(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハを載置して固定するチャックトップと、チャックトップを支持する支持体とを有するウェハ保持体において、前記支持体はチャックトップと接触する円管部と円管部を支える台座部とからなり、前記チャックトップの厚みを１としたとき、円管部の径方向に垂直な方向の厚みが０.１以上５.０以下であり、且つ台座部の厚みが０.５以上１０.０以下であることを特徴とするウェハ保持体。
【請求項２】
前記円管部と前記台座部とが一体に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のウェハ保持体。
【請求項３】
前記円管部と前記台座部の間又は前記円管部と前記チャックトップとの間に、前記円管部の肉厚以下の直径を有する複数の柱状体を前記円管部の全周に沿って有し、該柱状体の径方向に垂直な方向の厚みと前記円管部の径方向に垂直な方向の厚みの合計は、前記チャックトップの厚みを１としたとき、０.１以上５.０以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のウェハ保持体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のウェハ保持体を備えることを特徴とするウェハプローバ用ヒータユニット。
【請求項５】
請求項４に記載のヒータユニットを備えたウェハプローバ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハの電気的特性を検査するためのウェハプローバに使用されるウェハ保持体及びヒータユニット、それらを搭載したウェハプローバに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体の検査工程では、被処理物である半導体基板（ウェハ）に対して加熱処理（バーンイン）が行われてきた。即ち、ウェハを通常の使用温度よりも高温に加熱することにより、不良になる可能性のある半導体チップを加速的に不良化させて取り除き、出荷後の不良の発生を予防することが行われてきた。このバーンイン工程では、半導体ウェハに半導体回路を形成した後、個々のチップに切断する前に、ウェハを加熱しながら各チップの電気的な性能を測定して、不良品を取り除いている。また、このバーンイン工程には、スループットの向上のために、プロセス時間の短縮が強く求められている。
【０００３】
このようなバーンイン工程では、半導体基板を保持し、半導体基板を加熱するためのヒータが用いられている。従来のヒータは、ウェハの裏面全面をグランド電極に接触させる必要があるので、金属製のものが用いられていた。即ち、金属製の平板ヒータの上に、回路を形成したウェハを載置して、チップの電気的特性を測定していた。測定時には、通電用の電極ピンを多数備えたプローブカードと呼ばれる測定子を、ウェハに数１０ｋｇｆから数百ｋｇｆの力で押さえつけるため、ヒータが薄いと変形してしまい、ウェハとプローブピンとの間に接触不良が発生することがある。そのため、ヒータには剛性を保つ目的で厚さ１５ｍｍ以上の厚い金属板を用いる必要があり、ヒータの昇温及び降温に長時間を要し、スループット向上の大きな障害となっていた。
【０００４】
また、バーンイン工程では、チップに電気を流して電気的特性を測定するが、近年のチップの高出力化に伴い、電気的特性の測定時にチップが大きく発熱し、場合によっては、チップが自己発熱によって破壊することがあるので、測定後には急速に冷却することが求められている。また、測定中は、できるだけ均熱であることが求められる。そこで、金属の材質として、従来は熱伝導率が４０３Ｗ／ｍＫと高い銅（Ｃｕ）が用いられていた。
【０００５】
このような従来の問題に対して、特開２００１−０３３４８４号公報には、ヒータとして厚い金属板の代わりに、薄くても剛性が高く、変形しにくいセラミックス基板の表面に薄い金属層を形成することにより、変形しにくく且つ熱容量が小さいウェハプローバが提案されている。このセラミックス基板の表面に導体層を形成したウェハプローバは、剛性が高いので接触不良を起こすことがなく、且つ熱容量が小さいので、短時間で昇温及び降温が可能であるとされている。そして、ウェハプローバを設置するための支持台として、アルミニウム合金やステンレスなどを使用することができるとされている。
【０００６】
しかし、上記特開２００１−０３３４８４号公報に記載されているように、ウェハプローバをその最外周のみで支持すると、プローブカードの押圧によって、ウェハプローバが反ることがあるので、多数の支柱を設けるなどの工夫が必要であった。
【０００７】
更に、近年の半導体デバイスの微細化に伴い、プロービング時の単位面積あたりの荷重が増加するとともに、プローブカードとプローバとの位置合わせの精度も求められている。ウェハプローバは、通常、ウェハを所定の温度に加熱し、プロービング時に所定の位置に移動し、プローブカードを押し当てるという動作を繰り返す。このとき、ウェハプローバを所定の位置にまで動かすために、その駆動系に関しても高い位置精度が要求されている。
【０００８】
しかしながら、ウェハを所定の温度、即ち１００〜２００℃程度の温度に加熱した際、その熱が駆動系に伝わって駆動系の金属部品類が熱膨張し、これにより位置精度が損なわれるという問題点があった。更には、プロービング時の荷重の増加により、ウェハを載置するウェハプローバ自体の剛性も要求されるようになってきた。即ち、ウェハプローバ自体がプロービング時の荷重により変形すると、プローブカードのピンがウェハに均一に接触できず、検査ができなくなったり、最悪の場合にはウェハが破損したりするという問題点があった。
【０００９】
そこで、ウェハプローバの変形を抑えるために、ウェハプローバを大型化することが考えられるが、その場合は重量が増加し、この重量増が駆動系の精度に影響を及ぼすという問題点があった。また更には、ウェハプローバの大型に伴い、ウェハプローバの昇温及び冷却時間が非常に長くなり、スループットが低下するという問題点も存在していた。
【００１０】
更に、スループットを向上させるために、ウェハプローバに冷却機構を設けて昇降温速度を向上することが一般に行われている。しかしながら、従来の冷却機構は、例えば、特開２００１−０３３４８４号公報に記載のように空冷であったり、金属製ヒータの直下に冷却板を設けたりしていた。前者の場合、空冷であるために、冷却速度が遅いという問題点があった。また、後者の場合でも、冷却板が金属であり、プロービング時には冷却板に直接プローブカードの圧力がかかるため、変形しやすいという問題点があった。
【特許文献１】特開２００１−０３３４８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記した従来の事情に鑑み、高剛性であり、断熱効果を高めることにより、位置精度の向上や、均熱性の向上、更にはチップの急速な昇温と冷却ができるウェハプローバ用のウェハ保持体、それを搭載したウェハプローバ用ヒータユニット、及びそのヒータユニットを搭載したウェハプローバを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明が提供するウェハ保持体は、ウェハを載置して固定するチャックトップと、チャックトップを支持する支持体とを有するものであって、前記支持体はチャックトップと接触する円管部と円管部を支える台座部とからなり、前記チャックトップの厚みを１としたとき、円管部の径方向に垂直な方向の厚みが０.１以上５.０以下であり、且つ台座部の厚みが０.５以上１０.０以下であることを特徴とする。また、前記円管部と前記台座部とが、一体に形成されていることが好ましい。
【００１３】
上記本発明のウェハ保持体においては、前記円管部と前記台座部の間又は前記円管部と前記チャックトップとの間に、前記円管部の肉厚以下の直径を有する複数の柱状体を前記円管部の全周に沿って有し、該柱状体の径方向に垂直な方向の厚みと前記円管部の径方向に垂直な方向の厚みの合計は、前記チャックトップの厚みを１としたとき、０.１以上５.０以下であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明は、上記した本発明に係るいずれかのウェハ保持体を備えることを特徴とするウェハプローバ用ヒータユニット、及びそのヒータユニットを備えたウェハプローバウェハプローバを提供するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高い荷重を加えてもチャックトップの変形が小さく、ウェハとの接触不良を防止することができ、且つまた、ウェハをチャックトップ上に載置して加熱したときウェハ保持体の駆動系の温度上昇を防止することで、ウェハとプローブカードとの位置精度を高めることが可能な、高剛性で且つ断熱効果に優れたウェハ保持体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】
【００１６】
本発明によるウェハ保持体の基本的な構造を、図１を参照して説明する。本発明のウェハプローバ用のウェハ保持体１は、チャックトップ導体層３を有するチャックトップ２と、このチャックトップ２を支持する支持体４とからなり、更に支持体４は台座部４１と円管部４２とからなっている。支持体４を台座部４１と円管部４２とからなる有底円筒形状とすることにより、チャックトップ２と支持体４の接触面積を小さくすることができ、チャックトップ２と支持体４の間の一部に空隙５を容易に形成することができる。この空隙５を形成することにより、チャックトップ２と支持体４との間は大部分が空気層となり、効率的な断熱構造とすることができる。空隙５の形状には特に制約はなく、チャックトップ２で発生した熱あるいは冷気が支持体４に伝わる量を極力抑え得る形状とすればよい。
【００１７】
本発明によるウェハ保持体１では、チャックトップ２の厚みを１.０としたとき、円管部４２の厚みは０.１以上５.０以下とする。この円管部４２の厚みが０.１未満では、ウェハ加熱時の熱が駆動系に伝わり、駆動系の金属部品類が熱膨張してしまうので好ましくない。また、上記円管部４２の厚みが５.０より大きくなると、円管部４２が変形しやすくなるため好ましくない。一方、チャックトップ２の厚みを１.０としたとき、台座部４１の厚みは０.５以上１０.０以下とする。この台座部４１の厚みが０.５未満では、台座部４１が変形しやすくなり、１０.０よりも大きい場合には、台座部４１の熱容量がチャックトップ２に比べて増大するため、チャックトップ１の温度制御性が悪化すると同時に、ヒータの昇降温に長時間を要し、スループットが低下するため好ましくない。
【００１８】
上記円管部４２の肉厚は、２０ｍｍ以下であることが好ましい。円管部４２の肉厚が２０ｍｍを超えると、チャックトップ２から支持体４への熱伝達量が大きくなるため好ましくない。ただし、円管部４２の肉厚が１ｍｍ未満になると、ウェハを検査する際にプローブカードを押し当てたときの圧力により、円管部４２が変形したり、破損したりするため好ましくない。最も好ましい円管部４２の肉厚は１０〜１５ｍｍである。また、円管部４２のうちチャックトップと接触する部分の肉厚については、２〜５ｍｍ程度とすることが、支持体４の強度と断熱性のバランスが良いため好ましい。
【００１９】
また、前記円管部と台座部とは、一体に形成されていることが好ましい。「一体に形成」とは、荷重が掛かった際に、円管部と台座部との間に滑り、隙間などが生じないという意味であり、例えば、円筒状の部材の内側をくりぬいて円管部と台座部を形成してもよいし、円管状と円板状の部材を別々に作製した後、ガラス、セラミックスペースト等により接合して円管部と台座部を一体に形成することもできる。ネジ止め、クランプ等、機械的に結合したものは一体に形成されている状態には含まれない。円管部と台座部を一体に形成することにより、そうでない場合に比べ、支持体が変形しにくくなるため好ましい。
【００２０】
前記支持体は、図３に示すように円管部４２と台座部４１との間に柱状体４３を有しているか、あるいは図４に示すように円管部４２とチャックトップ２との間に柱状体４３を有していることが好ましい。この柱状体４３により、ウェハ保持体の駆動系への伝熱経路が細くなるとともに、チャックトップ−柱状体間、柱状体−円管部間、柱状体−台座部間などの接触界面が熱抵抗として作用するため、ウェハ保持体の駆動系に伝わる熱量をより一層低減させることができる。
【００２１】
上記柱状体４３の配置は、図５に示すように、同心円状に均等あるいはそれに近似した状態で８個以上配置することが好ましい。特に近年ではウェハの大きさが８〜１２インチと大型化しているため、８個よりも少ない数量では柱状体４３間の距離が長くなり、プローブカードのピンをチャックトップに載置されているウェハに押し当てた際、各柱状体４３の間で撓みが発生しやすくなるため好ましくない。柱状体の断面形状は、どのような多角形であっても良く、その形状に関しては特に制約はないが、例えば、円形、三角形、四角形などであってよい。
【００２２】
図３〜４に示すように円管部４２と柱状体４３を組み合わせて用いる場合には、前記チャックトップ２の厚みを１としたとき、柱状体４３と円管部４２の厚みの合計を０.１以上５.０以下とするのが好ましい。柱状体４３と円管部４２の厚みの合計が０.１未満であると、ウェハ加熱時の熱が駆動系に伝わり、駆動系の金属部品類が熱膨張してしまうので好ましくない。また、柱状体４３と円管部４２の厚みの合計が５.０より大きくなると、円管部４２が変形しやすくなるため好ましくない。
【００２３】
上記支持体を構成する円管部と台座部は、ヤング率が２００ＧＰａ以上であることが好ましい。これらのヤング率が２００ＧＰａ未満である場合には、台座部の厚みを薄くできないため、空隙部の容積を十分確保できず、十分な断熱効果が期待できない。更に後述する冷却モジュールを搭載する場合、そのスペースを十分に確保できない。また、３００ＧＰａ以上のヤング率を有する材料を用いれば、支持体の変形を大幅に低減することができ、支持体をより小型化、軽量化できるため、ヤング率３００ＧＰａ以上が特に好ましい。
【００２４】
また、支持体を構成する円管部と台座部の熱伝導率は、４０Ｗ／ｍＫ以下であることが好ましい。支持体の熱伝導率が４０Ｗ／ｍＫを超えると、チャックトップに加えられた熱が容易に支持体に伝わり、駆動系の精度に影響を及ぼすため好ましくない。近年ではプロービング時の温度として１５０℃という高温が要求されるため、支持体の熱伝導率は１０Ｗ／ｍＫ以下であることが更に好ましく、５Ｗ／ｍＫ以下になると、支持体から駆動系への熱の伝達量が大幅に低下するため特に好ましい。
【００２５】
これらを満たす具体的な支持体の材質としては、ムライト、アルミナ、ムライトとアルミナの複合体（ムライト−アルミナ複合体）が好ましい。ムライトは熱伝導率が小さく断熱効果が大きい点で、アルミナはヤング率が大きく剛性が高い点で好ましい。特にムライト−アルミナ複合体は、熱伝導率がアルミナより小さく且つヤング率がムライトより大きくいため、総合的に好ましい。
【００２６】
上記柱状体の材質としては、熱伝導率が３０Ｗ／ｍＫ以下のものが好ましい。これよりも熱伝導率が高い材質では、断熱効果が低下するため好ましくない。具体的な柱状体の材質としては、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、ムライト、ムライト−アルミナ複合体、ステアタイト、コージライト、ステンレス、ガラス（繊維）、ポリイミドやエポキシ、フェノールなどの耐熱樹脂、あるいはこれらの複合体を使用することができる。
【００２７】
前記円管部とチャックトップもしくは柱状体との接触部分の表面粗さは、Ｒａで０.１μｍ以上であることが好ましい。表面粗さがＲａで０.１μｍ未満である場合、円管部とチャックトップもしくは柱状体との接触面積が増加すると共に、両者の間の隙間が相対に小さくなるため、Ｒａが０.１μｍ以上の場合に比較して熱の伝達量が大きくなるからである。また、表面粗さの上限は特に限定されないが、表面粗さがＲａで５μｍ以上の場合、その表面を処理するためのコストが高くなることがある。表面粗さをＲａで０.１μｍ以上にするための手法としては、研磨加工やサンドブラスト等による処理が好適である。ただし、その研磨条件やブラスト条件を適切化して、Ｒａで０.１μｍ以上に制御する必要がある。
【００２８】
前記支持体の円管部の外周部とチャックトップとの接触面との直角度、及び前記支持体の柱状体の外周部とチャックトップとの接触面との直角度は、測定長１００ｍｍに換算して、１０ｍｍ以下であることが好ましい。これらの直角度が１０ｍｍを超えると、チャックトップから加わった圧力が支持体の円管部あるいは柱状体に加わる際に、円管部や柱状体自身の変形が発生しやすくなるため好ましくない。
【００２９】
また、本発明のウェハ保持体においては、図６及び図７に示すように、支持体４の中心部付近に、支持棒７が具備されていることが好ましい。この支持棒７は、チャックトップ２にプローブカードが押し付けられた際に、チャックトップ２の変形を抑えることができる。この支持棒７の材質としては、支持体４の材質と同一であることが好ましい。支持体及び支持棒は、ともにチャックトップを加熱する発熱体から熱を受けるため熱膨張する。このとき支持体と支持棒の材質が異なると、熱膨張係数差により支持体と支持棒の間に段差が生じ、これによってチャックトップが変形しやすくなるため好ましくない。
【００３０】
支持棒の大きさとしては、特に制約はないが、断面積が０.１ｃｍ２以上であることが好ましい。断面積がこれ未満である場合には、チャックトップを支持する効果が十分でなく、支持棒が変形しやすくなるためである。しかし、支持棒の断面積が１００ｃｍ２を超えると、後述するように支持体の空隙内に挿入される冷却モジュールの大きさが小さくなり、冷却効率が低下するため好ましくない。また、支持棒の形状としては、円柱状、三角柱状、四角柱状など特に制約はない。支持棒を支持体に固定する方法としては、特に制約はないが、活性金属によるロウ付けや、ガラス付け、ネジ止めなどを使用でき、これらの中ではネジ止めが特に好ましい。ネジ止めすることによって、脱着が容易となり、更には固定時に熱処理を行わないため、支持体や支持棒の熱処理による変形を抑えることができるためである。
【００３１】
また、本発明のウェハ保持体は、図８に示すように、チャックトップ２を加熱するための発熱体６を備えることが好ましい。近年の半導体のプロービングにおいては、ウェハを１００〜２００℃の温度に加熱する場合が多いからである。しかしながら、発熱体を備える場合、チャックトップを加熱する発熱体の熱が支持体に伝わると、ウェハ支持体下部に設けた駆動系に熱が伝わり、駆動系の各部品の熱膨張差により、機械精度にズレを生じ、チャックトップのウェハ載置面の平面度、平行度を著しく劣化させる原因となる。これに対して、支持体が基本的に円管部と台座部で構成される本発明のウェハ保持体は、断熱構造であることから平面度及び平行度を著しく劣化させることはなく、更に中空構造であることから円柱形状の支持体に比べて軽量化を図ることができる。
【００３２】
また、発熱体６は、図９に示すように、抵抗発熱体６１をマイカなどの絶縁体６２で挟み込んだものが、構造として簡便であるので好ましい。抵抗発熱体は金属材料を使用することができ、例えば、ニッケル、ステンレス、銀、タングステン、モリブデン、クロム、及びこれらの金属の合金を用いることができる。これらの金属の中では、ステンレスとニクロムが好ましい。ステンレスあるいはニクロムは、発熱体の形状に加工する時、エッチングなどの手法により、抵抗発熱体回路パターンを比較的に精度良く形成することができる。また、安価であり、耐酸化性を有するので、使用温度が高温であっても長期間の使用に耐えることができるので好ましい。
【００３３】
また、抵抗発熱体を挟み込む絶縁体としては、耐熱性を有する絶縁体であれば特に制約はない。例えば、上記したマイカや、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などを使用できる。このような絶縁性の樹脂で抵抗発熱体を挟み込む場合、抵抗発熱体で発生した熱をよりスムースにチャックトップに伝えるために、樹脂中にフィラーを分散させることができる。樹脂中に分散するフィラーの役割は、シリコン樹脂等の熱伝導を高める役割があり、材質としては樹脂との反応性が無ければ特に制約はなく、例えば、窒化硼素、窒化アルミニウム、アルミナ、シリカなどを挙げることができる。尚、発熱体は、例えば搭載部にネジ止め等の機械的手法で固定することができる。
【００３４】
チャックトップに取り付けた発熱体に給電するための電極部は、図１０に示すように、支持体４の円管部４２に貫通孔４４を設け、その内部に電極線８や電磁シールド電極を挿通することが好ましい。この場合、貫通穴４４の形成位置としては、支持体４の円管部４２の中心部付近が特に好ましい。形成される貫通穴４４が円管部４２の外周部に近い場合、プローブカードの圧力による影響で、円管部４２で支える支持体４の強度が低下し、貫通穴４４の近傍で支持体４が変形しやすいため好ましくない。尚、図１０以外の図面では、簡略化のため電極線や貫通孔は省略している。
【００３５】
上記支持体の表面には、金属層が形成されていることが好ましい。チャックトップを加熱するための発熱体からは電磁波が発生し、これがウェハの検査時にノイズとなって影響を及ぼすが、支持体に金属層を形成すれば、この電磁波を遮断（電磁シールド）することができるため好ましい。金属層を形成する方法としては、特に制約はないが、例えば、銀、金、ニッケル、銅などの金属粉末にガラスフリットを添加した導体ペーストを、刷毛などで塗布して焼き付けても良い。
【００３６】
また、金属層の形成は、アルミニウムやニッケルなどの金属の溶射あるいはメッキなどにより形成することも可能である。また、これらの手法を組み合わせることも可能であり、例えば、導体ペーストを焼き付けた後、ニッケルなどの金属をメッキしても良いし、金属の溶射後にメッキを形成しても良い。これらの手法のうち、特にメッキまたは溶射が好ましい。メッキは密着強度が強く、信頼性が高いため好ましい。一方、溶射は比較的低コストで金属膜を形成することができるため好ましい。
【００３７】
上記金属層の形成方法としては、支持体の表面の少なくとも一部に導体を取り付けることも可能である。使用する材質については、導体であれば特に制約は無く、例えば、ステンレス、ニッケル、アルミニウムなどを挙げることができる。導体を取り付ける方法としては、上記材質の金属箔又は金属板を支持体の外径よりも大きい寸法でリング形状に成形し、これを支持体の側面に取り付けることができる。また、支持体の台座部分にも、金属箔あるいは金属板を取り付けてもよく、側面に取り付けた金属箔と接続することでより、シールド効果を高めることができる。
【００３８】
更に、金属箔あるいは金属板を支持体内部の空隙に取り付けても良く、これを側面及び底面に取り付けた金属箔や金属板と接続することでより、シールド効果を更に高めることができる。このような手法を採用することによって、メッキや導体ペーストを塗布する場合に比較して、比較的安価に電磁シールド効果を得ることができるため好ましい。金属箔及び金属板と支持体の固定方法に関しては、特に制約はないが、例えば金属ネジを用いて、金属箔や金属板を支持体に取り付けることができる。また、支持体の台座部と側面部の金属箔及び金属板を一体化することが好ましい。
【００３９】
また、チャックトップを加熱する発熱体とチャックトップとの間にも、電磁波を遮断（シールド）するための金属層が形成されていることが好ましい。この金属層は、発熱体等で発生した電磁波や電場などのウェハのプロービングに影響を与えるノイズを遮断する役割がある。このノイズは通常の電気特性の測定には大きな影響を与えないが、特にウェハの高周波特性を測定する場合に顕著に影響するものである。この電磁シールド層としては、例えば金属箔を発熱体とチャックトップとの間に挿入することができ、チャックトップ及び発熱体とは絶縁されている必要がある。この場合、使用する金属箔としては特に制約はないが、発熱体が２００℃程度の温度になるため、ステンレスやニッケル、あるいはアルミニウムなどの金属箔が好ましい。
【００４０】
また、チャックトップが絶縁体である場合には、チャックトップのウェハ載置面に形成されたチャックトップ導体層との間、若しくはチャックトップが導体である場合には、チャックトップ自身と電磁シールド層との間に、電気回路上コンデンサが形成され、このコンデンサ成分がウェハのプロービング時にノイズとして影響することがある。このため、これらの影響を低減するためには、電磁シールド層とチャックトップとの間に絶縁層を形成することが好ましい。更に、チャックトップと電磁シールド層の間に、絶縁層を介してガード電極を備えることが好ましい。このガード電極は、支持体に形成される金属層と接続されることで、高周波にてウェハの特性を測定する際に影響するノイズの影響を更に低減することができる。即ち、本発明においては、発熱体を含むウェハ保持体全体を導体で覆うことで、高周波におけるウェハ特性測定時のノイズの影響を小さくすることができる。
【００４１】
このときの、発熱体と電磁シールド層の間、シールド層とガード層の間、及びガード層とチャックトップ導体層の間に形成する絶縁層の抵抗値は、１０７Ω以上であることが好ましい。この抵抗値が１０７Ω未満の場合、発熱体からの影響によって、チャックトップ導体層に向かって微小な電流が流れ、これがプロービング時のノイズとなり、プロービングに影響を及ぼすため好ましくない。絶縁層の抵抗値を１０７Ω以上とすれば、上記微小電流をプロービングに影響のない程度に低減することができる。特に最近ではウェハに形成される回路パターンも微細化が進んでいるため、上記のようなノイズをできるだけ低減しておく必要があり、絶縁層の抵抗値を１０１０Ω以上とすることで、更に信頼性の高い構造とすることができる。
【００４２】
また上記絶縁層の誘電率は１０以下であることが好ましい。絶縁層の誘電率が１０を超えると、絶縁層を挟み込む電磁シールド層、ガード電極とチャックトップに電荷が蓄えられやすくなり、これがノイズ発生の原因となるため好ましくない。特に最近では、上記のようにウェハ回路の微細化が進展していることから、ノイズを低減しておく必要があり、誘電率は４以下が更に好ましく、２以下とすることが特に好ましい。誘電率を小さくすることで、絶縁抵抗値や静電容量を確保するために必要な絶縁層の厚みを薄くすることができ、絶縁層による熱抵抗を小さくできるため好ましい。
【００４３】
更に、チャックトップが絶縁体の場合には、チャックトップ導体層とガード電極の間及び電磁シールド層の間、チャックトップが導体である場合には、チャックトップ自身とガード電極の間及び電磁シールド層の間の静電容量は、５０００ｐＦ以下であることがこのましい。これらの静電容量が５０００ｐＦを超える場合、絶縁層のコンデンサとしての影響が大きくなり、プロービング時にノイズとして影響することがあるからである。特に最近のウェハ回路の微細化に伴い、静電容量として１０００ｐＦ以下であれば、良好なプロービングを実現することができるため特に好ましい。
【００４４】
以上述べてきたように、プロービング時に影響を与えるノイズを、絶縁層の抵抗値、誘電率、静電容量を制御することで大幅に低減することができる。このときの絶縁層の厚みとしては、０.２ｍｍ以上が好ましい。装置の小型化や、発熱体からチャックトップの熱伝導を良好に保つためには、絶縁層の厚みが薄い方がよいが、厚みが０.２ｍｍ未満になると、絶縁層自体の欠陥や、耐久性の問題が発生するため好ましくない。絶縁層の理想的な厚みとしては１ｍｍ以上である。この程度の厚みを有しておれば、耐久性の問題も無く、また発熱体からの熱の伝導も良好であるため好ましい。絶縁層の厚みの上限に関しては、特に制約はないが、１０ｍｍ以下であることが好ましい。これ以上の厚みになると、ノイズに関しては遮断する効果が高いものの、発熱体で発生した熱がチャックトップ及びウェハに伝導するまでに時間がかかるため、加熱温度の制御が難しくなる。好ましい厚みとしては、プロービング条件にもよるが、５ｍｍ以下であれば比較的容易に温度制御が可能となるため好ましい。
【００４５】
また、絶縁層の熱伝導率については、特に制約はないが、上記のように発熱体からの良好な熱伝導を実現するためには、０.５Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましい。特に絶縁層の熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ以上であれば、更に熱の伝達が良好となるため好ましい。
【００４６】
絶縁層の具体的な材料としては、上記特性を満たし、プロービング温度に耐えるだけの耐熱性を有しておれば特に制約は無く、セラミックスや樹脂などを上げることができる。これらの内で、樹脂としては、例えば、シリコン樹脂や、この樹脂中にフィラーを分散したものが好ましく、セラミックスではアルミナ等が好ましい。樹脂中に分散するフィラーの役割は、シリコン樹脂の熱伝導を高める役割があり、材質としては樹脂との反応性無ければ特に制約はなく、例えば、窒化硼素や、窒化アルミニウム、アルミナ、シリカなどを上げることができる。
【００４７】
また、絶縁層は、前記電磁シールド層や、ガード電極、発熱体の形成領域と同等以上であることが好ましい。絶縁層の形成領域が小さい場合には、絶縁層で覆われていない部分からノイズの侵入が発生することがあるため好ましくない。
【００４８】
上記絶縁層について、以下に実例を示す。例えば、絶縁層として、窒化硼素を分散させたシリコン樹脂を用いる。この材料の誘電率は２である。電磁シールド層とガード電極の間、ガード電極とチャックトップの間に、窒化硼素分散シリコン樹脂を絶縁層として挟み込む場合、１２インチウェハ対応のチャックトップであれば、例えば直径３００ｍｍに形成することができる。このとき、絶縁層の厚みを０.２５ｍｍとすれば、静電容量を５０００ｐＦとすることができ、更に厚みを１.２５ｍｍ以上とすれば、静電容量を１０００ｐＦとすることができる。この材料の体積抵抗率は、９×１０１５Ω・ｃｍであるため、直径が３００ｍｍの場合、厚みを０.８ｍｍ以上とすれば、抵抗値を１×１０１２Ω程度にすることができる。また、この絶縁層の材質の熱伝導率は５Ｗ／ｍＫ程度であるため、プロービングを行う条件によって厚みを選択することができるが、厚みを１.２５ｍｍ以上とすれば、静電容量及び抵抗値ともに十分な値とすることができる。
【００４９】
チャックトップについては、一般に、反りが３０μｍ以上であるとプロービング時のプローバの針が片あたりを起こし、特性を評価できないか、又は接触不良により誤って不良判定をすることで、歩留まりを必要以上に悪く評価してしまうため好ましくない。また、チャックトップ導体層の表面と支持体の台座部裏面との平行度が３０μｍ以上であっても、同様に接触不良を生じ好ましくない。室温時にチャックトップの反り及び平行度が共に３０μｍ以下で良好であっても、２００℃あるいは−７０℃でのプロービング時に反り及び平行度が３０μｍ以上となると、上記と同様に好ましくない。即ち、プロービングを行う温度範囲全域において、上記の反り及び平行度が共に３０μｍ以下であることが好ましい。
【００５０】
チャックトップのウェハ載置面には、チャックトップ導体層を形成する。チャックトップ導体層を形成する目的としては、半導体製造で通常使用される腐食性のガス、酸やアルカリの薬液、有機溶剤、水などからチャックトップを保護する役割がある。また、チャックトップに載置するウェハとの間で、チャックトップより下部からの電磁ノイズを遮断し、アースに落とす役割がある。
【００５１】
チャックトップ導体層の形成方法としては、特に制約はなく、導体ペーストをスクリーン印刷によって塗布した後焼成する方法、あるいは蒸着やスパッタ等の方法、あるいは溶射やメッキ等の方法が挙げられる。これらのうちでも、特に溶射法とメッキ法が好ましい。これらの方法においては、導体層を形成する際に熱処理を伴わないため、チャックトップ自体に熱処理による反りが発生せず、またコストが比較的安価であるため、特性の優れた安価な導体層を形成することができる利点がある。
【００５２】
特に、チャックトップ上に溶射膜を形成し、その上にメッキ膜を形成することが特に好ましい。溶射膜は、セラミックスや金属−セラミックスとの密着性がメッキ膜より優れている。溶射される材料、例えばアルミニウムやニッケル等が溶射時に若干の酸化物や窒化物あるいは酸窒化物を形成し、これらの化合物がチャックトップの表面層と反応して強固に密着するためである。しかし、溶射膜はこれらの化合物が含まれるため、膜の導電率が低くなる。これに対してメッキはほぼ純粋な金属を形成することができるため、チャックトップとの密着強度は溶射膜ほど高くはないが、導電性に優れた導体層を形成することができる。そこで、下地に溶射膜を形成し、その上にメッキ膜を形成すると、メッキ膜は溶射膜に対して共に金属であることから良好な密着強度を有し、更には良好な電気伝導性も付与することができるため、特に好ましい。
【００５３】
更に、チャックトップ導体層の表面さはＲａで０.１μｍ以下であることが好ましい。チャックトップ導体層の表面粗さがＲａで０.１μｍを超えると、発熱量の大きな素子の測定をする場合、プロービング時に素子自身の自己発熱により発生する熱をチャックトップから放熱することができず、素子自身が昇温されて熱破壊してしまうことがある。チャックトップ導体層の表面粗さをＲａで０.０２μｍ以下にすれば、より効率よく放熱できるため好ましい。
【００５４】
チャックトップの発熱体を加熱して、例えば２００℃でプロービングする際、支持体下面の温度は１００℃以下であることが好ましい。支持体下面の温度が１００℃を超えると、支持体下部に備わるプローバの駆動系に熱膨張係数差による歪を生じ、その精度が損なわれるため、プロービング時の位置ずれ、反り、平行度の悪化によるプローブの片あたりなどの不具合を生じ、正確な素子の評価ができなくなる。また、２００℃昇温測定後に室温測定をする際、２００℃から室温までの冷却に要する時間が長くなるため、スループットが低下する。
【００５５】
上記チャックトップのヤング率は２５０ＧＰａ以上であることが好ましい。ヤング率が２５０ＧＰａ未満であると、プロービング時にチャックトップに加わる荷重によりチャックトップに撓みが発生するので、チャックトップ上面の平面度及び平行度が著しく劣化する。このため、プローブピンの接触不良が発生するので、正確な検査ができず、更にはウェハの破損を招くこともある。このため、チャックトップのヤング率は２５０ＧＰａ以上が好ましく、３００ＧＰａ以上が更に好ましい。
【００５６】
また、チャックトップの熱伝導率は１５Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましい。熱伝導率が１５Ｗ／ｍＫ未満である場合、チャックトップ上に載置するウェハの温度分布が悪くなるため好ましくない。熱伝導率が１５Ｗ／ｍＫ以上であれば、プロービングに支障の無い程度の均熱性を得ることができる。このような熱伝導率の材料としては、純度９９.５％のアルミナ（熱伝導率３０Ｗ／ｍＫ）を挙げることができる。特に熱伝導率が１７０Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましく、このような熱伝導率を有する材料としては、窒化アルミニウム（１７０Ｗ／ｍＫ）、Ｓｉ−ＳｉＣ複合体（１７０〜２２０Ｗ／ｍＫ）などがある。この程度の熱伝導率になると、均熱性に非常に優れたチャックトップとすることができる。
【００５７】
チャックトップの厚みは８ｍｍ以上であることが好ましい。厚みが８ｍｍ未満であると、プロービング時にチャックトップに加わる荷重によりチャックトップに撓みを生じ、チャックトップ上面の平面度及び平行度が著しく劣化することにより、プローブピンの接触不良により正確な検査ができず、更にはウェハの破損を招くこともある。このため、チャックトップの厚みは８ｍｍ以上が好ましく、１０ｍｍ以上が更に好ましい。
【００５８】
チャックトップを形成する材質としては、金属−セラミックスの複合体、セラミックス、金属が好ましい。金属−セラミックスの複合体としては、比較的熱伝導率が高く、ウェハを加熱した際に均熱性が得られやすいアルミニウムと炭化ケイ素との複合体、又はシリコンと炭化ケイ素との複合体のいずれかであることが好ましい。これらのうちシリコンと炭化ケイ素の複合体は、ヤング率が特に高く、且つ熱伝導率も高いため特に好ましい。
【００５９】
また、これらの複合材料は導電性を有するため、発熱体を形成する手法としては、例えば、チャックトップのウェハ載置面の反対側の面に、溶射やスクリーン印刷等の手法によって絶縁層を形成し、その上に導体層をスクリーン印刷し、あるいは蒸着等の手法によって導体層を所定のパターンに形成し、発熱体とすることができる。
【００６０】
また、ステンレスやニッケル、銀、モリブデン、タングステン、クロム及びこれらの合金などの金属箔を、エッチングにより所定の発熱体パターンを形成し、発熱体とすることができる。この場合、チャックトップとの絶縁層は、上記と同様の手法によって形成することもできるが、例えば絶縁性のシートをチャックトップと発熱体との間に挿入することもでき、上記の手法に比べ非常に安価に、しかも容易に絶縁層を形成することができるため好ましい。絶縁層として使用できる樹脂は、耐熱性という観点から、マイカ、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、シリコン樹脂などが上げられる。この中でも特にマイカは、耐熱性、電気絶縁性に優れ加工性し易く、しかも安価であるため好ましい。
【００６１】
また、チャックトップの材質として、セラミックスは、上記のように絶縁層を形成する必要が無いため、比較的利用しやすい。この場合の発熱体の形成方法としては、上記と同様の手法を選択することができる。セラミックスの材質の中でも、特にアルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、ムライト、アルミナとムライトの複合体が好ましい。これらの材料はヤング率が比較的高いため、プローブカードの押し当てによる変形が小さいため特に好ましい。これらのうち、アルミナに関しては、比較的コストも安く、また高温における電気的特性も優れ、特に純度が９９.６％以上のアルミナは高温の絶縁性が高いため好ましい。即ち、アルミナは一般に基板を焼結する際に、焼結温度を低下させるために、シリコンやアルカリ土類金属等の酸化物などを添加しているが、これが純粋なアルミナの高温での電気絶縁性などの電気的特性を低下させるため、純度は９９.６％以上のものが好ましく、９９.９％以上のものが更に好ましい。
【００６２】
更に、チャックトップの材質として、金属を適用することも可能である。この場合、特にヤング率の高いタングステンやモリブデン及びこれらの合金を使用することが好ましい。具体的な合金としては、タングステンと銅の合金、モリブデンと銅の合金が上げられる。これらの合金は、タングステンやモリブデンに銅を含浸させて作製することができる。これらの金属に対しても、上記のセラミックス−金属の複合体と同様に導電体であるため、上記の手法をそのまま適用して、チャックトップ導体層を形成し、発熱体を形成することでチャックトップとして使用することができる。
【００６３】
尚、ウェハ検査時にチャックトップに３.１ＭＰａの荷重を加えたとき、その撓み量は３０μｍ以下であることが好ましい。チャックトップには、プローブカードからウェハを検査するための多数のピンがウェハを押し付けるため、その圧力がチャックトップにも影響を及ぼし、少なからずチャックトップも撓む。このときの撓み量が３０μｍを超えると、プローブカードのピンをウェハに均一に押しあてることができないため、ウェハの検査ができなくなるからである。この圧力を加えた場合の撓み量としては、更に好ましくは１０μｍ以下である。
【００６４】
本発明のウェハ保持体においては、図１１に示すように、支持体４の円管部４２内に冷却モジュール９を具備することができる。冷却モジュール９は、チャックトップ２を冷却する必要が生じた際に、チャックトップ２に当接させてその熱を奪うことにより、チャックトップ２を急速に冷却することができる。また、チャックトップ２を加熱する際には、冷却モジュール９をチャックトップ２から離間させることで、効率よく昇温することができるため、冷却モジュール９は可動式であることが好ましい。
【００６５】
冷却モジュールを可動式にする手法としては、図１１に示すように、台座部４１に設けたエアシリンダーなどの昇降手段１０を用いることができる。このように構成することで、チャックトップの冷却速度を大幅に向上させ、スループットを増加させることができるため好ましい。また、冷却モジュールには、プロービング時のプローブカードの圧力が全くかからないため、冷却モジュールは圧力による変形もなく、更には空冷に比べ冷却能力も高い。
【００６６】
また、チャックトップによる冷却速度を優先する場合は、冷却モジュールをチャックトップに固定しても良い。固定の形態としては、図１２に示すように、チャックトップ２のウェハ載置面と反対側の面に抵抗発熱体を絶縁体で挟み込んだ構造の発熱体６を設置し、その下面に冷却モジュール９を固定することができる。また、別の実施形態として、図１３に示すように、チャックトップ２のウェハ載置面と反対側の面に直接冷却モジュール９を設置し、更にその下面に抵抗発熱体を絶縁体で挟み込んだ構造の発熱体６を固定する方法がある。
【００６７】
この際、チャックトップのウェハ載置面と反対側の面と冷却モジュールとの間に、変形能と耐熱性を有し且つ熱伝導率の高い軟性材を挿入し、更に冷却モジュールの下面に抵抗発熱体を絶縁体で挟み込んだ構造の発熱体を固定する方法もある。発熱体と冷却モジュールの間に互いの平面度や反りを緩和できる軟性材を備えることで、接触面積を確保することができ、本来備える冷却モジュールの冷却能力を発揮することでできるようになり、冷却速度を高めることができる。
【００６８】
いずれの手法においても、冷却モジュールの固定方法については特に制約はないが、例えば、ネジ止めやクランプといった機械的な手法で固定することができる。また、ネジ止めでチャックトップと冷却モジュール及び絶縁ヒータを固定する場合、ネジの個数を３個以上、更には６個以上とすることで、両者の密着性が高まり、チャックトップの冷却能力がより向上するため好ましい。
【００６９】
このように冷却モジュールを固定する構造においては、支持体の空隙中に冷却モジュールを搭載し、あるいは支持体上に冷却モジュールを搭載して、その上にチャックトップを搭載するような構造にしても良い。いずれの方法においても、チャックトップと冷却モジュールが固定されているため、可動式の場合に比較して冷却速度を速くすることができる。また、冷却モジュール部が、支持体部に搭載されることで、冷却モジュールのチャックトップとの接触面積が増加し、より素早くチャックトップを冷却することが可能となる。
【００７０】
このように、チャックトップに対して冷却モジュールを固定する場合、冷却モジュールに冷媒を流さずに昇温することも可能である。この場合、冷却モジュール内に冷媒が流れないため、発熱体で発生した熱が冷媒に奪われ、系外に逃げることが無いため、より効率的な昇温が可能となる。しかし、この場合であっても、冷却時には冷却モジュールに冷媒を流すことによって、効率的にチャックトップを冷却することができる。
【００７１】
更に、チャックトップと冷却モジュールを一体化することも可能である。チャックトップと冷却モジュールを一体化させることによって、上記したようにチャックトップに冷却モジュールを固定した場合よりも、更に素早くチャックトップを冷却することができる。この場合、一体化する際に使用するチャックトップ及び冷却モジュールの材質としては、特に制約はないが、冷却モジュール内に冷媒を流すための流路を形成する必要があることから、チャックトップ部と冷却モジュール部との熱膨張係数差は小さい方が好ましく、当然のことながら同材質であることが好ましい。
【００７２】
この場合使用する材質としては、上記のチャックトップの材質として記載したセラミックスや、セラミックスと金属の複合体を使用することができる。この場合、ウェハ載置面側にはチャックトップ導体層を形成すると共に、その反対側の面には冷却するための流路を形成し、更にチャックトップと同材質の基板を、例えばロウ付けやガラス付けなどの手法で一体化することができる。また、当然のことながら、貼り付ける側の基板に流路を形成しても良いし、両方の基板に流路を形成しても良い。また、ネジ止めにより一体化することも可能である。
【００７３】
また、一体化されたチャックトップと冷却モジュールとの材質として、金属を使用することもできる。金属はセラミックスやセラミックスと金属の複合体に比較して、加工が容易であるため、冷媒の流路を形成しやすい。しかし、一体化したチャックトップとして金属を使用した場合、プロービング時に加わる圧力によって撓みが発生することがある。その場合には、図１４に示すように、冷却モズールを一体化したチャックトップ２のウェハ載置面と反対側の面に、変形防止用基板１１を設置することで、チャックトップ２の撓みを防止することができる。チャックトップの変形防止用基板としては、ヤング率が２５０ＧＰａ以上の基板が好ましい。
【００７４】
また、この変形防止用基板１１は、図１５に示すように、支持体４の空隙５内に収容しても良いし、変形防止用基板を一体化されたチャックトップと支持体の間に挿入するようにしても良い。変形防止用基板は、ネジ止め等の機械的な手法によるか又はロウ付けやガラス付けなどの手法によって、チャックトップに固定する。尚、このようにチャックトップと冷却モジュールが金属製で且つ一体化されている場合も、チャックトップを昇温あるいは高温でキープする場合には冷媒を流さず、冷却時には冷媒を流すことによって、より効率的に昇降温することができる。
【００７５】
また、金属のチャックトップにおいては、例えば、チャックトップの材質として表面が酸化又は変質しやすい場合や、電気導電性が高くない場合には、ウェハ載置面の表面に改めてチャックトップ導体層を形成することができる。この手法に関しては、上記したように、ニッケル等の耐酸化性を有する金属のメッキを施すか、溶射とメッキの組合せによって導体層を形成し、そのウェハ載置面の表面を研磨することでチャックトップ導体層を形成することができる。
【００７６】
また、このような構造においても、必要に応じて上記した電磁シールド層やガード電極の形成が可能である。この場合は、絶縁された発熱体を上記のように金属で覆い、更に絶縁層を介してガード電極を形成し、ガード電極とチャックトップ間に絶縁層を形成する。更にチャックトップの変形防止用基板によって、一体的にチャックトップに固定すればよい。
【００７７】
尚、冷却モジュールと一体化されたチャックトップの支持体に対する設置方法としては、冷却モジュール部を、支持体に形成された空隙部に設置しても良いし、またチャックトップと冷却モジュールとをネジ止めした場合と同様に、冷却モジュール部で支持体に設置される構造としても良い。
【００７８】
上記冷却モジュールの材質としては、特に制約はないが、アルミニウムや銅及びその合金は、熱伝導率が比較的高く、急速にチャックトップの熱を奪うことができるため好ましい。また、ステンレス、マグネシウム合金、ニッケル、その他の金属材料を使用することもできる。また、この冷却モジュールに、耐酸化性を付与するために、ニッケル、金、銀といった耐酸化性を有する金属膜を、メッキや溶射等の手法を用いて形成することができる。
【００７９】
また、冷却モジュールの材質としてセラミックスを使用することもできる。この場合のセラミックスとしては、特に制約はないが、窒化アルミニウムや炭化珪素は熱伝導率が比較的高く、チャックトップから素早く熱を奪うことができるため好ましい。また、窒化珪素や酸窒化アルミニウムは、機械的強度が高く、耐久性に優れているため好ましい。また、アルミナ、コージェライト、ステアタイトなどの酸化物セラミックスは、比較的安価であるため好ましい。以上のように冷却モジュールの材質は、種々選択できるため、用途に応じて材質を選択すればよい。これらの中では、アルミニウムにニッケルメッキを施したものや、銅にニッケルメッキを施したものが耐酸化性にも優れ、また熱伝導率も高く、価格的も比較的安価であるため特に好ましい。
【００８０】
また、冷却モジュールの内部に冷媒を流すことも可能である。冷媒を流すことで、発熱体から冷却モジュールに伝達された熱を素早く取り除くことができ、更に発熱体の冷却速度を向上できるため好ましい。冷却モジュール内に流す冷媒としては、水やフロリナートなどが選択でき、特に制約はないが、比熱の大きさや価格を考慮すると、水が最も好ましい。
【００８１】
内部に冷媒を流す冷却モジュールの好適な例としては、２枚のアルミニウム板を用意し、その片方のアルミニウム板に水を流す流路を機械加工等によって形成する。そして耐食性、耐酸化性を向上させるために、ニッケルメッキを全面に施す。更に他方のアルミニウム板にニッケルメッキを施し、これら両方のアルミニウム板を張り合わせる。このとき流路の周囲には、水が漏れないように例えばＯ-リング等のシール材を挿入することが好ましい。
【００８２】
あるいは、２枚の銅（無酸素銅）板を用意し、片方の銅板に水を流す流路を機械加工等によって形成し、他方の銅板と冷媒出入り口のステンレス製のパイプとを、同時にロウ付け接合する。接合した冷却板を、耐食性、耐酸化性を向上させるために、ニッケルメッキを全面に施す。また、別の形態としては、アルミニウム板又は銅板等の冷却板に、冷媒を流すパイプを取り付けることで冷却モジュールとすることができる。この場合、パイプの断面形状に近い形状のザグリ溝を冷却板に形成し、パイプを密着させることで更に冷却効率を上げることができる。また、冷却パイプと冷却板の密着性を向上させるために、介在層として熱伝導性の樹脂やセラミックス等を挿入してもよい。
【００８３】
本発明のウェハ保持体は、ウェハ保持体を移動させるための駆動系を設けることにより、ウェハの電気的特性を検査するためのウェハプローバとして好適に使用することができる。また、ウェハプローバ以外にも、高剛性且つ高熱伝導率である特性を活かし、例えば、ハンドラ装置あるいはテスター装置に適用することができる。
【実施例】
【００８４】
［実施例１］
純度９９.５％のシリコンと炭化ケイ素の複合体（Ｓｉ−ＳｉＣ）からなり、直径３１０ｍｍ、厚み１０ｍｍの基板を用意した。このＳｉ−ＳｉＣ基板のウェハ載置面に、ウェハを真空チャックするための同心円状の溝と貫通孔を形成し、更にそのウェハ載置面にニッケルメッキを施してチャックトップ導体層を形成した。その後、チャックトップ導体層を研磨加工し、全体の反り量を１０μｍとし、表面粗さをＲａで０.０２μｍに仕上げて、チャックトップとした。
【００８５】
次に、支持体の円管部として、外径３１０ｍｍ、内径２９０ｍｍ（従って肉厚１０ｍｍ）、及び下記表１に示す厚みを有する試料１〜８のムライト−アルミナ複合体を準備した。また、支持体の台座部として、直径３１０ｍｍ、及び厚みが下記表１に示すムライト−アルミナ複合体を準備した。これらの円管部と台座部をネジ止めにて固定して、それぞれ試料１〜８の支持体とした。
【００８６】
上記チャックトップには、ウェハ載置面と反対側の面にガード電極としてマイカで絶縁したステンレス箔を取り付け、更にマイカで挟み込んだ発熱体を取り付けた。発熱体はステンレスの箔を、所定のパターンでエッチングして形成した。ガード電極と発熱体は、支持体の円管部内に収まる位置に配置した。また、支持体の円管部には、図１０に示すように貫通孔を形成し、発熱体に給電する電極線を挿通した。更に、支持体の側面及び底面にはアルミニウムを溶射して、ガード電極とした。
【００８７】
得られた支持体の上に、発熱体と電磁シールド層を取り付けたチャックトップを搭載し、図８に示すウェハプローバ用のウェハ保持体を完成させた。これら試料１〜８のウェハ保持体をウェハプローバに搭載し、下記表２に示す３通りの検査条件において、１０時間連続で半導体の検査を行った。得られた結果を、下記表２に併せて示した。
【００８８】
［実施例２］
外径３１０ｍｍ、厚み６０ｍｍの円柱状のムライト−アルミナ複合体を準備し、その表面に直径２９０ｍｍ、深さ３０ｍｍの座繰り加工を施して有底円管形状とすることによって、厚み３０ｍｍの円管部と厚み３０ｍｍの台座部が一体不可分の試料９の支持体を形成した。
【００８９】
上記支持体以外は上記実施例１と同様にして、試料９のウェハ保持体を完成させた。このウェハ保持体上にウェハプローバに搭載し、下記表２に示す３通りの検査条件において、１０時間連続で半導体の検査を行った。得られた結果を、下記表２に併せて示した。
【００９０】
［実施例３］
直径１０ｍｍ、厚み５ｍｍのムライト−アルミナ複合体の柱状体を１６個準備した。これら１６個の柱状体を、上記実施例２で作製したものと同型の支持体とチャックトップとの間に、図５に示すように均等に載置して、試料１０の支持体とした。
【００９１】
上記１６個の柱状体を備えた支持体以外は上記実施例１と同様にして、試料１０のウェハ保持体を完成させた。このウェハ保持体上にウェハプローバに搭載し、下記表２に示す３通りの検査条件において、１０時間連続で半導体の検査を行った。得られた結果を、下記表２に併せて示した。
【００９２】
【表１】
0004462143.tif 000002
【００９３】
【表２】
0004462143.tif 000003
【００９４】
上記の結果から分かるように、チャックトップの厚みｔ１を１としたとき、この厚みｔ１に対する支持体の円管部の厚みｔ２を０.１以上５.０以下に、台座部の厚みｔ３を０.５以上１０.０以下に制御することによって、高い荷重を加えてもウェハ保持体が変形することがなく、接触不良をなくすことができた。更に、柱状体を有する場合に、チャックトップの厚みｔ１を１としたとき、柱状体の厚みｔ４と円管部の厚みｔ２の合計を０.１以上５.０以下とすれば、２００℃で２００ｋｇｆの荷重を加えても、接触不良をなくすことができた。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明におけるウェハ保持体の基本的な一具体例を示す概略の断面図である。
【図２】図１に示すウェハ保持体における支持体の概略の平面図である。
【図３】本発明におけるウェハ保持体の他の具体例を示す概略の断面図である。
【図４】本発明におけるウェハ保持体の別の具体例を示す概略の断面図である。
【図５】図４に示すウェハ保持体における支持体の概略の平面図である。
【図６】本発明におけるウェハ保持体の更に別の具体例を示す概略の断面図である。
【図７】図６に示すウェハ保持体における支持体の概略の平面図である。
【図８】本発明におけるウェハ保持体の更に別の具体例を示す概略の断面図である。
【図９】本発明のウェハ保持体に用いる発熱体の一具体例を示す概略の断面図である。
【図１０】本発明のウェハ保持体の電極部付近を示す概略の断面図である。
【図１１】本発明におけるウェハ保持体の別の具体例を示す概略の断面図である。
【図１２】本発明におけるウェハ保持体の更に別の具体例を示す概略の断面図である。
【図１３】本発明におけるウェハ保持体の更に別の具体例を示す概略の断面図である。
【図１４】本発明におけるウェハ保持体の更に別の具体例を示す概略の断面図である。
【図１５】本発明におけるウェハ保持体の更に別の具体例を示す概略の断面図である。
【符号の説明】
【００９６】
１      ウェハ保持体
２      チャックトップ
３      チャックトップ導体層
４      支持体
４１      台座部
４２      円管部
４３      柱状体
４４      貫通孔
５      空隙
６      発熱体
６１      抵抗発熱体
６２      絶縁体
７      支持棒
８      電極線
９      冷却モジュール
１０      昇降手段
１１      変形防止用基板
【図１】
0004462143.tif 000004
【図２】
0004462143.tif 000005
【図３】
0004462143.tif 000006
【図４】
0004462143.tif 000007
【図５】
0004462143.tif 000008
【図６】
0004462143.tif 000009
【図７】
0004462143.tif 000010
【図８】
0004462143.tif 000011
【図９】
0004462143.tif 000012
【図１０】
0004462143.tif 000013
【図１１】
0004462143.tif 000014
【図１２】
0004462143.tif 000015
【図１３】
0004462143.tif 000016
【図１４】
0004462143.tif 000017
【図１５】
0004462143.tif 000018