KR20060100189A - 핸들러 챔버의 온도제어시스템 - Google Patents

핸들러 챔버의 온도제어시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체 디바이스(메모리, 비메모리 IC)의 테스트를 위한 환경을 제공하는 핸들러 챔버의 온도제어시스템에 관한 것으로, 메인 히터의 발열분포 불균일을 해소하기 위하여 독립적인 복수의 저용량 후열히터를 설치하여 메인 히터에서 가열된 공기의 온도를 보상함으로서 온도분포의 정확도를 정밀하게 제어하는데 그 목적이 있다.
이를 위해 본 발명은, 반도체 디바이스의 테스트를 위한 환경을 제공하는 핸들러 챔버에 있어서, 상기 핸들러 챔버 내부의 공기를 1차 가열하는 메인 히터; 및 상기 메인 히터를 통과한 가열 공기를 2차 가열하여 상기 핸들러 챔버 내부의 온도분포 차이를 보상하는 복수의 후열히터를 포함하는 것이다.

Description

핸들러 챔버의 온도제어시스템{System to control temperature of handler chamber}
도 1은 본 발명에 의한 테스트 핸들러 챔버의 단면도,
도 2는 본 발명의 후열히터를 이용한 핸들러 챔버의 디바이스 가열방식도,
도 3은 본 발명에 의한 후열히터 방식의 개념도,
도 4는 본 발명의 후열히터를 이용한 핸들러 챔버의 온도제어시스템 구성도,
도 5는 본 발명의 후열히터를 이용한 핸들러 챔버의 온도분포 보상 그래프.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 핸들러 챔버 20 : 히터 어셈블리
21 : 에어덕트 22 : 메인 히터
24 : 후열히터 25 : 디바이스
120 : 온도입력부 130, 140 : 온도비교부
150, 160 : 제어부
본 발명은 반도체 디바이스(메모리, 비메모리 IC)의 테스트를 위한 환경을 제공하는 핸들러 챔버에 관한 것으로, 특히 핸들러 챔버 내부의 온도분포를 균일하게 유지할 수 있도록 하는 핸들러 챔버의 온도제어시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 디바이스 등의 제조과정에 있어서, 최종적으로 제조된 디바이스를 테스트하는 장치가 필요한 바, 이와 같은 테스트장치의 일종으로 상온보다 높은 온도환경(열응력 조건)에서 복수의 디바이스(약 4~512개 이상)를 한번에 테스트하기 위한 장치가 알려져 있다.
이러한 장치로 디바이스의 성능(특성)을 테스트하기 위한 환경을 제공하는 테스트 핸들러로는 대한민국 공개특허공보 2004-0015337호가 있다.
동 공보에 제안된 핸들러는 이중 히터방식의 이중 챔버를 구성하여 디바이스가 목적으로 하는 테스트의 설정온도 부근에 이르도록 온도를 제어하는 방식으로, 크기가 각기 다른 핀을 이용하여 가열공기와 처음 접하는 핀의 크기는 작고 가열공기와 마지막에 접하는 핀의 크기는 크게 함으로서 전체 디바이스 고정용 유닛의 온도를 균일하게 유지하도록 하였다.
그런데, 이와 같이 핀의 크기를 다르게 하여 온도분포를 유지하는 방식은, 가열공기가 핀에 접촉하는 면적, 유체의 유속, 온도 등의 변수가 선형일 경우 여러 설정온도에서 동일한 온도분포로 정확도를 보장할 수 있지만, 실제 이들 변수간의 관계가 비선형이기 때문에 주 설정온도 이외의 다른 온도에서는 온도분포의 정확도를 유지하기 어려운 단점이 있다.
이와 더불어, 최근 디바이스의 집적도가 높아지고 성능이 향상됨에 따라 기존의 테스트 환경보다 더 가혹하고 정밀한 온도영역의 챔버 개발이 요구되었으나, 히터를 통과하는 공기가 직접 디바이스를 가열하는 동 공보의 방식에서는 히터의 성능이 최종 디바이스의 온도분포 정확도에 직접적인 영향을 미치게 되므로 디바이스의 발열 시 온도분포의 정확도를 유지하기가 어렵다는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 메인 히터에서 1차 가열된 공기를 복수의 후열히터를 통해 2차 가열하여 메인 히터의 발열분포 불균일로 인한 온도분포의 차이를 보상함으로서 디바이스 테스트 시 핸들러 챔버 내부의 온도분포를 균일하게 유지할 수 있는 핸들러 챔버의 온도제어시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 독립적인 복수의 저용량 후열히터를 설치하여 메인 히터에서 가열된 공기의 온도를 보상함으로서 온도분포 정확도를 정밀하게 제어할 수 있는 핸들러 챔버의 온도제어시스템을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 반도체 디바이스의 테스트를 위한 환경을 제공하는 핸들러 챔버에 있어서, 상기 핸들러 챔버 내부의 공기를 1차 가열하는 메인 히터; 및 상기 메인 히터를 통과한 가열 공기를 2차 가열하여 상기 핸들러 챔버 내부의 온도분포 차이를 보상하는 복수의 후열히터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 복수의 후열히터를 통과한 공기의 온도를 감지하는 복수의 온도센서; 및 상기 복수의 온도센서에서 감지된 각 후열히터의 공기온도에 따 라 상기 복수의 후열히터를 동적으로 피드백 제어하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 메인 히터는 공기를 목표 설정온도보다 낮은 온도로 가열하는 것을 특징으로 한다.
상기 후열히터는 메인 히터에서 가열된 공기를 목표 설정온도까지 정밀하게 가열하여 상기 디바이스로 전달하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명은 반도체 디바이스의 테스트를 위한 환경을 제공하는 핸들러 챔버에 있어서, 상기 핸들러 챔버 내부에는 상기 디바이스의 온도분포를 균일하게 유지시키는 복수의 후열히터가 설치된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 테스트 핸들러 챔버의 단면도이다.
도 1에서, 핸들러 챔버(10)의 일측에는 핸들러 챔버(10)의 단열을 위한 단열벽(12)이 설치되고, 상기 핸들러 챔버(10)의 내부에는 테스트 대상인 반도체 디바이스를 담아서 운반하는 테스트 트레이(14)가 설치되며, 상기 테스트 트레이(14)의 상부에는 디바이스가 목적으로 하는 테스트의 목표 설정온도에 이르도록 핸들러 챔버(10) 내부의 온도를 제어하는 히터 어셈블리(20)가 설치된다.
상기 히터 어셈블리(20)는 도시되지 않은 팬 유닛(Fan unit)을 통과한 공기의 유속분포를 균일하게 발달시켜 주는 에어덕트(21)와, 상기 에어덕트(21)를 통과한 공기를 목표 설정온도 전까지 1차 가열시키는 메인 히터(22)와, 상기 메인 히터(22)의 가열로 인한 핸들러 챔버(10)의 급격한 온도변화를 방지하기 위한 가이드 베이스(23)와, 상기 메인 히터(22)에서 1차 가열된 공기를 2차 가열하여 상기 메인 히터(22)의 발열분포 불균일로 인한 상기 핸들러 챔버(10) 내부의 온도분포 차이를 보상하기 위한 후열히터(24; After Heater)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 주요 구성 부분인 히터 어셈블리(20)의 디바이스 가열방식을 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 후열히터를 이용한 핸들러 챔버의 디바이스 가열방식도로서, 굵은 화살표들은 핸들러 챔버(10) 내부에서의 공기 유동을 나타낸 것이다.
도 2에서, 상기 메인 히터(22)는 2개의 목표 설정온도(Test1, Test2) 조건으로 각각 가열되는 2개의 히터로 구성되며, 상기 후열히터(24)는 각각의 메인 히터(22)에서 1차 가열된 공기를 목표 설정온도까지 정밀하게 2차 가열하여 디바이스(25)로 최종 전달하도록 독립적인 복수[약 4~512개 이상; 본 발명에서는 하나의 메인 히터 당 4x4개(평면상에 4행 4열의 배열)의 후열히터를 설치한 구조]의 소형 히터로 구성된다.
상기 후열히터(24)는 메인 히터(22) 자체의 발열분포 불균일로 인한 온도분포 조절의 한계를 극복함으로써 디바이스(25)의 테스트에 필요한 열적 환경을 제공하기 위하여 메인 히터(22)의 후단에 설치하는 것으로, 후열히터(24)의 열용량은 메인 히터(22)의 약 10% 정도이다.
도 3은 본 발명에 의한 후열히터 방식의 개념도로서, 굵은 화살표들은 핸들러 챔버(10) 내부에서의 공기 유동을 나타낸 것이다.
도 3에서, 본 발명의 후열히터(24) 방식은 메인 히터(22)에서 1차 가열된 공 기의 온도를 메인 히터(22)의 박스부(예를 들어, 2개)에 각각 설치된 한 쌍의 온도센서(22a, 22b) 평균값으로 감지하고, 상기 메인 히터(22)를 통과한 공기의 온도분포가 다르기 때문에 메인 히터(22)에서 1차 가열된 공기의 온도분포를 각기 다른 위치에서 정확하게 조절하기 위해 복수의 후열히터(24)에서 2차 가열한 공기의 온도를 후열히터(24)의 후단에 각각 설치된 복수의 온도센서(24a)에서 각각 감지하여 목표 설정온도(Test1, Test2)까지 정밀하게 제어하여 디바이스(25)로 최종 전달하는 후열히터(24) 방식을 개념적으로 도시하였다.
도 4는 본 발명의 후열히터를 이용한 핸들러 챔버의 온도제어시스템 구성도로서, 온도설정부(100), 오프셋설정부(110), 온도입력부(120), 1차 및 2차 온도비교부(130, 140), 1차 및 2차 제어부(150, 160), 1차 및 2차 온도감지부(170, 180), MUX(190)를 포함하여 구성된다.
상기 온도설정부(100)는 반도체 디바이스(25; 메모리, 비메모리 IC)의 테스트를 위한 조건을 제공하기 위한 목표 설정온도를 설정하는 것으로, 2개의 메인 히터(22)에서 각각 도달해야 하는 2개의 목표 설정온도(Test1, Test2)를 설정한다.
상기 오프셋설정부(110)는 2개의 목표 설정온도(Test1, Test2)의 오프셋 값(2~5%)을 설정한다.
상기 온도입력부(120)는 온도설정부(100)에서 설정한 목표 설정온도(Test1, Test2)에 오프셋설정부(110)에서 설정한 오프셋 값을 더하여 디바이스(25)가 목적으로 하는 테스트의 목표 설정온도(Test1, Test2)를 1차 및 2차 온도비교부(130, 140)에 입력한다.
상기 1차 온도비교부(130)는 온도입력부(120)로부터 입력된 목표 설정온도(Test1, Test2)와 1차 온도감지부(170)에서 감지된 메인 히터(22)의 발열온도를 비교하여 그 차를 1차 제어부(150)에 출력한다.
상기 1차 제어부(150)는 1차 온도비교부(130)로부터 입력되는 온도에 따라 메인 히터(22)의 발열을 제어하는 것으로, 메인 히터(22)의 온도를 목표 설정온도(Test1, Test2)보다 낮은 온도(약 ±1.5~2℃)로 1차 제어한다.
이는, 메인 히터(22)를 통과한 공기의 온도가 목표 설정온도(Test1, Test2)에 근사하게 조절될 수는 있으나, 각기 다른 위치에서 온도분포 정확성은 조절할 수 없기 때문에 목표 설정온도(Test1, Test2)보다 낮은 온도(약 ±1.5~2℃)로 제어하는 것이다.
상기 2차 온도비교부(140)는 온도입력부(120)로부터 입력된 목표 설정온도(Test1, Test2)와 2차 온도감지부(180)에서 감지된 후열히터(24)의 발열온도를 비교하여 그 차를 2차 제어부(160)에 출력한다.
상기 2차 제어부(160)는 2차 온도비교부(140)로부터 입력되는 온도에 따라 복수 후열히터(24)의 발열을 제어하는 것으로, 복수 후열히터(24)의 온도를 목표 설정온도(Test1, Test2)까지 정밀하게 2차 제어하여 디바이스(25)로 최종 전달한다.
이는, 상기 메인 히터(22)에서 1차 가열된 공기의 온도가 메인 히터(22) 자체의 발열분포 불균일로 인하여 전체적인 온도분포가 균일하게 유지될 수 없기 때문에 이러한 온도분포의 한계를 보상하기 위해 메인 히터(22)의 후단에 설치된 복 수의 후열히터(22)를 통해 디바이스(25)의 테스트 공정에서 요구되는 온도분포 정밀도를 목표 설정온도(Test1, Test2)까지 정밀하게 제어하는 것이다.
상기 1차 온도감지부(170)는 메인 히터(22)에서 1차 가열된 공기의 온도를 감지하도록 한 쌍의 온도센서(22a, 22b)로 구성되고, 2차 온도감지부(180)는 복수의 후열히터(24) 각각에서 2차 가열된 공기의 온도를 감지하도록 각각의 후열히터(24) 마다 별도로 설치된 복수의 온도센서(24a)로 구성된다.
상기 MUX(190)는 2차 제어부(160)의 제어에 따라 복수의 후열히터(24)를 선택적으로 발열시키는 Multiplexer이다.
이하, 상기와 같이 구성된 핸들러 챔버의 온도제어시스템의 동작과정 및 작용효과를 설명한다.
본 발명은 반도체 디바이스(25)의 테스트를 위해 핸들러 챔버(10) 내부의 전체적인 온도분포 정확도를 개선하여 테스트 공정에서 요구되는 온도분포 정밀도를 유지하는 것이다.
먼저, 도시되지 않은 팬 유닛을 통과한 공기는 에어덕트(21)를 통과하면서 유속이 균일하게 발달되고, 에어덕트(21)를 통과한 공기는 2차원 평면으로 분포된 노즐을 통하여 메인 히터(22)로 분사된다.
상기 메인 히터(22)를 통과한 공기는 목표 설정온도(Test1, Test2)보다 낮은 온도로 1차 가열되고, 상기 메인 히터(22)에서 1차 가열된 공기는 복수의 후열히터(24)를 통과하면서 목표 설정온도(Test1, Test2)까지 정밀하게 가열되어 최종 디바이스(25)로 전달된다.
근래, 테스트 핸들러 챔버(10)는 기존보다 더 가혹한 환경과 온도분포의 정확도를 요구 받고 있다. 하지만 메인 히터(22) 발열체의 온도분포 정확도의 한계가 근래 테스트 공정에서 요구하는 한계보다 크기 때문에 기존의 메인 히터(22)만을 이용한 단일 가열방법으로는 근래 테스트 공정에서 요구하는 온도분포 정밀도를 만족시킬 수 없다.
따라서, 본 발명에서는 이러한 온도분포의 한계를 복수의 후열히터(24)를 이용하여 보상해 줌으로서 핸들러 챔버(10) 내부의 전체적인 온도분포 정확도를 개선하여 근래 테스트 공정에서 요구되는 온도분포 정밀도를 만족시킬 수 있도록 하였다.
또한, 본 발명은 온도분포 정확도 개선 이외에도 테스트 중 디바이스(25)의 발열이나 갑작스런 외부공기 유입으로 인하여 핸들러 챔버(10) 내부의 온도분포가 불균일해질 경우, 복수의 후열히터(24)를 도 4에 도시한 시스템 구성도를 통해 동적으로 제어함으로서 신속하게 목표 설정온도(Test1, Test2)로 온도분포를 보상할 수 있다. 후열히터(24)의 열용량은 메인 히터(22)의 약 10% 정도로 시스템 응답이 빠르기 때문에 복수의 메인 히터(22)만을 사용하는 방식에 비하여 동적제어 시 응답속도가 빠르다는 이점이 있다.
기존의 단일 가열방식에서는 목표 설정온도(Test1, Test2)가 바뀔 경우, 온도분포 정밀도도 따라서 변하고, 핸들러 챔버(10)마다 온도분포 정확도를 보장할 수 있는 목표 설정온도(Test1, Test2) 영역이 장비 사양으로 고정되어 있었으나, 본 발명의 후열히터(24)를 이용한 핸들러 챔버(10)의 온도제어시스템을 적용할 경 우, 어떠한 목표 설정온도(Test1, Test2) 영역에서도 동일한 온도분포 정밀도를 보장할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 후열히터를 이용한 핸들러 챔버의 온도제어시스템을 적용하였을 때 온도분포 정확도의 보상을 도시한 그래프로서, 어떠한 온도분포에서도 모든 디바이스(25)가 동일한 온도분포 정밀도를 유지하고 있음을 알 수 있다.
상기의 설명에서와 같이, 본 발명에 의한 핸들러 챔버의 온도제어시스템에 의하면, 메인 히터에서 1차 가열된 공기를 복수의 후열히터를 통해 2차 가열하여 메인 히터만을 사용할 때 메인 히터의 발열분포 불균일로 인한 온도분포의 차이를 보상함으로서 디바이스 테스트 시 핸들러 챔버 내부의 온도분포를 균일하게 유지할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 메인 히터의 발열분포 불균일을 해소하기 위하여 독립적인 복수의 저용량 후열히터를 설치하여 메인 히터에서 가열된 공기의 온도를 보상함으로서 온도분포의 정확도를 정밀하게 제어할 수 있다는 효과가 있다.
상기에서 설명한 것은 본 발명에 의한 핸들러 챔버의 온도제어시스템을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (5)

  1. 반도체 디바이스의 테스트를 위한 환경을 제공하는 핸들러 챔버에 있어서,
    상기 핸들러 챔버 내부의 공기를 1차 가열하는 메인 히터; 및
    상기 메인 히터를 통과한 가열 공기를 2차 가열하여 상기 핸들러 챔버 내부의 온도분포 차이를 보상하는 복수의 후열히터를
    포함하는 것을 특징으로 하는 핸들러 챔버의 온도제어시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수의 후열히터를 통과한 공기의 온도를 감지하는 복수의 온도센서; 및
    상기 복수의 온도센서에서 감지된 각 후열히터의 공기온도에 따라 상기 복수의 후열히터를 동적으로 피드백 제어하는 제어부를
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 핸들러 챔버의 온도제어시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 메인 히터는 공기를 목표 설정온도보다 낮은 온도로 가열하는 것을 특징으로 하는 핸들러 챔버의 온도제어시스템.
  4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 후열히터는 메인 히터에서 가열된 공기를 목표 설정온도까지 정밀하게 가열하여 상기 디바이스로 전달하는 것을 특징으로 하는 핸들러 챔버의 온도제어시스템.
  5. 반도체 디바이스의 테스트를 위한 환경을 제공하는 핸들러 챔버에 있어서,
    상기 핸들러 챔버 내부에는 상기 디바이스의 온도분포를 균일하게 유지시키는 복수의 후열히터가 설치된 것을 특징으로 하는 핸들러 챔버의 온도제어시스템.
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