JP3092343B2 - Heating element cooling device - Google Patents

Heating element cooling device

Info

Publication number
JP3092343B2
JP3092343B2 JP04228328A JP22832892A JP3092343B2 JP 3092343 B2 JP3092343 B2 JP 3092343B2 JP 04228328 A JP04228328 A JP 04228328A JP 22832892 A JP22832892 A JP 22832892A JP 3092343 B2 JP3092343 B2 JP 3092343B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heating element
conductive fluid
cooling
fluid
supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP04228328A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH06101947A (en
Inventor
淳夫 西原
崇弘 大黒
重幸 佐々木
昇一郎 原田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP04228328A priority Critical patent/JP3092343B2/en
Publication of JPH06101947A publication Critical patent/JPH06101947A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3092343B2 publication Critical patent/JP3092343B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、発熱体を冷却して所定
温度に高精度で保持する発熱体の冷却装置に係り、特に
半導体ウエハ上に形成された集積回路の電気特性を検査
する際、給電されて発熱する半導体ウエハなどの発熱体
を冷却するのに好適な発熱体の冷却装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooling device for a heating element which cools the heating element and maintains it at a predetermined temperature with high precision, and more particularly to a method for inspecting electrical characteristics of an integrated circuit formed on a semiconductor wafer. The present invention relates to a heating element cooling device suitable for cooling a heating element such as a semiconductor wafer that generates heat when supplied with power.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の半導体ウエハの冷却装置
においては、図8に示すように冷凍機5から供給される
低温の冷却流体が循環する冷却パイプ6を内蔵した冷却
ブロック4上に、発熱体である半導体ウエハ1を載置
し、この半導体ウエハを冷却ブロック4に設けられた真
空排気口15を介して真空ポンプ8によって真空チャッ
クし、冷却ブロック4との接触伝導によって半導体ウエ
ハ1の冷却を行っていた。この時、冷却ブロックと半導
体ウエハとの間の接触熱抵抗により半導体ウエハの温度
は大きく変化するとともに、温度分布が不均一となる恐
れがあった。そこで、この接触熱抵抗を小さく安定にす
る方法が提案されている。その一つとして日経エレクト
ロニクス1985年6月17日号(NO.371)に半
導体パッケージと熱伝導体との接触面にサーマル・コン
パウンドと称する高熱伝導性グリースを塗布する構造の
ものが記載されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in this type of semiconductor wafer cooling apparatus, as shown in FIG. 8, a cooling block 4 having a built-in cooling pipe 6 through which a low-temperature cooling fluid supplied from a refrigerator 5 circulates is provided. The semiconductor wafer 1, which is a heating element, is placed, and this semiconductor wafer is vacuum-chucked by the vacuum pump 8 through the vacuum exhaust port 15 provided in the cooling block 4, and the semiconductor wafer 1 is contacted with the cooling block 4 by conduction. Cooling was taking place. At this time, the temperature of the semiconductor wafer greatly changes due to the contact thermal resistance between the cooling block and the semiconductor wafer, and the temperature distribution may be non-uniform. Therefore, a method for stabilizing the contact thermal resistance has been proposed. As one of them, Nikkei Electronics, June 17, 1985 (No. 371) describes a structure in which a high thermal conductive grease called thermal compound is applied to a contact surface between a semiconductor package and a thermal conductor. .

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】発熱体である半導体ウ
エハを冷却する場合、冷却体の接触面の面精度を高精度
に仕上げ、表面粗さと反りを数μm程度にしても、接触
面間の真空チャック部近傍には流体が介在せず、一方、
半導体ウエハの外周には空気が介在する。流体が介在し
ない部分においては、熱の伝導が極端に悪くなる一方、
空気が介在する部分は真空中ほどではないが、物体間の
熱抵抗が空気の熱伝導率が小さいので大きくなる。ま
た、接触面間に数μm程度のゴミが付着すると、接触熱
抵抗が大きく変動する。このため、高発熱する半導体ウ
エハの温度を高精度に維持しながら冷却することは難し
い。
When a semiconductor wafer as a heating element is cooled, even if the surface accuracy of the contact surface of the cooling member is finished with high accuracy and the surface roughness and warpage are about several μm, the contact surface between the contact surfaces is cooled. No fluid intervenes near the vacuum chuck,
Air is interposed on the outer periphery of the semiconductor wafer. In the part where fluid does not intervene, heat conduction becomes extremely poor,
The portion where air intervenes is not as high as in vacuum, but the thermal resistance between the objects increases because the thermal conductivity of air is low. In addition, when dust of about several μm adheres between the contact surfaces, the contact thermal resistance greatly varies. For this reason, it is difficult to cool the semiconductor wafer that generates high heat while maintaining the temperature with high accuracy.

【0004】上記従来技術はこの点を解決するために提
案されたものであるが、この方法においても以下に述べ
るような不具合があった。すなわち、高熱伝導性グリー
スを塗布して冷却する構造を半導体ウエハの冷却用とし
て用いた場合、頻繁に着脱を繰り返す半導体ウエハを高
精度に温度コントロールするには塗布するグリースの量
を正確に一定に保たねばならない。つまり、接触面間に
介在するグリースの厚さにより接触熱抵抗が支配される
ため、グリースの量を一定量に保つことが不可欠とな
る。しかし、短時間に多量の半導体ウエハに対してグリ
ースの厚さを一定にすることは難しい。また、半導体ウ
エハの冷却後は接触面に塗布したグリースを洗浄する必
要があり、工程上の手間が増えてしまう。さらに、洗浄
が不完全だと後工程に大きな影響を及ぼす。
The above-mentioned prior art has been proposed to solve this problem, but this method also has the following disadvantages. In other words, when a structure that applies and cools high thermal conductive grease to cool semiconductor wafers is used, in order to control the temperature of semiconductor wafers that repeat frequent attachment and detachment with high precision, the amount of grease to be applied must be exactly constant. Must be kept. That is, since the contact thermal resistance is controlled by the thickness of the grease interposed between the contact surfaces, it is indispensable to keep the amount of the grease constant. However, it is difficult to keep the grease thickness constant for a large number of semiconductor wafers in a short time. Further, after cooling the semiconductor wafer, it is necessary to clean the grease applied to the contact surface, which increases the time and labor required for the process. Further, incomplete cleaning has a great effect on the subsequent steps.

【0005】また、他の接触熱抵抗を安定にする方法と
して、半導体CVD装置において半導体ウエハと冷却体
の接触面間に高熱伝導性のヘリウムガスを供給するもの
が知られている。しかし、ヘリウムガスを噴射させる
と、半導体ウエハがヘリウムガスの供給圧力によって若
干量押し上げられ、目的とする半導体ウエハとの吸着作
用が得られない。また、ヘリウムガスを狭い空間内で低
圧にすると熱伝導率が低下するので、ウエハを吸着する
ために減圧すると冷却性能が低下する。そして、冷却面
に供給され伝熱に寄与した後のガスは周囲に拡散し、そ
の周囲での工程に影響を及ぼす。
As another method for stabilizing the contact thermal resistance, there is known a method of supplying a highly thermally conductive helium gas between a contact surface between a semiconductor wafer and a cooling body in a semiconductor CVD apparatus. However, when the helium gas is injected, the semiconductor wafer is slightly pushed up by the supply pressure of the helium gas, so that the desired adsorption action with the semiconductor wafer cannot be obtained. Further, when the pressure of the helium gas is reduced in a narrow space, the thermal conductivity is reduced. Therefore, when the pressure is reduced to adsorb the wafer, the cooling performance is reduced. Then, the gas supplied to the cooling surface and contributing to the heat transfer diffuses to the surroundings, and affects processes around the surroundings.

【0006】本発明の目的は、LSIチップ等の発熱量
の大きい発熱体を、その温度と表面の平坦度を高精度に
保ちながら、短時間に汚染することなく効率よく冷却で
きる発熱体の冷却装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to cool a heating element such as an LSI chip which can efficiently cool a heating element having a large amount of heat without contaminating it in a short time while maintaining its temperature and surface flatness with high accuracy. It is to provide a device.

【0007】本発明の他の目的は、発熱チップを含む領
域を高性能に冷却し、他の非発熱チップ領域の冷却性能
を発熱チップを含む領域に比して低下させることによ
り、検査領域のチップの温度分布を均一にすることにあ
る。
Another object of the present invention is to provide a high-performance cooling of a region including a heat-generating chip and a decrease in cooling performance of other non-heat-generating chip regions as compared with a region including a heat-generating chip. The purpose is to make the temperature distribution of the chip uniform.

【0008】本発明の更に他の目的は、高性能に冷却す
るために高熱伝導性流体を発熱体と冷却体の間隙に効果
的に供給する制御装置を提供することにある。
It is still another object of the present invention to provide a control device for effectively supplying a highly thermally conductive fluid to a gap between a heating element and a cooling element for high-performance cooling.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、発熱体を冷却体に接触させ、熱伝導性流
体の供給、回収機構を設け、発熱体と冷却体接触面間に
高熱伝導性流体を噴出・充満させ、高熱伝導性流体の伝
導により接触熱抵抗を低減させるようにしたものであ
る。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a heating element in contact with a cooling body, a supply and recovery mechanism for a heat conductive fluid, and a heating and cooling mechanism provided between the heating element and the cooling body contact surface. A high thermal conductive fluid is jetted and filled to reduce contact thermal resistance by conduction of the high thermal conductive fluid.

【0010】本発明の他の特徴は、上記高熱伝導性流体
の供給圧力と回収圧力を制御する構造を付加し、発熱体
の周囲圧力よりも供給圧力は低く設定し、回収する圧力
は更に低くすることにより圧力差が生じさせ、接触熱抵
抗を低減すると同時に冷却体表面に発熱体を吸着固定す
る機構を備えたものである。
Another feature of the present invention is that a structure for controlling the supply pressure and the recovery pressure of the high thermal conductive fluid is added, the supply pressure is set lower than the ambient pressure of the heating element, and the recovery pressure is further reduced. By doing so, a pressure difference is generated to reduce the contact thermal resistance, and at the same time, a mechanism is provided for adsorbing and fixing the heating element on the surface of the cooling element.

【0011】本発明の更に他の特徴は、接触面間の微小
な間隙から供給した高熱伝導性流体を開口面積の比較的
大きな回収口へ導く際に、回収口付近で急激な圧力降下
が生じ、高熱伝導性流体が気体の場合には断熱膨張によ
り流体が低温になるために、また高熱伝導性流体が液体
の場合には蒸発作用により気化する際の気化熱等の付加
される冷却効果により性能が向上することである。
Still another feature of the present invention is that when a highly thermally conductive fluid supplied from a minute gap between contact surfaces is guided to a recovery port having a relatively large opening area, a sudden pressure drop occurs near the recovery port. When the high thermal conductive fluid is a gas, the fluid becomes low temperature due to adiabatic expansion, and when the high thermal conductive fluid is a liquid, an additional cooling effect such as heat of vaporization due to vaporization due to an evaporating action. Performance is to be improved.

【0012】本発明の更に他の特徴は、発熱体が複数の
部分領域に分割され、その部分領域が独立して発熱する
場合には、発熱体の各部分領域に対して独立に熱伝導性
流体の供給、回収機構を設け、発熱している部分領域に
のみ高熱伝導性流体の供給・回収を行うように制御する
ものである。
Still another feature of the present invention is that, when the heating element is divided into a plurality of partial areas and the partial areas generate heat independently, each of the partial areas of the heating element is independently thermally conductive. A fluid supply / recovery mechanism is provided to control the supply / recovery of the highly thermally conductive fluid only to the heated partial area.

【0013】本発明の更に他の特徴は、発熱体の発熱部
分が加重を受け、冷却体に押しつけられている場合に
は、供給圧力は加重圧力より低く、回収する圧力は周囲
圧力よりも低く設定し、加重機構と高熱伝導性流体の供
給機構を同期させて制御することにより、発熱体を冷却
体に吸着させたまま、加重の無い場合よりも高熱伝導性
流体の圧力を高くする機構を備えたものである。
Still another feature of the present invention is that when the heating portion of the heating element is under load and is pressed against the cooling body, the supply pressure is lower than the load pressure and the recovery pressure is lower than the ambient pressure. By setting and controlling the weighting mechanism and the supply mechanism of the high thermal conductive fluid in synchronization, a mechanism that raises the pressure of the high thermal conductive fluid as compared to the case without load while keeping the heating element adsorbed on the cooling body It is provided.

【0014】[0014]

【作用】本発明によれば、発熱体と冷却体との微小な間
隙に高熱伝導性流体を供給しつつ接触させ、同時にそれ
までこの接触面に介在していた空気を流体の回収を目的
とする穴から回収することにより、この間隙は高熱伝導
性流体で満たされ、発熱体と冷却体の間の接触熱抵抗を
低減させることができる。このとき、流体の噴出によっ
て発熱体の接触面に付着したゴミを除去し、接触面間に
ゴミが挟まることによって性能が低下することを避けら
れる。
According to the present invention, an object is to contact a minute gap between a heating element and a cooling element while supplying a highly thermally conductive fluid while supplying air, and at the same time, to recover air that has been intervening at this contact surface. The gap is filled with a highly thermally conductive fluid by recovering from the hole, and the contact thermal resistance between the heating element and the cooling element can be reduced. At this time, dust adhering to the contact surface of the heating element due to the ejection of the fluid is removed, and the performance can be prevented from deteriorating due to the dust being caught between the contact surfaces.

【0015】また、本発明によれば、高熱伝導性流体の
供給圧力を発熱体の周囲圧力よりも低く、回収圧力をそ
の供給圧力よりもさらに低く設定することにより、圧力
差が生じて冷却体表面に発熱体が吸着し、発熱体が反っ
て冷却体との間隙が広がることによる冷却性能の低下を
避けられる。
Further, according to the present invention, by setting the supply pressure of the high heat conductive fluid lower than the ambient pressure of the heating element and setting the recovery pressure further lower than the supply pressure, a pressure difference is generated and the cooling element is set. It is possible to avoid a decrease in cooling performance due to the heating element being adsorbed on the surface and the heating element warping and widening the gap with the cooling body.

【0016】さらに、本発明によれば、部分領域に分割
された発熱体に対しては、発熱部分を含む領域のみに高
熱伝導性流体を供給して高性能冷却を行い、その周囲の
冷却性能を低く抑えることにより、発熱部分から周囲へ
の熱の逃げを低減し、発熱体の温度分布を均一化でき
る。
Further, according to the present invention, the heating element divided into partial regions is supplied with a high thermal conductive fluid only to the region including the heat generating portion to perform high-performance cooling, and the cooling performance around the region is reduced. , The escape of heat from the heat generating portion to the surroundings can be reduced, and the temperature distribution of the heat generating element can be made uniform.

【0017】さらに、本発明によれば、発熱体が荷重を
受けている場合には、高熱伝導性流体の供給圧力は荷重
圧力より低い範囲で高めて、荷重を受けた領域に対して
のみ高い圧力で高熱伝導性流体を供給することにより、
発熱体を冷却体から浮かせることなく、しかも低圧で熱
伝導率が低下する性質を持った高熱伝導性気体を有利な
条件で使うことができる。
Further, according to the present invention, when the heating element is under load, the supply pressure of the high thermal conductive fluid is increased in a range lower than the load pressure, and is increased only in the area where the load is applied. By supplying high heat conductive fluid with pressure,
It is possible to use a highly thermally conductive gas having a property that the thermal conductivity is reduced at a low pressure without floating the heating element from the cooling element under advantageous conditions.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1により説明す
る。図1は本発明の第1実施例である発熱体の冷却装置
の縦断面図である。この図において、半導体ウエハ1は
電気特性の評価対象になるもので、通常シリコンウエハ
が多用される。半導体ウエハ1は、その上面に多数形成
された集積回路を逐一評価する際に、その都度集積回路
の中の電源回路や信号回路に給電されて発熱体となる。
そして、集積回路の電気特性を評価する際には特性に対
する温度変化の影響を除くため、一定温度の下で給電す
るので半導体ウエハ1を冷却する必要がある。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a vertical sectional view of a heating device cooling device according to a first embodiment of the present invention. In this figure, a semiconductor wafer 1 is an object to be evaluated for electrical characteristics, and a silicon wafer is often used. When evaluating a large number of integrated circuits formed on the upper surface of the semiconductor wafer 1 one by one, power is supplied to a power supply circuit and a signal circuit in the integrated circuit each time, and the semiconductor wafer 1 becomes a heating element.
When the electrical characteristics of the integrated circuit are evaluated, power is supplied at a constant temperature in order to eliminate the influence of temperature change on the characteristics, so that the semiconductor wafer 1 needs to be cooled.

【0019】半導体ウエハ1上部には、半導体ウエハ1
に形成された集積回路に給電およびテスト信号の取り出
しを行うコンタクトプローブピン2と、このプローブピ
ン2を保持するプローブカード3が設置されている。そ
して、半導体ウエハ1は冷却ブロックの上面に載置され
ている。なお、図1中で冷却ブロック4と半導体ウエハ
1との接触状況を、模擬的に等価間隙を介して接触しあ
っているように図示しているが、冷却ブロック4と半導
体ウエハ1には、ともに表面粗さと反りが数μm程度存
在するので、実際は互いに接触しあうとミクロ的には表
面の凹凸部が互いにぶつかりあい、凹部では微小な間隙
が存在する。この様なミクロ的な状況は図示しにくいの
で、この凹部での微小な間隙の存在を表すため上述した
ように模擬的な等価間隙で示した。
On top of the semiconductor wafer 1, the semiconductor wafer 1
A contact probe pin 2 for supplying power to the integrated circuit and extracting a test signal and a probe card 3 for holding the probe pin 2 are provided. The semiconductor wafer 1 is placed on the upper surface of the cooling block. In FIG. 1, the contact state between the cooling block 4 and the semiconductor wafer 1 is schematically illustrated as being in contact with each other via an equivalent gap. In both cases, the surface roughness and the warpage are on the order of several μm. Therefore, when they actually come into contact with each other, the microscopic irregularities on the surface collide with each other, and a minute gap exists in the concave. Since such a microscopic situation is difficult to illustrate, the simulated equivalent gap is shown as described above to indicate the existence of a minute gap in the concave portion.

【0020】さて、本実施例の発熱体の冷却装置は、半
導体ウエハ1を載置する冷却ブロック4と、その冷却ブ
ロック4中にその一部が形成された冷却パイプ6を通じ
て、冷却ブロック4に冷媒を供給する冷凍機5と、冷却
ブロック4に設けた往きの流路を通じて供給口7から半
導体ウエハ1と冷却ブロック4との接触面間に高熱伝導
性流体としてヘリウムガスを供給するタンク8と、高熱
伝導性流体を冷却ブロック4に設けた回収口10から戻
りの流路を通じて回収する回収装置11とから構成され
ている。さらに詳しく説明すると、冷凍機5から送給さ
れた冷媒により内蔵する冷却パイプ6を通じて冷却ブロ
ック4が冷却され、そして冷媒は再び冷凍機5に戻され
て循環流路が形成される。また、冷却ブロック4には、
半導体ウエハ1の中央部および外径側に対面して開口す
る複数の供給口7が設けられ、この供給口7にはタンク
8から流量を一定に制御する流量制御弁9を介して高熱
伝導性流体が供給される。さらに、冷却ブロック4に
は、各供給口7より外径側で半導体ウエハ1に対面して
開口する複数の回収口10が設けられている。供給口7
から流出した高熱伝導性流体は冷却ブロック4との間に
介在して高熱伝導性流体層12を形成し、回収口10を
介して回収装置11により回収される。なお、ここで高
熱伝導性流体層と称している層は、半導体ウエハ1と冷
却ブロック4との接触面には数μm程度の表面粗さと反
りのために微小な凹凸があるため、この接触面間で固体
接触する部分と高熱伝導性流体が存在する微小な間隙と
を含めたものである。
The heating element cooling apparatus of this embodiment is connected to the cooling block 4 through a cooling block 4 on which the semiconductor wafer 1 is mounted and a cooling pipe 6 partially formed in the cooling block 4. A refrigerator 5 for supplying a refrigerant; a tank 8 for supplying a helium gas as a highly thermally conductive fluid from a supply port 7 to a contact surface between the semiconductor wafer 1 and the cooling block 4 through a flow path provided in the cooling block 4; And a recovery device 11 for recovering the high thermal conductive fluid from the recovery port 10 provided in the cooling block 4 through a return flow path. More specifically, the cooling block 4 is cooled by the refrigerant supplied from the refrigerator 5 through the built-in cooling pipe 6, and the refrigerant is returned to the refrigerator 5 again to form a circulation flow path. In addition, the cooling block 4 includes:
A plurality of supply ports 7 are provided facing the central portion and the outer diameter side of the semiconductor wafer 1. The supply ports 7 are provided with a high thermal conductivity through a flow control valve 9 for controlling the flow rate from a tank 8 to be constant. Fluid is supplied. Further, the cooling block 4 is provided with a plurality of recovery ports 10 which are open on the outer diameter side from the respective supply ports 7 and face the semiconductor wafer 1. Supply port 7
The high thermal conductive fluid flowing out of the cooling block 4 forms a high thermal conductive fluid layer 12 between the cooling block 4 and is recovered by the recovery device 11 through the recovery port 10. Here, the layer referred to as the high thermal conductive fluid layer has a small unevenness due to the surface roughness and warpage of about several μm on the contact surface between the semiconductor wafer 1 and the cooling block 4. This includes a portion in solid contact between them and a minute gap in which a highly thermally conductive fluid exists.

【0021】ここで、半導体ウエハ1に形成した集積回
路の検査を逐一行う訳であるが、この検査中の集積回路
だけが発熱するので、検査中の集積回路13に対応した
部分の流路に設けた流量制御弁のみを開いて、発熱して
いる集積回路部分に高熱伝導性流体を供給する。そし
て、この供給された高熱伝導性流体を回収口10より回
収するので、検査対象の集積回路13の裏側部分のみが
高熱伝導性流体で満たされ、部分的に熱抵抗を下げるこ
とができる。
Here, the inspection of the integrated circuit formed on the semiconductor wafer 1 is performed one by one. However, since only the integrated circuit under test generates heat, a flow path corresponding to the integrated circuit 13 under test is formed. Only the provided flow control valve is opened to supply the high heat conductive fluid to the integrated circuit part that is generating heat. Since the supplied high thermal conductive fluid is recovered from the recovery port 10, only the back side of the integrated circuit 13 to be inspected is filled with the high thermal conductive fluid, and the thermal resistance can be partially reduced.

【0022】半導体ウエハ1の表面側にはコンタクトプ
ローブピン2の荷重が加わっている。一方、半導体ウエ
ハ1の裏面には、高熱伝導性流体の圧力が高熱伝導性流
体の接触面に作用する。そこで、高熱伝導性流体の平均
圧力がコンタクトプローブピン2の荷重による圧力より
小さく、さらに高熱伝導性流体の回収口10での圧力が
大気圧以下となるできるだけ高い圧力に高熱伝導性流体
の供給圧を設定することにより、効果的な冷却を行うこ
とができる。
The load of the contact probe pins 2 is applied to the front side of the semiconductor wafer 1. On the other hand, on the back surface of the semiconductor wafer 1, the pressure of the highly thermally conductive fluid acts on the contact surface of the highly thermally conductive fluid. Therefore, the supply pressure of the high thermal conductive fluid is set to be as high as possible so that the average pressure of the high thermal conductive fluid is smaller than the pressure due to the load of the contact probe pin 2 and the pressure of the high thermal conductive fluid at the recovery port 10 is equal to or lower than the atmospheric pressure. , Effective cooling can be performed.

【0023】また、コンタクトプローブピン2が半導体
ウエハに荷重を加えている間だけ高熱伝導性流体を供給
するように、コンタクトプローブピン2の動きに同期し
て流れを制御している。これにより、半導体ウエハ1を
冷却ブロック4に密着させ得るとともに、高熱伝導性流
体の熱伝導率を低下することなく高熱伝導性流体を半導
体ウエハと冷却ブロックの間隙に供給することができ
る。
Further, the flow is controlled in synchronization with the movement of the contact probe pins 2 so that the high thermal conductive fluid is supplied only while the contact probe pins 2 apply a load to the semiconductor wafer. Thus, the semiconductor wafer 1 can be brought into close contact with the cooling block 4 and the high thermal conductive fluid can be supplied to the gap between the semiconductor wafer and the cooling block without lowering the thermal conductivity of the high thermal conductive fluid.

【0024】次に、このように構成した本実施例の運用
方法について説明する。検査時には、まず半導体ウエハ
1上のある集積回路にコンタクトプローブピン2を押し
つける。次に制御弁9を開き、高熱伝導性流体を供給す
る。そして、高熱伝導性流体が間隙に広がり、熱抵抗が
低減された時に集積回路へ給電し、検査を開始する。検
査が終わると、まず高熱伝導性流体の供給を止め、コン
タクトプローブピン2を持ち上げる。次に、検査する集
積回路の位置までコンタクトプローブピン2を移動す
る。これにより、第1に発熱している集積回路は常に高
性能に冷却できる。第2に半導体ウエハ1と冷却ブロッ
ク4との間隙の圧力を半導体ウエハ1とコンタクトプロ
ーブピン2間の押し付け圧力より小さくして、ウエハ1
を常に冷却ブロック4に吸着させることができる。
Next, a description will be given of an operation method of the embodiment constructed as described above. At the time of inspection, first, the contact probe pins 2 are pressed against a certain integrated circuit on the semiconductor wafer 1. Next, the control valve 9 is opened to supply the high heat conductive fluid. Then, when the high thermal conductive fluid spreads in the gap and the thermal resistance is reduced, power is supplied to the integrated circuit and the inspection is started. When the inspection is completed, first, the supply of the high thermal conductive fluid is stopped, and the contact probe pins 2 are lifted. Next, the contact probe pins 2 are moved to the position of the integrated circuit to be inspected. As a result, first, the integrated circuit that generates heat can always be cooled with high performance. Second, the pressure in the gap between the semiconductor wafer 1 and the cooling block 4 is made smaller than the pressing pressure between the semiconductor wafer 1 and the contact probe pins 2 so that the wafer 1
Can always be adsorbed to the cooling block 4.

【0025】図2は、図1における冷却ブロック4の接
触面側の表面図である。各集積回路が接する領域の中心
に高熱伝導性流体の供給口7を、前記領域の四隅に流体
回収口10を設け、各集積回路に対して独立に高熱伝導
性流体の供給と回収を行うことができるように構成して
いる。
FIG. 2 is a front view of the contact surface side of the cooling block 4 in FIG. Providing a high thermal conductive fluid supply port 7 at the center of the area where each integrated circuit contacts and a fluid recovery port 10 at each of the four corners of the area to independently supply and recover the high thermal conductive fluid to each integrated circuit. It is configured to be able to.

【0026】また、図3に示したのは本発明の第2の実
施例であり、図2の実施例において、各集積回路の境界
に対応する冷却ブロック4表面に溝14を設け、互いに
隣り合う高熱伝導性流体回収口10を連結したものであ
る。これにより、まず、流体を回収する回収口付近の流
体圧力を各集積回路の周辺部方向に均一化できること、
次に荷重を受けている集積回路の外側の領域の圧力を確
実に高熱伝導性流体の回収圧力以下とできること、更
に、発熱している集積回路だけに高熱伝導性流体を供給
することにより温度を均一化できること、等の効果があ
る。また、溝14で流体の回収圧力が均一化されるた
め、流体回収口10の個数を減らすことも可能となる。
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. In the embodiment shown in FIG. 2, grooves 14 are provided on the surface of the cooling block 4 corresponding to the boundary of each integrated circuit, and adjacent to each other. The high heat conductive fluid recovery ports 10 are connected to each other. As a result, first, the fluid pressure near the recovery port for recovering the fluid can be made uniform in the direction of the peripheral portion of each integrated circuit.
Next, the pressure in the area outside the integrated circuit under load can be reliably reduced to a level lower than the recovery pressure of the high thermal conductive fluid, and the temperature is increased by supplying the high thermal conductive fluid only to the integrated circuit that is generating heat. There are effects such as uniformity. Further, since the fluid collecting pressure is made uniform in the groove 14, the number of the fluid collecting ports 10 can be reduced.

【0027】図4は本発明の第3の実施例であり、図3
の実施例において中央に1列に並んだ集積回路について
その間の溝14を取り除き、この1列の集積回路につい
て高熱伝導性流体供給口を1個にまとめたものである。
このようにすることにより、集積回路をグループに分
け、各々のグループ毎に高熱伝導性流体の供給と回収を
行うことが可能となり、高熱伝導性流体の供給口や流量
制御弁の個数を減らすことができる。
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention.
In this embodiment, the grooves 14 between the integrated circuits arranged in the center in one row are removed, and the high thermal conductive fluid supply ports are integrated into one integrated circuit in this one row.
By doing so, the integrated circuits can be divided into groups, and the supply and recovery of the high thermal conductive fluid can be performed for each group, and the number of supply ports for the high thermal conductive fluid and the number of flow control valves can be reduced. Can be.

【0028】図5は本発明のさらに他の実施例を示した
ものである。冷却ブロック4の下方には冷却ブロック4
を載せる台16が配設されており、台16のほぼ中心部
には高熱伝導性流体の供給管18が形成されている。そ
して、この冷却ブロック4と台16の対向する面には供
給管18から高熱伝導性流体が漏れるのを防止するため
にOリング17が配設されている。冷却ブロック4に
は、図4の実施例と同様に各集積回路の周囲に対応して
溝14が、そして、溝14の底部には流体回収口10が
設けられている。台16の中心に対応してコンタクトプ
ローブピン2が、冷却ブロック4の上方に設けられてい
る。冷却ブロック4には複数の高熱伝導性流体の供給口
が設けられており、検査対象となる集積回路に応じて用
いられる供給口を変えることができる。すなわち、冷却
ブロック4にウエハ1を吸着したまま冷却ブロック4を
台16から浮かせ、検査を受ける集積回路がコンタクト
プローブピン2の直下にくるように冷却ブロック4を水
平に移動させて高熱伝導性流体供給口18と供給口7と
を連結し1つの流路を形成する。この流路の接続部はO
リング17によりシールされているので、高熱伝導性流
体の外部への漏洩を防止できる。これにより、検査を受
ける集積回路への高熱伝導性流体の供給路が確保され
る。その結果、各集積回路に対して制御弁9を設けるこ
となく、検査を受ける集積回路への高熱伝導性流体の供
給が行える。また、本実施例ではOリング17を冷却ブ
ロック4と台18との間に配置しているが、台18また
は冷却ブロック4に溝を設け、その溝にOリングを保持
するようにしても良い。この場合、台4の移動をより速
やかに行える効果がある。
FIG. 5 shows still another embodiment of the present invention. The cooling block 4 is located below the cooling block 4.
Is provided, and a supply pipe 18 for a highly thermally conductive fluid is formed substantially in the center of the base 16. An O-ring 17 is provided on the surface of the cooling block 4 opposite to the base 16 in order to prevent the highly thermally conductive fluid from leaking from the supply pipe 18. The cooling block 4 is provided with a groove 14 corresponding to the periphery of each integrated circuit as in the embodiment of FIG. 4, and a fluid recovery port 10 is provided at the bottom of the groove 14. A contact probe pin 2 is provided above the cooling block 4 corresponding to the center of the table 16. The cooling block 4 is provided with a plurality of supply ports for the high heat conductive fluid, and the supply ports used can be changed according to the integrated circuit to be inspected. That is, the cooling block 4 is lifted from the table 16 while the wafer 1 is being sucked to the cooling block 4, and the cooling block 4 is moved horizontally so that the integrated circuit to be inspected is located directly below the contact probe pins 2, and the high thermal conductive fluid is removed. The supply port 18 and the supply port 7 are connected to form one flow path. The connection of this flow path is O
Since it is sealed by the ring 17, leakage of the highly thermally conductive fluid to the outside can be prevented. As a result, a supply path of the highly thermally conductive fluid to the integrated circuit to be inspected is secured. As a result, it is possible to supply the highly thermally conductive fluid to the integrated circuit to be inspected without providing the control valve 9 for each integrated circuit. Further, in the present embodiment, the O-ring 17 is disposed between the cooling block 4 and the table 18, but a groove may be provided in the table 18 or the cooling block 4 and the O-ring may be held in the groove. . In this case, there is an effect that the table 4 can be moved more quickly.

【0029】図6は本発明の第4の実施例であり、高熱
伝導性流体の供給口7の下にそれぞれ弁9を設けてい
る。冷却ブロック4の位置を検査対象の集積回路の位置
に合わせた後、弁制御器19を押し上げ、検査を行うチ
ップに高熱伝導性流体を供給する。これにより、弁の制
御機構を簡略化することができる。
FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention, in which valves 9 are provided below supply ports 7 of the highly heat conductive fluid. After adjusting the position of the cooling block 4 to the position of the integrated circuit to be inspected, the valve controller 19 is pushed up to supply the high thermal conductive fluid to the chip to be inspected. Thereby, the control mechanism of the valve can be simplified.

【0030】図7は冷却ブロック4の製造方法を示した
ものである。板20、21、22、23を順次貼り合わ
せて、冷却ブロックを構成する。外部から供給された高
熱伝導性流体は、板21と22、及び板22と23とに
それぞれ設けられた溝により形成される流路から流体供
給口7に送られ、回収口10から回収された後、板20
と板21の間に設けられた溝により形成される流路で一
つにまとめられ、排気される。このように製造すれば、
流体の供給口及び回収口の個数が増加した場合にも、板
の枚数を増やすだけで対応でき、容易に冷却ブロックを
構成することができる。
FIG. 7 shows a method of manufacturing the cooling block 4. The plates 20, 21, 22, and 23 are sequentially bonded to form a cooling block. The high heat conductive fluid supplied from the outside was sent to the fluid supply port 7 from a channel formed by grooves provided in the plates 21 and 22, and the plates 22 and 23, and was recovered from the recovery port 10. Later, plate 20
And are exhausted by a channel formed by a groove provided between the plate 21 and the plate 21. If manufactured in this way,
Even when the number of fluid supply ports and the number of recovery ports increases, the number of plates can be increased to cope with the increase, and the cooling block can be easily configured.

【0031】また、本発明はそれを逸脱しない範囲にお
いて、ウエハーのプロービング試験装置や半導体CVD
装置、エッチング装置等に適用できる。
The present invention also provides a wafer probing test apparatus and a semiconductor CVD apparatus without departing from the scope of the present invention.
Applicable to equipment, etching equipment, etc.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば空気
中において発熱体を冷却体に密着保持でき、また、発熱
体と冷却体との接触熱抵抗を低減して均一な温度条件で
半導体ウエハに形成された集積回路の検査をすることが
できる。
As described above, according to the present invention, the heating element can be held in close contact with the cooling element in the air, and the contact thermal resistance between the heating element and the cooling element can be reduced to achieve uniform temperature conditions. It is possible to inspect an integrated circuit formed on a semiconductor wafer.

【0033】[0033]

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view of one embodiment of the present invention.

【図2】図1の冷却ブロックの接触面表面の図である。2 is a view of a contact surface of the cooling block of FIG. 1;

【図3】本発明の他の実施例の冷却ブロックの表面図で
ある。
FIG. 3 is a front view of a cooling block according to another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の他の実施例の冷却ブロックの表面図で
ある。
FIG. 4 is a front view of a cooling block according to another embodiment of the present invention.

【図5】本発明の他の実施例の斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の他の実施例の縦断面図である。FIG. 6 is a longitudinal sectional view of another embodiment of the present invention.

【図7】図1における冷却ブロックの製造方法を示す図
である。
FIG. 7 is a view illustrating a method of manufacturing the cooling block in FIG. 1;

【図8】従来の半導体ウエハの冷却装置の縦断面図であ
る。
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a conventional semiconductor wafer cooling device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…発熱体の半導体ウエハ、 2…コンタクトプロー
ブピン、3…プローブカード、 4…冷却ブロック、
5…冷凍機、6…冷却液循環パイプ、 7…高熱
伝導性流体供給口、8…高熱伝導性流体タンク、 9
…高熱伝導性流体流量制御弁、10…高熱伝導性流体回
収口、 11…流体回収装置、12…高熱伝導性流体
層、 13…高熱伝導性流体回収溝、14…高熱伝導
性流体供給溝、 15…集積回路、16…冷却ブロッ
ク支持台、 17…Oリング、18…高熱伝導性流体
供給管、 19…弁制御器、 20…溝付き板、2
4…真空排気口
1. Heating semiconductor wafer 2. Contact probe pins 3. Probe card 4. Cooling block
5: Refrigerator, 6: Coolant circulation pipe, 7: High thermal conductive fluid supply port, 8: High thermal conductive fluid tank, 9
... High thermal conductive fluid flow control valve, 10 ... High thermal conductive fluid recovery port, 11 ... Fluid recovery device, 12 ... High thermal conductive fluid layer, 13 ... High thermal conductive fluid recovery groove, 14 ... High thermal conductive fluid supply groove, DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 ... Integrated circuit, 16 ... Cooling block support stand, 17 ... O-ring, 18 ... High heat conductive fluid supply pipe, 19 ... Valve controller, 20 ... Grooved plate, 2
4: Vacuum exhaust port

フロントページの続き (72)発明者 原田 昇一郎 東京都青梅市今井2326番地 株式会社 日立製作所 デバイス開発センタ内 (56)参考文献 特開 平5−235122(JP,A) 実開 平2−62731(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25D 9/00 G01R 31/26 H01L 21/66 Continuation of the front page (72) Inventor Shoichiro Harada 2326 Imai, Ome-shi, Tokyo Hitachi, Ltd. Inside the Device Development Center, Hitachi, Ltd. (56) References JP-A-5-235122 (JP, A) JP-A-2-62731 (JP) , U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F25D 9/00 G01R 31/26 H01L 21/66

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】発熱体を載置し該発熱体との接触面を介し
て冷却する冷却体を備えた発熱体の冷却装置において、 前記冷却体の接触面に高熱伝導性流体を供給する供給口
と、該供給口から前記発熱体及び前記冷却体それぞれの
接触面の凹凸により形成された微小間隙を通じて流れる
高熱伝導性流体を回収する回収口と、前記供給口に前記
冷却体内に形成した流路を介して高熱伝導性流体を供給
する流体供給手段と、前記回収口から前記冷却体内に形
成した別の流路を介して高熱伝導性流体を吸引する流体
回収手段と、前記発熱体を前記冷却体に押し付ける荷重
機構と、前記供給口への高熱伝導性流体の供給圧力を前
記発熱体の荷重圧力よりも低くする圧力調整手段とを設
けたことを特徴とする発熱体の冷却装置。
1. A cooling device for a heating element having a cooling element on which a heating element is mounted and cooled through a contact surface with the heating element, wherein a supply of a high thermal conductive fluid to the contact surface of the cooling element. A port, a recovery port for recovering a high thermal conductive fluid flowing from the supply port through a minute gap formed by unevenness of the contact surface between the heating element and the cooling body, and a flow formed in the cooling body at the supply port. Fluid supply means for supplying a high heat conductive fluid through a passage, fluid recovery means for sucking the high heat conductive fluid from the recovery port through another flow path formed in the cooling body, and the heating element A cooling device for a heating element, comprising: a load mechanism for pressing the cooling element; and pressure adjusting means for lowering a supply pressure of the high thermal conductive fluid to the supply port than a load pressure of the heating element.
【請求項2】前記流体供給手段は前記発熱体が加重を受
けているときに高熱伝導性流体を供給することを特徴と
する請求項1記載の発熱体の冷却装置。
2. The cooling device for a heating element according to claim 1, wherein said fluid supply means supplies the highly heat conductive fluid when the heating element is under load.
【請求項3】前記発熱体を複数の部分領域に区切り、該
部分領域ごとに発熱可能に形成され、前記それぞれの部
分領域ごとに前記発熱体と前記冷却体の接触面間に高熱
伝導性流体を供給する流体供給手段と前記高熱伝導性流
体を吸引する流体回収手段とを設けたことを特徴とする
請求項1に記載の発熱体の冷却装置。
3. The heat-conductive fluid is divided into a plurality of partial areas, and is formed so as to be capable of generating heat for each of the partial areas, and a high heat conductive fluid is provided between a contact surface of the heat-generating element and the cooling body for each of the partial areas. 2. The cooling device for a heating element according to claim 1, further comprising a fluid supply unit that supplies the fluid and a fluid recovery unit that sucks the highly thermally conductive fluid. 3.
【請求項4】前記部分領域ごとに設けた流体供給手段
は、前記部分領域の中で発熱している部分領域にのみ高
熱伝導性流体を供給することを特徴とする請求項3に記
載の発熱体の冷却装置。
4. The heat generation device according to claim 3, wherein the fluid supply means provided for each of the partial regions supplies the high heat conductive fluid only to the partial region that is generating heat in the partial regions. Body cooling device.
【請求項5】前記発熱体は半導体ウエハであることを特
徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の発熱体
の冷却装置。
5. The cooling device according to claim 1, wherein the heating element is a semiconductor wafer.
【請求項6】前記冷却体を表面に溝と貫通穴とを有する
複数の板を積層して形成したことを特徴とする請求項1
から5のいずれか1項に記載の発熱体の冷却装置。
6. The cooling body is formed by laminating a plurality of plates having grooves and through holes on the surface.
The cooling device for a heating element according to any one of claims 1 to 5.
JP04228328A 1992-08-27 1992-08-27 Heating element cooling device Expired - Fee Related JP3092343B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04228328A JP3092343B2 (en) 1992-08-27 1992-08-27 Heating element cooling device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04228328A JP3092343B2 (en) 1992-08-27 1992-08-27 Heating element cooling device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06101947A JPH06101947A (en) 1994-04-12
JP3092343B2 true JP3092343B2 (en) 2000-09-25

Family

ID=16874736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP04228328A Expired - Fee Related JP3092343B2 (en) 1992-08-27 1992-08-27 Heating element cooling device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3092343B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6288371B1 (en) * 1999-07-13 2001-09-11 Micro Control Company Temperature controlled high power burn-in board heat sinks

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06101947A (en) 1994-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100765929B1 (en) Temperature control method and temperature control device
US20030192686A1 (en) Heat processing device
KR100399167B1 (en) Vacuum Heat Transfer Station without Clamp
JP2004140296A (en) Probe apparatus for temperature control of inspected object, and probe inspection method
TWI484200B (en) Test handler, test carrier and test method thereof
US11454664B2 (en) Testing system
JPH10256323A (en) Vacuum contactor
US20040006996A1 (en) Workpiece chuck with temperature control assembly having spacers between layers providing clearance for thermoelectric modules
KR20190001271A (en) Bonding head and apparatus for bonding chips having the bonding head
US4802099A (en) Physical parameter balancing of circuit islands in integrated circuit wafers
JP4490539B2 (en) Wafer chuck and semiconductor wafer inspection method
JP3092343B2 (en) Heating element cooling device
US20080099181A1 (en) Method to cool a bake plate using an actively chilled transfer shuttle
KR20130135110A (en) Heat processing apparatus, cooling method for heat processing plate, and computer storage medium
JPH05109847A (en) Cooler for heat generator
US8002025B2 (en) Containment of a wafer-chuck thermal interface fluid
JP3781347B2 (en) Wafer chuck
US20080145191A1 (en) Actively chilled substrate transport module
JP2007288101A (en) Prober, wafer holding method therein, and highly thermally conductive sheet
US6920915B1 (en) Apparatus and method for cooling a semiconductor substrate
JP3167493B2 (en) Pressure control device
JP2975797B2 (en) Probe device
JPH0864662A (en) Securing method for wafer
US20220085268A1 (en) Methods and apparatus for warpage correction
JP4028198B2 (en) Heat treatment equipment

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080728

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080728

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090728

Year of fee payment: 9

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees