JPH11145227A - 半導体ウェーハの試験装置用温度調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決すべき課題】 バーンインテストで、半導体ウェ
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、冷却液が中央部から周辺部に向かって流れるにつ
れて流路が拡大する冷却液流路６と、発熱線を周辺部が
密に中央部が疎になるように配設して成る電熱ヒーター
７と、温度センサー５ａ〜ｃと、温度制御器Ｃとを備
え、ウェーハの温度差に応じて、中央部の温度が低く周
辺部が高く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

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウェーハに
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。

【０００２】

【従来技術】一般にバーンイン装置と呼ばれている上述
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。

【０００３】このような従来装置は、大きな恒温装置が
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。

【０００４】このような要請に応えるためのバーンイン
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）。

【０００５】半導体ウェーハに通電することによって生
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。

【０００６】

【解決すべき課題】本発明の第１の目的は、半導体ウェ
ーハを目標の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ウェーハ温度調節
装置を開示することにある。本発明の第２の目的は、半
導体ウェーハを速やかに、かつ、正確に所定温度に維持
できるウェーハ温度調節装置を開示することにある。本
発明の第３の目的は、簡素な構成を持ち、維持管理が容
易で、ランニングコストも少なくて済むウェーハ温度調
節装置を開示することにある。

【０００７】

【課題の解決手段】本発明の第一の要旨は、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手段であって、平滑面を有する熱良
導性板状体中に冷却液流路が配設されていると共に該冷
却液流路と前記平滑面との間には電熱ヒータが設けられ
ており、前記冷却液流路は、前記板状体の中央部付近に
冷却液入口を、前記熱良導性板状体の周辺部付近に冷却
液出口を夫々有し、該冷却液入口から冷却液出口に至る
一連の流路が、冷却液入口を中心にして、該冷却液入口
の回りを周回しつつ前記冷却液出口に至るように形成さ
れていることを特徴とする、バーンイン装置における半
導体ウェーハの温度調節プレートにある。

【０００８】上記第一要旨に係る温度調節プレートにお
いて、冷却液入口の回りを周回しつつ冷却液出口に至る
流路の例としては、冷却液入口付近を中心として、渦巻
き状に形成された流路や、同心状をなして折り返すよう
に形成された一連の流路等を挙げることができる。この
ような構成から成る温度調節プレートは、冷却液が、温
度調節プレートの中心付近から流入し、温度調節プレー
トの中央部付近を中心に周回しつつ、次第に、温度調節
プレートの周辺部に移動して、最終的に、周辺部に設け
た冷却液出口から出て行くように、構成されている。温
度調節プレートを構成する熱良導性板状体としては、ア
ルミニウム、銅、及びこれらの合金などが、代表的であ
る。

【０００９】上述の過程で、冷却液は、ウェーハから熱
を吸収して温度上昇していくので、冷却液入口付近で
は、冷却液とウェーハとの温度差（温度勾配）は最も大
きく、冷却液出口付近では、その温度差は最小になる。
換言すれば、冷却液は、目標温度より高温になりやすい
ウェーハ中央部付近において、単位時間当たり最も多く
の熱量を吸収してウェーハを冷却し、ウェーハ周辺部に
移るにつれて、冷却効率は低下する。このようにして、
ウェーハは、バーンインテスト時における温度分布の不
均一が解消される。その効果を、より一層高めるための
一方法として、冷却液流路の分布を、温度調節プレート
の中央部付近は密に、周辺部は疎にすることにより、中
央部と周辺部との伝熱面積に格差を設けてもよい。

【００１０】本発明の第二の要旨は、前記第一要旨によ
って規定される温度調節プレートの効果を高めるための
手段であって、第一要旨によって規定される温度調節プ
レートにおいて、冷却液流路の横断面の面積が、冷却液
入口側よりも、冷却液出口側が大きくなるように構成さ
れたことを特徴とする温度調節プレートにある。仮に流
路の天井部がウェーハ面と対面するとすれば、流路横断
面積の拡大は、流路の横幅を大きくしてもよいし、上下
幅を深くしてもよいし、これら両者の要素を含んでいて
もよい。冷却液流路を、このように構成することによ
り、温度調節プレートの中央部付近の流速は速く、周辺
部付近の流速は遅くなる。これによって、中央部付近
は、温度の低い冷却液が急速に流れ、周辺部付近では、
冷却液温度が上昇するとともに流速は緩慢になる。これ
によって、中央部付近では、冷却能力は、高く保持さ
れ、プレート周辺部の冷却能力は低下する。かくして、
ウェーハ温度の中心部と周辺部との温度差を大幅に解消
できる。

【００１１】本発明の第三の要旨は、前記第一要旨又は
第二要旨によって規定される温度調節プレートにおい
て、冷却液流路を流れる冷却液の量が、該冷却液流路の
冷却液流量調節手段によって規定されていることを特徴
とする、温度調節プレートにある。これは、上述の温度
調節プレートの効果を、更に高めるための手段であっ
て、流速を、所定の速度に定めることにより、半導体ウ
ェーハのバーンイン試験における中央部と周辺部との温
度差の大小に対応する事ができる。例えば、第二要旨に
規定するような冷却液流路の横断面積との関連では、流
路が狭くなっているプレート中心付近では、流速は速く
なり、周辺部では、緩慢になる。したがって、中心付近
での熱の伝達係数は大きく、流体境膜が厚くなる緩流域
では、熱の伝達係数は、格段に小さくなる。更に、冷却
液の流れを、プレート中心付近では乱流化し、周辺部で
は緩慢な層流にすることも可能である。

【００１２】本発明の第四の要旨は、上記第一要旨〜第
三要旨に規定される温度調節プレートにおいて、電熱ヒ
ータによる発熱量が、熱良導性板状体の中央部付近にお
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ことを特徴とする半導体
ウェーハの温度調節プレートにある。

【００１３】上記において、電熱ヒーターは、１回路の
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。更には、複数回路の電熱ヒータを、温度調節プ
レートの中央部を囲んで、同心状に設け、夫々の電熱ヒ
ータに個別に制御器を夫々設けて、夫々のヒータの加熱
域の温度検出信号によって、発熱量を調節する電熱ヒー
タも採用できる。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。

【００１４】電熱ヒータの発熱量を上述のように分布さ
せることにより、ウェーハの温度分布の均一度を一段と
向上させることができる。ヒータは、上述のように、複
数に分割して配置し、夫々を別個の制御系によって、中
央部は発熱量を小さく、周辺部は大きくなるように、動
作制御を行うものは、様々な発熱パターンを持ったウェ
ーハに対応できる利点があるが、一方、これは、装置の
コスト上昇や複雑化を招く。本願発明にかかる温度調節
プレートを用いる場合は、１系統の電熱ヒータにより、
その配線位置や配線密度を適宜変えて、プレート中央部
と周辺部との発熱量を調節する方式でも、十分に所期の
目的を達成することができる。

【００１５】本発明の第五の要旨は、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
ーハ温度調節手段であって、平滑面を有する熱良導性板
状体中に冷却液流路が配設されていると共に該冷却液流
路と前記平滑面との間には電熱ヒータが設けられている
温度調節プレートと、該温度調節プレートの前記平滑面
に熱授受可能に密接可能な伝熱シートと、該伝熱シート
に熱授受自在に密接する伝熱板とを備えていることを特
徴とする半導体ウェーハの温度調節装置にある。

【００１６】第一要旨〜第四要旨における温度調節プレ
ートは、平滑面に直接ウェーハを接触させるか、若しく
は、更に、温度調節プレートの平滑面に、伝熱の不均一
を解消する目的やウェーハへの通電手段装着の便等によ
り、熱良導性平滑板状体から成る伝熱板を、密接状態で
介在させて、温度調節を行うものである。上記第五要旨
にかかるウェーハ温度調節装置は、温度調節プレートと
上記伝熱板とを組み合わせた構造の改良に関するもので
ある。伝熱シートは、温度調節プレートと伝熱板との熱
伝導の改良や、周辺部と中央部とで熱伝達量を調節する
目的で用いられる。したがって、伝熱シートの素材とし
ては、金属薄板等でもよいが、可撓性や伸縮弾性を備え
ていることが望ましい。このような伝熱シートとして
は、ゴムシート中に熱良導性素材から成る粉末を均一に
分散せしめて成る、ゴム弾性と熱良導性とを備えたごく
薄いシート状物によって構成されているものが例示でき
る。

【００１７】本発明の第六の要旨は、前記第一要旨〜第
四要旨の何れかによって規定される温度調節プレート
と、該温度調節プレートの平滑面に熱授受可能に密接す
る伝熱シートと、該伝熱シートに熱授受自在に密接する
伝熱板とを備えていることを特徴とする半導体ウェーハ
の温度調節装置にある。

【００１８】本発明の第七の要旨は、上記第五要旨又は
第六要旨に規定されるウェーハの温度調節装置におい
て、伝熱シートと温度調節プレート中央部付近との接触
面積が、伝熱シートと温度調節プレート周辺部との接触
面積よりも大きくなるように、その形状が定められてい
ることを特徴とする半導体ウェーハの温度調節装置にあ
る。

【００１９】接触面積の調節は、切り抜き部や切除部を
伝熱シートの周辺部に偏在させることにより、行うこと
ができる。伝熱シートの接触面積が大きい部分は、小さ
い部分に比べて、熱の移動量が大きくなるため、発熱量
の大きいウェーハ中央部からの熱量を冷却液に伝達し
て、ウェーハの中央部付近が高温化するのを防止し、ウ
ェーハの場所による試験温度の不均一を防止することが
できる。

【００２０】

【発明の実施形態】図１は、本願温度調節プレートの第
一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３ａ〜ｄを相互に連結する真空供給溝で、該溝３ｆ
中には、円板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。

【００２１】真空供給路３と同様に軸方向に平行に、円
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、２ｃ、…によって画成される冷却液流路６
が、仕切壁２ｄ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。該流路６の円板中心付近の端部には冷却
液入口６ａが、周辺部の端部には冷却液出口６ｂが、夫
々開口しており、これらの冷却液の出入り口は、夫々円
板２の裏面において、冷却液導管に連結している。

【００２２】冷却液流路６は、図２において、上下方向
の深さは、一定であるが、横方向の幅は、円板２の中央
から周辺部に向かうにつれて、漸増している。従って、
冷却液流入口６ａから入った冷却液が、冷却液出口６ｂ
に向かって流れて行くにつれて、流路の横断面積は拡大
していくので、冷却液の流速は、漸減することになる。
冷却液流路の横断面積は、円板周辺部に向かって、なだ
らかに漸増してもよいし、段階上に増大するものでもよ
い。流路の形状も、表面２に面する幅は変えないで、周
辺部に行くにつれて、深さが深くなっていくものでもよ
く、更に、これらの両タイプが融合するものでもよい。
又、横断面形状も、方形に限られず、円形、台形等でも
差し支えない。

【００２３】冷却液は、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。更
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、冷却液が温
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、冷却液は、前記腐食性が
ないこと、電気絶縁性に優れた物質であることが特に重
要であり、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。

【００２４】仕切壁２ｄは、円板２の周辺部から中心部
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。冷却液流路６は、この仕切壁２
ｄにおいて折り返すように構成されているが、これは、
渦巻き状に構成し、センサー収納孔は、真空供給路３の
ように、隔壁２ｃを貫通するように設けてもよい。

【００２５】一方、円板２の内部で、円板表面２ａと前
記冷却液流路との中間部に、シーズヒータから成る電熱
ヒータ７が埋設されている。ヒータ７の配置密度は、円
板２の周辺部が密に、中央部に近づくにつれて疎になる
ように、配設収納されている。８は、円板２の周辺部に
おいて、ヒータ通電用配線を円板の下方に取り出すため
の取出孔である。上記電熱ヒータ７は、単一回路によっ
て構成されているが、勿論、発熱線の配置を所定の間隔
をおいて、円板中心を同心状に囲んで、複数の互いに電
気的に独立のヒーターを配設して、夫々の発熱回路を独
立に制御するものでもよい。電熱ヒータ７は、円板２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、夫々温度制御器Ｃに入力され、温度制
御器Ｃの設定値と比較されて、補正電力が、電熱ヒータ
７に出力される。

【００２６】次に、上記温度調節プレートに、冷却液を
供給して循環させる装置について説明する。温度調節域
の温度差の解消は、応答性のよ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
トの冷却液流路を流れる冷却液を介して行われるが、そ
の大量の循環冷却液を集中管理して所定の温度に調節し
て各々の温度調節プレートへ供給する装置が、恒温冷却
液供給装置である。

【００２７】このような恒温冷却液供給装置として、図
４に示すように、温度調節プレート１の夫々に冷却液の
第一循環流路１１５を介して接続する恒温槽１１１と、
該恒温槽に冷却液の第二循環流路１２１を介して接続す
る熱交換器Ｒ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１２７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１
２６を制御する制御器を有することを特徴とするもの
が、有効である。以下に述べる恒温冷却液供給装置１０
０と多数の前記温度調節プレートとが一連の冷却液流路
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。

【００２８】図４は、その装置の一例を模式的に示すも
ので、温度調節プレート１、１、…の各冷却液流路６、
６、…の入口６ａと出口６ｂには、恒温槽１１１との間
を、冷却液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。第一循環流路１１５は、冷却液の供給
管１１６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の冷却
液の出口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１１
８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。

【００２９】分岐管１１６ａの夫々には、温度調節プレ
ート１の冷却液流路６を流れる冷却液の単位時間当たり
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の分岐部に冷却液分配室を介設し、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。

【００３０】恒温槽１１１中には、冷却液としてシリコ
ーンオイルが満たされており、この冷却液中に、冷却液
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。恒温槽１１１に
は、又、冷却液の第二循環流路１２１が設けられてお
り、冷却液冷却用の熱交換器Ｒとの間を、冷却液が循環
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、冷却液流路６付近の温度を検出し、温度制御器１１
０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１
２４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。

【００３１】三方弁１２６は、温度制御器１１０の信号
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冷却液流量を減少或
いは増加させて、熱交換器Ｒを通過する冷却液流量を、
０から循環ポンプ１２５の能力限度まで変化させ、恒温
槽１１１内の冷却液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の冷却液流路
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。

【００３２】

【作用】上記装置を用いて、高温スクリーニングテスト
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内の冷却液温度が、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、冷却液温度を所定の温度
まで上昇させる。このとき、熱交換器Ｒの冷却液流量
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。

【００３３】ウェーハ５０の温度調節プレートへの装着
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。

【００３４】このとき、伝熱板６０に設けられた透孔６
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１６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。

【００３５】通電試験によりウェーハが発熱すると、プ
レート１の温度が上昇し、冷却液がその発熱量を受け取
る。それに伴って、恒温槽１１１内の冷却液温度も上昇
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、温度調節プレート１へ供給される
冷却液温度は、所定の温度を維持することになる。冷却
液の温度は、ウェーハ５０が、通電試験によって発熱し
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。

【００３６】冷却液入口６ａから、冷却液流路６に入っ
た冷却液は、比較的幅の狭い中央部付近の流路において
は、速い速度で通過して、比較的大量の熱を奪うことが
でき、周辺部に近づくにつれて、冷却液温度は次第に上
昇し、且つ、流速は低下するので、その冷却能力は、低
下する。更に、電熱ヒータ７は、通電によって発熱して
いる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なっている。換言すれ
ば、周囲への放熱によって中央部より低い温度になる周
辺部のヒータ発熱量は、その温度差に見合った量だけ、
大きくなるように、発熱線の配設密度によって調節され
ている。

【００３７】このようにして、通電試験時における半導
体ウェーハの温度分布と反対の、対称的な温度分布が、
温度調節プレートの表面に作り出されることになる。半
導体ウェーハは、その温度調節プレートに接触すること
により、温度分布の不均一が解消され、所定の目標温度
に対して、ウェーハ全面に亙って±１℃以内の精度で、
通電試験を行うことができる。

【００３８】図５は、本発明の第二実施態様の要部を示
すものである。図２に示すように、ウェーハ５０は、伝
熱板６０に予めセットして正確な位置決めを行い、ウェ
ーハへの通電手段と連結した後、温度調節プレート１
に、該伝熱板６０を密着させることにより行うのが、操
作上都合がよい。第一実施態様では、温度調節プレート
１の表面２ａに、ウェーハの温度分布とほぼ逆（対称
的）のパターンの温度分布を完成しておいて、これを伝
熱板６０を介してウェーハに接触させて、ウェーハ温度
分布を均一化するものであった。第二実施態様は、上記
ウェーハ温度分布パターンと逆の温度分布パターンを、
伝熱板６０と、温度調節プレート１の表面２ａとの間
に、熱伝導を制御する伝熱シートを介在させることによ
り、伝熱板６０上に出現させるものである。その他の構
成は、第一実施態様と実質的に変わりはない。

【００３９】図５に示す伝熱シート３０は、シリコンゴ
ム中にアルミナや窒化ホウ素などの熱伝導性に優れた金
属酸化物や窒化物の粉末を分散させた薄いシート状物
（例えば、信越化学工業株式会社製放熱用ゴムシート、
ＴＣ−２０ＢＧ、厚さ０.２ｍｍのもの）で構成されて
いる。伝熱シート３０は、被検体であるウェーハのバー
ンイン試験時における温度分布パターンに応じて、ウェ
ーハとほぼ同大の円形シートの外周縁から中心に向かっ
てＶ形の切欠部３１、…を多数連ねて設けた形状を有し
ている。このような伝熱シート３０を伝熱板６０と温度
調節プレート１との間に介在させることにより、伝熱板
と温度調節プレートとの間の伝達熱量を、シートの接触
面積に応じて、欠落部の無い中心付近が最大で周辺部に
行くに伴って低下するようにすることができる。

【００４０】通電試験時の発熱が、ウェーハ中央部に比
べて、ウェーハ周辺部では、周囲への放熱等が容易で、
温度が低くなるので、切欠部３１、…によって、温度調
節プレートとの接触面積を減らして、温度調節プレート
の熱移動が、中央部付近より、少なくなり、該伝熱シー
トに密接する伝熱板６０上に、ウェーハの温度分布と
は、正反対の温度分布が形成され、従って、試験開始
後、定常状態に達するとウェーハの温度分布は、均一に
維持される。伝熱シートは、温度調節プレートの精度を
高める上に、極めて有効である。上記実施態様では、伝
熱板と伝熱シートとは、密着、離脱自在な構成とした
が、これは、伝熱板、伝熱シート、温度調節プレートを
一体化した構造でもよい

【００４１】図６は、本発明の第三実施態様を示すもの
で、上記伝熱シート３０とは別の構成を持つ伝熱シート
３５を、温度調節プレート１上に密接した状態を示すも
のである。円形の伝熱シート３５は、周辺部から中央部
付近にむけて、径が漸減する円形切欠部３６、…を、周
辺部は密に、中央部に向かうにつれて疎に成るように点
在して設けた構成を有する。作用は、上述の伝熱シート
３０と同じである。

【００４２】これらの伝熱シートは、ウェーハの発熱パ
ターンに応じて、厚さや切欠部（非接触部面積）の異な
る伝熱シートを準備することにより、様々なウェーハの
バーンイン試験に対応できるメリットがある。又、温度
調節プレートは、前述のような、単独でウェーハの温度
調節が可能な精度の高いものを、必ずしも必要としない
点も有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る温度調節プレートの第一実施態様
を、平面方向から見た説明図である。

【図２】図１のＡ−Ａ断面説明図である。

【図３】図２のＢ−Ｂ断面説明図である。

【図４】本願温度調節プレートと、冷却液供給装置とを
連結した一例を示す説明図である。

【図５】本発明の第二実施態様の要部を平面方向から見
た説明図である。

【図６】本発明の第三実施態様の要部を平面方向から見
た説明図である。

【符号の説明】

１ 温度調節プレート ２ 円板 ３ 真空供給路 ３ａ〜ｄ 真空吸引溝 ４ａ〜ｃ 温度センサー収納孔 ５ａ〜ｃ 温度センサー ５ｈ 測温部 ６ 冷却液流路 ６ａ 冷却液入口 ６ｂ 冷却液出口 ７ 電熱ヒーター ８ ヒーター端子取出部 ３０、３５ 伝熱シート ３１、３６ 切欠部 ５０ 半導体ウェーハ ６０ 伝熱板 ７０ 電極板 １０９ 温度検出器 １１０ 温度制御器 １１１ 恒温槽 １１２ 温度センサ １１３ 加熱器 １１５ 第一循環流路 １１６ｂ 流量調整弁 １１９、１２５ 循環ポンプ １２６ 三方流量制御弁 １２７ 冷却水供給管 １２８ 冷却水戻り管 １２９ 温度式制水弁 Ｒ 熱交換器

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【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手段であっ
   て、平滑面を有する熱良導性板状体中に冷却液流路が配
   設されていると共に該冷却液流路と前記平滑面との間に
   は電熱ヒータが設けられており、前記冷却液流路は、前
   記板状体の中央部付近に冷却液入口を、前記熱良導性板
   状体の周辺部付近に冷却液出口を夫々有し、該冷却液入
   口から冷却液出口に至る一連の流路が、冷却液入口を中
   心にして、該冷却液入口の回りを周回しつつ前記冷却液
   出口に至るように形成されていることを特徴とする、バ
   ーンイン装置における半導体ウェーハの温度調節プレー
   ト。
2. 【請求項２】冷却液流路の横断面の面積が、冷却液入口
   側よりも、冷却液出口側が大きくなるように構成されて
   いる請求項１に記載の半導体ウェーハの温度調節プレー
   ト。
3. 【請求項３】冷却液流路の冷却液流量が、冷却液流量調
   節手段によって規定されている請求項１又は２に記載の
   半導体ウェーハの温度調節プレート。
4. 【請求項４】電熱ヒータによる発熱量が、熱良導性板状
   体の中央部付近においては、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請求項１〜３の何れか
   に記載の半導体ウェーハの温度調節プレート。
5. 【請求項５】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手段であっ
   て、平滑面を有する熱良導性板状体中に冷却液流路が配
   設されていると共に該冷却液流路と前記平滑面との間に
   は電熱ヒータが設けられている温度調節プレートと、該
   温度調節プレートの前記平滑面に熱授受可能に密接可能
   な伝熱シートと、該伝熱シートに熱授受自在に密接する
   伝熱板とを備えていることを特徴とする半導体ウェーハ
   の温度調節装置。
6. 【請求項６】請求項１〜４の何れかに記載の温度調節プ
   レートと、該温度調節プレートの平滑面に熱授受可能に
   密接する伝熱シートと、該伝熱シートに熱授受自在に密
   接する伝熱板とを備えていることを特徴とする半導体ウ
   ェーハの温度調節装置。
7. 【請求項７】伝熱シートと温度調節プレート中央部付近
   との接触面積が、伝熱シートと温度調節プレート周辺部
   との接触面積よりも大きくなるように、その形状が定め
   られている請求項５又は６の半導体ウェーハの温度調節
   装置。
8. 【請求項８】伝熱シートが、ゴムシート中に熱良導性素
   材から成る粉末を均一に分散せしめて成るゴム弾性と熱
   良導性とを備えたシート状物によって構成されている、
   請求項５〜７のいずれかに記載の半導体ウェーハの温度
   調節装置。