2)의 온도는 제어됨과 동시에, 제 1 냉각 자켓(92), 상부 자켓(12)에 의해서 그 주위의 온도 상승은 억제되어, 온도 제어실(1A)로부터의 열 방사는 지극히 억제된다.
상기 면 히터(91) 제 1 냉각 자켓(92) 및 상부 자켓(12)은 웨이퍼 온도 제어 장치(13)의 제어하에서 각각 동작한다. 웨이퍼 온도 제어 장치(13)를 도 7을 참조하면서 설명한다. 이 웨이퍼 온도 제어 장치(13)는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 면 히터(91)의 온도를 제어하는 히터 온도 제어 장치(14)와, 제 1 냉각 자켓(92) 및 상부 자켓(12)에 공급하는 냉각수의 온도를 제어하는 냉매 온도 제어 장치(15)로 구성되어 있다.
상기 히터 온도 제어 장치(14)는 도 7에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼 척(2)의 온도를 측정하는 온도 측정 장치(141)와, 이 온도 측정 장치(141)에 의한 검출 신호와 미리 설정된 목표값(예를 들면 110℃)의 편차에 근거하여, PID 제어 신호를 송신하는 제 1 PID 조절계(142)와, 이 제 1 PID 조절계(142)의 PID 제어 신호에 근거하여 동작하는 릴레이(143)와, 이 릴레이(143)의 동작에 근거하여 면 히터(92)의 온도를 제어하는 히터 전원(144)을 구비한다. 온도 센서(141)의 검출 신호와 목표값의 편차에 따라, 웨이퍼 척(2)의 온도는 신속히 목표값까지 상승하고, 검사 온도로 안정적으로 유지되는, 웨이퍼 척(2)이 측정한 온도와 목표값(110℃)간에 편차가 있으면, 그 편차량에 따라 제 1 PID 조절계(142)는 PID 제어 신호를 릴레이(143)로 송신하고, 릴레이(143)는 히터 전원(144)을 PID 제어함으로써, 면 히터(92)의 온도는 신속하고 또한 안정적으로 목표값에 일치된다.
상기 냉매 온도 제어 장치(15)는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 제 1 냉각 자켓(92) 및 상부 자켓(12)용의 냉각수를 저장하는 수조(151)와, 이 수조(151)내의 냉각수 중에 삽입된 냉매 배관(152A)를 갖는 냉각기(152)와, 수조(151)내의 수온을 측정하는 온도 센서(153)와, 이 온도 센서(153)에 의한 검출 신호와 미리 설정된 목표값의 편차에 따라 냉각기(152)를 PID 제어하는 제 2 PID 조절계(154)를 구비한다. 냉각수는 온도 센서(153)의 검출 신호와 목표값의 편차에 따라 신속히 목표값까지 냉각되어, 안정적인 온도로 유지된다.
수조(151)와, 제 1 냉각 자켓(92) 및 상부 자켓(12)의 냉매 유로(92A)와 냉매 유로(12A)의 출입구 사이는, 왕로 배관(155A)(도 5에서는 실선으로 나타냄) 및 귀로 배관(155B)(도 5에서는 파선으로 나타냄)에 의해 접속되고, 이들 양 배관(155A, 155B)에 의해 냉각수는 수조(151)와 제 1 냉각 자켓(92) 및 상부 자켓(12) 사이를 순환한다. 배관(155A)은 도중에 2 방향으로 분기하여, 한쪽이 제 1 냉각 자켓(92)의 냉매 유로(92A)의 입구에 접속되고, 다른쪽이 상부 자켓(12)의 냉매 유로(12A)의 입구에 접속된다. 배관(155A)의 분기점의 수조(151)측에 펌프(156)가 배치되고, 이 펌프(156)는 냉각수를 순환시킨다. 왕로 및 귀로 각각의 냉각수의 유량은 유량계(157)에 의해서 측정된다. 수조(151)내의 냉각수의 온도와 목표값(예를 들면, 40℃) 사이에 편차가 있으면, 그 편차량에 따라 제 2 PID 조절계(154)가 PID 제어 신호를 냉각기(152)로 송신하여, 냉각기(152)는 PID 제어되고, 냉매 배관(152A)의 냉매 유량은 조절되어, 수조(151)의 냉각수의 온도는 신속하고 또한 안정적으로 목표값과 일치된다. 이와 같이 냉매 온도 제어 장치(15)에 의해서 냉각수의 온도는 최적으로 제어됨으로써, 제 1 냉각 자켓(92)은 저부 자켓(9)을 냉각함과 동시에, 그 주위를 냉각한다. 상부 자켓(12)은 접촉기(3)를 냉각함과 동시에, 그 주위를 냉각하여 온도 제어실(1A)내의 온도 상승은 억제된다.
냉각기(152)의 냉매로서는 예를 들어 에틸렌글리콜, 물 등이 이용된다. 도 7에 있어서, 참조부호(155C)는 귀환 배관, 참조부호(158A, 158B, 158C)는 밸브이다. 제 1 냉각 자켓(92) 및 상부 자켓(12)으로 냉각수가 공급되지 않을 때에는, 밸브(158A, 158B)는 폐쇄되고, 밸브(158C)가 개방됨으로써 냉각수는 수조(151)로 복귀된다.
본 발명은 웨이퍼 척(2)의 온도 측정 장치(141)에 특별한 연구를 실시하여, 웨이퍼 척(2)은 웨이퍼(W)의 온도의 정밀도를 양호하게 측정할 수 있다. 이 측정에 의해, 웨이퍼 온도 제어 장치(13)의 제어 정밀도는 높아지고, 웨이퍼(W)의 신뢰성 시험의 신뢰성은 높아진다.
본 발명의 웨이퍼 척의 온도 측정 장치의 일 실시예를, 도 8a 및 도 8b를 참조하면서 설명한다.
본 실시예의 온도 측정 장치(141)는, 도 8a 및 도 8b에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼 척(2)의 온도를 검출하는 막대 형상의 온도 센서(141A)와, 이 온도 센서(141A)의 기단부에 형성된 플랜지 형상의 피스톤부(141B)를 수납하는 실린더(141C)와, 이 실린더(141C)내에 탄력적으로 장착되어 온도 센서(141A)를 항상 상방으로 가동하는 스프링(141D)을 구비한다. 해당 온도 측정 장치(141)는 기대(5)상의 3곳에 수직으로 설치되어 있다. 그리고, 3개의 온도 센서(141A)는, 도 5, 도 8a 및 도 8b에 도시하는 바와 같이, 저부 자켓(9)의 중심으로부터 외주 근방까지의 사이에 직경 방향으로 간격을 두고 설치된 3곳의 관통 구멍(9B)에 삽입되어 있다.
이 온도 센서(141A)는, 예를 들어 선단이 폐쇄된 스테인레스재의 파이프내에 열전대(혹은 측정 온도 저항체 등)가 삽입된 구성이다. 도 8a 및 도 8b에 있어서, 웨이퍼 척(2)의 중심에 배치된 온도 측정 장치(141)의 전체가 도시되어 있다. 온도 측정 장치(141)의 다른 구성에 관해서는, 온도 센서(141A)의 선단부만이 도시되어 있다.
상기 웨이퍼 척(2)의 이면에는, 관통 구멍(9B)에 대응하는 오목부(2A)가 직경 방향으로 3곳 형성되어 있다. 이 오목부(2A)는 웨이퍼 척(2)의 이면으로부터 표면 근방에 도달할 만한 깊이로 형성되어 있다. 검사시에는, 온도 센서(141A)는 오목부(2A)의 최저부에 탄성적으로 접촉하고, 웨이퍼(W)에 매우 가까운 위치에서 웨이퍼 척(2)의 온도를 측정한다.
이에 의해, 웨이퍼(W)의 온도는 매우 정확하게 측정된다. 이 오목부(2A)의 최저부로부터 웨이퍼 척 표면까지의 두께(t)는 예를 들어 1㎜로 설정되어 있다.
웨이퍼 척(2)은 열전도율이 우수한 재료, 예를 들어 알루미늄 등의 금속으로 구성됨으로써, 웨이퍼 척(2)의 웨이퍼 표면으로부터 최저부(2A)까지의 온도 구배는 지극히 작아진다.
셸(4)이 가압판(7)에 의해 저부 자켓(9)상에 가압되면, 후술하는 바와 같이, 셸(4)은 저부 자켓(9)과 밀착되고, 셸(4)과 저부 자켓(9)은 하강한다. 그리고, 3개의 온도 센서(141A)의 선단은 각각 저부 자켓(9)의 표면으로부터 돌출하고, 웨이퍼 척(2)의 오목부(2A)에 삽입한다. 계속해서 셸(4)과 저부 자켓(9)이 하강하면, 온도 센서(141A)의 선단은, 각각 오목부(2A)의 최저부에 스프링(141D)에 의해 탄력적으로 밀착하여, 웨이퍼 척(2)의 웨이퍼(W)에 가장 가까운 위치에서 웨이퍼 척(2)의 온도를 측정한다. 따라서, 웨이퍼(W)의 실제 온도에 가까운 온도가 측정될 수 있다. 또한, 이 온도 센서(141A)는 스프링(141D)에 의해 예를 들어 15㎜의 범위에서 승강한다.
도 8c에 확대하여 도시한 바와 같이, 상기 실린더(141C)의 내주면에는 위치 검출 센서(141E)가 설치된다. 해당 위치 검출 센서(141E)는 ‘コ’자 형상의 평면 구조를 갖고 있다. 온도 센서(141A)가 스프링(141C)에 저항하여 화살표 방향으로 하강할 때, 온도 센서(141A)에 장착된 셔터(141F)가 위치 검출 센서(141E)의 광선을 차단함으로써, 해당 위치 검출 센서(141E)는 온도 센서(141A)의 높이를 검출한다. 이 위치 검출 센서(141E)가 온도 센서(141A)의 높이를 검출함으로써, 저부 자켓(9)상에 셸(4)이 탑재되어 있는지의 여부를 검출할 수 있다.
도 8a 및 도 8b에 도시하는 바와 같이, 저부 자켓(9)에는 자켓 접합 장치(16)가 설치되고, 이 자켓 접합 장치(16)는 셸(4)과 저부 자켓(9)을 확실히 접합한다. 이 자켓 접합 장치(16)는, 도 8a에 도시하는 바와 같이 복수의 길이 볼트(161)와, 이들 길이 볼트(161)를 각각 둘러싸고 저부 자켓(9)을 탄력적으로 지지하는 스프링(162)을 구비하고 있다. 길이 볼트(161)는 기대(5)와 저부 자켓(9)을 연결하여 지지한다.
이를 더 상세하게 기술하면, 기대(5)에는 복수의 길이 볼트(161)에 대응하는 복수의 관통 구멍(5A)이 가이드 구멍으로서 둘레 방향 등간격으로 형성된다. 이들 관통 구멍(5A)을 길이 볼트(161)가 관통하여, 각 길이 볼트(161)의 두부(161B)가 기대(5)의 이면측에서 결합된다.
저부 자켓(9)의 이면 외주부에는 복수의 길이 볼트(161)가 끼워진 오목부가 둘레 방향 등간격으로 형성되고, 또한 각 오목부의 중앙에는 각각 관통 구멍이 형성된다. 길이 볼트(161)의 선단에는 암 나사부(161A)가 형성되어 있다. 이 선단 부가 저부 자켓(9)의 오목부에 끼워지고, 저부 자켓(9)의 표면으로부터 관통 구멍에 삽입된 나사(163)가 해당 암 나사부(161A)와 나사 결합되어 있다. 따라서, 길이 볼트(161)는 저부 자켓(9)으로부터 수직 하강하고, 두부가 기대(5)의 이면에서 결합된 상태로 되어 있다.
상술한 바와 같이, 가압판(7)에 의해 셸(4)이 하강하고, 셸(4)이 저부 자켓(9)에 도달했을 때, 가령 셸(4)이 저부 자켓(9)의 표면에 대하여 다소 경사지는 경우이더라도, 셸(4)이 하강함에 따라서, 각 스프링(162)은 서서히 압축됨으로써, 저부 자켓(9)의 표면의 위치는 셸(4)에 의해서 교정된다.
이 교정에 의해, 셸(4)은 저부 자켓(9)의 전면에서 탄력적으로 밀착한다. 이 결과, 셸(4)은 수평 상태로 되고, 접촉기(3)의 모든 전극 패드(3A)와 포고 핀(10)은 일괄해서 균등하게 접촉한다. 스프링(162)의 신축 범위는 셸(4)이 저부 자켓(9)에 접합할 때, 저부 자켓(9)이 예를 들어 10㎜의 범위에서 승강할 수 있도록 설정된다. 셸(4)이 저부 자켓(9)에 접합할 때, 상술한 온도 측정 장치(14)의 스프링(141D)은 15㎜의 범위에서 신축하도록, 스프링(141D)의 신축 범위는 스프링(162)에 대하여 5㎜의 여유가 있다. 이 때문에, 셸(4)이 저부 자켓(9)에 접합할 때, 가령 저부 자켓(9)이 10㎜ 하강하더라도 온도 센서(141A)는 항상 웨이퍼 척(2)의 오목부(2A)에 대하여 탄력적으로 접촉할 수 있다.
도 9a에 도시하는 바와 같이, 상기 저부 자켓(9)을 둘러싸는 지지 플레이트(8)상에는 포고 핀 블럭(17)이 설치된다. 이 포고 핀 블럭(17)에 포고 핀(10)이 설치되어 있다. 그러므로, 이 포고 핀 블럭(17)에 대하여 상술한다. 이 포고 핀 블럭(17)은, 예를 들어 도 9a에 도시하는 바와 같이 저부 자켓(9)을 향하는 구멍(17A)의 중심으로부터 방사상으로 분할(예를 들면 4분할)된 구조이다. 해당 구조의 각 부위는 각각 블럭 소자(171)로서 형성되어 있다. 이웃하는 블럭 소자(171)간에는 예를 들어 1㎜의 간극(δ)이 형성된다. 각 간극(δ)에 의해 각 블럭 소자(171)의 열팽창은 흡수될 수 있다. 이러한 포고 핀 블럭(17)의 구조에 의해, 포고 핀 블럭(17)의 열팽창에 의한 치수 변화는 작아진다. 도 9b에 도시하는 바와 같이, 시험시에 블럭 소자(171)가 열팽창하더라도, 포고 핀(10)는 예를 들어 실선 위치로부터 일점 쇄선 위치까지 이동하는 것에 지나지 않고, 포고 핀(10)은 접촉기(3)의 접속 패드(3B)로부터 빠지는 일 없이, 해당 접속 패드(3B)에 확실히 접촉할 수 있다. 가령, 포고 핀 블럭(17′)이 도 10a에 도시하는 바와 같이, 일체물의 블럭으로서 형성되어 있는 경우에는, 포고 핀 블럭(17′)은 블럭 소자(171)의 4배의 크기이기 때문에, 포고 핀 블럭(17′)의 열팽창에 의한 치수 변화가 크고, 도 10b에 도시하는 바와 같이, 포고 핀(10)은 실선 위치로부터 일점 쇄선 위치까지 이동하여, 포고 핀(10)은 접촉기(3)의 접속 패드(3B)에서 빠져, 검사의 신뢰성이 저하될 우려가 있다. 예를 들면, 도 9a에 도시하는 포고 핀 블럭(17)이 세로 310㎜, 가로 310㎜, 두께 30㎜인 경우에는, 외측의 포고 핀(10)의 편차량은 300㎛이지만(도 9b), 도 10a에 도시하는 일체물의 포고 핀 블럭(17′)의 경우에는, 도 9a에 도시하는 포고 핀 블럭(17)과 동일한 크기이더라도(도 10b), 그 편차량은 600㎛였다.
따라서, 포고 핀 블럭(17)이 4분할되고, 또한 간극(δ)이 형성됨으로써, 포고 핀(10)의 편차량은 반감될 수 있고, 포고 핀(10)은 접촉기(3)의 접속 패드(3B)와 확실하게 또한 안정적으로 접촉하여, 검사의 신뢰성은 높아질 수 있다. 이 포고 핀 블럭(17)는 예를 들어 유리 섬유 함유 폴리이미드수지, 폴리아미드이미드수지 등의 합성 수지에 의해서 직사각형 형상으로 형성되고, 그 열팽창율이 접촉기(3)와 가까운 것이 지극히 바람직하다.
상기 블럭 소자(171)의 코너부에는, 가이드 구멍(171A)이 형성된다. 이 가이드 구멍(171A)과 이 가이드 구멍(171A)에 대응하여 형성된 기대(5)의 가이드 구멍(도시하지 않음)을 기준으로 하여, 블럭 소자(171)는 소정의 장착 위치에 위치 결정된다. 또한, 블럭 소자(171)에는 복수의 나사 등의 체결 부재용의 체결용 구멍(171B)이 형성되어, 이들 체결용 구멍(171B)에 대응하여 형성된 기대(5)의 체결용 나사 구멍을 기준으로 하여, 블럭 소자(171)는 소정의 장착 위치에 체결 고정된다. 블럭 소자(171) 및 기대(5) 각각의 가이드 구멍(171A)에 가이드 핀(도시하지 않음)을 통과시킨 후, 블럭 소자(171)와 기대(5)는 체결 부재에 의해서 체결된다. 이 구조에 의해, 블럭 소자(171)는 소정의 장치 위치에 정확히 고정된다. 블럭 소자(171)의 체결용 구멍은 블럭 소자(171)의 열팽창에 의한 치수 변화를 흡수하는 여유대를 갖는 것이 바람직하다.
이어서, 동작을 설명한다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼 수납실(1)내에 셸(4)을 장착하기 전에, 우선 정렬 장치에 의해 웨이퍼 척(2), 웨이퍼(W) 및 접촉기(3)는 위치 정렬되고, 셸(4)로서 일체화된다. 그 때문에, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 정렬 장치의 메인 척(11)상에 웨이퍼 척(2)이 탑재된다. 메인 척(11)상에 웨이퍼 척(2)이 탑재된 후, 웨이퍼(W)는 웨이퍼 척(2)상에 반송된다. 이 시점에서 메인 척(11)의 3개의 핀(11A)이 상승하고, 웨이퍼 척(2)의 관통 구멍(21D)내에 삽입되고, 도 3b에 있어서 일점 쇄선으로 도시하는 바와 같이, 실리콘 고무막(25)을 늘리면서 웨이퍼 척(2) 표면으로부터 돌출하여, 웨이퍼(W)를 수납하기 위해서 대기한다. 그 후, 웨이퍼 척(2)이 웨이퍼(W)를 수취하면, 3개의 핀(11A)은 메인 척(11)내에 후퇴하여 본래의 위치로 되돌아가고, 웨이퍼(W)는 웨이퍼 척(2)상에 탑재된다. 이 동작과 병행하여, 접촉기(3)는 메인 척(11)의 상방의 소정 위치에 배치된다. 이어서, 웨이퍼(W)의 전극 패드(P)와 접촉기(3)의 전극 패드(3A)가, 도시하지 않은 CCD 카메라 등의 촬상 소자에 의해 판독되어, 웨이퍼(W)의 전극 패드(P) 중의 대표적인 전극 패드(P)의 위치 좌표가 구해진다. 이들 전극 패드(P)에 대응하는 접촉기(3)의 전극 패드(3A)의 위치 좌표도 구해진다. 이들 위치 좌표에 근거하여 메인 척(11)이 X, Y 및 θ 방향으로 이동하여 전극 패드(P)와 전극 패드(3A)의 정렬이 실행된다. 정렬 후, 메인 척(2)이 상승하여 전체 전극 패드(P)와 이들에 대응하는 전극 패드(3A)가 일괄 접촉한다.
이 시점에서, 웨이퍼 척(2)은 가스 공급 배관(22, 23)을 거쳐서 질소 가스 치환 및 진공 배기가 가능한 상태로 되어 있다. 그러므로, 가스 공급관(22)으로부터 질소 가스를 공급함으로써, 웨이퍼 척(2)과 접촉기(3) 사이의 공기는 질소로 치환된다.
이어서, 질소 가스 공급원이 가스 공급관(22)으로부터 분리된다. 가스 공급관(22)의 밸브 기구(22A, 23A)가 작동하여, 가스 유로(21A)가 폐쇄된다. 한편, 가스배기관(23), 가스 유로(21A), 및 웨이퍼 척(2)의 표면의 링 형상 홈(21B, 21C)을 거쳐서, 웨이퍼 척(2)과 접촉기(3) 사이의 질소 가스는 배기된다.
웨이퍼(W)의 전극 패드(P)와 접촉기(3)의 전극 패드(3A)는, 도 4에 도시하는 바와 같이 일괄 접촉한다. 이 결과, 셸(4)은 모든 칩을 웨이퍼 상태인 채로 일괄 검사할 수 있는 상태로 된다. 전극 패드(P)의 높이에 편차가 있더라도, 이방성 전도 시트(31)에 의해서 편차는 흡수될 수 있다. 이와 같이 웨이퍼 척(2)과 접촉기(3) 사이의 공간은 웨이퍼 척(2) 주위에 설치된 밀봉 링(24)에 의해서 외부로부터 차단되고, 또한 3개의 핀용 관통 구멍(21D)은 실리콘 고무막(25)에 의해서 외부로부터 차단되기 때문에, 웨이퍼 척(2)과 접촉기(3) 사이를 감압 상태로 할 때에는, 그 감압 상태는 확실히 유지될 수 있다.
그 후, 도시하지 않은 반송 기구에 의해, 정렬 장치로부터 셸(4)은 반출되어, 도 1에 도시하는 바와 같이, 웨이퍼 수납실(1)까지 반송된다. 웨이퍼 수납실(1)내에서는 클램프 기구가 셸(4)을 클램프한다. 4 곳의 실린더 기구(6)가 구동하여, 가압판(7)에 의해 셸(4)은 저부 자켓(9)까지 가압하여 하강된다. 가압판(7)이 하강함에 의해, 셸(4)이 저부 자켓(9)에 도달한 시점에서, 셸(4)과 저부 자켓(9) 사이에 다소의 경사가 있더라도, 자켓 접합 장치(16)의 복수의 스프링(162)에 의해 그 경사는 흡수되고, 셸(4)은 저부 자켓(9)에 탄력적으로 밀착한다. 가압판(7)이 하강단에 도달하면, 셸(4)의 웨이퍼 척(2)과 저부 자켓(9)은 균일하게 밀착함과 동시에, 셸(4)의 접촉기(3)의 모든 접속 패드(3B)는 대응하는 포고 핀(10)과 전기적으로 일괄해서 균일하게 접촉하여, 웨이퍼(W)의 모든 칩은 웨이퍼 상태인 채로 일괄해서 시험할 수 있는 상태로 된다.
웨이퍼 척(2)이 저부 자켓(9)에 접합하는 과정을 설명한다. 웨이퍼 척(2)이 저부 자켓(9)과 접촉하여, 자켓 접합 장치(16)의 스프링(162)의 탄성력에 저항하여 저부 자켓(9)이 하강하면, 온도 측정 장치(141)의 온도 센서(141A)가 저부 자켓(9)의 표면으로부터 서서히 돌출하여, 웨이퍼 척(2)의 이면의 오목부(2A)내에 삽입된다. 저부 자켓(9)이 하강단에 도달하기 전에, 온도 센서(141A)는 오목부(2A)의 최저부에 접촉한다. 또한, 스프링(141D)에 의해 온도 센서(141A)의 선단은 오목부(2A)의 최저부에 탄력적으로 접촉하고, 웨이퍼(W)와 1㎜만큼 떨어진 위치에서 웨이퍼 척(2)의 온도를 측정할 수 있는 상태로 된다.
위치 검출 센서(141E)에 의해서 온도 센서(141A)의 위치가 검출됨으로써, 셸(4)이 저부 자켓(9)상에 존재하는지의 여부를 확실히 검출할 수 있다.
시험이 시작되면, 웨이퍼 온도 제어 장치(13)에 의해 웨이퍼(W)는 검사 온도(110℃)까지 가열되어 유지된다. 이 때, 히터 온도 제어 장치(14)는 히터 전원(144)을 ON으로 하면 히터(91)에 의해 웨이퍼 척(2)을 이면으로부터 가열한다. 온도 측정 장치(141)의 온도 센서(141A)가 웨이퍼 척(2)의 온도를 측정하고, 그 검출 신호는 PID 조절계(142)로 송신된다. PID 조절계(142)는 목표값(검사 온도)과의 편차에 따른 제어 신호가 릴레이(143)로 송신되고, 릴레이(143)에 의해 히터 전원(144)이 PID 제어된다. 해당 편차에 따른 전력이 히터 전원(144)으로부터 면 히터(91)에 인가되어, 면 히터(91)에 의해 웨이퍼 척(2)의 온도는 단시간에 검사 온도까지 높아진다. 한편, 냉매 온도 제어 장치(15)에서는 밸브(158A, 158B)가 개방됨과 동시에, 펌프(156)가 구동되고, 수조(151)내의 냉각수가 왕로 배관(155A)를 거쳐서 저부 자켓(9)의 제 1 냉각 자켓(92) 및 상부 자켓(12)으로 공급된다. 냉각수는 각각의 냉매 유로(92A, 12A)를 통과하고 귀로 배관(155B)를 경유하여 수조(151)로 순환되어, 저부 자켓(9) 및 상부 자켓(12)은 각각 냉각된다.
웨이퍼 척(2)이 검사 온도에 도달하면, 온도 센서(141A)의 검출 신호에 근거하여, PID 조절계(142)는 작동하고 히터 전원(144)은 PID 제어된다. 해당 PID 제어에 의해, 히터 전원(144)에 공급되는 전력은 거의 일정한 상태로 유지되고, 웨이퍼 척(2)은 검사 온도를 유지한다. 이 동안, 저부 자켓(9) 및 상부 자켓(12)은 냉각수에 의해 냉각되지만, 냉각수의 온도는 면 히터(91)의 열을 흡수하여 승온한다. 그러나, 면 히터(91)와 제 1 냉각 자켓(92) 사이에는 열 저항 시트(93)가 개재되어 있기 때문에, 면 히터(91)로부터 제 1 냉각 자켓(92)으로의 열류의 대부분은 열 저항 시트(93)에 의해서 차단되고, 냉각수의 과도한 온도 상승은 방지된다. 이 결과, 냉매 유로(92A)에서의 냉각수의 비등은 방지되고, 저부 자켓(9)은 효율이 양호하게 냉각된다.
그러나, 웨이퍼 척(2)이 검사 온도에 도달하면, 저부 자켓(9) 및 상부 자켓(12)으로부터 수조(151)로 되돌아가는 냉각수의 온도는 70℃ 내지 80℃ 전후에 도달한다. 그 때문에, 수조(151)내의 냉각수는 냉각기(152)에 의해서 항상 냉각 효율이 양호한 온도(예를 들면, 40℃)까지 냉각된다. 냉각수의 온도는 항상 온도 센서(153)에 의해서 검출되고, 검출 신호는 PID 조절계(154)로 송신된다. 냉각기(152)는 PID 제어됨으로써, 항상 냉매의 유량은 조절되고, 수조(151)내의 냉각수는 항상 일정한 온도로 유지된다. 그 결과, 제 1 냉각 자켓(92)에 의해서 저부 자켓(9)의 주위의 온도 상승은 억제됨과 동시에, 톱 자켓(12)에 의해서 접촉기(3)의 온도 상승 및 그 주위의 온도 상승은 억제된다. 온도 제어실(1A) 내의 온도 상승은 억제되고, 웨이퍼 수납실(1) 주위로의 열방산은 억제된다.
온도 제어실(1A)내의 승온에 의해, 포고 핀 블럭(17)은 열팽창한다. 그런데, 포고 핀 블럭(17)은 4장의 블럭 소자(171)로 분할되고, 또한 각 블럭 소자(171)간에는 1㎜의 간격이 설치되기 때문에, 포고 핀 블럭(17)의 열팽창에 의한 치수 변화는 대단히 작다. 따라서, 포고 핀 블럭(17)에 설치된 포고 핀(10)은 접촉기(3)의 접속 패드(3B)와 안정적이면서 또한 확실히 접촉한다.
웨이퍼 온도 제어 장치(13)의 제어하에서, 웨이퍼(W)가 검사 온도에 도달하면, 도 2에 도시하는 바와 같이, 커넥터, 포고 핀(10), 접촉기(3)를 거쳐서 웨이퍼(W) 로 테스트 신호(S1)가 송신된다. 웨이퍼(W)로부터의 검사 결과 신호(S2)는 역의 경로를 더듬어 테스터로 송신되고, 웨이퍼 상태인 채로 전체 칩에 대하여 시험할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시예에 의하면, 접촉기(3)와 일괄 접촉한 상태의 웨이퍼(W)를 유지한 웨이퍼 척(2)은 저부 자켓(9)상에 탑재된다. 저부 자켓(9)에 의해, 웨이퍼(W)는 소정의 검사 온도(110℃)로 승온된다. 온도 측정 장치(141)는 웨이퍼 척(2)의 이면에 그 표면 근방에 도달하는 오목부(2A)가 3곳 설치됨과 동시에, 저부 자켓(9)에도 오목부(2A)에 대응하는 관통 구멍(9B)이 설치되어 있다. 관통 구멍(9B)으로부터 오목부(2A)에 삽입 가능한 온도 센서(141A)가 저부 자켓(9) 하방의 기대(5)에 설치된다.
온도 센서(141A)는 스프링(141D)에 의해 지지되고, 시험시에 온도 센서(141A)의 선단은 오목부(2A)에 탄성적으로 접촉된다. 이 때문에, 웨이퍼 수납실(1)내에서의 시험중, 온도 센서(141A)는 웨이퍼(W)에 가까운 위치에 배치되고, 웨이퍼 척(2)의 온도, 나아가서는 웨이퍼(W)의 온도의 정밀도를 양호하게 측정할 수 있어, 시험의 검사 정밀도를 높일 수 있다.
또한, 본 실시예에 의하면, 저부 자켓(9)상에 웨이퍼 척(2)[본 실시예에서는 셸(4)]이 존재하는지의 여부를 검출하는 위치 검출 센서(141E)가 설치된다. 이 위치 검출 센서(141E)에 의해, 저부 자켓(9)상에 셸(4)이 장착되어 있는지의 여부를 확실히 검지할 수 있어, 오류없이 웨이퍼(W)의 온도가 측정될 수 있다.
상기 실시예에서는, 온도 제어 기구는 저부 자켓(9)으로서 웨이퍼 수납실(1)내의 기대(5)에 설치되었지만, 온도 제어 기구를 상부 자켓으로서 웨이퍼 수납실(1)내의 상면측에 설치될 수도 있다.
상기 실시예에서는 웨이퍼 수납실(1)은 수평으로 배치되어 있지만, 웨이퍼 수납실(1)은 수직으로 배치된 구조이더라도 무방하다. 이 경우, 웨이퍼 수납실(1)내의 온도 제어 기구와 웨이퍼 유지대의 상대적인 위치 관계에 의해서, 온도 측정 장치의 온도 센서는 상방향 혹은 횡방향으로 웨이퍼 유지대에 대하여 탄력적으로 접촉할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 접촉기(3)와 일괄 접촉한 상태의 웨이퍼(W)를 유지한 웨이퍼 척(2)이 저부 자켓(9)을 향하여 하강하게 된다. 양자(2, 9)를 접합하는 자켓 접합 장치(16)는 저부 자켓(9)의 승강 방향을 따른 복수의 길이 볼트(161)와, 길이 볼트(161)의 주위에 배치되어 저부 자켓(9)을 탄력적으로 지지하는 스프링(162)을 구비하고 있다.
이 자켓 접합 장치(16)는 웨이퍼 척(2)과 저부 자켓(9)이 접합할 때, 이들 양자(2, 9)가 그 전면에서 균일하게 또한 탄력적으로 가압 상태로 접촉한다. 이 결과, 양자(2, 9) 사이의 열 전달 효율은 높아지고, 시험시에 웨이퍼(W)는 신속히 가열됨과 동시에 웨이퍼(W)의 검사 온도를 정확히 유지할 수 있고, 나아가서는 검사의 신뢰성을 높일 수 있다.
상기 실시예의 자켓 접합 장치(16)는 그 탄성 부재로서 스프링(162)을 사용하였지만, 해당 탄성 부재로서 스프링 이외의 것을 이용할 수 있다.
탄성 부재는 길이 볼트(161)와는 다른 장소에 설치되더라도 무방하다.
온도 제어 기구는 저부 자켓(9)으로서 웨이퍼 수납실(1)내의 기대(5)에 설치된 것을 설명하였지만, 온도 제어 기구는 상부 자켓으로서 웨이퍼 수납실(1)내의 상면측에 설치되더라도 무방하다.
히터 제어 장치(14) 및 냉매 온도 제어 장치(15)는 모두 PID 조절계(142, 154)를 구비하고 있기 때문에, 온도 센서(141, 154)의 검출 신호에 근거하여 웨이퍼 척(2) 및 수조(151) 중의 냉각수는 신속히 목표 온도로 설정되고, 안정적으로 그 온도를 유지할 수 있다.
온도 센서(141A)는 저부 자켓(9)을 관통하여 웨이퍼 척(2)의 오목부(2A)에 탄력적으로 접촉하기 때문에, 웨이퍼(W)의 온도의 정밀도를 양호하게 측정할 수 있다.
저부 자켓(9)은 냉각수에 의해서 냉각되기 때문에, 웨이퍼(W)는 저비용으로 안정적으로 냉각될 수 있다.
상기 실시예에서는, 웨이퍼 척(2) 및 수조(151) 중의 냉각수의 온도 제어 방법으로서 PID 조절계(142, 154)를 이용한 기구를 설명하였지만, 그 밖의 종래 공지의 제어 방법도 이용될 수 있다.
상기 실시예에서는, 저부 자켓(9) 및 상부 자켓(12)의 냉매로서 냉각수를 이용한 기구를 설명하였지만, 냉각수 이외의 종래 공지의 냉매가 이용될 수도 있다.
본 실시예에 의하면, 웨이퍼 척(2)은 웨이퍼(W)를 유지하는 본체(21)와, 이 본체(21) 표면에서 개구하는 복수의 개구부와, 이들 개구부에 연속하고 또한 상기 본체(21) 내부에 형성된 가스 유로(21A)와, 이 가스 유로(21A)의 출입구에 각각 장착된 밸브 기구(22A, 23A)와, 본체(21) 표면의 외주연부의 전체 주위에 걸쳐 장착되고 밀봉 링(24)를 구비한다. 본체(21)에는 웨이퍼(W)가 본체(21) 표면에 또는 본체(21) 표면에서 수수될 때, 메인 척(11)의 3개 핀(11A)을 승강하기 위한 복수의 관통 구멍(21D)이 설치되어 있다. 이들 관통 구멍(21D)의 각각에는, 3개 핀(11A)의 승강에 따라 신축하는 실리콘 고무막(25)이 설치되기 때문에, 웨이퍼 척(2)상에 웨이퍼(W)가 수수될 때, 메인 척(11)의 3개 핀(11A)은 관통 구멍(21D)으로부터 출입하고, 해당 3개 핀(11A)에 의해 웨이퍼(W)는 원활하게 수수될 수 있다.
접촉기(3)와 메인 척(2)을 일괄 접촉시키기 위해서, 가스 공급 배관(22, 23)을 거쳐서 메인 척(2)의 본체(21)와 접촉기(3) 사이는 진공 배기된다. 이 메인 척(2)의 본체(21)와 접촉기(3) 사이가, 밀봉 링(24) 및 실리콘 고무막(25)에 의해서 밀폐되고, 또한 가스 공급 배관(22, 23)은 밸브 기구(22A, 23A)에 의해서 폐쇄되어 있으므로, 상기 진공 상태는 유지될 수 있다.
웨이퍼 척(2), 웨이퍼(W) 및 접촉기(3)가 셸(4)로서 일체화된 후, 반송 기구에 의해, 셸(4)은 웨이퍼 수납실(1)까지 용이하게 반송될 수 있다. 실리콘 고무막(25)은, 도 3d에 도시하는 바와 같이, 3개 핀(11A)의 형상에 따라, 그 선단이 밀봉되고 또한 하단이 개구된 원통 형상으로 형성되어 있기 때문에 ,관통 구멍(21D)내에 용이하게 장착된다. 실리콘 고무막(25)은 3개 핀(11A)의 승강에 따라서 용이하게 신축하고, 3개 핀(11A)은 원활하게 승강할 수 있다.
상기 실시예에서는, 본 발명의 웨이퍼 유지대는 시험용의 웨이퍼 척(2)으로서, 웨이퍼(W)와 접촉기의 일괄 접촉용으로 적합하게 이용할 수 있음과 동시에, 웨이퍼를 한 장씩 반송하는 경우의 캐리어로서도 널리 이용될 수 있다.
본 발명의 웨이퍼 유지대 등은 상기 실시예에 조금도 제한되지 않고, 필요에 따라서 각 구성 부재를 적절히 변경할 수 있다.
본 실시예에 의하면, 접촉기(3)와 커넥터를 중계하는 포고 핀(10)을 지지하는 포고 핀 블럭(17)은 4분할되고, 각 분할 부분에 간극(δ)이 설치되기 때문에, 온도 제어실(1A)내의 온도 상승에 의해 포고 핀 블럭(17)이 열팽창하더라도, 포고 핀 블럭(17)의 열팽창은 적고, 포고 핀 블럭(17)에 설치된 포고 핀(10)은 접촉기(3)의 접속 패드(3B)와 안정적이면서 또한 확실히 접촉하여, 양자간의 전기적 도통을 안정적으로 확보할 수 있어, 검사의 신뢰성을 높일 수 있다.
상기 실시예에서는, 포고 핀 블럭(17)이 4분할된 예가 설명되었지만, 4분할에 한정되는 것이 아니다.
또 다른 특징 및 변경은, 해당 기술분야의 당업자에게는 착상되는 바이다. 그러므로, 본 발명은 보다 넓은 관점에 있는 것으로, 특정의 상세한 설명 및 여기에 개시된 대표적인 실시예에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 첨부된 청구항에 정의된 넓은 발명 개념 및 그 균등물의 해석과 범위에 있어서, 거기에서 일탈하는 일없이, 여러가지의 변경을 할 수 있다.
본 발명의 칩의 전기적 특성 검사 및 신뢰성 시험에 있어서, 웨이퍼의 온도의 정밀도를 양호하게 측정할 수 있고, 나아가서는 검사의 신뢰성을 높일 수 있는 웨이퍼 유지 장치와, 반송 기구로부터 웨이퍼를 원활하게 수수할 수 있는 웨이퍼 유지대와, 웨이퍼 반송용 캐리어로서도 이용될 수 있는 웨이퍼 유지대와, 접촉기와 웨이퍼상에 형성된 칩을 일괄 접촉하는 데에 바람직한 웨이퍼 유지대를 구비한 웨이퍼 유지 장치와, 검사 및 시험중에 있어서도 접촉기와 웨이퍼 수납실내의 중계 단자를 안정적으로 접촉시킬 수 있어, 신뢰성 높은 웨이퍼 유지 장치와, 칩의 전기적 특성 검사 및 신뢰성 시험에 바람직한 웨이퍼 수납실을 제공하는 것이다.

Claims (14)

  1. 반도체 웨이퍼를 유지하는 반도체 웨이퍼 유지대로서, 반도체 웨이퍼를 탑재하기 위한 표면과, 그 내부에 상기 표면의 근방에 도달하는 적어도 하나의 오목부를 갖는 반도체 웨이퍼 유지대와,
    상기 반도체 웨이퍼 유지대의 온도를 측정하는 온도 측정 기구로서, 적어도 하나의 온도 센서와, 상기 온도 센서를 지지함과 동시에 상기 온도 센서를 상기 온도 제어 기구의 상기 관통 구멍을 통과하게 하고, 상기 반도체 웨이퍼 유지대의 오목부에 끼워맞추는 제 1 탄성 지지 부재를 갖는 온도 측정 기구와,
    상기 반도체 웨이퍼 유지대에 탑재된 반도체 웨이퍼의 온도를 제어하는 온도 제어 기구로서, 상기 반도체 웨이퍼 유지대의 상기 표면의 반대측에서 상기 반도체 웨이퍼 유지대에 접촉하고, 상기 반도체 웨이퍼 유지대의 온도를 제어함과 동시에, 상기 반도체 웨이퍼 유지대를 지지하며, 그리고 상기 오목부에 대응하는 위치에 적어도 하나의 관통 구멍을 갖는 온도 제어 기구를 포함한 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 유지 장치.
  2. 반도체 웨이퍼상에 형성된 복수의 반도체 소자의 소정의 각 전극에 일괄적으로, 또한 개별적으로 전기적 접촉하는 복수의 전도 수단과, 상기 전도 수단에 전기적으로 접속된 외부 단자를 갖는 접촉기와,
    상기 접촉기와 접촉한 상태의 상기 반도체 웨이퍼를 유지하는 반도체 웨이퍼 유지대로서, 반도체 웨이퍼를 탑재하기 위한 표면과, 그 내부에 상기 표면의 근방에 도달하는 적어도 하나의 오목부를 갖는 반도체 웨이퍼 유지대와,
    상기 반도체 웨이퍼 유지대의 온도를 측정하는 온도 측정 기구로서, 적어도 하나의 온도 센서와, 상기 온도 센서를 지지함과 동시에 상기 온도 센서를 상기 온도 제어 기구의 상기 관통 구멍을 통과하게 하고, 상기 반도체 웨이퍼 유지대의 오목부에 끼워맞추는 제 1 탄성 지지 부재를 갖는 온도 측정 기구와,
    상기 반도체 웨이퍼 유지대에 탑재된 반도체 웨이퍼의 온도를 제어하는 온도 제어 기구로서, 상기 표면의 반대측에서 상기 반도체 웨이퍼 유지대에 접촉하고, 상기 반도체 웨이퍼 유지대의 온도를 제어함과 동시에, 상기 반도체 웨이퍼 유지대를 지지하며, 그리고 상기 오목부에 대응하는 위치에 적어도 하나의 관통 구멍을 갖는 온도 제어 기구를 포함한 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 유지 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 온도 측정 기구에 적어도 하나의 온도 센서의 위치를 검출하는 센서를 설치한 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 유지 장치.
  4. 반도체 웨이퍼상에 형성된 복수의 반도체 소자의 소정의 각 전극에 일괄적으로, 또한 개별적으로 전기적 접촉하는 복수의 전도 수단과, 상기 전도 수단에 전기적으로 접속된 외부 단자를 갖는 접촉기와,
    상기 접촉기와 접촉한 상태의 상기 반도체 웨이퍼를 유지하는 반도체 웨이퍼 유지대와,
    상기 반도체 웨이퍼 유지대의 온도를 측정하는 온도 측정 기구와,
    상기 반도체 웨이퍼 유지대에 탑재된 반도체 웨이퍼의 온도를 제어하는 온도 제어 기구로서, 복수의 관통 구멍이 형성된 기대와, 상기 기대의 상기 관통 구멍을 관통하고, 상기 온도 제어 기구에 고정되어 장착된 로드로서, 상기 기대를 상기 온도 제어 기구에 대하여 상대 이동 가능하게 안내하는 로드와, 상기 온도 제어 기구를 상기 기대와 간격을 두고 탄성적으로 지지하는 제 2 탄성 지지 부재를 구비하는 지지 기구에 의해 지지되어 있는 온도 제어 기구를 포함한 반도체 웨이퍼 유지 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 탄성 지지 부재는 상기 로드의 주위에 감겨진 코일 형상의 스프링인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 유지 장치.
  6. 반도체 웨이퍼상에 형성된 복수의 반도체 소자의 소정의 각 전극에 일괄적으로, 또한 개별적으로 전기적 접촉하는 복수의 전도 수단과, 상기 전도 수단에 전기적으로 접속된 외부 단자를 갖는 접촉기와,
    상기 접촉기와 접촉한 상태의 상기 반도체 웨이퍼를 유지하는 반도체 웨이퍼 유지대와,
    상기 반도체 웨이퍼 유지대의 온도를 측정하는 온도 측정 기구와,
    상기 반도체 웨이퍼 유지대에 탑재된 반도체 웨이퍼의 온도를 제어하는 온도 제어 기구로서, 상기 온도 제어 기구 내부에 또한 그 표면 근방에 설치된 발열체와, 상기 기구 내부에 또한 상기 발열체와 간격을 두고 설치되어 냉매가 통과하는 냉각 통로와, 상기 냉각 통로와 상기 발열체 사이에 설치된 열 저항 시트와, 상기 온도 측정 기구의 검출 신호에 근거하여 발열체에 의한 가열량 및 냉매에 의한 냉각량을 제어하는 제어 장치를 구비하고, 상기 반도체 웨이퍼 유지대에 접촉하여 상기 반도체 웨이퍼 유지대를 지지함과 동시에 그 온도를 제어하는 온도 제어 기구를 포함한 반도체 웨이퍼 유지 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 발열체에 의한 가열량 및 냉매에 의한 냉각량을 제어하는 제어 장치는 PID 조절계를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 유지 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 반도체 웨이퍼 유지대는 반도체 웨이퍼를 탑재하기 위한 표면과, 상기 표면의 반대측으로부터 상기 표면의 근방에 도달하는 적어도 하나의 오목부를 갖고,
    상기 온도 제어 기구는 상기 반도체 웨이퍼 유지대의 상기 표면의 반대측에서, 상기 반도체 웨이퍼 유지대에 접촉하여, 상기 반도체 웨이퍼 유지대의 온도를 제어함과 동시에, 상기 반도체 웨이퍼 유지대를 지지하고, 또한 상기 반도체 웨이퍼 유지대의 상기 오목부에 대응하는 위치에 적어도 하나의 관통 구멍을 갖고,
    상기 온도 측정 기구는 적어도 하나의 온도 센서와, 상기 온도 센서를 지지함과 동시에 상기 온도 센서를 상기 온도 제어 기구의 상기 관통 구멍을 통과하게 하고 상기 반도체 웨이퍼 유지대의 오목부에 끼워맞추는 제 1 탄성 지지 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 유지 장치.
  9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 냉매가 물인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 유지 장치.
  10. 반도체 웨이퍼를 탑재하는 본체로서, 상기 반도체 웨이퍼를 수수하기 위한 핀이 승강하기 위한 복수의 구멍과, 상기 구멍을 덮고 또한 상기 핀의 승강에 따라 신축하는 밀봉막을 구비한 반도체 웨이퍼를 탑재하는 본체와,
    상기 반도체 웨이퍼를 진공력에 의해 흡착하는 기구를 구비한 반도체 웨이퍼 유지대를 포함한 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 유지 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 밀봉막은 실리콘 고무제이고, 선단이 밀봉되고 하단이 개구된 원통 형상인 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 유지 장치.
  12. 반도체 웨이퍼 유지 장치를 수납하는 반도체 웨이퍼 수납실에 있어서,
    반도체 웨이퍼 유지 장치는,
    상기 반도체 웨이퍼상에 형성된 복수의 반도체 소자의 소정의 각 전극에 일괄적으로 또한 개별적으로 전기적 접촉하는 복수의 전도 수단과, 상기 전도 수단에 전기적으로 접속된 외부 단자를 갖는 접촉기와,
    상기 접촉기와 접촉한 상태의 상기 반도체 웨이퍼를 유지하는 반도체 웨이퍼 유지대와,
    상기 반도체 웨이퍼 유지대의 온도를 측정하는 온도 측정 기구와,
    상기 반도체 웨이퍼 유지대에 탑재된 반도체 웨이퍼의 온도를 제어하는 온도 제어 기구를 포함하고,
    반도체 웨이퍼 수납실은 상기 반도체 웨이퍼 수납실의 하부에서, 지지 플레이트를 갖고, 상기 지지 플레이트는 상기 반도체 웨이퍼 유지 장치가 배치되는 구멍을 가짐과 동시에, 상기 구멍을 중심으로 한 복수의 방사선 방향으로 분할된 구조를 포함하는 상기 반도체 웨이퍼 수납실.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 지지 플레이트는 합성 수지로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 반도체 웨이퍼 수납실.
  14. 반도체 웨이퍼 유지 장치를 수납하는 반도체 웨이퍼 수납실에 있어서,
    상기 반도체 웨이퍼 유지 장치는,
    상기 반도체 웨이퍼상에 형성된 복수의 반도체 소자의 소정의 각 전극에 일괄적으로, 또한 개별적으로 전기적 접촉하는 복수의 전도 수단과, 상기 전도 수단에 전기적으로 접속된 외부 단자를 갖는 접촉기와,
    상기 접촉기와 접촉한 상태의 상기 반도체 웨이퍼를 유지하는 반도체 웨이퍼 유지대로서, 반도체 웨이퍼를 탑재하기 위한 표면과, 그 내부에 상기 표면의 근방에 도달하는 적어도 하나의 오목부를 갖는 반도체 웨이퍼 유지대와,
    상기 반도체 웨이퍼 유지대의 온도를 측정하는 온도 측정 기구로서, 적어도 하나의 온도 센서와, 상기 온도 센서를 지지함과 동시에 상기 온도 센서를 상기 온도 제어 기구의 상기 관통 구멍을 통과하게 하고 상기 반도체 웨이퍼 유지대의 오목부에 끼워맞추는 제 1 탄성 지지 부재를 갖는 온도 측정 기구와,
    상기 반도체 웨이퍼 유지대에 탑재된 반도체 웨이퍼의 온도를 제어하는 온도 제어 기구로서, 상기 표면의 반대측에서 상기 반도체 웨이퍼 유지대에 접촉하고, 상기 반도체 웨이퍼 유지대의 온도를 제어함과 동시에 상기 반도체 웨이퍼 유지대를 지지하며, 그리고 상기 오목부에 대응하는 위치에 적어도 하나의 관통 구멍을 갖는 온도 제어 기구를 포함하고,
    상기 반도체 웨이퍼 수납실은, 상기 반도체 웨이퍼 수납실의 하부에 있어서, 지지 플레이트를 갖고, 상기 지지 플레이트는 상기 접촉기의 상기 외부 단자의 각각에 대응한 위치에 중계 단자를 갖고, 상기 중계 단자는 상기 반도체 웨이퍼상에 형성된 반도체 소자의 전기적 특성을 측정하는 측정 장치에 접속되어 있는 반도체 웨이퍼 수납실.
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