JPH07263526A - ウェハチャックおよび半導体素子の冷却方法 - Google Patents
ウェハチャックおよび半導体素子の冷却方法Info
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- JPH07263526A JPH07263526A JP4745694A JP4745694A JPH07263526A JP H07263526 A JPH07263526 A JP H07263526A JP 4745694 A JP4745694 A JP 4745694A JP 4745694 A JP4745694 A JP 4745694A JP H07263526 A JPH07263526 A JP H07263526A
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- G01R31/2855—Environmental, reliability or burn-in testing
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 発熱量の大きな半導体素子のプローブ検査を
行うことができるウェハチャックと半導体素子の冷却方
法を提供する。 【構成】 スクライブラインに沿って形成される真空吸
着通路４および半導体素子２に冷却用の気体を供給する
気体供給通路５が設けられたウェハチャック本体３ａ
と、該ウェハチャック本体３ａを冷却する冷却液の通り
道である冷却液用配管６と、該冷却液用配管６と同様に
ウェハチャック本体３ａを冷却する水冷ジャケット７
と、真空引きを行う真空装置４ａと、ウェハ１に気体を
供給するガス供給装置５ａと、冷却液を冷やす熱交換器
６ａと、熱交換器６ａの加熱・冷却の切換えサイクルを
調節する冷凍機６ｂとから構成され、ウェハ１上に形成
された各々の半導体素子２のほぼ中心に、気体を半導体
素子２の裏面側から供給する。
行うことができるウェハチャックと半導体素子の冷却方
法を提供する。 【構成】 スクライブラインに沿って形成される真空吸
着通路４および半導体素子２に冷却用の気体を供給する
気体供給通路５が設けられたウェハチャック本体３ａ
と、該ウェハチャック本体３ａを冷却する冷却液の通り
道である冷却液用配管６と、該冷却液用配管６と同様に
ウェハチャック本体３ａを冷却する水冷ジャケット７
と、真空引きを行う真空装置４ａと、ウェハ１に気体を
供給するガス供給装置５ａと、冷却液を冷やす熱交換器
６ａと、熱交換器６ａの加熱・冷却の切換えサイクルを
調節する冷凍機６ｂとから構成され、ウェハ１上に形成
された各々の半導体素子２のほぼ中心に、気体を半導体
素子２の裏面側から供給する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造技術のウェ
ハ検査工程における半導体ウェハ（以下、単にウェハと
いう）のプローブ検査に関し、特に前記プローブ検査時
に前記ウェハを保持するウェハチャックと該ウェハに形
成された半導体素子の冷却方法に関するものである。
ハ検査工程における半導体ウェハ（以下、単にウェハと
いう）のプローブ検査に関し、特に前記プローブ検査時
に前記ウェハを保持するウェハチャックと該ウェハに形
成された半導体素子の冷却方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ウェハに形成された半導体素子の特性評
価テスト（プローブ検査）時における前記半導体素子の
冷却技術として、例えば特開平５−１０９８４７号公報
に示されるように、発熱体（半導体素子）の熱を、前記
発熱体と冷却体（ウェハチャック）との固体接触面およ
び間隙に充満する高熱伝導の流体を介して伝導するもの
が知られている。
価テスト（プローブ検査）時における前記半導体素子の
冷却技術として、例えば特開平５−１０９８４７号公報
に示されるように、発熱体（半導体素子）の熱を、前記
発熱体と冷却体（ウェハチャック）との固体接触面およ
び間隙に充満する高熱伝導の流体を介して伝導するもの
が知られている。
【０００３】なお、前記高熱伝導の流体については、公
知とされた技術ではないが、本発明者によって検討され
たものとして、例えば、ヘリウムガスなどがある。
知とされた技術ではないが、本発明者によって検討され
たものとして、例えば、ヘリウムガスなどがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記した技
術においては、高熱伝導の流体がウェハに形成された各
々の半導体素子の裏面側に行き渡るとは限らないため、
冷却効果が少ない半導体素子が存在するものと思われ
る。
術においては、高熱伝導の流体がウェハに形成された各
々の半導体素子の裏面側に行き渡るとは限らないため、
冷却効果が少ない半導体素子が存在するものと思われ
る。
【０００５】したがって、プローブ検査時に、検査され
る半導体素子の発熱量（発熱量＝消費電力の関係であ
る）が大きくなると（例えば、１５０Ｗ程度）、前記し
た冷却効果が少ない半導体素子を検査する場合、使用す
るプローブカードのプローブ針の上方の絶縁部が高温に
なり、結果的に溶けて破損することが懸念される（一般
的にプローブカードの耐熱温度は約７０℃と言われてい
る）。
る半導体素子の発熱量（発熱量＝消費電力の関係であ
る）が大きくなると（例えば、１５０Ｗ程度）、前記し
た冷却効果が少ない半導体素子を検査する場合、使用す
るプローブカードのプローブ針の上方の絶縁部が高温に
なり、結果的に溶けて破損することが懸念される（一般
的にプローブカードの耐熱温度は約７０℃と言われてい
る）。
【０００６】ここで、発熱量１００Ｗ程度の半導体素子
を搭載したウェハにおける冷却実験（冷却液にエチレン
グリコール水溶液を用い、該エチレングリコール水溶液
によるウェハチャックの冷却を行った）より、熱抵抗分
布を求め、その結果から半導体素子が１５０Ｗの電力を
消費する場合の前記半導体素子の最高温度（Ｔj max)と
平均温度（Ｔj ave)を計算すると、まず、熱抵抗に関し
て、熱抵抗最大値（Ｑｊω max) が0.74℃／Ｗ、熱抵抗
平均値（Ｑｊω ave) が0.60℃／Ｗであった。
を搭載したウェハにおける冷却実験（冷却液にエチレン
グリコール水溶液を用い、該エチレングリコール水溶液
によるウェハチャックの冷却を行った）より、熱抵抗分
布を求め、その結果から半導体素子が１５０Ｗの電力を
消費する場合の前記半導体素子の最高温度（Ｔj max)と
平均温度（Ｔj ave)を計算すると、まず、熱抵抗に関し
て、熱抵抗最大値（Ｑｊω max) が0.74℃／Ｗ、熱抵抗
平均値（Ｑｊω ave) が0.60℃／Ｗであった。
【０００７】なお、熱抵抗（Ｑｊω）を求める式、Ｑｊ
ω＝（Ｔj −Ｔω) ／Ｐより、 Ｔj ＝Ｑｊω＊Ｐ＋Ｔω Ｔj ：半導体素子温度（℃） Ｔω：エチレングリコール水溶液温度（−16℃） Ｐ：半導体素子の発熱量（Ｗ） Ｑｊω：熱抵抗（℃／Ｗ） であることから、半導体素子が１５０Ｗの電力を消費す
る場合の半導体素子最高温度（Ｔj max)と半導体素子平
均温度（Ｔj ave)は、次のように求めることができる。
ω＝（Ｔj −Ｔω) ／Ｐより、 Ｔj ＝Ｑｊω＊Ｐ＋Ｔω Ｔj ：半導体素子温度（℃） Ｔω：エチレングリコール水溶液温度（−16℃） Ｐ：半導体素子の発熱量（Ｗ） Ｑｊω：熱抵抗（℃／Ｗ） であることから、半導体素子が１５０Ｗの電力を消費す
る場合の半導体素子最高温度（Ｔj max)と半導体素子平
均温度（Ｔj ave)は、次のように求めることができる。
【０００８】 Ｔj max ＝Ｑｊω max＊Ｐ＋Ｔω ＝0.74℃／Ｗ＊150 Ｗ＋（−16℃） ＝95℃ Ｔj ave ＝Ｑｊω ave＊Ｐ＋Ｔω ＝0.60℃／Ｗ＊150 Ｗ＋（−16℃） ＝74℃ したがって、半導体素子最高温度（Ｔj max)と半導体素
子平均温度（Ｔj ave)の両方の計算値ともプローブカー
ドの耐熱温度と言われている７０℃を越えているため、
プローブ検査が行えないという問題が発生する。
子平均温度（Ｔj ave)の両方の計算値ともプローブカー
ドの耐熱温度と言われている７０℃を越えているため、
プローブ検査が行えないという問題が発生する。
【０００９】そこで、本発明の目的は、発熱量の大きな
半導体素子のプローブ検査を行うことができるウェハチ
ャックと半導体素子の冷却方法を提供することにある。
半導体素子のプローブ検査を行うことができるウェハチ
ャックと半導体素子の冷却方法を提供することにある。
【００１０】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【００１２】すなわち、本発明によるウェハチャック
は、ウェハに形成された半導体素子の裏面（以降、ウェ
ハ上で回路が形成される主面と反対側の面を裏面とい
う）側からそのほぼ中心に向けて冷却用の気体を供給す
る気体供給手段が設けられているものである。
は、ウェハに形成された半導体素子の裏面（以降、ウェ
ハ上で回路が形成される主面と反対側の面を裏面とい
う）側からそのほぼ中心に向けて冷却用の気体を供給す
る気体供給手段が設けられているものである。
【００１３】また、前記ウェハチャックは、ウェハのス
クライブラインに沿って形成される真空吸着通路および
前記気体供給手段が設けられたウェハチャック本体と、
冷却液の通り道である冷媒通路とから構成されているも
のである。
クライブラインに沿って形成される真空吸着通路および
前記気体供給手段が設けられたウェハチャック本体と、
冷却液の通り道である冷媒通路とから構成されているも
のである。
【００１４】さらに、前記気体供給手段は、前記真空吸
着通路で囲まれた領域に形成された気体供給通路であ
り、前記ウェハチャック本体において、前記ウェハに形
成される各々の半導体素子の裏面側のほぼ中心に相当す
る位置に設けられている。
着通路で囲まれた領域に形成された気体供給通路であ
り、前記ウェハチャック本体において、前記ウェハに形
成される各々の半導体素子の裏面側のほぼ中心に相当す
る位置に設けられている。
【００１５】なお、前記気体はヘリウムガスであり、ま
た、前記ウェハチャック本体は銅または銅合金によって
形成されている。
た、前記ウェハチャック本体は銅または銅合金によって
形成されている。
【００１６】ここで、本発明による半導体素子の冷却方
法は、前記ウェハチャックにより保持されたウェハに形
成された各々の半導体素子の裏面側からそのほぼ中心に
向けて、冷却用の気体を供給するものである。
法は、前記ウェハチャックにより保持されたウェハに形
成された各々の半導体素子の裏面側からそのほぼ中心に
向けて、冷却用の気体を供給するものである。
【００１７】
【作用】上記した手段によれば、ウェハを保持するウェ
ハチャックに、ウェハに形成された半導体素子の裏面側
からそのほぼ中心に向けて冷却用の気体を供給する気体
供給手段が設けられたことによって、各々の半導体素子
の冷却効果を向上させることができる。
ハチャックに、ウェハに形成された半導体素子の裏面側
からそのほぼ中心に向けて冷却用の気体を供給する気体
供給手段が設けられたことによって、各々の半導体素子
の冷却効果を向上させることができる。
【００１８】また、前記ウェハチャックは、ウェハのス
クライブラインに沿って形成される真空吸着通路および
前記気体供給手段が設けられたウェハチャック本体と、
冷却液の通り道である冷媒通路とから構成されているこ
とにより、前記真空吸着通路によって前記ウェハを確実
に吸着保持することができ、さらに、前記冷却液が前記
冷媒通路内を流れることによって、前記ウェハチャック
を冷却することができる。
クライブラインに沿って形成される真空吸着通路および
前記気体供給手段が設けられたウェハチャック本体と、
冷却液の通り道である冷媒通路とから構成されているこ
とにより、前記真空吸着通路によって前記ウェハを確実
に吸着保持することができ、さらに、前記冷却液が前記
冷媒通路内を流れることによって、前記ウェハチャック
を冷却することができる。
【００１９】さらに、前記気体供給手段は、前記真空吸
着通路で囲まれた領域に形成された気体供給通路であ
り、前記ウェハチャック本体において、前記ウェハに形
成される各々の半導体素子の裏面側のほぼ中心に相当す
る位置に設けられていることから、プローブ検査時に、
前記ウェハに形成された各々の半導体素子のほぼ中心
に、前記半導体素子の裏面側から前記気体を供給するこ
とが可能になる。
着通路で囲まれた領域に形成された気体供給通路であ
り、前記ウェハチャック本体において、前記ウェハに形
成される各々の半導体素子の裏面側のほぼ中心に相当す
る位置に設けられていることから、プローブ検査時に、
前記ウェハに形成された各々の半導体素子のほぼ中心
に、前記半導体素子の裏面側から前記気体を供給するこ
とが可能になる。
【００２０】また、前記気体にヘリウムガスを用いるこ
とにより、前記ヘリウムガスは熱伝導率が大きいことか
ら前記半導体素子の冷却効果をより向上させることがで
きる。
とにより、前記ヘリウムガスは熱伝導率が大きいことか
ら前記半導体素子の冷却効果をより向上させることがで
きる。
【００２１】なお、前記ウェハチャック本体が銅または
銅合金によって形成されていることにより、前記ウェハ
チャック本体の剛性を高めることができ、その結果、プ
ローブ検査時のプローブピンの本数が増えても、前記プ
ローブピンによる荷重に耐えることができる。また、熱
伝導率を高めることができるため、半導体素子の冷却効
果をさらに向上させることができる。
銅合金によって形成されていることにより、前記ウェハ
チャック本体の剛性を高めることができ、その結果、プ
ローブ検査時のプローブピンの本数が増えても、前記プ
ローブピンによる荷重に耐えることができる。また、熱
伝導率を高めることができるため、半導体素子の冷却効
果をさらに向上させることができる。
【００２２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
に説明する。
【００２３】図１は本発明の一実施例であるウェハチャ
ックにおけるウェハチャック本体の構造の一例を示す平
面図、図２は本発明の一実施例であるウェハチャックの
構造と前記ウェハチャックによるウェハ保持状態の一例
を示す部分断面図、図３は本発明の一実施例であるウェ
ハチャックにおけるウェハチャック本体の構造の一例を
示す底面図、図４は本発明の一実施例であるウェハチャ
ックにおける真空吸着通路および気体供給通路の構造の
一例を示す部分拡大図である。
ックにおけるウェハチャック本体の構造の一例を示す平
面図、図２は本発明の一実施例であるウェハチャックの
構造と前記ウェハチャックによるウェハ保持状態の一例
を示す部分断面図、図３は本発明の一実施例であるウェ
ハチャックにおけるウェハチャック本体の構造の一例を
示す底面図、図４は本発明の一実施例であるウェハチャ
ックにおける真空吸着通路および気体供給通路の構造の
一例を示す部分拡大図である。
【００２４】図１、図２、図３および図４を用いて、本
実施例によるウェハチャックの構成について説明する
と、ウェハ１に形成された半導体素子２のプローブ検査
時に、ウェハ１を保持するウェハチャック３は、スクラ
イブラインに沿って形成される真空吸着通路４と半導体
素子２に気体を供給する気体供給通路５（気体供給手
段）とが設けられたウェハチャック本体３ａと、該ウェ
ハチャック本体３ａを冷却する冷却液の通り道である冷
却液用配管６（冷媒通路）と、該冷却液用配管６と同様
に前記ウェハチャック本体３ａを冷却する水冷ジャケッ
ト７と、真空引きを行う真空装置４ａと、ウェハ１に前
記気体を供給するガス供給装置５ａと、前記冷却液を冷
やす熱交換器６ａと、該熱交換器６ａの加熱・冷却の切
換えサイクルを調節する冷凍機６ｂとから構成されてい
る。
実施例によるウェハチャックの構成について説明する
と、ウェハ１に形成された半導体素子２のプローブ検査
時に、ウェハ１を保持するウェハチャック３は、スクラ
イブラインに沿って形成される真空吸着通路４と半導体
素子２に気体を供給する気体供給通路５（気体供給手
段）とが設けられたウェハチャック本体３ａと、該ウェ
ハチャック本体３ａを冷却する冷却液の通り道である冷
却液用配管６（冷媒通路）と、該冷却液用配管６と同様
に前記ウェハチャック本体３ａを冷却する水冷ジャケッ
ト７と、真空引きを行う真空装置４ａと、ウェハ１に前
記気体を供給するガス供給装置５ａと、前記冷却液を冷
やす熱交換器６ａと、該熱交換器６ａの加熱・冷却の切
換えサイクルを調節する冷凍機６ｂとから構成されてい
る。
【００２５】なお、本実施例では、ウェハチャック本体
３ａは銅または銅合金によって形成されるものであり、
また、水冷ジャケット７は、例えば、熱伝導率の高い金
属材料などによって形成されているものである。
３ａは銅または銅合金によって形成されるものであり、
また、水冷ジャケット７は、例えば、熱伝導率の高い金
属材料などによって形成されているものである。
【００２６】そして、真空吸着通路４は、ウェハチャッ
ク本体３ａの外部で真空装置４ａに接続されており、真
空装置４ａの真空引きによってウェハ１は真空吸着通路
４を介してウェハチャック本体３ａに吸着保持される。
ク本体３ａの外部で真空装置４ａに接続されており、真
空装置４ａの真空引きによってウェハ１は真空吸着通路
４を介してウェハチャック本体３ａに吸着保持される。
【００２７】さらに、気体供給手段である気体供給通路
５は、ウェハチャック本体３ａの外部でガス供給装置５
ａに接続されており、ガス供給装置５ａから供給される
気体の量をバルブ５ｂによって調節し、ウェハ１の裏面
（ウェハ１上で回路が形成される主面と反対側の面）へ
供給する。
５は、ウェハチャック本体３ａの外部でガス供給装置５
ａに接続されており、ガス供給装置５ａから供給される
気体の量をバルブ５ｂによって調節し、ウェハ１の裏面
（ウェハ１上で回路が形成される主面と反対側の面）へ
供給する。
【００２８】また、前記気体供給通路５は、ウェハチャ
ック本体３ａの表面（ウェハ１の吸着面）において、真
空吸着通路４で囲まれた領域に形成されているものであ
り、その開口端は、ウェハ１に形成される各々の半導体
素子２の裏面側のほぼ中心に相当する位置において、ウ
ェハチャック本体３ａの上面に形成された十字形の溝５
ｃの交差点に開口している。
ック本体３ａの表面（ウェハ１の吸着面）において、真
空吸着通路４で囲まれた領域に形成されているものであ
り、その開口端は、ウェハ１に形成される各々の半導体
素子２の裏面側のほぼ中心に相当する位置において、ウ
ェハチャック本体３ａの上面に形成された十字形の溝５
ｃの交差点に開口している。
【００２９】さらに、冷却液の通り道である冷媒通路と
なる冷却液用配管６は、例えば、鉄などの金属材料など
によって形成されており、ウェハチャック本体３ａに布
設され、ウェハチャック本体３ａの裏側（ウェハ１を吸
着する側と反対側）で、渦巻き状を形成し、さらに、ウ
ェハチャック本体３ａの外部で前記冷却液を冷却する熱
交換器６ａ、および前記熱交換器６ａの加熱・冷却の切
換えサイクルを調節する冷凍機６ｂと接続されている。
なる冷却液用配管６は、例えば、鉄などの金属材料など
によって形成されており、ウェハチャック本体３ａに布
設され、ウェハチャック本体３ａの裏側（ウェハ１を吸
着する側と反対側）で、渦巻き状を形成し、さらに、ウ
ェハチャック本体３ａの外部で前記冷却液を冷却する熱
交換器６ａ、および前記熱交換器６ａの加熱・冷却の切
換えサイクルを調節する冷凍機６ｂと接続されている。
【００３０】なお、ウェハチャック本体３ａの表面（ウ
ェハ１の吸着面）には、ウェハ１のオリエンテーション
フラット（以降、オリフラと略す）を示すオリフラガイ
ド線８、および直径５インチのウェハ１の取り付け場所
を示す５インチウェハガイド線９、および直径８インチ
のウェハ１の取り付け場所を示す８インチウェハガイド
線１０、およびウェハチャック本体３ａの設置方向を示
す水平ガイド線１１ａと垂直ガイド線１１ｂが、それぞ
れ浅い溝を切った状態で形成されている。
ェハ１の吸着面）には、ウェハ１のオリエンテーション
フラット（以降、オリフラと略す）を示すオリフラガイ
ド線８、および直径５インチのウェハ１の取り付け場所
を示す５インチウェハガイド線９、および直径８インチ
のウェハ１の取り付け場所を示す８インチウェハガイド
線１０、およびウェハチャック本体３ａの設置方向を示
す水平ガイド線１１ａと垂直ガイド線１１ｂが、それぞ
れ浅い溝を切った状態で形成されている。
【００３１】したがって、直径５インチのウェハ１をウ
ェハチャック本体３ａに取り付ける場合、オリフラガイ
ド線８と５インチウェハガイド線９とに合わせて載置
し、直径８インチのウェハ１を取り付ける場合、図示し
ない他のオリフラガイド線と８インチウェハガイド線１
０とに合わせて載置する。
ェハチャック本体３ａに取り付ける場合、オリフラガイ
ド線８と５インチウェハガイド線９とに合わせて載置
し、直径８インチのウェハ１を取り付ける場合、図示し
ない他のオリフラガイド線と８インチウェハガイド線１
０とに合わせて載置する。
【００３２】また、ウェハチャック本体３ａのウェハ１
の吸着面には、ウェハ１から切断した１つの半導体チッ
プ上の半導体素子２をプローブ検査する場所を示す１チ
ップ検査箇所１２が形成されている。
の吸着面には、ウェハ１から切断した１つの半導体チッ
プ上の半導体素子２をプローブ検査する場所を示す１チ
ップ検査箇所１２が形成されている。
【００３３】つまり、１チップ検査箇所１２は、ウェハ
１から切断した個々の半導体チップ上の半導体素子２の
プローブ検査を行う場所である。
１から切断した個々の半導体チップ上の半導体素子２の
プローブ検査を行う場所である。
【００３４】次に、図１、図２、図３および図４を用い
て、本実施例によるウェハチャックを使用した時のウェ
ハに形成された半導体素子の冷却方法について説明す
る。
て、本実施例によるウェハチャックを使用した時のウェ
ハに形成された半導体素子の冷却方法について説明す
る。
【００３５】なお、本実施例においては、ウェハチャッ
ク本体３ａを冷却する冷却水としてエチレングリコール
水溶液を、また、半導体素子２に供給する気体として熱
伝導率の高いヘリウムガスを用いた場合について説明す
る。
ク本体３ａを冷却する冷却水としてエチレングリコール
水溶液を、また、半導体素子２に供給する気体として熱
伝導率の高いヘリウムガスを用いた場合について説明す
る。
【００３６】まず、ウェハ１をウェハチャック本体３ａ
に固定する。これは、ウェハチャック本体３ａの外部に
設置された真空装置４ａの真空引きによって、ウェハチ
ャック本体３ａにウェハ１のスクライブラインに沿って
設けられた真空吸着通路４を介して、前記ウェハ１が吸
着されることによるものである。
に固定する。これは、ウェハチャック本体３ａの外部に
設置された真空装置４ａの真空引きによって、ウェハチ
ャック本体３ａにウェハ１のスクライブラインに沿って
設けられた真空吸着通路４を介して、前記ウェハ１が吸
着されることによるものである。
【００３７】ここで、ウェハ１の搬送に当たって、前も
ってウェハチャック本体３ａのウェハ１吸着面からウェ
ハローディングピン１３を上昇させ突出させておく。そ
こへウェハ１を図示しないアームによって搬送し、ウェ
ハローディングピン１３上に載置し、その後ウェハロー
ディングピン１３が下降し、ウェハ１がウェハチャック
本体３ａの吸着面に固定される。この時、例えば、レー
ザなどによってウェハ１の載置位置が、ウェハ１のオリ
フラとウェハチャック本体３ａのオリフラガイド線８と
が合うように確認している。
ってウェハチャック本体３ａのウェハ１吸着面からウェ
ハローディングピン１３を上昇させ突出させておく。そ
こへウェハ１を図示しないアームによって搬送し、ウェ
ハローディングピン１３上に載置し、その後ウェハロー
ディングピン１３が下降し、ウェハ１がウェハチャック
本体３ａの吸着面に固定される。この時、例えば、レー
ザなどによってウェハ１の載置位置が、ウェハ１のオリ
フラとウェハチャック本体３ａのオリフラガイド線８と
が合うように確認している。
【００３８】これにより、ウェハチャック本体３ａのウ
ェハ１吸着面に形成された真空吸着通路４が、ウェハ１
上のスクライブラインと合致した状態となり、さらに、
気体供給手段である気体供給通路５がウェハ１に形成さ
れた各々の半導体素子２の裏面側のほぼ中心に相当する
位置に設けられているため、前記気体供給通路５は各々
の半導体素子２の裏面側のほぼ中心に配置されたことに
なる。
ェハ１吸着面に形成された真空吸着通路４が、ウェハ１
上のスクライブラインと合致した状態となり、さらに、
気体供給手段である気体供給通路５がウェハ１に形成さ
れた各々の半導体素子２の裏面側のほぼ中心に相当する
位置に設けられているため、前記気体供給通路５は各々
の半導体素子２の裏面側のほぼ中心に配置されたことに
なる。
【００３９】したがって、ウェハ１のプローブ検査時
に、ウェハチャック本体３ａの外部に設置されたガス供
給装置５ａから、ヘリウムガスを供給すると、気体供給
通路５を通って各々の半導体素子２のほぼ中心の裏面側
から各々の半導体素子２のほぼ中心に熱伝導率の高いヘ
リウムガスを供給することができる。
に、ウェハチャック本体３ａの外部に設置されたガス供
給装置５ａから、ヘリウムガスを供給すると、気体供給
通路５を通って各々の半導体素子２のほぼ中心の裏面側
から各々の半導体素子２のほぼ中心に熱伝導率の高いヘ
リウムガスを供給することができる。
【００４０】また、冷却液であるエチレングリコール水
溶液は、ウェハチャック本体３ａの裏側に布設された冷
媒通路である冷却液用配管６の内部を循環し、前記冷却
液用配管６と同様にウェハチャック本体３ａの裏側に布
設された水冷ジャケット７、およびウェハチャック本体
３ａを介してウェハ１を冷却する。
溶液は、ウェハチャック本体３ａの裏側に布設された冷
媒通路である冷却液用配管６の内部を循環し、前記冷却
液用配管６と同様にウェハチャック本体３ａの裏側に布
設された水冷ジャケット７、およびウェハチャック本体
３ａを介してウェハ１を冷却する。
【００４１】なお、前記冷却液の温度が上昇すると、前
記冷却液はウェハチャック本体３ａの外部に設置された
熱交換器６ａによって再び冷却される。
記冷却液はウェハチャック本体３ａの外部に設置された
熱交換器６ａによって再び冷却される。
【００４２】本実施例のウェハチャックおよび半導体素
子の冷却方法によれば、以下のような効果が得られる。
子の冷却方法によれば、以下のような効果が得られる。
【００４３】すなわち、ウェハ１を保持するウェハチャ
ック３に、ウェハ１に形成された半導体素子２の裏面側
からそのほぼ中心に向けて冷却用の気体を供給する気体
供給手段が設けられたことによって、各々の半導体素子
２の冷却効果を向上させることができる。
ック３に、ウェハ１に形成された半導体素子２の裏面側
からそのほぼ中心に向けて冷却用の気体を供給する気体
供給手段が設けられたことによって、各々の半導体素子
２の冷却効果を向上させることができる。
【００４４】また、前記ウェハチャック３は、スクライ
ブラインに沿って形成される真空吸着通路４および前記
気体供給手段が設けられたウェハチャック本体３ａと、
冷却液の通り道である冷却液用配管６（冷媒通路）とか
ら構成されることにより、真空吸着通路４によってウェ
ハ１を確実に吸着保持することができ、さらに、前記冷
却液が冷却液用配管６（冷媒通路）内を流れることによ
って、ウェハチャック本体３ａを冷却することができ
る。その結果、半導体素子２の冷却効果をさらに向上さ
せることができる。
ブラインに沿って形成される真空吸着通路４および前記
気体供給手段が設けられたウェハチャック本体３ａと、
冷却液の通り道である冷却液用配管６（冷媒通路）とか
ら構成されることにより、真空吸着通路４によってウェ
ハ１を確実に吸着保持することができ、さらに、前記冷
却液が冷却液用配管６（冷媒通路）内を流れることによ
って、ウェハチャック本体３ａを冷却することができ
る。その結果、半導体素子２の冷却効果をさらに向上さ
せることができる。
【００４５】さらに、前記気体供給手段は、真空吸着通
路４で囲まれた領域に形成された気体供給通路５であ
り、ウェハチャック本体３ａにおいて、ウェハ１に形成
される各々の半導体素子２の裏面側のほぼ中心に相当す
る位置に設けられていることから、プローブ検査時に、
前記ウェハ１に形成された各々の半導体素子２のほぼ中
心に、前記半導体素子２の裏面側から前記気体（ヘリウ
ムガス）を供給することが可能になる。
路４で囲まれた領域に形成された気体供給通路５であ
り、ウェハチャック本体３ａにおいて、ウェハ１に形成
される各々の半導体素子２の裏面側のほぼ中心に相当す
る位置に設けられていることから、プローブ検査時に、
前記ウェハ１に形成された各々の半導体素子２のほぼ中
心に、前記半導体素子２の裏面側から前記気体（ヘリウ
ムガス）を供給することが可能になる。
【００４６】また、本実施例では、前記気体供給通路５
の開口端が、ウェハチャック本体３ａの表面に形成され
た十字形の溝５ｃのほぼ中心部で開口しているため、気
体供給通路５から流れ出た冷却空気の一部は該気体供給
通路５の開口端から十字形の溝５ｃを通ってウェハ１の
裏面に拡がり、半導体素子２の中心だけでなく、その全
体をバランス良く冷却することができる。
の開口端が、ウェハチャック本体３ａの表面に形成され
た十字形の溝５ｃのほぼ中心部で開口しているため、気
体供給通路５から流れ出た冷却空気の一部は該気体供給
通路５の開口端から十字形の溝５ｃを通ってウェハ１の
裏面に拡がり、半導体素子２の中心だけでなく、その全
体をバランス良く冷却することができる。
【００４７】また、前記気体にヘリウムガスを用いるこ
とにより、前記ヘリウムガスは熱伝導率が大きいことか
ら前記半導体素子２の冷却効果をより向上させることが
できる。
とにより、前記ヘリウムガスは熱伝導率が大きいことか
ら前記半導体素子２の冷却効果をより向上させることが
できる。
【００４８】その結果、プローブ検査時における半導体
素子２の最高温度や平均温度をプローブカードの耐熱温
度（約７０℃）より下げることができるため、発熱量の
大きな半導体素子２においても、前記半導体素子２のプ
ローブ検査を行うことが可能になる。
素子２の最高温度や平均温度をプローブカードの耐熱温
度（約７０℃）より下げることができるため、発熱量の
大きな半導体素子２においても、前記半導体素子２のプ
ローブ検査を行うことが可能になる。
【００４９】さらに、プローブ検査時における半導体素
子２の最高温度や平均温度をプローブカードの耐熱温度
（約７０℃）より下げることができるため、プローブカ
ードの長寿命化を図ることができる。
子２の最高温度や平均温度をプローブカードの耐熱温度
（約７０℃）より下げることができるため、プローブカ
ードの長寿命化を図ることができる。
【００５０】なお、ウェハチャック本体３ａが銅または
銅合金によって形成されていることにより、ウェハチャ
ック本体３ａの剛性を高めることができ、その結果、プ
ローブ検査時のプローブピンの本数が増えても、前記プ
ローブピンによる荷重に耐えることができる。また、熱
伝導率を高めることができるため、半導体素子２の冷却
効果をさらに向上させることができる。
銅合金によって形成されていることにより、ウェハチャ
ック本体３ａの剛性を高めることができ、その結果、プ
ローブ検査時のプローブピンの本数が増えても、前記プ
ローブピンによる荷重に耐えることができる。また、熱
伝導率を高めることができるため、半導体素子２の冷却
効果をさらに向上させることができる。
【００５１】次に、発熱量１００Ｗ程度の半導体素子２
が形成されたウェハ１における冷却実験より、本実施例
による半導体素子２の冷却方法、つまり、各々の半導体
素子２のほぼ中心へ、その裏面側からヘリウムガスの供
給を行った場合（エチレングリコール水溶液によるウェ
ハチャック３の冷却も実施）の熱抵抗分布を求め、その
結果から半導体素子２が１５０Ｗの電力を消費する場合
の前記半導体素子２の最高温度（Ｔj max)と平均温度
（Ｔj ave)を計算すると、まず、熱抵抗について、熱抵
抗最大値（Ｑｊω max) が0.49℃／Ｗ、熱抵抗平均値
（Ｑｊω ave) が0.41℃／Ｗであった。
が形成されたウェハ１における冷却実験より、本実施例
による半導体素子２の冷却方法、つまり、各々の半導体
素子２のほぼ中心へ、その裏面側からヘリウムガスの供
給を行った場合（エチレングリコール水溶液によるウェ
ハチャック３の冷却も実施）の熱抵抗分布を求め、その
結果から半導体素子２が１５０Ｗの電力を消費する場合
の前記半導体素子２の最高温度（Ｔj max)と平均温度
（Ｔj ave)を計算すると、まず、熱抵抗について、熱抵
抗最大値（Ｑｊω max) が0.49℃／Ｗ、熱抵抗平均値
（Ｑｊω ave) が0.41℃／Ｗであった。
【００５２】なお、熱抵抗（Ｑｊω）を求める式、Ｑｊ
ω＝（Ｔj −Ｔω) ／Ｐより、 Ｔj ＝Ｑｊω＊Ｐ＋Ｔω Ｔj ：半導体素子２の温度（℃） Ｔω：エチレングリコール水溶液温度（−16℃） Ｐ：半導体素子２の発熱量（Ｗ） Ｑｊω：熱抵抗（℃／Ｗ） であることから、半導体素子２が１５０Ｗの電力を消費
する場合の前記半導体素子２の最高温度（Ｔj max)と平
均温度（Ｔj ave)は、次のように求めることができる。
ω＝（Ｔj −Ｔω) ／Ｐより、 Ｔj ＝Ｑｊω＊Ｐ＋Ｔω Ｔj ：半導体素子２の温度（℃） Ｔω：エチレングリコール水溶液温度（−16℃） Ｐ：半導体素子２の発熱量（Ｗ） Ｑｊω：熱抵抗（℃／Ｗ） であることから、半導体素子２が１５０Ｗの電力を消費
する場合の前記半導体素子２の最高温度（Ｔj max)と平
均温度（Ｔj ave)は、次のように求めることができる。
【００５３】 Ｔj max ＝Ｑｊω max＊Ｐ＋Ｔω ＝0.49℃／Ｗ＊150 Ｗ＋（−16℃） ＝57.5℃ Ｔj ave ＝Ｑｊω ave＊Ｐ＋Ｔω ＝0.41℃／Ｗ＊150 Ｗ＋（−16℃） ＝45.5℃ したがって、半導体素子２の最高温度（Ｔj max)と平均
温度（Ｔj ave)の両方の計算値とも、前記プローブカー
ドの耐熱温度と言われている７０℃以下であるため、プ
ローブ検査を行うことができる。
温度（Ｔj ave)の両方の計算値とも、前記プローブカー
ドの耐熱温度と言われている７０℃以下であるため、プ
ローブ検査を行うことができる。
【００５４】次に、前記実験および計算値において、ヘ
リウムガスを半導体素子２より離れた裏面側の場所から
そのほぼ中心に向かって供給した場合の前記半導体素子
２の最高温度（Ｔj max)と平均温度（Ｔj ave)を計算す
ると、まず、熱抵抗については、熱抵抗最大値（Ｑｊω
max) が0.67℃／Ｗ、熱抵抗平均値（Ｑｊω ave) が0.
55℃／Ｗであった。
リウムガスを半導体素子２より離れた裏面側の場所から
そのほぼ中心に向かって供給した場合の前記半導体素子
２の最高温度（Ｔj max)と平均温度（Ｔj ave)を計算す
ると、まず、熱抵抗については、熱抵抗最大値（Ｑｊω
max) が0.67℃／Ｗ、熱抵抗平均値（Ｑｊω ave) が0.
55℃／Ｗであった。
【００５５】これにより、前記と同様にＴj ＝Ｑｊω＊
Ｐ＋Ｔωの式から、半導体素子２が１５０Ｗの電力を消
費する場合の半導体素子２の最高温度（Ｔj max)と平均
温度（Ｔj ave)を求めると、 Ｔj max ＝Ｑｊω max＊Ｐ＋Ｔω ＝0.67℃／Ｗ＊150 Ｗ＋（−16℃） ＝84.5℃ Ｔj ave ＝Ｑｊω ave＊Ｐ＋Ｔω ＝0.55℃／Ｗ＊150 Ｗ＋（−16℃） ＝66.5℃ となる。
Ｐ＋Ｔωの式から、半導体素子２が１５０Ｗの電力を消
費する場合の半導体素子２の最高温度（Ｔj max)と平均
温度（Ｔj ave)を求めると、 Ｔj max ＝Ｑｊω max＊Ｐ＋Ｔω ＝0.67℃／Ｗ＊150 Ｗ＋（−16℃） ＝84.5℃ Ｔj ave ＝Ｑｊω ave＊Ｐ＋Ｔω ＝0.55℃／Ｗ＊150 Ｗ＋（−16℃） ＝66.5℃ となる。
【００５６】したがって、半導体素子２の最高温度（Ｔ
j max)の計算値が、前記プローブカードの耐熱温度と言
われている７０℃を越えているため、プローブ検査を行
うことができない。
j max)の計算値が、前記プローブカードの耐熱温度と言
われている７０℃を越えているため、プローブ検査を行
うことができない。
【００５７】つまり、半導体素子２へのヘリウムガスの
供給は、前記半導体素子２の裏面側からそのほぼ中心に
行うことが必要とされる。
供給は、前記半導体素子２の裏面側からそのほぼ中心に
行うことが必要とされる。
【００５８】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることは言うまでもない。
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００５９】例えば、前記実施例においては、半導体素
子に供給する気体にヘリウムガスを用いて説明を行った
が、前記気体は空気より熱伝導率の大きなもの（Ｎ2 の
ような不活性ガスなど）であれば、前記ヘリウムガス以
外のものであってもよい。
子に供給する気体にヘリウムガスを用いて説明を行った
が、前記気体は空気より熱伝導率の大きなもの（Ｎ2 の
ような不活性ガスなど）であれば、前記ヘリウムガス以
外のものであってもよい。
【００６０】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【００６１】（１）．ウェハチャックに、ウェハに形成
された半導体素子の裏面側からそのほぼ中心に向けて冷
却用の気体を供給する気体供給手段が設けられたことに
よって、各々の半導体素子の冷却効果を向上させること
ができる。
された半導体素子の裏面側からそのほぼ中心に向けて冷
却用の気体を供給する気体供給手段が設けられたことに
よって、各々の半導体素子の冷却効果を向上させること
ができる。
【００６２】（２）．前記ウェハチャックは、ウェハの
スクライブラインに沿って形成される真空吸着通路およ
び前記気体供給手段が設けられたウェハチャック本体
と、冷却液の通り道である冷媒通路とから構成されるこ
とにより、前記真空吸着通路によって前記ウェハを確実
に吸着保持することができ、さらに、前記冷却液が前記
冷媒通路内を流れることによって、前記ウェハチャック
を冷却することができる。その結果、前記半導体素子の
冷却効果をさらに向上させることができる。
スクライブラインに沿って形成される真空吸着通路およ
び前記気体供給手段が設けられたウェハチャック本体
と、冷却液の通り道である冷媒通路とから構成されるこ
とにより、前記真空吸着通路によって前記ウェハを確実
に吸着保持することができ、さらに、前記冷却液が前記
冷媒通路内を流れることによって、前記ウェハチャック
を冷却することができる。その結果、前記半導体素子の
冷却効果をさらに向上させることができる。
【００６３】（３）．前記気体供給手段は、前記真空吸
着通路で囲まれた領域に形成された気体供給通路であ
り、前記ウェハチャック本体において、前記ウェハに形
成される各々の半導体素子の裏面側のほぼ中心に相当す
る位置に設けられていることから、プローブ検査時に、
前記ウェハに形成された各々の半導体素子のほぼ中心
に、前記半導体素子の裏面側から前記気体を供給するこ
とが可能になる。その結果、前記半導体素子の冷却効果
を向上させることができる。
着通路で囲まれた領域に形成された気体供給通路であ
り、前記ウェハチャック本体において、前記ウェハに形
成される各々の半導体素子の裏面側のほぼ中心に相当す
る位置に設けられていることから、プローブ検査時に、
前記ウェハに形成された各々の半導体素子のほぼ中心
に、前記半導体素子の裏面側から前記気体を供給するこ
とが可能になる。その結果、前記半導体素子の冷却効果
を向上させることができる。
【００６４】（４）．前記気体供給通路の開口端が、前
記ウェハチャック本体の表面に形成された十字形の溝の
ほぼ中心部で開口しているため、前記気体供給通路から
流れ出た冷却空気の一部は該気体供給通路の開口端から
十字形の溝を通ってウェハの裏面に拡がり、半導体素子
の中心だけでなく、その全体をバランス良く冷却するこ
とができる。
記ウェハチャック本体の表面に形成された十字形の溝の
ほぼ中心部で開口しているため、前記気体供給通路から
流れ出た冷却空気の一部は該気体供給通路の開口端から
十字形の溝を通ってウェハの裏面に拡がり、半導体素子
の中心だけでなく、その全体をバランス良く冷却するこ
とができる。
【００６５】（５）．前記気体にヘリウムガスを用いる
ことにより、前記ヘリウムガスは熱伝導率が大きいこと
から前記半導体素子の冷却効果をより向上させることが
できる。
ことにより、前記ヘリウムガスは熱伝導率が大きいこと
から前記半導体素子の冷却効果をより向上させることが
できる。
【００６６】その結果、プローブ検査時における半導体
素子の最高温度や平均温度をプローブカードの耐熱温度
より下げることができるため、発熱量の大きな半導体素
子においても、前記半導体素子のプローブ検査を行うこ
とが可能になる。
素子の最高温度や平均温度をプローブカードの耐熱温度
より下げることができるため、発熱量の大きな半導体素
子においても、前記半導体素子のプローブ検査を行うこ
とが可能になる。
【００６７】（６）．プローブ検査時における半導体素
子の最高温度や平均温度をプローブカードの耐熱温度よ
り下げることができるため、プローブカードの長寿命化
を図ることができる。
子の最高温度や平均温度をプローブカードの耐熱温度よ
り下げることができるため、プローブカードの長寿命化
を図ることができる。
【００６８】（７）．前記ウェハチャック本体が銅また
は銅合金によって形成されていることにより、前記ウェ
ハチャック本体の剛性を高めることができ、その結果、
プローブ検査時のプローブピンの本数が増えても、前記
プローブピンによる荷重に耐えることができる。また、
熱伝導率を高めることができるため、半導体素子の冷却
効果をさらに向上させることができる。
は銅合金によって形成されていることにより、前記ウェ
ハチャック本体の剛性を高めることができ、その結果、
プローブ検査時のプローブピンの本数が増えても、前記
プローブピンによる荷重に耐えることができる。また、
熱伝導率を高めることができるため、半導体素子の冷却
効果をさらに向上させることができる。
【図１】本発明のウェハチャックにおけるウェハチャッ
ク本体の構造の一実施例を示す平面図である。
ク本体の構造の一実施例を示す平面図である。
【図２】本発明のウェハチャックの構造と前記ウェハチ
ャックによるウェハ保持状態の一実施例を示す部分断面
図である。
ャックによるウェハ保持状態の一実施例を示す部分断面
図である。
【図３】本発明のウェハチャックにおけるウェハチャッ
ク本体の構造の一実施例を示す底面図である。
ク本体の構造の一実施例を示す底面図である。
【図４】本発明のウェハチャックにおける真空吸着通路
および気体供給通路の構造の一実施例を示す部分拡大図
である。
および気体供給通路の構造の一実施例を示す部分拡大図
である。
１ ウェハ ２ 半導体素子 ３ ウェハチャック ３ａ ウェハチャック本体 ４ 真空吸着通路 ４ａ 真空装置 ５ 気体供給通路（気体供給手段） ５ａ ガス供給装置 ５ｂ バルブ ５ｃ 溝 ６ 冷却液用配管（冷媒通路） ６ａ 熱交換器 ６ｂ 冷凍機 ７ 水冷ジャケット ８ オリフラガイド線 ９ ５インチウェハガイド線 １０ ８インチウェハガイド線 １１ａ 水平ガイド線 １１ｂ 垂直ガイド線 １２ １チップ検査箇所 １３ ウェハローディングピン
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (7)
- 【請求項１】 ウェハに形成された半導体素子の裏面側
からそのほぼ中心に向けて冷却用の気体を供給する気体
供給手段が設けられていることを特徴とするウェハチャ
ック。 - 【請求項２】 請求項１記載のウェハチャックであっ
て、ウェハのスクライブラインに沿って形成される真空
吸着通路および前記気体供給手段が設けられたウェハチ
ャック本体と、冷却液の通り道である冷媒通路とから構
成されていることを特徴とするウェハチャック。 - 【請求項３】 請求項２記載のウェハチャックであっ
て、前記気体供給手段は前記真空吸着通路で囲まれた領
域に形成された気体供給通路であり、前記ウェハチャッ
ク本体において、ウェハに形成される各々の半導体素子
の裏面側のほぼ中心に相当する位置に設けられているこ
とを特徴とするウェハチャック。 - 【請求項４】 請求項３記載のウェハチャックであっ
て、前記気体供給通路の開口端は、前記ウェハチャック
本体の表面に形成された溝のほぼ中心部で開口している
ことを特徴とするウェハチャック。 - 【請求項５】 請求項１，２，３または４記載のウェハ
チャックであって、前記気体がヘリウムガスであること
を特徴とするウェハチャック。 - 【請求項６】 請求項１，２，３，４または５記載のウ
ェハチャックであって、前記ウェハチャック本体が銅ま
たは銅合金によって形成されていることを特徴とするウ
ェハチャック。 - 【請求項７】 ウェハに形成された半導体素子の冷却方
法であって、ウェハチャックにより保持されたウェハに
形成された各々の半導体素子の裏面側からそのほぼ中心
に向けて、冷却用の気体を供給することを特徴とする半
導体素子の冷却方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4745694A JPH07263526A (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | ウェハチャックおよび半導体素子の冷却方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4745694A JPH07263526A (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | ウェハチャックおよび半導体素子の冷却方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07263526A true JPH07263526A (ja) | 1995-10-13 |
Family
ID=12775661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4745694A Pending JPH07263526A (ja) | 1994-03-17 | 1994-03-17 | ウェハチャックおよび半導体素子の冷却方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07263526A (ja) |
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| WO2015056720A1 (ja) * | 2013-10-15 | 2015-04-23 | 富士フイルム株式会社 | 撮像モジュールの製造方法及び撮像モジュールの製造装置 |
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| KR20180052906A (ko) * | 2016-11-11 | 2018-05-21 | 세메스 주식회사 | 반도체 소자들을 지지하기 위한 척 및 이를 포함하는 반도체 소자 테스트 장치 |
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| CN114121579A (zh) * | 2021-11-03 | 2022-03-01 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 一种卡盘及半导体设备 |
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-
1994
- 1994-03-17 JP JP4745694A patent/JPH07263526A/ja active Pending
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