KR20150019102A - 반도체 검사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 반도체 검사장치에 관한 것으로, 특히 검사장치 내부 챔버의 습도를 제거하고 온도를 제어하여 결로현상을 방지함과 동시에 자연적인 대류순환이 가능하도록 송풍장치를 배치한 구조를 가지고, 챔버 내부에 항온공간과 칠러공간을 완전히 분리하여 온도간섭 현상을 최소화한 반도체검사장치에 관한 것이다.

Description

반도체 검사장치 {APPARATUS FOR TESTING OF SEMICONDUCTOR}

본 발명은 반도체 검사장치에 관한 것으로, 특히 검사장치 내부 챔버의 습도를 제거하고 온도를 제어하여 결로현상을 방지함과 동시에 자연적인 대류순환이 가능하도록 송풍장치를 배치한 구조를 가지고, 챔버 내부에 항온공간과 칠러공간을 완전히 분리하여 온도간섭 현상을 최소화한 반도체검사장치에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 검사장치는 온도조절장치를 이용하여 생산된 반도체의 내구성 및 내후성을 검사며, 온도조절장치는 챔버 내부에 설치되며, 히터 또는 냉각장치에 의해 온도를 제어한다. 이는 챔버 내부에 공기를 가열시키거나 냉각시켜 반도체가 고온 또는 저온의 환경에서 성능에 어떠한 변화가 발생되는지 테스트하는 것이며, 그 검사결과에 따라 반도체가 분류하게 된다.

온도조절장치는 챔버 내부의 공기를 냉각시킬 경우, 공기 중의 수분이 액화되어 반도체 표면에 성에가 발생될 수 있으며, 이러한 성에로 인해 테스트 결과의 오차가 발생되고 신뢰성을 저하시키는 원인이 되었다. 따라서, 이러한 성에를 제거할 필요가 있었으나, 일반적으로 테스터기를 정지하여 성에를 제거하는 방법으로 시간이 소요되고, 다시 테스터기를 목표 온도까지 가열 또는 냉각해야 하는 번거로움이 존재하였다.

또한, 반도체의 테스트가 진행되는 동안 반도체가 자체적으로 발열이 되기 때문에 챔버 내부의 온도를 일정하게 유지시킬 필요가 있다.

따라서, 챔버 내부에 성에가 발생되는 결로 현상을 방지함과 동시에 챔버 내부의 온도를 효과적으로 조절하여 검사 결과의 신뢰성을 높일 수 있는 반도체 검사장치의 필요성이 대두되었다.

본 발명의 목적은 반도체의 검사장치 내부의 습기를 제거하고, 검사가 진행되는 동안에도 성에가 발생되지 않도록 유지하여 테스트 결과에 신뢰성을 높이는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 송풍구조를 바람을 공급하는 소스(팬)를 상단에 배치하고, 하단에 바람이 배출될 수 있는 싱크(팬)를 배치하여 자연적 대류 순환이 이루어 지도록하여 열교환 성능을 향상시키는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 팬의 열교환에 있어서, 직접적인 팽창변이 아닌 냉매를 이용하는 방식으로 모터를 제어하여 냉매를 순환시킴으로써 온도를 정밀하게 제어하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 항온공간과 냉각공간을 서로 완전히 분리시켜 양자의 온도 간섭을 차단함과 동시에 열량 해소 효율성을 극대화 하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 외기 센서를 흡입구에 배치하여 외기 온도에 따라 챔버 내부의 온도를 조절함으로써 외기가 유입되어도 장비에 결로현상이 발생되지 않는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 드레인 라인에 콤프레셔 압축파이프를 통과시키도록 구조하여 드레인 라인의 수분을 증발시키고, 냉각 효율을 증가시키며, 반도체 라인의 수분 관리를 용이하게 하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 내부에 챔버가 형성되어 있고, 반도체의 내구성 또는 내후성을 테스트하는 반도체 검사장치에 있어서, 상기 챔버의 일측에 설치되어 외부의 공기를 상기 챔버 내부로 유동시키는 냉각팬; 상기 냉각팬의 하단에 설치되어 상기 챔버 내부의 공기를 외부로 유출시키는 팬; 상기 냉각팬과 상기 챔버 내부 사이에 배치된 복수개의 방열핀; 상기 방열핀을 관통하는 하나 이상의 냉매관; 상기 챔버 내부에 설치되어 상기 챔버 내부의 온도를 측정하는 내부온도센서; 상기 챔버의 일측에 형성된 흡입구의 주변에 하나 이상 설치되어 외부 공기 온도를 측정하는 외기온도센서; 및 상기 냉각팬, 상기 팬 및 상기 냉매 펌프를 제어하는 제어장치를 포함하는 것으로 구성되어 있고, 상기 제어장치는 상기 내부온도센서 및 상기 외기온도센서로부터 측정된 온도값을 이용하여 상기 챔버 내부의 온도를 일정하게 유지하고, 성에가 발생하지 않도록 상대습도를 기설정된 범위 내에 유지하도록 상기 냉각팬, 상기 팬 및 상기 냉매 펌프 중 어느 하나 이상을 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 반도체 검사장치의 케이스가 오픈되어 있거나, 다운되어 있어 작동하지 않는 경우에 자동적으로 내부의 제습가동장치를 작동시켜 검사장치의 각 부품에 성에가 발생되지 않는다.

또한, 본 발명은 챔버 내부 및 외기 흡입구에 온도 센서를 설치하여, 챔버의 내부 온도와 외기 온도가 기설정된 값 이상으로 차이가 나지 않도록 챔버 내부 온도를 제어하여, 외기로 인해 검사장치의 각 부품 및 반도체에 성에가 발생되지 않도록 한다.

또한, 본 발명은 직접적인 팽창변을 이용한 열교환이 아닌 냉매를 통한 순환 모터를 제어하여 챔버 내부 공기의 온도를 정밀하게 제어할 수 있다.

또한, 본 발명은 항온공간과 냉각공간을 완전히 분리하여 양자간에 발생될 수 있는 온도 간섭을 최소화하고 열량 해소 효율성을 극대화하였다.

또한, 본 발명은 드레인 라인에 콤프레셔 압축파이프를 통과시켜 드레인 라인으로 흡입된 수분을 효과적으로 증발시킬 수 있다.

도 1은 본 발명인 반도체 검사장치의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 냉각 팬 열교환부만 도시한 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시된 냉각 팬 열교환부가 수행하는 자연적 대류 순환을 도시한 측면도이다.
도 4는 도 1의 반도체 검사장치의 하단에 형성되는 항온공간 및 칠러공간을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 반도체 검사장치의 전체적인 개념도이다.

본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명인 반도체 검사장치의 외관을 나타낸 사시도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 반도체 검사장치는 반도체를 삽입하여 검사를 진행하는 측정부, 내부 챔버로 공기를 유입하거나 배출하는 냉각 팬, 항온공간 및 칠러공간을 포함한다.

이 때, 측정부는 생산된 반도체를 수납하여 고온 및 저온의 악조건을 발생시킬 수 있는 내부에 발열장치 및 냉각장치를 포함한다. 측정부는 반도체의 표면을 가열시키거나 냉각시키며 이러한 환경에 대해 성능을 테스트하고, 그 결과를 전송하는 전송부를 포함한다.

측정부가 반도체를 검사하는 동안에 측면에서부터 송풍을 유입하여 온도를 일정하게 유지시켜주는 냉각 팬 열교환부가 반도체 측정장치의 측면에 배치되어 있다.

냉각 팬 열교환부는 복수개의 팬이 일열로 배치되어 있으며, 바람직하게는 가로방향으로 배열되어 있다. 냉각 팬의 전면에는 냉매관이 관통하여 설치된 방열판이 설치되어 있다. 방열판은 열전도율이 높은 금속으로 이루어져 있으며, 냉각 팬의 바람이 유입되고 배출될 수 있도록 측면이 개방되어 있다. 방열판의 내부는 냉매가 흐르는 관이 가로지르며, 냉매는 태양열 집열판 용 냉매를 사용할 수도 있다.

방열판의 일측으로는 냉매가 유입되는 냉매유입관 및 냉매가 유출되는 냉매유출관이 형성되어 있고, 방열판의 타측은 냉매관이 U자형으로 굽어 있을 수도 있다.

냉각 팬 열교환부는 상단에 배치되는 흡입팬, 하단에 배치되는 배출팬으로 구성되어 있다. 흡입팬으로 유입된 공기는 반도체 측정부를 지나면서 가열되고, 대류로 인해 뜨거워진 공기는 하강하여 다시 흡입팬 쪽으로 유동한다.

이 후, 흡입팬 하단에 설치된 배출팬으로 인해, 가열된 챔버 내부의 공기는 배출되며, 자연대류현상으로 인해 위로 상승하게 된다.

상승된 공기는 다시 흡입팬으로 인해 챔버 내부로 유입되고, 흡입팬 전단에 설치된 방열판 및 냉매관을 지나면서 공기는 냉각되고, 반도체 측정부를 지나면서 다시 가열된다.

상기와 같이, 2개의 팬을 상하로 배치하여 챔버 내부의 공기를 순환시킬 수 있으며, 뜨거운 공기가 배출되는 배출팬 상단에 공기를 흡입하는 흡입팬을 설치하여 자연적 대류가 가능하게 되었다.

챔버의 내부에 내부온도센서를 배치하여, 사용자가 기설정한 온도와 온도센서가 비교한 온도값이 차이가 나지 않도록 냉각 팬 또는 냉매 펌프를 자동으로 제어하는 제어장치가 챔버 내부에 설치된다. 예를 들어, 사용자가 챔버 내부의 온도가 20℃를 유지하도록 미리 설정하면, 챔버 내부의 온도를 측정하는 내부온도센서와 기설정된 온도값 20℃를 비교한다. 이에 챔버 내부 온도가 높을 경우, 자동제어장치는 냉각 팬의 회전속도를 증가시키거나 냉매의 순환속도를 증가시키는 자동제어기능을 수행하게 된다.

본 발명인 반도체 검사장치의 일측면에는 외기의 공기가 유입될 수 있는 흡입구가 형성되어 있다. 상기 흡입구의 주변에는 하나 이상의 온도센서가 설치될 수 있다. 이러한 외기온도센서는 외부로부터 챔버 내부로 유입되는 외기의 온도를 측정한다.

자동제어장치는 외기온도와 챔버내부의 온도 사이에 기설정된 차이값을 고려하여 냉각 팬 또는 냉매펌프의 작동을 제어한다. 예를 들어, 사용자가 차이값을 -5℃로 설정해두었고, 외기온도센서가 외기 공기의 온도는 25℃로 측정한 경우, 자동제어장치는 챔버의 내부에 설치된 내부온도센서의 온도값이 20℃ 미만이 되지 않도록 냉각팬의 회전속도를 조절하거나, 냉매 펌프의 작동을 제어한다.

이와 같이 외기 온도와 챔버 내부의 온도간의 온도차를 어느 일정 수준으로 유지함으로써 검사장치의 내부 및 반도체에 성에가 발생되지 않을 수 있다.

이에 추가적으로, 사용자가 상대 습도가 1%이하가 되도록 미리 프로그래밍한다면, 자동제어장치가 더욱 유동적으로 각 장치를 제어한다.

반도체 검사에 있어서 수분은 신뢰도에 영향을 주는 중요한 요소이므로, 이를 완전히 제거하기 위해 내부에 드레인 라인이 설치된다.

드레인 라인은 챔버내부에 존재하는 수분을 제거하며, 사용자가 상대습도값을 설정하여 드레인 펌프의 작동을 제어할 수 있다.

챔버의 하단은 항온공간 및 냉각공간이 형성되고 양 공간은 단열재로 분리하여 양자간의 온도간섭 현상을 최소화 하였다. 온도간섭이 발생될 경우 반도체 측정결과에 영향을 주므로 이를 제거하여 검사결과의 신뢰성을 향상시켰다.

또한, 상기 항온공간과 냉각공간을 분리하여 온도 제어 영역의 효율성을 극대화하였고, 열량 해소 효율성을 향상시켜, 에너지를 절감시키는 효과를 발휘하였다.

도 2는 도 1에 도시된 냉각 팬 열교환부만 도시한 사시도이다.

도 2를 참조하면, 냉각팬은 서로 이격되게 1열로 배치되어 있으며, 반도체의 측정부를 고려하여 설치된다. 설명의 편의를 위해 도 2는 냉각팬을 세로로 배치하였다. 냉각팬의 전단에는 방열판이 부착되어 있어, 냉각팬의 후방에서 유입된 공기가 방열판을 지나 챔버내부로 유입되게 된다.

방열판은 복수개의 방열핀으로 구성되어 있으며, 방열판의 중심을 지나는 즉, 방열핀을 관통하는 냉매관을 구비하고 있다.

냉매관은 열전도율이 높은 재질로 구성되어 있어, 방열핀이나 냉매관표면을 지나는 공기의 열을 용이하게 흡수할 수 있다.

냉매관은 일반적으로 U자형으로 방열핀을 관통하여, 일측은 냉매가 유입되는 유입관과 냉매가 배출되는 배출관이 설치되어 있고, 타측은 U자로 굴골되어 있는 코너부가 형성되어 있다.

단, 냉각효율을 높이기 위해 냉매관이 방열핀을 여러 번 관통하도록 굴곡되어 형성될 수 있다.

또한, 제어장치는 최종 열교환이 완료된 공기의 온도를 기준으로 팬의 회전 속도 또는 냉매관의 냉매 순환 속도를 제어하여, 챔버의 내부 온도를 최적화 시킬 수 있다.

도 3은 도 1에 도시된 냉각 팬 열교환부가 수행하는 자연적 대류 순환을 도시한 측면도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명인 반도체 검사장치는 냉각팬을 이용하여 챔버내부의 공기를 순환시킨다. 상단의 냉각팬의 전단에는 방열판이 부착되어 있으며, 방열판은 냉매관이 관통하는 구조이다. 도 4에 도시한 냉매관 중 어느 하나는 냉매가 위로 유동하는 유입관이고, 하나는 냉매가 아래로 유동하는 배출관이다.

도 3에서 하단의 냉각팬은 지면에 비해 기울여 설치되어 있으며, 수평 또는 수직하게 설치될 수 있으며, 챔버 내부의 공기를 외부로 배출시키는 기능을 한다.

도 3에서와 같이 외기를 챔버로 공기를 유입하는 냉각팬을 상단으로, 챔버로부터 외부로 공기를 배출하는 팬을 하단에 배치시킬 경우, 하단의 팬에 의해 배출된 공기가 상단에 설치된 냉각팬으로 다시 유입될 수 있으며, 자연식 대류 순환 방식에 적합한 구조를 가진다.

도 3에는 도시되지 않았으나, 상단의 냉각팬으로 인해 방열판을 지나 온도가 낮은 공기는 도시되지 않은 반도체의 측정부를 지나 가열되면서 하강한다. 이는 뜨거워진 공기라도 냉각팬에 의해 계속되는 공기의 유입으로 인한 강제 대류 현상이며, 하강된 뜨거운 공기는 하단에 설치된 팬으로 이동하게 된다.

도 3와 같이, 하단에 설치된 팬의 공기 배출방향이 상단에 설치된 냉각팬을 향하도록 설치하여, 배출된 공기가 다시 챔버로 유입되게 구조할 경우 순환식 대류 냉각구조에 유리하므로, 이와 같이 설치함이 바람직하다.

도 4는 도 1의 반도체 검사장치의 하단에 형성되는 항온공간 및 칠러공간을 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명인 반도체 검사장치의 내부에는 항온공간 및 칠러공간을 포함한다. 여기서 칠러공간이란 냉각공간과 같다.

본 발명은 냉각팬 또는 냉매 펌프를 이용하여 온도가 유지되는 공간이 항온공간으로, 칠러공간과 완전히 분리시켜, 양자간의 온도 간섭 및 열량해소의 효율성을 향상시켰다.

도 5는 본 발명의 반도체 검사장치의 전체적인 개념도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명인 반도체 검사장치는 케이스의 오픈이 있거나, 사용자가 기설정된 타임이상 다운되어 있을 경우 챔버 내부의 제습을 위한 이니셜라이징 프로세스가 실행되며, 상기 타임의 기본값은 60분이다.

이니셜라이징 프로세스가 실행되면 챔버 내부가 -15℃ 상태가 되도록 냉각 팬 및 냉매 펌프를 동작시켜 챔버 내부를 냉각하며, 평균적으로 내부 제습시간은 10분정도로 측정되었다.

내부 제습 이후 챔버 내부의 공기가 사용자가 기설정한 상대습도값을 유지하도록 챔버 내부의 온도를 제어하며 이때, 상기 상대습도의 기본값은 1%이다.

또한, 온도센서를 이용하여 외기공기의 온도와 챔버 내부공기의 온도를 모두 측정하고, 양자의 온도차이가 기설정된 값을 초과하지 않도록 냉각 팬 및 냉매 펌프를 제어하며, 이때 기설정된 온도차이값은 -5℃이다.

반도체가 검사되는 측정부에 공기를 유동시켜 대류냉각하기 위한 냉각팬은 반도체 검사장치의 측면에 배치된다. 복수개의 냉각팬은 세로로 배열되어 있으며, 각각의 냉각팬을 이격되게 배치될 수 있다. 냉각팬의 전단에는 방열판이 설치되고, 방열판은 냉매가 흐르는 냉매관이 관통하고 있다. 따라서, 냉각팬으로 인해 유동하는 공기가 방열판 및 냉매관을 지나가면서 냉각되며, 냉각된 공기는 측정부를 지나면서 가열된다.

이와 같이, 본 발명은 직접적인 팽창변이 아닌 냉매를 통해 공기를 열교환하는 방식으로 방열판 및 냉매관의 온도를 냉매 펌프를 이용하여 제어할 수 있다.

챔버 내부로 유입되는 공기를 냉매 펌프를 이용하여 제어하는 구조이고, 바람직하게는 냉매는 태양열 집열판 용 냉매를 사용함으로써, 좀 더 정밀하게 온도를 제어할 수 있고, 열교환 모듈의 급격한 온도 저하에 따른 결로 현상을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명은 냉각팬을 상하단으로 설치하여, 상단으로 유입된 공기가 하단으로 배출되는 순환식 구조를 취하고 있고, 공기의 가열 및 냉각에 따른 자연스러운 유동으로 인해 자연식 대류를 이용하여 챔버 내부의 공기를 순환시킨다.

본 발명인 반도체 검사장치의 하단은 항온공간과 칠러공간을 완전히 분리하여 온도 간섭 및 열량 해소 효율성을 극대화하였으며, 이에 따라 에너지 사용량을 감소시킨 절감효과를 발휘하였다.

드레인 라인에 콤프레셔 압축파이프를 통과하도록 배치하여, 드레인 라인의 수분을 증발하는데 유리한 구조를 취하고 있으며, 냉각 효율을 증가시키고, 반도체 라인의 수분 역시 용이하게 관리할 수 있다.

반도체 검사장치의 일측면에는 외부의 공기를 흡입할 수 있는 흡입구가 형성되어 있고, 흡입구에 외기온도센서를 설치하였다. 이로써 외기온도에 대한 신뢰성을 향상시켰고, 이로부터 얻을 데이터를 습도제거 및 챔버내부온도유지에 사용함으로써 챔버 내부의 결로 발생 가능성을 현저히 감소시켰다.

FAN
외기 온도 센서
냉매 순환 열교환 모듈
항온공간
칠러공간
대류형 열교환 모듈

Claims (1)

1. 내부에 챔버가 형성되어 있고, 반도체의 내구성 또는 내후성을 테스트하는 반도체 검사장치에 있어서,
   상기 챔버의 일측에 설치되어 외부의 공기를 상기 챔버 내부로 유동시키는 냉각팬;
   상기 냉각팬의 하단에 설치되어 상기 챔버 내부의 공기를 외부로 유출시키는 팬;
   상기 냉각팬과 상기 챔버 내부 사이에 배치된 복수개의 방열핀;
   상기 방열핀을 관통하는 하나 이상의 냉매관;
   상기 챔버 내부에 설치되어 상기 챔버 내부의 온도를 측정하는 내부온도센서;
   상기 챔버의 일측에 형성된 흡입구의 주변에 하나 이상 설치되어 외부 공기 온도를 측정하는 외기온도센서; 및
   상기 냉각팬, 상기 팬 및 상기 냉매 펌프를 제어하는 제어장치를 포함하고,
   상기 제어장치는 상기 내부온도센서 및 상기 외기온도센서로부터 측정된 온도값을 이용하여 상기 챔버 내부의 온도를 일정하게 유지하고, 성에가 발생하지 않도록 상대습도를 기설정된 범위 내에 유지하도록 상기 냉각팬, 상기 팬 및 상기 냉매 펌프 중 어느 하나 이상을 제어하는 것을 특징으로 하는 반도체 검사장치.
   

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