(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体を載置するチャックトップと、
前記チャックトップを支持する金属ブロックと、
前記金属ブロックを加熱する発熱素子と、
前記金属ブロックと前記発熱素子との間に介挿した磁気遮蔽板と、
を備えることを特徴とする半導体用チャック。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体用チャックであって、
前記チャックトップ及び前記金属ブロックは、反磁性体又は常磁性体で形成されている
ことを特徴とする半導体用チャック。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の半導体用チャックであって、
前記発熱素子は、平面視円形であり、
前記金属ブロックと前記チャックトップとの合計高さは、前記発熱素子の直径以上である
ことを特徴とする半導体用チャック。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の半導体用チャックであって、
前記金属ブロックは、空冷又は水冷により、冷却可能に構成されている
ことを特徴とする半導体用チャック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体を載置する半導体用チャック及びプローバ装置に関し、例えば、加熱された磁気デバイスの電気特性を測定するときに使用される。
【背景技術】
【０００２】
半導体の電気特性を温度評価するとき、ペルチェ半導体よりも高温に加熱可能なヒータを用いることが多い。しかしながら、ヒータは、巻線を用いるので原理的に磁界が発生し易い。特に、磁気センサや磁気メモリ等の磁気デバイスの特性評価では、このような磁界を受けないようにする必要がある。
【０００３】
特許文献１には、回路が形成された２枚のウェハを、誘導加熱しながら電極同士を接合する加熱装置が開示されている。この加熱装置は、高い透磁率を有する複数の導電部材を用い、基板に入る磁界を遮蔽している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−０９６９４９号公報（段落００３０、００５０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の加熱装置は、２枚の半導体ウェハを電極同士で接合するものであり、半導体の電気特性を測定するものではない。つまり、特許文献１に記載の加熱装置は、誘導加熱部に、高周波電力が供給される電磁誘導コイルを備えている。そのため、このような加熱装置は、磁気センサや磁気メモリ等のような微弱な磁界の影響を受ける磁気デバイスの特性評価に使用することができない。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、発熱素子が発生した磁界の半導体への影響を低減することができる半導体用チャック及びプローバ装置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】
【０００７】
前記目的を達成するために、本発明の半導体用チャックは、半導体（１）を載置するチャックトップ（２）と、前記チャックトップを支持する金属ブロック（３）と、前記金属ブロックを加熱する発熱素子（面状ヒータ５）と、前記金属ブロックと前記発熱素子との間に介挿した磁気遮蔽板と、を備えることを特徴とする。なお、括弧内の符号や文字は、実施形態において付した符号等であって、本発明を限定するものではない。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、発熱素子が発生した磁界の半導体への影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１実施形態である半導体用チャックの構成図である。
【図２】円形コイルの中心軸上での磁界強度を示すための図（１）である。
【図３】円形コイルの中心軸上での磁界強度を示すための図（２）である。
【図４】本発明の第２実施形態である半導体用チャックの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態（以下、「本実施形態」と称する）につき詳細に説明する。なお、各図は、本実施形態を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
【００１１】
図１は、本発明の第１実施形態である半導体用チャックの構成図である。
半導体用チャック１０は、複数の磁気デバイスが形成されたウェハ１や単体の磁気デバイスを載置した状態で、電気特性（電圧電流特性）を計測するときに使用されるものである。また、半導体用チャック１０と測定装置２０とを併せて、プローバ装置１００を構成する。
【００１２】
半導体用チャック１０は、チャックトップ２と、金属ブロックとしての加熱冷却ブロック３と、発熱素子としての面状ヒータ５と、磁気遮蔽板６と、ステージ９とが積層されたものである。チャックトップ２は、ウェハ１や磁気デバイス等の半導体を載置する金属板である。なお、チャックトップ２は、図示しないが上面視で円形である。金属板は、好ましくは無酸素銅（ＯＦＣ：Oxygen-Free Copper）製である。また、銅（Ｃｕ）は、反磁性体の一例であり、外部磁界がゼロのときは、原子の磁気モーメントが存在しない。また、反磁性体は、外部磁界によって原子の磁気モーメントが誘起される。また、チャックトップ２には、半導体を吸着する吸着溝や空気を吸入する貫通孔等が形成される。
【００１３】
加熱冷却ブロック３は、チャックトップ２を支持する金属ブロックであり、例えばＯＦＣにより構成されている。加熱冷却ブロック３は、下方に配設される面状ヒータ５によって加熱され、冷却エアポート４から内部に送気される冷却エアによって冷却される。また、加熱冷却ブロック３の側面には、温度センサ７が挿入されており、温度制御可能に構成されている。なお、加熱冷却ブロック３を冷却する手段は、空冷に限定されるものではなく、冷却水を通流させて水冷を行っても構わない。
【００１４】
面状ヒータ５は、加熱冷却ブロック３を加熱する発熱素子であり、例えば、電熱線を渦巻き状に捲回した電熱線ヒータである。面状ヒータ５には、商用電源が接続されるが、直流電源に接続しても構わない。直流電源に接続されることにより、面状ヒータ５は、静磁場を発生する。
【００１５】
磁気遮蔽板６は、例えば、パーマロイ板であり、面状ヒータ５で発生した磁界を低減する。なお、磁気遮蔽板６の外形は、面状ヒータ５よりも多くなっており、磁力線の回り込みを防止している。ステージ９は、例えば、ＸＹＺステージである。
【００１６】
測定装置２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＡ／Ｄ変換器を備え、記憶部に格納された制御プログラムを実行することにより、ウェハ１や磁気デバイスの電圧電流特性を測定する測定機能を実現する。測定装置２０には、ウェハ１や磁気デバイスに接触させるプローブ２１，２２が接続されている。また、測定装置２０は、温度センサ７から取得した温度データに基づいて面状ヒータ５の温度を制御する。
【００１７】
図２及び図３は、円形コイルの中心軸上での磁界の強度変化を示すための図である。
面状ヒータ５（図１）は、電熱線が渦巻き状に捲回されているので、発生磁界は、同心円状に配置された複数の円形コイルが発生する磁界の重ね合わせで近似できる。なお、簡略化のため、測定する磁気デバイスは、円形コイルの中心軸上に載置されているとする。
【００１８】
電流Ｉ［Ａ］が流れている半径ａ［ｍ］の円形コイルが寄与する中心点Ｏから距離ｚ離れた中心軸上の点Ｐの磁界Ｈ［Ａ／ｍ］は、
Ｈ＝Ｉａ２／｛２（ａ２＋ｚ２）３／２｝・・・・・・・（１）
である。円形コイルの中心点Ｏでの磁界Ｈ０は、ｚ＝０として、
Ｈ０＝Ｉ／（２ａ）・・・・・・・・・・・・・・・・（２）
である。
【００１９】
また、中心軸上の点Ｐの磁界Ｈを中心点Ｏでの磁界Ｈ０で除した規格化値Ｈ／Ｈ０は、
Ｈ／Ｈ０＝｛１＋（ｚ／ａ）｝−３／２・・・・・・・・（３）
である。なお、この（３）式は、加熱冷却ブロック３（図１）の透磁率の影響を受けない。
【００２０】
図３に規格化値Ｈ／Ｈ０の曲線を示す。ｚ＝ａのとき、Ｈ／Ｈ０≒０．３５４である。ここで、簡略化のために、磁気遮蔽板６の上面で磁界Ｈ０になっているとする。つまり、加熱冷却ブロック３を高くして、加熱冷却ブロック３の高さとチャックトップ２の高さとの合計高さｈを面状ヒータ５の径φよりも大きくすれば、チャックトップ２の上面の磁界は、磁気遮蔽板６の上面の磁界に比較して、３５％以上低減する。また、面状ヒータ５の径φの２倍にすれば、磁気遮蔽板６からウェハ１の裏面までの高さｈは、Ｈ／Ｈ０≒０．０９にまで低減する。なお、合計高さｈは、面状ヒータ５の径φの１／２、１／３や１／４でも構わず、３倍や４倍でも構わない。
【００２１】
言い換えれば、渦巻き状に捲回された電熱線を複数の同心円状の円形コイルで近似した場合、半径ａ／２の円形コイルが寄与する磁界の強さは、半径ａの円形コイルが寄与する磁界の強さの０．０９／０．３５４≒０．２５倍である。つまり、外周側の円形コイルの寄与の方が内周側の円形コイルの寄与よりも大きい。
【００２２】
以上説明したように、本実施形態の半導体用チャック１０及びプローバ装置１００によれば、面状ヒータ５が磁気遮蔽板６を介して、加熱冷却ブロック３を加熱する。加熱冷却ブロック３は、チャックトップ２を介して、ウェハ１や磁気デバイスを加熱する。また、加熱冷却ブロック３は、面状ヒータ５の通電が遮断された場合には、内部を通流する冷却エアによって冷却される。
【００２３】
また、面状ヒータ５で発生した磁界は、磁気遮蔽板６で遮蔽されるので、ウェハ１に及ぼす影響が低減される。また、加熱冷却ブロック３を高くし、チャックトップ２と加熱冷却ブロック３との合計高さｈを面状ヒータ５の径φよりも大きくすることが好ましく、高さｈを面状ヒータ５の径φの２倍よりも大きくすれば、なお好ましい。
【００２４】
（第２実施形態）
図３は、本発明の第２実施形態である半導体用チャックの構成図である。
半導体用チャック１１は、チャックトップ２と、インシュレータ３１、ガード３２及びインシュレータ３３の積層物３５と、加熱冷却ブロック３と、面状ヒータ５と、磁気遮蔽板６と、ステージ９とが積層されたものである。
【００２５】
つまり、半導体用チャック１１は、前記第１実施形態の半導体用チャック１０に対して、チャックトップ２と加熱冷却ブロック３との間に、積層物３５が介挿されたものである。また、前記第1実施形態と同様に、半導体用チャック１１と測定装置２０とを併せて、プローバ装置１０１を構成する。
【００２６】
インシュレータ３１，３３は、ガード３２を挟むように形成された絶縁セラミック板である。ガード３２は、ＳＵＳの金属薄板であり、接地電位等に維持することにより、チャックトップ２やウェハ１の電位変動が少なくなる。なお、第２実施形態においては、チャックトップ２と積層物３５と加熱冷却ブロック３との合計高さｈを面状ヒータ５の径φよりも大きくすることにより、磁界の強さが３５％以上低減する。また、高さｈを面状ヒータ５の径φの２倍よりも大きくすれば、Ｈ／Ｈ０≒０．０９にまで低減する。
【００２７】
（変形例）
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形が可能である。
（１）前記実施形態の発熱素子（面状ヒータ５）は、電熱線を螺旋状に捲回した電熱線を用いたが、中間部を折り曲げて形成された往復線路を螺旋状に捲回した電熱線を用いても構わない。往復線路を螺旋状に捲回することにより、発生磁界を打ち消すことができるが、漏れ磁束の存在により、発生磁界をゼロにすることまでは困難である。往復線路を捲回した電熱線であっても、加熱冷却ブロック３の高さを高くすることにより、チャックトップ２の上面の磁界が減少する。
【００２８】
（２）前記各実施形態の発熱素子は、螺旋状に捲回した電熱線を用いていたが、ペルチェ素子を用いても構わない。ペルチェ素子であっても、電流を流すので、磁界が発生する。なお、ペルチェ素子は、最高使用温度が８０℃〜１００℃と、電熱線よりも低い。
【００２９】
（３）前記各実施形態の加熱冷却ブロック３は、反磁性体の銅（Ｃｕ）で形成されていたが、常磁性体のアルミニウム（Ａｌ）で形成しても構わない。また、前記各実施形態では、加熱冷却ブロック３を高く形成し、チャックトップ２と加熱冷却ブロック３との合計高さｈを面状ヒータ５の径φよりも大きくしたが、加熱冷却ブロック３を薄く形成しても構わない。
【符号の説明】
【００３０】
１  ウェハ
２  チャックトップ
３  加熱冷却ブロック（金属ブロック）
５  面状ヒータ（発熱素子、電熱線ヒータ）
６  磁気遮蔽板
１０  半導体用チャック
２０  測定装置
１００  プローバ装置
【要約】
【課題】発熱素子が発生した磁界の半導体への影響を低減する。
【解決手段】半導体１を載置するチャックトップ２と、チャックトップ２を支持する金属ブロック３と、金属ブロック３を加熱する面状ヒータ５と、金属ブロック３と面状ヒータ５との間に介挿した磁気遮蔽板６とを備え、面状ヒータ５は、平面視円形状であり、金属ブロック３と前記チャックトップ２との合計高さｈは、面状ヒータ５の大きさ以上である。また、チャックトップ２及び金属ブロック３は、反磁性体又は常磁性体で形成されている。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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