JP3294175B2 - 信頼性試験用ウエハ収納室 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、信頼性試験に用い
られるウエハ収納室に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体検査工程では半導体ウエハ（以
下、「ウエハ」と称す。）の表面に多数形成された半導
体素子（以下、「チップ」と称す。）についてウエハ状
態のまま個々のチップについて電気的特性検査を行い、
電気的特性に欠陥のないチップをスクリーニングするよ
うにしている。スクリーニングされた良品チップは組立
工程で合成樹脂またはセラミックによってパッケージし
ている。また、信頼性試験ではパッケージ製品に温度
的、電気的ストレスを加えてチップの潜在的欠陥等を顕
在化させ、不良品を除去するようにしている。

【０００３】一方、電気製品の小型化、高機能化に伴っ
てチップが小型化、高集積化している。しかも、最近で
は、半導体製品の更なる小型化のための実装技術が種々
開発され、特に、チップをパッケージ化せず、いわゆる
ベアチップのまま実装する技術が開発されている。ベア
チップを市場に出すためには品質保証されたベアチップ
が要求される。品質保証されたベアチップを市場に出す
には信頼性試験を行わなくてはならない。信頼性試験に
プローブ装置を用いることもできる。しかし、プローブ
装置の場合にはウエハを一枚ずつしか検査できず、しか
も一枚のウエハの信頼性試験に多大な時間を要するた
め、プローブ装置を信頼性試験に用いるにはコスト的に
問題がある。また、従来のバーンイン装置を用いてベア
チップを検査するには、ベアチップとソケットとの電気
的接続等の種々の難しい点を解決しなくてならず、しか
も小さなベアチップを取り扱うため、取り扱いが極めて
煩雑になり検査コストの上昇を招く虞がある。

【０００４】そこで、ウエハ状態のまま検査できる信頼
性試験装置が望まれる。信頼性試験装置の場合には複数
枚のウエハを同時に信頼性試験を行えるため、検査コス
トを格段に低減することができる。そこで、このような
信頼性試験技術が例えば特開平７−２３１０１９号公
報、特開平８−５６６６号公報及び特開平８−３４００
３０号公報において提案されている。特に、前二者の公
報には信頼性試験時にウエハとプローブシート等のコン
タクタとを熱的影響を受けることなく確実に一括接触さ
せる技術が提案されている。このようにウエハ状態で信
頼性試験を行う場合には、高温下でウエハとコンタクタ
とを精度良く一括接触させることが検査の信頼性を確保
するための基本的で極めて重要な技術である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ウエハ
収納室内における一括接触技術は単にウエハとコンタク
タとの関係のみならず、ウエハ収納室の構造によっては
種々の場面で問題となることが多い。例えば本発明者等
はコンタクタをウエハ収納室から切り離し、コンタクタ
とウエハの一括接触をウエハ収納室外で行う技術を開発
すると共に、ウエハと一括接触したコンタクタをウエハ
収納室内の配線と接続する手段としてウエハ収納室内に
にポゴピンを設けたが、この接続構造では検査中の温度
上昇によりポゴピンとコンタクタの接触が安定しないと
いう課題があった。

【０００６】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、検査中であってもコンタクタと中継端子と
の接触が安定し、信頼性の高い信頼性試験用ウエハ収納
室を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の信頼性試験用ウエハ収納室は、コンタクタと協働して
このコンタクタと一括接触した状態の半導体ウエハを保
持したウエハ保持体を接合状態で所定の検査温度に制御
する温度制御体と、この温度制御体の臨む孔が形成され
た支持体と、この支持体に設けられて上記コンタクタの
外部端子と接触する複数の中継端子とを備え、上記ウエ
ハ保持体と上記温度制御体の相対移動により上記各外部
端子と各中継端子とが全て接触し、上記半導体ウエハに
形成された全半導体素子を半導体ウエハ状態のまま検査
する信頼性試験用ウエハ収納室であって、上記孔を中心
として上記支持体を放射線方向に複数に分割すると共
に、分割部分に隙間を設けたことを特徴とするものであ
る。

【０００８】また、本発明の請求項２に記載の信頼性試
験用ウエハ収納室は、請求項１に記載の発明において、
上記支持体を合成樹脂により形成したことを特徴とする
ものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の信頼性試験用ウエ
ハ収納室の一実施形態について図１〜図１０を参照しな
がら説明する。本実施形態のウエハ収納室１は、同図に
示すように、全体として偏平な矩形状に形成され、例え
ば図示しないラック状に形成された信頼性試験用の筐体
内に水平状態のまま多数列多数行に装着して用いられ
る。そして、信頼性試験を行う時にはウエハＷはウエハ
チャック２を介してコンタクタ３と一体化した状態で各
ウエハ収納室１内に装着するようにしてある。ウエハＷ
とコンタクタ３が一体化した状態とは、ウエハ全面に形
成された多数のチップそれぞれの検査用電極（以下、
「電極パッド」と称す。）とこれらの電極パッドに対応
してコンタクタ３に設けられた突起状の検査用端子（以
下、「電極パッド」と称す。）とがそれぞれ一括して接
触し、導通可能になった状態をいう。尚、ウエハ、ウエ
ハチャック２及びコンタクタ３が一体化したものを以下
では便宜上シェル４と称して説明する。

【００１０】上記ウエハ収納室１について説明すると、
このウエハ収納室１は、図１に示すように、温度制御室
１Ａと、温度制御室１Ａに隣接するコネクタ室１Ｂとか
らなり、両者１Ａ、１Ｂは断熱壁（図示せず）によって
遮断され、断熱壁によりコネクタ室１Ｂが極力昇温しな
いようにしてある。この温度制御室１Ａ内では後述する
ようにウエハＷの温度を検査温度に制御すると共に、ウ
エハＷの周囲の温度が極力上昇しないようにしてある。

【００１１】さて、上記温度制御室１Ａ内の基台５の四
隅にはシリンダ機構６が配設され、各シリンダ機構６の
シリンダロッド上端はそれぞれ基台５の上方には配設さ
れた押圧板７の四隅に連結されている。この押圧板７の
裏面には図示しないクランプ機構が配設され、このクラ
ンプ機構を介してシェル４を受け取るようにしてある。
また、コネクタ室１Ｂ内にはテスタ（図示せず）と接続
するためのコネクタ及び配線基板が配設されている。

【００１２】また、図２に示すように基台５と押圧板７
の間にはベースプレート８が基台５に対して平行に配設
され、このベースプレート８の略中央に円形状の孔８Ａ
が形成されている。この孔８Ａの内側にはこの孔８Ａよ
りやや小径に形成された温度制御体がボトムジャケット
９として基台５上に配設され、その上面がベースプレー
ト８上面と略同一高さになっている。また、図１、図２
に示すようにベースプレート８にはボトムジャケット９
を囲む多数（例えば、２０００〜３０００本）の中継端
子であるポゴピン１０がリング状に複数列に渡って植設
されている。これらのポゴピン１０はコンタクタ３の電
極パッド３Ａの周囲にリング状に配置された多数の外部
端子（以下、「接続パッド」と称す。）３Ｂに対応して
設けられ、接触時に接続パッド３Ｂと電気的に導通可能
になっている。従って、図示しない搬送機構を介して搬
送されて来たシェル４を温度制御室１Ａ内のクランプ機
構を介して受け取ると、シリンダ機構６が駆動して押圧
板７を介してシェル４が下降しボトムジャケット９に達
すると、ウエハチャック２が裏面でボトムジャケット９
の上面と接触すると共にコンタクタ３の接続パッド３Ｂ
がポゴピン１０と電気的に接触する。この状態でボトム
ジャケット９によってウエハチャック２の温度を制御
し、ひいてはウエハＷの温度を所定の検査温度（例え
ば、１１０℃）に制御する。

【００１３】上記ウエハチャック２は、図３（ａ）、
（ｂ）に示すように、円盤状に形成されたチャック本体
２１を主体とし、チャック本体２１がウエハＷを保持し
た状態でコンタクタ３と一体化するように構成されてい
る。チャック本体２１内には同図の（ｂ）に示すように
ガス流路２１Ａが形成されている。そして、ガス流路２
１Ａの入口（本体周面に開口している）にはガス供給管
２２が接続されていると共にその出口（本体周面の入口
に隣接して開口している）にはガス排出管２３が接続さ
れ、両配管２２、２３を介して所定のガス（化学的に不
活性なガス、例えば窒素ガス）を給排するようにしてあ
る。

【００１４】また、図３の（ａ）、（ｂ）に示すように
上記チャック本体２１の上面には複数のリング状溝２１
Ｂ、２１Ｃが同心円状に形成され（同図では２本のリン
グ状溝のみを示してある）、これらのリング状溝２１
Ｂ、２１Ｃにはガス流路２１Ａに連通する開口部２１Ｅ
が複数箇所に形成されている。また、チャック本体２１
上面の外周近傍にはシリコンゴム等の柔軟性に富んだ弾
性部材からなるシールリング２４が取り付けられ、ウエ
ハチャック２とコンタクタ３とが一体化した時にシール
リング２４で内部の気密を保持するようにしてある。従
って、コンタクタ３とウエハチャック２が重なり、ガス
供給管２２及びガス排出管２３を介して両者２、３間を
不活性ガスによる減圧状態にすると、両者２、３が一体
化して外れなくなる。また、両配管２２、２３には同図
に（ｃ）に示す弁機構２２Ａ、２３Ａが内蔵され、窒素
ガスを供給し、真空排気を行ってウエハチャック２とコ
ンタクタ３間を減圧状態にした後、各ガス給排管２２、
２３からガス配管あるいは真空排気管（共に図示せず）
を外すと、弁機構２２Ａ、２３Ａのバネが作動し、弁が
同図に示す位置から右方へ移動して出入口を遮断して空
気の流入を防止し、内部の減圧状態を保持するようにな
っている。

【００１５】上記ウエハチャック２とコンタクタ３は上
述のように一体化した状態では、図４に示すようにウエ
ハチャック２で保持されたウエハＷの全ての電極パッド
Ｐとコンタクタ３の電極パッド３Ａとが一括して接触
し、導通可能な状態になっている。ウエハＷとコンタク
タ３とを一括接触させる場合には、例えば本出願人が特
願平８−２９７４６３号明細書において既に提案したウ
エハと接触子の位置合わせ装置（アライメント装置）を
用いることができる。このアライメント装置を用いてウ
エハＷの電極パッドＰとコンタクタ３の電極パッド３Ａ
とをアライメントして両者を一括接触させた状態で、ウ
エハチャック２、ウエハＷ及びコンタクタ３をシェル４
として一体化する。シェル４として一体化する前に図３
の（ｂ）で示すようにアライメント装置本体内のメイン
チャック１１のスリーピン１１Ａを利用してウエハチャ
ック２上でウエハＷを授受する。

【００１６】従って、図３の（ａ）、（ｂ）に示すよう
に上記ウエハチャック２にはスリーピン用の貫通孔２１
Ｄがリング状溝２１Ｂ、２１Ｃの間の３箇所に設けられ
ている。この貫通孔２１Ｄはスリーピン４の外径よりも
大きく形成され、この貫通孔２１Ｄには同図の（ｂ）、
（ｄ）に示すように先端が閉じた円筒状のシリコンゴム
膜２５が配置され、その基端部が例えばアルミニウム製
のパッキング２６を介してチャック本体２１の裏面側に
形成された凹部に対してネジ止めされている。また、パ
ッキング２６の外周にはＯリング２７が装着され、シリ
コンゴム膜２５及びＯリング２７によりウエハチャック
２とコンタクタ３との間の気密を保持し、両者２、３間
の減圧状態を維持するようにしてある。また、スリーピ
ン１１Ａの先端はシリコンゴム膜２５を傷つけないよう
にやや太くしかも丸く形成されている。従って、メイン
チャック１１に載置されたウエハチャック２上でウエハ
Ｗを授受する時には、メインチャック１１のスリーピン
１１Ａが上昇してウエハチャック２の貫通孔２１Ｄに嵌
入し、その後スリーピン１１Ａがシリコンゴム膜２５を
伸ばしながらチャック本体２１の上面から同図の（ｂ）
の一点鎖線で示すように突出してもウエハチャック２と
コンタクタ３間の減圧状態を保持する。

【００１７】また、上記コンタクタ３は、例えば図２及
び図４（ａ）、（ｂ）に示すように、シリコンゴムシー
ト３１Ａに導電体３１Ｂがマトリックス状に配置された
異方性導電シート３１と、この異方性導電シート３１の
各導電体３１Ｂと確実に接触する電極パッド３Ａ、この
電極パッド３Ａに対応して形成された接続パッド３Ｂ及
びこれらの両電極パッドを接続する多層構造の配線３２
Ｂを有する配線基板３２とからなり、これら両者３１、
３２は一体物として形成されている。そして、コンタク
タ３とウエハＷが一体化した状態で、チップＴの各電極
パッドＰと配線基板３２の電極パッド３Ａは異方性導電
シート３１の導電体３１Ｂを介して互いに導通するよう
になっている。また、配線基板３２はウエハＷと熱膨張
率が略等しい材料（例えば石英ガラス等のセラミック）
によって形成され、その内部の配線３２Ｂは例えばアル
ミニウム等の導電性に優れた材料によって形成されてい
る。また、導電体３１Ｂは金属微粒子で、コンタクタ３
がウエハＷと圧接した時にシリコンゴムシート３１Ａの
圧縮により金属粒子が互いに接触して導通可能な状態に
なるようにしてある。チップＴの電極パッドＰと配線基
板３２の電極パッド３Ａが異方性導電シート３１の各導
電体３１Ｂと確実に接触するためには、導電体３１Ｂは
及びの条件を満たすように配置され、異方性導電シ
ート３１がウエハＷ及び配線基板３２とランダムに接触
しても図４の（ｂ）に示すように導電体３１Ｂが確実に
チップＴの電極パッドＰ及びコンタクタ３の電極パッド
３Ａと確実に接触する必要がある。 隣合う導電体３１Ｂの間隔Ａは、図４の（ｃ）に示す
ように電極パッドＰ、３Ａの直径Ｄよりも小さいこと。 隣合う電極パッドＰ、３Ａの間隔Ｂは、図４の（ｄ）
に示すように導電体３１Ｂの直径ｄより大きいこと。

【００１８】上記シェル４の温度を制御するボトムジャ
ケット９は、図５に示すように、ウエハチャック２と同
様に表面に同心円状に形成された複数のリング状溝９Ａ
と、その内部に形成された排気通路（図示せず）と、こ
の排気通路とリング状溝９Ａとを連結する複数の孔とを
有し、ボトムジャケット９上にシェル４が載置された状
態で排気通路を介して図示しない真空排気装置により真
空排気すると、リング状溝９Ａによってシェル４を真空
吸着するようにしてある。また、ボトムジャケット９
は、例えば図６に示すように、面ヒータ９１及び第１冷
却ジャケット９２を内蔵し、ボトムジャケット９上に載
置されたシェル４を所定の検査温度に制御するようにし
てある。そして、面ヒータ９１はボトムジャケット９の
表面側に配置され、第１冷却ジャケット９２は面ヒータ
９１の下方に配置されている。また、面ヒータ９１と第
１冷却ジャケット９２の間には例えば四フッ化エチレン
樹脂等の断熱性及び耐熱性に優れた熱抵抗シート９３が
介在している。熱抵抗シート９３は第１冷却ジャケット
９２を面ヒータ９１から熱的に遮断することにより第１
冷却ジャケット９２の過熱状態を防止すると共に面ヒー
タ９１の過度な温度上昇を防止し、シェル４を最適な温
度で検査温度を保持するようにしている。つまり、第１
冷却ジャケット９２の内部には図６に示すように全面に
行き渡る冷媒流路９２Ａが形成され、この冷媒流路９２
Ａを冷媒（本実施例では冷却水）が流れており、この冷
却水が面ヒータ９１による加熱により冷却ジャケット９
２内で沸騰し、冷媒としての機能を果たさなくなる虞が
ある。そのため、熱抵抗シート９３により面ヒータ９１
からの熱流を遮断し、冷媒流路内の冷却水を７０〜８０
℃に保持し、常に最適な冷却能力を発揮できるようにし
てある。このように面ヒータ９１と第１冷却ジャケット
９２を最適な温度に制御することによりシェル４を常に
１１０℃に保持することができる。

【００１９】また、第１冷却ジャケット９２は単にボト
ムジャケット９の温度制御を良好にするばかりでなく、
第１冷却ジャケット９２の周囲の温度上昇を抑制する働
きをも有している。また、図２、図７に示すように上記
押圧板７の裏面には第２冷却ジャケット（以下、「トッ
プジャケット」と称す。）１２が配設され、このトップ
ジャケット１２は内部の冷媒流路１２Ａを流れる冷却水
によって押圧板７で保持したコンタクタ３を冷却すると
共にこれらの周囲の温度上昇を抑制する働きを有してい
る。従って、温度制御室１Ａ内ではボトムジャケット９
によってウエハチャック２の温度を制御すると共に、第
１冷却ジャケット９２、トップジャケット１２によって
その周囲の温度上昇を抑制し、温度制御室１Ａからの熱
放射を極力抑制するようにしてある。

【００２０】また、上記面ヒータ９１及び第１冷却ジャ
ケット９２及びトップジャケット１２はウエハ温度制御
装置１３の制御下でそれぞれの役割を果たしている。そ
こで、次にウエハ温度制御装置１３について図７を参照
しながら説明する。このウエハ温度制御装置１３は、同
図に示すように、面ヒータ９１の温度を制御するヒータ
温度制御装置１４と、第１冷却ジャケット９２及びトッ
プジャケット１２へ供給する冷却水の温度を制御する冷
媒温度制御装置１５とからなっている。

【００２１】上記ヒータ温度制御装置１４は、図７に示
すように、ウエハチャック２の温度を測定する温度測定
装置１４１と、この温度測定装置１４１による検出信号
と予め設定された目標値（例えば１１０℃）との偏差に
基づいてＰＩＤ制御信号を送信する第１ＰＩＤ調節計１
４２と、この第１ＰＩＤ調節計１４２のＰＩＤ制御信号
に基づいて動作するリレー１４３、このリレー１４３の
動作に基づいて面ヒータ９２の温度を制御するヒータ電
源１４４を備え、温度センサ１４１の検出信号と目標値
との偏差に応じてウエハチャック２の温度を迅速に目標
値まで加熱して安定した検査温度を保持するようにして
ある。そして、ウエハチャック２の測定温度と目標値
（１１０℃）間の間に偏差があると、その偏差量に応じ
て第１ＰＩＤ調節計１４２がＰＩＤ制御信号をリレー１
４３へ送信し、リレー１４３を介してヒータ電源１４４
をＰＩＤ制御して面ヒータ９２を迅速且つ安定的に目標
値と一致させるようにしてある。

【００２２】また、上記冷媒温度制御装置１５は、図７
に示すように、第１冷却ジャケット９２及びトップジャ
ケット１２用の冷却水を貯留する水槽１５１と、この水
槽１５１内の冷却水中に挿入された冷媒配管１５２Ａを
有するを冷却器１５２と、水槽１５１内の水温を測定す
る温度センサ１５３と、この温度センサ１５３による検
出信号と予め設定された目標値との偏差に即して冷却器
１５２をＰＩＤ制御する第２ＰＩＤ調節計１５４とを備
え、温度センサ１５３の検出信号と目標値との偏差に応
じて水温を迅速に目標値まで冷却して安定した水温を保
持するようにしてある。また、水槽１５１と第１冷却ジ
ャケット９２及びトップジャケット１２の冷媒流路９２
Ａ、１２Ａの出入口はそれぞれ往路配管１５５Ａ（図５
では実線で示してある。）及び復路配管１５５Ｂ（図５
では破線で示してある。）を介して接続され、これらの
両配管１５５Ａ、１５５Ｂを介して冷却水が水槽１５１
と第１冷却ジャケット９２及びトップジャケット１２と
の間を循環するようにしてある。往路配管１５５Ａは途
中で二方向に分岐し、一方が第１冷却ジャケット９２の
冷媒流路９２Ａの入口に接続され、他方がトップジャケ
ット１２の冷媒流路１２Ａの入口に接続されている。そ
して、往路配管１５５Ａの分岐点の水槽１５１寄りにポ
ンプ１５６が配設され、このポンプ１５６によって冷却
水を循環させ、往路及び復路それぞれの冷却水の流量を
流量計１５７によって測定するようにしてある。そし
て、水槽１５１内の冷却水の測定温度と目標値（例え
ば、４０℃）間の間に偏差があると、その偏差量に応じ
て第２ＰＩＤ調節計１５４がＰＩＤ制御信号を冷却器１
５２へ送信し、冷却器１５２をＰＩＤ制御して冷媒配管
１５２Ａにおける冷媒流量を調節して水槽１５１の水温
を迅速且つ安定的に目標値と一致させるようにしてあ
る。このように冷媒温度制御装置１５によって冷却水の
温度を最適制御することにより、第１冷却ジャケット９
２ではボトムジャケット９を冷却すると共にその周囲を
冷却し、トップジャケット１２ではコンタクタ３を冷却
すると共にその周囲を冷却し、温度制御室１Ａ内の温度
上昇を抑制するようにしてある。また、冷却器１５２の
冷媒としては、例えばエチレングリコール、水等が用い
られる。尚、図７において、１５５Ｃは帰還配管、１５
８Ａ、１５８Ｂ、１５８Ｃはバルブであり、第１冷却ジ
ャケット９２及びトップジャケット１２へ冷却水を供給
しない時にはバルブ１５８Ａ、１５８Ｂを閉じ、バルブ
１５８Ｃを開くことで冷却水が水槽１５１へ戻るように
してある。

【００２３】ところで、ウエハチャック２の温度測定装
置１４１に特別の工夫を施し、ウエハチャック２を介し
てウエハＷの温度を精度良く測定することで、ウエハ温
度制御装置１３の制御精度を高め、ウエハＷの信頼性試
験の信頼性を高めている。そこで、このウエハチャック
の温度測定装置を図８の（ａ）、（ｂ）に基づいて説明
する。この温度測定装置１４１は、同図に示すように、
ウエハチャック２の温度を検出する棒状の温度センサ１
４１Ａと、この温度センサ１４１Ａの基端部に形成され
たフランジ状のピストン部１４１Ｂを収納するシリンダ
１４１Ｃと、このシリンダ１４１Ｃ内に弾装されて温度
センサ１４１Ａを常に上方へ付勢するバネ１４１Ｄとを
備え、基台５上の３箇所に立設されている。そして、３
本の温度センサ１４１Ａは、図５及び図８の（ａ）、
（ｂ）に示すように、ボトムジャケット９の中心から外
周近傍までの間に径方向に等間隔を空けて設けられた３
箇所の貫通孔９Ｂに嵌入している。この温度センサ１４
１Ａは、例えば先端の閉じたステンレス製のパイプ内に
熱電対を挿入して構成されている。尚、図８の（ａ）、
（ｂ）ではウエハチャック２に中心に配置された温度測
定装置１４１のみ全体を図示し、他は温度センサ１４１
Ａの先端部のみ図示してある。

【００２４】また、上記ウエハチャック２の裏面には貫
通孔９Ｂに対応する凹部２Ａが径方向に３箇所形成され
ている。この凹部２Ａはウエハチャック２の裏面から表
面近傍に達する深さに形成され、検査時に温度センサ１
４１Ａが凹部２Ａの最奥部に弾接し、ウエハＷに極力近
い位置でウエハチャック２の温度を測定し、ウエハＷの
実際温度に極めて近い温度を把握できるようにしてあ
る。この凹部２Ａの最奥部からウエハチャック表面まで
の肉厚ｔは例えば１ｍｍに設定されている。また、ウエ
ハチャック２には熱伝導率に優れた材料、例えばアルミ
ニウム等の金属が用いられ、ウエハ表面から奥部２Ａま
での温度勾配が極力小さくなるようにしてある。従っ
て、シェル４が押圧板７を介してボトムジャケット９上
に押圧されると、後述のようにシェル４がボトムジャケ
ット９と密着し、その状態でボトムジャケット９が下降
すると、３本の温度センサ１４１Ａの先端がそれぞれボ
トムジャケット９の表面から突出してウエハチャック２
の凹部２Ａに嵌入し、引き続きボトムジャケット９が下
降すると温度センサ１４１Ａの先端はそれぞれ凹部２Ａ
の最奥部にバネ１４１Ｄを介して弾接して密着し、ウエ
ハチャック２のウエハＷに最も近い位置でウエハチャッ
ク２の温度を測定し、ひいてはウエハＷの実際温度に略
等しい温度を把握することができる。尚、この温度セン
サ１４１Ａはバネ１４１Ｄを介して例えば１５ｍｍの範
囲で昇降するようにしてある。

【００２５】また、図８の（ｃ）で拡大して示すように
上記シリンダ１４１Ｃの内周面には平面構造がコ字状の
位置検出センサ１４１Ｅが配設され、温度センサ１４１
Ａがバネ１４１Ｃに抗して矢印方向に下降する際、温度
センサ１４１Ａに取り付けられたシャッター１４１Ｆが
位置検出センサ１４１Ｅの光線を遮ることにより温度セ
ンサ１４１Ａの高さを検出するようにしてある。つま
り、この位置検出センサ１４１Ｅによって温度センサ１
４１Ａの高さを検出することで、ボトムジャケット９上
にシェル４が載置されているか否かを検出するようにし
てある。

【００２６】また、図８の（ａ）、（ｂ）に示すように
ボトムジャケット９にはジャケット接合装置１６が設け
られ、このジャケット接合装置１６によりシェル４とボ
トムジャケット９とを確実に接合するようにしてある。
このジャケット接合装置１６は、同図の（ａ）に示すよ
うに、基台５とボトムジャケット９を連結、支持する複
数の長ボルト１６１と、これらの長ボルト１６１をそれ
ぞれ囲みボトムジャケット９を弾力的に支持するバネ１
６２とを備えている。これを更に詳述すると、基台５に
は複数の長ボルト１６１に対応する複数の貫通孔５Ａが
ガイド孔として周方向等間隔に形成され、これらの貫通
孔５Ａを長ボルト１６１が貫通すると共に各長ボルト１
６１の頭部１６１Ｂが基台５の裏面側で係止するように
してある。また、ボトムジャケット９の裏面外周縁部に
は複数の長ボルト１６１が嵌入する凹部が周方向等間隔
に形成され、更に各凹部の中央にはそれぞれ貫通孔が形
成されている。また、長ボルト１６１の先端には雌ネジ
部１６１Ａが形成され、この先端部がボトムジャケット
９の凹部に嵌入し、ボトムジャケット９の表面から貫通
孔に挿入されたネジ１６３が雌ネジ部１６１Ａと螺合し
ている。従って、長ボルト１６１はボトムジャケット９
から垂下し、頭部が基台５の裏面で係止した状態になっ
ている。

【００２７】従って、前述したように押圧板７を介して
シェル４が下降してシェル４がボトムジャケット９に達
した時、仮にシェル４がボトムジャケット９の表面に対
して多少傾斜していても、シェル４が下降するに連れて
ボトムジャケット９がシェル４によって矯正され、シェ
ル４に対してボトムジャケット９が全面で密着した状態
で弾力的に接合し、シェル４が水平になってコンタクタ
３の全ての接続パッド３Ｂとポゴピン１０が一括して均
等に接触するようになっている。バネ１６２の伸縮範囲
は、接合時にボトムジャケット９が例えば１０ｍｍの範
囲で昇降できるように設定してある。また、接合時に、
上述の温度測定装置１４のバネ１４１Ｄは１５ｍｍの範
囲で伸縮するようにしてあるため、バネ１４１Ｄの伸縮
範囲はバネ１６２に対して５ｍｍの余裕があるため、接
合時に仮にボトムジャケット９が１０ｍｍ下降しても温
度センサ１４１Ａは常にウエハチャック２の凹部２Ａに
対して弾力的に接触することができる。

【００２８】ところで、本発明の特徴はポゴピン１０を
支持する支持体であるポゴピンブロック１７の構造にあ
る。本実施形態に係るポゴピンブロック１７は、例えば
図９の（ａ）に示すように、ボトムジャケット９が臨む
孔１７Ａの中心から放射状に４分割された構造で、各部
位はそれぞれブロックエレメント１７１として形成され
ている。そして、隣合うブロックエレメント１７１間に
は例えば１ｍｍの隙間δが形成され、各隙間δで各ブロ
ックエレメント１７１の熱膨張を吸収するようにしてあ
る。このようにポゴピンブロック１７を４分割すること
により、各ブロックエレメント１７１の熱膨張による寸
法変化を小さくし、図９の（ｂ）に示すように信頼性試
験時にブロックエレメント１７１が熱膨張しても、ポゴ
ピン１０は例えば実線位置から一点鎖線位置まで移動す
るに過ぎず、コンタクタ３の接続パッド３Ｂから外れる
ことなく確実に接触するようにしてある。仮に、ポゴピ
ンブロック１７’が図１０の（ａ）に示すように一体物
のブロックから形成されている場合には、ポゴピンブロ
ック１７’がブロックエレメント１７１の４倍の大きさ
であるため、ポゴピンブロック１７’の熱膨張による寸
法変化が大きく、同図の（ｂ）に示すようにポゴピン１
０は実線位置から一点鎖線位置まで移動しコンタクタ３
の接続パッド３Ｂから外れ、検査の信頼性を低下させる
虞がある。例えば、図９の（ａ）に示すポゴピンブロッ
ク１７が、縦３１０ｍｍ、横３１０ｍｍ、厚さ３０ｍｍ
の場合には、外側のポゴピン１０で図９の（ｂ）におけ
るズレ量は３００μｍであったが、図１０の（ａ）に示
す一体物のポゴピンブロック１７’の場合には図９の
（ａ）に示すポゴピンブロック１７と同じ大きさであっ
ても図１０の（ｂ）におけるズレ量は６００μｍであっ
た。従って、ポゴピンブロック１７を４分割すること
で、ポゴピン１０のズレ量を半減することができ、それ
だけポゴピン１０がコンタクタ３の接続パッド３Ｂとの
確実に接触して接触が安定して検査の信頼性を高めるこ
とができる。このポゴピンブロック１７は例えばガラス
繊維入りポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等の合
成樹脂によって矩形状に形成され、熱膨張率が極力コン
タクタ３と近いものが好ましい。

【００２９】また、上記ブロックエレメント１７１の隅
角部にはガイド孔１７１Ａが形成され、このガイド孔１
７１Ａとこのガイド孔１７１Ａに対応して形成された基
台５のガイド孔（図示せず）とを基準にしてブロックエ
レメント１７１を所定の取付位置へ位置決めするように
してある。更に、ブロックエレメント１７１には複数の
ネジ等の締結部材用の締結用孔１７１Ｂが形成され、こ
れらの締結用孔１７１Ｂに対応して形成された基台５の
締結用ネジ孔とを基準にしてブロックエレメント１７１
を所定の取付位置へ締結固定するようにしてある。従っ
て、ブロックエレメント１７１及び基台５それぞれのガ
イド孔１７１Ａにガイドピン（図示せず）を通した後、
ブロックエレメント１７１と基台５を締結部材によって
締結することで、ブロックエレメント１７１を所定の取
付位置へ正確に固定することができる。ブロックエレメ
ント１７１の締結用孔はブロックエレメント１７１の熱
膨張による寸法変化を吸収する余裕代がある。

【００３０】次いで、動作について説明する。図１で示
すようにウエハ収納室１内へシェル４を装着する前に、
まずアライメント装置を用いてウエハチャック２、ウエ
ハＷ及びコンタクタ３をシェル４として一体化する。そ
れには図３の（ｂ）に示すようにアライメント装置のメ
インチャック１１上にウエハチャック２を載置する。メ
インチャック１１上にウエハチャック２を載置した後、
ウエハＷをウエハチャック２上へ搬送すると、この時点
でメインチャック１１ではスリーピン１１Ａが上昇し、
ウエハチャック２の貫通孔２１Ｄ内に嵌入し、図３の
（ｂ）に一点鎖線で示すようにシリコンゴム膜２５を伸
ばしながらウエハチャック２表面から突出してウエハＷ
を待機している。その後、ウエハチャック２においてウ
エハＷを受け取るとスリーピン１１Ａはメインチャック
１１内へ後退して元の位置へ戻り、ウエハＷをウエハチ
ャック２上へ載置する。この動作と並行してコンタクタ
３をメインチャック１１の上方の所定位置に配置する。
次いで、ウエハＷの電極パッドＰとコンタクタ３の電極
パッド３Ａとをそれぞれ図示しないＣＣＤカメラ等の撮
像素子で読み取り、ウエハＷの電極パッドＰの中から代
表的な電極パッドＰの位置座標を求めると共に、これら
の電極パッドＰに対応するコンタクタ３の電極パッド３
Ａの位置座標を求めた後、これらの座標値に基づいてメ
インチャック１１がＸ、Ｙ及びθ方向に移動して両者
Ｐ、３Ａのアライメント動作を行い、アライメント後、
メインチャック２が上昇して全電極パッドＰとこれらに
対応する電極パッド３Ａとを一括接触させる。

【００３１】この時点で、例えば既にウエハチャック２
はガス給排管２２、２３を介して窒素ガス置換及び真空
排気が可能な状態になっている。そこで、ガス供給管２
２から窒素ガスを供給しウエハチャック２とコンタクタ
３間の空気を窒素置換する。次いで、窒素ガス供給源を
ガス供給管２２から外すと、ガス供給管２２の弁機構２
２Ａ、２３Ａが作動してガス流路２１Ａを閉じる。一
方、ガス排気管２３から真空引きするとガス流路２１
Ａ、ウエハチャック２の表面のリング状溝２１Ｂ、２１
Ｃを介してウエハチャック２とコンタクタ３との間の窒
素ガスを真空排気し、ウエハＷの電極パッドＰとコンタ
クタ３の電極パッド３Ａとが図４に示すように一括して
接触し、コンタクタ３によって全てのチップをウエハ状
態のまま一括検査できる状態のシェル４になる。電極パ
ッドＰの高さにバラツキがあっても異方性導電シート３
１によってバラツキを吸収することができる。このよう
にウエハチャック２とコンタクタ３間を減圧状態にして
も、減圧空間はウエハチャック２の周囲がシールリング
２４によって外部から遮断され、また、スリーピン用の
貫通孔２１Ｄはシリコンゴム膜２５によって外部から遮
断されているため、減圧状態を確実に保持することがで
きる。

【００３２】その後、図示しない搬送機構を介してアラ
イメント装置からシェル４を搬出し、図１に示すように
ウエハ収納室１まで搬送し、ウエハ収納室１内へシェル
４を搬入する。ウエハ収納室１内ではクランプ機構によ
りシェル４をクランプした後、４箇所のシリンダ機構６
が駆動し、押圧板７を介してシェル４をボトムジャケッ
ト９まで押し下げる。押圧板７が下降しボトムジャケッ
ト９に達した時点で、万一各シリンダ機構６によって押
圧板７を水平に下降させることができず、シェル４とボ
トムジャケット９の間に多少の傾斜があっても、シェル
４がボトムジャケット９と接合する際に、ジャケット接
合装置１６の複数のバネ１６２によりその傾斜を吸収し
つつシェル４とボトムジャケット９が密着し、弾力的に
接合する。そして、押圧板７が下降端に達すると、シェ
ル４のウエハチャック２とボトムジャケット９は均一に
密着すると共にシェル４のコンタクタ３の全ての接続パ
ッド３Ｂは対応するポゴピン１０と電気的に一括して均
一に接触し、ウエハＷの全てのチップをウエハ状態のま
ま一括して信頼性試験できる導通可能な状態になる。

【００３３】一方、ジャケット接合装置１６を介してウ
エハチャック２に対してボトムジャケット９が接合する
過程で、ウエハチャック２がボトムジャケット９が接合
し、この状態でジャケット接合装置１６のバネ１６２の
弾力に抗してボトムジャケット９が更に下降すると、温
度測定装置１４１の温度センサ１４１Ａがボトムジャケ
ット９の表面から徐々に突き出てウエハチャック２の裏
面の凹部２Ａ内に嵌入する。そして、ボトムジャケット
９が下降端に達する前に、温度センサ１４１Ａが凹部２
Ａの最奥部に接触してバネ１４１Ｄが圧縮することで温
度センサ１４１Ｄの先端が凹部２Ａの最奥部に弾力的に
接触し、ウエハＷとは１ｍｍだけ離れた位置でウエハチ
ャック２の温度を測定できる状態になる。しかも、位置
検出センサ１４１Ｅによって温度センサ１４１Ａの位置
を検出することで、シェル４がボトムジャケット９上に
存在するか否かを確実に検出することができる。

【００３４】次いで、信頼性試験を開始すると、ウエハ
温度制御装置１３が作動してウエハＷを検査温度（１１
０℃）まで加熱し、その温度を検査温度に制御する。こ
の際、ヒータ温度制御装置１４ではヒータ電源１４４が
ＯＮになって面ヒータ９１を介してウエハチャック２を
裏面から加熱する。すると、温度測定装置１４１の温度
センサ１４１Ａでウエハチャック２の温度を測定し、そ
の検出信号をＰＩＤ調節計１４２へ送信する。ＰＩＤ調
節計１４２では目標値（検査温度）との偏差に応じて制
御信号をリレー１４３へ送信すると、リレー１４３を介
してヒータ電源１４４をＰＩＤ制御し、偏差に応じた電
力をヒータ電源１４４から面ヒータ９１に印加し、面ヒ
ータ９１を介してウエハチャック２の温度を短時間で検
査温度まで高める。一方、冷媒温度制御装置１５ではバ
ルブ１５８Ａ、１５８Ｂが開くと共にポンプ１５６が駆
動し、水槽１５１内の冷却水を往路配管１５５Ａを介し
てボトムジャケット９の第１冷却ジャケット９２及びト
ップジャケット１２へ供給する。冷却水はそれぞれの冷
媒流路９２Ａ、１２Ａを通って復路配管１５５Ｂを経由
して水槽１５１へ戻り、冷却水の循環を開始し、ボトム
ジャケット９及びトップジャケット１２をそれぞれ冷却
する。

【００３５】ウエハチャック２が検査温度に達すると、
温度センサ１４１Ａの検出信号に基づいてＰＩＤ調節計
１４２が作動してヒータ電源１４４をＰＩＤ制御し、そ
の供給電力を略一定の状態にしてウエハチャック２を検
査温度に保持する。この間、ボトムジャケット９及びト
ップジャケット１２を冷却水により冷却するが、冷却水
の温度は面ヒータ９１の熱を吸収して昇温する。しか
し、面ヒータ９１と第１冷却ジャケット９２間には熱抵
抗シート９３が介在しているため、面ヒータ９１から第
１冷却ジャケット９２への熱流の多くは熱抵抗シート９
３によって遮断され、冷却水の過度な温度上昇を防止
し、冷媒流路９２Ａでの冷却水の沸騰を防止し、ボトム
ジャケット９を効率良く冷却する。しかし、ウエハチャ
ック２が検査温度に達すると、ボトムジャケット９及び
トップジャケット１２から水槽１５１へ戻る冷却水の温
度は７０〜８０℃前後に達している。そのため、水槽１
５１内の冷却水を冷却器１５２によって常に冷却効率の
良い温度（例えば、４０℃）まで冷却している。冷却水
の温度は常に温度センサ１５３によって検出され、検出
信号をＰＩＤ調節計１５４へ送信することで、冷却器１
５２をＰＩＤ制御して常に冷媒の流量を調節し、水槽１
５１内の冷却水が常に一定の温度に保持されている。そ
の結果、第１冷却ジャケット９２によってボトムジャケ
ット９の周囲の温度上昇を抑制すると共に、トップジャ
ケット１２によってコンタクタ３の温度上昇及びその周
囲の温度上昇を抑制し、ひいては温度制御室１Ａ内の温
度上昇を抑制し、ひいてはウエハ収納室１周囲への熱放
散を抑制している。

【００３６】また、温度制御室１Ａ内の昇温によりポゴ
ピンブロック１７が熱膨張する。ところが、ポゴピンブ
ロック１７は４枚のブロックエレメント１７１に分割さ
れているため、各ブロックエレメント１７１はポゴピン
ブロック１７が分割されていない場合と比較して熱膨張
による寸法変化が格段に小さい。従って、ポゴピンブロ
ック１７に植設されたポゴピン１０はコンタクタ３の接
続パッド３Ｂと安定且つ確実に接触している。しかも各
ブロックエレメント１７１間には１ｍｍの間隔があるた
め、これらの隙間δで各ブロックエレメント１７１の熱
膨張を吸収することができる。

【００３７】ウエハ温度制御装置１３の制御下でウエハ
Ｗが検査温度に達したら、図２に示すようにドライバか
らコネクタ、ポゴピン１０、コンタクタ３を介してウエ
ハＷへテスト信号Ｓ1を送信すると、ウエハＷから検査
結果信号Ｓ2を逆の経路を辿ってテスタへ送信し、ウエ
ハ状態のまま全チップについて信頼性試験を行うことが
できる。

【００３８】以上説明したように本実施形態によれば、
コンタクタ３とコネクタを中継するポゴピン１０を支持
するベースプレート８を４分割し、各分割部分に隙間δ
を設けたため、温度制御室１Ａ内の温度上昇によりベー
スプレート８が熱膨張しても、各ベースエレメント８１
の熱膨張が小さく、ベースプレート８に植設されたポゴ
ピン１０はコンタクタ３の接続パッド３Ｂと安定各確実
に接触し、両者間の安定した導通を図ることができ、検
査の信頼性を高めることができる。

【００３９】尚、上記実施形態では、ベースプレート８
を４分割した場合を例に挙げて説明したが、４分割に限
るものでないことは云うまでもない。

【００４０】

【発明の効果】本発明の請求項１及び請求項２に記載の
発明によれば、検査中であってもコンタクタと中継端子
との接触が安定し、信頼性の高い信頼性試験用ウエハ収
納室を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の信頼性試験用ウエハ収納室の一実施形
態であるウエハ収納室を示す図で、ウエハ収納室へシェ
ルを収納する状態を示す斜視図である。

【図２】図１に示すウエハ収納室を用いて信頼性試験を
行う時の信号の授受を説明するための分解斜視図であ
る。

【図３】図１に示すウエハチャックを示す図で、（ａ）
はその斜視図、（ｂ）はその要部断面図、（ｃ）はガス
給排管の弁機構を示す断面図、（ｄ）は（ｂ）に示す要
部に用いられるシール部材を示す斜視図である。

【図４】図１に示すウエハとコンタクタとが一括接触し
た状態を示す図で、（ａ）はチップとコンタクタの異方
性導電シートの関係を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の断
面図、（ｃ）及び（ｄ）はそれぞれ電極パッドと異方性
導電シートの導電体との関係を示す平面図である。

【図５】図２に示すボトムジャケットを取り出して示す
斜視図である。

【図６】図５に示すボトムジャケットの断面図である。

【図７】図１に示すウエハ温度制御装置を示すブロック
図である。

【図８】図２に示すボトムジャケットのジャケット接合
装置及びウエハ温度測定装置を模式的に示す断面図で、
（ａ）はシェルを装着する前の状態を示す図、（ｂ）は
シェルを装着した後の状態を示す図、（ｃ）は温度セン
サと位置検出センサの関係を示す拡大図である。

【図９】図１に示すポゴピンブロックを示す図で、
（ａ）はポゴピンが立設されたポゴピンブロックを示す
斜視図、（ｂ）は（ａ）のポゴピンとコンタクタが接触
する時の熱的影響を示す模式図である。

【図１０】図９に示すポゴピンブロックと比較するため
の他のポゴピンブロックを示す図で、（ａ）はポゴピン
が立設されたポゴピンブロックを示す斜視図、（ｂ）は
（ａ）のポゴピンとコンタクタが接触する時の熱的影響
を示す模式図である。

【符号の説明】

１ ウエハ収納室 ２ ウエハチャック（ウエハ保持体） ３ コンタクタ ３Ｂ 接続パッド（外部端子） ９ ボトムジャケット（温度制御体） １０ ポゴピン（中継端子） １７ ポゴピンブロック（支持体） １７１Ａ 孔 １７１ ブロックエレメント δ 隙間

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−162508（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−263526（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−297941（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−143436（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−114440（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−326431（ＪＰ，Ａ) 特表 平10−506459（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/66 H01L 21/68

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コンタクタと協働してこのコンタクタと
   一括接触した状態の半導体ウエハを保持したウエハ保持
   体を接合状態で所定の検査温度に制御する温度制御体
   と、この温度制御体の臨む孔が形成された支持体と、こ
   の支持体に設けられて上記コンタクタの外部端子と接触
   する複数の中継端子とを備え、上記ウエハ保持体と上記
   温度制御体の相対移動により上記各外部端子と各中継端
   子とが全て接触し、上記半導体ウエハに形成された全半
   導体素子を半導体ウエハ状態のまま検査する信頼性試験
   用ウエハ収納室であって、上記孔を中心として上記支持
   体を放射線方向に複数に分割すると共に、分割部分に隙
   間を設けたことを特徴とする信頼性試験用ウエハ収納
   室。
2. 【請求項２】 上記支持体を合成樹脂により形成したこ
   とを特徴とする請求項１に記載の信頼性試験用ウエハ収
   納室。