JPH10256325A - 半導体ウェーハの試験装置用温度調節プレート - Google Patents
半導体ウェーハの試験装置用温度調節プレートInfo
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- JPH10256325A JPH10256325A JP7048697A JP7048697A JPH10256325A JP H10256325 A JPH10256325 A JP H10256325A JP 7048697 A JP7048697 A JP 7048697A JP 7048697 A JP7048697 A JP 7048697A JP H10256325 A JPH10256325 A JP H10256325A
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Abstract
ーハを高い精度で均一温度に維持することができるウェ
ーハ温度調節プレートを開示する。 【課題の解決手段】ウェーハ50に通電下で、所定温度
に均一保持する温度調節プレート1で、熱良導性円板2
中に、熱媒体流路6と電熱ヒーター7a〜cが設けられ
ており、中央部ヒーター7aと、これを同心状に囲む第
1囲繞部ヒーター7bと、該ヒーター7bを囲む第2囲
繞部ヒーターとを持ち、夫々のヒーターは、互いに独立
回路構成で、夫々のヒーター配設域の温度を検出する温
度センサー5a〜cと、温度制御器C1〜3とを備え、ウ
ェーハ面の温度差に応じて、ヒーター発熱量が、中央部
ヒーターが最小で第2囲繞部ヒーターが最大となるよう
に設定されているウェーハ温度調節プレート。
Description
形成された集積回路に、高温下で通電して潜在欠陥を見
いだすためのスクリーニングテスト装置に関するもの
で、特に、半導体ウェーハを所定の温度に維持するため
の温度調節プレートに関するものである。
のスクリーニングテスト装置は、半導体ウェーハを分断
して得られたICチップをパッケージングした後、所定
温度の熱雰囲気中において通電試験をして、潜在欠陥を
顕在化させ、スクリーニングを行っている。
必要で、発熱量が多いため、他の製造ラインとは分離し
て、別室において行う必要があり、ウェーハの搬送、装
置への装着、脱着等の手間を要すること、又、パッケー
ジングの後に不良品が発見されることから、無駄が生じ
ること等により、チップ化される前のウェーハの段階
で、バーンインテストを行うことが望まれている。
装置は、半導体ウェーハに熱負荷を加えるに際して、ウ
ェーハを均一な温度に維持する必要がある。この目的に
使用されるウェーハの温度調節プレートとして、銅やア
ルミニウムなどの熱良導性素材からなる板状体に、一連
の冷媒流路とヒータとを内蔵せしめ、冷媒流路には目標
温度より低い温度にウェーハを冷却するための冷媒を流
すと共に、ヒータを発熱させて板状体の温度を微調整し
て、該板状体に接触せしめた半導体ウェーハを所定の目
標温度に維持するようにした温度調節プレートが開示さ
れている。(特開平8−340030公報参照)。
じる発熱量は、その大部分が、温度調節プレートとの接
触によって、除去されるが、一部分は、輻射熱として放
出されたり、周囲の雰囲気や電気接点などを通して、放
出される。したがって、周囲温度の低いウェーハの周辺
部と発熱部に囲まれているウェーハ中央部とは、熱の発
散量に相違が生じる。例えば、直径が約20cmのウェ
ーハ全体の発熱量が、1.2kwのとき、中心部と周辺
部とは、約10℃の温度差が生じてしまうので、バーン
インテストの精度が著しく低下してしまう虞れがあっ
た。
ーハを所定温度に均一に維持することによって、精度の
高いスクリーニングテストができる装置を開示すること
にある。
速やかに、かつ、正確に所定温度に維持できるスクリー
ニングテスト装置を開示することにある。
形成されている半導体ウェーハを所定温度に保ちつつ通
電して潜在欠陥を予知するためのバーンイン装置におけ
るウェーハ温度調節プレートであって、熱良導性板状体
を備え、該板状体は、平滑面を有し、内部に熱媒体流路
が配設されていると共に該熱媒体流路と前記平滑面との
間には電熱ヒーターが設けられている温度調節プレート
において、前記電熱ヒーターによる発熱量が、前記板状
体の中央部においては、皆無か若しくは周辺部より小さ
くなるように設定されていることを特徴とする半導体ウ
ェーハの試験装置用温度調節プレートにある。
ものを、発熱量を板状体の中央域で小さく、周辺域へ行
くにつれて大きくなるように、構成してもよい。又、中
央部には、全く、ヒーターを設けないで、周辺域におい
て、ヒーターを発熱させて、通電時におけるウェーハの
中央部と周辺部との温度差に見合う、加熱を行うもので
もよい。要は、中央部から周辺部に向けて、ウェーハ温
度差に見合う、温度上昇勾配が形成されていればよい。
この場合、熱媒体の温度は、これらヒーターの発熱量が
加わった状態で、丁度、ウェーハを目標試験温度に維持
できるような温度に設定されることは、言うまでもな
い。
れている半導体ウェーハを所定温度に保ちつつ通電して
潜在欠陥を予知するためのバーンイン装置におけるウェ
ーハ温度調節プレートであって、熱良導性板状体を備
え、該板状体は、平滑面を有し、内部に熱媒体流路が配
設されていると共に該熱媒体流路と前記平滑面との間に
は電熱ヒーターが設けられている温度調節プレートにお
いて、前記電熱ヒーターが、前記板状体の中央域に配設
された中央部ヒーターと、該中央域を同心状に囲む1以
上の囲繞域の夫々に配設された互いに独立する1以上の
囲繞部ヒーターとによって構成され、中央部ヒーターと
1以上の囲繞部ヒーターは、夫々のヒーター配設域の温
度を検出する温度センサーと、該温度センサーの検出信
号によりヒーター温度を制御する温度制御器とを、個別
に備えていることを特徴とする半導体ウェーハの試験装
置用温度調節プレートにある。
囲む囲繞部とは、板状体において特別に境界を設ける必
要はないが、後記する同心状の真空吸引溝を利用して、
互いに隣り合う温度調節域を離隔して、相互の温度干渉
を防止することもできる。特に、温度センサーが板状体
内に埋設されている場合に、有効である。
銅、及びこれらの合金などが、代表的である。温度セン
サーの温度検出部は、平滑面近くの板状体中に埋設され
ていてもよいが、板状体の平滑面に露出して、直接半導
体ウェーハに接触するように設けることにより、より正
確な温度制御ができる。その場合、温度センサーの測温
部は、温度センサーをバネや真空圧等により、半導体ウ
ェーハの裏面に向けて軽く付勢することにより、ウェー
ハとの接触が確実になる。
平滑面に押し付けて均一に接触させる手段としては、平
滑面に同心状に複数の真空吸引溝を配設すると共に、こ
れらの同心円状の真空吸引溝同士を連結する連結溝を配
設して、該連結溝に、プレートを貫通する真空供給路の
一端を開口せしめて連通させ、その真空吸引力によっ
て、ウェーハを平滑面に押し付ければよい。
域、該中央域を囲繞する第1囲繞域、該第1囲繞域の外
側を更に囲繞する第2囲繞域、……と複数のほぼ同心円
状の温度調節域の夫々が、独自の温度センサーと温度制
御器とによってフィードバック制御される電熱ヒーター
を持つことにより、夫々の温度調節域の検出温度に応じ
て、応答遅れの少ない温度制御ができるので、ウェーハ
中央部と周辺部との位置による温度差が解消され、所望
の精度(例えば、前記20cmウェーハで中心部と周辺
部の温度差が±2℃以下)を実現できる。また、異なる
発熱量のウェーハについても、同時試験を行うことがで
きる。
い電熱ヒーターによる温度の微調整によって達成される
が、このようなバーンインテストの能率を上げるために
は、上記温度調節プレートを数多く必要とし、これら多
数の温度調節プレートを、効率よくかつ正確に所定の温
度付近に維持するためには、大容量の熱の移動を必要と
する。これは、プレートの熱媒体流路を流れる熱媒体を
介して行われるが、その大量の循環熱媒体を集中管理し
て所定の温度に調節して各々のプレートへ供給する装置
が、恒温熱媒体供給装置である。
度調節プレートの夫々に熱媒体の第一循環流路を介して
接続する恒温槽と、該恒温槽に熱媒体の第二循環流路を
介して接続する熱交換器と、該熱交換器に接続し該熱交
換器に冷却液を供給する冷却液供給流路とを備え、前記
温度調節プレートと前記恒温槽とに設けた温度検出器の
信号により、第二循環流路に設けた熱交換器流量調節手
段を制御する制御器を有することを特徴とするものが、
有効であって、以下に述べる恒温熱媒体供給装置と多数
の前記温度調節プレートとが一連の熱媒体流路によって
結合した半導体ウェーハの温度調節手段として優れた効
果を有する。
ートを熱媒体の第一循環流路を介して恒温槽に連結して
熱媒体を該恒温槽と前記温度調節プレートとの間で循環
させ、更に、前記恒温槽を熱媒体の第二循環流路を介し
て冷却液流路を持つ熱交換器に接続して熱媒体を該熱交
換器と前記恒温槽との間で循環させ、該熱交換器を流れ
る熱媒体の流量を増減して恒温槽内の熱媒体を所望の温
度に調節する方式の装置である。
は、恒温槽に第二循環流路を介して設けた熱交換器を用
い、熱交換器を通過する熱媒体の流量を自在に増減でき
る構成をとっているので、温度調節プレートの温度変化
を検出するセンサーの検出信号に直ちに応答して、熱媒
体の循環量を急激に増大させることにより、恒温槽内の
熱媒体温度は、極めて短時間で、必要な温度低下を実現
し、その結果を、直ちに、温度調節プレートの温度に反
映させることができる。又、装置の立上時間も短縮でき
る。
却されたブラインなどを流してもよいが、クリーンルー
ムの他の機器に供給されている冷却水を利用してもよ
い。一般に、ウェーハのスクリーニング検査装置は、極
めて精密度の高い機構をもつ装置であるため、万一、熱
媒体が温度調節プレートや配管から漏液すると、重大な
損害を招く虞れがある。そのためには、熱媒体は、腐食
性がなく、電気絶縁性に優れた物質であることが望まし
い。このようなものとしては、シリコーンオイルや、ポ
リエーテルの化学構造式の水素原子をすべてフッ素原子
で置換したごとき構造式をもつ、フロリナート(商品
名、住友スリーエム株式会社製)や、ガルデン(商品
名、伊国、Montefuluos 社製)などを、挙げることがで
きる。
実施形態を示す平面図である。温度調節プレート1は、
アルミニウム製の円板2から成り、その表面2aは、鏡
面状をなす平滑面となっており、円板の中心を取り囲ん
で、同心状にリング状の真空吸引溝3a〜dが、ほぼ等
間隔で穿設されている。3fは、これらの真空吸引溝3
a〜dを相互に連結する真空供給溝で、該溝3f中に
は、プレート2を軸方向に貫通する真空供給路3の一端
が開口している。真空供給路3の他端は、真空供給チュ
ーブ3gに連結している。
板2の裏面2bから表面2aに貫通して、温度センサー
収納孔4a〜cが、穿設されている。この中に温度セン
サー5a〜cが上下動自在に収納されている。この温度
センサー5a〜cは、収納孔4a〜c中において、コイ
ルバネ5s、5s、…によって上方に軽く付勢されてお
り、その上端に設けられた測温部5h、5h、…は、表
面2aから上方に若干突出している。円板2の裏面側に
近い内部を貫通して、図3に示すように、略同心円状の
隔壁2cによって画成される熱媒体流路6が、仕切壁2
dにおいて反転することにより、円板2の中心から周辺
部に向かって、一連の流路をなすように設けられてい
る。
にかけて半径方向に横断するように設けられており、こ
の仕切壁2dを貫通して、前記温度センサー収納孔4a
〜cが設けられている。熱媒体流路6の円板中心の端部
には、熱媒体入口6aが、又、熱媒体流路円板2の周辺
部における端部には、熱媒体の出口6bが、夫々円板2
の裏面に開口している。
円板中心(温度センサー収納孔4aの位置)を囲んで、
中央部ヒーター7aとして、シーズヒータが埋設されて
いる。この中央部ヒータ7aを、所定の間隔をおいて同
心状に囲んで、第1囲繞部ヒーター7bが、更に、その
外側に、所定の間隔をおいて、第2囲繞部ヒーター7c
が、夫々、シーズヒーターをリング状に埋設することに
より設けられている。これらのヒーターは、互いに電気
的に独立の回路となっている。
子は、仕切壁2dを貫通して円板裏面2bに突出する端
子取出孔8a〜dを通して、円板2の裏面に取り出され
ている。シーズヒーターは、プレートをアルミニウム鋳
物で成形するときに鋳込むことにより、容易に、円板中
に一体埋設できる。温度センサー5a〜cの検出信号
は、夫々独立の温度制御器C1、C2、C3に入力され、
夫々の温度制御器の設定値と比較されて、補正電力が、
前記中央部ヒーター7a、7b、7cに出力される。
1は、平面視において、中央部ヒーター7aの埋設部を
含む真空吸引溝3bが囲む領域である中央域9aと、該
中央域に隣接し、第1囲繞部ヒーター7bの埋設部を含
み真空吸引溝3cと3dとの中間部を通るリング状の仮
想境界線10で囲まれる第1囲繞域9bと、第2囲繞部
ヒーター7cの埋設域を含み前記仮想境界10の外側の
領域から成る第2囲繞域9cとに、分画される。
供給して循環させる装置について説明する。図4に、模
式的に示すように、温度調節プレート1、1、…の各熱
媒体流路6、6、…の入口6aと出口6bには、恒温槽
111との間を、熱媒体が循環して流れるための第一循
環流路115が連結している。
16と戻り管117、該戻り管と供給管とを短絡するバ
イパス管118を備え、更に、供給管116には、循環
ポンプ119が、また、バイパス管118には、バイパ
ス管の流量を設定するためのバイパス弁120が、夫々
介設されている。供給管116は、温度調節プレート1
の数だけ分岐して分岐管116a、…となり、該プレー
ト1の入口6aに接続し、一方、プレート1の熱媒体の
出口6bには、戻り管117の分岐管117a、…が接
続し、該分岐管117aの夫々は、バイパス管118と
戻り管117との連結部118aより上流側において、
戻り管に合流している。
ート1の熱媒体流路6を流れる熱媒体の単位時間当たり
の流量を揃えて、各プレート毎に流量の相違による温度
ムラを無くすために、流量調整弁116b、…が、介設
されている。流量調整弁116bの代わりに、分岐管1
16aの分岐部に熱媒体分配室を介設し、該分配室から
放射状に等距離の位置に等長の分岐管を介して温度調節
プレートを配設してもよい。
ーンオイルが満たされており、この熱媒体中に、熱媒体
温度を検出する温度検出器112と、電熱ヒータから成
る加熱器113とが、収納されている。熱媒体は、比熱
が小さいこと、温度による粘度(流動性)の変化が小さ
いこと、沸点が使用温度域より高くて且つ化学的に安定
であること、腐食性がなく電気絶縁性が高いことなどの
条件が必要とされる。
流路121が設けられており、熱媒体冷却用の熱交換器
Rとの間を、熱媒体が循環するようになっている。第二
循環流路121は、往路管122、復路管123、往路
管122と復路管123をバイパスする短絡管124と
を有し、往路管122には、循環ポンプ125が介設さ
れ、又、短絡管124と復路管123との連結部には、
電動式流量制御が可能な三方弁126が、介設されてい
る。温度検出器109は、熱媒体流路6付近の温度を検
出し、温度制御器110が、その検出信号に基づいて、
該三方弁126を連続制御する。三方弁の代わりに、復
路管123、短絡管124の夫々に流量コントロールバ
ルブを設けたものでもよい。
により、短絡管124と復路管123の流量を増減させ
ることにより、熱交換器を通過する熱媒体流量を減少或
いは増加させて、熱交換器を通過する熱媒体流量を、0
から循環ポンプ25の能力限度まで変化させ、恒温槽1
11内の熱媒体温度を調節するためのものである。した
がって、短絡管124とその流量を調整する三方弁とに
代わる、熱交換器流量調節手段としては、循環ポンプの
回転速度(ポンプ駆動モータの回転速度)を、温度検出
器109の検出信号に基づいて温度制御器110により
制御して、連続的に変化させ、熱交換器の流量を変化さ
せるものであってもよい。熱交換器Rの熱媒体流路と隣
接する他側の流路には、冷却液として、クリーンルーム
内の機器の冷却水として引き込まれている冷却水供給管
127と、冷却水戻り管128が、接続している。冷却
水戻り管128には、冷却水温度を検知して、管内流量
を増減する温度式制水弁129が介設されている。
を行う方法を説明する。温度調節器の立ち上がり時期に
おいて、恒温槽111内の熱媒体温度が、設定された一
定値以下のとき、温度センサー112がこれを検知し
て、加熱器113が作動して、熱媒体温度を所定の温度
まで上昇させる。このとき、熱交換器Rの熱媒体流量
は、最も少ない状態に保たれる。温度調節プレート1の
温度が、所定の温度に到達すると、加熱器113は停止
し、温度検出器109の信号に基づいて温度制御器11
0が、三方弁126を開閉し、温度調節プレートを所定
の温度に維持する。バイパス弁120、流量調整弁11
6bの調整は、目標温度に応じて一度設定すれば、調整
は不要となる。
験によって発熱している時においても、なお、試験温度
より低い温度になるように、その温度を設定する。更
に、中央部ヒーター7a、第1囲繞部ヒーター7b及び
第2囲繞部ヒーター7cは、ウェーハの場所による温度
差に応じて、高温になりやすい中央域の発熱量は、小さ
く、中央部より低い温度になる囲繞域の発熱量は、その
温度差に見合った量だけ、大きくなるように、夫々の電
熱ヒーターの発熱量を、制御器C1〜3に予め設定する。
の1例としては、図2に示すように、予め、アルミニウ
ム製皿状板から成る伝熱板60を、温度調節プレート1
の上方に上下動自在に臨ましめ、その上に、ウェーハ5
0と、多数の通電接点が設けられた電極板70とを位置
決めして固定してから、温度調節プレート1に向かって
下降させる。伝熱板60の周囲に下向きに突設した突縁
部61は、温度調節プレート1の周縁部を一段下げて設
けた段部1aに当接可能である。該段部1aには、Oリ
ング15が周設されているので、これに突縁部61が当
接すると、伝熱板60は、真空供給路3からの真空圧に
より、温度調節プレート1の表面2aに密着する。
2a〜cに、温度センサーの測温部5h、5h、…が、
進入して、ウェーハ50の裏面に当接する。16、1
6、16は、温度センサー収納孔4a〜cの上端開口を
取り囲むように設けられたOリングで、伝熱板60の透
孔62a〜cの下端開口の周囲に当接して、温度調節プ
レート表面と伝熱板裏面との間の気密性を、前記Oリン
グ15と共に保持する。20は、温度調節プレート1の
周囲に複数箇所立設された電極板70の支持手段で、上
方に向けて弾発的に保持されており、電極板70と伝熱
板60とを保持する保持プレート80の降下に伴って、
該保持プレートの周囲に当接し、その荷重の殆どを支承
する。従って、ウェーハと電極板とは、電気的に確実な
導通が得られる程度の接触圧で保持される。
レート1の温度が上昇し、熱媒体がその発熱量を受け取
る。それに伴って、恒温槽111内の熱媒体温度も上昇
を始める。温度検出器109がこれを直ちに検知して、
熱交換器Rの通過流量を増加させ、それによって、恒温
槽の温度は、低下し、プレートの温度も低下することに
より、温度調節プレートの下半部は、所定の温度を維持
することになる。一方、温度調節プレートの上面付近
は、第2囲繞部ヒーター、第1囲繞部ヒーター、中央部
ヒーターの順に、発熱量が小さくなっているので、プレ
ート1の表面は、周囲から中央に向かって下降する温度
勾配が形成されている。
ェーハの中心部と周辺部との温度差に、逆対応するよう
に設定されているので、通電試験に際して、ウェーハ5
0は、中央部に向かうに従ってより多くの熱がプレート
により奪われて、その温度分布の不均一が解消され、所
定の目標温度に対して、±1℃以内の精度で、通電試験
を行うことができる。
を用いて、温度調節プレートの加熱域を三箇所設けた場
合を示したが、プレートを2分割して、周辺部のみにヒ
ーターを1回路だけ設けたものでもよく、又、1回路の
ヒーターを中央部と周辺部とで発熱量が異なるようにし
て、必要な温度勾配に応じて、中心部は、発熱量を低
く、周囲に向かうにつれて、大きくなるようにしてもよ
い。温度センサーは、勿論、温度調節プレート内に埋設
したものでもよい。
が、面状発熱体を熱良導性の電気絶縁素材で被覆したも
のでもよく、その場合、温度調節プレート内への埋設だ
けでなく、上面にヒーターを露出状態で形成してもよ
い。又、恒温熱媒体供給手段としては、熱電変換素子を
熱媒体の温度調節手段として用いたものでもよい。
を、平面方向から見た説明図である。
連結した一例を示す説明図である。
Claims (4)
- 【請求項1】集積回路が形成されている半導体ウェーハ
を所定温度に保ちつつ通電して潜在欠陥を予知するため
のバーンイン装置におけるウェーハ温度調節プレートで
あって、熱良導性板状体を備え、該板状体は、平滑面を
有し、内部に熱媒体流路が配設されていると共に該熱媒
体流路と前記平滑面との間には電熱ヒーターが設けられ
ている温度調節プレートにおいて、前記電熱ヒーターに
よる発熱量が、前記板状体の中央部においては、皆無か
若しくは周辺部より小さくなるように設定されているこ
とを特徴とする半導体ウェーハの試験装置用温度調節プ
レート。 - 【請求項2】集積回路が形成されている半導体ウェーハ
を所定温度に保ちつつ通電して潜在欠陥を予知するため
のバーンイン装置におけるウェーハ温度調節プレートで
あって、熱良導性板状体を備え、該板状体は、平滑面を
有し、内部に熱媒体流路が配設されていると共に該熱媒
体流路と前記平滑面との間には電熱ヒーターが設けられ
ている温度調節プレートにおいて、前記電熱ヒーター
が、前記板状体の中央域に配設された中央部ヒーター
と、該中央域を同心状に囲む1以上の囲繞域の夫々に配
設された互いに独立する1以上の囲繞部ヒーターとによ
って構成され、中央部ヒーターと1以上の囲繞部ヒータ
ーは、夫々のヒーター配設域の温度を検出する温度セン
サーと、該温度センサーの検出信号によりヒーター温度
を制御する温度制御器とを、個別に備えていることを特
徴とする半導体ウェーハの試験装置用温度調節プレー
ト。 - 【請求項3】温度センサーの温度検出部が、板状体の平
滑面に露出するように設けられている請求項2の温度調
節プレート。 - 【請求項4】平滑面に同心状に複数の真空吸引溝が配設
されており、該真空吸引溝の夫々は、プレートを貫通す
る真空供給路に連通している請求項3又は4の温度調節
プレート。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7048697A JPH10256325A (ja) | 1997-03-07 | 1997-03-07 | 半導体ウェーハの試験装置用温度調節プレート |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7048697A JPH10256325A (ja) | 1997-03-07 | 1997-03-07 | 半導体ウェーハの試験装置用温度調節プレート |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10256325A true JPH10256325A (ja) | 1998-09-25 |
Family
ID=13432910
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7048697A Pending JPH10256325A (ja) | 1997-03-07 | 1997-03-07 | 半導体ウェーハの試験装置用温度調節プレート |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10256325A (ja) |
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