JPH041550A - 半導体デバイス封止ガス分析用試料採取装置および採取方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、各種半導体デバイスにおけるパフケージ内
の封止ガスやその不純物ガス、内部の吸着・吸蔵ガスの
分析において、半導体デバイスに穴を明けて、その内部
の封止ガスを分析装置へ導入するためのガス分析用試料
採取装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第５図は、従来の半導体デバイス封止ガス分析装置の構
成図である。図において、（１）は分析対象である半導
体デバイス、ぐυは半導体デバイス（ｉ）に穴を明ける
ためのニードル、（２）は半導体デノ〈イス（１）を収
容する試、料室、＠はニードル？υを上下に移動させる
ための運動導入機、弼は試料室端の圧力をモニターする
ための真空ゲージ、（ホ）は半導体デバイス（１）の封
止ガス成分の分析を行うための質量分析計の分析管、（
ホ）は分析管（ホ）を収納するエンベロープ、（ロ）は
試料室（２）からエンベロープ（ホ）の中へ流入するガ
スの量を制御するための流量制御弁、に）は試料室（２
）およびエンベロープ（ホ）の中を高真空に引くための
真空排気装置、翰はエンベロープ（７）と真空排気装置
に）の間を開閉するための高真空弁である。

次に動作について説明する。まず、試料室端の中に分析
を行う半導体デバイス（１）を取り付け、流量制御弁（
財）および高真空弁端を開き、真空排気装置に）の電源
を投入し、試料室に）および、分析管（イ）を収納する
エンベロープ（ホ）の中を真空引きする。

試料室端およびエンベロープ（ホ）の中の圧力がｌＸ１
ｏ−”　Ｐａ　よりも低くなった時点で質量分析計（図
示せず）の分析管（ホ）および真空ゲージ（財）を稼働
させる。次に、試料室に）の中の圧力が１　ｘｘｏ−’
Ｐａよりも低くなりかつ安定した時点で、流量制御弁（
転）を閉じて、試料室に）の圧力の経時変化を真空ゲー
ジ（ハ）で測定する。その後この状態で流量制御弁−を
関キ、試料室（２）の中のガス組成をイオン化して質量
分析計によって測定する。なお、測定データは、バック
グランドデータとして、測定結果の補正に用いられる。

次に、流量制御弁勾をさらに開いて、なおも真空排気を
行い、試料室（イ）内の圧力が１　ｘ　ｔｏ−’Ｐａ以
下かつ安定した状態となれば、流量制御弁に）を閉じ、
運動導入機（転）を起動させ、その運動と連動する様に
取り付けられているニードルｅυを下方に移動させる。

そして、ニードルｅυによって半導体デバイス（１）の
パッケージに穴を明け、その際試料室端内に拡散した半
導体デバイス（１）内の封止ガスを、試料室（２）内に
取り付けた真空ゲージに）で測定する。次に流量制御弁
（財）を徐々に開いて、前記封止ガスを分析管（２）の
中に拡散させ、その成分を質量分析計によって測定する
。測定が終了すれば、真空ゲージ（ハ）、真空排気装！
＠および質量分析計の動作を停止させ試料室四の内部を
常圧にしてから、試料すなわち使用済の半導体デバイス
（１ンを取り出すことにより、測定作業は終了する。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の半導体デバイス封止ガスの分析装置は以上のよう
に構成されているので、混合成分系の封圧ガスを測定す
る際に、個々のガス成分を分離して測定できない。また
、微量ないし吸着性ガスの場合には、分析管（２）のイ
オン源（図に示さず）に到達する封止ガスの凰が少くな
り、よって分析精度が低下する。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
れたもので、半導体デバイスの封止ガスをキャリヤーガ
スで運び出し、封止ガス中の成分を測定できる分析計に
接続可能とし、よって精度のよい定量分析を行うための
半導体デバイス封止ガス分析用試料採取装置を提供する
ことを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る半導体デバイス封止ガス分析用試料採取
装置においては、半導体デバイスを固定する保持台を有
する第１のプラグとニードルおよびノズルを備えた第２
のプラグによって試料室を形成し、前記保持台あるいは
ニードルを移動させて半導体デバイスに前記ニードルに
より穴を明けるための駆動手段を設け、この穴明けによ
って試料室の中に拡散した半導体デバイスの封圧ガスを
。

前記ノズルより送り込んだキャリヤーガスによって強制
的に試料室から分析装置へ移送する手段を設けるように
した。

また、他の発明においては、上記の如く構成した試料室
を所定の温度に保つための温度制御手段を設けた。

さらに、試料室へのキャリヤーガスの送入および試料室
の加熱によって試料室内の大気成分と、試料室内面およ
び半導体デバイス表面の吸着ガス成分などを除去したの
ち、穴を明けて拡散させた上記半導体デバイス封止ガス
をキャリヤーガスにのせて分析用試料として採取するよ
うにした。

〔作用〕

上記のように構成された半導体デバイス封止ガス分析用
試料採取装置においては、試料室内の保持台に分析対象
となる半導体デバイスを固定し、ノズルから送入したキ
ャリヤーガスによって試料室内の大気ガス成分を除去す
る。次に保持台またはニードルのどちらか一方を移動さ
せて、半導体デバイスにニードルで穴を明け、拡散した
該半導体デバイス内の封止ガスの全てをノズルから送り
込まれたキャリヤーガスによって、迅速に外部の分析計
に移送する。

また、半導体デバイスの大明けの前に、温度制御手段に
よって試料室内の温度を高めることにより、試料室の内
面や半導体デバイスの表面に吸着しているガスを除去し
、また試料室を所定の温度に保持することができる。

なお、半導体デバイス封止ガスの採取に先立ち、キャリ
ヤーガスおよび加熱により試料室内の大気成分および試
料室内面やデバイス表面の吸着ガスを除去するので、不
純物を含まない封止ガス分析用試料を効率よく採取する
ことかできる。

〔実施例〕

以下、この見切の一実施例について説明する。

第１図は、実施例を示す半導体デバイス封止ガス分析用
試料採取装置の断面図、第２図は第１図における保持台
の詳細構造図、第３因は第１図の装置の使用手順を示す
操作フロー図である。

図において、（２）は分析対象となる半導体デバイス（
１）を固定するための保持台、（３）は保持台（２）を
気密に上下移動させるための伸縮ベローズ、（４）は上
記保持台（２）および伸縮ベローズ（３）を有し、試料
室（９）の一部を構成する下部プラグ、（５月マ半導体
デバイス（１）に穴を上けるとともにキャリヤーガスを
送り込むためのニードル付きノズル、（６）は上記ニー
ドル付きノズル（５）を有し、上記下部プラグ（４）と
共に試料室（９）を構成する上部プラグ、（７）はレン
チ（８ンの回転とリンクして回転され、よって半導体デ
バイス（１）を設置した保持台（２）を上下移動させる
ための運動伝達駆動機構、（９）は下部プラグ（４）お
よび上部プラグ（６）をガスケットＱ（Ｊで密封し構成
した試料室、αυは下部プラグ（４）、上部プラグ（６
）および運動伝達駆動機構（７）などを保持するジャケ
ット、＠は断熱板、（２）は試料室の温度を制御する手
段としてのバンドヒータ等の加熱装置、α彎は半導体封
止ガス分析試料採取装置の取付台、（ｌｓａ）および（
１５ｂ）は、それぞれ上部プラグ（６）のニードル付き
ノズル（５）に接続して試料室（９）内にキャリヤーガ
スを送るための送入導管および試料室（９ン内のガスを
外部に送り出す送出導管で、封止ガスを後述する分析計
へ送るための移送手段を構成している。ａ呻は導管Ｑ７
）を通して送入導管（１５ａ）おｌび送出導管（１ｓｂ
）との間のキャリヤーガスの流路の切換えを行う切換弁
、（ト）は封止ガスの分析計（実施例ではガスクロマト
グラフ）である。また、半導体デバイス（１）の保持台
（２）は、第２図に示すように保持部（２ａ）、保持台
に通したガス送出溝（２ｂ）とガス送出口（２Ｃ）、お
よびベローズ取付部（２ｄ）よりなる。

次に第３図により動作について説明する。まず半導体デ
バイスの取付工程ｒ３υでは、半導体デバイス（１）を
保持台（２）の保持部（２ａ）に設置する。試料室の形
成工程（至）では、あらかじめジャケットαυに組み込
まｎている保持台（２）を有する下部プラグ（４）にガ
スケット００を挿入し、ニードル付きノズル（５）をも
つ上部プラグ（６）をジャケット（ロ）の取付部にねじ
込むことにより気密かつ小容積の試料室（９）を形成す
る。大気成分除去工程（至）では、切換弁（ホ）を破線
の流路を形成するように設定し、送入導管（１５ａ）に
接続された上部プラグ（６）のニードル付きノズル（５
）から試料室（９）内に、分析計（至）からのキャリヤ
ーガスを導管ａηを通じて送り込む、このキャリヤーガ
スは下部プラグ（４〕を構成する保持台（２月こ設けた
ガス送出溝（２ｂ）　（実際には４ケ所ある）と、これ
につながるベローズ取付部（２ｄ）に設けたガス送出口
（２Ｃ）から、送出導管（１ｓｂ）、切換弁αＱおよび
導ｗ（ｉηを経由して分析計（至）に送られる。この操
作により試料室（９）、導管αη、送入導管（１５ａ）
および送出導管（１５ｂ）の内部に付着した大気成分が
除去される。次に、試料室の加熱工程−においては、加
熱装置（２）の電源を投入して試料室（９）を所定の温
度に保持しながら前記キャリヤーガスを試料室（９）内
に送り続け、これによって下部プラグ（４）、上部プラ
グ（６）の内面や半導体デバイス（１）の表面に吸着し
た水や炭酸ガスなどを除去する。なお断熱板（２）は装
置内部の熱が外部に逃げるのを防止し、よって試料室（
９）の温度制御を容易にする目的で設けられている。

半導体デバイスの穴明は工程μｓではまず切換弁Ｏ〜を
実線の状態に切換えて、キャリヤーガスの流路を分析計
（７）から切り離して隔離状態とする。次に、半導体デ
バイス（１）が設置ｆ固定されかつ伸縮ベローズ（６）
に接続さ口た下部プラグ（４）の保持台（２ンを、外部
からレンチ（８〕で回転され、これとリンクした運動伝
達駆動機構（７）により上部プラグ（６）の方向に移動
させ、よって上部プラグ（６）を形成するニードル付き
ノズル（５）との接触により半導体デバイス（１）に穴
を明けてその封圧ガスを試料室内に拡散できる状態とす
る。続いて封止ガス採取工程（至）に移行する。この工
程では切換弁ｃＩｌ１９を再び破線の状態に切換え、前
記同様に分析計（至）からのキャリヤーガスをニードル
付きノズル（５）を通じて穴の明いた半導体デバイス（
１）の内部および試料室（９）の中に送り込み、よって
デバイス内の封止ガスを試料室（９）内に追い出す。分
析計への送出工程（ロ）ではこの封止ガスを混入したキ
ャリヤーガスを保持台（２）を構成する保持部（２ａ）
に設けたガス送出講（２ｂ）および下部ベローズ取付部
（２ｄ）に設けたガス送出口（２Ｃ）を紅白して送出導
管（１５ｂ）、切換弁ＱＱおよび導管αηを紅白して分
析計（ト）に送り込むことにより、封止ガスの分析を行
う。

第４図は、この発明の別の実施例を示す半導体デバイス
封止ガス分析用試料採取装置の断面図である。すなわち
、第１図に示す実施例では、下部プラグ（４）に設けた
保持台（２）のみを可動とする方式の場合を示したが、
図のように上記保持台（２）の代りに、下部プラグ（４
）に固定式の保持台（２ｂ）を設けかつ上部プラグ（６
）を構成するニードル付きノズル（５ｂ）を外部からレ
ンチ（８）により運動伝達駆動機構（７）を通して可動
とする方式としても同様の効果を奏する。

また、可動式の保持台（２）および可動式のニードル付
きノズル（５ｂ）を組み合わせた方法としてもよい。

なお、上記実施例は、穴明は手段としてのニードルとキ
ャリヤーガス送入手段としてのノズルを一体構造とした
ニードル付きノズル（５）を用いた場合を示したが、ニ
ードルとノズルを分離して設けても同様の効果を奏する
。

さらに、実施例では、封止ガスの分析用にキャリヤーガ
スを用いるガスクロマトグラフの場合を示したが、分析
計としてガスクロマトグラフの代りにキャリヤーガスを
使用する他の分析計と組み合わせても同様の効果を奏す
る。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明は、保持台をもつ第１のプラグと
、ニードルおよびノズルをもつ第２のプラグにより構成
した密封試料室内で半導体デバイスに穴を明け、拡散し
た封止ガスをキャリヤーガスによって採取し、それを強
制的に分析計に送るようにしたので、高精度かつ効率的
な封止ガスの分析が行える。

またこの発明は、試料室の温度を制御する手段をもつの
で、封止ガスの採取に先立って分析上有害なガス成分や
水分などを除去することができる。

さらにこの発明ｆこよる方法では、あらかじめキャリヤ
ーガスおよび加熱効果により試料室内の大気成分や半導
体デバイス設面の吸着ガスなどの分析上誤差となる成分
を除去した後に、キャリヤーガスにより封止ガス全量を
採取し、それを強制的に分析計に送り込めるので、高精
度かつ効率的な分析が可能となる。

【図面の簡単な説明】

は第１図に示す保持台の詳細構造図、第３図は第１図の
装置による使用手順を示す操作フロー図、第４図は他の
実施例を示す半導体デバイス封止ガス分析試料採取装置
の断面図、第５図は従来技術による半導体デバイス封止
ガス分析耘奉装置の梅成図である。 図において、（２）は保持台、（３）は伸縮ヘローズ、
（４）は下部プラグ、（５）はニードル付きノズル、（
６）は上部プラグ、（９）は試料室、側は加熱装置、（
１５ａ）は送入導管、（ｌｓｂ）は送出導管である。 なお、各図中、同一符号は同一　または相当部分を示す
。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）試料室を構成し、この試料室の中に半導体デバイ
   スを固定する保持台を有した第１のプラグ、この第１の
   プラグとともに試料室を構成し、上記半導体デバイスに
   穴を明けるためのニードルおよびキャリヤーガスを試料
   室に送入するためのノズルを有する第２のプラグ、上記
   保持台あるいは上記ニードルの少くとも一方を移動させ
   て半導体デバイスに穴を明ける駆動手段および穴が明け
   られた半導体デバイスの封止ガスを分析装置へ送るため
   の移送手段を備えた半導体デバイス封止ガス分析用試料
   採取装置。
2. （２）試料室の温度を制御する手段を備えたことを特徴
   とする請求項第１項記載の半導体デバイス封止ガス分析
   用試料採取装置。
3. （３）半導体デバイスを収納した試料室の中にキャリヤ
   ーガスを流して試料室内部の大気成分を除去する工程、
   キャリヤーガスを流したまま試料室を加熱して試料室内
   面と半導体デバイスの表面に付着したガス成分を除去す
   る工程、半導体デバイスに穴を明ける工程、キャリヤー
   ガスによって穴が明けられた半導体デバイスの封止ガス
   を分析装置へ移送する工程を備えたことを特徴とする半
   導体デバイス封止ガス分析用試料採取方法。