(57)【要約】集積回路チップダイを備える試験中のデバイス（ＤＵＴ）の温度を制御する装置と方法は、チップダイに一体的に形成された、温度センシングダイオード等の温度センシング装置を備える。センシング回路は、チップダイの温度を示すダイオードからの信号を感知する。センシング回路は、ＤＵＴの試験に使用されるシステムの中の試験回路の一部とすることができる。センシング回路は温度制御システムに制御信号を送信し、この信号はＤＵＴ温度制御媒体の温度を制御するのに使用される。温度制御媒体は、たとえば、ＤＵＴのパッケージに向けられた温度制御された空気流とすることができる。制御信号に応答して、温度制御システムは空気の温度を所望の温度に制御し、ＤＵＴの温度を制御する。
2004503924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路ウェハの少なくとも一部の温度を制御する装置であって、
前記集積回路ウェハ内に一体化して形成された温度センシング装置と、
前記集積回路ウェハの温度を示す前記温度センシング装置からの信号を受信するセンシング回路と、
前記集積回路ウェハと熱伝達する温度制御媒体と、
前記温度制御媒体の温度を制御する温度制御システムと、を備え、
前記温度制御システムは前記集積回路ウェハの温度を示す信号を使って、前記集積回路ウェハの温度が制御されるように前記温度制御媒体の温度を制御することを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、
前記温度制御媒体は、前記ウェハを支える温度制御チャックであることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置であって、
前記温度制御媒体は、前記ウェハに向けられた温度制御気体流であることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置であって、
前記気体は空気であることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置であって、
前記温度センシング装置は、前記集積回路ウェハ内に形成された温度センシングダイオードであることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置であって、
前記集積回路ウェアの複数の部分の各々が、当該集積回路ウェハの複数の部分の各々の温度を制御できる温度センシング装置を備えることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置であって、
前記集積回路ウェハの複数の部分の各々が前記ウェハ内の個々の集積回路チップダイであることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置であって、
前記センシング回路は前記集積回路ウェハの一部に形成された集積回路の試験に使用されるウェハプローバマシンにおける試験回路の一部であることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置であって、
前記ウェハプローバマシンの試験回路は前記温度制御システムに接続され、当該試験回路は前記集積回路ウェハの温度を示す信号を用いて、前記温度制御システムに供給され、前記温度制御システムが前記温度制御媒体の温度を制御するために用いる制御信号を発生することを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の装置であって、
前記制御信号は、前記温度制御システムによって、前記集積回路ウェハの一部の温度が所望のウェハ温度設定値に制御されるように前記温度制御媒体の温度を第１の温度設定値に設定するために使用されることを特徴とする装置。
【請求項１１】
チャック上の集積回路ウェハの少なくとも一部の温度を制御する方法であって、
前記集積回路ウェハ内に温度センシング装置を一体的に形成するステップと、
前記集積回路ウェハの温度を示す前記温度センシング装置からの信号を受信するステップと、
前記集積回路ウェハと熱伝達する温度制御媒体を提供するステップと、
前記集積回路ウェハの温度を示す信号を使い、前記集積回路ウェハの温度が制御されるように前記温度制御媒体の温度を制御するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、
前記温度制御媒体は、前記ウェハを支える温度制御チャックであることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の方法であって、
前記温度制御媒体は、前記ウェハに向けられた温度制御気体流であることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、
前記気体は空気であることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１１に記載の方法であって、
集積回路ウェハ内に温度センシング装置を一体的に形成するステップは、前記集積回路ウェハ内に温度センシングダイオードを一体的に形成するステップであることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１１に記載の方法であって、
前記集積回路ウェハの複数の部分の各々が、当該集積回路ウェハの複数の部分の各々の温度が制御できる温度センシング装置を備えることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の方法であって、
前記集積回路ウェハの複数の部分の各々は、前記ウェハ内の個々の集積回路チップダイであることを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１１に記載の方法であって、
前記集積回路ウェハ内の温度を示す信号は、前記集積回路ウェハの一部に形成された集積回路を試験するために使用されるウェハプローバマシンの試験回路のセンシング回路によって受信されることを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、
さらに、前記試験回路によって、前記集積回路ウェハの温度を示す信号を用いて前記温度制御媒体の温度を制御するための制御信号を発生するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、
前記制御信号は、前記集積回路ウェハの一部の温度が所望のウェハ温度設定値に制御されるように、前記温度制御媒体の温度を第１の温度設定値に設定するために使用されることを特徴とする方法。
【請求項２１】
集積回路デバイスの少なくとも一部の温度を制御する装置であって、
前記集積回路デバイス内に一体化して形成された集積温度センシング装置と、
前記集積回路デバイスの温度を示す前記温度センシング装置からの信号を受信するセンシング回路と、
前記集積回路デバイスと熱伝達する温度制御媒体と、
前記温度制御媒体の温度を制御する温度制御システムと、を備え、
前記温度制御システムは前記集積回路デバイスの温度を示す信号を使って、前記集積回路デバイスの温度が制御されるように前記温度制御媒体の温度を制御することを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の装置であって、
前記温度制御媒体は、前記デバイスを支える温度制御チャックであることを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項２１に記載の装置であって、
前記温度制御媒体は、前記デバイスに向けられた温度制御気体流であることを特徴とする装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の装置であって、
前記気体は空気であることを特徴とする装置。
【請求項２５】
請求項２１に記載の装置であって、
前記温度センシング装置は、前記集積回路ウェハ内に形成された温度センシングダイオードであることを特徴とする装置。
【請求項２６】
請求項２１に記載の装置であって、
前記集積回路デバイスの複数の部分の各々が、当該集積回路デバイスの複数の部分の各々の温度を制御できる温度センシング装置を備えることを特徴とする装置。
【請求項２７】
請求項２１に記載の装置であって、
前記センシング回路は前記温度制御システムに接続された試験回路の一部であり、前記試験回路は前記集積回路デバイスの温度を示す信号を用いて、前記温度制御システムに印加され、前記温度制御システムが前記温度制御媒体の温度を制御するために使用する制御信号を発生することを特徴とする装置。
【請求項２８】
請求項２７に記載の装置であって、
前記制御信号は、前記温度制御システムによって、前記集積回路デバイスの一部の温度がデバイス温度設定値に制御されるように前記温度制御媒体の温度を第１の温度設定値に設定するために使用されることを特徴とする装置。
【請求項２９】
集積回路デバイスの少なくとも一部の温度を制御する方法であって、
前記集積回路デバイス内に温度センシング装置を一体的に形成するステップと、
前記集積回路デバイスの温度を示す前記温度センシング装置からの信号を受信するステップと、
前記集積回路デバイスと熱伝達する温度制御媒体を提供するステップと、
前記集積回路デバイスの温度を示す信号を使い、前記集積回路デバイスの温度が制御されるように前記温度制御媒体の温度を制御するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３０】
請求項２９に記載の方法であって、
前記温度制御媒体は、前記デバイスを支える温度制御チャックであることを特徴とする方法。
【請求項３１】
請求項２９に記載の方法であって、
前記温度制御媒体は、前記デバイスに向けられた温度制御気体流であることを特徴とする方法。
【請求項３２】
請求項３１に記載の方法であって、
前記気体は空気であることを特徴とする方法。
【請求項３３】
請求項２９に記載の方法であって、
集積回路デバイス内に温度センシング装置を一体的に形成するステップは、前記集積回路デバイス内に温度センシングダイオードを一体的に形成するステップであることを特徴とする方法。
【請求項３４】
請求項２９に記載の方法であって、
前記集積回路デバイスの複数の部分の各々が、当該集積回路デバイスの複数の部分の各々の温度が制御できる温度センシング装置を備えることを特徴とする方法。
【請求項３５】
請求項２９に記載の方法であって、
前記集積回路デバイス内の温度を示す信号は、前記集積回路デバイスの一部に形成された集積回路を試験するために使用される試験回路のセンシング回路によって受信されることを特徴とする方法。
【請求項３６】
請求項３５に記載の方法であって、
さらに、前記試験回路により、前記集積回路デバイスの温度を示す信号を用いて前記温度制御媒体の温度を制御するための制御信号を発生するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項３７】
請求項３６に記載の方法であって、
前記制御信号は、前記集積回路デバイスの一部の温度がデバイス温度設定値に制御されるように、前記温度制御媒体の温度を第１の温度設定値に設定するために使用されることを特徴とする方法。
【請求項３８】
集積回路チップダイを含む試験中デバイス（ＤＵＴ）の少なくとも一部の温度を制御する装置であって、
前記集積回路チップダイ内に一体化して形成された温度センシング装置と、
前記集積回路チップダイの温度を示す前記温度センシング装置からの信号を受信するセンシング回路と、
前記ＤＵＴと熱伝達する温度制御媒体と、
前記温度制御媒体の温度を制御する温度制御システムと、を備え、
前記温度制御システムは前記集積回路チップダイの温度を示す信号を使って、前記集積回路チップダイの温度が制御されるように前記温度制御媒体の温度を制御することを特徴とする装置。
【請求項３９】
請求項３８に記載の装置であって、
前記ＤＵＴは、前記集積回路チップダイを格納するパッケージを有するパッケージ集積回路であることを特徴とする装置。
【請求項４０】
請求項３９に記載の装置であって、
試験刺激信号が前記パッケージ上のピンを通じて前記集積回路チップダイに印加されることを特徴とする装置。
【請求項４１】
請求項３９に記載の装置であって、
試験応答信号が、前記パッケージ上のピンを通じて前記集積回路チップダイから受信されることを特徴とする装置。
【請求項４２】
請求項３９に記載の装置であって、
前記集積回路チップダイの温度を示す信号が、前記パッケージ上のピンを通じて前記集積回路チップダイから受信されることを特徴とする装置。
【請求項４３】
請求項３８に記載の装置であって、
前記温度センシング装置は、前記集積回路チップダイ内に形成された温度センシングダイオードであることを特徴とする装置。
【請求項４４】
請求項３８に記載の装置であって、
前記センシング回路は前記集積回路チップダイの試験に使用される試験回路の一部であることを特徴とする装置。
【請求項４５】
請求項４４に記載の装置であって、
前記試験回路は、前記ＤＵＴのパッケージ上のピンを通じて、前記集積回路チップダイに試験刺激信号を印加することを特徴とする装置。
【請求項４６】
請求項４４に記載の装置であって、
前記試験回路は、前記ＤＵＴのパッケージ上のピンを通じて、前記集積回路チップダイから試験応答信号を受信することを特徴とする装置。
【請求項４７】
請求項４４に記載の装置であって、
前記試験回路は前記温度制御システムに接続され、前記試験回路は前記集積回路チップダイの温度を示す信号を用いて、前記温度制御システムに印加され、前記温度制御システムが前記温度制御媒体の温度を制御するために使用する制御信号を発生することを特徴とする装置。
【請求項４８】
請求項４７に記載の装置であって、
前記制御信号は、前記温度制御システムによって、前記集積回路チップダイの温度が第２のチップダイ温度設定値に制御されるように、前記温度制御媒体の温度を第１の温度設定値に設定するために使用されることを特徴とする装置。
【請求項４９】
請求項３８に記載の装置であって、
前記集積回路チップダイの温度を示す信号は、前記ＤＵＴのパッケージ上のピンを通じて前記集積回路チップダイから受信されることを特徴とする装置。
【請求項５０】
請求項３８に記載の装置であって、
前記温度制御媒体は、前記ＤＵＴに向けられた温度制御気体流であることを特徴とする装置。
【請求項５１】
請求項５０に記載の装置であって、
前記気体は空気であることを特徴とする装置。
【請求項５２】
集積回路チップダイを含む試験中のデバイス（ＤＵＴ）の少なくとも一部の温度を制御する方法であって、
前記集積回路チップダイ内に温度センシング装置を一体的に形成するステップと、
前記集積回路チップダイの温度を示す前記温度センシング装置からの信号を受信するステップと、
前記ＤＵＴと熱伝達する温度制御媒体を提供するステップと、
前記集積回路チップダイの温度を示す信号を使い、前記集積回路チップダイの温度が制御されるように前記温度制御媒体の温度を制御するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項５３】
請求項５２に記載の方法であって、
前記ＤＵＴは、前記集積回路チップダイを格納するパッケージを備えるパッケージ集積回路であることを特徴とする方法。
【請求項５４】
請求項５３に記載の方法であって、
さらに、前記パッケージ上のピンを通じて試験刺激信号を前記集積回路チップダイに印加するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項５５】
請求項５３に記載の方法であって、
さらに、前記パッケージ上のピンを通じて試験応答信号を前記集積回路チップダイから受信するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項５６】
請求項５３に記載の方法であって、
さらに、前記パッケージ上のピンを通じて、前記集積回路チップダイの温度を示す信号を集積回路チップダイから受信するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項５７】
請求項５２に記載の方法であって、
前記温度制御媒体は、前記ＤＵＴに向けられた温度制御気体流であることを特徴とする方法。
【請求項５８】
請求項５７に記載の方法であって、
前記気体は空気であることを特徴とする方法。
【請求項５９】
請求項５２に記載の方法であって、
集積回路チップダイ内に温度センシング装置を一体的に形成するステップは、前記集積回路チップダイ内に温度センシングダイオードを一体的に形成するステップであることを特徴とする方法。
【請求項６０】
請求項５２に記載の方法であって、
前記集積回路チップダイ内の温度を示す信号は、前記集積回路チップダイの試験に使用される試験回路のセンシング回路で受信されることを特徴とする方法。
【請求項６１】
請求項６０に記載の方法であって、さらに、
前記試験回路を前記温度制御システムに接続するステップと、
前記試験回路によって、前記集積回路チップダイ内の温度を示す信号を用いて、制御信号を発生し、当該制御信号を前記温度制御システムに印加するステップを含み、前記温度制御システムは、前記制御信号を使って前記温度制御媒体の温度を制御することを特徴とする方法。
【請求項６２】
請求項６１に記載の方法であって、
前記制御信号は、前記温度制御システムによって、前記集積回路チップダイの温度が第２のチップダイ温度設定値に制御されるように、前記温度制御媒体の温度を第１の温度設定値に設定するために使用されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は集積回路デバイスの試験に関し、特に、試験中に試験対象の集積回路ウェハおよび／またはデバイスの温度を制御することに関する。
【０００２】
（背景技術）
一般に、集積回路（ＩＣ）プロセスにおいて、半導体ウェハとパッケージＩＣに対し、一連の試験、評価ステップが実施される。各ステップで、試験中のウェハまたはパッケージ回路デバイス（ＤＵＴ）は、プロセスが実行されるプロセスステーションに静止状態に保持される。ウェハの試験中、ウェハは普通、ウェハ上の回路を電気的に試験するプローバマシンの真空支持面に関して静止状態で保持される。プローバは、プローブがウェハ内に形成された個々の回路の所定の接触点と接触するよう配置されたプローブヘッドの中に電気プローブ群を有する。プローブは、テスタと併用され、ウェハ上の回路のさまざまな所定の部分に所定の電気的励起を与え、励起に対する回路の応答を感知する。パッケージＩＣの試験において、ＩＣは通常、試験ボードに設置された試験ソケット内に保持する。電気刺激信号がＤＵＴに印加され、ソケットと試験ボードを通じて応答信号が受信される。
【０００３】
ウェハまたはパッケージデバイスの試験に使われる試験システムには、ウェハまたはＤＵＴを所定の設定温度に維持する温度制御システムを設置してもよい。ウェハ用の温度制御システムにはいろいろな形態がある。たとえば、チャックに電気ヒータを装備し、これを制御して、チャックを加熱し、ウェハの温度を上昇させる方法がある。チャックには、チャックからの熱を除去するためのヒートシンクを備えてもよい。温度制御システムはまた、チャック中で流体を循環させ、チャックを冷却および／または加熱する手段を有する場合もある。ウェハ試験において、チャックの設定温度はウェハの所望の試験温度に基づいて選択される。チャックは通常、その上側表面に近接させたチャック内の温度センサを備えており、ウェハがこの上に設置される。温度センサがウェハに近いことから、チャンの上側表面に温度は試験中のウェハ回路の温度と等しく、これら２つの温度差は無視できる程度であると仮定されている。
【０００４】
多くの現代的な回路試験設定では、このような仮定によって不正確な試験結果が導かれている。たとえば、多くの回路において、電力散逸は比較的大きい。その結果、回路試験用励起信号がプローバと動作するテスタによって印加されると、その回路または隣接する回路が実質的に局所的に加熱される。このため、回路は実際には、システムが設定した温度よりはるかに高い温度で試験されていることになり、試験の精度が低下する。
【０００５】
パッケージＩＣの試験用システムにおいて、温度制御システムはＤＵＴパッケージに向けられ、温度制御された流体または気体、たとえば、空気の流れを提供することができる。このようなシステムの例には、マサチューセッツ州ニュートンのＴｅｍｐｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎが販売するＴｈｅｒｍｏＳｔｒｅａｍシステムがある。ＴｈｅｒｍｏＳｔｒｅａｍシステムで採用されている温度制御は、引用をもってその全体が本願に援用される、本願の譲受人であるＴｅｍｐｔｒｏｎｉｃ Ｃｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡された米国特許第４，７３４，８７２号に記載されている。ＴｈｅｒｍｏＳｔｒｅａｍシステムでは、ＤＵＴの設定温度は、空気の流れの温度とＤＵＴパッケージの温度を同時に監視することによって維持される。多くの用途において、パッケージ上に温度プローブがあったとしても、若干ではあれ、ある程度、不正確となる。
【０００６】
温度センシングが実際に試験対象となっている回路において実行されるようなウェハまたはデバイス温度を制御する温度制御システムがあれば有利である。
【０００７】
（発明を実施するための最良の形態）
第１の態様において、本発明は、先行技術の欠点を克服する集積回路ウェハの少なくとも一部の温度を制御する装置と方法に関する。本発明による装置は、集積回路ウェハ内に一体的に形成された温度センシング装置を備える。センシング回路は、温度センシング装置から集積回路ウェハの温度を示す信号を受信する。温度制御媒体は、ウェハと熱伝達する。温度制御媒体の温度は、温度制御システムによって制御される。温度制御システムは、ウェハの温度を示す信号を使い、ウェハの温度が制御されるように温度制御媒体の温度を制御する。
【０００８】
ひとつの実施形態において、温度制御媒体は、ウェハを支える温度制御されたワークピースチャックである。別の実施形態において、温度制御媒体は、ウェハに向けられた空気等の温度制御された気体流である。
【０００９】
ウェハ内に形成された温度センシング装置は、温度センシングダイオードとすることができる。励起電流は、プローブテスタによってダイオード内に流され、その結果として発生するダイオード内の電圧低下が感知される。このようなダイオードにおいて、ダイオード内の電圧低下は温度によって変化する。したがって、感知された電圧低下を使い、ウェハの温度を示す信号を発生させることが可能である。
【００１０】
このように、ひとつの実施形態において、センシング回路は、ウェハ内に形成された集積回路を試験するために使用され、ウェハプローブマシン内の試験回路の一部とすることができる。テスト回路は、温度制御システムに結合される。ウェハの温度を示す信号を使って制御信号が生成され、この信号が温度制御システムに供給され、温度制御システムはこれを使って温度制御媒体、たとえばチャックや空気流の温度を制御する。
【００１１】
本発明による温度制御法は、複数の個々の集積回路ダイを、まだウェハについているうちに試験する際にも利用できる。したがって、個々の回路はそれぞれ別の温度センシング装置、たとえばダイオードを一体的に備えて形成することができる。各回路がプローバによって試験されると、それぞれの温度信号がそれぞれに備えられたダイオードによって感知される。その後、試験中の特定の回路に関する温度が、局所的に感知された温度に基づいて調整されるため、各試験に関する精度の高い温度データが確実に得られる。
【００１２】
ひとつの実施形態において、本発明において使用される温度制御プロセスは、温度制御媒体、つまりチャックまたは空気流の温度を直接制御し、ウェハの温度を制御する。つまり、チャックを用いたシステムにおいて、チャックの温度は所望のチャック温度設定値に到達し、ここで安定化するように制御される。チャックがその所望の設定値にあり、ウェハが所望の温度にない場合、そのチェックについて新たな設定値を選択する。チャックの設定値は、ウェハの温度を所望の温度に維持するために引き続き調整される。同様に、空気流を用いたシステムにおいても、空気流の温度が感知され、感知した温度を使って空気流の温度を制御し、これを所望の設定値に維持する。空気流の温度がその設定値にあり、ウェハがその設定値にないと、新たな空気流の設定値が選択される。これを続けて、所望の温度に到達する。このように、いずれのシステムにおいても、温度制御媒体、つまりチャックまたは空気流の温度の設定値は通常、ウェハに関する設定値とは異なる。
【００１３】
このような制御は、最終的な所望の結果を得るために２種類のフィードバックが使用される「デュアルループ」制御として考えることができる。このようなデュアルループの温度制御は、本発明のひとつの実施形態に従って使用することができ、たとえば、引用によってその全体を本願に援用するＴｅｍｐｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡された１９８８年３月２９日発行の米国特許第４，７３４，８７２号、「試験中のデバイスに関する温度制御」に記されている。
【００１４】
本発明に従って使用される温度制御法は、温度の感知が比較的離れた場所ではなく、試験中の回路において行われるため、試験中のウェハ回路の温度を正確に制御する場合にも利用できる。このため、本発明の温度制御に関連して実行される温度制御試験は、従来の温度制御法を使って行われる試験より正確である。
【００１５】
第２の態様において、本発明は、先行技術の欠点を克服する集積回路チップダイを有する試験中のデバイス（ＤＵＴ）の温度を制御するための装置と方法に関する。本発明の装置は、集積回路チップダイに一体的に形成された温度センシング装置を備える。センシング回路は、集積回路チップダイの温度を示す信号を温度センシング装置から受信する。温度制御媒体は、ＤＵＴと熱伝達する。温度制御媒体の温度は、温度制御システムによって制御される。温度制御システムは、集積回路チップダイの温度を示す信号を使って、集積回路チップダイの温度が制御されるように温度制御媒体の温度を制御する。
【００１６】
ひとつの実施形態において、温度制御媒体はＤＵＴに向けられた、空気等の温度制御された気体流である。温度制御システムは空気の温度を制御し、ＤＵＴの温度を制御する。
【００１７】
集積回路チップ内に形成された温度センシング装置は、温度センシングダイオードとすることができる。ダイオードはチップの中に、他の回路と一緒に形成される。励起電流は、ＤＵＴ試験システムによってダイオード内に流され、その結果として生じるダイオード内の電圧低下が感知される。このようなダイオードにおいて、ダイオード内の電圧低下は温度によって変化する。したがって、感知された電圧低下を使い、集積回路チップダイの温度を示す信号を発生させることが可能である。
【００１８】
ＤＵＴは、集積チップダイを有するパッケージ集積回路とすることができる。デバイスには、内部の回路と外部のデバイスおよびシステムとのインタフェースを提供する導電ピンを設置してもよい。
【００１９】
ひとつの実施形態において、センシング回路はＤＵＴの試験に使用するシステムにおける試験回路の一部とすることができる。デバイスの試験を行うために、試験回路はパッケージピンを通じて、試験刺激信号をＤＵＴに印加し、試験応答信号をＤＵＴから受信する。試験回路は温度制御システムに接続できる。ひとつまたは複数のパッケージピンを通じて受信される集積回路チップダイの温度を示す信号は、制御信号を発生するのに利用され、この制御信号は温度制御システムに印加されて、温度制御システムによって、温度制御媒体、たとえば空気流の温度を制御するのに使用される。
【００２０】
ひとつの実施形態において、本発明において使用される温度制御プロセスは、温度制御媒体、つまり空気流の温度を直接制御し、ＤＵＴの温度を制御する。すなわち、空気流を用いたシステムにおいて、空気流の温度が感知され、感知した温度を使って空気流の温度を制御し、これを所望の設定値に維持する。空気流の温度がその設定値にあり、ダイオードが、ＤＵＴはその所望の設定温度にないことを示す信号を出力した場合、新たな空気流の設定値が選択される。これを続けて、所望の温度に到達する。このように、温度制御媒体、つまり空気流の設定温度は一般に、ウェハに関する設定値とは異なる。
【００２１】
このような制御は、最終的な所望の結果を得るために２種類のフィードバックが使用される「デュアルループ」制御として考えることができる。このようなデュアルループの温度制御は、本発明のひとつの実施形態に従って使用することができ、たとえば、引用をもってその全体を本願に援用するＴｅｍｐｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡された１９８８年３月２９日発行の米国特許第４，７３４，８７２号、「試験中のデバイスに関する温度制御」に記されている。
【００２２】
本発明に従って使用される温度制御法は、温度の感知が比較的離れた場所ではなく、試験中の回路において行われるため、試験中のウェハ回路の温度を正確に制御する場合にも利用できる。このため、本発明の温度制御に関連して実行される温度制御試験は、従来の温度制御法を使って行われる試験より正確である。
【００２３】
本発明の上記およびその他の目的、特徴、利点は、添付の図面に示す本発明の好ましい実施形態に関する以下の詳しい説明から明らかになる。異なる図面において、同様の参照番号は同じ部品を指す。図面は必ずしもこの通りにすべきものであったり、強調したりするのではなく、本発明の原理を説明するためのものである。
【００２４】
（発明を実施するための最良の形態）
図１は、回路試験システム、特に本発明の温度制御装置と方法を採用するウェハプロービングシステム１０のブロック図である。システム１０はプローブベース１２を備え、この上に、試験中に試験対象となるウェハ１６を支持するための温度制御されたウェハチャック１４が設置される。チャック１４は、引用をもってその全体を本願に援用するＴｅｍｐｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡された２０００年２月１日発行の米国特許第６，０１９，１６４号、「ワークピースチャック」、引用をもってその全体を本願に援用するＴｅｍｐｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡された２０００年６月１３日発行の米国特許第６，０７３，６８１号、「ワークピースチャック」および引用をもってその全体を本願に援用するＴｅｍｐｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡された１９９９年１２月２８日出願の本願と同時係属中の米国特許出願第９８／４７３，０９９号に説明されたタイプのものである。
【００２５】
チャック１４の温度は、全般に参照番号２８で示される電気インタフェースと全般に参照番号２６で示される温度インタフェースを通じて、温度コントローラ２４によって制御される。温度インタフェース２６は、たとえば、チャック１４の中に温度制御された流体を循環させるためのチューブを備える。電気インタフェースは、たとえば、チャック１４のヒータに電源供給するために使用することができる。チャック１４の温度は、引用をもってその全体を本願に援用するＴｅｍｐｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに譲渡された１９９７年１２月３１日出願の、本願と同時係属中の米国特許出願第０９／００１，８８７号、「ワークピースチャック用の温度制御システム」に従って制御することができる。
【００２６】
プローバは、一連のプローバピンまたはプローブ２０を通じてウェハ１６上の回路と物理的にインタフェースするテストヘッド１８を制御するテスタ回路２２を備える。テスタ２２は、試験中の回路に試験刺激信号を印加し、テストヘッド１８のピン２０と、全般に参照番号３２で示されるインタフェースを通じて応答信号を受信する。
【００２７】
図３は、ウェハ１６の上面略図である。図３に示すように、ウェハ１６は周知の集積回路製造プロセスによってウェハ内に形成される複数の集積回路２０２を備える。各回路２０２はまた、ウェハ１６の中で回路２０２と一体的に形成された、温度センシングダイオード２０４等の温度センシング装置を備える。これらのダイオード２０４は、回路製造プロセスの一部として回路２０２と同時に形成しても、別の製造プロセスで形成してもよい。ダイオード２０４は、動作中、電流を伝導するため、周知の特徴的方法でその中の電圧低下は温度とともに変化する。このように、ダイオード２０４中の電圧低下の測定値は、ダイオード２０４、従って、各々に関連する試験中の回路２０２の温度を判断するのに使用することができる。
【００２８】
図１において、テスタ２２はウェハ１６上において試験中の特定の回路に試験刺激信号を印加する。テスタ２２は温度試験回路２３を備え、これが試験中の回路２０２の温度センシングダイオード２０４から信号を受け取って処理する。この信号を処理することによって、制御信号が生成され、温度コントローラ２４に印加される。回路２３によって処理される信号は、試験中の回路２０２の温度を示す。温度コントローラに送信される制御信号を使い、回路２３によって処理される信号が試験中の回路２０２は所望の設定温度であることを示すまでチャックの温度を調整するために、チャック用の設定温度が選択される。
【００２９】
この方法は、本願において、「デュアルループ」制御法と呼ぶ。第一の制御ループは、チャック１４の温度を制御し、チャック温度を所望のチャック設定温度に維持するために使用される。第二のループは、所望のウェハ回路温度が維持されるように、チャック１４の設定温度を制御するのに使用される。このようなデュアルループ温度制御法は、引用をもってその全体を本願に援用する、上記の米国特許第４，７３４，７８２号において説明されている。
【００３０】
図２は、本発明の温度制御法を導入した別の回路試験システム１００の略図である。この実施形態においては、ウェハ１６が設置されているチャック１１４の温度を制御する代わりに、温度制御された気体流１２５が、気体温度コントローラ１２４からノズル１２７とガスチューブ１２６によってウェハ１６に向けられる。気体流を利用するタイプの温度制御システムは、引用をもってその全体を本願に援用する、上記の米国特許第４，７３４，８７２号に開示されているもののタイプとすることができる。
【００３１】
デュアルループ制御方式に従って、温度コントローラ１２４は気体の温度を設定温度に保持する。回路２３によって処理された信号が、試験中の回路２０２はその所望の温度にないことを示す場合、温度コントローラ１２４に送信された制御信号は新たな設定値を選択する。このプロセスは、試験中の回路が所望の温度に保たれるまで続けられる。
【００３２】
別の態様において、本発明は、たとえばパッケージ集積回路等の試験中デバイス（ＤＵＴ）の温度制御に使用できる。図４は、本発明が応用されるパッケージ集積回路３０１の透視図である。ＤＵＴ３０１は、集積回路パッケージ３０３の中に、集積回路チップダイ３０７を備える。チップダイ回路３０７と外部の回路およびシステムとの間のインタフェースは、導電ピン３０５によって得られる。チップダイ３０７上に製造されたデバイスは、温度センシングダイオード３０９を有する。ダイオード３０９はまた、ピン３０５を通じて外部回路とインタフェースする。
【００３３】
図５は、本発明が応用される集積回路試験システム４００のひとつの実施形態のブロック図である。試験システムは、たとえば、本願の譲受人であるマサチューセッツ州ニュートンのＴｅｍｐｔｒｏｎｉｃ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎが販売するＴｈｅｒｍｏＳｔｒｅａｍシステムを、本発明によりＤＵＴ３０１の温度を制御するために一体化された温度センシングダイオード３０９が発生する信号を刺激し、処理するように改造したものとすることができる。本発明で使用する試験システムと温度制御は、引用をもって本願に援用する米国特許第４，７３４，８７２号に記載されたタイプのものを、再び、本発明によりＤＵＴ３０１の温度を制御するために一体化された温度センシングダイオード３０９が発生する信号を刺激し、処理するように改造したものとすることができる。
【００３４】
図５に示すように、試験システム４００は、その温度が制御される気体を受け取る気体（空気）取入口を有する。空気乾燥機４２４によって空気の露点を下げ、結露を防止し、冷却手段４２６と加熱手段４２８を使い、温度コントローラ３５９による管理下で気体の温度を制御する。空気温度センサ４３６は空気の温度を感知し、空気の温度を示す信号を供給し、温度コントローラ３５９はこの信号を使って、冷却手段４２６と加熱手段４２８を通じて空気の温度を制御する。
【００３５】
ＤＵＴ３０１は、回路版３５３に設置されるソケット３５１に取り付けられる。テスタ３５７とＤＵＴ３０１との間の刺激および応答試験信号は、ＤＵＴ３０１から回路版３５３を経て、ボードに設置されるコネクタ３５５を通じてテスタ３５７に供給される。これらの信号には、ＤＵＴ３０１のチップダイの中に一体的に形成された温度センシングダイオード３０９での信号が含まれる。テスタは試験刺激信号を供給して試験応答信号を受信し、これをＤＵＴ３０１の試験に使う。テスタ３５７はまた、ダイオード３０９からのＤＵＴの温度を示す信号を温度コントローラ３５９に供給する。温度コントローラ３５９はＤＵＴ３０１と空気の温度を使用し、ＤＵＴ３０１を所望の温度設定値に保つ。これは、上記および、引用をもって本願に援用する米国特許第４，７３４，８７２号に記載されたデュアルループ制御を使って行われる。
【００３６】
図５において、テスタ３５７は上記のように使用することができるが、そうする必要はない。温度コントローラ３５９は試験刺激信号の供給と試験応答信号の受信を、破線で示すように直接行うこともできる。
【００３７】
以上、特に好ましい実施形態を参照しながら本発明について説明したが、当業者は、付属の特許請求の範囲で定義される本発明の精神と範囲から逸脱することなく、形態、詳細をさまざまに変更することができると理解するはずである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による温度制御法を採用したウェハ試験システムのブロック図である。
【図２】本発明による温度制御法を採用した別のウェハ試験システムのブロック図である。
【図３】本発明による温度制御装置と方法に使用する、一体化された温度センシングダイオードを備えて形成される複数の集積回路を持つ集積回路ウェハの正面略図である。
【図４】本発明を応用できる試験中のパッケージ集積回路デバイスの透視略図である。
【図５】本発明を応用できる集積回路試験システムの１つの実施形態のブロック図である。
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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