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JPH06101947A - Heater cooling device - Google Patents

Heater cooling device

Info

Publication number
JPH06101947A
JPH06101947A JP4228328A JP22832892A JPH06101947A JP H06101947 A JPH06101947 A JP H06101947A JP 4228328 A JP4228328 A JP 4228328A JP 22832892 A JP22832892 A JP 22832892A JP H06101947 A JPH06101947 A JP H06101947A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cooling
high thermal
fluid
heating element
thermal conductive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP4228328A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3092343B2 (en
Inventor
Atsuo Nishihara
淳夫 西原
Takahiro Oguro
崇弘 大黒
Shigeyuki Sasaki
重幸 佐々木
Shoichiro Harada
昇一郎 原田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP04228328A priority Critical patent/JP3092343B2/en
Publication of JPH06101947A publication Critical patent/JPH06101947A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3092343B2 publication Critical patent/JP3092343B2/en
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Abstract

PURPOSE:To rapidly cool a semiconductor wafer acting as a heater the temperature of which is increased after being supplied with electrical power to a specified temperature when a characteristic evaluation test of many integrated circuits formed on the semiconductor wafer is carried out. CONSTITUTION:A contact surface of a cooling block contacted with a heater 1 in a face-to-face relation is provided with a plurality of supplying ports 7 for supplying helium gas and a plurality of recovering ports 10 for recovering helium gas fed from the supplying port 7 and filled in a fine gap formed between the contacted surfaces. The helium gas supplied from a tank 8 is supplied to a specified supplying port 7 by adjusting a valve 9 and then an integrated circuit to be inspected is effectively cooled.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、発熱体を冷却して所定
温度に高精度で保持する発熱体の冷却装置に係り、特に
半導体ウエハ上に形成された集積回路の電気特性を検査
する際、給電されて発熱する半導体ウエハなどの発熱体
を冷却するのに好適な発熱体の冷却装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heating element cooling device for cooling a heating element and holding it at a predetermined temperature with high accuracy, and particularly when inspecting the electrical characteristics of an integrated circuit formed on a semiconductor wafer. The present invention relates to a heating element cooling device suitable for cooling a heating element such as a semiconductor wafer which is supplied with power and generates heat.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の半導体ウエハの冷却装置
においては、図8に示すように冷凍機5から供給される
低温の冷却流体が循環する冷却パイプ6を内蔵した冷却
ブロック4上に、発熱体である半導体ウエハ1を載置
し、この半導体ウエハを冷却ブロック4に設けられた真
空排気口15を介して真空ポンプ8によって真空チャッ
クし、冷却ブロック4との接触伝導によって半導体ウエ
ハ1の冷却を行っていた。この時、冷却ブロックと半導
体ウエハとの間の接触熱抵抗により半導体ウエハの温度
は大きく変化するとともに、温度分布が不均一となる恐
れがあった。そこで、この接触熱抵抗を小さく安定にす
る方法が提案されている。その一つとして日経エレクト
ロニクス1985年6月17日号(NO.371)に半
導体パッケージと熱伝導体との接触面にサーマル・コン
パウンドと称する高熱伝導性グリースを塗布する構造の
ものが記載されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in this type of semiconductor wafer cooling apparatus, as shown in FIG. 8, on a cooling block 4 having a cooling pipe 6 in which a low-temperature cooling fluid supplied from a refrigerator 5 circulates, A semiconductor wafer 1 which is a heating element is placed, and this semiconductor wafer is vacuum-chucked by a vacuum pump 8 through a vacuum exhaust port 15 provided in the cooling block 4, and contact conduction with the cooling block 4 causes the semiconductor wafer 1 to move. It was cooling. At this time, the temperature of the semiconductor wafer may change significantly due to the contact thermal resistance between the cooling block and the semiconductor wafer, and the temperature distribution may become non-uniform. Therefore, a method for stabilizing the contact thermal resistance to be small has been proposed. As one of them, Nikkei Electronics June 17, 1985 issue (NO. 371) describes a structure in which a high thermal conductive grease called a thermal compound is applied to the contact surface between a semiconductor package and a thermal conductor. .

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】発熱体である半導体ウ
エハを冷却する場合、冷却体の接触面の面精度を高精度
に仕上げ、表面粗さと反りを数μm程度にしても、接触
面間の真空チャック部近傍には流体が介在せず、一方、
半導体ウエハの外周には空気が介在する。流体が介在し
ない部分においては、熱の伝導が極端に悪くなる一方、
空気が介在する部分は真空中ほどではないが、物体間の
熱抵抗が空気の熱伝導率が小さいので大きくなる。ま
た、接触面間に数μm程度のゴミが付着すると、接触熱
抵抗が大きく変動する。このため、高発熱する半導体ウ
エハの温度を高精度に維持しながら冷却することは難し
い。
When cooling a semiconductor wafer which is a heating element, even if the surface accuracy of the contact surface of the cooling element is finished with high accuracy and the surface roughness and the warp are about several μm, the distance between the contact surfaces is reduced. There is no fluid near the vacuum chuck,
Air is present on the outer periphery of the semiconductor wafer. In the area where no fluid is present, heat conduction becomes extremely poor,
Although the portion where air is interposed is not as high as in a vacuum, the thermal resistance between objects is large because the thermal conductivity of air is small. Further, if dust of about several μm adheres between the contact surfaces, the contact thermal resistance fluctuates greatly. Therefore, it is difficult to cool the semiconductor wafer that generates a large amount of heat with high accuracy.

【0004】上記従来技術はこの点を解決するために提
案されたものであるが、この方法においても以下に述べ
るような不具合があった。すなわち、高熱伝導性グリー
スを塗布して冷却する構造を半導体ウエハの冷却用とし
て用いた場合、頻繁に着脱を繰り返す半導体ウエハを高
精度に温度コントロールするには塗布するグリースの量
を正確に一定に保たねばならない。つまり、接触面間に
介在するグリースの厚さにより接触熱抵抗が支配される
ため、グリースの量を一定量に保つことが不可欠とな
る。しかし、短時間に多量の半導体ウエハに対してグリ
ースの厚さを一定にすることは難しい。また、半導体ウ
エハの冷却後は接触面に塗布したグリースを洗浄する必
要があり、工程上の手間が増えてしまう。さらに、洗浄
が不完全だと後工程に大きな影響を及ぼす。
The above-mentioned conventional technique has been proposed to solve this problem, but this method also has the following problems. In other words, when a structure for applying and cooling high thermal conductive grease is used for cooling semiconductor wafers, the amount of grease applied should be kept constant in order to control the temperature of semiconductor wafers that are frequently attached and detached with high accuracy. I have to keep it. That is, since the contact thermal resistance is governed by the thickness of the grease interposed between the contact surfaces, it is essential to keep the amount of grease constant. However, it is difficult to make the grease thickness constant for a large number of semiconductor wafers in a short time. Further, after the semiconductor wafer is cooled, it is necessary to wash the grease applied to the contact surface, which increases the labor in the process. Further, incomplete cleaning has a great influence on the subsequent process.

【0005】また、他の接触熱抵抗を安定にする方法と
して、半導体CVD装置において半導体ウエハと冷却体
の接触面間に高熱伝導性のヘリウムガスを供給するもの
が知られている。しかし、ヘリウムガスを噴射させる
と、半導体ウエハがヘリウムガスの供給圧力によって若
干量押し上げられ、目的とする半導体ウエハとの吸着作
用が得られない。また、ヘリウムガスを狭い空間内で低
圧にすると熱伝導率が低下するので、ウエハを吸着する
ために減圧すると冷却性能が低下する。そして、冷却面
に供給され伝熱に寄与した後のガスは周囲に拡散し、そ
の周囲での工程に影響を及ぼす。
Another known method for stabilizing the contact thermal resistance is to supply helium gas having high thermal conductivity between the contact surfaces of the semiconductor wafer and the cooling body in a semiconductor CVD apparatus. However, when the helium gas is jetted, the semiconductor wafer is slightly pushed up by the supply pressure of the helium gas, and the desired adsorption action with the semiconductor wafer cannot be obtained. Further, if the pressure of the helium gas is reduced to a low pressure in a narrow space, the thermal conductivity is lowered, so if the pressure is reduced to adsorb the wafer, the cooling performance is lowered. Then, the gas that has been supplied to the cooling surface and has contributed to heat transfer diffuses to the surroundings, affecting the process in the surroundings.

【0006】本発明の目的は、LSIチップ等の発熱量
の大きい発熱体を、その温度と表面の平坦度を高精度に
保ちながら、短時間に汚染することなく効率よく冷却で
きる発熱体の冷却装置を提供することにある。
An object of the present invention is to cool a heating element such as an LSI chip having a large heating value, which can efficiently cool the heating element and the surface flatness with high accuracy without polluting in a short time. To provide a device.

【0007】本発明の他の目的は、発熱チップを含む領
域を高性能に冷却し、他の非発熱チップ領域の冷却性能
を発熱チップを含む領域に比して低下させることによ
り、検査領域のチップの温度分布を均一にすることにあ
る。
Another object of the present invention is to cool the area including the heat generating chip with high performance and to reduce the cooling performance of the other non-heat generating chip area as compared with the area including the heat generating chip, thereby improving the inspection area. It is to make the temperature distribution of the chip uniform.

【0008】本発明の更に他の目的は、高性能に冷却す
るために高熱伝導性流体を発熱体と冷却体の間隙に効果
的に供給する制御装置を提供することにある。
Still another object of the present invention is to provide a control device for effectively supplying a highly heat-conductive fluid to the gap between the heating element and the cooling element for high performance cooling.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、発熱体を冷却体に接触させ、熱伝導性流
体の供給、回収機構を設け、発熱体と冷却体接触面間に
高熱伝導性流体を噴出・充満させ、高熱伝導性流体の伝
導により接触熱抵抗を低減させるようにしたものであ
る。
In order to achieve the above object, the present invention provides a heating element in contact with a cooling element, and a mechanism for supplying and recovering a heat conductive fluid is provided between the heating element and the cooling element contact surface. The high thermal conductive fluid is jetted and filled, and the contact thermal resistance is reduced by conduction of the high thermal conductive fluid.

【0010】本発明の他の特徴は、上記高熱伝導性流体
の供給圧力と回収圧力を制御する構造を付加し、発熱体
の周囲圧力よりも供給圧力は低く設定し、回収する圧力
は更に低くすることにより圧力差が生じさせ、接触熱抵
抗を低減すると同時に冷却体表面に発熱体を吸着固定す
る機構を備えたものである。
Another feature of the present invention is to add a structure for controlling the supply pressure and the recovery pressure of the high thermal conductive fluid, set the supply pressure lower than the ambient pressure of the heating element, and further lower the recovery pressure. By doing so, a pressure difference is generated, contact heat resistance is reduced, and at the same time, a mechanism for adsorbing and fixing the heating element on the surface of the cooling element is provided.

【0011】本発明の更に他の特徴は、接触面間の微小
な間隙から供給した高熱伝導性流体を開口面積の比較的
大きな回収口へ導く際に、回収口付近で急激な圧力降下
が生じ、高熱伝導性流体が気体の場合には断熱膨張によ
り流体が低温になるために、また高熱伝導性流体が液体
の場合には蒸発作用により気化する際の気化熱等の付加
される冷却効果により性能が向上することである。
Still another feature of the present invention is that when a high thermal conductive fluid supplied from a minute gap between contact surfaces is guided to a recovery port having a relatively large opening area, a rapid pressure drop occurs near the recovery port. , When the high thermal conductivity fluid is a gas, the temperature of the fluid becomes low due to adiabatic expansion, and when the high thermal conductivity fluid is a liquid, due to the added cooling effect such as heat of vaporization when vaporizing by evaporation. The performance is improved.

【0012】本発明の更に他の特徴は、発熱体が複数の
部分領域に分割され、その部分領域が独立して発熱する
場合には、発熱体の各部分領域に対して独立に熱伝導性
流体の供給、回収機構を設け、発熱している部分領域に
のみ高熱伝導性流体の供給・回収を行うように制御する
ものである。
Still another feature of the present invention is that when the heating element is divided into a plurality of partial areas and the partial areas generate heat independently, the thermal conductivity is independent for each partial area of the heating element. A fluid supply / recovery mechanism is provided, and control is performed so that the high thermal conductive fluid is supplied / recovered only in a partial area where heat is generated.

【0013】本発明の更に他の特徴は、発熱体の発熱部
分が加重を受け、冷却体に押しつけられている場合に
は、供給圧力は加重圧力より低く、回収する圧力は周囲
圧力よりも低く設定し、加重機構と高熱伝導性流体の供
給機構を同期させて制御することにより、発熱体を冷却
体に吸着させたまま、加重の無い場合よりも高熱伝導性
流体の圧力を高くする機構を備えたものである。
Still another feature of the present invention is that when the heat-generating portion of the heat-generating body is subjected to weighting and is pressed against the cooling body, the supply pressure is lower than the weighting pressure and the recovery pressure is lower than ambient pressure. By setting and controlling the weighting mechanism and the supply mechanism of the high thermal conductive fluid in synchronization, a mechanism for increasing the pressure of the high thermal conductive fluid while adsorbing the heating element to the cooling body compared to the case without weighting Be prepared.

【0014】[0014]

【作用】本発明によれば、発熱体と冷却体との微小な間
隙に高熱伝導性流体を供給しつつ接触させ、同時にそれ
までこの接触面に介在していた空気を流体の回収を目的
とする穴から回収することにより、この間隙は高熱伝導
性流体で満たされ、発熱体と冷却体の間の接触熱抵抗を
低減させることができる。このとき、流体の噴出によっ
て発熱体の接触面に付着したゴミを除去し、接触面間に
ゴミが挟まることによって性能が低下することを避けら
れる。
According to the present invention, a highly heat-conductive fluid is supplied to and brought into contact with a minute gap between a heating element and a cooling element, and at the same time, air which has been present on this contact surface is recovered. By recovering from the hole, the gap is filled with the high thermal conductive fluid, and the contact thermal resistance between the heating element and the cooling element can be reduced. At this time, dust attached to the contact surface of the heating element is removed by jetting of the fluid, and it is possible to avoid deterioration of performance due to the dust being caught between the contact surfaces.

【0015】また、本発明によれば、高熱伝導性流体の
供給圧力を発熱体の周囲圧力よりも低く、回収圧力をそ
の供給圧力よりもさらに低く設定することにより、圧力
差が生じて冷却体表面に発熱体が吸着し、発熱体が反っ
て冷却体との間隙が広がることによる冷却性能の低下を
避けられる。
Further, according to the present invention, by setting the supply pressure of the high thermal conductive fluid to be lower than the ambient pressure of the heating element and the recovery pressure to be lower than the supply pressure thereof, a pressure difference is generated and the cooling body is caused. It is possible to avoid a decrease in cooling performance due to the heating element being adsorbed on the surface and warping the heating element to widen the gap between the heating element and the cooling element.

【0016】さらに、本発明によれば、部分領域に分割
された発熱体に対しては、発熱部分を含む領域のみに高
熱伝導性流体を供給して高性能冷却を行い、その周囲の
冷却性能を低く抑えることにより、発熱部分から周囲へ
の熱の逃げを低減し、発熱体の温度分布を均一化でき
る。
Further, according to the present invention, with respect to the heating element divided into the partial regions, the high thermal conductive fluid is supplied only to the region including the heating portion to perform the high performance cooling, and the cooling performance of the surroundings. By keeping the temperature low, it is possible to reduce the escape of heat from the heat generating portion to the surroundings and to make the temperature distribution of the heating element uniform.

【0017】さらに、本発明によれば、発熱体が荷重を
受けている場合には、高熱伝導性流体の供給圧力は荷重
圧力より低い範囲で高めて、荷重を受けた領域に対して
のみ高い圧力で高熱伝導性流体を供給することにより、
発熱体を冷却体から浮かせることなく、しかも低圧で熱
伝導率が低下する性質を持った高熱伝導性気体を有利な
条件で使うことができる。
Further, according to the present invention, when the heating element is under load, the supply pressure of the high thermal conductive fluid is increased in a range lower than the load pressure, and is high only in the loaded area. By supplying high thermal conductivity fluid at pressure,
It is possible to use a highly heat-conductive gas, which does not float the heating element from the cooling body, and has a property of lowering the thermal conductivity at a low pressure under advantageous conditions.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1により説明す
る。図1は本発明の第1実施例である発熱体の冷却装置
の縦断面図である。この図において、半導体ウエハ1は
電気特性の評価対象になるもので、通常シリコンウエハ
が多用される。半導体ウエハ1は、その上面に多数形成
された集積回路を逐一評価する際に、その都度集積回路
の中の電源回路や信号回路に給電されて発熱体となる。
そして、集積回路の電気特性を評価する際には特性に対
する温度変化の影響を除くため、一定温度の下で給電す
るので半導体ウエハ1を冷却する必要がある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a vertical sectional view of a heating device cooling apparatus according to a first embodiment of the present invention. In this figure, a semiconductor wafer 1 is a target for evaluation of electrical characteristics, and a silicon wafer is often used. The semiconductor wafer 1 becomes a heating element by supplying power to the power supply circuit and the signal circuit in the integrated circuit each time when evaluating a large number of integrated circuits formed on the upper surface of the semiconductor wafer 1.
When the electrical characteristics of the integrated circuit are evaluated, the semiconductor wafer 1 needs to be cooled because power is supplied at a constant temperature in order to remove the influence of temperature changes on the characteristics.

【0019】半導体ウエハ1上部には、半導体ウエハ1
に形成された集積回路に給電およびテスト信号の取り出
しを行うコンタクトプローブピン2と、このプローブピ
ン2を保持するプローブカード3が設置されている。そ
して、半導体ウエハ1は冷却ブロックの上面に載置され
ている。なお、図1中で冷却ブロック4と半導体ウエハ
1との接触状況を、模擬的に等価間隙を介して接触しあ
っているように図示しているが、冷却ブロック4と半導
体ウエハ1には、ともに表面粗さと反りが数μm程度存
在するので、実際は互いに接触しあうとミクロ的には表
面の凹凸部が互いにぶつかりあい、凹部では微小な間隙
が存在する。この様なミクロ的な状況は図示しにくいの
で、この凹部での微小な間隙の存在を表すため上述した
ように模擬的な等価間隙で示した。
Above the semiconductor wafer 1, the semiconductor wafer 1
A contact probe pin 2 for supplying power and taking out a test signal, and a probe card 3 for holding the probe pin 2 are installed in the integrated circuit formed in 1. The semiconductor wafer 1 is placed on the upper surface of the cooling block. In FIG. 1, the contact state between the cooling block 4 and the semiconductor wafer 1 is illustrated as if they were in contact with each other through an equivalent gap, but the cooling block 4 and the semiconductor wafer 1 are Both of them have surface roughness and warpage of several μm, so in actuality, when they contact each other, microscopically, uneven portions of the surface collide with each other, and minute gaps exist in the concave portions. Since it is difficult to illustrate such a microscopic situation, in order to show the existence of a minute gap in this concave portion, it is shown by a simulated equivalent gap as described above.

【0020】さて、本実施例の発熱体の冷却装置は、半
導体ウエハ1を載置する冷却ブロック4と、その冷却ブ
ロック4中にその一部が形成された冷却パイプ6を通じ
て、冷却ブロック4に冷媒を供給する冷凍機5と、冷却
ブロック4に設けた往きの流路を通じて供給口7から半
導体ウエハ1と冷却ブロック4との接触面間に高熱伝導
性流体としてヘリウムガスを供給するタンク8と、高熱
伝導性流体を冷却ブロック4に設けた回収口10から戻
りの流路を通じて回収する回収装置11とから構成され
ている。さらに詳しく説明すると、冷凍機5から送給さ
れた冷媒により内蔵する冷却パイプ6を通じて冷却ブロ
ック4が冷却され、そして冷媒は再び冷凍機5に戻され
て循環流路が形成される。また、冷却ブロック4には、
半導体ウエハ1の中央部および外径側に対面して開口す
る複数の供給口7が設けられ、この供給口7にはタンク
8から流量を一定に制御する流量制御弁9を介して高熱
伝導性流体が供給される。さらに、冷却ブロック4に
は、各供給口7より外径側で半導体ウエハ1に対面して
開口する複数の回収口10が設けられている。供給口7
から流出した高熱伝導性流体は冷却ブロック4との間に
介在して高熱伝導性流体層12を形成し、回収口10を
介して回収装置11により回収される。なお、ここで高
熱伝導性流体層と称している層は、半導体ウエハ1と冷
却ブロック4との接触面には数μm程度の表面粗さと反
りのために微小な凹凸があるため、この接触面間で固体
接触する部分と高熱伝導性流体が存在する微小な間隙と
を含めたものである。
The heating device cooling apparatus of this embodiment is arranged in the cooling block 4 through the cooling block 4 on which the semiconductor wafer 1 is mounted and the cooling pipe 6 which is partially formed in the cooling block 4. A refrigerator 5 for supplying a coolant, and a tank 8 for supplying helium gas as a highly heat-conductive fluid from a supply port 7 to a contact surface between the semiconductor wafer 1 and the cooling block 4 through an upstream passage provided in the cooling block 4. The recovery device 11 recovers the high thermal conductive fluid from the recovery port 10 provided in the cooling block 4 through the return flow path. More specifically, the cooling block 4 is cooled by the cooling pipe 6 contained therein by the refrigerant sent from the refrigerator 5, and the refrigerant is returned to the refrigerator 5 again to form a circulation flow path. In addition, in the cooling block 4,
A plurality of supply ports 7 are provided so as to face the central portion and the outer diameter side of the semiconductor wafer 1, and the supply ports 7 have high thermal conductivity via a flow rate control valve 9 for controlling a constant flow rate from a tank 8. Fluid is supplied. Further, the cooling block 4 is provided with a plurality of recovery ports 10 that are open on the outer diameter side of each supply port 7 so as to face the semiconductor wafer 1. Supply port 7
The high thermal conductive fluid flowing out of the cooling block 4 is interposed between the high thermal conductive fluid and the cooling block 4 to form the high thermal conductive fluid layer 12, and is recovered by the recovery device 11 via the recovery port 10. The layer referred to as the high thermal conductive fluid layer here has a surface roughness of about several μm and minute irregularities due to warpage on the contact surface between the semiconductor wafer 1 and the cooling block 4, so that this contact surface It includes a portion in solid contact with each other and a minute gap in which a highly heat-conductive fluid exists.

【0021】ここで、半導体ウエハ1に形成した集積回
路の検査を逐一行う訳であるが、この検査中の集積回路
だけが発熱するので、検査中の集積回路13に対応した
部分の流路に設けた流量制御弁のみを開いて、発熱して
いる集積回路部分に高熱伝導性流体を供給する。そし
て、この供給された高熱伝導性流体を回収口10より回
収するので、検査対象の集積回路13の裏側部分のみが
高熱伝導性流体で満たされ、部分的に熱抵抗を下げるこ
とができる。
Here, the integrated circuit formed on the semiconductor wafer 1 is inspected step by step. Since only the integrated circuit under inspection generates heat, the flow path of the portion corresponding to the integrated circuit 13 under inspection is provided. Only the provided flow control valve is opened to supply the high thermal conductive fluid to the integrated circuit portion which is generating heat. Since the supplied high thermal conductive fluid is recovered from the recovery port 10, only the back side portion of the integrated circuit 13 to be inspected is filled with the high thermal conductive fluid, and the thermal resistance can be partially reduced.

【0022】半導体ウエハ1の表面側にはコンタクトプ
ローブピン2の荷重が加わっている。一方、半導体ウエ
ハ1の裏面には、高熱伝導性流体の圧力が高熱伝導性流
体の接触面に作用する。そこで、高熱伝導性流体の平均
圧力がコンタクトプローブピン2の荷重による圧力より
小さく、さらに高熱伝導性流体の回収口10での圧力が
大気圧以下となるできるだけ高い圧力に高熱伝導性流体
の供給圧を設定することにより、効果的な冷却を行うこ
とができる。
The load of the contact probe pin 2 is applied to the front surface side of the semiconductor wafer 1. On the other hand, on the back surface of the semiconductor wafer 1, the pressure of the high thermal conductivity fluid acts on the contact surface of the high thermal conductivity fluid. Therefore, the average pressure of the high thermal conductive fluid is smaller than the pressure due to the load of the contact probe pin 2, and the pressure of the high thermal conductive fluid at the recovery port 10 is equal to or lower than the atmospheric pressure. By setting, effective cooling can be performed.

【0023】また、コンタクトプローブピン2が半導体
ウエハに荷重を加えている間だけ高熱伝導性流体を供給
するように、コンタクトプローブピン2の動きに同期し
て流れを制御している。これにより、半導体ウエハ1を
冷却ブロック4に密着させ得るとともに、高熱伝導性流
体の熱伝導率を低下することなく高熱伝導性流体を半導
体ウエハと冷却ブロックの間隙に供給することができ
る。
Further, the flow is controlled in synchronization with the movement of the contact probe pin 2 so that the contact probe pin 2 supplies the high thermal conductive fluid only while the load is applied to the semiconductor wafer. As a result, the semiconductor wafer 1 can be brought into close contact with the cooling block 4, and the high thermal conductivity fluid can be supplied to the gap between the semiconductor wafer and the cooling block without lowering the thermal conductivity of the high thermal conductivity fluid.

【0024】次に、このように構成した本実施例の運用
方法について説明する。検査時には、まず半導体ウエハ
1上のある集積回路にコンタクトプローブピン2を押し
つける。次に制御弁9を開き、高熱伝導性流体を供給す
る。そして、高熱伝導性流体が間隙に広がり、熱抵抗が
低減された時に集積回路へ給電し、検査を開始する。検
査が終わると、まず高熱伝導性流体の供給を止め、コン
タクトプローブピン2を持ち上げる。次に、検査する集
積回路の位置までコンタクトプローブピン2を移動す
る。これにより、第1に発熱している集積回路は常に高
性能に冷却できる。第2に半導体ウエハ1と冷却ブロッ
ク4との間隙の圧力を半導体ウエハ1とコンタクトプロ
ーブピン2間の押し付け圧力より小さくして、ウエハ1
を常に冷却ブロック4に吸着させることができる。
Next, the operation method of this embodiment having the above-mentioned configuration will be described. At the time of inspection, first, the contact probe pin 2 is pressed against a certain integrated circuit on the semiconductor wafer 1. Next, the control valve 9 is opened to supply the high thermal conductive fluid. Then, when the high thermal conductive fluid spreads in the gap and the thermal resistance is reduced, power is supplied to the integrated circuit and the inspection is started. When the inspection is completed, the supply of the high thermal conductive fluid is stopped and the contact probe pin 2 is lifted. Next, the contact probe pin 2 is moved to the position of the integrated circuit to be inspected. As a result, the integrated circuit which is first generating heat can always be cooled with high performance. Second, the pressure in the gap between the semiconductor wafer 1 and the cooling block 4 is made smaller than the pressing pressure between the semiconductor wafer 1 and the contact probe pin 2,
Can always be adsorbed on the cooling block 4.

【0025】図2は、図1における冷却ブロック4の接
触面側の表面図である。各集積回路が接する領域の中心
に高熱伝導性流体の供給口7を、前記領域の四隅に流体
回収口10を設け、各集積回路に対して独立に高熱伝導
性流体の供給と回収を行うことができるように構成して
いる。
FIG. 2 is a surface view of the contact surface side of the cooling block 4 in FIG. A high thermal conductive fluid supply port 7 is provided at the center of a region where each integrated circuit is in contact, and a fluid recovery port 10 is provided at each of four corners of the region to independently supply and recover the high thermal conductive fluid to each integrated circuit. It is configured to be able to.

【0026】また、図3に示したのは本発明の第2の実
施例であり、図2の実施例において、各集積回路の境界
に対応する冷却ブロック4表面に溝14を設け、互いに
隣り合う高熱伝導性流体回収口10を連結したものであ
る。これにより、まず、流体を回収する回収口付近の流
体圧力を各集積回路の周辺部方向に均一化できること、
次に荷重を受けている集積回路の外側の領域の圧力を確
実に高熱伝導性流体の回収圧力以下とできること、更
に、発熱している集積回路だけに高熱伝導性流体を供給
することにより温度を均一化できること、等の効果があ
る。また、溝14で流体の回収圧力が均一化されるた
め、流体回収口10の個数を減らすことも可能となる。
Further, FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. In the embodiment of FIG. 2, grooves 14 are provided on the surface of the cooling block 4 corresponding to the boundary of each integrated circuit and are adjacent to each other. The high thermal conductive fluid recovery ports 10 that fit together are connected. As a result, first, the fluid pressure near the recovery port for recovering the fluid can be made uniform in the peripheral direction of each integrated circuit,
Next, it is possible to ensure that the pressure in the area outside the integrated circuit under load is equal to or lower than the recovery pressure of the high thermal conductive fluid, and further, by supplying the high thermal conductive fluid only to the heat generating integrated circuit, There is an effect that it can be made uniform. Moreover, since the recovery pressure of the fluid is made uniform in the groove 14, the number of the fluid recovery ports 10 can be reduced.

【0027】図4は本発明の第3の実施例であり、図3
の実施例において中央に1列に並んだ集積回路について
その間の溝14を取り除き、この1列の集積回路につい
て高熱伝導性流体供給口を1個にまとめたものである。
このようにすることにより、集積回路をグループに分
け、各々のグループ毎に高熱伝導性流体の供給と回収を
行うことが可能となり、高熱伝導性流体の供給口や流量
制御弁の個数を減らすことができる。
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention.
In this embodiment, the grooves 14 between the integrated circuits arranged in a line in the center are removed, and the high thermal conductive fluid supply ports are integrated into one for the integrated circuits in this line.
By doing this, it becomes possible to divide the integrated circuit into groups and supply and recover the high thermal conductive fluid for each group, reducing the number of high thermal conductive fluid supply ports and flow control valves. You can

【0028】図5は本発明のさらに他の実施例を示した
ものである。冷却ブロック4の下方には冷却ブロック4
を載せる台16が配設されており、台16のほぼ中心部
には高熱伝導性流体の供給管18が形成されている。そ
して、この冷却ブロック4と台16の対向する面には供
給管18から高熱伝導性流体が漏れるのを防止するため
にOリング17が配設されている。冷却ブロック4に
は、図4の実施例と同様に各集積回路の周囲に対応して
溝14が、そして、溝14の底部には流体回収口10が
設けられている。台16の中心に対応してコンタクトプ
ローブピン2が、冷却ブロック4の上方に設けられてい
る。冷却ブロック4には複数の高熱伝導性流体の供給口
が設けられており、検査対象となる集積回路に応じて用
いられる供給口を変えることができる。すなわち、冷却
ブロック4にウエハ1を吸着したまま冷却ブロック4を
台16から浮かせ、検査を受ける集積回路がコンタクト
プローブピン2の直下にくるように冷却ブロック4を水
平に移動させて高熱伝導性流体供給口18と供給口7と
を連結し1つの流路を形成する。この流路の接続部はO
リング17によりシールされているので、高熱伝導性流
体の外部への漏洩を防止できる。これにより、検査を受
ける集積回路への高熱伝導性流体の供給路が確保され
る。その結果、各集積回路に対して制御弁9を設けるこ
となく、検査を受ける集積回路への高熱伝導性流体の供
給が行える。また、本実施例ではOリング17を冷却ブ
ロック4と台18との間に配置しているが、台18また
は冷却ブロック4に溝を設け、その溝にOリングを保持
するようにしても良い。この場合、台4の移動をより速
やかに行える効果がある。
FIG. 5 shows still another embodiment of the present invention. Below the cooling block 4, the cooling block 4
A table 16 on which the table is placed is provided, and a supply pipe 18 for a highly heat-conductive fluid is formed in a substantially central portion of the table 16. An O-ring 17 is arranged on the surfaces of the cooling block 4 and the base 16 which are opposed to each other in order to prevent the high thermal conductive fluid from leaking from the supply pipe 18. Similar to the embodiment of FIG. 4, the cooling block 4 is provided with a groove 14 corresponding to the periphery of each integrated circuit, and a fluid recovery port 10 is provided at the bottom of the groove 14. The contact probe pin 2 is provided above the cooling block 4 so as to correspond to the center of the table 16. The cooling block 4 is provided with a plurality of supply ports for the high thermal conductive fluid, and the supply ports used can be changed according to the integrated circuit to be inspected. That is, the cooling block 4 is floated from the base 16 while the wafer 1 is adsorbed to the cooling block 4, and the cooling block 4 is horizontally moved so that the integrated circuit to be inspected is directly below the contact probe pin 2 and the high thermal conductivity fluid. The supply port 18 and the supply port 7 are connected to form one flow path. The connection part of this flow path is O
Since it is sealed by the ring 17, it is possible to prevent the high heat conductive fluid from leaking to the outside. This ensures a high thermal conductivity fluid supply path to the integrated circuit under test. As a result, it is possible to supply the high thermal conductivity fluid to the integrated circuit under test without providing the control valve 9 for each integrated circuit. Further, although the O-ring 17 is arranged between the cooling block 4 and the base 18 in this embodiment, a groove may be provided in the base 18 or the cooling block 4 and the O-ring may be held in the groove. . In this case, the platform 4 can be moved more quickly.

【0029】図6は本発明の第4の実施例であり、高熱
伝導性流体の供給口7の下にそれぞれ弁9を設けてい
る。冷却ブロック4の位置を検査対象の集積回路の位置
に合わせた後、弁制御器19を押し上げ、検査を行うチ
ップに高熱伝導性流体を供給する。これにより、弁の制
御機構を簡略化することができる。
FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention, in which valves 9 are provided below the supply port 7 for the high thermal conductive fluid. After adjusting the position of the cooling block 4 to the position of the integrated circuit to be inspected, the valve controller 19 is pushed up to supply the high thermal conductive fluid to the chip to be inspected. As a result, the valve control mechanism can be simplified.

【0030】図7は冷却ブロック4の製造方法を示した
ものである。板20、21、22、23を順次貼り合わ
せて、冷却ブロックを構成する。外部から供給された高
熱伝導性流体は、板21と22、及び板22と23とに
それぞれ設けられた溝により形成される流路から流体供
給口7に送られ、回収口10から回収された後、板20
と板21の間に設けられた溝により形成される流路で一
つにまとめられ、排気される。このように製造すれば、
流体の供給口及び回収口の個数が増加した場合にも、板
の枚数を増やすだけで対応でき、容易に冷却ブロックを
構成することができる。
FIG. 7 shows a method of manufacturing the cooling block 4. The plates 20, 21, 22, and 23 are sequentially laminated to form a cooling block. The high thermal conductive fluid supplied from the outside is sent to the fluid supply port 7 from the flow path formed by the grooves provided in the plates 21 and 22 and the plates 22 and 23, and is recovered from the recovery port 10. After the plate 20
The gas is formed in a flow path formed by a groove provided between the plate 21 and the plate 21, and is exhausted. If manufactured in this way,
Even if the number of fluid supply ports and the number of fluid recovery ports increases, it is possible to deal with them by simply increasing the number of plates, and the cooling block can be easily configured.

【0031】また、本発明はそれを逸脱しない範囲にお
いて、ウエハーのプロービング試験装置や半導体CVD
装置、エッチング装置等に適用できる。
Further, the present invention is within the scope of the invention and does not deviate from the above.
It can be applied to an apparatus, an etching apparatus and the like.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば空気
中において発熱体を冷却体に密着保持でき、また、発熱
体と冷却体との接触熱抵抗を低減して均一な温度条件で
半導体ウエハに形成された集積回路の検査をすることが
できる。
As described above, according to the present invention, the heating element can be held in close contact with the cooling element in the air, and the contact thermal resistance between the heating element and the cooling element can be reduced to maintain a uniform temperature condition. An integrated circuit formed on a semiconductor wafer can be inspected.

【0033】[0033]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例の縦断面図である。FIG. 1 is a vertical sectional view of an embodiment of the present invention.

【図2】図1の冷却ブロックの接触面表面の図である。2 is a view of the contact surface of the cooling block of FIG.

【図3】本発明の他の実施例の冷却ブロックの表面図で
ある。
FIG. 3 is a surface view of a cooling block according to another embodiment of the present invention.

【図4】本発明の他の実施例の冷却ブロックの表面図で
ある。
FIG. 4 is a surface view of a cooling block according to another embodiment of the present invention.

【図5】本発明の他の実施例の斜視図である。FIG. 5 is a perspective view of another embodiment of the present invention.

【図6】本発明の他の実施例の縦断面図である。FIG. 6 is a vertical cross-sectional view of another embodiment of the present invention.

【図7】図1における冷却ブロックの製造方法を示す図
である。
FIG. 7 is a diagram showing a method of manufacturing the cooling block in FIG. 1.

【図8】従来の半導体ウエハの冷却装置の縦断面図であ
る。
FIG. 8 is a vertical cross-sectional view of a conventional semiconductor wafer cooling device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…発熱体の半導体ウエハ、 2…コンタクトプロー
ブピン、3…プローブカード、 4…冷却ブロック、
5…冷凍機、6…冷却液循環パイプ、 7…高熱
伝導性流体供給口、8…高熱伝導性流体タンク、 9
…高熱伝導性流体流量制御弁、10…高熱伝導性流体回
収口、 11…流体回収装置、12…高熱伝導性流体
層、 13…高熱伝導性流体回収溝、14…高熱伝導
性流体供給溝、 15…集積回路、16…冷却ブロッ
ク支持台、 17…Oリング、18…高熱伝導性流体
供給管、 19…弁制御器、 20…溝付き板、2
4…真空排気口
1 ... Heating semiconductor wafer, 2 ... Contact probe pins, 3 ... Probe card, 4 ... Cooling block,
5 ... Refrigerator, 6 ... Coolant circulation pipe, 7 ... High thermal conductive fluid supply port, 8 ... High thermal conductive fluid tank, 9
High thermal conductive fluid flow rate control valve, 10 High thermal conductive fluid recovery port, 11 Fluid recovery device, 12 High thermal conductive fluid layer, 13 High thermal conductive fluid recovery groove, 14 High thermal conductive fluid supply groove, Reference numeral 15 ... Integrated circuit, 16 ... Cooling block support, 17 ... O-ring, 18 ... High thermal conductivity fluid supply pipe, 19 ... Valve controller, 20 ... Grooved plate, 2
4 ... Vacuum exhaust port

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原田 昇一郎 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shoichiro Harada 2326 Imai, Ome-shi, Tokyo Hitachi, Ltd. Device Development Center

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】発熱体を載置し該発熱体との接触面を介し
て冷却する冷却体を備えた発熱体の冷却装置において、 前記冷却体の接触面に高熱伝導性流体を供給する供給口
と、該供給口から前記発熱体及び前記冷却体それぞれの
接触面の凹凸により形成された微小間隙を通じて流れる
高熱伝導性流体を回収する回収口と、前記供給口に前記
冷却体内に形成した流路を介して高熱伝導性流体を供給
する流体供給手段と、前記回収口から前記冷却体内に形
成した別の流路を介して高熱伝導性流体を吸引する流体
回収手段と、前記発熱体を前記冷却体に押し付ける荷重
機構と、前記供給口への高熱伝導性流体の供給圧力を前
記発熱体の荷重圧力よりも低くする圧力調整手段とを設
けたことを特徴とする発熱体の冷却装置。
1. A cooling device for a heating element, comprising a cooling element for mounting a heating element and cooling the heating element through a contact surface with the heating element, wherein a high thermal conductive fluid is supplied to the contact surface of the cooling element. A port, a recovery port for recovering a high thermal conductive fluid flowing from the supply port through a minute gap formed by the unevenness of the contact surfaces of the heating element and the cooling element, and a flow formed in the cooling body at the supply port. A fluid supply means for supplying a high thermal conductive fluid through a passage, a fluid recovery means for sucking the high thermal conductive fluid from the recovery port through another flow path formed in the cooling body, and the heating element A heating element cooling device comprising: a load mechanism that presses against a cooling body; and a pressure adjusting unit that makes the supply pressure of the high thermal conductive fluid to the supply port lower than the load pressure of the heating element.
【請求項2】前記流体供給手段は前記発熱体が加重を受
けているときに高熱伝導性流体を供給することを特徴と
する請求項1記載の発熱体の冷却装置。
2. The cooling device for a heating element according to claim 1, wherein the fluid supply means supplies the fluid having high thermal conductivity when the heating element is under load.
【請求項3】前記発熱体を複数の部分領域に区切り、該
部分領域ごとに発熱可能に形成され、前記それぞれの部
分領域ごとに前記発熱体と前記冷却体の接触面間に高熱
伝導性流体を供給する流体供給手段と前記高熱伝導性流
体を吸引する流体回収手段とを設けたことを特徴とする
請求項1に記載の発熱体の冷却装置。
3. The heat generating element is divided into a plurality of partial regions, each of the partial regions is capable of generating heat, and a high thermal conductive fluid is provided between the contact surfaces of the heat generating element and the cooling element for each of the partial regions. The heating device cooling apparatus according to claim 1, further comprising: a fluid supply unit that supplies the fluid and a fluid recovery unit that sucks the high thermal conductive fluid.
【請求項4】前記部分領域ごとに設けた流体供給手段
は、前記部分領域の中で発熱している部分領域にのみ高
熱伝導性流体を供給することを特徴とする請求項3に記
載の発熱体の冷却装置。
4. The heat generating device according to claim 3, wherein the fluid supply means provided for each of the partial regions supplies the high thermal conductive fluid only to the partial regions in the partial region where heat is being generated. Body cooling system.
【請求項5】前記発熱体は半導体ウエハであることを特
徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の発熱体
の冷却装置。
5. The heat generator cooling device according to claim 1, wherein the heat generator is a semiconductor wafer.
【請求項6】前記冷却体を表面に溝と貫通穴とを有する
複数の板を積層して形成したことを特徴とする請求項1
から5のいずれか1項に記載の発熱体の冷却装置。
6. The cooling body is formed by laminating a plurality of plates having grooves and through holes on a surface thereof.
5. The cooling device for a heating element according to any one of items 1 to 5.
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JP2001230308A (en) * 2000-02-15 2001-08-24 Tokyo Electron Ltd Wafer chuck and semiconductor wafer inspection method
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JP2024084728A (en) * 2022-12-13 2024-06-25 致茂電子股▲分▼有限公司 Method for forming a multi-phase thermal interface member, multi-phase thermal interface member, and chip testing apparatus for a multi-phase thermal interface member

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