JP2011124466A - Wafer holder and wafer prober mounting the same - Google Patents
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- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Abstract
Description
本発明は、ウェハ載置面に半導体ウェハを載置し、プローブカードをウェハに押し当ててウェハの電気的特性を検査するためのウェハプローバに使用されるウェハ保持体およびそれを搭載したウェハプローバに関するものである。 The present invention relates to a wafer holder used for a wafer prober for mounting a semiconductor wafer on a wafer mounting surface and pressing a probe card against the wafer to inspect the electrical characteristics of the wafer, and a wafer prober having the wafer holder mounted thereon. It is about.
従来、半導体の検査工程では、被処理物である半導体基板（ウェハ）に対して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、半導体回路が形成された半導体ウェハを個々のチップに切断する前に、ウェ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高い半導体チップを加速的に不良化させ、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。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor inspection process, burn-in for preventing the occurrence of defects after shipment is performed on a semiconductor substrate (wafer) that is an object to be processed. In this burn-in process, before the semiconductor wafer on which the semiconductor circuit is formed is cut into individual chips, the wafer is heated to a temperature higher than the normal use temperature to accelerate the semiconductor chips that are likely to become defective. The defective products are removed by measuring the electrical performance of each chip. In this burn-in process, reduction of process time is strongly demanded in order to improve throughput.
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、ウェハの裏面全面をグランド電極に接触させる必要があるので、金属製のものが用いられていた。この金属製の平板ヒータの上に、回路を形成したウェハを載置し、チップの電気的特性を測定する。測定時は、通電用の電極ピン（プローブピン）を多数備えたプローブカードと呼ばれる測定子を、ウェハに数１０ｋｇｆから数百ｋｇｆの力で押さえつけてチップの電気的特性を測定していた。 In such a burn-in process, a heater for holding the semiconductor substrate and heating the semiconductor substrate is used. A conventional heater is made of metal because the entire back surface of the wafer needs to be in contact with the ground electrode. A wafer on which a circuit is formed is placed on the metal flat heater, and the electrical characteristics of the chip are measured. At the time of measurement, a measuring element called a probe card provided with a large number of electrode pins (probe pins) for energization was pressed against the wafer with a force of several tens kgf to several hundred kgf to measure the electrical characteristics of the chip.
このとき、ヒータが薄いと変形してしまい、ウェハとプローブピン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、熱容量が増加して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。 At this time, if the heater is thin, the heater is deformed, and a contact failure may occur between the wafer and the probe pin. Therefore, in order to maintain the rigidity of the heater, it is necessary to use a thick metal plate having a thickness of 15 mm or more. As a result, the heat capacity increases and it takes a long time to raise and lower the heater, which is a great obstacle to improving the throughput. It was.
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ので、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、金属の材質を、熱伝導率が４０３Ｗ／ｍＫと高い銅（Ｃｕ）が用いられていた。 In the burn-in process, electricity is supplied to the chip and the electrical characteristics are measured. With the recent increase in the output of the chip, the chip generates a large amount of heat when measuring the electrical characteristics. Since it may break down due to heat generation, it is required to cool rapidly after measurement. In addition, it is required to be as uniform as possible during the measurement. Therefore, copper (Cu) having a high thermal conductivity of 403 W / mK has been used as the metal material.
そこで、特許文献１では、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、変形しにくくかつ熱容量が小さいウェハプローバが提案されている。この文献によれば、剛性が高いので接触不良を起こすことがなく、熱容量が小さいので、短時間で昇温及び降温が可能であるとされている。そして、ウェ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。
Therefore,
しかし、特許文献１に記載されているように、ウェハプローバをその最外周のみで支持すると、プローブカードの押圧によって、ウェハプローバが反ることがあるので、多数の支柱を設けるなどの工夫が必要であった。
However, as described in
更に、近年、半導体プロセスの微細化に伴い、プロービング時の単位面積あたりの荷重が増加するとともに、プローブカードとプローバとの位置合わせの精度も求められている。プローバは、通常、ウェハを所定の温度に加熱し、プロービング時に所定の位置に移動し、プローブカードを押し当てるという動作を繰り返す。このとき、プローバを所定の位置にまで動かすために、その駆動系に関しても高い位置精度が要求されている。 Furthermore, in recent years, with the miniaturization of semiconductor processes, the load per unit area during probing increases, and the accuracy of alignment between the probe card and the prober is also required. The prober normally repeats the operation of heating the wafer to a predetermined temperature, moving to a predetermined position during probing, and pressing the probe card. At this time, in order to move the prober to a predetermined position, high positional accuracy is also required for the drive system.
しかしながら、従来のウェハプローバではチャックトップに保持したウェハを所定の温度、すなわち１００〜２００℃程度の温度に加熱した際、その熱が駆動系に伝わり、駆動系の金属部品類が熱膨張し、これにより精度が損なわれるという問題点があった。更には、プロービング時の荷重の増加により、ウェハを載置するプローバ自体の剛性も要求されるようになってきた。剛性が不足してチャックトップ自体がプロービング時の荷重により変形すると、プローブカードのプローブピンがウェハに均一に接触できなくなって、検査ができなくなり、最悪の場合はウェハが破損するおそれがある。 However, in the conventional wafer prober, when the wafer held on the chuck top is heated to a predetermined temperature, that is, about 100 to 200 ° C., the heat is transferred to the drive system, and the metal parts of the drive system are thermally expanded. As a result, there is a problem that accuracy is impaired. Furthermore, due to an increase in load during probing, the rigidity of the prober itself on which the wafer is placed has been required. If the chuck top itself is deformed by the load during probing due to insufficient rigidity, the probe pins of the probe card cannot be uniformly contacted with the wafer, the inspection cannot be performed, and in the worst case, the wafer may be damaged.
プローバを大型化すればある程度ウェハプローバの変形を抑えることができるが、プローバ自身の重量が増加し、この重量増が駆動系の精度に影響を及ぼすという問題点があった。また、ウェハプローバの大型に伴い、ウェハプローバの昇温及び冷却時間が非常に長くなり、スループットが低下するという問題点も存在していた。 If the prober is increased in size, the deformation of the wafer prober can be suppressed to some extent, but the weight of the prober itself increases, and there is a problem that this increase in weight affects the accuracy of the drive system. Further, along with the large size of the wafer prober, there has been a problem that the temperature rise and cooling time of the wafer prober becomes very long and the throughput is lowered.
更に、ウェハプローバの昇降温速度を速めてスループットを向上するために、冷却機構が設けられていることが多い。しかしながら、従来は例えば特許文献１のように、冷却機構が空冷であったり、金属製ヒータの直下に金属製の冷却板を設けたりしていた。前者の場合、空冷であるがために、冷却速度が遅いという問題があった。また後者の場合でも、冷却板が金属製であるため、プロービング時に、この冷却板に直接プローブカードの圧力がかかると変形しやすいという問題があった。
Further, a cooling mechanism is often provided in order to increase the temperature raising / lowering speed of the wafer prober and improve the throughput. However, conventionally, as in
これらの問題点を解決するために。上記特許文献１ではチャックトップにセラミックスを用いる手法がとられている。しかしながら、チャックトップがセラミックスの場合、ウェハを所定の温度、すなわち１００〜２００℃程度の温度に加熱した際、チャックトップとこれを支持する支持体との間の熱膨張差によりチャックトップに負荷がかかり、チャックトップ自身の破壊強度を超えて割れが生じたり、プローブピンがウェハに均一に接触できなくなって検査ができなくなることがあった。また、最悪の場合はウェハが破損することもあった。
To solve these problems. In
そこで特許文献２では、有底円筒状の支持容器に多数の支持柱を設けることによって、セラミックス製のチャックトップの反りや割れを防止する方法が提案されている。これらの支持柱は、１〜１０ｍｍ間隔で碁盤目状に配置されることが好ましく、また、多数の箇所で支持することが好ましいと記載されている。 Therefore, Patent Document 2 proposes a method of preventing warping and cracking of a ceramic chuck top by providing a large number of support columns on a bottomed cylindrical support container. It is described that these support columns are preferably arranged in a grid pattern at intervals of 1 to 10 mm, and are preferably supported at a number of locations.
しかしながら、多数の支持柱で支持する場合、１００〜２００℃程度の温度に加熱したチャックトップから支持柱を経由して支持容器に熱が流入しやすくなり、流入した熱によって支持容器に反りが生じてチャックトップに悪影響を及ぼす可能性があるため、チャックトップの反りの問題は解決されていない。この熱の流入を防止するために断熱材を介在させることも考えられるが、断熱材として金属を用いた場合は効果的に断熱することができず、樹脂等では剛性の低下が懸念される。また、多数の支持柱及び支持容器に対して公差１〜２μｍレベルの高精度な断熱材が必要となるが、そもそも断熱材の平面度の制御は困難であるため、非常に高コストなものになる上、組み付け自体にも困難を伴うことが予想される。 However, when supporting by a large number of support pillars, heat easily flows into the support container from the chuck top heated to a temperature of about 100 to 200 ° C. via the support pillar, and the support container warps due to the inflowed heat. Therefore, the problem of chuck top warping has not been solved. In order to prevent the inflow of heat, it is conceivable to interpose a heat insulating material. However, when a metal is used as the heat insulating material, the heat insulating material cannot be effectively insulated, and there is a concern that the resin or the like may lower the rigidity. In addition, a high-accuracy heat insulating material with a tolerance of 1 to 2 μm is required for a large number of support pillars and support containers, but it is difficult to control the flatness of the heat insulating material in the first place, so that it is very expensive. Moreover, the assembly itself is expected to be difficult.
一方、特許文献３においては、チャックトップと支持体との間に空隙を設けることで、高剛性を損なうことなく断熱効果を高めて位置合わせの精度向上や均熱性の向上を達成し、更にはチップの急速な昇温と冷却ができるウェハプローバ用ウェハ保持体が開示されている。更に、特許文献４では、表面板と断熱リングの締結位置に着目し、熱膨張量が同じくなる位置で締結することで低温から高温までの温度変化によるトッププレートの平面度変化を抑制するウェハ載置台が開示されている。 On the other hand, in Patent Document 3, by providing a gap between the chuck top and the support body, the heat insulation effect is improved without impairing the high rigidity, and the alignment accuracy and heat uniformity are improved. A wafer holder for a wafer prober capable of rapidly raising and cooling the chip is disclosed. Further, in Patent Document 4, attention is paid to the fastening position of the surface plate and the heat insulating ring, and the wafer mounting that suppresses the flatness change of the top plate due to the temperature change from the low temperature to the high temperature by fastening at the position where the thermal expansion amount is the same. A stand is disclosed.
しかしながら、近年の配線の微細化の進展からチャックトップ上面の平面度向上の要求はますます高まっており、昇温時や冷却時のウェハ保持体の厚み方向の温度分布、すなわちチャックトップ自体やチャックトップを支持する支持体自体の厚み方向の温度分布により支持体自体に反りが発生し、ひいてはチャックトップのウェハ載置面に反りが発生して、常温時のチャックトップ上面の平面度の精度を昇温時や冷却時には維持できなくなる問題が無視できなくなっている。 However, due to the recent progress in miniaturization of wiring, the demand for improving the flatness of the top surface of the chuck top is increasing, and the temperature distribution in the thickness direction of the wafer holder during heating and cooling, that is, the chuck top itself and the chuck Due to the temperature distribution in the thickness direction of the support itself that supports the top, the support itself is warped, which in turn causes the wafer mounting surface of the chuck top to be warped, thereby improving the accuracy of the flatness of the chuck top upper surface at room temperature. The problem that cannot be maintained when the temperature rises or cools cannot be ignored.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は、常温時の高精度なチャックトップ上面の平面度を常温時に限らず昇温時や冷却時にも高精度に維持することができるウェハプローバ用ウェハ保持体を提供することを目的とする。また、本発明のウェハ保持体は、プロービングによる押圧に対してもチャックトップの変形や破損を防止することができ、昇温時や冷却時にも高精度な温度分布を実現でき、軽量かつ断熱効果の高い構造により下部駆動系への負荷を軽減するとともに熱の流入を遮断でき、高精度なプロービングが実現でき、繰り返し使用しても正確な測定を実現できるウェハプローバ用ウェハ保持体およびそれを搭載したウェハプローバ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems. That is, an object of the present invention is to provide a wafer holder for a wafer prober that can maintain the flatness of the upper surface of the chuck top with high accuracy at normal temperature not only at normal temperature but also at high temperature or cooling. And In addition, the wafer holder of the present invention can prevent deformation and breakage of the chuck top even when pressed by probing, and can realize a highly accurate temperature distribution at the time of temperature rise and cooling, and is lightweight and has a heat insulation effect Equipped with a wafer holder for wafer probers that can reduce the load on the lower drive system and cut off the inflow of heat, realize high-precision probing, and realize accurate measurement even after repeated use. An object of the present invention is to provide a wafer prober apparatus.
上記目的を達成するため、本発明のウェハプローバ用ウェハ保持体は、ウェハ載置面を有するチャックトップと、チャックトップにおいてウェハ載置面とは反対側の面に設置される温度制御手段と、前記チャックトップ及び／又は前記温度制御手段を支持する支持体と、該支持体の下部に設置された底板とを有し、該底板の熱膨張係数が、前記チャックトップの熱膨張係数以上であり、前記チャックトップ、支持体、底板の熱伝導率をそれぞれＫ１、Ｋ２、Ｋ３としたとき、Ｋ１＞Ｋ２かつＫ３＞Ｋ２であることを特徴とする。前記支持体は、前記チャックトップの下部に設けられており、空隙部を有する。また、前記温度制御手段と底板との間に空隙を有する。 In order to achieve the above object, a wafer holder for a wafer prober according to the present invention includes a chuck top having a wafer placement surface, temperature control means installed on a surface of the chuck top opposite to the wafer placement surface, A support for supporting the chuck top and / or the temperature control means; and a bottom plate installed at a lower portion of the support, and the thermal expansion coefficient of the bottom plate is equal to or greater than the thermal expansion coefficient of the chuck top. When the thermal conductivities of the chuck top, the support, and the bottom plate are K1, K2, and K3, respectively, K1> K2 and K3> K2. The support is provided below the chuck top and has a gap. Further, a gap is provided between the temperature control means and the bottom plate.
前記チャックトップ、支持体、底板は、全てセラミックス又はセラミックスと金属の複合体のいずれかであることが好ましい。 The chuck top, the support, and the bottom plate are all preferably made of ceramics or a composite of ceramics and metal.
また、前記チャックトップを加熱した時のチャックトップと前記底板の熱膨張量が略同一であることが好ましい。あるいは前記チャックトップを冷却したときのチャックトップと底板の熱収縮量が略同一であることが好ましい。略同一とは、熱膨張量あるいは熱収縮量の差が、５００μｍ以内であることをいう。 Moreover, it is preferable that the amount of thermal expansion of the chuck top and the bottom plate when the chuck top is heated is substantially the same. Alternatively, it is preferable that the amount of heat shrinkage between the chuck top and the bottom plate when the chuck top is cooled is substantially the same. “Substantially the same” means that the difference in thermal expansion or thermal shrinkage is within 500 μm.
前記底板の熱伝導率は、６０Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましい。また前記支持体の熱伝導率は、４０Ｗ／ｍＫ以下であることが好ましい。 The bottom plate preferably has a thermal conductivity of 60 W / mK or more. The thermal conductivity of the support is preferably 40 W / mK or less.
前記チャックトップが窒化アルミニウム、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、アルミニウムとシリコンと炭化ケイ素の複合体のいずれかであることが好ましい。 It is preferable that the chuck top is any one of aluminum nitride, silicon carbide, a composite of silicon and silicon carbide, a composite of aluminum and silicon carbide, and a composite of aluminum, silicon and silicon carbide.
前記支持体が、アルミナ、ムライトアルミナ、ムライト、コージライト、ステアタイト、窒化ケイ素のいずれかであることが好ましい。 The support is preferably any one of alumina, mullite alumina, mullite, cordierite, steatite, and silicon nitride.
前記底板が、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、アルミニウムとシリコンと炭化ケイ素の複合体のいずれかであることが好ましい。 It is preferable that the bottom plate is any one of aluminum nitride, silicon carbide, a composite of silicon and silicon carbide, a composite of aluminum and silicon carbide, and a composite of aluminum, silicon and silicon carbide.
上記本発明のウェハプローバ用ウェハ保持体は、ウェハプローバ用の温度制御ユニットに具備することができる。更に、この温度制御ユニットは、ウェハプローバに具備することができる。 The wafer holder for a wafer prober of the present invention can be provided in a temperature control unit for a wafer prober. Furthermore, this temperature control unit can be provided in a wafer prober.
本発明によれば、軽量で剛性が高く、昇温時や冷却時にウェハ保持体の厚み方向に温度差がついてもチャックトップが反りによって変形することがほとんど無く、均熱性及び急速な昇降温特性に優れ、更に繰り返し使用しても高精度な測定を再現できるウェハプローバ用ウェハ保持体およびそれを搭載したウェハプローバ用温度制御ユニット及びそれを搭載したウェハプローバを提供することができる。 According to the present invention, the chuck top is hardly deformed due to warping even when there is a temperature difference in the thickness direction of the wafer holder during temperature rise or cooling, and it is soaking and rapid temperature rise and fall characteristics. Further, it is possible to provide a wafer holder for a wafer prober capable of reproducing highly accurate measurements even when used repeatedly, a temperature control unit for a wafer prober equipped with the wafer holder, and a wafer prober equipped with the wafer prober.
本発明のウェハプローバ用ウェハ保持体の一実施態様は、ウェハ載置面を有するチャックトップと、チャックトップにおいてウェハ載置面とは反対側の面に設置される温度制御手段と、前記チャックトップ及び／又は前記温度制御手段を支持する支持体と、該支持体の下部に設置された底板とを有し、該底板の熱膨張係数が、前記チャックトップの熱膨張係数以上であり、前記チャックトップ、支持体、底板の熱伝導率をそれぞれＫ１、Ｋ２、Ｋ３としたとき、Ｋ１＞Ｋ２かつＫ３＞Ｋ２であることを特徴とする。前記支持体は、前記チャックトップの下部に設けられており、空隙部を有する。また、前記温度制御手段と底板との間に空隙を有する。 An embodiment of a wafer holder for a wafer prober according to the present invention includes a chuck top having a wafer placement surface, temperature control means installed on a surface of the chuck top opposite to the wafer placement surface, and the chuck top. And / or a support that supports the temperature control means, and a bottom plate installed at a lower portion of the support, and the thermal expansion coefficient of the bottom plate is greater than or equal to the thermal expansion coefficient of the chuck top. When the thermal conductivity of the top, support, and bottom plate is K1, K2, and K3, respectively, K1> K2 and K3> K2. The support is provided below the chuck top and has a gap. Further, a gap is provided between the temperature control means and the bottom plate.
前記チャックトップ、支持体、底板は、全てセラミックス又はセラミックスと金属の複合体のいずれかであり、ヤング率が１００ＧＰａ以上であることが好ましい。チャックトップと底板のヤング率は、２００ＧＰａ以上であることが更に好ましい。 The chuck top, the support, and the bottom plate are all made of ceramics or a composite of ceramics and metal, and preferably have a Young's modulus of 100 GPa or more. The Young's modulus of the chuck top and the bottom plate is more preferably 200 GPa or more.
ウェハに形成された半導体デバイスの電気的特性を、例えば−数十℃の低温から１５０〜２００℃の高温までの温度範囲において測定する際、温度制御手段によって加熱あるいは冷却された熱は、底板にも流入するが、底板の熱伝導率が低いと、底板の上下方向並びに面内方向のいずれの方向にも温度分布が発生し、この温度分布によって底板に反りが発生する。底板に反りが発生すると、底板の上に支持体を介して取り付けられたチャックトップのウェハ載置面にも反りが発生することが判った。 When measuring the electrical characteristics of a semiconductor device formed on a wafer, for example, in a temperature range from a low temperature of tens of degrees Celsius to a high temperature of 150 to 200 degrees Celsius, the heat heated or cooled by the temperature control means is applied to the bottom plate. However, if the thermal conductivity of the bottom plate is low, a temperature distribution is generated in both the vertical direction and the in-plane direction of the bottom plate, and the temperature distribution causes warping of the bottom plate. It has been found that when the bottom plate is warped, the wafer mounting surface of the chuck top attached to the bottom plate via a support is also warped.
ところが、底板の熱伝導率が支持体の熱伝導率よりも高ければ、底板の上下方向並びに面内方向のいずれの方向の温度分布を小さくすることができ、反りを抑えることができることを見出した。底板の熱伝導率は、６０Ｗ／ｍＫ以上であれば、より温度分布を均一にすることができるので、反りの発生をより小さくすることができる。 However, it has been found that if the thermal conductivity of the bottom plate is higher than the thermal conductivity of the support, the temperature distribution in either the vertical direction or in-plane direction of the bottom plate can be reduced, and warpage can be suppressed. . If the thermal conductivity of the bottom plate is 60 W / mK or more, the temperature distribution can be made more uniform, and the occurrence of warpage can be further reduced.
底板の上には、空隙部を有する支持体が設けられている。この空隙部は、断熱効果を有するので、温度制御手段からの熱が、底板並びに底板の下部に設けられた駆動部に伝わるのを効果的に抑えることができる。しかし、支持体を介して熱は底板に伝わるので、支持体の熱伝導率は低い方が好ましい。具体的には４０Ｗ／ｍＫ以下であることが望ましい。 A support having a gap is provided on the bottom plate. Since this void portion has a heat insulating effect, it is possible to effectively suppress the heat from the temperature control means from being transmitted to the bottom plate and the drive unit provided at the bottom of the bottom plate. However, since heat is transmitted to the bottom plate through the support, it is preferable that the support has a low thermal conductivity. Specifically, it is desirable that it is 40 W / mK or less.
また、前記チャックトップを加熱した時のチャックトップと前記底板の熱膨張量が略同一であることが好ましい。あるいは前記チャックトップを冷却したときのチャックトップと底板の熱収縮量が略同一であることが好ましい。略同一とは、熱膨張量あるいは熱収縮量の差が、５００μｍ以内であることをいう。 Moreover, it is preferable that the amount of thermal expansion of the chuck top and the bottom plate when the chuck top is heated is substantially the same. Alternatively, it is preferable that the amount of heat shrinkage between the chuck top and the bottom plate when the chuck top is cooled is substantially the same. “Substantially the same” means that the difference in thermal expansion or thermal shrinkage is within 500 μm.
チャックトップと底板の熱膨張量あるいは熱収縮量が異なると、熱膨張量あるいは熱収縮量の差を吸収するためにチャックトップあるいは底板が変形するので、チャックトップのウェハ載置面に反りが発生する。例えば、チャックトップを加熱した場合、チャックトップの温度の方が底板の温度よりも高いので、チャックトップの熱膨張量と底板の熱膨張量を略同一にするためには、チャックトップの熱膨張係数が、底板の熱膨張係数よりも小さいことが好ましい。 If the amount of thermal expansion or shrinkage between the chuck top and the bottom plate is different, the chuck top or bottom plate will be deformed to absorb the difference between the amount of thermal expansion or the amount of thermal shrinkage, and the wafer mounting surface of the chuck top will be warped. To do. For example, when the chuck top is heated, the temperature of the chuck top is higher than the temperature of the bottom plate. Therefore, in order to make the thermal expansion amount of the chuck top and the thermal expansion amount of the bottom plate substantially the same, The coefficient is preferably smaller than the thermal expansion coefficient of the bottom plate.
また、本発明のウェハプローバ用ウェハ保持体は、前記温度制御手段においてチャックトップと対向する面とは反対側の面に設置される反り防止板を有することが好ましい。これにより、ウェハに形成された半導体デバイスの電気的特性を、例えば−数十℃の低温から１５０〜２００℃の高温までの温度範囲において測定する際、チャックトップとチャックトップに取り付けられた例えば金属製の冷却モジュールやヒータ等の温度制御手段の各部材との熱膨張差によって生じる反りによるチャックトップの変形を防止することができ、上記温度範囲において常温時と変わらず高精度なプロービングを実現することができる。 In addition, the wafer holder for a wafer prober of the present invention preferably has a warp prevention plate installed on the surface opposite to the surface facing the chuck top in the temperature control means. Thereby, when measuring the electrical characteristics of the semiconductor device formed on the wafer in a temperature range from a low temperature of −several tens of degrees Celsius to a high temperature of 150 to 200 degrees Celsius, for example, the chuck top and, for example, a metal attached to the chuck top It can prevent deformation of the chuck top due to warpage caused by differences in thermal expansion with each member of temperature control means such as cooling modules and heaters, and realizes high-precision probing in the above temperature range, which is the same as normal temperature be able to.
ウェハ載置面を有するチャックトップに反り防止板を具備することにより、ウェハプローバ用ウェハ保持体は高い剛性を有する。これらに剛性の高い材料を用いることで、プロービング時の押圧によるチャックトップの変形をより抑えることができるので、繰り返し使用しても高精度な測定を再現できる。 By providing the chuck top having the wafer mounting surface with the warp preventing plate, the wafer holder for the wafer prober has high rigidity. By using a material having high rigidity for these, deformation of the chuck top due to pressing during probing can be further suppressed, so that highly accurate measurement can be reproduced even when used repeatedly.
チャックトップと反り防止板の熱膨張係数は、略同一であることが好ましい。略同一にすることによって、加熱時あるいは冷却時のチャックトップの熱膨張係数差による変形を抑えることができる。 It is preferable that the coefficient of thermal expansion of the chuck top and the warpage preventing plate is substantially the same. By making them substantially the same, deformation due to the difference in coefficient of thermal expansion of the chuck top during heating or cooling can be suppressed.
更に、本発明の実施の形態の具体例を図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態の一例である。本発明のウェハプローバ用ウェハ保持体１は、ウェハ載置面１０ａを有するチャックトップ１０と、チャックトップ１０においてウェハ載置面１０ａとは反対側の面に設置される温度制御手段２０と、チャックトップ１０を支持する支持体４０と、支持体４０の下部に設置された底板５０とから構成される。
Further, a specific example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an example of an embodiment of the present invention. A
あるいは、図２に他の具体例を示すように、本発明のウェハプローバ用ウェハ保持体１は、ウェハ載置面１０ａを有するチャックトップ１０と、チャックトップ１０においてウェハ載置面１０ａとは反対側の面に設置される温度制御手段２０と、温度制御手段２０を支持する支持体４０と、支持体４０の下部に設置された底板５０とから構成される。
Alternatively, as shown in FIG. 2, the
いずれの構成においても、底板５０の熱伝導率が支持体４０の熱伝導率よりも高い。これにより、底板５０の温度分布を均一にすることができるので、温度制御手段２０によってウェハプローバ用ウェハ保持体１の温度を高温又は低温に変化させても、チャックトップ１０の反りによる変形はほとんど生じない。
In any configuration, the thermal conductivity of the
また、チャックトップ１０の熱伝導率は支持体４０の熱伝導率よりも高い。昇温時や冷却時のチャックトップに搭載されるウェハの温度分布を均一にするために、チャックトップの熱伝導率は高い方が好ましい。チャックトップを支持する支持体の熱伝導率は、チャックトップの熱を下部に伝えにくくするために低い方が好ましい。支持体の熱伝導率がチャックトップの熱伝導率よりも高い場合は、チャックトップの熱を下部に伝達しやすくなるので、チャックトップの温度分布を悪化させるだけでなく、支持体を通して底板やさらにその下部の駆動機構にも熱を伝えてしまい、駆動系の精度を悪化させ、高精度なプロービングができなくなるという問題が発生することがある。
Further, the thermal conductivity of the
前述のように、温度制御手段からの熱の伝わりをできるだけ少なくするために、支持体４０の熱伝導率は、低い方が好ましいが、底板５０の熱伝導率が支持体４０の熱伝導率よりも低い場合、底板に伝わった熱は、底板内で平面方向あるいは厚み方向に伝わりにくくなるので、底板に温度分布が発生する。底板に温度分布が発生すると、底板に反りが発生するので、支持体を介して取り付けられたチャックトップ１０のウェハ載置面１０ａ平面度を悪化させる。逆に、底板５０の熱伝導率が支持体４０の熱伝導率よりも高い場合は、底板に伝わった熱が底板内に拡散しやすくなるので、底板の温度分布は少なくなるので、底板の反りも低減することができる。
As described above, in order to minimize the transfer of heat from the temperature control means, the thermal conductivity of the
チャックトップ１０のウェハ載置面１０ａの平面度は、１０μｍ以下であることが好ましい。１０μｍを超えると、プロービング時のプローブピンが片あたりを起こして特性を正しく評価できなかったり、接触不良によって誤って不良品であると判定して歩留りを悪く評価したりすることがある。また、チャックトップ１０のウェハ載置面１０ａと、底板５０の底面との平行度は１０μｍ以下であることが好ましい。
The flatness of the
室温時にチャックトップ１０のウェハ載置面１０ａの平面度及びこれと底板の底面との平行度がそれぞれ１０μｍ以下であっても、例えば２００℃でのプロービング時にこれら平面度や平行度が１０μｍを超えると、前述と同様に好ましくない。また、例えば−５０℃でのプロービング時においても同様である。すなわち、プロービングを行う温度範囲全域において平面度及び平行度は１０μｍ以下であることが好ましい。
Even when the flatness of the
例えば、底板５０の熱膨張係数が、チャックトップ１０の熱膨張係数より５×１０−６／Ｋ大きい場合には、１００〜２００℃に昇温した場合、底板５０の熱膨張量がチャックトップ１０の熱膨張量よりも大きくなるので、支持体４０を介して底板５０に取り付けられたチャックトップ１０のウェハ載置面１０ａは中凹状に湾曲するような応力がかかり、ウェハ載置面１０ａの平面度は悪化する。
For example, when the thermal expansion coefficient of the
このように、室温時にチャックトップ１０のウェハ載置面１０ａの平面度及びそれと底板の底面との平行度が１０μｍ以下で良好であっても、１００〜２００℃に昇温されたときのプロービング時に、これら平面度や平行度が１０μｍを超えると好ましくない。
Thus, even when the flatness of the
逆に−５０℃に冷却した場合には、底板５０がチャックトップ１０に比べてより収縮して小さくなるため、チャックトップ１０のウェハ載置面１０ａが中凸状に湾曲するような応力がかかり、チャックトップ１０のウェハ載置面１０ａの平面度が悪化する。このように、室温時にチャックトップ１０のウェハ載置面１０ａの平面度及びそれと底板の底面との平行度が１０μｍ以下で良好であっても、−５０℃に冷却されたときのプロービング時に、これら平面度や平行度が１０μｍを超えると好ましくない。
On the contrary, when cooled to −50 ° C., the
したがって、底板５０とチャックトップ１０の熱膨張係数差は、５×１０−６／Ｋ以下であることが好ましい。また、昇温した時の底板５０とチャックトップ１０の熱膨張量、あるいは冷却したときの熱収縮量は、略同一であることが好ましい。
Accordingly, the difference in thermal expansion coefficient between the
支持体４０は、チャックトップ１０の中心部に加えて、チャックトップ１０に対して同心円状の円上に周方向に均等に配置することが好ましい。このとき、同心円状の円の直径は、チャックトップ１０の直径の１／２以上であることが好ましい。この値が１／２未満であれば、プロービング時にチャックトップ１０の端部を押圧した際、チャックトップ１０の変形量（撓み量）が許容値を超え、適正なプロービングを行うことができなくなるおそれがある。
In addition to the center portion of the
支持体４０は、チャックトップ１０に対して、同心円状の１つの円上に周方向に均等に複数箇所配置してもよい。また、直径の異なる複数の円をチャックトップ１０に対して同心円状に配置した各円上に、周方向に均等に複数箇所配置してもよい。支持体４０が、温度制御手段を支持する場合も同様である。
The
支持体４０の数は、多ければ多いほどプロービング時の押圧による撓みに対しては有利であるが、多すぎると例えば図１の場合、温度制御手段２０に支持体４０用の貫通孔を多数設けなければならないので、均熱性が低下するおそれがある。チャックトップ１０と支持体４０の接触面積は、チャックトップ１０のウェハ載置面１０ａの面積の２０％以下が好ましい。この範囲であれば、均熱性を損なわずに高い剛性を保つことができる。
The larger the number of the
更に、図３、図４を参照して、本発明の別な形態の具体例を説明する。図３は、本発明のウェハプローバ用ウェハ保持体の一具体例である。このウェハプローバ用ウェハ保持体１は、ウェハ載置面１０ａを有するチャックトップ１０と、チャックトップ１０においてウェハ載置面１０ａとは反対側の面に設置される温度制御手段２０と、温度制御手段２０においてチャックトップ１０に対向する面とは反対側の面に配置される反り防止板３０とから構成される。
Furthermore, a specific example of another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a specific example of a wafer holder for a wafer prober according to the present invention. The wafer
反り防止板３０とチャックトップ１０の熱膨張係数は、略同一であることが好ましい。これにより、温度制御手段２０によってウェハプローバ用ウェハ保持体１の温度を高温又は低温に変化させても、チャックトップ１０の反りによる変形はほとんど生じない。
It is preferable that the thermal expansion coefficients of the
すなわち、熱膨張係数が略同一であるチャックトップ１０と反り防止板３０によって温度制御手段２０を挟持することで、温度制御手段２０によってチャックトップ１０が高温に加熱される場合も、逆に低温に冷却される場合も、チャックトップ１０と反り防止板３０の熱膨張量を略同一にしてバランスさせることができる。これにより、反り防止板３０がない場合や反り防止板３０とチャックトップ１０の熱膨張係数が大きく解離している場合に比べて温度変化によるチャックトップ１０の変形量を小さくすることができる。
That is, when the temperature control means 20 is sandwiched between the
図３に示すように、支持体４０は、温度制御手段２０並びに反り防止板３０を貫通して、チャックトップ１０を直接支持してもよく、図４に示すように反り防止板を支持してもよい。いずれの場合でも、支持体４０の下部に設置された底板５０の熱伝導率は、支持体４０の熱伝導率よりも高いことが必要である。
As shown in FIG. 3, the
温度制御手段２０は、発熱体及び／又は冷却モジュールからなり、チャックトップ１０は、この温度制御手段２０によって加熱及び／又は冷却される。近年、半導体ウェハのプロービングにおいては、ウェハを１００〜２００℃の温度に加熱する場合が多く、もしチャックトップ１０を加熱する発熱体の熱が支持体４０並びに底板５０に伝わることを防止することができなければ、底板５０の下部に備わる駆動系に熱が伝わり、当該駆動系を構成する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１０の上面（ウェハ載置面１０ａ）の平面度や平行度を著しく劣化させる原因となる。
The
これに対して、本発明では、支持体４０は、チャックトップ１０あるいは温度制御手段２０を複数の局部のみで支持することができるため、チャックトップ１０あるいは温度制御手段２０と支持体４０との接触面積を低減でき、更に支持体４０は空隙部６０を有することから断熱効果が高く平面度や平行度を著しく劣化させることはない。
On the other hand, in the present invention, since the
温度制御手段２０としてチャックトップ１０とほぼ同サイズの外径を有する発熱体を具備することができる。この場合は、抵抗発熱体をマイカやシリコン樹脂などの絶縁シートで挟み込んだ構造にするのが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る。例えば、ニッケル、ステンレス、銀、タングステン、モリブデン、ニクロム又はこれらの金属の合金からなる例えば金属箔を用いることができる。また、抵抗発熱体は、後述するようにチャックトップのウェハ載置面とは反対側の面に形成することもできる。
A heating element having an outer diameter substantially the same size as the
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、抵抗発熱体の形状に加工するとき、エッチングなどの手法により、抵抗発熱体の回路パターンを比較的精度良く形成することができるからである。また、比較的安価である上、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からである。 Of these metals, stainless steel and nichrome are preferred. This is because when stainless steel or nichrome is processed into the shape of the resistance heating element, the circuit pattern of the resistance heating element can be formed with relatively high accuracy by a technique such as etching. In addition, it is relatively inexpensive and has oxidation resistance, so that it can withstand long-term use even when the use temperature is high.
また、抵抗発熱体を挟み込む絶縁シートは、耐熱性を有する絶縁体であれば特に制約はない。例えば上記のようにマイカや、シリコン樹脂やエポキシ樹脂、フェノール樹脂などが挙げられる。また、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、樹脂にフィラーを分散させることができる。樹脂に分散するフィラーの役割は、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、樹脂との反応性がなければ特に制約はなく、例えば窒化ホウ素や、窒化アルミニウム、アルミナ、シリカ等を使用することができる。 Further, the insulating sheet sandwiching the resistance heating element is not particularly limited as long as it is a heat-resistant insulator. For example, mica, silicon resin, epoxy resin, phenol resin, etc. are mentioned as mentioned above. Further, when the resistance heating element is sandwiched between such insulating resins, a filler can be dispersed in the resin in order to more smoothly transmit the heat generated by the resistance heating element to the chuck top. The role of the filler dispersed in the resin is to increase the thermal conductivity of silicon resin and the like, and the material is not particularly limited as long as there is no reactivity with the resin. For example, boron nitride, aluminum nitride, alumina, silica, etc. Can be used.
また、温度制御手段が冷却モジュールを具備する場合は、冷却モジュールの水路にチラー（図示せず）で冷却した不凍冷媒を供給することによって、チャックトップを急速に冷却することができる。 When the temperature control means includes a cooling module, the chuck top can be rapidly cooled by supplying the antifreeze refrigerant cooled by a chiller (not shown) to the water channel of the cooling module.
チャックトップにおいてウェハ載置面とは反対側の面に冷却モジュールを隣接して設置し、更に冷却モジュールの下面に絶縁シートに挟み込まれた構造の抵抗発熱体を隣接して設置することができる。また、冷却モジュールと絶縁シートで挟み込まれた抵抗発熱体とを前記とは逆に設置することもできる。 A cooling module can be installed adjacent to the surface of the chuck top opposite to the wafer mounting surface, and a resistance heating element having a structure sandwiched between insulating sheets can be installed adjacent to the lower surface of the cooling module. Further, the cooling module and the resistance heating element sandwiched between the insulating sheets can be installed in the opposite manner.
チャックトップを加熱する発熱体とチャックトップとの間には、電磁波を遮断（シールド）するための金属層（図示せず）を設けることが好ましい。この電磁波シールド用金属は、発熱体等で発生した電磁波や電場等のウェハのプロービングに影響を与えるノイズを遮断する役割を有している。このノイズは通常の電気特性の測定には大きな影響を与えないが、ウェハの特に高周波特性を測定する場合に顕著に影響を及ぼすものである。 It is preferable to provide a metal layer (not shown) for shielding (shielding) electromagnetic waves between the heating element for heating the chuck top and the chuck top. This metal for electromagnetic wave shielding has a role of blocking noise that affects the probing of the wafer such as electromagnetic waves and electric fields generated by a heating element or the like. This noise does not have a great influence on the measurement of normal electrical characteristics, but it has a significant influence on the measurement of the high frequency characteristics of the wafer.
この電磁波シールド用金属層は、例えば、発熱体とチャックトップとの間に挿入される金属箔から形成され、チャックトップ及び発熱体から絶縁されている必要がある。金属箔の材料には特に制約はないが、発熱体が２００℃程度の温度になるため、ステンレスやニッケル、あるいはアルミニウム等の箔が好ましい。 The electromagnetic wave shielding metal layer is formed of, for example, a metal foil inserted between the heating element and the chuck top, and needs to be insulated from the chuck top and the heating element. Although there is no restriction | limiting in particular in the material of metal foil, Since a heat generating body becomes the temperature of about 200 degreeC, foil, such as stainless steel, nickel, or aluminum, is preferable.
チャックトップが絶縁体である場合は、電磁波シールド用金属層と、チャックトップのウェハ載置面に形成されたチャックトップ導体層との間、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波シールド用金属層と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ェ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。そこで、このノイズを低減するために、電磁波シールド用金属層とチャックトップとの間に絶縁層（図示せず）を形成して上記ノイズを低減することが好ましい。 When the chuck top is an insulator, between the electromagnetic shielding metal layer and the chuck top conductor layer formed on the wafer mounting surface of the chuck top, and when the chuck top is a conductor, the chuck top itself A capacitor on an electric circuit is formed between the electromagnetic shielding metal layer, and this capacitor component may affect noise when probing the wafer. Therefore, in order to reduce this noise, it is preferable to reduce the noise by forming an insulating layer (not shown) between the electromagnetic shielding metal layer and the chuck top.
更に、チャックトップと電磁波シールド用金属層との間に、絶縁層を介してガード電極層（図示せず）を備えることが好ましい。このガード電極層を後述する底板に形成される金属層に接続することで、ウェハの高周波特性を測定するときに影響するノイズを更に低減することができる。すなわち発熱体と支持体とを併せた全体を導体で覆うことで、高周波におけるウェハ特性測定時のノイズの影響を小さくすることができる。更に、ガード電極層を支持体に設けた金属層に接続することにより、ノイズの影響を更に小さくすることができる。 Furthermore, it is preferable to provide a guard electrode layer (not shown) through an insulating layer between the chuck top and the electromagnetic shielding metal layer. By connecting this guard electrode layer to a metal layer formed on the bottom plate, which will be described later, it is possible to further reduce noise that affects when measuring the high-frequency characteristics of the wafer. That is, by covering the whole of the heating element and the support with a conductor, it is possible to reduce the influence of noise when measuring wafer characteristics at high frequencies. Furthermore, the influence of noise can be further reduced by connecting the guard electrode layer to the metal layer provided on the support.
支持体の形状は、特に制約はなく、棒状体であっても円錐体状や角錐体状であっても良く、筒状体であっても良い。筒状体の場合は、筒状体の内側にネジなどの締結手段７０を挿通させることによって、冷却モジュールや発熱体等の温度制御手段２０に余分な加工を施すことなくチャックトップ１０と底板５０とを固定することができるので好ましい。
The shape of the support is not particularly limited, and may be a rod-like body, a cone shape or a pyramid shape, or a cylindrical body. In the case of a cylindrical body, by inserting a fastening means 70 such as a screw through the inside of the cylindrical body, the
底板５０のヤング率は２００ＧＰａ以上であることが好ましい。底板のヤング率が２００ＧＰａ未満である場合は、底板の厚みを薄くできないため、空隙部６０の容積を十分確保できず、断熱効果が期待できない。更に、冷却モジュールを搭載するスペースも確保できない。また、より好ましいヤング率は３００ＧＰａ以上である。３００ＧＰａ以上のヤング率を有する材料を用いれば、底板の変形も大幅に低減することができるので、底板５０をより小型化、軽量化できるため特に好ましい。
The Young's modulus of the
底板５０の熱伝導率は、支持体４０の熱伝導率よりも高ければ良いが、６０Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましい。底板５０の熱伝導率が支持体４０の熱伝導率よりも低い場合には、支持体４０等を介して伝わってきた熱が、底板内部で均一に分散しないので、底板内部に温度分布が生じて、底板が変形するので、支持体を介して底板に締結されているチャックトップ１０のウェハ載置面１０ａの平坦度が悪化する。底板５０の熱伝導率が６０Ｗ／ｍＫ以上である場合には、前記底板に伝わってきた熱が、より均一に分散するので、底板の変形がより少なくなるので、チャックトップ１０のウェハ載置面１０ａの平坦度の変化をより少なくすることができる。
Although the heat conductivity of the
これらを満たす具体的な底板５０の材質として、窒化アルミニウム、炭化ケイ素、アルミニウムと炭化ケイ素の複合体、シリコンと炭化ケイ素の複合体、アルミニウムとシリコンと炭化ケイ素の複合体などを挙げることができる。
Specific examples of the material for the
また、支持体４０のヤング率は１００ＧＰａ以上であることが好ましい。支持体のヤング率が１００ＧＰａ未満である場合には、多数の支持体を配置する必要があるが、支持体を多数配置すると温度制御手段との接触を回避する穴を温度制御手段に多数設ける必要が生じ、温度制御手段の温度分布を均一にすることが困難となるので好ましくない。また、より好ましいヤング率は、底板と同じ２００ＧＰａ以上である。
The Young's modulus of the
支持体の熱伝導率は、４０Ｗ／ｍＫ以下であることが好ましい。４０Ｗ／ｍＫを超えると、チャックトップ１０に加えられた熱が容易に底板５０に伝わり、駆動系の精度に影響を及ぼすからである。前述したように、近年、プロービング時の温度として１５０〜２００℃という高温が要求されるため、支持体の熱伝導率は１０Ｗ／ｍＫ以下であることが好ましく、５Ｗ／ｍＫ以下であることが特に好ましい。
The thermal conductivity of the support is preferably 40 W / mK or less. This is because if it exceeds 40 W / mK, the heat applied to the
支持体の熱膨張係数は、チャックトップの熱膨張係数よりも大きい方が好ましい。支持体の熱膨張係数が、チャックトップの熱膨張係数と同じかあるいは小さい場合には、高温時の支持体の熱膨張量が、チャックトップの熱膨張量よりも小さくなるので、チャックトップを変形させる可能性があるため好ましくない。 The thermal expansion coefficient of the support is preferably larger than the thermal expansion coefficient of the chuck top. If the thermal expansion coefficient of the support is the same or smaller than the thermal expansion coefficient of the chuck top, the thermal expansion amount of the support at a high temperature is smaller than the thermal expansion amount of the chuck top. This is not preferable because it may cause
支持体の材質としては、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）、ムライト、コージライト、ステアタイト、窒化ケイ素を挙げることができる。ムライトは熱伝導率が小さく断熱効果が大きい点が、アルミナはヤング率が大きく、剛性が高い点が好ましい。ムライト−アルミナ複合体は熱伝導率がアルミナよりも小さく且つヤング率がムライトよりも大きく、総合的に好ましい。 Examples of the material for the support include alumina, a composite of mullite and alumina (mullite-alumina composite), mullite, cordierite, steatite, and silicon nitride. It is preferable that mullite has a low thermal conductivity and a large heat insulating effect, and alumina has a high Young's modulus and high rigidity. The mullite-alumina composite is generally preferable because it has a thermal conductivity smaller than that of alumina and a Young's modulus larger than that of mullite.
前記支持体４０とチャックトップ１０もしくは底板５０との接触部分の表面粗さは、Ｒａ０．１μｍ以上であることが好ましい。表面粗さがＲａ０．１μｍ未満である場合、支持体とチャックトップもしくは底板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、Ｒａ０．１μｍ以上の場合に比較して熱の伝達量が大きくなるため好ましくない。また、表面粗さの上限は特にはない。但し、表面粗さＲａが５μｍ以上の場合、その表面を処理するためのコストが高くなることがある。
The surface roughness of the contact portion between the
表面粗さをＲａ０．１μｍ以上にするための手法としては、研磨加工や、サンドブラスト等による処理を行うと良い。但しこの場合においては、その研磨条件やブラスト条件を適切に定め、Ｒａ０．１μｍ以上に制御する必要がある。また底板５０の底面の表面粗さはＲａ０．１μｍ以上であることが好ましい。上記と同様、表面粗さを粗くすることによって、駆動系への伝熱量を小さくすることができる。チャックトップ、支持体、底板のそれぞれの接触界面の表面粗さをＲａ０．１μｍ以上とすることで、底板の底面から逃げる熱量を低減できるため、結果的に発熱体への電力供給量を削減することができる。
As a method for setting the surface roughness to Ra 0.1 μm or more, it is preferable to perform a process such as polishing or sandblasting. However, in this case, it is necessary to appropriately determine the polishing conditions and blasting conditions, and to control Ra to 0.1 μm or more. The surface roughness of the bottom surface of the
前記支持体と、これらのチャックトップとの接触面との直角度、またはこれらの底板との接触面との直角度は、測定長１００ｍｍに換算して、１０ｍｍ以下であることが好ましい。例えば、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に加わる際に、支持体自身の変形が発生しやすくなるからである。 The perpendicularity between the support and the contact surfaces with these chuck tops, or the perpendicularity with the contact surfaces with these bottom plates, is preferably 10 mm or less in terms of a measurement length of 100 mm. For example, if the squareness exceeds 10 mm, the support itself is likely to be deformed when the pressure applied from the chuck top is applied to the support.
前記底板の表面には、金属層が形成されていることが好ましい。なぜなら、チャックトップを加熱するための発熱体、プローバの駆動部、さらには周囲の機器等から発生する電場や電磁波が、ウェハの検査時にノイズとなり、影響を及ぼすおそれがあるが、底板に金属層を形成すれば、この電磁波を遮断することができるからである。金属層を形成する方法としては、特に制約はない。例えば、銀や金、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はけなどで塗布して焼き付けて形成することができる。 A metal layer is preferably formed on the surface of the bottom plate. This is because the electric field and electromagnetic waves generated from the heating element for heating the chuck top, the drive unit of the prober, and the surrounding equipment may cause noise and influence when inspecting the wafer. This is because this electromagnetic wave can be blocked. There is no restriction | limiting in particular as a method of forming a metal layer. For example, a conductive paste obtained by adding glass frit to a metal powder such as silver, gold, nickel, or copper can be applied by baking and baked.
また、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し、表面にメッキで金属層を形成することも可能である。また、これらの手法を組み合わせることも可能である。すなわち、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。これらの手法のうち特にメッキまたは溶射が好ましい。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。 Further, a metal such as aluminum or nickel may be formed by thermal spraying, or a metal layer may be formed on the surface by plating. It is also possible to combine these methods. That is, after baking the conductor paste, a metal such as nickel may be plated, or the plating may be formed after thermal spraying. Of these methods, plating or thermal spraying is particularly preferable. Plating is preferable because it has high adhesion strength and high reliability. Thermal spraying is preferable because a metal film can be formed at a relatively low cost.
また、金属層は、底板の表面の少なくとも一部に導体を具備することでもよい。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、ステンレスや、ニッケル、アルミニウムなどを挙げることができる。 The metal layer may include a conductor on at least a part of the surface of the bottom plate. The material to be used is not particularly limited as long as it is a conductor. For example, stainless steel, nickel, aluminum, etc. can be mentioned.
導体を具備する方法は、底板の側面にリング形状の導体を取り付けることが可能である。すなわち、上記した材質の金属箔を底板の外径よりも大きい寸法でリング形状に成形し、これを底板の側面に取り付けることができる。この導体リングをチャックトップの外径より大きくすることでチャックトップとは接触することなく、底板の底部からチャックトップの上面までの側面全体をカバーすることもできる。 In the method including the conductor, the ring-shaped conductor can be attached to the side surface of the bottom plate. That is, the metal foil of the above-described material can be formed into a ring shape with a dimension larger than the outer diameter of the bottom plate, and can be attached to the side surface of the bottom plate. By making the conductor ring larger than the outer diameter of the chuck top, the entire side surface from the bottom of the bottom plate to the upper surface of the chuck top can be covered without contacting the chuck top.
また底板の底面部分に、金属箔あるいは金属板を取り付けてもよく、これを側面に取り付けた金属箔と接続することでより、電磁波を遮断する効果（ガード効果）を高めることができる。また、金属箔あるいは金属板を底板の上面に取り付けても良く、これを側面及び底面に取り付けた金属箔と接続することでよりガード効果を高めることができる。このような手法を採用することによって、メッキや導体ペーストを塗布する場合と比較して、比較的安価に上記効果を得ることができるため好ましい。 Moreover, you may attach metal foil or a metal plate to the bottom face part of a baseplate, and the effect (guard effect) which interrupts electromagnetic waves can be heightened by connecting this with the metal foil attached to the side surface. Moreover, you may attach a metal foil or a metal plate to the upper surface of a bottom plate, and a guard effect can be heightened more by connecting this with the metal foil attached to the side surface and the bottom face. By adopting such a method, it is preferable because the above effects can be obtained at a relatively low cost as compared with the case of applying plating or conductive paste.
金属箔および金属板と底板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、金属箔及び金属板を底板に取り付けることができる。また底板の底面部と側面部の金属箔及び金属板を一体化することが好ましい。 Although there is no restriction | limiting in particular regarding the fixing method of metal foil and a metal plate, and a baseplate, For example, metal foil and a metal plate can be attached to a baseplate using a metal screw. Moreover, it is preferable to integrate the metal foil and metal plate of the bottom part and side part of a bottom plate.
チャックトップのウェハ載置面には、チャックトップ導体層を形成する。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、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こと、及びチャックトップに載置するウェハに影響を及ぼすチャックトップより下部からの電磁ノイズを遮断するため、アースに落とす役割を担わせることである。 A chuck top conductor layer is formed on the wafer mounting surface of the chuck top. The purpose of forming the chuck top conductor layer is to protect the chuck top from corrosive gases, acids, alkali chemicals, organic solvents, water, etc., which are usually used in semiconductor manufacturing, and to the wafer placed on the chuck top. In order to block the electromagnetic noise from the lower part of the affected chuck top, the role of dropping to the earth is taken.
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手法、蒸着やスパッタ等の手法、あるいは溶射やメッキ等の手法が挙げられる。これらのうちでも、特に溶射法とメッキ法が好ましい。なぜなら、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しないこと、またコストが比較的安価であるために特性の優れた安価な導体層を形成することができるからである。 The method for forming the chuck top conductor layer is not particularly limited, and examples thereof include a technique in which a conductor paste is applied by screen printing and then firing, a technique such as vapor deposition and sputtering, and a technique such as spraying and plating. Of these, thermal spraying and plating are particularly preferable. This is because, when the conductor layer is formed, no heat treatment is involved, so that the chuck top itself is not warped by the heat treatment, and the cost is relatively low, so an inexpensive conductor layer having excellent characteristics is formed. Because it can.
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。この方法により、良好な密着強度を有し且つ良好な電気伝導性を有する導電層を形成することができるからである。すなわち、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。これは溶射される材料、例えばアルミニウムやニッケル等は、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、この形成された化合物がチャックトップの表面層と反応し、強固に密着することができる。しかし、溶射された膜に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。 In particular, it is particularly preferable to form a sprayed film on the chuck top and form a plating film thereon. This is because a conductive layer having good adhesion strength and good electrical conductivity can be formed by this method. That is, the thermal sprayed film has better adhesion to ceramics or metal-ceramics than the plated film. This is because the material to be sprayed, such as aluminum or nickel, forms some oxides, nitrides or oxynitrides at the time of spraying, and the formed compound reacts with the surface layer of the chuck top and adheres firmly. be able to. However, since the sprayed film contains these compounds, the conductivity of the film is lowered.
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かわりに、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ことによって、メッキ膜は溶射膜に対しては、溶射膜が金属であることから良好な密着強度を有し、さら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。 On the other hand, since plating can form a substantially pure metal, the adhesion strength with the chuck top is not as high as that of the sprayed film, but a conductor layer having excellent conductivity can be formed. Therefore, by forming a sprayed film on the base and forming a plated film thereon, the plated film has good adhesion strength to the sprayed film because the sprayed film is metal, and even better It is particularly preferable because it can provide excellent electrical conductivity.
さらにチャックトップ上の導体層の表面さはＲａで０．５μｍ以下であることが好ましい。なぜなら、表面粗さが０．５μｍを超えると、発熱量の大きなウェハの測定をする場合、プロービング時にウェハ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ウェハ自身が昇温されて熱破壊してしまうことがあるからである。表面粗さはＲａで０．１μｍ以下であればより効率良く放熱でき、更に０．０２μｍ以下であるとより効率よく放熱できるため好ましい。 Further, the surface thickness of the conductor layer on the chuck top is preferably 0.5 μm or less in terms of Ra. This is because when the surface roughness exceeds 0.5 μm, when measuring a wafer with a large calorific value, the heat generated by the self-heating of the wafer during probing cannot be dissipated from the chuck top, and the temperature of the wafer rises. This is because it may be destroyed by heat. If the surface roughness Ra is 0.1 μm or less, heat can be radiated more efficiently, and if it is 0.02 μm or less, heat can be radiated more efficiently.
温度制御手段によって加熱し、例えば２００℃でチャックトップ上のウェハをプロービングする際、底板下面の温度が１５０℃以下であることが好ましい。１５０℃を超えると、底板の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、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不具合を生じ、ウェハの正確な評価ができなくなるおそれがある。また、２００℃昇温して測定後に室温測定をする際、２００℃から室温までの冷却に時間を要するためスループットが悪くなる。 For example, when probing the wafer on the chuck top at 200 ° C. by heating by the temperature control means, it is preferable that the temperature of the bottom plate lower surface is 150 ° C. or less. If the temperature exceeds 150 ° C, the prober drive system provided at the bottom of the bottom plate will be distorted due to the difference in thermal expansion coefficient, and the accuracy will be lost. May occur, and accurate evaluation of the wafer may not be possible. In addition, when measuring the temperature at 200 ° C. and measuring the room temperature after the measurement, it takes time to cool from 200 ° C. to room temperature, resulting in a poor throughput.
チャックトップ１０のヤング率は、２００ＧＰａ以上が好ましく、更には３００ＧＰａ以上が好ましい。ヤング率が２００ＧＰａ未満であると、プロービング時にチャックトップ１０に加わる荷重によりチャックトップ１０に撓みが発生するからである。その結果、チャックトップ１０上面の平面度、平行度が著しく劣化し、プローブピンの接触不良が発生するので、正確な検査ができない。更にはウェハの破損を招くこともある。
The Young's modulus of the
また、チャックトップ１０の熱伝導率は、１５０Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましい。１５０Ｗ／ｍＫ未満である場合、チャックトップ１０の上に載置するウェハの温度分布が悪くなり好ましくない。一方、熱伝導率が１５０Ｗ／ｍＫ以上であれば、プロービングに支障のない程度の均熱性を得ることができる。
The thermal conductivity of the
チャックトップ１０の厚みは８ｍｍ以上、更には１０ｍｍ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１０に加わる荷重によりチャックトップ１０に撓みが生じ、チャックトップ１０の上面の平面度、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なくなるからである。更には、ウェハの破損を招くこともある。
The thickness of the
チャックトップ１０を形成する材料は、金属−セラミックスの複合体や、セラミックスが好ましい。金属−セラミックス複合体としては、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、又はアルミニウムと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、熱伝導率も高いため特に好ましい。
The material forming the
またこれらの複合材料は導電性を有するため、抵抗発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、抵抗発熱体とすることができる。 In addition, since these composite materials have conductivity, a method for forming the resistance heating element is to form an insulating layer on the surface opposite to the wafer mounting surface by a method such as spraying or screen printing, The conductor layer can be screen printed, or the conductor layer can be formed in a predetermined pattern by a technique such as vapor deposition to form a resistance heating element.
また、ステンレスやニッケル、銀、モリブデン、タングステン、クロム及びこれらの合金などの金属箔を、エッチングにより所定の発熱体パターンを形成し抵抗発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発熱体との間に挿入することができる。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。 Further, a metal foil such as stainless steel, nickel, silver, molybdenum, tungsten, chromium, and alloys thereof can be formed into a resistance heating element by forming a predetermined heating element pattern by etching. In this method, the insulation from the chuck top can be formed by the same method as described above. For example, an insulating sheet can be inserted between the chuck top and the heating element. This is preferable because the insulating layer can be easily formed at a lower cost than the above method.
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シートや、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が好ましい。その理由としては、耐熱性、電気絶縁性に優れ加工し易く、しかも安価である。 Examples of the resin that can be used in this case include mica sheet, epoxy resin, polyimide resin, phenol resin, and silicon resin from the viewpoint of heat resistance. Of these, mica is particularly preferable. The reason is that it is excellent in heat resistance and electrical insulation, is easy to process, and is inexpensive.
またチャックトップの材質としてセラミックスを使用する場合は、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。またこの場合の抵抗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窒化アルミニウム、炭化ケイ素のいずれかが好ましい。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。 Further, when ceramics is used as the material of the chuck top, it is not necessary to form an insulating layer as described above, so that it is relatively easy to use. In this case, a method similar to the above can be selected as a method for forming the resistance heating element. Among ceramic materials, either aluminum nitride or silicon carbide is particularly preferable. Since these materials have a relatively high Young's modulus, they are particularly preferable because deformation due to pressing of the probe card is small.
チャックトップに３．１ＭＰａの荷重を加えたときに、その撓み量は３０μｍ以下であることが好ましい。チャックトップ上のウェハには、プローブカードからウェハを検査するための多数のプローブピンがウェハを押し付けられるため、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、プローブカードのプローブピンを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り、好ましくない。この圧力を加えた場合の撓み量は、１０μｍ以下が更に好ましい。 When a load of 3.1 MPa is applied to the chuck top, the amount of deflection is preferably 30 μm or less. Since the wafer on the chuck top is pressed against the wafer by a large number of probe pins for inspecting the wafer from the probe card, the pressure also affects the chuck top, and the chuck top is bent at least. If the amount of deflection at this time exceeds 30 μm, the probe pins of the probe card cannot be uniformly pressed against the wafer, and the wafer cannot be inspected. The bending amount when this pressure is applied is more preferably 10 μm or less.
本発明のウェハプローバ用ウェハ保持体は、ウェ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る。例えば、ウェハプローバあるいはハンドラ装置あるいはテスター装置に適用すれば、高剛性、高熱伝導率である特性を特に活かすことができ、更に高温時低温時にも高精度を維持できるので、好適である。 The wafer holder for a wafer prober of the present invention can be suitably used for heating and inspecting a workpiece such as a wafer. For example, when it is applied to a wafer prober, handler apparatus or tester apparatus, it is possible to take advantage of the characteristics of high rigidity and high thermal conductivity, and it is preferable because high accuracy can be maintained even at high temperatures and low temperatures.
直径３１０ｍｍ、厚み１０ｍｍのシリコンと炭化ケイ素の複合体（ＳｉＳｉＣ）を用意した。このＳｉＳｉＣ基板のウェハ搭載面に、ウェ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、更にウェハ載置面にニッケルメッキを施し、チャックトップ導体層を形成した。その後、チャックトップ導体層を研磨加工し、全体の反り量を１０μｍとし、表面粗さをＲａで０．０２μｍに仕上げ、チャックトップとした。 A composite of silicon and silicon carbide (SiSiC) having a diameter of 310 mm and a thickness of 10 mm was prepared. Concentric grooves and through holes for vacuum chucking the wafer were formed on the wafer mounting surface of the SiSiC substrate, and nickel plating was applied to the wafer mounting surface to form a chuck top conductor layer. Thereafter, the chuck top conductor layer was polished, the total warpage amount was 10 μm, the surface roughness was finished to 0.02 μm with Ra, and the chuck top was obtained.
チャックトップには電磁シールド電極層としてシリコン樹脂シートで絶縁したステンレス箔を取り付けた。チャックトップのチャックトップ導体層とは反対側に温度制御手段として、銅製の冷却モジュールを設置し、さらに銅製の冷却モジュールにアルミナ粉末入りのシリコン樹脂シートで挟み込んだ発熱体を取り付けた。発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た。次に支持体として外径１５ｍｍ、内径１０ｍｍ、高さ２０ｍｍの円筒状のムライト−アルミナ複合体を複数個準備した。 A stainless steel foil insulated with a silicon resin sheet was attached to the chuck top as an electromagnetic shield electrode layer. A copper cooling module was installed as a temperature control means on the opposite side of the chuck top to the chuck top conductor layer, and a heating element sandwiched between silicon resin sheets containing alumina powder was attached to the copper cooling module. As the heating element, stainless steel foil was etched in a predetermined pattern. Next, a plurality of cylindrical mullite-alumina composites having an outer diameter of 15 mm, an inner diameter of 10 mm, and a height of 20 mm were prepared as supports.
底板として、直径３１０ｍｍ、厚み２０ｍｍの窒化アルミニウム（ＡｌＮ−１）基板を用意した。この底板基板の外周に、外径３１２ｍｍ、内径３１０ｍｍ、厚み５０ｍｍのＳＵＳからなるガード板を固定した。 An aluminum nitride (AlN-1) substrate having a diameter of 310 mm and a thickness of 20 mm was prepared as a bottom plate. A guard plate made of SUS having an outer diameter of 312 mm, an inner diameter of 310 mm, and a thickness of 50 mm was fixed to the outer periphery of the bottom plate substrate.
次に底板の中心部に１本の支持体を配置すると共に、直径２８０ｍｍの同心円状の位置に１２本の支持体を配置した。これらの支持体の上に上記冷却モジュールと発熱体とを取り付けたチャックトップを搭載し、ウェハプローバ用ウェハ保持体とした。 Next, one support body was disposed at the center of the bottom plate, and 12 support bodies were disposed at concentric positions with a diameter of 280 mm. A chuck top on which the cooling module and the heating element were mounted was mounted on these supports to obtain a wafer holder for a wafer prober.
各材質の熱膨張係数（×１０−６／℃）、熱伝導率（Ｗ／ｍＫ）、ヤング率（ＧＰａ）を表１に示す。 Table 1 shows the thermal expansion coefficient (× 10 −6 / ° C.), thermal conductivity (W / mK), and Young's modulus (GPa) of each material.
上記ウェハプローバ用ウェハ保持体の常温時と高温時のウェハ載置面の平面度の変化及び温度分布（均熱）を測定した。平面度変化は、常温（２０℃）のウェハ載置面の反り量を接触式の変位計にて測定し、その後発熱体に電圧を印加し、２００℃でのウェハ載置面の常温に対する変形量を接触式の変位計にて測定した。 The wafer holder for wafer prober was measured for changes in flatness and temperature distribution (soaking) of the wafer placement surface at normal temperature and high temperature. For the change in flatness, the amount of warpage of the wafer mounting surface at normal temperature (20 ° C.) is measured with a contact-type displacement meter, and then a voltage is applied to the heating element to deform the wafer mounting surface at 200 ° C. with respect to normal temperature. The amount was measured with a contact displacement meter.
更に、発熱体への通電を切り、冷却モジュールにチラーで十分に冷却した不凍性の冷媒を流すことで、−５０℃におけるウェハ載置面の変形量を同様にして測定した。なお、−５０℃では、結露防止のため、ドライエアを流しながら測定した。また、２００℃におけるウェハの均熱性については、ウェハ温度計を用いて測定した。更にプロービング相当の荷重（１００ｋｇｆ）時のウェハ載置面の変形量も変位計で測定した。 Furthermore, the amount of deformation of the wafer mounting surface at −50 ° C. was measured in the same manner by turning off the power to the heating element and flowing an antifreeze refrigerant sufficiently cooled by a chiller through the cooling module. In addition, at -50 degreeC, in order to prevent dew condensation, it measured, flowing dry air. Further, the thermal uniformity of the wafer at 200 ° C. was measured using a wafer thermometer. Further, the amount of deformation of the wafer mounting surface when a load equivalent to probing (100 kgf) was measured with a displacement meter.
その結果、２００℃でのウェハ載置面の変形量は、５μｍ以下であり、−５０℃での変形量は、５μｍ以下であった。２００℃における均熱性は、温度レンジで１℃以下、１００ｋｇｆでの変形量は１０μｍ以下であった。 As a result, the deformation amount of the wafer mounting surface at 200 ° C. was 5 μm or less, and the deformation amount at −50 ° C. was 5 μm or less. The temperature uniformity at 200 ° C. was 1 ° C. or less in the temperature range, and the deformation at 100 kgf was 10 μm or less.
底板の材質を表２に記載のものにしたこと以外は、実施例１と同様のウェハプローバ用ウェハ保持体を作製し、実施例１と同様の測定を行った。その結果を表３に示す。なお、表３のＮｏ１は、実施例１の結果である。また、Ｎｏ１４は比較のために、チャックトップの材質を銅にしたものである。 A wafer holder for a wafer prober similar to that in Example 1 was prepared except that the material of the bottom plate was changed to that shown in Table 2, and the same measurement as in Example 1 was performed. The results are shown in Table 3. Note that No. 1 in Table 3 is the result of Example 1. For comparison, No. 14 is a copper chuck top material.
なお、同じ材質で、例えば熱伝導率を変えることは、ＡｌＮの場合は、焼結助剤の量を変えることで行うことができる。他の材質においても既存の手法で各特性値を有するものを作製することができる。 For example, in the case of AlN, changing the thermal conductivity of the same material can be performed by changing the amount of the sintering aid. Other materials having various characteristic values can be produced by existing methods.
また表３において、平面度変化が、５μｍ以下を○、５μｍを超え、１０μｍ以下を△、１０μｍを超えるものを×で示した。また、２００℃における均熱性は、ウェハ温度計の温度レンジが±１℃以下を○、±１℃を超えるものを×とした。更に、１００ｋｇｆでの変形量は、１０μｍ以下を○、１０μｍを超えるものを×とした。 In Table 3, the change in flatness is indicated by ○ when the flatness change is 5 μm or less, exceeds 5 μm, is 10 μm or less, and exceeds 10 μm. Further, the thermal uniformity at 200 ° C. was evaluated as “◯” when the temperature range of the wafer thermometer was ± 1 ° C. or less, and “X” when the temperature range exceeded ± 1 ° C. Furthermore, the deformation amount at 100 kgf was evaluated as “◯” when 10 μm or less, and “×” when it exceeded 10 μm.
更に、これらの測定を終えた後、２００℃で２４時間連続してプロービングを行い、ウェハ全面に渡って良好にプロービングできたものを○、一部でもプロービングできなかったものを×で示す。 Further, after these measurements were completed, probing was continuously performed at 200 ° C. for 24 hours, and good probing over the entire surface of the wafer was indicated by “◯”, and even if some probing was not possible, “X” was indicated.
チャックトップの材質をＳｉＳｉＣ−１に代えて、表４に示すものにしたこと以外は、実施例１と同様にしてウェハプローバ用ウェハ保持体を作製した。実施例２と同様の評価を行った結果を表４に示す。 A wafer prober wafer holder was produced in the same manner as in Example 1 except that the material of the chuck top was changed to that shown in Table 4 instead of SiSiC-1. The results of the same evaluation as in Example 2 are shown in Table 4.
支持体の材質をムライト−アルミナに代えて、表５に示すものにしたこと以外は、実施例１と同様にして、ウェハプローバ用ウェハ保持体を作製した。実施例２と同様の評価を行った結果を表６に示す。 A wafer holder for a wafer prober was produced in the same manner as in Example 1 except that the material of the support was changed to that shown in Table 5 instead of mullite-alumina. The results of the same evaluation as in Example 2 are shown in Table 6.
以上の結果より、底板の熱膨張係数がチャックトップの熱膨張係数以下であり、支持体の熱伝導率が一番小さい場合が、反り（変形量）が少なく均熱性も優れることが判る。底板の熱伝導率が６０Ｗ／ｍＫ以上であれば変形が少なく良好である。また、チャックトップの熱伝導率が、１５０Ｗ／ｍＫ以上であれば、均熱性に優れる。支持体の熱伝導率が４０Ｗ／ｍＫ以下であれば、断熱効果があり均熱性に優れる。 From the above results, it can be seen that when the thermal expansion coefficient of the bottom plate is lower than the thermal expansion coefficient of the chuck top and the thermal conductivity of the support is the smallest, the warpage (deformation amount) is small and the thermal uniformity is excellent. If the thermal conductivity of the bottom plate is 60 W / mK or more, the deformation is good with little deformation. Moreover, if the thermal conductivity of the chuck top is 150 W / mK or more, the heat uniformity is excellent. When the thermal conductivity of the support is 40 W / mK or less, there is a heat insulating effect and excellent thermal uniformity.
支持体を直径３１０ｍｍ、内径２９５ｍｍ、高さ２０ｍｍのリング状にしたこと以外は、実施例１と同様にしてウェハプローバ用ウェハ保持体を作製し、実施例１と同様の評価をした結果、実施例１と同様の結果が得られた。 A wafer holder for a wafer prober was produced in the same manner as in Example 1 except that the support was formed in a ring shape with a diameter of 310 mm, an inner diameter of 295 mm, and a height of 20 mm. Similar results as in Example 1 were obtained.
本発明によれば、軽量で剛性が高く、昇温時や冷却時にウェハ保持体の厚み方向に温度差がついてもチャックトップが反りによって変形することがほとんど無く、均熱性及び急速な昇降温特性に優れ、更に繰り返し使用しても高精度な測定を再現できるウェハプローバ用ウェハ保持体およびそれを搭載したウェハプローバ用温度制御ユニット及びそれを搭載したウェハプローバを提供することができる。 According to the present invention, the chuck top is hardly deformed due to warping even when there is a temperature difference in the thickness direction of the wafer holder during temperature rise or cooling, and it is soaking and rapid temperature rise and fall characteristics. Further, it is possible to provide a wafer holder for a wafer prober capable of reproducing highly accurate measurements even when used repeatedly, a temperature control unit for a wafer prober equipped with the wafer holder, and a wafer prober equipped with the wafer prober.
１ ウェハプローバ用ウェハ保持体
１０ チャックトップ
２０ 温度制御手段
３０ 反り防止板
４０ 支持体
５０ 底板
６０ 空隙
７０ 締結手段
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