JP2005528781A - 半導体ウェハー及び／又はハイブリッドを調整する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、半導体ウェハー及び／又はハイブリッドの調整方法であって、少なくとも部分的に取り囲まれ、半導体ウェハー及び／又はハイブリッドを保持すべくウェハー／ハイブリッド保持装置（１０）が配置される空間（１）を用意し、ウェハー／ハイブリッド保持装置（１０）を熱処理すべく、乾燥流体を、ウェハー／ハイブリッド保持装置（１０）を通って導入し、ウェハー／ハイブリッド保持装置（１０）を出発する流体の少なくとも一部が、空間（１）内の空気を調整するのに用いられる半導体ウェハー／ハイブリッドの調整方法を提供するものである。また、本発明は、対応する半導体ウェハー及び／又はハイブリッドの調整装置を提供するものである。

Description

本発明は、半導体ウェハー及び／又はハイブリッドを調整する方法及び装置に関する。

半導体ウェハーの検査計測は、一般的に、−２００℃から＋４００℃の温度範囲で行われることが知られている。温度処理のために、半導体ウェハーは、所望の温度に従って冷却され及び／又は加熱される試料台に置かれる。その工程中においては、半導体ウェハーの温度が周囲のガス媒体の露点を下回らないように確保することが必要である。そうでなければ、水分が半導体ウェハーの表面上で凝縮するか又は着氷が起こり、検査測定を妨害することとなるからである。

図５は、本発明が基づく問題点を説明するために、調整装置の概略断面図を示す。図５では、参照符号１は、容器５内の空間を示し、該空間１には、温度制御が可能であり、検査を目的として半導体ウェハー（図示しない）が載置される試料台１０が設けられる。容器５の容積は、通常４００〜８００リットルである。

空間１は、適切な場合には、外部から取り付けられ且つ半導体ウェハー（図示しない）の検査測定を実行するのに供されるプローブ用のブッシングとともに、電気ライン用及び媒体供給ライン用のブッシングを有する容器５の壁部によって基本的に取り囲まれている。なお、この空間１は、用途に応じた容器５によって密閉されている必要はないが、内部の超過圧を高めることによって、湿気のある好ましくない周囲の空気が進入するのを防止できる程度には、少なくとも囲まれている必要がある。

試料台１０（チャックとしても参照される）は、断熱材１５を介して、通常の可動ベース２０に取り付けられる。付随する移動機構（図示しない）は、通常、Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に調節可能である。移動機構が容器内に設置されない場合には、ベースと容器との間を密閉する必要がある。

また、加熱装置９０は、加熱のために電流が外部から供給され且つ温度プローブ（図示しない）を有しており、試料台１０に一体化されている。

参照符号１００は、容器５内の露点を測定可能な露点センサーを示し、該露点センサー１００は、容器５の外部に設けられたモニター１０１に対して対応する信号を提供することができる。該露点センサー１００は、例えば水の凝縮を防止すべく補完加熱を実行することができるように、特に装置を開放した際の信頼性を高める目的で使用されるものである。

さらに、流出部材３０（ｏＢｄＡ。二つのみ図示する）は、湿気のある周囲の空気を容器５から締め出すために、乾燥空気、又は、例えば窒素など類似の流体を、ラインｒ１によって容器に導入することができる。この空気は、最初に、ラインｒ００によって外部から乾燥器３に送り込まれ、次に、ラインｒ１に送り込まれる。

付随する電気ラインｅ１及び媒体供給ラインｒ２によって容器５に接続された別のユニットは、以下の装置を有する温度コントロールラック２である。

参照符号８０は、温度コントローラーを示し、該温度コントローラー８０は、加熱装置９０を用いた加熱によって試料台１０の温度を調整することができ、該試料台１０は、同時に若しくは代わりに、以下により詳しく説明するように、冷却の目的で空気によってすすがれる。

参照符号７０は、温度調整装置を示し、該温度調整装置７０には、ラインｒ０及びラインｉ１によって例えばガスボトル又は空気乾燥器からの乾燥空気が送り込まれる。該温度調整装置７０は熱交換器９５を有し、該熱交換器９５は冷却部品７１，７２に連結されており、これによって、乾燥空気を所定の温度まで冷却することができる。

ｒ０及びｉ１によって送り込まれる乾燥空気は、熱交換器９５を通って導かれ、次に、供給ラインｒ２によって容器５の試料台１０まで送られ、該乾燥空気は、付随する冷却コイル又は冷却パイプ（図示しない）の中を、試料台を通って横切っている。試料台１０を冷却した乾燥空気は、ラインｒ３によって試料台１０を出発し、容器５から大気中まで導かれる。

容器５内の空気を調整すべく流出部材３０を経て容器５に導かれた乾燥空気は、試料台１０の表面のみが所望の測定温度（例えば―２０℃）に維持される一方容器５内の他の部材がおよそ室温となるように、通常室温に維持される。この流出部材３０を経て送り出される乾燥空気は、隙間（図示しない）又は別の排気ラインを経て容器５の中から外に流れ出る。

前記乾燥空気は、一方では空気を調整し、他方では試料台１０を冷却し、容器５を通って大気中に吹き出されるため、前記乾燥空気の消費が比較的高いということにより、半導体ウェハーを調整するこの既知の装置には、不都合があることがわかる。結果として、乾燥空気の消費は比較的高くなる。乾燥器３が故障すると、温度に応じて直ちに検査ウェハーが着氷することとなる。

従って、本発明は、半導体ウェハー及び／又はハイブリッドを、より効率的に調整するための方法及び装置を提供することを目的とする。

本発明が基礎とする概念は、ウェハー／ハイブリッド保持装置を出発するガスの少なくとも一部が、空間内の空気を調整するために用いられることにある。即ち、本発明においては、冷却空気は、同時に、少なくとも部分的に、乾燥空気としても用いられる。まずガスの一部を加熱処理し、その後空間に流出するのであれば、好都合である。

例えば、一部が容器の外部で加熱処理され、次に、容器に送り返される。この例の特に有利な点は、空気を試料台から容器の外部まで送り返すことにより、冷却効率を高めることができることである。換言すれば、送り返された冷却空気は、ウェハー／ハイブリッド保持装置を冷却することに用いられるだけでなく、さらに、送り込まれる乾燥空気を予冷することにも、特定の部品を冷却することにも、用いることができる。

しかし、代わりに若しくは付加的に、ガスが試料台を出発した後に、一部を容器内に直接流出させることも可能である。全ての温度において直接流出させるのは好都合ではないため、このガスの一部のために、付随する調整バルブが設けられる。

本発明の個別の課題に対応する有利な発展型及び改良型は、従属請求項において与えられる。

一つの好ましい発展型においては、ライン部材は、流体を空間の外部からウェハー／ハイブリッド保持装置に導くことが可能な第一ラインと、流体をウェハー／ハイブリッド保持装置から空間の外部に導くことが可能な第二ラインと、流体を空間の外部から空間に送り返す第三ラインとを有する。第二ラインと第三ラインとの間には、温度調整装置が設けられる。

さらに好ましい発展型においては、第三ラインの終端に、流出部材が設けられる。

さらに好ましい発展型においては、ライン部材は、流体を空間の外部からウェハー／ハイブリッド保持装置に導く第一ラインと、流体をウェハー／ハイブリッド保持装置から空間に導く第四ラインとを有する。

さらに好ましい発展型においては、ライン部材は、流体をウェハー／ハイブリッド保持装置から空間の外部に導く第二ラインと、流体を空間の外部から空間に送り返す第三ラインとを有する。第二ラインと第三ラインとの間には、温度調整装置が設けられる。

さらに好ましい発展型においては、第四ラインの流量を調整するバルブが設けられる。

さらに好ましい発展型においては、温度調整装置は、加熱装置を有する。

さらに好ましい発展型においては、温度調整装置は、空間を出発した流体の少なくとも一部が導かれる熱交換器を有する。

さらに好ましい発展型においては、熱交換器は、送り込まれた流体を予冷するために用いられる。

さらに好ましい発展型においては、ライン部材は、空気を調整すべく、熱交換器を出発した（ガスの）一部が、少なくとも部分的に空間に送り返されるように構成される。

さらに好ましい発展型においては、乾燥流体が、空間の外部から空間に付加的に直接導かれるラインを、さらに有する。

さらに好ましい発展型においては、空間は基本的に容器によって取り囲まれる。

請求項１の特徴を有する本発明に係る方法、及び、これに対応する請求項９に係る装置は、既知の解決手段と比較すると、例えば乾燥空気等の乾燥ガスを効率的に使用することができるという利点を有する。

また、本発明の利点は、操作上の信頼性が高く、且つ、ウェハー／ハイブリッド保持装置を出発する乾燥空気の温度がウェハー／ハイブリッド保持装置における露点以下であることにより、着氷及び凝縮が起こらないことが確保されていることである。

本発明の典型的な具体例は、図面に示され、以下でより詳細に説明される。図１は、本発明に係る調整装置の第一実施形態の概略図である。図２は、本発明に係る調整装置の第二実施形態の概略図である。図３は、本発明に係る調整装置の第三実施形態の概略図である。図４は、本発明に係る調整装置の第四実施形態の概略図である。図５は、本発明が基礎とする問題点を説明することを目的とした、調整装置の概略図である。

図面においては、同一の参照符号は、同一の構成要素若しくは機能的に同一の構成要素を示す。

図１は、本発明の第一実施形態に係る調整装置の概略図を示す。

以下では、既に図５と関連して説明した構成部材に関しては、繰り返しを避けるべく、再度説明しない。

参照符号８０’は、一部を変更した温度コントローラーを示し、該温度コントローラー８０’は、加熱装置９０を用いて試料台１０の温度を調整することができるだけでなく、ラインｅ２によって露点センサー１００に連結されており、水の凝縮／着氷のおそれがある場合には、自動的に補完加熱を開始することができる。

図１に従う第一実施形態においては、加熱装置１０５は、温度調整装置７０に付加的に一体化され、熱交換器９５とは直接接触していない。ラインｒ３は、周囲の大気中において途切れる代わりに、試料台１０を出発した乾燥空気を温度コントロールラック２に言わば送り返すことができるように、加熱装置１０５に導かれる。そして、該乾燥空気は、加熱装置１０５を通過した後にはラインｒ４によって容器５に導き戻され、空気を調整すべく、流出部材４０を通って空間１に流出する。

参照符号４は、空間１の温度を感知する温度センサーを示し、該温度センサー４は、加熱装置１０５によって温度を調整すべく使用される温度調整装置７０に、対応する温度信号ＴＳを供給する。

このように配置することにより、乾燥空気は二重の機能を果たすことができ、具体的には、その一つは、試料台１０を冷却することであり、二つ目は、容器５の開口部を通って周囲の大気に送り返される前に、空間１の空気を調整することであり、このように、乾燥空気は、より効率的に使用される。

図２は、本発明に係る調整装置の第二実施形態の概略図を示す。

図２に従う第二実施形態においては、ラインｒ５は、試料台１０の直前でラインｒ２から分岐し、同様に冷却コイル又は冷却パイプの形態で試料台１０を通って導かれるが、その後、ラインｒ３とは異なる地点から試料台１０を出発し、対応する乾燥空気は、試料台１０を出発した後に、可変排出バルブ４５を通って容器５内に直接導かれる。

ただしこれは、適用例によっては大変低温における問題を引き起こし得るため、乾燥ガスをラインｒ５によって容器１に導くことの選択は、排出バルブ４５によって調整することができる。この調整は、例えば遠隔操作やワイヤによるコントロール方法などの、通常の方法によって行われる。

その他の点では、第二実施形態は、上記の第一実施形態の設計と同一のものである。

図３は、本発明に係る調整装置の第三実施形態の概略断面図を示す。

参照符号８０”は、さらに一部を変更した温度コントローラーを示し、該温度コントローラー８０”は、コントロールラインＳＴによって温度調整装置７０をコントロールし、これにより、中央温度コントロールシステムとしての役割を果たす。

図３に係る第三実施形態においては、ラインｒ３によって送り返された乾燥空気の一部は、加熱装置１０５の前でラインｉ３によって分岐され、熱交換器９５を通って導かれ、
ラインｒ０，ｉ１によって新たに送り込まれる乾燥空気と同様に、冷却に寄与する。乾燥
空気は、ラインｉ４を経て熱交換器９５を出発し、加熱装置１０５の直ぐ後方で、該加熱
装置１０５を通って流される空気と混ざる。この乾燥空気は、付随する連結点から、第一実施形態と正しく同様に、ラインｒ４及び流出部材４０を経て容器５の空気を調整すべく容器５に導かれる。

さらに、本実施形態においては、可変混合バルブ４６と、熱交換器９５をバイパス（迂回）するバイパスラインｒ１０とが備えられる。

この実施形態の特に有利な点は、試料台１０から送り返される乾燥空気の“余分な冷気”は、熱交換器を冷却するのに用いることができるのと同時に、加熱後には容器５に送り返すことができることである。

その他の点では、第三実施形態は、上記の第一及び第二実施形態と同様に構成される。

図４は、本発明の第四実施形態に係る調整装置の概略断面図を示す。

図４における参照符号８５は、付加的なガス温度コントローラーを示し、該ガス温度コントローラー８５には、例えば乾燥空気等の乾燥ガスが、熱交換器９５のガス源と同じガス源からｒ０，ｉ２を経て送り込まれ、前記空気（乾燥ガス）は、前記コントローラーに
よって所定の温度とされ、その後、容器５の内部にラインｒ１及び流出部材３０によって導かれる。

本実施形態においては、流出部材３０によって乾燥空気を容器５に直接送り込む構成が追加されているが、試料台１０を通る流量が容器５内の空気を調整するのに充分である場合には、これを切るように構成することも可能である。

上記においては、本発明の典型的な実施形態について説明したが、これらに限定されるものではなく、むしろ様々な方法で変更することができる。

特に、上記の典型的な実施形態は、もちろん、他の実施形態と互いに組み合わせることができるということにも留意されるべきである。それぞれのガス流に対して、手動で若しくは電気的にコントロールすることができるラインの連結部及び調整バルブをさらに備えることもできる。

さらに、送り返されるガスの余分な冷気は、熱交換器９５を冷却するのに用いられるだけでなく、容器５に送り戻される前に、所望の部品又は熱交換器を冷却することにも用いることができる。

本発明は、ガス状の乾燥空気だけに限定されるものではなく、原理上は、他の流体にも適用することができる。

さらに、ウェハー／ハイブリッド保持装置は、試料台又はチャックに限定されるものではなく、例えばクランプ装置又はそれと同等のものなど、所望のものに変更することができる。

本発明に係る調整装置の第一実施形態の概略図を示す。 本発明に係る調整装置の第二実施形態の概略図を示す。 本発明に係る調整装置の第三実施形態の概略図を示す。 本発明に係る調整装置の第四実施形態の概略図を示す。 本発明が基礎とする問題点を説明することを目的とした、調整装置の概略図を示す。

Claims (20)

1. 半導体ウェハー及び／又はハイブリッドの調整方法であって、
   少なくとも部分的に取り囲まれ、半導体ウェハー及び／又はハイブリッドを保持すべくウェハー／ハイブリッド保持装置（１０）が配置される空間（１）を用意し、
   ウェハー／ハイブリッド保持装置（１０）を熱処理すべく、乾燥流体を、ウェハー／ハイブリッド保持装置（１０）を通って導入し、
   ウェハー／ハイブリッド保持装置（１０）を出発する流体の少なくとも一部が、空間（１）内の空気を調整するのに用いられる、半導体ウェハー／ハイブリッドの調整方法。
2. 空間（１）は、基本的に容器（５）によって取り囲まれることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェハー／ハイブリッドの調整方法。
3. 前記一部は、まず熱処理され、その後空間（１）内に送り出されることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体ウェハー／ハイブリッドの調整方法。
4. 前記一部は、空間（１）の外部で熱処理され、その後空間（１）に送り返されることを特徴とする請求項１，２又は３のいずれかに記載の半導体ウェハー／ハイブリッドの調整方法。
5. 前記一部は、ウェハー／ハイブリッド保持装置（１０）を出発した後に、空間（１）内に直接送り出されることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェハー／ハイブリッドの調整方法。
6. 試料台（１０）を出発した流体の第一の一部は、まず熱処理され、その後空間（１）内に送り出され、第二の一部は、ウェハー／ハイブリッド保持装置（１０）を出発した後に、空間（１）内に直接送り出されることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェハー／ハイブリッドの調整方法。
7. 第一及び第二の一部のうちの少なくとも一方は、流量に応じて調整可能であることを特徴とする請求項１に記載の半導体ウェハー／ハイブリッドの調整方法。
8. 前記一部は、熱処理され、空間（１）内に送り出される前に、空間（１）の外部で予冷のために用いられ、特に、流体を予冷するために用いられることを特徴とする請求項３に記載の半導体ウェハー／ハイブリッドの調整方法。
9. 半導体ウェハー及び／又はハイブリッドの調整装置であって、
   半導体ウェハー及び／又はハイブリッドを保持すべくウェハー／ハイブリッド保持装置（１０）が配置され、少なくとも部分的に取り囲まれる空間（１）と、
   ウェハー／ハイブリッド保持装置（１０）を熱処理すべく該ウェハー／ハイブリッド保持装置（１０）を通って乾燥流体を導き、且つ、空間（１）内の空気を調整すべくウェハー／ハイブリッド保持装置（１０）を出発した流体の少なくとも一部を該空間（１）に導くためのライン部材（ｒ２，ｒ３，ｒ４，ｒ５，ｉ３，ｉ４）とを備える、半導体ウェハ
   ー及び／又はハイブリッドの調整装置。
10. 前記ライン部材（ｒ２，ｒ３，ｒ４，ｒ５，ｉ３，ｉ４）は、
    空間（１）の外部からウェハー／ハイブリッド保持装置（１０）に流体を導くことが可能な第一ライン（ｒ２）と、
    ウェハー／ハイブリッド保持装置（１０）から空間（１）の外部に流体を導くことが可能な第二ライン（ｒ３）と、
    空間（１）の外部から空間（１）に流体を送り返すことが可能な第三ライン（ｒ４）とを備え、
    第二ライン（ｒ３）と第三ライン（ｒ４）との間には、温度調整装置（７０；７０，８０”）が設けられることを特徴とする請求項９に記載の半導体ウェハー及び／又はハイブリッドの調整装置。
11. 流出部材（４０）が、第三ライン（ｒ４）の終端に設けられることを特徴とする請求項１０に記載の半導体ウェハー及び／又はハイブリッドの調整装置。
12. 前記ライン部材（ｒ２，ｒ３，ｒ４，ｒ５，ｉ３，ｉ４）は、
    空間（１）の外部からウェハー／ハイブリッド保持装置（１０）に流体を導くことが可能な第一ライン（ｒ２）と、
    ウェハー／ハイブリッド保持装置（１０）から空間（１）に流体を導くことが可能な第四ライン（ｒ５）とを備えることを特徴とする請求項９に記載の半導体ウェハー及び／又はハイブリッドの調整装置。
13. 前記ライン部材（ｒ２，ｒ３，ｒ４，ｒ５，ｉ３，ｉ４）は、
    ウェハー／ハイブリッド保持装置（１０）から空間（１）の外部に流体を導くことが可能な第二ライン（ｒ３）と、
    空間（１）の外部から空間（１）に流体を送り返すことが可能な第三ライン（ｒ４）とを備え、
    第二ライン（ｒ３）と第三ライン（ｒ４）との間には、温度調整装置（７０；７０，８０”）が設けられることを特徴とする請求項１２に記載の半導体ウェハー及び／又はハイブリッドの調整装置。
14. 第四ライン（ｒ５）の流量を調整すべく、バルブ（４５）が設けられることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の半導体ウェハー及び／又はハイブリッドの調整装置。
15. 温度調整装置（７０；７０，８０”）は、加熱装置（１０５）を備えることを特徴とする請求項１０から１４のいずれか一つに記載の半導体ウェハー及び／又はハイブリッドの調整装置。
16. 温度調整装置（７０；７０，８０”）は、空間（１）を出発した流体の少なくとも一部が導かれ得る熱交換器（９５）を備えることを特徴とする請求項１０から１５のいずれか一つに記載の半導体ウェハー及び／又はハイブリッドの調整装置。
17. 熱交換器（９５）は、送り込まれた流体を予冷すべく用いられることを特徴とする請求項１６に記載の半導体ウェハー及び／又はハイブリッドの調整装置。
18. 前記ライン部材（ｒ２，ｒ３，ｒ４，ｒ５，ｉ３，ｉ４）は、熱交換器（９５）を出発
    した一部が、空気を調整すべく、部分的に空間に送り返されるように構成されることを特徴とする請求項１３に記載の半導体ウェハー及び／又はハイブリッドの調整装置。
19. 乾燥流体が付加的に空間（１）の外部から空間（１）に直接導かれるライン（ｒ１）がさらに設けられることを特徴とする請求項９から１８のいずれか一つに記載の半導体ウェハー及び／又はハイブリッドの調整装置。
20. 空間（１）は、基本的に容器（５）に取り囲まれることを特徴とする請求項９から１９のいずれか一つに記載の半導体ウェハー及び／又はハイブリッドの調整装置。

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