JP2006173505A - Semiconductor wafer, heating control method therefor, and burn-in system - Google Patents

Semiconductor wafer, heating control method therefor, and burn-in system Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate temperature variation within a wafer surface at the burn-in measurement time on a wafer level so that stable temperature control may be implemented. <P>SOLUTION: The structure of a semiconductor wafer 1 is formed by separating multiple semiconductor devices 2 through scribing lanes 3, and a heating element 4 heating each semiconductor device 2 is provided at least either in each semiconductor device 2 or in the scribe lane 3. In this way, it is possible at the time of measuring the burn-in to control the heating of the semiconductor device 2 by using the heating element 4, thus enabling the temperature on the wafer plane to be uniform. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、半導体ウェーハ、その加熱制御方法、およびバーンイン装置に関し、特に半導体ウェーハ上に形成された複数の半導体デバイスをウェーハ状態で一括検査するバーンインのための温度制御機構に関する。   The present invention relates to a semiconductor wafer, a heating control method thereof, and a burn-in apparatus, and more particularly, to a temperature control mechanism for burn-in that collectively inspects a plurality of semiconductor devices formed on a semiconductor wafer in a wafer state.

一般に、半導体ウェーハ上に複数の半導体集積回路が拡散プロセスを経て形成され、個別の半導体デバイスに分割され、分割された各半導体デバイスが、リードフレームに対してボンディングワイヤーにより電気的に接続され、樹脂やセラミックなどでモールディングされて製品とされている。   In general, a plurality of semiconductor integrated circuits are formed on a semiconductor wafer through a diffusion process, divided into individual semiconductor devices, and each divided semiconductor device is electrically connected to a lead frame by a bonding wire, and resin Molded with ceramics and ceramics.

また一般に、半導体デバイスの実装後のトラブルを防ぐために、半導体デバイスに定格もしくは若干の過電圧による電源電圧を加え、各信号入力端子に実動作に近い信号を印加しつつ、所定の高温状態に数時間おくバーンインテストが行われている。   In general, in order to prevent troubles after mounting a semiconductor device, a power supply voltage due to a rating or slight overvoltage is applied to the semiconductor device, and a signal close to actual operation is applied to each signal input terminal for several hours to a predetermined high temperature state. A burn-in test is performed.

バーンインは、従来は製品状態の半導体デバイスに対して行われていたが、近年は半導体ウェーハ状態で実施され始めている。これは、プロセス上の欠陥を組み立て前に見つけ出すことによって、後工程での検査時間を短縮し、検査コストの削減、生産性の向上を図るためである。   Conventionally, burn-in has been performed on a semiconductor device in a product state, but in recent years, it has begun to be performed in a semiconductor wafer state. This is because the defect in the process is found before assembly, thereby shortening the inspection time in the subsequent process, reducing the inspection cost, and improving the productivity.

バーンイン時の温度制御は、半導体ウェーハに密接させた金属プレートの温度を温度センサー(熱電対)でモニターしながら、装置上部に配置したヒータで加熱し、上方または横方向から冷却ファンで空冷して設定温度に調節する、という加熱冷却制御が行われている(特許文献1、2参照)。
特開2000−138269公報 特開平2−153533公報
For temperature control during burn-in, the temperature of the metal plate in close contact with the semiconductor wafer is monitored by a temperature sensor (thermocouple), heated by a heater placed at the top of the device, and air cooled by a cooling fan from above or from the side. Heating and cooling control of adjusting to a set temperature is performed (see Patent Documents 1 and 2).
JP 2000-138269 A Japanese Patent Laid-Open No. 2-153533

バーンイン時に半導体ウェーハに電気的負荷をかけて各半導体デバイスに電流を流すと、半導体デバイスの自己発熱によって半導体ウェーハの温度が上昇する。半導体ウェーハの複数の半導体デバイスの中には、プロセス欠陥などによる回路不良デバイスが存在するので、半導体ウェーハ一枚毎に良品デバイスと不良品デバイスの分布が個別のものとなり、バーンイン時のウェーハ面内での自己発熱箇所と非発熱箇所の温度分布も様々なものとなる。   When an electric load is applied to the semiconductor wafer during burn-in and a current flows through each semiconductor device, the temperature of the semiconductor wafer rises due to self-heating of the semiconductor device. Among the semiconductor devices of a semiconductor wafer, there are circuit defective devices due to process defects, etc., so the distribution of non-defective devices and defective devices is individual for each semiconductor wafer, and within the wafer surface during burn-in The temperature distribution at the self-heating point and the non-heating point in the case is also various.

このような半導体ウェーハについて、上述したような従来の温度制御方式では、ウェーハ口径が大きくなってきたこともあって、ウェーハ面内の温度バラツキを平準化するのは難しく、半導体ウェーハ毎に異なる温度分布に対応した温度制御も非常に難しい。   With respect to such semiconductor wafers, the conventional temperature control system as described above may have increased the wafer diameter, so it is difficult to level the temperature variation within the wafer surface, and the temperature varies from one semiconductor wafer to another. Temperature control corresponding to the distribution is also very difficult.

本発明は、ウェーハレベルでのバーンイン測定時のウェーハ面内の温度バラツキを無くし、安定した温度制御を行えるようにすることを目的とするものである。   An object of the present invention is to eliminate temperature variations in the wafer surface during burn-in measurement at the wafer level and to enable stable temperature control.

上記課題を解決するために、本発明の半導体ウェーハは、複数の半導体デバイスをスクライブレーンを介して互いに分離して形成し、当該半導体デバイスを加熱する発熱素子を当該半導体デバイス内とスクライブレーン内の少なくとも一方に設けたことを特徴とする。これにより、バーンイン測定時に発熱素子によって各半導体デバイスの加熱制御を行うことができ、ウェーハ面内で均一な温度が可能となる。   In order to solve the above problems, a semiconductor wafer of the present invention is formed by separating a plurality of semiconductor devices from each other via a scribe lane, and heating elements for heating the semiconductor device are provided in the semiconductor device and the scribe lane. It is provided in at least one. Thereby, heating control of each semiconductor device can be performed by the heating element at the time of burn-in measurement, and a uniform temperature can be achieved within the wafer surface.

好ましくは、発熱素子は各半導体デバイスを個別に加熱できるように構成される。また、発熱素子のそれぞれに対して温度モニター素子が設けられる。温度モニター素子として電流抵抗素子を使用することができる。各発熱素子による加熱を制御するための制御線とスイッチ素子とがスクライブレーンに設けられるのが好ましい。   Preferably, the heating element is configured so that each semiconductor device can be individually heated. A temperature monitoring element is provided for each of the heating elements. A current resistance element can be used as the temperature monitoring element. It is preferable that a control line and a switch element for controlling heating by each heating element are provided in the scribe lane.

本発明の半導体ウェーハの加熱制御方法は、上記した半導体ウェーハをウェーハ状態でバーンインする際に、各半導体デバイスに通電した状態で半導体ウェーハの全面の温度分布をモニターし、モニター結果に基づいて、半導体ウェーハの全面の温度が均一化するように複数の発熱素子による加熱を個別に制御することを特徴とする。   The semiconductor wafer heating control method of the present invention monitors the temperature distribution of the entire surface of the semiconductor wafer while energizing each semiconductor device when the semiconductor wafer is burned-in in the wafer state. The heating by the plurality of heating elements is individually controlled so that the temperature of the entire surface of the wafer is uniform.

たとえば、半導体ウェーハの全面の温度分布を半導体ウェーハの内部あるいは外部に設けた温度モニター素子でモニターする。
また本発明の半導体ウェーハの加熱制御方法は、上記した半導体ウェーハをウェーハ状態でバーンインする際に、前工程からの半導体デバイスの良・不良情報から各半導体デバイスの発熱を予測し、予測結果に基づいて、半導体ウェーハの全面の温度が均一になるように複数に設けた発熱素子による加熱を個別に制御することを特徴とする。
For example, the temperature distribution on the entire surface of the semiconductor wafer is monitored by a temperature monitor element provided inside or outside the semiconductor wafer.
Also, the semiconductor wafer heating control method of the present invention predicts the heat generation of each semiconductor device from the good / bad information of the semiconductor device from the previous process when the semiconductor wafer is burned in the wafer state, and based on the prediction result. Thus, the heating by a plurality of heating elements is individually controlled so that the temperature of the entire surface of the semiconductor wafer becomes uniform.

たとえば、不良の半導体デバイスを発熱素子により加熱する。
各発熱素子による加熱の制御は当該発熱素子に印加する電流により行うことができる。
本発明のバーンイン装置は、上記した半導体ウェーハをウェーハ状態でバーンインするためのバーンイン装置であって、半導体ウェーハとウェーハトレーと半導体ウェーハ上の接続部に一括接続したコンタクトシートとが一体化されたウェーハカセットを収納するウェーハカセット収納部を設けた処理室と、前記ウェーハカセット収納部に収納されたウェーハカセットのコンタクトシートを通じて、半導体ウェーハの各半導体デバイスの半導体集積回路に外部からの電気信号を与えるリレーボードと、前記ウェーハカセットの半導体ウェーハを加熱する複数の発熱素子をそれぞれ発熱させるための加熱機構と、前工程からの半導体デバイスの良・不良情報から低温箇所を予測し、前記加熱機構にフィードバックして、半導体ウェーハの全面の温度が均一になるように各発熱素子による加熱を個別に制御する第1温度制御手段とを備えたことを特徴とする。
For example, a defective semiconductor device is heated by a heating element.
Control of heating by each heating element can be performed by a current applied to the heating element.
The burn-in apparatus of the present invention is a burn-in apparatus for burning in the above-described semiconductor wafer in a wafer state, and a wafer in which a semiconductor wafer, a wafer tray, and a contact sheet collectively connected to a connection portion on the semiconductor wafer are integrated. A relay for supplying an electrical signal from the outside to a semiconductor integrated circuit of each semiconductor device of a semiconductor wafer through a processing chamber provided with a wafer cassette storage section for storing the cassette and a contact sheet of the wafer cassette stored in the wafer cassette storage section A heating mechanism for heating each of a plurality of heating elements that heat the semiconductor wafer of the board and the wafer cassette, and a low-temperature location from the good / bad information of the semiconductor device from the previous process, and feeding back to the heating mechanism The entire surface of the semiconductor wafer Degrees is characterized by comprising a first temperature control means for individually controlling the heating by the heating elements to be uniform.

また本発明のバーンイン装置は、上記した半導体ウェーハをウェーハ状態でバーンインするためのバーンイン装置であって、半導体ウェーハとウェーハトレーと半導体ウェーハ上の接続部に一括接続したコンタクトシートとが一体化されたウェーハカセットを収納するウェーハカセット収納部を設けた処理室に、前記ウェーハカセット収納部に収納されたウェーハカセットのコンタクトシートを通じて、半導体ウェーハの各半導体デバイスの半導体集積回路に外部からの電気信号を与えるリレーボードと、前記ウェーハカセットの半導体ウェーハを加熱する複数の発熱素子をそれぞれ発熱させるための加熱機構と、前記半導体ウェーハの全面の温度分布をモニターするための温度モニター機構と、前記温度モニター機構による半導体ウェーハの温度分布から低温箇所を検出し、前記加熱機構にフィードバックして、半導体ウェーハの全面の温度が均一になるように各発熱素子による加熱を個別に制御する第1温度制御手段とを備えたことを特徴とする。   The burn-in apparatus of the present invention is a burn-in apparatus for burning in the above-described semiconductor wafer in a wafer state, and the semiconductor wafer, the wafer tray, and the contact sheet collectively connected to the connection portion on the semiconductor wafer are integrated. An external electrical signal is applied to a semiconductor integrated circuit of each semiconductor device of a semiconductor wafer through a contact sheet of the wafer cassette stored in the wafer cassette storage section into a processing chamber provided with a wafer cassette storage section for storing the wafer cassette. A relay board, a heating mechanism for heating a plurality of heating elements for heating the semiconductor wafer of the wafer cassette, a temperature monitoring mechanism for monitoring the temperature distribution of the entire surface of the semiconductor wafer, and the temperature monitoring mechanism Semiconductor wafer A first temperature control means for detecting a low temperature location from the temperature distribution and feeding back to the heating mechanism to individually control the heating by each heating element so that the temperature of the entire surface of the semiconductor wafer becomes uniform; Features.

さらに、ウェーハカセットの外部に設けられた補助加熱ヒータと、前記ウェーハカセットに沿う向きに冷却気流を流す給排気ファンと、前記補助加熱ヒータと給排気ファンとを独立して駆動して半導体ウェーハの温度を制御する第2温度制御手段とをさらに備えたことを特徴とする。   Further, an auxiliary heater provided outside the wafer cassette, a supply / exhaust fan for flowing a cooling airflow in a direction along the wafer cassette, and the auxiliary heater and the supply / exhaust fan are independently driven to drive the semiconductor wafer. And a second temperature control means for controlling the temperature.

本発明の半導体ウェーハは、ウェーハ自体に発熱素子を設けて加熱温度制御を行えるようにしたため、ウェーハ面内での温度バラツキを無くして、バーンイン測定温度を安定化することができ、測定の品質向上を図ることができる。発熱素子等の設置位置としてスクライブレーンを利用するようにすれば、半導体ウェーハの品種に関わらず適用可能となる。   Since the semiconductor wafer of the present invention is provided with a heating element on the wafer itself so that the heating temperature can be controlled, temperature variation within the wafer surface can be eliminated, burn-in measurement temperature can be stabilized, and measurement quality can be improved. Can be achieved. If a scribe lane is used as an installation position of a heating element or the like, it can be applied regardless of the type of semiconductor wafer.

加熱温度制御に際しては、半導体ウェーハの全面の温度分布をモニターし、モニター結果に基づいて、発熱素子による加熱を個別に制御することができる。また前工程からの半導体デバイスの良・不良情報から各半導体デバイスの発熱を予測し、予測結果に基づいて、発熱素子による加熱を個別に制御することができる。   In controlling the heating temperature, the temperature distribution on the entire surface of the semiconductor wafer can be monitored, and heating by the heating elements can be individually controlled based on the monitoring result. Moreover, the heat generation of each semiconductor device can be predicted from the good / bad information of the semiconductor device from the previous process, and the heating by the heat generating element can be individually controlled based on the prediction result.

このようにして半導体ウェーハ自体で加熱温度制御を行えるため、バーンイン装置はシンプルな冷却温調制御のみとすることもでき、温度調整機構、ひいてはバーンイン装置全体の小型化、低コスト化を実現できる。半導体ウェーハを1枚ずつ収納する処理室を多段に設ける装置構成も可能となり、処理室を密に設けても温度安定性を確保可能である。   In this way, since the heating temperature can be controlled by the semiconductor wafer itself, the burn-in apparatus can be controlled only by a simple cooling temperature control, and the temperature adjustment mechanism and thus the burn-in apparatus as a whole can be reduced in size and cost. An apparatus configuration in which processing chambers for storing semiconductor wafers one by one is provided in multiple stages is possible, and temperature stability can be ensured even if processing chambers are densely provided.

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図1は本発明の一実施形態における半導体ウェーハの構成を示す。図1(a)は同半導体ウェーハの平面図、図1(b)(c)はそれぞれ同半導体ウェーハの一部拡大図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a configuration of a semiconductor wafer in one embodiment of the present invention. FIG. 1A is a plan view of the semiconductor wafer, and FIGS. 1B and 1C are partially enlarged views of the semiconductor wafer.

図1(a)に示すように、半導体ウェーハ1には、集積回路のパターンが形成された複数の半導体デバイス2がスクライブレーン3を介して縦横に複数列、配列されている。
図1(b)に示すように、スクライブレーン3内には、1個の半導体デバイス2ごとに1対の発熱素子4と温度モニター素子5とが設けられている。発熱素子4は半導体デバイス2を取り囲むように3辺に沿ってコの字形に配置され、温度モニター素子5は他の1辺に沿って配置されている。
As shown in FIG. 1A, a plurality of semiconductor devices 2 on which a pattern of an integrated circuit is formed are arranged on a semiconductor wafer 1 in multiple rows vertically and horizontally via a scribe lane 3.
As shown in FIG. 1B, in the scribe lane 3, a pair of heating elements 4 and temperature monitoring elements 5 are provided for each semiconductor device 2. The heating element 4 is arranged in a U shape along three sides so as to surround the semiconductor device 2, and the temperature monitoring element 5 is arranged along the other one side.

図1(c)に示すように、半導体デバイス2内にも1対の発熱素子4と温度モニター素子5とが設けられている。半導体デバイス2内の発熱素子4,温度モニター素子5は、その電気接合部4a,5aがスクライブレーン3内の発熱素子4,温度モニター素子5の電気接合部4a,5aに近接しないように配置されている。   As shown in FIG. 1C, a pair of heating elements 4 and temperature monitoring elements 5 are also provided in the semiconductor device 2. The heating element 4 and the temperature monitoring element 5 in the semiconductor device 2 are arranged so that their electrical junctions 4a and 5a are not close to the electrical junctions 4a and 5a of the heating element 4 and the temperature monitoring element 5 in the scribe lane 3. ing.

この図1ではスクライブレーン3内と半導体デバイス2内の両方に発熱素子4,温度モニター素子5が配置された例を示したが、一方のみでもよい。
図1(d)に示すように、半導体ウェーハ1は集積回路のパターンが形成されていないスクライブレーン5の上に発熱素子3の他にスイッチ素子31とスイッチ素子31の制御線32を設けてもよい。制御線32に電流を流すことで、スイッチ素子31が動作し、発熱素子3の発熱量を電流制御することができる。
Although FIG. 1 shows an example in which the heating element 4 and the temperature monitoring element 5 are arranged in both the scribe lane 3 and the semiconductor device 2, only one of them may be provided.
As shown in FIG. 1D, the semiconductor wafer 1 may be provided with a switch element 31 and a control line 32 of the switch element 31 in addition to the heat generating element 3 on the scribe lane 5 where the integrated circuit pattern is not formed. Good. By passing a current through the control line 32, the switch element 31 operates, and the amount of heat generated by the heat generating element 3 can be controlled.

図2は半導体ウェーハ1を内蔵するウェーハカセットの分解斜視図である。
ウェーハカセット6は、半導体ウェーハ1と、半導体ウェーハ1の裏面を真空吸着するウェーハトレー7と、半導体ウェーハ1の発熱素子4,温度モニター素子5の電気的接合部4a,5aに相対するプローブ端子(図示せず)が形成されたコンタクトシート8とを一体化して構成される。コンタクトシート8に対してコネクタ(図示せず)で接続されて電気信号を供給し引き出すDUT基板9も取り付けられる。
FIG. 2 is an exploded perspective view of a wafer cassette containing the semiconductor wafer 1.
The wafer cassette 6 includes a semiconductor wafer 1, a wafer tray 7 that vacuum-sucks the back surface of the semiconductor wafer 1, and probe terminals (to the electrical joints 4a and 5a of the heating element 4 and the temperature monitoring element 5 of the semiconductor wafer 1). And a contact sheet 8 on which is formed). A DUT board 9 connected to the contact sheet 8 by a connector (not shown) to supply and draw out an electric signal is also attached.

図3はバーンイン装置に設けられるバーンインユニットの断面図である。
バーンインユニット10は、処理室11内にウェーハカセット6を収納するための収納部11aが設けられ、収納部11aに収納されたウェーハカセット6と装置外部との電気的接続をとるためのリレーボード12が設けられている。収納部11aの上方には、ウェーハカセット6のウェーハトレー6に接触するように冷却フィン13が配置され、その上方に上部冷却ファン14が配置されている。また収納部11aの下方に補助の下部ヒータ15が配置され、その下方に下部冷却ファン16が配置されている。15aはベースである。
FIG. 3 is a sectional view of a burn-in unit provided in the burn-in apparatus.
The burn-in unit 10 is provided with a storage section 11a for storing the wafer cassette 6 in the processing chamber 11, and a relay board 12 for establishing electrical connection between the wafer cassette 6 stored in the storage section 11a and the outside of the apparatus. Is provided. Above the storage part 11a, cooling fins 13 are arranged so as to contact the wafer tray 6 of the wafer cassette 6, and an upper cooling fan 14 is arranged above them. An auxiliary lower heater 15 is disposed below the storage portion 11a, and a lower cooling fan 16 is disposed below the auxiliary lower heater 15. Reference numeral 15a denotes a base.

以上の構成により、半導体ウェーハ1の複数の半導体デバイス2を一括検査(スクリーニング)するバーンイン測定時には、バーンインユニット10の収納部11aにウェーハカセット6を収納して、装置外部よりリレーボード12,DUT基板9,コンタクトシート8を通して発熱素子4に電圧電流を印加して半導体ウェーハ1を加熱する。   With the above configuration, at the time of burn-in measurement in which a plurality of semiconductor devices 2 of the semiconductor wafer 1 are collectively inspected (screened), the wafer cassette 6 is accommodated in the accommodating portion 11a of the burn-in unit 10, and the relay board 12 and the DUT substrate are externally provided. 9. A voltage / current is applied to the heating element 4 through the contact sheet 8 to heat the semiconductor wafer 1.

その際に、半導体デバイス2内,スクライブレーン3内の各温度モニター素子5の抵抗値をコンタクトシート8,DUT基板9,リレーボード12を通して装置外部でモニターし、その抵抗値より各位置の温度モニター素子5の温度を推測して、半導体ウェーハ1の全面の温度分布を調べる。この温度分布は良品デバイスによる自己発熱個所と不良品デバイスによる非発熱箇所とに基づく。   At that time, the resistance value of each temperature monitoring element 5 in the semiconductor device 2 and the scribe lane 3 is monitored outside the apparatus through the contact sheet 8, the DUT board 9 and the relay board 12, and the temperature monitor at each position is determined from the resistance value. The temperature distribution of the entire surface of the semiconductor wafer 1 is examined by estimating the temperature of the element 5. This temperature distribution is based on a self-heating point caused by a non-defective device and a non-heating point caused by a defective device.

温度分布にバラツキが検出されたら、抵抗値の低い箇所の発熱素子4に電流電圧を印加して発熱を補助することにより、半導体ウェーハ1の全面の均熱化を行う。このときに印可する電流電圧の制御は、抵抗値の低い箇所の発熱素子4に一定の電流電圧を印加するか、あるいは、抵抗値の低い箇所の発熱素子4に、温度モニター素子5の抵抗値がその周囲の温度モニター素子5と同等になるまで徐々に電圧電流を上げて印加する。このようにして各半導体デバイス2に係る発熱素子4を個別に温度制御することにより、ウェーハ全面の均熱性を確保できる。   When a variation in the temperature distribution is detected, the whole surface of the semiconductor wafer 1 is soaked by applying a current voltage to the heat generating element 4 at a portion having a low resistance value to assist the heat generation. The current voltage applied at this time is controlled by applying a constant current voltage to the heat generating element 4 at a low resistance value or by applying a resistance value of the temperature monitoring element 5 to the heat generating element 4 at a low resistance value. Is applied by gradually increasing the voltage and current until the temperature becomes equal to that of the surrounding temperature monitoring element 5. In this way, by controlling the temperature of the heating elements 4 associated with each semiconductor device 2 individually, it is possible to ensure the thermal uniformity of the entire wafer surface.

温度バラツキがなくなったら、ウェーハトレー7に接した上部冷却フィン13に上部冷却ファン14により外気を導入して当てることで、所定のバーンイン温度に制御する。また補助的に下部ヒータ15と下部冷却ファン16を独立でバーンイン温度に制御する。下部ヒータ15,下部冷却ファン16をも利用するのは、次の理由からである。半導体ウェーハ1の発熱は150℃以上にもなり、バーンインの温度としては高すぎる。130℃以上ともなればコンタクトシート等の部材の劣化も起こる。そこで全体を冷却して所定の一定温度に維持する必要がある。そのために、上部、下部から冷却ファン14,16で冷却する。収納部11aの上下で温度差があり、半導体ウェーハ1の上部を所定の温度にするために下部ヒータ15を併用することもある。このようなバーンインユニット10の温度コントロール機能により、半導体ウェーハ1の全半導体デバイス2の温度をさらに均一に、安定して、適正なバーンイン温度に制御することができる。   When there is no temperature variation, outside air is introduced and applied to the upper cooling fins 13 in contact with the wafer tray 7 by the upper cooling fan 14, thereby controlling the predetermined burn-in temperature. In addition, the lower heater 15 and the lower cooling fan 16 are independently controlled to the burn-in temperature. The reason why the lower heater 15 and the lower cooling fan 16 are also used is as follows. The heat generated by the semiconductor wafer 1 reaches 150 ° C. or higher, which is too high as a burn-in temperature. When the temperature is 130 ° C. or higher, deterioration of members such as a contact sheet occurs. Therefore, it is necessary to cool the whole and maintain it at a predetermined constant temperature. For this purpose, cooling is performed by the cooling fans 14 and 16 from above and below. There is a temperature difference between the upper and lower portions of the storage portion 11a, and the lower heater 15 may be used together to bring the upper portion of the semiconductor wafer 1 to a predetermined temperature. By such a temperature control function of the burn-in unit 10, the temperature of all the semiconductor devices 2 of the semiconductor wafer 1 can be controlled more uniformly and stably to an appropriate burn-in temperature.

なお、近年の高集積化によって、300mmウェーハ1枚当たり、デバイス数は2000チップ程度となっており、要求される発熱量は1kW〜5kW程度に達している。この発熱量を発熱素子4で実現するためには、1素子当たり10V程度、50mA〜250mA程度の電流を流せる抵抗素子を用いるのが望ましい。   With the recent high integration, the number of devices per 300 mm wafer is about 2000 chips, and the required heat generation amount has reached about 1 kW to 5 kW. In order to realize this heat generation amount by the heating element 4, it is desirable to use a resistance element capable of flowing a current of about 10 V per element and about 50 mA to 250 mA.

かかる抵抗素子としては、各半導体デバイス2内に多層配線技術で形成される銅配線抵抗や拡散抵抗(ダイオード)を用いることができ、抵抗が高く且つ抵抗値の温度依存が少ないポリシリコン抵抗を用いてもよい。近年の多層配線技術では、歩留まりを安定にする目的で配線密度を一定にするようにしており、無駄な配線も存在しているので、この余剰配線を活用するのが都合よい。   As such a resistance element, a copper wiring resistance or a diffusion resistance (diode) formed by a multilayer wiring technique can be used in each semiconductor device 2, and a polysilicon resistance having a high resistance and a low temperature dependence of the resistance value is used. May be. In the recent multilayer wiring technology, the wiring density is made constant for the purpose of stabilizing the yield, and there are useless wirings. Therefore, it is convenient to utilize the surplus wiring.

スクライブレーン3内に発熱素子4や温度モニター素子5を設ける構造は、スクライブレーン3が最終的に切り離されることから、半導体ウェーハ1の品種に関わらず適用可能である。またこのように半導体ウェーハ1自体に加熱制御の機構を設ける構造であるため、半導体ウェーハ1の外部に設ける加熱制御の機構は、ウェーハ面内の温度バラツキを考えることなくウェーハトレー全体を冷却する単純な機構としても、安定したバーンイン温度制御が可能となり、バーンインユニット10、ひいてはバーンイン装置の小型化を図ることができる。   The structure in which the heating element 4 and the temperature monitoring element 5 are provided in the scribe lane 3 is applicable regardless of the type of the semiconductor wafer 1 because the scribe lane 3 is finally cut off. Since the semiconductor wafer 1 itself is provided with a heating control mechanism as described above, the heating control mechanism provided outside the semiconductor wafer 1 is a simple mechanism that cools the entire wafer tray without considering temperature variations in the wafer surface. Even with this mechanism, stable burn-in temperature control is possible, and the burn-in unit 10 and thus the burn-in apparatus can be downsized.

ただし温度モニター素子5は、必ずしも半導体ウェーハ1上に設けなくてもよく、ウェーハ外部、たとえばウェーハトレー7あるいはコンタクトシート8に設けることも可能である。発熱素子4に対応する温度モニター素子5を設けないことも可能である。   However, the temperature monitoring element 5 does not necessarily have to be provided on the semiconductor wafer 1 and can be provided outside the wafer, for example, on the wafer tray 7 or the contact sheet 8. It is also possible not to provide the temperature monitoring element 5 corresponding to the heating element 4.

発熱素子4に対応する温度モニター素子5を設けない場合は、前工程からの半導体デバイスの良・不良情報から低温箇所を予測し、加熱機構にフィードバックして、半導体ウェーハ1の全面の温度が均一になるように各発熱素子4による加熱を個別に制御する。   When the temperature monitoring element 5 corresponding to the heating element 4 is not provided, the low temperature portion is predicted from the good / bad information of the semiconductor device from the previous process and fed back to the heating mechanism so that the temperature of the entire surface of the semiconductor wafer 1 is uniform. Thus, heating by each heating element 4 is individually controlled.

図4はバーンイン装置内の概略構成図、図5は同バーンイン装置の概略全体構成図である。
図4および図5に示すように、バーンイン装置の本体17内に、上述したバーンインユニット10が上下に多段に設けられている。各バーンインユニット10に対して、バーンイン制御装置18によって、バーンインデータサーバー19を通じて温度,印加電圧電流などのバーンイン測定条件や、測定プログラムの管理,実行を行うとともに、バーンイン測定結果など、測定前、測定中、測定後のデータ管理を行う。またバーンイン制御装置18によって、各バーンインユニット10に収納されたウェーハカセット6の半導体ウェーハ1の面内均熱化の制御を行うために、ネットワークを利用して前工程からの良、不良データの情報を取得する。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram in the burn-in apparatus, and FIG. 5 is a schematic overall configuration diagram of the burn-in apparatus.
As shown in FIGS. 4 and 5, the burn-in unit 10 described above is provided in multiple stages in the vertical direction in the main body 17 of the burn-in apparatus. For each burn-in unit 10, the burn-in control device 18 manages and executes the burn-in measurement conditions such as temperature and applied voltage / current and the measurement program through the burn-in data server 19, and measures the burn-in measurement results before measurement. Manage data after measurement. In addition, in order to control the in-plane soaking of the semiconductor wafer 1 of the wafer cassette 6 housed in each burn-in unit 10 by the burn-in control device 18, information on good and bad data from the previous process using a network. To get.

本体17には、下部に給気口20が形成され、給気口20に続く給気路21が各バーンインユニット10間に形成されるとともに、バーンインユニット10ごとに排気する独立構造の排気路22が形成されていて、本体17内に一方通行の気流が流れてバーンインユニット10どうし影響を及ぼさないようになっている。   An air supply port 20 is formed in the lower portion of the main body 17, and an air supply path 21 following the air supply port 20 is formed between the burn-in units 10, and an independent exhaust path 22 for exhausting each burn-in unit 10. The one-way airflow flows in the main body 17 so that the burn-in units 10 are not affected.

各バーンインユニット10には、処理室11の上部と下部に給気路21に連通する給気口10aが形成され、各給気口10aを覆うように上部冷却ファン14,下部冷却ファン16が設置されている。また処理室11の側方に排気路22に連通する排気口10bが形成され、排気口10bを覆うように排気ファン23が設置されている。   In each burn-in unit 10, an air supply port 10a communicating with the air supply path 21 is formed in the upper and lower portions of the processing chamber 11, and an upper cooling fan 14 and a lower cooling fan 16 are installed so as to cover each air supply port 10a. Has been. An exhaust port 10b communicating with the exhaust path 22 is formed on the side of the processing chamber 11, and an exhaust fan 23 is installed so as to cover the exhaust port 10b.

このため、給気口20から本体17内に入った気体は、バーンインユニット10間の給気路21を流れ、各バーンインユニット10内に上部冷却ファン14により給気口10aを通じて引き込まれて半導体ウェーハ1を冷却するとともに、下部冷却ファン16により給気口10aを通じて引き込まれて、半導体ウェーハ1を支持しているリレーボード12を冷却し、それにより昇温した熱気が排気ファン23により排気口10bを通じて排気路15に排出される。   For this reason, the gas that has entered the main body 17 from the air supply port 20 flows through the air supply path 21 between the burn-in units 10 and is drawn into the burn-in units 10 through the air supply port 10a by the upper cooling fan 14. 1, the relay board 12 supporting the semiconductor wafer 1 is cooled by being drawn through the air supply port 10 a by the lower cooling fan 16, and the heated air is thereby heated by the exhaust fan 23 through the exhaust port 10 b. It is discharged to the exhaust path 15.

このように、半導体ウェーハ1の面内温度バラツキを平準化する温度制御機構と、複数の冷却ファン14,16と排気ファン23を独立に制御して半導体ウェーハ1の温度を補助的に調節する温度制御機構とを設けたことにより、各バーンインユニット10で半導体ウェーハ1をバーンイン設定温度に適正に制御することが出来る。また複数のバーンインユニット10を一体化したバーンイン装置において、バーンインユニット10を密に設けても、各バーンインユニット10間の温度干渉を無くし、設定温度に安定制御することが可能である。   As described above, the temperature control mechanism for leveling the in-plane temperature variation of the semiconductor wafer 1 and the temperature for controlling the temperature of the semiconductor wafer 1 by controlling the cooling fans 14 and 16 and the exhaust fan 23 independently. By providing the control mechanism, each burn-in unit 10 can appropriately control the semiconductor wafer 1 to the burn-in set temperature. Further, in the burn-in apparatus in which a plurality of burn-in units 10 are integrated, even if the burn-in units 10 are densely provided, it is possible to eliminate temperature interference between the burn-in units 10 and to stably control the set temperature.

本発明の半導体ウェーハは、それ自体で加熱制御できるので、ウェーハレベルでバーンイン測定する際の測定の品質向上や、バーンイン装置の小型化などに有用である。   Since the semiconductor wafer of the present invention can be heated and controlled by itself, it is useful for improving the quality of measurement when performing burn-in measurement at the wafer level and for reducing the size of the burn-in apparatus.

本発明の一実施形態における半導体ウェーハの構成図Configuration diagram of a semiconductor wafer in an embodiment of the present invention 半導体ウェーハごとに組立てられるウェーハカセットの分解斜視図Disassembled perspective view of wafer cassette assembled for each semiconductor wafer 本発明の一実施形態におけるバーンイン装置のバーンインユニットの断面図Sectional drawing of the burn-in unit of the burn-in apparatus in one Embodiment of this invention 図3のバーンインユニットを含んだバーンイン装置内の概略構成図Schematic configuration diagram inside the burn-in device including the burn-in unit of FIG. 図3のバーンインユニットを含んだバーンイン装置の概略全体構成図Schematic overall configuration diagram of the burn-in apparatus including the burn-in unit of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 半導体ウェーハ
2 半導体デバイス
3 スクライブレーン
4 発熱素子
5 温度モニター素子
6 ウェーハカセット
7 ウェーハトレー
8 コンタクトシート
10 バーンインユニット
11 処理室
12 リレーボード
13 冷却フィン
14 上部冷却ファン
15 下部ヒータ
16 下部冷却ファン
17 本体
18 バーンイン制御装置
19 バーンイン用データサーバー
20 給気口
21 給気路
22 排気路
23 排気ファン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor wafer 2 Semiconductor device 3 Scribe lane 4 Heating element 5 Temperature monitoring element 6 Wafer cassette 7 Wafer tray 8 Contact sheet
10 Burn-in unit
11 treatment room
12 Relay board
13 Cooling fin
14 Top cooling fan
15 Lower heater
16 Lower cooling fan
17 Body
18 Burn-in control device
19 Burn-in data server
20 Air inlet
21 Air supply path
22 Exhaust channel
23 Exhaust fan

Claims (13)

複数の半導体デバイスをスクライブレーンを介して互いに分離して形成し、当該半導体デバイスを加熱する発熱素子を当該半導体デバイス内とスクライブレーン内の少なくとも一方に設けた半導体ウェーハ。   A semiconductor wafer in which a plurality of semiconductor devices are formed separately from each other via a scribe lane, and a heating element for heating the semiconductor device is provided in at least one of the semiconductor device and the scribe lane. 発熱素子は各半導体デバイスを個別に加熱できるように構成された請求項1記載の半導体ウェーハ。   The semiconductor wafer according to claim 1, wherein the heating element is configured to individually heat each semiconductor device. 発熱素子のそれぞれに対して温度モニター素子を設けた請求項1記載の半導体ウェーハ。   The semiconductor wafer according to claim 1, wherein a temperature monitoring element is provided for each of the heating elements. 温度モニター素子が電流抵抗素子である請求項1記載の半導体ウェーハ。   The semiconductor wafer according to claim 1, wherein the temperature monitoring element is a current resistance element. 各発熱素子による加熱を制御するための制御線とスイッチ素子とをスクライブレーンに設けた請求項1記載の半導体ウェーハ。   The semiconductor wafer according to claim 1, wherein a control line and a switch element for controlling heating by each heating element are provided in the scribe lane. 請求項1記載の半導体ウェーハをウェーハ状態でバーンインする際に、各半導体デバイスに通電した状態で半導体ウェーハの全面の温度分布をモニターし、モニター結果に基づいて、半導体ウェーハの全面の温度が均一化するように複数の発熱素子による加熱を個別に制御する半導体ウェーハの加熱制御方法。   When the semiconductor wafer according to claim 1 is burned in in a wafer state, the temperature distribution of the entire surface of the semiconductor wafer is monitored while each semiconductor device is energized, and the temperature of the entire surface of the semiconductor wafer is made uniform based on the monitoring result. A semiconductor wafer heating control method for individually controlling heating by a plurality of heating elements. 半導体ウェーハの全面の温度分布を半導体ウェーハの内部あるいは外部に設けた温度モニター素子でモニターする請求項6記載の半導体ウェーハの加熱制御方法。   7. The method for controlling heating of a semiconductor wafer according to claim 6, wherein the temperature distribution on the entire surface of the semiconductor wafer is monitored by a temperature monitor element provided inside or outside the semiconductor wafer. 請求項1記載の半導体ウェーハをウェーハ状態でバーンインする際に、前工程からの半導体デバイスの良・不良情報から各半導体デバイスの発熱を予測し、予測結果に基づいて、半導体ウェーハの全面の温度が均一になるように複数の発熱素子による加熱を個別に制御する半導体ウェーハの加熱制御方法。   When the semiconductor wafer according to claim 1 is burned in in a wafer state, the heat generation of each semiconductor device is predicted from the good / bad information of the semiconductor device from the previous process, and the temperature of the entire surface of the semiconductor wafer is determined based on the prediction result. A semiconductor wafer heating control method for individually controlling heating by a plurality of heating elements so as to be uniform. 不良の半導体デバイスを発熱素子により加熱する請求項8記載の半導体ウェーハの加熱制御方法。   9. The method of controlling heating of a semiconductor wafer according to claim 8, wherein the defective semiconductor device is heated by a heating element. 各発熱素子による加熱の制御を当該発熱素子に印加する電流により行う請求項6または請求項8のいずれかに記載の半導体ウェーハの加熱制御方法。   The heating control method for a semiconductor wafer according to claim 6 or 8, wherein the heating control by each heating element is performed by a current applied to the heating element. 請求項1記載の半導体ウェーハをウェーハ状態でバーンインするためのバーンイン装置であって、
半導体ウェーハとウェーハトレーと半導体ウェーハ上の接続部に一括接続したコンタクトシートとが一体化されたウェーハカセットを収納する収納部を設けた処理室と、
前記収納部に収納されたウェーハカセットのコンタクトシートに接続するリレーボードと、
前記リレーボードを通じて半導体ウェーハに電気信号を与えて半導体ウェーハを加熱する複数の発熱素子をそれぞれ発熱させる加熱機構と、
前工程からの半導体デバイスの良・不良情報から低温箇所を予測し、前記加熱機構に指令して、半導体ウェーハの全面の温度が均一になるように各発熱素子による加熱を個別に制御する第1温度制御手段と
を備えたバーンイン装置。
A burn-in apparatus for burning in the semiconductor wafer according to claim 1 in a wafer state,
A processing chamber provided with a storage section for storing a wafer cassette in which a semiconductor wafer, a wafer tray, and a contact sheet collectively connected to a connection section on the semiconductor wafer are integrated;
A relay board connected to the contact sheet of the wafer cassette stored in the storage unit;
A heating mechanism for heating each of a plurality of heating elements for heating the semiconductor wafer by applying an electrical signal to the semiconductor wafer through the relay board;
A first part that predicts a low-temperature location from the good / bad information of the semiconductor device from the previous process and instructs the heating mechanism to individually control the heating by each heating element so that the temperature of the entire surface of the semiconductor wafer becomes uniform. A burn-in device comprising temperature control means.
請求項1記載の半導体ウェーハをウェーハ状態でバーンインするためのバーンイン装置であって、
半導体ウェーハとウェーハトレーと半導体ウェーハ上の接続部に一括接続したコンタクトシートとが一体化されたウェーハカセットを収納する収納部を設けた処理室と、
前記収納部に収納されたウェーハカセットのコンタクトシートに接続するリレーボードと、
前記リレーボードを通じて半導体ウェーハに電気信号を与えて半導体ウェーハを加熱する複数の発熱素子をそれぞれ発熱させる加熱機構と、
前記リレーボードを通じて半導体ウェーハから電気信号を取出して半導体ウェーハの温度分布をモニターする温度モニター機構と、
前記温度モニター機構による半導体ウェーハの温度分布から低温箇所を検出し、前記加熱機構にフィードバックして、半導体ウェーハの全面の温度が均一になるように各発熱素子による加熱を個別に制御する第1温度制御手段と
を備えたバーンイン装置。
A burn-in apparatus for burning in the semiconductor wafer according to claim 1 in a wafer state,
A processing chamber provided with a storage section for storing a wafer cassette in which a semiconductor wafer, a wafer tray, and a contact sheet collectively connected to a connection section on the semiconductor wafer are integrated;
A relay board connected to the contact sheet of the wafer cassette stored in the storage unit;
A heating mechanism for heating each of a plurality of heating elements for heating the semiconductor wafer by applying an electrical signal to the semiconductor wafer through the relay board;
A temperature monitoring mechanism that takes out an electrical signal from the semiconductor wafer through the relay board and monitors the temperature distribution of the semiconductor wafer;
A first temperature that detects a low temperature location from the temperature distribution of the semiconductor wafer by the temperature monitoring mechanism and feeds back to the heating mechanism to individually control heating by each heating element so that the temperature of the entire surface of the semiconductor wafer becomes uniform. And a burn-in device comprising control means.
半導体ウェーハを外部から加熱する補助加熱ヒータと、ウェーハカセットに沿う冷却気流を流す給排気ファンと、前記補助加熱ヒータと給排気ファンとを独立して駆動して半導体ウェーハの温度を制御する第2温度制御手段とをさらに備えた請求項11または請求項12のいずれかに記載のバーンイン装置。   An auxiliary heater for heating the semiconductor wafer from the outside, a supply / exhaust fan for flowing a cooling airflow along the wafer cassette, and a second for controlling the temperature of the semiconductor wafer by independently driving the auxiliary heater and the supply / exhaust fan The burn-in apparatus according to claim 11, further comprising a temperature control unit.
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