(57)【要約】【課題】  簡単な構造で、温調用流体を供給する圧力をあまり高くしなくても、温度調整の応答性が高く、温度ムラを生じない温調ステージの実現。【解決手段】  載置面の下に設けられ、載置面の温度を調整するための温調用流体の流路を備えるステージ10であって、温調用流体の流路は、載置面の下の同一平面内に、温調用流体の少なくとも１つの供給口31と、温調用流体の少なくとも１つの排出口32と、供給口31から排出口32に至る複数の流路33,34とを備える。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
載置面の下に設けられ、前記載置面の温度を調整するための温調用流体の流路を備えるステージであって、
前記温調用流体の前記流路は、前記載置面の下の同一平面内に、前記温調用流体の少なくとも１つの供給口と、前記温調用流体の少なくとも１つの排出口と、前記供給口から前記排出口に至る複数の流路とを備えることを特徴とする温調ステージ。
【請求項２】
前記複数の流路は、前記供給口から前記排出口に至る長さが略同一である請求項１に記載の温調ステージ。
【請求項３】
前記供給口は１つであり、前記排出口は複数であり、１つの前記流路は途中で複数の流路に分岐している請求項１又は２に記載の温調ステージ。
【請求項４】
前記供給口は複数であり、前記排出口は１つであり、複数の前記流路は途中で１つの流路に合わされる請求項１又は２に記載の温調ステージ。
【請求項５】
前記複数の流路は、それぞれ供給口と排出口を備える請求項１又は２に記載の温調ステージ。
【請求項６】
前記複数の排出口にそれぞれ接続された複数の流量調整バルブを備える請求項３に記載の温調ステージ。
【請求項７】
前記複数の供給口にそれぞれ接続された複数の流量調整バルブを備える請求項４に記載の温調ステージ。
【請求項８】
前記複数の供給口又は排出口にそれぞれ接続された複数の流量調整バルブを備える請求項５に記載の温調ステージ。
【請求項９】
載置面の下に設けられ、前記載置面の温度を調整するための温調用流体の流路を備えるステージであって、
前記温調用流体の前記流路は、前記載置面の下の同一平面内に、前記温調用流体の少なくとも１つの供給口と、前記温調用流体の複数の排出口と、前記少なくとも１つの供給口から前記複数の排出口に至る複数の流路と、前記複数の排出口にそれぞれ接続された複数の流量調整バルブとを備えることを特徴とする温調ステージ。
【請求項１０】
載置面の下に設けられ、前記載置面の温度を調整するための温調用流体の流路を備えるステージであって、
前記温調用流体の前記流路は、前記載置面の下の同一平面内に、前記温調用流体の複数の供給口と、前記温調用流体の少なくとも１つの排出口と、前記複数の供給口から前記少なくとも１つの排出口に至る複数の流路と、前記複数の供給口にそれぞれ接続された複数の流量調整バルブとを備えることを特徴とする温調ステージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子が形成された半導体ウエハなどの円板状ワークが載置されるステージに関し、特に載置された半導体ウエハを所定の温度にする温調機能を有する温調ステージに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程では、半導体ウエハを保持して各種の処理が行なわれており、半導体ウエハを所定の温度にした上で処理する場合がある。例えば、プローブテストでは、半導体ウエハ上に形成した各半導体素子に電源及び信号を供給して電気的に正常に動作するかを検査する。このテストを行なうためには、真空チャックなどによりステージ上に半導体ウエハを固定（チャック）し、プローブを半導体素子の電極に接触させた上で、プローブを介して半導体素子に電源及び試験信号を供給し、プローブを介して半導体素子からの出力信号を検出して動作確認を行なう。
【０００３】
上記のテストは、半導体素子の使用環境の仕様に応じて、高温や低温で行なう場合がある。このようなテストを行なうには、半導体ウエハが載置されるステージを所定の温度にし、載置された半導体ウエハが所定の温度になった状態で行なう。特許文献１及び２は、高温と低温の両方の温度に調整可能な温調ステージを記載している。
【０００４】
図１は、特許文献２に記載された従来の温調ステージの断面構成を示す図である。従来の温調ステージ１０は、上面に載置された半導体ウエハ１１を真空吸着する吸着板１２と、吸着板１２を介して半導体ウエハ１１を加熱する電気ヒータ１３と、電気ヒータ１３及び吸着板１２を介して半導体ウエハ１１を冷却する冷却板１４とを有している。吸着板１２は、熱伝導性のよい金属板で、真空排気通路１７に接続された溝６５を表面に有する。真空排気通路１７は、真空引き口１６につながっており、表面に載置された半導体ウエハ１１を真空チャックして固定できる。
【０００５】
電気ヒータ１３は薄い円盤上のヒータである。冷却板１４は、内部に温調用液体を流す流路１８を有する。外部で所定の温度に調整された温調用液体を流すことにより、冷却板１４が所定の温度になり、更に電気ヒータ１３及び吸着板１２が所定の温度になり、最終的に半導体ウエハ１１が所定の温度になる。
【０００６】
なお、図１の例では、ステージ１０を高温にする場合には、電気ヒータ１３を使用するが、高温の温調用液体を流すことによりステージ１０を高温にすることも可能であり、この場合には電気ヒータ１３と並用して加熱することにより昇温時間が向上する。本発明は、冷却専用の流路と加熱／冷却の両用の流路の両方に適用可能である。
【０００７】
特許文献２は、従来の各種の流路形状を記載している。図２は、特許文献２に記載された流路の形状例を示す図である。図２の（Ａ）は温調用液体の供給口２１から排出口２２に至る流路１８が星状の例であり、（Ｂ）は供給口２１と排出口２２につながる流路を並列してらせん状に配置した例であり、（Ｃ）は供給口２１からの流路が中心まで伸び、そこかららせん状に周辺に伸びて排出口２２につながる例である。
【０００８】
ステージ全面を均一に且つ高速に温度調整するには、流路を密に配置すると共に温調用液体の流量を大きくする必要がある。また、温調用液体とステージとの間の熱交換効率を高くするには流路を細く面積を大きくする必要がある。図２に示す従来の流路の形状では、このような要求を満たすためには、流路が細く且つ長くなる。そのため、温調用液体の流量を大きくするには、温調用液体に大きな圧力を印加する必要があり、これに耐える冷却板１４の製造は非常に難しいという問題があった。
【０００９】
このような問題を解決するため、特許文献２は、冷却板を２層構造とし、各層に中心から周辺に放射状に広がる多数の経路を設け、２層の周辺を接続し、下層の中央に供給口を設け、上層の中央に排出口を設けた温調ステージを記載している。この温調ステージでは、下層の中央の供給口から供給された温調用液体は、下層の放射状の溝を通って周辺に移動し、周辺で下層から上層に移り、上層の周辺から放射状の溝を通って中央の排出口に至る。これにより、温調用液体を供給する圧力をあまり高くしなくても、ステージ表面を高速に温度調整することができる。
【００１０】
【特許文献１】特開昭６３−２２６９３６号公報
【特許文献２】特開２００１−３３２６０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、引用文献２に記載された温調ステージは、冷却板を２層構造にする必要があり、構造が複雑で、加工が難しいため、高コストであるという問題がある。
【００１２】
更に、溝は中央から周辺に放射状に広がるため、溝は中央が密で周辺が粗に配置されることになり、温度調整の応答性が中央は高く周辺は低くなり、温度ムラが生じるという問題がある。
【００１３】
本発明は、簡単な構造で、温調用流体を供給する圧力をあまり高くしなくても、温度調整の応答性が高く、温度ムラを生じない温調ステージの実現を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を実現するため、本発明の第１の態様の温調ステージは、載置面の下の同一平面内に、供給口から排出口に至る複数の流路を設ける。温調用流体は、温調用液体でも、温調用気体でもよい。
【００１５】
すなわち、本発明の第１の態様の温調ステージは、載置面の下に設けられ、前記載置面の温度を調整するための温調用流体の流路を備えるステージであって、前記温調用流体の前記流路は、前記載置面の下の同一平面内に、前記温調用流体の少なくとも１つの供給口と、前記温調用流体の少なくとも１つの排出口と、前記供給口から前記排出口に至る複数の流路とを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第１の態様の温調ステージは、流路が同一平面内に設けられているため加工が容易で比較的低コストで実現できる。また、複数の流路で構成されるため、１本の流路の場合に比べて各流路の長さを短くできるので、温調用流体の流量が同じであれば、各流路の圧力を低くできる。
【００１７】
複数の流路は、供給口から排出口に至る長さが略同一であることが望ましい。これは、特に温調用流体が共通の供給口から供給され、途中で複数の経路に分岐する場合で、後述するような流量調整バルブを有さない場合に重要であり、各流路の断面形状を略同一形状とし、更に流路の長さを略同一とすれば、各流路における温調用流体の流量を略同一にでき、部分的な温度ムラを生じない。
【００１８】
複数の流路の形状は、各種の変形例があり得る。例えば、供給口が１つで、排出口が複数で、供給口からの１つの流路が途中で複数の流路に分岐する形状や、供給口が複数で、排出口が１つであり、複数の供給口からの複数の流路は途中で１つの流路に合わされる形状や、複数の流路がそれぞれ供給口と排出口を備える形状などが可能である。
【００１９】
各流路の断面形状を同じにして、各流路が通るステージの各部分における流路の密度を同じにしても、各流路を流れる流体の流量が異なると温度ムラを生じる。そこで、１つの流路が途中で複数の流路に分岐する場合、上記の同一断面形状と同一密度の条件を満たした上で、更に各流路の長さを同一にすれば、各流路を流れる流体の流量を略同一にでき、温度ムラを生じない。
【００２０】
複数の供給口からの複数の流路は途中で１つの流路に合わされる場合、複数の供給口に同一の圧力で温調用流体が供給されるのであれば、上記と同様に、同一断面形状と同一密度の条件を満たし、更に各流路の長さを同一にすれば、各流路を流れる流体の流量を略同一にでき、温度ムラを生じない。これは、複数の流路がそれぞれ供給口と排出口を備える場合も同様である。
【００２１】
また、複数の供給口及び／又は複数の排出口がある場合、複数の供給口又は複数の排出口にそれぞれ流量調整バルブを設けて、各流路の断面形状、配置密度、及び長さなどを考慮して、温度ムラが生じないように各流路を流れる流体の流力を調整するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明により、温調用流体を供給する圧力をあまり高くしなくても、温度調整の応答性が高く、温度ムラを生じない温調ステージを低コストで実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施例の温調ステージを説明するが、全体構成は図１に類似しており、温調ステージ全体の構成については、特許文献１及び２などに記載されているように広く知られているので、ここでは説明を省略し、流路の形状のみについて説明する。
【００２４】
図３は、本発明の第１実施例の温調ステージ１０の流路の形状を示す図である。図３に示すように、温調用流体の流路は、供給口３１から中央に伸び、そこで２つの流路３３、３４に分岐し、左側半分と右側半分で段階的に同心円状の軌跡を描いて周辺に伸び、もっとも外側で左右の流路３３、３４は一緒に合わされ、排出口３２に接続される。供給口３１、排出口３２、左右の流路３３、３４は、ステージ１０の表面の下の同一平面に形成される。
【００２５】
図示のように、流路３３、３４はステージ１０の表面に対してほぼ同一密度になるように配置されており、左右の流路３３、３４の長さはほぼ同一であり、更に図示していないが流路の断面形状は同じである。そのため、供給口３１から供給された温調用流体は、中央で左右に分岐し、左右の流路３３、３４を同一の速度で流れて排出口３２から排出される。これにより、ステージ１０の表面は同じ温度になる。
【００２６】
なお、図３は形状を分かり易く示すために、同心円状に設けられる流路の本数を少なくしたが、より密に設けることも可能である。これは以下の実施例でも同様である。
【００２７】
図４は、本発明の第２実施例の温調ステージ１０の流路の形状を示す図である。図４に示すように、温調用流体の流路は、中心を挟んだ両側に設けられた２つの供給口４１、４２から中央に伸び、そこでそれぞれ２つの流路４５と４６、４７と４８に分岐し、左下、右下、左上、右上の１／４の部分で段階的に同心円状の軌跡を描いて周辺に伸び、もっとも外側で左の流路４５と４７及び４６と４８は一緒に合わされ、それぞれ排出口４３、４４に接続される。供給口４１と４２、排出口４３と４４、流路４５、４６、４７、４８は、ステージ１０の表面の下の同一平面に形成される。
【００２８】
図示のように、流路４５、４６、４７、４８はステージ１０の表面に対してほぼ同一密度になるように配置されており、４つの流路４５、４６、４７、４８の長さはほぼ同一であり、更に図示していないが流路の断面形状は同じである。そのため、供給口４１、４２から供給された温調用流体は、中央で上下左右に分岐し、４つの流路４５、４６、４７、４８を流れて排出口４３、４４から排出される。供給口４１、４２への温調用流体の供給は、同一の温調用流体供給源から略同一の供給経路（断面形状、長さなどが同一）を介して行なうか、供給口４１、４２への温調用流体の供給経路に後述するような流量調整バルブを設けて同一の圧力で行なわれるようにする。これにより、各流路を流れる温調用流体は同一の速度になり、ステージ１０の表面は同じ温度になる。
【００２９】
第２実施例の流路形状は、第１実施例に比べて供給口及び排出口の個数を増加させる必要があり、供給口までの温調用流体の供給経路の構造が複雑になるという問題があるが、各流路は第１実施例に比べて短くできるので、供給口に供給する温調用流体の圧力を一層低減できる。
【００３０】
第１及び第２実施例では、供給口からの流路は途中で分岐し、再び合わされるが、各流路がそれぞれ供給口と排出口を有する形状も可能である。第３実施例は、このような形状の流路の例である。
【００３１】
図５は、本発明の第３実施例の温調ステージ１０の流路の形状を示す図である。図４に示すように、第３実施例の流路は、第２実施例の４つの流路にそれぞれ独立した供給口５１、５３、５５及び５７と、排出口５２、５４、５６及び５８を設けた形状である。図示のように、温調用流体の流路５９、６０、６１及び６２は、９０°ずつ異なる周上の位置に設けられた４つの供給口５１、５３、５５、５７から中央に伸び、そこから左下、右下、左上、右上の１／４の部分で段階的に同心円状の軌跡を描いて周辺に伸び、４つの排出口５２、５４、５６、５８に接続される。供給口５１、５３、５５及び５７と、排出口５２、５４、５６及び５８と、流路５９、６０、６１及び６２は、ステージ１０の表面の下の同一平面に形成される。
【００３２】
供給口５１、５３、５５及び５７への温調用流体の供給は、同一の温調用流体供給源から略同一の供給経路（断面形状、長さなどが同一）を介して行なうか、供給口５１、５３、５５及び５７への温調用流体の供給経路に流量調整バルブを設けて同一の圧力で行なわれるようにする。これにより、各流路を流れる温調用流体は同一の速度になり、ステージ１０の表面は同じ温度になる。
【００３３】
第３実施例の流路形状は、第２実施例より更に供給口及び排出口の個数を増加させる必要があり、供給口までの温調用流体の供給経路の構造が複雑になるという問題があるが、分岐部分の形状誤差の影響を受けないという利点がある。また、供給口５１、５３、５５及び５７への温調用流体の供給経路に流量調整バルブを設ければ、各流路の流量を独立して調整できるので、流路の製作誤差などの影響を低減できる。
【００３４】
第１から第３実施例では、供給口と排出口が上下対称又は回転対称に設けられるため、各流路も上下対称又は回転対称であった。しかし、ステージに設けられる真空チャックなどの他の要素との関係で、供給口と排出口を上下対称又は回転対称に設けることができない場合が生じる。第４実施例は、このような形状の流路の例である。
【００３５】
図６は、本発明の第４実施例の温調ステージ１０の流路の形状を示す図である。図４に示すように、第４実施例の温調ステージ１０においては、排出口７２は供給口７１の中心を挟んだ反対側でなく、そこから外れた部分に設けられる。このため、第１実施例と同じ流路では、左右の流路の長さが異なる。そこで、第４実施例では、左側の流路７３が折り返す位置を左側にずらし、右側の流路７４が折り返す位置を左側にずらして流路の長さを調整する流路等長補正部７５を設けて、供給口７１から排出口７２に至る左右の流路７３、７４の長さを同一にしている。
【００３６】
図７は、本発明の第５実施例の温調ステージ１０の流路の形状を示す図である。第５実施例の流路は、第１実施例と同様の供給口８１及び左右の流路８４、８５を有するが、左右の流路８４及び８５にそれぞれ排出口８２及び８３が設けられ、排出口８２及び８３には流量調整バルブ８６及び８７が接続されている。排出口８２及び８３は、供給口８１の中心を挟んだ反対側でなく、そこから外れた部分に設けられる。図示のように、左右の流路８４、８５は左右対称であるので、排出口８２及び８３が図示のような位置に設けられると、左右の流路８４、８５の長さが異なり、温度ムラを生じる。そこで、第５実施例では、制御信号Ａ及びＢで流量調整バルブ８６及び８７の流量を調整することにより、左右の流路８４、８５を流れる流量を同じにしている。複数の流路が、同じ断面形状を有し、同じ密度で配置される場合、たとえ各流路の長さが異なっても、各流路を流れる温調用流体の流量が同じであれば、ステージ表面を温度ムラのない状態に温度調整できる。
【００３７】
第５実施例では、２つの排出口を設けてそれぞれに流量調整バルブを設けたが、供給口を２つにして、排出口を１つにし、２つの供給口にそれぞれ流量調整バルブを設けて各流路の流量を調整することも可能であり、その変形例を図８に示す。説明は省略する。
【００３８】
以上、本発明の実施例を説明したが、各実施例の特徴は他の実施例を組合せ可能である。例えば、第２実施例の構成で、２つの供給口と２つの排出口のすべて又は一部に流量調整バルブを設けることが可能である。また、第５実施例の流路に第４実施例の流路等長補正部を設ければ、より精密な調整が可能になる。
【００３９】
温調用流体は、液体であることが望ましいが、本発明は気体を使用する場合にも適用可能である。また、温度調整は、低温でも高温でもよく、低温の場合には低温に冷却された流体を供給し、高温の場合には高温に加熱された流体を供給する。また、従来技術と同様に加熱ヒータを併用して、温調用流体は主として冷却用に使用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上説明したように、本発明によれば、応答性の良好な温調ステージが低コストで実現できるので、半導体ウエハの検査を各種の温度条件で容易に行なえるようになり、半導体デバイスの信頼性を向上できる。なお、本発明は、半導体ウエハ用ステージに限定されず、温調の必要なステージであれば、どのようなものにも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】従来の温調ステージの断面構成を示す図である。
【図２】流路形状の従来例を示す図である。
【図３】本発明の第１実施例の流路形状を示す図である。
【図４】本発明の第２実施例の流路形状を示す図である。
【図５】本発明の第３実施例の流路形状を示す図である。
【図６】本発明の第４実施例の流路形状を示す図である。
【図７】本発明の第５実施例の流路形状を示す図である。
【図８】流路形状の変形例を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
３１、４１、４２、５１、５３、５５、５７、７１、８１、９１、９２    供給口
３２、４３、４４、５２、５４、５６、５８、７２、８２、８３、９３    排出口
３３、３４、４５−４８、５９−６２、７３、７４、８４、８５、９４、９５    流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006032701.tif 000007
【図６】
2006032701.tif 000008
【図７】
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【図８】
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