KR20030002514A - 웨이퍼가 장착될 척을 냉각시키기 위한 냉매 경로에서의냉매 누설을 감지할 수 있는 냉각 시스템 - Google Patents

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Abstract

웨이퍼(wafer)가 장착될 척(chuck)을 냉각시키기 위한 냉매 경로에서의 냉매 누설을 감지할 수 있는 냉각 시스템 제공한다. 본 발명의 일 관점에 따른 냉각 시스템은, 냉매가 순환하여 대상물을 냉각시키는 냉매 경로와, 냉매 경로에 상기 냉매를 제공하는 냉매 공급부, 냉매 공급부로부터 냉매가 인입되는 냉매 경로의 입구에 설치되어 인입되는 냉매의 압력을 감지하는 제1압력 게이지(gauge), 및 순환된 냉매가 냉매 공급부로 인출되는 냉매 경로의 출구에 설치되어 제1압력 게이지에서 감지된 압력과의 비교를 위해 인출되는 냉매의 압력을 감지하는 제2압력 게이지를 포함한다.

Description

웨이퍼가 장착될 척을 냉각시키기 위한 냉매 경로에서의 냉매 누설을 감지할 수 있는 냉각 시스템{Cooling system capable of detecting coolant leakage from coolant path for cooling wafer loading chuck.}
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.
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.
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.
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.
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.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시예에 의한 냉매 경로에서의 냉매 누설을 감지할 수 있는 냉각 시스템을 설명하기 위해서 개략적으로 도시한 도면들이다.
<도면의 주요 부호에 대한 간략한 설명>
100: 척(CHUCK), 101: 내부 냉매 경로,
201: 외부 냉매 경로, 205: 실딩(shielding)부,
300: 냉매 공급부, 401, 403: 압력 게이지.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.

Claims (3)

  1. 냉매가 순환하여 대상물을 냉각시키는 냉매 경로;
    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 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 냉매 경로의 상기 입구 및 상기 출구로부터 상기 대상물에 이르는 부분은 실딩(shielding)부에 의해 감싸져 외부 온도로부터 보호되고 있는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
  3. 상면에 웨이퍼가 장착될 척을 냉각시키기 위해서 상기 척 내부에 설치되는 내부 냉매 경로;
    상기 내부 냉매 경로로부터 외부로 연장되는 외부 냉매 경로;
    상기 외부 냉매 경로에 연결되어 상기 외부 냉매 경로를 경유하여 상기 내부 냉매 경로에 냉매를 공급하는 냉매 공급부;
    상기 냉매 공급부로부터 상기 냉매가 인입되는 상기 외부 냉매 경로의 입구에 설치되어 상기 인입되는 냉매의 압력을 감지하는 제1압력 게이지;
    상기 냉매 경로를 순환한 상기 냉매가 상기 냉매 공급부로 인출되는 상기 외부 냉매 경로의 출구에 설치되어 상기 제1압력 게이지에서 감지된 압력과의 비교를 위해 상기 인출되는 냉매의 압력을 감지하는 제2압력 게이지; 및
    상기 외부 냉매 경로를 감싸 외부 온도로부터 상기 냉매를 보호하는 실딩(shielding)부를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 시스템.
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