半導體裝置的測試裝置及測試方法

2023-06-22 20:32:06 4

專利名稱：半導體裝置的測試裝置及測試方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體裝置的測試裝置以及測試方法，特別涉及使用測
試裝置來對半導體裝置進行篩選(screening)從而剔除初期不合格時的測試 裝置以及測試方法。
背景技術：
半導體集成電路器件(device)等半導體裝置，需要為了剔除初期不合 格而進行篩選。在已有的篩選方法中具有代表性的是通過電壓加速的方法以 及通過溫度加速的方法。 一般來說，半導體裝置在常溫(25°C-30°C)下使用 時，從開始使用到約1000小時之間的時間段發生初期不合格，真正的使用 壽命約為30萬小時。
因此，在常溫下對半導體裝置進行篩選的話，為進行篩選需要將近1000 小時的長時間。在此， 一般的篩選通常在125。C進行，不是實施1000小時， 而是實施大約1小時到大約96小時。
在使用發熱量大的半導體裝置的個人電腦(personal computer)或服務 器(server)中，為了抑制半導體裝置溫度上升而進行冷卻，在基板上設有 大型風扇(fan)，進行風扇冷卻，液體冷卻，氣體冷卻，珀爾貼(Peltier) 冷卻等。在對發熱量大的半導體裝置進行篩選時，由於半導體裝置的製造誤 差等原因，即使在相同電壓以及溫度下，半導體裝置各自的發熱量也會產生 差異。由於該發熱量的差異，導致半導體裝置的溫度超出了規定的溫度控制 範圍。
在以往的用於進行篩選的測試裝置中，每個半導體裝置都設有具有加熱 器(heater)的熱印頭(thermal head)。在對半導體裝置進行篩選時，必須 在使溫度可變的溶液(水或氟化不活性溶液(Fluorinert，美國3M公司產品) 等)在熱印頭中循環，並且將全部熱印頭貼緊在所對應的半導體裝置上，通 過溶液以及加熱器的熱量對半導體裝置進行溫度控制。更具體的說，在安裝在測試裝置上的多個半導體裝置中確定發熱量第一 大的半導體裝置，設定在熱印頭中循環的溶液的溫度，使得在該半導體裝置 達到規定溫度時的加熱器功率變為最小。即，以發熱量第一大的半導體裝置 作為基準對溶液的溫度進行設定。對於其他的半導體裝置，通過對各個加熱 器功率分別進行調整來進行控制從而使其達到規定溫度。
然而，在安裝在測試裝置上的多個半導體裝置中，在發熱量的誤差非常 大的情況下，在進行篩選時，有時半導體裝置的溫度脫離規定溫度的範圍。 例如，如果不將加熱器功率設為大致0%，並且使循環的溶液的溫度接近常 溫，則有時存在不能控制在規定溫度內的發熱量大的半導體裝置，相反，對 於發熱量小的半導體裝置，即使將對應的加熱器功率設大致100%，由於溶
液溫度低的原因，半導體裝置的發熱仍然被奪走，從而出現如圖17所示的
未達到規定溫度的情況。
圖17是在對進行篩選時的半導體裝置的溫度控制示例進行說明的圖。 在圖17中，縱軸為溫度，橫軸為時間。此外，TR為進行篩選時的規定溫度 (typical值)，TRU以及TRL分別為規定溫度的上限值及下限值。作為示 例，在安裝在測試裝置上的半導體裝置中，發熱量大的半導體裝置的溫度以 DV11來表示，發熱量小的半導體裝置的溫度以DV12來表示。
如圖17所示，在為使發熱量大的半導體裝置的溫度(DV11)收束在規 定溫度的範圍內而降低循環溶液的溫度的情況下，即使將加熱器功率設成最 大，發熱量小的半導體裝置的溫度(DV12)也有時熱量不足而無法達到規 定溫度的下限值TRL。
這種未達到規定溫度(在預先設定的設定時間內沒有達到規定溫度)的 半導體裝置，因為未能施加用於發現初期不合格品的規定應力(stress)，因 此或是切斷半導體裝置的供給電源實施再次篩選，或是作為不合格品進行處 理。
此外，關於為進行半導體裝置的測試的溫度控制技術已經有多種提案 (參照專利文獻1 5等。)。
在專利文獻l中，提出這樣的預燒裝置，即，將用於加熱被測試電子元 件的加熱區塊與用於冷卻被測試電子元件的冷卻區塊置為熱浮動狀態 (floating)，能夠獨立的控制大多數電子元件的溫度，對於自身發熱量不同的大多數電子元件，同時進行預燒(bumin)測試。
在專利文獻2中，提出了一種半導體測試系統，通過對容置有IC器件的接觸區塊(contact block)的溫度進行控制，來使IC器件保持一定的溫度。具體地說，提出了一種溫度控制技術，在容置IC器件的接觸區塊中設有空洞部，對應於IC器件的基體溫度，選擇性地從設在空洞部中的高溫控制用噴嘴向接觸區塊噴射高溫控制用液體，或從低溫控制用噴嘴向接觸區塊噴射低溫控制用液體。
在專利文獻3中，提出了一種溫度控制技術，為了能夠對電子元件等被處理體快速實施加熱處理或是冷卻處理，能夠精確並且靈敏的控制被處理體溫度。
在專利文獻4中，提出了一種預燒裝置，在能夠對被測定器件分別進行溫度控制的同時，提高在預燒測試中的溫度精度以及操作性。
在專利文獻5中，提出了一種測試預燒裝置，以元件為單位對中等功率及高功率的IC等半導體元件進行溫度計測及溫度調整，同時使其老化(aging)，從而排除初期不合格的不合格品。
專利文獻1:日本特開2005-265665號公報
專利文獻2:日本特開2001-51012號公報
專利文獻3:日本特開2006-310631號公報
專利文獻4:日本特開2000-304804號公報
專利文獻5:日本特開2005-156172號公報

發明內容
本發明的目的在於，提供一種半導體裝置的測試裝置以及測試方法，能夠與製造誤差等導致的半導體裝置的發熱量的差異無關地，並且良好的控制半導體裝置的溫度。
本發明具有溫度檢測部，能夠分別檢測出多個半導體裝置中的每個半導體裝置的溫度；溫度控制單元，根據溫度檢測部的檢測結果控制半導體裝置的溫度。溫度控制單元具有熱印頭，對半導體裝置進行冷卻或加熱；多種溶液用配管，使設定為相互不同的溫度多種溶液進行並排的流通；流路切換部，切換是否使在溶液用配管內流通的溶液在熱印頭內流通。
8通過本發明，即使對於下述的特定的半導體裝置，也能夠通過將溶液切換至高溫，或者切斷溶液的流通，從而將半導體裝置的溫度控制在規定溫度範圍內，這種特定的半導體裝置是指，因作為測試對象的半導體裝置的製造誤差等導致發熱量誤差大，使發熱量大的半導體裝置的溫度收束在規定溫度時，會奪走其熱量，導致成為不能達到規定溫度的發熱量小的半導體裝置。


圖1是表示在本發明的實施方式中半導體裝置的測試裝置的構成示例的圖。
圖2是表示在本實施方式中溶液路線的示例的圖。
圖3是表示在本實施方式中測試板(checkbroad)的示例的圖。
圖4是表示在本實施方式中的溫度控制單元中的溶液路線的示例的圖。
圖5A是表示在本實施方式中熱印頭以及其周邊部的構成例的俯視圖。
圖5B是圖5A所示的熱印頭及其周邊部的A向視圖。
圖5C是圖5A所示熱印頭及其周邊部的B向視圖。
圖6A是表示在本實施方式中熱印頭及其周邊部的其它的構成例的俯視圖。
圖6B是圖6A所示熱印頭及其周邊部的C向視圖。
圖6C是圖6A所示熱印頭及其周邊部的D向視圖。
圖7是表示在本實施方式中流路切換機構的示例的圖。
圖8是表示在本實施方式中流路切換機構的其他的示例的圖。
圖9是表示在本實施方式中流路切換機構的其他的示例的圖。
圖IOA是在本實施方式中熱印頭的仰視圖。
圖10B是在本實施方式中熱印頭的側視圖。
圖IIA是在本實施方式中對熱印頭的移動控制進行說明的圖。
圖IIB是在本實施方式中對熱印頭的移動控制進行說明的圖。
圖12是表示本實施方式的測試裝置的動作的流程圖。
圖13是表示本實施方式的測試裝置的動作的流程圖。
圖14是為了對本實施方式中溫度控制進行說明的圖。
圖15是為了對本實施方式中溫度控制單位進行說明的圖。圖16是表示本實施方式中測試裝置的功能檢查動作的流程圖。
圖17是為了對半導體裝置的測試裝置中的溫度控制示例進行說明的圖。
具體實施例方式
下面，根據附圖對本發明的實施方式進行說明。
圖1是表示本發明的一個實施方式中半導體裝置的測試裝置的構成例的框圖。本實施方式測試裝置，對半導體裝置進行加熱或冷卻，從而在與常溫不同的溫度環境中對半導體裝置實施測試和評價，例如能夠適於進行用於剔除初期不合格品的篩選的測試裝置(預燒裝置)等。
如圖1所示，本實施方式的測試裝置具有控制部10;溫度控制部20;
溫度檢測部30;熱交換器41、 42;溫度控制單元50以及測試板60。對於溫度控制單元50以及測試板60，以一個溫度控制單元50和一個測試板60作為1組，設有多個組。另外，在圖1中，對於用於使溶液循環的配管省略圖示，所述溶液是溫度能夠變化的溶液，用於對安裝在測試板60上的半導體裝置(測試對象的半導體裝置)進行溫度控制。
控制部IO對測試裝置內的各功能部進行總體控制。例如，控制部10根據通過溫度檢測部30檢測出的半導體裝置的溫度(半導體裝置的發熱量)，對溫度控制部20進行控制指示。此外，例如，控制部IO，對在測試中對安裝在測試板60上的半導體裝置施加的電壓及信號進行控制，並且根據該測試結果等判斷半導體裝置是否為不合格品，並輸出判斷結果。
溫度控制部20相應來自控制部10的控制指示，對熱交換器41、 42和溫度控制單元50進行控制，從而對安裝在測試板60上的半導體裝置進行溫度控制。溫度控制部20具有溶液溫度控制部21、流路控制部22、加熱器控制部23以及熱印頭移動量控制部24。
溶液溫度控制部21對熱交換器41、 42進行控制，為了控制半導體裝置的溫度，在測試裝置內控制溶液溫度，更詳細的說，對在各溫度控制單元50中循環的溫度能夠變化的溶液(水或氟化非活性液體等)的溫度進行控制。另外，在本實施方式中具有2個熱交換器41、 42，使設定為不同溫度的溶液進行循環，通過熱交換器(高)41對高溫一方的溶液的溫度進行調整，通過熱交換器(低)42對低溫一方的溶液的溫度進行調整。流路控制部22對在溫度控制單元50內設置的流路切換機構進行控制。
加熱器控制部23對在溫度控制單元50內的熱印頭上設置的加熱器的輸出(加熱器功率)進行控制。熱印頭移動量控制部24對在溫度控制單元50內的熱印頭在上下方向(熱印頭上的能夠與半導體裝置接觸的面的法線方向)上的移動量進行控制。
溫度檢測部30根據溫度控制單元50內的熱印頭上設置的溫度傳感器的輸出，對測試板60上安裝的半導體裝置的溫度進行檢測。由此，溫度檢測部30對測試板60上安裝的每個半導體裝置的發熱量進行監視。
溫度控制單元50，通過對測試板60上安裝的半導體裝置進行加熱或冷卻，來對半導體裝置的溫度進行控制。溫度控制單元50構成為這樣的結構:熱印頭被設置成分別與測試板60上安裝的半導體裝置對應，能夠對各個半導體裝置獨立的進行溫度控制。此外，溫度控制單元50具有溫度傳感器，所述溫度傳感器用於分別與安裝在測試板60上的半導體裝置對應地測定半導體裝置的溫度。
測試板60是安裝有作為測試對象的半導體裝置的插件板。測試板60，在進行測試時與控制部10電連接，經由測試板60而在控制部10與半導體裝置之間進行信號等的收發。
圖2是表示為了對半導體裝置的溫度進行控制而在本實施方式的測試裝置內進行循環的溶液的路線的示例的圖。如上述那樣，在本實施方式的測試裝置中，設定為不同的兩種溫度的溶液在進行循環。
通過熱交換器(高)41調整至設定溫度的溶液，在溶液用配管(高溫一方)43A、 43B內流動，被分別供給到各溫度控制單元50，然後在溶液用配管(高溫一方)45A、 45B內流動而返回熱交換器(高)41。
同樣，通過熱交換器(低)42調整至設定溫度的溶液，在溶液用配管(低溫一方)43A、 43B內流動，被分別供給到各溫度控制單元50，然後在溶液用配管(低溫一方)46A、 46B內流動而返回熱交換器(低)42。
由此，設定為高溫一方溫度的溶液以及設定為低溫一方溫度的溶液分別在測試裝置內進行循環，向各溫度控制單元50流通。
圖3是表示本實施方式中測試板60的示例的圖。測試板60上安裝有多個IC插口 61 (socket)，各IC插口 61安裝有作為測試對象的半導體裝置63。此外，測試板60具有端子組62，該端子組62經由未圖示的配線而與與IC插口61電連接。安裝在測試板60的IC插口61上的半導體裝置63經由配線以及端子組62而與控制部10電連接，從而收發信號等。
另外，在圖3所示的例子中，雖然IC插口 61配置成4行5列的矩陣(matrix)狀，但是本發明並不局限於此。測試板60上的IC插口 61的配置方法以及配置數量是任意的。此外，測試裝置內的全部的測試板60也可以不是相同的結構，例如IC插口61的配置方法、配置數、大小、形狀等不同結構的不同測試板60可以在測試裝置內混存。
圖4是表示在溫度控制單元50中的溶液路線的示例的圖。
溫度控制單元50具有用於對半導體裝置進行加熱或冷卻的多個熱印頭51。熱印頭51設置成分別與安裝在測試板60上的半導體裝置對應。此外，溫度控制單元50 具有設定為高溫一方溫度的溶液進行流動的溶液用配管(高溫一方)52以及設定為低溫一方溫度的溶液進行流動的溶液用配管(低溫一方)53，能夠對各熱印頭51提供設定為高溫一方溫度的溶液以及設定為低溫一方溫度的溶液。
在本實施方式中的熱印頭以及其周邊部的構成例在圖5A 圖5C中表示。圖5A是表示熱印頭以及其周邊部的構成例的俯視圖，圖5B是圖5A的A向視圖，圖5C是圖5A的B向視圖。
在圖5A 圖5C中，101為熱印頭，102為設定為高溫一方溫度的溶液進行流動的溶液用配管(高溫一方)，103為設定為低溫一方溫度的溶液進行流動的溶液用配管(低溫一方)，104為用於使溶液在熱印頭101內通過的溶液用配管。溶液用配管(高溫一方)102相當於圖4所示的溶液用配管(高溫一方)52，溶液用配管(低溫一方)103相當於圖4所示的溶液用配管(低溫一方)53。
在溶液用配管(高溫一方)52與溶液用配管104的連接部，以及溶液用配管(低溫一方)53與溶液用配管104的連接部，分別設置有流路切換機構105。通過該流路切換機構105來切換是否使溶液在熱印頭101內進行循環，從而能夠對於熱印頭101控制溶液流路的打開或切斷。
在如圖5A 圖5C所示結構中，通過流路切換機構105能夠選擇性地使設定為高溫一方溫度的溶液或設定為低溫一方溫度的溶液在熱印頭101內流通。另外，通過對各流路切換機構105進行控制，使其切斷流向熱印頭101的溶液的流路，能夠使設定為高溫一方溫度的溶液以及設定為低溫一方溫度的溶液都不在熱印頭101內流動。
另外，如圖5A 圖5C中所示，雖然示出了使設定為高溫一方溫度的溶液或設定為低溫一方溫度的溶液選擇性的在熱印頭101內進行流通的結構，但是也可以是在測試裝置中僅使設定為某個溫度的1種溫度的溶液進行循環，如圖6A 圖6C所示的結構，通過切換是否使溶液在熱印頭101內流通，來進行半導體裝置的溫度控制。
圖6A 圖6C是表示熱印頭及其周邊部的其它的構成例的圖。圖6A為上部俯視圖，圖6B為圖6A的C向視圖，圖6C為圖6A的D向視圖。
在圖6A 圖6C中，201為熱印頭，202為用於使溶液在測試裝置內進行循環的溶液用配管，203為用於使溶液在熱印頭201內通過的溶液用配管。在溶液用配管202與溶液用配管203的連接部設置有流路切換機構204，該流路切換機構204用於切換是否使溶液在熱印頭201內進行循環，即，對熱印頭201控制打開或切斷溶液的流路。由此，能夠使溶液在熱印頭201內流通，或是切斷溶液的流通。
對本實施方式中流路切換機構進行說明。另外，在下面，雖然圖示說明了用於使溶液在測試裝置內進行循環的一種溶液用配管和用於使溶液在熱印頭內通過的溶液用配管，但是在圖5A 圖5C所示構成中，對於用於使溶液在測試裝置內進行循環的各個溶液用配管，只要適用下面說明的流路切換機構即可。
圖7是表示在本實施方式中流路切換機構的示例的圖。在圖7中，301、 302為熱印頭，熱印頭301對應的半導體裝置發熱量小，熱印頭302對應的半導體裝置發熱量大。在用於使溶液在測試裝置內進行循環的溶液用配管303與用於使溶液在熱印頭301、 302內通過的溶液用配管的連接部，設置有控制閥304、 305，該控制閥304、 305用於切換是否使溶液向熱印頭301、 302流通。控制閥304、 305由溫度控制部20內的流路控制部22進行控制。
在使溶液不向熱印頭301、 302流通的情況下對控制闊進行控制，作為控制閥304，如圖示那樣，切斷溶液用配管303與用於使溶液在熱印頭內通過的溶液用配管之間的連接路線。另一方面，在使溶液向熱印頭301、 302流通的情況下對控制閥進行控制，作為控制閥305，如圖示那樣，切斷溶液用配管303的路線，使溶液從溶液用配管303向用於使溶液在熱印頭內通過的溶液用配管流動。
圖8是表示在本實施方式中流路切換機構的其他的示例的圖。
在圖8中，401、 402為熱印頭，熱印頭401對應的半導體裝置發熱量小，熱印頭402對應的半導體裝置發熱量大。在用於使溶液在測試裝置內進行循環的溶液用配管403與用於使溶液在熱印頭401、 402內通過的溶液用配管的連接部，設置有筒狀的部件404、 406，該筒狀的部件404、 406與溶液用配管403的內壁接觸，並且能夠旋轉。
部件404、 406具有開口部405、 407。開口部405、 407設置成這樣的結構在使部件404、 406僅旋轉了適當的角度時，開口部405、 407與用於使溶液在熱印頭401、 402內通過的溶液用配管相吻合。此外，在部件404、 406的內部具有切斷部408、 409，在旋轉部件404、 406而使得用於使溶液在使熱印頭301、 302內通過的溶液用配管與開口部405、 407相吻合的情況下，該切斷部408、 409切斷部件404、 406內的流通路線，在除此以外情況下，該流通路線切斷部408、 409打開部件404、 406內的流通路線。部件404、406由溫度控制部20內的流路控制部22來控制旋轉量。
在不使溶液向熱印頭401、 402流通的情況下進行控制，使得部件404如圖示那樣使開口部405不與用於使溶液在熱印頭內通過的溶液用配管相吻合。另一方面，在使溶液向熱印頭401、 402流通的情況下進行控制，使得部件406如圖示那樣使開口部407與用於使溶液在熱印頭內通過的溶液用配管相吻合。
圖9是表示在本實施方式中流路切換機構的其他的示例的圖。在圖9中，501、 502為熱印頭，熱印頭501對應的半導體裝置發熱量小，熱印頭502對應的半導體裝置發熱量大。在用於使溶液在測試裝置內進行循環的溶液用配管503與用於使溶液在熱印頭501、 502內通過的溶液用配管的連接部，設置有控制閥504、 505，該控制閥504、 505用於切換是否使溶液向熱印頭501、 502流通。控制閥504、 505由溫度控制部20內的流路控制部22進行控制。
14在使溶液不向熱印頭501、 502流通的情況下這樣對控制閥進行控制， 使控制閥504如圖示那樣將溶液用配管503與用於使溶液在熱印頭內通過的 溶液用配管的連接路線切斷。另一方面，在使溶液向熱印頭501、 502流通 的情況下這樣對控制閥進行控制，使控制閥505如圖示那樣，切斷溶液用配 管503的路線，使溶液從溶液用配管503向用於使溶液在熱印頭內通過的溶 液用配管流動。
圖IOA、圖IOB表示本實施方式的熱印頭的構成例。圖IOA是熱印頭的 下部仰視圖，圖IOB是熱印頭的側視圖。另夕卜，在圖IOA、圖10B中，省略 了用於使溶液在熱印頭內通過的溶液用配管。
在IOA、圖10B中，601為熱印頭，602為用於向半導體裝置606傳遞 熱量的加熱器，603是用於測量半導體裝置606的溫度的溫度傳感器，604 為溶液溫度傳遞片。加熱器602以及溫度傳感器603固定在與固定溶液溫度 傳遞片604的區塊不同的區塊605上。
固定溶液溫度傳遞片604的區塊和固定加熱器602以及溫度傳感器603 的區塊605，能夠分別獨立的調整上下方向的移動量。例如，分別設置用於 使固定溶液溫度傳遞片604的區塊和固定加熱器602以及溫度傳感器603的 區塊605進行移動的驅動機構(凸輪(cam)或氣缸等)，根據溫度控制部 20內的熱印頭移動量控制部24來控制驅動機構，調整移動量。另外，移動 量的調整能夠對於每個熱印頭獨立進行。
參照圖11A、圖11B，對本實施方式中熱印頭的移動控制進行說明。圖 IIA是表示測試裝置沒有執行測試的空閒時的狀態，圖IIB是表示執行測試 的測試時的狀態。
在圖IIA、圖11B中，611為溫度控制單元，設置有熱印頭612A 612。 此外，613為測試板，安裝有半導體裝置614A 614E。在此，與半導體裝 置614B、 614C、 614D相比，半導體裝置614A、 614E的測試時的發熱量小。
在利用測試裝置進行測試的情況下，最初固定溶液溫度傳遞片的區塊和 固定加熱器以及溫度傳感器的區塊一起使熱印頭612A 612E進行移動，從 而使它們與半導體裝置614A 614E接觸。然後，在發熱量小並且在預先設 定的設定時間內半導體裝置的溫度沒有達到規定溫度的情況下，或是已經預 測到這種狀態的情況下，如圖11B中的熱印頭612A、 612E那樣，使固定溶液溫度傳遞片的區塊上升，從而使它們相對於半導體裝置614A、 614E而處 於非接觸狀態。這樣，不會奪取必要以上的半導體裝置的熱量，從而能夠減 少測試時半導體裝置的溫度的誤差。
另外，在上述的說明中，雖然溶液溫度傳遞片和加熱器以及溫度傳感器 固定在不同區塊上，但是也可以不分割區塊，而將溶液溫度傳遞片、加熱器 以及溫度傳感器設置在一個區塊上，設置為能夠調整加熱器以及溫度傳感器 的突出量。只要在該情況下通過調整熱印頭的上下方向的移動量從而能夠實
現以下狀態即可，這些狀態是第一狀態，溶液溫度傳遞片、加熱器以及溫 度傳感器全部與半導體裝置接觸；第二狀態，溶液溫度傳遞片不與半導體裝 置接觸，加熱器以及溫度傳感器與半導體裝置接觸；第三狀態，溶液溫度傳 遞片、加熱器以及溫度傳感器全部不與半導體裝置接觸。 下面，對本實施方式中測試裝置的動作進行說明。
圖12是表示本實施方式的測試裝置的動作的流程圖。另外，在圖12中 表示了使用設定為2種不同的溫度的溶液對半導體裝置進行溫度控制的情況 的動作。
首先，在動作開始時，控制部10取得通過溫度檢測部30檢測到的半導 體裝置的溫度(發熱量)(S101)。然後，控制部10根據所取得的半導體 裝置的溫度，對在溫度上升時的上升率進行確認(S102)。
其結果，上升率在預先設定的設定值以下時，即半導體裝置的發熱量小 的情況下，進入到步驟S103。然後，溫度控制部20內的流路控制部22根據 來自控制部10的控制指示來控制流路切換機構，將用於使設定為高溫一方 溫度的溶液循環的溶液用配管和用於使溶液在熱印頭內通過的溶液用配管 相連接，並使得溶液能夠在相連接的兩個上述溶液用配管內相互流通 (S103)。
然後，控制部10取得通過溫度檢測部30檢測出的半導體裝置的溫度(發 熱量)(S104)，根據所取得的半導體裝置的溫度，確認溫度上升率(S105)。 接下來，對應己確認的溫度上升率，根據來自控制部10的控制指示，溫度 控制部20內的溶液溫度控制部21控制熱交換器(高)41來對高溫一方溶液 的溫度進行調整，加熱器控制部23對熱印頭的加熱器功率進行調整(S106)。
然後，控制部10基於通過溫度檢測部30檢測出的半導體裝置的溫度(發熱量)，判斷是否已移至溫度穩定時(S107)。其結果，在沒有移至溫度穩定時，即判斷為溫度上升時的情況下(S107的"否")，返回步驟S104， 重複進行步驟S104 S107的動作，直到控制部10判斷為已經移至溫度穩定 時為止，。另一方面，在步驟S107的判斷的結果是判斷為已經移至溫度穩定時的 情況下(是)，控制部10取得通過溫度檢測部30檢測出的半導體裝置的溫 度(發熱量)(S108)，根據所取得的半導體裝置的溫度，確認溫度變化率 (S109)。接下來，對應已確認的溫度變化率，根據來自控制部10的控制 指示，溫度控制部20內的溶液溫度控制部21控制熱交換器(高)41來對高 溫一方溶液的溫度進行調整，加熱器控制部23對熱印頭的加熱器功率進行 調整(S110)。重複進行步驟S108 S110的動作直至試驗結束為止，在測試結束時(步 驟Slll的"是")，結束溫度控制動作。在步驟S102中確認了上升率的結果是上升率在預先設定的設定值以上 時，即半導體裝置的發熱量大的情況下，進入到步驟S112。然後，溫度控制 部20內的流路控制部22根據來自控制部10的控制指示來控制流路切換機 構，將用於使設定為低溫一方溫度的溶液循環的溶液用配管和用於使溶液在 熱印頭內通過的溶液用配管相連接，並使得溶液能夠在相連接的兩個上述溶 液用配管內相互流通(S112)下面，在步驟S113 S120的動作中，在進行溶液的溫度調整的情況下控 制熱交換器(低)42來對低溫一方溶液的溫度進行調整，僅有這一點與上述 步驟S104 S111的動作不同，其他都相同，因此省略了這部分說明。圖13是表示本實施方式的測試裝置的動作的流程圖。另外，在圖13中， 表示了通過切換是否使溶液在熱印頭101內進行循環，從而對半導體裝置的 溫度進行控制的情況的動作。首先，在動作開始時，控制部10取得通過溫度檢測部30檢測出的半導 體裝置的溫度(發熱量)(S201)，然後，控制部10根據所取得的半導體 裝置的溫度，對在溫度上升時的上升率進行確認(S202)。其結果，上升率在預先設定的設定值以下時，即半導體裝置的發熱量小 的情況下，進入到步驟S203。然後，溫度控制部20內的流路控制部22根據來自控制部10的控制指示來控制流路切換機構，將用於使溶液在測試裝置 內循環的溶液用配管和用於使溶液在熱印頭內通過的溶液用配管切斷，艮卩， 使得不向熱印頭供給溶液(S203)另一方面，上升率在預先設定的設定值以上時，即半導體裝置的發熱量大的情況下，進入到步驟S204。然後，溫度控制部20內的流路控制部22 根據來自控制部10的控制指示來控制流路切換機構，將用於使溶液在測試 裝置內循環的溶液用配管和用於使溶液在熱印頭內通過的溶液用配管相連 接，並使得溶液能夠在相連接的兩個上述溶液用配管內相互流通(S204)。然後，控制部10取得通過溫度檢測部30檢測出的半導體裝置的溫度(發 熱量)(S205)，根據所取得的半導體裝置的溫度，確認溫度上升率(S206)。 接下來，對應已確認的溫度上升率，根據來自控制部10的控制指示，溫度 控制部20內的溶液溫度控制部21控制熱交換器從而對溶液的溫度進行調 整，加熱器控制部23對熱印頭的加熱器功率進行調整(S207)。然後，控制部10基於通過溫度檢測部30檢測出的半導體裝置的溫度(發 熱量)，判對是否已移至溫度穩定時(S208)。其結果，在沒有移至溫度穩 定時，即判斷為溫度上升時的情況下(S208的"否")，返回步驟S205， 重複進行步驟S205 S208的動作，直到控制部10判斷為己經移至溫度穩定 時為止。另一方面，在步驟S208的判斷的結果是判斷為已經移至溫度穩定時的 情況下(是)，控制部10取得通過溫度檢測部30檢測出的半導體裝置的溫 度(發熱量)(S209)，根據所取得的半導體裝置的溫度，確認溫度變化率 (S210)。接下來，對應已確認的溫度變化率，根據來自控制部10的控制 指示，溫度控制部20內的溶液溫度控制部21控制熱交換器來對溶液的溫度 進行調整，加熱器控制部23對熱印頭的加熱器功率進行調整(S211)。重複進行步驟S209 S211的動作直至測試結束為止，在測試結束時(步 驟S212的是)，結束溫度控制動作。另外，在圖12以及圖13中，雖然僅將在執行測試前進行流路切換的情 況作為例子進行表示，但是也可以在測試執行中任意的時間點進行流路切 換。此外，在本實施方式中，雖然能夠通過調整熱印頭的上下方向的移動量來進行半導體裝置的溫度控制，但是在通過熱印頭的移動控制來對半導體裝
置的溫度進行控制的動作中，例如只要在圖13所示的流程圖的步驟S203、 S204中對熱印頭的移動量進行調整即可。具體的說，在步驟S203中對熱印 頭的位置進行調整從而使得溶液溫度傳遞片不接觸半導體裝置即可，在步驟 S204中對熱印頭的位置進行調整從而使得溶液溫度傳遞片接觸半導體裝置 即可。
以上，根據所說明的本實施方式，即使作為測試對象的半導體裝置因制 造誤差等而存在發熱量的差異，也能夠良好的控制半導體裝置的溫度，減少 半導體裝置的溫度誤差。例如，在發熱量的誤差大時，即使對於像以往那樣 如果控制溶液溫度使發熱量大的半導體裝置的溫度收束在規定溫度範圍則 無法達到規定溫度的發熱量小的半導體裝置，也能如圖14所示那樣，將其 控制在規定溫度範圍內。
圖14是表示在本實施方式中通過測試裝置進行半導體裝置的溫度控制 的示例的圖。在圖14中，縱軸為溫度，橫軸為時間。在圖14中，作為示例， 在安裝在測試裝置上的半導體裝置中，發熱量大的半導體裝置的溫度以DV1 表示，發熱量小的半導體裝置的溫度以DV2表示。
TR為在測試時半導體裝置的規定溫度(typical值)，TRU以及TRL為 各自的規定溫度的上限值以及下限值。此外，ST1為溫度上升時的期間，ST2 為溫度穩定時的期間。
通過本實施方式，即使是這樣的半導體裝置，即，如果降低溶液溫度而 使發熱量大的半導體裝置的溫度(DV1)處於規定溫度範圍內，則像以往那 樣不能達到規定溫度的發熱量小的半導體裝置，也會在沒有在設定時間內達 到規定溫度或是未能預測的情況下，將在熱印頭內流通的溶液切換為高溫一 方溫度的溶液，或者，切斷向熱印頭流通的溶液，從而不奪取必要以上的半 導體裝置的熱量，因此，能夠將溫度控制在如圖14的DV2所示的規定溫度 範圍內。由此，對於以往不能同時進行篩選的存在發熱量的差異的半導體裝 置，也能夠同時進行篩選，從而不必進行再度篩選或是將其作為不合格品處 理，在提高測試效率的同時，能夠減少不合格率。
另外，對於向熱印頭內流通的溶液的選擇，換言之，對於對流路切換機 構的控制，可以針對每個半導體裝置分別來進行，也可以針對每個測試板(溫
19度控制單元)分別來進行。此外，對於對流路切換機構的控制，可以如圖15
所示那樣按照在測試裝置701內的測試板702內，由多個測試板702構成的各個組(區域ZONE) 703A、 703B來進行，也可以按照由多個半導體裝置構成的每個半導體裝置組分別來進行。
此外，雖然發熱量的誤差大，但只要能夠對發熱量大的半導體裝置與發熱量小的半導體裝置進行分組(grouping)，就能夠不進行半導體裝置的溫度檢測(監視發熱量)，例如能夠僅在測試前將第1區域703A控制為高發熱用，將第2區域703B控制為低發熱用，則能夠抑制測試裝置的製造成本。
此外，在上述的實施方式中，在測試裝置中使多個溫度的溶液進行循環的情況下，雖然是使高溫一方以及低溫一方的2個溫度的溶液進行循環，但是本發明並不局限於此，也可以使3種以上的不同溫度的溶液進行循環，只要分別設置對熱印頭控制各溫度溶液的流通/切斷的流路切換機構即可。
此外，在本實施方式中的半導體裝置的測試裝置中，也可以具備如圖16的流程圖所示那樣的動作確認功能。
圖16是表示本實施方式中測試裝置的功能檢查動作的流程圖，表示溶液的循環以及切斷的切換功能，即，確認流路切換機構是否正常動作。
首先，動作開始時，溫度控制部20內的流路控制部22根據來自控制部10的控制指示對流路切換機構進行控制，將用於使溶液在測試裝置內進行循環的溶液用配管與用於使溶液在熱印頭內通過的溶液用配管之間的連接路線切斷(S301)。
溫度控制部20內的溶液溫度控制部2根據來自控制部10的控制指示，控制熱交換器將溶液溫度設定為TA°C (S302)。
然後，控制部10控制流路切換機構，將用於使溶液在測試裝置內進行循環的溶液用配管與用於使溶液在熱印頭內通過的溶液用配管之間的連接路線切斷，在此狀態下，取得通過溫度檢測部30檢測出的半導體裝置的溫度(發熱量)，對半導體裝置的溫度進行確認(S303)。
其結果，半導體裝置的溫度若為室溫(測試裝置內的環境溫度)，控制部IO就判斷為流路切換機構的切斷功能沒有異常。接下來，溫度控制部20內的流路控制部22根據來自控制部10的控制指示對流路切換機構進行控制，將用於使溶液在測試裝置內進行循環的溶液用配管與用於使溶液在熱印頭內通過的溶液用配管相連接，並使得溶液能夠在相連接的兩個上述溶液用 配管內相互流通(S304)。
然後，控制部10控制流路切換機構，將用於使溶液在測試裝置內進行
循環的溶液用配管與用於使溶液在熱印頭內通過的溶液用配管相連接，並使 得溶液能夠在相連接的兩個上述溶液用配管內相互流通，在此狀態下，取得
通過溫度檢測部30檢測出的半導體裝置的溫度(發熱量)，對半導體裝置 的溫度進行確認(S305)。
其結果，只要半導體裝置的溫度若為TA。C (溶液溫度)，控制部10就 判斷為流路循環機構的切斷功能沒有異常，最終判斷流路切換機構正常進行 動作(S306)，結束該判斷動作。
在步驟S303的確認的結果中半導體裝置的溫度為TA。C的情況下， 或者在步驟S305的確認的結果中半導體裝置的溫度為室溫的情況下，控 制部IO判斷為流路循環機構的循環以及切斷的切換沒有正常進行，最終 判斷為流路切換機構存在異常(S307)，結束該判斷動作。
此外，同樣地，通過適當的切換狀態，檢測出在此情況下半導體裝置的 溫度，判斷溫度是否適當，也能夠對切換向熱印頭流通的溶液的功能、向熱 印頭的上下方向移動的控制功能(溶液溫度傳遞片接觸/非接觸半導體裝置的 切換功能)是否正常動作進行確認。
此外，上述實施方式都只是實施本發明的具體化的示例，僅僅通過這些 不能對本發明的技術的範圍進行限定的解釈。即，本發明在沒有脫離其技術 思想或是主要特徵的前提下，能夠具有各種實施方式。
產業上的可利用性
通過本發明，即使發熱量的誤差大，也能夠根據發熱量進行控制，從而 能夠良好的控制半導體裝置的溫度，能夠與半導體裝置的發熱量的差異無關 地將半導體裝置的溫度控制在規定溫度範圍內。由此，對於以往需要進行再 度篩選或作為不合格品處理的半導體裝置也能夠同時進行測試，從而提高測 試效率以及合格品率。
權利要求
1.一種半導體裝置的測試裝置，其特徵在於，具有溫度檢測部，其用於針對多個半導體裝置中的每個上述半導體裝置檢測溫度，溫度控制單元，其用於根據上述溫度檢測部的檢測結果來控制上述半導體裝置的溫度；上述溫度控制單元具有熱印頭，其對應於每個上述半導體裝置而設，用於對所對應的上述半導體裝置進行冷卻或加熱，多個溶液用配管，這些溶液用配管使設定為相互不同的溫度的多種溶液並排流通，流路切換部，其用於對上述溶液用配管分別進行切換，使在上述溶液用配管內流通的溶液在上述熱印頭內流通或不流通。
2. 如權利要求1所述的半導體裝置的測試裝置，其特徵在於， 對應每個上述熱印頭而設有上述流路切換部。
3. 如權利要求l所述的半導體裝置的測試裝置，其特徵在於， 上述流路切換部，選擇性地使上述多種溶液中的一種溶液在上述熱印頭內流通。
4. 如權利要求l所述的半導體裝置的測試裝置，其特徵在於， 上述流路切換部，選擇性地使上述多種溶液中的一種溶液在上述熱印頭內流通，或者切斷向上述熱印頭的溶液的流通。
5. 如權利要求l所述的半導體裝置的測試裝置，其特徵在於， 上述多個溶液用配管配置在上述熱印頭的外部，在用於使溶液在上述熱印頭內流通的配管與上述溶液用配管的連接 部，設置有上述流路切換部。
6. 如權利要求l所述的半導體裝置的測試裝置，其特徵在於， 還具有溫度控制部，該溫度控制部根據上述溫度檢測部的檢測結果，對在上述溶液用配管內流通的溶液的溫度進行控制。
7. 如權利要求1所述的半導體裝置的測試裝置，其特徵在於， 上述流路切換部，僅在測試前切換使在上述溶液用配管內流通的溶液在上述熱印頭內流通或不流通。
8. 如權利要求l所述的半導體裝置的測試裝置，其特徵在於，上述熱印頭具有溫度傳遞部件，其用於將在內部流通的溶液的溫度傳遞至上述半導 體裝置，加熱器，其用於加熱上述半導體裝置；能夠在以下兩種狀態之間切換，這兩種狀態是，使上述溫度傳遞部 件以及上述加熱器都與上述半導體裝置相接觸的狀態，僅使上述加熱器 與上述半導體裝置相接觸的狀態。
9. 如權利要求8所述的半導體裝置的測試裝置，其特徵在於， 具有溫度控制部，該溫度控制部根據上述溫度檢測部的檢測結果，在以下兩種狀態之間切換的同時控制上述加熱器的輸出，這兩種狀態是， 使上述溫度傳遞部件以及上述加熱器都與上述半導體裝置相接觸的狀 態，僅使上述加熱器與上述半導體裝置相接觸的狀態。
10. 如權利要求9所述的半導體裝置的測試裝置，其特徵在於， 僅在測試前通過溫度控制部進行控制。
11. 如權利要求l所述的半導體裝置的測試裝置，其特徵在於， 對每個上述半導體裝置分別控制上述半導體裝置的溫度。
12. 如權利要求l所述的半導體裝置的測試裝置，其特徵在於， 針對安裝有多個上述半導體裝置的每個測試板，分別控制上述半導體裝置的溫度。
13. 如權利要求1所述的半導體裝置的測試裝置，其特徵在於， 對由多個半導體裝置構成的每個組，或是對由分別安裝有多個上述半導體裝置的多個測試板構成的每個組，分別控制上述半導體裝置的溫 度。
14. 如權利要求l所述的半導體裝置的測試裝置，其特徵在於， 具有動作確認功能，該動作確認功能用於確認上述測試裝置是否正常動作。
15. —種半導體裝置的測試裝置，其特徵在於， 具有溫度檢測部，其用於針對多個半導體裝置中的每個上述半導體裝置 分別檢測溫度，溫度控制單元，其針對每個上述半導體裝置分別具有熱印頭，該熱 印頭用於對上述半導體裝置進行冷卻或加熱，並且該溫度控制單元用於根據上述溫度檢測部的檢測結果來控制上述半導體裝置的溫度；上述熱印頭具有溫度傳遞部件，其用於將在內部流通的溶液的溫度傳遞至上述半導 體裝置，加熱器，其用於加熱上述半導體裝置；能夠在以下兩種狀態之間切換，這兩種狀態是，使上述溫度傳遞部 件以及上述加熱器都與上述半導體裝置相接觸的狀態，僅使上述加熱器 與上述半導體裝置相接觸的狀態。
16. 如權利要求15所述的半導體裝置的測試裝置，其特徵在於， 對於每個上述半導體裝置分別能夠在以下兩種狀態之間切換，這兩種狀態是，使上述溫度傳遞部件以及上述加熱器都與上述半導體裝置相 接觸的狀態，僅使上述加熱器與上述半導體裝置相接觸的狀態。
17. 如權利要求15所述的半導體裝置的測試裝置，其特徵在於， 具有溫度控制部，該溫度控制部根據上述溫度檢測部的檢測結果，在以下兩種狀態之間切換的同時控制上述加熱器的輸出，這兩種狀態是， 使上述溫度傳遞部件以及上述加熱器都與上述半導體裝置相接觸的狀 態，僅使上述加熱器與上述半導體裝置相接觸的狀態。
18. 如權利要求15所述的半導體裝置的測試裝置，其特徵在於， 上述溫度傳遞部件固定在上述熱印頭的第一區塊上，上述加熱器固定在上述熱印頭的第二區塊上，上述第一區塊與上述第二區塊能夠獨立 的調整移動量。
19. 一種半導體裝置的測試方法，通過溫度控制單元來控制安裝在 測試板上的多個半導體裝置的溫度，從而進行測試，上述溫度控制單元具有熱印頭，並且使設定為相互不同的溫度的多種溶液並排流通，該熱印頭對應於每個上述半導體裝置而設，用於對上述半導體裝置 進行冷卻或加熱，該半導體裝置的測試方法的特徵在於，具有溫度檢測工序，針對每個上述半導體裝置分別檢測上述半導體裝置 的溫度，流路切換工序，根據上述溫度檢測工序的檢測結果來切換流路，選 擇性地使上述多種溶液中的一種溶液在上述熱印頭內流通。
全文摘要
本發明提供一種半導體裝置的測試裝置以及測試方法，具有溫度檢測部，檢測安裝在測試板上的多個半導體裝置的溫度；溫度控制單元，根據其檢測結果控制半導體裝置的溫度，並且，溫度控制單元具有熱印頭，對半導體裝置進行冷卻或加熱；多種溶液用配管，使設定為相互不同溫度的多種溶液並排流通；流路切換部，切換是否使在上述溶液用配管內流通的溶液在熱印頭內流通，對於將發熱量大的半導體裝置的溫度收束在規定溫度範圍內的溶液溫度時導致的不能達到規定溫度的發熱量小的半導體裝置，通過流路切換部在熱印頭內流通的溶液切換為更高溫度的溶液，能夠與發熱量的差異無關地將半導體裝置的溫度控制在規定溫度範圍內。
文檔編號G01R31/26GK101675347SQ20078005301
公開日2010年3月17日 申請日期2007年5月21日 優先權日2007年5月21日
發明者中村英明 申請人:富士通微電子株式會社