JP4183077B2

JP4183077B2 - 被処理体の載置機構

Info

Publication number: JP4183077B2
Application number: JP2003160743A
Authority: JP
Inventors: 俊裕米沢
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2003-06-05
Filing date: 2003-06-05
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2023-06-05
Also published as: JP2004363372A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理体の載置機構に関し、更に詳しくは、高温から低温までの広い温度領域で被処理体を処理する時に好適に用いられる被処理体の載置機構にかんする。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程ではウエハ等の被処理体を載置機構に載置して被処理体に対して種々の処理を施す工程がある。このような処理工程では載置機構に内蔵された温度調節機構によって、被処理体を加熱して１００℃以上の高温下で処理する場合もあれば、被処理体を冷却して−数１０℃の低温下で処理する場合もある。広い温度領域で使用する載置機構は、被処理体の載置面が熱変形し、載置面と被処理体との密着性が悪化し、種々の処理に悪影響を及ぼす虞がある。
【０００３】
載置機構としては、例えばウエハに形成された複数のデバイスを検査するプローブ装置に適用されるものがある。このプローブ装置は、例えば図３に示すように、ウエハＷを搬送するローダ室１と、このローダ室１に隣接するプローブ室２とを備えている。このプローバ室２は、ウエハＷを載置する載置機構３と、載置機構３をＸＹ方向へ移動させるＸＹテーブル４と、これら両者３、４の上方に位置するプローブカード５と、プローブカード５とウエハＷの位置合わせを行うアライメント機構６とを備えている。また、この載置機構３は、ウエハＷの載置部となるチャックトップ３１と、ウエハＷの温度を所定温度に調節する温度調節機構とを有する。そして、この載置機構３は、ＸＹテーブル４を介して水平方向に移動すると共にチャックトップ３１が水平面内で僅かに正逆回転してウエハＷとプローブカード５のプローブ５Ａとを位置合わせした後、チャックトップ３１が上昇してウエハＷとプローブ５Ａとを接触させてウエハＷを所定の設定温度で検査を行うようにしている。また、載置機構３は真空吸着機構を有し、チャックトップ３１上でウエハＷを吸着固定するようになっている。尚、図３において、Ｔはテストヘッドである。
【０００４】
而して、チャックトップ３１は、例えば図４に示すように、熱伝導性に優れた材料によって形成された載置板３１Ａと、載置板３１Ａとその外周縁部においてネジ部材等の連結部材３１Ｂによって連結され且つ熱膨張率の低い材料によって形成された支持板３１Ｃと、これら両者３１Ａ、３１Ｃ間に配置されたヒータ３１Ｄとを備えている。載置板３１Ａは、同図に示すように、外周縁部が厚肉に形成され、外周縁部内側に空間が形成され、この空間にヒータ３１Ｄが配置されている。
【０００５】
例えば、ウエハＷを１５０℃に設定して高温検査を行う場合には、チャックトップ３１の載置板３１Ａが支持板３１Ｃよりも熱膨張率が高いため、図４に誇張して示すように載置板３１Ａは熱膨張して矢印Ｘで示すように水平方向に伸びて連結部材３１Ｂに大きな力が作用すると共に連結部材３１Ｂからの反力により載置板３１Ａに圧縮力が作用する。この結果、載置板３１Ａは同図に矢印Ｚで示すように上方へ湾曲するに連れて載置板３１Ａ上のウエハＷも湾曲し、プローブカード５の複数のプローブ５Ａとの接触が不安定になり、プローブ５ＡやウエハＷのデバイスを損傷し、あるいは検査の信頼性を低下させる虞がある。
【０００６】
そこで、載置機構（サセプタ）の熱変形による影響を抑制する技術として、例えば本出願人が提案した特許文献１に記載の発明があり、プローブカードの熱変形による影響を抑制する技術として例えば本出願人が提案した特許文献２に記載の発明がある。
【０００７】
特許文献１では処理装置に用いられるサセプタの貼り合わせ構造に関する発明を提案している。この貼り合わせ構造は、互いに貼り合わされる熱膨張率の異なる２つの部材の少なくとも片方の接着面に熱変形を吸収するための溝を設けたものである。このサセプタでは溝において熱変形を吸収し、２つの部材の剥離や反りを防止するようにしている。
【０００８】
また、特許文献２ではプローブカード及びその製造方法に関する発明を提案している。このプローブカードは、プローブカードを加熱または冷却した時に応力が集中する箇所の内方側近傍に、プローブカードの周方向に沿って孔部を設け、この孔部における弾性変形により応力集中を緩和するようにしたもので、検査時のプローブカードの熱変形を抑制し、検査の信頼性を高めるようにしている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平６−３４２８４２号公報（特許請求の範囲、段落[０００５]及び段落[０００６]）
【特許文献２】
特開平６−１８０３３０号公報（特許請求の範囲、段落[０００９]及び段落[００１３]）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１の発明の場合には、載置機構の載置部を熱膨張率の異なる２つの部材を接着剤によって貼り合わせた構造を採用し、接着剤によっていずれか一方の熱変形による応力を逃すようにしたものであるが、２つの部材を連結部材によって連結した構造の場合には熱変形によるいずれか一方の部材の反りを抑制し、あるいは防止することが難しいという課題があった。また、特許文献２の発明の場合には、プローブカードの熱変形を抑制し、あるいは防止する技術であって、載置機構の載置板の熱変形による反りを抑制しあるいは防止する技術ではない。
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、被検査体を載置する載置板の熱変形による反りを抑制あるいは防止することができる被処理体の載置機構を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の被処理体の載置機構は、被処理体を載置する載置板を有し、上記被処理体を処理する際に上記載置板を介して上記被処理体を所定温度に設定するチャックトップを備えた載置機構であって、上記チャックトップは、上記載置板と、上記載置板を支持し且つ上記載置板より熱変形の小さい支持板と、上記支持板と上記載置板の間にこれら両者の外周縁部に沿って介在し且つ上記載置板の熱変形による径方向の伸縮を吸収する伸縮吸収部材と、を備え、上記伸縮吸収部材は、上記載置板と第１の連結部材によって複数個所で互いに連結されていると共に上記支持板と第２の連結部材によって複数個所で互いに連結されており、且つ、第１、第２の連結部材は上記伸縮吸収部材の周方向で互いに隣り合う部位に配置されていることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の請求項２に記載の被処理体の載置機構は、請求項１に記載の発明において、上記伸縮吸収部材は、上記伸縮吸収部材と上記載置板と連結する上記第１の連結部材と、上記伸縮吸収部材と上記支持板を連結する上記第２の連結部材と、の間で弾性変形して伸張または圧縮する部分を有し、且つ、上記弾性変形して伸張または圧縮する部分は、上記伸縮吸収部材の内側と外側の双方に交互に形成されたスリットを有することを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の請求項３に記載の被処理体の載置機構は、請求項１または請求項２に記載の発明において、上記伸縮吸収部材は、上記載置板と上記支持板の間の外周縁部に沿って配置された環状板からなることを特徴とするものである。
【００１６】
また、本発明の請求項４に記載の被処理体の載置機構は、請求項３に記載の発明において、上記伸縮吸収部材は、上記環状板が複数の扇状板または複数の矩形状板として分割された伸縮吸収部材であることを特徴とするものである。
【００１８】
また、本発明の請求項５に記載の被処理体の載置機構は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の発明において、上記載置板と上記支持板の間で上記伸縮吸収部材を介して形成される空間内にヒータを設けたことを特徴とするものである。
【００１９】
また、本発明の請求項６に記載の被処理体の載置機構は、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の発明において、上記載置板は、高熱伝導材料によって形成されてなることを特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図１及ぶ図２に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。
本実施形態では例えばプローブ装置に用いられる被処理体の載置機構（以下、単に「載置機構」と称す。）について説明する。本実施形態の載置機構は、載置部（チャックトップ）の構造を異にする以外は基本的には従来の載置機構に準じて構成されている。そこで、本実施形態では載置機構の特徴であるチャックトップについてのみ説明する。
【００２１】
本実施形態におけるチャックトップ１０は、例えば図１の（ａ）、（ｂ）に示すように、被処理体（例えばウエハ）の載置面を形成する載置板１１と、この載置板１１を支持する支持板１２と、これら両者１１、１２間の外周縁部に配置された中間リング１３とを備え、これら三者は後述のようにネジ部材等の第１、第２の連結部材１４、１５によって連結されて一体化している。載置板１１と支持板１２の間には中間リング１３を介して空間が形成され、この空間内には載置板１１の下面に固定された面ヒータ１６が配置されている。中間リング１３は、後述のように載置板１１の熱変形による伸縮を吸収する伸縮吸収部材として構成されている。そこで、以下では必要に応じて中間リング１３を伸縮吸収部材１３として説明する。
【００２２】
載置板１１は、熱伝導性の大きい材料、例えばアルミニウム、銅等の金属によって円形状に形成され、ウエハ全面を均等に加熱できるようにしている。支持板１２は、断熱性に優れた熱膨張率の小さい材料、例えば窒化アルミニウム等のセラミックによって載置板１１と略同一寸法の円形状に形成されている。従って、載置板１１は支持板１２より熱膨張率の大きい材料によって形成されている。また、中間リング１３は、弾性変形し易い材料例えばアルミニウム等の金属よって形成されている。
【００２３】
また、中間リング１３は、上述のように第１、第２の連結部材１４、１５によって載置板１１と支持板１２に別々に連結されている。即ち、第１の連結部材１４は、図１の（ａ）、（ｂ）に示すように載置板１１と中間リング１３のみを連結し、第２の連結部材１５は支持板１２と中間リング１３のみを連結し、第１、第２の連結部材１４、１５はチャックトップ１０の外周縁部の周方向に交互に配置されている。従って、載置板１１、中間リング１３及び支持板１２は、第１、第２の連結部材１４、１５によって締結されて一体化している。
【００２４】
そして、図１の（ａ）、（ｂ）に示すように、載置板１１の下面には第１の連結部材１４と螺合する第１の雌ネジ１１Ａが周方向等間隔を空けて上面に貫通しないように形成され、また、中間リング１３には第１の連結部材１４が着座する第１のボルト孔１３Ａが第１の雌ネジ１１Ａに対応して形成されている。また、支持板１２には第２の連結部材１５が着座する第２のボルト孔１２Ａが周方向等間隔を空けて形成され、中間リング１３には第２の連結部材１５と螺合する第２の雌ネジ１３Ｂが第２のボルト孔１２Ａに対応して形成されている。このような構成から、載置板１１と中間リング１３を締結する場合には、矢印で示すように第１の連結部材１４を中間リング１３下面から第１のボルト孔１３Ａに挿入し、載置板１１下面の第１の雌ネジ１１Ａに螺合する。また、支持板１２と中間リング１３を締結する場合には、矢印で示すように第２の連結部材１５を支持板１２下面から第２のボルト孔１２Ａに挿入し、中間リング１３の第２の雌ネジ１３Ｂに螺合する。
【００２５】
而して、中間リング１３は、例えば図２に示すように、内側と外側の双方に交互に配置して形成された第１、第２のスリット１３Ｃ、１３Ｄを複数個ずつ有している。第１のスリット１３Ｃは中間リング１３の外側から内側に向けて径方向に形成され、第２のスリット１３Ｄは中間リング１３の内側から外側に向けて径方向に形成されている。第１、第２のスリット１３Ｃ、１３Ｃは中間リング１３の全周に渡って連続して形成されているのではなく、複数（本実施形態では８個）のブロック１３Ｅに分けて形成されている。そして、各ブロック１３Ｅの間に第１、第２の連結部材１４、１５に対応する第１のボルト孔１３Ａ及び第２の雌ネジ１３Ｂが交互に配置されている。従って、中間リング１３は、載置板１１が熱変形して径方向に伸縮することにより、第１の連結部材１４によって載置板１１に連結された部分を中心にして第１、第２のスリット１３Ｃ、１３Ｄによって形成されたジグザグ状の帯状部分が載置板１１の伸縮に追随して弾性変形し、載置板１１の伸縮を吸収し、載置板１２の湾曲（反り）を抑制し、あるいは防止することができる。
【００２６】
次に、動作について説明する。ウエハの高温検査を行う際に、ローダ室からプローバ室までウエハを搬送し、載置機構のチャックトップ１０の載置板１１上にウエハを載せると、チャックトップ１０内のヒータ１６によってウエハを所定温度まで加熱する。この間に載置機構が水平方向に移動してウエハとプローブカードのプローブとのアライメントを行う。引き続き、載置機構の昇降機構が駆動してチャックトップ１０を上昇させてプローブに接触させる。
【００２７】
この間に載置機構ではヒータ１６の働きでウエハを例えば検査温度である１５０℃まで加熱している。この際、載置板１１は支持板１２より熱膨張率が大きいため、載置板１１が支持板１２より径方向に長く伸びる。ところが、載置板１１は第１の連結部材１４を介して伸縮吸収部材１３に連結されている一方、支持板１２が第２の連結部材１５を介して伸縮吸収部材１３に連結されているため、伸縮吸収部材１３が支持板１２に固定された状態で、載置板１１の伸びが支持板１２の伸びより大きくても第１の連結部材１４を介して伸縮吸収部材１３を径方向外方へ牽引すると、伸縮吸収部材１３は第１の連結部材１４に牽引されて第１、第２のスリット１３Ｃ、１３Ｄによってジグザグ状に形成された帯状部分が弾性変形して径方向外方へ伸び、換言すれば伸縮吸収部材１３によって載置板１１の熱変形を吸収し、延いては載置板１１の反りを抑制し、あるいは防止してその平面性を維持する。従って、載置板１１上のウエハは平面性を維持し、プローブカードの各プローブと均一に接触することができ、信頼性の高い高温検査を行うことができる。
【００２８】
以上説明したように本実施形態によれば、載置板１１の熱変形により伸縮を吸収する伸縮吸収部材１３を載置板１１の下面側に設け、載置板１１と伸縮吸収部材１３とを連結したため、ウエハの高温検査を行う際にチャックトップ１０が高温に加熱されて熱膨張しても、中間リング１３である伸縮吸収部材が載置板１１の伸びを吸収して載置板１１の反り（上下方向への変位）を抑制あるいは防止して平面性を維持することができ、延いてはウエハの高温検査を信頼性高く行うことができる。
【００２９】
また、本実施形態によれば、中間リング１３に第１、第２のスリット１３Ｃ、１３Ｄを設けたため、中間リング１３が第１、第２のスリット１３Ｃ、１３Ｄを介して極めて簡単に弾性変形することができ、載置板１１の熱変形を中間リング１３の弾性変形により吸収して載置板１１の反りを抑制あるいは防止することができる。
【００３０】
また、本実施形態によれば、伸縮吸収部材（中間リング）１３を載置板１１との連結部とは異なる部分で支持板１２に連結したため、伸縮吸収部材１３を支持板１２に拘束されることなく弾性変形させることができ、載置板１１の熱変形による伸縮を吸収することができる。更に、載置板１１の下面側にヒータ１６を設けたため、載置板１１を介してウエハを所定温度まで迅速に加熱することができる。また、載置板１１を高熱伝導材料によって形成したため、短時間でウエハ全面を均一な温度に加熱することができる。
【００３１】
尚、上記実施形態では第１、第２のスリット１３Ｃ、１３Ｄを有する中間リング１３について説明したが、中間リングを複数に分割して扇状あるいは矩形状に形成した伸縮吸収部材であっても良い。また、上記実施形態では伸縮吸収部材に弾性を付与する手段としてスリットを設けた場合について説明したが、スリット以外の手段、例えば断面積を小さくする等の手段によって弾性変形させるようにしても良い。また、上記実施形態では高温検査を行う場合ついて説明したが、低温検査で載置板１１が縮む場合についても伸縮吸収部材（中間リング）が機能して載置板１１と支持板１２間に過大な応力負荷を掛けることなく平面性を維持することができる。また、上記実施形態ではプローブ装置の載置機構について説明したが、その他の処理装置の載置機構についても適用することができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、被検査体を載置する載置板の熱変形による反りを抑制あるいは防止することができる被処理体の載置機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）、（ｂ）は本発明の被処理体の載置機構の一実施形態を示す図で、（ａ）は載置機構のチャックトップを示す分解斜視図、（ｂ）はその断面図である。
【図２】図１に示す被処理体の載置機構に用いられた中間リングの一例を示す平面図である。
【図３】プローブ装置の一例を示す図で、その一部を破断して示す正面図である。
【図４】図１に示すプローブ装置に適用された載置機構のトップチャックを示す断面図である。
【符号の説明】
１０チャックトップ（載置機構）
１１載置板
１２支持板
１３中間リング（伸縮吸収部材）
１３Ｃ、１３Ｄスリット
１６ヒータ

Claims

被処理体を載置する載置板を有し、上記被処理体を処理する際に上記載置板を介して上記被処理体を所定温度に設定するチャックトップを備えた載置機構であって、上記チャックトップは、上記載置板と、上記載置板を支持し且つ上記載置板より熱変形の小さい支持板と、上記支持板と上記載置板の間にこれら両者の外周縁部に沿って介在し且つ上記載置板の熱変形による径方向の伸縮を吸収する伸縮吸収部材と、を備え、上記伸縮吸収部材は、上記載置板と第１の連結部材によって複数個所で互いに連結されていると共に上記支持板と第２の連結部材によって複数個所で互いに連結されており、且つ、第１、第２の連結部材は上記伸縮吸収部材の周方向で互いに隣り合う部位に配置されていることを特徴とする被処理体の載置機構。
上記伸縮吸収部材は、上記伸縮吸収部材と上記載置板と連結する上記第１の連結部材と、上記伸縮吸収部材と上記支持板を連結する上記第２の連結部材と、の間で弾性変形して伸張または圧縮する部分を有し、且つ、上記弾性変形して伸張または圧縮する部分は、上記伸縮吸収部材の内側と外側の双方に交互に形成されたスリットを有することを特徴とする請求項１に記載の被処理体の載置機構。
上記伸縮吸収部材は、上記載置板と上記支持板の間の外周縁部に沿って配置された環状板からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の被処理体の載置機構。
上記伸縮吸収部材は、上記環状板が複数の扇状板または複数の矩形状板として分割された伸縮吸収部材であることを特徴とする請求項３に記載の被処理体の載置機構。
上記載置板と上記支持板の間で上記伸縮吸収部材を介して形成される空間内にヒータを設けたことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の被処理体の載置機構。
上記載置板は、高熱伝導材料によって形成されてなることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の被処理体の載置機構。