KR20200048999A

KR20200048999A - Apparatus for controlling a temperature of a wafer chuck

Info

Publication number: KR20200048999A
Application number: KR1020180131736A
Authority: KR
Inventors: 주수민; 김우열
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2018-10-31
Publication date: 2020-05-08

Abstract

The present invention is to provide a temperature control device of a wafer chuck assembly which can maintain a proper temperature of a chuck on which a wafer is placed and maintain uniform temperature distribution of the chuck. The temperature control device of the wafer chuck assembly includes a tank storing a refrigerant at a storage temperature, a cooler provided to cool the refrigerant supplied from the tank to a first temperature lower than the storage temperature, a heater provided to heat the refrigerant supplied from the tank to the storage temperature or a second temperature higher than the first temperature, a first supply line connecting the tank and a wafer chuck by passing through the cooling and the heater, and a second supply line which is branched in parallel from the first supply line between the inlet and the outlet of the cooler to allow the refrigerant to bypass the cooler, and is equipped with a second valve to control the inflow rate of the refrigerant directly supplied from the tank to the heater.

Description

Temperature control device for wafer chuck assembly {APPARATUS FOR CONTROLLING A TEMPERATURE OF A WAFER CHUCK}

본 발명의 실시예들은 기판에 형성된 반도체 소자들의 전기적인 특성을 검사하는 검사 공정에서 기판의 온도를 조절하는 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 프로브 카드를 이용하여 웨이퍼 상에 형성된 반도체 소자들에 대하여 전기적인 검사를 수행하기 위해 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 척에 냉각 유체를 제공하는 웨이퍼 척 어셈블리의 온도 제어 장치에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relates to an apparatus for controlling the temperature of a substrate in an inspection process for inspecting electrical characteristics of semiconductor elements formed on the substrate. More specifically, the present invention relates to a temperature control device of a wafer chuck assembly that provides cooling fluid to a wafer chuck supporting the wafer to perform electrical inspection on semiconductor devices formed on the wafer using a probe card.

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 패터닝 공정, 패턴들 내로 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.In general, semiconductor devices such as integrated circuit devices can be formed by repeatedly performing a series of semiconductor processes on a semiconductor wafer. For example, a deposition process for forming a thin film on a wafer, a patterning process for forming a thin film into patterns having electrical properties, an ion implantation process or diffusion process for implanting or diffusing impurities into the patterns, a wafer on which patterns are formed Semiconductor circuit elements may be formed on the wafer by repeatedly performing a cleaning and rinsing process to remove impurities from the wafer.

이러한 일련의 공정들을 통해 반도체 소자들을 형성한 후 반도체 소자들에 대한 전기적인 특성을 검사하기 위한 검사 공정이 수행될 수 있다. 검사 공정은 복수의 탐침들을 갖는 프로브 카드를 포함하는 프로브 스테이션 및 상기 반도체 소자들에 전기적인 신호를 제공하기 위하여 프로브 카드와 전기적으로 연결된 테스터에 의해 수행될 수 있다.After forming the semiconductor devices through the series of processes, an inspection process for inspecting electrical characteristics of the semiconductor devices may be performed. The inspection process may be performed by a probe station including a probe card having a plurality of probes and a tester electrically connected to the probe card to provide electrical signals to the semiconductor elements.

상기 프로브 스테이션에는, 검사 공정을 위해 검사 챔버의 상부에 프로브 카드가 배치될 수 있으며, 프로브 카드 아래에는 웨이퍼를 지지하는 웨이퍼 척이 배치될 수 있다. 상기 웨이퍼 척을 구동하기 위하기 위한 구동 유닛이 구비된다.In the probe station, a probe card may be disposed on the upper portion of the inspection chamber for the inspection process, and a wafer chuck supporting the wafer may be disposed under the probe card. A driving unit is provided to drive the wafer chuck.

상기 구동 유닛은, 웨이퍼 척의 아래에 상기 척을 회전시키는 회전 구동부, 회전 구동부의 아래에는 상기 척을 수직 방향으로 이동시키는 수직 구동부 및 척을 수평 방향으로 이동시키는 수평 구동부를 포함할 수 있다.The driving unit may include a rotation driving unit for rotating the chuck under the wafer chuck, a vertical driving unit for moving the chuck in the vertical direction and a horizontal driving unit for moving the chuck in the horizontal direction under the rotation driving unit.

상기 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 웨이퍼 척을 약 150℃로 가열한다. 이렇게 척을 고온으로 가열할 경우 척의 열이 척의 아래에 구비된 회전 구동부에 전달될 수 있으며, 상기 회전 구동부를 구성하는 부재들 간의 열팽창계수의 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.The inspection process may be divided into a high-temperature inspection process performed by heating the wafer at a high temperature and a low-temperature inspection process performed by cooling the wafer to a low temperature. The high temperature inspection process heats the wafer chuck to about 150 ° C. by driving a heater built into the chuck to heat the wafer to a high temperature. When the chuck is heated to a high temperature in this way, the heat of the chuck may be transmitted to the rotation driving unit provided below the chuck, and play may occur between the members due to a difference in the coefficient of thermal expansion between the members constituting the rotation driving unit. In particular, when a clearance occurs between the cross roller bearing of the rotation driving part and the members coupled thereto, the rotation angle cannot be accurately controlled, which may cause misalignment of the probe card and the wafer.

이를 방지하기 위해, 척은 히터의 아래에 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. To prevent this, the chuck is equipped with a cooling unit under the heater. In the cooling unit, a cooling flow path through which a cooling fluid flows is formed, and the wafer can be cooled to a predetermined low temperature inspection process temperature for a low temperature inspection process. In particular, the cooling unit cools the wafer and the chuck so that the wafer and the chuck maintain an appropriate inspection temperature during the high-temperature inspection process, thereby preventing the wafer and the chuck from being excessively heated, and preventing the heat of the chuck from being conducted to the rotary drive do.

냉각 유닛은 칠러로부터 냉각 유체를 공급받아 척을 냉각시킨다. 칠러는 약 -80℃의 냉각 유체를 척에 구비된 냉각 유닛에 제공한다. 그러나 냉각 유체의 유입과 배출이 웨이퍼 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.The cooling unit cools the chuck by receiving the cooling fluid from the chiller. The chiller provides a cooling fluid of about -80 ° C to the cooling unit provided in the chuck. However, since the cooling fluid is introduced and discharged at the peripheral side of the wafer chuck, the temperature of the edge portion of the chuck positioned adjacent to the inlet of the cooling fluid flowing in the chuck is lower than that of other regions. In particular, in the case of the high-temperature process inspection process, since a cooling fluid of about -80 ° C is supplied to the high-temperature chuck, the temperature difference between the center of the chuck and the peripheral part of the chuck to which the cooling fluid is directly injected is large. For this reason, since the temperature distribution of the chuck appears non-uniformly, the temperature distribution of the wafer also becomes non-uniform, and there is a problem that the inspection reliability decreases.

본 발명의 실시예들은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위하여, 웨이퍼가 안착되는 척의 적정 온도를 유지시키고 이와 함께 척의 온도 분포를 균일하게 유지시킬 수 있는 웨이퍼 척 어셈블리의 온도 제어 장치를 제공하는 것이다.In order to solve the above problems, embodiments of the present invention provide a temperature control device of a wafer chuck assembly capable of maintaining a proper temperature of a chuck on which the wafer is seated and uniformly maintaining a temperature distribution of the chuck.

본 발명의 실시예들에 따른 웨이퍼 척 어셈블리의 온도 제어 장치는, 저장 온도로 냉매를 저장하는 탱크, 상기 탱크로부터 공급된 냉매를 상기 저장 온도보다 낮은 제1 온도로 냉각시킬 수 있도록 구비된 쿨러, 상기 탱크로부터 공급된 냉매를 상기 저장 온도 또는 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열시킬 수 있도록 구비된 히터, 상기 쿨러 및 상기 히터를 경유하여 상기 탱크 및 웨이퍼 척을 연결하는 제1 공급 라인 및 상기 쿨러의 인렛 및 아웃렛 사이에 제1 공급 라인으로부터 병렬적으로 분기되어 상기 쿨러에 대하여 상기 냉매를 바이패스 시킬 수 있도록 구비되며, 상기 탱크로부터 상기 히터에 직접 공급되는 상기 냉매의 유입량을 제2 밸브가 구비된 제2 공급 라인을 포함한다.The temperature control device of the wafer chuck assembly according to the embodiments of the present invention includes a tank storing refrigerant at a storage temperature, a cooler provided to cool the refrigerant supplied from the tank to a first temperature lower than the storage temperature, A first supply line connecting the tank and the wafer chuck via a heater, the cooler, and the heater provided to heat the refrigerant supplied from the tank to a second temperature higher than the storage temperature or the first temperature, and It is provided to be branched in parallel from a first supply line between the inlet and the outlet of the cooler so as to bypass the coolant to the cooler, and a second valve to input the amount of coolant supplied directly from the tank to the heater. It includes a second supply line is provided.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 공급 라인 상에는 상기 쿨러에 상기 냉매의 유입량을 제어하는 제1 밸브가 구비될 수 있다.In one embodiment of the present invention, a first valve may be provided on the first supply line to control the inflow of the refrigerant to the cooler.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 히터의 아울렛에 인접하여 상기 제1 공급 라인으로부터 분기되어 상기 탱크와 연결되어, 상기 히터로부터 배출된 냉매를 순환시키는 제1 순환 라인이 추가적으로 구비될 수 있다.In one embodiment of the present invention, a first circulation line that is branched from the first supply line and connected to the tank adjacent to the outlet of the heater to circulate the refrigerant discharged from the heater may be additionally provided.

여기서, 상기 제1 순환 라인 상에 상기 냉매의 순환 여부를 제어하는 제3 밸브가 구비될 수 있다.Here, a third valve for controlling whether the refrigerant is circulated may be provided on the first circulation line.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 웨이퍼 척 및 상기 탱크를 직접 연결하여, 상기 웨이퍼 척의 내부로부터 상기 냉매를 상기 탱크로 순환하는 제2 순환 라인이 추가적으로 구비될 수 있다.In one embodiment of the present invention, a second circulation line for directly connecting the wafer chuck and the tank to circulate the refrigerant from the inside of the wafer chuck to the tank may be additionally provided.

여기서, 상기 제2 순환 라인에는 제4 밸브가 구비될 수 있다.Here, a fourth valve may be provided in the second circulation line.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 공급 라인 상에 구비되고, 상기 탱크로부터 냉매의 공급 압력을 증가시키는 펌프가 추가적으로 구비될 수 있다.In one embodiment of the present invention, a pump that is provided on the first supply line and increases the supply pressure of the refrigerant from the tank may be additionally provided.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 탱크 및 웨이퍼 척 어셈블리를 연결하는 제1 공급 라인 및 쿨러의 인렛 및 아웃렛 사이에 제1 공급 라인으로부터 병렬적으로 분기되어 쿨러에 대하여 상기 냉매를 바이패스 시킬 수 있도록 구비되며, 상기 탱크로부터 상기 히터에 직접 공급되는 상기 냉매의 유입량을 제2 밸브가 구비된 제2 공급 라인이 구비된다. 따라서, 냉매의 온도가 보다 효과적으로 조절될 수 있다.According to the embodiments of the present invention as described above, the first supply line connecting the tank and wafer chuck assembly and the inlet and outlet of the cooler are branched in parallel from the first supply line to bypass the coolant against the cooler. It is provided so as to pass through, and a second supply line equipped with a second valve is provided for the inflow amount of the refrigerant supplied directly from the tank to the heater. Therefore, the temperature of the refrigerant can be adjusted more effectively.

도 1은 웨이퍼 검사 장치와 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 척 어셈블리의 온도 제어 장치 간의 연결 관계를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 척 어셈블리의 온도 제어 장치를 설명하기 위한 블록도이다.1 is a schematic configuration diagram illustrating a connection relationship between a wafer inspection device and a temperature control device of a wafer chuck assembly according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a temperature control device of a wafer chuck assembly according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명은 본 발명의 실시예들을 보여주는 첨부 도면들을 참조하여 더욱 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.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings showing embodiments of the present invention. However, the present invention is not to be configured as limited to the embodiments described below, and may be embodied in various other forms. The following examples are provided to sufficiently convey the scope of the present invention to those skilled in the art of the present invention rather than to provide the present invention to be completely completed.

하나의 요소가 다른 하나의 요소 또는 층 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로서 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들 또는 층들이 이들 사이에 게재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접적으로 배치되거나 연결되는 것으로서 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.When one element is described as being disposed on or connected to another element or layer, the element may be disposed or connected directly on the other element, and other elements or layers may be placed between them. It might be. Alternatively, if one element is described as being placed or connected directly on the other element, there can be no other element between them. Terms such as first, second, third, etc. may be used to describe various items such as various elements, compositions, regions, layers and / or parts, but the items are not limited by these terms. Would not.

하기에서 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.The terminology used below is for the purpose of describing specific embodiments only, and is not intended to limit the present invention. In addition, unless otherwise limited, all terms including technical and scientific terms have the same meaning that can be understood by those of ordinary skill in the art. These terms, such as those defined in conventional dictionaries, will be construed to have meanings consistent with their meanings in the context of the description of the invention and the related art, ideally or excessively intuition, unless explicitly defined. It will not be interpreted.

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 영역은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 영역의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.Embodiments of the present invention are described with reference to schematic illustrations of ideal embodiments of the present invention. Accordingly, variations from the shapes of the illustrations, for example, variations in manufacturing methods and / or tolerances, are those that can be expected to be sufficient. Accordingly, the embodiments of the present invention are not limited to specific shapes of regions described as illustrations, but include variations in shapes, and the regions described in the drawings are entirely schematic and their shapes It is not intended to describe the precise shape of the region, nor is it intended to limit the scope of the invention.

도 1은 웨이퍼 검사 장치와 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 척 어셈블리의 온도 제어 장치 간의 연결 관계를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram illustrating a connection relationship between a wafer inspection device and a temperature control device of a wafer chuck assembly according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 온도 제어 장치(300)는 기판 검사 장치(100)에서 전기적인 특성을 검사하기 위한 웨이퍼(10)의 온도를 조절한다. 즉, 상기 기판 온도 제어 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 제어 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.Referring to FIG. 1, a substrate temperature control device 300 according to an embodiment of the present invention adjusts the temperature of the wafer 10 for inspecting electrical characteristics in the substrate inspection device 100. That is, the substrate temperature control device 300 provides cooling fluid to the substrate inspection device 100 to adjust the temperature of the wafer 10 according to a preset inspection process temperature of the substrate inspection device 100. . In particular, the substrate temperature control device 300 controls the temperature of the cooling fluid according to the temperature of the inspection process and the temperature of the wafer 10 to provide the substrate inspection device 100 to perform the inspection process. During the above, the wafer 10 maintains an appropriate temperature and at the same time maintains a uniform temperature distribution of the wafer 10.

먼저, 온도 조절을 위해 상기 기판 온도 제어 장치(300)로부터 상기 냉각 유체를 공급받는 상기 기판 검사 장치(100)의 구성에 대해 살펴보면 다음과 같다.First, a configuration of the substrate inspection device 100 receiving the cooling fluid from the substrate temperature control device 300 for temperature control is as follows.

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.The substrate inspection apparatus 100 may perform electrical characteristic inspection on the wafer 10 on which semiconductor elements are formed using a probe card 20. The substrate inspection apparatus 100 may include an inspection chamber 110 and a substrate support module 200 supporting the wafer 10.

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.Specifically, the inspection chamber 110 provides a process space for performing electrical property inspection on the wafer 10, wherein the probe card 20 and the substrate support module 200 are provided in the process space. Can be deployed.

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.The substrate support module 100 includes a chuck 210 supporting the wafer 10, a rotation driving unit 220 for rotating the chuck 210, and moving the chuck 210 in a vertical direction. It may include a vertical driving unit 230, a chuck stage 240 in which the vertical driving unit 230 is disposed on an upper surface, and a horizontal driving unit 250 for moving the chuck 210 in a horizontal direction.

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.The chuck 210 may be disposed facing the probe card 20, and the wafer 10 may be heated or cooled to a predetermined process temperature for the electrical characteristic inspection. That is, the chuck 210 may heat the wafer 10 for a high temperature inspection process, or may cool the wafer 10 for a low temperature inspection process.

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.Specifically, the chuck 210 includes a top plate 212 on which the wafer 10 is mounted, an heater unit 214 for heating the top plate 212, and the top plate 212. It may include a cooling unit 216 for cooling.

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.The top plate 212 may have a substantially disk shape, such as the wafer 10, and fixes the wafer 10 while an inspection process for the wafer 10 is in progress. Although not specifically illustrated in the drawings, a plurality of vacuum holes for fixing the wafer 10 using vacuum may be formed on the top plate 212.

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.The heater unit 214 may be disposed under the top plate 212 and heats the top plate 212 so that the temperature of the wafer 10 becomes a preset temperature during the high-temperature inspection process.

상기 히터 유닛(214)의 아래에는 상기 냉각 유닛(216)이 배치될 수 있다. 상기 냉각 유닛(216)은 상기 기판 온도 제어 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.The cooling unit 216 may be disposed under the heater unit 214. The cooling unit 216 receives the cooling fluid from the substrate temperature control device 300 to adjust the temperature of the wafer 10. Although not specifically shown in the drawings, the cooling unit 216 may have a cooling passage through which the cooling fluid can be circulated. The cooling unit 216 cools the top plate 212 during the low temperature inspection process to cool the wafer 10 to an appropriate temperature for the low temperature inspection process.

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.In particular, the cooling unit 216 is the top plate so that the wafer 10 heated by the heater unit 214 during the high temperature inspection process is not heated above a predetermined appropriate temperature and maintains the appropriate temperature range. 212) is cooled.

본 발명의 일 실시예에 따른 상기 기판 온도 제어 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 제어 장치(300)의 구성 및 상기 냉각 유체를 상기 척(210)에 제공하는 과정은 후술하는 도 2 내지 도 4에서 구체적으로 설명하기로 한다.The substrate temperature control apparatus 300 according to an embodiment of the present invention provides the cooling unit 216 by adjusting the temperature of the cooling fluid differently according to the high temperature inspection process and the low temperature inspection process. The configuration of the substrate temperature control device 300 and the process of providing the cooling fluid to the chuck 210 will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 4 described below.

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.The rotation driving unit 220 for rotating the chuck 210 may be disposed under the chuck 210. Although not shown in detail in the drawing, the rotation driving unit 220 may be composed of a motor and a cross roller bearing rotated by the motor.

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.The vertical driving unit 230 for moving the chuck 210 in the vertical direction is disposed under the rotation driving unit 220, and the vertical driving unit 230 may be disposed on the chuck stage 240. . The horizontal driving unit 250 for moving the chuck 210 in the horizontal direction may be disposed under the chuck stage 240. The rotation driving unit 220, the vertical driving unit 230, and the horizontal driving unit 250 are positioned with the inspection pads of the wafer 10 relative to the probes 22 of the probe card 20 and the chuck 210. ) To adjust the vertical and horizontal positions, whereby the probe card 20 and the wafer 10 can be aligned.

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.Meanwhile, the probe card 20 may be disposed on an upper side of the substrate support module 200. When the alignment of the wafer 10 and the probe card 20 is completed, the probes 220 of the probe card 20 contact the inspection pads on the wafer 10 to apply an inspection signal. Here, the substrate inspection apparatus 100 may be connected to a tester 30 for inspecting the electrical properties of the wafer 10. The tester 30 applies the inspection signal to the semiconductor elements formed on the wafer 10 through the probe card 20, and the electricity of the wafer 10 is applied through signals output from the semiconductor elements. Check the characteristic.

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.The substrate inspection apparatus 100 may further include a lower alignment camera 120 disposed on one side of the chuck 200 and an upper alignment camera 130 disposed on one side of the probe card 20.

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.The lower alignment camera 120 may capture the probe card 20 to obtain an image of the probes 22 of the probe card 20. The upper alignment camera 130 may be disposed on the upper side of the chuck 210 to acquire images of patterns on the wafer 10. Although not shown in detail in the drawings, the upper alignment camera 130 may be moved in a horizontal direction by a driving unit having a bridge shape. In particular, the lower and upper alignment cameras 120 and 130 may be used for alignment between the wafer 10 and the probe card 20.

이하, 도면을 참조하여 웨이퍼 척에 상기 냉각 유체를 제공하여 상기 웨이퍼(10)의 온도를 조절하는 상기 기판 온도 제어 장치(300)에 대하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the substrate temperature control device 300 for controlling the temperature of the wafer 10 by providing the cooling fluid to the wafer chuck will be described in detail with reference to the drawings.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 척 어셈블리의 온도 제어 장치를 설명하기 위한 블록도이다. 2 is a block diagram illustrating a temperature control device of a wafer chuck assembly according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 웨이퍼 척 어셈블리의 온도 제어 장치(100)는 탱크(110), 쿨러(130), 히터(150), 제1 공급 라인(120) 및 제2 공급 라인(140)을 포함한다. 상기 웨이퍼 척 어셈블리의 온도 제어 장치(100)는 웨이퍼 상에 형성된 회로 소자의 전기적 특성을 검사하기 위하여 테스터와 연결될 수 있는 프로브 스테이션에 포함될 수 있다. 특히, 웨이퍼 척 어셈블리(10)에 공급되는 냉매를 이용하여 상기 웨이퍼 척 어셈블리(10)의 온도를 조절할 수 있다.2, the temperature control device 100 of the wafer chuck assembly according to an embodiment of the present invention includes a tank 110, a cooler 130, a heater 150, a first supply line 120 and a second It includes a supply line 140. The temperature control device 100 of the wafer chuck assembly may be included in a probe station that can be connected to a tester to check electrical characteristics of circuit elements formed on the wafer. In particular, the temperature of the wafer chuck assembly 10 can be controlled by using the refrigerant supplied to the wafer chuck assembly 10.

상기 탱크(110)는, 냉매를 저장한다. 상기 탱크(110)의 내부에는 예를 들면 ??80ㅀC 의 저장 온도를 갖는 냉매가 저장될 수 있다.The tank 110 stores refrigerant. A refrigerant having a storage temperature of ?? 80 냉매 C, for example, may be stored in the tank 110.

상기 쿨러(130)는 상기 탱크(110)로부터 공급된 냉매를 상기 저장 온도보다 낮은 제1 온도로 냉각시킬 수 있다. 상기 쿨러(130)는, 예를 들면 컴프레서를 이용하여 상기 냉매의 온도를 추가적으로 냉각시킬 수 있다. 이로써, 상기 쿨러(130)는 상기 냉매의 저장 온도보다 낮은 온도로 냉각될 수 있다.The cooler 130 may cool the refrigerant supplied from the tank 110 to a first temperature lower than the storage temperature. The cooler 130 may additionally cool the temperature of the refrigerant using, for example, a compressor. Thus, the cooler 130 may be cooled to a temperature lower than the storage temperature of the refrigerant.

상기 히터(150)는 상기 탱크로부터 공급된 냉매를 상기 저장 온도 또는 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 가열시킬 수 있다. 상기 히터(150)는 예를 들면, 코일 모양의 전열선을 갖는 전기 히터를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 히터(150)를 구동하여 상기 냉매의 온도를 상대적으로 높일 수 있다.The heater 150 may heat the refrigerant supplied from the tank to the storage temperature or a second temperature higher than the first temperature. The heater 150 may include, for example, an electric heater having a coil-shaped heating wire. Therefore, the temperature of the refrigerant can be relatively increased by driving the heater 150.

상기 제1 공급 라인(120)은 상기 쿨러(130) 및 히터(150)를 경유하여 상기 탱크(110) 및 상기 웨이퍼 척 어셈블리(10)를 연결한다. 이로써, 상기 제1 공급 라인(120)은 냉매를 상기 탱크(110)로부터 상기 웨이퍼 척 어셈블리(10)로 공급할 수 있는 유로를 제공한다. 또한, 상기 제1 공급 라인(120) 상에는 상기 쿨러(130) 및 상기 히터(150)가 구비된다. 따라서, 제1 공급 라인(120)을 통하여 상기 저장 온도보다 낮은 제1 온도 또는 상기 저장 온도보다 높은 제2 온도로 상기 냉매의 온도가 조절될 수 있다.The first supply line 120 connects the tank 110 and the wafer chuck assembly 10 via the cooler 130 and the heater 150. Accordingly, the first supply line 120 provides a flow path through which the refrigerant can be supplied from the tank 110 to the wafer chuck assembly 10. In addition, the cooler 130 and the heater 150 are provided on the first supply line 120. Accordingly, the temperature of the refrigerant may be adjusted to a first temperature lower than the storage temperature or a second temperature higher than the storage temperature through the first supply line 120.

예를 들면, 상기 쿨러(130)가 가동되고 상기 히터(150)가 정지될 경우, 상기 냉매는 저장 온도보다 낮은 제1 온도로 조절되어 상기 웨이퍼 척 어셈블리(10)로 공급될 수 있다. 한편, 상기 쿨러(130)가 정지되고 상기 히터(150)가 구동될 경우, 상기 냉매는 저장 온도보다 높은 제2 온도로 조절되어 상기 웨이퍼 척 어셈블리(10)로 공급될 수 있다. 이로써, 상기 냉매는 여러 가지 온도를 갖도록 용이하게 조절될 수 있다.For example, when the cooler 130 is operated and the heater 150 is stopped, the refrigerant may be adjusted to a first temperature lower than a storage temperature and supplied to the wafer chuck assembly 10. On the other hand, when the cooler 130 is stopped and the heater 150 is driven, the refrigerant may be adjusted to a second temperature higher than the storage temperature and supplied to the wafer chuck assembly 10. Thus, the refrigerant can be easily adjusted to have various temperatures.

상기 제2 공급 라인(140)은 상기 쿨러(130)의 인렛 및 아웃렛 사이에 제1 공급 라인(120)으로부터 병렬적으로 분기된다. 이로서, 상기 제2 공급 라인(140)은 상기 쿨러(130)에 대하여 상기 냉매를 바이패스 시킬 수 있다. 이로서, 상기 제2 공급 라인(140)을 통하여 상기 냉매는 상기 탱크(110)로부터 상기 히터(150)에 직접 공급될 수 있다. The second supply line 140 is branched in parallel from the first supply line 120 between the inlet and the outlet of the cooler 130. As such, the second supply line 140 may bypass the coolant to the cooler 130. As such, the refrigerant may be directly supplied to the heater 150 from the tank 110 through the second supply line 140.

또한, 상기 제2 공급 라인(140) 상에는 상기 탱크(110)로부터 상기 히터(150)에 직접 공급되는 상기 냉매의 유입량을 제2 밸브(145)가 구비된다. 상기 제2 밸브(145)는, 상기 냉매가 상기 탱크(10)로부터 상기 쿨러(130)를 경유하지 않고 직접 히터(150)에 공급되는 냉매의 공급량을 조절할 수 있다. 결과적으로 상기 쿨러(130)를 경유하여 히터(150)에 공급되는 냉매 및 상기 제2 공급 라인을 통하여 직접 히터(150)에 공급되는 냉매의 혼합비가 용이하게 조절됨으로써, 냉매의 온도가 보다 효과적으로 조절될 수 있다. In addition, a second valve 145 is provided on the second supply line 140 to input the amount of the refrigerant supplied directly from the tank 110 to the heater 150. The second valve 145 may control the amount of refrigerant supplied to the heater 150 without the refrigerant passing through the cooler 130 from the tank 10. As a result, the mixing ratio of the refrigerant supplied to the heater 150 via the cooler 130 and the refrigerant supplied directly to the heater 150 through the second supply line is easily controlled, thereby more effectively controlling the temperature of the refrigerant. Can be.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 공급 라인(120) 상에는 상기 쿨러(130)에 상기 냉매의 유입량을 제어하는 제1 밸브(125)가 추가적으로 구비될 수 있다. 따라서, 제1 밸브(125) 및 제2 밸브(145)의 개폐량을 조절하여 냉매의 혼합비를 조절함으로써 상기 냉매의 온도가 보다 효과적으로 조절될 수 있다. In one embodiment of the present invention, a first valve 125 for controlling the inflow of the refrigerant to the cooler 130 may be additionally provided on the first supply line 120. Accordingly, the temperature of the refrigerant can be more effectively controlled by adjusting the amount of opening and closing of the first valve 125 and the second valve 145 to control the mixing ratio of the refrigerant.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 히터(150)의 아울렛에 인접하여 상기 제1 공급 라인(120)으로부터 분기되어 상기 탱크(110)와 연결된 제1 순환 라인(160)이 추가적으로 구비될 수 있다. 상기 제1 순환 라인(160)을 통하여 상기 히터(150)로부터 배출된 냉매가 상기 탱크(110)로 순환될 수 있다. 즉, 웨이퍼 척 어셈블리에 냉매가 공급되지 않을 경우, 상기 제1 공급 라인(120) 및 제1 순환 라인(160)을 통하여 상기 냉매를 순환시킴으로써, 상기 냉매의 온도가 상기 쿨러(130) 및 히터(150)의 구동 여부를 통하여 일정하게 유지될 수 있다.In one embodiment of the present invention, a first circulation line 160 branched from the first supply line 120 adjacent to the outlet of the heater 150 and connected to the tank 110 may be additionally provided. . The refrigerant discharged from the heater 150 through the first circulation line 160 may be circulated to the tank 110. That is, when the refrigerant is not supplied to the wafer chuck assembly, by circulating the refrigerant through the first supply line 120 and the first circulation line 160, the temperature of the refrigerant is the cooler 130 and the heater ( 150) can be kept constant through whether or not driving.

여기서, 상기 제1 순환 라인(160) 상에 제3 밸브(165)가 구비될 수 있다. 상기 제3 밸브(165)는 상기 냉매의 순환 여부를 제어할 수 있다.Here, a third valve 165 may be provided on the first circulation line 160. The third valve 165 may control whether the refrigerant is circulated.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 제2 순환 라인(170)이 추가적으로 구비될 수 있다. 상기 제2 순환 라인(170)은 상기 웨이퍼 척 어셈블리(10) 및 상기 탱크(110)를 상호 직접 연결한다. 상기 제2 순환 라인(170)은 상기 웨이퍼 척 어셈블리(10)의 내부로부터 상기 냉매를 상기 탱크(110)로 순환시킬 수 있다. 따라서, 상기 냉매는 상기 탱크(110)로 다시 회수되어 재사용될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the second circulation line 170 may be additionally provided. The second circulation line 170 directly connects the wafer chuck assembly 10 and the tank 110 to each other. The second circulation line 170 may circulate the refrigerant from the inside of the wafer chuck assembly 10 to the tank 110. Therefore, the refrigerant can be recovered and reused in the tank 110 again.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 공급 라인(110) 상에 펌프(180)가 추가적으로 구비될 수 있다. 상기 펌프(180)는 상기 탱크(110)로부터 냉매의 공급 압력을 조절할 수 있다. 특히, 상기 펌프(180)는 상기 제1 공급 라인(120)을 경유하는 상기 냉매의 공급 압력을 조절하여 냉매가 웨이퍼 척 어셈블리(10)까지 충분히 공급될 수 있도록 한다.In one embodiment of the present invention, a pump 180 may be additionally provided on the first supply line 110. The pump 180 may adjust the supply pressure of the refrigerant from the tank 110. In particular, the pump 180 controls the supply pressure of the refrigerant passing through the first supply line 120 so that the refrigerant can be sufficiently supplied to the wafer chuck assembly 10.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to preferred embodiments of the present invention, those skilled in the art variously modify and change the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. You can understand that you can.

100 : 온도 제어 장치 110 : 탱크
120 : 제1 공급 라인 125 : 제1 밸브
130 : 쿨러 140 : 제2 공급 라인
145 : 제2 밸브 150 : 히터
160 : 제1 순환 라인 165 : 제3 밸브
170 : 제2 순환 라인 180 : 펌프100: temperature control device 110: tank
120: first supply line 125: first valve
130: cooler 140: second supply line
145: second valve 150: heater
160: first circulation line 165: third valve
170: second circulation line 180: pump

Claims

A tank storing refrigerant at a storage temperature;
A cooler provided to cool the refrigerant supplied from the tank to a first temperature lower than the storage temperature;
A heater provided to heat the refrigerant supplied from the tank to the storage temperature or a second temperature higher than the first temperature;
A first supply line connecting the tank and wafer chuck assembly via the cooler and the heater; And
It is provided to be branched in parallel from a first supply line between the inlet and the outlet of the cooler so as to bypass the coolant to the cooler, and a second valve to input the amount of coolant supplied directly from the tank to the heater. The second supply line is provided; temperature control device of the wafer chuck assembly comprising a.

The temperature control device of a wafer chuck assembly according to claim 1, wherein a first valve is provided on the first supply line to control the inflow of the refrigerant to the cooler.

The wafer chuck of claim 1, further comprising a first circulation line branched from the first supply line and connected to the tank adjacent to the outlet of the heater to circulate refrigerant discharged from the heater. Temperature control device in the assembly.

The temperature control device of a wafer chuck according to claim 3, wherein a third valve for controlling whether or not the refrigerant is circulated is provided on the first circulation line.

The temperature control device of a wafer chuck assembly according to claim 1, further comprising a second circulation line circulating the refrigerant from the inside of the wafer chuck to the tank by directly connecting the wafer chuck and the tank.

The temperature control device of a wafer chuck assembly according to claim 5, wherein a fourth valve is provided in the second circulation line.

The temperature control device of a wafer chuck assembly according to claim 1, further comprising a pump provided on the first supply line and increasing a supply pressure of the refrigerant from the tank.