CN113325900B - 温度控制装置、温度控制方法以及检查装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种温度控制装置、温度控制方法以及检查装置，即使在温度控制对象物发热的情况下也能够高精度且高速地对温度控制对象物的温度进行反馈控制。进行温度控制对象物的温度控制的温度控制装置具备：加热机构，其具有对温度控制对象物进行加热的加热源；冷却机构，其具有对温度控制对象物进行冷却的冷却源；红外线传感器，其测定温度控制对象物的温度；以及温度控制器，其基于来自红外线传感器的测定信号，通过包括滑动模式控制的控制系统来控制加热机构和冷却机构，来对控制对象物的温度进行反馈控制。

Description

温度控制装置、温度控制方法以及检查装置
技术领域
本公开涉及一种温度控制装置、温度控制方法以及检查装置。
背景技术
在半导体制造工艺中，在半导体晶圆(以下简称为晶圆。)上形成具有规定的电路图案的大量的电子器件。对形成的电子器件进行电特性等检查，以筛选出合格品和不良品。
在专利文献1中记载有一种在分割出各电子器件之前的晶圆状态下检查电子器件的电特性的检查装置。该检查装置具有：探针卡，其具有多个针状的探针；载置台，其用于载置晶圆；以及测试器。在该检查装置中，使探针卡的各探针与在晶圆的电子器件形成的电极对应地设置的电极焊盘、焊锡凸块接触，使来自电子器件的信号向测试器传递来检查电子器件的电特性。另外，专利文献1的检查装置具有通过载置台内的制冷剂流路、加热器来控制载置台的温度的温度控制装置，以在检查器件的电特性时再现该电子器件的装设环境。
另外，在专利文献2中记载了使用冷却水和热电转换模块通过滑动模式来进行晶圆的温度控制。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平10-135315号公报
专利文献2：日本特开2002-318602号公报
发明内容
发明要解决的问题
本公开提供一种即使在温度控制对象物发热的情况下也能够高精度且高速地对温度控制对象物的温度进行反馈控制的温度控制装置、温度控制方法以及检查装置。
用于解决问题的方案
本公开的一个方式所涉及的温度控制装置对温度控制对象物的温度进行控制，所述温度控制装置具备：加热机构，其具有对所述温度控制对象物进行加热的加热源；冷却机构，其具有对所述温度控制对象物进行冷却的冷却源；红外线传感器，其测定所述温度控制对象物的温度；以及温度控制器，其基于来自所述红外线传感器的测定信号，通过包括滑动模式控制的控制系统来控制所述加热机构和所述冷却机构，来对所述控制对象物的温度进行反馈控制。
发明的效果
根据本公开，提供一种即使在温度控制对象物发热的情况下也能够高精度且高速地对温度控制对象物的温度进行反馈控制的温度控制装置、温度控制方法以及检查装置。
附图说明
图1是表示一个实施方式所涉及的检查装置的概要结构的立体图。
图2是以截面表示图1的检查装置的一部分的主视图。
图3是概要性地表示作为检查对象基板的晶圆的结构的俯视图。
图4是概要性地表示载置台的上部结构、装设有红外线传感器的探针卡以及温度控制装置的截面图，是示出进行检查时的状态的图。
图5是表示红外线传感器的其它安装方法的截面图。
图6是概要性地表示加热机构的结构的截面图。
图7是用于说明滑动模式控制的图。
图8是表示温度控制器的第一例的控制块的框图。
图9是表示图8的温度控制器的第一例中的滑动模式控制器的内部的框图。
图10是表示图9的滑动模式控制器的非线性输入部的框图。
图11是表示图8的温度控制器的第一例中的冷却模式控制器和切换控制器的结构及其信号的发送接收的框图。
图12是表示加热设备模型的内部的框图。
图13是表示第二例的温度控制器的控制块的框图。
图14是表示图13的温度控制器的第二例中的冷却模式控制器和切换控制器的内部及其信号的发送接收的框图。
附图标记说明
1：检查装置；2：检查部；3：装载器；4：测试器；10：载置台；12：探针卡；12a：探针；13：接口；15：控制部；20：温度控制装置；30、30′：温度控制器；31a：温度传感器；32a：制冷剂流路；40：加热机构；41：LED；50：冷却机构；52：制冷剂配管；53：可变流量阀；54：高速阀；71：滑动模式控制器；72：冷却模式控制器；73、73′：切换控制器；74：加热设备模型；77：加法器；80：红外线传感器；D：电子器件；W：晶圆。
具体实施方式
下面，参照附图来说明实施方式。
<检查装置>
首先，对一个实施方式所涉及的检查装置进行说明。
图1是表示一个实施方式所涉及的检查装置的概要结构的立体图，图2是以截面表示图1的检查装置的一部分的主视图。
如图1和图2所示，检查装置1是对形成于作为基板的晶圆W上的多个电子器件的各自的电特性进行检查的装置，其具备检查部2、装载器3以及测试器4。
检查部2具有内部为中空的壳体11，在壳体11内具有对作为检查对象的晶圆W进行吸附固定的载置台10。另外，载置台10构成为能够通过移动机构(未图示)在水平方向和铅垂方向上自由移动。在载置台10的下方设置有控制载置台的温度的温度控制装置20。在后文中详细说明温度控制装置20。
在检查部2中的该载置台10的上方以与该载置台10相向的方式配置探针卡12。探针卡12具有作为触头的多个探针12a。另外，探针卡12经由接口13来与测试器4连接。在各探针12a与晶圆W的各电子器件的电极接触时，各探针12a从测试器4经由接口13向电子器件供给电力、或者将来自电子器件的信号经由接口13传递到测试器4。因而，接口13和探针12a作为向电子器件供给电力(功率)的供给构件发挥功能。
装载器3具有壳体14，在壳体14内配置有收容有晶圆W的搬送容器即FOUP(未图示)。另外，装载器3具有搬送装置(未图示)，通过搬送装置将FOUP中收容的晶圆W取出并且搬送到检查部2的载置台10。另外，通过搬送装置搬送结束了电特性的检查的在载置台10上的晶圆W，并且收容到FOUP。
另外，在装载器3的壳体14内设置有进行作为检查对象的电子器件的温度控制等各种控制的控制部15。
控制部15包括计算机，具有温度控制装置20中包括的温度控制器30。控制部15除了温度控制器30以外还具有主控制部，通过主控制部来控制检查装置的各结构部的动作，该主控制部具有控制检查装置1的各结构部的多个控制功能部。另外，控制部15具有输入装置、输出装置、显示装置、存储装置。主控制部对各结构部进行的控制是通过内置于存储装置中的存储介质(硬盘、光盘、半导体存储器等)中存储的作为控制程序的处理制程来执行的。
此外，控制部15也可以设置在检查部2的壳体11内。
在检查部2的壳体11设置有构成控制部15的一部分的用户接口部18。用户接口部18用于向用户显示信息或者供用户输入指示，例如由触摸面板、键盘等输入部以及液晶显示器等显示部构成。
测试器4具有测试板(省略图示)，该测试板再现搭载有电子器件的母板的电路结构的一部分。测试板与测试器计算机17连接，该测试器计算机17基于来自检查对象的电子器件的信号来判断该电子器件的好坏。在测试器4中，通过更换上述测试板，能够再现多种母板的电路结构。
此外，探针卡12、接口13、测试器4构成检查机构。
在检查电子器件的电特性时，测试器计算机17向经由各探针12a而与电子器件连接的测试板发送数据。然后，测试器计算机17基于来自该测试板的电信号来判定所发送的数据是否被该测试板正确地进行了处理。
如图3所示，作为检查对象基板的晶圆W具有多个电子器件D，所述多个电子器件D是通过对大致圆板状的硅基板实施蚀刻处理、布线处理而在该硅基板的表面上彼此隔开规定间隔地形成的。在电子器件D的表面形成有电极E，该电极E与该电子器件D的内部的电路元件电连接。通过向电极E施加电压，能够向各电子器件D的内部的电路元件流通电流。
<温度控制装置>
接着，使用图4来说明温度控制装置20的结构。图4是概要性地表示载置台10的上部结构、装设有红外线传感器的探针卡12的结构以及温度控制装置20的截面图，示出了进行检查时的状态。
如图4所示，载置台10具有有底构件32和盖构件31。盖构件31经由密封环33安装在有底构件32上。晶圆W被吸附保持在盖构件31上。
盖构件31形成为圆板状，例如由SiC构成。SiC的热导率和杨氏模量高。另外，针对来自后述的加热机构40的LED 41的光的吸收效率也高，能够利用来自加热机构40的光更有效地将盖构件31进行加热。
在盖构件31的上表面形成有用于吸附晶圆W的吸附孔(省略图示)。另外，在盖构件31中，在俯视观察时的彼此分离的位置埋设有多个温度传感器31a。作为这种温度传感器，一般使用热电偶。
有底构件32形成为直径与盖构件31的直径大致相同的圆板状，由后述的相对于来自LED的光的波长而言透明的材料构成。在有底构件32的上部形成有用于流动制冷剂的槽，盖构件31覆盖该槽来形成制冷剂流路32a。即，载置台10在内部具有制冷剂流路32a。
探针卡12具有基底基板121和多层陶瓷基板122，从多层陶瓷基板122突出有多个探针12a。在多层陶瓷基板122装设有在进行检查时测定电子器件D的温度的红外线传感器80。红外线传感器为根据与被测定物的物体温度相应地辐射出的红外线量来检测该被测定物的温度的非接触型温度传感器。作为红外线传感器80，能够应用以往使用的各种元件，例如能够列举热敏二极管。也可以将红外线传感器以红外线摄像机、辐射温度计的方式来使用。红外线传感器的响应速度为10msec以下，是非常高速的。
在图4中示出了将红外线传感器80装设于探针卡12的多层陶瓷基板122的外周部并从探针12a的外侧测定电子器件D的周边部的温度的例子。
如图5所示，也可以是，作为多层陶瓷基板122使用红外线透射材料，将红外线传感器80设置于多层陶瓷基板122的上部中央(探针12a的上方位置)，从探针12a的上方测定电子器件D的中央部的温度。
温度控制装置20具有加热机构40、冷却机构50以及温度控制器30。温度控制装置20控制加热机构40进行的加热、冷却机构50进行的冷却以及温度控制器30对加热/冷却进行的控制，以使得在载置台10上的晶圆W形成的电子器件D的温度固定为目标温度。
加热机构40构成为光照射机构，通过对载置台10的盖构件31照射光来将该盖构件31进行加热，由此将晶圆W进行加热，并将形成在晶圆W上的电子器件D进行加热
加热机构40以与载置台10的同晶圆W载置面相反一侧的面、即有底构件32的下表面相向的方式配置。加热机构40具有朝向晶圆W照射光的多个LED41来作为加热源。具体地说，加热机构40具有在基座42的表面搭载有多个LED单元43的结构，所述LED单元43是将多个LED 41单元化所得到的。例如如图5所示，加热机构40中的LED单元43具有：俯视时为正方形状的单元43a，其以与电子器件D(参照图3)对应的方式排列；以及俯视时为非正方形状的单元43b，其设置在所述单元43a的外周。通过单元43a和43b来覆盖基座42的大致整个表面，能够从LED单元43的LED 41至少向盖构件31中的搭载晶圆W的部分整体照射光。
各LED 41例如射出近红外光。从LED 41射出的光(下面也称为“LED光”。)透过包括由光透射构件构成的载置台10的有底构件32。在制冷剂通路32a中流动的制冷剂由使来自LED 41的光透过的材料构成，透过了有底构件32的光透过在制冷剂流路32a中流动的制冷剂并入射到盖构件31。在来自LED 41的光是近红外光的情况下，作为构成有底构件32的光透射构件，能够使用聚碳酸酯、石英、聚氯乙烯、丙烯酸树脂或玻璃。这些材料容易加工或成形。
在加热机构40中，入射到载置台10的载置晶圆W的盖构件31的LED光被LED单元43的单位控制。因而，加热机构40能够只向盖构件31的任意的部位照射LED光、或者能够使照射的光的强度在任意的部位与其它部位中不同。
冷却机构50具有：冷却单元51、制冷剂配管52、可变流量阀53以及高速阀54。冷却单元51存积制冷剂，将制冷剂的温度控制为规定的温度。作为制冷剂，例如使用作为能够使从LED 41照射的光透过的液体的水。制冷剂配管52与设置在有底构件32的侧部的供给口32b及排出口32c连接，且与冷却单元51连接。通过设置于制冷剂配管52的泵(未图示)，经由制冷剂配管52向制冷剂流路32a循环供给冷却单元51内的制冷剂。可变流量阀53在制冷剂配管52上设置于冷却单元51的下游侧，高速阀54设置于在冷却单元51的下游侧绕过可变流量阀53的旁路配管52a。可变流量阀53能够设定流量，以所设定的流量的固定量供给制冷剂。另外，高速阀54能够高速地进行开闭(打开/关闭)，高速地进行在旁路配管52a中流动的制冷剂的供给/停止供给。
<温度控制器>
接着，详细地说明温度控制器30。
在进行电子器件D的检查时，温度控制器30接受由上述的红外线传感器80测定出的电子器件D的温度的测定信号，基于该测定信号，通过包括滑动模式控制的控制系统来控制加热机构40和冷却机构50，来对电子器件D的温度进行反馈控制。由此，实施高精度的温度控制。另外，在进行检查时以外的时刻，将温度测定的信号切换到在载置台10的盖构件31设置的温度传感器31a来进行温度控制。
滑动模式控制是以将状态约束为状态空间内预先设定的切换超平面(切换面)的方式在切换超平面的上下切换控制的控制方法。在控制对象的初始状态为切换超平面外的情况下，使控制对象的状态在有限时间内到达/约束为切换超平面(到达模式)。当控制对象的状态到达切换超平面后，使状态一边在切换超平面上进行滑动动作一边向目标值收敛(滑动模式)。滑动模式控制的控制输入u为线性项(线性控制操作量)ul与非线性项(非线性控制操作量)unl的和，能够由下式表示。
u＝-(SB)-1SAx-K(SB)-1·sgn(σ)
＝-(SB)-1{SAx+K·sgn(σ)}
σ＝Sx
SAx为线性项，K·sgn(σ)为非线性项。A、B是状态方程式的矩阵，S和K是控制参数。函数sgn表示不连续的函数，sgn(σ)为滑动模式的切换函数。能够通过线性控制的框架来设计切换超平面，在滑动模式下，通过非线性项使得一边在极短时间内在图7所示的区域II与区域I之间往返一边在切换超平面上前进。即，在滑动模式下，线性项(线性控制操作量)将控制系统的状态设为在切换超平面上控制误差最小，非线性项(非线性控制操作量)是当存在模型化误差、不确定的干扰时使控制系统的状态趋向切换超平面。由此，能够以极高的精度进行温度控制。
下面，说明温度控制器30的优选的例子。其中，温度控制器30只要为包括滑动模式控制的控制系统即可，不限定于以下的例子。
[温度控制器的第一例]
在温度控制器30的第一例中，通过滑动模式控制和冷却模式控制来进行温度控制，所述滑动模式控制是将向作为加热源的LED 41投入的功率(电流值输出)作为操作量的控制，所述冷却模式控制是将向作为冷却源的高速阀投入的功率(即高速阀的开闭信号)作为操作量的控制。
由此，相比于使用将向作为加热源的LED 41投入的功率(电流值输出)作为操作量的滑动模式控制的情况，能够增大吸热，来应对更大的发热干扰。
图8是示出第一例的温度控制器30的控制块的图。在本例中，温度控制器30具有滑动模式控制器71、冷却模式控制器72、切换控制器73以及加热设备模型(Plant model)74。
滑动模式控制器71将向加热机构40的LED 41投入的功率(作为电流值输出)作为操作量输出，来进行温度控制。在滑动模式控制器71中，如图9所示，输入电子器件D的估计温度x，通过线性项(线性增益项)和由非线性输入部75生成的非线性项(非线性增益项)形成控制输入u。如图10所示，非线性输入部75根据切换函数σ、SWgain：k以及SWita：η，来生成非线性输入(非线性项)：unl。unl用以下的式表示。
unl＝-k·σ/(|σ|+η)
η为颤振抑制项。非线性输入(非线性项)：unl将切换频率设为无限，因此状态量在转换超平面附近颤振(高频振动)。因此，使用η抑制颤振来使输入平滑化。
图11是表示冷却模式控制器72和切换控制器73的内部的框图。
冷却模式控制器72将向作为冷却源的高速阀54投入的功率(高速阀54的开闭信号)作为操作量来进行冷却控制。由此，控制向载置台10的制冷剂流路32a供给的制冷剂的量来进行电子器件D的温度控制。冷却模式控制器72的输出是通过吸热模型基于制冷剂流量和吸热系数计算出的。在图11中，吸热系数表示为-0.4，但这只是一例，该值根据电子器件等发生变化。
切换控制器73将滑动模式控制器的非线性项unl的值用作切换信号。即，切换控制器73根据非线性项unl的值来决定是直接使用滑动模式控制器71的输出(控制输入)、还是不使用滑动模式控制器71的输出而将冷却模式控制器72的输出用作第二操作量。
直接使用滑动模式控制器71的输出(控制输入)是将滑动模式控制器71的输出作为第一操作量输出到作为加热源的LED 41。
将冷却模式控制器72的输出用作第二操作量是将作为冷却模式控制器72的冷却源的高速阀的输出用作第二操作量。
具体地说，在非线性项unl的值为正(切换超平面的一侧；图7的区域I)的情况下，切换控制器73直接将滑动模式控制器71的输出作为第一操作量来输出到LED 41。另外，在非线性项unl的值为负(切换超平面的另一侧；图7的区域II)的情况下，将作为冷却模式控制器72的冷却源的高速阀的输出(高速阀的开闭信号)用作第二操作量。高速阀的开闭时间为0.1sec以下的高速，高速阀54能够追随基于非线性项unl的高速切换来进行开闭，从而能够高控制性地进行温度控制。
加热设备模型74为作为温度控制对象的电子器件D(载置台10)的物理模型，是如图12所示那样的模型。而且，将从切换控制器73输出的信号输入到加热设备模型74，经过在加热设备模型74中进行必要的运算来得到控制信号。
通过温度控制器30，在对冷却机构50的可变流量阀53进行操作以使制冷剂流量成为了固定流量的状态下进行电子器件D的温度控制。即，利用温度控制器30，通过将向作为加热源的LED 41投入的功率作为操作量的滑动模式控制和将向作为冷却源的高速阀54投入的功率(高速阀开闭信号)作为操作量的冷却模式控制来进行温度控制。此时，利用切换控制器73根据非线性项unl的值来决定是直接使用非线性项unl进行滑动模式控制、还是将非线性项unl用作高速阀54的开闭信号来进行冷却模式控制。在滑动模式控制的非线性项unl的值为正的情况下，直接利用将向LED 41投入的功率作为操作量的滑动模式控制来进行温度控制。在滑动模式控制的非线性项unl的值为负的情况下，将非线性项unl作为高速阀54的开闭信号来输入，并将LED 41的滑动模式控制切换为冷却模式控制。此时，在温度控制中不使用滑动模式控制器71的输出。通过使用冷却模式控制，能够相比于断开了LED 41的情况将电子器件D进一步冷却。由此，即使在从测试器4向电子器件D的施加电压(电力)大且存在非常大的发热的情况下，也能够确保电子器件D的温度控制性。
[温度控制器的第二例]
温度控制器的第二例的基本结构与第一例相同，但如后述的图13所示，控制方式与第一例不同。
与第一例同样地，在本例的温度控制器中也根据电子器件D的温度估计结果来进行基于滑动模式控制的控制，该滑动模式控制将向作为加热源的LED 41投入的功率(电流值输出)作为操作量。另外，与第一例的温度控制器同样地，在本例的温度控制器中，除了进行滑动模式控制以外，还进行将向高速阀投入的功率(即高速阀的开闭信号)作为操作量的冷却模式控制。但是，本例的温度控制器与第一例的温度控制器的不同点在于：在冷却模式时还向作为加热源的LED 41发送控制信号。
下面，将本例的温度控制器设为温度控制器30′来详细地进行说明。
图13是表示温度控制器30′的控制块的图。温度控制器30′具有滑动模式控制器71、冷却模式控制器72、加法器77、切换控制器73′以及加热设备模型74。滑动模式控制器71、冷却模式控制器72以及加热设备模型74的基本结构与第一例的温度控制器30相同。
图14是表示冷却模式控制器72、加法器77以及切换控制器73′的结构及其信号的发送接收的框图。
如上述那样，冷却模式控制器72将向作为冷却源的高速阀54投入的功率(高速阀54的开闭信号)作为操作量来进行冷却控制。由此，控制向载置台10的制冷剂流路32a供给的制冷剂的量来对电子器件D进行温度控制。冷却模式控制器72的输出是通过吸热模型基于制冷剂流量和吸热系数计算出的。在图14中，吸热系数表示为-20，但这只是一例，该值根据电子器件等发生变化。
与第一例的切换控制器73同样地，切换控制器73′将滑动模式控制器的非线性项unl的值用作切换信号。而且，切换控制器73′根据非线性项unl的值来决定是直接使用滑动模式控制器71的输出、还是使用第二操作量。切换控制器73′使用通过加法器77将滑动模式控制器71的输出与冷却模式控制器72的输出相加得到的输出来作为第二操作量。即，第二操作量是将从滑动模式控制器71向作为加热源的LED 41的输出与作为冷却模式控制器72的冷却源的高速阀的输出相加所得到的值。
直接使用滑动模式控制器71的输出(控制输入)是将滑动模式控制器71的输出作为第一操作量来输出到作为加热源的LED 41。
具体地说，在非线性项unl的值为正(切换超平面的一侧；图7的区域I)的情况下，切换控制器73′直接将滑动模式控制器71的输出作为第一操作量来输出到LED 41。另外，在非线性项unl的值为负(切换超平面的另一侧；图7的区域II)的情况下，将使滑动模式控制器71的输出与作为冷却模式控制器72的冷却源的高速阀的输出(高速阀的开闭信号)相加所得到的值用作第二操作量。
如上所述，在冷却模式控制器72中，使开闭时间为0.1sec以下的高速地进行动作的高速阀54追随基于非线性项unl的高速切换来进行开闭。由此，能够将电子器件D冷却到超过使LED 41关闭的情况，在电子器件D中存在非常大的发热的情况下能确保电子器件D的温度控制性。另外，作为第二操作量，不仅包括这种冷却模式控制器72的高速阀的输出，还加上滑动模式控制器71的输出，由此能够缓和骤冷的过渡响应从而获得良好的控制性。
<检查装置进行的检查处理>
接着，说明使用检查装置1对晶圆W进行的检查处理的一例。
首先，利用搬送装置将晶圆W从装载器3的FOUP取出、并且搬送并载置到载置台10上。接着，将载置台10移动到规定的位置。
然后，使加热机构40的所有LED 41点亮，基于从盖构件31的温度传感器31a获取的信息，调整来自LED 41的光输出并通过可变流量阀53调整在载置台10内的制冷剂流路32a中流动的制冷剂的流量，以使盖构件31的温度在面内均匀。
在该状态下，使载置台10移动来使设置在载置台10的上方的探针12a与晶圆W的作为检查对象的电子器件D的电极E接触。另外，将向温度控制器30发送温度数据的温度传感器切换为红外线传感器80。
之后，通过使继电器62连接到测试器4侧的布线61侧，并向所有探针12a输入检查用的信号。在该状态下，开始进行电子器件D的检查。
在上述检查期间，通过温度控制装置20来进行电子器件D的温度控制。在温度控制装置20中，通过红外线传感器80来测定电子器件D的温度，基于该测定温度，通过包括温度控制器30(30′)的滑动模式控制的控制系统来控制加热机构40和冷却机构50，来对电子器件D的温度进行反馈控制。
在上述的专利文献1的检查装置中，在检查电子器件的电特性时，通过载置台内的制冷剂流路、加热器来进行载置台的温度控制，以再现该电子器件的安装环境。
另一方面，在最近，伴随着通用CPU的高集成化、时钟速度上升的影响以及人工智能的应用范围的扩大，针对GPU的应对增加，因此电子器件的发热密度趋于增大。由于GPU同时执行多个运算，因此发热量也不断增大。因此，可能会在电子器件的检查期间产生发热干扰而导致电子器件发生问题。但是，在上述专利文献1中，未示出解决这样的发热干扰的方法。
因此，在本实施方式中，在进行电子器件的检查时，考虑电子器件的大的发热，利用包括精度高的滑动模式控制的控制系统来进行反馈控制。这样的利用包括滑动模式控制的控制系统进行的反馈控制需要高速响应，与此对应地需要高速地反馈温度。有时在电子器件中组装有PN结、环形振荡器等温度测定电路，在该情况下，能够通过这些温度测定电路高速地反馈电子器件的温度。但是，并非在所有电子器件中组装温度测定电路。在未组装这样的温度测定电路的情况下，以往不得不通过设置于载置台10(盖构件31)的热电偶等温度传感器31a来进行温度测定，并且基于该温度来进行温度控制。
但是，一般来说，使热电偶等温度传感器为被埋入载置台10(盖构件31)内的状态，使得热传递花费时间，还存在接触电阻，因此温度到达温度传感器为止的时间会产生浪费。因此，难以应对高速响应时的高速反馈控制。
对此，在本实施方式中，将用红外线传感器80用作检查时的温度传感器。红外线传感器80为非接触传感器，而且响应速度为10msec以下，是非常高速的。因此，在使用包括当电子器件D的发热干扰大时也能够高精度地控制电子器件D的温度的滑动模式控制的控制系统的情况下，能够应对该控制系统所要求的高速的反馈控制。即，即使在检查期间电子器件D发热的情况下，也能够高精度且高速地对电子器件D的温度进行反馈控制。
在上述第一例的温度控制器30中，通过将向作为加热源的LED 41投入的功率作为操作量的滑动模式控制以及将向作为冷却源的高速阀54投入的功率(高速阀开闭信号)作为操作量的冷却模式控制来进行温度控制。此时，切换控制器73如上述那样根据非线性项unl的值来决定是直接使用滑动模式控制器71的输出(控制输入)、还是将非线性项unl用作高速阀54的开闭信号来进行冷却模式控制。而且，在电子器件D的发热大且滑动模式控制的非线性项unl为负的情况下，通过切换控制器73切换为冷却模式控制。由此，相比于断开了LED 41的情况能够使载置台10进一步冷却，冷却能力被强化，即使在产生了非常大的发热的情况下，也能够充分冷却电子器件D，来以良好的控制性进行电子器件D的温度控制。因此，相比于将制冷剂流量设为固定且仅通过将向LED 41投入的功率作为操作量的滑动模式控制来进行电子器件D的温度控制的情况，能够应对更大的发热。此外，从尽可能减少时间浪费的观点出发，期望此时的高速阀54的位置极力靠近载置台10。
并且，由于使用高速阀54进行冷却模式控制，因此能够追随被用作切换信号的非线性项unl的正负的变动来将高速阀54进行开闭，从而能够高精度地进行冷却控制。
在上述第二例的温度控制器30′中，切换控制器73′根据非线性项unl的值来决定是直接使用滑动模式控制器71的输出、还是使用将滑动模式控制器71的输出和冷却模式控制器72的输出相加所得到的第二操作量。更具体地说，作为非线性项unl为负的情况下的第二操作量，不仅使用冷却模式控制器72的高速阀的输出，还加上滑动模式控制器71的输出。由此，除了第一例的温度控制器30的效果以外，还能够减小电流值的振幅并且减少高速阀54的打开频度，起到能够进行振幅更小的平稳的温度控制的效果。
虽然在第一例的温度控制器30中控制性良好，但在非线性项unl为负的情况下，仅高速阀54进行动作，因此有时会成为骤冷的过渡响应。也就是说，为了弥补通过切换控制器73使高速阀54打开时的电子器件D的温度下降，需要增大LED 41的输出，另外，进行下一次冷却的定时(使高速阀打开的定时)也提前。因此，在利用切换控制器73进行控制时，具有电流值的振幅变大并且高速阀54的打开频度变多的倾向。与此相对地，在第二例的温度控制器30′中，在高速阀54的动作期间也同时向LED 41发送控制信号，因此能够缓和骤冷的过渡响应，从而能够减小电流值的振幅，并且减少高速阀54的打开频度。由此，起到能够进行振幅更小的平稳的温度控制的效果。
此外，关于电子器件的检查，也可以对多个器件统一进行，另外，也可以如DRAM等所采用的成批接触探测那样对所有电子器件成批进行检测。在任意情况下，均能够如上述那样并用将LED 41的功率作为操作量的滑动模式控制和基于高速阀的开闭的冷却模式控制，由此以良好的控制性对作为检查对象的电子器件的温度进行电子器件的温度控制。
<其它应用>
以上说明了实施方式，但是应该认为此次公开的实施方式在所有方面均为例示，而非制限性的。上述的实施方式也可以在不脱离所附的权利要求书及其主旨的情况下以各种方式下进行省略、置换、变更。
例如，在上述实施方式中说明了将LED用作加热源的情况，但加热源不限于LED，也可以是电阻加热器等其它加热源。另外，在上述实施方式中，示出了列举晶圆上电子器件(芯片)来作为温度控制对象的例子，但并不限于此。另外，示出了将温度控制装置应用于检查装置的情况，但并不限于此。

Claims (26)

1.一种温度控制装置，对温度控制对象物进行温度控制，所述温度控制装置具备：
加热机构，其具有对所述温度控制对象物进行加热的加热源；
冷却机构，其具有对所述温度控制对象物进行冷却的冷却源；
红外线传感器，其测定所述温度控制对象物的温度；以及
温度控制器，其基于来自所述红外线传感器的测定信号，通过包括滑动模式控制的控制系统来控制所述加热机构和所述冷却机构，来对所述控制对象物的温度进行反馈控制，
其中，所述温度控制器具有：
滑动模式控制器，其将向所述加热源投入的功率作为操作量；
冷却模式控制器，其将向所述冷却源投入的功率作为操作量；以及
切换控制器，其根据作为所述滑动模式控制器的输出的线性项和非线性项中的所述非线性项的值，来决定是直接将所述滑动模式控制器的输出作为第一操作量输出到所述加热源、还是不使用所述滑动模式控制器的输出而使用所述冷却模式控制器的输出来作为第二操作量。
2.根据权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于，
所述红外线传感器包括热敏二极管。
3.根据权利要求1或2所述的温度控制装置，其特征在于，
所述冷却机构通过制冷剂来对所述温度控制对象物进行冷却，所述冷却源为将制冷剂的流路进行开闭的高速阀，所述冷却模式控制器的输出为针对所述高速阀的开闭信号。
4.根据权利要求1或2所述的温度控制装置，其特征在于，
所述加热源为LED，所述第一操作量为向LED投入的电流值。
5.根据权利要求1或2所述的温度控制装置，其特征在于，
所述温度控制对象物为设置于基板的电子器件。
6.一种温度控制装置，对温度控制对象物进行温度控制，所述温度控制装置具备：
加热机构，其具有对所述温度控制对象物进行加热的加热源；
冷却机构，其具有对所述温度控制对象物进行冷却的冷却源；
红外线传感器，其测定所述温度控制对象物的温度；以及
温度控制器，其基于来自所述红外线传感器的测定信号，通过包括滑动模式控制的控制系统来控制所述加热机构和所述冷却机构，来对所述控制对象物的温度进行反馈控制，
其中，所述温度控制器具有：
滑动模式控制器，其将向所述加热源投入的功率作为操作量；
冷却模式控制器，其将向所述冷却源投入的功率作为操作量；以及
切换控制器，其根据作为所述滑动模式控制器的输出的线性项和非线性项中的所述非线性项的值，来决定是直接将所述滑动模式控制器的输出作为第一操作量输出到所述加热源、还是使用将所述滑动模式控制器的输出与所述冷却模式控制器的输出相加得到的输出来作为第二操作量。
7.根据权利要求6所述的温度控制装置，其特征在于，
所述红外线传感器包括热敏二极管。
8.根据权利要求6或7所述的温度控制装置，其特征在于，
所述冷却机构通过制冷剂来对所述温度控制对象物进行冷却，所述冷却源为将制冷剂的流路进行开闭的高速阀，所述冷却模式控制器的输出为针对所述高速阀的开闭信号。
9.根据权利要求6或7所述的温度控制装置，其特征在于，
所述加热源为LED，所述第一操作量为向LED投入的电流值。
10.根据权利要求6或7所述的温度控制装置，其特征在于，
所述温度控制对象物为设置于基板的电子器件。
11.一种温度控制方法，用于对温度控制对象物进行温度控制，所述温度控制方法包括以下工序：
通过红外线传感器来测定温度控制对象物的温度；以及
基于来自所述红外线传感器的测定信号，通过包括滑动模式控制的控制系统来控制对所述温度控制对象物进行加热的加热机构和对所述温度控制对象物进行冷却的冷却机构，来对所述控制对象物的温度进行反馈控制，
其中，控制所述温度控制对象物的温度的工序包括以下工序：
将向对所述温度控制对象物进行加热的加热源投入的功率作为操作量来进行滑动模式控制；
将向对所述温度控制对象物进行冷却的冷却源投入的功率作为操作量来进行冷却模式控制；以及
根据作为所述滑动模式控制的输出的线性项和非线性项中的所述非线性项的值，来决定是直接将所述滑动模式控制的输出作为第一操作量输出到所述加热源、还是不使用所述滑动模式控制的输出而使用所述冷却模式控制的输出来作为第二操作量。
12.根据权利要求11所述的温度控制方法，其特征在于，
所述温度控制对象物为设置于基板的电子器件。
13.一种温度控制方法，用于对温度控制对象物进行温度控制，所述温度控制方法包括以下工序：
通过红外线传感器来测定温度控制对象物的温度；以及
基于来自所述红外线传感器的测定信号，通过包括滑动模式控制的控制系统来控制对所述温度控制对象物进行加热的加热机构和对所述温度控制对象物进行冷却的冷却机构，来对所述控制对象物的温度进行反馈控制，
其中，控制所述温度控制对象物的温度的工序包括以下工序：
将向对所述温度控制对象物进行加热的加热源投入的功率作为操作量来进行滑动模式控制；
并用所述滑动模式控制和冷却模式控制，所述冷却模式控制是将向对所述温度控制对象物进行冷却的冷却源投入的功率作为操作量的控制；以及
根据作为所述滑动模式控制的输出的线性项和非线性项中的所述非线性项的值，来决定是直接将所述滑动模式控制的输出作为第一操作量输出到所述加热源、还是使用将所述滑动模式控制的输出与所述冷却模式控制的输出相加得到的输出来作为第二操作量。
14.根据权利要求13所述的温度控制方法，其特征在于，
所述温度控制对象物为设置于基板的电子器件。
15.一种检查装置，具备：
载置台，其用于载置设置有多个电子器件的基板；
检查机构，其使探针与设置于所述载置台上的基板的所述电子器件电接触来检查该电子器件；以及
温度控制装置，其对所述电子器件进行温度控制，
其中，所述温度控制装置具备：
加热机构，其具有对所述电子器件进行加热的加热源；
冷却机构，其具有对所述电子器件进行冷却的冷却源；
红外线传感器，其测定所述电子器件的温度；以及
温度控制器，其基于来自所述红外线传感器的测定信号，通过包括滑动模式控制的控制系统来控制所述加热机构和所述冷却机构，来对所述电子器件的温度进行反馈控制，
其中，所述温度控制器具有：
滑动模式控制器，其将向所述加热源投入的功率作为操作量；
冷却模式控制器，其将向所述冷却源投入的功率作为操作量；以及
切换控制器，其根据作为所述滑动模式控制器的输出的线性项和非线性项中的所述非线性项的值，来决定是直接将所述滑动模式控制器的输出作为第一操作量输出到所述加热源、还是不使用所述滑动模式控制器的输出而使用所述冷却模式控制器的输出来作为第二操作量。
16.根据权利要求15所述的检查装置，其特征在于，
所述红外线传感器设置于所述检查机构。
17.根据权利要求16所述的检查装置，其特征在于，
所述检查机构具备具有所述探针的探针卡，所述红外线传感器设置于所述探针卡的外周部或所述探针卡的所述探针的上方位置。
18.根据权利要求15至17中的任一项所述的检查装置，其特征在于，
所述载置台具有测定所述基板的温度的温度传感器，在利用所述检查机构进行所述电子器件的检查时以外的时刻，使用所述温度传感器的测定信号来作为所述温度控制器的温度信息。
19.根据权利要求15至17中的任一项所述的检查装置，其特征在于，
所述冷却机构通过制冷剂来对所述电子器件进行冷却，所述冷却源为将制冷剂的流路进行开闭的高速阀，所述冷却模式控制器的输出为针对所述高速阀的开闭信号。
20.根据权利要求15至17中的任一项所述的检查装置，其特征在于，
所述加热源为LED，所述第一操作量为向LED投入的电流值。
21.一种检查装置，具备：
载置台，其用于载置设置有多个电子器件的基板；
检查机构，其使探针与设置于所述载置台上的基板的所述电子器件电接触来检查该电子器件；以及
温度控制装置，其对所述电子器件进行温度控制，
其中，所述温度控制装置具备：
加热机构，其具有对所述电子器件进行加热的加热源；
冷却机构，其具有对所述电子器件进行冷却的冷却源；
红外线传感器，其测定所述电子器件的温度；以及
温度控制器，其基于来自所述红外线传感器的测定信号，通过包括滑动模式控制的控制系统来控制所述加热机构和所述冷却机构，来对所述电子器件的温度进行反馈控制，
其中，所述温度控制器具有：
滑动模式控制器，其将向所述加热源投入的功率作为操作量；
冷却模式控制器，其将向所述冷却源投入的功率作为操作量；以及
切换控制器，其根据作为所述滑动模式控制器的输出的线性项和非线性项中的所述非线性项的值，来决定是直接将所述滑动模式控制器的输出作为第一操作量输出到所述加热源、还是使用将所述滑动模式控制器的输出与所述冷却模式控制器的输出相加得到的输出来作为第二操作量。
22.根据权利要求21所述的检查装置，其特征在于，
所述红外线传感器设置于所述检查机构。
23.根据权利要求22所述的检查装置，其特征在于，
所述检查机构具备具有所述探针的探针卡，所述红外线传感器设置于所述探针卡的外周部或所述探针卡的所述探针的上方位置。
24.根据权利要求21至23中的任一项所述的检查装置，其特征在于，
所述载置台具有测定所述基板的温度的温度传感器，在利用所述检查机构进行所述电子器件的检查时以外的时刻，使用所述温度传感器的测定信号来作为所述温度控制器的温度信息。
25.根据权利要求21至23中的任一项所述的检查装置，其特征在于，
所述冷却机构通过制冷剂来对所述电子器件进行冷却，所述冷却源为将制冷剂的流路进行开闭的高速阀，所述冷却模式控制器的输出为针对所述高速阀的开闭信号。
26.根据权利要求21至23中的任一项所述的检查装置，其特征在于，
所述加热源为LED，所述第一操作量为向LED投入的电流值。
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