JPH0251243A - 集積回路の自動制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明はウェハー」二の集積回路を自動的に試験するシ
ステムに関連し、該ウェハーが チャンバー中に不活性乾燥ガスを導入するための少なく
とも１つの吸入ノズルを持ち、それに乾燥デバイスと加
熱デバイスが接続でき、かつ少なくとも１つの排出ノズ
ルを持ち、それに過剰の圧力でチャンバー内のガスを制
御しかつ維持するためにデバイスが接続できるチャンバ
ーウェハーを支持するためのチャンバー内部の試料キャ
リヤー、 制御された態様でお互いに対して試料キャリヤ＝とプロ
ーブカードを偏位できる機械的アセンブリ、 を具えている。

このシステムは超伝導材料を備える集積回路の試験に特
に適合している。

（背景技術） 導体を非常に強（冷却することによりどれだけ導体の電
気抵抗を削除するかあるいはかなりそれを低減するかは
数十年間から知られている。いわゆる超伝導材料の性質
は種々の見通しを開き、特に熱損失無しに特定の半導体
回路を持つ電子回路を得ることを許容し、この回路は従
って非常小型であり、かつ非常に高速で動作できる。

しかし、そのような集積回路はもしその性質の制御をで
きる手段がある場合にのみ工業的に使用できる。今日、
集積回路の試験はオペレータの介在無（自動偏位が可能
であり、かつ同じウェハー−にの集積回路の何百万もの
素子の試験を許容する試験システムを用いて室温あるい
は高温のいずれかで遂行されている。しかし、そのよう
な試験を低温で実現することを許容する実際に満足すべ
きシステムは存在しない。事実、もし集積回路を持つウ
ェハーが冷却されると、空気中の湿気が凝縮し、水ある
いは氷の形でウェハー上に堆積し、それは電気的測定を
不可能にする。そこで低温におけるそのような測定は、
パッケージにマウントされ、かつ真空にされて湿気の痕
跡を除去する低温槽に配設された集積回路でのみ遂行で
きる。それ故、このプロセスは、ウェハー上のすべての
集積回路を自動的に測定できる上述の自動化された試験
システムとは反対に、このプロセスは単一デバイスある
いはせいぜい僅かのデバイスに関連する試験のみを許容
している。

米国特許明細書第４７５７２５５号は低温における凝縮
と着氷を回避するために乾燥窒素の雰囲気での動作を許
容する集積回路の自動制御システムを開示している。し
かし、このシステムを冷却するデバイスは冷たいメタノ
ールの循環により与えられ、これは−６０６Ｃ以下に冷
却できず、かつこれはこの温度で硬化する欠点を有する
可撓性供給管（ｆｌｅｘｉｂｌｅ　５ｕｐｐｌｙ　ｔｕ
ｂｅ）を用いてこのシステムに接続された外部回路から
生じている。

（発明の開示） 本発明の目的は、改良された冷却デバイスを有し、かつ
自動的に低温で動作できるシステムを提供するこの既知
のシステムの制限を軽減することであり、これは特に超
伝導材料が備えられている集積回路の特性の有効な工業
的制御の観点を与えている。

本発明によると、集積回路の自動試験のシステムは、 デバイスがカバーを備える冷却液体のコンテナーを具え
、かつ試料キャリヤーの内部の冷却キャビティに冷却液
体を導入するために上記の液体中にチューブが延長され
、 かつ冷却キャビティが排出ノズルを備え、それを通して
上記の液体とその蒸気が放出できること、 を特徴としている。

本発明による構造はいくつかの点で有利である。

冷却デバイスがチャンバーの内部に備えられていること
からなる技術的解決法は上述の機械的問題を回避し、か
つ簡単な態様で実行でき、それは僅かばかり過剰な圧力
を持つ容器の内部容積をスィーブするデバイスの位置決
めと、一般にスライスの裏面に真空を与えることにより
その支持体上に試験すべきスライスを固定することで両
立できる。

試料キャリアを冷却する冷却流体のこの注入で採用され
た手段は、それらが実行すべき機械的アセンブリの種々
の直進運動および／または回転運動を許容するようなも
のである。

さもなければ、少量の液体冷却流体の注入と試験前に冷
却するその蒸発のための中空試料キャリアの使用は、簡
単かつ迅速な態様で動作と冷却を許容し、これはもし時
間の損失無しに測定を異なる温度で試験すべきスライス
上で実行しなければならないなら有用である。

本発明の特徴は以下の説明と本発明によるシステムの一
実施例の非限定的実例により与えられた添付図面から詳
細に分かろう。

（実施例） 第１図に示された好ましい実施例において、本発明によ
るシステムはまずチャンバー２０を具え、これは窒素（
あるいは凝縮あるいは着氷を回避する他の乾燥ガス）の
流れにより絶えず横断（ｔｒａｖｅｒｓｅ）されている
。このガスの導入はこの場合には試験中に集積回路のウ
ェハー１０の近傍でチャンバー２０の上部に位置してい
る吸入ノズル２１を用いて得られ、かつその抽出は底部
２３に接近するチャンバー２０の下部に一般に位置して
いる排出ノズル２２によって実行されている。吸入ノズ
ル２１の１つと排出ノズル２２の１つのみが示されてい
るが、しかしそれらは一般に数として大きくかつ容器の
周りに分布されている。ここで窒素であるこのスイーピ
ングに使用されたガスは、液体窒素のトラップ２４と抵
抗デバイス２５による再加熱のように乾燥デバイスを通
る通過の間に前もって乾燥できる。

チャンバー内の湿った空気の侵入を回避するためにチャ
ンバー２０に僅かに過剰な圧力が維持され、一方、例え
ば２０ミリバ一ル程度のこの過剰圧力の制御は排出ノズ
ル２２に接続された圧力リミタ２６により保証されてい
る。

チャンバー２０の上窓２７の上には観察用ガラス（ｖｉ
ｅｗｉｎｇ−ｇｌａｓｓ）２９を次に備えているヒンジ
カバー２８が備えられている。カバー２８は試験すべき
試料への接近を許容し、かつ観察用ガラス２９は試験す
べきウェハー１０と上記のウェハーへの電気接続のプロ
ーブカード６０との間の配列を顕微鏡６２を用いて実行
することを許容している。

ウェハー１０はそのＬ部でチャンバー２０内に位置して
いる試料キャリア６１により支持されている。

この試料キャリア６１は全く通常の態様でモーターによ
る自動的運動を実行するプラットホーム４１゜４２、４
３．４４のスタックを具えている機械的アセンブリ４０
により運ばれている。これらのプラットホーム４１から
４４は、２つの水平軸の１つもしくは他のものによって
および／または前記の軸を横断する垂直軸によっておよ
び／または回転偏位によってウェハー１０の偏位Ｘ、　
Ｙ、　Ｚとｅをそれぞれ制御している。零あるいは無視
できるほどの、温度による変形を有する試料キャリア６
１はプラットホームが冷却されることを回避するために
熱絶縁支持体４６を用いてプラットホームの上記のアセ
ンブリ」二に固定されている。偏位プラットホームはチ
ャンバー２０と一体化された剛性スタンド４７上に位置
決めされることが好ましい。

この機械的アセンブリ４０のほかに、試料キャリアロ１
を冷却するデバイス８０が配設されている。システムの
内部にあるこのデバイス８０は例えば液体窒素８２ある
いは他の冷却液体により充たされた絶縁コンテナー８１
を具えている。管８３がこのコンテナーに延長され、そ
れは試料キャリア６１に向かって窒素（あるいは液体流
体）を導くことを意図している。この管は低い熱伝導率
を有する材料からなっている。管８３と一体になった絶
縁カバー８４は対流による液体窒素（あるいは流体）の
損失を防ぐかあるいはそれをかなり制限する。試料キャ
リア６１は中空であり、その内部キャビティ６３は管８
３により液体窒素（あるいは流体）のコンテナー８１に
接続されている。キャビティ６３はさらに障害システム
（ｓｙｓｔｅｍ　ｏｒ　ｏｂｓｔａｃｌｅ）あるいは例
えば液体窒素（あるいは流体）の蒸発を助けるために胴
巻線（ｃｏｐｐｅｒ　ｔｕｒｎ）で充填されたシステム
を備えていてもよい。このように形成されたガス状窒素
（あるいは流体）は電気的抵抗器と接触した管により構
成された再加熱器を通る通過により周囲温度に近い温度
に再加熱され、かつ可撓性バイブロ４と電気バルブ（ｅ
ｌｅｃｔｒｏ−ｖａｌｖｅ）６５により排出されている
。

このように記載されたシステムの動作は以下の通りであ
る。試験すべきウェハー１０と、カバー２８の開口によ
りそれと関連されたプローブカード６０の位置決めの後
、チャンバーの内部容積は乾燥窒素（あるいは使用され
たガス）の実質的流れの通過により湿った空気から自由
にされ、かつ水蒸気を伝達するその容量を増大するため
に加熱される。

同様に、加熱抵抗６Ｇを備える試料キャリアー６１はそ
れがまた乾燥されるために例えば約５０°Ｃの温度にそ
れ自身がもたらせられている。

窒素（あるいはガス）の流れは次にかなり低い値に減少
され、その後で試料キャリアー６１はそれを液体窒素（
流体）のバーストで管８３を通して供給することにより
所望の試験温度に冷却される。外部に電気バルブ６５を
開く単なる事実は液体窒素（流体）８２の柱（ｃｏｌｕ
＋ｓｎ）をコンテナー８１から試料キャリアー６１のキ
ャビティ６３に上昇させ、ここでこの窒素（この流体）
は上記の試料キャリアーを冷却しながら蒸発される。こ
の供給は電気バルブ６５のレベルでポンプすることによ
り有利に加速される。

所望の試験は実行でき、同時に試料キャリアー６１の温
度を調整し続ける。この温度調整は試料キャリアー６１
の温度を測定することにより、それを公称温度と比較す
ることにより、かつ温度差を無視できる値に減少するた
めに電気バルブ６５に作用することにより実行される。

この適用に適している数値オン／オフ調整器は商用的に
利用可能である。流体によるこの種の調整は試験すべき
ウェハー１０のレベルで単一の寄生電気信号を誘導しな
い利点を有している。

試験が終了すると、試料キャリアー６１は周囲温度まで
再加熱され、次いでカバー２８は着氷の危険性なく試験
ウェハー１０を回復（ｒｅｃｕｐｅｒａｔｅ）するよう
開放できる。

動作の全サイクルは各段で詳細に説明されているが、し
かし一般にこれらの動作はマイクロプロセッサあるいは
自動装置の制御の下で目動的な態様でリンクされている
。

（要約） 集積回路の自動制御システムであって、ここで試験すべ
き集積回路のウェハー（１０）は試料キャリアー（６１
）により支持され、かつプローブカード（６０）に電気
的に接続されている。

このシステムは、 （ａ）過剰圧力の下で流れあるいは乾燥不活性ガスが横
断する耐水チャンバー（２０）、（ｂ）プラットホーム
のアセンブリと試料キャリアー（６１）の間の熱絶縁ウ
ェッジ（４６）の挿入により、試験すべきウェハーの偏
位を制御するためのプラットホーム（４１，４２，４３
，４４）の機械的アセンブリ（４０）、 （Ｃ）システム内部の試料キャリアー（６１）を冷却し
、かつそれ自身冷却液体のコンテナー（８１）を具える
デバイス（８０）であって、管が試料キャリアーの内部
の冷却キャビティ（６３）に冷却液体を導くために上記
の液体に延長されているもの、および上記のキャビティ
に現れるガス状液体を排出するデバイス（６４，６５）
、を具えている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるシステムの好ましい一実施例を示
している。 ＩＯ・・・ウェハー　　　　　２０・・・チャンバー２
１・・・吸入ノズル　　　　２２・・・排出ノズル２３
・・・底部　　　　　　　２４・・・　トラップ２５・
・・抵抗デバイス　　　２６・・・圧力リミタ２７・・
・上壁　　　　　　　２８・・・　ヒンジカバー２９・
・・観察用ガラス ４０・・・機械的アセンブリ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ウエハー上の集積回路を自動的に試験するシステム
   であって、該ウエハーが −チャンバー中に不活性乾燥ガスを導入するための少な
   くとも１つの吸入ノズルを持ち、それに乾燥デバイスと
   加熱デバイスが接続 でき、かつ少なくとも１つの排出ノズルを 持ち、それに過剰の圧力でチャンバー内の ガスを制御しかつ維持するためにデバイス が接続できるチャンバー、 −ウェハーを支持するためのチャンバー内部の試料キャ
   リヤー、 −制御された態様でお互いに対して試料キャリヤーとプ
   ローブカードを偏位できる機械 的アセンブリ、 を具えるものにおいて、 デバイスがカバーを備える冷却液体のコン テナーを具え、かつ試料キャリヤーの内部の冷却キャビ
   ティに冷却液体を導入するために上記の液体中にチュー
   ブが延長され、 かつ冷却キャビティが排出ノズルを備え、 それを通して上記の液体とその蒸気が放出できること、 を特徴とする試験システム。 ２、上記の試料キャリヤーが熱絶縁支持体を用いて上記
   の機械的アセンブリに固定されていることを特徴とする
   請求項１記載の試験システム。 ３、マイクロプロセッサ、あるいは乾燥ガスを通過しか
   つ試料キャリヤーの温度を制御するかもしくはそれを変
   化するシーケンスを制御する自動装置をさらに具える請
   求項１あるいは２に記載の試験システム。 ４、請求項１から３のいずれか１つに記載の試験システ
   ムの動作方法において、 （ａ）試験すべきウエハーとそれに関連するプローブカ
   ードの位置決め、 （ｂ）乾燥不活性ガスの循環と加熱によるチャンバーの
   内部および試料キャリヤーの乾燥、（ｃ）キャリヤー内
   の冷却液体の蒸発による試料キャリヤーの冷却、 （ｄ）試料キャリヤーの温度を調整しながらウエハー上
   での試験の遂行、 （ｅ）試料キャリヤーの再加熱と試験されたウエハーの
   取り出し、 を具える方法。