JP2005101387A - ウェハバーンイン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数のウェハバーンインユニット間の温度の影響を無くし、効率の良い温度制御を可能にする。
【解決手段】 ウェハバーンインユニット２は、ウェハトレーの上部に上部加熱ヒータ、下部に補助の下部加熱ヒータ、上部加熱ヒータの上方に上部冷却ファン５、下部加熱ヒータの下方に下部冷却ファン６、およびウェハバーンインユニット２の両側面方向に排気ファン７をそれぞれ有し、かつ各加熱ヒータおよび各冷却ファン５，６を独立して温度制御する温度制御手段を設けるとともに、各ウェハバーンインユニット２ごとに、上部冷却ファン５に通じる給気口８と排気ファン６に通じる排気口９とを独立して設けた。これにより、各ウェハバーンインユニット２の温度調整動作に影響無く、各ウェハバーンインユニット２で独立した温度調整が可能となり、半導体ウェハ上の測定温度が安定化する。
【選択図】 図２

Description

この発明は、半導体ウェハ上に形成された複数の半導体集積回路の半導体チップをウェハ状態で、一括検査、スクリーニングするためのバーンイン装置に関するものであり、特に温度制御のための機構を有するウェハバーンイン装置に関するものである。

通常、半導体集積回路は、半導体ウェハ上に拡散プロセスを経て、半導体チップに分割されている。

分割された半導体チップは、リードフレームとボンディングワイヤにより電気的に接続し、樹脂やセラミックなどでモールディングされ製品となる。

従来、バーンイン（スクリーニング）テストは、この製品の状態で、半導体チップに温度、電気の負荷をかけ、実装後のトラブルを防ぐために実施されるものである。

近年、ウェハレベルのバーンインテストが実施され始め、半導体ウェハの状態でスクリーニングを行い、プロセス上の欠陥を組み立て前に見つけ出し、後工程での検査時間を短縮することにより、生産性の向上が図られはじめている。
特開平１１−２３８７６９号公報 特表２００２−５２６９３６号公報

従来のウェハバーンイン装置においては、半導体ウェハの温度制御は、半導体ウェハに密接した金属プレート（ウェハトレー）に接した温度センサー（熱電対）によるモニタで温度調整され、上部ヒータで加熱し、上部または、横方向からの冷却ファンで空冷し、設定の温度に加熱冷却制御を行っている。

バーンイン測定中の半導体ウェハは、電気的負荷をかける際、半導体チップに電流がながれ、自己発熱により半導体ウェハの温度が上昇してくる。従来の機構での温度制御では、大口径化する半導体ウェハの温度分布のばらつきを平準化するには非常に、困難であり、周囲の温度変化による影響が課題となる。

したがって、この発明の目的は、複数のウェハバーンインユニット間の温度の影響を無くし、効率の良い温度制御を可能としたウェハバーンイン装置を提供することである。

前記目的を達成するために、この発明の請求項１記載のウェハバーンイン装置は、複数の半導体集積回路を形成した半導体ウェハが保持されるウェハトレーが、複数のウェハバーンインユニットにそれぞれ投入されるウェハバーンイン装置であって、前記ウェハバーンインユニットは、前記ウェハトレーの上部に上部加熱ヒータ、下部に補助の下部加熱ヒータ、前記上部加熱ヒータの上方に上部冷却ファン、前記下部加熱ヒータの下方に下部冷却ファン、および前記ウェハバーンインユニットの両側面方向に排気ファンをそれぞれ有し、かつ前記各加熱ヒータおよび前記各冷却ファンを独立して温度制御する温度制御手段を設けるとともに、前記各ウェハバーンインユニットごとに、前記上部冷却ファンに通じる給気口と前記排気ファンに通じる排気口とを独立して設けた。

請求項２記載のウェハバーンイン装置は、請求項１記載のウェハバーンイン装置において、ウェハトレーと、前記ウェハトレーに保持された半導体ウェハの複数の半導体集積回路の各外部電極と対向する位置にプローブ端子を有するプローブカードとが一体化されてなるウェハカセットを用いた。

請求項３記載のウェハバーンイン装置は、請求項１記載のウェハバーンイン装置において、半導体ウェハの拡散プロセス検査結果が保存された上位データサーバと通信により接続されるウェハバーンインサーバを備え、前記ウェハバーンインサーバは、前記拡散プロセス検査結果に基づいて加熱ヒータと冷却ファンを独立して制御可能とした。

この発明の請求項１記載のウェハバーンイン装置によれば、ウェハバーンインユニットは、ウェハトレーの上部に上部加熱ヒータ、下部に補助の下部加熱ヒータ、上部加熱ヒータの上方に上部冷却ファン、下部加熱ヒータの下方に下部冷却ファン、およびウェハバーンインユニットの両側面方向に排気ファンをそれぞれ有し、かつ各加熱ヒータおよび各冷却ファンを独立して温度制御する温度制御手段を設けるとともに、各ウェハバーンインユニットごとに、上部冷却ファンに通じる給気口と排気ファンに通じる排気口とを独立して設けたので、各ウェハバーンインユニットの温度調整動作に影響無く、各ウェハバーンインユニットで独立した温度調整が可能となり、半導体ウェハ上の測定温度が安定化し、測定の品質向上が図られる。また、温度制御手段は、ウェハカセット、特にウェハトレーを一括、加熱、冷却を行う機構としており、加熱冷却機構をシンプルにすることで、低コストな構成にできる。

請求項２では、ウェハトレーと、ウェハトレーに保持された半導体ウェハの複数の半導体集積回路の各外部電極と対向する位置にプローブ端子を有するプローブカードとが一体化されてなるウェハカセットを用いたので、ウェハバーンインユニットにカセット単位で投入することができる。

請求項３では、半導体ウェハの拡散プロセス検査結果が保存された上位データサーバと通信により接続されるウェハバーンインサーバを備え、ウェハバーンインサーバは、拡散プロセス検査結果に基づいて加熱ヒータと冷却ファンを独立して制御可能としたので、ウェハバーンインされる半導体ウェハのプロセス検査データを、上位データサーバからウェハバーンイン測定の事前に取得し、ウェハバーンインサーバに一時保存され、半導体ウェハの発熱個所を見極め、複数の加熱ヒータ、複数の冷却ファンと排気ファンを各々独立して制御することができる。このため、複数のウェハバーンインユニットの各ユニット間の温度干渉を無くし、半導体ウェハ温度を設定温度に安定制御することが出来る。

この発明の実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態に係るウェハバーンイン装置の概略システム構成を示している。

図１に示すように、複数の半導体集積回路を形成した半導体ウェハが保持されるウェハトレーが、複数のウェハバーンインユニット２にそれぞれ投入される。ウェハバーンインユニット２は、ウェハトレーの上部に上部加熱ヒータ１３、下部に補助の下部加熱ヒータ１４、上部加熱ヒータ１３の上方に上部冷却ファン１０、下部加熱ヒータ１４の下方に下部冷却ファン１１、およびウェハバーンインユニット２の両側面方向に排気ファン７をそれぞれ有する。また、各加熱ヒータ１３，１４および各冷却ファン１０，１１を独立して半導体ウェハの温度を制御する温度制御手段と、半導体ウェハ上に形成された複数の半導体集積回路に電器信号を与えるドライバボードとを有する。また、ウェハバーンインユニット間の熱干渉をなくすために、各ウェハバーンインユニット２ごとに、上部冷却ファン１０に通じる給気口８と排気ファン７に通じる排気口９とを独立して設けている。

この場合、ウェハバーンイン装置１は、正面に複数の例えば５個のウェハバーンインユニット２が縦に配置され、各ウェハバーンインユニット２には、ウェハカセット４がカセット単位で投入される。ウェハカセット４は、ウェハトレーと、ウェハトレーに保持された半導体ウェハの複数の半導体集積回路の各外部電極と対向する位置にプローブ端子を有するプローブカードとが一体化されてなる。図３において、プローブカードは、半導体ウェハ１２とサブヒータ１４との間にあり、ウェハの直下にウェハサイズと同じ程度の大きさで構成されている。また、プローブカードの下にはガラス基板があり、その下にサブヒータ１４が配置される。

ウェハバーンイン装置１にはウェハバーンイン検査結果を蓄積するウェハバーンインデータサーバー３が接続され、ウェハバーンイン測定結果や測定時の温度など様々なログ情報が保存される。

上位コンピュータ（上位データサーバ）２０には拡散プロセスの検査結果のデータが保存されており、ウェハバーンインデータサーバ３がネットワーク上で、接続可能となっており、ウェハバーンインされる半導体ウェハのプロセス検査データを上位コンピュータ２０からウェハバーンイン測定の事前に取得し、ウェハバーンインサーバ３に一時保存され、半導体ウェハの発熱個所を見極め、複数の加熱ヒータと複数の冷却ファンを独立で制御することで、半導体ウェハ内の測定チップの温度を均一にしている。

図２は、ウェハバーンイン装置の複数のウェハバーンインユニット２の風の流れを示しており、ウェハバーンインユニット２は、複数の上部冷却ファン５と下部冷却ファン６、左右にそれぞれ排気ファン７が設置されており、給気口８と排気口９を独立構造とすることにより、一方通行の風の流れが出来、他のウェハバーンインユニット２の影響を受けない構造としている。

図３は、単体のウェハバーンインユニット２の構造と風の流れ（側面図）を示しており、ウェハバーンインユニット２の内部の半導体ウェハ１２を挟み込むように上部にメイン上部ヒータ１３、下部に補助の下部ヒータ１４が、更に、上部冷却ファン１０、下部冷却ファン１１を配置されている。

図４は、ウェハバーンインユニットの構造と風の流れ（平面図）を示しており、独立した給気口８から入った空気が、上部ヒータ１３にあたり、排気口９に流れる様子を示している。

以上のように、本実施形態のウェハバーンイン装置は、複数の加熱ヒーター、複数の冷却ファンと排気ファンを各々独立に制御し、複数のウェハバーンインユニットの各ユニット間の温度干渉を無くし、半導体ウェハ温度を設定温度に安定制御することが出来る。

本発明にかかるウェハバーンインユニット装置は、独立した給気、排気口の構造を有することで、複数の同一ユニットを組み合わせて、一体化装置とした場合の空冷による温度制御に適している。特に、装置の小型化など、各ユニットが密接した場合、温度安定性の確保に有用である。

本発明の実施形態にかかるウェハバーンイン装置の概略システム構成図である。 本発明の実施形態にかかるウェハバーンイン装置の各ウェハバーンユニットの風の流れを示す説明図である。 本発明の実施形態にかかるウェハバーンイン装置のウェハバーンインユニットの構造と風の流れの側面図である。 本発明の実施形態にかかるウェハバーンイン装置のウェハバーンインユニットの構造と風の流れの平面図である。

符号の説明

１ ウェハバーンイン装置
２ ウェハバーンインユニット
３ ウェハバーンインデータサーバ
４ ウェハカセット
５ 上部冷却ファン
６ 下部冷却ファン
７ 排気ファン
８ 給気口
９ 排気口
１０ 上部冷却ファン
１１ 下部冷却ファン
１２ ウェハ
１３ 上部メインヒータ
１４ 下部ヒータ

Claims (3)

1. 複数の半導体集積回路を形成した半導体ウェハが保持されるウェハトレーが、複数のウェハバーンインユニットにそれぞれ投入されるウェハバーンイン装置であって、前記ウェハバーンインユニットは、前記ウェハトレーの上部に上部加熱ヒータ、下部に補助の下部加熱ヒータ、前記上部加熱ヒータの上方に上部冷却ファン、前記下部加熱ヒータの下方に下部冷却ファン、および前記ウェハバーンインユニットの両側面方向に排気ファンをそれぞれ有し、かつ前記各加熱ヒータおよび前記各冷却ファンを独立して温度制御する温度制御手段を設けるとともに、前記各ウェハバーンインユニットごとに、前記上部冷却ファンに通じる給気口と前記排気ファンに通じる排気口とを独立して設けたことを特徴とするウェハバーンイン装置。
2. ウェハトレーと、前記ウェハトレーに保持された半導体ウェハの複数の半導体集積回路の各外部電極と対向する位置にプローブ端子を有するプローブカードとが一体化されてなるウェハカセットを用いた請求項１記載のウェハバーンイン装置。
3. 半導体ウェハの拡散プロセス検査結果が保存された上位データサーバと通信により接続されるウェハバーンインサーバを備え、前記ウェハバーンインサーバは、前記拡散プロセス検査結果に基づいて加熱ヒータと冷却ファンを独立して制御可能とした請求項１記載のウェハバーンイン装置。

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