特開 2024-125953 ウエハ保持台

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024125953

(43)【公開日】2024-09-19

(54)【発明の名称】ウエハ保持台

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20240911BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 N

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023034107

(22)【出願日】2023-03-06

(71)【出願人】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100147

【弁理士】

【氏名又は名称】山野 宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116366

【弁理士】

【氏名又は名称】二島 英明

(72)【発明者】

【氏名】北林 桂児

(72)【発明者】

【氏名】木村 功一

(72)【発明者】

【氏名】先田 成伸

(72)【発明者】

【氏名】藤井 亮成

(72)【発明者】

【氏名】板倉 克裕

【テーマコード（参考）】

5F131

【Ｆターム（参考）】

5F131AA02

5F131CA69

5F131EA04

5F131EB01

5F131EB78

5F131EB79

5F131EB81

5F131EB82

5F131KA23

5F131KA61

(57)【要約】

【課題】ベースプレートに真空吸着されるトッププレートを備えるウエハ保持台において、上記真空吸着を阻害することなく温度センサを配置することができるウエハ保持台を提供する。
【解決手段】ウエハ保持台は、ウエハが配置される上面を有するトッププレートと、前記トッププレートの下部に配置されたベースプレートと、を備える。前記トッププレートは、検知部および前記検知部から延びるリード線を有する温度センサと、前記温度センサが収納された配線経路と、前記ベースプレートの上部に前記トッププレートを真空吸着するための排気経路とを有する。前記配線経路は、前記検知部が配置された第一端部と、前記リード線が引き出された第二端部と、を有する。前記第二端部は、前記トッププレートの周面に設けられた開口を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウエハが載せられる上面を有するトッププレートと、
前記トッププレートの下部に配置されたベースプレートと、を備え、
前記トッププレートは、
検知部および前記検知部から延びるリード線を有する温度センサと、
前記温度センサが収納された配線経路と、
前記ベースプレートの上部に前記トッププレートを真空吸着するための第一排気経路と、を有し、
前記配線経路は、前記検知部が配置された第一端部と、前記リード線が引き出された第二端部と、を有し、
前記第二端部は、前記トッププレートの周面に設けられた開口を含む、
ウエハ保持台。

【請求項2】

前記配線経路は、前記トッププレートの内部に設けられた孔である、請求項１に記載のウエハ保持台。

【請求項3】

前記配線経路は、前記トッププレートの下面に設けられた溝である、請求項１に記載のウエハ保持台。

【請求項4】

前記配線経路の長さが２０ｍｍ以上である、請求項２又は請求項３に記載のウエハ保持台。

【請求項5】

前記検知部は、前記トッププレートの厚さを二等分する面よりも前記上面に近い位置に配置されている、請求項２又は請求項３に記載のウエハ保持台。

【請求項6】

前記検知部は、前記トッププレートの前記上面から５ｍｍ以内に配置されている、請求項２又は請求項３に記載のウエハ保持台。

【請求項7】

前記検知部は、前記配線経路の内面に接着されている、請求項２又は請求項３に記載のウエハ保持台。

【請求項8】

前記リード線は、前記配線経路の前記第二端部に接着されている、請求項２又は請求項３に記載のウエハ保持台。

【請求項9】

前記リード線は、前記配線経路における前記第一端部と前記第二端部との間に接着されている、請求項２又は請求項３に記載のウエハ保持台。

【請求項10】

前記トッププレートの前記上面は、前記ウエハを吸着するための第二排気経路を有する、請求項２または請求項３に記載のウエハ保持台。

【請求項11】

前記ベースプレートの下部に冷却プレートを有し、
前記冷却プレートは、冷媒の流路を有する、請求項２又は請求項３に記載のウエハ保持台。

【請求項12】

前記トッププレートは、冷媒の流路を有する、請求項２又は請求項３に記載のウエハ保持台。

【請求項13】

前記温度センサおよび前記配線経路の各々は、複数設けられている、請求項２又は請求項３に記載のウエハ保持台。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ウエハ保持台に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、プローバ用のウエハ保持台を開示する。プローバは、ウエハを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性能を測定する検査装置である。このウエハ保持台は、上部から下部に向かって順に、ウエハが載置される載置台、載置台を保持する保持部材、冷却モジュール、加熱体及び支持部材を備える。載置台、保持部材、冷却モジュールおよび加熱体の各々は、層状に構成され、かつ互いに重ねられている。保持部材は、複数の支柱を有する支持部材に支持される。この載置台は、ウエハを載置するための載置面と、載置面と反対側の面と、を備える。載置面は、ウエハを吸着するための吸着孔を有する。載置面と反対側の面は、保持部材を吸着するための吸着孔を有する。上記載置台、保持部材、冷却モジュール、加熱体および支持部材は、後述する本開示のウエハ保持台におけるトッププレート、ベースプレート、冷却プレート、及び台座に相当する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７－１４９７２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ウエハの温度を精密に制御するため、ウエハ保持台の温度を精密に制御することが望まれる。ウエハ保持台に温度センサを配置すれば、トッププレートの温度を測定することができる。但し、トッププレートをベースプレートに吸着する場合、温度センサの具体的な配置の仕方、特に温度センサのリード線の取り回しが十分に検討されていない。

【0005】

本開示は、ベースプレートに真空吸着されるトッププレートを備えるウエハ保持台において、上記真空吸着を阻害することなく温度センサを配置することができるウエハ保持台を提供することを目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係るウエハ保持台は、ウエハが配置される上面を有するトッププレートと、前記トッププレートの下部に配置されたベースプレートと、を備える。前記トッププレートは、検知部および前記検知部から延びるリード線を有する温度センサと、前記温度センサが収納された配線経路と、前記ベースプレートの上部に前記トッププレートを真空吸着するための排気経路とを有する。前記配線経路は、前記検知部が配置された第一端部と、前記リード線が引き出された第二端部と、を有する。前記第二端部は、前記トッププレートの周面に設けられた開口を含む。

【発明の効果】

【0007】

上記ウエハ保持台は、ベースプレートに真空吸着されるトッププレートを備えるウエハ保持台において、上記真空吸着を阻害することなく温度センサを配置することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、実施形態１に係るウエハ保持台の模式図である。

【図2】図２は、実施形態１に係るウエハ保持台に用いられる温度センサの模式図である。

【図3】図３は、実施形態１に係るウエハ保持台のトッププレートの下面図である。

【図4】図４は、図３のトッププレートのＩＶ－ＩＶ断面図である。

【図5】図５は、図３のトッププレートの変形例を示す断面図である。

【図6】図６は、実施形態２に係るウエハ保持台の模式図である。

【図7】図７は、実施形態２に係るウエハ保持台のトッププレートの下面図である。

【図8】図８は、図７のトッププレートのＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

《本開示の実施形態の説明》
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。

【0010】

（１）本開示の一態様のウエハ保持台は、ウエハが配置される上面を有するトッププレートと、前記トッププレートの下部に配置されたベースプレートと、を備える。前記トッププレートは、検知部および前記検知部から延びるリード線を有する温度センサと、前記温度センサが収納された配線経路と、前記ベースプレートの上部に前記トッププレートを真空吸着するための第一排気経路とを有する。前記配線経路は、前記検知部が配置された第一端部と、前記リード線が引き出された第二端部と、を有する。前記第二端部は、前記トッププレートの周面に設けられた開口を含む。

【0011】

上記ウエハ保持台は、ベースプレートに真空吸着されるトッププレートを備えるウエハ保持台において、上記真空吸着を阻害することなく温度センサを配置することができる。温度センサの配線は、トッププレートの周面に設けられた開口から引き出される。換言すれば、温度センサはトッププレートの上面と下面との間に配置される。そのため、トッププレートからベースプレートに抜けるように温度センサのリード線が通されることがない。つまり、トッププレートからベースプレートに抜けるリード線の配線経路がない。このようなリード線の配線経路がなければ、トッププレートをベースプレートに適切に真空吸着することができる。トッププレートはベースプレートに真空吸着されるため、トッププレートとベースプレートとの密着性が向上し、トッププレートとベースプレートとの間で熱の移動を円滑に行うことができる。真空吸着されるトッププレートとベースプレートとは着脱式であるため、各部材のハンドリングおよび組付けが容易である。

【0012】

（２）上記（１）のウエハ保持台において、前記配線経路は、前記トッププレートの内部に設けられた孔としてもよい。

【0013】

トッププレートに孔で構成された配線経路は形成し易い。孔内に配置された温度センサは配線経路から脱落することがない。

【0014】

（３）上記（１）のウエハ保持台において、前記配線経路は、前記トッププレートの下面に設けられた溝としてもよい。

【0015】

トッププレートの下面に溝で構成された配線経路は形成し易い。溝で構成された配線経路には温度センサを配置し易い。

【0016】

（４）上記（１）から（３）のいずれかに記載のウエハ保持台において、前記配線経路の長さを２０ｍｍ以上としてもよい。

【0017】

配線経路の長さが２０ｍｍ以上あれば、リード線の長さも約２０ｍｍ以上確保し易い。そのため、リード線と配線経路の内面との接触箇所をサーマルアンカーとして利用することができる。リード線にサーマルアンカーを設けることで、温度センサの配置に伴うクールスポットがトッププレートに形成されることを抑制できる。

【0018】

（５）上記（１）から（４）のいずれかに記載のウエハ保持台において、前記検知部は、前記トッププレートの厚さを二等分する面よりも前記上面に近い位置に配置されていてもよい。

【0019】

検知部が上記二等分する面よりも上面に近い位置に配置されていれば、上面近傍の温度を精度よく検知できる。

【0020】

（６）上記（１）から（５）のいずれかに記載のウエハ保持台において、前記検知部は、前記トッププレートの前記上面から５ｍｍ以内に配置されていてもよい。

【0021】

検知部がトッププレートの上面から５ｍｍ以内に配置されていれば、上面近傍の温度を精度よく検知できる。

【0022】

（７）上記（１）から（６）のいずれかに記載のウエハ保持台において、前記検知部は、前記配線経路の内面に接着されていてもよい。

【0023】

検知部を配線経路の内面に接着することで、配線経路内における検知部の位置ずれを防止できる。上記検知部の接着により、精度よくトッププレートの温度を測定することができる。リード線の少なくとも一部が配線経路の内面に接着されていなければ、リード線の伸縮を配線経路内で吸収することができる。

【0024】

（８）上記（１）から（７）のいずれかに記載のウエハ保持台において、前記リード線は、前記配線経路の前記第二端部に接着されていてもよい。

【0025】

リード線が配線経路の第二端部に接着されていることで、検知部から第二端部の開口に至るまでのリード線にたるみを持たせ易い。このたるみにより、リード線の伸縮を吸収することができる。

【0026】

（９）上記（１）から（８）のいずれかに記載のウエハ保持台において、前記リード線は、前記配線経路における前記第一端部と第二端部との間に接着されていてもよい。

【0027】

配線経路の第一端部と第二端部との間にリード線が接着されていれば、この接着箇所をサーマルアンカーとして利用し易い。

【0028】

（１０）上記（１）から（９）のいずれかに記載のウエハ保持台において、前記トッププレートの前記上面は、前記ウエハを吸着するための第二排気経路を有してもよい。

【0029】

トッププレートの上面に第二排気経路を有することで、ウエハをトッププレートに密着させることができる。そのため、ウエハを均一に加熱または冷却することができる。

【0030】

（１１）上記（１）から（１０）のいずれかに記載のウエハ保持台において、前記ベースプレートの下部に冷却プレートを有し、前記冷却プレートは、冷媒の流路を有してもよい。

【0031】

トッププレートと独立した冷却プレートを有することで、トッププレートを薄くし易い。トッププレートは冷媒の流路を備える必要がなく、トッププレートにおける第一排気経路または第二排気経路の配置の自由度が高められる。

【0032】

（１２）上記（１）から（１０）のいずれかに記載のウエハ保持台において、前記トッププレートは、冷媒の流路を有してもよい。

【0033】

トッププレートが冷媒流路を有することで、トッププレートを効率的に冷却でき、さらにはウエハを効率的に冷却できる。

【0034】

（１３）上記（１）から（１２）のいずれかに記載のウエハ保持台において、前記温度センサおよび配線経路の各々は、複数設けられていてもよい。

【0035】

温度センサおよび配線経路の各々が複数設けられていることで、トッププレートの上面における複数個所の温度を検知することができる。

【0036】

《本開示の実施形態の詳細》
以下、本開示のウエハ保持台の詳細を図面に基づいて説明する。図中の同一符号は同一名称物を示す。各図面が示す部材の大きさおよび位置関係などは、説明を明確にする目的で表現されており、必ずしも実際の寸法関係などを表すものではない。

【0037】

《実施形態１》
実施形態１に係るウエハ保持台１は、プローバに用いられる。プローバは、回路が形成された半導体のウエハを個々のチップに切断する前に、所定の温度に制御したウエハにプローブカードを押し当て、各チップの電気性能を測定する検査装置である。この検査は、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チップを加速的に不良化させて取り除く。プローバは、検査の効率化のため、ウエハを冷却することもできる。

【0038】

本例のウエハ保持台１は、図１に示すように、ウエハのチップを検査する際、ウエハを保持するためのものである。図１において、ウエハは省略されている。ウエハ保持台１は、トッププレート１０、ベースプレート２０、冷却プレート４０、ヒータ５０、台座６０、支持部７０およびケーシング８０を備える。トッププレート１０、ベースプレート２０、冷却プレート４０、ヒータ５０および台座６０は、上から順に配置されている。トッププレート１０はベースプレート２０に対して着脱自在である。ベースプレート２０からヒータ５０までの各部材は、一体に結合されている。このウエハ保持台１の特徴の一つは、トッププレート１０が所定の配置形態を有する温度センサ１４を備えることにある。以下、ウエハ保持台１に備わる各構成を詳細に説明する。

【0039】

（トッププレート）
トッププレート１０は、ウエハが載せられる上面１１と、上面１１の反対側に位置する下面１２と、上面１１と下面１２とをつなぐ周面１３と、を有するプレートである。トッププレート１０の形状は、ウエハの形状に対応した形状であり、例えば円板状である。トッププレート１０の大きさは、ウエハの直径よりも若干大きい程度である。ウエハの直径は、例えば３００ｍｍである。トッププレート１０の厚さは、例えば５ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。本例のトッププレート１０の厚さは７ｍｍである。トッププレート１０を構成する材料は、導電性と熱伝導性とを備える材料が利用できる。例えば、トッププレート１０の材質は銅である。このようなトッププレート１０には、温度センサ１４が収納される配線経路１５が設けられている。

【0040】

・温度センサ
温度センサ１４は、図２に示すように、検知部１４ｄと、検知部１４ｄから延びるリード線１４ｗと、を有する。温度センサ１４は、例えば測温抵抗体である。この温度センサ１４は、例えば３００℃程度まで測定できるものが利用できる。検知部１４ｄは、例えば薄膜素子と、薄膜素子を覆う絶縁カバーとを備える。薄膜素子は、絶縁カバーから露出されていてもよい。絶縁カバーは、例えばフッ素樹脂のチューブである。リード線１４ｗは、導体と絶縁被覆とを有する。導体は例えば銅線である。絶縁被覆は、例えばフッ素樹脂で構成される。リード線１４ｗの形態は、配線経路１５に収納できればどんな形態でもよい。リード線１４ｗの形態は、例えば丸線でもフラットケーブルでもよい。本例のリード線１４ｗは丸線である。

【0041】

温度センサ１４の数は、一つでも複数でもよい。上面１１の複数箇所の温度を測定する観点から、温度センサ１４の数は複数とすればよい。複数の温度センサ１４を用いる場合、各温度センサ１４は上面１１に対して概ね均等に配置されてもよい。本例では、図３に示すように、上面１１の中心部に一箇所と、上面１１の中心と外縁との間において９０°の間隔で４箇所の合計５箇所に温度センサ１４の検知部１４ｄが設けられている。温度センサ１４の数は、例えば６以上、１０以上、１５以上、または２０以上でもよい。

【0042】

・配線経路
配線経路１５は、例えばトッププレート１０の周面１３から内部に向かって設けられた孔１５ｈまたはトッププレート１０の下面１２に設けられた溝１５ｒである。溝１５ｒについては、図７、図８を参照して実施形態２で説明する。温度センサ１４は検知部１４ｄとリード線１４ｗとを有する。

【0043】

図３，図４に孔１５ｈの一例を示す。孔１５ｈは上面１１と下面１２との間に設けられている。孔１５ｈは、トッププレート１０の厚さに沿った方向と交差する方向に延びる。トッププレート１０の厚さに沿った方向とは上面１１から下面１２に向かう方向である。孔１５ｈは第一端部１５ｆと第二端部１５ｓとを有する。第一端部１５ｆはトッププレート１０の内部に設けられている。第二端部１５ｓは周面１３に設けられた開口を含む。周面１３に設けられた開口から図２に示した温度センサ１４のリード線１４ｗを引き出せるため、リード線１４ｗおよびリード線１４ｗの配線経路１５がトッププレート１０のベースプレート２０への真空吸着を阻害することがない。本例の孔１５ｈは上面１１および下面１２と平行な直線状に設けられている。本例とは異なり、孔１５ｈは上面１１および下面１２に対して傾斜した傾斜孔でもよい。傾斜孔は、上面１１および下面１２と平行な孔に比べて全長を長く採り易い。孔１５ｈの長さが長いと、後述する温度センサ１４のリード線１４ｗの長さも長く採れる。孔１５ｈに収納されるリード線１４ｗが長いと、サーマルアンカーが採り易い。本例では、１本の長い孔と、４本の短い孔とを有する。長い孔は、周面１３から中心部にまで延びる孔である。短い孔は、周面１３から中心に至る途中にまで延びた孔である。短い孔は、９０°の間隔で設けられている。

【0044】

図５に孔１５ｈの別の一例を示す。この孔１５ｈは、孔１５ｈの第一端部１５ｆに座繰り１５ｘと、座繰り１５ｘの開口を塞ぐ蓋１５ｃと、を備える。温度センサ１４の検知部１４ｄは、座繰り１５ｘの内部に配置される。座繰り１５ｘの幅は、孔１５ｈにおける第一端部１５ｆ以外の箇所の幅よりも広くてもよい。座繰り１５ｘの長さは、検知部１４ｄの長さよりも長い。そのため、座繰り１５ｘの内部に検知部１４ｄを収納しやすい。この座繰り１５ｘは、トッププレート１０の下面１２を切削することで形成できる。座繰り１５ｘの下部には開口が形成される。蓋１５ｃは、この開口を塞ぐように取り付けられる。蓋１５ｃの厚さを調整することで、座繰り１５ｘ内での検知部１４ｄの高さを調整できる。厚い蓋１５ｃを用いれば、容易に検知部１４ｄを上面１１に近づけて配置できる。

【0045】

孔１５ｈの断面形状は、例えば円形である。断面形状が円形の孔１５ｈは形成し易い。孔１５ｈの内径または断面積は、小さい方が孔１５ｈの内部に温度センサ１４を配置した際、サーマルアンカーとして利用しやすい。孔１５ｈの内径または断面積は、温度センサ１４を収納できる限り小さい方が好ましい。その理由は、温度センサ１４と孔１５ｈの内面との距離を可及的に小さくすることで、温度の測定精度を向上できるからである。本例の孔１５ｈは、断面形状が円形で第一端部１５ｆから第二端部１５ｓまで一様な内径を有する。この孔１５ｈは、温度センサ１４の検知部１４ｄおよびリード線１４ｗが開口から収納できる寸法を有する。

【0046】

溝１５ｒについては、後述する実施形態２において図６から図８を参照して説明する。

【0047】

配線経路１５の形状は、直線状の他、例えばＬ字状またはＴ字状でもよい。この配線経路１５の形状は、トッププレート１０の上面１１を上から透視した配線経路１５の形状である。Ｌ字状の孔または溝は、例えば、Ｌ字を構成する第一辺と第二辺の交点が周面１３に第二端部１５ｓに含まれる開口を構成し、第一辺と第二辺の各端部が後述する温度センサ１４の検知部１４ｄが配置される第一端部１５ｆを構成する。Ｔ字状の孔または溝は、例えば互いに間隔をあけて配置された温度センサ１４の検知部１４ｄ同士をつなぐ第一溝と、第一溝の途中に交差して周面１３に至る第二溝とを有する。

【0048】

配線経路１５の本数は、例えば温度センサ１４の数に応じた数とすることができる。この場合、一つの配線経路１５に一つの温度センサ１４が収納される。別の態様として、複数の温度センサ１４を一つの配線経路１５に配置することもできる。この場合、一つの配線経路１５の第一端部１５ｆに温度センサ１４の検知部１４ｄが配置され、配線経路１５の途中にも別の温度センサ１４の検知部１４ｄが配置される。つまり、一つの配線経路１５の一部には複数の温度センサ１４のリード線１４ｗが並列される。

【0049】

配線経路１５の位置は、温度センサ１４の測定精度の観点から、トッププレート１０の上面１１に近い位置とすることができる。例えば、配線経路１５の中心線がトッププレート１０の厚さを二等分する面よりも上面１１に近い位置に配置されるように配線経路１５を設けてもよい。また、上面１１と配線経路１５との最短距離は、例えば１．５ｍｍ以上５ｍｍ以下とする。本例の孔１５ｈは、上面１１から上記最短距離が２ｍｍとなるように設けられている。

【0050】

このような位置に配線経路１５が設けられた場合、温度センサ１４は、例えばトッププレート１０の厚さを二等分する面よりも上面１１に近い位置に配置される。特に、温度センサ１４は、トッププレート１０の上面１１から５ｍｍ以内に配置されていてもよい。但し、配線経路１５があまり上面１１に近接すると、トッププレート１０における配線経路１５の上部を構成する部分の厚さが薄くなり、上面１１の剛性が部分的に低下する。この上面１１の剛性の観点から、温度センサ１４は、上面１１から１．５ｍｍ以上離れた位置に配置されてもよい。上面１１から温度センサ１４までの距離は、配線経路１５の内面と温度センサ１４との接触箇所のうち、上面１１から最も近い接触箇所までの距離のことである。

【0051】

配線経路１５の長さは、上面１１のうち、周面１３からウエハの外周縁よりも内側の所定位置まで到達できる長さであればよい。配線経路１５の長さは、第一端部１５ｆと第二端部１５ｓとの間の距離である。この配線経路１５の長さは、例えば２０ｍｍ以上である。さらに、この長さは、３０ｍｍ以上、５０ｍｍ以上または７０ｍｍ以上であってもよい。配線経路１５が長いほど、その内部に収納される温度センサ１４のリード線１４ｗも長くなるため、リード線１４ｗと配線経路１５の接触箇所をサーマルアンカーとして利用しやすい。サーマルアンカーは、温度センサ１４の検知部１４ｄから離れた位置で、リード線１４ｗによる熱または冷熱の伝導を低減する構成のことである。トッププレート１０に検知部１４ｄが設けられると、リード線１４ｗは伝熱経路となる。トッププレート１０内に配置されたリード線１４ｗの少なくとも一部を配線経路１５の内面に接触させることで、上記リード線１４ｗを通しての放熱を抑制することができる。リード線１４ｗと配線経路１５の内面との接触箇所は固定されていてもよい。

【0052】

（接着剤）
温度センサ１４は、周面１３に設けられた開口から検知部１４ｄ、リード線１４ｗの順に温度センサ１４を差し込まれる。温度センサ１４は、検知部１４ｄが孔１５ｈの奥に位置する第一端部に達するまで孔１５ｈに差し込む。温度センサ１４のリード線１４ｗは、開口から引き出される。必要に応じて、検知部１４ｄおよびリード線１４ｗの少なくとも一部は接着剤１７で孔１５ｈの内面に固定される。

【0053】

接着剤１７は、例えばシリコーン系接着剤または加熱反応硬化型エポキシ系接着剤である。シリコーン系接着剤およびエポキシ系接着剤は、金属に対する接着力が良好で、耐熱性が高く、硬化時の体積収縮が少ない。接着剤１７による温度センサ１４の固定は、例えば検知部１４ｄおよびリード線１４ｗの少なくとも一部について行う。検知部１４ｄを配線経路１５の内面に接着剤１７で固定することで、高い精度でトッププレート１０の温度を検知できる。リード線１４ｗを配線経路１５の内面に接着剤１７で固定することで、固定箇所をサーマルアンカーとして利用できる。サーマルアンカーの効果を重視する観点からは、配線経路１５内の全域に接着剤１７を充填することが好ましい。リード線１４ｗに沿った複数箇所に接着剤１７を分散して設けることで、接着剤１７での固定箇所の間のリード線１４ｗを拘束しない状態とできる。そのため、リード線１４ｗの熱伸縮を吸収することができる。リード線１４ｗの接着剤１７による固定箇所は、開口で構成された第二端部１５ｓでもよい。

【0054】

（第一排気経路・第二排気経路）
さらに、本例で用いられるトッププレート１０は、図１，図３から図５に示すように、第一排気経路１２ｅおよび第二排気経路１１ｅを備えている。第一排気経路１２ｅは、トッププレート１０をベースプレート２０に吸着させるための排気経路である。第二排気経路１１ｅは、ウエハを上面１１に吸着させるための排気経路である。第一排気経路１２ｅを備えることで、トッププレート１０をベースプレート２０に真空吸着させることができる。真空吸着時、トッププレート１０とベースプレート２０との密着性が向上し、トッププレート１０とベースプレート２０との間で熱の移動を円滑に行うことができる。真空吸着の停止時、トッププレート１０とベースプレート２０とを着脱自在にできる。第二排気経路１１ｅを備えることで、ウエハを隙間なく上面１１に吸着できる。そのため、むらなくウエハを加熱したり冷却したりできる。第一排気経路１２ｅおよび第二排気経路１１ｅは、次述する横孔、縦孔、横溝、および環状溝などで構成されている。

【0055】

第一排気経路１２ｅは、図１、図３に示すように、横孔１２ｈ、縦孔１２ｖ、横溝１２ｇ、および環状溝１２ｒを備える。横孔１２ｈは上面１１および下面１２に沿って延びる孔で、トッププレート１０の内部に配置される。この横孔１２ｈは、トッププレート１０の内部に配置される第一端部と、トッププレート１０の周面１３に配置される第二端部とを有する。第一端部は閉鎖端である。第二端部は開口端である。開口端には図示しない真空ポンプが接続される。横孔１２ｈの第一端部には、縦孔１２ｖがつながれる。縦孔１２ｖは横孔１２ｈと横溝１２ｇとをつなぐ短い孔である。縦孔１２ｖは、トッププレート１０の厚さに沿った方向に延びる。横溝１２ｇは、下面１２に設けられた溝で、環状溝１２ｒと交差するように設けられている。環状溝１２ｒは、下面１２に同軸状に設けられた複数の環状の溝である。本例の横孔１２ｈは、周面１３からトッププレート１０の直径に沿って延びる直線状の孔である。この横孔１２ｈは、トッププレート１０を平面視した際、配線経路１５および後述する第二排気経路１１ｅの横孔１１ｈのいずれとも重ならない位置に設けられている。本例の横溝１２ｇは、直径に沿って延びる直線状の溝で、トッププレート１０の周面１３と最も外側の環状溝１２ｒとの間から最も内側の環状溝１２ｒにまで延びる。

【0056】

第二排気経路１１ｅは、横孔１１ｈ、縦孔１１ｖ、および環状溝１１ｒを備える。横孔１１ｈは上面１１および下面１２に沿って延びる孔で、トッププレート１０の内部に配置される。この横孔１１ｈは、トッププレート１０の内部に配置される第一端部と、トッププレート１０の周面１３に配置される第二端部とを有する。第一端部は閉鎖端である。第二端部は開口端である。開口端には図示しない真空ポンプが接続される。本例の横孔１１ｈは、トッププレート１０の直径に沿って延びる直線状の孔で、周面１３から最も内側の環状溝１１ｒの下部にまで延びる。縦孔１１ｖは、横孔１１ｈと各環状溝１１ｒとをつなぐ。縦孔１１ｖは、トッププレート１０の厚さに沿った方向に延びる。最も内側の環状溝１１rにつながる縦孔１１ｖは、横孔１１ｈの第一端部とつながる。環状溝１１ｒは、上面１１に同軸状に設けられた複数の環状の溝である。トッププレート１０を平面視した際、各環状溝１１ｒは、第一排気経路１２ｅの各環状溝１２ｒと重なる位置に設けられている。環状溝１１ｒと環状溝１２ｒは互いに重ならない位置に設けられてもよい。本例の横孔１１ｈは、トッププレート１０を平面視した際、配線経路１５および第一排気経路１２ｅの横孔１２ｈのいずれとも重ならない位置に設けられている。つまり、配線経路１５、第一排気経路１２ｅの横孔１２ｈおよび第二排気経路１１ｅの横孔１１ｈは、トッププレート１０の中心軸回りのずれた位置に配置されている。

【0057】

（ベースプレート）
ベースプレート２０はトッププレート１０の下部に配置されたプレートである。ベースプレート２０はトッププレート１０を支持する。本例のベースプレート２０は円板状である。ベースプレート２０は、熱伝導性に優れ、かつ熱によって変形し難い材料によって構成されている。そのような材料は、例えば銅、アルミニウム、またはこれらを含む合金である。ベースプレート２０の材料は、例えば窒化アルミニウム、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化アルミニウム、または窒化ケイ素などのセラミックス、あるいはこれらセラミックスとシリコン（Ｓｉ）との複合体でも良い。複合体は、例えばＳｉＣの多孔質体にシリコンを含浸させたＳｉ－ＳｉＣである。本例のベースプレート２０の構成材料はＳｉ－ＳｉＣである。ベースプレート２０の表面は、例えばニッケルめっき層、またはアルマイト処理層を備えていても良い。ベースプレート２０の上面にさらに、銅など構成された導電板が配置されていても良い。

【0058】

ベースプレート２０の厚さは例えば、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。ベースプレート２０の厚さが５ｍｍ以上であれば、ベースプレート２０の剛性を確保し易い。ベースプレート２０の厚さが２０ｍｍ以下であれば、ベースプレート２０の熱容量が小さくなり易い。熱容量が小さいベースプレート２０の温度は、ヒータ５０による加熱および冷却プレート４０による冷却によって迅速に変化し易い。ベースプレート２０の厚さは、７ｍｍ以上１５ｍｍ以下でも良い。

【0059】

ベースプレート２０の材料の熱伝導率は例えば、１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上である。熱伝導率は、更に２００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、３００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、特に４００Ｗ／ｍ・Ｋ以上であっても良い。アルミニウムの熱伝導率は約２３０Ｗ／ｍ・Ｋ、銅の熱伝導率は約４００Ｗ／ｍ・Ｋ、銀の熱伝導率は約４２０Ｗ／ｍ・Ｋである。炭化ケイ素の熱伝導率は約２００Ｗ／ｍ・Ｋ、窒化アルミニウムの熱伝導率は約１５０Ｗ／ｍ・Ｋである。

【0060】

（絶縁層）
図示していないが、ベースプレート２０と冷却プレート４０との間に絶縁層を備えていてもよい。絶縁層は、ベースプレート２０と冷却プレート４０との間を絶縁する。絶縁層は、例えば円形シート状である。絶縁層の材料は、ウエハの検査時の温度に耐える耐熱性を有する材料であれば特に限定されない。例えば絶縁層の材料は、セラミックスまたは樹脂である。セラミックスは、例えば窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、または窒化ケイ素である。樹脂は、例えばシリコーン樹脂である。絶縁層は、後述する支持部７０に貫通される貫通孔を有する。プローバ以外を用途とするウエハ保持体では、上記絶縁層はなくてもよい場合がある。

【0061】

（冷却プレート）
冷却プレート４０は、必要に応じてベースプレート２０を冷却する部材である。本例の冷却プレート４０は円板状である。冷却プレート４０内には流路４１が形成されている。流路４１には冷媒が流される。ウエハの検査が終わった際、流路４１に冷媒が流されることで、トッププレート１０のベースプレート２０が迅速に冷却される。その結果、新たなウエハの検査を開始するまでの時間を短縮することができる。冷却プレート４０は、後述する支持部７０に貫通される貫通孔を有する。

【0062】

（ヒータ）
ヒータ５０は、ベースプレート２０を通してトッププレート１０を加熱する部材である。加熱されたベースプレート２０は、ウエハを熱処理する。ヒータ５０は、絶縁シート５２と、絶縁シート５２の内部に配置された抵抗加熱体５１と、を備える。ヒータ５０は、後述する支持部７０に貫通される貫通孔を有する。

【0063】

本例の抵抗加熱体５１は、例えばステンレス鋼の箔を部分的にエッチングすることによって形成された回路パターンである。絶縁シート５２はヒータ５０の外形を構成する。本例の絶縁シート５２は、ベースプレート２０と同等の外径を有する円板状である。抵抗加熱体５１の端子には、電力を供給する配線がつながっている。絶縁シート５２は、耐熱性に優れるシートによって構成されている。絶縁シート５２は、例えばポリイミドなどの耐熱性樹脂、樹脂を含浸したマイカシート、またはセラミックスによって構成されている。本例のヒータ５０は、回路パターンによって構成された抵抗加熱体５１と、抵抗加熱体５１を挟み込む２枚のシリコーンシートと、によって構成されている。

【0064】

（台座）
台座６０は、図１に示すように、ウエハ保持台１全体を支持する部材である。台座６０の材料は、例えば酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、シリコンと炭化ケイ素の複合体、アルミニウムと炭化ケイ素の複合体、またはアルミニウムとシリコンと炭化ケイ素の複合体である。本例の台座６０は板状部材である。

【0065】

（支持部）
支持部７０は、台座６０から上方に延び、ヒータ５０と台座６０との間に空間が形成されるようにベースプレート２０を支持する。本例の支持部７０は、複数の柱状部材によって構成されている。柱状部材は、中実の棒状部材であってもよいし、中空の筒状部材であってもよい。本例の柱状部材は、筒状部材で構成されている。筒状部材の内部には、図示しないシャフトが通されていてもよい。このシャフトは、台座６０の上面およびベースプレート２０の下面に接するフランジ部を有する。台座６０の凹部内に突出するシャフトにナットを締め込むことで、シャフトも支持部７０の構成部材の一つとして利用できる。

【0066】

支持部７０の長さは、冷却プレート４０およびヒータ５０の積層体の厚さよりも大きい。そのため、ヒータ５０と台座６０との間に空間が形成されている。この空間は、空気断熱層として機能する。従って、ヒータ５０の熱が台座６０に逃げ難い。

【0067】

（ケーシング）
ケーシング８０は、風などの外乱要因から台座６０上の各構成部材を保護する部材である。具体的には、ケーシング８０内には、ベースプレート２０、冷却プレート４０およびヒータ５０が配置されている。本例のケーシング８０は筒状の部材である。ケーシング８０の下部は、台座６０に固定されている。ケーシング８０は、さらにトッププレート１０を収納する構成であってもよい。その場合、トッププレート１０は、ケーシング８０と嵌め外し自在の切欠または突起を有していてもよい。この切欠または突起により、トッププレート１０とケーシング８０とを結合する継手などの連結機構を設ける必要がない。

【0068】

《実施形態２》
次に、実施形態２に係るウエハ保持台１について、図６から図８に基づいて説明する。実施形態２の説明は、主に実施形態１との相違点について行い、共通点については説明を省略する。

【0069】

実施形態２に係るウエハ保持台１は、図６に示すように、トッププレート１０が冷却プレート４０を兼ねている点および一部の配線経路１５の構成が実施形態１に係るウエハ保持台１と異なり、他の構成については基本的に実施形態１と共通である。

【0070】

本例のウエハ保持台１を構成するトッププレート１０は、実施形態１のトッププレート１０に比べて厚い。その厚さは例えば１８ｍｍである。本例のトッププレート１０は、トッププレート１０の材質、第一排気経路１２ｅおよび第二排気経路１１ｅ、配線経路１５を有する点は実施形態１と同様である。但し、図６では、排気径路１２ｅ,環状溝１２ｒ，および横溝１２ｇの一部を省略して示している。

【0071】

本例の配線経路１５は、溝１５ｒで構成されている。溝１５ｒは、トッププレート１０の下面１２に設けられている。図７に示すように、溝１５ｒは、トッププレート１０の内部に配置された第一端部１５ｆと、トッププレート１０の周面１３に配置された第二端部１５ｓとを有する。図７において、第一排気経路１２ｅ、第二排気経路１１ｅおよび冷媒の流路４１は省略されている。第一端部１５ｆは閉鎖端である。第二端部１５ｓは開口端である。本例では、トッププレート１０の周面１３から中心軸に向かって延びる合計５本の溝１５ｒが設けられている。５本の溝１５ｒのうち４本の溝１５ｒは、トッププレート１０の中心軸回りに９０°の間隔で設けられている。残る１本の溝１５ｒは、４本の溝１５ｒのうちの隣り合う２本の溝１５ｒの間に設けられている。１本の溝１５ｒは、他の４本の溝１５ｒに比べて長い。

【0072】

この溝１５ｒは、図６に示すように溝１５ｒだけで構成してもよいし、溝１５ｒと縦孔１５ｒｖとを組み合わせた構成としてもよい。溝１５ｒを溝１５ｒだけで構成した場合、例えば溝１５ｒの上面に温度センサ１４の検知部１４ｄを固定し、リード線１４ｗを互いに離れた複数箇所で溝１５ｒの上面に固定すればよい。溝１５ｒは、図８に示すように、トッププレート１０の上面１１および下面１２に沿って延びる溝１５ｒと、溝１５ｒに対して交差する縦孔１５ｒｖと、を備えてもよい。この溝１５ｒと縦孔１５ｒｖとの組み合わせは一例であり、他に縦孔１５ｒｖの代わりに又は縦孔１５ｒｖと共に溝１５ｒに連通する傾斜孔を備えていてもよい。溝１５ｒは上記第一端部１５ｆと第二端部１５ｓとを有する。縦孔１５ｒｖは、溝１５ｒのいずれかの端部または途中から延びる短い溝である。この縦孔１５ｒｖの上端も第一端部１５ｆの一つである。つまり、この溝１５ｒの長さは、検知部１４ｄが配置される縦孔１５ｒｖの上端から開口端である溝１５ｒの第二端部１５ｓまでのことである。

【0073】

本例の縦孔１５ｒｖは、溝１５ｒの途中の二箇所からトッププレート１０の上面１１に向かって延びている。つまり、各縦孔１５ｒｖは、溝１５ｒに直交されている。但し、縦孔１５ｒｖの上端部は上面１１には達していない。冷媒の流路４１を密に形成する観点から、縦孔１５ｒｖの数は少ないことが好ましい。縦孔１５ｒｖの長さは、温度センサ１４の検知部１４ｄの長さに概ね対応する。縦孔１５ｒｖの上端部は閉鎖端である。縦孔１５ｒｖの下端部は溝１５ｒに連通する開口端である。この溝１５ｒは、例えばトッププレート１０の下面１２を切削することにより形成される。溝１５ｒの断面形状は、例えば矩形、Ｕ型またはＶ型である。本例では断面形状が矩形の溝１５ｒである。

【0074】

この縦孔１５ｒｖの内部に温度センサ１４の検知部１４ｄが配置される。この温度センサ１４は図２で示した温度センサ１４と共通の構成である。各縦孔１５ｒｖ内に検知部１４ｄを収納し、リード線１４ｗを屈曲させて溝１５ｒ内に配置する。リード線１４ｗの検知部１４ｄとは反対側の端部は、周面１３に設けられた第二端部１５ｓ、即ち開口端から引き出される。本例ではトッププレート１０の中心軸に近い縦孔１５ｒｖと、中心軸から遠い縦孔１５ｒｖとがある。溝１５ｒの第一端部１５ｆから中心軸に近い縦孔１５ｒｖまでの溝１５ｒには、何も収納されていない。中心軸に近い縦孔１５ｒｖと中心軸から遠い縦孔１５ｒｖとの間までの溝１５ｒには、１本のリード線１４ｗが配置される。中心軸から遠い縦孔１５ｒｖから第二端部１５ｓ、即ち開口端までの溝１５ｒには２本のリード線１４ｗが並列して配置される。つまり、本例の１本の溝には２つの温度センサ１４が収納されている。検知部１４ｄおよびリード線１４ｗの少なくとも一部が接着剤１７で溝１５ｒの内面に固定されていてもよい。

【0075】

このトッププレート１０の上面１１と下面１２との中間部には、冷媒の流路４１が設けられている。図７、図８では、流路は省略している。流路４１の形態は、例えば渦巻き状である。トッププレート１０の周面１３には、図７に示すように、流路４１への冷媒のインレット４２とアウトレット４３とが設けられている。

【0076】

トッププレート１０内における流路４１よりも下面１２に近い箇所には、第一排気経路１２ｅが設けられている。第一排気径路１２ｅは、溝１５ｒと交差する環状溝１２ｒを有してもよいし、環状溝１２ｒの代わりに、溝１５ｒと交差しない円弧溝を有してもよい。トッププレート１０内における流路４１よりも上面１１に近い箇所には、第二排気経路１１ｅが設けられている。

【0077】

このようなウエハ保持台１は、トッププレート１０が冷媒の流路４１を有することで、効率的にトッププレート１０を冷却することができる。

【0078】

本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以上の実施形態は、プローバ用のウエハ保持台１を例として説明した。但し、本開示に係るウエハ保持台は、ウエハが載せられ、そのウエハの温度管理が必要とされるプローバ以外の装置にも適用できる。

【符号の説明】

【0079】

１ ウエハ保持台
１０ トッププレート
１１ 上面
１１ｅ 第二排気経路
１１ｈ 横孔
１１ｒ 環状溝
１１ｖ 縦孔
１２ 下面
１２ｅ 第一排気経路
１２ｈ 横孔
１２ｇ 横溝
１２ｒ 環状溝
１２ｖ 縦孔
１３ 周面
１４ 温度センサ
１４ｄ 検知部
１４ｗ リード線
１５ 配線経路
１５ｆ 第一端部
１５ｓ 第二端部
１５ｈ 孔
１５ｒ 溝
１５ｒｖ 縦孔
１５ｃ 蓋
１５ｘ 座繰り
１７ 接着剤
２０ ベースプレート
４０ 冷却プレート
４１ 流路
４２ インレット
４３ アウトレット
５０ ヒータ
５１ 抵抗加熱体
５２ 絶縁シート
６０ 台座
７０ 支持部
８０ ケーシング

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【手続補正書】

【提出日】2024-07-05

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウエハが載せられる上面を有するトッププレートと、
前記トッププレートの下部に配置されたベースプレートと、を備え、
前記トッププレートは、
検知部および前記検知部から延びるリード線を有する温度センサと、
前記温度センサが収納された配線経路と、
前記ベースプレートの上部に前記トッププレートを真空吸着するための第一排気経路と、を有し、
前記第一排気経路は、前記トッププレートにおける前記ベースプレートと接する下面に設けられた溝を含み、
前記配線経路は、前記検知部が配置された第一端部と、前記リード線が引き出された第二端部と、を有し、
前記第二端部は、前記トッププレートの周面に設けられた開口を含み、
前記配線経路は、前記トッププレートから前記ベースプレートに抜けるような経路、および前記第一排気経路と交差する経路を有さず、
前記配線経路の長さが２０ｍｍ以上であり、
前記検知部および前記リード線は、前記配線経路の内面に接着されている、
ウエハ保持台。

【請求項2】

前記配線経路は、前記トッププレートの内部に設けられた孔である、請求項１に記載のウエハ保持台。

【請求項3】

前記配線経路は、前記トッププレートの下面に設けられた溝である、請求項１に記載のウエハ保持台。

【請求項4】

前記検知部は、前記トッププレートの厚さを二等分する面よりも前記上面に近い位置に配置されている、請求項２又は請求項３に記載のウエハ保持台。

【請求項5】

前記検知部は、前記トッププレートの前記上面から５ｍｍ以内に配置されている、請求項２又は請求項３に記載のウエハ保持台。

【請求項6】

前記リード線は、前記配線経路の前記第二端部に接着されている、請求項２又は請求項３に記載のウエハ保持台。

【請求項7】

前記トッププレートの前記上面は、前記ウエハを吸着するための第二排気経路を有する、請求項２または請求項３に記載のウエハ保持台。

【請求項8】

前記ベースプレートの下部に冷却プレートを有し、
前記冷却プレートは、冷媒の流路を有する、請求項２又は請求項３に記載のウエハ保持台。

【請求項9】

前記トッププレートは、冷媒の流路を有する、請求項２又は請求項３に記載のウエハ保持台。

【請求項10】

前記温度センサおよび前記配線経路の各々は、複数設けられている、請求項２又は請求項３に記載のウエハ保持台。