(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ載置面にウエハを載置して検査するためのウエハプローバに使用されるチャックトップであって、ウエハ載置面にニッケルからなるチャックトップ導体層を有し、チャックトップ導体層のウエハを載置する部分及びそれ以外の部分において、表面粗さがＲａで０.０００１μｍ以上０.０５μｍ以下であり且つ反射率が検査するウエハの反射率よりも小さいことを特徴とするウエハプローバ用チャックトップ。
【請求項２】
前記チャックトップ導体層が、チャックトップのウエハ載置面のほぼ全面に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のウエハプローバ用チャックトップ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のチャックトップと、チャックトップを支持する支持体とを有することを特徴とするウエハプローバ用ウエハ保持体。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のチャックトップを備えたことを特徴とするウエハプローバ
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハの電気的特性を検査するためのウエハプローバに使用されるウエハプローバ用チャックトップ、チャックトップを有するウエハ保持体及びそれらを搭載したウエ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（ウエハ）に対して加熱処理が行われる。即ち、ウエハを通常の使用温度よりも高温に加熱して、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バーンインが行われている。このバーンイン工程では、半導体ウエ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、ウエ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。このバーンイン工程において、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、ウエハの裏面全面をグランド電極に接触させる必要があるため、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、回路を形成したウエハを載置し、加熱してチップの電気的特性を測定していた。
【０００４】
しかしながら、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エハに数１０ｋｇｆから数百ｋｇｆの力で押し付けるため、ヒータが薄いと変形してしまい、ウエハとグランド電極との間に接触不良が発生することがあった。そのため、ヒータの剛性を保つ目的で、厚さ１５ｍｍ以上の厚い金属板を用いる必要があり、その結果ヒータの昇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。
【０００５】
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。そのため、測定後には、急速に冷却することが求められる。また、測定中は、できるだけ均熱であることが求められている。そこで、ヒータとなる金属の材質は、熱伝導率が４０３Ｗ／ｍＫと高い銅（Ｃｕ）が用いられていた。
【０００６】
このような問題に対して、特開２００１−０３３４８４号公報には、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エ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金属層を形成したウエハプローバによれば、剛性が高いので接触不良を起こすことがなく、熱容量が小さいため短時間で昇温及び降温が可能であるとされている。また、ウエ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。
【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】
【０００７】
一般的に、微細配線が形成されたウエハ-の検査を上記のように実施する場合、ウエハの位置を認識し、精密に位置合わせをして、ウエハの所定の位置に測定子を押し当てる必要がある。現在の技術では、このウエハの位置を認識するためにＣＣＤなどのカメラで認識して、位置合わせを行っている。
【０００８】
しかしながら、上記特開２００１−０３３４８４号公報記載のセラミックス基板を用いるウエハプローバを含め、従来のウエハプローバのウエハ載置面ないしチャックトップ導体層は、ウエハとの導通を確保するために金属で形成されている。そのため、従来のチャックトップでは、ＣＣＤなどのカメラでウエハを認識することが難しく、プロービングが出来ない場合があった。
【０００９】
本発明は、このような従来の事情に鑑み、ウエハ載置面ないしチャックトップ導体層に載置したウエハをＣＣＤなどのカメラで確実に認識することができ、ウエハの検査を支障なく実施することができるウエハプローバ用チャックトップを提供すること、並びにそのチャックトップを備えたウエハプローバ用ウエハ保持体ウエ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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明が提供するウエハプローバ用チャックトップは、ウエハ載置面にウエハを載置して検査するためのウエハプローバに使用されるチャックトップであって、ウエハ載置面にニッケルからなるチャックトップ導体層を有し、チャックトップ導体層のウエハを載置する部分及びそれ以外の部分において、表面粗さがＲａで０.０００１μｍ以上０.０５μｍ以下であり且つ反射率が検査するウエハの周端部の反射率よりも小さいことを特徴とするものである。
【００１１】
上記本発明のウエハプローバ用チャックトップにおいては、前記チャックトップ導体層が、チャックトップのウエハ載置面のほぼ全面に形成されていることが好ましい。
【００１３】
本発明は、また、上記したチャックトップと、チャックトップを支持する支持体とを有することを特徴とするウエハプローバ用ウエハ保持体を提供するものであり、並びに上記したチャックトップを備えたことを特徴とするウエハプローバを提供するものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ウエハ載置面に載置されたウエハをＣＣＤなどのカメラによる確実に認識することができるため、精密な位置あわせができ、スムースなウエハの検査を実施することがきる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
一般に、ウエハをウエハプローバにより検査する際は、ウエハを加熱することが多いため、チャックトップには抵抗発熱体などのヒータを具備していることが多い。ヒータで発生した熱は、チャックトップ表面からウエハに、伝導や対流、輻射などによって伝達される。チャックトップのウエハ載置面における表面粗さが大きいと、ウエハへの熱の伝達は抑えられるが、ウエハとの接触が点接触となり、部分的にウエハと接触していない部分が出現するため、その部分のウエハの温度が低下し、正確なプロービングが出来ないと言う問題点がある。
【００１６】
そこで、従来からチャックトップの表面を研磨して鏡面状態とすることで、ウエハとチャックトップとの密着性を向上させている。しかし、このようにチャックトップとウエハの密着性を高めることによって、チャックトップ表面の反射率が大きくなり、結果的にウエハの反射率との差が極めて少なくるため、ウエハをＣＣＤなどのカメラで認識できない場合が増えている。
【００１７】
そこで、本発明においては、チャックトップのウエハ載置面の全部か又は少なくともウエハが載置されない部分の反射率を、検査すべきウエハの反射率よりも小さくする。これにより、ウエハされたチャックトップの露出している表面とウエハの間の反射率がことなるため、ウエハをＣＣＤなどのカメラによって確実に認識することが出来る。また、チャックトップのウエハ載置面には、ウエハとの導通を確保するためにチャックトップ導体層が形成されることがあるが、この場合においても、チャックトップ導体層について、上記と同様に、全部か又は少なくともウエハが載置されない部分の反射率を、検査すべきウエハの反射率よりも小さくすればよい。
【００１８】
具体的には、チャックトップのウエハ載置面（チャックトップ導体層が形成されている場合を含む、以下同様）の少なくともウエハを載置する部分以外の部分の表面粗さを、Ｒａで０.０００１〜０.０５μｍの範囲に制御する。上記表面粗さがＲａで０.０００１よりも小さいと、ウエハの反射率との差が小さくなり、ＣＣＤなどのカメラで認識し難くなる。即ち、ウエハ表面は薄膜回路が形成されるために、非常に表面粗さの小さいものとなっているので、上記未満の表面粗さでは、可視光で見たときウエハの形状が認識し難くなるのである。また、上記表面粗さがＲａで０.０５を超えると、ウエハとチャックトップとの空隙が大きくなるため、十分な密着が確保できず、ウエハ面内において均一な温度分布を確保することが難しくなる。
【００１９】
上記チャックトップのウエハ載置面の反射率を制御する方法としては、チャックトップのウエハ載置面あるいはチャックトップ導体層を研磨する方法がある。例えば、チャックトップのウエハ載置面にチャックトップ導体層を形成する場合、ニッケルなどの金属のメッキや溶射、更にはこれらの組み合わせて形成することができる。形成されたチャックトップ導体層を、バフ研磨するか、ダイヤモンド砥粒、ＳｉＣ砥粒、アルミナ砥粒によって研磨することで、所定の表面粗さとすることが出来る。
【００２０】
尚、チャックトップのウエハ載置面は珪素（Ｓｉ）以外であることが好ましい。通常、検査されるウエハはＳｉであるため、それと同一材料であるＳｉでウエハ載置面及びそのチャックトップ導体層が形成されていると、上記のような表面粗さの範囲内であっても、ウエハとチャックトップとの境界が明確にならないことがあるため好ましくない。このため、チャックトップのウエハ載置面は、ニッケル、銀、金、あるいはセラミックスを含む材料で形成されていることが好ましい。これらの材料でチャックトップのウエハ載置面を形成し、且つ上記した表面粗さに調整することで、ＣＣＤなどのカメラで観察した時のチャックトップ表面とウエハの境界が明確になる。
【００２１】
本発明によるチャックトップを備えたウエハプローバ用ウエハ保持体の基本的な形態を、図１を参照して説明する。ウエハ保持体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、チャックトップ２を支持する支持体４とからなり、チャックトップ２と支持体４との間の一部に空隙５を有する。このように支持体４を有底円筒形状とすることで、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、空隙５を容易に形成することができるので好ましい。
【００２２】
このような空隙を形成することにより、チャックトップと支持体との間は大部分が空気層となっているので、本発明のウエハ保持体は効率的な断熱構造を有している。更に、本発明のウエハ保持体は中空構造であることから、通常の円柱形状の支持体を備える場合に比べて軽量化を図ることができる。尚、上記空隙の形状には特に制約はなく、チャックトップで発生した熱や冷気が支持体に伝わる量を極力抑えることができる形状とすればよい。
【００２３】
本発明のウエハ保持体のチャックトップには、図１に示すように、チャックトップ２を加熱する加熱体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、ウエハを１００〜２００℃の温度に加熱する場合が多いからである。しかし、チャックトップを加熱する加熱体の熱が支持体に伝わると、支持体下部に装備された駆動系に熱が伝わり、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エハ載置面の平面度、平行度を著しく劣化させる原因となる。これに対して、本発明のウエハ保持体は上記した断熱構造を有することから、平面度並びに平行度が著しく劣化することはない。
【００２４】
上記加熱体６としては、図２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。抵抗発熱体には、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。
【００２５】
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、加熱体は、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。
【００２６】
本発明のウエハ保持体において、支持体のヤング率は２００ＧＰａ以上であることが好ましく、３００ＧＰａ以上が更に好ましい。支持体のヤング率が２５０ＧＰａ未満である場合には、底部の厚みを薄くできないため、空隙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に、その搭載スペースを確保することができない。また、３００ＧＰａ以上のヤング率を有する材料を使用すれば、支持体の変形を大幅に低減することができるため、支持体をより小型化、軽量化できるため特に好ましい。
【００２７】
また、支持体の熱伝導率は、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以下であることが特に好ましい。この程度の熱伝導率になると、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である。
【００２８】
これらを満たす支持体の具体的な材質としては、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好ましく、またアルミナはヤング率が大きく、剛性が高い点で好ましい。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、ヤング率がムライトより大きいため、総合的に好ましい。
【００２９】
有底円筒形状をなす支持体において、チャックトップを支持する円筒部の肉厚は２０ｍｍ以下であることが好ましい。円筒部の肉厚が２０ｍｍを超えると、チャックトップから支持体への熱伝達量が大きくなるからである。また、円筒部の肉厚は１０ｍｍ以下が更に好ましい。しかし、肉厚が１ｍｍ未満になると、ウエハを検査する際に、ウエハにプローブカードを押し当てたときの圧力により、支持体の円筒部が変形したり、破損したりするため好ましくない。最も好ましい円筒部の肉厚は１０〜１５ｍｍである。更に、円筒部のうちチャックトップと接触する部分については、支持体の強度と断熱性のバランスが良いことから、２〜５ｍｍ程度の肉厚が好ましい。
【００３０】
また、支持体の円筒部の高さは、１０ｍｍ以上であることが好ましい。円筒部の高さが１０ｍｍ未満であると、ウエハ検査時にプローブカードからの圧力がチャックトップに加わり、更に支持体にまで伝わるため、支持体の底部にたわみを生じ、このためチャックトップの平面度を悪化させるからである。
【００３１】
支持体の底部の厚みは、１０ｍｍ以上であることが好ましく、１０〜３５ｍｍが更に好ましい。支持体の底部の厚みが１０ｍｍ未満であると、ウエハ検査時にプローブカードからの圧力やチャックトップの熱が支持体にまで容易に伝わり、その圧力で支持体の底部が撓んだり、あるいは熱膨張による反りを生じたりするため、チャックトップの平面度並びに平行度を悪化させるからである。また、底部の厚みが３５ｍｍ以下であれば、支持体を小型化できるため更に好適である。
【００３２】
また、支持体の円筒部と底部を分離することも可能である。この場合、分離された円筒部と底部は互いに接触界面を有するため、この接触界面が熱抵抗層となり、チャックトップから支持体に伝わる熱が一旦遮断されるため、底部の温度が上昇しにくくなるため好ましい。
【００３３】
本発明のウエハ保持体においては、チャックトップと支持体の接触面積を小さくすることによって、チャックトップの支持面に断熱構造を形成することができる。即ち、支持体のチャックトップを支持する支持面に切り欠きを形成する、例えば、図３に示すように同心円状の環状溝２１や、図４に示すように放射線状に配置した複数の放射状溝２２を形成することができる。また、支持体のチャックトップを支持する支持面に、多数の突起を形成してもよい。これら切り欠き等の形状には特に制約はないが、いずれの形状においても支持体の中心軸に対して軸対称な形状にする必要がある。形状が対称でない場合は、チャックトップに掛かる圧力を均一に分散することができなくなり、チャックトップの変形や破損を招く恐れがあるため好ましくない。
【００３４】
また、上記の切り欠き等による断熱構造は、チャックトップのウエハ搭載面と反対側の面に形成することも可能である。この場合、チャックトップのヤング率が２５０ＧＰａ以上であることが必要である。即ち、チャックトップにはプローブカードの圧力が加わるため、切り欠きが存在すると、ヤング率が２５０ＧＰａ未満の場合には、その変形量がどうしても大きくなり、ウエハの破損や、チャックトップ自身の破損につながることがある。しかし、上記したように支持体に切り欠きを形成すれば、このような問題は発生しないため好ましい。
【００３５】
また、断熱構造の他の形態として、図５に示すように、チャックトップと支持体４の間に、複数の柱状体２３を挿入設置することができる。複数の柱状体２３は、同心円状に均等に又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。特に近年ではウエハの大きさが８〜１２インチと大型化しているため、これよりも少ない数量では柱状体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エハに押し当てた際に、柱状体間で撓みが発生しやすくなるため好ましくない。
【００３６】
複数の柱状体を挿入設置した場合、チャックトップとの接触面積が同一のときでも、支持体が一体型である場合に比べ、チャックトップと柱状体の間及び柱状体と支持体の間に２つの界面を形成することができる。そのため、これらの界面が熱抵抗層となり、熱抵抗層を２倍に増加できるため、チャックトップで発生した熱を効果的に断熱することが可能となる。尚、柱状体の形状には特に制約はなく、円柱状、三角柱状、四角柱状、更にはどのような多角形であっても良い。
【００３７】
上記柱状体の材質としては、熱伝導率が３０Ｗ／ｍＫ以下であることが好ましい。これよりも熱伝導率が高い場合、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、窒化珪素、ムライト、ムライト−アルミナ複合体、ステアタイト、コージライト等のセラミックス、ステンレス、ガラス（繊維）、あるいはポリイミド、エポキシ、フェノールなどの耐熱樹脂、及びこれらの複合体を使用することができる。
【００３８】
上記支持体とチャックトップ若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。この部分の表面粗さがＲａで０.１μｍ未満である場合、支持体とチャックトップ若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。この部分の表面粗さに関して上限は特にはないが、Ｒａが５μｍ以上になると表面を処理するためのコストが高くなることがある。表面粗さを調整するための手法としては、研磨加工やサンドブラスト等を使用できるが、その研磨条件やブラスト条件を適切化してＲａを０.１μｍ以上に制御する必要がある。
【００３９】
また、支持体の底部の表面粗さはＲａで０.１μｍ以下であることが好ましい。この場合においても上記と同様に、底部の表面粗さが粗いことによって、駆動系への熱の伝達量を小さくすることができるため好ましい。また、支持体の底部と円筒部が分離できる場合、その接触部の表面粗さは少なくとも片方がＲａで０.１μｍ以上であることが好ましい。これより小さい表面粗さでは、円筒部から底部への熱の遮断効果が小さくなる。更に、上記柱状体と支持体若しくはチャックトップとの接触面の表面粗さについても、Ｒａで０.１μｍ以上であることが好ましい。この柱状体についても同様に表面粗さを大きくすることで、支持体への熱の伝わりを小さくすることができる。
【００４０】
このように、ウエハ保持体の各部材に界面を形成し、その界面の表面粗さをＲａで０.１μｍ以上とすることにより、支持体底部への熱の伝達量を効率よく低減することができるため、結果的にチャックトップを加熱する加熱体への電力供給量も低減することができる。
【００４１】
支持体の円筒部の外周部とチャックトップとの接触面、支持体の円筒部の外周部と柱状体との接触面、柱状体の外周部とチャックトップとの接触面の各直角度は、測定長１００ｍｍに換算したときに１０ｍｍ以内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筒部や柱状体に加わる際に、円筒部又は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。
【００４２】
また、本発明のウエハ保持体においては、図６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により、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。支持棒の材質としては、支持体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。
【００４３】
支持棒の大きさとしては、特に制約はないが、断面積が１０ｃｍ２以上であることが好ましい。断面積がこれ以下である場合には、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、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、支持棒の脱着が容易となり、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。
【００４４】
本発明のウエハ保持体において、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７に示すように、支持体４の円筒部４１に貫通孔４２を設け、その内部に給電用の電極線６３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、貫通孔４２の形成位置としては、支持体４の円筒部４１の中心部付近が特に好ましい。形成される貫通孔４２が円筒部４１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、円筒部４１で支える支持体４の強度が低下し、貫通孔４２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７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。
【００４５】
また、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発生する電磁波が、ウエ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（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。
【００４６】
また、金属層の他の形成方法として、アルミニウムやニッケルなどの金属を溶射により形成してもよい。また、メッキで金属層を形成することも可能である。更に、これらの方法を組み合わせることも可能である。即ち、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、溶射後にメッキを形成しても良い。これらの方法のうち特にメッキ又は溶射が好ましい。メッキは密着強度が強く、信頼性が高いため好ましい。また、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。
【００４７】
更に、金属層を形成する別の方法として、支持体の側面にリング形状の導体を取り付けることも可能である。この場合、使用する材質については、導体であれば特に制約は無い。例えば、ステンレス、ニッケル、アルミニウムなど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、支持体の底面に、金属箔又は金属板を取り付けてもよいよく、これを側面に取り付けた金属箔又は金属板と接続することで、よりシールド効果を高めることができる。また、支持体内部の空隙内に金属箔又は金属板を取り付けても良く、これを側面及び底面に取り付けた金属箔又は金属板と接続することで、よりシールド効果を高めることができる。
【００４８】
このような導体を取り付ける方法は、メッキや導体ペーストを塗布する方法に比べて、比較的安価にシールド効果を得ることができるため好ましい。金属箔や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、支持体の底面と側面に取り付ける金属箔や金属板を一体化してもよい。
【００４９】
また、チャックトップを加熱する加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。この電磁シールド層は、上記した支持体に金属層を形成する方法を用いて形成することができる。例えば、金属箔を加熱体とチャックトップとの間に挿入することができる。この場合、使用する金属箔としては特に制約はないが、加熱体が２００℃程度の温度になるため、ステンレス、ニッケル、あるいはアルミニウムなどの箔が好ましい。
【００５０】
また、上記電磁シールド層とチャックトップとの間に、絶縁層を備えることが好ましい。この絶縁層の役割は、加熱体等で発生した電磁波や電場など、ウエハのプロービングに影響を与えるノイズを遮断することにある。このノイズは特にウエ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り、通常の電気特性の測定には大きな影響を与えない。即ち、加熱体で発生するノイズは電磁シールド層でかなりの部分が遮断されるが、電磁シールド層と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エハ載置面に形成されたチャックトップ導体層と電磁シールド層の間、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エ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、電磁シールド層とチャックトップの間に絶縁層を形成することで、上記ノイズを低減することができる。
【００５１】
このときの絶縁層の抵抗値は１０７Ω以上であることが好ましい。抵抗値が１０７Ω未満の場合、加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。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ため好ましい。特に最近ではウエ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以上とすることにより、更に信頼性の高い構造とすることができる。
【００５２】
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、上記のようにウエ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以下がより好ましく、更には２以下とすることが特に好ましい。また、誘電率を小さくすることで、上記の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。
【００５３】
更に、チャックトップが絶縁体の場合は、チャックトップ導体層と電磁シールド層の間、また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の間の静電容量が、５０００ｐＦ以下であることが好ましい。５０００ｐＦを超える静電容量を有する場合、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。特に上記のようにウエハ回路の微細化に伴い、特に静電容量として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。
【００５４】
以上述べてきたように、絶縁層の抵抗値、誘電率、静電容量を制御することで、プロービング時に影響を与えるノイズを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、加熱体からチャックトップへ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未満となると、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。
【００５５】
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。
【００５６】
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、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。
【００５７】
また、絶縁層の直径は、前記電磁シールド層や、加熱体の形成領域より大きくすることが好ましい。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。
【００５８】
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。
【００５９】
一般に、上記チャックトップの反りが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底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、前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。
【００６０】
チャックトップのウエハ載置面には、チャックトップ導体層を形成することができる。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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
更に、チャックトップのウエハ載置面や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。この表面粗さが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。ウエハ載置面や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特に好ましい。
【００６４】
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や、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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
チャックトップを形成する材質は、金属−セラミックスの複合体、あるいはセラミックスが好ましい。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。
【００６９】
また、これらの複合材料は導電性を有するため、加熱体を形成する手法としては、例えば、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、加熱体とすることができる。
【００７０】
また、ステンレスやニッケル、モリブデン、タングステンなどの金属箔を、エッチングにより所定のパターンに形成し、加熱体とすることができる。この手法においては、チャックトップとの絶縁を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加熱体の間に挿入することもできる。この場合、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。この場合に使用できる樹脂としては、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。
【００７１】
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ているため、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。
【００７２】
チャックトップに６.３ＭＰａ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が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。
【００７３】
本発明のウエハ保持体においては、図８に示すように、支持体４の円筒部内に冷却モジュール８を具備することができる。冷却モジュールは、チャックトップを冷却する必要が生じた際に、チャックトップにウエハ載置面の反対側から当接し、その熱を奪うことでチャックトップを急速に冷却することができる。また、チャックトップを加熱する際は、冷却モジュールをチャックトップ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、冷却モジュールは可動式であることが好ましい。
【００７４】
上記冷却モジュール８を可動式にする手法としては、図８に示すように、エアシリンダーなどの昇降手段９を用いる。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、この手法においては、冷却モジュールに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、冷却モジュールの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ため好ましい。
【００７５】
また、チャックトップの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９に示すように、チャックトップ２のウエ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加熱体６を設置し、その下面に冷却モジュール８を固定することができる。また別の実施形態としては、図１０に示すように、チャックトップ２のウエハ載置面と反対側の面に直接冷却モジュール８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加熱体６を固定する方法がある。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。ネジ止めでチャックトップと冷却モジュール及び加熱体を固定する場合、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。
【００７６】
また、支持体の空隙中に冷却モジュールが搭載されても良いし、支持体上に冷却モジュールを搭載し、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。
【００７７】
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、加熱体で発生した熱が冷媒に奪われて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、冷却時に冷却モジュールに冷媒を流すことで、効率的にチャックトップを冷却することができる。
【００７８】
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。この場合、一体化する際に使用するチャックトップと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。
【００７９】
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側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。
【００８０】
このように、チャックトップと冷却モジュールを完全に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に比べ、更に素早くチャックトップを冷却することができる。
【００８１】
また、一体化されたチャックトップと冷却モジュールの材質として、金属を使用することもできる。金属は、上記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、加工が容易で且つ安価であるため、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１１に示すように、一体化したチャックトップ２のウエハ載置面と反対側の面に、変形防止用基板１０を設置することにより、チャックトップ２の撓みを防止することができる。この変形防止用基板のヤング率は、金属部分の撓みを防止するためにもチャックトップ同様２５０ＧＰａ以上であることが好ましい。
【００８２】
また、この変形防止用基板１０は、図１２に示すように、支持体４の空隙５内に収容しても良い。また、変形防止用基板は、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。
【００８３】
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、ウエハ載置面側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。その手法に関しては、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、そのウエ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。
【００８４】
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の形成が可能である。この場合は、絶縁された加熱体を上記のように金属で覆い、更に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。
【００８５】
本構造において、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内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。
【００８６】
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、ニッケルや金、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。
【００８７】
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、用途によっ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。
【００８８】
また、この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、特に制約はないが、水やフロリナートなどが選択でき、比熱の大きさや価格を考慮すると、水が最も好ましい。
【００８９】
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し、ネジ止めや溶接によって２枚のアルミニウム板を張り合わせる。
【００９０】
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、これに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。
【００９１】
更に別の形態としては、アルミニウムや銅の板に、冷媒を流すことのできるパイプを固定して冷却モジュールとすることもできる。この場合、パイプとアルミニウムや銅の板との接触面積を確保するため、アルミニウムや銅の板に冷却パイプとほぼ同形状の溝加工を施したり、あるいは板とパイプの間に樹脂などの変形能を有する物質を挟み込んだりしても良い。また逆にパイプの外周面の一部に平面形状を形成し、この部分をアルミニウムや銅の板に固定しても良い。また、板とパイプの固定方法は、金属バンドなどを用いてネジ止めしても良いし、溶接やロウ付けすることも可能である。
【００９２】
尚、これら冷却モジュール内に流す冷媒としては、例えば、フロリナート、ガルデン、水などの液体のほか、窒素、大気、ヘリウムなどの気体であっても構わない。使用する冷媒については特に制約はなく、用途によって適宜使い分ければよい。
【００９３】
本発明のチャックトップ及びウエハ保持体は、ウエハ等の被処理物を加熱、検査するために好適に用いることができ、ウエ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、ウエハの電気的特性を検査するためのウエハプローバとして好適に使用することができる。また、ウエ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】
【００９４】
直径３１０ｍｍ、厚み１５ｍｍのＳｉ−ＳｉＣ基板を９枚用意した。これらのＳｉ−ＳｉＣ基板のウエハ搭載面に、ウエ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た。その後、試料１〜６のウエハ載置面にはニッケルメッキを、試料７のウエハ載置面には金めっきを、試料８のウエハ載置面には銀メッキを施して、チャックトップ導体層を形成した。また、試料９のウエハ載置面には、Ｓｉを蒸着した。これら各試料のチャックトップ導体層（ウエハ載置面）を研磨加工し、全体の反り量を１０μｍとし、表面粗さＲａを下記表１に示す値となるように仕上げ、チャックトップとした。
【００９５】
一方、支持体材料として、直径３１０ｍｍ、厚み４０ｍｍの円柱状のムライト−アルミナ複合体を９個準備した。これらのムライト−アルミナ複合体の一表面に、内径２９５ｍｍ、深さ２０ｍｍの座グリ加工を施して、内部に空隙を有する有底円筒状の支持体とした。
【００９６】
また、それぞれのチャックトップには、電磁シールド層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加熱体を取り付けた。加熱体は、ステンレスの箔を所定のパターンでエッチングして作製した。また、上記支持体に貫通孔を形成し、加熱体に給電するための電極線を挿通した。次に、これら支持体の側面及び底面に、アルミニウムの溶射によって電磁シールド層を形成した。
【００９７】
その後、上記支持体の上に、加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、ウエハ載置面あるいはチャックトップ導体層の表面粗さが異なる試料１〜９のウエハプローバ用ウエハ保持体を作製した。
【００９８】
各ウエハプローバ用ウエハ保持体のウエハ載置面（チャックトップ導体層）にウエハを載置し、加熱体に通電することでウエハを１５０℃に加熱して、プロービングを２４時間連続的に行った。その際、ＣＣＤカメラによりウエハの認識が出来るか否かについてテストした。その結果を下記表１に併せて示した。
【００９９】
【表１】
0004462140.tif 000002
【０１００】
尚、上記表１において、ＣＣＤカメラ認識の評価基準は以下のとおりである。
◎：総てのウエハを認識でき、良好に検査できた。
○：殆どのウエハを認識できた（１％以下認識できないものがあった）。
△：認識できないウエハが１０％未満存在した。
▲：ウエハは認識できたが、検査中のウエハのチャックトップへの密着性が悪い。
×：１０％以上のウエハを認識できなかった。
【０１０１】
また、上記と同様の試験を、チャックトップの材質が純度９９.５％のアルミナの場合、及びイットリアを０.５％含有する窒化アルミニウムの場合についても実施したが、上記と同様の結果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明のウエハ保持体の基本的な具体例を示す概略の断面図である。
【図２】本発明のウエハ保持体に用いる加熱体の具体例を示す概略の断面図である。
【図３】本発明のウエハ保持体における支持体の具体例を示す概略の平面図である。
【図４】本発明のウエハ保持体における支持体の他の具体例を示す概略の平面図である。
【図５】本発明のウエハ保持体における支持体の別の具体例を示す概略の平面図である。
【図６】本発明におけるウエハ保持体の一具体例を示す概略の断面図である。
【図７】本発明のウエハ保持体における電極部付近を示す概略の断面図である。
【図８】本発明におけるウエハ保持体の一具体例を示す概略の断面図である。
【図９】本発明におけるウエハ保持体の別の具体例を示す概略の断面図である。
【図１０】本発明におけるウエ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１１】本発明におけるウエ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１２】本発明におけるウエ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】
【０１０３】
１      ウエハ保持体
２      チャックトップ
３      チャックトップ導体層
４      支持体
５      空隙
６      加熱体
７      支持棒
８      冷却モジュール
９      昇降手段
１０      変形防止用基板
２１      環状溝
２２      放射状溝
２３      柱状体
４１      円筒部
４２      貫通孔
６１      抵抗発熱体
６２      絶縁体
【図１】
0004462140.tif 000003
【図２】
0004462140.tif 000004
【図３】
0004462140.tif 000005
【図４】
0004462140.tif 000006
【図５】
0004462140.tif 000007
【図６】
0004462140.tif 000008
【図７】
0004462140.tif 000009
【図８】
0004462140.tif 000010
【図９】
0004462140.tif 000011
【図１０】
0004462140.tif 000012
【図１１】
0004462140.tif 000013
【図１２】
0004462140.tif 000014