JP2003194892A

JP2003194892A - 環境試験装置および環境試験装置の汚染検知方法

Info

Publication number: JP2003194892A
Application number: JP2001394960A
Authority: JP
Inventors: Koji Yamagami; 晃司山上; Manabu Yamanouchi; 学山之内; Shingo Kawabata; 新吾川畑
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2003-07-09

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体装置等の試料の加速試験を行う環境試
験装置の、試料を入れる槽内の汚染を検知する。【解決手段】試料２が入れられる湿度槽３には測定子
４が取り付けられる。この測定子４は、傾斜している測
定面４ａを備え、この測定面４ａには、プラス側の電極
７ａとマイナス側の電極７ｂが間隔を開けて交互に並べ
て配置されている。テスター９は測定子４の出力を受け
て抵抗値を測定するもので、湿度槽３内を所定の雰囲気
とした後、テスター９の出力を監視することで、湿度槽
３内の汚染の有無を検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置等の試
料の信頼性を加速試験する環境試験装置およびこの環境
試験装置の汚染検知方法に関する。詳しくは、間隔を開
けて配置される電極を備えた測定子を試料が入れられる
槽内に取り付け、この電極間の抵抗値を測定すること
で、槽内の汚染を検知できるようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】環境試験装置とは、製品が顧客先で使用
期間中に故障することがないように、十分な寿命である
かどうか加速試験する装置である。加速試験とは、使用
環境の温度および湿度等を通常の動作条件より厳しく設
定して、その条件下での寿命を見積もる試験である。

【０００３】このような環境試験装置としては、例えば
高温高湿バイアス（ＴＨＢ：ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ｈｕｍｉｄｉｔｙｂｉａｓ）試験や飽和蒸気加圧試験
（ＰＣＴ：ｐｒｅｓｓｕｒｅｃｏｏｋｅｒｔｅｓ
ｔ）等を行う装置がある。

【０００４】なお、高温高湿バイアス試験とは、試料を
約温度８５℃、湿度８５％程の雰囲気中で通電、約１０
００時間程投入し、試料の電気的特性を確認するもので
ある。また、飽和蒸気加圧試験とは、試料を約温度１２
１℃、湿度１００％および所定の気圧の雰囲気中で約９
６時間投入し、試料の電気的特性を確認するものであ
る。

【０００５】このような試験を行うため、環境試験装置
は、試料を入れるチャンバーである湿度槽、この湿度槽
内を加熱および加湿するヒータや水槽等を備える。そし
て、試験を行う際には、試料を入れた湿度槽内が所定の
雰囲気を維持するように湿度槽内の温度および湿度が制
御される。そして、所定の時間が経過すると、試料は湿
度槽から取り出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来、環境試験装置に
おいて湿度槽内部の汚染の有無は管理していなかった。
このため、湿度槽を構成する材料が削れる等して湿度槽
内で金属汚染が発生した場合でも、この汚染を検知する
ことはできないという問題があった。そして、このよう
な金属汚染が発生すると、試料である半導体装置のリー
ドの変色等が発生し、正確な試験ができないという問題
があった。

【０００７】また、試験で発生した不具合に対して、こ
の不具合が試料に起因するものなのか、環境試験装置に
起因するものなのか判断できないという問題があった。

【０００８】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、試料を入れる槽内の汚染を簡単な構成
で検知できるようにした環境試験装置およびこの環境試
験装置の汚染検知方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、本発明に係る環境試験装置は、試料を槽内に収納
し、この槽内を少なくとも加湿して槽内の雰囲気を任意
の環境下として試料の試験を行う環境試験装置におい
て、間隔を開けて配置される一対の電極を有する測定子
を槽内に備えるとともに、この測定子の出力を受け、電
極間の抵抗値を測定する測定手段を備えたものである。

【００１０】また、本発明に係る環境試験装置の汚染検
知方法は、試料を収納する槽内の雰囲気を任意の環境下
として試料の試験を行う環境試験装置の汚染検知方法に
おいて、槽内を少なくとも加湿してこの槽内を所定の雰
囲気とした後、槽内に間隔を開けて配置される電極間の
抵抗値を測定して、この測定した抵抗値より槽内の汚染
を検知するものである。

【００１１】上述した本発明に係る環境試験装置および
環境試験装置の汚染検知方法では、槽内を所定の雰囲気
として電極に水分を付着させる。槽内が汚染されている
と、金属粉等の汚染物質が水分とともに電極に付着す
る。汚染物質が電極に付着すると、電極間の抵抗値が変
化するので、この抵抗値を確認することで、槽内の汚染
を検知することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照して本発明の
環境試験装置の実施の形態の一例を説明する。すなわ
ち、図１は第１の実施の形態の環境試験装置の説明図
で、図１（ａ）は環境試験装置の概略構成図、図１
（ｂ）は環境試験装置に組み込まれる測定子の構成を示
す斜視図である。この第１の実施の形態の環境試験装置
１は、試料２が入れられる湿度槽３の内部に測定子４を
設け、湿度槽３内の汚染を検知できるようにしたもので
ある。

【００１３】湿度槽３は、試料２を置く棚３ａ、この湿
度槽３の内部を加熱するための図示しないヒータ、湿度
槽３の内部を加湿するための図示しない水槽およびヒー
タ、外部との環境を遮断する開閉可能な扉等から構成さ
れる。環境試験装置１には、この湿度槽３内の温度およ
び湿度を制御する温度・湿度計５が設けられる。この温
度・湿度計５は、湿度槽３内の温度と湿度を測定し、測
定結果を目視可能に表示するとともに、湿度槽３内の温
度および湿度があらかじめ設定された値を保持するよう
に、図示しないヒータ等を制御する。

【００１４】測定子４は湿度槽３内部の例えば底面に取
り付けられる。この測定子４は、図１（ｂ）に示すよう
に基材６と電極７とから構成される。この基材６は例え
ば石英ガラスで構成される。また、電極７は例えば銅線
で構成される。なお、基材６の材質としては、非導電性
の材質であれば石英ガラス以外のガラスや、フッ素樹脂
等でもよい。また電極７の材質としては、導電性の材質
であればステンレスや鉄等でもよく、特に電極７の材質
としてステンレスを用いれば、電極７での錆の発生を防
ぐことができる。

【００１５】図２は測定子４の要部構造を示す説明図
で、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ
−Ａ線断面図である。電極７は基材６の表面に所定のパ
ターンで配置され、この電極７の設けられる面が測定子
４の測定面４ａとなる。電極７はプラス側の電極７ａと
マイナス側の電極７ｂとから構成され、それぞれくし型
のパターンとした電極７ａと電極７ｂを、所定の間隔を
開けて交互に並ぶように対向配置したものである。

【００１６】電極７ａはここでは４本の電極７ａ（１）
〜７ａ（４）が等間隔に平行に並べられ、電極７ｂは同
じく４本の電極７ｂ（１）〜７ｂ（４）が等間隔に平行
に並べられる。そして、電極７ａ（１）〜７ａ（４）お
よび電極７ｂ（１）〜７ｂ（４）は、その延在方向にお
いて重なる部分を設けて測定部７ｃを形成する。この測
定部７ｃにおける電極７ａと電極７ｂの間隔Ｌは、約１
ｍｍ〜３ｍｍ程度とする。

【００１７】電極７ａおよび電極７ｂの表面は基材６の
表面から露出させるが、電極７ａおよび電極７ｂを基材
６に埋設し、電極７ａおよび電極７ｂの表面と基材６の
表面を同一面として、測定面４ａに段差ができないよう
にしてある。

【００１８】また、電極７ａおよび電極７ｂの表面およ
び基材６の表面にブラスト処理あるいは薬品処理を施し
て、測定面４ａを粗面としてある。さらに、測定子４を
図１に示す湿度槽３の内部に取り付けたとき、測定面４
ａが水平とならないように測定面４ａを傾斜させる。

【００１９】測定子４は湿度槽３の内部に例えばネジで
固定することとしてもよいが、図２（ｂ）に示すよう
に、測定子４の底面等に着脱手段としてマグネット４ｂ
を取り付け、このマグネット４ｂで測定子４を湿度槽３
内に取り付けることとすれば、湿度槽３内における測定
子４の取り付け位置を任意に変更し、かつ、容易に固定
が可能となる。

【００２０】電極７ａおよび電極７ｂにはそれぞれリー
ド線８が接続され、このリード線８が図１に示す測定手
段としてのテスター９に接続される。このテスター９は
電気抵抗を測定するもので、ここでは環境試験装置１に
取り付けられる。そして、テスター９で電極７ａと電極
７ｂの間の電気抵抗を測定し、測定結果である抵抗値を
目視可能に表示する。

【００２１】環境試験装置１には警報手段としてブザー
１０が設けられる。このブザー１０は、テスター９で測
定した抵抗値があらかじめ設定された値を下回ると、警
報音を出力するようになっている。なお、警報手段とし
ては音によるものの他に、例えばランプの点滅等により
警報を発生する手段でもよい。

【００２２】図３は第１の形態の環境試験装置１におけ
る汚染検査の手順を示すフローチャートで、以下に、本
発明の環境汚染装置の汚染検知方法の実施の形態の一例
を、第１の実施の形態の環境試験装置１の動作として説
明する。まず、試料２を検査する場合の手順を説明する
と、図示しない扉を開け、湿度槽３内の棚３ａの上に試
料２を置く。そして、扉が閉められて電源が入れられる
と、温度・湿度計５は湿度槽３内の温度および湿度があ
らかじめ定められた所定の値となるように図示しないヒ
ータ等を制御する。

【００２３】そして、湿度槽３内の温度および湿度が所
定値で安定した後、所定の時間が経過すると、図示しな
い扉を開けて湿度槽３内から試料２を取り出す。例え
ば、高温高湿バイアス試験であれば、湿度槽３内を温度
約８５℃、湿度約８５％の雰囲気として、約１０００時
間、試料２を入れておくものである。

【００２４】次に、湿度槽３内の汚染の有無を検査する
場合の手順を説明する。まず、湿度槽３の電源を入れ、
湿度槽３内の温度および湿度が安定するのを待つ。温度
・湿度計５は、湿度槽３の電源が入れられると、湿度槽
３内の温度および湿度があらかじめ定められた所定の値
となるように図示しないヒータ等を制御する（ステップ
１）。

【００２５】このように、湿度槽３内を加温および加湿
することで、測定子４は水蒸気雰囲気中で使用されるこ
とになる。これにより、湿度槽３内の水分が測定子４の
測定面４ａに付着するが、測定面４ａが鏡面、あるいは
これに近い表面状態であると、測定面４ａに付着した水
分は水滴となりやすい。そして、測定面４ａが水平であ
ると水滴が溜まってしまう。

【００２６】これに対して、測定面４ａを粗面とする
と、測定面４ａに付着した水分は膜状となり、水滴には
なりにくい。また、測定面４ａを傾斜させることで、水
滴が測定面４ａに溜まらないようにする。

【００２７】さらに、測定面４ａに段差があると、段差
の低い部分に水滴が溜まる。このため、電極７ａおよび
電極７ｂの表面と基材６の表面を同一面とすることで、
測定面４ａに段差ができないようにする。これにより、
湿度槽３内の温度および湿度が安定すると、湿度槽３内
の水分は測定面４ａの全面に亘り膜状に付着する。

【００２８】湿度槽３内の温度および湿度が安定した
ら、テスター９に表示出力される抵抗値を確認する（ス
テップ２）。上述したように、湿度槽３内の温度および
湿度が安定すると、湿度槽３内の水分が測定面４ａの全
面に亘り膜状に付着するが、湿度槽３内が金属粉等で汚
染されていると、この金属粉等が水蒸気に混じり測定子
４の測定面４ａに付着する。測定面４ａに金属粉等が付
着すると、電極７ａと電極７ｂとの間の抵抗値が変化
し、この抵抗値の変化がテスター９に現れることにな
る。

【００２９】そして、テスター９に表示される抵抗値が
あらかじめ定められた通常値より低い洗浄目安値を示す
場合は（ステップ３）、湿度槽３内が汚染されていると
判断し、湿度槽３内のクリーニングを行う（ステップ
４）。なお、テスター９に表示される抵抗値が洗浄目安
値に到達していない場合は、そのまま検査を終了する。

【００３０】ここで、抵抗値の通常値は、クリーニング
直後に湿度槽３内の雰囲気を所定温度および所定湿度と
して、測定子４により抵抗値を測定して得た値とする。
また、洗浄目安値は、クリーニング直後と何回かのラン
ニング後にそれぞれ湿度槽３内の雰囲気を所定温度およ
び所定湿度として測定した抵抗値、および湿度槽３内の
状態等を加味して決める。

【００３１】抵抗値の一例としては、上述したように電
極７ａと電極７ｂの間隔Ｌを約１ｍｍ〜３ｍｍ程度とし
た場合、抵抗値の通常値は約２４０ｋΩ〜２７０ｋΩ程
度である。これに対して、湿度槽３内が汚染されている
場合の測定結果は、約１４０ｋΩ〜１６５ｋΩ程度とな
る。これら抵抗値等に基づいて洗浄目安値を決める。

【００３２】なお、図１に示すように、環境試験装置１
にブザー１０を設けた場合、テスター９で測定した抵抗
値が洗浄目安値を下回ると、このブザー１０から警報音
を出力させるように設定できる。このような設定として
おけば、抵抗値を読むことなく、湿度槽３内の汚染の有
無を確認できる。

【００３３】上述した測定子４は、図２で説明したよう
に電極７ａと電極７ｂをそれぞれくし型のパターンとし
て対向配置し、電極７ａ（１）〜電極７ａ（４）と電極
７ｂ（１）〜電極７ｂ（４）の間に所定の長さを持つ測
定部７ｃがそれぞれ形成されるようにした。これによ
り、測定子４を大きくすることなく、電極７ａと電極７
ｂの露出している部分の表面積を多くでき、かつ、電極
７ａと電極７ｂが対向している部分、すなわち測定部７
ｃの長さを長くできるので、測定面４ａに水分が付着し
た際、金属粉等の汚染物質が混じっていると、抵抗値の
変化が大きくなり、汚染の有無の検知を容易にできるよ
うになる。

【００３４】図４は第２の実施の形態の環境試験装置の
概略構成を示す説明図である。この第２の実施の形態の
環境試験装置１１は、測定子４を他の装置と兼用できる
ようにしたものである。

【００３５】湿度槽３は、試料２を置く棚３ａ、この湿
度槽３の内部を加熱するための図示しないヒータ、湿度
槽３の内部を加湿するための図示しない水槽およびヒー
タ、外部との環境を遮断する開閉可能な扉等から構成さ
れる。環境試験装置１１には、この湿度槽３内の温度お
よび湿度を制御する温度・湿度計５が設けられる。この
温度・湿度計５は、湿度槽３内の温度と湿度を測定し、
測定結果を目視可能に表示するとともに、湿度槽３内の
温度および湿度があらかじめ設定された値を保持するよ
うに、図示しないヒータ等を制御する。

【００３６】さて、湿度槽３には、温度計等を追加でき
るように予備穴３ｂが設けられている。第２の実施の形
態の環境試験装置１１は、この予備穴３ｂを利用して測
定子４を取り付ける。測定子４の構成は図１（ｂ）およ
び図２で説明したものと同じであり、図１（ｂ）および
図２に示すように、測定子４は非導電性の材質からなる
基材６と導電性の材質からなる電極７とから構成され、
くし型のパターンとした電極７ａと電極７ｂを、所定の
間隔を開けて交互に並ぶように対向配置したものであ
る。そして、基材６の表面から露出している電極７ａお
よび電極７ｂの表面とこの基材６の表面を同一面とし
て、測定面４ａに段差ができないようにしてある。

【００３７】また、電極７ａおよび電極７ｂの表面およ
び基材６の表面にブラスト処理あるいは薬品処理を施し
て、測定面４ａを粗面としてある。さらに、測定子４を
図４に示す湿度槽３の内部に取り付けたとき、測定面４
ａが水平とならないように測定面４ａを傾斜させる。

【００３８】また、湿度槽３内に測定子４を着脱自在と
するため、測定子４の底面等に着脱手段としてマグネッ
ト４ｂを設ける。

【００３９】電極７ａおよび電極７ｂにはそれぞれリー
ド線８が接続され、このリード線８が図４に示す予備穴
３ｂを通して環境試験装置１１の外部に引き出される。
そして、このリード線８が測定手段としてのテスター１
２に接続される。このテスター１２は電気抵抗を測定す
るもので、ここでは可搬型のテスター１２を用いる。そ
して、テスター１２で電極７ａと電極７ｂの間の電気抵
抗を測定し、測定結果である抵抗値を目視可能に表示す
る。

【００４０】以下に第２の実施の形態の環境試験装置１
１の動作を説明する。なお、この第２の実施の形態の環
境試験装置１１において、試料２を検査する場合の手順
は第１の実施の形態の環境試験装置１と同様であるの
で、ここでは説明を省略する。

【００４１】次に、第２の実施の環境試験装置１１にお
いて湿度槽３内の汚染の有無を検査する場合の手順を説
明する。まず、検査しようとする環境試験装置１１の湿
度槽３内の所望の位置、例えば湿度槽３の底面に測定子
４をマグネット４ｂにより取り付ける。

【００４２】リード線８は予備穴３を通して湿度槽３内
から環境試験装置１１の外部へ引き出す。そして、この
リード線８をテスター１２に接続する。以降、第１の実
施の形態と同様の手順で、湿度槽３の電源を入れ、湿度
槽３内の温度および湿度が安定するのを待つ。

【００４３】湿度槽３内の温度および湿度が安定する
と、湿度槽３内の水分は測定子４の測定面４ａの全面に
亘り膜状に付着する。そして、湿度槽３内の温度および
湿度が安定した後、テスター１２に表示される抵抗値を
読み、この抵抗値があらかじめ定められた通常値より低
い洗浄目安値を示す場合は、湿度槽３内が汚染されてい
ると判断し、湿度槽３内のクリーニングを行う。

【００４４】この第２の実施の形態の環境試験装置１１
は、湿度槽３内の汚染の有無を検査するときだけ測定子
４を取り付けるので、測定子４およびテスター１２を他
の設備と共用できる。よって、個々の環境試験装置１１
に測定子４およびテスター１２を備えなくて済むことか
ら、コストを削減することができる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、試料を
槽内に収納し、この槽内を少なくとも加湿して槽内の雰
囲気を任意の環境下として試料の試験を行う環境試験装
置において、間隔を開けて配置される一対の電極を有す
る測定子を槽内に備えたものである。

【００４６】そして、測定子の出力から抵抗値を測定す
ることで、槽内の汚染を検知でき、抵抗値で汚染を検知
するので、肉眼では気づかないような汚染も検知でき
る。このように、抵抗を測定するための電極と抵抗を測
定する装置で汚染を検知するので、安価な装置を利用し
て槽内の汚染を検知でき、汚染を除去して試験を行え
ば、高精度な試験が実施できる。

【００４７】すなわち、槽内が汚染された状態で試料の
試験が行われることを防ぐことができるので、試料であ
る半導体装置のリードの変色等、槽内の汚染に起因する
試料の状態の変化の発生を防ぐことができ、高精度の試
験を実施できる。

【００４８】また、試験で不具合が発生した場合、槽内
の汚染の有無を検知すれば、試験の不具合が試料に起因
するものか、槽内の汚染という試験装置側に起因するも
のなのかを判断できる。

【００４９】さらに、環境試験装置の槽内が汚染されて
いる場合、槽内に純水を供給する純水製造装置や配管等
の不具合が槽内の汚染の一因と考えられるので、環境試
験装置の槽内の汚染を検知することで、他の関連する設
備の不具合を早期に発見できる。

【００５０】また、複数の環境試験装置を使用している
場合、それぞれの環境試験装置の槽内の汚染の有無を検
知して、汚染がない状態としておけば、各試験装置間で
槽内の汚染に起因する試験結果のばらつきを無くすこと
ができ、高精度の試験が実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の環境試験装置の説明図であ
る。

【図２】測定子の要部構造を示す説明図である。

【図３】第１の実施の形態の環境試験装置における汚染
検査の手順を示すフローチャートである。

【図４】第２の実施の形態の環境試験装置の概略構成を
示す説明図である。

【符号の説明】

１・・・環境試験装置、２・・・試料、３・・・湿度
槽、３ａ・・・棚、３ｂ・・・予備穴、４・・・測定
子、４ａ・・・測定面、５・・・温度・湿度計、６・・
・基材、７ａ・・・電極、７ｂ・・・電極、７ｃ・・・
測定部、８・・・リード線、９・・・テスター、１０・
・・ブザー、１１・・・環境試験装置、１２・・・テス
ター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者川畑新吾福岡県福岡市早良区百道浜２丁目３番２号ソニーセミコンダクタ九州株式会社内Ｆターム(参考） 2G003 AA00 AB06 AC01 AC03 AC05 AD00 AD02 AH06 AH10 2G050 BA06 CA01 EA02 EC01 2G060 AA01 AE08 AE09 AF07 AG08 AG10 HC07 HC10 2G132 AA00 AB13 AB15 AD03 AL00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料を槽内に収納し、この槽内を少なく
とも加湿して前記槽内の雰囲気を任意の環境下として前
記試料の試験を行う環境試験装置において、間隔を開けて配置される一対の電極を有する測定子を前
記槽内に備えるとともに、前記測定子の出力を受け、前記電極間の抵抗値を測定す
る測定手段を備えたことを特徴とする環境試験装置。
【請求項２】前記測定手段は、前記測定した抵抗値を
目視可能に表示することを特徴とする請求項１記載の環
境試験装置。
【請求項３】前記測定手段で測定した抵抗値が前記槽
内が汚染されていることを示す値となると、警報を発生
する警報手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の
環境試験装置。
【請求項４】前記測定子を前記槽内に着脱自在とする
着脱手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の環境
試験装置。
【請求項５】前記測定子は、非導電性の基材の表面に
前記電極を配置してなり、かつ傾斜している測定面を備
えたことを特徴とする請求項１記載の環境試験装置。
【請求項６】前記測定面を構成する前記電極の表面お
よび前記基材の表面を粗面としたことを特徴とする請求
項５記載の環境試験装置。
【請求項７】前記測定面は、前記基材の表面に前記電
極をその表面を露出させて埋設し、前記電極の表面と前
記基材の表面を同一面としたことを特徴とする請求項５
記載の環境試験装置。
【請求項８】試料を収納する槽内の雰囲気を任意の環
境下として前記試料の試験を行う環境試験装置の汚染検
知方法において、前記槽内を少なくとも加湿して該槽内を所定の雰囲気と
した後、前記槽内に間隔を開けて配置される電極間の抵抗値を測
定して、この測定した抵抗値より前記槽内の汚染を検知
することを特徴とする環境試験装置の汚染検知方法。