KR20030002514A - Cooling system capable of detecting coolant leakage from coolant path for cooling wafer loading chuck. - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 소자 제조용 장비에 관한 것으로, 특히, 웨이퍼(wafer)가 장착될 척을 냉각시키기 위해서 도입되는 냉각 경로에서의 냉매 누설(coolant leakage)을 감지할 수 있는 냉각 시스템(cooling system)에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to equipment for manufacturing semiconductor devices, and more particularly, to a cooling system capable of detecting coolant leakage in a cooling path introduced to cool a chuck on which a wafer is to be mounted. will be.
반도체 소자 제조 공정 중에 EDS(Electric Die Sort) 테스트(test) 공정에서는 가혹 조건에서 반도체 소자를 시험하기 위해서, 웨이퍼(wafer)를 0℃ 이하로 냉각시키는 테스트가 수행될 수 있다. 이러한 냉각 테스트(cold test)에서는 웨이퍼에 형성된 반도체 소자를 테스트하는 프로버(prober) 설비에 냉각 시스템이 도입된다.In the EDS (Electric Die Sort) test process during the semiconductor device manufacturing process, a test for cooling the wafer to 0 ° C. or less may be performed to test the semiconductor device under severe conditions. In this cold test, a cooling system is introduced into a prober facility for testing semiconductor devices formed on a wafer.
예를 들어, 프로버 설비에서 웨이퍼가 장착되는 위치인 척(chuck)을 냉각시킴으로써, 웨이퍼를 0℃ 이하의 온도로 유지할 수 있다. 이를 위해서 척의 내부에는 내부 냉매 경로가 형성되고 이러한 내부 냉매 경로에 냉매를 공급하기 위해서 내부 냉매 경로에 외부 냉매 경로가 연장된다. 외부 냉매 경로는 칠러(chiller)와 같은 냉매 공급부와 연결되어 이러한 냉매 경로에 냉매가 순환되는 것을 가능하게 한다.For example, by cooling the chuck which is the position where the wafer is mounted in the prober facility, the wafer can be kept at a temperature of 0 ° C or lower. To this end, an internal refrigerant path is formed inside the chuck, and an external refrigerant path extends to the internal refrigerant path to supply refrigerant to the internal refrigerant path. The external coolant path is connected to a coolant supply, such as a chiller, to allow the coolant to circulate in this coolant path.
그런데, 외부 냉매 경로로 이용될 수 있는 호스(hose) 등은 외부 온도에 의한 영향을 받을 수 있으므로, 즉, 외부 온도에 의해서 외부 냉매 경로를 흐르는 냉매의 온도가 상승될 수 있으므로, 이를 방지하기 위해서 외부 냉매 경로는 실딩(shielding)되게 된다. 이러한 외부 냉매 경로는 대략 2m 정도의 길이에 걸쳐지게 될 수 있는 데, 상기한 바와 같이 실딩되어 있으므로 외부 냉매 경로에서 냉매 등이 누설될 경우 이를 육안으로 확인하기가 어렵다. 또한, 현재 이러한 냉각 시스템은 내부에서의 냉매 누설의 경우 감지 또는 확인이 가능하나, 이러한 냉각 시스템과 테스트 설비 사이를 이어주는 외부 냉매 경로에서의 이러한 냉매 누설은 감지되기 어렵다. 더욱이 냉매는 일반적으로 휘발성을 가지므로 누설되더라도 휘발되어 누설이 확인되기 어렵다. 이에 따라, 냉매 누설이 일어날 경우 냉매가 계속하여 유출될 수 있다.However, since a hose or the like that may be used as the external refrigerant path may be affected by the external temperature, that is, the temperature of the refrigerant flowing through the external refrigerant path may be increased by the external temperature. The external coolant path is shielded. The external refrigerant path may be approximately 2 m in length, and since it is shielded as described above, it is difficult to visually check the leakage of the refrigerant in the external refrigerant path. In addition, such a cooling system is currently capable of detecting or confirming a refrigerant leakage therein, but such a refrigerant leakage in an external refrigerant path connecting between the cooling system and the test facility is difficult to detect. Moreover, since refrigerants generally have volatility, even if they leak, they are volatilized, making it difficult to identify leaks. Accordingly, when the refrigerant leaks, the refrigerant may continue to flow out.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 반도체 소자를 테스트하는 설비에서 웨이퍼 장착될 척을 냉각시키기 위한 냉매를 공급하는 냉매 경로에서 냉매 누설이 발생하는 것을 감지할 수 있는 냉각 시스템을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a cooling system that can detect the occurrence of the refrigerant leakage in the refrigerant path for supplying the refrigerant for cooling the chuck to be mounted on the wafer in the equipment for testing the semiconductor device.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 냉매 경로에서의 냉매 누설을 감지할 수 있는 냉각 시스템을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면들이다.1 and 2 are diagrams schematically illustrating a cooling system capable of detecting a refrigerant leak in a refrigerant path according to an embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부호에 대한 간략한 설명><Brief description of the major symbols in the drawings>
100: 척(CHUCK), 101: 내부 냉매 경로,100: CHUCK, 101: internal refrigerant path,
201: 외부 냉매 경로, 205: 실딩(shielding)부,201: external refrigerant path, 205: shielding part,
300: 냉매 공급부, 401, 403: 압력 게이지.300: refrigerant supply unit, 401, 403: pressure gauge.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 관점은, 냉매가 순환하여 대상물을 냉각시키는 냉매 경로와, 상기 냉매 경로에 상기 냉매를 제공하는 냉매 공급부, 상기 냉매 공급부로부터 상기 냉매가 인입되는 상기 냉매 경로의 입구에 설치되어 상기 인입되는 냉매의 압력을 감지하는 제1압력 게이지, 및 순환된 상기 냉매가 상기 냉매 공급부로 인출되는 상기 냉매 경로의 출구에 설치되어 상기 제1압력 게이지에서 감지된 압력과의 비교를 위해 상기 인출되는 냉매의 압력을 감지하는 제2압력 게이지를 포함하는 냉각 시스템을 제공한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above technical problem, a refrigerant path through which a refrigerant circulates to cool an object, a refrigerant supply unit providing the refrigerant in the refrigerant path, and the refrigerant into which the refrigerant is introduced from the refrigerant supply unit. A first pressure gauge installed at an inlet of a path to sense a pressure of the introduced refrigerant, and a pressure detected at the first pressure gauge by being installed at an outlet of the refrigerant path through which the circulated refrigerant is drawn out to the refrigerant supply unit; It provides a cooling system comprising a second pressure gauge for sensing the pressure of the withdrawn refrigerant for comparison.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 일 관점은, 상면에 웨이퍼가 장착될 척을 냉각시키기 위해서 상기 척 내부에 설치되는 내부 냉매 경로와, 상기 내부 냉매 경로로부터 외부로 연장되는 외부 냉매 경로와, 상기 외부 냉매 경로에 연결되어 상기 외부 냉매 경로를 경유하여 상기 내부 냉매 경로에 냉매를 공급하는 냉매 공급부와, 상기 냉매 공급부로부터 상기 냉매가 인입되는 상기 외부 냉매 경로의 입구에 설치되어 상기 인입되는 냉매의 압력을 감지하는 제1압력 게이지와, 상기 냉매 경로를 순환한 상기 냉매가 상기 냉매 공급부로 인출되는 상기 외부 냉매 경로의 출구에 설치되어 상기 제1압력 게이지에서 감지된 압력과의비교를 위해 상기 인출되는 냉매의 압력을 감지하는 제2압력 게이지, 및 상기 외부 냉매 경로를 감싸 외부 온도로부터 상기 냉매를 보호하는 실딩(shielding)부를 포함하는 냉각 시스템을 제공한다.Another aspect of the present invention for achieving the above technical problem, an internal refrigerant path installed inside the chuck to cool the chuck on which the wafer is mounted on the upper surface, and an external refrigerant path extending outward from the internal refrigerant path And a refrigerant supply unit connected to the external refrigerant path to supply refrigerant to the internal refrigerant path via the external refrigerant path, and installed at the inlet of the external refrigerant path through which the refrigerant is introduced from the refrigerant supply unit. A first pressure gauge for detecting a pressure of the refrigerant and an outlet of the external refrigerant path through which the refrigerant circulated through the refrigerant path is drawn out to the refrigerant supply unit, for comparison with a pressure detected by the first pressure gauge A second pressure gauge for sensing a pressure of the drawn refrigerant, and an external on-surrounding surrounding the external refrigerant path From it provides a cooling system including a shielding (shielding) which protects the coolant.
본 발명에 따르면, 반도체 소자를 테스트하는 설비에서 웨이퍼 장착될 척을 냉각시키기 위한 냉매를 공급하는 냉매 경로에서 냉매 누설이 발생하는 것을 감지할 수 있는 냉각 시스템을 제공할 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide a cooling system capable of detecting the occurrence of a refrigerant leak in a refrigerant path for supplying a refrigerant for cooling the chuck to be wafer mounted in a facility for testing a semiconductor device.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면 상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention may be modified in many different forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. Embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape and the like of the elements in the drawings are exaggerated to emphasize a more clear description, and the elements denoted by the same reference numerals in the drawings means the same elements.
본 발명의 실시예에서는 냉매 경로 중에서 냉매 누설이 발생할 때 이를 감지할 수 있는 냉각 시스템을 제시한다. 이러한 냉매 누설의 감지는 냉매 경로의 냉매가 인입되는 입구와 냉매가 인출되는 출구에 각각 압력 게이지(gauge)를 설치하여, 냉매가 냉매 경로에 인입될 때에서의 압력과 냉매가 냉매 경로로부터 회수될 때의 압력을 비교함으로써 이루어질 수 있다. 냉매 흐름 압력이 인입와 인출 시에 차이가 크게 나면 냉매 경로 중에 냉매 누설이 발생한 것으로 인지될 수 있다. 이와 같이 냉매 누설이 용이하게 감지될 수 있으므로, 전체 설비의 유지 관리 및 보수에유익하다. 이하 본 발명을 반도체 소자의 EDS 테스트에 사용되는 설비에 도입되는 냉각 시스템을 예로 들어 설명하지만, 본 발명이 이에 한정되지 않고 변형이 가능함은 자명하다.An embodiment of the present invention provides a cooling system that can detect when a refrigerant leak occurs in the refrigerant path. In the detection of the refrigerant leakage, a pressure gauge is installed at each of the inlet through which the refrigerant enters the refrigerant path and the outlet through which the refrigerant is drawn out, so that the pressure and refrigerant when the refrigerant enters the refrigerant path are recovered from the refrigerant path. By comparing the pressure at the time. If the refrigerant flow pressure is largely different in the inflow and outflow, it may be recognized that the refrigerant leakage occurs in the refrigerant path. In this way, the refrigerant leakage can be easily detected, which is advantageous for the maintenance and repair of the entire facility. Hereinafter, the present invention will be described by taking an example of a cooling system introduced into a facility used for an EDS test of a semiconductor device.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 테스트 설비에 도입되어 웨이퍼가 장착될 척을 냉각시키기 위한 냉각 시스템을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 척을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a diagram schematically illustrating a cooling system for cooling a chuck to be loaded into a test facility according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the chuck of FIG. 1. It is sectional drawing.
도 1을 참조하면, 반도체 소자의 EDS 테스트를 행하기 위한 테스트 장비에는 웨이퍼가 장착될 척(100)이 구비된다. 이러한 척(100) 내에는 그 상면에 올려질 웨이퍼(도시되지 않음)를 냉각시키기 위해서 냉매가 순환될 통로인 내부 냉매 경로(101)가 구비된다. 이러한 내부 냉매 경로(101)는 냉매 재킷(coolant jacket) 형태로 구비될 수 있다.Referring to FIG. 1, a test apparatus for performing an EDS test of a semiconductor device is provided with a chuck 100 on which a wafer is mounted. In the chuck 100, an internal refrigerant path 101, which is a passage through which refrigerant is circulated, is provided to cool a wafer (not shown) to be placed on an upper surface thereof. The internal refrigerant path 101 may be provided in the form of a coolant jacket.
한편, 척(100)은 도 2에 도시된 바와 같이 바닥 플레이트(bottom plate:103)와 러버 히터(rubber heater:105), 내부 냉매 경로(101)로 이용되는 냉매 재킷, 격리 시트(isolation sheet:107), 척 상면(109) 및 열전대(111) 등과 같은 부품들이 결합되어 이루어질 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 2, the chuck 100 includes a bottom plate 103, a rubber heater 105, a refrigerant jacket used as an internal refrigerant path 101, and an isolation sheet. 107, the chuck top surface 109 and the thermocouple 111 may be combined.
냉매 재킷 형태의 내부 냉매 경로(101)에 냉매가 도 1에 화살표로 도시된 바와 같이 순환되며 척(100)을 냉각시킨다. 이와 같이 테스트 설비에서 척(100)을 냉각시키는 것은 척(100) 상면에 장착될 테스트 받을 웨이퍼를 냉각시키기 위해서이다. 즉, 0℃ 이하의 가혹 조건에서 웨이퍼에 형성된 반도체 소자를 테스트하기 위해서이다.Refrigerant is circulated in the internal coolant path 101 in the form of a coolant jacket as shown by arrows in FIG. 1 to cool the chuck 100. The cooling of the chuck 100 in the test facility is to cool the wafer to be tested to be mounted on the upper surface of the chuck 100. That is, to test the semiconductor element formed in the wafer in the harsh conditions of 0 degrees C or less.
이와 같은 척(100)을 실질적으로 냉각시키는 내부 냉매 경로(101)에 냉매를 순환시키기 위해서 내부 냉매 경로(101)에는 외부 냉매 경로(201)가 연장되거나 연결된다. 이러한 외부 냉매 경로(201)의 호스 형태로 도입된다. 외부 냉매 경로(201)는 척(100) 등의 외부로 연장되어 냉매 공급부(300)에 연결된다. 외부 냉매 경로(201)는 일반적으로 외부 온도에 노출될 수 있으므로, 그 내부를 흐르는 냉매 흐름이 외부 온도에 의해서 영향 받는 것을 방지하기 위해서 실딩부(205)로 실딩된다.An external refrigerant path 201 is extended or connected to the internal refrigerant path 101 to circulate the refrigerant in the internal refrigerant path 101 that substantially cools the chuck 100. This is introduced in the form of a hose of the external refrigerant path 201. The external refrigerant path 201 extends to the outside of the chuck 100 and the like and is connected to the refrigerant supply unit 300. The external coolant path 201 may generally be exposed to an external temperature, and thus is shielded with the shielding portion 205 to prevent the refrigerant flow flowing therein from being affected by the external temperature.
냉매 공급부(300)는 칠러(chiller)로 알려진 설비를 이용할 수 있다. 이러한 냉매 공급부(300)는 개략적으로 냉동기(301)와 라디에이터(radiator:303), 냉매 탱크(coolant tank:305) 등을 포함하여 이루어지며, 냉매 흐름을 제공하기 위한 구동력을 얻기 위해서 펌프(307, 308)를 구비한다. 이러한 냉매 공급부(300)에 외부 냉매 경로(201)가 적어도 두 줄기로 연결되어 내부 냉매 경로(101)와 연결된다. 냉매 공급부(300)로부터 냉매가 인입되는 외부 냉매 경로(201)의 입구 부위에는 냉매 흐름을 제어하는 인입 밸브(inlet valve:309)가 설치되고, 냉매 공급부(300)로 냉매가 인출되는 외부 냉매 경로(201)의 출구 부위에는 인출 밸브(310)가 설치되어 냉매의 인출 흐름을 제어한다.The refrigerant supply unit 300 may use a facility known as a chiller. The coolant supply unit 300 includes a refrigerator 301, a radiator 303, a coolant tank 305, and the like, and a pump 307 to obtain a driving force for providing a coolant flow. 308). The external refrigerant path 201 is connected to the refrigerant supply unit 300 by at least two stems and is connected to the internal refrigerant path 101. An inlet valve 309 is installed at an inlet of the external refrigerant path 201 through which the refrigerant is introduced from the refrigerant supply unit 300, and an external refrigerant path through which the refrigerant is drawn out to the refrigerant supply unit 300 is provided. An outlet valve 310 is installed at an outlet portion of the 201 to control the flow of the refrigerant.
그런데, 외부 냉매 경로(201) 중에 냉매 누설이 발생하여도 실딩부(205)가 이러한 외부 냉매 경로(201)를 실질적으로 감싸고 있다. 따라서, 외부 냉매 경로(201)의 냉매 누설이 발생하고 있는 부분을 육안으로는 확인, 감지 및 판별해내기가 어렵다. 더욱이 냉매는 휘발성이므로 냉매 누설을 확인하기가 어렵다.However, even when the refrigerant leaks in the external coolant path 201, the shielding unit 205 substantially surrounds the external coolant path 201. Therefore, it is difficult to visually check, detect, and discriminate the part where the refrigerant leak in the external refrigerant path 201 occurs. Moreover, the refrigerant is volatile and it is difficult to identify the refrigerant leak.
이러한 냉매 누설을 감지하기 위해서 냉매가 인입되는 외부 냉매 경로(205)의 입구 부위 및 출구 부위에 압력 게이지들(401, 403)을 각각 설치한다. 냉매가 인입되는 외부 냉매 경로(205)의 입구에 설치된 제1압력 게이지(401)는 냉매가 인입될 때의 냉매 흐름의 압력을 알려주게 된다. 냉매가 인출되는 외부 냉매 경로(205)의 출구에 설치된 제2압력 게이지(403)는 냉매가 인출될 때의 냉매 흐름의 압력을 알려주게 된다.In order to detect such refrigerant leakage, pressure gauges 401 and 403 are installed at the inlet and outlet portions of the external refrigerant path 205 through which the refrigerant is introduced. The first pressure gauge 401 installed at the inlet of the external refrigerant path 205 through which the refrigerant is introduced informs the pressure of the refrigerant flow when the refrigerant is introduced. The second pressure gauge 403 installed at the outlet of the external coolant path 205 through which the coolant is drawn informs the pressure of the coolant flow when the coolant is withdrawn.
이와 같이 얻어진 두 압력들을 비교하면 외부 냉매 경로(205) 중에서의 냉매 누설 여부를 알 수 있게 된다. 즉, 외부 냉매 경로(205) 중에 냉매 누설이 발생하면 출구에서의 제2압력 게이지(403)에서 측정되는 냉매 흐름의 압력은 입구에서의 제1압력 게이지(401)에서 측정되는 압력에 비해 심각한 차이가 나게 되므로, 두 압력 게이지들(401, 403)간의 압력차의 발생 여부를 확인하여 냉매 누설을 감지할 수 있다. 또한, 척(100) 내부의 내부 냉매 경로(101)에서의 냉매 누설도 상기한 바와 같은 압력차를 표시하게 되므로 용이하게 감지할 수 있다.By comparing the two pressures thus obtained, it is possible to know whether the refrigerant leaks in the external refrigerant path 205. That is, when a refrigerant leak occurs in the external refrigerant path 205, the pressure of the refrigerant flow measured by the second pressure gauge 403 at the outlet is significantly different from the pressure measured by the first pressure gauge 401 at the inlet. Because of this, the leakage of refrigerant may be detected by checking whether a pressure difference between the two pressure gauges 401 and 403 occurs. In addition, the refrigerant leakage in the internal refrigerant path 101 inside the chuck 100 may also be easily detected since the pressure difference is displayed as described above.
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail through the specific Example, this invention is not limited to this, It is clear that the deformation | transformation and improvement are possible by the person of ordinary skill in the art within the technical idea of this invention.
상술한 본 발명에 따르면, 냉매 경로 중에서 냉매 누설이 발생하는 것을 용이하게 감지할 수 있어, 냉각 시스템의 점검, 유지 및 보수를 효과적으로 수행할 수 있다.According to the present invention described above, it is possible to easily detect the occurrence of refrigerant leakage in the refrigerant path, it is possible to effectively perform the inspection, maintenance and repair of the cooling system.
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