(57)【要約】例えば処理中に半導体ウェーハを支持するために用いられるワークピースチャックが述べられる。一つの態様において、チャックは加熱要素と冷却要素を含む熱プレートアセンブリを含む。加熱要素は平面内に配設されたコイル状の抵抗ヒータでもよい。冷却は平面内にやはりコイル形状に配設された冷却チューブを通って循環される冷却流体を介して実行できる。加熱要素と冷却チューブの平面は同一平面でよく、その平面は熱プレートアセンブリの中心平面でよい。加熱と冷却を同一平面に配置することにより均一な加熱と冷却が達成される。また加熱要素と冷却チューブを熱プレートの中心に配置することにより熱プレートのドーミングとディッシングのような歪みが除去され、ウェーハがチャック上で極めて平坦に保持できる。加熱要素と冷却チューブは交互配置でコイル状になっており、それらが同時に同一平面を占めるようにして均一な加熱と冷却を提供する。熱プレートアセンブリはアルミニウムのような鋳物材料でできたハウジングを含んでよい。もう一つの態様において、発明のチャックはワークピースチャックを支持するために用いられる交換可能な上面アセンブリに備える。熱プレートアセンブリは上面アセンブリに対し機械的に取り付けられる。取り付けは、用いられるチャックの用途によって種々のタイプの上面アセンブリを受容するようになっている。上面アセンブリの交換可能な性質によりユーザは一つの熱プレートで多数の上面を用いることができる。発明のもう一つの態様において、チャック層間の移動の悪影響は上面アセンブリと熱プレートアセンブリの間の面の一つに硬い陽極酸化膜のような硬い膜を着けることにより和らげることができる。
2004505443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークピースチャック用の熱制御装置であって、加熱平面に配設された加熱要素と、冷却平面に配設された冷却要素とを備え、前記加熱平面と前記冷却平面が同一平面であることを特徴とする熱制御装置。
【請求項２】
前記加熱要素が前記加熱平面内にコイル状の抵抗加熱要素を備えることを特徴とする請求項１記載の熱制御装置。
【請求項３】
前記冷却要素が冷却流体を循環する少なくとも一つのチューブを備え、前記チューブが前記冷却平面内にコイル状に形作られることを特徴とする請求項１記載の熱制御装置。
【請求項４】
前記加熱要素が前記加熱平面内にコイル状の抵抗加熱要素を備えることを特徴とする請求項３記載の熱制御装置。
【請求項５】
前記加熱要素が熱プレートアセンブリから電気的に絶縁されていることを特徴とする請求項４記載の熱制御装置。
【請求項６】
絶縁インピーダンスが１００ギガオーム以上であることを特徴とする請求項５記載の熱制御装置。
【請求項７】
前記抵抗加熱要素と前記チューブが平面内で互いに交互配置されたコイル形状に配設されることを特徴とする請求項４記載の熱制御装置。
【請求項８】
前記抵抗加熱要素と前記チューブが配設される前記平面が前記熱制御装置の上面と前記熱制御装置の下面の中間にある前記熱制御装置の中心平面であることを特徴とする請求項４記載の熱制御装置。
【請求項９】
前記加熱平面と前記冷却平面が前記熱制御装置の上面と前記熱制御装置の下面の中間にある前記熱制御装置の中心平面にあることを特徴とする請求項１記載の熱制御装置。
【請求項１０】
さらに前記加熱要素と前記冷却要素を入れたハウジングを備え、前記ハウジングが鋳物金属でできていることを特徴とする請求項１記載の熱制御装置。
【請求項１１】
前記金属がアルミニウムを含むことを特徴とする請求項１０記載の熱制御装置。
【請求項１２】
前記金属が純アルミニウムであることを特徴とする請求項１０記載の熱制御装置。
【請求項１３】
前記金属が低温歪みを伴う合金であることを特徴とする請求項１０記載の熱制御装置。
【請求項１４】
前記熱制御装置がワークピースチャックの１つの層であることを特徴とする請求項１記載の熱制御装置。
【請求項１５】
前記加熱要素が前記加熱平面内にコイル状の抵抗加熱要素を備えることを特徴とする請求項１４記載の熱制御装置。
【請求項１６】
前記冷却要素が冷却流体を循環する少なくとも一つのチューブを備え、前記チューブが冷却平面内にコイル状に形作られることを特徴とする請求項１４記載の熱制御装置。
【請求項１７】
前記加熱要素が前記加熱平面内にコイル状の抵抗加熱要素を備えることを特徴とする請求項１６記載の熱制御装置。
【請求項１８】
前記抵抗加熱要素と前記チューブが平面内で互いに交互配置されたコイル形状に配設されることを特徴とする請求項１７記載の熱制御装置。
【請求項１９】
前記抵抗加熱要素と前記チューブが配設される前記平面が前記熱制御装置の上面と前記熱制御装置の下面の中間にある前記熱制御装置の中心平面であることを特徴とする請求項１７記載の熱制御装置。
【請求項２０】
前記加熱平面と前記冷却平面が前記熱制御装置の上面と前記熱制御装置の下面の中間にある前記熱制御装置の中心平面にあることを特徴とする請求項１４記載の熱制御装置。
【請求項２１】
前記加熱要素と前記冷却要素を入れたハウジングをさらに備え、前記ハウジングが鋳物金属でできていることを特徴とする請求項１４記載の熱制御装置。
【請求項２２】
前記金属がアルミニウムを含むことを特徴とする請求項２１記載の熱制御装置。
【請求項２３】
ワークピースを支持するワークピースチャックであって、
下側支持と、
ワークピースチャック内の温度を制御する前記下側支持上の熱プレートアセンブリと、
上側支持アセンブリを前記熱プレートアセンブリの上面に取り付けられる前記熱プレートアセンブリ上の取り付け装置と、を備え、
前記支持アセンブリは前記ワークピースを保持し、
前記取り付け装置は、前記支持アセンブリが前記熱プレートアセンブリ上で交換可能なように複数のタイプの支持アセンブリを保持するようになっていることを特徴とするワークピースチャック。
【請求項２４】
ワークピースを支持するワークピースチャックであって、
下側支持と、
ワークピースチャック内の温度を制御する前記下側支持上の熱プレートアセンブリと、
前記熱プレートアセンブリの上にあるワークピースチャックに前記ワークピースを取り付ける上側支持アセンブリと、
表面に接合され、前記熱プレートアセンブリと前記上側支持アセンブリとの間に配設される硬膜層とを備えることを特徴とするワークピースチャック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（背景技術）
ワークピースチャックは処理および試験中に半導体ウェーハのようなワークピースを保持するために用いられる。通常、試験ウェーハに形成された集積回路は温度試験されるので、ワークピースチャックは試験中のウェーハ温度を制御する温度制御システムを含むこともある。集積回路がより小さく、かつより高密度に集積されるにつれ、ウェーハプローバのような試験システムに対する位置決め許容誤差は小さくなっている。非常に小さな位置決め許容誤差の場合、試験中にウェーハを支持するチャックが機械的に安定であることが重要である。特に、広い温度範囲において機械的および電気的安定性を維持しなければならない温度制御チャックでは、この要件を満たすことは容易ではない。極端な温度、特に高温において従来のウェーハチャックは熱膨張や熱収縮や、チャックが作られる材料の欠陥によって歪み易い。例えば軟らかい材料でできたチャックは高温で歪み易い。この問題は試験システム、即ちウェーハプローバにより導入されるチャック上の機械的負荷の増加により深刻になる。
【０００２】
（発明の開示）
本発明は改良された機械的および電気的安定性を有するチャックを提供するために従来のチャックの欠点を克服するワークピースチャックの種々の態様に向けられる。発明の第１の態様によれば、ワークピースチャックにおける温度を制御するために用いられる熱制御装置または熱プレートアセンブリおよび方法が提供される。熱制御装置は加熱要素と冷却要素を含む。加熱要素は加熱平面に配設され、冷却要素は冷却平面に配設される。加熱平面と冷却平面は共通の面、すなわち、それらは同一平面にある。
【０００３】
発明の熱プレートアセンブリはワークピースチャック内の層であってもよい。加熱および冷却要素はチャックの同一水平面を占め、ワークピース、即ちウェーハが支持されるチャックの上面全面に渡り加熱および冷却は均一である。また加熱および冷却要素は共通の面を有するので、温度に対するチャックおよびワークピースの実質的な歪みと反りは除去される。
【０００４】
加熱要素は電気抵抗加熱コイル要素を含んでもよい。加熱コイル要素は加熱平面内にコイル形状に配設されてもよい。
【０００５】
冷却要素は熱プレートアセンブリを通って温度制御された流体を循環させる一つ以上の中空チューブを含んでもよい。循環チューブは冷却平面内にコイル形状に配設されてもよい。
【０００６】
同一平面内に加熱要素と冷却要素の両方をコイル状に配置することを容易にするために、加熱および冷却要素は空間的に互いに交互配置される。加熱要素と冷却要素とが交互配置された構成は、チャックのより均一な加熱および冷却を提供する。従って、ウェーハの表面全面に渡りより均一な温度を提供する。また温度に対するチャックの反りおよびその他の歪みは実質的に除去され、それによりチャックは温度に対して極めて平坦にウェーハを保持できる。
【０００７】
一つの実施の形態において、温度に対する反りおよび他の歪みは熱プレートアセンブリ内における加熱および冷却平面の配置の選択によりさらに減少する。この実施の形態において、加熱および冷却平面は熱プレートアセンブリの中心平面、すなわち熱プレートアセンブリの上面と下面から等距離にある平面に配置される。加熱および冷却平面が熱プレートアセンブリの垂直中心に配置されることにより、熱プレートアセンブリの隆起および／または湾曲により生じる歪みが実質的に除去される。さらに温度に対するチャック歪みの減少により、ウェーハは温度に対して平坦に保持できる。
【０００８】
一つの実施の形態において、発明の熱プレートアセンブリは鋳物材料で構成される。一つの特定の実施の形態においてはアルミニウムである。ハウジングの鋳造によって、温度に対して機械的な剛性と安定性とが改善された熱プレートアセンブリが提供される。ハウジングの鋳物は、所定の製造ステップにおいて、例えば、熱処理により応力解放することができる。例えば、応力解放はハウジングの仕上げ加工の前後に実行してもよい。応力解放は温度に対する一層の機械的な安定性をハウジングに与える。またハウジングの鋳物は冷却流体を循環するチューブで形成してもよい。応力解放処置により、なお一層の機械的な安定性が与えられる。
【０００９】
もう一つの態様において、発明は上面アセンブリが交換可能なワークピースチャックに向けられる。この態様において、この発明のワークピースチャックは、下側支持および下側支持上の熱プレートアセンブリを含む。熱プレートアセンブリの上面は、多数のタイプの上面アセンブリを保持することができる取り付け装置を含む。これらの上面アセンブリは、ワークピース／ウェーハをチャックに対して保持するために使用される。
【００１０】
チャックが用いられているときのセッティングによって、この発明におけるチャックに柔軟な対応性が与えられる。例えば、１つのタイプの上面アセンブリは、実行される試験においてチャックが大量の電力を吸収できることが必要とされる場合に要求されるであろう。別の試験においては、上面アセンブリは低電気容量、高電圧、または高電気絶縁性能を提供する必要があるであろう。また別の試験において、上面アセンブリは非常に少ない信号漏れに備える必要があるであろう。これらの各試験において、上面アセンブリは個々の試験パラメータの下で最適性能を提供するために様々に作り得る。従来のチャックシステムにおいては、このためにユーザはいくつかの異なるチャック（各試験タイプに対し一つ）を手に入れる必要がある。しかしながら、発明のこの態様によれば、発明の熱プレートアセンブリは様々の上面アセンブリの全てに対して共通のタイプの取り付け装置を提供する。その結果、ユーザは一つの熱プレートアセンブリを所有するだけでよい。従って、ユーザは、実行される試験において必要とされる上面アセンブリのみを購入すればよい。これは、ユーザに対してかなりのコスト節減をもたらす。
【００１１】
もう一つの態様において、この発明は、熱に応じてワークピースチャックの層が相対移動することにより生じる悪影響を除去するためのアプローチに向けられる。二つの隣接するチャック層が異なる熱膨張係数を有するときに、それらは熱によって互いに擦れ易い。これはチャック性能を低下する表面の磨耗を生じ得る。硬い磨耗性セラミック材料でできている上面アセンブリが熱プレートアセンブリの鋳物アルミニウムハウジングに隣接して配置される一つの特定の例においてこのことは特に当てはまる。これらの影響を小さくするために、一つ以上の隣接表面に硬い陽極酸化膜等の硬い膜を着けてもよい。
【００１２】
この態様によれば、発明は、下側支持及び下側支持の上に取り付けられた熱プレートアセンブリを含む。上側支持、例えば、上面アセンブリは、熱プレートアセンブリの上に取り付けられ、チャックによってワークピースを取り付けることができる。硬膜層、例えば、硬い陽極酸化層は、表面に接合され、熱プレートアセンブリと上側支持アセンブリの間に挿入される。
【００１３】
発明の以上および他の目的、特徴および利点は、添付図面に示される発明の好ましい実施の形態の以下のより詳細な説明から明らかであろう。その場合、異なる図全てに渡り、同様の参照文字は同一部品を指す。図面は必ずしも正しくスケーリングしたものでなく、発明の原理を示すことに重きを置いている。
【００１５】
（発明を実施するための最良の形態）
本発明は例えば本願にそのまま引用して援用する２０００年２月１日に発行されたＴｅｍｐｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ出願の、名称が「ワークピースチャック」である米国特許第６０１９１６４号、本願にそのまま引用して援用する２０００年６月１３日に発行されたＴｅｍｐｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ出願の、名称が「ワークピースチャック」である米国特許第６０７３６８１号、および本願にそのまま引用して援用するＴｅｍｐｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから１９９９年１２月２８日に出願された、名称が「ワークピースチャック」である同時係属中の米国特許出願第０９／４７３０９９号に述べられたタイプの温度制御されたワークピースチャックに向けられ、またそれに応用できる。
【００１６】
これらのチャックは試験ウェーハを加熱するヒータとウェーハを冷却するために熱を除去するヒートシンクとを含む。本発明によれば、ヒータとヒートシンクは熱プレートまたは熱プレートアセンブリと呼ばれる一つの一体化されたアセンブリとして形成される。一つの実施の形態において、熱プレートアセンブリのハウジングは金属のような鋳物材料で構成される。鋳物材料は温度に対して機械的な強度、剛性及び安定性を提供する。鋳物材料はアルミニウムでもよい。それは低温での歪み、すなわち、温度の影響による温度に対する歪みが少ないものであれば純アルミニウム、アルミニウム合金又はその他の材料でもよい。
【００１７】
ヒータは、熱プレート鋳物ハウジング内の平面コイル状の一つ以上の電気抵抗加熱要素を含む。ヒータは、シース内に入っている多数の加熱要素を含む。加熱中にヒータ要素に流れる電流のために、ヒータ要素は、実行される試験との干渉を防止するために熱プレートアセンブリの他の部分及びチャックから高く絶縁される。一つの特定の実施の形態において、加熱要素の絶縁は１００ギガオーム以上である。熱プレートのヒートシンク部は、プレートを通って温度制御された流体を循環するための熱プレートハウジング内において平面コイル状の一つ以上のチューブを含んでもよい。
【００１８】
熱プレートはチャック内の層として構成される。一般的に、熱プレートはチャックをホストマシン、例えばウェーハプローバに取り付けるチャックベースと、試験ウェーハが取り付けられる上面アセンブリとの間に配置される。ウェーハを加熱するために、加熱要素からの熱はプレート鋳物からウェーハまで上に伝えられる。ウェーハを冷却するときは、熱はプレート鋳物を下って伝えられ、循環する流体により運び去られる。このようにして、加熱要素と循環する流体の組合せにより、チャックとそれに支えられるウェーハの温度を非常に正確に制御できる。チャックとウェーハの温度は本願にそのまま引用して援用するＴｅｍｐｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから１９９７年１２月３１日に出願された、名称が「ワークピースチャック用の温度制御システム」である同時係属中の米国特許出願第０９／００１，８８７号に従って熱プレートを介して制御できる。
【００１９】
この発明によれば、加熱要素が配設される平面と、ヒートシンク流体チューブが配設される平面が垂直方向に互いにずれている場合、チャック内の物理的歪みを含む種々の問題を生じる。これらの歪み効果はウェーハが処理中に平坦に保持されるのを妨害する。
【００２０】
図１〜４は加熱要素と冷却チューブの考えられる配置を示す熱プレートの模式的断面図である。図１にはヒータと冷却チューブが同一平面にない一般の場合が示される。具体的には鋳物１０内でヒータ１２が冷却チューブ１４の上に配置されるケースが示されている。この場合、熱膨張および収縮効果のため、ヒータ１２および／または冷却チューブ１４が作動しているときに、ハウジング１０は真中が上に反り、チャックとウェーハの歪みを生じ易い。
【００２１】
図２はヒータ１２と冷却チューブ１４が同一平面に配設される発明による構造を示す。この構造では、ヒータ１２とチューブ１４が異なる平面にあることによる歪みは除去される。
【００２２】
この発明によれば、ヒータ１２とチューブ１４が配設される平面が垂直寸法でいってハウジング１０の中心線に沿って配置されるのが好ましいことも認識される。即ち、それらが配設される平面は図２に示す水平中心線１６を含むべきである。ヒータ１２とチューブ１４が熱プレート１０の中心に配置されなかったら、歪みが図３および図４に示すように生じることが認識される。図３はヒータ１２とチューブ１４が鋳物の中心線１６の下に配置される状況を示す。この場合、鋳物ハウジング１０は熱が加えられると下に反り、チャックとウェーハの上面が皿状になる。冷却されると、反対のことが起こる。即ちハウジング１０は上に反り、チャックとウェーハの上面がドーム状になる。図４はヒータ１２とチューブ１４が鋳物の中心線１６の上に配置される状況を示す。この場合、鋳物ハウジング１０は熱が加えられると上に反り、チャックとウェーハの上面がドーム状になる。冷却されると、ハウジング１０は下に反り、チャックとウェーハの上面が皿状になる。従って、ヒータ１２とチューブ１４が配置される平面が鋳物ハウジング１０の中心線にあることが好ましい。
【００２３】
図５は、加熱要素１２と冷媒循環チューブ１４を有する発明の熱プレート１０の模式的上面図である。ヒータ１２と冷却チューブ１４が同一平面内でコイル状になっているので、それらは図示のように互いに交互配置される。ヒータ１２はコネクタ１８とワイヤ２０を介して電源（図示せず）に電気接続される。図６に関連して後述するように、ヒータ１２は実際にはシース２２に入れられた多数の加熱要素を含む。冷却流体はチューブ１４により熱プレート１０を通って循環される。流体は流入ポート２４からプレート１０に入り、コイル状チューブ１４を通って渦巻状にプレート１０の中心まで流れ、コイル状チューブ１４の中をプレート１０の縁まで渦巻状に流れて外に戻る。流体は流出ポート２６からプレート１０を出る。ヒータ１２と冷却チューブ１４の両方はプレート１０内でコイル状になっており、チャックとウェーハへの、またそこからの効率的かつ均一な熱伝達を提供する。これは非常に正確で均一な温度設定とウェーハ試験を保証する。
【００２４】
図６は、この発明におけるヒータ１２の一つの実施の形態の模式的断面図である。ヒータ１２は実際には、剛性若しくはフレキシブルで、成形可能なシース容器４２に入れられた多数の（この場合４つの）電気抵抗加熱要素４０を含む。本願に述べられたシステムにおいては、シース４２はコイル形状が得られるように成形可能である。加熱要素４０は絶縁および支持材料４４によりシース４２内で互いに支持され、絶縁される。絶縁および支持材料４４は加熱要素４０を互いに、また熱プレートアセンブリに電気的に接続されているシース、およびチャックの他の部分からの極めて高い電気絶縁を達成する。一つの実施の形態において、絶縁および支持材料４４は酸化マグネシウムのような高度に圧縮された絶縁材料でできている。それは高度に圧縮されているので、湿気が材料を汚染しかつその絶縁特性を低下することを防止する。一つの実施の形態において、ヒータアセンブリ１２は導電性要素とシース４２との間で絶縁の１００ギガオーム以上を達成する。ヒータ１２は電源（図示せず）に取り付けるための一方または両方の端部に、ハーメチックシールされた端部４８と絶縁されたヒータリード４６とを含む。電源が一方の端部のみに接続される場合は、ヒータ１２の反対側の端部のリードは互いに接続してもよい。図６において、これらの接続４７はヒータ１２の右端に点線で示される。この場合、リード４６の左側セットは二つのヒータ要素を作り出すために電源に接続してもよい。
【００２５】
この発明によれば、熱効果による熱プレートとチャックの歪みを除去し、システム全体が熱的および機械的に優れた性能を発揮することを保証するステップが熱プレート鋳物ハウジングの製作中に行われる。例えば、鋳造後および仕上げ加工が実行される前に、応力解放のためにアルミニウム鋳物が熱処理される。仕上げ加工後、応力解放のために鋳物は再度熱処理され、仕上げ加工された鋳物内の熱効果による歪みが除去される。一つの実施の形態において、加熱および冷却要素は円筒状または非円形のアルミニウムハウジングとして鋳造される。加熱および冷却コイルはまた応力解放される。
【００２６】
図７に言及すれば、一つの構造において、熱プレート１０はウェーハチャック５０の層の役割をする。熱プレート１０はチャックベース１１の上に取り付けられ、それによりチャック５０がホストマシンに取り付けられる。チャック５０の上面アセンブリ５２は熱プレート１０の上面に取り付けられる。上面アセンブリ５２は処理ウェーハ５を支持および保持する。上面アセンブリ５２は真空により熱プレート１０の上面に保持され、ウェーハ５は真空により上面アセンブリ５２の上に保持される。そのために真空入力ポート１５および１７が熱プレート１０に設けられる。真空入力ポート１５は真空を熱プレート１０の上面に運ぶ真空路に連結される。真空溝または真空路を含む真空パターンが熱プレート１０内に形成され、熱プレートの上面の上に真空を分配して上面アセンブリ５２を熱プレート１０に対して固定する。真空入力ポート１７は、真空を上面アセンブリ５２を通ってその上面まで運び上げる真空路に連結される。真空溝または真空路を含む真空パターンは表面アセンブリ５２の上面に形成され、表面アセンブリの上面の上に真空を分配してウェーハ５を上面アセンブリ５２に対して固定する。
【００２７】
一つの実施の形態において、上面アセンブリ５２の構造はウェーハ５に対して実行される試験のタイプに基づいて選択できる。異なる表面アセンブリは異なる試験に使用される。この発明によれば、実行される試験に応じて異なる上面アセンブリ５２に交換できる。熱プレート１０は、上面アセンブリ５２の各タイプに合うように形作られ、上面アセンブリ５２は全て熱プレート１０に取り付けられるように作られる。こうして、熱プレート１０は多試験性能要件に対する独特の適合性を有する温度制御された真空取り付けプラットフォームの役割をする。
【００２８】
図８ＡからＣはそれぞれ三つの異なるタイプの上面アセンブリ５２Ａから５２Ｃを示し、これらは異なる試験のために熱プレート１０の上面に取り付けできる。例えば、実行される試験の一つのタイプでは、大きなデバイス電力が表面５２により吸収される必要があり、これには表面５２が非常に熱伝導性のよい材料を含む必要がある。そのような試験においては図８Ａの上面アセンブリ５２Ａを用いてもよい。上面アセンブリ５２Ａは金、ニッケル、または他の似たような材料等の熱伝導性材料のメッキまたはスパッタ層６２により覆われた銅またはアルミニウムのような熱伝導性材料の層６０を含む。別の試験においては非常に小さい電気容量、高電圧、または高絶縁を必要とすることがある。そのような場合、図８Ｂの表面５２Ｂを用いてもよい。表面５２Ｂは金、ニッケル、または他の似たような材料等の熱伝導性材料のメッキまたはスパッタ層６２により覆われた絶縁誘電体層６４、典型的にはセラミック材料を含む。別の試験用途においては電気信号漏れが非常にわずかであることを要する場合がある。この場合には図８Ｃの表面アセンブリ５２Ｃが必要であろう。表面アセンブリ５２Ｃは下側絶縁体層７０を含み、その上に導電性保護層６８が付けられる。上側絶縁体層６６が保護層６８の上に配置され、金、ニッケル、または他の似たような材料等の導電性材料のメッキまたはスパッタ層６２が上側絶縁体層６６の上に形成される。あるいは上面導電層６２は図９に関連して後述されるように真空により固定してもよい。保護層６８は試験中に励起信号で駆動され、絶縁効果による試験信号漏れを最小限にする。
【００２９】
表面５２Ａから５２Ｃのそれぞれは同じ合計厚さＸをもつように作られ、それらが熱プレート１０の上に取り付けられたときに高さの差を生じない。このことは、アセンブリ５２内の層数に関わらず当てはまる。表面５２をプレート１０に取り付ける助けとして位置決めピンが熱プレート１０と表面アセンブリ５２の間に設けられる。位置決めピンはまた真空が存在しないときに構成要素を互いに固定する役目もする。真空が除去されるときに構成要素を固定するために機械的ラッチを用いてもよい。
【００３０】
上記のように、真空は上面アセンブリ５２を熱プレート１０に固定するために用いられる。真空はまた表面アセンブリ５２の個々の層を互いに固定するためにも用いられる。例えば、図９は図８Ｃの表面５２Ｃの模式的分解図である。図９に示すように、熱プレートの上面は下側絶縁体層７０を固定するために用いられる真空パターン７１を含む。参照記号「Ｖ」は真空溝のことである。下側絶縁体層７０は保護層６８を固定するために用いられる真空パターン７３を含む。保護層６８内の真空孔を通って上側絶縁体層６６まで真空に引かれ、その場合、層６６の両側にある真空パターン７５は、上面層６２を固定するためにも、層６６を層６８に固定するためにも用いられる。図９はまた各層を所定位置に固定するために用いられる位置決めピン７を示す。
【００３１】
図１０は図９の表面アセンブリ５２Ｃが上に取り付けられた熱プレート１０の模式的部分断面図である。図１０は真空ポート１５および１７と、表面アセンブリ５２Ｃの層への真空の分配を示す。
【００３２】
この発明のチャックの熱プレート１０と他の構成要素はまた、高い耐久性と電気絶縁特性の両方を有する表面仕上げを含んでもよい。熱プレートと上面アセンブリ５２が異なる熱膨張係数を有する場合の用途においては、二つの構成要素は温度が変わるにつれ相対的に移動する。その結果、二つの構成要素間の境界面に磨耗が生じる。一つの用途において、表面５２は非常に硬いセラミック材料であり、熱プレートは鋳造アルミニウムのようなずっと軟らかい材料である。より軟らかい熱プレート１０には傷がつき、磨耗する。このことは特に高温において当てはまり、セラミックとアルミニウムは互いに接合し易くなる。発明によれば、硬い表面被覆、例えば硬い陽極酸化膜が熱プレート１０の上面に設けられ、熱プレート１０と表面アセンブリ５２との間の磨耗と接合を防止する。
【００３３】
別の用途において、表面アセンブリ５２の下面は金属である。硬い陽極酸化膜は熱プレート１０の上面あるいは、表面アセンブリ５２の下面のどちらに着けてもよい。この場合、陽極酸化膜は熱プレート１０と表面アセンブリとの間の電気絶縁を提供する。
【００３４】
また別の実施の形態において、硬い陽極酸化膜は熱プレート１０の上面に着けられる。その後に、導電層が陽極酸化層に接合される。次に、陽極酸化の最終層が導電層の上面に着けられる。その後に、表面アセンブリ５２の導電性上面層６２が最終陽極酸化層に着けられる。この構造においては、二つの陽極酸化層の間の導電層を保護層として用いてもよい。陽極酸化層により熱プレート１０と表面アセンブリ５２の両方から導電性保護プレートが保護される。従って、この陽極酸化膜−導電性膜−陽極酸化膜−導電性膜構造は図８Ｃの上面アセンブリ５２Ｃの代わりに用いてもよい。このアプローチは図８Ｃの多層構造よりもかなり安価で実施し易い。また、アルミニウムのような導電性材料の薄いシートを両面またはその外面全面を陽極酸化することにより、保護層は安価にまた迅速に作ることができる。
【００３５】
本発明はその好ましい実施の形態を参照して詳細に示しかつ説明したが、上記の特許請求の範囲により定められる発明の精神と範囲から逸脱することなく、本願において種々の形式と詳細の変更をなし得ることは当業者には言うまでもない。
【００１４】
【図面の簡単な説明】
【図１】加熱および冷却要素が同一平面にない熱プレートアセンブリの模式的断面図である。
【図２】発明の一つの実施の形態による加熱要素と冷却要素が熱プレートアセンブリの中心線にある同一平面に配置される熱プレートアセンブリの模式的断面図である。
【図３】熱プレートアセンブリの上面上のディッシングを示す、加熱要素と冷却要素が熱プレートアセンブリの中心線の下に配置された同一平面にある熱プレートアセンブリの模式的断面図である。
【図４】熱プレートアセンブリの上面上のドーミングを示す、加熱要素と冷却要素が熱プレートアセンブリの中心線の上に配置された同一平面にある熱プレートアセンブリの模式的断面図である。
【図５】加熱要素と冷却要素の交互配置された構造を示す、発明の熱プレートアセンブリの一つの実施の形態の模式的上面図である。
【図６】本発明による一つのシース内に多数の加熱要素を有するヒータの一つの実施の形態の模式的断面図である。
【図７】発明の熱プレートアセンブリを含むワークピースチャックの一つの実施の形態の模式的断面図である。
【図８Ａ】発明による種々のタイプの上面アセンブリの模式的断面図である。
【図８Ｂ】発明による種々のタイプの上面アセンブリの模式的断面図である。
【図８Ｃ】発明による種々のタイプの上面アセンブリの模式的断面図である。
【図９】多数の交換可能なタイプの上面アセンブリに合わせるために使用される取り付けアプローチを有する発明の熱プレートアセンブリの一つの実施の形態の模式的分解図である。
【図１０】発明によるワークピースチャックの一部の模式的部分断面図である。
【国際公開パンフレット】
2004505443.tif 000003
2004505443.tif 000004
2004505443.tif 000005
2004505443.tif 000006
2004505443.tif 000007
2004505443.tif 000008
2004505443.tif 000009
2004505443.tif 000010
2004505443.tif 000011
2004505443.tif 000012
2004505443.tif 000013
2004505443.tif 000014
2004505443.tif 000015
2004505443.tif 000016
2004505443.tif 000017
2004505443.tif 000018
2004505443.tif 000019
2004505443.tif 000020
2004505443.tif 000021
2004505443.tif 000022
2004505443.tif 000023
2004505443.tif 000024
2004505443.tif 000025
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004505443.tif 000026
【国際調査報告】
2004505443.tif 000027
2004505443.tif 000028
2004505443.tif 000029
2004505443.tif 000030
2004505443.tif 000031
2004505443.tif 000032