JP2023143954A - Prober cooling system - Google Patents

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武孝 高橋
Taketaka Takahashi
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Abstract

To provide a prober cooling system that has effective cooling capacity in a wide temperature range from low to high temperatures.SOLUTION: A prober cooling system includes a wafer chuck 22 that holds a wafer W, a refrigerator 24 that cools a cooling liquid, a first flow path 30 that connects the refrigerator 24 and the wafer chuck 22, a second flow path 32 connecting the wafer chuck 22 and the refrigerator 24, and a heat exchanger 34 that exchanges heat between the first flow path 30 and the second flow path 32 within the processing capacity of the refrigerator 24.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、半導体ウェーハに形成された複数のチップの電気的な検査を行うプローバに関し、特にウェーハチャックを冷却する冷却システムに関する。 The present invention relates to a prober for electrically inspecting a plurality of chips formed on a semiconductor wafer, and more particularly to a cooling system for cooling a wafer chuck.

半導体製造工程では、半導体ウェーハに各種の処理を施して、デバイスを有する複数のチップを形成する。各チップは電気的特性が検査され、その後ダイサーで分断された後、リードフレーム等に固定されて組み立てられる。電気的特性の検査は、テスタを備えたプローバによって実施される。プローバは、ウェーハをウェーハチャック保持させて、各チップの電極パッドにプローブを接触させる。テスタは、プローブに接続される端子から電源及び各種の試験信号をチップに供給し、チップの電極に出力される信号を解析することにより正常に動作するかを確認する。 In a semiconductor manufacturing process, a semiconductor wafer is subjected to various treatments to form a plurality of chips having devices. Each chip is tested for electrical characteristics, then cut into pieces with a dicer, and then fixed to a lead frame or the like and assembled. Inspection of electrical characteristics is performed by a prober equipped with a tester. The prober holds the wafer in a wafer chuck and brings the probe into contact with the electrode pads of each chip. The tester supplies power and various test signals to the chip from terminals connected to the probe, and checks whether the chip operates normally by analyzing the signals output to the electrodes of the chip.

製品化されたデバイスは広い用途に使用され、例えば-55°C以下の低温環境下、又は200°C以上の高温環境下で使用される場合がある。このため、プローバにはこのような高低温環境下での検査が行えることが要求される。そこで、チラー機構等の冷却システム、又はヒータ機構等の加熱システムをプローバに搭載し、これらの冷却システム又は加熱システムによってウェーハチャックを設定温度に冷却又は加熱することにより、上記の高低温環境下での検査を可能としている(例えば、特許文献1参照)。 The manufactured device is used for a wide range of purposes, and may be used, for example, in a low-temperature environment of -55°C or lower, or in a high-temperature environment of 200°C or higher. Therefore, the prober is required to be able to perform inspections under such high and low temperature environments. Therefore, by installing a cooling system such as a chiller mechanism or a heating system such as a heater mechanism on the prober, and using these cooling systems or heating systems to cool or heat the wafer chuck to a set temperature, it is possible to operate the wafer chuck under the above-mentioned high-temperature environment. (For example, see Patent Document 1).

特開2008-311483号公報Japanese Patent Application Publication No. 2008-311483

近年のプローバによるウェーハ検査では、測定時間の短縮及びテストコストを低減するため、同時測定するチップ数が増大している。その際、1個のチップでは発熱量の小さいDRAM(Dynamic Random Access Memory)又はフラッシュメモリ等のデバイスであっても、同時測定数が多くなることによってその発熱量が大きくなっている。この場合、ウェーハチャックは、ウェーハ検査時に生じるデバイスの発熱により加熱されて昇温する。 In recent years, in wafer inspection using a prober, the number of chips that are simultaneously measured is increasing in order to shorten measurement time and reduce test costs. At this time, even if a device such as a DRAM (Dynamic Random Access Memory) or a flash memory has a small amount of heat generated in a single chip, the amount of heat generated increases as the number of simultaneous measurements increases. In this case, the wafer chuck is heated and temperature increases due to heat generated by the device during wafer inspection.

デバイスの低温域の検査温度(冷却システムによるウェーハチャックの設定温度)として、例えば-40℃が要求される冷却システムには、低温用として設計された冷凍機が使用される。しかしながら、ウェーハチャックによって例えば45℃以上に加熱された冷却液を冷凍機に戻すと、冷凍機油に悪影響(例えば、劣化)を与えたり、高温から低温までの温度差の大きいヒートサイクルによって冷凍機がダメージを受けたりする。このため、従来の冷却システムでは、冷却液がウェーハチャックによって例えば45℃以上に加熱される高温域では、冷却液を使用することができなかった。 A refrigerator designed for low temperatures is used in a cooling system that requires, for example, -40° C. as the inspection temperature in the low temperature range of the device (the temperature set for the wafer chuck by the cooling system). However, if the coolant heated by the wafer chuck to, for example, 45°C or higher is returned to the refrigerator, it may have an adverse effect (e.g., deteriorate) on the refrigerator oil, or the refrigerator may be damaged due to a heat cycle with a large temperature difference between high and low temperatures. receive damage. Therefore, in the conventional cooling system, the cooling liquid cannot be used in a high temperature range where the cooling liquid is heated to, for example, 45° C. or higher by the wafer chuck.

このような事情により、従来の冷却システムは、冷却液を使用することができない高温域では、ウェーハチャックの冷却能力が低下する。このため、特に発熱量の大きなデバイスを検査する場合、ウェーハチャックの温度が検査に要求される検査温度を超えてしまうという問題があった。 Due to these circumstances, in the conventional cooling system, the cooling ability of the wafer chuck decreases in a high temperature range where a cooling liquid cannot be used. For this reason, especially when testing a device that generates a large amount of heat, there is a problem in that the temperature of the wafer chuck exceeds the test temperature required for the test.

一方、冷却液に代えて空気により、ウェーハチャックの温度を広範囲の温度域で制御することが考えられる。しかしながら、空気は熱容量が小さいため、冷却液を使用した冷却システムと比較して、低温域での冷却能力が劣るという欠点があった。 On the other hand, it is conceivable to control the temperature of the wafer chuck over a wide temperature range by using air instead of the cooling liquid. However, since air has a small heat capacity, it has the disadvantage that its cooling ability at low temperatures is inferior compared to cooling systems using coolant.

つまり、従来のプローバには、低温域から高温域に至る広範囲の温度域において有効な冷却能力を有するものがなかった。 In other words, none of the conventional probers has an effective cooling ability over a wide temperature range from a low temperature range to a high temperature range.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、低温域から高温域に至る広範囲の温度域において有効な冷却能力を有するプローバの冷却システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a prober cooling system that has an effective cooling capacity in a wide temperature range from a low temperature range to a high temperature range.

本発明のプローバは、本発明の目的を達成するために、チップが形成されたウェーハを保持するウェーハチャックと、冷却液を冷却する冷凍機と、冷凍機に接続された冷却液タンクと、冷凍機とウェーハチャックとを接続する第1流路と、第1流路にウェーハチャックを介して連通されてウェーハチャックと冷却液タンクとを接続する第2流路と、第1流路及び第2流路に取り付けられ、第1流路を流れる冷却液と第2流路を流れる冷却液との間で熱交換を行う熱交換器と、第1流路に設けられ、熱交換器と冷凍機との間に配置されたヒータと、第1流路に設けられ、熱交換器と冷凍機との間に配置された流量調整バルブと、ウェーハチャックの温度を検出する温度検出部と、温度検出部にて検出された温度に基づき流量調整バルブの開度を調整して、冷凍機からウェーハチャックに供給される冷却液の流量を制御する制御部と、を備える。 In order to achieve the object of the present invention, the prober of the present invention includes a wafer chuck that holds a wafer on which chips are formed, a refrigerator that cools a cooling liquid, a cooling liquid tank connected to the refrigerator, and a refrigerator. a first flow path connecting the machine and the wafer chuck; a second flow path communicating with the first flow path via the wafer chuck and connecting the wafer chuck and the coolant tank; A heat exchanger that is attached to the flow path and performs heat exchange between the coolant flowing in the first flow path and the coolant flowing in the second flow path; a heater disposed between the wafer chuck, a flow rate adjustment valve disposed in the first flow path and disposed between the heat exchanger and the refrigerator, a temperature detection section for detecting the temperature of the wafer chuck, and a temperature detection section and a control unit that controls the flow rate of the cooling liquid supplied from the refrigerator to the wafer chuck by adjusting the opening degree of the flow rate adjustment valve based on the temperature detected by the unit.

本発明の一形態は、流量調整バルブは、第1流路においてヒータよりも冷凍機側に配置され、流量調整バルブは、第1流路上で冷却液を冷却液タンクへ分岐する三方弁であることが好ましい。 In one form of the present invention, the flow rate adjustment valve is disposed closer to the refrigerator than the heater in the first flow path, and the flow rate adjustment valve is a three-way valve that branches the coolant to the coolant tank on the first flow path. It is preferable.

本発明の一形態は、ウェーハチャックにはチャックヒータが備えられ、制御部は、チャックヒータのヒータ出力と温度検出部にて検出された温度とに基づき流量調整バルブの開度を調整して、冷凍機からウェーハチャックに供給される冷却液の流量を制御することが好ましい。 In one form of the present invention, the wafer chuck is equipped with a chuck heater, and the control section adjusts the opening degree of the flow rate adjustment valve based on the heater output of the chuck heater and the temperature detected by the temperature detection section. It is preferable to control the flow rate of the cooling liquid supplied from the refrigerator to the wafer chuck.

本発明によれば、低温域から高温域に至る広範囲の温度域において有効な冷却能力を有する。 According to the present invention, it has an effective cooling ability in a wide temperature range from a low temperature range to a high temperature range.

実施形態の冷却システムが適用されたプローバの構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of a prober to which the cooling system of the embodiment is applied 実施形態のチャックヒータ制御系の構成を示す機能ブロック図Functional block diagram showing the configuration of the chuck heater control system of the embodiment 実施形態のチラー制御系の構成を示す機能ブロック図Functional block diagram showing the configuration of the chiller control system of the embodiment 他の実施形態の冷却システムの構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of the cooling system of other embodiments

以下、添付図面に従って本発明に係るプローバの冷却システムの好ましい実施形態について詳説する。 Hereinafter, preferred embodiments of a prober cooling system according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は、実施形態の冷却システムが適用されたプローバ10の構成を示すブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a prober 10 to which a cooling system according to an embodiment is applied.

まず、プローバ10について説明すると、このプローバ10は、検査するチップの電極に接触されるプローブ12を有するプローブカード14と、テスタ16と、を備えている。テスタ16は、テスタ本体18と、テスタ本体18の端子とプローブカード14の端子とを電気的に接続するインターフェイス20と、を有する。テスタ16は、プローブ12に接続される端子から電源及び各種の試験信号をチップに供給し、チップの電極に出力される信号を解析することによりチップが正常に動作するかを確認する。 First, the prober 10 will be described. The prober 10 includes a probe card 14 having a probe 12 that comes into contact with an electrode of a chip to be tested, and a tester 16. The tester 16 includes a tester main body 18 and an interface 20 that electrically connects terminals of the tester main body 18 and terminals of the probe card 14. The tester 16 supplies power and various test signals to the chip from terminals connected to the probe 12, and analyzes signals output to the electrodes of the chip to check whether the chip operates normally.

次に、プローバ10の冷却システムについて説明する。実施形態の冷却システムは、ウェーハWを保持するウェーハチャック22と、冷却液を冷却する冷凍機24と、冷凍機24にポンプ26を介して接続された冷却液タンク28と、を有している。また、冷却システムは、第1流路30と第2流路32とを有している。第1流路30は、冷凍機24とウェーハチャック22とを接続する流路であり、第2流路32は、ウェーハチャック22と冷却液タンク28とを接続する流路である。第1流路30と第2流路32とは、ウェーハチャック22に設けられた冷媒流路23を介して互いに連通されている。このように構成された実施形態の冷却システムによれば、冷凍機24からの冷却液を第1流路30、冷媒流路23、第2流路32及び冷却液タンク28を介して冷凍機24に循環させる循環流路を有している。また、ウェーハチャック22には、温度センサによって構成される温度検出部48が取り付けられている。更に、ウェーハチャック22には、チャックヒータ50が内蔵されている。 Next, the cooling system of the prober 10 will be explained. The cooling system of the embodiment includes a wafer chuck 22 that holds a wafer W, a refrigerator 24 that cools a cooling liquid, and a cooling liquid tank 28 that is connected to the refrigerator 24 via a pump 26. . The cooling system also includes a first flow path 30 and a second flow path 32. The first flow path 30 is a flow path that connects the refrigerator 24 and the wafer chuck 22, and the second flow path 32 is a flow path that connects the wafer chuck 22 and the coolant tank 28. The first flow path 30 and the second flow path 32 communicate with each other via a coolant flow path 23 provided in the wafer chuck 22 . According to the cooling system of the embodiment configured in this way, the coolant from the refrigerator 24 is transferred to the refrigerator 24 through the first flow path 30, the refrigerant flow path 23, the second flow path 32, and the coolant tank 28. It has a circulation flow path that circulates the air. Further, a temperature detection section 48 constituted by a temperature sensor is attached to the wafer chuck 22. Further, the wafer chuck 22 has a built-in chuck heater 50.

また、実施形態の冷却システムは、熱交換器34を有している。熱交換器34は、第1流路30及び第2流路32に取り付けられており、第1流路30を流れる冷却液と第2流路32を流れる冷却液との間で熱交換を行う。熱交換器34としては、第1流路30と第2流路32とを所定長さにおいて接触させ、その接触部分を、断熱材を介してケーシングで保持した構造を例示することができる。このように構成された熱交換器34によれば、例えば、第1流路30を流れる低温の冷却液を、第2流路を流れる高温の冷却液によって加熱してウェーハチャック22に供給することが可能になるとともに、第2流路32を流れる高温の冷却液を、第1流路を流れる低温の冷却液によって冷却して冷却液タンク28に戻すことが可能になる。 Further, the cooling system of the embodiment includes a heat exchanger 34. The heat exchanger 34 is attached to the first flow path 30 and the second flow path 32, and performs heat exchange between the coolant flowing through the first flow path 30 and the coolant flowing through the second flow path 32. . An example of the heat exchanger 34 is a structure in which the first flow path 30 and the second flow path 32 are brought into contact over a predetermined length, and the contact portion is held by a casing via a heat insulating material. According to the heat exchanger 34 configured in this way, for example, the low temperature cooling liquid flowing through the first flow path 30 can be heated by the high temperature cooling liquid flowing through the second flow path and then supplied to the wafer chuck 22. At the same time, it becomes possible to cool the high-temperature coolant flowing through the second flow path 32 with the low-temperature coolant flowing through the first flow path and return it to the coolant tank 28.

更に、実施形態の冷却システムは、三方弁36とヒータ38とを備えている。三方弁36は、第1流路30に設けられるとともに、冷凍機24と熱交換器34との間に配置されている。ヒータ38も同様に、第1流路30に設けられるとともに、冷凍機24と熱交換器34との間に配置されている。 Furthermore, the cooling system of the embodiment includes a three-way valve 36 and a heater 38. The three-way valve 36 is provided in the first flow path 30 and is arranged between the refrigerator 24 and the heat exchanger 34. The heater 38 is similarly provided in the first flow path 30 and is also arranged between the refrigerator 24 and the heat exchanger 34 .

図1に示した冷却システムでは、三方弁36がヒータ38よりも冷凍機24側に配置されている。すなわち、三方弁36の第1ポート36Aが冷凍機24側に接続され、三方弁36の第2ポート36Bがヒータ38側に接続されている。更に、三方弁36の第3ポート36Cは、第3流路40を介して冷却液タンク28に接続されている。この三方弁36は、本発明の流量調整バルブの好ましい一例であり、この三方弁36によって、第1流路30上で冷却液を冷却液タンク28へ分岐することができる。 In the cooling system shown in FIG. 1, the three-way valve 36 is arranged closer to the refrigerator 24 than the heater 38. That is, the first port 36A of the three-way valve 36 is connected to the refrigerator 24 side, and the second port 36B of the three-way valve 36 is connected to the heater 38 side. Further, the third port 36C of the three-way valve 36 is connected to the coolant tank 28 via a third flow path 40. This three-way valve 36 is a preferred example of the flow rate regulating valve of the present invention, and the three-way valve 36 allows the cooling liquid to be branched to the cooling liquid tank 28 on the first flow path 30.

図2は、ウェーハチャック22を加熱するチャックヒータ制御系42の機能ブロック図である。 FIG. 2 is a functional block diagram of the chuck heater control system 42 that heats the wafer chuck 22. As shown in FIG.

図2に示すチャックヒータ制御系42は、不図示のCPU(central processing unit)を含む各演算処理回路、及びROM(Read Only Memory)又はRAM(Random Access Memory)等のメモリによって構成されており、メモリに記憶されたプログラムがCPUによって実行されることにより、チャックヒータ制御系42の各部の機能が実現される。図2に示すように、チャックヒータ制御系42は、温度設定部44と、ヒータ制御部46と、メモリ部52として機能する。 The chuck heater control system 42 shown in FIG. 2 is composed of arithmetic processing circuits including a CPU (central processing unit) (not shown), and memories such as ROM (Read Only Memory) or RAM (Random Access Memory). The functions of each part of the chuck heater control system 42 are realized by executing the program stored in the memory by the CPU. As shown in FIG. 2, the chuck heater control system 42 functions as a temperature setting section 44, a heater control section 46, and a memory section 52.

温度設定部44は、キーボード等の入力装置を介して入力された情報に従って、ウェーハチャック22の設定温度T(℃)を設定する。この設定温度T(℃)は、温度設定部44からヒータ制御部46に対して出力される。 The temperature setting unit 44 sets a set temperature T (° C.) of the wafer chuck 22 according to information input through an input device such as a keyboard. This set temperature T (° C.) is output from the temperature setting section 44 to the heater control section 46.

ヒータ制御部46は、ウェーハチャック22の温度(℃)をウェーハチャック22の設定温度T(℃)に基づいて制御する。具体的には、温度検出部48によって検出されるウェーハチャック22の温度(℃)が、ウェーハチャック22の設定温度T(℃)となるようにチャックヒータ50のヒータ出力H(W)を制御する。 The heater control unit 46 controls the temperature (°C) of the wafer chuck 22 based on the set temperature T (°C) of the wafer chuck 22. Specifically, the heater output H (W) of the chuck heater 50 is controlled so that the temperature (°C) of the wafer chuck 22 detected by the temperature detection unit 48 becomes the set temperature T (°C) of the wafer chuck 22. .

メモリ部52には、ウェーハチャック22の設定温度T(℃)に応じた、ヒータ出力H(W)をフィードバック制御するための、制御定数マップが記憶されている。この制御定数マップは、例えば、あらかじめ実験等により、設定温度T(℃)毎に制御定数を求めて作成されたものである。 The memory unit 52 stores a control constant map for feedback controlling the heater output H (W) according to the set temperature T (° C.) of the wafer chuck 22 . This control constant map is created by, for example, determining control constants for each set temperature T (° C.) through experiments or the like.

このように構成されたチャックヒータ制御系42によれば、温度設定部44からヒータ制御部46にウェーハチャック22の設定温度T(℃)が与えられると、ヒータ制御部46は、メモリ部52の制御定数マップから、対応する制御定数を読み出し、その値を用いてチャックヒータ50のフィードバック制御を行う。そして、ヒータ制御部46は、温度検出部48にて検出されたウェーハチャック22の温度(℃)が設定温度T(℃)となるように、チャックヒータ50のヒータ出力H(W)をフィードバック制御する。これにより、実施形態のチャックヒータ制御系42によれば、ウェーハチャック22の温度(℃)を設定温度T(℃)に制御することができる。 According to the chuck heater control system 42 configured in this way, when the set temperature T (° C.) of the wafer chuck 22 is given from the temperature setting unit 44 to the heater control unit 46, the heater control unit 46 controls the temperature of the memory unit 52. A corresponding control constant is read from the control constant map, and feedback control of the chuck heater 50 is performed using the value. Then, the heater control unit 46 performs feedback control on the heater output H (W) of the chuck heater 50 so that the temperature (°C) of the wafer chuck 22 detected by the temperature detection unit 48 becomes the set temperature T (°C). do. Thereby, according to the chuck heater control system 42 of the embodiment, the temperature (°C) of the wafer chuck 22 can be controlled to the set temperature T (°C).

図3は、チラー制御系54の機能ブロック図である。 FIG. 3 is a functional block diagram of the chiller control system 54.

図3に示すチラー制御系54は、不図示のCPU(central processing unit)を含む各演算処理回路、及びROM(Read Only Memory)又はRAM(Random Access Memory)等のメモリによって構成されており、メモリに記憶されたプログラムがCPUによって実行されることにより、三方弁制御部56と、メモリ部58として機能する。 The chiller control system 54 shown in FIG. 3 is composed of arithmetic processing circuits including a CPU (central processing unit) (not shown), and memories such as ROM (Read Only Memory) or RAM (Random Access Memory). The CPU functions as a three-way valve control section 56 and a memory section 58 by executing the program stored in the CPU.

三方弁制御部56は、チャックヒータ制御系42のヒータ制御部46から与えられるウェーハチャック22の温度(℃)及びヒータ出力H(W)に基づいて三方弁36の開度V(%)を調整し、ウェーハチャック22に対する冷却液の供給量を制御する。 The three-way valve control unit 56 adjusts the opening degree V (%) of the three-way valve 36 based on the temperature (°C) of the wafer chuck 22 and the heater output H (W) given from the heater control unit 46 of the chuck heater control system 42. Then, the amount of cooling liquid supplied to the wafer chuck 22 is controlled.

メモリ部58には、ウェーハチャック22の温度(℃)とヒータ出力H(W)とに応じた三方弁36の開度V(%)のデータが温度(℃)及びヒータ出力H(W)毎に予め記憶されている。すなわち、メモリ部58は、温度(℃)及びヒータ出力H(W)と開度V(%)との関係が対応づけられた換算マップを有している。この換算マップは、例えば、あらかじめ実験等により温度(℃)及びヒータ出力H(W)と開度V(%)との関係を求めて作成されたものである。 The memory unit 58 stores data on the opening degree V (%) of the three-way valve 36 according to the temperature (°C) of the wafer chuck 22 and the heater output H (W) for each temperature (°C) and heater output H (W). is stored in advance. That is, the memory unit 58 has a conversion map in which the relationship between temperature (° C.), heater output H (W), and opening degree V (%) is associated. This conversion map is created by, for example, determining the relationship between temperature (° C.), heater output H (W), and opening degree V (%) through experiments or the like.

このように構成されたチラー制御系54によれば、チャックヒータ制御系42のヒータ制御部46から三方弁制御部56に、ウェーハチャック22の温度(℃)と、そのときのヒータ出力H(W)とが与えられると、三方弁制御部56は、メモリ部58の換算マップから対応する開度V(%)を読み出して、三方弁36の開度V(%)を調整する。これにより、実施形態の冷却システムによれば、ウェーハチャック22に供給される冷却液の流量を、ウェーハチャック22の温度(℃)及びヒータ出力H(W)に応じた流量に制御することができる。 According to the chiller control system 54 configured in this way, the temperature (°C) of the wafer chuck 22 and the heater output H (W ), the three-way valve control unit 56 reads the corresponding opening degree V (%) from the conversion map in the memory unit 58, and adjusts the opening degree V (%) of the three-way valve 36. Thereby, according to the cooling system of the embodiment, the flow rate of the cooling liquid supplied to the wafer chuck 22 can be controlled to a flow rate according to the temperature (°C) of the wafer chuck 22 and the heater output H (W). .

したがって、実施形態の冷却システムによれば、ウェーハチャック22を設定温度T(℃)に制御するウェーハチャック22の温度(℃)及びヒータ出力H(W)に基づいて、チラー制御系54が三方弁36の開度V(%)を調整するので、ウェーハチャック22の設定温度T(℃)に応じた流量の冷却液をウェーハチャック22に供給することが可能となる。 Therefore, according to the cooling system of the embodiment, the chiller control system 54 controls the three-way valve based on the temperature (°C) of the wafer chuck 22 and the heater output H (W) to control the wafer chuck 22 to the set temperature T (°C). Since the opening degree V (%) of 36 is adjusted, it becomes possible to supply the cooling liquid to the wafer chuck 22 at a flow rate corresponding to the set temperature T (° C.) of the wafer chuck 22.

ところで、実施形態の冷却システムは、高温域での運転時において、ウェーハチャック22から第2流路32に流れた高温の冷却液は、熱交換器34の通過中に、第1流路30に流れる低温の冷却液との間で熱交換が行われて冷却され、その後、第2流路32を介して冷却液タンク28に戻される。これにより、冷却液タンク28に戻された冷却液は、熱交換器34を介さずに冷却液タンク28に戻された冷却液と比較して低温化されているので、ウェーハチャック22から冷却液タンク28に戻された冷却液を、冷凍機24に安定供給することができる。 By the way, in the cooling system of the embodiment, during operation in a high temperature range, the high temperature cooling liquid that has flowed from the wafer chuck 22 to the second flow path 32 flows into the first flow path 30 while passing through the heat exchanger 34. It is cooled by heat exchange with the flowing low-temperature coolant, and then returned to the coolant tank 28 via the second flow path 32. As a result, the coolant returned to the coolant tank 28 has a lower temperature than the coolant returned to the coolant tank 28 without passing through the heat exchanger 34, so the coolant is removed from the wafer chuck 22. The coolant returned to the tank 28 can be stably supplied to the refrigerator 24.

したがって、実施形態の冷却システムによれば、上記の熱交換器34を備えることにより、高温域での運転時においても冷却液を使用することができるので、高温域での冷却能力を得ることができる。 Therefore, according to the cooling system of the embodiment, by including the heat exchanger 34 described above, the cooling liquid can be used even during operation in a high temperature range, so that cooling capacity in the high temperature range can be obtained. can.

また、実施形態の冷却システムによれば、上記の熱交換器34を備えることにより、第1流路30を流れる低温の冷却液を、熱交換器34によってウェーハチャック22に要求される温度近傍まで昇温させることができるので、ヒータ38のヒータ出力を低減することができる。 Further, according to the cooling system of the embodiment, by including the heat exchanger 34 described above, the low temperature cooling liquid flowing through the first flow path 30 is heated to a temperature close to that required for the wafer chuck 22 by the heat exchanger 34. Since the temperature can be increased, the heater output of the heater 38 can be reduced.

このように実施形態の冷却システムによれば、ウェーハチャック22と冷凍機24と冷却液タンク28との間で冷却液を循環させる循環流路(第1流路30及び第2流路32)に熱交換器34と、ヒータ38と、流量調整バルブ(三方弁36)とを設け、温度検出部48によって検出されたウェーハチャック22の温度に応じて、流量調整バルブ(三方弁36)の開度を調整して、冷凍機24からウェーハチャック22に供給される冷却液の流量を制御する構成としたので、空気では十分な冷却能力を得ることが困難な低温域の設定温度であっても、また、冷凍機を使用することが困難であった高温域の設定温度であっても、ウェーハチャック22を良好に冷却することができる。 As described above, according to the cooling system of the embodiment, the circulation flow path (the first flow path 30 and the second flow path 32) that circulates the coolant between the wafer chuck 22, the refrigerator 24, and the coolant tank 28 is A heat exchanger 34, a heater 38, and a flow rate adjustment valve (three-way valve 36) are provided, and the opening degree of the flow rate adjustment valve (three-way valve 36) is adjusted according to the temperature of the wafer chuck 22 detected by the temperature detection unit 48. Since the configuration is such that the flow rate of the cooling liquid supplied from the refrigerator 24 to the wafer chuck 22 is controlled by adjusting the Moreover, even if the set temperature is in a high temperature range where it is difficult to use a refrigerator, the wafer chuck 22 can be cooled well.

また、このように構成された実施形態の冷却システムによれば、例えば-50℃程度で流動性を有し、かつ沸点が160℃以上の冷却液を適用することが可能であり、ウェーハチャック22の設定温度が-40℃以上150℃以下の広い温度域であっても、十分な冷却能力を発揮することができる。 Further, according to the cooling system of the embodiment configured in this way, it is possible to apply a cooling liquid that has fluidity at, for example, about -50°C and a boiling point of 160°C or higher, and the wafer chuck 22 Even if the set temperature is in a wide temperature range of -40°C or more and 150°C or less, sufficient cooling capacity can be exhibited.

したがって、実施形態の冷却システムによれば、低温域から高温域に至る広範囲の温度域において有効な冷却能力を有する。 Therefore, the cooling system of the embodiment has an effective cooling capacity in a wide temperature range from a low temperature range to a high temperature range.

また、実施形態の冷却システムによれば、高温域での運転時において、第1流路30の途中に設けられた三方弁36によって、冷凍機24にて冷却された冷却液の少なくとも一部を、ヒータ38にて加熱することなく、第3流路40を介して冷却液タンク28に戻すことが可能となっている。これにより、熱交換器34から第2流路32を介して冷却液タンク28に戻された冷却液を、前述の一部の冷却液によってより一層冷却することが可能となるので、より効果的に冷却液を循環させることが可能となる。 Further, according to the cooling system of the embodiment, during operation in a high temperature range, at least a portion of the coolant cooled by the refrigerator 24 is removed by the three-way valve 36 provided in the middle of the first flow path 30. The coolant can be returned to the coolant tank 28 via the third flow path 40 without being heated by the heater 38 . As a result, the coolant returned from the heat exchanger 34 to the coolant tank 28 via the second flow path 32 can be further cooled by the above-mentioned part of the coolant, which is more effective. It becomes possible to circulate the cooling liquid.

図4は、2台のウェーハチャック22A、22Bを備えた2系統の冷却システムに、本発明の冷却システムを適用した構成を示すブロック図である。なお、図4において、図1と共通する構成要素については同一の符号を付してその説明は省略する。 FIG. 4 is a block diagram showing a configuration in which the cooling system of the present invention is applied to a two-system cooling system equipped with two wafer chucks 22A and 22B. In addition, in FIG. 4, the same reference numerals are given to the same components as in FIG. 1, and the explanation thereof will be omitted.

図4に示す冷却システムは、冷凍機24と、ポンプ26と、冷却液タンク28と、ヒータ38とを使用して、2台のウェーハチャック22A、22Bに対して冷却液を循環させることを可能とした2系統の冷却システムである。 The cooling system shown in FIG. 4 uses a refrigerator 24, a pump 26, a coolant tank 28, and a heater 38 to circulate the coolant to the two wafer chucks 22A and 22B. This is a two-system cooling system.

図4に示す冷却システムによれば、第1流路30は、分岐部Pを分岐点として2つの分岐流路30A、30Bに分岐されている。ヒータ38は、第1流路30において分岐部Pよりも冷凍機24側に配置されている。 According to the cooling system shown in FIG. 4, the first flow path 30 is branched into two branch flow paths 30A and 30B with the branch portion P as a branch point. The heater 38 is arranged closer to the refrigerator 24 than the branch P in the first flow path 30 .

一方の分岐流路30Aは、分岐部Pとウェーハチャック22Aとを接続する流路であり、この分岐流路30Aには、ウェーハチャック22Aの冷媒流路23Aを介して第2流路32Aが接続されている。この第2流路32Aは、ウェーハチャック22Aと冷却液タンク28とを接続する流路である。また、分岐流路30Aと第2流路32Aには、熱交換器34Aが取り付けられており、この熱交換器34Aは分岐流路30Aを流れる冷却液と第2流路32Aを流れる冷却液との間で熱交換を行う。また、分岐流路30Aにおいて、熱交換器34Aと分岐部Pとの間に三方弁36Aが取り付けられている。この三方弁36Aは、分岐流路30A上で冷却液を、第3流路40Aを介して冷却液タンク28へ分岐することができる。 One branch flow path 30A is a flow path that connects the branch part P and the wafer chuck 22A, and a second flow path 32A is connected to this branch flow path 30A via the coolant flow path 23A of the wafer chuck 22A. has been done. This second flow path 32A is a flow path that connects the wafer chuck 22A and the coolant tank 28. Further, a heat exchanger 34A is attached to the branch flow path 30A and the second flow path 32A, and the heat exchanger 34A is configured to separate the coolant flowing through the branch flow path 30A and the coolant flowing through the second flow path 32A. Heat exchange takes place between the two. Moreover, in the branch flow path 30A, a three-way valve 36A is installed between the heat exchanger 34A and the branch part P. This three-way valve 36A can branch the coolant on the branch flow path 30A to the coolant tank 28 via the third flow path 40A.

他方の分岐流路30Bは、分岐部Pとウェーハチャック22Bとを接続する流路であり、この分岐流路30Bには、ウェーハチャック22Bの冷媒流路23Bを介して第2流路32Bが接続されている。この第2流路32Bは、ウェーハチャック22Bと冷却液タンク28とを接続する流路である。また、分岐流路30Bと第2流路32Bには、熱交換器34Bが取り付けられており、この熱交換器34Bは分岐流路30Bを流れる冷却液と第2流路32Bを流れる冷却液との間で熱交換を行う。また、分岐流路30Bにおいて、熱交換器34Bと分岐部Pとの間に三方弁36Bが取り付けられている。この三方弁36Bは、分岐流路30B上で冷却液を、第3流路40Bを介して冷却液タンク28へ分岐することができる。 The other branch flow path 30B is a flow path that connects the branch part P and the wafer chuck 22B, and a second flow path 32B is connected to this branch flow path 30B via the coolant flow path 23B of the wafer chuck 22B. has been done. This second flow path 32B is a flow path that connects the wafer chuck 22B and the coolant tank 28. Further, a heat exchanger 34B is attached to the branch flow path 30B and the second flow path 32B, and this heat exchanger 34B is used to exchange the coolant flowing through the branch flow path 30B and the coolant flowing through the second flow path 32B. Heat exchange takes place between the two. Moreover, in the branch flow path 30B, a three-way valve 36B is installed between the heat exchanger 34B and the branch part P. This three-way valve 36B can branch the coolant on the branch flow path 30B to the coolant tank 28 via the third flow path 40B.

三方弁36A、36Bの開度V(%)の調整は、チャックヒータ制御系42(図2参照)とチラー制御系54(図3)とに基づいて実行される三方弁36の開度V(%)の調整と同様なので、ここでは説明を省略する。したがって、このような2系統の冷却システムであっても、ウェーハチャック22A、22Bの温度を低温域から高温域に至る広範囲な温度域で良好な冷却能力を有する。 The opening degree V (%) of the three-way valves 36A and 36B is adjusted based on the chuck heater control system 42 (see FIG. 2) and the chiller control system 54 (FIG. 3). %) adjustment, so the explanation will be omitted here. Therefore, even with such a two-system cooling system, the wafer chucks 22A and 22B have a good cooling ability over a wide temperature range from a low temperature range to a high temperature range.

なお、図4では、2系統の冷却システムを例示したが、これに限定されるものではなく、冷凍機24と、ポンプ26と、冷却液タンク28と、ヒータ38とを使用した3系統以上の冷却システムであっても本発明の冷却システムを適用することができる。 Although FIG. 4 illustrates a two-system cooling system, the present invention is not limited to this, and three or more systems using a refrigerator 24, a pump 26, a coolant tank 28, and a heater 38 may be used. The cooling system of the present invention can also be applied to a cooling system.

以上説明した実施形態の冷却システムでは、ウェーハチャック22の温度(℃)及びヒータ出力H(W)に基づいて三方弁制御部56が三方弁36の開度V(%)を調整する構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、ウェーハチャック22の温度(℃)に基づいて三方弁制御部56が三方弁36の開度V(%)を調整する構成としてもよい。 In the cooling system of the embodiment described above, the three-way valve control unit 56 adjusts the opening degree V (%) of the three-way valve 36 based on the temperature (° C.) of the wafer chuck 22 and the heater output H (W). However, it is not limited to this. For example, a configuration may be adopted in which the three-way valve control unit 56 adjusts the opening degree V (%) of the three-way valve 36 based on the temperature (° C.) of the wafer chuck 22.

また、実施形態の冷却システムでは、本発明の流量調整バルブとして三方弁36を例示したが、これに限定されず、ウェーハチャック22に供給される冷却液の流量を調整可能なバルブであれば適用することができる。 Further, in the cooling system of the embodiment, the three-way valve 36 is illustrated as an example of the flow rate adjustment valve of the present invention, but the present invention is not limited to this, and any valve that can adjust the flow rate of the cooling liquid supplied to the wafer chuck 22 can be applied. can do.

10…プローバ、12…プローブ、14…プローブカード、16…テスタ、18…テスタ本体、20…インターフェイス、22…ウェーハチャック、23…冷媒流路、24…冷
凍機、26…ポンプ、28…冷却液タンク、30…第1流路、30A、30B…分岐流路、32、32A、32B…第2流路、34、34A、34B…熱交換器、36、36A、36B…三方弁、36…ヒータ、40、40A、40B…第3流路、42…チャックヒータ制御系、44…温度設定部、46…ヒータ制御部、48…温度検出部、50…チャックヒータ、52…メモリ部、54…チラー制御系、56…三方弁制御部、58…メモリ部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10... Prober, 12... Probe, 14... Probe card, 16... Tester, 18... Tester main body, 20... Interface, 22... Wafer chuck, 23... Coolant channel, 24... Freezer, 26... Pump, 28... Coolant Tank, 30...First channel, 30A, 30B... Branch channel, 32, 32A, 32B... Second channel, 34, 34A, 34B... Heat exchanger, 36, 36A, 36B... Three-way valve, 36... Heater , 40, 40A, 40B...Third channel, 42...Chuck heater control system, 44...Temperature setting section, 46...Heater control section, 48...Temperature detection section, 50...Chuck heater, 52...Memory section, 54...Chiller Control system, 56... Three-way valve control section, 58... Memory section

Claims (2)

ウェーハを保持するウェーハチャックと、
冷媒を冷却する冷凍機と、
前記冷凍機と前記ウェーハチャックとを接続する冷媒供給側管路と、
前記ウェーハチャックと前記冷凍機とを接続する冷媒回収側管路と、
前記冷凍機の処理能力内となるように前記冷媒供給側管路と前記冷媒回収側管路との間で熱交換を行う熱交換器と、
を有する、プローバの冷却システム。
a wafer chuck that holds the wafer;
A refrigerator that cools the refrigerant;
a refrigerant supply side conduit connecting the refrigerator and the wafer chuck;
a refrigerant recovery side conduit connecting the wafer chuck and the refrigerator;
a heat exchanger that exchanges heat between the refrigerant supply side conduit and the refrigerant recovery side conduit so as to be within the processing capacity of the refrigerator;
A cooling system for the prober.
前記熱交換器は、前記冷媒回収側管路を流れ且つ前記冷凍機の処理能力を超える温度の前記冷媒を、前記冷媒供給側管路を流れる前記冷媒との間の熱交換により、前記冷凍機の処理能力以下の温度に冷却する、
請求項1に記載のプローバの冷却システム。
The heat exchanger cools the refrigerator by exchanging heat between the refrigerant flowing through the refrigerant recovery side pipe and having a temperature exceeding the processing capacity of the refrigerator with the refrigerant flowing through the refrigerant supply side pipe. cooling to a temperature below the processing capacity of
A cooling system for a prober according to claim 1.
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