(57)【要約】【課題】組立後のトッププレートの平面度を向上させると共に低温領域から高温領域までの温度変化に対するトッププレートの平面度の悪化を抑制することができ、これによって被処理体の昇降温時間を短縮することができる載置装置を提供する。【解決手段】本発明のウエハチャック１０Ａは、トッププレート１１と、トッププレート１１と一体化した冷却ジャケット１２及び面ヒータ１３からなる温度調節体１４と、温度調節体１４と断熱リング１５を介して一体化した断熱プレート１６と、を備え、トッププレート１１はセラミックスによって形成されており、トッププレート１１、冷却ジャケット１２及び面ヒータ１３はそれぞれの外周縁部を除く部分で互いに第３のボルト１８Ｃによって締結されており、トッププレート１１の外周縁部は締結されず、冷却ジャケット１２と断熱リング１５とが第２のボルト１８Ｂによって締結されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面板と、この表面板と一体化された温度調節体と、この温度調節体と断熱リングを介して一体化された底板と、を有し、上記表面板で保持された被処理体の温度調整可能な載置装置において、上記表面板はセラミックによって形成されており、上記表面板と上記温度調節体はそれぞれの外周縁部を除く部分で互いに締結部材によって締結されており、上記表面板の外周縁部は締結されず、上記温度調節体の外周縁部と上記断熱リングとが他の締結部材によって締結されていることを特徴とする載置装置。
【請求項２】
上記締結部材は、上記表面板及び上記温度調節体に対して同心円状に複数配列されていることを特徴とする請求項１に記載の載置装置
【請求項３】
表面板と、この表面板と一体化された温度調節体と、この温度調節体と断熱リングを介して一体化された底板と、を有し、上記表面板で保持された被処理体の温度調整可能な載置装置において、上記表面板はセラミックによって形成されており、上記表面板と上記温度調節体は、それぞれの中心部で締結部材によって締結されており、上記温度調節体が上記表面板と上記断熱リングによって挟持されていることを特徴とする載置装置。
【請求項４】
上記表面板と上記断熱リングは、周方向に所定間隔を隔てた複数箇所で他の締結部材によって上記温度調節体を介して締結されていることを特徴とする請求項３に記載の載置装置
【請求項５】
上記表面板と上記断熱リングは、上記締結部でのそれぞれの熱膨張が実質的に同じであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の載置装置。
【請求項６】
上記底板には上記表面板、上記温度調節体及び上記断熱リングを囲む保温用プレートリングが取り付けられ、この保温用プレートリングと上記表面板、上記温度調節体及び上記断熱リングの外周面との間には隙間が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の載置装置。
【請求項７】
上記保温用プレートリングの両面は、それぞれ鏡面状に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の載置装置。
【請求項８】
上記保温用プレートリングは、熱伝導率が１７Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の材料によって形成されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の載置装置。
【請求項９】
上記表面板と上記温度調節体の間には絶縁シートが介在することを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の載置装置。
【請求項１０】
上記温度調節体は、冷却体及び／または加熱体からなることを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の載置装置。
【請求項１１】
上記セラミックは、炭化珪素と珪素の複合材であることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか１項に記載の載置装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハ等の被処理体を処理する際に、被処理体を載置して所定の温度に調節する載置装置に関し、更に詳しくは、温度調節機能の向上及び軽量化を図ることができる載置装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の載置装置は、例えば図５に示すように、トッププレート１と、このトッププレートと一体化した冷却ジャケット２及び面ヒータ３からなる温度調節体４と、この温度調節体４と断熱リング５を介して一体化された断熱プレート６と、を有し、トッププレート１の上面でウエハ（図示せず）を吸着保持し、温度調節体４によってウエハを所定の温度に調節して、ウエハに所定の処理を施すように構成されている。トッププレート１と冷却ジャケット２及び面ヒータ３は、断熱リング５の内側（中心を除く）で周方向所定間隔を空けて同心円状に配列された複数のボルト７Ａによって締結されて、温度調節体４として一体化している。また、冷却ジャケット２及び面ヒータ３は、それぞれの中心がボルト７Ｂによって互いに締結されている。更に、断熱リング５は、ボルト７Ｃによってトッププレート１及び冷却ジャケット２に対して締結されていると共に、ボルト７Ｄによって断熱プレート６に締結されている。尚、図５において、８は絶縁シートである。
【０００３】
而して、トッププレート１は例えばアルミニウムや銅等の熱伝導性の良い金属によって形成されている。トッププレート１の表面には金やニッケル等のメッキが施され、トッププレート１の酸化を防止している。また、冷却ジャケット２の内部には冷媒が流通する流路２Ａが形成され、冷媒によってウエハを所定の温度まで冷却する。面ヒータ３は、冷却ジャケット２及びトッププレート１を介してウエハを所定の温度に加熱する。また、温度調節体４と断熱プレート６の間には断熱リング５によって隙間が形成され、この隙間を介して断熱されている。
【０００４】
ところで、載置装置は、ウエハをトッププレート１上に吸着保持して、検査温度に即してウエハを例えば−数１０℃程度の低温領域から＋１５０℃程度の高温領域まで温度調節するように構成されている。そのため、載置装置は、全体として熱変形し難く、しかも熱容量が小さくて熱伝導性に優れていることが要求されと共に、装置自体の軽量化も併せて要求される。また、トッププレート１とウエハ間の密着性及び熱伝導性を良くするために、トッププレート１の平面度の向上が求められる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の載置装置の場合には、トッププレート１を表面加工して載置面の平面度を出しているが、表面加工の際にトッププレート１に内部応力が蓄積されるため、せいぜい５μｍ程度までの平面度しか得られなかった。更に、トッププレート１は、金属製で変形し易いため、冷却ジャケット２の平面度が悪いと、冷却ジャケット２の影響でトッププレート１の平面度が低下する。また、トッププレート１と冷却ジャケット２は、中心部を除く全面がボルト７Ａ、７Ｃによって互いに締結されており、しかも互いに異なる金属によって形成されているため、それぞれの熱膨張率の違いで、例えば＋２５〜＋１５０℃の温度範囲でトッププレート１が熱変形し、その平面度が５μｍから１０μｍ程度まで低下することが判った。そこで、冷却ジャケット２の影響を軽減するためにトッププレート１を厚くすることが考えられるが、この場合にはトッププレート１が厚くなった分だけ熱容量が大きくなってウエハの昇降温時間が長くなると共に、トッププレート１自体が重くなる。また、トッププレート１は、組立時に冷却ジャケット２及び断熱リング５に締結固定されているため、組立後のトッププレート１が冷却ジャケット２及び断熱リング３の影響で平面度が悪化することが判った。
【０００６】
尚、特許文献１にはＳｉＣにＳｉを含浸させたセラミックで形成されたウエハチャックが提案され、特許文献２、３には特許文献１と同様のセラミックを用いた真空チャックが提案されている。
【特許文献１】特開平０５−０３６８１８
【特許文献２】特開２００５−０７２０３９
【特許文献３】特開２００５−０６６７１０
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、組立後の表面板の平面度を向上させることができると共に低温領域から高温領域までの温度変化に対する表面板の平面度の悪化を抑制することができ、これによって熱伝導性を高めて被処理体の昇降温時間を短縮することができ、しかも軽量化を実現することができる載置装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１に記載の載置装置は、表面板と、この表面板と一体化された温度調節体と、この温度調節体と断熱リングを介して一体化された底板と、を有し、上記表面板で保持された被処理体の温度調整可能な載置装置において、上記表面板はセラミックによって形成されており、上記表面板と上記温度調節体はそれぞれの外周縁部を除く部分で互いに締結部材によって締結されており、上記表面板の外周縁部は締結されず、上記温度調節体の外周縁部と上記断熱リングとが他の締結部材によって締結されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の請求項２に記載の載置装置は、請求項１に記載の発明において、上記締結部材は、上記表面板及び上記温度調節体に対して同心円状に複数配列されていることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の請求項３に記載の載置装置は、表面板と、この表面板と一体化された温度調節体と、この温度調節体と断熱リングを介して一体化された底板と、を有し、上記表面板で保持された被処理体の温度調整可能な載置装置において、上記表面板はセラミックによって形成されており、上記表面板及び上記温度調節体は、それぞれの中心部で締結部材によって締結されており、上記温度調節体が上記表面板と上記断熱リングによって挟持されていることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の請求項４に記載の載置装置は、請求項３に記載の発明において、上記表面板と上記断熱リングは、周方向に所定間隔を隔てた複数箇所で他の締結部材によって上記温度調節体を介して締結されていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の請求項５に記載の載置装置は、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、上記表面板と上記断熱リングは、上記締結部でのそれぞれの熱膨張が実質的に同じであることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項６に記載の載置装置は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の発明において、上記底板には上記表面板、上記温度調節体及び上記断熱リングを囲む保温用プレートリングが取り付けられ、この保温用プレートリングと上記表面板、上記温度調節体及び上記断熱リングの外周面との間には隙間が形成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明の請求項７に記載の載置装置は、請求項６に記載の発明において、上記保温用プレートリングの両面は、それぞれ鏡面状に形成されていることを特徴とするである。
【００１５】
また、本発明の請求項８に記載の載置装置は、請求項６または請求項７に記載の発明において、上記保温用プレートリングは、熱伝導率が１７Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の材料によって形成されていることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の請求項９に記載の載置装置は、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、上記表面板と上記温度調節体の間には絶縁シートが介在することを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明の請求項１０に記載の載置装置は、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の発明において、上記温度調節体は、冷却体及び／または加熱体からなることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の請求項１１に記載の載置装置は、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、上記セラミックは、炭化珪素と珪素の複合材であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、上記課題を解決するためになされたもので、組立後の表面板の平面度を向上させることができると共に低温領域から高温領域までの温度変化に対する表面板の平面度の悪化を抑制することができ、これによって熱伝導性を高めて被処理体の昇降温時間を短縮することができ、しかも軽量化を実現することができる載置装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図１〜図４に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。尚、図１は本発明の載置装置が適用された検査装置の内部を示す正面図、図２は図１に示す載置装置を示す断面図、図３は本発明の載置装置の他の実施形態を示す断面図、図４は本発明の載置装置の更に他の実施形態を示す断面図である。
【００２１】
第１の実施形態
まず、本実施形態の載置装置が適用された検査装置について説明する。この検査装置は、例えば図１に示すように、ウエハＷを搬送するローダ室Ｌと、ローダ室Ｌから搬送されたウエハＷの電気的特性検査を行うプローバ室Ｐと、制御装置（図示せず）を備え、制御装置の制御下で、ウエハＷをローダ室Ｌからプローバ室Ｐへ搬送し、プローバ室Ｐ内でウエハＷの電気的特性検査を行った後、ウエハＷを元に戻すように構成されている。
【００２２】
プローバ室Ｐは、図１に示すように、ウエハＷを載置し且つ温度調節可能な載置装置（ウエハチャック）１０と、ウエハチャック１０をＸ、Ｙ方向に移動させるＸＹテーブル２０と、このＸＹテーブル２０を介して移動するウエハチャック１０の上方に配置されたプローブカード３０と、プローブカード３０の複数のプローブ３０Ａとウエハチャック１０上のウエハＷの複数の電極パッドを正確に位置合わせする位置合わせ機構４０とを備えている。
【００２３】
また、図１に示すようにプローバ室Ｐのヘッドプレート５０にはテスタのテストヘッドＴが旋回可能に配設され、テストヘッドＴとプローブカード３０はパフォーマンスボード（図示せず）を介して電気的に接続されている。そして、ウエハチャック１０上のウエハＷを例えば−５０℃程度の低温領域から＋１５０℃程度の高温領域の間でウエハＷの検査温度を設定し、テスタから検査用信号をテストヘッドＴ及びパフォーマンスボードを介してプローブ３０Ａへ送信し、ウエハＷの電気的特性検査を行う。
【００２４】
本実施形態のウエハチャック１０は、例えば図２に示すように、表面板（トッププレート）１１と、トッププレート１１と一体化した冷却体（冷却ジャケット）１２及び加熱体（面ヒータ）１３からなる温度調節体１４と、温度調節体１４と断熱リング１５を介して一体化したセラミック等の断熱材料からなる底板（断熱プレート）１６と、を備え、制御装置の制御下で温度調節体１４によってトッププレート１１上のウエハを所定の検査温度に設定する。そして、トッププレート１１と冷却ジャケット１２の間には例えば均熱性に優れたシリコンゴムからなる絶縁シート１７が介在し、温度調節体１４を介してトッププレート１１全面を均一に温度調節するようにしてある。
【００２５】
トッププレート１１、絶縁シート１７及び冷却ジャケット１２は、実質的に同一外径に形成され、面ヒータ１３はこれらよりも小径に形成されている。面ヒータ１３の外側には断熱リング１５が配置されている。トッププレート１１の中心には雌ねじが形成され、絶縁シート１７、冷却ジャケット１２及び面ヒータ１３それぞれの中心には貫通孔が形成されている。そして、トッププレート１１、冷却ジャケット１２及び面ヒータ１３は、それぞれの中心部で締結部材（第１のボルト）１８Ａによって締結されて一体化している。第１のボルト１８Ａは面ヒータ１３側から面ヒータ１３、冷却ジャケット１２及び絶縁シート１７それぞれの貫通孔を通りトッププレート１１の雌ねじに螺合し、トッププレート１１と絶縁シート１７、冷却ジャケット１２及び面ヒータ１３を締結固定している。
【００２６】
断熱リング１５は、面ヒータ１３の外径より大径の内径を有し、トッププレート１１、絶縁シート１７及び冷却ジャケット１２と同一の外径を有している。そして、トッププレート１１、絶縁シート１７、冷却ジャケット１２及び断熱リング１５は、他の締結部材（第２のボルト）１８Ｂによって締結されている。即ち、断熱リング１５、冷却ジャケット１２及び絶縁シート１７それぞれには互いに対応する貫通孔が周方向に所定間隔を空けて複数形成され、トッププレート１１にはこれらの貫通孔に対応する雌ねじが形成されている。そして、第２のボルト１８Ｂが断熱リング１５側から断熱リング１５、冷却ジャケット１２及び絶縁シート１７それぞれの貫通孔を通りトッププレート１１の雌ねじに螺合し、トッププレート１１と断熱リング１５とで絶縁シート１７及び冷却ジャケット１２を挟持している。
【００２７】
第２のボルト１８Ｂは、後述するようにトッププレート１１と断熱リング１５の熱膨張が等しくなる位置に配置され、トッププレート１１と断熱リング１５が一体的に同一量だけ熱膨張、熱収縮し、トッププレート１１を変形させることなく、加熱冷却時であっても一定の平面度を維持するようにしてある。また、冷却ジャケット１２と面ヒータ１３は、周方向所定間隔を空けて同心円状に配置された複数の第３のボルト１８Ｃによって締結されて一体化しているが、トッププレート１１には連結されていない。従って、冷却ジャケット１２は第１のボルト１８Ａを中心に伸縮する。冷却ジャケット１２外周縁部の貫通孔は、トッププレート１１及び断熱リング１５の伸縮を吸収できる形態に形成されている。この貫通孔の形態としては、貫通孔の内径を例えば第２のボルト１８Ｂの外径より大径にしたものや、冷却ジャケット１２の径方向に長い長孔としたものがある。
【００２８】
断熱プレート１６の外周縁部には周方向に所定間隔を空けて複数の貫通孔が形成され、断熱リング１５には断熱プレート１６の貫通孔に対応する複数の雌ねじが形成されている。そして、第４のボルト１８Ｄが断熱プレート１６側から断熱プレート１６の貫通孔を通り断熱リング１５の雌ねじに螺合し、断熱リング１５を介して断熱プレート１６と温度調節体１４を一体化している。図２では第４のボルト１８Ｄは、第２のボルト１８Ｂと重ねて図示してあるが、実際には第２のボルト１８Ｂに対して周方向にずらして配置されている。
【００２９】
而して、トッププレート１１は、例えばＳｉＣの焼結体にＳｉを含浸させたセラミック（例えば、製品名ＰＳＳ５０：日本セラテック社製）によって形成されている。このセラミックは、ＳｉＣとＳｉは、体積比でＳｉＣ：Ｓｉ＝５０：５０に調整されている。この体積比は、これに制限されるものではなく、必要に応じて適宜変更することができる。このセラミックは、表面加工時に内部応力が蓄積し難いため、２μｍ程度の平面度に表面加工することができる。しかも、このセラミックは、例えば従来のトッププレートを形成する銅と比較して、比重が１／３程度と小さく、熱膨張率の銅の１／５程度と小さく、また銅の２．３倍程度の高い剛性を備えている。従って、このセラミックからなるトッププレート１１は、従来よりも軽量であり、その高剛性故に冷却ジャケット１２からの変形を受け難い構造になっている。また、トッププレート１１は、表面が酸化しないため、めっき等の表面処理を必要とせず、無垢のまま使用することができる。
【００３０】
冷却ジャケット１２は、例えば従来と同様に銅によって形成されているが、従来よりも薄く形成され、薄くなっただけ軽量化している。尚、図２において、１２Ａは、冷媒の流通路である。
【００３１】
また、断熱リング１５は、セラミック、例えばマイカによって形成されている。この断熱リング１５は、トッププレート１１より熱膨張率が大きいため、これら両者１１、１５の熱膨張が略同一の大きさになる部位に第２のボルト１８Ｂが位置し、これら両者１１、１５が同一量だけ一体的に伸縮するようにしてある。即ち、断熱リング１５には上下方向の温度分布があり、冷却ジャケット１２から離れた所にトッププレート１１と熱膨張が同一になる部位がある。この部位を基準にして径方向の位置を決めて第２のボルト１８Ｂを配置する。
【００３２】
断熱プレート１６は、例えば従来と同様にアルミナ等のセラミックによって形成されている。しかし、この断熱プレート１６は、冷却ジャケット１２と同様に従来よりも薄く形成されている。冷却ジャケット１２及び断熱プレート１６が薄くなった分だけ、断熱リング１５が厚く形成され、ウエハチャック１０としては従来と同一の厚みに形成されている。断熱リング１５が厚くなり、温度調節体１４と断熱プレート１６との間の隙間が従来と比較して大きくなるため、隙間における熱移動量を従来よりも抑制することができる。
【００３３】
次に、動作について説明する。例えばウエハＷの高検査を行う場合には、ローダ室Ｌからプローバ室Ｐ内のウエハチャック１０上にウエハＷを載置すると、トッププレート１１上にウエハＷを吸着固定し、ウエハＷはトッププレート１１に密着する。ウエハチャック１０では温度調節体１４の面ヒータ１３が作動していて、冷却ジャケット１２を介してトッププレート１１上のウエハＷを所定の検査温度まで加熱する。
【００３４】
この際、トッププレート１１、冷却ジャケット１２及び断熱リング１５が熱膨張する。最も熱膨張率が大きい冷却ジャケット１２は第１のボルト１８Ａを中心に冷却ジャケット１２の外周縁部の貫通孔の遊び寸法の範囲内でトッププレート１１及び断熱リング１５に対して相対的に外側へ熱膨張し、断熱リング１５の第２のボルト１８Ｂにより固定される部位は第２のボルト１８Ｂを介してトッププレート１１と一体的に同一量だけ外側へ熱膨張する。従って、冷却ジャケット１２がトッププレート１１及び断熱リング１５の熱膨張率より大きくて、冷却ジャケット１２とトッププレート１１の間に、あるいは冷却ジャケット１２と断熱リング１５との間に熱膨張率の差があってもトッププレート１１の表面の平面度が維持される。トッププレート１１及び断熱リング１５の熱膨張が同一であるため、トッププレート１１の初期の平面度を維持し、トッププレート１１とウエハＷの密着状態を殆ど変化させることなく、ウエハＷを短時間で検査温度まで昇温することができる。
【００３５】
また、冷却ジャケット１２は従来よりも薄いため、冷却ジャケット１２の熱容量が小さくなって、より短時間にウエハＷを加熱することができる。しかも、面ヒータ１３と断熱プレート１６の隙間が従来よりも大きいため、面ヒータ１３から断熱プレート１６への熱移動量が抑制されて、断熱プレート１６からの放熱を抑制し、この結果、面ヒータ１３の発熱量をトッププレート１１側へ多く振り分けることができる。
【００３６】
従って、ウエハＷを従来よりも短時間で検査温度まで昇温することができ、スループットを高めることができる。また、ウエハＷの低温検査を行う場合には、温度調節体１４の面ヒータ１３に代えて冷却ジャケット１２を作動させて、ウエハＷを所定の検査温度まで冷却する。この時にはトッププレート１１と断熱リング１５が同一量だけ収縮し、冷却ジャケット１２はこれらとは独立して収縮するため、トッププレート１１の平面度を維持し、ウエハＷを短時間で所定の低温検査温度まで降温することができる。
【００３７】
以上説明したように本実施形態によれば、トッププレート１１はＳｉＣの焼結体にＳｉを含浸させたセラミックによって形成されているため、表面加工時の応力が蓄積し難く、表面（ウエハの載置面）の平面度を向上させ、しかも高剛性であることから冷却ジャケット１２の影響による変形を防止することができる。その結果、トッププレート１１とウエハとの密着性が高くなってウエハの昇降温時間が短縮する。また、トッププレート１１は、従来の金属製と比較して比重が小さくウエハチャック１０を軽量化することができる。また、トッププレート１１と冷却ジャケット１２及び面ヒータ１３はそれぞれの中心部で第１のボルト１８Ａによって締結され、第１のボルト１８Ａによる締結部の外側において冷却ジャケット１２がトッププレート１１と断熱リング１５によって挟持されているため、冷却ジャケット１２は、トッププレート１１と断熱リング１５から独立して第１のボルト１８Ａを中心にして伸縮してもこれらの間で滑りトッププレート１１の平面度を維持し、熱変形を抑制することができる。
【００３８】
また、本実施形態によれば、トッププレート１１と断熱リング１５は周方向に所定間隔を空けた複数箇所で冷却ジャケット１２を挟持した状態で第２のボルト１８Ｂで締結され且つこの締結部でのそれぞれの熱膨張が実質的に同じであるため、トッププレート１１が＋２５℃から＋１５０℃まで変化しても、トッププレート１１は、第２のボルト１８Ｂを介して冷却ジャケット１２の熱膨張、熱収縮の影響が抑制され、断熱リング１５と一体的に同一量だけ伸縮し、変形することがなくウエハ載置面の平面度を例えば２．６μｍ程度に維持し、安定した熱伝導性を維持することができる。
【００３９】
また、本実施形態によれば、トッププレート１１と温度調節体１４との間に絶縁シート１７が介在しているため、絶縁シート１７を介してトッププレート１１全面を均一に冷却し、加熱することができる。また、トッププレート１１はＳｉＣの焼結体にＳｉを含浸させたセラミックによって形成されており、冷却ジャケット１２及び断熱プレート１６は薄く形成され、断熱リング１５は冷却ジャケット１２及び断熱プレート１６の薄くなった分だけ厚く形成されているため、冷却ジャケット１２の熱容量が低減してトッププレート１１によってウエハをより短時間で昇降温することができ、しかも温度調節体１４と断熱プレート１６間の隙間が大きくなって、隙間での熱移動を抑制してウエハの温度調節効率を高めることができる。また、冷却ジャケット１２及び断熱プレート１６は薄くなった分だけ、ウエハチャック１０を軽量化することができる。
【００４０】
第２の実施形態
第１の実施形態では、トッププレートの平面度を向上させて熱伝導性を高めて被処理体の昇降温時間を短縮することができると共に、軽量化を実現することができる。第１の実施形態の載置装置１０の場合には＋２５℃から＋１５０℃まで温度が変化してもトッププレートの平面度を２．６μｍ程度に維持し、従来の１０μｍと比較して平面度が格段に向上し、熱変形に対する効果が確認された。
【００４１】
しかし、その後の実験により、上記載置装置１０の場合には、組立時にトッププレートの平面度がその下側の部材、即ち、冷却ジャケット１２、断熱リング１５及び断熱プレート１６のうねり等の影響を受けて、載置装置が組み上がった時のトッププレートの平面度が低下することが判った。冷却ジャケット１２及び断熱リング１５では製造上の僅かなうねり等の変形は避けがたく、これらのうねりが載置装置１０を組み立てた時にトッププレート１１の平面度に影響する。そこで、本発明者は、組立時のトッププレートの平面度について種々検討した結果、冷却ジャケット１２、断熱リング１５及び断熱プレート１６の締結方法を工夫することで、組立時のトッププレートの平面度を向上させることができた。
【００４２】
即ち、本実施形態の載置装置１０Ａは、例えば図３に示すように、トッププレート１１と、トッププレート１１と一体化した冷却ジャケット１２及び面ヒータ１３からなる温度調節体１４と、温度調節体１４と断熱リング１５を介して取り付けられた断熱プレート１６と、を備え、第１の実施形態の載置装置１０とは締結部材による締結方法を異にする以外は、第１の実施形態に準じて構成されている。尚、本実施形態においても第１の実施形態と同一または相当部分には同一符号を付して本実施形態を説明する。
【００４３】
本実施形態では図３に示すように、第１のボルト１８Ａは、面ヒータ１３の中心に配置され、冷却ジャケット１２と面ヒータ１３とを締結している。即ち、冷却ジャケット１２の中心には第１のボルト１８Ａの雄ねじと螺合する雌ねじが形成され、面ヒータ１３の中心には第１のボルト１８Ａが貫通する貫通孔が形成されている。そして、冷却ジャケット１２と面ヒータ１３は第１のボルト１８Ａによって締結固定されている。本実施形態では第１のボルト１８Ａは冷却ジャケット１２と面ヒータ１３とを締結しているが、トッププレート１１、冷却ジャケット１２及び面ヒータ１３を一括して締結固定するようにしても良い。
【００４４】
第２のボルト１８Ｂは、図３に示すように、断熱リング１５に周方向所定間隔を空けて複数配置され、冷却ジャケット１２と断熱リング１５と締結している。即ち、冷却ジャケット１２の外周縁部には第２のボルト１８Ｂの雄ねじと螺合する雌ねじが形成されている。また、断熱リング１５には第２のボルト１８Ｂを収納する凹陥部が形成され、この凹陥部の中心には第２のボルト１８Ｂが貫通する貫通孔が形成されている。そして、冷却ジャケット１２と断熱リング１５は、断熱リング１５側から挿入された第２のボルト１８Ｂによって締結固定されている。
【００４５】
第３のボルト１８Ｃは、トッププレート１１の中心と外周縁部との間で同心円状に複数配列され、トッププレート１１と冷却ジャケット１２と面ヒータ１３とを一括して締結している。即ち、トッププレート１１には第３のボルト１８Ｃの雄ねじが螺合する雌ねじが形成され、冷却ジャケット１２には第３のボルト１８Ｃの軸部が遊嵌する貫通孔が形成され、更に面ヒータ１３には第３のボルト１８Ｃが貫通する貫通孔が形成されている。そして、トッププレート１１、冷却ジャケット１２及び面ヒータ１３は、面ヒータ１３側から挿入された第３のボルト１８Ｃによって締結固定されている。
【００４６】
第４のボルト１８Ｄは、断熱プレート１６の外周縁部に周方向所定間隔を空けて複数配列され、断熱リング１５と断熱プレート１６とを締結している。断熱リング１５には第４のボルト１８Ｄの雄ねじと螺合する雌ねじが形成され、断熱プレート１６には第４のボルト１８Ｄを収納する凹陥部が形成され、この凹陥部の中心には第４のボルト１８Ｄが貫通する貫通孔が形成されている。そして、断熱リング１５と断熱プレート１６は、断熱プレート１６側から挿入された第４のボルト１８Ｄによって締結固定されている。図３では第４のボルト１８Ｄは、第２のボルト１８Ｂと重ねて図示してあるが、実際には第２のボルト１８Ｂに対して周方向にずらして配置されている。
【００４７】
従って、本実施形態では上述したように第１の実施形態の場合と異なり、トッププレート１１の外周縁部が第２のボルト１８Ｂによって固定されずにあるため、冷却ジャケット１２及び断熱リング１５にうねりがあってもその影響を受けることがなく、トッププレート１１本来の平面度を維持し、悪化することがない。第１の実施形態ではトッププレート１１単体の平面度が３．８μｍであるが、載置装置１０としての組立後の平面度は７．４μｍまで悪化した。これに対して、本実施形態の載置装置１０Ａではトッププレート１１が冷却ジャケット１２及び断熱リング１５の影響を受けないため、組立後のトッププレート１１の平面度が４．７μｍまで改善された。
【００４８】
更に、トッププレート１１は、冷却ジャケット１２との熱膨張差が最も大きい外周縁部が冷却ジャケット１２及び断熱リング１５に固定されていないため、トッププレート１１と冷却ジャケット１２と熱膨張差による熱変形が抑制される。この結果、トッププレート１１の温度が＋２５℃から＋１５０℃まで変化しても、平面度が１．３μｍしか変化せず、第１の実施形態での２．６μｍよりも大幅に変形を抑制することができた。
【００４９】
以上説明したように本実施形態によれば、トッププレート１１の外周縁部を冷却ジャケット１２及び断熱リング１５に固定せずにあるため、載置装置１０Ａの組立後のトッププレート１１の平面度を格段に向上させることができると共に常温域から１５０℃の高温域まで温度が変化してもトッププレート１１と冷却ジャケット１２との熱膨張差の影響を抑制してトッププレート１１の平面度を向上させることができる。
【００５０】
第３の実施形態
従来の載置装置は勿論のこと、第１、２の実施形態の載置装置１０、１０Ｂによる加熱、冷却について検討した結果、トッププレート等の構成部材の外周面が露出しているために、トッププレート等の締結方法等を改良しても、トッププレート等の構成部材の外周面からの放熱や外部からの入熱等の外乱によってトッププレートの外周縁部の温度が低下し、あるいは上昇するなどして検査に影響することが判った。
【００５１】
そこで、本実施形態では載置装置の外周面に保温用プレートリングを装着することにより上述のような温度変化を抑制する対策が講じられている。以下、図４に基づいて本実施形態の載置装置について説明する。
【００５２】
本実施形態の載置装置１０Ｂは、例えば図４に示すように、トッププレート１１と、冷却ジャケット１２及び面ヒータ１３からなる温度調節体１４、断熱リング１５及び断熱プレート１６と、を備え、その外周面に保温用プレートリング１９が装着されていること以外は第２の実施形態の載置装置１０Ａに準じて構成されている。尚、本実施形態においても第２の実施形態と同一または相当部分には同一符号を付して本実施形態を説明する。
【００５３】
即ち、本実施形態においてもトッププレート１１、冷却ジャケット１２、面ヒータ１３、断熱リング１５及び断熱プレート１６は、第２の実施形態と同様に締結されて一体化している。即ち、冷却ジャケット１２と面ヒータ１３は、図４に示すようにそれぞれの中心で第１のボルト１８Ａを介して締結され、冷却ジャケット１２と断熱リング１５は周方向に所定間隔を空けて配置された複数の第２のボルト１８Ｂを介して互いに締結されている。トッププレート１１、冷却ジャケット１２及び面ヒータ１３は、同図に示すように第１のボルト１８Ａを中心とする複数の同心円それぞれにおいて所定間隔を空けて配置された第３のボルト１８Ｃを介して一括して締結されている。断熱リング１５と断熱プレート１６は、それぞれの周方向に所定間隔を空けて配置された複数の第４のボルト１８Ｄを介して互いに締結されている。断熱リング１５と断熱プレート１６の間には後述する保温用プレートリング１９の取り付け部が挟持され、第４のボルト１８Ｄを介して保温用プレートリング１９が断熱プレート１６に取り付けられた状態になっている。
【００５４】
而して、本実施形態では、図４に示すように断熱プレート１６には保温用プレートリング１９が取り付けられ、保温用プレートリング１９はトッププレート１１、冷却ジャケット１２、断熱リング１５及び断熱プレート１６の外周面を囲み、保温用プレートリング１９とこれらの外周面との間には隙間δが形成されている。この保温用プレートリング１９は、例えばステンレス等の熱伝導率が１７Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の金属によって形成されている。更に、この保温用プレートリング１９の両面が鏡面状に形成され、トッププレート１１や面ヒータ１３等からの放射熱を反射しやすくすると共に保温用プレートリング１９の外面からの熱放射量を抑制するようになっている。
【００５５】
ここで、保温用プレートリング１９の取り付け構造について更に説明する。図４に示すようにトッププレート１１の上端部にはフランジ部１１Ａが形成され、フランジ部１１Ａ以外がフランジ部１Ａより縮径する縮径部１１Ｂとして形成されている。このフランジ部１１Ａの外径は、第１、第２の実施形態におけるトッププレート１１の外径と実質的に同一寸法に形成され、また、保温用プレートリング１９の外径とも実質的に同一寸法に形成されている。また、断熱プレート１６にもトッププレート１１と同じようにフランジ部１６Ａ及び縮径部１６Ｂが形成されている。
【００５６】
保温用プレートリング１９は、図４に示すように、本体部１９Ａと、本体部１９Ａの下端が中心に向かって張り出す取り付け部１９Ｂと、からなっており、取り付け部１９Ｂを介して断熱プレート１６のフランジ部１６Ａに取り付けられている。そして、保温用プレートリング１９の本体部１９Ａとトッププレート１１の縮径部１１Ｂとの間には隙間δが形成されており、また、本体部１９Ａの上端とトッププレート１１のフランジ部１１Ａとが接触せずトッププレート１１からの熱伝導がないようにしておくことが好ましい。この保温用プレートリング１９は、熱伝導率の小さい材料、例えばステンレスによって形成され、更に、その両面が鏡面状に形成されている。保温用プレートリング１９が熱伝導率の小さい材料によって形成されているため、断熱プレート１６による温度上昇及び温度低下を遅らせることができる。また、保温用プレートリング１９の両面が鏡面状になっているため、熱が反射されやすくなると共に、熱放射量が小さくなる
【００５７】
冷却ジャケット１２は、図４に示すように、トッププレート１１の縮径部１１Ｂと実質的に同一径に形成されている。また、断熱リング１５も冷却ジャケット１２と同様にトッププレート１１の縮径部１１Ｂと実質的に同一径に形成されている。従って、保温用プレートリング１９の本体部１９Ａと冷却ジャケット１２及び断熱リング１５の外周面との間には隙間δが形成されている。
【００５８】
また、保温用プレートリング１９は、セラミック製の断熱リング１６に取り付けられ、トッププレート１１、冷却ジャケット１２及び断熱リング１５とは直接接触せず、これらの部材との間に隙間δが介在しているため、これらの部材から保温用プレートリング１９へ直接熱伝導されることがない。
【００５９】
従って、高温検査時にトッププレート１１が面ヒータ１３によって加熱されてもこれらトッププレート１１等の部材によって保温用プレートリング１９が直接加熱されることがなく、しかも保温用プレートリング１９は鏡面状に形成されているため、トッププレート１１等の部材からの放射熱を内側へ反射しやすく、外部への放熱を効果的に抑制し、トッププレート１１の温度低下を抑制することができる。更に、保温用プレートリング１９は熱源であるヒータ１３及び冷却ジャケット１２から最も離れた位置にある断熱プレート１６に取り付けられ、しかも保温用プレートリング１９自体も熱伝導率が小さいため、保温用プレートリング１９自体の温度上昇が遅く、載置装置１０の温度低下を更に効果的に抑制することができる。このような対策によって、例えば１５０℃の高温検査では、トッププレート１１表面の温度分布のバラツキが１．３℃から０．９℃に抑制され、ウエハ検査の信頼性を向上させることができる。
【００６０】
また、低温検査時にトッププレート１１等の部材が冷却ジャケット１２によって冷却されて保温用プレートリング１９との間の温度差が大きくなっても、保温用プレートリング１９からトッププレート１１等の部材に直接熱伝導されることがなく、トッププレート１１等の温度上昇を抑制することができ、トッププレート１１等の部材の温度上昇を効果的に抑制することができ、外部温度等の外乱の影響を受け難い。
【００６１】
以上説明したように本実施形態によれば、断熱プレート１６にはトッププレート１１、冷却ジャケット１２及び断熱リング１５を囲む保温用プレートリング１９が取り付けられ、この保温用プレートリング１９とトッププレート１１、冷却ジャケット１２及び断熱リング１５の外周面との間には隙間δが形成されているため、高温検査時にはトッププレート１１の温度低下を効果的に抑制することができ、低温検査時にはトッププレート１１の温度上昇を抑制することができる。また、保温用プレートリングの両面がそれぞれ鏡面状に形成されているため、高温検査時にはトッププレート１１、冷却ジャケット１２、断熱リング１５からの放熱を内部へ反射すると共に外部への放熱を抑制してトッププレート１１の外周縁部で温度低下を抑制することができ、また、低温検査時には保温用プレートリング１９からトッププレート１１に直接熱伝導されることがないため、トッププレート１１の外周縁部の温度上昇を抑制することができる。
【００６２】
尚、本発明は上記各実施形態に何等制限されるものではなく、必要に応じて各構成要素を適宜設計変更することができる。例えば、上記各実施形態では冷却体としての冷却ジャケット１２と加熱体としての面ヒータ１３を有する温度調節体１４について説明したが、温度調節体１４は、冷却体及び加熱体の少なくともいずれか一方を有し、トッププレート１１としての表面板の温度を調節できるものであれば良い。また、上記各実施形態ではトッププレート１１をＳｉＣの焼結体にＳｉを含浸させたセラミックによって形成しているが、同様の性質を持ったセラミックであれば、同様に用いることができる。また、上記各実施形態では検査装置に用いられる載置装置について説明したが、ウエハ等の被処理体を処理する際に、被処理体を低温領域から高温領域まで温度調節する必要がある種々の処理装置の載置装置として用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明は、ウエハ等の被処理体を処理する種々の処理装置の載置装置として好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の載置装置が適用された検査装置の内部を示す正面図である。
【図２】図１に示す載置装置を示す断面図である。
【図３】本発明の載置装置の他の実施形態を断面図である。
【図４】本発明の載置装置の更に他の実施形態を断面図である。
【図５】従来の載置装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１０    載置装置
１１    トッププレート（表面板）
１２    冷却ジャケット（冷却体）
１３    面ヒータ（加熱体）
１４    温度調節体
１５    断熱リング
１６    断熱プレート
１８Ａ  第１のボルト（締結部材）
１８Ｂ  第２のボルト（他の締結部材）
１８Ｃ  第３のボルト（締結部材）
１９    保温用プレートリング
【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】
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