特表 2022-541333 ウエハ用チャックの温度の開ループまたは閉ループ制御のための方法、温度調整装置、およびウエハ試験システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-09-22

(54)【発明の名称】ウエハ用チャックの温度の開ループまたは閉ループ制御のための方法、温度調整装置、およびウエハ試験システム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/66 20060101AFI20220914BHJP

【ＦＩ】

H01L21/66 B

H01L21/66 T

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022505243

(86)(22)【出願日】2020-07-21

(85)【翻訳文提出日】2022-03-07

(86)【国際出願番号】 EP2020070514

(87)【国際公開番号】W WO2021013819

(87)【国際公開日】2021-01-28

(31)【優先権主張番号】102019005093.2

(32)【優先日】2019-07-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522032659

【氏名又は名称】アーテーテー アドヴァンスド テンパラチャー テスト システムズ ゲーエムベーハー

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100067828

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 悦司

(74)【代理人】

【識別番号】100111453

【弁理士】

【氏名又は名称】櫻井 智

(72)【発明者】

【氏名】マルクス アイブル

【テーマコード（参考）】

4M106

【Ｆターム（参考）】

4M106AA01

4M106BA01

4M106CA31

4M106DD03

4M106DD10

4M106DH14

4M106DH44

4M106DH45

4M106DH46

4M106DJ02

(57)【要約】

本発明は、ウエハ用チャックの温度の開ループまたは閉ループ制御のための方法であって、ウエハを試験するための試験手段の位置を検出するステップと、試験手段と、チャックまたはチャックによって支持またはクランプされたウエハの温度を測定するための複数の温度測定手段との間の空間距離を決定するステップと、複数の温度測定手段のうちの少なくとも１つの温度測定手段を基準温度測定手段として選択するステップと、選択された１つまたは複数の基準温度測定手段によって測定されたチャックまたはウエハの温度に基づいて、開ループまたは閉ループ制御によってチャックの温度を制御するステップとを含む、方法に関する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウエハ（２）用チャック（１）の温度を制御または調節するための方法であって、
ウエハ（２）を試験するための試験手段（２２）の位置を検出するステップと、
前記試験手段（２２）と、前記チャック（１）または前記チャック（１）によって装着もしくはクランプされたウエハ（２）の温度を測定するための複数の温度測定手段（６）との間のそれぞれの空間距離を決定するステップと、
前記複数の温度測定手段（６）のうちの少なくとも１つの温度測定手段（６）を基準温度測定手段として選択するステップと、
前記選択された基準温度測定手段によって測定された前記チャック（１）または前記ウエハ（２）の温度（複数可）に基づいて前記チャック（１）の温度を制御または調節するステップとを含む、
方法。

【請求項2】

基準温度測定手段として温度測定手段（６）を選択するステップは、前記試験手段（２２）からの空間距離が最も小さい前記温度測定手段（６）を選択するステップを含む、
請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記少なくとも１つの基準温度測定手段を選択するステップは、２つ以上の温度測定手段（６）の前記決定された空間距離が特定の許容差Ｔ±内にあり、かつ／または、実質的に同じである場合、
前記２つ以上の温度測定手段（６）のうち、最大量の温度差Ｔｄｉｆｆおよび／もしくは時間当たりの温度変化Ｔｇｒａｄを有する温度測定手段（６）を選択するステップ、
または、
前記２つ以上の温度測定手段（６）を基準温度測定手段として選択するステップであって、前記チャック（１）の温度の前記制御または調節は、前記基準温度測定手段によって測定された温度の算術平均または平均に基づく、ステップを含む、
請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

前記温度差Ｔｄｉｆｆは、
前記測定温度Ｔ（ｔ）と、前記チャック（１）または前記ウエハ（２）の目標温度Ｔｓｏｌｌとの差の量、
または、
前記測定温度Ｔ（ｔ）と、同じ温度測定手段の予め測定された温度Ｔ（ｔ－ｘ）との差の量、
または、
前記測定温度Ｔ（ｔ）と、複数の温度測定手段（６）の平均温度Ｔａｖｇとの差の量である、
請求項３に記載の方法。

【請求項5】

前記時間当たりの温度変化Ｔｇｒａｄが、特定の期間ｔ１内で比較される、
請求項３に記載の方法。

【請求項6】

前記試験手段（２２）と温度測定手段（６）との間の前記空間距離が、ベクトル座標に基づいて決定される、
請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。

【請求項7】

チャック（１）および／またはチャック（１）によって装着またはクランプされたウエハ（２）の温度制御のための温度制御装置（１０）であって、
電気信号を送信するのに適している、チャック（１）と通信するための第１の通信インターフェース（１２ａ）と、
前記第１の通信インターフェース（１２ａ）と接続して、前記チャック（１）またはウエハ（２）の温度を測定するための複数の温度測定手段（６）から電気信号を受信し、
前記温度測定手段（６）の少なくとも１つを基準温度測定手段として選択し、
前記選択された基準温度測定手段によって測定された前記チャック（１）または前記ウエハ（２）の温度に基づいて前記チャック（１）の前記温度を制御または調節するための制御ユニット（１４）とを備える、
温度制御装置（１０）。

【請求項8】

前記制御ユニット（１４）は、前記ウエハ（２）を試験する試験手段（２２）からの空間距離が最も小さい前記温度測定手段（６）を基準温度測定手段として選択するのに適している、
請求項７に記載の温度制御装置。

【請求項9】

前記制御ユニット（１４）は、２つ以上の前記温度測定手段（６）の前記決定された空間距離が特定の許容差Ｔ±以内にあり、かつ／または実質的に同じ大きさである場合、最大量の温度差Ｔｄｉｆｆおよび／または時間当たりの温度変化Ｔｇｒａｄを有する前記温度測定手段（６）を基準温度測定手段として選択するのに適している、
請求項７または８に記載の温度制御装置（１０）。

【請求項10】

前記チャック（１）の温度を制御するための温度制御媒体（１８）を、前記チャック（１）内に供給および／もしくは前記チャック（１）外に排出するための第２の通信インターフェース（１２ｂ）、
ならびに／または、
前記チャック（１）の温度を制御するために少なくとも１つの電気熱変換器（９）と通信するための第３の通信インターフェース（１２ｃ）をさらに備える、
請求項７から９のいずれか一項に記載の温度制御装置（１０）。

【請求項11】

ウエハを試験するためのウエハ試験システム（２０）であって、
ウエハ（２）の装着またはクランプおよび温度制御のためのチャック（１）であって、前記チャック（１）または前記チャック（１）によって装着もしくはクランプされたウエハ（２）の温度を測定するための複数の温度測定手段（６）を備える、チャック（１）と、
前記ウエハ（２）を試験するための少なくとも１つの試験手段（２２）と、
前記チャック（１）または前記ウエハ（２）に対する前記試験手段（２２）の位置を検出するための位置検出手段（２４）と、
請求項７から１０のいずれか一項に記載の温度制御装置（１０）とを備える、
ウエハ試験システム（２０）。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

チャックは、例えば半導体産業において、特にマイクロエレクトロニクスおよびマイクロシステム技術において、例えばウエハの幾何学的パラメータを検査するためにウエハを提供することに使用される。また、ウエハ上に配置された構造（ダイオード、トランジスタ、集積回路などの電気部品）は、試験手段（プローブ）を用いて接触させることができ、様々な機能試験を実行することができる。機能試験は、例えば、構造に電圧および／または電流を印加すること、ならびに、特定のパラメータを測定することを含む。このような機能試験では、試験されるウエハまたはウエハの構造が試験の開始時に特定の温度を有することが特に有利である。このことは、試験に干渉する影響を低減または実質的に回避することができるという特定の利点を有する。また、通常、試験手段（プローバ）との相互作用に起因して特に構造とプローバとの接触時に、および、機能試験の実行中の電流の流れに起因して、構造またはウエハの温度が変化する。したがって、機能試験において好ましくは実質的に同一の試験条件が行き渡るように、構造もしくはウエハを連続的に温度制御するか、またはその温度を制御または調節することが有利である。機能試験が実行される温度範囲は、通常、約－７５℃～約４００℃の範囲である。

【0002】

複数の温度センサおよび温度制御素子は、温度を制御または調節するために使用することができ、異なる方法で制御または調節することができる。チャックは、チャックまたはウエハの異なる領域の温度の測定値を得るために、複数の温度センサを備えることが多い。また、チャックまたはウエハを加熱および／または冷却するために、複数の温度制御素子が通常設けられる。ここで、温度は、チャックまたはウエハの複数の領域で監視され、目標温度からのずれている場合、これらの領域でのウエハまたはチャックの温度が常に実質的に同一であり、目標温度に実質的に対応するように、この領域の温度制御素子がそれに応じて制御される。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

しかしながら、プロセスに説明されるような調節または制御は、実装に費用がかかる。また、機能試験が実行されないチャックまたはウエハの領域は連続的に温度制御されるが、これらの領域の温度は、機能試験に実質的にほとんどまたは全く影響を及ぼさない。

【0004】

したがって、本発明の目的は、チャックまたはウエハの簡略化された有利な温度制御のための温度制御または調節のための方法、ならびに、温度制御装置およびウエハ試験システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

この目的は、独立請求項の主題によって達成される。有利な実施形態は、従属請求項の主題である。

【0006】

本発明の一態様は、ウエハ用チャックの温度を制御または調節するための方法であって、ウエハを試験するための試験手段の位置を検出するステップと、試験手段と、チャックまたはチャックによって装着もしくはクランプされたウエハの温度を測定するための複数の温度測定手段との間のそれぞれの空間距離を決定するステップと、複数の温度測定手段のうちの少なくとも１つの温度測定手段を基準温度測定手段として選択するステップと、選択された基準温度測定手段によって測定されたチャックまたはウエハの温度に基づいて、チャックの温度を制御または調節するステップとを含む方法に関する。

【0007】

特に、そのような方法は、チャック全体の温度制御が、例えばチャックの温度制御のためのすべての手段を制御することによって実質的に均一に行われるので、チャックまたはウエハの簡略化された有利な温度制御を可能にする。したがって、本方法は、プロセス処理および／または制御もしくは調節電子機器に関して低い要件を有する。また、実行される機能試験にとって重要ではないチャックまたはウエハの領域の不必要な加熱および／または冷却が存在しない。

【0008】

好ましくは、チャックは、ウエハをクランプするためのプラットフォームを有し、ウエハは、例えば磁場または真空を生成することによって、チャックによって装着またはクランプされる。

【0009】

好ましくは、チャックは、好ましくはいくつかの異なる位置でチャックまたはウエハの温度を測定するために、チャック内またはチャック上に配列された複数の温度測定手段を備える。

【0010】

ウエハは、試験手段、例えばプローブ針またはプローブカードがウエハ表面上の異なる位置およびウエハ内またはウエハの表面上に配置された試験構造に接触することができるように、チャックによって装着またはクランプされる。ここで、複数のプローブ針またはプローブフィンガは、好ましくは、被試験構造の接触面に接触するように位置合わせされ、例えば電流を導入するかまたは電圧を印加することによって、構造の特性を検査することができる。

【0011】

チャックの温度は、好ましくは、実質的に均一に、すなわち実質的に同じようにまたは一貫して、特に好ましくは、チャック内またはチャック上に配列された、いくつかの電気熱変換器などの、チャックの温度制御のための１つまたは複数の手段の均一な制御によって、制御または調節される。

【0012】

好ましくは、基準温度測定手段として温度測定手段を選択するステップは、試験手段からの空間距離が最も小さい温度測定手段を選択するステップを含む。

【0013】

好ましくは、チャックの温度、さらにはウエハの温度は、好ましくは、複数の温度測定手段のうちの個々の温度測定手段の測定温度に基づいて制御または調節される。好ましくは、温度測定手段もしくは試験手段からの空間距離が最も小さいか、または、試験手段の現在位置に最も近い温度測定手段が使用される。したがって、有利には、被試験構造が最も正確に、および／または、時間的に最初に位置するウエハの領域の温度変化を潜在的に検出または記録する温度測定手段が、チャックまたはウエハの温度を制御または調節するために、基準温度測定手段として選択される。

【0014】

好ましくは、２つ以上の温度測定手段の決定された空間距離が特定の許容差Ｔ±内にあり、かつ／または、実質的に同じサイズである場合、基準温度測定手段を選択するステップは、２つ以上の温度測定手段の中から、最大量の温度差Ｔｄｉｆｆおよび／もしくは時間当たりの温度変化Ｔｇｒａｄを有する温度測定手段を選択するステップ、または、２つ以上の温度測定手段を基準温度測定手段として選択するステップであって、チャックの温度の制御または調節は、基準温度測定手段によって測定された温度の算術平均または平均に基づく、ステップを含む。ここで、許容差Ｔ±は、例えば、好ましくは約１０ｃｍ未満、より好ましくは約１ｃｍ未満、より好ましくは約０．１ｃｍ未満の当量に対応することができる。実質的に同じサイズは、好ましくは、例えば、約１０％未満、より好ましくは約１％未満、より好ましくは約０．１％未満の距離の差に対応する。値は、構造的条件、特に複数の温度測定手段の数および／もしくは配列、ならびに／または温度制御もしくは調節の所望の挙動に従って選択することができる。代替的に、２つ以上の温度測定手段を基準温度測定手段として選択してもよく、２つ以上の基準温度測定手段によって測定された温度、例えば、好ましくは測定された温度の平均を使用して、チャックの温度を調節または制御してもよい。

【0015】

ここで、温度差Ｔｄｉｆｆは、測定温度Ｔ（ｔ）と、チャックまたはウエハの目標温度Ｔｓｏｌｌとの差の量：
Ｔｄｉｆｆ＝｜Ｔ（ｔ）－Ｔｓｏｌｌ｜、
または、
測定温度Ｔ（ｔ）と、同じ温度測定手段の予め測定された温度Ｔ（ｔ－ｘ）との差の量：
Ｔｄｉｆｆ＝｜Ｔ（ｔ）－Ｔ（ｔ－ｘ）｜、
または、
測定温度Ｔ（ｔ）と、複数の温度測定手段の平均温度Ｔａｖｇとの差の量：
Ｔｄｉｆｆ＝｜Ｔ（ｔ）－Ｔａｖｇ｜＝｜Ｔ（ｔ）－（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋．．．＋ＴＸ）／Ｘ｜
に対応する。

【0016】

好ましくは、時間当たりの温度変化Ｔｇｒａｄは、特定の期間ｔ１内で比較される。
Ｔｇｒａｄ＝｜（Ｔ（ｘ）－Ｔ（ｘ＋ｔ１））／ｔ１｜

【0017】

このようにして、期間ｔ１内で最大の温度低下または最大の温度上昇を検出する温度測定手段を、好ましくは基準温度測定手段として選択することができる。期間ｔ１は、好ましくは約５秒未満、より好ましくは約１秒未満である。

【0018】

特に好ましくは、試験手段と温度測定手段との間の空間距離は、ベクトル座標に基づいて決定される。ここで、試験手段と温度測定手段との間のそれぞれの距離を決定するために、試験手段および温度測定手段の位置を座標系に射影し、接続ベクトル、さらにはその量（長さ）を算出することが好ましい。距離を決定するために、試験手段および温度測定手段の２Ｄおよび／または３Ｄ座標を使用することができ、試験手段および／または温度測定手段の２Ｄ座標は、好ましくはウエハ表面に平行な平面に関する。ベクトル座標に基づく距離の例示的で好ましい決定は、図面の詳細な説明でより詳細に説明される。

【0019】

本発明のさらなる態様は、チャックおよび／またはチャックによって位置決めもしくはクランプされたウエハの温度制御のための温度制御装置であって、電気信号を送信するのに適している、チャックと通信するための第１の通信インターフェースと、第１の通信インターフェースと接続して、チャックまたはウエハの温度を測定するための複数の温度測定手段から電気信号を受信し、温度測定手段のうちの１つを基準温度測定手段として選択し、選択された基準温度測定手段によって測定されたチャックまたはウエハの温度に基づいて、チャックの温度を制御または調節するための制御ユニットとを備える温度制御装置に関する。

【0020】

好ましくは、温度制御装置は、ウエハを試験するための試験手段からの空間距離が最も小さい温度測定手段を基準温度測定手段として選択することにさらに適している。

【0021】

さらに好ましくは、温度制御装置の制御ユニットは、２つ以上の温度測定手段の決定された空間距離が特定の許容差Ｔ±内にあり、かつ／または、実質的に同じサイズである場合、最大量の温度差Ｔｄｉｆｆおよび／または時間当たりの温度変化Ｔｇｒａｄを有する温度測定手段を基準温度測定手段として選択するのに適している。

【0022】

特に好ましくは、温度制御装置は、
チャックの温度を制御するための温度制御媒体をチャック内に供給および／もしくはチャック外に排出するための第２の通信インターフェース、ならびに／または、
チャックの温度を制御するための少なくとも１つの電気熱変換器と通信するための第３の通信インターフェース、
をさらに備える。

【0023】

さらなる態様は、ウエハを試験するためのウエハ試験システムであって、ウエハの提供またはクランプおよび温度制御のためのチャックであって、チャックおよび／またはチャックによって装着もしくはクランプされたウエハの温度を測定するための複数の温度測定手段を備える、チャックと、ウエハを試験するための少なくとも１つの試験手段と、チャックまたはウエハに対する試験手段の位置を検出するための位置検出手段と、プロセスで説明される温度制御装置を備える、ウエハ試験システムに関する。

【0024】

以下、図面を参照して、目的を解決するための個々の実施形態を例として説明する。記載される個々の実施形態のいくつかは、特許請求される主題を実行するために絶対的に必要ではないが、特定の用途において所望の特性を提供する特徴を有する。したがって、以下に記載される実施形態のすべての特徴を含まない実施形態もまた、記載される技術的教示に該当するものとして開示されると見なされるべきである。さらに、不必要な繰り返しを回避するために、特定の特徴は、以下に説明する個々の実施形態に関連してのみ言及される。したがって、個々の実施形態は、個別に見るだけでなく、全体として見るべきであることに留意されたい。本概要に基づいて、当業者は、個々の実施形態が他の実施形態の個々のまたは複数の特徴を含むことによって変更され得ることを認識するであろう。他の実施形態に関連して記載された１つまたは複数の特徴を有する個々の実施形態の体系的な組み合わせは、望ましくかつ実用的な場合があり、したがって考慮されるべきであり、また本説明に包含されると見なされるべきであることが指摘される。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】チャック上に装着されたウエハと、ウエハを試験するための試験手段と、複数の電気熱変換器によってチャックの温度制御を可能にする温度制御装置とを有するウエハ試験システムの例示的な実施形態を示す図である。

【図2】チャックと、ウエハを試験するための試験手段と、温度制御媒体をチャックに導入することによってチャックの温度を制御する温度制御装置とを備えるウエハ試験システムの代替の例示的な実施形態を示す図である。

【図3】チャックと、複数の被検査構造を有する、装着されたウエハと、複数の被検査構造を試験するための試験手段と、複数の温度測定手段との平面図を示す。

【図4】複数の温度測定手段によって測定されたチャックまたはウエハの温度の例示的なプロファイルを示す図である。

【図5】異なる温度制御媒体のために２つの別個の温度制御回路を備えるチャックの代替の例示的な実施形態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

図１は、例示的な、特に好ましい実施形態によるウエハ試験システム２０の断面図を示す。図示されるウエハ試験システム２０は、ウエハ２を装着またはクランプする、チャック１または保持／クランプ装置を備える。ウエハ２は、好ましくは、印加磁場によってチャック１の実質的に平坦な表面に平行に装着される。代替的に、チャック１は、複数の吸引溝（図示せず）を有してもよく、吸引溝を介してウエハを負圧によって吸引し、したがってチャック１によってウエハをクランプまたは位置決めしてもよい。吸引の結果、ウエハ２がチャック１に押し付けられ、またはチャック１上に配列され、それによってチャック１とウエハ２との間の良好な熱伝達率が確保される。チャック１は、好ましくは、例えば酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムを含むセラミック体を含み、より好ましくはウエハ２に向いたチャック１の表面上に導電性遮蔽層を含む。ウエハ２は、好ましくは、チャック１の遮蔽層と実質的に表面接触している。ウエハ２は、好ましくは、１つまたは複数の被試験構造４を含むウエハ表面３をさらに有する。被試験構造４は、例えば、集積回路または電気部品（ダイオード、トランジスタなど）である。ここで、ウエハ２は、ウエハ表面３および被試験構造４のサイズに応じて、異なる数および／または配列の被試験構造４を有してもよい。

【0027】

これに関連して、その内容が参照により本開示に組み込まれる、特許明細書ドイツ特許１０ ２００５ ０１４５１３ Ｂ４およびドイツ実用新案２０ ２００５ ０１４９１８ Ｕ１に記載されているようなチャックの特に好ましい実施形態が参照される。

【0028】

図示のウエハ試験システム１０の好ましい実施形態は、試験されるウエハ２の構造４を試験することができる少なくとも１つの試験手段２２をさらに備える。特に好ましくは、適切な試験手段２２は、各々が被試験構造４の接触点に接触する１つまたは複数のプローブ針２３を有する。構造４の特性は、このようにして、例えば、電流を導入すること、もしくは電圧を印加すること、および／またはプローブ針２３によって電圧／電流を測定することによって検査または試験することができる。試験手段２２の制御、特にウエハ２または構造４に対する試験手段２２の位置合わせは、例えば（好ましくは別個の）制御装置によって行われる。図示されるウエハ試験システム２０の好ましい実施形態では、試験手段２２は、被試験構造４の位置に従ってウエハ２上を移動し、ウエハ表面３上で位置合わせされる。また、試験手段２２の位置を検出および／または確認するための位置検出手段２８が設けられることが好ましい。好ましくは、そのような位置検出手段２８は、例えば試験手段２２を移動させるための作動装置または位置決め装置から試験手段２２の位置を受け取る。代替的におよび／または追加的に、位置検出手段２８は、センサ（例えば、赤外線センサ、抵抗センサおよび／または磁気センサ）によって試験手段２２の位置を検出してもよい。試験手段２２の位置は、位置検出手段２８を用いて、好ましくはウエハ２および／またはチャック１の基準要素／点（例えば、ウエハ表面３、ウエハの構造４、チャックの温度検出手段６）に関して検出または決定される。

【0029】

プロセスで説明される試験手段２２の代替として、ウエハ２を試験するのに適した試験手段２２は、いわゆるプローブカード２４を有してもよく、そのようなプローブカード２４は、好ましくは、複数の被試験構造４の接触点と接触することができる複数の接触要素２６を有する回路基板２５を備える。そのようなプローブカード２４の使用は、試験手段２２を再度位置合わせすることなく、複数の構造４を実質的に同時にまたは次々と即座に試験することができるという特定の利点を有する。図２は、ウエハ２上の構造４を試験するための試験手段２２としてそのようなプローブカード２４を有するウエハ試験システム２０のさらなる例示的かつ好ましい実施形態を示す。

【0030】

図示の好ましい実施形態では、チャック１は、ウエハ２に近いかまたは実質的に隣接する範囲でウエハ２の温度またはチャック１の温度を測定するのに適した複数の温度測定手段６（例えば、温度センサ：ＰＴ１００、ＮＴＣ、ＰＴＣなど）を備える。図示の実施形態では、複数（好ましくは５つ）の温度測定手段６が、ウエハ表面３に実質的に平行な平面内において、実質的に一定の間隔で互いに隣接して設けられている。好ましくは、温度測定手段６は、ウエハ２がクランプ／装着されるチャック１の表面の近くでチャック１内に配列され、その結果、ウエハ２の温度を有利にチャック１に伝達することができる。図示の例示的な実施形態によるチャック１は、好ましくは、チャック１、続いてウエハ２の温度を制御することを可能にするために、１つまたは複数の電気熱変換器９（例えば、電気加熱素子および／またはペルチェ素子）を有する。好ましくは、チャック１は、チャック１の温度を有利に制御、特に冷却および／または加熱することができるように、好ましくはチャック１内に実質的に均一に分布して配列された５つ以上、より好ましくは１０以上の電気熱変換器９を有する。

【0031】

プロセスで説明されるチャック１の例示的な実施形態の代替として、チャック１の温度制御または調節のための他の手段または機構が装着されてもよい。チャック１のさらに好ましい実施形態は、温度制御媒体１８、特に温度制御された空気および／または温度制御された液体が流れるのに適したライン８を有する。好ましくは、チャック１の媒体ライン８は、媒体ライン８を通って流れる温度制御媒体１８によって、チャック１の好ましくは大部分が実質的に均一に温度制御され得るように設計される。特に好ましくは、媒体ライン８は、チャック１の内部に少なくとも部分的に、実質的に蛇行形状のコースを有する。図２は、チャック１を有するウエハ試験システム２０のさらなる例示的かつ好ましい実施形態を示し、その温度は、温度制御媒体１８によって制御または調節することができる。

【0032】

図１に示すウエハ試験システム２０の例示的かつ好ましい実施形態は、好ましくは、チャック１またはウエハ２の温度制御を制御または調節するための温度制御装置１０をさらに備える。好ましくは、温度制御装置１０は、例えば温度制御装置１２をチャック１に接続することができる１つまたは複数の通信インターフェース１２の形態で、チャック１と通信するための手段を備える。特に好ましくは、温度制御装置１２は、電気信号、特に１つまたは複数の温度測定手段６からの電気信号を、温度制御装置１２に送信するのに特に適した少なくとも１つの第１の通信インターフェース１２ａを有する。さらに好ましくは、例示的で好ましい実施形態による温度制御装置１２は、チャック１の１つまたは複数の電気熱変換器９との通信、特に電気熱変換器９の制御を特に可能にする少なくとも１つのさらなる通信インターフェース１２ｃを有する。代替的および／または追加的に、温度測定手段６および電気熱変換器９と通信するための単一の通信インターフェース１２を設けてもよい。

【0033】

図示の例示的な温度制御装置１２は、好ましくは、１つまたは複数の通信インターフェース１２に接続され、これらのインターフェースを介してチャック１と通信することができる制御ユニット１４（例えば、（マイクロ）コントローラ、ＦＰＧＡなど）をさらに有する。特に、制御ユニット１４は、チャック１の温度測定手段／温度センサ６からの信号を受信、処理、および／または評価するのに適している。さらに、図１の制御ユニット１４の例示的かつ好ましい実施形態は、チャック１またはウエハ２の温度に影響を及ぼすか、または制御／調節するのに適している。特に、制御ユニット１４は、チャック１の温度を上昇、低下、および／または実質的に一定に保つために、チャック１の電気熱変換器９を制御するのに適している。さらに好ましくは、制御ユニット１４は、位置検出手段２８から試験手段２２の位置を取得するように設計される。代替的および／または追加的に、制御ユニット１４は、好ましくは、チャック１の温度制御および／または温度制御媒体１８の温度制御のために、温度制御媒体１８の供給および／または排出を制御または調節するのに適している。これについて、図２を参照して詳細に説明する。

【0034】

さらに、図１に示す制御ユニット１４の特に好ましい実施形態は、温度制御装置１０が、チャック１および／またはチャック１によって装着もしくはクランプされたウエハ２の温度制御または調節のための方法であって、
試験手段２２と、チャック１またはチャック１によってクランプされたウエハ２の温度を測定するための複数の温度測定手段６との間のそれぞれの空間距離を決定するステップ、
を含む、方法を実行することを可能にする。

【0035】

図示の好ましい実施形態における制御ユニット１４は、チャック１の試験手段２２と複数の温度測定手段６との間のそれぞれの空間距離を決定することができる。

【0036】

このステップに適した例示的かつ好ましい方法は、（好ましくはデカルト）座標系における試験手段２２および複数の温度測定手段６の位置を規定するステップを含む。試験手段２２の位置は、好ましくは、点または実質的に点状の無限小領域に近似され、より好ましくはウエハ表面３に実質的に平行な平面内で近似される。特に好ましくは、この点は、試験手段２２の幾何学的重心、またはチャック１の温度測定手段６によって規定される平面上へのその射影の幾何学的重心に実質的に対応する。さらに好ましくは、基準点は、好ましくは複数の温度測定手段６の平面上に位置する２次元座標系の座標原点または極／ゼロ点として決定される。さらに好ましくは、個々の温度測定手段６および試験手段２２の位置は、実質的に点状の、限りなく小さい領域（好ましくは幾何学的重心に対応する）に近似され、座標系内の座標に割り当てられる。さらに、制御ユニット１４は、好ましくは試験手段２２および温度測定手段６のそれぞれの座標間の接続ベクトルの長さ（量）を計算することによって、試験手段２２から個々の温度測定手段６の距離を決定する。

【0037】

試験手段２２と個々の温度測定手段６との間の空間距離を決定するためのプロセスで説明される方法は、例示的で好ましい実施形態のみを表す。例えば、試験手段２２または温度測定手段６の位置を、三次元座標系における座標に割り当てることもできる（特定の平面への射影なし、図２参照）。また、温度測定手段６からの試験手段２２の距離を決定するための任意の代替方法を使用してもよい。

【0038】

さらに、チャック１またはチャック１によってクランプされたウエハ２の温度制御または調節のための例示的で好ましい方法は、
複数の温度測定手段６の中から基準温度測定手段として温度測定手段６を選択するステップを含み、
好ましくは、試験手段２２からの空間距離が最も小さい温度測定手段６が選択される。

【0039】

この目的のために、制御ユニット１４は、好ましくは、試験手段２２から個々の温度測定手段６の決定された空間距離Ａｉを比較し、最小距離Ａｉを有する温度測定手段６を基準温度測定手段として選択する。特に好ましくは、２つ以上の温度測定手段６が特定の許容値Ｔ±（好ましくは約１ｃｍ未満、より好ましくは約０．１ｃｍ未満）未満の差を有する実質的に同じ距離を有する場合、関係する温度測定手段６の（さらなる）選択が、２つ以上の温度測定手段６（決定された試験手段２２からの空間距離が特定の許容差Ｔ±内にあり、かつ／または実質的に同じである）の中から最大量の温度差Ｔｄｉｆｆおよび／または時間当たりの温度変化Ｔｇｒａｄを有する温度測定手段６を選択することによって行われる。

【0040】

代替的に、２つ以上の温度測定手段６を基準温度測定手段として選択してもよく、例えば、基準温度測定手段によって測定された温度の平均値をチャック１の温度を制御するための基準温度として使用してもよい。

【0041】

プロセスで説明されている、２つ以上の温度測定手段６が試験手段２２から実質的に同一の距離にある場合、関係する、すなわち試験手段から実質的に同一の距離を有する温度測定手段６によって測定された温度または温度プロファイルは、さらに好ましくは比較される。

【0042】

ここで、温度測定手段６の個々の温度差Ｔｄｉｆｆは、
時刻ｔにおいて温度測定手段６によって測定された温度Ｔ（ｔ）と、チャックまたはウエハの目標温度Ｔｓｏｌｌとの差の量：
Ｔｄｉｆｆ＝｜Ｔ（ｔ）－Ｔｓｏｌｌ｜、
または、
温度Ｔ（ｔ）と、同じ温度測定手段６で予め測定された温度Ｔ（ｔ－ｘ）との差の量：
Ｔｄｉｆｆ＝｜Ｔ（ｔ）－Ｔ（ｔ－ｘ）｜
（この温度差に基づく選択プロセスは、図３および図４に一例として示されている）、
または、
温度Ｔ（ｔ）と、温度測定手段６のうちの複数（Ｘ個）（好ましくは、チャック１のすべての温度測定手段６）の平均温度Ｔａｖｇとの差の量：
Ｔｄｉｆｆ＝｜Ｔ（ｔ）－Ｔａｖｇ｜＝｜Ｔ（ｔ）－（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３＋．．．＋ＴＸ）／Ｘ｜
に対応する。

【0043】

特定の期間ｔ１内の時間当たりの温度変化Ｔｇｒａｄは、好ましくは、ある持続時間または期間ｔ１にわたって温度測定手段６によって測定された温度の変化量に対応する：
Ｔｇｒａｄ＝｜Ｔ（ｘ）－Ｔ（ｘ＋ｔ１）｜

【0044】

結果として、期間ｔ１内で最大の温度損失または最大の温度上昇を検出する温度測定手段６を、その後、基準温度測定手段として選択してもよい。温度プロファイルが決定される期間ｔ１は、好ましくは約５秒未満、より好ましくは約１秒未満、より好ましくは約０．１秒未満である。

【0045】

関連する温度測定手段６から１つの温度測定手段６を（さらに）選択するプロセスで説明されるパラメータは、基準温度測定手段を選択するステップに対して、単独および任意の組み合わせの両方で、可能ならば重み付けを変えて使用することができる。関連する温度測定手段の決定された距離についても同様である。また、基準温度測定手段を選択するために、さらなる代替パラメータを使用してもよい。

【0046】

さらに、チャック１またはチャック１によってクランプされたウエハ２の温度制御または調節のための例示的で好ましい方法は、選択された基準温度測定手段によって測定されたチャック１またはウエハ２の温度に基づいてチャック１の温度を制御または調節するステップを含む。

【0047】

好ましくは、チャック１全体の温度、すなわち好ましくはチャック１の温度制御のためのすべての手段（例えば、電気熱変換器、温度制御媒体／媒体ライン）は、チャック１の温度が実質的に均一に制御されるように、実質的に均一／同一に制御される。チャック１の温度を制御または調節するために、好ましくは、選択された基準温度測定手段の測定温度のみが使用される。好ましくは、基準温度測定手段によって測定された温度は、チャック１またはウエハ２の指定された目標温度と比較され、例えば、温度制御手段（例えば、電気熱変換器９）を対応して制御することによって、チャック１またはウエハ２の目標温度に実質的に適合される（図４も参照）。結果として、ウエハ２の温度に影響を及ぼすチャック１の異なる領域を異なる温度にすることができる。

【0048】

図２は、（図１の実施形態と類似した）さらなる例示的かつ特に好ましい実施形態によるウエハ試験システム２０の断面図を示す。図示のウエハ試験システム２０は、好ましくは磁場または負圧の印加によってウエハ２をクランプするチャック１を備える。チャック１は、図１のチャック１と同様に、好ましくは、第１の通信インターフェース１２ａを介して制御ユニット１４に接続された、チャック１またはウエハ２の温度を測定するための複数の温度測定手段６（例えばＰＴ１００、ＮＴＣ、ＰＴＣ）を有する。ウエハ試験システム２０は、図１のシステムと同様に、チャック１またはウエハ２の温度を制御するためのプロセスで説明される方法を実行するのに適している。

【0049】

しかしながら、図１に示すウエハ試験システム２０の代替として、図２に示すシステムでは、ウエハ２またはウエハ２上の構造４を試験するための試験手段２２として、いわゆるプローブカード２４が設けられている。そのようなプローブカード２４は、好ましくは、複数の接触要素２６を有する回路基板２５を備え、プローブカード２４の複数の接触要素２６は、ウエハ２上のいくつかの被試験構造４の接触点と接触することができるように配列される。したがって、試験手段２２またはプローブカード２４を一度位置合わせまたは位置決めすることによって、有利には、いくつかの構造を実質的に同時におよび／または連続して試験することができ、これにより、試験方法を加速することができる。

【0050】

温度測定手段６と試験手段２２またはプローブカード２４との間のそれぞれの空間距離の異なる決定も示されている。図１とは異なり、プローブカード２４の位置は、温度測定手段６の位置によって形成される平面に射影されず、代替の方法に従って決定される。この例示的で好ましい方法は、三次元（好ましくはデカルト）座標系における座標を試験手段２２（プローブカード２４）および温度測定手段６に割り当て、三次元空間中の接続ベクトルの長さまたは量を決定する。図１に関して説明したように、個々の温度測定手段６および試験手段２２の位置は、好ましくは、実質的に点状の無限小領域（好ましくはそれぞれの幾何学的対応に対応する）に近似される。距離Ａｉは、温度測定手段６および試験手段２２の座標間の接続ベクトルの長さ（量）に対応する。

【0051】

また、図１に示す実施形態とは異なり、温度制御またはチャック１の温度を制御もしくは調節するための手段は、温度制御媒体１８と、チャック１内に配列された、温度制御媒体１８を導くための媒体ライン８とを備える。例えば、温度制御媒体は、温度制御された空気および／または温度制御された液体を含み、温度制御（チャック１の温度の上昇／低下／維持）を達成するためにチャックの媒体ライン８を通って流れる。好ましくは、チャック１の媒体ライン８は、温度制御媒体１８によってチャック１の有利な温度制御を達成することができるように、少なくとも部分的に実質的に蛇行形状になるように設計される。図示の好ましい実施形態によれば、温度制御装置１０は、例えば温度制御媒体をチャック１内に供給および／またはチャック１外に排出するのに適した対応する通信インターフェース１２ｂを有する。好ましくは、対応して構成された制御ユニット１４は、流れパラメータ、温度および／または必要に応じて温度制御媒体１８の組成に影響を与えるかまたは適合させるのに適している。アミルアルコール（ペンタノール）およびメタノールなどの様々なアルコールだけでなくヘプタンも、温度制御媒体として特に適している。シリコーンオイルをベースとするサーマルオイルがより適している。過フッ素化ポリエーテル（例えば、商品名Ｇａｌｄｅｎ ＨＴでＳｏｌｖａｙ Ｓｏｌｅｘｉｓ ＳｐＡから入手可能）、ポリ（オキシパーフルオロ－ｎ－アルキレン）（例えば、商品名Ｇａｌｄｅｎ ＺＴでＳｏｌｖａｙ Ｓｏｌｅｘｉｓ ＳｐＡから入手可能）および／またはトリエトキシアルキルシランの混合物（例えば、商品名ＤＷ－ＴｈｅｒｍでＤＷＳ Ｓｙｎｔｈｅｓｅｔｅｃｈｎｉｋから入手可能）を含有する温度制御流体が好ましくは使用される。しかしながら、当業者に公知の他の物質も使用することもできる。さらに好ましくは、チャック１は、好ましくはチャック１の大部分の温度制御に適したいくつかの（独立した）媒体ライン８を有してもよく、これにより、さらに好ましくはチャック１を実質的に均一に制御することができ、チャック１全体またはチャックのすべての温度制御素子の実質的に均一な温度制御を使用することができる。

【0052】

図３は、実質的に円形のウエハ表面３を有する装着またはクランプされたウエハ２を有する、好ましい実施形態によるチャック１の上面図を示す。ウエハは、ウエハ２（ウエハ表面３）の中または上に実質的に均一なパターンで配列された複数（好ましくは１～約１０００、より好ましくは約５～約２００、より好ましくは約１０～約１００、例えば、図３に示すように１４）の被試験構造４を有する。図示の例示的な実施形態では、チャック１は、好ましくはウエハ２の下方に配置された複数（好ましくは約３～約２０、例えば、図３に示すように５つ）の温度測定手段６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、好ましくはＰＴ－１００温度センサを有する。代替的および／または追加的に、チャック１またはウエハ２の温度を測定するために、ＨＴＣおよび／またはＮＴＣなどの他の温度センサを設けてもよい。

【0053】

温度測定手段６ａ～６ｅは、好ましくは、図示のようにパターンに従って配列され、より好ましくは、ウエハ表面３にわたって実質的に均一に分布する。図３はまた、複数（好ましくは４つ）のプローブ針２３（識別されていない）を有する試験手段２２を示しており、これらは被試験構造４の接触面を試験するために被試験構造４の接触面に接触するのに適している。

【0054】

図３に示す試験手段２２の状態では、複数の被試験構造４のうちの１つの上方に実質的に配置され、そのプローブ針２３は、構造４の接触面にそれぞれ接触する。この状態で、試験手段２２は、温度測定手段６ａ、６ｂおよび６ｃの位置（好ましくは近似され、実質的に点状で、幾何学的重心に実質的に対応する）からの距離が略同一となる（または、試験手段２２と温度測定手段Ａ６ａ、Ａ６ｂまたはＡ６ｃのうちの１つとの間の距離がそれぞれ、指定された許容値Ｔ±内の差を有する）位置（好ましくは近似され、実質的に点状で、幾何学的重心に実質的に対応する）を有する。このような場合、チャック１の温度制御または調節のプロセスで説明される方法を用いる場合、温度測定手段６ａ、６ｂおよび６ｃの温度差Ｔｄｉｆｆおよび／または温度勾配Ｔｇｒａｄを考慮して、温度測定手段６ａ、６ｂおよび６ｃの中から基準温度測定手段を選択することが好ましい。

【0055】

図４は、図３に示し、プロセスで説明される構成の例示的な温度プロファイルを示す。温度測定手段６ａ～６ｅによって測定された温度Ｔ６ａ、Ｔ６ｂ、Ｔ６ｃ、Ｔ６ｄおよびＴ６ｅのプロファイルがここに示されている。プロセスで説明されるように、温度測定手段６ａ、６ｂ、および６ｃの中から、チャック１またはウエハ２の温度の調節または制御の基となる基準温度測定手段を選択する。この目的のために、好ましい本例では、時刻ｔにおいて測定された温度測定手段６ａ～６ｃの温度Ｔ（ｔ）の温度差Ｔｄｉｆｆを、時間ｔ－ｘ（すなわち、時間ｔより持続時間ｘだけ前）において測定されたそれぞれの温度測定手段６ａ～６ｃの温度と比較する。
Ｔｄｉｆｆ６ａ＝｜Ｔ６ａ（ｔ）－Ｔ６ａ（ｔ－ｘ）｜
Ｔｄｉｆｆ６ｂ＝｜Ｔ６ｂ（ｔ）－Ｔ６ｂ（ｔ－ｘ）｜
Ｔｄｉｆｆ６ｃ＝｜Ｔ６ｃ（ｔ）－Ｔ６ｃ（ｔ－ｘ）｜

【0056】

図３では、温度測定手段６ａの温度差Ｔｄｉｆｆ６ａが例または代表として示されており、この例示的なシナリオは、温度測定手段６ａ～６ｃの最大温度差にも対応する。

【0057】

温度差Ｔｄｉｆｆ６ａ、Ｔｄｉｆｆ６ｂおよびＴｄｉｆｆ６ｃを互いに比較し、最も高い値の温度差を決定する。例示的な方法では、最も高い値の温度差に関連する温度測定手段６を基準温度測定手段として選択する。したがって、例示的かつ好ましい本方法では、温度測定手段６ａが基準温度測定手段として選択され、チャック１またはウエハ２の温度を制御するために使用される。

【0058】

さらに好ましくは、温度制御（温度の制御または調節）は、温度測定手段６ａによって測定される温度を実質的に調整することによって実行される。図４に見られるように、温度制御は、複数の温度測定手段６の各々、したがって好ましくはチャック１の領域の実質的に全部または少なくとも大部分に影響を及ぼす。本例では、温度測定手段６ｂ～６ｅは、ウエハ１またはチャック１の目標温度を（明らかに）下回る値を測定する。

【0059】

図３および図４に関して説明した方法は、チャックまたはウエハの温度制御のための方法の例示的で好ましい実施形態にすぎない。特に、基準温度測定手段を選択するために使用されるパラメータは、要件および／または要望に応じて変更されてもよい。ここで、例えば、温度測定手段の温度勾配が、決定パラメータとして選択または使用されてもよい。例えば、測定温度を平均することによって、２つ以上の温度測定手段６の測定温度を温度制御の基準値として使用することもできる。温度制御の方法は、例えば、基準温度測定手段の温度とチャック１またはウエハ２の目標温度との間の差を実質的に半分にすることによって、代替的な方法で行うこともできる。

【0060】

図５は、チャック１のさらに好ましい実施形態を示し、チャック１の温度制御は、好ましくは第１の温度制御回路３０および第２の温度制御回路３２内の好ましくは異なる温度制御媒体１８ａ、１８ｂによって可能になる。より好ましくは、２つの温度制御回路３０、３２は、それぞれ、少なくとも特定の領域で実質的に蛇行して延在する媒体ライン８ａ、８ｂを有する。この例示的かつ好ましい実施形態では、好ましくは異なる温度範囲における温度制御のために異なる温度制御媒体１８を使用することができるので、チャック１の有利な温度制御が可能になる。例えば、第１の温度制御媒体１８ａは、第１の温度範囲、例えば約－７５℃～約１００℃の範囲に対して使用され、第２の温度制御媒体１８ｂは、第２の温度範囲、例えば約５０℃～約４００℃に対して使用される。アミルアルコール（ペンタノール）およびメタノールなどの様々なアルコールだけでなくヘプタンも、温度制御媒体１８として特に適している。シリコーンオイルをベースとするサーマルオイルがより適して使用される。過フッ素化ポリエーテル（例えば、商品名Ｇａｌｄｅｎ ＨＴでＳｏｌｖａｙ Ｓｏｌｅｘｉｓ ＳｐＡから入手可能）、ポリ（オキシパーフルオロ－ｎ－アルキレン）（例えば、商品名Ｇａｌｄｅｎ ＺＴでＳｏｌｖａｙ Ｓｏｌｅｘｉｓ ＳｐＡから入手可能）および／またはトリエトキシアルキルシランの混合物（例えば、商品名ＤＷ－ＴｈｅｒｍでＤＷＳ Ｓｙｎｔｈｅｓｅｔｅｃｈｎｉｋから入手可能）を含有する温度制御流体が好ましくは使用される。しかしながら、当業者に公知の他の物質も使用することもできる。

【0061】

さらに、図５のチャック１は、好ましくは、チャック１のさらに有利な温度制御を可能にするために、１つまたは複数の電気熱変換器９を有する。１つまたは複数の電気熱変換器９は、好ましくは、約＋－５０℃の比較的低い温度範囲で正確かつ迅速に調整することができる温度制御に特に適している。

【0062】

これに関連して、その内容が参照により本開示に組み込まれる、特許明細書ドイツ特許１０ ２００５ ０４９ ５９８Ｂ４に記載されている、この目的に特に適したチャックの好ましい実施形態が参照される。

【符号の説明】

【0063】

１ チャック
２ ウエハ
３ ウエハ表面
４ 被試験構造
６ 温度測定装置
８ 媒体ライン
９ 電気熱変換器
１０ 温度制御装置
１２ 通信インターフェース
１４ 制御ユニット
１８ 温度制御媒体
２０ ウエハ試験システム
２２ 試験手段
２３ プローブ針
２４ プローブカード
２５ 回路基板
２６ 接触要素
２８ 位置検出手段
３０ 第１の温度制御回路
３２ 第２の温度制御回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【国際調査報告】