WO2007017981A1 - ウェーハレベルバーンイン方法およびウェーハレベルバーンイン装置 - Google Patents

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WO2007017981A1
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cooling
area
wafer
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Terutsugu Segawa
Minoru Sanada
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Definitions

  • the present invention relates to a wafer level burn-in method and a wafer level burn-in apparatus for performing screening by applying an electrical load and a temperature load to a semiconductor wafer.
  • a screening test apparatus generally called a burn-in apparatus encapsulates an IC chip obtained by dividing a semiconductor wafer, and then energizes in a thermal atmosphere at a predetermined temperature (for example, 125 ° C). Testing is conducted to reveal latent defects and screen defective products.
  • Such a conventional device requires a large thermostatic device and generates a large amount of heat, so it must be separated from other manufacturing lines and performed in a separate room. Since it takes time and effort to detach, etc., and defective products are discovered after knocking, package costs are wasted, and quality assurance for mounting chips without packaging, so-called bare chips Due to the requirements of the bare chip, etc., it is desired to perform a burn-in test at the wafer stage before chipping.
  • a burn-in apparatus for meeting such demands requires that the wafer be maintained at a uniform temperature when a thermal load is applied to the semiconductor wafer.
  • a wafer level burn-in apparatus having a temperature control function for maintaining a semiconductor wafer at a predetermined target temperature by providing heaters on both sides of the wafer.
  • the temperature control is performed by heating and cooling the woofer surface collectively, and when an electrical load is applied, the temperature control is performed on the woofer. Since an electrical load is not applied to defective devices among the formed devices, heat generation due to the electrical load application on the wafer is biased, and the wafer temperature may become uneven in the plane. A certain force I had no countermeasures against this.
  • FIG. 9 is a schematic diagram of a conventional woofer level burn-in device
  • FIG. 10 is a non-defective distribution diagram of devices in the woofer level burn-in
  • FIG. 11 is a device temperature change diagram in the conventional woofer level burn-in.
  • a woofer 101 is held on a woofer holding tray 102 and is connected to a substrate 104 to which an electrical load is applied by a probe 103 that can be contacted with a woofer.
  • the electrical load applied force [1, electrical An electrical load is applied by a tester 105 having a function of generating and comparing signals.
  • the temperature load is controlled by controlling the temperature of the temperature adjustment plate 106 to 125 ° C by a heater 108 disposed in the temperature adjustment plate 106, a refrigerant such as water or alcohol flowing in the refrigerant flow path 107, etc. Applied.
  • the temperature control of the temperature adjustment plate 106 is performed by controlling the heat generation amount of the heater 108 and the temperature and flow rate of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path 107 from the temperature adjuster 110 based on the temperature measured by the temperature sensor 109. Is called.
  • an electrical load is applied to the device on wafer by tester 105, and the device formed on wafer at a certain time interval fails.
  • Check the operation with tester 105 During the operation check, the electrical load by the tester 105 is disconnected, and the device is operated by applying an electric signal for operation check to the device. The output from the device is monitored by the tester 105, and it is checked whether the device has failed due to electrical load or temperature load.
  • FIG. 10 shows a non-defective product distribution of devices formed on a wafer.
  • a device that is hatched is a non-defective product and generates heat when an electrical load is applied, whereas a device that is hatched does not receive an electrical load. No fever.
  • FIG. 11 is a graph showing the change in temperature at the wafer level burn-in of the non-defective device 201 near the portion where non-defective products are concentrated on the wafer in FIG. 10 and the non-defective device 202 near the portion where defective products are concentrated. After heating to 125 ° C, an electrical load is applied at time T.
  • the non-defective device 201 in the vicinity of the portion where the non-defective products are concentrated is at a high temperature and the probe wear is accelerated.
  • the non-defective device in the vicinity where defective products are concentrated 202 The load cannot be applied.
  • the wafer size force increases from ⁇ OOmm to 300mm. This is a factor that increases the decrease in in-plane uniformity.
  • the conventional 200mm wafer has a heat value of about 400W when an electrical load is applied, and the heat generation density was 12.74kWZm 2 From now on , it is thought that the heat value of the 300mm wafer will exceed 3kW. density is the 42. 46kWZm 2.
  • the wafer holding tray 102 in Fig. 9 is simply considered as an aluminum plate with a thickness of 1 Omm and a thermal conductivity of 200 WZm ⁇ K.
  • the non-defective device 201 in the vicinity of the portion where non-defective products are concentrated is at a high temperature, and the probe wear is accelerated.
  • the non-defective device 202 near the portion where defective products are concentrated becomes low temperature and the temperature load set for the non-defective device in the vicinity cannot be applied.
  • the temperature difference between the central portion of the woofer and the peripheral portion due to the heat generation density is conspicuous with the large diameter of the woofer.
  • the probe for applying an electrical load to the wafer becomes very worn. Can cause serious damage such as burning.
  • the temperature is lowered in some areas, screening due to temperature load becomes insufficient, and there is a risk that defects will flow out to the plant.
  • the present invention solves the above-described problem, and the wafer temperature due to heat generation when an electrical load is applied is independent of the distribution of non-defective devices formed on the wafer and the power consumption of the device.
  • An object of the present invention is to provide a highly reliable woofer level burn-in method and woofer level burn-in apparatus which prevents the probe from being consumed and burned by reducing variations in the in-plane temperature.
  • the wafer level burn-in apparatus of the present invention collectively applies an electrical load and a thermal load to all devices on a semiconductor wafer divided into a plurality of areas.
  • a wafer level burn-in device that screens for defective products by applying a plurality of temperature sensors for measuring the temperature of each area, a plurality of heaters for heating each area, and a temperature for each area in advance.
  • a plurality of temperature regulators for controlling the heating of the heater in accordance with the temperature measured by the temperature sensor so as to reach a predetermined set temperature, a cooling source for cooling the entire semiconductor wafer, and control of the cooling source
  • a switching controller for selecting the temperature measured by the temperature sensor used for the control, and the cooling source is controlled corresponding to the temperature selected by the switching controller.
  • a rejection temperature adjuster and a tester that inspects the device, and selects one of the measurement temperatures of the plurality of temperature sensors and uses it for cooling control to cool the entire semiconductor wafer. By performing heating control for each area, the semiconductor wafer is controlled to the set temperature, and wafer level burn-in is performed.
  • the cooling source is a refrigerant flow path through which the refrigerant flows
  • the cooling temperature regulator is a refrigerant flow rate control temperature regulator that controls the refrigerant flow rate.
  • the cooling source is a blower
  • the cooling temperature adjuster is a blower flow rate control temperature controller for controlling the blower flow rate.
  • the switching controller selects a temperature used for cooling control continuously in time.
  • the switching controller selects a temperature used for cooling control at regular time intervals. It is characterized by that.
  • the temperature used for the cooling control by the switching controller is selected at a timing when the strength of the electrical load is switched.
  • the set temperature is individually set for each area.
  • the woofer level burn-in method of the present invention applies an electrical load and a thermal load to all devices on a semiconductor wafer divided into a plurality of areas at once.
  • a wafer level burn-in method for screening defective products wherein the electrical load and the thermal load are applied when the semiconductor wafer is subjected to temperature control at a preset temperature.
  • a step of measuring the temperature for each area a step of selecting one of the measured temperatures of the plurality of temperature sensors to perform cooling control of the cooling source to cool the entire semiconductor wafer, and a measurement for each area
  • a step of heating each area by performing heating control corresponding to each temperature, and controlling the semiconductor wafer to a set temperature.
  • the cooling source is a refrigerant flow path through which the refrigerant flows, and the entire semiconductor wafer is cooled by controlling the flow rate of the refrigerant.
  • the cooling source is a blower, and the whole semiconductor woofer is cooled by controlling the flow rate of the blower.
  • the temperature used for the selected cooling control is the highest temperature among the measured temperatures in each area.
  • the temperature used for the selected cooling control is selected if the median value of the measured temperatures in each area is one, and if the median is 2, the two temperatures are selected. The higher one of the temperatures is selected.
  • the temperature used for the selected cooling control is selected to be closest to the average value of the measured temperatures in the respective areas.
  • the temperature used for the selected cooling control is obtained by subtracting the measured temperature from the set temperature of each area and selecting the maximum value of the temperature deviation, and the output of the cooling source is the value of the temperature deviation SO Alternatively, control is performed so as to be close to zero.
  • the set temperature is individually set for each of the areas.
  • the temperature used for the cooling control is selected continuously in time.
  • the temperature used for the cooling control is selected at regular time intervals.
  • the temperature used for the cooling control is selected at a timing at which the strength of the electric load is switched.
  • the cooling source is controlled continuously in time.
  • the cooling source is controlled at regular time intervals.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a woofer level burn-in device according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of area division of a temperature adjustment plate in Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 3 Schematic diagram of temperature control system for temperature adjusting plate in Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 4 A diagram for explaining temperature control during wafer level burn-in in Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining temperature control during wafer level burn-in in Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining temperature control during wafer level burn-in according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a wafer level burn-in device according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining temperature control during wafer level burn-in in Embodiment 4 of the present invention.
  • the wafer level burn-in method and the wafer level burn-in apparatus of the present invention divide a semiconductor wafer into a plurality of areas in order to control the semiconductor wafer to a set temperature, and for each area.
  • any area is higher than the set temperature, one of the temperatures in each area is selected under a pre-determined condition, and cooling is performed according to this temperature. Control is possible. Further, when the temperature of each area is lower than the set temperature, heating control can be performed corresponding to the measured temperature for each area. In this way, by controlling the temperature for each area, the surface temperature of the wafer due to heat generated when an electrical load is applied, regardless of the distribution of non-defective devices formed on the wafer and the power consumption of the device. It becomes possible to reduce variations in internal temperature, prevent probe wear and burnout, and provide a highly reliable wafer level burn-in method and wafer level burn-in apparatus.
  • the set temperatures of the temperature regulator can all be the same temperature, or individual temperatures can be set for each area. If set individually, the temperature deviation from the measured temperature By controlling the cooling source with the cooling temperature regulator for the highest value, the temperature of each divided area can be controlled to the temperature setting value.
  • the measurement temperature used for cooling control can be continuously selected during application of a temperature load to select a measurement temperature that meets the conditions at all times, or at regular time intervals. May use a selected measurement temperature.
  • the measurement temperature is selected each time the strength of the electrical load is switched in accordance with the timing of the electrical load.
  • the cooling control timing can also be continuously performed, and control corresponding to the selected measurement temperature can be always performed.
  • the cooling control timing can be performed at regular time intervals, and the measurement selected at that time can be performed. Cooling control may be performed corresponding to the temperature.
  • the selection of the cooling temperature and the cooling control timing are performed in a deviation manner. When a quick response to a temperature change is required, the response to the cooling temperature regulator output of the cooling source is continuously performed. If it is slow, or if you want to avoid a sensitive response of the cooling source, it may be selected depending on the heat generation of the semiconductor UANO that performs the UANO leveno-renoin-in, or the configuration of the UANO leveno-lenoin-in device. it can.
  • FIG. 1 The wafer level burn-in method and wafer level burn-in apparatus in the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 2, 3, and 4.
  • FIG. 1 The wafer level burn-in method and wafer level burn-in apparatus in the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 2, 3, and 4.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a woofer burn-in apparatus according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 2 is an area division diagram of a temperature adjustment plate according to Embodiment 1 of the present invention
  • FIG. 3 is the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining temperature control at the time of wafer level burn-in according to the first embodiment of the present invention.
  • the temperature adjustment plate 106 as shown in FIG. 2 is added to the apparatus configuration shown in FIG.
  • the heater 108, the temperature sensor 109, and the temperature regulator 1 10 that were divided into five areas (e to e) were installed as the heater 408, temperature sensor 409, and temperature regulator 410, respectively. Compare the measured temperatures in the five areas, select the value used to control the flow rate of the refrigerant flowing in the refrigerant flow path 107 that flows the refrigerant that cools the entire semiconductor wafer, and switch
  • This is a configuration in which the switching controller 411 and the temperature controller 412 for controlling the refrigerant flow rate are supplemented.
  • the heating is performed at the temperature controllers 410a to 410e corresponding to the temperatures measured by the five sensors 409a to 409e so that the temperature becomes a set temperature.
  • the control is performed by controlling the outputs of the heaters 408a to 408e corresponding to the respective heaters.
  • the temperature measured by the five temperature sensors 409a to 409e is compared by the switching controller 411, and the temperature sensor used for cooling control is switched by selecting the temperature sensor according to the predetermined conditions. This is performed by controlling the output flow rate of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path 107 by the temperature controller 412 for refrigerant flow control corresponding to the value.
  • the temperature is measured for each divided wafer area to control the heating temperature, and the cooling temperature is controlled using the temperature measured by the temperature sensor selected under specific conditions, so that the entire wafer is made uniform. After cooling, the entire wafer can be adjusted to a uniform set temperature by heating to a set temperature for each area.
  • the heating control is performed for each area with the set values of the temperature sensors 409a to 409e all set to 125 ° C, and the control of the refrigerant flow rate is performed for each area. The maximum value is selected from the measured values of the temperature sensors 409a to 409e, and the cooling operation is performed for the set value 125 ° C.
  • Fig. 4 shows the transition of the area in which the temperature selected for the coolant flow rate control target is measured in the woofer burn-in in Embodiment 1, and the measured temperature selected for the coolant flow rate control target. It is the graph which showed the time change and the time change of a refrigerant
  • the room temperature force is also heated and after 125 ° C stabilization, an electrical load is applied from the tester 105 to the device on the wafer at time T. Due to the application of an electrical load, the temperature rises in the vicinity of non-defective devices, increasing the refrigerant flow rate.
  • the control target for the refrigerant flow rate is the area a, b, d, c, a, and the area with the highest measured temperature is selected at regular intervals from the electrical load application timing.
  • the refrigerant flow is continuously changed.
  • the cooling is performed in accordance with the area with the highest temperature, there is an area having a temperature lower than the control target temperature of the refrigerant flow rate shown in FIG. 4, and therefore the temperature is temporarily set to the set temperature. Forces with lower areas Heating by area suppresses the temperature drop, the maximum temperature settles to 125 ° C, and the temperature is made uniform over 125 ° C throughout the wafer.
  • the air generated by a blower such as a power fan using a refrigerant as a cooling source may be applied to the temperature adjustment plate.
  • a blower such as a power fan using a refrigerant as a cooling source
  • the cooling performance will be improved.
  • the case where the temperature is adjusted by dividing into five areas has been described as an example. However, the temperature can be similarly adjusted by dividing into two or more areas.
  • the wafer is divided into a plurality of areas, and a temperature sensor, a heater, and a temperature regulator are provided for each area. Cooling control is performed corresponding to the highest measured temperature, and heating is performed. By performing control for each area, variations in the in-plane temperature of the woofer due to heat generated when an electrical load is applied are reduced, regardless of the distribution of non-defective devices formed on the wafer and the power consumption of the device. As a result, probe wear and burn can be prevented and highly reliable wafer level burn-in can be performed. [0050] (Embodiment 2)
  • FIG. 1 The wafer level burn-in method and wafer level burn-in apparatus in the second embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 2, 3, and 5.
  • FIG. 1 The wafer level burn-in method and wafer level burn-in apparatus in the second embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 2, 3, and 5.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining temperature control during wafer level burn-in according to the second embodiment of the present invention.
  • the heating control is performed for each area with all the set values of the temperature sensors 409a to 409e being 125 ° C, and the control of the refrigerant flow rate is as follows.
  • the median value is selected from the measured values of the temperature sensors 409a to 409e, and the set value is cooled to 125 ° C.
  • FIG. 5 shows the transition of the area where the temperature selected for the refrigerant flow rate control target is measured in the woofer burn-in according to the second embodiment, and the measured temperature selected for the refrigerant flow rate control target. It is the graph which showed the time change and the time change of a refrigerant
  • the room temperature force is also heated and after 125 ° C stabilization, an electrical load is applied from the tester 105 to the device on the wafer at time T. Due to the application of an electrical load, the temperature rises in the vicinity of non-defective devices, increasing the refrigerant flow rate.
  • the control targets of the refrigerant flow rate are areas b, a, d, c, and e, such as areas that have a median value at the measured temperature of the temperature sensor in each area, and are selected at regular intervals.
  • the refrigerant flow rate is changed at regular time intervals with respect to the temperature measurement value.
  • a configuration may be adopted in which wind generated by a blower such as a power fan using a refrigerant as a cooling source is applied to the temperature adjustment plate.
  • a blower such as a power fan using a refrigerant as a cooling source
  • the cooling performance will be improved.
  • the case where the temperature is adjusted by dividing into five areas has been described as an example. The temperature can be similarly adjusted by dividing the area.
  • the wafer is divided into a plurality of areas, and a temperature sensor, a heater, and a temperature regulator are provided for each area, and the cooling control has a median value among the measured temperatures of each sensor.
  • the wafer temperature due to heat generated when an electrical load is applied is independent of the distribution of non-defective devices formed on the wafer and the power consumption of the device. Because variations in in-plane temperature can be reduced, probe wear and burn can be prevented, and highly reliable wafer level burn-in can be performed.
  • FIG. 1 The wafer level burn-in method and wafer level burn-in apparatus according to Embodiment 3 will be described with reference to FIGS. 1, 2, 3, and 6.
  • FIG. 1 The wafer level burn-in method and wafer level burn-in apparatus according to Embodiment 3 will be described with reference to FIGS. 1, 2, 3, and 6.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining temperature control during wafer level burn-in according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the heating control is performed for each area with all the set values of the temperature sensors 409a to 409e being 125 ° C, and the control of the refrigerant flow rate is as follows. Of the measured values of each temperature sensor 409a to 409e, select the value closest to the average value of each measured value, if there are two candidates, select the one with the higher temperature, and perform the cooling operation for the set value of 125 ° C ing.
  • FIG. 6 shows the transition of the area where the temperature selected as the control target of the refrigerant flow rate is measured in the woofer burn-in according to the third embodiment, and the measured temperature selected as the control target of the refrigerant flow rate. It is the graph which showed the time change and the time change of a refrigerant
  • the room temperature force is also heated and after 125 ° C stabilization, an electrical load is applied from the tester 105 to the device on the wafer at time T. Due to the application of an electrical load, the temperature rises in the vicinity of non-defective devices, increasing the refrigerant flow rate.
  • the control target of the refrigerant flow rate is a constant area such as areas a, e, a, e, and d that takes the value closest to the average value of the measured temperatures among the measured temperatures of each sensor from the electrical load application timing. Select by time interval and this area The refrigerant flow rate is continuously changed with respect to the measured temperature.
  • the cooling is performed according to the area having the value closest to the average value among the measured temperatures, there is an area having a temperature lower than the control target temperature of the refrigerant flow rate shown in FIG. For this reason, there is an area where the temperature is temporarily lower than the set temperature, but the temperature drop is suppressed by heating in each area, and the temperature is uniformized to 125 ° C over the entire wafer surface.
  • the air generated by a blower such as a power fan using a refrigerant as a cooling source may be applied to the temperature adjustment plate.
  • a blower such as a power fan using a refrigerant as a cooling source
  • the cooling performance will be improved.
  • the case where the temperature is adjusted by dividing into five areas has been described as an example. However, the temperature can be similarly adjusted by dividing into two or more areas.
  • the wafer is divided into a plurality of areas, and a temperature sensor, a heater, and a temperature regulator are provided for each area, and the cooling control is an average value of the measured temperatures among the measured temperatures of each sensor.
  • the heating control is an average value of the measured temperatures among the measured temperatures of each sensor.
  • FIG. 7 is a schematic diagram of a woofer burn-in apparatus according to Embodiment 4 of the present invention.
  • each temperature sensor A temperature deviation calculation device 913 for calculating the difference obtained by subtracting the temperature set value for the measured temperature force is added to each area. Further, as shown in FIG. 2, the temperature adjustment plate 106 is divided into five areas a to e as in the first embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the temperature control during wafer level burn-in according to the fourth embodiment of the present invention.
  • each temperature sensor 409a to 409e is 125 ° C for temperature sensor a and 125.5 ° C for temperature sensor b to e. Temperature measured by sensors 409a to 409e The maximum value is selected from the differences obtained by subtracting each temperature setting value, and the cooling operation is performed so that the temperature deviation force SO ° C.
  • the set temperature of sensor a is set to 0.5 ° C higher than the set temperature of sensors b to e when the control is performed at 125 ° C in areas b to e which are the outer periphery of the wafer.
  • the temperature of the wafer may be lower than 125 ° C due to heat radiation from the outer periphery of the wafer holding tray 102 and the temperature adjustment plate 106.
  • the set temperatures of areas b to e are set higher by 0.5 ° C. However, if the heat radiation from the outer periphery is small enough to be ignored, it is not always necessary to set it higher. If the influence of heat dissipation is great, set it higher than 0.5 ° C.
  • FIG. 8 shows the transition of the area where the temperature selected for the refrigerant flow rate control target is measured in the woofer level burn-in according to the fourth embodiment, and the set temperature selected for the refrigerant flow rate control target.
  • 3 is a graph showing a temporal change in temperature deviation obtained by subtracting a measured temperature and a temporal change in refrigerant flow rate.
  • an electrical load is applied from the tester 105 to the device on the wafer at time T. By applying an electrical load, the temperature rises around the non-defective device, and the refrigerant flow rate increases.
  • the control target of the refrigerant flow rate is the area b, c, b, c, and the temperature deviation measured by subtracting the set temperature force measurement temperature of each sensor is selected at regular intervals.
  • the refrigerant flow rate is changed at regular time intervals with respect to the temperature deviation of the area.
  • the temperature adjustment plate may be applied with wind generated by a blower such as a power fan that uses a refrigerant as a cooling source.
  • a blower such as a power fan that uses a refrigerant as a cooling source.
  • the cooling performance will be improved.
  • the case where the temperature is adjusted by dividing into five areas has been described as an example. The temperature can be similarly adjusted by dividing the area.
  • the wafer is divided into a plurality of areas, and a temperature sensor, heater, and temperature controller are provided for each area.
  • the cooling control has the maximum temperature deviation by subtracting the set temperature from the measured temperature of each sensor.

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Abstract

　温度調整用プレート１０６を少なくとも２つのエリアに分割し、そのエリアに対応して温度的負荷を印加するためのヒータ４０８とその制御系を分割して設定温度にそれぞれ独立に制御を行い、冷却源はヒータ４０８の制御用に各エリアに設置された温度センサ４０９の測定値を比較し、制御出力計算用の測定値を逐次切り替えることにより制御を行うことで、電気的負荷印加時の発熱によるウェーハ温度の面内温度のばらつきを低減することが可能となる。これにより、プローブの消耗、焼けを防止し、信頼性の高いウェーハレベルバーンイン方法およびウェーハレベルバーンイン装置を提供することができる。

Description

明 細 書
ゥエーハレベルバーンイン方法およびゥエーハレベルバーンイン装置 技術の分野
[0001] 本発明は、半導体ゥヱーハに対して電気的負荷および温度的負荷を与えてスクリ 一-ングを行うゥエーハレベルバーンイン方法およびゥエーハレベルバーンイン装置 に関するものである。
背景技術
[0002] 従来、一般にバーンイン装置と呼ばれているスクリーニングテスト装置は、半導体ゥ エ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 (例えば 125 °C)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、不良品のスクリ 一ユングを行っている。
[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、ゥヱーハの搬送、装置への装着、 脱着等の手間を要すること、ノ ッケージングの後に不良品が発見されることから、パッ ケージコストに無駄が生じること、又、チップをパッケージ化せず、いわゆるベアチッ プのまま実装するための品質保証されたベアチップの要求等により、チップィ匕される 前のゥエ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、半導体ゥヱーハに熱負荷を加え るに際して、ゥエーハを均一な温度に維持する必要がある。この目的の為、ゥエーハ の表裏両面にヒータを備えることにより半導体ゥヱーハを所定の目標温度に維持する ようにした温度調節機能を備えたゥエーハレベルバーンイン装置が提案されて 、る。
[0005] し力しながら、従来の方法では温度制御はゥ ーハ面に対して一括に加熱 ·冷却を 行うという方法を取っており、電気的負荷を印加する際に、ゥ ーハ上に形成された デバイスの内、不良であるものには電気的負荷を印加しない為、ゥエーハ上での電 気的負荷印加による発熱に偏りが生じ、ゥエーハの温度が面内で不均一になること がある力 このことに対しては全く対策がなされていな力つた。
[0006] 従来のゥエーハレベルバーンインについて、図 9,図 10,図 11を用いて詳細に説 明する。
[0007] 図 9は従来のゥヱーハレベルバーンイン装置の概略図、図 10はゥヱーハレべルバ ーンインにおけるデバイスの良品分布図、図 11は従来のゥエーハレベルバーンイン におけるデバイス温度変化図である。
[0008] 図 9において、ゥヱーハ 101はゥヱーハ保持用トレイ 102に保持され、ゥヱーハー括 コンタクト可能なプローブ 103により、電気的負荷を印加する基板 104と接続され、電 気的負荷印力 [1、電気的信号発生及び信号比較機能を有したテスター 105によって 電気的負荷を印加される。温度的負荷は、温度調整用プレート 106内に配置された ヒータ 108、冷媒流路 107に流される水、アルコール等の冷媒により温度調整用プレ ート 106の温度を 125°Cにコントロールすることにより印加される。温度調整用プレー ト 106の温度コントロールは温度センサ 109により計測された温度により、温度調整 器 110からヒータ 108の発熱量および、冷媒流路 107を流れる冷媒の温度および流 量を制御することによって行われる。実際のゥエーハレベルバーンインではヒータ 10 8により室温から 125°Cまで加熱した後、テスター 105によりゥエーハ上のデバイスへ の電気的負荷を投入し、一定時間間隔でゥエーハ上に形成されたデバイスが故障し ていないかテスター 105で動作確認を行う。動作確認中は、テスター 105による電気 的負荷を切断し、動作確認用の電気的信号をデバイスへ印加することでデバイスを 動作させる。そして、デバイスからの出力をテスター 105でモニターし、電気的負荷、 温度的負荷によりデバイスが故障して 、な 、か確認を行う。
[0009] 図 10はゥエーハ上に形成されたデバイスの良品分布を示したものである。ハツチン グされているデバイスが良品であり、電気的負荷を印加すると発熱するのに対し、ハ ツチングされて 、な 、不良品であるデバイスには電気的負荷が印加されな 、ようにさ れており発熱しない。図 11は図 10におけるゥエーハ上で良品が集中した部分近傍 の良品デバイス 201と不良品が集中した部分近傍の良品デバイス 202のゥヱーハレ ベルバーンインでの温度変化を示したグラフである。 125°Cに加熱後、時間 Tで電気 的負荷が印加されている。良品が集中した部分近傍の良品デバイス 201では高温に なっており、プローブの消耗が加速されていると考えられる。不良品が集中した部分 近傍の良品デバイス 202では低温になり近傍の良品デバイスに設定された温度的負 荷を印加できなくなって 、る。
[0010] さらに、 ICチップのチップサイズ縮小や印加電流の増大に伴うゥエーハ上での電気 的負荷印加時の発熱量の増加と共に、ゥエーハサイズ力 ^OOmmから 300mmへ大 口径化することも、ゥヱーハ温度の面内均一性の低下を増大させる要因となっている 。従来の 200mmゥエーハでは電気的負荷印加時に発熱量 400W程度であり、発熱 密度は 12. 74kWZm2であった力 今後、 300mmゥエーハでは発熱量が 3kWを超 えていくと考えられておりその際の発熱密度は 42. 46kWZm2となる。図 9のゥエー ハ保持用トレイ 102を厚さ 1 Ommで熱伝導率 200WZm · Kのアルミ板と簡易的に考 え、直径 200mmと直径 300mmの 2枚のアルミ板につ!、て熱伝導によって生じる温 度差を比較してみる。直径 200mmのアルミ板の中心部直径 20mm部分は常に 125 °Cに制御されており、この中心部直径 20mm部分カゝら発熱密度 12. 74kWZm2の 発熱が起きた場合、発熱量は 4. 0Wとなりこの熱が全てアルミ板の半径方向へ熱伝 導したとすると、安定後アルミ板の円周上では温度は 124. 3°Cとなる。同様に直径 3 00mmのアルミ板の直径 20mm部分で発熱密度 42. 46kWZm2の発熱が起きたと すると発熱量は 13. 3Wとなり、アルミ板の円周上では温度は 122. 1°Cとなり、直径 2 00mmのものよりも温度差が拡大していることが分かる。また、実際のゥエーハレベル バーンインでは、ゥエーハ上に形成された良品デバイスの分布により、発熱分布がゥ エーハ毎に異なる形で生じる為、図 9の構成ではゥエーハの温度を 125°C近傍に保 障することが困難となる。
発明の開示
[0011] このような従来のゥエーハレベルバーンインでは、良品が集中した部分近傍の良品 デバイス 201では高温になっており、プローブの消耗が加速されていると考えられる 。不良品が集中した部分近傍の良品デバイス 202では低温になり近傍の良品デバィ スに設定された温度的負荷を印加できなくなつている。
[0012] また、発熱密度によるゥ ーハ中心部と周辺部の温度差力 ゥ ーハサイズの大口 径ィ匕に伴って顕著化されている。
[0013] この温度の面内均一性の低下により、ゥヱーハの一部で温度が高くなつてしまった 場合、ゥエーハに電気的負荷を印加するためのプローブの消耗が激しくなる、あるい は焼けるといった重大な損害を招く恐れがある。また、一部で温度が低くなつてしまつ た場合、温度的負荷によるスクリーニングが不十分になり、巿場に不良が流出してし まう恐れがある。
[0014] 本発明は、上記問題点を解決するもので、ゥ ーハ上に形成されたデバイスの良品 の分布や、デバイスの消費電力に依らず、電気的負荷印加時の発熱によるゥエーハ 温度の面内温度のばらつきを低減することにより、プローブの消耗、焼けを防止し、 信頼性の高いゥヱーハレベルバーンイン方法およびゥヱーハレベルバーンイン装置 を提供することを目的とする。
[0015] 上記目的を達成するために、本発明のゥエーハレベルバーンイン装置は、複数の エリアにエリア分けされた半導体ゥエーハ上の全てのデバイスに対して一括して電気 的負荷及び温度的負荷を印加して不良品のスクリーニングを行うゥエーハレべルバ ーンイン装置であって、前記エリア毎の温度を測定する複数の温度センサと、前記各 エリアを加熱する複数のヒータと、前記各エリアの温度があらかじめ定めた設定温度 になるように前記温度センサで測定した温度に対応して前記ヒータの加熱を制御す る複数の温度調整器と、前記半導体ゥエーハ全体を冷却する冷却源と、前記冷却源 の制御に用いる前記温度センサで測定した温度を選択する切り替え制御器と、前記 切り替え制御器で選択した温度に対応して前記冷却源の制御を行う冷却温度調整 器と、前記デバイスの検査を行うテスターとを有し、複数の前記温度センサの測定温 度から 1つを選んで冷却制御に用いて前記半導体ゥ ーハ全体を冷却すると共に、 前記エリア毎に加熱制御を行うことにより、前記半導体ゥ ーハを前記設定温度に制 御してゥエーハレベルのバーンインを行うことを特徴とする。
[0016] また、前記冷却源が冷媒を流す冷媒流路で、前記冷却温度調整器が冷媒流量を 制御する冷媒流量制御用温度調整器であることを特徴とする。
[0017] また、前記冷却源が送風機で、前記冷却温度調整器が送風流量を制御する送風 流量制御用温度調整器であることを特徴とする。
[0018] また、前記切り替え制御器が冷却制御に用いる温度を時間的に連続して選択する ことを特徴とする。
[0019] また、前記切り替え制御器が冷却制御に用いる温度を一定の時間間隔で選択する ことを特徴とする。
[0020] また、前記切り替え制御器が冷却制御に用いる温度を電気的負荷の強さが切り替 わるタイミングで選択することを特徴とする。
[0021] また、前記設定温度を前記エリア毎に個々に設定することを特徴とする。
[0022] さらに、本発明のゥヱーハレベルバーンイン方法は、複数のエリアにエリア分けされ た半導体ゥエーハ上の全てのデバイスに対して一括して電気的負荷及び温度的負 荷を印加して不良品のスクリーニングを行うゥエーハレベルバーンイン方法であって、 前記半導体ゥ ーハをあらかじめ定められた設定温度に温度制御を行うに際し、前 記電気的負荷及び温度的負荷を印加する工程と、前記エリア毎に温度を測定する 工程と、複数の前記温度センサの測定温度から 1つを選択して冷却源の冷却制御を 行って前記半導体ゥ ーハ全体を冷却する工程と、前記エリア毎に測定した各温度 に対応してエリア毎に加熱制御を行って前記各エリアを加熱する工程とを有し、前記 半導体ゥエーハを設定温度に制御することを特徴とする。
[0023] また、前記冷却源が冷媒を流す冷媒流路で、冷媒流量を制御することで前記半導 体ゥ ーハ全体を冷却することを特徴とする。
[0024] また、前記冷却源が送風機で、送風流量を制御することで前記半導体ゥ ーハ全 体を冷却することを特徴とする。
[0025] また、前記選択した冷却制御に用いる温度は、前記各エリアの測定温度のうちの最 高温度とすることを特徴とする。
[0026] また、前記選択した冷却制御に用いる温度は、前記各エリアの測定温度のうちの中 央値が 1つであればその温度を選択し、中央値が 2つであればその 2つの温度のうち 高 、方の温度を選択することを特徴とする。
[0027] また、前記選択した冷却制御に用いる温度は、前記各エリアの測定温度の平均値 に最も近 、値を選択することを特徴とする。
[0028] また、前記選択した冷却制御に用いる温度は、前記各エリアの設定温度から測定 温度を引 、た温度偏差の最大値を選択し、前記冷却源の出力は前記温度偏差の値 力 SO或いは 0近傍になるように制御を行うことを特徴とする。
[0029] また、前記設定温度を前記エリア毎に個々に設定することを特徴とする。 [0030] また、前記冷却制御に用いる温度を時間的に連続して選択することを特徴とする。
[0031] また、前記冷却制御に用いる温度を一定時間間隔で選択することを特徴とする。
[0032] また、前記冷却制御に用いる温度を電気的負荷の強さが切り替わるタイミングで選 択することを特徴とする。
[0033] また、前記冷却源の制御を時間的に連続して行うことを特徴とする。
[0034] また、前記冷却源の制御を時間的に一定の時間間隔で行うことを特徴とする。
図面の簡単な説明
[0035] [図 1]本発明の実施の形態 1におけるゥヱーハレベルバーンイン装置の概略図
[図 2]本発明の実施の形態 1における温度調整用プレートのエリア分割概略図
[図 3]本発明の実施の形態 1における温度調整用プレート用の温度制御系概略図 [図 4]本発明の実施の形態 1におけるゥエーハレベルバーンイン時の温度制御を説 明する図
[図 5]本発明の実施の形態 2におけるゥエーハレベルバーンイン時の温度制御を説 明する図
[図 6]本発明の実施の形態 3におけるゥエーハレベルバーンイン時の温度制御を説 明する図
[図 7]本発明の実施の形態 4におけるゥエーハレベルバーンイン装置の概略図
[図 8]本発明の実施の形態 4におけるゥエーハレベルバーンイン時の温度制御を説 明する図
[図 9]従来のゥ ーハレベルバーンイン装置の概略図
[図 10]ゥヱーハレベルバーンインにおけるデバイスの良品分布図
[図 11]従来のゥヱーハレベルバーンインにおけるデバイス温度変化図
発明の実施例の説明
[0036] 本発明のゥエーハレベルバーンイン方法およびゥエーハレベルバーンイン装置は、 半導体ゥ ーハを設定温度に制御するために、半導体ゥ ーハを複数のエリアに分 割し、それぞれのエリア毎に加熱のためのヒータ，温度を測定する温度センサおよび 設定温度になるようにヒータを制御する温度調整器を備え、さら〖こ、半導体ゥ ーハ 全体を冷却する冷媒流路等の冷却源と、各温度センサの測定した測定温度のうち冷 却制御に用いる測定温度をあらかじめ定めた条件で選択する切り替え制御器と、選 択した測定温度に対応して冷却源を制御する冷却温度調整器とを備える。このような 構成により、いずれかのエリアの温度が設定温度より高い場合には、各エリアの温度 のうちから 1つの温度をあら力じめ定めた条件で選択し、この温度に対応して冷却制 御を行うことができる。また、それぞれのエリアの温度が設定温度より低い場合には、 エリア毎に測定温度に対応して加熱制御を行うことができる。このように、エリア毎に 温度制御を行うことにより、ゥエーハ上に形成されたデバイスの良品の分布や、デバ イスの消費電力に依らず、電気的負荷印加時の発熱によるゥ ーハ温度の面内温度 のばらつきを低減することが可能となり、プローブの消耗、焼けを防止し、信頼性の高 ぃゥエーハレベルバーンイン方法およびゥエーハレベルバーンイン装置を提供するこ とがでさる。
[0037] この時、温度調整器の設定温度は全て同じ温度にすることもできるし、エリア毎に個 別の温度を設定することもでき、個別に設定した場合には測定温度との温度偏差の うち最高の値に対し冷却温度調整器により冷却源を制御することで、分割されたエリ ァ毎の温度を温度設定値に制御することができる。
[0038] また、冷却制御に用いる測定温度の選択は、温度的負荷の印加中連続的に行つ て常時条件に見合う測定温度を選択することもできるし、一定時間間隔で行い、一定 時間中は選択した測定温度を用いるようにすることもできる。また、電気的負荷の印 カロタイミングに合わせて、電気的負荷の強さが切り替わる毎に測定温度を選択するこ とちでさる。
[0039] さらに、冷却制御タイミングも、連続的に行って、常に選択した測定温度に対応した 制御を行うこともできるし、一定時間間隔で行って、一定時間毎に、その時に選択し た測定温度に対応して冷却制御を行っても良い。
[0040] 冷却温度の選択と、冷却制御タイミングを 、ずれの方法で行うかは、温度変化への 迅速な応答が必要な場合には連続的に、冷却源の冷却温度調整器出力への応答 が遅い場合や、冷却源の過敏な応答を避ける場合には一定時間間隔にというように 、ゥエーノヽレベノレノーンインを行う半導体ゥエーノヽの発熱や、ゥエーノヽレベノレノーン イン装置の構成により選択することもできる。 [0041] 以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
[0042] (実施の形態 1)
実施の形態 1におけるゥエーハレベルバーンイン方法およびゥエーハレベルバーン イン装置について、図 1,図 2、図 3,図 4を用いて説明する。
[0043] 図 1は本発明の実施の形態 1におけるゥ ーハレベルバーンイン装置の概略図、図 2は本発明の実施の形態 1における温度調整用プレートのエリア分割図、図 3は本発 明の実施の形態 1における温度調整用プレート用の温度制御系概略図、図 4は本発 明の実施の形態 1におけるゥエーハレベルバーンイン時の温度制御を説明する図で ある。
[0044] 図 1に示す本実施の形態 1は、図 9に示す装置構成に対して、図 2に示すように温 度調整用プレート 106を、中心部のエリア aおよびその周辺部のエリア b〜eの 5つの エリアに分割し、装置に 1つずつであったヒータ 108と温度センサ 109と温度調整器 1 10を、エリア毎〖こヒータ 408、温度センサ 409、温度調整器 410としてそれぞれ設置 するように変更し、 5つのエリアでの測定温度を比較して、半導体ゥエーハ全体を冷 却する冷媒を流す冷媒流路 107を流れる冷媒の流量を制御するために用いる値を 選択し、切り替えを行う切り替え制御器 411と冷媒流量制御用温度調整器 412を追 カロした構成である。
[0045] 図 3に示す温度調整用プレートにおいて、加熱は、 5つのセンサ 409a〜409eで測 定された温度に対し、設定された温度になるように、それぞれに対応する温度調整器 410a〜410e〖こよって、それぞれに対応するヒータ 408a〜408eの出力を制御する ことにより行われる。冷却は、 5つの温度センサ 409a〜409eで測定された温度を切 り替え制御器 411において比較し、あら力じめ定められた条件で温度センサを選択し て冷却制御に用いる温度センサの切り替えを行い、その値に対応して冷媒流量制御 用温度調整器 412で冷媒流路 107を流れる冷媒の出力流量を制御することにより行 われる。このように、分割されたゥヱーハのエリア毎に温度測定して加熱温度制御を 行 、、特定の条件で選択された温度センサによる測定温度を用いて冷却制御を行う ことにより、ゥエーハ全体を均一に冷却した後、エリア毎に設定温度になるように加熱 を行ってゥエーハ全体を均一の設定温度に調整することができる。 [0046] 本実施の形態 1におけるゥヱーハレベルバーンインでは、加熱制御は各温度セン サ 409a〜409eの設定値を全て 125°Cとしてエリア毎に加熱操作を行い、冷媒流量 の制御は各温度センサ 409a〜409eでの測定値のうち最大値を選択し、設定値 12 5°Cに対して冷却操作を行って 、る。
[0047] 図 4は、本実施の形態 1でのゥ ーハレベルバーンインにおける、冷媒流量の制御 対象に選択された温度を測定したエリアの推移、冷媒流量の制御対象に選択された 測定温度の時間的変化、冷媒流量の時間的変化を示したグラフである。図 4の例で は、室温力も加熱し 125°C安定後、時間 Tでテスター 105からゥエーハ上のデバイス への電気的負荷を印加している。電気的負荷の印加により、良品デバイスの周辺で は温度が上昇するため、冷媒流量が増大する。冷媒流量の制御対象は、エリア a、 b 、 d、 c、 aというように、電気的負荷印加タイミングから、最も測定温度の高いエリアを 一定時間間隔で選択し、このエリアの測定温度に対して冷媒流量を連続的に変化さ せている。この時、最も温度の高いエリアに合わせて冷却することになるので、図 4で 示された冷媒流量の制御対象温度よりも低い温度のエリアが存在し、その為、一時 的に温度が設定温度より低いエリアが存在する力 エリア毎の加熱により温度の低下 は抑制され、最高温度が 125°Cに落ち着くと共に、ゥエーハ全面にわたり温度が 125 °Cに均一化されていくこととなる。
[0048] 本実施の形態 1では、冷却源として冷媒を使用している力 ファン等の送風機によ つて作り出された風を温度調整用プレートに当てる構成としてもよい。また、その際に は温度調整用プレートにフィンを設置すると冷却性能が向上する。また、本実施の形 態では、 5つのエリアに分割して温度調整する場合を例として説明したが、 2つ以上 のエリアに分割して同様に温度調整することができる。
[0049] 以上のように、ゥエーハを複数のエリアに分割し、エリア毎に温度センサ，ヒータおよ び温度調整器を設ける構成とし、冷却制御は最も高い測定温度に対応して行い、加 熱制御をエリア毎に行うことにより、ゥエーハ上に形成されたデバイスの良品の分布 や、デバイスの消費電力に依らず、電気的負荷印加時の発熱によるゥ ーハ温度の 面内温度のばらつきを低減することができるため、プローブの消耗、焼けを防止し、 信頼性の高いゥエーハレベルバーンインを実施することができる。 [0050] (実施の形態 2)
実施の形態 2におけるゥエーハレベルバーンイン方法およびゥエーハレベルバーン イン装置について、図 1、図 2、図 3、図 5を用いて説明する。
[0051] 図 5は本発明の実施の形態 2におけるゥエーハレベルバーンイン時の温度制御を 説明する図である。
[0052] 本発明の実施の形態 2では、図 1、図 2および図 3に示す実施の形態 1と同様の装 置構成を用いている。
[0053] 本実施の形態 2におけるゥヱーハレベルバーンインでは、加熱制御は各温度セン サ 409a〜409eの設定値を全て 125°Cとしてエリア毎に加熱操作を行い、冷媒流量 の制御は、各温度センサ 409a〜409eでの測定値のうち中央値を選択し、設定値を 125°Cに対して冷却操作を行っている。
[0054] 図 5は、本実施の形態 2でのゥ ーハレベルバーンインにおける、冷媒流量の制御 対象に選択された温度を測定したエリアの推移、冷媒流量の制御対象に選択された 測定温度の時間的変化、冷媒流量の時間的変化を示したグラフである。図 5の例で は、室温力も加熱し 125°C安定後、時間 Tでテスター 105からゥエーハ上のデバイス への電気的負荷を印加している。電気的負荷の印加により、良品デバイスの周辺で は温度が上昇するため、冷媒流量が増大する。冷媒流量の制御対象は、エリア b、 a 、 d、 c、 eというように、各エリアにおける温度センサの測定温度で中央値となる値を持 つエリアを一定時間間隔で選択し、このエリアの温度測定値に対して一定時間間隔 で冷媒流量を変化させている。この時、測定温度のうち中央値を持つエリアに合わせ て冷却することになるので、図 5で示された冷媒流量の制御対象温度よりも低い温度 のエリアが存在し、その為、一時的に温度が設定温度より低いエリアが存在するが、 エリア毎の加熱により温度の低下は抑制され、ゥエーハ全面にわたり温度が 125°Cに 均一化されていくこととなる。
[0055] 本実施の形態 2では、冷却源として冷媒を使用している力 ファン等の送風機によ つて作り出された風を温度調整用プレートに当てる構成としてもよい。また、その際に は温度調整用プレートにフィンを設置すると冷却性能が向上する。また、本実施の形 態では、 5つのエリアに分割して温度調整する場合を例として説明したが、 2つ以上 のエリアに分割して同様に温度調整することができる。
[0056] 以上のように、ゥエーハを複数のエリアに分割し、エリア毎に温度センサ，ヒータおよ び温度調整器を設ける構成とし、冷却制御は各センサの測定温度のうち中央値とな る測定温度に対応して行い、加熱制御をエリア毎に行うことにより、ゥヱーハ上に形成 されたデバイスの良品の分布や、デバイスの消費電力に依らず、電気的負荷印加時 の発熱によるゥエーハ温度の面内温度のばらつきを低減することができるため、プロ ーブの消耗、焼けを防止し、信頼性の高いゥエーハレベルバーンインを実施すること ができる。
(実施の形態 3)
実施の形態 3におけるゥエーハレベルバーンイン方法およびゥエーハレベルバーン イン装置について、図 1、図 2、図 3、図 6を用いて説明する。
[0057] 図 6は本発明の実施の形態 3におけるゥエーハレベルバーンイン時の温度制御を 説明する図である。
[0058] 本発明の実施の形態 3では、図 1、図 2および図 3に示す実施の形態 1と同様の装 置構成を用いている。
[0059] 本実施の形態 3におけるゥヱーハレベルバーンインでは、加熱制御は各温度セン サ 409a〜409eの設定値を全て 125°Cとしてエリア毎に加熱操作を行い、冷媒流量 の制御は、各温度センサ 409a〜409eでの測定値のうち各測定値の平均値に最も 近い値、 2つ候補がある場合は温度が高い方を選択し、設定値 125°Cに対して冷却 操作を行っている。
[0060] 図 6は、本実施の形態 3でのゥ ーハレベルバーンインにおける、冷媒流量の制御 対象に選択された温度を測定したエリアの推移、冷媒流量の制御対象に選択された 測定温度の時間的変化、冷媒流量の時間的変化を示したグラフである。図 6の例で は、室温力も加熱し 125°C安定後、時間 Tでテスター 105からゥエーハ上のデバイス への電気的負荷を印加している。電気的負荷の印加により、良品デバイスの周辺で は温度が上昇するため、冷媒流量が増大する。冷媒流量の制御対象は、エリア a、 e 、 a、 e、 dというように、電気的負荷印加タイミングから、各センサの測定温度のうち測 定温度の平均値に最も近い値を取るエリアを一定時間間隔で選択し、このエリアの 測定温度に対して冷媒流量を連続的に変化させている。この時、測定温度のうち平 均値に最も近い値を持つエリアに合わせて冷却することになるので、図 6で示された 冷媒流量の制御対象温度よりも低い温度のエリアが存在し、その為、一時的に温度 が設定温度より低いエリアが存在するが、エリア毎の加熱により温度の低下は抑制さ れ、ゥエーハ全面にわたり温度が 125°Cに均一化されていくこととなる。
[0061] 本実施の形態 3では、冷却源として冷媒を使用している力 ファン等の送風機によ つて作り出された風を温度調整用プレートに当てる構成としてもよい。また、その際に は温度調整用プレートにフィンを設置すると冷却性能が向上する。また、本実施の形 態では、 5つのエリアに分割して温度調整する場合を例として説明したが、 2つ以上 のエリアに分割して同様に温度調整することができる。
[0062] 以上のように、ゥエーハを複数のエリアに分割し、エリア毎に温度センサ，ヒータおよ び温度調整器を設ける構成とし、冷却制御は各センサの測定温度のうち測定温度の 平均値に最も近い測定温度に対応して行い、加熱制御をエリア毎に行うことにより、 ゥエーハ上に形成されたデバイスの良品の分布や、デバイスの消費電力に依らず、 電気的負荷印加時の発熱によるゥエーハ温度の面内温度のばらつきを低減すること ができるため、プローブの消耗、焼けを防止し、信頼性の高いゥエーハレベルバーン インを実施することができる。
(実施の形態 4)
実施の形態 4におけるゥエーハレベルバーンイン方法およびゥエーハレベルバーン イン装置について、図 2、図 7,図 8を用いて説明する。
[0063] 図 7は本発明の実施の形態 4におけるゥ ーハレベルバーンイン装置の概略図で あり、図 1および図 3に示す実施の形態 1と同様の装置構成に加え、各温度センサで の測定温度力も温度設定値を引いた差を算出する温度偏差算出装置 913がそれぞ れのエリアに追加された構成となっている。また、図 2に示すように温度調整用プレー ト 106の分割は実施の形態 1と同様に 5つのエリア a〜eに分割している。図 8は本発 明の実施の形態 4におけるゥエーハレベルバーンイン時の温度制御を説明する図で ある。
[0064] 図 7に示すような、本実施の形態におけるゥヱーハレベルバーンインでは、加熱制 御は各温度センサ 409a〜409eの温度設定値を温度センサ aでは 125°C、温度セン サ b〜eでは 125. 5°Cとしてエリア毎に加熱操作を行い、冷媒流量の制御は、各温度 センサ 409a〜409eでの測定温度力 各温度設定値を引いた差のうち最大の値を 選択し、温度偏差力 SO°Cになるように冷却操作を行っている。ここでセンサ aの設定温 度をセンサ b〜eの設定温度より 0. 5°C高く設定しているのは、ゥエーハ外周部である エリア b〜eでは、 125°Cで制御を行った場合でも、ゥエーハ保持用トレイ 102や温度 調整用プレート 106の外周部からの放熱によりゥエーハの温度が 125°Cより低くなる 場合があるためである。本実施の形態 4ではエリア b〜eの設定温度を 0. 5°C高く設 定しているが、外周部からの放熱が無視できる程度に小さい場合は必ずしも高く設 定する必要はなぐ外周部力ゝらの放熱の影響が大きい場合は 0. 5°Cより高く設定して ちょい。
[0065] 図 8は、本実施の形態 4でのゥ ーハレベルバーンインにおける、冷媒流量の制御 対象に選択された温度を測定したエリアの推移、冷媒流量の制御対象に選択された 設定温度から測定温度を引いた温度偏差の時間的変化、冷媒流量の時間的変化を 示したグラフである。図 8の例では、室温から加熱し 125°C安定後、時間 Tでテスター 105からゥエーハ上のデバイスへの電気的負荷を印加して 、る。電気的負荷の印加 により、良品デバイスの周辺では温度が上昇するため、冷媒流量が増大する。冷媒 流量の制御対象は、エリア b、 c、 b、 cというように、各センサの設定温度力 測定 温度を引いた温度偏差のうち、最も大きな値を取るエリアを一定時間間隔で選択し、 このエリアの温度偏差に対して冷媒流量を一定時間間隔で変化させている。この時、 温度偏差のうち最大値を持つエリアに合わせて冷却することになるので、図 8で示さ れた冷媒流量の制御対象温度よりも低い温度のエリアが存在し、その為、一時的に 温度が設定温度より低 、エリアが存在するが、エリア毎の加熱により温度の低下は抑 制され、全てのエリアで温度偏差が 0°Cに落ち着く。
[0066] 本実施の形態 4では、冷却源として冷媒を使用している力 ファン等の送風機によ つて作り出された風を温度調整用プレートに当てる構成としてもよい。また、その際に は温度調整用プレートにフィンを設置すると冷却性能が向上する。また、本実施の形 態では、 5つのエリアに分割して温度調整する場合を例として説明したが、 2つ以上 のエリアに分割して同様に温度調整することができる。
以上のように、ゥエーハを複数のエリアに分割し、エリア毎に温度センサ，ヒータおよ び温度調整器を設ける構成とし、冷却制御は各センサの測定温度から設定温度を引 いた温度偏差が最大のものに対応して行い、加熱制御をエリア毎に行うことにより、ゥ エーハ上に形成されたデバイスの良品の分布や、デバイスの消費電力に依らず、電 気的負荷印加時の発熱によるゥ ーハ温度の面内温度のばらつきを低減することが できるため、プローブの消耗、焼けを防止し、信頼性の高いゥエーハレベルバーンィ ンを実施することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 複数のエリアにエリア分けされた半導体ゥエーハ上の全てのデバイスに対して一括 して電気的負荷及び温度的負荷を印加して不良品のスクリーニングを行うゥエーハレ ベルバーンイン装置であって、
前記エリア毎の温度を測定する複数の温度センサと、
前記各エリアを加熱する複数のヒータと、
前記各エリアの温度があら力じめ定めた設定温度になるように前記温度センサで測 定した温度に対応して前記ヒータの加熱を制御する複数の温度調整器と、
前記半導体ゥ ーハ全体を冷却する冷却源と、
前記冷却源の制御に用いる前記温度センサで測定した温度を選択する切り替え制 御器と、
前記切り替え制御器で選択した温度に対応して前記冷却源の制御を行う冷却温度 調整器と、
前記デバイスの検査を行うテスターと
を有し、複数の前記温度センサの測定温度から 1つを選んで冷却制御に用いて前記 半導体ゥ ーハ全体を冷却すると共に、前記エリア毎に加熱制御を行うことにより、前 記半導体ゥエーハを前記設定温度に制御してゥエーハレベルのバーンインを行うこと を特徴とするゥエーハレベルバーンイン装置。
[2] 前記冷却源が冷媒を流す冷媒流路で、前記冷却温度調整器が冷媒流量を制御す る冷媒流量制御用温度調整器であることを特徴とする請求項 1記載のゥ ーハレべ ルバーンイン装置。
[3] 前記冷却源が送風機で、前記冷却温度調整器が送風流量を制御する送風流量制 御用温度調整器であることを特徴とする請求項 1記載のゥヱーハレベルバーンイン装 置。
[4] 前記切り替え制御器が冷却制御に用いる温度を時間的に連続して選択することを 特徴とする請求項 1記載のゥエーハレベルバーンイン装置。
[5] 前記切り替え制御器が冷却制御に用いる温度を一定の時間間隔で選択することを 特徴とする請求項 1記載のゥエーハレベルバーンイン装置。
[6] 前記切り替え制御器が冷却制御に用いる温度を電気的負荷の強さが切り替わるタ イミングで選択することを特徴とする請求項 1記載のゥエーハレベルバーンイン装置。
[7] 前記設定温度を前記エリア毎に個々に設定することを特徴とする請求項 1記載のゥ エーノヽレベノレノ ーンイン装置。
[8] 複数のエリアにエリア分けされた半導体ゥエーハ上の全てのデバイスに対して一括 して電気的負荷及び温度的負荷を印加して不良品のスクリーニングを行うゥエーハレ ベルバーンイン方法であって、
前記半導体ゥ ーハをあらかじめ定められた設定温度に温度制御を行うに際し、 前記電気的負荷及び温度的負荷を印加する工程と、
前記エリア毎に温度を測定する工程と、
複数の前記温度センサの測定温度から 1つを選択して冷却源の冷却制御を行って 前記半導体ゥ ーハ全体を冷却する工程と、
前記エリア毎に測定した各温度に対応してエリア毎に加熱制御を行って前記各エリ ァを加熱する工程と
を有し、前記半導体ゥ ーハを設定温度に制御することを特徴とするゥ ーハレベル バーンイン方法。
[9] 前記冷却源が冷媒を流す冷媒流路で、冷媒流量を制御することで前記半導体ゥ ーハ全体を冷却することを特徴とする請求項 8記載のゥヱーハレベルバーンイン方法
[10] 前記冷却源が送風機で、送風流量を制御することで前記半導体ゥ ーハ全体を冷 却することを特徴とする請求項 8記載のゥエーハレベルバーンイン方法。
[11] 前記選択した冷却制御に用いる温度は、前記各エリアの測定温度のうちの最高温 度とすることを特徴とする請求項 8記載のゥエーハレベルバーンイン方法。
[12] 前記選択した冷却制御に用いる温度は、前記各エリアの測定温度のうちの中央値 力 つであればその温度を選択し、中央値が 2つであればその 2つの温度のうち高い 方の温度を選択することを特徴とする請求項 8記載のゥヱーハレベルバーンイン方法
[13] 前記選択した冷却制御に用いる温度は、前記各エリアの測定温度の平均値に最も 近い値を選択することを特徴とする請求項 8記載のゥエーハレベルバーンイン方法。
[14] 前記選択した冷却制御に用いる温度は、前記各エリアの設定温度から測定温度を 引いた温度偏差の最大値を選択し、前記冷却源の出力は前記温度偏差の値が 0或 いは 0近傍になるように制御を行うことを特徴とする請求項 8記載のゥエーハレべルバ ーンイン方法。
[15] 前記設定温度を前記エリア毎に個々に設定することを特徴とする請求項 14に記載 のゥエーハレベルバーンイン方法。
[16] 前記冷却制御に用いる温度を時間的に連続して選択することを特徴とする請求項
8記載のゥヱーハレベルバーンイン方法。
[17] 前記冷却制御に用いる温度を一定時間間隔で選択することを特徴とする請求項 8 記載のゥヱーハレベルバーンイン方法。
[18] 前記冷却制御に用いる温度を電気的負荷の強さが切り替わるタイミングで選択する ことを特徴とする請求項 8記載のゥエーハレベルバーンイン方法。
[19] 前記冷却源の制御を時間的に連続して行うことを特徴とする請求項 8記載のゥ ー ハレベルバーンイン方法。
[20] 前記冷却源の制御を時間的に一定の時間間隔で行うことを特徴とする請求項 8記 載のゥヱーハレベルバーンイン方法。
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