JP7353150B2 - 載置台、及び、検査装置 - Google Patents

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Description

本開示は、載置台、及び、検査装置に関する。
特許文献１は、セラミックスによって形成されたトッププレートと、トッププレートと一体化した冷却ジャケット及び面ヒータを有する温度調節体と、温度調節体と断熱リングを介して一体化した断熱プレートと、これらの外周面に装着される保温用プレートリングとを含む載置装置を開示している。保温用プレートリングの両面は鏡面状に形成され、トッププレートや面ヒータ等からの放射熱を反射しやすくすると共に保温用プレートリングの外面からの熱放射量を抑制するようになっている。
特開２００８－０６６６９２号公報
本開示は、被検査体が載置される載置台と被検査体との接触熱抵抗を低減できる技術を提供する。
本開示の一の態様によれば、検査装置のプローブカードの接触端子が荷重を掛けて押し付けられる電子デバイスを有する被検査体が載置される載置台であって、第１の冷媒流路が形成された第１の冷却プレートと、前記第１の冷却プレートに搭載され、前記被検査体を加熱する加熱源と、前記加熱源の上に設けられ、前記加熱源が出力する光を透過する透過部材と、前記透過部材の上に設けられ、前記被検査体を真空吸着する載置面と、第２の冷媒流路とを有する第２の冷却プレートであって、セラミックスで構成され、前記載置面に鏡面研磨加工が施された第２の冷却プレートと、を含む、載置台が提供される。
一の側面によれば、被検査体が載置される載置台と被検査体との接触熱抵抗を低減できる。
検査装置１の構成例を示す図である。 図１の検査装置１の平面図である。 図１の検査装置１のウェハ搬送機構の構成例を示す図である。 実施形態の載置台１００の構成の一例を示す断面図である。 ＳｉＣプレートの加工例における表面の画像と表面粗さの分布とを示す図である。 実施形態の変形例の載置台１００Ｍの構成の一例を示す断面図である。
以下、本開示を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。以下では図中における上下方向又は上下関係を用いて説明するが、普遍的な上下方向又は上下関係を表すものではない。
＜実施形態＞
図１から図３を参照して、検査装置１について説明する。図１は、検査装置１の構成例を示す図である。図２は、図１の検査装置１の平面図である。図３は、図１の検査装置１のウェハ搬送機構の構成例を示す図である。
検査装置１は、ローダ部１０と、検査部２０と、装置コントローラ３０と、を有する。検査装置１は、装置コントローラ３０の制御の下、ローダ部１０から検査部２０へ被検査体である半導体ウェハ（以下「ウェハＷ」と称す）を搬送し、ウェハＷに形成された電子デバイスに電気信号を与えて種々の電気特性を検査する。このような検査では、ウェハＷに形成された電子デバイスは、被検査デバイス（ＤＵＴ：Device Under Test）である。
ローダ部１０は、ロードポート１１と、アライナ１２と、ウェハ搬送機構１３と、を有する。
ロードポート１１は、ウェハＷを収容したカセットＣを載置する。カセットＣは、例えばＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）である。
アライナ１２は、ウェハＷに形成されたオリエンテーションフラット（オリフラ）、ノッチ等の切欠きを基準にして、ウェハＷの位置合わせを行う。
ウェハ搬送機構１３は、ロードポート１１に載置されたカセットＣと、アライナ１２と、後述する検査部２０に設けられた載置台１００との間でウェハＷを搬送する。ウェハ搬送機構１３は、アームユニット１３１と、回転駆動機構１３２と、上下駆動機構１３３と、を有する。
アームユニット１３１は、上下二段に設けられ、独立して水平方向に移動可能なアーム１３１ａ，１３１ｂを有する。各アーム１３１ａ，１３１ｂは、ウェハＷを保持する。
回転駆動機構１３２は、アームユニット１３１の下部に設けられており、アームユニット１３１を回転駆動させる。回転駆動機構１３２は、例えばステッピングモータを含む。
上下駆動機構１３３は、回転駆動機構１３２の下部に設けられており、アームユニット１３１及び回転駆動機構１３２を上下駆動させる。上下駆動機構１３３は、例えばステッピングモータを含む。なお、ウェハ搬送機構１３は、図３に示される形態に限定されず、例えば多関節アーム、上下駆動機構等を有する形態であってもよい。
ローダ部１０では、まず、ウェハ搬送機構１３は、カセットＣに収容されたウェハＷをアライナ１２に搬送する。続いて、アライナ１２は、ウェハＷの位置合わせを行う。続いて、ウェハ搬送機構１３は、位置合わせされたウェハＷをアライナ１２から検査部２０に設けられた載置台１００に搬送する。
検査部２０は、ローダ部１０に隣接して配置されている。検査部２０は、載置台１００と、昇降機構２２と、ＸＹステージ２３と、プローブカード２４と、アライメント機構２５と、ポンプ２６と、温度センサ２７と、温度コントローラ２８と、を有する。
載置台１００は、上面にウェハＷを載置する。載置台１００は、例えば真空チャックや静電チャックを含む。載置台１００は、冷媒流路を有し、冷媒流路にはポンプ２６から水やガルデン（登録商標）等の冷媒が供給される。これにより、載置台１００が冷却される。
昇降機構２２は、載置台１００の下部に設けられており、載置台１００をＸＹステージ２３に対して昇降させる。昇降機構２２は、例えばステッピングモータを含む。
ＸＹステージ２３は、昇降機構２２の下部に設けられており、載置台１００及び昇降機構２２を２軸方向（図中のＸ方向及びＹ方向）に移動させる。ＸＹステージ２３は、検査部２０の底部に固定されている。ＸＹステージ２３は、例えばステッピングモータを含む。
プローブカード２４は、載置台１００の上方に配置されている。プローブカード２４の載置台１００側には、複数のプローブ２４ａが形成されている。プローブカード２４は、ヘッドプレート２４ｂに着脱可能に取り付けられている。プローブカード２４には、テストヘッドＴを介してテスタ（図示せず）が接続されている。
アライメント機構２５は、カメラ２５ａと、ガイドレール２５ｂと、アライメントブリッジ２５ｃと、光源２５ｄと、を有する。カメラ２５ａは、アライメントブリッジ２５ｃの中央に下向きに取り付けられており、載置台１００、ウェハＷ等を撮像する。カメラ２５ａは、例えばＣＣＤカメラやＣＭＯＳカメラである。ガイドレール２５ｂは、アライメントブリッジ２５ｃを水平方向（図中のＹ方向）に移動可能に支持する。アライメントブリッジ２５ｃは、左右一対のガイドレール２５ｂによって支持されており、ガイドレール２５ｂに沿って水平方向（図中のＹ方向）に移動する。これにより、カメラ２５ａは、アライメントブリッジ２５ｃを介して、待機位置とプローブカード２４の中心の真下（以下「プローブセンタ」という。）との間を移動する。プローブセンタに位置するカメラ２５ａは、アライメントの際、載置台１００がＸＹ方向に移動する間に載置台１００上のウェハＷの電極パッドを上方から撮像し、画像処理して表示装置４０に撮像画像を表示する。光源２５ｄは、アライメントブリッジ２５ｃの下部に設けられ、載置台１００に光を照射する。光源２５ｄは、例えば多数の発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を配列したＬＥＤ光源であり、カメラ２５ａでウェハＷの撮影を行う際に、光を照射する。光源２５ｄは、撮影時の照明として用いられる。
アライメント機構２５は、ウェハＷのＸＹ方向のアライメントが完了すると、カメラ２５ａを待機位置に移動する。カメラ２５ａが待機位置にあるときには、カメラ２５ａはプローブカード２４の真下には存在せず、Ｙ方向にオフセットしている。この状態で昇降機構２２が載置台１００をＸＹステージ２３に対して上昇させると、複数のプローブ２４ａが載置台１００上のウェハＷの電極パッドに接触し、ウェハＷの電子デバイスの電気特性の検査を行うことができる状態になる。プローブ２４ａは、接触端子の一例である。
ポンプ２６は、例えば、冷媒を圧送する機械式のポンプである。ポンプ２６から出力される冷媒を載置台１００内の冷媒流路との間で循環させる。冷媒は、例えば、無色で光が透過可能な液体である水やガルデン（登録商標）である。
温度センサ２７は、載置台１００の温度を検出する。温度センサ２７は、例えば載置台１００内に埋め込まれた熱電対である。
温度コントローラ２８は、載置台１００の下方に設けられている。温度コントローラ２８は、例えばコンピュータである。温度コントローラ２８は、温度センサ２７により載置台１００の温度を検出するステップと、温度センサ２７が検出した載置台１００の温度に基づいて、載置台１００のＬＥＤモジュールの点灯制御及びポンプ２６の駆動制御を行うステップと、を有する温度制御方法を実行する。
ウェハＷの電子デバイスの電気特性の検査を行うときには、プローブ２４ａとウェハＷの電極パッドとの電気的な接触を確実なものにするために、昇降機構２２でウェハＷを上側に押圧した状態にする。すなわち、ウェハＷの電極パッドに対して荷重を掛けてプローブ２４ａを押し付けた状態にする。このときには、プローブ２４ａの１本あたり約１ｇから約５ｇの荷重が掛かる場合がある。
例えば、ウェハＷに含まれる３０ｍｍ角（平面視で縦３０ｍｍ×横３０ｍｍ）の１つの電子デバイスについて検査を行う際に、プローブ２４ａの１本あたり約１ｇから約５ｇの荷重が掛かると、プローブ２４ａ及び電極パッドの数が多いと、ウェハＷに約１００ｋｇから数１００ｋｇ以上の荷重が掛かる場合がある。
このため、載置台１００には、上述のような荷重に耐えうる高い剛性を有し、耐荷重が大きく、変形による変位が少ないことが要求される。
また、電気特性の検査の際には、１つの電子デバイス（ＤＵＴ）の発熱量が一例として約１００Ｗから数１００Ｗ以上になる場合がある。このため、載置台１００には、電子デバイスの温度を検査における設定温度に対する所定の温度範囲内（例えば±３℃以内）に調節するための冷却（吸熱）構造及び加熱構造を有することが要求される。発熱量の大きい電子デバイスを設定温度に対する所定の温度範囲内に保つには、吸熱及び加熱を高速で行えることが必要であり、載置台１００には、熱容量が小さく、かつ、熱伝導率が高いことが要求される。近年は電子デバイスの発熱量が増加傾向にあるため、特に吸熱量の増大に対する要求が増えている。
以下、これらの要求に対応した実施形態の載置台１００の詳細について説明する。
図４は、実施形態の載置台１００の構成の一例を示す断面図である。載置台１００は、ベースプレート１１０、制御基板１１５、ミドルプレート１２０、ＬＥＤモジュール１３０、ガラス板１５０、トッププレート１６０、パイプ１７１、接続部１７２、パイプ１７３、及びＯリング１７４を含む。
以下では、図中における上下方向を用いて説明する。また、平面視とは上方から下方を平面的に視ることをいう。
ベースプレート１１０は、載置台１００のベース（基台）になる平面視で円形の部材であり、一例として、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミック製である。ベースプレート１１０は、円盤状の基部１１１と、外周に沿って上方に突出した外周壁部１１２と、基部１１１の上面から突出する保持部１１３とを有する。
外周壁部１１２の上端は、ミドルプレート１２０の下面に固定され、保持部１１３は、制御基板１１５及びミドルプレート１２０を保持する。ベースプレート１１０の上にミドルプレート１２０が固定された状態で、基部１１１と、外周壁部１１２と、ミドルプレート１２０とで囲まれた空間は閉じられる。この空間には制御基板１１５が配置される。
制御基板１１５は、ＬＥＤモジュール１３０の点灯制御等を行うマイクロコンピュータ等（図示を省略）が実装される配線基板である。制御基板１１５は、図示しない配線等を介して温度コントローラ２８（図１参照）に接続されている。
ミドルプレート１２０は、ベースプレート１１０の上に配置される平面視で円形の部材であり、一例として銅（Ｃｕ）製である。一例として、ミドルプレート１２０は、ネジ留め等でベースプレート１１０の上に固定される。ミドルプレート１２０は、第１の冷却プレートの一例である。
ミドルプレート１２０は、円盤状の基部１２１と、外周に沿って上側に突出した外周壁部１２２と、冷媒流路１２３とを有する。冷媒流路１２３は、第１の冷媒流路の一例である。また、ミドルプレート１２０には、制御基板１１５とＬＥＤモジュール１３０を接続する配線を通す貫通孔（図示せず）が設けられている。この貫通孔は、ミドルプレート１２０の上面と下面を繋ぐように貫通している。
基部１２１の上面には、複数のＬＥＤモジュール１３０が実装される。また、外周壁部１２２の上端は、ガラス板１５０に接着剤等によって固定されている。
基部１２１の上の空間は、ＬＥＤモジュール１３０の実装部である。基部１２１に対する外周壁部１２２の高さは、ＬＥＤモジュール１３０の高さよりも高いため、基部１２１に実装されるＬＥＤモジュール１３０とガラス板１５０との間には、空間がある。
冷媒流路１２３は、図４には一部のみを示すが、ＬＥＤモジュール１３０を冷却するために、実際には基部１２１の内部において、平面視で基部１２１の略全体にわたるように設けられている。冷媒流路１２３には、パイプ１７１を介して矢印で示すように冷媒１８０Ａが供給される。冷媒１８０Ａとしては、例えば、水やガルデン（登録商標）を用いればよく、ポンプ２６（図１参照）で冷媒流路に供給すればよい。
各ＬＥＤモジュール１３０は、複数のＬＥＤ１３０Ａと、各ＬＥＤ１３０Ａに取り付けられるレンズ１３５とを有する。ＬＥＤモジュール１３０は加熱源の一例であり、ＬＥＤ１３０Ａは発光素子の一例である。ＬＥＤ１３０Ａとしては、近赤外線光を出力するものを用いればよい。各ＬＥＤ１３０Ａの光出力部にはレンズ１３５が取り付けられている。レンズ１３５は、ＬＥＤ１３０Ａから出力される光の指向性を調節し、光の分散を抑えて照射範囲を絞るために設けられている。レンズ１３５は、一例として、ガラス製又は樹脂製である。
ＬＥＤモジュール１３０は、トッププレート１６０の上に載置されるウェハＷを加熱してウェハＷの温度を調節するために設けられている。ＬＥＤモジュール１３０の各ＬＥＤ１３０Ａから出力される光（近赤外線光）は、ガラス板１５０を透過してトッププレート１６０に吸収され、トッププレート１６０を加熱する。この結果、トッププレート１６０の上面に載置されるウェハＷを加熱することができる。
ガラス板１５０は、透過部材の一例であり、ミドルプレート１２０の外周壁部１２２の上に設けられており、外周壁部１２２の上端に接着剤等によって固定されている。ガラス板１５０とＬＥＤモジュール１３０との間は、空間になっている。ガラス板１５０は、円盤状の基部１５１と、基部１５１から平面視で突出した突出部１５２とを有する。ガラス板１５０の上には、トッププレート１６０が配置される。ガラス板１５０とトッププレート１６０とは接着されている。
ガラス板１５０の上にトッププレート１６０が配置されると、基部１５１は、トッププレート１６０の下面側に設けられる溝１６１Ａに下から蓋をすることになり、突出部１５２は、トッププレート１６０の下面側に設けられる溝１６２Ａに下から蓋をすることになる。これにより、溝１６１Ａ及び１６２Ａは、冷媒流路になる。
突出部１５２の下面にはゴム製のＯリング１７４を介して接続部１７２がネジ留め等によって固定されている。突出部１５２は、接続部１７２内の冷媒流路１７２Ａに連通する貫通孔１５２Ａを有する。貫通孔１５２Ａは、トッププレート１６０の溝１６２Ａに連通している。
ガラス板１５０は、ＬＥＤモジュール１３０から出力される光を効率的にトッププレート１６０に誘導するために透明である。また、ガラス板１５０としては、ウェハＷの発熱やＬＥＤモジュール１３０の近赤外線光の熱に耐えられるように、耐熱ガラスを用いればよく、一例として、TEMPAX Float（登録商標）を用いることができる。
なお、実施形態では、透過部材の一例としてガラス板１５０を用いる形態について説明するが、ガラス板１５０の代わりに、透明な樹脂板を用いてもよい。透明な樹脂板としては、例えば、アクリル製又はポリカーボネート製の樹脂板を用いることができる。
トッププレート１６０は、平面視でガラス板１５０と同一の形状をしており、載置面１６０Ａと、円盤状の基部１６１と、基部１６１から平面視で突出した突出部１６２と、真空チャック１６３とを有する。トッププレート１６０は、第２の冷却プレートの一例である。載置面１６０Ａは、トッププレート１６０の上面であり、ウェハＷが載置される面である。ここでは先ず、トッププレート１６０の形状的な構成や機能について説明し、素材や厚さについては後で説明する。
トッププレート１６０は、基部１６１の下面側に溝１６１Ａを有し、突出部１６２の下面側に溝１６２Ａを有する。溝１６１Ａ及び１６２Ａは、基部１６１及び突出部１６２の下面から上側に凹むように形成されている。溝１６１Ａ及び１６２Ａは、下面側からガラス板１５０によって蓋をされることにより、冷媒流路になる。溝１６１Ａ及び１６２Ａは、第２の冷媒流路の一例である。
溝１６１Ａは、平面視で基部１６１の全体に所定のパターン（例えば渦巻き状のパターン）で形成されており、図４に断面を示す複数の溝１６１Ａは、すべて互いに連通するとともに、突出部１６２に設けられた溝１６２Ａに連通している。
このため、冷媒１８０Ｂは、矢印で示すように、パイプ１７３から接続部１７２の冷媒流路１７２Ａと、ガラス板１５０の貫通孔１５２Ａとを経て溝１６２Ａに流入し、溝１６２Ａから溝１６１Ａに流入し、溝１６２Ａと同様の排出用の溝（図示せず）を経て載置台１００の外部に排出される。
冷媒１８０Ｂとしては、例えば、無色で光が透過可能な液体である水やガルデン（登録商標）が用いられ、検査装置１（図１乃至図３参照）の外部に設けられたポンプ（図示しない）によって冷媒流路へ供給される。
溝１６１Ａ及び１６２Ａによって実現される冷媒流路の下面はガラス板１５０であるため、冷媒１８０Ｂは、ＬＥＤモジュール１３０から出力された光の光路を通ることになる。このため、冷媒１８０Ａとしては透明な冷媒が好ましい。冷媒１８０Ａによる光の減衰を少なくして、ＬＥＤモジュール１３０から出力された光が少しでも多くトッププレート１６０に到達するようにして、加熱効率を向上させるためである。
真空チャック１６３は、載置面１６０Ａに設けられている。図４において真空チャック１６３として示す複数の溝は、真空配管（図示せず）を通じて真空ポンプ（図示せず）に接続されている。真空ポンプを駆動することにより、真空チャック１６３でウェハＷを載置面１６０Ａに吸着させることができる。
また、トッププレート１６０は、上述した構成要素の他に、ウェハＷの温度を測定するための温度センサ２７（図１参照）用の配線を通す通路（図示せず）を有する。このような通路は、基部１６１及び突出部１６２の内部で、溝１６１Ａ及び１６２Ａや真空チャック１６３に接続される真空配管（図示せず）を避けて設けられている。
このような載置台１００を含む検査装置１において、例えば、ウェハＷに複数形成されている電子デバイスのうちの１つを検査対象として選択して電気的特性の検査を行う場合は、次のようにすればよい。真空チャック１６３でウェハＷを載置面１６０Ａに吸着させた状態で、昇降機構２２でウェハＷを上側に移動させ、ウェハＷの電極パッドに対して荷重を掛けてプローブ２４ａを押し付けた状態にする。そして、検査対象になる電子デバイスの真下に位置するＬＥＤモジュール１３０から光を真上に向けて出力するとともに、溝１６１Ａ及び１６２Ａで構成される冷媒流路に冷媒１８０Ｂを流す。また、このとき、ＬＥＤモジュール１３０を冷却するために冷媒流路１２３に冷媒１８０Ａを流す。
検査対象の電子デバイスの温度が検査での設定温度になるように、ＬＥＤモジュール１３０から出力される光によってトッププレート１６０のうちの検査対象になる電子デバイスの下に位置する部分が加熱され、この結果、検査対象になる電子デバイスが加熱される。また、電子デバイスに電流を流すことによって電子デバイス自体が発熱するため、電子デバイスの温度が設定温度よりも高くなった場合には、ＬＥＤモジュール１３０を消灯するとともに冷媒１８０Ｂを供給して吸熱し、電子デバイスの温度を低下させる。
また、電子デバイスの温度が設定温度よりも低くなった場合には、ＬＥＤモジュール１３０を点灯するとともに、冷媒１８０Ｂの供給を停止して加熱し、電子デバイスの温度を上昇させればよい。このようなＬＥＤモジュール１３０の点灯及び消灯の制御と、冷媒１８０Ｂの供給量の制御とを高速で行うことにより、検査対象の電子デバイスの温度が検査での設定温度に対する所定の温度範囲内（例えば±３℃以内）になるように調節する。
次に、トッププレート１６０の素材や厚さについて説明する。トッププレート１６０は、セラミックスで構成される。トッププレート１６０を構成するセラミックスは、一例として炭化珪素（ＳｉＣ）製、炭化珪素（ＳｉＣ）と珪素（Ｓｉ）との複合材料製、又は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）製等である。ここではセラミックスが炭化珪素（ＳｉＣ）製である形態について説明する。
トッププレート１６０として上述のようなセラミックスを用いるのは、銅やアルミニウム等の金属製にする場合よりも高い剛性を得るため、及び、高い熱伝導率を得るためである。高剛性にするのは、電気特性の検査時における荷重に耐えられる構成（耐荷重で有利な構成）にするためである。また、高熱伝導率にするのは、電気特性の検査時における高速でのウェハＷの加熱と、ウェハＷからの吸熱とに対応可能な構成にするためである。
トッププレート１６０の厚さは、一例として３ｍｍ～１０ｍｍである。トッププレート１６０の厚さは、溝１６１Ａ及び１６２Ａが形成されていない部分の厚さである。トッププレート１６０は、熱容量が小さい構成を実現するために、厚さを薄くしている。熱容量が小さければＬＥＤモジュール１３０による加熱でトッププレート１６０の温度を上昇させやすく、冷媒１８０Ｂの通流によってトッププレート１６０の温度を低下させやすくなるからであり、電気特性の検査時における高速でのウェハＷの加熱とウェハＷからの吸熱とに対応可能な構成にするためである。
このように、冷却用の溝１６１Ａ及び１６２Ａ、真空チャック１６３、及び温度センサ用の配線を通す通路を有する立体構造で、厚さが薄いトッププレート１６０は、製造難易度がかなり高い部材である。
また、トッププレート１６０の載置面１６０Ａには鏡面研磨加工が施されており、載置面１６０Ａの最大高さＲｍａｘは、一例として０．０２５μｍ～０．２μｍである。鏡面研磨加工は、例えば、研磨粒子を含むスラリー（懸濁液）を用いて研磨装置でトッププレート１６０の載置面１６０Ａを研磨することで実現される。
上述のような立体構造を有し、厚さが薄いトッププレート１６０は、アルミニウムや銅等の金属では耐荷重が足りないことが荷重解析によって分かっている。また、鏡面研磨加工によって載置面１６０Ａの最大高さＲｍａｘが一例として０．０２５μｍ～０．２μｍというレベルの平面度を精度良く出すのは、高剛性かつ耐荷重で有利なセラミックスだから実現できたことである。
鏡面研磨加工は、載置面１６０Ａを平坦にして、トッププレート１６０とウェハＷとの載置面１６０Ａ及びウェハＷの下面を介した接触熱抵抗を小さくするために施している。そのために、ウェハＷが載置される載置面１６０Ａの最大高さＲｍａｘがこのような範囲に収まるようにしている。接触熱抵抗とは、温度の異なる２つの物体（ここではトッププレート１６０とウェハＷ）を接触させたときに、２つの物体の表面温度の差ΔＴを熱流量Ｑで除算して得られる抵抗値である。
電気特性の検査時には載置面１６０ＡにウェハＷが載置され、ウェハＷの加熱と、ウェハＷからの吸熱とを高速で行うため、載置面１６０Ａ及びウェハＷの下面を介したトッププレート１６０とウェハＷとの接触熱抵抗を小さくすることにより、トッププレート１６０とウェハＷとの間で熱の受け渡しを行い易くしている。
トッププレート１６０とウェハＷとの接触熱抵抗が大きいと、検査対象の電子デバイスの発熱量が大きい場合に、吸熱による冷却が追いつかず、電子デバイスの温度が上昇しすぎて所定の温度範囲内に調整できなくなる。また、これとは逆に、トッププレート１６０とウェハＷとの接触熱抵抗が大きいと、検査対象の電子デバイスを急速に加熱したい場合に、トッププレート１６０からウェハＷへの熱伝達が遅れ、電子デバイスの温度が低すぎて所定の温度範囲内に調整できなくなる。このような自体を抑制するために、載置面１６０Ａに鏡面研磨加工を施して、トッププレート１６０とウェハＷとの接触熱抵抗を小さくしている。
発熱量が例えば約１００Ｗから数１００Ｗ以上になるウェハＷの温度を高速で制御するには、加熱と吸熱を高速で切り替えることがあるため、トッププレート１６０とウェハＷとの接触熱抵抗が小さいことは、非常に有意義である。このような観点からトッププレート１６０の載置面１６０Ａに鏡面研磨加工を施して、載置面１６０Ａの最大高さＲｍａｘを一例として０．０２５μｍ～０．２μｍに設定する。ウェハＷの下面は、例えば最大高さが０．０２５μｍ～０．２μｍ程度で十分に平坦であるため、載置面１６０Ａに鏡面研磨加工を施すことにした。
トッププレート１６０の載置面１６０Ａと、ウェハＷの下面とが接触する部分の面積が大きいほどトッププレート１６０とウェハＷとの接触熱抵抗は小さくなる。載置面１６０Ａの最大高さＲｍａｘが一例として０．０２５μｍ～０．２μｍという小さな値の範囲内にあれば、接触部分の面積が大きくなり、載置面１６０ＡとウェハＷの下面との間の空間隙間が減り、十分に小さな接触熱抵抗が得られる。また、接触部分の面積が大きくなれば、真空チャック１６３による吸着力が強くなるので、高荷重が掛かったときの電子デバイスの電極パッドに対するプローブ２４ａのずれ（コンタクトズレ）が生じにくくなる。
ここで、載置面１６０Ａの最大高さＲｍａｘの下限値及び上限値をそれぞれ上述のような値に設定する前に、次のようなシミュレーションを行った。
まず、トッププレート１６０の載置面１６０Ａの最大高さＲｍａｘについて、シミュレーションで検討を行った。
トッププレート１６０の鏡面研磨加工が施された載置面１６０Ａの最大高さＲｍａｘの目標値を０．１２μｍ以下に設定し、最大高さＲｍａｘが０．１２μｍの場合における接触熱抵抗を求めた。シミュレーションの条件として、トッププレート１６０の熱伝導率を５４０Ｗ／ｍＫ、ウェハＷの下面の最大高さＲｍａｘを０．１μｍ、電子デバイスのサイズを３０ｍｍ×３０ｍｍ、ウェハＷの熱伝導率を１５７Ｗ／ｍＫ、ウェハＷに掛かる荷重を３００ｋｇｆとした。
この結果、鏡面研磨加工が施された載置面１６０Ａを有するトッププレート１６０とウェハＷとの接触熱抵抗は０．０２４℃／Ｗであった。これは、トッププレート１６０に１００Ｗの熱量を加えた場合におけるトッププレート１６０とウェハＷとの温度差ΔＴが２．４℃になることを表しており、良好な結果である。
また、比較用に、鏡面研磨加工を施していない上面を有するトッププレートを用いたシミュレーションを行い、次のような条件に設定した。比較用のトッププレートの上面の最大高さＲｍａｘを０．８μｍ、比較用のトッププレートの熱伝導率を５４０Ｗ／ｍＫ、ウェハＷの下面の最大高さＲｍａｘを０．２μｍ、電子デバイスのサイズを３０ｍｍ×３０ｍｍ、ウェハＷの熱伝導率を１５７Ｗ／ｍＫ、ウェハＷに掛かる荷重を３００ｋｇｆとした。
この結果、比較用のトッププレートとウェハＷとの接触熱抵抗は０．０９５℃／Ｗであった。これは、比較用のトッププレートに１００Ｗの熱量を加えた場合における比較用のトッププレートとウェハＷとの温度差ΔＴが９．５℃になることを表しており、ウェハＷの加熱及び吸熱を制御することが困難なレベルの値である。
以上のようなシミュレーションから、比較用のトッププレートを用いる場合に比べて、鏡面研磨加工が施された載置面１６０Ａを有するトッププレート１６０を用いると、接触熱抵抗が約１／４になることが分かった。この結果から、トッププレート１６０とウェハＷとの接触熱抵抗の目標値を０．０３℃／Ｗ以下に設定した。そして、次のような実験を行った。
図５は、ＳｉＣプレートの加工例における表面の画像と表面粗さの分布（断面曲線）とを示す図である。
図５（Ａ）には、研削加工を行ったＳｉＣプレートの表面を電子顕微鏡で５０倍の倍率で撮影した画像を示し、図５（Ｂ）には、研削加工を行ったＳｉＣプレートの表面の表面粗さの分布（断面曲線）を示す。研削加工は、研削砥石を用いた研削盤で行ったものである。図５（Ａ）に示すように表面は粗く、図５（Ｂ）に示すように最大高さＲｍａｘ（最も高い山と最も低い谷との差）は、両矢印で示すように１．９４μｍであった。
また、図５（Ｃ）には、鏡面研磨加工を行ったＳｉＣプレートの表面を電子顕微鏡で１００倍の倍率で撮影した画像を示し、図５（Ｄ）には、鏡面研磨加工を行ったＳｉＣプレートの表面粗さの分布（断面曲線）を示す。図５（Ｃ）に示すように表面は非常に平坦であり、粒界による凹部が見えている。また、図５（Ｄ）に示すように、最大高さＲｍａｘは約数１０ｎｍのレベルであり、０．１μｍ以下の値が得られた。なお、鏡面研磨加工を行った表面における最大高さＲｍａｘの計測では、ＳｉＣの粒界による凹部は除外した。
このように、ＳｉＣプレートに鏡面研磨加工を行うと０．１μｍ以下の最大高さＲｍａｘが得られることから、トッププレート１６０の載置面１６０Ａの最大高さＲｍａｘの下限値を０．０２５μｍにした。
また、トッププレート１６０の載置面１６０Ａの最大高さＲｍａｘの上限値については、次のように決定した。トッププレート１６０とウェハＷとの接触熱抵抗が目標範囲の上限である０．０３℃／Ｗの場合には、トッププレート１６０に１００Ｗの熱量を加えた場合におけるトッププレート１６０とウェハＷとの温度差ΔＴ（この場合はトッププレート１６０の温度の方がウェハＷの温度よりも高くなることによる温度差ΔＴ）は３℃である。
ウェハＷの下面の最大高さＲｍａｘが０．１μｍで、トッププレート１６０の載置面１６０Ａの最大高さＲｍａｘが０．１μｍの場合には、ウェハＷとトッププレート１６０の間に介在する気体（空気）の熱伝導率を０．０１Ｗ／ｍＫとして計算すると、接触熱抵抗は０．０２０℃／Ｗであった。なお、電子デバイスとプローブ２４ａとが接触する面積を３０ｍｍ×３０ｍｍとし、電子デバイスに掛かる荷重を３００ｋｇとして計算を行った。
また、ウェハＷの下面の最大高さＲｍａｘが０．１μｍで、トッププレート１６０の載置面１６０Ａの最大高さＲｍａｘが０．２μｍの場合には、ウェハＷとトッププレート１６０の間に介在する気体（空気）の熱伝導率を０．０１Ｗ／ｍＫとして計算すると、接触熱抵抗は０．０２９℃／Ｗであった。電子デバイスとプローブ２４ａとが接触する面積を３０ｍｍ×３０ｍｍとし、電子デバイスに掛かる荷重を３００ｋｇとして計算を行った。
このように、トッププレート１６０の載置面１６０Ａの最大高さＲｍａｘを０．２μｍにした場合に、接触熱抵抗が略０．０３℃／Ｗになった。このため、トッププレート１６０の載置面１６０Ａの最大高さＲｍａｘの上限値を０．２μｍにした。
以上のように、載置台１００は、セラミックス製であるため高剛性で、鏡面研磨加工が施された載置面１６０Ａを有するトッププレート１６０を含むので、載置面１６０Ａ及びウェハＷの下面を介したトッププレート１６０とウェハＷとの接触熱抵抗は低減されている。トッププレート１６０とウェハＷとの接触熱抵抗が低減されることは、載置台１００とウェハＷとの接触熱抵抗は低減されることである。
したがって、実施形態によれば、載置台１００とウェハＷとの接触熱抵抗を低減できる載置台１００及び検査装置１を提供することができる。また、載置台１００とウェハＷとの接触熱抵抗が低いため、ウェハＷの加熱と、ウェハＷからの吸熱とを高速で行うことができ、高スループットでの検査が可能になる。
また、トッププレート１６０は、セラミックス製で高剛性であるため、熱容量を小さくするために薄くしても鏡面研磨加工で良好な平面度が得られる。また、セラミックス製のトッププレート１６０は、金属製である場合に比べて、耐荷重で有利である。
また、トッププレート１６０は、真空チャック１６３でウェハＷを真空吸着するので、載置面１６０Ａに鏡面研磨加工を施してトッププレート１６０とウェハＷとの接触熱抵抗が低下すると（空間隙間が少なくなると）、トッププレート１６０とウェハＷとの吸着力がより強力になる。この結果、高荷重が掛かったときの電子デバイスの電極パッドに対するプローブ２４ａのずれ（コンタクトズレ）が生じにくくなる。
また、載置面の最大高さＲｍａｘは、０．０２５μｍ～０．２μｍであるので、トッププレート１６０とウェハＷとの接触熱抵抗が０．０２０℃／Ｗ～約０．０３℃／Ｗになり、ウェハＷの加熱と、ウェハＷからの吸熱とを高速で行うことができる構成を有する載置台１００を提供することができる。
また、トッププレート１６０の厚さは、３ｍｍ～１０ｍｍであるので、トッププレート１６０の剛性の確保と熱容量の低下とを両立した載置台１００を提供することができる。
また、トッププレート１６０を構成するセラミックスは、一例として炭化珪素（ＳｉＣ）製、炭化珪素（ＳｉＣ）と珪素（Ｓｉ）との複合材料製、又は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）製等であるため、金属よりも高剛性で、鏡面研磨加工に適した載置面１６０Ａを有するトッププレート１６０を含む載置台１００を提供することができる。
なお、以上では、複数の電子デバイスが形成されたウェハＷをトッププレート１６０に載置する形態について説明したが、ダイシングによって個片化した複数の電子デバイスを所定の基板の上に配置した状態で、トッププレート１６０の載置面１６０Ａに載置してもよい。
また、以上では、ベースプレート１１０の基部１１１、ミドルプレート１２０の基部１２１、ガラス板１５０の基部１５１、及びトッププレート１６０の基部１６１が円盤状である形態について説明した。しかしながら、基部１１１、１２１、１５１、及び１６１は、平面視で矩形状の板状部材であってもよい。この場合には、ミドルプレート１２０の外周壁部１２２は、平面視で矩形状の壁部になる。
また、以上では、トッププレート１６０が基部１６１及び突出部１６２の下面側に溝１６１Ａ及び１６２Ａをそれぞれ有し、下面側からガラス板１５０によって蓋をすることで冷媒流路が得られる構成について説明した。しかしながら、トッププレート１６０は、溝１６１Ａ及び１６２Ａの代わりに、トッププレート１６０の内部に設けられる冷媒流路を有していてもよい。このような冷媒流路は、トッププレート１６０の上下方向（厚さ方向）において、下面と上面との間に位置するものである。
また、以上では、載置台１００が、トッププレート１６０の上に載置されるウェハＷを加熱するための加熱源としてＬＥＤモジュール１３０を含む形態について説明したが、加熱源は、ＬＥＤモジュール１３０以外のヒータ等であってもよい。
図６は、実施形態の変形例の載置台１００Ｍの構成の一例を示す断面図である。載置台１００Ｍは、実施形態の載置台１００（図４参照）のトッププレート１６０の下面に、黒色コーティング１９５を施したものである。
黒色コーティング１９５は、吸熱膜の一例であり、トッププレート１６０の基部１６１の溝１６１Ａ内と、ガラス板１５０に接する部分とに施されている。黒色コーティング１９５は、ＬＥＤモジュール１３０から出力され、ガラス板１５０を透過した光をトッププレート１６０の下面でより効率的に吸収し、トッププレート１６０をより効率的に加熱するために設けられている。このような黒色コーティング１９５を施すと、より効率的にウェハＷの電子デバイスを加熱することができる。
黒色コーティング１９５としては、耐水性及び耐熱性を有する黒色のセラミック粉末を含む水性塗料やフッ素樹脂コーティング等を施せばよい。黒色コーティング１９５を施したトッププレート１６０をガラス板１５０の上に接着すればよい。
以上のように、実施形態の変形例によれば、トッププレート１６０の下面に黒色コーティング１９５を施すことで、荷重による変位を抑制できることに加えて、トッププレート１６０でより効率的に吸収して加熱効率を向上させることができる載置台１００Ｍを提供することができる。
なお、実施形態の変形例では、吸熱膜の一例としての黒色コーティング１９５をトッププレート１６０の下面に施す形態について説明したが、トッププレート１６０の吸熱量を増大させることができる膜であれば、黒色コーティング１９５に限られるものではない。色は黒以外（例えば濃いグレー等）であってもよいし、吸熱膜の材料は上述のもの以外であってもよい。
以上、本開示に係る載置台、及び、検査装置の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態等に限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、及び組合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。
１００、１００Ｍ 載置台
１１０ ベースプレート
１２０、２２０ ミドルプレート
１３０ ＬＥＤモジュール
１３０Ａ ＬＥＤ
１３５ レンズ
１５０ ガラス板
１６０、２６０ トッププレート
１６０Ａ 載置面
１６３ 真空チャック
１９５ 黒色コーティング

Claims (6)

  1. 検査装置のプローブカードの接触端子が荷重を掛けて押し付けられる電子デバイスを有する被検査体が載置される載置台であって、
    第１の冷媒流路が形成された第１の冷却プレートと、
    前記第１の冷却プレートに搭載され、前記被検査体を加熱する加熱源と、
    前記加熱源の上に設けられ、前記加熱源が出力する光を透過する透過部材と、
    前記透過部材の上に設けられ、前記被検査体を真空吸着する載置面と、第２の冷媒流路とを有する第２の冷却プレートであって、セラミックスで構成され、前記載置面に鏡面研磨加工が施された第２の冷却プレートと、
    前記第２の冷却プレートの下面に設けられる吸熱膜と、
    を含む、載置台。
  2. 前記第２の冷却プレートの前記被検査体を真空吸着する載置面の最大高さＲｍａｘは、０．０２５μｍ～０．２μｍである、請求項１に記載の載置台。
  3. 前記第２の冷却プレートの厚さは、３ｍｍ～１０ｍｍである、請求項１又は２に記載の載置台。
  4. 前記第２の冷媒流路は、前記第２の冷却プレートの下面又は内部に形成されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の載置台。
  5. 前記第２の冷却プレートを構成するセラミックスは、炭化珪素製、炭化珪素と珪素の複合材料製、又は、窒化アルミニウム製である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の載置台。
  6. 被検査体にプローブカードの接触端子を荷重を掛けて押し付けて、前記被検査体の電子デバイスを検査する検査装置であって、
    前記被検査体が載置される載置台を含み、
    前記載置台は、
    第１の冷媒流路が形成された第１の冷却プレートと、
    前記第１の冷却プレートに搭載され、前記被検査体を加熱する加熱源と、
    前記加熱源の上に設けられ、前記加熱源が出力する光を透過する透過部材と、
    前記透過部材の上に設けられ、前記被検査体を真空吸着する載置面と、第２の冷媒流路とを有する第２の冷却プレートであって、セラミックスで構成され、前記載置面に鏡面研磨加工が施された第２の冷却プレートと、
    前記第２の冷却プレートの下面に設けられる吸熱膜と、
    を有する、検査装置。
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