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JP4658998B2 - shell - Google Patents
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Description

本発明は、半導体ウエハの信頼性評価試験に用いられるシェルに関する。   The present invention relates to a shell used for a semiconductor wafer reliability evaluation test.

半導体検査工程では半導体ウエハ(以下、「ウエハ」と称す。)の表面に多数形成された半導体素子(以下、「デバイス」と称す。)についてウエハレベルで電気的特性検査を行い、電気的特性に欠陥のないチップをスクリーニングしている。その後、検査の最終工程として、ウエハをダイシングした後、各デバイスについて加速条件下でウエハ内の多層配線のエレクトロマイグレーション試験や同一面内及び上下の配線間のリーク電流試験等の信頼性評価試験を行う。   In the semiconductor inspection process, electrical characteristics are inspected at the wafer level for a large number of semiconductor elements (hereinafter referred to as “devices”) formed on the surface of a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafers”). Screening for defects-free chips. Then, as a final inspection process, after dicing the wafer, each device is subjected to reliability evaluation tests such as electromigration test of multilayer wiring in the wafer and leakage current test between the upper and lower wirings in the same plane under accelerated conditions. Do.

信頼性評価試験を行う場合には、試験用のパッケージを作製し、デバイスをパッケージングする。引き続き、例えば70個程度のパッケージを加熱炉内で所定の高温(例えば、300℃)下で各デバイスについて信頼性評価試験を行う。   When performing a reliability evaluation test, a test package is prepared and a device is packaged. Subsequently, for example, about 70 packages are subjected to a reliability evaluation test for each device in a heating furnace at a predetermined high temperature (for example, 300 ° C.).

しかしながら、従来のように加熱炉内で信頼性評価試験の場合にはウエハをダイシングした後、試験用パッケージを作製し、この試験用パッケージを用いて各デバイスをパッケージングするため、ウエハのダイシング、試験用パッケージの作製及び各デバイスのパッケージングに相当の期間と費用が必要になるという課題があった。更に、従来の加熱炉では一度に数10個のパッケージ、換言すれば数10個のデバイスしか試験を行うことができないという課題があった。   However, in the case of a reliability evaluation test in a heating furnace as in the prior art, after dicing a wafer, a test package is prepared, and each device is packaged using this test package. There has been a problem that a considerable period and cost are required for producing a test package and packaging each device. Furthermore, the conventional heating furnace has a problem that it can test only several tens of packages at a time, in other words, several tens of devices.

また、例えば銅、銅合金等の酸化しやすい金属配線を有するデバイスの場合には、加熱炉内を不活性ガス雰囲気にするが、加熱炉は気密性に劣り、例えば銅配線の酸化を防止する程度まで酸素濃度を下げることができない。そのため、銅配線の場合には、銅配線のパッド部のみならずパッド部を介して銅配線そのものが酸化されてしまうため、ウエハサンプル作製時に酸化防止用のアルミパッド層を銅パッド部に追加しなくてはならない。また、複数種のサンプルを試験する場合には、その種類に応じてダイシング方法及びワイヤーボンディング箇所を工夫しなくてはならない等の問題もあった。従って、信頼性評価試験結果が出るまでに3週間以上という長時間を要するという課題があった。   In addition, in the case of a device having a metal wiring that easily oxidizes, such as copper or copper alloy, the inside of the heating furnace is made an inert gas atmosphere, but the heating furnace is inferior in airtightness and prevents, for example, oxidation of the copper wiring. The oxygen concentration cannot be lowered to the extent. Therefore, in the case of copper wiring, not only the pad portion of the copper wiring but also the copper wiring itself is oxidized, so an aluminum pad layer for preventing oxidation is added to the copper pad portion during wafer sample preparation. Must-have. In addition, when a plurality of types of samples are tested, there is a problem that a dicing method and a wire bonding portion must be devised according to the types. Therefore, there is a problem that it takes a long time of 3 weeks or more before the reliability evaluation test result is obtained.

更に、信頼性上重要なパラメータや様々な試験パターンと関連した依存性等は、何回も試験を行って試験データを取得しなければならないため、試験効率に劣るという課題があった。また、例えば、エレクトロマイグレーション試験の場合には、エレクトロマイグレーションにより発生したボイドの場所を一つずつ観察し、その観察結果をその後のプロセス開発にフィードバックするが、この観察時には試験用パッケージを一つ一つ解体してそれぞれのデバイスを取り出し、ボンディングワイヤーを取り外した後、デバイスを顕微鏡で観察するという多大な労力と時間を要するという課題があった。   Furthermore, parameters that are important for reliability and dependencies related to various test patterns have a problem that test efficiency is inferior because test data must be obtained by performing tests many times. For example, in the case of an electromigration test, the locations of voids generated by electromigration are observed one by one, and the observation results are fed back to subsequent process development. After disassembling and taking out each device and removing the bonding wire, there is a problem that it takes a lot of labor and time to observe the device with a microscope.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、半導体素子をウエハレベルで迅速且つ効率良くしかも高い信頼性を持って信頼性評価試験を行うことができるシェルを提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a shell capable of performing a reliability evaluation test on a semiconductor element quickly and efficiently at a wafer level and with high reliability. Yes.

本発明の請求項1に記載のシェルは、耐熱性基板及びこの耐熱性基板上に接続パッド部が形成された導体回路を有し且つ160℃以上の温度で半導体ウエハの信頼性評価試験を行う際に使用され、上記耐熱性基板の熱膨張率が1〜50ppm/℃であるコンタクタと、磁性材料によって形成され且つ上記半導体ウエハを保持するウエハホルダーとを備えたシェルであって、上記シェルは、上記信頼性試験を行う際に、上記ウエハホルダーに上記半導体ウエハが載置され、上記コンタクタの複数の接続パッド部と上記半導体ウエハの複数の電極パッドが一括接触し、上記半導体ウエハが上記ウエハホルダーと上記コンタク タの間に介在した状態で、磁気回路または磁石を有するウエハ搬送具を上記コンタクタに 接触させ、上記磁気回路または上記磁石の磁力によって上記ウエハホルダーを上記コンタ クタ側へ吸引して上記ウエハホルダー、上記半導体ウエハ及び上記コンタクタが搬送可能に一体化してなることを特徴とすることを特徴とするものである。The shell according to claim 1 of the present invention includes a heat resistant substrate and a conductor circuit having a connection pad portion formed on the heat resistant substrate, and performs a reliability evaluation test of the semiconductor wafer at a temperature of 160 ° C. or higher. A shell comprising a contactor having a thermal expansion coefficient of 1 to 50 ppm / ° C. and a wafer holder formed of a magnetic material and holding the semiconductor wafer, When performing the reliability test, the semiconductor wafer is placed on the wafer holder , the plurality of contact pad portions of the contactor and the plurality of electrode pads of the semiconductor wafer are collectively contacted, and the semiconductor wafer is wafer holder and in a state interposed between the contactor, the wafer transfer device having a magnetic circuit or a magnet into contact with the contactor, the magnetic circuit or By the magnetic force of the serial magnet is characterized in that characterized by comprising the wafer holder by suction into the contactor-side above the wafer holder, the semiconductor wafer and the contactor are integrated to be conveyed.

また、本発明の請求項2に記載のシェルは、請求項1に記載の発明において、上記耐熱性基板の熱膨張率は、平面方向の熱膨張率であることを特徴とするものである。   The shell according to claim 2 of the present invention is characterized in that, in the invention according to claim 1, the thermal expansion coefficient of the heat-resistant substrate is a thermal expansion coefficient in a plane direction.

また、本発明の請求項3に記載のシェルは、請求項2に記載の発明において、上記耐熱性基板の熱膨張率は、2〜30ppm/℃であることを特徴とするものである。Further, the shell according to claim 3 of the present invention, in the invention described in Motomeko 2, the thermal expansion coefficient of the heat-resistant substrate is characterized in that a 2~30ppm / ℃.

また、本発明の請求項4に記載のシェルは、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の発明において、上記導体回路は、バンプを有していることを特徴とするものである。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the shell according to any one of the first to third aspects, wherein the conductor circuit has a bump. is there.

また、本発明の請求項5に記載のシェルは、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の発明において、上記耐熱性基板は、耐熱性樹脂、金属、半導体及びセラミックの中から選択される少なくとも一種から形成されており、上記耐熱性基板として少なくとも金属または半導体が選択された時には上記耐熱性基板の表面と上記導体回路の間に絶縁層を形成することを特徴とするものである。 The shell according to claim 5 of the present invention is the shell according to any one of claims 1 to 4, wherein the heat-resistant substrate is made of a heat-resistant resin, a metal, a semiconductor and a ceramic. An insulating layer is formed between the surface of the heat resistant substrate and the conductor circuit when at least a metal or a semiconductor is selected as the heat resistant substrate. is there.

また、本発明の請求項6に記載のシェルは、請求項5に記載の発明において、上記耐熱 性基板として上記耐熱性樹脂が用いられ、上記耐熱性樹脂は、ポリイミド、ビスマレイミドトリアジンまたはガラスクロス若しくは炭素繊維を補強材として含む耐熱性樹脂の中から選択される少なくとも一種の耐熱性樹脂であることを特徴とするものである。The shell according to claim 6 of the present invention is the shell according to claim 5, wherein the heat resistant resin is used as the heat resistant substrate, and the heat resistant resin is polyimide, bismaleimide triazine or glass cloth. Or it is at least 1 type of heat resistant resin selected from the heat resistant resin which contains carbon fiber as a reinforcing material, It is characterized by the above-mentioned.

また、本発明の請求項7に記載のシェルは、請求項5に記載の発明において、上記耐熱 性基板として上記金属が用いられ、上記金属は、アルミニウム、銅、ステンレス、インバー合金、インバーの中から選択される少なくとも一種の金属であることを特徴とするものである。Further, in the shell according to claim 7 of the present invention, in the invention according to claim 5, the metal is used as the heat- resistant substrate, and the metal is aluminum, copper, stainless steel, invar alloy, or invar. It is characterized by being at least one metal selected from.

また、本発明の請求項8に記載のシェルは、請求項5に記載の発明において、上記耐熱 性基板として上記セラミックが用いられ、上記セラミックは、窒化アルミニウムまたは炭化珪素であることを特徴とするものである。According to an eighth aspect of the present invention, in the shell according to the fifth aspect, the ceramic is used as the heat- resistant substrate, and the ceramic is aluminum nitride or silicon carbide. Is.

また、本発明の請求項9に記載のシェルは、請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載の発明において、上記コンタクタの信頼性評価試験を行う際に導通する部分を除いた表面に絶縁性被膜が設けられていることを特徴とするものである。Further, the shell according to claim 9 of the present invention is the surface of the invention according to any one of claims 1 to 8 except for a portion that conducts when performing a reliability evaluation test of the contactor. Is provided with an insulating film .

また、本発明の請求項10に記載のシェルは、請求項5に記載の発明において、上記絶縁層がシリコン酸化膜であることを特徴とするものである。 Also, the shell of claim 10 is the invention according to claim 5, it is characterized in that the upper Kize' edge layer is a silicon oxide film.

また、本発明の請求項11に記載のシェルは、請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の発明において、上記コンタクタの接続パッド部と上記半導体ウエハの電極パッド部との間に異方性導電性フィルムが介在していることを特徴とするものである。 A shell according to an eleventh aspect of the present invention is the shell according to any one of the first to tenth aspects, wherein the shell is connected between the connection pad portion of the contactor and the electrode pad portion of the semiconductor wafer. An anisotropic conductive film is interposed.

本発明によれば、磁気回路または磁石を有するウエハ搬送具を用いて、半導体ウエハとコンタクタ互いに接触した状態で、コンタクタ、半導体ウエハ及びウエハホルダーを一体化したまま信頼性試験装置まで搬送することができ、コンタクタ、半導体ウエハ及びウ エハホルダーが一体化したままの状態で信頼性試験装置によって半導体ウエハに形成され た複数の半導体素子をウエハレベルで迅速且つ効率良く、しかも高い信頼性を持って信頼性評価試験を行うことができるシェルを提供することができる。According to the present invention, by using the wafer transfer device having a magnetic circuit, or magnet, be transported in a state where the semiconductor wafer and the contactor are in contact with each other, contactors, remains to reliability test device with integrated semiconductor wafer and wafer holder can be, contactor, quickly and efficiently a plurality of semiconductor elements formed on a semiconductor wafer by the reliability test device at the wafer level in a state in which integrated semiconductor wafer and c Ehahoruda is, moreover with high reliability reliable A shell capable of performing a sex assessment test can be provided.

以下、図1〜図22に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。
本実施形態の信頼性評価試験システムは、信頼性評価試験装置10とアライナー50とを備え、これら両者はデータ通信可能に通信ネットワークで結ばれている。そこで、まず本実施形態の信頼性評価試験装置10について説明した後、アライナー50について説明する。
Hereinafter, the present invention will be described based on the embodiment shown in FIGS.
The reliability evaluation test system of the present embodiment includes a reliability evaluation test apparatus 10 and an aligner 50, both of which are connected by a communication network so that data communication is possible. Therefore, after first describing the reliability evaluation test apparatus 10 of the present embodiment, the aligner 50 will be described.

本実施形態の信頼性評価試験装置10は、図1の(a)、(b)及び図2に示すように、後述のコンタクタ11(図3の(a)、(b)参照)と電気的に一括接触したウエハを収納するウエハ収納部12と、このウエハ収納部12の上方に配置され且つコンタクタ11を押圧する押圧機構13と、この押圧機構13を介して押圧されたウエハを直接加熱する加熱機構14(図2参照)と、この加熱機構14を介して加熱されたウエハの電気的測定を行う測定部15と、この測定部15の測定用信号を生成すると共に測定結果信号を処理するテスタ部16と、ウエハの温度を制御する温度コントローラ17と、テスタ部16を管理するテスタ管理部18と、これらの機器を収納する筐体19と、この筐体19内の各機器を制御するコントローラ20(図1の(b)参照)とを備え、温度、電流密度等の加速条件下で上記半導体ウエハに形成された配線膜、絶縁膜の信頼性を評価する。コントローラ20は、図1の(b)に示すように、デスクトップタイプのコンピュータによって構成され、筐体19に隣接して配置されている。コンピュータのモニタ画面20Aには例えば試験結果がウエハマップ(図16参照)として表示され、ウエハマップの各デバイスをマウス20Bでクリックすることによってその試験結果をモニタ画面20Aに瞬時表示することができる。更に、コントローラ20は後述するアライナーとのデータ通信機能を有し、信頼性評価試験の結果をアライナーへ送信することができる。また、ウエハ収納部12はスライド機構21を介して筐体19に対して図1の矢印A方向に出し入れできるようになっている。また、測定部15は例えばエレクトロマイグレーション(EM)測定部15Aと、リーク電流(BT)測定部15Bとから構成され、テスタ部16はこれらの測定部15A、15Bに対応して構成されている。この信頼性評価試験装置10の構造の要部を示したものが図2である。   As shown in FIGS. 1A and 1B and FIG. 2, the reliability evaluation test apparatus 10 of this embodiment is electrically connected to a contactor 11 (see FIGS. 3A and 3B) described later. The wafer storage unit 12 that stores the wafers that are collectively contacted with each other, the pressing mechanism 13 that is disposed above the wafer storage unit 12 and presses the contactor 11, and the wafer that is pressed via the pressing mechanism 13 are directly heated. A heating mechanism 14 (see FIG. 2), a measurement unit 15 that performs electrical measurement of a wafer heated via the heating mechanism 14, and a measurement signal for the measurement unit 15 are generated and the measurement result signal is processed. A tester unit 16, a temperature controller 17 for controlling the temperature of the wafer, a tester management unit 18 for managing the tester unit 16, a casing 19 for storing these devices, and each device in the casing 19 are controlled. controller 0 and a (in see FIG. 1 (b)), temperature, current density, etc. wiring film formed on the semiconductor wafer under accelerated conditions of, assessing the reliability of the insulating film. As shown in FIG. 1B, the controller 20 is configured by a desktop type computer and is disposed adjacent to the housing 19. For example, the test result is displayed as a wafer map (see FIG. 16) on the monitor screen 20A of the computer, and the test result can be instantaneously displayed on the monitor screen 20A by clicking each device on the wafer map with the mouse 20B. Further, the controller 20 has a data communication function with an aligner described later, and can transmit the result of the reliability evaluation test to the aligner. Further, the wafer storage unit 12 can be taken in and out in the direction of arrow A in FIG. The measurement unit 15 includes, for example, an electromigration (EM) measurement unit 15A and a leakage current (BT) measurement unit 15B, and the tester unit 16 is configured to correspond to these measurement units 15A and 15B. FIG. 2 shows the main part of the structure of the reliability evaluation test apparatus 10.

上記ウエハ収納部12は、例えば図2に示すように、コンタクタ11と電気的に一括接触したウエハWを後述する加熱体を介して載置する断熱、絶縁性材料からなる載置台22と、この載置台22を断熱性及び絶縁性材料からなる筒体23を介して囲み且つコンタクタ11と耐熱性の接触端子(例えば、ポゴピン)24Aを介して電気的に接触する耐熱性の接続リング24と、この接続リング24と電気的に接触し且つ測定部15からの試験用信号を授受する配線基板25とを備え、押圧機構13を介してコンタクタ11とウエハWが確実に電気的に一括接触すると共にコンタクタ11が接続リング24及び配線基板25を介して測定部15と導通可能に構成されている。   For example, as shown in FIG. 2, the wafer storage unit 12 includes a mounting table 22 made of a heat insulating and insulating material for mounting a wafer W that is in electrical contact with the contactor 11 through a heating body to be described later. A heat-resistant connection ring 24 that surrounds the mounting table 22 via a cylindrical body 23 made of a heat-insulating and insulating material and is in electrical contact with the contactor 11 via a heat-resistant contact terminal (for example, pogo pin) 24A; A wiring board 25 that is in electrical contact with the connection ring 24 and receives a test signal from the measurement unit 15 is provided, and the contactor 11 and the wafer W are brought into electrical contact with each other reliably through the pressing mechanism 13. The contactor 11 is configured to be electrically connected to the measurement unit 15 via the connection ring 24 and the wiring board 25.

また、図2に示すように、接続リング24の外周縁部には例えばシリコンゴム等の耐熱性樹脂からなるシールリング26が配置され、このシールリング26とコンタクタ11が弾力的に接触してウエハ収納部12内に気密空間を形成する。更に、ウエハ収納部12は、コンタクタ11の外周縁部を押さえる押さえ機構27を備え、押さえ機構27を介してコンタクタ11と接続リング24が確実に電気的に接触する。この押さえ機構27は、例えば、耐熱性材料(例えば、セラミック)によってコンタクタ11の外周縁部に合わせて形成された第1リング状部材27Aと、このリング状部材27Aと略同一大きさに形成された第2リング状部材27Bと、第1、第2リング状部材27A、27B間に介在する耐熱性バネ部材27Cと、第2リング状部材27Bと一体的に形成され且つウエハ収納部12の後方でヒンジ結合されたアーム27Dと、このアーム27Dを支持する一対のガススプリング(図示せず)とを備え、ガススプリングの働きで第1、第2リング状部材27A、27Bが軽い力で開閉するようになっている。また、この押さえ機構27はロック機構27Eを備え、ロック機構27Eを介して第1、第2リング状部材27A、27Bをコンタクタ11の外周縁部に固定する。従って、ウエハ収納部12は、一体化したコンタクタ11及びウエハWを収納し、押圧機構13及び押さえ機構27を介してコンタクタ11を押圧すると、内部が外部から断熱され、気密を保つ構造になっている。   As shown in FIG. 2, a seal ring 26 made of a heat-resistant resin such as silicon rubber is disposed on the outer peripheral edge of the connection ring 24, and the seal ring 26 and the contactor 11 come into elastic contact with each other to form a wafer. An airtight space is formed in the storage portion 12. Further, the wafer storage unit 12 includes a pressing mechanism 27 that presses the outer peripheral edge of the contactor 11, and the contactor 11 and the connection ring 24 are in electrical contact with each other via the pressing mechanism 27. The pressing mechanism 27 is formed of, for example, a first ring-shaped member 27A formed of a heat-resistant material (for example, ceramic) in accordance with the outer peripheral edge of the contactor 11, and approximately the same size as the ring-shaped member 27A. The second ring-shaped member 27B, the heat-resistant spring member 27C interposed between the first and second ring-shaped members 27A and 27B, and the second ring-shaped member 27B are formed integrally with the rear of the wafer storage unit 12. And a pair of gas springs (not shown) that support the arm 27D, and the first and second ring-shaped members 27A and 27B open and close with a light force by the action of the gas springs. It is like that. The pressing mechanism 27 includes a lock mechanism 27E, and fixes the first and second ring-shaped members 27A and 27B to the outer peripheral edge portion of the contactor 11 via the lock mechanism 27E. Therefore, the wafer storage unit 12 stores the integrated contactor 11 and the wafer W, and when the contactor 11 is pressed via the pressing mechanism 13 and the pressing mechanism 27, the inside is thermally insulated from the outside, and the structure is kept airtight. Yes.

また、例えば図2に示すよう載置台22には上下方向に貫通する一対の給排気孔22A、22Bがそれぞれ形成され、給気孔22Aから窒素ガス等の不活性ガス及び/また水素ガス等の還元性ガスを供給してウエハ収納部12内のコンタクタ11とウエハWの接触部という極めて限られた最小限の空間に不活性ガス雰囲気または還元性ガス雰囲気を形成し、排気孔22Bから不活性ガス及び/また還元性ガスを排気する。還元性ガスを供給する場合には不活性ガスに所定量の還元性ガスを添加することが好ましい。ウエハ収納部12内の狭い空間で不活性ガス雰囲気及び/また還元性ガス雰囲気を形成することによってウエハWに形成された銅配線等の酸化されやすい金属配線の高温下での酸化を防止し、あるいは金属酸化膜を還元することができ、しかも不活性ガス及び/また還元性ガスの供給量を最小限に抑えることができる。また、ウエハ収納部12は気密構造になっているため、不活性ガス及び/また還元性ガスで空気を置換すると酸素濃度を銅等の酸化されやすい金属配線またはパッドの酸化を防止し得る濃度、例えば10ppm以下、具体的には1〜5ppm以下まで下げることができる。酸素濃度はウエハ収納部12内に配置された従来公知の酸素センサ(図示せず)を介して検出し、この検出信号に基づいて筐体19内に配設された酸素濃度測定部28(図1参照)において酸素濃を算出する。従って、従来のように試験用パッドに酸化防止用のアルミパッド層を設ける必要がない。還元性ガスで置換すれば高温下で金属酸化膜を還元するため、試験直前までに形成された金属酸化膜を還元し、ウエハWとコンタクタ11間の電気的な導通を確実に取ることができる。   Further, for example, as shown in FIG. 2, the mounting table 22 is formed with a pair of supply / exhaust holes 22A and 22B penetrating in the vertical direction. Reduction of inert gas such as nitrogen gas and / or hydrogen gas and the like from the supply hole 22A. An inert gas atmosphere or a reducing gas atmosphere is formed in a very limited minimum space, ie, a contact portion between the contactor 11 and the wafer W in the wafer storage unit 12 by supplying a reactive gas, and the inert gas is discharged from the exhaust hole 22B. And / or exhausting reducing gas. When supplying the reducing gas, it is preferable to add a predetermined amount of the reducing gas to the inert gas. By forming an inert gas atmosphere and / or a reducing gas atmosphere in a narrow space in the wafer storage unit 12, oxidation of metal wiring that is easily oxidized such as copper wiring formed on the wafer W at a high temperature is prevented, Alternatively, the metal oxide film can be reduced, and the supply amount of inert gas and / or reducing gas can be minimized. In addition, since the wafer storage unit 12 has an airtight structure, when air is replaced with an inert gas and / or a reducing gas, the oxygen concentration is a concentration that can prevent oxidation of metal wiring or pads that are easily oxidized such as copper, For example, it can be lowered to 10 ppm or less, specifically 1 to 5 ppm or less. The oxygen concentration is detected through a conventionally known oxygen sensor (not shown) disposed in the wafer storage unit 12, and an oxygen concentration measurement unit 28 (shown in FIG. 1), the oxygen concentration is calculated. Therefore, it is not necessary to provide an oxidation prevention aluminum pad layer on the test pad as in the prior art. Since the metal oxide film is reduced at a high temperature by replacing with reducing gas, the metal oxide film formed immediately before the test can be reduced, and electrical conduction between the wafer W and the contactor 11 can be ensured. .

上記押圧機構13は、図1に示すように、筐体19内に挿入されたウエハ収納部12の真上に固定されている。この押圧機構13は、図1、図2に示すように、コンタクタ11を押圧する押圧板13Aと、この押圧板13Aの上面に下端が連結された金属製のベローズ13Bと、このベローズ13Bの上端に連結され且つベローズ13Bを支持する支持板13Cと、この支持板13Cに連結され且つ筐体19内で垂下して固定されたシリンダ機構13Dとを備えている。また、図2に示すように支持板13Cには貫通孔13Eが形成され、この貫通孔13Eから圧縮空気を供給し、押圧板13A、ベローズ13B及び支持板13C内を加圧する。この加圧によりシリンダ機構13Dを介して降下した支持板13Cからベローズ13Bが下降に伸び、押圧板13Dを介してコンタクタ11を押下し、コンタクタ11全面を均等に押圧することによってコンタクタ11のバンプとウエハWの電極パッドを確実に一括接触させることができる。また、図2に示すように押圧板13Aの下面中央には後述する補助加熱体が固定され、ウエハWをコンタクタ11側からも加熱する。また、押さえ機構27は、上述したようにウエハ収納部12の後方でヒンジ結合され、ガススプリング等の補助機構を介して開閉自在に構成され、一体化したコンタクタ11とウエハWをウエハ収納部12内に載置した後、前方に倒し、ロック機構27Eを介してウエハ収納部12内のコンタクタ11周縁部に対して水平に接合して図2に示すようにウエハ収納部12に収納されたコンタクタ11の外周縁部を押さえる構造になっている。   As shown in FIG. 1, the pressing mechanism 13 is fixed directly above the wafer storage portion 12 inserted into the housing 19. As shown in FIGS. 1 and 2, the pressing mechanism 13 includes a pressing plate 13A for pressing the contactor 11, a metal bellows 13B having a lower end connected to the upper surface of the pressing plate 13A, and an upper end of the bellows 13B. And a support plate 13C that supports the bellows 13B, and a cylinder mechanism 13D that is connected to the support plate 13C and is suspended and fixed in the housing 19. Further, as shown in FIG. 2, a through hole 13E is formed in the support plate 13C, compressed air is supplied from the through hole 13E, and the inside of the pressing plate 13A, the bellows 13B and the support plate 13C is pressurized. By this pressurization, the bellows 13B extends downward from the support plate 13C lowered via the cylinder mechanism 13D, presses the contactor 11 via the pressing plate 13D, and uniformly presses the entire surface of the contactor 11, thereby forming bumps on the contactor 11 and The electrode pads of the wafer W can be reliably brought into contact with each other. Further, as shown in FIG. 2, an auxiliary heating body to be described later is fixed at the center of the lower surface of the pressing plate 13A, and the wafer W is also heated from the contactor 11 side. Further, as described above, the holding mechanism 27 is hinged at the rear of the wafer storage unit 12 and is configured to be opened and closed via an auxiliary mechanism such as a gas spring. The integrated contactor 11 and wafer W are connected to the wafer storage unit 12. After being placed inside, the contactor is tilted forward and joined horizontally to the peripheral edge of the contactor 11 in the wafer storage unit 12 via the lock mechanism 27E and stored in the wafer storage unit 12 as shown in FIG. 11 is configured to hold the outer peripheral edge portion.

上記加熱機構14は、載置台22上に配置され且つウエハWを下面側から加熱する加熱体29を主体に構成され、ウエハW全面を均一に加熱する。更に、この加熱体29は、例えば、載置台22上の中央部に配置された円形状の第1加熱部29Aと、第1加熱部29Aを囲むリング状の第2加熱部29Bとからなり、第1加熱部29Aを介してウエハWの中央部を加熱すると共に第2加熱部29Bを介してウエハWの外周縁部を加熱する。第2加熱部29BがウエハW外周縁部からの放熱分を補完する役割を果たしている。加熱体29はウエハW全面を均一に加熱できれば第1加熱部29A及び第2加熱部29Bとして分割しなくても良い。また、加熱機構14は、加熱体29の他に、コンタクタ11の上面から接触する円盤状の補助加熱体29Cを備え、加熱体29と協働してウエハWをより確実に所定の高温まで加熱し、その温度を維持する。この加熱機構14は上述したようにウエハWを上下両面から直接加熱し、しかも加熱空間が極めて限られているため、ウエハWを短時間で目標温度まで加熱することができ、しかもウエハWを160℃以上、最大で350℃の高温まで加熱、維持し、高温下でウエハWの金属配線のエレクトロマイグレーション及びリーク電流等を高精度に測定することができる。この加熱機構14は、ウエハWを160℃以上に加熱した時にはウエハW全面の温度分布を±2.0℃以内で温度制御し、ウエハW全面を均一に加熱することができる。従って、例えば配線材料として銅を用いた場合にも高温、高密度電流の加速条件下で信頼性評価試験を行い、配線、絶縁膜を高精度で評価することができる。   The heating mechanism 14 is mainly composed of a heating body 29 which is disposed on the mounting table 22 and heats the wafer W from the lower surface side, and uniformly heats the entire surface of the wafer W. Furthermore, the heating body 29 includes, for example, a circular first heating unit 29A disposed in the center of the mounting table 22, and a ring-shaped second heating unit 29B surrounding the first heating unit 29A. The center part of the wafer W is heated via the first heating part 29A and the outer peripheral edge part of the wafer W is heated via the second heating part 29B. The second heating unit 29B plays a role of supplementing the heat radiation from the outer peripheral edge of the wafer W. The heating body 29 may not be divided as the first heating unit 29A and the second heating unit 29B as long as the entire surface of the wafer W can be heated uniformly. In addition to the heating body 29, the heating mechanism 14 includes a disk-shaped auxiliary heating body 29C that comes in contact with the upper surface of the contactor 11, and cooperates with the heating body 29 to more reliably heat the wafer W to a predetermined high temperature. And maintain that temperature. As described above, the heating mechanism 14 directly heats the wafer W from the upper and lower surfaces, and the heating space is extremely limited. Therefore, the wafer W can be heated to the target temperature in a short time, and the wafer W can be heated to 160. It can be heated and maintained at a high temperature of 350 ° C. or higher and at a maximum of 350 ° C., and the electromigration and leakage current of the metal wiring of the wafer W can be measured with high accuracy at a high temperature. When the wafer W is heated to 160 ° C. or higher, the heating mechanism 14 can control the temperature distribution on the entire surface of the wafer W within ± 2.0 ° C. to uniformly heat the entire surface of the wafer W. Therefore, for example, even when copper is used as a wiring material, a reliability evaluation test can be performed under accelerated conditions of high temperature and high density current, and wiring and insulating films can be evaluated with high accuracy.

また、上記ウエハ収納部12を構成する配線基板25は筐体19の奧側(図2の右側)に延長され、この延長部分25Aの上下両面それぞれに外部接続端子(図示せず)が形成されている。一方、図1に示すEM測定部15A及びBT測定部15Bの接続基板15C、15Dが図2に示すように延長部分25Aを挟むように配置され、これらの接続基板15C、15Dは駆動機構(図示せず)を介して延長部分25Aの上下両面の外部接続端子と交互に電気的に接触し、EM測定部15AとBT測定部15B間を交互に切り換える。即ち、接続基板15C、15DはEM測定部15AとBT測定部15B間の切換機構として機能する。これらの測定部15A、15Bそれぞれは例えば512チャンネルを有するボードからなり、512個のデバイスを同時に測定することができる。   Further, the wiring board 25 constituting the wafer storage unit 12 is extended to the heel side (right side in FIG. 2) of the housing 19, and external connection terminals (not shown) are formed on both the upper and lower surfaces of the extended portion 25A. ing. On the other hand, the connection boards 15C and 15D of the EM measurement unit 15A and the BT measurement unit 15B shown in FIG. 1 are arranged so as to sandwich the extension part 25A as shown in FIG. 2, and these connection boards 15C and 15D are driven mechanisms (see FIG. The external connection terminals on the upper and lower surfaces of the extended portion 25A are alternately electrically contacted via the extension portion 25A, and the EM measurement unit 15A and the BT measurement unit 15B are alternately switched. That is, the connection boards 15C and 15D function as a switching mechanism between the EM measurement unit 15A and the BT measurement unit 15B. Each of these measurement units 15A and 15B is composed of a board having 512 channels, for example, and can measure 512 devices simultaneously.

上記コンタクタ11とウエハWは、図2に示すように異方性導電性シート31を介して一括接触している。コンタクタ11のバンプ及びウエハWの電極パッドは円形または多角形、またはこれらの組み合わせのいずれかが好ましい。バンプのピッチ方向の最大長はウエハの電極パッドのピッチサイズ以下が好ましく、例えば直径が約75μmの大きさに形成され、それぞれの中心を基準として約120μmの間隔を空けて形成されている。一方、異方性導電性シート31は、コンタクタ11のバンプ及びウエハWの電極パッドに高低差があっても、この高低差を吸収し得る弾性構造を有している。このような異方性シート31としては、例えばゴアメイト(ゴア社製の商品名)が好適に用いられる。ゴアメイトは、例えば図7の(a)、(b)に示すように、四フッ化エチレン樹脂シート31Aと、この四フッ化エチレン樹脂シート31A全面を所定間隔(例えば、70μm)を空けて均等に貫通するニッケル微粒子の集合体(例えば、直径が25μm)31Bとから形成されている。集合体31Bは金微粒子が集合して形成されているため、集合体31Bに圧力が掛かるとニッケル微粒子が圧密状態になる。従って、コンタクタ11とウエハW間に異方性導電性シート31を介在させるだけでコンタクタ11のバンプとウエハWの電極パッドは異方性導性シート31を介して弾力的に一括接触し、両者11、W間の導通を確実に取ることができる。このゴアメイトは通常使い捨てにする。また、図2、図7において、32は例えば鉄系材料等の磁性材料からなるウエハホルダーである。尚、コンタクタ11のバンプとウエハWの電極パッドをアライメントする際には後述のアライナーを用いることができる。   The contactor 11 and the wafer W are in contact with each other through an anisotropic conductive sheet 31 as shown in FIG. The bumps of the contactor 11 and the electrode pads of the wafer W are preferably circular, polygonal, or a combination thereof. The maximum length of the bumps in the pitch direction is preferably equal to or less than the pitch size of the electrode pads of the wafer. For example, the bumps are formed to have a diameter of about 75 μm and are spaced from each other by about 120 μm. On the other hand, the anisotropic conductive sheet 31 has an elastic structure capable of absorbing the height difference even if there is a height difference between the bumps of the contactor 11 and the electrode pads of the wafer W. As such an anisotropic sheet 31, for example, Gore Mate (trade name manufactured by Gore) is preferably used. For example, as shown in FIGS. 7A and 7B, the gore mate is evenly spaced with a predetermined interval (for example, 70 μm) between the tetrafluoroethylene resin sheet 31A and the entire surface of the tetrafluoroethylene resin sheet 31A. An aggregate of nickel fine particles (for example, a diameter of 25 μm) 31B is formed. Since the aggregate 31B is formed by aggregating gold fine particles, the nickel fine particles become consolidated when pressure is applied to the aggregate 31B. Therefore, simply by interposing the anisotropic conductive sheet 31 between the contactor 11 and the wafer W, the bumps of the contactor 11 and the electrode pads of the wafer W are elastically contacted together via the anisotropic conductive sheet 31, and both 11 and W can be reliably connected. This gore mate is usually disposable. 2 and 7, reference numeral 32 denotes a wafer holder made of a magnetic material such as an iron-based material. Note that an aligner described later can be used when aligning the bumps of the contactor 11 and the electrode pads of the wafer W.

而して、上記コンタクタ11は、例えば図3の(a)、(b)に示すように、後述の材料によって形成された耐熱性基板11Aと、この耐熱性基板11Aの上面に例えば銅または銅合金等の導電性金属によって形成された導体回路11Bと、この導体回路11Bと一体的にそれぞれ複数ずつ形成されたバンプ11C及びウエハW用の接続パッド部11Dと、信頼性評価試験装置10の接続リング24のポゴピン24Aと電気的に接触する接続用パッド部11Eと、これらのバンプ11C、接続パッド部11D及び接続用パッド部11E以外の部分を被覆する絶縁性被膜11Fとを備え、160℃以上の温度で信頼性評価試験を行う際に好適に使用される。絶縁性被膜11Fを設けることで、コンタクタ11とウエハW間の余分な電気的接触を防止し、コンタクタ11とウエハW間で安定した電気的導通を取ることができる。耐熱性基板11Aは、高温下での熱膨張率が極めて小さく、160℃以上の温度下でコンタクタ11の平面方向の熱膨張率が1〜50ppm/℃、好ましくは2〜30ppm/℃の材料によって形成されている。そして、耐熱性基板11Aは、160℃以上、例えば350℃の高温下であってもウエハWの熱膨張との間に殆どズレがなく一括接触状態を維持して確実に電気的導通を取ることができ、信頼性評価試験を確実に行うことができる。この耐熱性基板11は、例えばポリイミド、ビスマレイミドトリアジン等の耐熱性樹脂、補強材(例えば、ガラスクロス、炭素繊維等)入りの耐熱性樹脂、アルミニウム、銅、ステンレス、インバー合金、インバー等の金属、シリコン等の導体及び窒化アルミニウム、炭化珪素等を主体としたセラミックの中から選択される少なくとも一種の材料によって形成されている。これらの材料を二種以上用いる場合には適宜組み合わせて耐熱性基板11Aを形成することができる。絶縁性被膜11Fを形成する材料は特に制限されないが、例えばポリイミド系樹脂等の耐熱性樹脂が好ましく用いられる。絶縁性被膜11Fは信頼性評価試験を行う際に導通する部分を除いた表面に形成されていれば良い。また、図4に示すように耐熱性基板11Aの種類に応じてその表面にシリコン酸化膜等の絶縁層11Gを設けても良い。   Thus, for example, as shown in FIGS. 3A and 3B, the contactor 11 includes a heat resistant substrate 11A formed of a material described later, and copper or copper on the upper surface of the heat resistant substrate 11A. Connection of the reliability evaluation test apparatus 10 with a conductor circuit 11B formed of a conductive metal such as an alloy, a plurality of bumps 11C formed integrally with the conductor circuit 11B and connection pads 11D for the wafer W, respectively. A connection pad portion 11E that is in electrical contact with the pogo pin 24A of the ring 24, and an insulating coating 11F that covers portions other than the bump 11C, the connection pad portion 11D, and the connection pad portion 11E. It is suitably used when performing a reliability evaluation test at a temperature of. By providing the insulating coating 11 </ b> F, excessive electrical contact between the contactor 11 and the wafer W can be prevented, and stable electrical conduction can be established between the contactor 11 and the wafer W. The heat-resistant substrate 11A has a very small coefficient of thermal expansion at a high temperature, and is made of a material having a coefficient of thermal expansion in the planar direction of the contactor 11 of 1 to 50 ppm / ° C, preferably 2 to 30 ppm / ° C at a temperature of 160 ° C or higher. Is formed. The heat-resistant substrate 11A maintains a collective contact state with little deviation from the thermal expansion of the wafer W even at a high temperature of 160 ° C. or higher, for example, 350 ° C., and ensures electrical conduction. And a reliability evaluation test can be reliably performed. The heat-resistant substrate 11 is made of a heat-resistant resin such as polyimide or bismaleimide triazine, a heat-resistant resin containing a reinforcing material (for example, glass cloth or carbon fiber), a metal such as aluminum, copper, stainless steel, Invar alloy, or Invar. And at least one material selected from conductors such as silicon and ceramics mainly composed of aluminum nitride, silicon carbide and the like. When two or more of these materials are used, the heat resistant substrate 11A can be formed by appropriately combining them. The material for forming the insulating coating 11F is not particularly limited, but for example, a heat resistant resin such as a polyimide resin is preferably used. The insulating coating 11 </ b> F only needs to be formed on the surface excluding the portion that conducts when performing the reliability evaluation test. Further, as shown in FIG. 4, an insulating layer 11G such as a silicon oxide film may be provided on the surface according to the type of the heat resistant substrate 11A.

また、上記コントローラ20は、表示装置にウエハWの試験結果をウエハマップ(図16参照)として表示することができると共に、データ通信回線(図示せず)を介してアライナー50に試験結果を送信できるようになっている。   The controller 20 can display the test result of the wafer W on the display device as a wafer map (see FIG. 16), and can transmit the test result to the aligner 50 via a data communication line (not shown). It is like that.

而して、上記アライナーは例えば図5の(a)、(b)に示すように構成されている。このアンライナー50は、図5の(a)に示すように、ウエハWを収納し且つウエハWをロード、アンロードするローダ室51と、このローダ室51に隔壁を介して隣接し且つウエハWとコンタクタ11とを位置合わせ(アライメント)するアライメント室52とを備え、ウエハWからコンタクタ11とを一括接触させるためにこれら両者のアライメントを行うように構成されている。そして、図示してないがローダ室51には搬送機構(ピンセット)及び予備位置合わせ機構(サブチャック)がそれぞれ配設され、ピンセットを介してキャリア内からウエハWを一枚ずつ搬送し、搬送過程でサブチャック上でオリフラまたはノッチを基準にしてウエハWを予備位置合わせ(プリアライメント)した後、ピンセットを介してウエハWをアライメント室52へ搬送するようにしてある。   Thus, the aligner is configured as shown in FIGS. 5A and 5B, for example. As shown in FIG. 5A, the unliner 50 includes a loader chamber 51 that stores the wafer W and loads and unloads the wafer W, and is adjacent to the loader chamber 51 via a partition wall, and the wafer W. And an alignment chamber 52 for aligning the contactor 11 and the contactor 11 so that the contactor 11 and the contactor 11 can be brought into contact with each other at the same time. Although not shown, the loader chamber 51 is provided with a transfer mechanism (tweezers) and a preliminary alignment mechanism (sub-chuck), and transfers wafers W one by one from inside the carrier via the tweezers. Thus, after the wafer W is preliminarily aligned (prealignment) on the sub-chuck with reference to the orientation flat or notch, the wafer W is transferred to the alignment chamber 52 via tweezers.

また、図5の(a)に示すように上記アライメント室52にはヘッドプレート53が開閉可能に取り付けられ、このヘッドプレート53にコンタクタ11を装着し、開閉駆動機構54を介してアライメント室52の上面開口を開閉する。このヘッドプレート53の中央にはコンタクタ11より小径の第1開口部53Aが形成され、その内面(図5では開放されて上向きになっている)にはコンタクタ11を固定する固定機構53Bが第1開口部53Aを囲むように4個配設されている。この固定機構53Bは、例えば同図の(b)に示すように、第1開口部53Aの周囲4箇所に形成された凹陥部53C内に枢着された押さえ部材53Dと、押さえ部材53Dの基端部に連結されたエアシリンダ53Eとを備えている。エアシリンダ53Eが駆動すると押さえ部材53Dが反時計方向に回転して第1開口部53Aに載置されたコンタクタ11をヘッドプレート53に固定する。   Further, as shown in FIG. 5A, a head plate 53 is attached to the alignment chamber 52 so as to be openable and closable. The contactor 11 is attached to the head plate 53, and the alignment chamber 52 is connected via the open / close drive mechanism 54. Open and close the top opening. A first opening 53A having a diameter smaller than that of the contactor 11 is formed at the center of the head plate 53, and a fixing mechanism 53B for fixing the contactor 11 is provided on the inner surface (opened upward in FIG. 5). Four pieces are arranged so as to surround the opening 53A. The fixing mechanism 53B includes, for example, a pressing member 53D pivotally mounted in recessed portions 53C formed at four locations around the first opening 53A and a base of the pressing member 53D, as shown in FIG. And an air cylinder 53E connected to the end. When the air cylinder 53E is driven, the pressing member 53D rotates counterclockwise to fix the contactor 11 placed in the first opening 53A to the head plate 53.

また、図5の(a)に示すようにアライメント室52内のヘッドプレート53の下方にはX、Y、Z及びθ方向で移動可能なメインチャック55が配設され、このメインチャック55上にウエハホルダー32を介してウエハWを載置する。メインチャック55はXYステージ56を介してX、Y方向に移動する。このメインチャック55は回転昇降機構(図示せず)を内蔵し、回転昇降機構を介してXYステージ56上で昇降すると共にθ方向に正逆回転する。そして、ローダ室51内のピンセットを介してプリアライメント後のウエハWをアライメント室52内のメインチャック55上の予め載置された鉄系合金等の磁性材料からなるウエハホルダー32上へ移載する。このウエハホルダー32は後述するウエハ搬送具で一体化したウエハWとコンタクタ11を搬送する時に機能する。   Further, as shown in FIG. 5A, a main chuck 55 movable in the X, Y, Z, and θ directions is disposed below the head plate 53 in the alignment chamber 52, and on the main chuck 55. A wafer W is placed via the wafer holder 32. The main chuck 55 moves in the X and Y directions via the XY stage 56. The main chuck 55 has a built-in rotary lift mechanism (not shown), and moves up and down on the XY stage 56 via the rotary lift mechanism and rotates forward and backward in the θ direction. Then, the pre-aligned wafer W is transferred onto a wafer holder 32 made of a magnetic material such as an iron-based alloy previously placed on the main chuck 55 in the alignment chamber 52 through tweezers in the loader chamber 51. . The wafer holder 32 functions when the wafer W and the contactor 11 integrated by a wafer transfer tool described later are transferred.

アライメント室52内には図示しないアライメント機構が配設され、このアライメント機構はアライメントブリッジに固定された上カメラと、メインチャック55側に固定された下カメラとを備え、これらのカメラでによる撮像画像を表示装置57に表示する。この表示装置57の表示画面にはタッチパネルも表示し、画面上でアライナー50を操作することができる。そして、メインチャック55を移動させて上カメラでウエハWの電極パッドを撮像すると共にメインチャック55を移動させて下カメラでヘッドプレート53に装着されたコンタクタ11のバンプ(図3参照)を撮像し、これらの画像データに基づいてウエハWの電極パッドとコンタクタ11のバンプをアライメントする。このアライメント機構としては例えば特願平10−54423号において提案した技術を用いることができる。また、開閉駆動機構54はアライメント後にヘッドプレート53を何回開閉してもコンタクタ11とウエハWとが狂い無く一括接触するように構成されている。   An alignment mechanism (not shown) is disposed in the alignment chamber 52. The alignment mechanism includes an upper camera fixed to the alignment bridge and a lower camera fixed to the main chuck 55 side, and images captured by these cameras. Is displayed on the display device 57. A touch panel is also displayed on the display screen of the display device 57, and the aligner 50 can be operated on the screen. Then, the main chuck 55 is moved to image the electrode pad of the wafer W with the upper camera, and the main chuck 55 is moved to image the bump (see FIG. 3) of the contactor 11 mounted on the head plate 53 with the lower camera. Based on these image data, the electrode pad of the wafer W and the bump of the contactor 11 are aligned. As this alignment mechanism, for example, the technique proposed in Japanese Patent Application No. 10-54423 can be used. Further, the opening / closing drive mechanism 54 is configured such that the contactor 11 and the wafer W are in contact with each other without any deviation, no matter how many times the head plate 53 is opened / closed after alignment.

また、上記表示装置57の表示画面には上記信頼性評価試験装置10とのデータ通信によって送信されてくる信頼性評価試験結果をウエハマップ(図16参照)として表示できる。ウエハマップには試験結果が数値で表示される。そして、ウエハマップを介して試験後の不良個所とその様子を選択し、この不良デバイスを顕微鏡で観察できるようになっている。即ち、ヘッドプレート53には第1開口部53Aに隣接させた第2開口部53Fが形成されている。この第2開口部53Fの表面には顕微鏡(例えば、最高倍率が2000倍以上)(図示せず)が装着され、この顕微鏡を介してメインチャック55上に載置されたウエハWの各デバイスを観察できるようになっている。従って、信頼性評価試験装置10において試験を行ったウエハWをアライナー50のメインチャック55上に載置した後、信頼性評価試験装置10からの試験結果をアライナー50へ通信回線を介して送信する。そして、試験結果を表示装置57の表示画面にウエハマップとして表示し、試験に用いたデバイスを画面上で選択すれば、メインチャック55の操作によってこの試験後のデバイスを顕微鏡の真下に移動させ、顕微鏡によってエレクトロマイグレーション現象によるボイド等をウエハ状態のまま観察することができる。   Further, the reliability evaluation test result transmitted by data communication with the reliability evaluation test apparatus 10 can be displayed on the display screen of the display device 57 as a wafer map (see FIG. 16). The test results are displayed numerically on the wafer map. Then, the defective part after the test and its state are selected via the wafer map, and this defective device can be observed with a microscope. That is, the head plate 53 is formed with a second opening 53F adjacent to the first opening 53A. A microscope (for example, a maximum magnification of 2000 times or more) (not shown) is mounted on the surface of the second opening 53F, and each device of the wafer W placed on the main chuck 55 is mounted via the microscope. It can be observed. Therefore, after the wafer W tested in the reliability evaluation test apparatus 10 is placed on the main chuck 55 of the aligner 50, the test result from the reliability evaluation test apparatus 10 is transmitted to the aligner 50 via a communication line. . Then, the test result is displayed as a wafer map on the display screen of the display device 57, and if the device used for the test is selected on the screen, the device after the test is moved directly under the microscope by operating the main chuck 55, Voids and the like due to electromigration phenomenon can be observed in a wafer state with a microscope.

而して、アライナー50において一括接触したウエハWとコンタクタ11はウエハ搬送具60を介して信頼性評価試験装置10まで搬送される。このウエハ搬送具60は、例えば図6に示すように、ケース61内に設けられた磁気回路(図示せず)と、この磁気回路を開閉操作するためにケース61に枢着された操作レバー62と、この操作レバー62の左右に配置してケースに取り付けられた一対の取っ手63とを備えている。尚、磁気回路に代えて磁石を用い、磁石を操作レバー62によって昇降するようにしても良い。従って、ヘッドプレート53の第1開口部53Aからウエハ搬送具をコンタクタ11上に載置した状態でハンドル操作を行うと、磁気回路が励磁してウエハホルダー32を強力に吸着し、図6に示すようにコンタクタ11、異方性導電性シート31及びウエハWを位置ズレすることなく一体化する。   Thus, the wafer W and the contactor 11 that are collectively contacted in the aligner 50 are transferred to the reliability evaluation test apparatus 10 via the wafer transfer tool 60. For example, as shown in FIG. 6, the wafer transfer tool 60 includes a magnetic circuit (not shown) provided in the case 61 and an operation lever 62 pivotally attached to the case 61 for opening and closing the magnetic circuit. And a pair of handles 63 disposed on the left and right of the operation lever 62 and attached to the case. A magnet may be used instead of the magnetic circuit, and the magnet may be moved up and down by the operation lever 62. Accordingly, when the handle operation is performed with the wafer transfer tool placed on the contactor 11 from the first opening 53A of the head plate 53, the magnetic circuit is excited to strongly attract the wafer holder 32, as shown in FIG. Thus, the contactor 11, the anisotropic conductive sheet 31, and the wafer W are integrated without being displaced.

次に、図5〜図17を参照しながら本発明の信頼性評価試験方法の一実施形態を上記信頼性評価試験システムの動作と共に説明する。まず、アライナー50を用いてコンタクタ11のバンプとウエハWの電極パッドを位置合わせする。それには開閉駆動機構54を介してヘッドプレート53を開き、ヘッドプレート53の内面側から第1開口部53Aにコンタクタ11を固定機構53Bを介して装着すると共にメインチャック55上にウエハホルダー32を載置する。次いで、開閉駆動機構54を介してヘッドプレート53を閉じる。その後、ローダ室51内でピンセット及びサブチャックを介してウエハWをプリアライメントした後、ピンセットを介してウエハWをウエハホルダー32上へ載置する。引き続き、XYステージ56及び回転昇降機構が作動すると共にアライメント機構が作動し、ウエハWの電極パッドとコンタクタ11のバンプのアライメントを行う。アライメント終了後、ヘッドプレート53を一旦開き、アライメント後のウエハW上に異方性導電性シート31を配置する。次いで、開閉駆動機構54を介してヘッドプレート53でアライメント室52の開口部を閉じると、メインチャック55が回転昇降機構が駆動して上昇し、コンタクタ11のバンプとウエハWの電極パッドが異方性導電性シート31を介して一括接触し、ウエハホルダー32を含むシェルとして一体化する。   Next, an embodiment of the reliability evaluation test method of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 17 together with the operation of the reliability evaluation test system. First, the aligner 50 is used to align the bumps of the contactor 11 with the electrode pads of the wafer W. For this purpose, the head plate 53 is opened via the opening / closing drive mechanism 54, the contactor 11 is mounted to the first opening 53 </ b> A from the inner surface side of the head plate 53 via the fixing mechanism 53 </ b> B, and the wafer holder 32 is mounted on the main chuck 55. Put. Next, the head plate 53 is closed via the opening / closing drive mechanism 54. Thereafter, the wafer W is pre-aligned in the loader chamber 51 via tweezers and a sub chuck, and then the wafer W is placed on the wafer holder 32 via tweezers. Subsequently, the XY stage 56 and the rotation raising / lowering mechanism operate, and the alignment mechanism operates to align the electrode pads of the wafer W and the bumps of the contactor 11. After the alignment is completed, the head plate 53 is temporarily opened, and the anisotropic conductive sheet 31 is disposed on the aligned wafer W. Next, when the opening of the alignment chamber 52 is closed by the head plate 53 via the opening / closing drive mechanism 54, the main chuck 55 is driven and lifted by the rotary lift mechanism, and the bumps of the contactor 11 and the electrode pads of the wafer W are anisotropic. They are collectively contacted via the conductive conductive sheet 31 and integrated as a shell including the wafer holder 32.

その後、オペレータがヘッドプレート53の第1開口部53Aからウエハ搬送具60をコンタクタ11上に載置し、ウエハ搬送具60の操作レバー62を介して磁気回路を励磁してコンタクタ11側からウエハホルダー32を強力な磁力によって吸着し、コンタクタ11、異方性導電性シート31、ウエハW及びウエハホルダー32を位置ズレさせることなく一体化して固定する。そして、固定機構53Bを解除しヘッドプレート53を開いた後、ウエハ搬送具60をシェルと一緒にメインチャック55上から取り外した後、ウエハ搬送具60を持って信頼性評価試験装置10まで搬送し、その筐体19から引き出されたウエハ収納部12の加熱体29上に載置する。次いで、ウエハ収納部12の押さえ機構27をハンドル操作によって倒してウエハ収納部12内のコンタクタ11を外周縁部から接続リング24上のシールリング26に押圧して固定する。この操作によってウエハWがウエハホルダー32を介して載置台22上の加熱体29と仮接触する。また、コンタクタ11の外周縁部が接続リング24上のシールリング26と弾接して気密状態を形成すると共に接続リング24のポゴピン24Aと弾接し、コンタクタ11と接続リング24が電気的に接触する。次いで、ウエハ搬送具60の操作レバー62を介して磁気回路を消磁してシェルを解放し、ウエハ搬送具60をコンタクタ11から外した後、ウエハ収納部12を筐体19内に押し込む。   Thereafter, the operator places the wafer transfer tool 60 on the contactor 11 from the first opening 53A of the head plate 53, and excites the magnetic circuit via the operation lever 62 of the wafer transfer tool 60 to start the wafer holder from the contactor 11 side. 32 is attracted by a strong magnetic force, and the contactor 11, the anisotropic conductive sheet 31, the wafer W and the wafer holder 32 are integrated and fixed without being displaced. After the fixing mechanism 53B is released and the head plate 53 is opened, the wafer transfer tool 60 is removed from the main chuck 55 together with the shell, and then transferred to the reliability evaluation test apparatus 10 with the wafer transfer tool 60. Then, the wafer 19 is placed on the heating body 29 of the wafer storage unit 12 drawn out from the housing 19. Next, the pressing mechanism 27 of the wafer storage unit 12 is tilted by a handle operation, and the contactor 11 in the wafer storage unit 12 is pressed and fixed to the seal ring 26 on the connection ring 24 from the outer peripheral edge. By this operation, the wafer W is temporarily brought into contact with the heating body 29 on the mounting table 22 via the wafer holder 32. Further, the outer peripheral edge portion of the contactor 11 is elastically contacted with the seal ring 26 on the connection ring 24 to form an airtight state, and is elastically contacted with the pogo pin 24A of the connection ring 24, so that the contactor 11 and the connection ring 24 are in electrical contact. Next, the magnetic circuit is demagnetized via the operation lever 62 of the wafer transfer tool 60 to release the shell, and after the wafer transfer tool 60 is removed from the contactor 11, the wafer storage unit 12 is pushed into the housing 19.

然る後、コントローラ20を介して押圧機構13のシリンダ機構13Dが駆動すると共に貫通孔13Eからベローズ13B内に圧縮空気を圧入すると、シリンダ機構13Dを介して押圧板13A及びベローズ13Bと一緒に下降し、押圧板13A下面の補助加熱体29Cが押さえ機構27の内側に嵌入する。押圧板13Aが下降端に達して押圧板13A下面の補助加熱体29Cがコンタクタ11と接触する。この時、図7の(a)に示すようにベローズ13B内の加圧空気の圧力によって同図の矢印方向で示すように押圧板13Aが補助加熱体29Cを介してコンタクタ11の中央部を押下し、コンタクタ11をウエハWに対して全面均等に圧接させる。   After that, when the cylinder mechanism 13D of the pressing mechanism 13 is driven via the controller 20 and compressed air is pressed into the bellows 13B from the through hole 13E, the cylinder moves down together with the pressing plate 13A and the bellows 13B via the cylinder mechanism 13D. Then, the auxiliary heating body 29C on the lower surface of the pressing plate 13A is fitted inside the pressing mechanism 27. The pressing plate 13A reaches the descending end, and the auxiliary heating body 29C on the lower surface of the pressing plate 13A comes into contact with the contactor 11. At this time, as shown in FIG. 7A, the pressing plate 13A pushes down the central portion of the contactor 11 through the auxiliary heating body 29C as shown in the arrow direction by the pressure of the pressurized air in the bellows 13B. Then, the contactor 11 is pressed against the wafer W evenly over the entire surface.

押圧板13A及び押さえ機構27からの押圧力でコンタクタ11のバンプ11CとウエハWの電極パッドは異方性導電性シート31を介して電気的に一括接触する。この際、図7の(b)に示すようにコンタクタ11が僅かに波打った状態に変形していてもベローズ13B内の加圧空気で補助加熱体29Cを介してコンタクタ11の変形を同図の(a)及び図2に示すように矯正し、異方性導電性シート31の働きと相俟ってコンタクタ11の全バンプとウエハWの全電極パッドが確実に均等な押圧力を持って電気的に一括接触する。信頼性評価試験に際しては512チャンネルを用いて512個のデバイスを一度に測定することができるため、加熱炉を使用する従来方法に比べて試験時間を格段に削減することができる。   The bumps 11C of the contactor 11 and the electrode pads of the wafer W are brought into electrical contact with each other through the anisotropic conductive sheet 31 by the pressing force from the pressing plate 13A and the pressing mechanism 27. At this time, as shown in FIG. 7B, even if the contactor 11 is slightly deformed, the contactor 11 is deformed by the pressurized air in the bellows 13B via the auxiliary heater 29C. As shown in FIG. 2A and FIG. 2, in combination with the function of the anisotropic conductive sheet 31, all the bumps of the contactor 11 and all the electrode pads of the wafer W have a uniform pressing force. Electrical contact at once. In the reliability evaluation test, 512 devices can be measured at once using 512 channels, so that the test time can be significantly reduced as compared with the conventional method using a heating furnace.

上述した様態でウエハ収納部12内には給気孔22Aから不活性ガスを所定時間(例えば、約30分)供給すれば、ウエハ収納部12内の空気を排気孔22Bから排気し、ウエハ収納部12内に不活性ガス雰囲気を形成して酸素濃度を10ppm以下、具体的には1〜5ppm以下まで下げることができる。この酸素濃度になればウエハWの電極パッド及び金属配線が例えば酸化しやすい銅または銅合金によって形成されていても金属の酸化を確実に防止する。例えば、図8の(a)に示すように最近使用されている銅、銅合金からなるパッドPの場合には、ウエハWに銅、銅合金のパッドPを形成してから試験まで長い日数放置しておくと、パッドPの表面に酸化膜が形成され、電気的な導通を取り難い場合がある。このような場合であっても窒素ガス等の不活性ガスをウエハ収納部12内に予め供給し、不活性ガス雰囲気を形成して酸素濃度を数ppm程度まで下げた後に加熱すれば、その状態で加圧してコンタクタ11とウエハWとの電気的接続が良くなる。また、パッドPの表面の酸化が著しく進んでいる場合には、窒素ガス等の不活性ガスに水素ガス等の還元性ガスを数%程度添加して供給すれば、200℃以上の加熱下でパッドPの酸化膜を還元性ガスで還元し、コンタクタ11との電気的接続が良好になる。このようにコンタクタ11とウエハWの電気的導通が良好になった後、押圧機構13を介してコンタクタ11を加圧すれば、コンタクタ11とウエハWが電気的に確実に接続され、信頼性の高い信頼性評価試験を行うことができる。この際、窒素ガス等の不活性ガスや水素ガス等の還元性ガスは排気孔22Bから排気されるが、ウエハ収納部12内の最小限の空間に不活性ガス雰囲気を形成するため、これらのガスの使用量を最小限に抑制することができる。   If an inert gas is supplied into the wafer storage unit 12 from the air supply hole 22A for a predetermined time (for example, about 30 minutes) in the above-described manner, the air in the wafer storage unit 12 is exhausted from the exhaust hole 22B. An inert gas atmosphere can be formed in 12 to reduce the oxygen concentration to 10 ppm or less, specifically 1 to 5 ppm or less. When this oxygen concentration is reached, even if the electrode pads and the metal wiring of the wafer W are formed of, for example, copper or copper alloy that is easily oxidized, the oxidation of the metal is surely prevented. For example, in the case of a recently used pad P made of copper or copper alloy as shown in FIG. 8A, a long period of time is left until the test after the pad P made of copper or copper alloy is formed on the wafer W. In other words, an oxide film is formed on the surface of the pad P, and it may be difficult to obtain electrical conduction. Even in such a case, if an inert gas such as nitrogen gas is supplied in advance into the wafer storage unit 12 to form an inert gas atmosphere and the oxygen concentration is lowered to about several ppm, then heating is performed. As a result, the electrical connection between the contactor 11 and the wafer W is improved. Further, when the surface of the pad P is remarkably oxidized, if a reducing gas such as hydrogen gas is added to an inert gas such as nitrogen gas to supply several percent, it can be heated at 200 ° C. or higher. The oxide film on the pad P is reduced with a reducing gas, and the electrical connection with the contactor 11 is improved. After the electrical continuity between the contactor 11 and the wafer W is improved in this way, if the contactor 11 is pressurized via the pressing mechanism 13, the contactor 11 and the wafer W are electrically and reliably connected, and the reliability is improved. A high reliability evaluation test can be performed. At this time, an inert gas such as nitrogen gas and a reducing gas such as hydrogen gas are exhausted from the exhaust hole 22B. However, in order to form an inert gas atmosphere in the minimum space in the wafer storage unit 12, The amount of gas used can be minimized.

このように本実施形態ではウエハレベルで信頼性評価試験を行うことができるため、加熱炉を使う従来の方法で行っていたウエハのダイシング工程及びアッセンブリ(パッケージング)工程を全て省略することができ、試験時間の短縮及び試験コストを格段に削減することができる。殊に、アセンブリ工程では銅、銅合金からなるパッドPに直接ワイヤーをボンディングすることが難しいため、図8の(b)に示すようにアルミニウムのバリア層B及びパッド層P1を設けた後、ワイヤーLをボンディングする必要がある。ところが、本実施形態ではウエハ収納部12内の酸素濃度を数ppm程度まで下げることができるため、上述のように従来のアルミニウムのバリア層B及びパッド層P1を省略することができ、試験コストを更に削減することができる。従来方法でアルミニウムパッド層の他に、アルミニウムのバリア層が必要になるのは、加熱炉は一般的に気密性が良くないため、銅、銅合金のパッド部が試験中に酸化し、電気的導通が取れなくなるからである。   As described above, since the reliability evaluation test can be performed at the wafer level in this embodiment, the wafer dicing process and the assembly (packaging) process, which have been performed by a conventional method using a heating furnace, can be omitted. The test time can be shortened and the test cost can be remarkably reduced. In particular, since it is difficult to bond a wire directly to a pad P made of copper or a copper alloy in the assembly process, after the aluminum barrier layer B and the pad layer P1 are provided as shown in FIG. It is necessary to bond L. However, in the present embodiment, since the oxygen concentration in the wafer storage unit 12 can be lowered to about several ppm, the conventional aluminum barrier layer B and pad layer P1 can be omitted as described above, and the test cost can be reduced. Further reduction can be achieved. In addition to the aluminum pad layer in the conventional method, an aluminum barrier layer is necessary because the heating furnace is generally not airtight, so the copper and copper alloy pad parts are oxidized during the test and are electrically This is because continuity cannot be obtained.

次いで、加熱機構14が作動すると、加熱体29及び補助加熱体29Cが昇温し、これら両者29、29CでウエハWを上下から直接加熱する。このようにウエハWを加熱体29と補助加熱体29Cで挟んで上下から加熱するため、ウエハWを目標温度(最大350℃)まで短時間(例えば、1時間以内)で昇温することができ、しかも、ウエハ収納部12が断熱構造になっているため、ウエハ収納部12内からの放熱による温度低下を格段に抑制することができ、ウエハWを目標温度で維持することができる。仮に、コンタクタ11の外周縁部からの放熱があっても加熱体29は個別に機能する第1、第2加熱部29A、29Bによって構成されているため、外側の第2加熱部29Bの働きでコンタクタ11の外周縁部からの放熱分を確実に補ってウエハW全面を目標温度に維持することができる。この際、ウエハW面内の温度分布を160〜350℃の範囲で±2.0℃以下に抑制することができる。   Next, when the heating mechanism 14 is activated, the heating body 29 and the auxiliary heating body 29C are heated, and the wafer W is directly heated from above and below by both of them. Thus, since the wafer W is sandwiched between the heating body 29 and the auxiliary heating body 29C and heated from above and below, the wafer W can be heated to the target temperature (maximum 350 ° C.) in a short time (for example, within 1 hour). In addition, since the wafer storage unit 12 has a heat insulating structure, a temperature drop due to heat radiation from within the wafer storage unit 12 can be remarkably suppressed, and the wafer W can be maintained at the target temperature. Even if heat is radiated from the outer peripheral edge of the contactor 11, the heating body 29 is composed of the first and second heating units 29A and 29B that function individually, so that the outer second heating unit 29B works. The entire surface of the wafer W can be maintained at the target temperature by reliably compensating for the heat radiation from the outer peripheral edge of the contactor 11. At this time, the temperature distribution in the wafer W surface can be suppressed to ± 2.0 ° C. or less in the range of 160 to 350 ° C.

而して、高温下でエレクトロマイグレーション試験を行う場合には、図2に示すようにEM測定部15Aの接続基板15Cを配線基板25の延長部分25Aの外部接続端子に接触した後、EM測定部15Aを介してウエハW内の512個のデバイスについて同時にエレクトロマイグレーション測定を実施し、テスタユニット16において試験結果を解析する。この場合、ウエハWを350℃の高温を安定的に維持することができるため、例えば各デバイスの銅配線の金属原子の移動を誘起し易く、短時間で試験結果を得ることができ、ウエハWの各デバイスを短時間で評価することができる。   Thus, when the electromigration test is performed at a high temperature, the connection board 15C of the EM measurement unit 15A is brought into contact with the external connection terminal of the extension portion 25A of the wiring board 25 as shown in FIG. Electromigration measurement is simultaneously performed on 512 devices in the wafer W via 15A, and the test result is analyzed in the tester unit 16. In this case, since the wafer W can be stably maintained at a high temperature of 350 ° C., for example, the movement of metal atoms in the copper wiring of each device can be easily induced, and the test result can be obtained in a short time. Each device can be evaluated in a short time.

エレクトロマイグレーション試験を行うに際して電流を印加する場合には、本実施形態ではEM測定部15Aを介して直流、パルス直流及び交流の三種類の電流を印加することができる。従来の加熱炉を使用する方法の場合には電流の印加方式は直流のみ、あるいはパルス直流または交流のみであるが、本実施形態の信頼性評価試験装置10は一台で三種類の電流印加方式に対応することができる。   In the case of applying a current when performing an electromigration test, in the present embodiment, three types of currents of direct current, pulse direct current, and alternating current can be applied via the EM measurement unit 15A. In the case of a method using a conventional heating furnace, the current application method is only direct current, or pulse direct current or alternating current. However, the reliability evaluation test apparatus 10 of this embodiment has three types of current application methods. It can correspond to.

これら三種類の電流を印加する場合には試験パターンとして例えば図9の(a)、(b)に示すウエハW上に形成された試験パターンが用いられる。これらの試験パターンは通常最も頻繁に使用されるものである。基本的な試験パターンは、同図の(a)に示すように電子の流れに対して上流端に接続孔を有する片終端タイプの試験パターンと、同図の(b)に示すように電子の流れの上流端と下流端それぞれに接続孔を有する両終端タイプの試験パターンとがある。同図の(a)に示す片終端タイプの試験パターンの場合には電子が下層配線から接続孔を介して上流の配線に流れる時に用いられる。試験配線の長さLは通常加速試験電流密度として0.5〜2.0MA/cmを用いるが、この際バックフロー効果が起きない長さに試験配線を設定する必要がある。配線長さLは50μm以上あれば十分であるが、例えば100〜200μmが好ましい。また、試験配線幅はデバイスや対象としている検討内容によっても変わる。更に、試験を行う配線廻りにはダミーの配線が通常デバイスの片側に10本、両側で20本程度配置されている。これらのダミー配線は、試験配線が細い時にウエハプロセスのフィソグラフィー工程での近接効果を回避して目標の配線幅に仕上げるためと、エレクトロマイグレーション試験時に配線から配線材料である金属が吹き出し(Extrusion)を検知するために配置してある。試験は基本的には四端子測定を行い、吹き出しモニターで監視する。 When these three types of currents are applied, for example, test patterns formed on the wafer W shown in FIGS. 9A and 9B are used as test patterns. These test patterns are usually the most frequently used. The basic test pattern is a one-end type test pattern having a connection hole at the upstream end with respect to the flow of electrons as shown in (a) of the figure, and an electron test pattern as shown in (b) of the figure. There are both termination type test patterns having connection holes at the upstream and downstream ends of the flow. In the case of the one-end type test pattern shown in FIG. 5A, it is used when electrons flow from the lower layer wiring to the upstream wiring through the connection hole. The test wiring length L is usually 0.5 to 2.0 MA / cm 2 as the accelerated test current density. At this time, it is necessary to set the test wiring to such a length that the backflow effect does not occur. The wiring length L is sufficient if it is 50 μm or more, but is preferably 100 to 200 μm, for example. The test wiring width also varies depending on the device and the content of the study. Further, around the wiring to be tested, about 10 dummy wirings are arranged on one side of the normal device and about 20 on both sides. These dummy wirings are designed to avoid the proximity effect in the physography process of the wafer process when the test wiring is thin, and to finish the target wiring width, and during the electromigration test, the metal that is the wiring material blows out from the wiring (Extrusion ). The test is basically a four-terminal measurement and monitored by a blow-out monitor.

まず、直流を用いる場合には、図9の(a)の片終端タイプの試験パターンを使用し、配線長Lは100μmに設定されたものを使用する。試験配線が銅、銅合金の場合には250〜350℃の試験温度を使用することが好ましい。配線がアルミニウム、アルミニウム合金の場合には150〜250℃の試験温度が好ましい。印加電流密度は、ジュール発熱による温度上昇を起こさないようにするために0.5〜3MA/cm程度が好ましい。図9の(a)に示す試験パターンを用いた時の相対抵抗値の変化の様子を図10に示した。この図からも明らかなように、抵抗値が全く上昇しない時間(Incubation Time)が長くあり、その後、急激に抵抗値が上昇(Growth Time)していることが判る。この時、例えば抵抗値が10%、20%に上昇した時点での時間を不良に至る時間(Time To Failure)と定義し、同じ試験パターンを用いて例えば30個同時に試験をした場合、その累積不良のグラフを示したのが図11である。図11では統計上の分布としては対数正規分布を用いているが、信頼性評価試験装置10はワイブル分布、正規分布も対数正規分布と同様に出力することができる。図11において、50%不良に至る時間をMTF(Median Time to Failure)と定義し、直線近似した時の傾きの逆数がエレクトロマイグレーションのバラツキとなる。これらの二つの値はLSIのエレクトロマイグレーション寿命を予測する上で非常に重要なパラメータになる。 First, when using direct current, the one-end type test pattern of FIG. 9A is used, and the wiring length L is set to 100 μm. When the test wiring is copper or a copper alloy, it is preferable to use a test temperature of 250 to 350 ° C. When the wiring is aluminum or an aluminum alloy, a test temperature of 150 to 250 ° C. is preferable. The applied current density is preferably about 0.5 to 3 MA / cm 2 so as not to cause a temperature rise due to Joule heat generation. FIG. 10 shows how the relative resistance value changes when the test pattern shown in FIG. 9A is used. As is apparent from this figure, it can be seen that the time during which the resistance value does not increase at all (Incubation Time) is long, and then the resistance value rapidly increases (Growth Time). At this time, for example, the time when the resistance value increases to 10% and 20% is defined as the time to failure (Time To Failure). FIG. 11 shows a failure graph. Although the logarithmic normal distribution is used as the statistical distribution in FIG. 11, the reliability evaluation test apparatus 10 can output the Weibull distribution and the normal distribution in the same manner as the log normal distribution. In FIG. 11, the time to 50% failure is defined as MTF (Median Time to Failure), and the reciprocal of the slope when linearly approximating is the variation in electromigration. These two values are very important parameters for predicting the electromigration lifetime of an LSI.

パルス直流を用いる場合には、例えば図12に示すパルス直流を印加する。ここで重要なのはパルス周波数である。パルス周波数としては例えば50KHz〜10MHz程度必要であり、本実施形態の信頼性評価試験装置10はこれに対応している。パルス直流によるエレクトロマイグレーション試験時には、パルス周波数によって金属原子の移動モードが遷移することが知られている。今までの報告では、遷移する周波数は100KHz〜数MHzと云われている。従って、本実施形態の信頼性評価試験装置10は金属原子の移動モードを確実に測定することができる。また、交流電流を印加する場合には周波数と、図13に示すように周波数の正の領域と負の領域の面積を同一に保った状態でディーティ比(ton/tcycle)を変えることが重要である。これは、LSIの回路で頻繁に起きている金属原子の挙動を非常に類似しているからである。 When using pulse direct current, for example, the pulse direct current shown in FIG. 12 is applied. What is important here is the pulse frequency. As the pulse frequency, for example, about 50 KHz to 10 MHz is necessary, and the reliability evaluation test apparatus 10 of this embodiment corresponds to this. During the electromigration test using pulsed direct current, it is known that the movement mode of metal atoms changes depending on the pulse frequency. In previous reports, the transition frequency is said to be 100 KHz to several MHz. Therefore, the reliability evaluation test apparatus 10 of this embodiment can reliably measure the movement mode of the metal atom. When an alternating current is applied, the duty ratio (t on / t cycle ) can be changed while maintaining the frequency and the area of the positive and negative frequency regions as shown in FIG. is important. This is because the behavior of metal atoms frequently occurring in LSI circuits is very similar.

ウエハW上でエレクトロマイグレーション試験を行う場合には512個のデバイスを同時に試験することができる。これに対し、従来の加熱炉を使用する従来方法の場合には多くても100個程度しか試験することができない。従って、試験能力が4、5倍向上する。また、ウエハW上の試験パターンの配置と信頼性評価試験装置10の試験パターンのグルーピング機能を使用することにより、高信頼化技術開発の観点から非常に重要なデータ、即ち配線幅依存性(主拡散パスの同定)(図14の(a)〜(c)参照)、臨界長さ(Lc:Critical Length)(図15の(a)参照)、Reservoir長依存(図15の(b)参照)等を一度に効率良く得ることができる。これに対し、従来の加熱炉を使用する従来方法の場合には各データ毎に何回もパーケージをセットしなくてはならず、試験が非常に煩雑で結果を得るまでに長時間を要していた。 When the electromigration test is performed on the wafer W, 512 devices can be tested simultaneously. On the other hand, in the case of the conventional method using a conventional heating furnace, only about 100 at most can be tested. Therefore, the test capability is improved by 4 to 5 times. In addition, by using the test pattern layout on the wafer W and the test pattern grouping function of the reliability evaluation test apparatus 10, data that is very important from the viewpoint of development of high reliability technology, that is, wiring width dependency (mainly (Diffusion path identification) (see (a) to (c) in FIG. 14), critical length (L c : Critical Length) (see (a) in FIG. 15), Reservoir length dependence (see (b) in FIG. 15) ) Etc. can be efficiently obtained at once. On the other hand, in the case of the conventional method using a conventional heating furnace, the package must be set several times for each data, and the test is very complicated and it takes a long time to obtain a result. It was.

また、ウエハレベルで試験を行うことによって信頼性に関係するアウトプットパラメータ、例えばTTFや初期抵抗値等がウエハW面内に如何なる状態で分布状態にあるかが図16に示すウエハマップとして出力され、その分布状態がすぐに判る。例えば図16中、二重の□でデバイスの出力結果は、図10に示した相対抵抗値の変化を示す図であり、図11に示した累積不良分布を示す図で、これらのグラフから相対抵抗値の時間に対する変化や時間に対する累積不良がすぐに判る。従って、試験結果に基づいて目的のデータを短時間で効率良く得ることができ、しかもテスタユニット16においてデータ解析を短時間で効率良く正確に行うことができる。これに対し、従来の加熱炉を使用する従来方法の場合にはウエハのダイシング後、デバイスを取り出してパッケージに入れる時にどのデバイスかを記入する等の手間が掛かる上に、記入ミス等の間違いが発生する虞がある。   Further, by performing a test at the wafer level, output parameters related to reliability, such as TTF and initial resistance value, are distributed in the wafer W plane and output as a wafer map shown in FIG. , The distribution state is immediately known. For example, in FIG. 16, the output result of the device with double squares is a diagram showing the change in relative resistance value shown in FIG. 10, and is a diagram showing the cumulative failure distribution shown in FIG. The change in resistance value over time and the cumulative failure over time are readily apparent. Therefore, the target data can be obtained efficiently in a short time based on the test result, and the data analysis can be performed efficiently and accurately in the tester unit 16 in a short time. On the other hand, in the case of the conventional method using the conventional heating furnace, after dicing the wafer, it takes time and effort to fill out the device when taking out the device and putting it in the package. May occur.

また、エレクトロマイグレーション試験後には、試験結果を信頼性評価試験装置10からアライナー50へデータ通信で送信し、アライナー50に試験結果を取り込むことができる。アライナー50にはアライメント用のカメラと顕微鏡が設けられているため、アライメント室52内に試験後のウエハWをセットした後、アライメント機構を介して不良品を顕微鏡の真下に位置合わせすることで、ボイド等のエレクトロマイグレーションによる不良を即座に観察することができる。しかも512個の試験パターンを観察結果を画像として保存することができる。また、例えば、ウエハマップ上で抵抗挙動のおかしいものなどがあれば、その画像をすぐに表示装置57の画面に映し出すことができる。アライナー50は必要に応じてマニュアルモードでカメラを操作し、高倍率で不良部分及びその近辺を観察することができる。更に、予め抽出したい抵抗挙動、ボイドの発生箇所等を指定すれば、試験後にアライナー50によるボイド観察後、自動的にそれらをリストアップすることができる。これに対し、従来の加熱炉を使用する従来方法の場合にはパッケージ内からデバイスを取り出し、顕微鏡で一つ一つ観察しているため、観察に多大な労力と時間が必要である。   Further, after the electromigration test, the test result can be transmitted from the reliability evaluation test apparatus 10 to the aligner 50 by data communication, and the test result can be taken into the aligner 50. Since the aligner 50 is provided with an alignment camera and a microscope, after the wafer W after the test is set in the alignment chamber 52, the defective product is aligned directly below the microscope through the alignment mechanism. Defects due to electromigration such as voids can be observed immediately. In addition, 512 test patterns can be stored as observation results. Also, for example, if there is something with a strange resistance behavior on the wafer map, the image can be immediately displayed on the screen of the display device 57. The aligner 50 can operate the camera in the manual mode as necessary, and can observe the defective portion and its vicinity at a high magnification. Furthermore, if the resistance behavior to be extracted in advance, the occurrence location of voids, etc. are designated, they can be automatically listed after the void observation by the aligner 50 after the test. On the other hand, in the case of the conventional method using a conventional heating furnace, devices are taken out from the package and are observed one by one with a microscope, so that much labor and time are required for observation.

上記エレクトロマイグレーション試験を行う場合にはウエハW面内の温度分布を例えば160〜350℃の範囲で±2.0℃以内に制御する。エレクトロマイグレーション試験は温度と電流密度の加速条件下で行われ、試験結果としてMTF及びバラツキσを得る。更に、温度条件と電流密度条件を変えて加速パラメータであるE(Activation energy)とn(Current exponent)を求め、最終的にJuse(Use current dentisy at operating condition)を求める。このJuseが大きいほど良いことになる。nはエレクトロマイグレーションの原理から1(growth timeの成分)〜2(incubation timeの成分)の間を取り、試験パターンの出来具合や相対抵抗の変化で何%を不良とみなすかで変わる。Eは、拡散に対する活性化エネルギーで、試験パターンを如何なる材料とプロセスで形成するかで決まるものである。EaとnはウエハW側で決まるもので、信頼性評価試験装置10側で決まるものではない。これに対し、信頼性評価試験装置10の性能が影響するものとしてバラツキσがある。MTF及びσのJuseに対する影響の度合いを図17に示す。図17から判るように、バラツキσの影響は著しく大きい。換言すると、σが大きいと、例えばσが0.5以上になるとMTFがいくら長くても意味がない。バラツキσは、ウエハW(LSIの製造プロセス)に起因するものと、信頼性評価試験装置10に起因するものがある。信頼性評価試験装置10に起因するバラツキσが小さければ小さい程良い。信頼性評価試験装置10から発生するバラツキσとしてはウエハW面内の温度分布に起因するものと、電流のバラツキに起因するものの二種類がある。図18の(a)、(b)は、それぞれ電流のバラツキに起因するJuseロスと、温度分布(バラツキ)に起因するJuseロスを示したものである。これらの計算結果から判るように、温度分布によるロスが非常に大きいことが判る。このことから信頼性評価試験装置10では、加熱機構14を用いて極めて狭い空間でウエハW全面を直接且つ均等に加熱することにより、350℃の高温下でも温度分布を±2.0℃以内に抑制するようになっている。従って、信頼性評価試験装置10に起因するバラツキを格段に抑制することによって信頼性の高いエレクトロマイグレーション試験を行うことができる。 When performing the electromigration test, the temperature distribution in the wafer W surface is controlled within ± 2.0 ° C. within a range of 160 to 350 ° C., for example. The electromigration test is performed under accelerated conditions of temperature and current density, and MTF and variation σ are obtained as test results. Furthermore, the acceleration parameters E a (Activation energy) and n (Current exponent) are obtained by changing the temperature condition and the current density condition, and finally J use (Use current dentisy at operating condition) is obtained. The larger this J use, the better. n takes between 1 (growth time component) and 2 (incubation time component) from the principle of electromigration, and changes depending on how much the test pattern is completed and the relative resistance changes to determine what percentage is defective. E a is an activation energy for diffusion, and is determined by what material and process form the test pattern. Ea and n are determined on the wafer W side, not on the reliability evaluation test apparatus 10 side. On the other hand, there is a variation σ as an influence of the performance of the reliability evaluation test apparatus 10. FIG. 17 shows the degree of influence of MTF and σ on J use . As can be seen from FIG. 17, the influence of the variation σ is extremely large. In other words, if σ is large, for example, if σ is 0.5 or more, it does not make sense to have an MTF that is long. The variation σ may be caused by the wafer W (LSI manufacturing process) or by the reliability evaluation test apparatus 10. The smaller the variation σ caused by the reliability evaluation test apparatus 10, the better. There are two types of variations σ generated from the reliability evaluation test apparatus 10, which are caused by temperature distribution in the wafer W surface and those caused by current variations. In Figure 18 (a), (b) is a diagram showing a J use loss due to variations in the current, respectively, a J use loss due to the temperature distribution (variation). As can be seen from these calculation results, the loss due to the temperature distribution is very large. Therefore, in the reliability evaluation test apparatus 10, the temperature distribution is within ± 2.0 ° C. even at a high temperature of 350 ° C. by directly and evenly heating the entire surface of the wafer W in a very narrow space using the heating mechanism 14. It comes to suppress. Therefore, a highly reliable electromigration test can be performed by significantly suppressing variations caused by the reliability evaluation test apparatus 10.

上述のエレクトロマイグレーション試験以外に、リーク電流測定(Bias-Temperature Testing:BT試験)またはTDDB(Time
Dependent Dielectric Breakdown)試験を行う場合には、切換機構を介してEM測定部15Aの接続基板15CをBT測定部15Bの接続基板15Dに切り換え、一台の装置で全く異なった試験を行うことができる。従って、従来のアセンブリ工程を省略することができると共に大量のデバイスを一度の試験することができ、試験コストの削減を実現することができると共に試験効率を格段に高めることができる。
In addition to the electromigration test described above, leakage current measurement (Bias-Temperature Testing: BT test) or TDDB (Time
When performing a Dependent Dielectric Breakdown) test, the connection board 15C of the EM measurement unit 15A is switched to the connection board 15D of the BT measurement unit 15B via a switching mechanism, and a completely different test can be performed with one apparatus. . Accordingly, the conventional assembly process can be omitted, and a large number of devices can be tested at one time, so that the test cost can be reduced and the test efficiency can be greatly increased.

リーク電流試験に用いる試験パターンの一例を図19の(a)〜(d)に示す。この場合の試験パターンは、同図に示すように基本的には櫛型パターンと異なる配線間での平面パターン若しくは配線パターンである。同図の(b)及び同図の(d)において、斜線で示した部分はそれぞれ同図(a)及び(b)に一点鎖線で示す方向からの配線の断面を示し、同図の(c)、(d)の□は上層配線との接続孔を示す。リーク電流試験ではウエハWをある温度に保って電圧を印加し、配線間のリーク電流の変化を時間の経過と共にモニターする。リーク電流がある一定の値に達した時点の時間が、そのサンプルの不良に至る時間になる。エレクトロマイグレーション試験の時と同様に、不良に至る時間の分布をプロットする。リーク電流試験の場合にはワイル分布が良く一致する。この場合もエレクトロマイグレーション試験の場合と同様に、大量のデバイスを一度の測定することができ、試験パターンによってそれぞれの試験結果のグルーピングを行うことができるため、一度に電界依存性等の複数の測定データを取得することができる。また、コンタクタ11を作製する時に、エレクトロマイグレーション試験用とリーク電流試験用のパッドは位置を同一コンタクタ11内に配置しておくことで、エレクトロマイグレーション試験とリーク電流試験を同時に行うことができる。但し、エレクトロマイグレーション試験とリーク電流試験の加速温度が同一温度に制限される。エレクトロマイグレーション試験とリーク電流試験の加速温度が異なる場合には、信頼性評価試験装置10を適宜使い分ける必要がある。   An example of a test pattern used for the leak current test is shown in FIGS. The test pattern in this case is basically a plane pattern or a wiring pattern between wirings different from the comb pattern as shown in FIG. In (b) and (d) of the figure, the hatched portions indicate the cross sections of the wirings from the direction indicated by the alternate long and short dash lines in FIGS. (A) and (b), respectively. ) And (d) □ indicate connection holes with the upper wiring. In the leak current test, a voltage is applied while keeping the wafer W at a certain temperature, and a change in the leak current between the wirings is monitored over time. The time when the leakage current reaches a certain value is the time until the sample becomes defective. Similar to the electromigration test, the distribution of time to failure is plotted. In the case of the leakage current test, the Weyl distributions agree well. In this case as well, in the same way as in the electromigration test, a large number of devices can be measured at once, and each test result can be grouped according to the test pattern. Data can be acquired. Further, when the contactor 11 is manufactured, the electromigration test and the leak current test can be performed simultaneously by arranging the positions of the pads for the electromigration test and the leak current test in the same contactor 11. However, the acceleration temperature of the electromigration test and the leakage current test is limited to the same temperature. When the acceleration temperatures of the electromigration test and the leakage current test are different, it is necessary to properly use the reliability evaluation test apparatus 10.

以上説明したように本実施形態によれば、耐熱性基板11A及び耐熱性基板11A上に形成された導体回路11Bを有し且つ160℃以上の温度で信頼性評価試験を行う際の耐熱性基板11Bの熱膨張率が1〜50ppm/℃であるコンタクタ11と、ウエハホルダー32と、このウエハホルダー32に載置されたウエハWとを備え、コンタクタ11の接続パッド部11DとウエハWの電極パッドに一括接触させた状態で、ウエハホルダー32、ウエハW及びコンタクタ11を一体化したため、信頼性評価試験装置10のウエハ収納部12に簡単に載置することができ、ウエハ収納部12において押圧機構13によってコンタクタ11とウエハWを押圧して電気的に確実に接続し、加熱機構14によってウエハWを加熱して160℃以上、例えば350℃の高温になってもウエハWとの熱膨張に殆ど差が無く、コンタクタ11とウエハW間の電気的接続を確実に取ることができ、ウエハレベルで100個以上、具体的には512個のデバイスをエレクトロマイグレーション試験やリーク電流試験等の信頼性評価試験を行うことができる。従って、従来のようにウエハWをデバイス単位にダイシングする工程及びそのアセンブリ工程を削減し、試験コストを削減することができると共に短時間で効率良く複数種の信頼性評価試験を行うことができる。   As described above, according to the present embodiment, the heat resistant substrate having the heat resistant substrate 11A and the conductor circuit 11B formed on the heat resistant substrate 11A and performing a reliability evaluation test at a temperature of 160 ° C. or higher. 11B includes a contactor 11 having a thermal expansion coefficient of 1 to 50 ppm / ° C., a wafer holder 32, and a wafer W placed on the wafer holder 32. The contact pad portion 11D of the contactor 11 and the electrode pad of the wafer W Since the wafer holder 32, the wafer W, and the contactor 11 are integrated in a state where they are collectively contacted with each other, the wafer holder 12 of the reliability evaluation test apparatus 10 can be easily placed on the wafer holder 12. 13, the contactor 11 and the wafer W are pressed and electrically connected securely, and the wafer W is heated by the heating mechanism 14 to 160 ° C. or higher. For example, there is almost no difference in thermal expansion with the wafer W even at a high temperature of 350 ° C., and the electrical connection between the contactor 11 and the wafer W can be ensured. 512 devices can be subjected to reliability evaluation tests such as an electromigration test and a leakage current test. Therefore, it is possible to reduce the process of dicing the wafer W in units of devices and the assembly process thereof as in the prior art, to reduce the test cost, and to perform a plurality of types of reliability evaluation tests efficiently in a short time.

また、耐熱性基板の平面方向の熱膨張率が1〜50ppm/℃、好ましくは2〜30ppm/℃であるため、160℃以上の高温下でもコンタクタ11とウエハWの熱膨張による位置ズレを防止して、コンタクタ11のバンプ11Cや接続バッド部11DとウエハWの電極パッド部の電気的接続を確実に確保することができる。また、耐熱性基板11Aが耐熱性樹脂、金属、半導体及びセラミックの中から選択される少なくとも一種から形成されているため、耐熱性基板11の熱膨張率を1〜50ppm/℃の範囲に抑えることができる。また、耐熱性基板の耐熱性樹脂がポリイミド、ビスマレイミドトリアジンまたはガラスクロス若しくは炭素繊維を補強材として含む耐熱性樹脂の中から選択される少なくとも一種から形成され、耐熱性基板11Aの金属がアルミニウム、銅、ステンレス、インバー合金、インバーの中から選択される少なくとも一種から形成され、また、耐熱性基板のセラミックが窒化アルミニウムまたは炭化珪素から形成されていると、更にコンタクタ11の熱膨張を抑制することができる。   Further, since the thermal expansion coefficient in the plane direction of the heat-resistant substrate is 1 to 50 ppm / ° C., preferably 2 to 30 ppm / ° C., misalignment due to the thermal expansion of the contactor 11 and the wafer W is prevented even at a high temperature of 160 ° C. or higher. As a result, the electrical connection between the bump 11C and the connection pad 11D of the contactor 11 and the electrode pad of the wafer W can be ensured. Moreover, since the heat resistant substrate 11A is formed of at least one selected from heat resistant resin, metal, semiconductor, and ceramic, the coefficient of thermal expansion of the heat resistant substrate 11 is suppressed to a range of 1 to 50 ppm / ° C. Can do. Further, the heat resistant resin of the heat resistant substrate is formed from at least one selected from heat resistant resins including polyimide, bismaleimide triazine, glass cloth, or carbon fiber as a reinforcing material, and the metal of the heat resistant substrate 11A is aluminum, When the ceramic of the heat-resistant substrate is made of aluminum nitride or silicon carbide, the thermal expansion of the contactor 11 is further suppressed when formed from at least one selected from copper, stainless steel, invar alloy, and invar. Can do.

また、コンタクタ11のバンプ11Cや接続パッド部11E等の信頼性評価試験を行う際に導通する部分を除いた表面に絶縁性被膜11Fを設けたため、コンタクタ11とウエハW間の余分な電気的な接触を防止することができ、コンタクタ11とウエハW間で安定した電気的導通を確保して信頼性評価試験を確実に行うことができる。   Further, since the insulating coating 11F is provided on the surface of the contactor 11 excluding the conductive portion when performing the reliability evaluation test such as the bump 11C and the connection pad portion 11E, an extra electrical connection between the contactor 11 and the wafer W is provided. Contact can be prevented, stable electrical continuity can be ensured between the contactor 11 and the wafer W, and a reliability evaluation test can be reliably performed.

また、耐熱性基板11Aとして例えばシリコンを用いる場合にはその表面に絶縁層11Gとしてシリコン酸化膜が形成されていることにより、耐熱性基板11Aと導体回路11Bとの絶縁性を確保することができ、安定した信頼性評価試験を行うことができる。   In addition, when silicon is used as the heat resistant substrate 11A, for example, a silicon oxide film is formed as an insulating layer 11G on the surface thereof, so that insulation between the heat resistant substrate 11A and the conductor circuit 11B can be ensured. Stable reliability evaluation test can be performed.

また、コンタクタ11の接続パッド部11EとウエハWの電極パッド部との間に異方性導電性シート31が介在しているため、コンタクタ11が僅かに波打った状態に変形していても押圧機構13と異方性導電性シート31によってコンタクタ11の全バンプとウエハWの全電極パッドが確実に均等な押圧力で電気的に一括接触させることができる。また、ウエハホルダー32が磁性材料を含んでいるため、ウエハ搬送具60でシェルを搬送する際にホルダー32を介してシェルが強固に一体化し、シェルとしてウエハ収納部12まで安定した状態で搬送することができ、延いては信頼性評価試験をより確実に行うことができる。   Further, since the anisotropic conductive sheet 31 is interposed between the connection pad portion 11E of the contactor 11 and the electrode pad portion of the wafer W, the contactor 11 is pressed even if it is deformed to be slightly waved. By means of the mechanism 13 and the anisotropic conductive sheet 31, all the bumps of the contactor 11 and all the electrode pads of the wafer W can be reliably brought into electrical contact with equal pressing force. Further, since the wafer holder 32 contains a magnetic material, when the shell is transferred by the wafer transfer tool 60, the shell is firmly integrated via the holder 32 and is transferred as a shell to the wafer storage unit 12 in a stable state. As a result, the reliability evaluation test can be performed more reliably.

本発明のシェルを構成するコンタクタを製造する場合の方法及びその性能について図20〜図22を参照しながら具体的に説明する。   A method and performance in the case of manufacturing a contactor constituting the shell of the present invention will be specifically described with reference to FIGS.

実施例1
本実施例では図3に示すコンタクタ11を製造する場合について説明する。まず、例えば平均粒径0.6μmの窒化アルミニウム粉末100重量部、平均粒径0.4μmのイットリア粉末4重量部、アクリル系樹脂バインダ12重量部及びアルコール20重量部からなる組成物のスプレードライを行って顆粒状の組成物粉末を調製した。次いで、この顆粒状の組成物粉末を金型に投入し、平板状に成形して成形体(グリーン)を得た。この成形体を1890℃、圧力15MPaで10時間ホットプレスし、厚さ5mmの窒化アルミニウム焼結体を得た。この焼結体から直径310mmの円板状に切り出して図20の(a)に示す耐熱性基板11Aを得た。この耐熱性基板11Aの平面方向の熱膨張率は4.5ppm/℃であった。
Example 1
In this embodiment, the case where the contactor 11 shown in FIG. 3 is manufactured will be described. First, for example, spray drying a composition comprising 100 parts by weight of aluminum nitride powder having an average particle diameter of 0.6 μm, 4 parts by weight of yttria powder having an average particle diameter of 0.4 μm, 12 parts by weight of an acrylic resin binder, and 20 parts by weight of alcohol. A granular composition powder was prepared. Next, this granular composition powder was put into a mold and molded into a flat plate shape to obtain a molded body (green). This molded body was hot-pressed at 1890 ° C. and a pressure of 15 MPa for 10 hours to obtain an aluminum nitride sintered body having a thickness of 5 mm. The sintered body was cut into a disk shape having a diameter of 310 mm to obtain a heat resistant substrate 11A shown in FIG. The thermal expansion coefficient in the planar direction of the heat resistant substrate 11A was 4.5 ppm / ° C.

次いで、スパッタリング装置を用いて耐熱性基板11Aの表面に銅をスパッタリングし、図20の(b)に示すように厚さ5μmの銅薄膜11Bを形成した。更に、ラミネート用フィルム101で銅薄膜11Bをラミネートした後、ラミネート用フィルム101を露光、現像処理し、銅薄膜11Bが部分的に露呈する開口部101Aを有するエッチング用レジスト膜101として形成した(同図の(c)参照)。その後、55℃のHF/HNO水溶液(HF/HNO/水=1/1/2)を用いてエッチングレジスト膜101が形成された部分以外の銅薄膜11B1を除去した後(同図の(d)参照)、エッチング用レジスト膜101を除去して金属銅からなる導体回路11Bを形成した(同図の(e)参照)。 Next, copper was sputtered onto the surface of the heat resistant substrate 11A using a sputtering apparatus, and a copper thin film 11B 1 having a thickness of 5 μm was formed as shown in FIG. Further, after laminating the copper thin film 11B 1 with the laminating film 101, the laminating film 101 was exposed and developed to form an etching resist film 101 having an opening 101A where the copper thin film 11B 1 was partially exposed. (See (c) in the figure). Thereafter, the copper thin film 11B1 other than the portion where the etching resist film 101 was formed was removed using a 55 ° C. HF / HNO 3 aqueous solution (HF / HNO 3 / water = 1/1/2) (FIG. d)), the etching resist film 101 was removed, and a conductor circuit 11B made of metallic copper was formed (see (e) in FIG. 4).

次いで、スピンコート法を用いて耐熱性基板11Aの主面(導体回路11Bの形成された方の面)にバンプ形成用の液体レジストを塗布した後、温度160℃で20分間乾燥させてレジスト塗膜を形成した。次いで、レジスト塗膜を露光、現像処理し、図21の(a)に示すようにバンプ形成用の開口部102Aを有するメッキ用レジスト膜102を形成した。次いで、無電解ニッケルメッキ浴内で開口部102Aから導体回路11Bに対してニッケルメッキ11Cを施した後(同図(b)参照)、同図の(c)に示すようにメッキ用レジスト膜102を除去してウエハWと接続するためのバンプ11Cを形成した。更に、導体回路11A及びバンプ11Cに対してニッケルメッキ膜103を施した(同図(d)参照)。 Next, a liquid resist for bump formation is applied to the main surface of the heat-resistant substrate 11A (the surface on which the conductor circuit 11B is formed) using a spin coating method, and then dried at a temperature of 160 ° C. for 20 minutes. A film was formed. Next, the resist coating film was exposed and developed to form a plating resist film 102 having bump forming openings 102A as shown in FIG. Then, (see Fig. (B)) was subjected to nickel plating 11C 1 to the conductor circuit 11B from the opening 102A in a electroless nickel plating bath, the resist film for plating as shown in the same figure (c) The bumps 11C for connecting to the wafer W were formed by removing 102. Further, a nickel plating film 103 was applied to the conductor circuit 11A and the bump 11C (see FIG. 4D).

また、図22の(a)に示すようにスピンコート法を用いて予め粘度を30Pa・sに調整した感光性カルド型ポリマーの溶液をニッケルメッキ膜103及び耐熱性基板11Aの表面全面に塗布した後、温度160℃で20分間乾燥させ、フォトレジスト膜104を形成した。次いで、同図の(b)、(c)に示すようにバンプ開口部に相当する部分に黒円が描画されたフォトエッチング用マスクをフォトレジスト膜104上に載置した後、紫外線を400mJ/cmの条件で照射してフォトレジスト膜104を露光、現像処理し、ウエハWと接続するための接続用開口104Aを形成した。更に、同図に(d)に示すように開口部104Aからバンプ11C及び導体回路11Bに貴金属(例えば、金)メッキ105を施した。これらの一連の処理により耐熱性基板11A上に導体回路11B及びバンプ11Cが形成されたことになる。また、図示してないが、上記一連の処理と同様にして、信頼性評価試験装置10のポゴピン24Aと接続するための接続用パッド部11Eを露出するための開口部を形成した(図3の(a)、(b)参照)。バンプは方形形状であり、ピッチ方向の最大の長さが75μmであった。 Further, as shown in FIG. 22A, a solution of a photosensitive cardo polymer whose viscosity is adjusted to 30 Pa · s in advance using a spin coating method is applied to the entire surface of the nickel plating film 103 and the heat resistant substrate 11A. Thereafter, the photoresist film 104 was formed by drying at a temperature of 160 ° C. for 20 minutes. Next, as shown in FIGS. 2B and 2C, a photoetching mask having black circles drawn on the portions corresponding to the bump openings is placed on the photoresist film 104, and then ultraviolet rays are applied at 400 mJ / Irradiation was performed under conditions of cm 2 to expose and develop the photoresist film 104, thereby forming a connection opening 104 A for connection to the wafer W. Furthermore, noble metal (for example, gold) plating 105 was applied from the opening 104A to the bump 11C and the conductor circuit 11B as shown in FIG. The conductor circuit 11B and the bumps 11C are formed on the heat resistant substrate 11A by a series of these processes. Although not shown, an opening for exposing the connection pad portion 11E for connection to the pogo pin 24A of the reliability evaluation test apparatus 10 is formed in the same manner as the above-described series of processes (FIG. 3). (Refer to (a) and (b)). The bump had a square shape, and the maximum length in the pitch direction was 75 μm.

実施例2
本実施例では図4に示すコンタクタ11を製造する方法について説明する。例えば平均粒径1.1μmの炭化珪素粉末100重量部、焼結助剤の炭化硼素粉末0.5重量部、アクリル系樹脂バインダ12重量部及びアルコール20重量部からなる組成物のスプレードライを行って顆粒状の組成物粉末を調製した。次いで、この顆粒状の組成物粉末を金型に投入し、平板状に成形して成形体(グリーン)を得た。この成形体を2100℃、圧力17.6MPaで10時間ホットプレスし、厚さ3mmの炭化珪素製のセラミック基板を得た。このセラミック基板に1500℃で溶融した珪素溶液に浸漬し、セラミック基板に珪素溶液を含浸させた。次いで、このセラミック基板を表面から直径210mmの円板状に切り出して複合体基板を得た。この複合体基板の平面方向の熱膨張率は3.6ppm/℃であった。この複合体基板にガラスペースト(G−523N:昭栄化学工業(株)製)を塗布した後、600℃で1時間焼成して炭化珪素を主成分とする複合体基板の表面に厚さ2μmのシリコン酸化膜11Gを形成して耐熱性基板11Aを得た(図4参照)。そして、この耐熱性基板11Aの主面に導体回路11B等を上述した工程に準じて形成する。
Example 2
In this embodiment, a method for manufacturing the contactor 11 shown in FIG. 4 will be described. For example, spray drying a composition comprising 100 parts by weight of silicon carbide powder having an average particle size of 1.1 μm, 0.5 parts by weight of boron carbide powder as a sintering aid, 12 parts by weight of an acrylic resin binder, and 20 parts by weight of alcohol. A granular composition powder was prepared. Next, this granular composition powder was put into a mold and molded into a flat plate shape to obtain a molded body (green). This molded body was hot-pressed at 2100 ° C. and a pressure of 17.6 MPa for 10 hours to obtain a silicon carbide ceramic substrate having a thickness of 3 mm. The ceramic substrate was immersed in a silicon solution melted at 1500 ° C., and the ceramic substrate was impregnated with the silicon solution. Next, this ceramic substrate was cut out from the surface into a disk shape having a diameter of 210 mm to obtain a composite substrate. The thermal expansion coefficient in the planar direction of the composite substrate was 3.6 ppm / ° C. After applying a glass paste (G-523N: manufactured by Shoei Chemical Industry Co., Ltd.) to this composite substrate, it was baked at 600 ° C. for 1 hour to have a thickness of 2 μm on the surface of the composite substrate mainly composed of silicon carbide. A silicon oxide film 11G was formed to obtain a heat resistant substrate 11A (see FIG. 4). Then, the conductor circuit 11B and the like are formed on the main surface of the heat resistant substrate 11A according to the above-described process.

即ち、スパッタリング装置を用いて耐熱性基板11Aの表面に銅をスパッタリングし、厚さ5μmの銅薄膜を形成した。更に、ラミネート用フィルムで銅薄膜をラミネートした後、ラミネート用フィルムを露光、現像処理し、銅薄膜が部分的に露呈するエッチング用レジスト膜として形成した。その後、55℃のHF/HNO水溶液(HF/HNO/水=1/1/2)を用いてエッチングレジスト膜が形成された部分以外の銅薄膜を除去した後、エッチング用レジスト膜を除去して金属銅からなる導体回路11Bを形成した。 That is, copper was sputtered on the surface of the heat resistant substrate 11A using a sputtering apparatus to form a copper thin film having a thickness of 5 μm. Further, after laminating the copper thin film with the laminating film, the laminating film was exposed and developed to form an etching resist film in which the copper thin film was partially exposed. Thereafter, the copper thin film other than the portion where the etching resist film is formed is removed using a 55 ° C. HF / HNO 3 aqueous solution (HF / HNO 3 / water = 1/1/2), and then the etching resist film is removed. Thus, a conductor circuit 11B made of metallic copper was formed.

次いで、スピンコート法を用いて予め粘度を30Pa・sに調整した感光性カルド型ポリマーの溶液を耐熱性基板11Aの主面全面に塗布した後、温度150℃で20分間乾燥させて感光性カルド型ポリマーの半硬化膜からなる樹脂層を形成した。次いで、ウエハWのパッド部及び信頼性評価試験装置10のポゴピン24Aとの接続用パッド部11Eに相当する開口部部分に黒円が描画されたフォトエッチング用マスクを上記樹脂層上に載置した後、紫外線を400mJ/cmの条件で照射して上記樹脂層を露光、現像処理し、ウエハWと接続するための接続用開口部及び信頼性評価試験装置10のポゴピン24Aと接続するための接続用パッド部11Eを露出するための開口部を形成した。その後、250℃で120分間で樹脂層を本硬化させ、絶縁性被膜11Fを形成した。更に、金メッキ浴を用いて厚さ0.03μmの金層をパッド部に形成して図4に示すコンタクタ11を得た。 Next, a solution of a photosensitive cardo polymer whose viscosity has been adjusted to 30 Pa · s in advance using a spin coating method is applied to the entire main surface of the heat-resistant substrate 11A, and then dried at a temperature of 150 ° C. for 20 minutes. A resin layer made of a semi-cured film of a mold polymer was formed. Next, a photoetching mask having black circles drawn on the opening portion corresponding to the pad portion 11E for connection to the pad portion of the wafer W and the pogo pin 24A of the reliability evaluation test apparatus 10 was placed on the resin layer. Thereafter, the resin layer is exposed and developed by irradiating with ultraviolet rays at a condition of 400 mJ / cm 2 , and the connection opening for connecting to the wafer W and the pogo pin 24A of the reliability evaluation test apparatus 10 are connected. An opening for exposing the connection pad portion 11E was formed. Thereafter, the resin layer was fully cured at 250 ° C. for 120 minutes to form an insulating coating 11F. Further, a contactor 11 shown in FIG. 4 was obtained by forming a gold layer having a thickness of 0.03 μm on the pad portion using a gold plating bath.

実施例3
本実施例では基板の材料としてガラスクロス入りのポリイミド基板(平面方向の熱膨張率が30ppm/℃)を使用した。この基板は、ガラスクロスにポリイミド樹脂を含浸させ、80℃で1時間乾燥させてBステージとしたプリプレグを10枚積層して7.8MPa、120℃で1時間加熱、加圧して製造したものである。即ち、スパッタリング装置を用いてポリイミド基板の表面に銅をスパッタリングし、厚さ5μmの銅薄膜を形成した。更に、レジスト用フィルム(東京応化(株)製DF)で銅薄膜をラミネートした後、露光、現像処理し、銅薄膜が部分的に露呈するエッチング用レジスト膜として形成した。その後、55℃のHF/HNO水溶液(HF/HNO/水=1/1/2)を用いてエッチングレジスト膜が形成された部分以外の銅薄膜を除去した後、エッチング用レジスト膜を除去して金属銅からなる導体回路を形成した。
Example 3
In this example, a polyimide substrate containing glass cloth (coefficient of thermal expansion in the plane direction of 30 ppm / ° C.) was used as the substrate material. This substrate was manufactured by impregnating a glass cloth with a polyimide resin, drying it at 80 ° C. for 1 hour, laminating 10 sheets of prepreg as a B stage, and heating and pressing at 7.8 MPa, 120 ° C. for 1 hour. is there. That is, copper was sputtered on the surface of the polyimide substrate using a sputtering apparatus to form a copper thin film having a thickness of 5 μm. Furthermore, after laminating a copper thin film with a resist film (DF manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.), it was exposed and developed to form an etching resist film in which the copper thin film was partially exposed. Thereafter, the copper thin film other than the portion where the etching resist film is formed is removed using a 55 ° C. HF / HNO 3 aqueous solution (HF / HNO 3 / water = 1/1/2), and then the etching resist film is removed. Thus, a conductor circuit made of metallic copper was formed.

次いで、スピンコート法を用いて予め粘度を30Pa・sに調整した感光性カルド型ポリマーの溶液をポリイミド基板の主面全面に塗布した後、温度150℃で20分間乾燥させて感光性カルド型ポリマーの半硬化膜からなる樹脂層を形成した。次いで、ウエハWのパッド部及び信頼性評価試験装置10のポゴピン24Aとの接続用パッド部11Eに相当する開口部部分に黒円が描画されたフォトエッチング用マスクを上記樹脂層上に載置した後、紫外線を400mJ/cmの条件で照射して上記樹脂層を露光、現像処理し、ウエハWと接続するための接続用開口部及び信頼性評価試験装置10のポゴピン24Aと接続するための接続用パッド部11Eを露出するための開口部を形成した。その後、250℃で120分間で樹脂層を本硬化させ、絶縁性被膜11Fを形成した。更に、金メッキ浴を用いて厚さ金層をウエハWとの接続パッド部及び信頼性評価試験装置10との接続用パッド部の表面に形成し、ワイヤーボンディング装置を用いて尖塔状の金バンプを形成してコンタクタを得た。 Next, a photosensitive cardo polymer whose viscosity has been adjusted to 30 Pa · s in advance using a spin coating method is applied to the entire main surface of the polyimide substrate, and then dried at a temperature of 150 ° C. for 20 minutes. A resin layer made of a semi-cured film was formed. Next, a photoetching mask having black circles drawn on the opening portion corresponding to the pad portion 11E for connection to the pad portion of the wafer W and the pogo pin 24A of the reliability evaluation test apparatus 10 was placed on the resin layer. Thereafter, the resin layer is exposed and developed by irradiating with ultraviolet rays at a condition of 400 mJ / cm 2 , and the connection opening for connecting to the wafer W and the pogo pin 24A of the reliability evaluation test apparatus 10 are connected. An opening for exposing the connection pad portion 11E was formed. Thereafter, the resin layer was fully cured at 250 ° C. for 120 minutes to form an insulating coating 11F. Further, a gold layer is formed on the surface of the connection pad portion with the wafer W and the connection pad portion with the reliability evaluation test apparatus 10 using a gold plating bath, and a spire-like gold bump is formed using a wire bonding apparatus. A contactor was obtained by forming.

比較例1
本比較例では基板の材料として炭素繊維を使用した。例えば、炭素繊維(東レ製T−300相当品:繊維径15μm)とフェノール樹脂と混合し、窒素ガス中、1000℃の温度下、19.6Paの圧力でホットプレスし、平面方向の熱膨張率が0.9ppm/℃の炭素基板を耐熱性基板として得た。この炭素基板にガラスペースト(昭栄化学工業(株)製G−523N)を塗布し、600℃で1時間焼成して表面に厚さ2μmのシリコン酸化膜を形成した。
Comparative Example 1
In this comparative example, carbon fiber was used as the substrate material. For example, carbon fiber (Toray-made T-300 equivalent: fiber diameter 15 μm) and phenol resin are mixed and hot-pressed in nitrogen gas at a temperature of 1000 ° C. and a pressure of 19.6 Pa, and the thermal expansion coefficient in the plane direction A carbon substrate of 0.9 ppm / ° C. was obtained as a heat resistant substrate. A glass paste (G-523N manufactured by Shoei Chemical Industry Co., Ltd.) was applied to the carbon substrate and baked at 600 ° C. for 1 hour to form a silicon oxide film having a thickness of 2 μm on the surface.

スパッタリング装置を用いて耐熱性基板の表面に銅をスパッタリングし、厚さ5μmの銅薄膜を形成した。更に、レジスト用フィルム(東京応化(株)製DF)で銅薄膜をラミネートした後、露光、現像処理し、銅薄膜が部分的に露呈するエッチング用レジスト膜として形成した。その後、55℃のHF/HNO水溶液(HF/HNO/水=1/1/2)を用いてエッチングレジスト膜が形成された部分以外の銅薄膜を除去した後、エッチング用レジスト膜を除去して金属銅からなる導体回路を形成した。 Copper was sputtered onto the surface of the heat resistant substrate using a sputtering apparatus to form a copper thin film having a thickness of 5 μm. Furthermore, after laminating a copper thin film with a resist film (DF manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.), it was exposed and developed to form an etching resist film in which the copper thin film was partially exposed. Thereafter, the copper thin film other than the portion where the etching resist film is formed is removed using a 55 ° C. HF / HNO 3 aqueous solution (HF / HNO 3 / water = 1/1/2), and then the etching resist film is removed. Thus, a conductor circuit made of metallic copper was formed.

次いで、スピンコート法を用いて予め粘度を30Pa・sに調整した感光性カルド型ポリマーの溶液を耐熱性基板の主面全面に塗布した後、温度150℃で20分間乾燥させて感光性カルド型ポリマーの半硬化膜からなる樹脂層を形成した。次いで、ウエハWのパッド部及び信頼性評価試験装置10のポゴピン24Aとの接続用パッド部11Eに相当する開口部部分に黒円が描画されたフォトエッチング用マスクを上記樹脂層上に載置した後、紫外線を400mJ/cmの条件で照射して上記樹脂層を露光、現像処理し、ウエハWと接続するための接続用開口部及び信頼性評価試験装置10のポゴピン24Aと接続するための接続用パッド部を露出するための開口部を形成した。その後、250℃で120分間で樹脂層を本硬化させ、絶縁性被膜11Fを形成した。更に、金メッキ浴を用いて厚さ0.03μmの金層をウエハWとの接続パッド部及び信頼性評価試験装置10との接続用パッド部の表面に形成してコンタクタを得た。 Next, a photosensitive cardo type polymer solution whose viscosity has been adjusted to 30 Pa · s in advance using a spin coating method is applied to the entire main surface of the heat-resistant substrate, and then dried at 150 ° C. for 20 minutes to form a photosensitive cardo type. A resin layer made of a semi-cured polymer film was formed. Next, a photoetching mask having black circles drawn on the opening portion corresponding to the pad portion 11E for connection to the pad portion of the wafer W and the pogo pin 24A of the reliability evaluation test apparatus 10 was placed on the resin layer. Thereafter, the resin layer is exposed and developed by irradiating with ultraviolet rays at a condition of 400 mJ / cm 2 , and the connection opening for connecting to the wafer W and the pogo pin 24A of the reliability evaluation test apparatus 10 are connected. An opening for exposing the connection pad was formed. Thereafter, the resin layer was fully cured at 250 ° C. for 120 minutes to form an insulating coating 11F. Further, a contactor was obtained by forming a gold layer having a thickness of 0.03 μm on the surface of the connection pad portion with the wafer W and the connection pad portion with the reliability evaluation test apparatus 10 using a gold plating bath.

比較例2
本比較例ではフェノール樹脂板を使用した以外は比較例1と同様である。このフェノール樹脂板は未硬化のフェノール樹脂をフッ素樹脂製の鋳型に入れ、120℃で硬化させたものである。この基板の平面方向の熱膨張率は60ppm/℃であった。
Comparative Example 2
This comparative example is the same as Comparative Example 1 except that a phenol resin plate is used. This phenolic resin plate is obtained by placing uncured phenolic resin in a fluororesin mold and curing it at 120 ° C. The thermal expansion coefficient in the plane direction of this substrate was 60 ppm / ° C.

上記各実施例及び各比較例で得られたコンタクタについてバンプアレイシートを用い、25℃及び250℃におけるウエハWとコンタクタとのコンタクト率を求め、下記表1に示す結果を得た。下記表1に示す結果によれば、本実施例1、2のコンタクタ11はいずれも100%のコンタクト率を示し、250℃の高温下での使用することができることが判った。これに対し、比較例1、2の場合には室温程度の温度下では100%のコンタクト率を示すが、250℃の高温下での使用には耐え得ないこと判った。   The contact ratio between the wafer W and the contactor at 25 ° C. and 250 ° C. was determined using a bump array sheet for the contactors obtained in the above Examples and Comparative Examples, and the results shown in Table 1 below were obtained. According to the results shown in Table 1 below, it was found that the contactors 11 of Examples 1 and 2 both showed a contact rate of 100% and could be used at a high temperature of 250 ° C. On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, a contact rate of 100% was exhibited at a temperature of about room temperature, but it was found that it could not withstand use at a high temperature of 250 ° C.

Figure 0004658998
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尚、本発明は上記実施形態に何等制限されるものではなく、本発明の範囲内において各構成要素を適宜設計変更することができる。本発明のシェルは上記実施形態に何等制限されるものではない。例えば、シェルのコンタクタの平面方向の熱膨張率が1〜50ppm/℃を示す耐熱性基板を有するものであれば本発明に包含される。また、本発明のシェルは信頼性評価試験以外にも使用できることは云うまでもない。また、本実施形態ではコンタクタ11とウエハW間に異方性導電性シート31が介在していることが好ましいが、コンタクタ11のバンプとウエハWの電極パッドが弾力的に接触する構造になっていれば、異方性導電性シート31は介在しなくても良い。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and the design of each component can be changed as appropriate within the scope of the present invention. The shell of the present invention is not limited to the above embodiment. For example, the invention includes any heat-resistant substrate having a thermal expansion coefficient of 1 to 50 ppm / ° C. in the planar direction of the contactor of the shell. Needless to say, the shell of the present invention can be used for purposes other than the reliability evaluation test. In this embodiment, it is preferable that the anisotropic conductive sheet 31 is interposed between the contactor 11 and the wafer W. However, the bumps of the contactor 11 and the electrode pads of the wafer W are elastically in contact with each other. If so, the anisotropic conductive sheet 31 may not be interposed.

本発明のシェルは、半導体ウエハの信頼性評価試験に好適に利用することができる。   The shell of the present invention can be suitably used for a reliability evaluation test of a semiconductor wafer.

本発明のシェルの一実施形態を用いて信頼性評価試験を行うための信頼性評価試験装置の一例を示す図で、(a)はその要部を示す構成図、(b)はコントローラを示す斜視図である。It is a figure which shows an example of the reliability evaluation test apparatus for performing a reliability evaluation test using one Embodiment of the shell of this invention, (a) is a block diagram which shows the principal part, (b) shows a controller. It is a perspective view. 図1に示す信頼性評価試験装置を用いてウエハの信頼性評価試験を行う状態の要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the state which performs the reliability evaluation test of a wafer using the reliability evaluation test apparatus shown in FIG. 本発明のシェルの一実施形態に用いられるコンタクタを示す図で、(a)はその断面図、(b)はその平面図である。It is a figure which shows the contactor used for one Embodiment of the shell of this invention, (a) is the sectional drawing, (b) is the top view. 本発明のシェルの他の実施形態に用いられるコンタクタを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the contactor used for other embodiment of the shell of this invention. ウエハとコンタクタを位置合わせしてシェルとして一体化するアライナーの一例を示す図で、(a)はその外観を示す斜視図、(b)は固定機構を示す断面図である。It is a figure which shows an example of the aligner which aligns a wafer and a contactor and integrates as a shell, (a) is a perspective view which shows the external appearance, (b) is sectional drawing which shows a fixing mechanism. ウエハ搬送具を用いてシェルを吸着した状態を示す側面図である。It is a side view which shows the state which adsorb | sucked the shell using the wafer conveyance tool. (a)は図2に示す押圧機構を介してシェルを構成するコンタクタとウエハが一括接触する状態の側面を示す模式図、(b)はコンタクタが撓んだ状態を誇張して示す側面図である。(A) is a schematic diagram showing a side surface of the contactor constituting the shell and the wafer in contact with each other through the pressing mechanism shown in FIG. 2, and (b) is a side view exaggerating the state in which the contactor is bent. is there. (a)は信頼性評価試験方法で使用されるシェルのウエハの銅配線における電極パッド部を拡大して示す断面図、(b)は従来の加熱炉を用いて行う信頼性評価試験方法で使用されるウエハの銅配線における電極パッド部を拡大して示す断面図である。(A) is sectional drawing which expands and shows the electrode pad part in the copper wiring of the wafer of the shell used by the reliability evaluation test method, (b) is used by the reliability evaluation test method performed using the conventional heating furnace. It is sectional drawing which expands and shows the electrode pad part in the copper wiring of the wafer used. エレクトロマイグレーション試験に用いられるウエハ上の試験パターンを示す平面図で、(a)は片終端タイプを示す図、(b)は両終端タイプを示す図である。It is a top view which shows the test pattern on the wafer used for an electromigration test, (a) is a figure which shows a single terminal type, (b) is a figure which shows both terminal types. エレクトロマイグレーション試験中の相対抵抗変化とテスト時間の関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relative resistance change during an electromigration test, and the relationship of test time. エレクトロマイグレーション試験による累積不良を示すグラフである。It is a graph which shows the accumulation defect by an electromigration test. パルス直流を用いたエレクトロマイグレーション試験において印加する電流の波形である。It is a waveform of the electric current applied in the electromigration test using pulse direct current. 交流を用いたエレクトロマイグレーション試験において印加する交流の波形である。It is the waveform of the alternating current applied in the electromigration test using alternating current. (a)〜(c)はそれぞれ主拡散パスとMTFの配線幅依存性の関係を示す図である。(A)-(c) is a figure which shows the relationship of the wiring width dependence of a main diffusion path and MTF, respectively. (a)は臨界長測定結果を示すグラフ、(b)はMTFのReservoir長依存を示すグラフである。(A) is a graph which shows a critical length measurement result, (b) is a graph which shows Reservoir length dependence of MTF. TTF、初期抵抗のウエハ分布と示す図である。It is a figure showing a wafer distribution of TTF and initial resistance. MTF、σのJuseに与える影響を示すグラフである。It is a graph which shows the influence which it has on Muse of MTF and (sigma). (a)は電流のバラツキによるJuseロスを示すグラフ、(b)は温度分布によるJuseロスを示すグラフである。(A) is a graph which shows the Juse loss by the variation in electric current, (b) is a graph which shows the Juse loss by temperature distribution. BT試験(TDDB試験)で使用する試験パターンの一例を示す図で、(a)は上層配線のパターンを示す平面図、(b)は(a)の断面図、(c)は下層配線のパターンを示す平面図、(d)は(c)の断面図である。It is a figure which shows an example of the test pattern used by BT test (TDDB test), (a) is a top view which shows the pattern of upper layer wiring, (b) is sectional drawing of (a), (c) is the pattern of lower layer wiring (D) is sectional drawing of (c). 本実施形態のシェルを構成するコンタクタを製造する工程を示す図である。It is a figure which shows the process of manufacturing the contactor which comprises the shell of this embodiment. 図20に示す工程に続くコンタクタ製造工程を示す図である。It is a figure which shows the contactor manufacturing process following the process shown in FIG. 図21に示す工程に続くコンタクタ製造工程を示す図である。It is a figure which shows the contactor manufacturing process following the process shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

11 コンタクタ
11A 耐熱性基板
11B 導体回路
11C バンプ
11D 接続パッド部
11F 絶縁性被膜
11G シリコン酸化膜(絶縁層)
31 異方性導電シート
32 ウエハホルダー
W ウエハ
11 Contactor 11A Heat Resistant Substrate 11B Conductor Circuit 11C Bump 11D Connection Pad 11F Insulating Coating 11G Silicon Oxide Film (Insulating Layer)
31 Anisotropic conductive sheet 32 Wafer holder W Wafer

Claims (11)

耐熱性基板及びこの耐熱性基板上に接続パッド部が形成された導体回路を有し且つ160℃以上の温度で半導体ウエハの信頼性評価試験を行う際に使用され、上記耐熱性基板の熱膨張率が1〜50ppm/℃であるコンタクタと、磁性材料によって形成され且つ上記半導体ウエハを保持するウエハホルダーとを備えたシェルであって、上記シェルは、上記信頼性試験を行う際に、上記ウエハホルダーに上記半導体ウエハが載置され、上記コンタクタの複数の接続パッド部と上記半導体ウエハの複数の電極パッドが一括接触し、上記 半導体ウエハが上記ウエハホルダーと上記コンタクタの間に介在した状態で、磁気回路ま たは磁石を有するウエハ搬送具を上記コンタクタに接触させ、上記磁気回路または上記磁 石の磁力によって上記ウエハホルダーを上記コンタクタ側へ吸引して上記ウエハホルダー、上記半導体ウエハ及び上記コンタクタが搬送可能に一体化してなることを特徴とするシェル。A heat resistant substrate and a conductor circuit having a connection pad portion formed on the heat resistant substrate, and is used when performing a reliability evaluation test of a semiconductor wafer at a temperature of 160 ° C. or higher, and the thermal expansion of the heat resistant substrate. A shell comprising a contactor having a rate of 1 to 50 ppm / ° C. and a wafer holder formed of a magnetic material and holding the semiconductor wafer, wherein the shell is used when the reliability test is performed. state in which the semiconductor wafer is placed on the holder, a plurality of electrode pads of a plurality of connection pad portions and the semiconductor wafer of the contactors collectively contact, the semiconductor wafer is interposed between the wafer holder and the contactor in a magnetic circuit or is brought into contact with the wafer transfer device having a magnet to the contactor, the Uehaho by the magnetic circuit or magnetic force of the magnet Shell the loaders by suction into the contactor side above the wafer holder, the semiconductor wafer and the contactor is characterized by being integrated to be conveyed. 上記耐熱性基板の熱膨張率は、平面方向の熱膨張率であることを特徴とする請求項1に記載のシェル。  The shell according to claim 1, wherein the thermal expansion coefficient of the heat resistant substrate is a thermal expansion coefficient in a plane direction. 上記耐熱性基板の熱膨張率は、2〜30ppm/℃であることを特徴とする請求項2に記載のシェル。The thermal expansion coefficient of the heat resistant substrate, the shell according to Motomeko 2 it is a 2~30ppm / ℃. 上記導体回路は、バンプを有していることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のシェル。  The shell according to claim 1, wherein the conductor circuit has a bump. 上記耐熱性基板は、耐熱性樹脂、金属、半導体及びセラミックの中から選択される少なくとも一種から形成されており、上記耐熱性基板として少なくとも金属または半導体が選択された時には上記耐熱性基板の表面と上記導体回路の間に絶縁層を形成することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のシェル。  The heat-resistant substrate is formed of at least one selected from a heat-resistant resin, a metal, a semiconductor, and a ceramic. When at least a metal or a semiconductor is selected as the heat-resistant substrate, The shell according to claim 1, wherein an insulating layer is formed between the conductor circuits. 上記耐熱性基板として選択された上記耐熱性樹脂は、ポリイミド、ビスマレイミドトリアジンまたはガラスクロス若しくは炭素繊維を補強材として含む耐熱性樹脂の中から選択される少なくとも一種の耐熱性樹脂であることを特徴とする請求項5に記載のシェル。 The heat- resistant resin selected as the heat-resistant substrate is at least one heat-resistant resin selected from polyimide, bismaleimide triazine, or a heat resistant resin containing glass cloth or carbon fiber as a reinforcing material. The shell according to claim 5. 上記耐熱性基板として選択された上記金属は、アルミニウム、銅、ステンレス、インバー合金、インバーの中から選択される少なくとも一種の金属であることを特徴とする請求項5に記載のシェル。6. The shell according to claim 5, wherein the metal selected as the heat resistant substrate is at least one metal selected from aluminum, copper, stainless steel, Invar alloy, and Invar. 上記耐熱性基板として選択された上記セラミックは、窒化アルミニウムまたは炭化珪素であることを特徴とする請求項5に記載のシェル。 The shell according to claim 5, wherein the ceramic selected as the heat resistant substrate is aluminum nitride or silicon carbide. 上記接続パッド部及び上記バンプ以外の部分の上記耐熱性基板の表面に絶縁性被膜が設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項8のいずれか1項に記載のシェル。The shell according to any one of claims 1 to 8, wherein an insulating film is provided on a surface of the heat resistant substrate other than the connection pad portion and the bump. 上記絶縁層がシリコン酸化膜であることを特徴とする請求項5に記載のシェル。  6. The shell according to claim 5, wherein the insulating layer is a silicon oxide film. 上記コンタクタの接続パッド部と上記半導体ウエハの電極パッド部との間に異方性導電性フィルムが介在していることを特徴とする請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載のシェル。  11. The shell according to claim 1, wherein an anisotropic conductive film is interposed between the connection pad portion of the contactor and the electrode pad portion of the semiconductor wafer. .
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