JP5067050B2 - Wafer holder for wafer prober and wafer prober mounted therewith - Google Patents

Wafer holder for wafer prober and wafer prober mounted therewith Download PDF

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Description

本発明は、ウエハ載置面に載置した半導体ウエハの電気的特性を検査するためのウエハプローバに使用されるウエハ保持体、及びそれを搭載したウエハプローバに関するものである。   The present invention relates to a wafer holder used in a wafer prober for inspecting electrical characteristics of a semiconductor wafer placed on a wafer placement surface, and a wafer prober on which the wafer holder is placed.

従来、半導体の検査工程では、被処理物である半導体基板(ウエハ)に対して加熱処理が行われる。即ち、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半導体チップを加速的に不良化させて取り除き、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。具体的には、半導体ウエハに半導体回路を形成した後、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は、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。   Conventionally, in a semiconductor inspection process, a heat treatment is performed on a semiconductor substrate (wafer) that is an object to be processed. That is, the wafer is heated to a temperature higher than the normal use temperature, and semiconductor chips that may become defective are accelerated and removed, and burn-in is performed to prevent the occurrence of defects after shipment. . Specifically, after a semiconductor circuit is formed on a semiconductor wafer and before cutting into individual chips, the electrical performance of each chip is measured while the wafer is heated to remove defective products. 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、チャックトップのウエハ載置面に半導体ウエハを保持し、その半導体ウエハの電気的特性を測定する際に加熱するため、チャックトップにヒータが設けてある。従来のチャックトップ及びヒータは、ウエハの裏面全面をグランド電極に接触させる必要があるため、金属製のものが用いられていた。   In such a burn-in process, a heater is provided on the chuck top to hold the semiconductor wafer on the wafer mounting surface of the chuck top and to heat the semiconductor wafer when measuring electrical characteristics of the semiconductor wafer. Conventional chuck tops and heaters are made of metal because the entire back surface of the wafer needs to be in contact with the ground electrode.

しかし、ウエハの検査時には、通電用の電極ピンを多数備えたプローブカードと呼ばれる測定子を対して数十kgfから数百kgfの力で押し付けるため、金属製のチャックトップ及びヒータが薄いと変形してしまい、ウエ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る。そのため、チャックトップ及び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ているが、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。   However, when a wafer is inspected, a probe called a probe card having a large number of energizing electrode pins is pressed against the probe with a force of several tens of kgf to several hundred kgf, so that the metal chuck top and heater are deformed if they are thin. As a result, a contact failure may occur between the wafer and the probe pins. For this reason, a thick metal plate having a thickness of 15 mm or more is used for the purpose of maintaining the rigidity of the chuck top and the heater. However, it takes a long time to raise and lower the temperature of the heater, which is a great obstacle to improving the throughput.

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。そのため、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、上記金属の材質として、熱伝導率が403W/mKと高い銅(Cu)が一般的に用いられていた。   In the burn-in process, electricity is passed through the chip to measure the electrical characteristics. With the recent increase in chip output, the chip generates a lot of heat when measuring the electrical characteristics, and in some cases, the chip self-heats. May destroy. Therefore, it is required to cool rapidly after the 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 generally used as the metal material.

一方、特開2001−033484号公報には、上記した厚い金属板の代わりに、薄くても剛性が高く且つ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、変形しにくく且つ熱容量が小さいチャックトップを備えたウエハプローバが提案されている。このチャックトップは、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、このチャックトップ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等を使用することができるとされている。   On the other hand, in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-033484, instead of the above-described thick metal plate, a thin metal layer is formed on the surface of a ceramic substrate that is thin but has high rigidity and is not easily deformed. A wafer prober with a small chuck top has been proposed. This chuck top is said to be capable of raising and lowering temperature in a short time because it has high rigidity and does not cause poor contact and has a small heat capacity. And it is supposed that an aluminum alloy, stainless steel, etc. can be used as a support stand for installing this chuck top.

しかし、上記特開2001−033484号公報に記載されているように、チャックトップの最外周部のみを有底円筒状の支持体で支持すると、プローブカードの押圧によってチャックトップが反ることがある。そのため、有底円筒状の支持体で支持するだけでなく、更に多数の支柱を設けてチャックトップを支持する等の工夫が必要であった。   However, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-033484, when only the outermost peripheral portion of the chuck top is supported by a bottomed cylindrical support, the chuck top may be warped by pressing of the probe card. . Therefore, it is necessary to devise not only support with a bottomed cylindrical support but also support a chuck top by providing a larger number of support columns.

また、近年では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共に、プローブカードとウエハプローバとの位置合わせの精度も求められている。ウエハプローバは、通常、ウエ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、ウエハ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。   In recent years, with the miniaturization of semiconductor processes, the load per unit area at the time of probing increases, and the accuracy of alignment between the probe card and the wafer prober is also required. The wafer 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 wafer prober to a predetermined position, high positional accuracy is also required for the drive system.

しかしながら、従来のウエハプローバでは、チャックトップに保持したウエハを所定の温度、即ち100〜200℃程度の温度に加熱した際、その熱がチャックトップから駆動系に伝わり、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 transmitted from the chuck top to the drive system, and the metal parts of the drive system are There is a problem in that it expands thermally, which impairs accuracy.

更に、プロービング時の荷重の増加により、ウエハを載置するチャックトップ自体の剛性も要求されるようになってきた。即ち、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、プローブカードのピンがウエハに均一に接触できないため、検査ができなくなる、あるいはウエハが破損するという問題がある。そこで、変形を抑えるためチャックトップが大型化し、その重量が増加する結果、駆動系の精度に影響を及ぼすという問題があった。また、チャックトップの大型化に伴い、ウエ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も存在していた。   Furthermore, due to an increase in load during probing, the rigidity of the chuck top itself on which the wafer is placed has been required. That is, if the chuck top itself is deformed by the load during probing, the pins of the probe card cannot be uniformly contacted with the wafer, so that inspection cannot be performed or the wafer is damaged. Therefore, the size of the chuck top is increased in order to suppress deformation, and the weight thereof is increased. As a result, there is a problem in that the accuracy of the drive system is affected. Further, along with the increase in size of the chuck top, there has been a problem that the temperature and cooling time of the wafer prober become very long and the throughput is lowered.

更には、スループットを向上させるために、冷却機構が設けれウエハプローバの昇降温速度を向上することが行われている。しかしながら、従来は冷却機構が空冷であったり、金属製ヒータの直下に冷却板を設けたりしていた。そのため、前者の場合は冷却速度が遅いという問題があり、また後者の場合は冷却板が金属であるため、プロービング時にプローブカードの圧力によって冷却板が変形しやすいという問題があった。   Furthermore, in order to improve the throughput, a cooling mechanism is provided to increase the temperature raising / lowering speed of the wafer prober. However, conventionally, the cooling mechanism is air-cooled, or a cooling plate is provided directly below the metal heater. Therefore, in the former case, there is a problem that the cooling rate is slow, and in the latter case, since the cooling plate is a metal, there is a problem that the cooling plate is easily deformed by the pressure of the probe card during probing.

これらの問題を解決するため、上記特開2001−033484号公報に記載のごとく、最近ではセラミックスのチャックトップが使用されている。しかしながら、チャックトップがセラミックの場合、ウエハを所定の100〜200℃程度の温度に加熱した際、有底円筒状の支持体とチャックトップとの熱膨張の差により、チャックトップに大きな負荷がかかる。そのため、チャックトップが変形して、プローブカードのピンがウエハに均一に接触できなくなったり、チャックトップ自身が割れたり、最悪の場合はウエハが破損するという問題があった。   In order to solve these problems, a ceramic chuck top has been recently used as described in JP-A-2001-033484. However, when the chuck top is ceramic, when the wafer is heated to a predetermined temperature of about 100 to 200 ° C., a large load is applied to the chuck top due to a difference in thermal expansion between the bottomed cylindrical support and the chuck top. . For this reason, there is a problem that the chuck top is deformed and the pins of the probe card cannot be uniformly contacted with the wafer, the chuck top itself is broken, or the wafer is damaged in the worst case.

これらの問題を解決するため、特開2001−135681号公報には、有底円筒状の支持容器に多数の支持柱を形成することによって、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。上記の支柱は、1〜10mm間隔で碁盤目状に配置されていることが好ましく、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。   In order to solve these problems, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-135681 discloses a method for preventing warping and cracking of a ceramic chuck top by forming a large number of support columns in a bottomed cylindrical support container. Proposed. It is described that the above-mentioned 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、支持容器に生じる反りの影響が残るため、チャックトップの反りの問題が解決されていない。この熱流入への対策として断熱材を介在させることも可能であるが、断熱材が断熱樹脂等では剛性の低下が懸念され、セラミックスでは加重の集中によるチャックトップの割損が懸念され、金属では断熱効果が得られない。そもそも多数の支持柱及び支持容器に対して、1〜2μmレベルの高精度な断熱材の確保が必須となるため、断熱材の平面度の制御が困難で、非常に高コストなものになるうえ、組み付け自体も困難であることが予想される。   However, when supporting with a large number of support pillars, heat tends to flow into the support container from the chuck top heated to a temperature of about 100 to 200 ° C. via the support pillar, and the influence of the warp generated in the support container remains. The problem of chuck top warping has not been solved. It is possible to interpose a heat insulating material as a countermeasure against this heat inflow, but if the heat insulating material is a heat insulating resin, etc., there is a concern that the rigidity will be lowered, and for ceramics, there is a concern that the chuck top will be damaged due to concentration of load, and for metals, The heat insulation effect cannot be obtained. In the first place, it is indispensable to secure high-accuracy heat insulating materials of 1 to 2 μm level for a large number of support pillars and support containers, so it is difficult to control the flatness of the heat insulating materials, and it becomes very expensive. The assembly itself is expected to be difficult.

特開2001−033484号公報JP 2001-033484 A 特開2001−135681号公報JP 2001-135682 A

本発明は、上記した従来の事情にかんがみ、昇温時も冷却時にも高精度な温度分布を実現でき、急速な昇温や冷却時にもチャックトップの変形や破損を防止でき、チャックトップ平面度を維持することができ、更に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るうえ、駆動系への負荷を軽減し且つ熱の流入を遮断でき、繰り返し使用しても正確で高精度の測定を実現できるウエハプローバ用ウエハ保持体及びそれを搭載したウエハプローバ装置を提供することを目的とする。   In view of the above-described conventional circumstances, the present invention can realize a highly accurate temperature distribution during temperature rise and cooling, and can prevent deformation and breakage of the chuck top even during rapid temperature rise and cooling. In addition, it is possible to prevent deformation and breakage of the chuck top against pressing by probing, reduce the load on the drive system and cut off the inflow of heat, and can be used repeatedly An object of the present invention is to provide a wafer holder for a wafer prober capable of realizing accurate and highly accurate measurement, and a wafer prober apparatus equipped with the wafer holder.

上記目的を達成するため、本発明が提供するウエハプローバ用ウエハ保持体は、表面にチャックトップ導体層を有し且つ加熱体を備えるチャックトップと、チャックトップを支持する複数の支持棒と、支持棒が設置される底部基板とからなり、各支持棒はチャックトップの裏面側を部分的に支持しており、前記複数の支持棒は、チャックトップに対して同心円状に配置されるか又はチャックトップに対して同心円状及び中心部に配置されており、前記複数の支持棒の熱膨張係数は、外側の同心円の支持棒ほど大きく、中心部に配置されている場合は該中心部の支持棒よりも同心円状に配置された支持棒の方が大きいことを特徴とする。また、前記支持棒がチャックトップを支持する合計支持面積が、チャックトップの裏面全面積の20%以下であることが好ましい。 In order to achieve the above object, a wafer holder for a wafer prober provided by the present invention includes a chuck top having a chuck top conductor layer on the surface and a heating body, a plurality of support bars for supporting the chuck top, and a support. Each support rod partially supports the back side of the chuck top, and the plurality of support rods are arranged concentrically with respect to the chuck top or chucked. Concentric and centrally arranged with respect to the top, the thermal expansion coefficients of the plurality of support rods are larger as the outer concentric support rods, and when arranged at the central portion, the central support rods The support rods arranged concentrically are larger than the support rods . Moreover, it is preferable that the total support area in which the support rod supports the chuck top is 20% or less of the total area of the back surface of the chuck top.

上記本発明のウエハプローバ用ウエハ保持体においては、前記同心円状に配置された支持棒のうち最外周の支持棒は、前記チャックトップの直径の1/2以上の直径の同心円上にあることが好ましい。 In the wafer prober wafer holder of the present invention, the outermost support bars of the prior SL concentrically arranged support bars, that is on a concentric circle of the more than half of the diameter of the chuck top diameter Is preferred.

上記本発明のウエハプローバ用ウエハ保持体においては、前記チャックトップが加熱体と共に冷却モジュールを備えることができる。その場合、前記加熱体及び冷却モジュールは支持棒に接触しないことが好ましい。また、前記加熱体の発熱部の一部若しくは冷却モジュールの流路の一部が、前記同心円状に配置された最外周の支持棒の外側にも存在することが好ましい。   In the wafer holder for a wafer prober according to the present invention, the chuck top may include a cooling module together with a heating body. In that case, it is preferable that the heating body and the cooling module do not contact the support rod. Moreover, it is preferable that a part of the heat generating part of the heating body or a part of the flow path of the cooling module is also present outside the outermost support rod arranged concentrically.

上記本発明のウエハプローバ用ウエハ保持体では、前記加熱体の直径がチャックトップの直径の90〜110%であることが好ましい。また、前記冷却モジュールの直径は、チャックトップの直径の90〜110%であることが好ましい。   In the wafer holder for a wafer prober of the present invention, the diameter of the heating body is preferably 90 to 110% of the diameter of the chuck top. The diameter of the cooling module is preferably 90 to 110% of the diameter of the chuck top.

上記本発明のウエハプローバ用ウエハ保持体においては、前記支持棒はチャックトップ及び底部基板と分離していることが好ましい。また、前記支持棒が柱状体若しくは筒状体であることが好ましい。更には、前記支持棒を介して、チャックトップと底部基板とがネジで締結され、支持棒とネジの熱膨張係数差が5× 10−6/K以下であることが好ましい。 In the wafer holder for a wafer prober of the present invention, the support bar is preferably separated from the chuck top and the bottom substrate. Moreover, it is preferable that the said support rod is a columnar body or a cylindrical body. Furthermore, it is preferable that the chuck top and the bottom substrate are fastened with a screw via the support rod, and the difference in thermal expansion coefficient between the support rod and the screw is 5 × 10 −6 / K or less.

本発明は、また、上記した本発明のウエハプローバ用ウエハ保持体を備えたことを特徴とするウエハプローバ用のヒータユニットを提供するものである。本発明は、更に、上記した本発明のヒータユニットを備えたことを特徴とするウエハプローバを提供するものである。   The present invention also provides a heater unit for a wafer prober comprising the wafer holder for a wafer prober of the present invention described above. The present invention further provides a wafer prober comprising the above-described heater unit of the present invention.

本発明によれば、チャックトップを部分的に支持する複数の支持棒の配置と合計支持面積を制御することで高い剛性と高い断熱性を両立することができるため、昇温時や冷却時にも高精度な温度分布を実現でき、急速な昇温や冷却並びにプロービングによる押圧にもチャックトップの変形や破損がなく、チャックトップ平面度を維持することができるうえ、駆動系への負荷を軽減し且つ熱の流入を遮断でして、繰り返し使用しても正確で高精度の測定が可能なウエハプローバ用ウエハ保持体を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to achieve both high rigidity and high heat insulation by controlling the arrangement and total support area of the plurality of support rods that partially support the chuck top. Highly accurate temperature distribution can be realized, there is no deformation or breakage of the chuck top even during rapid heating, cooling and probing pressing, maintaining the chuck top flatness and reducing the load on the drive system In addition, it is possible to provide a wafer holder for a wafer prober capable of performing accurate and highly accurate measurement even after repeated use by blocking heat inflow.

更に、加熱体及び冷却モジュールを具備することができ、これらをチャックトップ外径とほぼ同じサイズまで大きくできることにより、昇温時や降温時にも従来に比べて優れた均熱特性を得ることができる。また、従来のチャックトップとほぼ同外径の厚く且つ重い支持柱や、チャックトップ外周部をリング状に支持する有底円筒状の支持体に比べて軽量化できるため、急速な昇温及び降温に優れ、検査工程のスループットをあげることができる。しかも、チャックトップと底部基板との接触面積を低減できることから、断熱効果が高く、底部駆動系への熱伝達を遮断することができ、繰り返し使用しても高精度な測定を実現することが可能となる。   Furthermore, a heating element and a cooling module can be provided, and these can be enlarged to almost the same size as the outer diameter of the chuck top, so that excellent temperature uniformity characteristics can be obtained even when the temperature is raised or lowered compared to the conventional case. . Compared to conventional thick and heavy support pillars with the same outer diameter as the conventional chuck top, and a cylindrical support with a bottom that supports the outer periphery of the chuck top in a ring shape, the weight can be reduced rapidly. And can increase the throughput of the inspection process. Moreover, since the contact area between the chuck top and the bottom substrate can be reduced, the heat insulation effect is high, heat transfer to the bottom drive system can be cut off, and high-precision measurements can be realized even when used repeatedly. It becomes.

従って、本発明のウエハ保持体を用いることによって、高剛性で反りや破損の心配がなく、ウエハ載置面の熱伝導率が高く、優れた均熱性を有し、急速な加熱と冷却が可能なヒータユニット、及びこのヒータユニットを搭載したウエハプローバあるいはハンドラ装置やテスター装置などの半導体検査装置を提供することができる。   Therefore, by using the wafer holder of the present invention, there is no risk of warping or breakage, high thermal conductivity of the wafer mounting surface, excellent thermal uniformity, and rapid heating and cooling are possible. It is possible to provide a simple heater unit and a semiconductor inspection apparatus such as a wafer prober, a handler apparatus, or a tester apparatus equipped with the heater unit.

本発明のウエハプローバ用ウエハ保持体を、図1を参照して説明する。本発明のウエハ保持体1は、チャックトップ導体層3を有し且つ加熱体4を備えるチャックトップ2と、チャックトップ2を部分的に支持する複数の支持棒5と、支持棒5が設置される底部基板6とからなる。チャックトップ2と支持棒5と底部基板6の間には空隙7が存在し、この空隙7により断熱効果を高めることができる。空隙7の形状には特に制約はなく、チャックトップ2で発生した熱あるいは冷気が支持棒5に伝わる量を極力抑える形状とすればよい。   A wafer holder for a wafer prober according to the present invention will be described with reference to FIG. The wafer holder 1 of the present invention is provided with a chuck top 2 having a chuck top conductor layer 3 and a heating body 4, a plurality of support bars 5 that partially support the chuck top 2, and the support bars 5. Bottom substrate 6. A gap 7 exists between the chuck top 2, the support bar 5, and the bottom substrate 6, and the heat insulation effect can be enhanced by the gap 7. The shape of the gap 7 is not particularly limited, and may be a shape that suppresses as much as possible the amount of heat or cold generated in the chuck top 2 transmitted to the support bar 5.

支持棒5は平板状の底部基板6上に複数設置され、チャックトップ2の裏面側を複数箇所で部分的に支持している。そのため、複数の支持棒5で支持されたチャックトップ2は、プローブカードが押し付けられた際に変形を抑えることができる。また、チャックトップ2と支持棒5の接触面積を小さくすることができ、同時にチャックトップ2と支持棒5との間に空隙7を容易に形成することができる。このような空隙7を形成することにより、チャックトップ2と支持棒5との間は大部分が空気層となり、接触面積が小さいことと相まって、効率的な断熱構造とすることができる。   A plurality of support bars 5 are installed on a flat bottom substrate 6 and partially support the back side of the chuck top 2 at a plurality of locations. Therefore, the chuck top 2 supported by the plurality of support bars 5 can suppress deformation when the probe card is pressed. Further, the contact area between the chuck top 2 and the support bar 5 can be reduced, and at the same time, the gap 7 can be easily formed between the chuck top 2 and the support bar 5. By forming such a gap 7, most of the space between the chuck top 2 and the support rod 5 becomes an air layer, and in combination with the small contact area, an efficient heat insulating structure can be achieved.

チャックトップ2を支持する支持棒5は、底部基板6と一体であっても良く、分離されていても良い。しかし、支持棒5と底部基板6とが分離されていれば、チャックトップ2と支持棒5の間だけでなく、支持棒5と底部基板6の間にも接触界面を増やすことができ、より効率的な断熱ができるため好ましい。   The support bar 5 that supports the chuck top 2 may be integrated with the bottom substrate 6 or may be separated. However, if the support bar 5 and the bottom substrate 6 are separated, the contact interface can be increased not only between the chuck top 2 and the support bar 5 but also between the support bar 5 and the bottom substrate 6. This is preferable because efficient heat insulation can be achieved.

また、チャックトップ2を複数の支持棒5で支持する本発明のウエハ保持体は、上記のごとくチャックトップ2と支持棒5との間に空隙7を有する中空構造であることから、従来のチャックトップ外径と同等の円柱状の板からなる支持柱あるいはチャックトップの外周部をリング状に支持する有底円筒状の支持体を備えたウエハ保持体に比べて、軽量化を図ることができる。この軽量化によって、急速昇温や急速降温が可能となり、検査工程のスループットをあげることができる。   The wafer holder of the present invention for supporting the chuck top 2 with the plurality of support bars 5 has a hollow structure having the gap 7 between the chuck top 2 and the support bar 5 as described above. The weight can be reduced as compared with a wafer holder provided with a support column made of a columnar plate equivalent to the outer diameter of the top or a cylindrical support with a bottom that supports the outer periphery of the chuck top in a ring shape. . This weight reduction makes it possible to rapidly increase or decrease the temperature and increase the throughput of the inspection process.

チャックトップに対する支持棒の配置は、複数の支持棒をチャックトップに対して同心円状に配置するか、又は複数の支持棒をチャックトップに対して同心円状に配置すると共に、一つの支持棒を中心部に配置することが好ましい。いずれの場合にも、各支持棒の熱膨張係数については、中心部に配置した支持棒よりも同心円状に配置された支持棒の方が大きく、且つ同心円状に配置された支持棒では外側ほど大きくなるように配置することが好ましい。   As for the arrangement of the support rods with respect to the chuck top, a plurality of support rods are arranged concentrically with respect to the chuck top, or a plurality of support rods are arranged concentrically with respect to the chuck top and one support rod is centered. It is preferable to arrange in the part. In any case, the thermal expansion coefficient of each support rod is larger in the support rod arranged concentrically than the support rod arranged in the center, and the outer side of the support rod arranged concentrically. It is preferable to arrange so as to be large.

例えば、図2に示すように、チャックトップ2に対して、中心部に支持棒5aを配置すると共に、1つの同心円状に複数の支持棒5cを配置しても良い。図3に示すように、中心部には支持棒を配置せず、1つの同心円状に複数の支持棒5bを配置することもできる。また、図4に示すのように、チャックトップ2に対して複数の直径の同心円状にそれぞれ複数の支持棒5b、5cを配置しても良い。更に、図5に示すように、中心部に支持棒5aを配置すると共に、複数の直径の同心円状にそれぞれ複数の支持棒5b、5cを配置することもできる。   For example, as shown in FIG. 2, the support bar 5 a may be disposed at the center of the chuck top 2, and a plurality of support bars 5 c may be disposed concentrically. As shown in FIG. 3, it is also possible to arrange a plurality of support bars 5b concentrically without arranging a support bar at the center. Further, as shown in FIG. 4, a plurality of support bars 5 b and 5 c may be arranged concentrically with a plurality of diameters with respect to the chuck top 2. Furthermore, as shown in FIG. 5, the support bar 5a can be arranged at the center, and a plurality of support bars 5b and 5c can be arranged concentrically with a plurality of diameters.

また、支持棒が複数の同心円状に配置されている場合、例えば図4の場合、最外周の支持棒5cはチャックトップ2の直径の1/2以上の直径の同心円上に配置することが好ましい。最外周に同心円状に配置された支持棒の直径がチャックトップの直径の1/2未満であれば、チャックトップ端部がプロービング時の押圧で押されたとき、チャックトップの変形量(撓み量)が大きくなり、適正なプロービングを行うことができなくなる。最外周の支持棒は、チャックトップの直径の2/3以上の直径の同心円上にあることが更に好ましい。   Further, when the support rods are arranged in a plurality of concentric circles, for example, in the case of FIG. 4, the outermost support rod 5 c is preferably arranged on a concentric circle having a diameter of ½ or more of the diameter of the chuck top 2. . If the diameter of the support rod arranged concentrically on the outermost circumference is less than half of the diameter of the chuck top, the deformation amount of the chuck top (deflection amount) when the end of the chuck top is pressed by pressing during probing ) Increases and proper probing cannot be performed. More preferably, the outermost support rod is on a concentric circle having a diameter of 2/3 or more of the diameter of the chuck top.

複数の同心円状に配置される支持棒の数は、各同心円について3箇所以上であることが好ましく、最外周の同心円では6箇所以上が特に好ましい。1つの同心円について支持棒が2箇所以下では、各支持棒間の距離が広がるため、プロービング時の押圧がかかった場合チャックトップの変形量(撓み量)が大きくなり、適正なプロービングを行うことができなくなる場合がある。   The number of support rods arranged in a plurality of concentric circles is preferably three or more for each concentric circle, and more preferably six or more for the outermost concentric circle. When there are two or less support rods for one concentric circle, the distance between the support rods increases, so that when pressing during probing, the amount of deformation (deflection) of the chuck top increases and proper probing can be performed. It may not be possible.

支持棒の数は多いほどプロービング荷重時の撓みに有利であるが、多すぎるとチャックトップと支持棒の接触面積が大きくなり過ぎて、昇温時にはチャックトップの熱が接触部を介して支持棒や底部基板に伝わり、更には駆動系にまで伝わるため、測定精度を低下させてしまう。好ましくは、支持棒のチャックトップを支持する合計支持面積(チャックトップと支持棒の接触面積)を、チャックトップの裏面全面積の20%以下とし、より好ましくは15%以下とすることで、断熱効果により高い測定精度を保つことができる。   The larger the number of support rods, the more advantageous is the bending during probing load. However, if the number of support rods is too large, the contact area between the chuck top and the support rod becomes too large. Since it is transmitted to the bottom substrate and further to the drive system, the measurement accuracy is lowered. Preferably, the total support area (contact area between the chuck top and the support bar) for supporting the chuck top of the support bar is set to 20% or less, more preferably 15% or less of the total area of the back surface of the chuck top. High measurement accuracy can be maintained due to the effect.

一般に、ウエハプローバは下部に駆動装置を搭載しており、検査時のプロービング動作において、0.5G程度の加速度によりX、Y、Z方向の移動が繰り返し行われる。そのため、移動時の振動に耐えるように、チャックトップと底部基板は支持棒を介して固定しておく必要がある。   In general, a wafer prober has a driving device mounted underneath, and in the probing operation at the time of inspection, movement in the X, Y, and Z directions is repeatedly performed with an acceleration of about 0.5 G. Therefore, it is necessary to fix the chuck top and the bottom substrate via a support bar so as to withstand vibration during movement.

例えば、図6に示すように、チャックトップ2を、下部駆動装置(図示せず)に締結した底部基板6に、ネジ8などを用いて固定することができる。このように支持棒を介してチャックトップと底部基板をネジで締結する場合、支持棒とネジの熱膨張係数差が5×10−6/K以下であることが好ましい。支持棒とネジの熱膨張係数差が5×10−6/Kよりも大きい場合には、昇温時及び冷却時にチャックトップの平面度を悪化させ、最悪はチャックトップの破損につながるため好ましくない。尚、図6では支持棒5の内部にネジ8を通しているが、支持棒5とは別の箇所にネジを挿通することも可能である。 For example, as shown in FIG. 6, the chuck top 2 can be fixed to the bottom substrate 6 fastened to a lower driving device (not shown) using screws 8 or the like. When the chuck top and the bottom substrate are fastened with screws through the support rods as described above, it is preferable that the difference in thermal expansion coefficient between the support rods and the screws is 5 × 10 −6 / K or less. When the difference in thermal expansion coefficient between the support rod and the screw is larger than 5 × 10 −6 / K, the flatness of the chuck top is deteriorated at the time of temperature rise and cooling, and the worst is not preferable because it leads to damage of the chuck top. . In FIG. 6, the screw 8 is passed through the inside of the support bar 5, but it is also possible to insert the screw in a place different from the support bar 5.

支持棒の形状については、特に制約はなく、柱状体であっても、円錐体や角錐体であってもよく、また筒状体であってもよい。特に支持棒が筒状体であれば、図7に示すように、その支持棒5の貫通穴5aにネジ8を通して、チャックトップ1と底部基板6とをネジ止めで固定することができるため好ましい。このように、支持棒が貫通穴を有する筒状体であれば、支持棒とは別の箇所にネジを挿通する必要がなく、従って加熱体や冷却モジュールの回避穴を最低限に抑えることができるため、効率的な加熱体や冷却流路の設計を行うことができる。   The shape of the support bar is not particularly limited, and may be a columnar body, a cone or a pyramid, or a cylindrical body. In particular, if the support bar is a cylindrical body, as shown in FIG. 7, the chuck top 1 and the bottom substrate 6 can be fixed with screws through the through holes 5 a of the support bar 5. . In this way, if the support rod is a cylindrical body having a through hole, it is not necessary to insert a screw in a different place from the support rod, and therefore the avoidance hole of the heating body and the cooling module can be minimized. Therefore, an efficient heating body and cooling channel can be designed.

近年の半導体のプロービングにおいては、ウエハを100〜200℃の温度に加熱する必要が多いため、チャックトップは加熱体を備えている。加熱体としては、抵抗発熱体をマイカ等の絶縁体で挟み込んだものが、構造が簡便であるため好ましい。チャックトップに加熱体を取り付ける場合、チャックトップの裏面側(ウエハ載置面の反対側)に加熱体を配置して、金属等の押さえ板を用いてネジ止め等の機械的手法で固定することができる。   In recent semiconductor probing, the chuck top is provided with a heating element because it is necessary to heat the wafer to a temperature of 100 to 200 ° C. As the heating element, one in which a resistance heating element is sandwiched between insulators such as mica is preferable because the structure is simple. When attaching a heating element to the chuck top, place the heating element on the back side of the chuck top (opposite side of the wafer mounting surface) and fix it with a mechanical method such as screwing using a metal holding plate. Can do.

上記抵抗発熱体としては、金属材料を使用することができ、例えば、ニッケル、ステンレス、銀、タングステン、モリブデン、クロム、及びこれらの金属の合金が好ましい。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時、エッチング等の手法により、その箔を所定の回路パターンに比較的精度良く形成することができる。また、安価であり、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。   As the resistance heating element, a metal material can be used. For example, nickel, stainless steel, silver, tungsten, molybdenum, chromium, and alloys of these metals are preferable. Of these metals, stainless steel and nichrome are preferred. When stainless steel or nichrome is processed into the shape of a resistance heating element, the foil can be formed in a predetermined circuit pattern with relatively high accuracy by a technique such as etching. In addition, since it is inexpensive and has oxidation resistance, it can withstand long-term use even when the use temperature is high.

上記抵抗発熱体を挟み込む絶縁体としては、耐熱性を有する絶縁体であれば特に制約はないが、例えば、マイカのほか、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等を用いることができる。また、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スムースにチャックトップに伝えるため、樹脂中にフィラーを分散させて樹脂の熱伝導を高めることができる。樹脂中に分散するフィラーの材質は、樹脂との反応性が無ければ特に制約はなく、例えば、窒化硼素、窒化アルミニウム、アルミナ、シリカ等を用いることができる。   The insulator that sandwiches the resistance heating element is not particularly limited as long as it is a heat-resistant insulator. For example, in addition to mica, silicon resin, epoxy resin, phenol resin, or the like can be used. Further, when the resistance heating element is sandwiched between insulating resins, the heat generated by the resistance heating element is smoothly transferred to the chuck top, so that the heat conduction of the resin can be enhanced by dispersing the filler in the resin. The filler material dispersed in the resin is not particularly limited as long as there is no reactivity with the resin. For example, boron nitride, aluminum nitride, alumina, silica, or the like can be used.

また、チャックトップは、上記した加熱体と共に、冷却モジュールを備えることができる。一般に、加熱体や冷却モジュールを備えたウエハ保持体では、加熱体の熱や冷却モジュールの低温が支持棒に伝わることを防止できなければ、支持棒を設置した底部基板に、更には底部基板下部の駆動系に熱や低温が伝わり、各部品の熱膨張差により機械精度にズレを生じ、チャックトップのウエハ載置面の平面度や平行度を著しく劣化させる原因となる。   Further, the chuck top can include a cooling module together with the above-described heating body. In general, in a wafer holder equipped with a heating element and a cooling module, if it is not possible to prevent the heat of the heating element or the low temperature of the cooling module from being transmitted to the support rod, the bottom substrate where the support rod is installed and the bottom substrate bottom Heat and low temperature are transmitted to the drive system, and the mechanical accuracy is shifted due to the difference in thermal expansion of each component, which causes the flatness and parallelism of the wafer mounting surface of the chuck top to be significantly deteriorated.

本発明のウエハ保持体では、チャックトップを複数の支持棒のみで局所的に支持するため、チャックトップと底部基板との接触面積を低減でき、更に空隙を有することから断熱効果が高くなり、チャックトップの平面度や平行度を劣化させることがない。更に、加熱体及び冷却モジュールが支持棒に接触しないように配置する、例えば加熱体及び冷却モジュールに回避穴を設け、この回避穴に支持棒を挿通することにより、断熱効果をより一層高めることができる。   In the wafer holder of the present invention, since the chuck top is locally supported only by a plurality of support rods, the contact area between the chuck top and the bottom substrate can be reduced, and further, since the gap is provided, the heat insulation effect is increased, and the chuck The flatness and parallelism of the top are not deteriorated. Furthermore, the heating body and the cooling module are arranged so as not to contact the support rod. For example, by providing an avoidance hole in the heating body and the cooling module and inserting the support rod into the avoidance hole, the heat insulation effect can be further enhanced. it can.

尚、有底円筒状の支持体を用いてチャックトップの裏面外周部をリング状に支持する場合には、加熱体及び冷却モジュールの外径を支持体の内径より小さくする必要がある。このため、昇温時は外周部の熱垂れが大きく、均熱性向上に限界があった。また、冷却時にも、冷媒の流路をチャックトップ外周部まで広げることができないため、冷却均熱性の向上にも限界があった。   In addition, when supporting the back surface outer peripheral part of a chuck | zipper top in a ring shape using a bottomed cylindrical support body, it is necessary to make the outer diameter of a heating body and a cooling module smaller than the internal diameter of a support body. For this reason, at the time of temperature rise, the heat dripping of the outer peripheral portion is large, and there is a limit to the improvement of the heat uniformity. Further, since the refrigerant flow path cannot be extended to the outer periphery of the chuck top even during cooling, there is a limit to the improvement in cooling heat uniformity.

一方、本発明のウエハ保持体では、複数の支持棒でチャックトップの裏面を部分的に支持する構造であるため、チャックトップとほぼ同じサイズの外径を持つ加熱体及び冷却モジュールを搭載することができる。このため、チャックトップの平面度や剛性を維持したまま、昇温時及び冷却時の均熱性を一層向上させることができる。特に、加熱体の発熱部の一部若しくは冷却モジュールの流路の一部が、最外周の支持棒の外側にも存在するように形成すれば、更に均熱性を高めることができる。尚、冷却モジュールを高熱伝導のCuやAlといった金属で形成した場合には、冷却モジュール自体が均熱板として作用し、より均熱性を高める効果を得られる。   On the other hand, since the wafer holder of the present invention has a structure in which the back surface of the chuck top is partially supported by a plurality of support rods, a heating body and a cooling module having the same outer diameter as the chuck top should be mounted. Can do. For this reason, it is possible to further improve the thermal uniformity during temperature rise and cooling while maintaining the flatness and rigidity of the chuck top. In particular, if a part of the heat generating part of the heating body or a part of the flow path of the cooling module is also present outside the outermost support rod, the thermal uniformity can be further improved. When the cooling module is formed of a metal such as Cu or Al having high thermal conductivity, the cooling module itself acts as a soaking plate, and an effect of improving the soaking property can be obtained.

上記加熱体の直径は、チャックトップの直径の90〜110%であることが好ましい。加熱体の直径がチャックトップの直径の90%未満では、昇温時におけるチャックトップの温度分布が低下する。加熱体の直径がチャックトップより大きい場合には、チャックトップの温度分布をより良くできるが、実際には装置寸法をできるだけ小さくしたいため、チャックトップの直径の110%より大きくすることは不適当であることが多い。   The diameter of the heating body is preferably 90 to 110% of the diameter of the chuck top. If the diameter of the heating body is less than 90% of the diameter of the chuck top, the temperature distribution of the chuck top at the time of temperature rise is lowered. If the diameter of the heating element is larger than the chuck top, the temperature distribution of the chuck top can be improved, but in practice it is inappropriate to make it larger than 110% of the diameter of the chuck top in order to make the apparatus size as small as possible. There are often.

また、冷却モジュールの大きさについても、加熱体の場合と同様に、冷却モジュールの直径はチャックトップの直径の90〜110%であると好ましい。冷却モジュールの直径がチャックトップの直径の90%未満では、外周部からの熱流入が顕著になり、冷却時のチャックトップの温度分布を悪化させるため好ましくない。また、冷却モジュールの直径がチャックトップより大きい場合には、冷却時のチャックトップの温度分布をより良くできるが、実際には装置寸法をできるだけ小さくしたい制約から、チャックトップの直径の110%よりも大きくすることは不適当であることが多い。   As for the size of the cooling module, the diameter of the cooling module is preferably 90 to 110% of the diameter of the chuck top as in the case of the heating body. If the diameter of the cooling module is less than 90% of the diameter of the chuck top, heat inflow from the outer peripheral portion becomes significant, and the temperature distribution of the chuck top during cooling is deteriorated, which is not preferable. In addition, when the cooling module diameter is larger than the chuck top, the temperature distribution of the chuck top during cooling can be improved. However, in practice, it is more than 110% of the chuck top diameter due to the restriction of making the apparatus size as small as possible. Increasing the size is often inappropriate.

チャックトップと加熱体との間には、電磁波を遮断(シールド)するための金属層が形成されていることが好ましい。この電磁シールド電極層は、加熱体等で発生した電磁波や、電場等のウエ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がある。このノイズは通常の電気特性の測定には大きな影響は与えないが、特にウエハの高周波特性を測定する場合に顕著に影響するものである。この電磁シールド電極層としては、例えば、金属箔を加熱体とチャックトップの間に挿入することができ、チャックトップ及び加熱体とは絶縁されている必要がある。使用する金属箔としては、特に制約はないが、加熱体が200℃程度の温度になるため、ステンレス、ニッケル、あるいはアルミニウム等からなる金属箔が好ましい。   It is preferable that a metal layer for shielding (shielding) electromagnetic waves is formed between the chuck top and the heating body. This electromagnetic shield electrode layer plays a role of blocking electromagnetic waves generated by a heating body or the like, or noise that affects the probing of the wafer such as an electric field. Although this noise does not have a great influence on the measurement of normal electrical characteristics, it particularly affects the measurement of the high frequency characteristics of the wafer. As the electromagnetic shield electrode layer, for example, a metal foil can be inserted between the heating body and the chuck top, and the chuck top and the heating body need to be insulated. Although there is no restriction | limiting in particular as metal foil to be used, Since a heating body becomes the temperature of about 200 degreeC, metal foil which consists of stainless steel, nickel, aluminum, etc. is preferable.

上記チャックトップと電磁シールド電極層との間には、絶縁層が必要である。チャックトップが絶縁体である場合にはチャックトップのウエハ載置面に形成されたチャックトップ導体層との間に、また、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シールド層との間に、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エ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ため、電磁シールド電極層とチャックトップとの間に絶縁層を形成することで、上記ノイズを低減することができる。   An insulating layer is required between the chuck top and the electromagnetic shield electrode layer. When the chuck top is an insulator, between 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 and the electromagnetic shield layer In the meantime, a capacitor is formed on the electric circuit, and this capacitor component may affect noise when probing the wafer. Therefore, by forming an insulating layer between the electromagnetic shield electrode layer and the chuck top, the above noise can be reduced. Can be reduced.

また、チャックトップと電磁シールド電極層との間には、絶縁層を介してガード電極層を備えることが好ましい。更に、上記支持棒を導体(金属層)で覆うことにより、高周波によるウエ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。また、上記ガード電極層を支持棒に形成した金属層と接続することで、ウエハの高周波特性を測定する際に影響するノイズを更に低減することができる。   Moreover, it is preferable to provide a guard electrode layer through an insulating layer between the chuck top and the electromagnetic shield electrode layer. Further, by covering the support rod with a conductor (metal layer), it is possible to reduce the influence of noise during measurement of wafer characteristics due to high frequency. Further, by connecting the guard electrode layer to the metal layer formed on the support rod, it is possible to further reduce the noise that affects the high frequency characteristics of the wafer.

底部基板については、そのヤング率が200GPa以上であることが好ましい。底部基板のヤング率が200GPa未満である場合には、底部基板の厚みを薄くできないため、空隙の容積を十分確保できず、十分な断熱効果が期待できない。また、冷却モジュールを搭載するスペースも十分確保できない。より好ましい底部基板のヤング率は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、底部基板の変形も大幅に低減することができるため、底部基板をより小型化、軽量化できるため特に好ましい。   For the bottom substrate, the Young's modulus is preferably 200 GPa or more. When the Young's modulus of the bottom substrate is less than 200 GPa, the thickness of the bottom substrate cannot be reduced, so that a sufficient volume of voids cannot be secured and a sufficient heat insulating effect cannot be expected. In addition, a sufficient space for mounting the cooling module cannot be secured. More preferably, the Young's modulus of the bottom substrate is 300 GPa or more. Use of a material having a Young's modulus of 300 GPa or more is particularly preferable because deformation of the bottom substrate can be significantly reduced, and the bottom substrate can be further reduced in size and weight.

また、底部基板の熱伝導率は、40W/mK以下であることが好ましい。底部基板の熱伝導率が40W/mKを超えると、チャックトップに加えられた熱が容易に底部基板に伝わり、駆動系の精度に影響を及ぼすため好ましくない。近年では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、底部基板の熱伝導率は10W/mK以下であることが更に好ましく、5W/mK以下であることが特に好ましい。この程度の熱伝導率になると、支持棒から駆動系への熱の伝達量が大幅に低下するためである。   The thermal conductivity of the bottom substrate is preferably 40 W / mK or less. If the thermal conductivity of the bottom substrate exceeds 40 W / mK, the heat applied to the chuck top is easily transferred to the bottom substrate, which affects the accuracy of the drive system, which is not preferable. In recent years, since a high temperature of 150 to 200 ° C. is required as a temperature during probing, the thermal conductivity of the bottom substrate is more preferably 10 W / mK or less, and particularly preferably 5 W / mK or less. This is because the amount of heat transferred from the support rod to the drive system is significantly reduced when the thermal conductivity is at this level.

これらの条件を満たす底部基板の材質としては、ムライト、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)などが好ましい。ムライトは熱伝導率が小さく、断熱効果が大きい点で好ましい。また、アルミナはヤング率が大きく、剛性が高い点で好ましい。ムライト−アルミナ複合体は、熱伝導率がアルミナより小さく且つヤング率がムライトより大きいため、総合的に好ましい材質である。   The material of the bottom substrate that satisfies these conditions is preferably mullite, alumina, a composite of mullite and alumina (mullite-alumina composite), or the like. Mullite is preferable in that it has a low thermal conductivity and a large heat insulating effect. Alumina is preferable in terms of high Young's modulus and high rigidity. The mullite-alumina composite is a generally preferable material because it has a thermal conductivity smaller than that of alumina and a Young's modulus larger than that of mullite.

支持棒の材質に関しては、熱膨張係数を考慮する必要がある。即ち、チャックトップを加熱体により加熱した場合、チャックトップは下側の加熱体から熱が伝わるので必ず中央部が凹状に反る。一方、底部基板は上側の加熱体からの熱により、必ず中央部が凸状に反る。また、底部基板の下部は、プローバ駆動装置が接続されるため、非常に剛性の高い構造となっている。従って、チャックトップ中心部の支持棒は、外周部に比べて、チャックトップからは下向きに且つ底部基板からは上向きに力がかかるうえ、自身の熱膨張による伸びも加わり、チャックトップの中央部を下側から突き上げることになる。   Regarding the material of the support rod, it is necessary to consider the thermal expansion coefficient. That is, when the chuck top is heated by the heating body, the center of the chuck top is always warped in a concave shape because heat is transmitted from the lower heating body. On the other hand, the bottom substrate always warps in a convex shape due to the heat from the upper heating body. In addition, since the prober driving device is connected to the lower part of the bottom substrate, the structure is very rigid. Therefore, the support rod at the center of the chuck top is applied with a force downward from the chuck top and upward from the bottom substrate as compared to the outer peripheral portion, and is also stretched by its own thermal expansion. It will be pushed up from the bottom.

このとき、チャックトップ自身は熱膨張により中央部が凹状に変形するため、チャックトップの中心部には、支持棒により下から突き上げられる力と、自身の熱膨張により下側へ反る力とが内部応力として蓄えられることになる。更に、プロービング時には、チャックトップのウエハ載置面側からプロービング押圧がかかるため、内部応力が増加する方向の力が加わることになる。そのため、チャックトップの中心部を支持する支持棒の熱膨張係数が、外周部を支持する支持棒に比べ大きい場合、更に支持部自体の伸びが加わるため、最悪の場合はチャックトップに割れが発生し、プロービングが継続できなくなることがある。初期的には大丈夫でも、昇温と冷却が繰り返され、プロービング操作が繰り返し行われると、やがてチャックトップ割れにつながる危険が大きい。   At this time, the chuck top itself deforms into a concave shape due to thermal expansion, and therefore, the center of the chuck top has a force pushed up from below by the support rod and a force that warps downward due to its own thermal expansion. It will be stored as internal stress. Further, during probing, since a probing pressure is applied from the wafer mounting surface side of the chuck top, a force in the direction of increasing internal stress is applied. For this reason, if the thermal expansion coefficient of the support rod that supports the center of the chuck top is larger than that of the support rod that supports the outer periphery, the support portion itself will be further stretched. In the worst case, the chuck top will crack. Probing may not be continued. Even if it is initially okay, if the temperature rise and cooling are repeated and the probing operation is repeated, there is a greater risk of eventually leading to chuck top cracking.

この事態を回避するためには、チャックトップの中心部を支持する支持棒をなくしてやると良いが、なくしてしまうとプロービング押圧によるチャックトップの変形(チャックトップ撓み)が大きくなり、プロービング不良となりやすい。そこで、中心部を支持する支持棒の熱膨張係数を、外周部を支持の支持棒の熱膨張係数以下に制御することによって、チャックトップにかかる内部応力を軽減することができ、昇温と冷却を繰り返しても、更にはプロービング操作を繰り返し実施しても、チャックトップの割れをなくすことができる。   In order to avoid this situation, it is better to eliminate the support rod that supports the center of the chuck top, but if it is eliminated, the deformation of the chuck top due to the probing pressure (chuck top deflection) will increase, and probing will be poor. . Therefore, the internal stress applied to the chuck top can be reduced by controlling the thermal expansion coefficient of the support rod supporting the central portion to be equal to or less than the thermal expansion coefficient of the support rod supporting the outer peripheral portion, and the temperature rise and cooling Even if the process is repeated or the probing operation is repeated, the chuck top can be prevented from cracking.

冷却する場合も同様であり、チャックトップの下部に冷却モジュールと加熱体を備える場合、例えば−60℃に冷却した時、チャックトップは上側のウエハ載置面側が暖かく、下側が冷たい温度分布のため、中央部が凸状に反る。一方、底部基板は、逆に上側が冷たく且つ下側が暖かい温度分布により、中央部が凹状に反る。従って、この場合もチャックトップの中心部を支持する支持棒の熱膨張係数を、外周部を支持する支持棒の熱膨張係数以下にすることで、チャックトップにかかる力を軽減でき、昇温と冷却を繰り返しても、更にはプロービング操作を繰り返し実施しても、割れのないチャックトップを実現することができる。   The same applies to cooling. When a cooling module and a heating body are provided at the lower part of the chuck top, for example, when cooling to −60 ° C., the chuck top has a temperature distribution in which the upper wafer mounting surface side is warm and the lower side is cold. The center part warps in a convex shape. On the other hand, the bottom substrate is warped concavely at the center due to a temperature distribution in which the upper side is cold and the lower side is warm. Therefore, also in this case, the force applied to the chuck top can be reduced by reducing the thermal expansion coefficient of the support rod supporting the center portion of the chuck top to be equal to or less than the thermal expansion coefficient of the support rod supporting the outer peripheral portion. Even if the cooling is repeated or the probing operation is repeated, a chuck top without cracks can be realized.

更に、支持棒のヤング率は、100GPa以上であることが好ましい。支持棒のヤング率が100GPa未満では、多数の支持棒を配置する必要がある。多数の支持棒を配置すると、加熱体や冷却モジュールに設ける回避穴を増やす必要があるうえ、加熱能力や冷却能力を損なうことになり好ましくない。より好ましいヤング率は、200GPa以上である。   Furthermore, the Young's modulus of the support rod is preferably 100 GPa or more. When the Young's modulus of the support rod is less than 100 GPa, it is necessary to arrange a large number of support rods. If a large number of support bars are arranged, it is necessary to increase the number of avoidance holes provided in the heating body and the cooling module, and the heating capacity and cooling capacity are impaired, which is not preferable. A more preferable Young's modulus is 200 GPa or more.

支持棒の熱伝導率は、底部基板と同様に、40W/mK以下であることが好ましい。支持棒の熱伝導率が40W/mKを超えると、チャックトップに加えられた熱が容易に底部基板に伝わり、駆動系の精度に影響を及ぼすため好ましくない。近年では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、支持棒の熱伝導率は10W/mK以下であることが更に好ましく、5W/mK以下であることが特に好ましい。この程度の熱伝導率になると、支持棒から駆動系への熱の伝達量が大幅に低下するためである。   The thermal conductivity of the support rod is preferably 40 W / mK or less, like the bottom substrate. If the thermal conductivity of the support rod exceeds 40 W / mK, the heat applied to the chuck top is easily transferred to the bottom substrate, which affects the accuracy of the drive system, which is not preferable. In recent years, since a high temperature of 150 to 200 ° C. is required as a temperature during probing, the thermal conductivity of the support rod is more preferably 10 W / mK or less, and particularly preferably 5 W / mK or less. This is because the amount of heat transferred from the support rod to the drive system is significantly reduced when the thermal conductivity is at this level.

支持棒の具体的な材質としては、底部基板より熱膨張係数が小さいものが好ましいため、底部基板がムライト、アルミナ、ムライト−アルミナ複合体の場合、ムライト−アルミナ複合体、窒化珪素、コージライト、ガラスなどが好ましい。ムライト−アルミナ複合体や窒化珪素は、熱膨張係数が小さく剛性が高い点で好ましい。また、コージライトやガラスは、熱膨張係数が小さい点で好ましい。   As a specific material of the support rod, a material having a smaller coefficient of thermal expansion than the bottom substrate is preferable. Therefore, when the bottom substrate is mullite, alumina, mullite-alumina composite, mullite-alumina composite, silicon nitride, cordierite, Glass or the like is preferable. Mullite-alumina composite and silicon nitride are preferable in that they have a small coefficient of thermal expansion and high rigidity. Cordierite and glass are preferable in that they have a small coefficient of thermal expansion.

支持棒の大きさとしては、特に制約はないが、外径が5mm以上であることが好ましい。外径が5mm未満の場合には、支持の効果が十分でなく、支持棒が変形しやすくなるため好ましくない。また、支持棒の外径は20mm以下であることが好ましい。これを超える外径を有する場合、接触面積が大きくなり、断熱効果が得られない。また、冷却モジュールを備える場合、冷却モジュールに支持棒回避のための大きな回避穴を設ける必要があり、冷却能力を損なうことになるため好ましくない。   Although there is no restriction | limiting in particular as a magnitude | size of a support rod, It is preferable that an outer diameter is 5 mm or more. When the outer diameter is less than 5 mm, the support effect is not sufficient, and the support rod is easily deformed. Moreover, it is preferable that the outer diameter of a support rod is 20 mm or less. When it has the outer diameter exceeding this, a contact area becomes large and the heat insulation effect is not acquired. In addition, when the cooling module is provided, it is necessary to provide a large avoidance hole for avoiding the support rod in the cooling module, which is not preferable because the cooling capacity is impaired.

また、支持棒の形状としては、円柱状、三角柱状、四角柱状、円錐状、角錐状など特に制約はない。支持棒が底部基板と分離している場合、両者を固定する方法は、特に制約はないが、活性金属によるロウ付け、ガラス付け、ネジ止め等を挙げることができる。これらの中ではネジ止めが特に好ましい。ネジ止めすることによって、脱着が容易となり、更には固定時に熱処理を行わないため、支持棒や底部基板の熱処理による変形を抑えることができる。特に支持棒が上記した筒状体であれば、その内部の貫通穴内にネジを挿通させて、支持棒をチャックトップ及び底部基板に固定することができるため特に好ましい。   In addition, the shape of the support rod is not particularly limited, such as a columnar shape, a triangular prism shape, a quadrangular prism shape, a conical shape, or a pyramid shape. In the case where the support bar is separated from the bottom substrate, there are no particular restrictions on the method for fixing both, but brazing with active metal, glassing, screwing, and the like can be given. Among these, screwing is particularly preferable. By screwing, the attachment and detachment is facilitated, and further, since heat treatment is not performed at the time of fixing, deformation of the support rod and the bottom substrate due to heat treatment can be suppressed. In particular, if the support rod is a cylindrical body as described above, a screw can be inserted into a through hole inside the support rod so that the support rod can be fixed to the chuck top and the bottom substrate.

支持棒とチャックトップあるいは底部基板との接触部分の表面粗さは、Raで0.1μm以上であることが好ましい。表面粗さがRaで0.1μm未満である場合、支持部とチャックトップ及び底部基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、Raが0.1μm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ないが、Raが5μm以上になると、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 support bar and the chuck top or the bottom substrate is preferably 0.1 μm or more in terms of Ra. When the surface roughness Ra is less than 0.1 μm, the contact area between the support portion, the chuck top and the bottom substrate increases, and the gap between the two becomes relatively small, so that Ra is 0.1 μm or more. This is not preferable because the amount of heat transfer becomes larger than the case. There is no particular upper limit on the surface roughness, but if Ra is 5 μm or more, the cost for treating the surface may increase.

表面粗さをRaで0.1μm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ことができる。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化し、Raが0.1μm以上となるように制御する必要がある。また、支持棒を底部基板と分離することで、接触界面を増やすことができるため、熱の伝達量を低減することができる。   As a method for setting the surface roughness to Ra of 0.1 μm or more, a polishing process or a process such as sand blasting can be performed. In this case, it is necessary to optimize the polishing conditions and blasting conditions so that Ra is 0.1 μm or more. Moreover, since the contact interface can be increased by separating the support bar from the bottom substrate, the amount of heat transfer can be reduced.

同様に、底部基板の底部の表面粗さは、Raで0.1μm以上であることが好ましい。底部基板の底部の表面粗さが粗いことによって、駆動系への熱の伝達量も小さくすることができる。このように、各部材に界面を形成し、その界面の表面粗さをRaで0.1μm以上とすることで、底部基板の底部への熱の伝達量を低減することができるため、結果的に抵抗発熱体への電力供給量も低減することができる。   Similarly, the surface roughness of the bottom of the bottom substrate is preferably 0.1 μm or more in terms of Ra. Since the surface roughness of the bottom portion of the bottom substrate is rough, the amount of heat transferred to the drive system can also be reduced. In this way, by forming an interface in each member and setting the surface roughness of the interface to Ra of 0.1 μm or more, the amount of heat transferred to the bottom of the bottom substrate can be reduced. In addition, the amount of power supplied to the resistance heating element can be reduced.

支持棒のチャックトップとの接触面、または支持棒の底部基板との接触面と、支持棒との直角度は、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、上記直角度が10mmを超えると、チャックトップに加わった圧力が支持棒に加わる際に、支持棒自身の変形が発生しやすくなるため好ましくない。   The perpendicularity between the contact surface of the support rod with the chuck top or the contact surface of the support rod with the bottom substrate and the support rod is preferably 10 mm or less in terms of a measurement length of 100 mm. For example, when the squareness exceeds 10 mm, it is not preferable because the support rod itself is likely to be deformed when the pressure applied to the chuck top is applied to the support rod.

底部基板の表面には、金属層が形成されていることが好ましい。チャックトップを加熱するための加熱体、プローバの駆動部、更には周囲の機器等から発生する電場や電磁波が、ウエハの検査時にノイズとなって影響を及ぼすが、底部基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ため好ましい。金属層を形成する方法としては、特に制約はないが、例えば、銀、金、ニッケル、銅等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、はけ等で塗布して焼き付けても良い。   A metal layer is preferably formed on the surface of the bottom substrate. Electric fields and electromagnetic waves generated from the heating body for heating the chuck top, the prober drive unit, and the surrounding equipment, etc., affect noise when inspecting the wafer, but a metal layer is formed on the bottom substrate. It is preferable because this electromagnetic wave can be blocked. The method for forming the metal layer is not particularly limited. For example, a conductive paste obtained by adding glass frit to a metal powder such as silver, gold, nickel, or copper may be applied and baked with a brush or the like.

また、アルミニウムやニッケル等の金属を溶射して、金属層を形成することもできる。また、表面にメッキで金属層を形成することも可能である。更に、これらの手法を組み合わせることも可能である。即ち、導体ペーストを塗布して焼き付けた後にニッケル等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、特にメッキ又は溶射が好ましい。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。   Alternatively, a metal layer can be formed by spraying a metal such as aluminum or nickel. It is also possible to form a metal layer on the surface by plating. Further, these methods can be combined. That is, after applying and baking a conductor paste, a metal such as nickel may be plated, or 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.

上記金属層は、底部基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なく、例えば、ステンレス、ニッケル、アルミニウム等を用いることができる。導体を具備する方法としては、底部基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。上記材質の金属箔を底部基板の外径よりも大きい寸法でリング形状に成形し、これを底部基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、底部基板の底部からチャックトップ上面までの側面全体をカバーすることもできる。   The metal layer may include a conductor on at least a part of the surface of the bottom substrate. The material to be used is not particularly limited as long as it is a conductor, and for example, stainless steel, nickel, aluminum or the like can be used. As a method of providing a conductor, a ring-shaped conductor can be attached to the side surface of the bottom substrate. A metal foil of the above material can be formed into a ring shape with a size larger than the outer diameter of the bottom substrate, and can be attached to the side surface of the bottom substrate. By making this conductor ring larger than the outer diameter of the chuck top, the entire side surface from the bottom of the bottom substrate to the top surface of the chuck top can be covered without contacting the chuck top.

また、底部基板の底面部分に、金属箔あるいは金属板を取り付けてもよく、側面に取り付けた金属箔と接続することで、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。金属箔あるいは金属板を底部基板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に比較して、比較的安価にガード効果を得ることができるため好ましい。金属箔及び金属板と底部基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部基板に取り付けることができる。また、底部基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。   Moreover, you may attach metal foil or a metal plate to the bottom face part of a bottom board | substrate, and the effect (guard effect) which interrupts electromagnetic waves can be heightened by connecting with the metal foil attached to the side surface. A metal foil or a metal plate may be attached to the upper surface of the bottom substrate, and the guard effect can be enhanced by connecting it to the metal foil attached to the side surface and the bottom surface. By adopting such a method, it is preferable because the guard effect can be obtained at a relatively low cost compared to the case of applying plating or conductive paste. Although there is no restriction | limiting in particular regarding the fixing method of metal foil and a metal plate, and a bottom board | substrate, For example, metal foil and a metal plate can be attached to a bottom board | substrate using a metal screw. Moreover, it is preferable to integrate the metal foil and the metal plate of the bottom surface portion and the side surface portion of the bottom substrate.

チャックトップの反りが30μm以上であると、プロービング時のプローバの針が片あたりを起こし、特性を評価できないか、接触不良により誤って不良判定と評価してしまうため好ましくない。また、チャックトップ導体層の表面と支持棒の底部裏面との平行度が30μm以上であっても、同様に接触不良を生じるため好ましくない。室温時にチャックトップの反り及び平行度が30μm以下で良好であっても、200℃でのプロービング時に反り及び平行度が30μm以上となる場合にも、上記と同様好ましくない。−60℃でのプロービング時においても同様である。即ち、プロービングを行う温度範囲全域において、反り及び平行度ともに30μm以下であることが好ましい。   It is not preferable that the warping of the chuck top is 30 μm or more because the prober probe at the time of probing causes contact with one piece and the characteristics cannot be evaluated, or it is erroneously evaluated as a defective determination due to poor contact. Further, even if the parallelism between the surface of the chuck top conductor layer and the bottom surface of the bottom of the support bar is 30 μm or more, contact failure is similarly caused, which is not preferable. Even when the warp and parallelism of the chuck top are good at 30 μm or less at room temperature, the case where the warp and parallelism is 30 μm or more at the time of probing at 200 ° C. is not preferable as above. The same applies to probing at -60 ° C. That is, it is preferable that both the warpage and the parallelism are 30 μm or less over the entire temperature range in which probing is performed.

上記絶縁層で互いに絶縁された加熱体、電磁シールド電極層及びガード電極層などは、押さえ板によりチャックトップにネジなどを用いて機械的に固定することが好ましい。その場合、押さえ板の熱膨張係数は、チャックトップの熱膨張係数との差が5×10−6/K以下であることが望ましい。押さえ板とチャックトップの熱膨張係数差が上記関係にある場合、プロービングを行う温度範囲全域において、反り及び平行度ともに30μm以下とすることができる。 It is preferable that the heating body, the electromagnetic shield electrode layer, the guard electrode layer, and the like that are insulated from each other by the insulating layer are mechanically fixed to the chuck top using screws or the like by a pressing plate. In that case, it is desirable that the difference between the thermal expansion coefficient of the pressing plate and the thermal expansion coefficient of the chuck top is 5 × 10 −6 / K or less. When the difference in thermal expansion coefficient between the pressing plate and the chuck top is in the above relationship, both the warpage and the parallelism can be 30 μm or less over the entire temperature range in which probing is performed.

押さえ板の熱膨張係数がチャックトップの熱膨張係数との差で5ppm/Kより大きい場合には、100〜200℃に昇温された場合、バイメタル効果により、チャックトップの下側に配置される押さえ板がチャックトップより大きくなるため、チャックトップの中央部が凹状になるように応力がかかり、チャックトップの平面度を悪化させ、室温時にチャックトップの反り及び平行度が30μm以下で良好であっても、200℃でのプロービング時に反り及び平行度が30μm以上となるため好ましくない。更に、チャックトップ中心部に支持棒を配置している場合には、中央部が凹状に変形したチャックトップの中央部を支持棒が突き上げることにより、プロービングができなくなったり、ひどい場合はチャックトップが破損したりする。   When the thermal expansion coefficient of the holding plate is larger than 5 ppm / K as a difference from the thermal expansion coefficient of the chuck top, when the temperature is raised to 100 to 200 ° C., it is disposed below the chuck top due to the bimetal effect. Since the holding plate is larger than the chuck top, stress is applied so that the central portion of the chuck top becomes concave, the flatness of the chuck top is deteriorated, and the warp and parallelism of the chuck top at room temperature are good at 30 μm or less. However, it is not preferable because warpage and parallelism are 30 μm or more during probing at 200 ° C. Furthermore, when a support bar is arranged at the center of the chuck top, probing becomes impossible due to the support bar pushing up the center of the chuck top whose center is deformed into a concave shape. Or damage.

逆に上記熱膨張係数差が5×10−6/Kより小さい場合には、昇温時にチャックトップの下側に配置される押さえ板がチャックトップより小さくなるため、チャックトップの中央部が凸状になるよう応力がかかり、チャックトップの平面度を悪化させ、室温時にチャックトップの反り及び平行度が30μm以下で良好であっても、−60℃でのプロービング時において反り及び平行度が30μm以上となるため好ましくない。 On the other hand, when the difference in thermal expansion coefficient is smaller than 5 × 10 −6 / K, the pressing plate disposed on the lower side of the chuck top is smaller than the chuck top when the temperature is raised, so that the central portion of the chuck top is convex. Stress is applied, the flatness of the chuck top is deteriorated, and even when the warp and parallelism of the chuck top are good at 30 μm or less at room temperature, the warp and parallelism are 30 μm when probing at −60 ° C. Since it becomes the above, it is not preferable.

本発明のウエハ保持体は、チャックトップに冷却モジュールを具備することができる。冷却モジュールに別途チラーで冷却した不凍冷媒を流すことで、チャックトップを急速に冷却することができる。また、チャックトップを加熱する際には、冷却モジュールをチャックトップ下部に備えた加熱体から離して効率よく昇温するため、冷却モジュールは可動式であることが望ましい。更に、冷却モジュールやチャックトップに埋め込んだ熱電対や白金抵抗体を用い、温度をモニターしながら冷却し又は加熱体の発熱量を制御することで、冷却時の細かい温度制御を行うこともできる。このとき、冷却モジュールとしてCuやAlなどの高熱伝導材を用いることで、冷却モジュールを均熱板として利用して高均熱化を達成することができる。   The wafer holder of the present invention can include a cooling module on the chuck top. By flowing an antifreeze refrigerant cooled separately by a chiller through the cooling module, the chuck top can be rapidly cooled. Further, when heating the chuck top, it is desirable that the cooling module is movable so that the cooling module is separated from the heating body provided at the lower part of the chuck top and the temperature is increased efficiently. Further, by using a thermocouple or a platinum resistor embedded in the cooling module or the chuck top and cooling while controlling the temperature or controlling the heat generation amount of the heating body, fine temperature control during cooling can be performed. At this time, by using a highly heat conductive material such as Cu or Al as the cooling module, the cooling module can be used as a soaking plate to achieve high soaking.

冷却モジュールの固定形態としては、図8に示すように、チャックトップ2のウエハ載置面2aの反対側(裏面)に冷却モジュール9を設置し、その下面に抵抗発熱体を絶縁体で挟み込んだ構造の加熱体4を固定する方法がある。この時、チャックトップの裏面と冷却モジュールの間に、変形能と耐熱性を有し且つ熱伝導率の高いSi樹脂などの軟性材を挿入することもできる。チャックトップと冷却モジュールの間に互いの平面度や反りを緩和できる軟性材を備えることで、接触面積をより広くすることができ、冷却モジュール本来の冷却能力を発揮することができ、冷却速度を高めることができる。   As shown in FIG. 8, the cooling module 9 is fixed on the opposite side (back surface) of the wafer mounting surface 2a of the chuck top 2, and a resistance heating element is sandwiched between the lower surface thereof with an insulator. There is a method of fixing the heating body 4 having a structure. At this time, a soft material such as Si resin having deformability and heat resistance and high thermal conductivity can be inserted between the back surface of the chuck top and the cooling module. By providing a soft material between the chuck top and the cooling module that can reduce the flatness and warpage of each other, the contact area can be increased, the cooling capacity inherent to the cooling module can be demonstrated, and the cooling rate can be increased. Can be increased.

また、別の固定形態としては、図9に示すように、チャックトップ2の裏面に抵抗発熱体を絶縁体で挟み込んだ構造の加熱体4を設置し、その下面に冷却モジュール9を固定することができる。更に、図10に示すように、底部基板6上に冷却モジュール9を配置し、エアシリンダーなどの昇降手段10を用いて可動式とすることもできる。冷却モジュールを可動式にすることで、チャックトップの昇温速度と冷却速度を大幅に向上させ、スループットを増加させることができるため好ましい。また、可動式の場合、冷却モジュールにプロービング時のプローブカードの圧力が全くかからないため、圧力による冷却モジュールの変形もなく、更には空冷に比べ冷却能力も高いため好ましい。   As another fixing form, as shown in FIG. 9, a heating body 4 having a structure in which a resistance heating element is sandwiched between insulators is installed on the back surface of the chuck top 2, and the cooling module 9 is fixed to the lower surface thereof. Can do. Furthermore, as shown in FIG. 10, a cooling module 9 can be arranged on the bottom substrate 6 and can be made movable by using an elevating means 10 such as an air cylinder. It is preferable to make the cooling module movable because the heating rate and cooling rate of the chuck top can be greatly improved and the throughput can be increased. In addition, the movable type is preferable because no pressure is applied to the probe card at the time of probing on the cooling module, so that the cooling module is not deformed by pressure, and the cooling capacity is higher than that of air cooling.

本発明のウエハ保持体では、チャックトップは複数の支持棒のみで支持され、冷却モジュールはチャックトップに固定されているため、支持棒及び底部基板と冷却モジュールとの接触はなく、構造上力が働かない。そのため、従来のチャックトップとほぼ同サイズの冷却モジュールが支持棒に支持される構造や、金属製で内部流路を設けた冷却モジュール兼チャックトップが支持棒に支持される構造のものと異なり、本発明ではプロービング時のプローブカードの圧力は冷却モジュール自体に働くことなく、繰り返し使用しても冷却モジュールの変形がなく好ましい。   In the wafer holder of the present invention, the chuck top is supported only by a plurality of support bars, and the cooling module is fixed to the chuck top, so that there is no contact between the support bar and the bottom substrate and the cooling module, and structural force is reduced. Does not work. Therefore, unlike the structure in which the cooling module of the same size as the conventional chuck top is supported by the support bar and the structure in which the cooling module / chuck top made of metal and provided with the internal flow path is supported by the support bar, In the present invention, the probe card pressure at the time of probing does not work on the cooling module itself, and it is preferable that the cooling module is not deformed even if it is used repeatedly.

上記いずれの手法においても、冷却モジュールの固定方法については特に制約はないが、例えばネジ止めやクランプといった機械的な手法で固定することができる。また、ネジ止めでチャックトップと冷却モジュール及び加熱体を固定する場合、ネジの個数を3個以上、更には6個以上とすることで両者の密着性が高まり、チャックトップの冷却能力がより向上するため好ましい。   In any of the above methods, there is no particular limitation on the method for fixing the cooling module, but it can be fixed by a mechanical method such as screwing or clamping. Also, when fixing the chuck top, cooling module, and heating element with screws, the number of screws is 3 or more, and further 6 or more improves the adhesion between them, further improving the cooling capacity of the chuck top. Therefore, it is preferable.

また、例えば図8のように、チャックトップ2の裏面側に冷却モジュール9を直接設置し、更にその下面に抵抗発熱体を絶縁体で挟み込んだ構造の加熱体4を固定する方法の場合、加熱体4を押さえ板(図示せず)でチャックトップ2にネジなどにより固定することができる。このとき、押さえ板の熱膨張係数は冷却モジュールの熱膨張係数以下であることが望ましい。押さえ板の熱膨張係数が冷却モジュールの熱膨張係数よりも大きいと、200℃に昇温したときに冷却モジュールと押さえ板のバイメタル効果により中央部が凹状に反り、この影響でチャックトップの中央部を凹状に反らせる力がより強く働き、チャックトップの平面度を悪化させてしまう。室温時にチャックトップの反り及び平行度が30μm以下で良好であっても、200℃でのプロービング時に反り及び平行度が30μm以上となると好ましくない。   For example, as shown in FIG. 8, in the case of a method in which the cooling module 9 is directly installed on the back side of the chuck top 2 and the heating element 4 having a structure in which a resistance heating element is sandwiched between insulators on the lower surface, The body 4 can be fixed to the chuck top 2 with screws or the like with a pressing plate (not shown). At this time, it is desirable that the thermal expansion coefficient of the holding plate is equal to or less than the thermal expansion coefficient of the cooling module. If the thermal expansion coefficient of the holding plate is larger than the thermal expansion coefficient of the cooling module, the central part of the chuck top warps in a concave shape due to the bimetal effect of the cooling module and the holding plate when the temperature is raised to 200 ° C. The force that warps in a concave shape works more strongly and deteriorates the flatness of the chuck top. Even if the warp and parallelism of the chuck top are good at 30 μm or less at room temperature, it is not preferable if the warp and parallelism is 30 μm or more when probing at 200 ° C.

押さえ板と冷却モジュールの熱膨張係数が同じ場合は、冷却モジュールの下側に加熱体があることから、200℃に昇温した場合やはり中央部が凹状に反る。即ち、上記と同様にチャックトップの中央部を凹状に反らせる力がより強く働き、チャックトップの平面度を悪化させてしまう。押さえ板の熱膨張係数を冷却モジュールの熱膨張係数より小さくすることで、冷却モジュールと押さえ板のバイメタルを防止でき、200℃昇温時のチャックトップの平面度を良好に保つことができる。   When the thermal expansion coefficients of the holding plate and the cooling module are the same, there is a heating body on the lower side of the cooling module, so that when the temperature is raised to 200 ° C., the central portion also warps in a concave shape. That is, the force which makes the center part of a chuck | zipper top bend | curve into a concave shape acts more like the above, and will deteriorate the flatness of a chuck | zipper top. By making the thermal expansion coefficient of the pressing plate smaller than the thermal expansion coefficient of the cooling module, bimetal between the cooling module and the pressing plate can be prevented, and the flatness of the chuck top when the temperature is raised by 200 ° C. can be kept good.

冷却時も同様であり、押さえ板の熱膨張係数が冷却モジュールの熱膨張係数よりも大きいと、バイメタル効果により中央部が凸状に反り、この影響でチャックトップの中央部を凸状に反らせる力がより強く働き、チャックトップの平面度を悪化させてしまう。室温時にチャックトップの反り及び平行度が30μm以下で良好であっても、−60℃でのプロービング時において反り及び平行度が30μm以上となると好ましくない。このように、押さえ板の熱膨張係数を冷却モジュールの熱膨張係数以下とすることで、プロービングを行う温度範囲全域において反り及び平行度ともに30μm以下とすることができる。   The same applies to cooling. If the coefficient of thermal expansion of the retainer plate is greater than the coefficient of thermal expansion of the cooling module, the central part warps in a convex shape due to the bimetal effect, and this causes the central part of the chuck top to warp in a convex shape. Works more strongly and deteriorates the flatness of the chuck top. Even if the warp and parallelism of the chuck top are good at 30 μm or less at room temperature, it is not preferable that the warp and parallelism become 30 μm or more during probing at −60 ° C. Thus, by setting the thermal expansion coefficient of the holding plate to be equal to or less than the thermal expansion coefficient of the cooling module, both warpage and parallelism can be set to 30 μm or less over the entire temperature range in which probing is performed.

また、本発明のウエハ保持体においては、チャックトップと支持棒と底部基板の間の空隙中に冷却モジュールが搭載されても良いし、支持棒上に冷却モジュールを搭載し、その上にチャックトップを搭載するような構造にしても良い。いずれの方法においても、チャックトップと冷却モジュールが固定されているため、可動式の場合に比較して冷却速度を速くすることができる。また、冷却モジュールが支持棒上に搭載されることで、冷却モジュールのチャックトップとの接触面積が増加し、より素早くチャックトップを冷却することができる。   In the wafer holder of the present invention, the cooling module may be mounted in the gap between the chuck top, the support bar, and the bottom substrate, or the cooling module is mounted on the support bar, and the chuck top is mounted thereon. You may make it the structure which mounts. In any method, since the chuck top and the cooling module are fixed, the cooling rate can be increased as compared with the movable type. Further, since the cooling module is mounted on the support rod, the contact area of the cooling module with the chuck top increases, and the chuck top can be cooled more quickly.

このように、チャックトップに対して冷却モジュールを固定する場合、冷却モジュールに冷媒を流さずに昇温することも可能である。また、冷却モジュール内に冷媒が流れないため、加熱体で発生した熱が冷媒に奪われて系外に逃げることが無いため、より効率的な昇温が可能となる。しかし、この場合であっても、冷却時に冷却モジュールに冷媒を流すことで、効率的にチャックトップを冷却することができる。   Thus, when fixing a cooling module with respect to a chuck | zipper top, it is also possible to heat up, without flowing a refrigerant | coolant to a cooling module. Further, since the refrigerant does not flow into the cooling module, the heat generated by the heating body is not lost to the refrigerant and escapes out of the system, so that the temperature can be increased more efficiently. However, even in this case, the chuck top can be efficiently cooled by flowing the coolant through the cooling module during cooling.

更に、チャックトップと冷却モジュールを一体化することも可能である。この場合、一体化する際に使用するチャックトップ及び冷却モジュールの材質としては、特に制約はないが、冷却モジュール内に冷媒を流すための流路を形成する必要があることから、チャックトップ部と冷却モジュール部の熱膨張係数差は小さい方が好ましく、当然のことながら同材質であることが最も好ましい。   Further, the chuck top and the cooling module can be integrated. In this case, the material of the chuck top and the cooling module used for integration is not particularly limited, but it is necessary to form a flow path for flowing a coolant in the cooling module. It is preferable that the difference in thermal expansion coefficient of the cooling module portion is small, and it is natural that the same material is most preferable.

この場合に使用する材質としては、上記チャックトップの材質として記載したセラミックスや、セラミックスと金属の複合体を使用することができる。この場合、ウエハ載置面側には、チャックトップ導体層を形成すると共に、その反対面側には冷媒用の流路を形成し、更にチャックトップと同材質の基板を、例えば、ロウ付けやガラス付けなどの手法で一体化することで、ウエハ保持体を作製することができる。また当然のことながら、貼り付ける側の基板側に流路を形成しても良いし、両方の基板に流路を形成しても良い。また、ネジ止めにより一体化することも可能である。   As a material used in this case, ceramics described as the material of the chuck top or a composite of ceramics and metal can be used. In this case, a chuck top conductor layer is formed on the wafer mounting surface side, a coolant channel is formed on the opposite surface side, and a substrate made of the same material as the chuck top is brazed, for example. A wafer holder can be manufactured by integrating by a technique such as glass attachment. As a matter of course, the flow path may be formed on the side of the substrate to be attached, or the flow path may be formed on both substrates. It is also possible to integrate by screwing.

このように、チャックトップと冷却モジュールを一体化させることによって、上記に記載したようにチャックトップに冷却モジュールを固定した場合よりも更に素早くチャックトップを冷却することができる。   In this way, by integrating the chuck top and the cooling module, the chuck top can be cooled more quickly than when the cooling module is fixed to the chuck top as described above.

冷却モジュールの材質としては、特に制約はないが、アルミニウムや銅及びその合金は、熱伝導率が比較的高く、急速にチャックトップの熱を奪うことができるため好ましい。また、ステンレスやマグネシウム合金、ニッケル、その他の金属材料を使用することができる。更に、この冷却モジュールに、耐酸化性を付与するために、ニッケル、金、銀といった耐酸化性を有する金属膜を、メッキや溶射等の手法を用いて形成することができる。   The material of the cooling module is not particularly limited, but aluminum, copper, and alloys thereof are preferable because they have a relatively high thermal conductivity and can quickly take away the heat of the chuck top. Further, stainless steel, magnesium alloy, nickel, and other metal materials can be used. Further, in order to impart oxidation resistance to the cooling module, a metal film having oxidation resistance such as nickel, gold, and silver can be formed using a technique such as plating or thermal spraying.

また、冷却モジュールの材質として、セラミックスを使用することもできる。この場合の材質としては、特に制約はないが、窒化アルミニウムや炭化珪素は熱伝導率が比較的高く、チャックトップから素早く熱を奪うことができるため好ましい。また、窒化珪素や酸窒化アルミニウムは、機械的強度が高く、耐久性に優れているため好ましい。また、アルミナ、コージライト、ステアタイトなどの酸化物セラミックスは、比較的安価であるため好ましい。   Ceramics can also be used as the material for the cooling module. The material in this case is not particularly limited, but aluminum nitride and silicon carbide are preferable because they have a relatively high thermal conductivity and can quickly remove heat from the chuck top. Silicon nitride and aluminum oxynitride are preferable because they have high mechanical strength and excellent durability. Oxide ceramics such as alumina, cordierite, and steatite are preferable because they are relatively inexpensive.

以上のように、冷却モジュールの材質は種々選択できるため、用途によって材質を選択すればよい。これらの中では、アルミニウムにニッケルメッキを施したものや、銅にニッケルメッキを施したものが耐酸化性にも優れ、また熱伝導率も高く、価格的にも比較的安価であるため、特に好ましい。   As described above, since the material of the cooling module can be variously selected, the material may be selected depending on the application. Among these, aluminum plated nickel and copper plated nickel are excellent in oxidation resistance, have high thermal conductivity, and are relatively inexpensive. preferable.

冷却モジュールには、冷媒を流すことも可能である。冷媒を流すことで、加熱体から冷却モジュールに伝達された熱を素早く取り除くことができるため、更に加熱体の冷却速度を向上できる。冷却モジュール内に流す冷媒としては、水、フロリナート、エチレングリコールなどを選択でき、特に制約はない。   It is also possible to flow a coolant through the cooling module. By flowing the refrigerant, the heat transmitted from the heating body to the cooling module can be quickly removed, so that the cooling rate of the heating body can be further improved. As the refrigerant flowing in the cooling module, water, fluorinate, ethylene glycol, or the like can be selected, and there is no particular limitation.

冷却モジュールに流路を形成するための好適な例としては、2枚のアルミニウム板を用意し、その一方のアルミニウム板に流路を機械加工等により形成する。そして、耐食性及び耐酸化性を向上させるため、ニッケルメッキを全面に施す。これに、もう一枚のニッケルメッキを施したアルミニウム板を張り合わせる。このとき、流路の周囲には水が漏れないように、例えばO−リング等を挿入し、ネジ止めや溶接によって2枚のアルミニウム板を張り合わせる。   As a suitable example for forming the flow path in the cooling module, two aluminum plates are prepared, and the flow path is formed on one of the aluminum plates by machining or the like. And in order to improve corrosion resistance and oxidation resistance, nickel plating is given to the whole surface. This is pasted with another nickel-plated aluminum plate. At this time, for example, an O-ring or the like is inserted so that water does not leak around the flow path, and the two aluminum plates are bonded together by screwing or welding.

あるいは、2枚の銅(無酸素銅)板を用意し、その一方の銅板に流路を機械加工等によって形成する。この銅板に、もう一方の銅板と、冷媒出入口となるステンレス製のパイプとを、同時にロウ付け接合する。接合した冷却板に、耐食性及び耐酸化性を向上させるために、ニッケルメッキを全面に施す。更に、別の形態としては、アルミニウム板もしくは銅板等の冷却板に、冷媒を流すパイプを取り付けることで冷却モジュールとすることができる。この場合、パイプの断面形状に近い形状のザグリ溝を冷却板に形成し、パイプを密着させることで更に冷却効率を上げることができる。また、冷却パイプと冷却板の密着性を向上させるために、介在層として熱伝導性の樹脂やセラミックス等を挿入してもよい。   Alternatively, two copper (oxygen-free copper) plates are prepared, and a flow path is formed on one of the copper plates by machining or the like. The other copper plate and a stainless steel pipe serving as the refrigerant inlet / outlet are simultaneously brazed to the copper plate. Nickel plating is applied to the entire surface of the joined cooling plates in order to improve corrosion resistance and oxidation resistance. Furthermore, as another form, it can be set as a cooling module by attaching the pipe | tube which flows a refrigerant | coolant to cooling plates, such as an aluminum plate or a copper plate. In this case, the cooling efficiency can be further increased by forming a counterbore groove having a shape close to the cross-sectional shape of the pipe in the cooling plate and bringing the pipe into close contact with each other. Moreover, in order to improve the adhesiveness of a cooling pipe and a cooling plate, you may insert thermally conductive resin, ceramics, etc. as an intervening layer.

チャックトップのウエハ載置面には、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や、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がある。また、チャックトップ導体層は、チャックトップに載置するウエハとの間に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がある。   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, and the like that are normally used in semiconductor manufacturing. Further, the chuck top conductor layer has a role of dropping to the ground in order to block electromagnetic noise from below the chuck top between the wafer and the wafer placed on the chuck top.

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、焼成する方法、あるいは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。これらの溶射法とメッキ法では、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せず、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。   The method for forming the chuck top conductor layer is not particularly limited, and examples thereof include a method in which a conductor paste is applied by screen printing and then fired, a technique such as vapor deposition or sputtering, or a technique such as spraying or plating. Of these, thermal spraying and plating are particularly preferable. These thermal spraying and plating methods do not involve heat treatment when forming the conductor layer, so the warp due to heat treatment does not occur on the chuck top itself, and the cost is relatively low. A simple conductor layer can be formed.

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。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。溶射膜が密着性に優れる理由は、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するため、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からである。   In particular, it is particularly preferable to form a sprayed film on the chuck top and form a plating film thereon. The sprayed film has better adhesion with ceramics or metal-ceramics than the plated film. The reason why the sprayed film is excellent in adhesion is that the material to be sprayed, such as aluminum or nickel, forms some oxide, nitride or oxynitride at the time of spraying, so the formed compound is the surface layer of the chuck top. It is because it can react and adheres firmly.

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。一方、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代わりに、導電性に優れた導体層を形成することができる。従って、下地として溶射膜を形成し、その上にメッキ膜を形成すると、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、更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。   However, since the sprayed film contains these compounds, the conductivity of the film is lowered. 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, when a sprayed film is formed as a base and a plated film is formed thereon, the plated film has a good adhesion strength with respect to the sprayed film because the sprayed film is a metal, and also has a good electrical conductivity. It is particularly preferable because it can also be imparted.

更に、チャックトップ導体層の表面粗さは、Raで0.5μm以下であることが好ましい。表面粗さがRaで0.5μmを超えると、発熱量の大きな素子の測定をする場合、プロービング時に素子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、素子自身が昇温されて熱破壊してしまうことがある。表面粗さがRaで0.02μm以下であれば、より効率よく放熱できるため更に好ましい。   Further, the surface roughness of the chuck top conductor layer is preferably 0.5 μm or less in terms of Ra. When the surface roughness exceeds 0.5 μm in Ra, when measuring a device with a large calorific value, the heat generated by the device itself during probing cannot be dissipated from the chuck top, and the device itself rises. It may be heated and destroyed by heat. A surface roughness Ra of 0.02 μm or less is more preferable because heat can be radiated more efficiently.

チャックトップの発熱体を加熱し、例えば200℃でプロービングする際、支持棒下端面の温度が100℃以下であることが好ましい。100℃を超えると、支持棒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みを生じ、その精度が損なわれるため、プロービング時の位置ずれや、反り及び平行度の悪化によるプローブの片あたりなどの不具合を生じ、正確な素子の評価ができなくなる。また、200℃昇温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ことになり、スループットが低下する。   When the chuck top heating element is heated, for example, when probing at 200 ° C., the temperature of the lower end surface of the support bar is preferably 100 ° C. or less. If the temperature exceeds 100 ° C, the prober drive system at the bottom of the support rod will be distorted due to the difference in thermal expansion coefficient, and the accuracy will be lost. As a result, the device cannot be evaluated accurately. Further, when measuring room temperature after measuring temperature rise at 200 ° C., it takes time to cool from 200 ° C. to room temperature, and throughput is lowered.

チャックトップのヤング率は、250GPa以上であることが好ましい。ヤング率が250GPa未満であると、プロービング時にチャックトップに加わる荷重によりチャックトップに撓みが発生するので、チャックトップ上面の平面度や平行度が著しく劣化する。このため、プローブピンの接触不良が発生し、正確な検査ができず、更にはウエハの破損を招くこともある。このため、チャックトップのヤング率は、250GPa以上が好ましく、300GPa以上が更に好ましい。   The Young's modulus of the chuck top is preferably 250 GPa or more. If the Young's modulus is less than 250 GPa, the chuck top bends due to the load applied to the chuck top during probing, and the flatness and parallelism of the upper surface of the chuck top are significantly deteriorated. For this reason, poor contact of the probe pins occurs, an accurate inspection cannot be performed, and the wafer may be damaged. For this reason, the Young's modulus of the chuck top is preferably 250 GPa or more, and more preferably 300 GPa or more.

また、チャックトップの熱伝導率は、15W/mK以上であることが好ましい。熱伝導率が15W/mK未満である場合、チャックトップ上に載置するウエハの温度分布が悪くなり好ましくない。このため熱伝導率が15W/mK以上であれば、プロービングに支障の無い程度の均熱性を得ることができる。このような熱伝導率の材料としては、純度99.5%のアルミナ(熱伝導率30W/mK)を挙げることができる。特に好ましいチャックトップの熱伝導率は、170W/mK以上である。   The thermal conductivity of the chuck top is preferably 15 W / mK or more. When the thermal conductivity is less than 15 W / mK, the temperature distribution of the wafer placed on the chuck top is deteriorated, which is not preferable. For this reason, if the thermal conductivity is 15 W / mK or more, it is possible to obtain heat uniformity so as not to hinder probing. An example of such a material having thermal conductivity is alumina having a purity of 99.5% (thermal conductivity 30 W / mK). The heat conductivity of a particularly preferable chuck top is 170 W / mK or more.

チャックトップの厚みは、8mm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に加わる荷重によりチャックトップに撓みを生じ、チャックトップ上面の平面度や平行度が著しく劣化する。そのため、プローブピンの接触不良により正確な検査ができず、更にはウエハの破損を招くこともある。このため、チャックトップの厚みは8mm以上が好ましく、10mm以上が更に好ましい。   The thickness of the chuck top is preferably 8 mm or more. If the thickness is less than 8 mm, the chuck top is deflected by a load applied to the chuck top during probing, and the flatness and parallelism of the upper surface of the chuck top are significantly deteriorated. Therefore, an accurate inspection cannot be performed due to poor contact of the probe pins, and the wafer may be damaged. For this reason, the thickness of the chuck top is preferably 8 mm or more, and more preferably 10 mm or more.

チャックトップを形成する材質は、金属−セラミックス複合体や、セラミックス、金属が好ましい。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、ウエハを加熱した際に均熱性が得られやすいアルミニウム−炭化珪素複合体、シリコン−炭化珪素複合体、又はアルミニウム−シリコン−炭化珪素複合体のいずれかであることが好ましい。これらのうち、特にシリコン−炭化珪素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 chuck top is preferably a metal-ceramic composite, ceramic, or metal. As the metal-ceramic composite, an aluminum-silicon carbide composite, a silicon-silicon carbide composite, or an aluminum-silicon-silicon carbide composite, which has a relatively high thermal conductivity and is easy to obtain thermal uniformity when the wafer is heated. It is preferably one of the body. Of these, the silicon-silicon carbide composite is particularly preferable because it has a particularly high Young's modulus and a high thermal conductivity.

また、これらの複合材料は導電性を有するため、加熱体を形成する手法としては、例えば、ウエハ載置面の反対側の裏面に、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するか、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することで、加熱体とすることができる。   In addition, since these composite materials have conductivity, as a method of forming the heating body, for example, an insulating layer is formed on the back surface opposite to the wafer mounting surface by a method such as thermal spraying or screen printing. By heating the conductor layer on the screen or forming the conductor layer in a predetermined pattern by a technique such as vapor deposition, a heating body can be obtained.

また、ステンレス、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パターンとし、加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、例えば絶縁性の樹脂シートをチャックトップと加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。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、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挙げられる。この中でも特にマイカは、耐熱性、電気絶縁性に優れ、加工し易く、しかも安価であるため、特に好ましい。   Moreover, metal foils, such as stainless steel, nickel, silver, molybdenum, tungsten, chromium, and these alloys, can be made into a predetermined pattern by an etching, and can be used as a heating body. In this method, the insulation with the chuck top can be formed by the same method as described above. For example, an insulating resin sheet can be inserted between the chuck top and the heating body. This is preferable because the insulating layer can be easily formed at a lower cost than the above method. Examples of the resin that can be used in this case include mica, epoxy resin, polyimide resin, phenol resin, and silicon resin from the viewpoint of heat resistance. Among these, mica is particularly preferable because 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のセラミックスは、上記のように絶縁層を形成する必要がないため比較的利用しやすい。この場合の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。セラミックスの中でも、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、ムライト、アルミナ−ムライト複合体が好ましい。これらの材料はヤング率が比較的高く、プローブカードの押し当てによる変形が小さいため好ましい。こられのうち、アルミナは比較的コストも安く、また高温における電気的特性も優れているため特に優れている。   Further, ceramics as the material of the chuck top is relatively easy to use because it is not necessary to form an insulating layer as described above. As a method for forming the heating element in this case, the same method as described above can be selected. Among ceramics, alumina, aluminum nitride, silicon nitride, mullite, and alumina-mullite composite are preferable. These materials are preferable because of their relatively high Young's modulus and small deformation due to the pressing of the probe card. Of these, alumina is particularly excellent because of its relatively low cost and excellent electrical characteristics at high temperatures.

また、チャックトップの材質として、金属を適用することも可能である。この場合、特にヤング率の高いタングステンやモリブデン、及びこれらの合金を使用することができる。具体的な合金としては、タングステンと銅の合金、モリブデンと銅の合金が挙げられる。これらの合金は、タングステンやモリブデンに銅を含浸させて作製することができる。金属のチャックトップに対しても、上記セラミックス−金属複合体と同様に導電体であるため、上記の手法をそのまま適用してチャックトップ導体層を形成し、加熱体を形成することでチャックトップとして使用することができる。   Moreover, it is also possible to apply a metal as the material of the chuck top. In this case, tungsten or molybdenum having a particularly high Young's modulus and alloys thereof can be used. Specific examples of the alloy include an alloy of tungsten and copper and an alloy of molybdenum and copper. These alloys can be produced by impregnating copper into tungsten or molybdenum. Since the metal chuck top is also a conductor like the ceramic-metal composite, the above method is applied as it is to form the chuck top conductor layer, and the heating body is formed as the chuck top. Can be used.

チャックトップに3.1MPaの荷重を加えたとき、その撓み量は30μm以下であることが好ましい。チャックトップにはプローブカードからウエハ検査用の多数のピンがウエハ上から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、プローブカードのピンがウエハに均一に押し当てることができないため、ウエハの検査ができなくなる。上記圧力を加えた場合の撓み量は、10μm以下であることが更に好ましい。   When a load of 3.1 MPa is applied to the chuck top, the amount of deflection is preferably 30 μm or less. Since many pins for wafer inspection are pressed onto the chuck top from the probe card from the wafer, 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 pins of the probe card cannot be uniformly pressed against the wafer, so that the wafer cannot be inspected. More preferably, the amount of bending when the pressure is applied is 10 μm or less.

本発明のウエハプローバ用ウエハ保持体は、ウエハなどの被処理物を加熱、検査するために好適に用いることができる。例えば、ウエハプローバあるいはハンドラ装置や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 an object to be processed such as a wafer. For example, if it is applied to a wafer prober, a handler device, or a tester device, it is particularly preferable because the characteristics of high rigidity and high thermal conductivity can be utilized.

[実施例1]
直径305mm、厚み10mmのアルミナ基板を2枚用意した。このアルミナ基板のウエハ搭載面に、ウエ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た。更に、ウエハ載置面及び裏面にニッケルメッキを施して、チャックトップ導体層及びガード電極層を形成した。その後、チャックトップ導体層及び裏面のガード電極層を研磨加工して、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。
[Example 1]
Two alumina substrates having a diameter of 305 mm and a thickness of 10 mm were prepared. Concentric grooves and through holes for vacuum chucking the wafer were formed on the wafer mounting surface of the alumina substrate. Further, nickel plating was applied to the wafer mounting surface and the back surface to form a chuck top conductor layer and a guard electrode layer. Then, the chuck top conductor layer and the guard electrode layer on the back surface were polished to make the total warpage amount 10 μm, and the surface roughness Ra finished to 0.02 μm to obtain a chuck top.

次に、内部に流路が形成されている銅製の冷却モジュールを準備した。この冷却モジュールの下に、抵抗発熱体を絶縁体で挟み込んだ構造の加熱体を配置し、冷却モジュールごとネジで上記チャックトップの裏面に固定した。これにより昇温降温可能な構造とし、昇温時には冷却モジュールに冷媒を流さず、冷却するときのみチラーで温度管理した冷媒を流すことで冷却させた。   Next, a copper cooling module having a channel formed therein was prepared. Under this cooling module, a heating element having a structure in which a resistance heating element is sandwiched between insulators is disposed, and the cooling module is fixed to the back surface of the chuck top with screws. As a result, the temperature can be raised and lowered, and the refrigerant was not flown through the cooling module at the time of temperature rise, but was cooled by flowing a refrigerant whose temperature was controlled by a chiller only when cooling.

また、上記冷却モジュールには、チャックトップのガード電極層面にシリコン樹脂シートを介して取り付けることで、ガード電極層と1×1010Ω以上の絶縁を確保し、電磁シールド層として利用した。尚、抵抗発熱体は、ステンレスの箔を所定のパターンでエッチングして作製した。また、冷却モジュール及び加熱体の外径は305mmとした。 Further, the cooling module was attached to the guard electrode layer surface of the chuck top via a silicon resin sheet to ensure insulation of the guard electrode layer and 1 × 10 10 Ω or more and used as an electromagnetic shield layer. The resistance heating element was manufactured by etching a stainless foil with a predetermined pattern. Moreover, the outer diameter of the cooling module and the heating body was 305 mm.

更に、底部基板として、直径310mm、厚み20mmのアルミナ基板を用意した。この底部基板の外周に、直径311mm、内径310mm、高さ50mmのSUSからなる円筒状のガード板を固定し、チャックトップのガード電極層と接続した。また、支持棒として、外径15mm、内径10mmの円筒状のアルミナ−ムライト複合体を複数本準備し、全て20mmの高さに加工した。   Further, an alumina substrate having a diameter of 310 mm and a thickness of 20 mm was prepared as a bottom substrate. A cylindrical guard plate made of SUS having a diameter of 311 mm, an inner diameter of 310 mm, and a height of 50 mm was fixed to the outer periphery of the bottom substrate, and connected to the guard electrode layer of the chuck top. A plurality of cylindrical alumina-mullite composites having an outer diameter of 15 mm and an inner diameter of 10 mm were prepared as support rods, and all were processed to a height of 20 mm.

上記底部基板の中心部に1本の支持棒を配置すると共に、直径280mmの同心円状の位置に12本の支持棒を配置した。これらの支持棒の上に、上記の冷却モジュールと加熱体を取り付けたチャックトップを搭載し、本発明のウエハプローバ用ウエハ保持体とした。   One support bar was placed at the center of the bottom substrate, and 12 support bars were placed at concentric positions with a diameter of 280 mm. On these support rods, the above-mentioned cooling module and chuck top to which a heating body was attached were mounted to obtain a wafer holder for a wafer prober of the present invention.

上記本発明のウエハプローバ用ウエハ保持体について、冷却モジュール及び加熱体の外径を下記表1のように変化させ、チャックトップに吸着させたウエハ温度計を用いて、200℃に昇温キープして30分後、及び−50℃に冷却キープして30分後、それぞれチャックトップ(CT)のウエハ温度分布を測定した。得られた結果を、均熱レンジとして下記表1に併せて示した。   Regarding the wafer holder for a wafer prober of the present invention, the outside diameter of the cooling module and the heating body was changed as shown in Table 1 below, and the temperature was kept at 200 ° C. using a wafer thermometer adsorbed on the chuck top. 30 minutes later, and 30 minutes after cooling to −50 ° C., the wafer temperature distribution of the chuck top (CT) was measured. The obtained results are also shown in Table 1 below as a soaking range.

均熱レンジの判定は、200℃昇温及び−50℃冷却の各欄の右側に示した。即ち、200℃昇温キープ時の均熱レンジの判定は、ウエハ温度の中心値に対して、±1%以下を◎、±2%以下を○、±2%より大きいものを△とした。また、−50℃冷却キープ時の均熱レンジの判定は、ウエハ温度の中心値に対して、±3%以下を◎、±4%以下を○、±4%より大きいものを△とした。   The determination of the soaking range is shown on the right side of each column of 200 ° C. temperature rise and −50 ° C. cooling. That is, in the determination of the soaking range at the 200 ° C. temperature rising keep, ± 1% or less is ◎, ± 2% or less is ◯, and more than ± 2% is Δ with respect to the center value of the wafer temperature. The determination of the soaking range during the -50 ° C. cooling keep was defined as ◎ for ± 3% or less, ◯ for ± 4% or less, and Δ for greater than ± 4% with respect to the center value of the wafer temperature.

Figure 0005067050
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上記の結果から分るように、冷却モジュール及び加熱体の外径をチャックトップの外径の90%以上とし、好ましくは95%以上とすることで、チャックトップの均熱性を向上させることができる。   As can be seen from the above results, the heat distribution of the chuck top can be improved by setting the outer diameter of the cooling module and the heating body to 90% or more, preferably 95% or more of the outer diameter of the chuck top. .

次に、比較例として、有底円筒状の支持体を備えるウエハ保持体を作製した。即ち、直径310mm、厚み40mmの円柱状のアルミナを1個用意し、内径295mm、深さ20mmのザグリ加工を施した。この有底円筒状の支持体の外周側面に、直径311mm、内径310mm、高さ50mmのSUSからなる円筒状のガード板を固定し、上記チャックトップのガード電極層と接続した。   Next, as a comparative example, a wafer holder including a bottomed cylindrical support was produced. That is, one columnar alumina having a diameter of 310 mm and a thickness of 40 mm was prepared and subjected to counterboring with an inner diameter of 295 mm and a depth of 20 mm. A cylindrical guard plate made of SUS having a diameter of 311 mm, an inner diameter of 310 mm, and a height of 50 mm was fixed to the outer peripheral side surface of the bottomed cylindrical support and connected to the guard electrode layer of the chuck top.

上記有底円筒状の支持体には、加熱熱体に給電する電極を接続するための貫通孔を形成した。更に、内部に流路が形成されている銅製の冷却モジュールを搭載し、冷却モジュールの下に抵抗発熱体を絶縁体で挟み込んだ構造の加熱体を配置し、冷却モジュールごとネジでチャックトップに固定した。これにより昇温降温可能な構造とし、昇温時は冷却モジュールに冷媒を流さず、冷却するときのみチラーで温度管理した冷媒を流すことで冷却させた。   A through-hole for connecting an electrode that supplies power to the heating heat body was formed in the bottomed cylindrical support. In addition, a copper cooling module with a flow path formed inside is mounted, and a heating element with a resistance heating element sandwiched between insulators is placed under the cooling module, and the cooling module is fixed to the chuck top with screws. did. Thus, a structure capable of raising and lowering the temperature was provided, and at the time of raising the temperature, the refrigerant was not supplied to the cooling module, but only when the refrigerant was cooled, the refrigerant was cooled by flowing the refrigerant whose temperature was controlled.

また、上記冷却モジュールには、チャックトップのガード電極層面にシリコン樹脂シートを介して取り付けることで、ガード電極層と1×1010Ω以上の絶縁を確保し、電磁シールド層として利用した。尚、抵抗発熱体は、ステンレスの箔を所定のパターンでエッチングして作製した。また、冷却モジュール及び加熱体の外径は280mmとした。 Further, the cooling module was attached to the guard electrode layer surface of the chuck top via a silicon resin sheet to ensure insulation of the guard electrode layer and 1 × 10 10 Ω or more and used as an electromagnetic shield layer. The resistance heating element was manufactured by etching a stainless foil with a predetermined pattern. Moreover, the outer diameter of the cooling module and the heating body was 280 mm.

上記有底円筒状の支持体の中心部近傍に上記ムライト−アルミナ複合体の支持棒を1本配置し、その有底円筒状の支持体と支持棒の上に冷却モジュールと加熱体を取り付けたチャックトップを搭載して、比較例のウエハプローバ用ウエハ保持体とした。   One support rod of the mullite-alumina composite was disposed near the center of the bottomed cylindrical support, and a cooling module and a heating body were attached on the bottomed cylindrical support and the support rod. A chuck top was mounted to obtain a wafer holder for a wafer prober of a comparative example.

この比較例のウエハプローバ用ウエハ保持体について、上記と同様にウエハ温度分布を測定した。その結果を上記表1と対比したところ、200℃昇温時及び−50℃冷却時のいずれでも、上記本発明のウエハプローバ用ウエハ保持体は比較例の従来のウエハプローバ用ウエハ保持体に比べて均熱レンジを半減することができた。   With respect to the wafer holder for the wafer prober of this comparative example, the wafer temperature distribution was measured in the same manner as described above. When the results were compared with Table 1 above, the wafer holder for a wafer prober of the present invention compared to the conventional wafer holder for a wafer prober of the comparative example, both when heated at 200 ° C. and cooled at −50 ° C. The soaking range was halved.

[実施例2]
直径305mm、厚み10mmのアルミナ基板を用意した。このアルミナ基板のウエハ搭載面に、ウエ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、それぞれウエハ載置面及び裏面にニッケルメッキを施して、チャックトップ導体層及びガード電極層を形成した。その後、チャックトップ導体層及び裏面のガード電極層を研磨加工し、全体の反り量を10μmとし、表面粗さをRaで0.02μmに仕上げて、チャックトップとした。
[Example 2]
An alumina substrate having a diameter of 305 mm and a thickness of 10 mm was prepared. Concentric grooves and through holes for vacuum chucking the wafer are formed on the wafer mounting surface of the alumina substrate, nickel plating is applied to the wafer mounting surface and the back surface, respectively, and the chuck top conductor layer and the guard electrode layer are formed. Formed. Thereafter, the chuck top conductor layer and the guard electrode layer on the back surface were polished, the total warpage amount was 10 μm, and the surface roughness was finished to 0.02 μm with Ra to obtain a chuck top.

また、内部に流路が形成されている銅製の冷却モジュールを用意し、その下面に抵抗発熱体を絶縁体で挟み込んだ構造の加熱体を配置し、冷却モジュールごとネジで上記チャックトップの裏面に固定した。これにより昇温降温可能な構造とし、高温時は冷却モジュールに冷媒を流さず、冷却するときのみチラーで温度管理した冷媒を流すことで冷却させた。   In addition, a copper cooling module with a flow path formed inside is prepared, and a heating element having a structure in which a resistance heating element is sandwiched between insulators is arranged on the lower surface thereof. Fixed. Thus, a structure capable of raising and lowering the temperature was provided, and the refrigerant was not flown through the cooling module at high temperatures, but was cooled by flowing a refrigerant whose temperature was controlled by a chiller only when cooling.

また、上記冷却モジュールには、チャックトップのガード電極層面にシリコン樹脂シートを介して取り付けることで、ガード電極層と1×1010Ω以上の絶縁を確保し、電磁シールド層として利用した。尚、抵抗発熱体は、ステンレスの箔を所定のパターンでエッチングして作製した。また、冷却モジュール及び加熱体の外径は304mmとした。 Further, the cooling module was attached to the guard electrode layer surface of the chuck top via a silicon resin sheet to ensure insulation of the guard electrode layer and 1 × 10 10 Ω or more and used as an electromagnetic shield layer. The resistance heating element was manufactured by etching a stainless foil with a predetermined pattern. Moreover, the outer diameter of the cooling module and the heating body was 304 mm.

更に、底部基板として、直径310mm、厚み20mmのアルミナ基板を用意した。この底部基板の外周に、直径311mm、内径310mm、高さ50mmのSUSからなる円筒状のガード板を固定し、上記チャックトップのガード電極層と接続した。   Further, an alumina substrate having a diameter of 310 mm and a thickness of 20 mm was prepared as a bottom substrate. A cylindrical guard plate made of SUS having a diameter of 311 mm, an inner diameter of 310 mm, and a height of 50 mm was fixed to the outer periphery of the bottom substrate, and connected to the guard electrode layer of the chuck top.

また、支持棒として、直径15mm、内径10mmの円筒状のSUS、アルミナ、アルミナ−ムライト複合体、Si−SiC、コバール、窒化珪素、コージライト、石英ガラスを複数本準備し、それぞれ20mmの高さに加工した。支持棒として使用した材料の熱膨張係数、ヤング率、熱伝導率を下記表2に示す。   Also, as support rods, a plurality of cylindrical SUSs having a diameter of 15 mm and an inner diameter of 10 mm, alumina, alumina-mullite composite, Si-SiC, Kovar, silicon nitride, cordierite, and quartz glass were prepared, each having a height of 20 mm. It was processed into. Table 2 below shows the thermal expansion coefficient, Young's modulus, and thermal conductivity of the material used as the support rod.

Figure 0005067050
Figure 0005067050

次に、上記底部基板の上に、下記表3に示すA〜Eの配置で、上記各材質の支持棒を配置し、その上に冷却モジュールと加熱体を取り付けたチャックトップを搭載し、ウエハプローバ用ウエハ保持体とした。   Next, on the bottom substrate, support rods of the above materials are arranged in the arrangements A to E shown in Table 3 below, and a chuck top to which a cooling module and a heating body are attached is mounted thereon, and a wafer is mounted. A wafer holder for a prober was obtained.

尚、表3に示す支持棒の配置は、次のとおりである。
A:直径100mmの同心円上に均等に3本配置
B:直径270mmの同心円上に均等に6本配置
C:中心に1本、及び直径270mmの同心円上に均等に6本配置
D:直径100mmの同心円上に均等に3本、及び直径270mmの同心円上に均等に6本配置
E:中心に1本、直径100mmの同心円上に均等に3本、及び直径270mmの同心円上に均等に6本配置
In addition, the arrangement | positioning of the support rod shown in Table 3 is as follows.
A: Three equally arranged on a concentric circle having a diameter of 100 mm B: Six equally arranged on a concentric circle having a diameter of 270 mm C: One in the center and six equally arranged on a concentric circle having a diameter of 270 mm D: 100 mm in diameter Equally three on a concentric circle and six equally on a 270 mm diameter concentric circle E: One at the center, three equally on a 100 mm diameter concentric circle, and six equally on a 270 mm diameter concentric circle

これらのウエハプローバ用ウエハ保持体について、加熱体に通電することでウエハを200℃に加熱し、プロービングを実施した結果を下記表3に示した。即ち、初期評価として、ウエハ全面にわたり良好にプロービングできるものを○、一部でも不良なものは×とした。更に、初期評価が良好なものについては、24時間の連続プロービングを実施し、良好なものを○、一部でも不良のものを×とした。   Table 3 below shows the results of probing the wafer holder for wafer probers by heating the wafer to 200 ° C. by energizing the heater. That is, as an initial evaluation, “good” indicates good probing over the entire surface of the wafer, and “poor” indicates some defective. Furthermore, for those with good initial evaluation, continuous probing for 24 hours was carried out.

また、200℃昇温時のチャックトップ(CT)の反りを測定し、30μm以下を○、20μm以下を◎とした。更に、100kg/直径20mmの荷重をかけたときのCT撓みを測定し、50μm以下を△、30μm以下を○、20μm以下を◎とした。更に、24時間連続プロービング後、底部基板の温度を測定して、170℃以下のものを△、150℃以下のものを○、130℃以下のものを◎とした。   Further, the warpage of the chuck top (CT) when the temperature was raised at 200 ° C. was measured, and 30 μm or less was evaluated as “◯” and 20 μm or less as “◎”. Further, the CT deflection when a load of 100 kg / diameter 20 mm was applied was measured, and 50 μm or less was indicated as Δ, 30 μm or less as ◯, and 20 μm or less as ◎. Further, after 24 hours of continuous probing, the temperature of the bottom substrate was measured, and a temperature of 170 ° C. or lower was evaluated as Δ, a temperature of 150 ° C. or lower as ◯, and a temperature of 130 ° C. or lower as ◎.

Figure 0005067050
Figure 0005067050

[実施例3]
底部基板をムライト−アルミナ複合体で作製した以外、上記実施例1と同様にしてウエハプローバ用ウエハ保持体を作製した。このウエハ保持体について、上記実施例1と同様のプロービングを行ったところ、実施例1とほぼ同じ結果が得られた。
[Example 3]
A wafer holder for a wafer prober was produced in the same manner as in Example 1 except that the bottom substrate was produced from a mullite-alumina composite. When this wafer holder was subjected to probing similar to that in Example 1, the same results as in Example 1 were obtained.

[実施例4]
チャックトップをSi−SiC複合体で作製した以外、上記実施例1と同様にしてウエハプローバ用ウエハ保持体を作製した。このウエハ保持体について、上記実施例1と同様のプロービングを行ったところ、実施例1とほぼ同じ結果が得られた。
[Example 4]
A wafer holder for a wafer prober was produced in the same manner as in Example 1 except that the chuck top was made of a Si—SiC composite. When this wafer holder was subjected to probing similar to that in Example 1, the same results as in Example 1 were obtained.

[実施例5]
チャックトップをAlNで作製した以外、上記実施例1と同様にしてウエハプローバ用ウエハ保持体を作製した。このウエハ保持体について、上記実施例1と同様のプロービングを行ったところ、実施例1とほぼ同じ結果が得られた。
[Example 5]
A wafer holder for a wafer prober was produced in the same manner as in Example 1 except that the chuck top was made of AlN. When this wafer holder was subjected to probing similar to that in Example 1, the same results as in Example 1 were obtained.

本発明によるウエハプローバ用ウエハ保持体の一具体例を示す概略の断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows one specific example of the wafer holder for wafer probers by this invention. 本発明のウエハプローバ用ウエハ保持体における支持棒の一配置例を示す概略の平面図である。FIG. 3 is a schematic plan view showing an arrangement example of support bars in a wafer holder for a wafer prober of the present invention. 本発明のウエハプローバ用ウエハ保持体における支持棒の他の配置例を示す概略の平面図である。It is a schematic top view which shows the other example of arrangement | positioning of the support bar in the wafer holder for wafer probers of this invention. 本発明のウエハプローバ用ウエハ保持体における支持棒の別の配置例を示す概略の平面図である。It is a schematic top view which shows another example of arrangement | positioning of the support bar in the wafer holder for wafer probers of this invention. 本発明のウエハプローバ用ウエハ保持体における支持棒の更に別の配置例を示す概略の平面図である。FIG. 5 is a schematic plan view showing still another example of arrangement of support bars in a wafer holder for a wafer prober of the present invention. 本発明のウエハプローバ用ウエハ保持体におけるチャックトップ及び底部基板と支持棒との締結状態を示す概略の断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the fastening state of the chuck | zipper top and bottom board | substrate and support bar in the wafer holder for wafer probers of this invention. 本発明のウエハプローバ用ウエハ保持体における筒状体の支持棒を用いたネジによる締結状態を示す概略の断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the fastening state by the screw using the cylindrical support rod in the wafer holder for wafer probers of this invention. 本発明によるウエハプローバ用ウエハ保持体の他の具体例を示す概略の断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other specific example of the wafer holder for wafer probers by this invention. 本発明によるウエハプローバ用ウエハ保持体の別の具体例を示す概略の断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows another specific example of the wafer holder for wafer probers by this invention. 本発明によるウエハプローバ用ウエハ保持体の更に別の具体例を示す概略の断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows another specific example of the wafer holder for wafer probers by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 ウエハプローバ用ウエハ保持体
2 チャックトップ
2a ウエハ載置面
3 チャックトップ導体層
4 加熱体
5、5a、5b、5c 支持棒
6 底部基板
7 空隙
8 ネジ
9 冷却モジュール
10 昇降手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wafer holder for wafer probers 2 Chuck top 2a Wafer mounting surface 3 Chuck top conductor layer 4 Heating body 5, 5a, 5b, 5c Support rod 6 Bottom substrate 7 Gap 8 Screw 9 Cooling module 10 Lifting means

Claims (13)

表面にチャックトップ導体層を有し且つ加熱体を備えるチャックトップと、チャックトップを支持する複数の支持棒と、支持棒が設置される底部基板とからなり、各支持棒はチャックトップの裏面側を部分的に支持しており、前記複数の支持棒は、チャックトップに対して同心円状に配置されるか又はチャックトップに対して同心円状及び中心部に配置されており、前記複数の支持棒の熱膨張係数は、外側の同心円の支持棒ほど大きく、中心部に配置されている場合は該中心部の支持棒よりも同心円状に配置された支持棒の方が大きいことを特徴とするウエハプローバ用ウエハ保持体。 The chuck top has a chuck top conductor layer on the surface and is provided with a heating body, a plurality of support bars for supporting the chuck top, and a bottom substrate on which the support bars are installed. The plurality of support bars are arranged concentrically with respect to the chuck top, or are arranged concentrically and in the center with respect to the chuck top, and the plurality of support bars The outer concentric support rod has a larger coefficient of thermal expansion, and when it is arranged at the center, the support rod arranged concentrically is larger than the support rod at the center. Prober wafer holder. 前記支持棒がチャックトップを支持する合計支持面積が、チャックトップの裏面全面積の20%以下であることを特徴とする、請求項1に記載のウエハプローバ用ウエハ保持体。   2. The wafer holder for a wafer prober according to claim 1, wherein a total support area in which the support bar supports the chuck top is 20% or less of a total area of the back surface of the chuck top. 前記同心円状に配置された支持棒のうち最外周の支持棒は、チャックトップの直径の1/2以上の直径の同心円上にあることを特徴とする、請求項1又は2に記載のウエハプローバ用ウエハ保持体。 3. The wafer prober according to claim 1, wherein an outermost support rod among the support rods arranged concentrically is on a concentric circle having a diameter of ½ or more of a chuck top diameter. 4. Wafer holder. 前記チャックトップが加熱体と共に冷却モジュールを備えることを特徴とする、請求項1〜のいずれかに記載のウエハプローバ用ウエハ保持体。 The chuck top, characterized in that it comprises a cooling module with the heating body, a wafer prober wafer holder according to any one of claims 1-3. 前記加熱体及び冷却モジュールは支持棒に接触しないことを特徴とする、請求項に記載のウエハプローバ用ウエハ保持体。 5. The wafer holder for a wafer prober according to claim 4 , wherein the heating body and the cooling module do not contact the support rod. 前記加熱体の発熱部の一部若しくは冷却モジュールの流路の一部が、前記同心円状に配置された最外周の支持棒の外側にも存在することを特徴とする、請求項4又は5に記載のウエハプローバ用ウエハ保持体。 Part of the flow path of the part or the cooling module of the heat generating portion of the heating body, characterized in that also present outside the support rods of the outermost periphery disposed in the concentrically to claim 4 or 5 A wafer holder for a wafer prober as described. 前記加熱体の直径がチャックトップの直径の90〜110%であることを特徴とする、請求項4〜6のいずれかに記載のウエハプローバ用ウエハ保持体。 The wafer holder for a wafer prober according to any one of claims 4 to 6 , wherein a diameter of the heating body is 90 to 110% of a diameter of the chuck top. 前記冷却モジュールの直径がチャックトップの直径の90〜110%であることを特徴とする、請求項4〜7のいずれかに記載のウエハプローバ用ウエハ保持体。 The wafer holder for a wafer prober according to any one of claims 4 to 7 , wherein the cooling module has a diameter of 90 to 110% of a diameter of the chuck top. 前記支持棒はチャックトップ及び底部基板と分離していることを特徴とする、請求項1〜のいずれかに記載のウエハプローバ用ウエハ保持体。 The support rod is characterized by separating the chuck top and bottom substrates, wafer prober wafer holder according to any one of claims 1-8. 前記支持棒が柱状体若しくは筒状体であることを特徴とする、請求項1〜のいずれかに記載のウエハプローバ用ウエハ保持体。 Characterized in that said support rod is columnar body or a cylindrical body, a wafer prober wafer holder according to any one of claims 1-9. 前記支持棒を介してチャックトップと底部基板とがネジで締結され、支持棒とネジの熱膨張係数差が5×10−6/K以下であることを特徴とする、請求項10に記載のウエハプローバ用ウエハ保持体。 Wherein the chuck top and the bottom substrate via a support rod is fastened with screws, and wherein the thermal expansion coefficient difference of the support rod and the screw is not more than 5 × 10 -6 / K, according to claim 10 Wafer holder for wafer probers. 請求項1〜11のいずれかに記載したウエハプローバ用ウエハ保持体を備えたことを特徴とするウエハプローバ用のヒータユニット。 A heater unit for a wafer prober comprising the wafer holder for a wafer prober according to any one of claims 1 to 11 . 請求項12に記載のヒータユニットを備えたことを特徴とするウエハプローバ。 A wafer prober comprising the heater unit according to claim 12 .
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