CN114096933B - 温度控制装置、温度控制方法和检查装置 - Google Patents

温度控制装置、温度控制方法和检查装置 Download PDF

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Abstract

本发明的温度控制装置进行温度控制对象物的温度控制，并包括：加热机构，其具有对温度控制对象物进行加热的加热源；温度测量器，其测量温度控制对象物的附近温度；温度推算部，其利用对加热源供给的功率、对温度控制对象物供给的功率和附近温度，动态地推算温度控制对象物的温度；以及温度控制器，其基于温度控制对象物的推算温度，控制对加热源供给的功率来控制温度控制对象物的温度。

Description

温度控制装置、温度控制方法和检查装置
技术领域
本发明涉及温度控制装置、温度控制方法和检查装置。
背景技术
在半导体制造工艺中，在半导体晶片(以下简称为晶片)上形成具有规定的电路图案的大量电子器件。对所形成的电子器件进行电气特性等的检查，甄别为为合格品和不合格品。
在专利文献1中，记载了一种在各电子器件被分割之前的晶片的状态下检查电子器件的电特性的检查装置。该检查装置包括具有多个针状的探针的探针卡、载置的晶片载置台和测试器。在该检查装置中，使探针卡的各探针接触到与形成于晶片的电子器件的电极对应地设置的电极焊盘、焊料凸块，使来自电子器件的信号向测试器传递而检查电子器件的电特性。另外，专利文献1的检查装置具有在检查器件的电特性时，为了再现该电子器件的安装环境，利用载置台内的致冷剂流路、加热器来控制载置台的温度的温度控制装置。
另一方面，在专利文献2中记载了如下技术：在单个电子器件进行检查时，根据规定的热传递常数和电功率消耗量静态地推算作为检查对象的电子器件的温度，基于此进行电子器件的温度控制。
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：日本专利第4703850号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明提供即使在温度控制对象物发热的情况下也能够高精度地推算温度控制对象物的温度而进行温度控制的温度控制装置、温度控制方法和检查装置。
用于解决技术问题的技术方案
本发明的一个方式的温度控制装置是进行温度控制对象物的温度控制的温度控制装置，其包括：加热机构，其具有对上述温度控制对象物进行加热的加热源；温度测量器，其测量上述温度控制对象物的附近温度；温度推算部，其利用对上述加热源供给的功率、对上述温度控制对象物供给的功率和上述附近温度，动态地推算上述温度控制对象物的温度；以及温度控制器，其基于上述温度控制对象物的推算温度，控制对上述加热源供给的功率来控制上述温度控制对象物的温度。
发明效果
依照本发明，提供即使在温度控制对象物发热的情况下也能够高精度地推算温度控制对象物的温度而进行温度控制的温度控制装置、温度控制方法和检查装置。
附图说明
图1是表示一实施方式的检查装置的概略结构的立体图。
图2是以截面表示图1的检查装置的一部分的正视图。
图3是概略地表示作为检查对象基片的晶片的结构的俯视图。
图4是概略地表示工作台的上部结构和温度控制装置的截面图。
图5是概略地表示加热机构的结构的俯视图。
图6是概略地表示电子器件的温度测量用电路的结构的图。
图7是表示温度推算部中的基本的观测系统的框图。
图8是表示在图7的观测系统中考虑了从测试器向电子器件供给的电功率的扩展观测系统的框图。
图9是表示将扩展观测系统更换为一般观测系统时的框图。
图10是用于说明滑模控制的图。
图11是表示第一例的温度控制器的控制模块的框图。
图12是表示图11的第一例的温度控制器中的滑模控制器的内部的框图。
图13是表示图12的滑模控制器的非线性输入单元的框图。
图14是表示图11的第一例的温度控制器中的冷却模式控制器和切换控制器的结构以及这些信号的接收及发送的框图。
图15是表示对象模型的内部的框图。
图16是表示第二例的温度控制器的控制模块的框图。
图17是表示图16的第二例的温度控制器中的冷却模式控制器和切换控制器的内部以及这些信号的接收及发送的框图。
具体实施方式
以下，参照附图，对实施方式进行说明。
＜检查装置＞
首先，对一个实施方式的检查装置进行说明。
图1是表示一个实施方式的检查装置的概略结构的立体图，图2是以截面表示图1的检查装置的一部分的正视图。
如图1和图2所示，检查装置1进行在作为基片的晶片W上形成的多个电子元件各自的电特性的检查，包括检查部2、装载机3和测试器4。
检查部2具有内部中空的壳体11，在壳体11内具有对作为检查对象的晶片W进行吸附固定的工作台10。另外，工作台10构成为利用移动机构(未图示)而能够在水平方向和铅垂方向上移动。在工作台10的下方设置有对工作台的温度进行控制的温度控制装置20。关于温度控制装置20，将在后面详细说明。
在检查部2中的该工作台10的上方，以与该工作台10相对的方式配置探针卡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与测试器4连接。在各探针12a与晶片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向电子器件供给电功率，或者将来自电子器件的信号经由接口13向测试器4传递。因此，接口13和探针12a作为对电子器件供给电功率(power：功率)的供给部件发挥功能。
装载机3具有壳体14，在壳体14内配置有作为收纳有晶片W的输送容器的FOUP(未图示)。另外，装载机3具有输送机构(未图示)，利用输送装置取出收纳于FOUP的晶片W并将其输送到检查部2的工作台10。另外，通过输送装置输送电气特性的检查已结束的工作台10上的晶片W，并将其收纳到FOUP。
另外，在装载机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和对各电子器件中的电位差生成电路(省略图示)中的电位差进行测量的电位差测量单元16。电位差生成电路例如是二极管、晶体管或电阻。电位差测量单元16与接口13连接，获取向与上述电位差生成电路对应的2个电极接触的2个探针12a间的电位差，将获取到的电位差传递给控制部15。关于接口13中的来自各探针12a和电位差测量单元16的配线的连接结构，在后文说明。
控制部15包括计算机，具有温度控制装置20所包含的温度推算部60和温度控制器30。控制部15除了温度推算部60和温度控制器30以外，还具有主控制部，该主控制部具有控制检查装置1的各构成部的多个控制功能部，利用主控制部控制检查装置的各构成部的动作。另外，控制部15具有输入装置、输出装置、显示装置、存储装置。由主控制部进行的各构成部的控制，利用存储在内置于存储装置的存储介质(硬盘、光盘、半导体存储器等)中的控制程序即处理方案来执行。
另外，控制部15、电位差测量单元16也可以设置在检查部2的壳体11内，此外，电位差测量单元16也可以设置在探针卡12。
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、键盘等输入部和液晶显示器等显示部构成。
测试器4具有对搭载电子器件的母板的电路结构的一部分进行再现的测试板(省略图示)。测试板与基于来自作为检查对象的电子器件的信号，判断该电子器件的好坏的测试计算机17连接。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。
另外，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，测试计算机17向经由各探针12a与电子器件连接的测试板发送数据。然后，测试计算机17基于来自该测试板的电信号判断所发送的数据是否被该测试板正确地处理了。
如图3所示，作为检查对象基片的晶片W具有多个电子器件D，该多个电子器件D是通过对大致圆板状的硅基片实施蚀刻处理、布线处理而在其表面相互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。通过对电极E施加电压，能够使电流流向各电子器件D的内部的电路元件。
＜温度控制装置＞
接着，使用图4，对温度控制装置20的结构进行说明。图4是概略地表示工作台10的上部结构和温度控制装置20的截面图。
如图4所示，工作台10具有有底圆筒部件32和盖部件31。盖部件31经由密封圈33安装在有底圆筒部件32上。晶片W被吸附保持在盖部件31之上。
盖部件31形成为圆板状，例如由SiC构成。SiC的热传导率和杨氏模量高。另外，对来自后述的加热机构40的LED41的光的吸收效率也高，能够利用来自加热机构40的光高效地对盖部件31进行加热。另外，SiC能够在成形为生片之后进行烧结而形成，能够减少加工量。
在盖部件31的上表面形成有用于吸附晶片W的吸附孔(省略图示)。另外，在盖部件31中，在俯视观察时彼此隔开间隔的位置埋设有多个温度传感器31a。
有底圆筒部件32形成为与盖部件31大致相同的直径，由对来自后述的LED的光的波长透明的材料构成。有底圆筒部件32的内部成为用于使致冷剂流动的槽，该槽被盖部件31覆盖而形成致冷剂流路32a。即，工作台10在内部具有致冷剂流路32a。
温度控制装置20具有加热机构40、冷却机构50、温度推算部60和温度控制器30。温度控制装置20通过加热机构40的加热和冷却机构50的冷却进行控制，使得在工作台10上的晶片W形成的电子器件D的温度稳定在目标温度。
加热机构40构成为光照射机构，对工作台10的盖部件31照射光而对该盖部件31进行加热，由此对晶片W进行加热，对形成于晶片W上的电子器件D进行加热。
加热机构40被配置成与工作台10的与晶片W载置面相反一侧的面、即有底圆筒部件32的下表面相对。加热机构40具有作为加热源向晶片W照射光的多个LED41。具体而言，加热机构40具有在基体42的表面搭载有多个LED单元43的结构，该LED单元43由多个LED41单元化而构成。例如如图5所示，加热机构40中的LED单元43具有以与电子器件D(参照图3)对应的方式排列的俯视呈正方形的单元43a和设置于其外周的俯视呈非正方形状的单元43b。利用单元43a和43b覆盖基体42的大致整个面，能够从LED单元43的LED41至少向盖部件31中的搭载晶片W的部分整体照射光。
各LED41例如出射近红外光。从LED41出射的光(以下，也称为“LED光”)透射由光透射部件构成的工作台10的有底圆筒部件32。在致冷剂通路32a中流动的致冷剂由来自LED41的光可透射的材料构成，透射了有底圆筒部件32后的光透射在致冷剂流路32a中流动的致冷剂，并入射到盖部件31。在来自LED41的光为近红外光的情况下，作为构成有底圆筒部件32的光透射部件，能够使用聚碳酸酯、石英、聚氯乙烯、丙烯酸树脂或者玻璃。这些材料容易加工或成形。
在加热机构40中，入射到工作台10的载置晶片W的盖部件31的LED光以LED单元43为单位被控制。因此，加热机构40能够仅对盖部件31中的任意部位照射LED光，或者使照射的光的强度在任意部位与其他部位不同。
冷却机构50具有致冷单元51、致冷剂配管52、可变流量阀53和高速阀54。致冷单元51贮存致冷剂，并将致冷剂的温度控制在规定温度。作为致冷剂，例如使用从LED41照射的光可透射的液体即水。致冷剂配管52与设置于有底圆筒部件32的侧部的供给口32b和排出口32c连接，并且与致冷单元51连接。利用设置于致冷剂配管52的泵(未图示)，将致冷单元51内的致冷剂经由致冷剂配管52循环供给到致冷剂流路32a。可变流量阀53设置于致冷剂配管52的致冷单元51的下游侧，高速阀54设置于在致冷单元51的下游侧绕过可变流量阀53的旁通配管52a。可变流量阀53能够设定流量，以设定的流量的恒定量(一定量)供给致冷剂。另外，高速阀54高速地开闭(接通/断开)，能够高速地进行在旁通配管52a中流动的致冷剂的供给/停止。
温度推算部60例如使用在检查中从测试器4向电子器件D供给的电功率、对加热电子器件D的照射LED施加的施加电功率(照射LED热量)和电子器件D的附近温度(例如温度传感器31a的检测值)来推算电子器件D的温度。温度推算部60的详细内容将在后文说明。来自温度测量用电路80的信号也被输入到温度推算部60。
温度测量用电路80构成为能够测量电子器件D的温度，如图6所示，各探针12a通过配置于接口13的多个配线81与测试器4连接。在将和电子器件D中的电位差生成电路(例如，二极管)的2个电极E接触的2个探针12a与测试器4连接的2个配线81，分别设置有继电器82。另外，继电器82也能够与电位差测量单元16的配线83连接。即，各继电器82能够将各电极E的电位向测试器4和电位差测量单元16中的任一者切换地传递。例如，在进行电子器件D的电特性的检查时，在向各电极E施加安装时电压后，在规定的时机(timing)向电位差测量单元16传递将各电极E的电位。已知在上述电位差生成电路中流过规定的电流时产生的电位差根据温度的不同而不同。因此，能够基于电子器件D的电位差生成电路的电位差、即电位差生成电路的2个电极E(探针12a)间的电位差，测量电子器件D的温度。温度测量用电路80由电子器件D中的电位差生成电路、与该2个电极接触的2个探针12a、将它们连接的2个配线81、继电器82、配线83和电位差测量单元16构成。但是，在检查中，继电器82大多与测试器4侧的配线81侧连接，因此温度测量用电路80例如仅在温度推算部60的系统确定(identification，识别)时使用电子器件D的温度，在电子器件D的温度控制中使用由温度推算部60推算出的温度。
温度控制器30基于由温度推算部60推算的电子器件D的推算温度，利用加热机构40和冷却机构50来控制电子器件D的温度。
＜温度推算部＞
接着，对温度推算部60详细地进行说明。
温度推算部60使用如上所述均能够测量的[1]在检查中从测试器4向电子器件D供给的电功率、[2]对加热电子器件D的照射LED施加的施加电功率(照射LED热量)和[3]电子器件D的附近温度，动态地推算电子器件D的温度。
具体而言，温度推算部60将能够测量的上述[1]、[2]作为操作量，将[3]作为输出，利用由动态模型表示电子器件D的发热引起的温度上升的动态系统(动态控制系统)，来推算电子器件温度。在该情况下，在所构建的动态系统中，电子器件D的发热引起的温度上升是无法直接测量的内部状态，这样的无法测量的内部状态能够通过构建使用观测器的观测系统(观测控制系统)来推算。以往已知有使用观测器来推算未知量这一技术。
图7表示基本的观测系统61。将动态系统62作为LED加热系统。u(t)是照射LED热量，y(t)是电子器件D的附近温度。附近温度是指在电子器件D附近测量的温度。在本例中，将吸附晶片的盖部件(晶片卡盘)31的温度传感器31a的检测值用作附近温度。观测器63利用上述u(t)、y(t)，推算无法测量的电子器件的内部状态即电子器件D的发热引起的温度上升。作为推算方法，能够使用指定观测器的极来决定观测器增益h的方法。由此，能够预先确定系统矩阵A、b、c，使用这些系统矩阵、直接观测到的照射LED热量和温度传感器信号，来推算电子器件的温度。
观测器的理论如下所述。
系统的状态方程式为以下的式(1)所记载的状态方程式。y是输出。
Figure GDA0003803522200000081
制作以下的式(2)所示的进行状态推算的复制体(copy)。
Figure GDA0003803522200000082
在(2)的状态量上追加h项以使得输出相同时，则如式(3)。
Figure GDA0003803522200000083
Figure GDA0003803522200000084
此处，使
Figure GDA0003803522200000091
时，则成为以下的式(4)。
Figure GDA0003803522200000092
因此，若A-hc具有稳定的极，则e收敛为零。
以上是将动态系统作为LED加热系统时的基本的观测系统，但在本实施方式中，构建考虑了从测试器4向电子器件D供给的电功率的扩展观测系统。
像这样，通过使用考虑了从测试器4向电子器件D供给的电功率的扩展观测系统，能够将以往仅被当做干扰获取的从测试器4向电子器件D供给的电功率，作为操作量来获取。由此，能够利用观测器来推算考虑了来自测试器的电功率的电子器件D的温度作为状态量。这样推算出的电子器件D的温度成为输出，由温度控制器30进行温度控制。
图8表示此时的扩展观测系统65。此处，在图7的动态系统62和观测器63中，增加了从测试器4向电子器件D供给电功率的电功率供给电路部64。若确定从测试器4向电子器件D供给的电功率至状态量的传递函数，则如以下的式(5)。
Figure GDA0003803522200000093
若将图8所示的扩展观测系统65更换为图7那样的一般观测系统，则如图9所示。66为动态系统，67为观测器。u*(t)是包括照射LED热量和从测试器4向电子器件D供给的电功率在内的输入。扩展观测系统65的状态方程式成为以下的式(6)所记载的状态方程式。
Figure GDA0003803522200000101
y＝cω
Figure GDA0003803522200000102
此处，pl是原来的系统，d是从测试器去往电子器件D的电功率，α、β是其参数。
与基本的系统同样地，制作以下的式(7)所示的扩展系统的状态复制体。
Figure GDA0003803522200000103
使用观测器67来推算电子器件D的温度，使用该推算出的电子器件温度，利用温度控制器30进行温度控制。
另外，在本实施方式中，作为附近温度，使用设置于盖部件31的温度传感器31a的测量值，但不限于此。例如，也可以在将探针12a与测试器4连接的接口部的一部分即弹簧针安装温度传感器，使用该温度传感器的测量值，还可以使用基于荧光纤维温度计的测量值。
＜温度控制器＞
接着，对温度控制器30详细地进行说明。
温度控制器30使用由上述的温度推算部60推算出的电子器件D的温度(结温，Junction Temperature)来控制电子器件D的温度。
以下，对温度控制器30的优选例进行说明。但是，温度控制器30的控制方式没有特别限定，能够采用以往使用的各种控制方式。
[温度控制器的第一示例]
温度控制器30的第一例通过将对作为加热源的LED41供给的功率(电流值输出)作为操作量的滑模控制和将对作为冷却源的高速阀供给的功率(即高速阀的开闭信号)作为操作量的冷却模式控制，来进行温度控制。
滑模控制(滑动模式控制)是在切换超平面的上下切换控制以将状态约束在状态空间内的预先设定的切换超平面(切换面)的控制方法。当控制对象的初始状态处于切换超平面外时，使控制对象的状态在有限时间内到达/约束于切换超平面(到达模式)。在控制对象的状态到达切换超平面后，一边使状态在切换超平面上进行滑动动作一边使之向目标值收敛(滑动模式)。滑模控制的控制输入u是线性项(线性控制操作量)ul与非线性项(非线性控制操作量)unl之和，可以用以下的式子表示。
u＝-(SB)-1SAx-K(SB)-1·sgn(σ)
＝-(SB)-1{SAx+K·sgn(σ)}
σ＝Sx
SAx是线性项，K·sgn(σ)是非线性项。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)是滑动模式的切换函数。切换超平面能够由线性控制的框架设计，在滑动模式中，在切换超平面上，利用非线性项，在切换超平面上以极短的时间在图10所示的区域II和区域I往返移动。即，在滑动模式中，线性项(线性控制操作量)使控制系统的状态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)在存在建模误差或不确定的干扰时使控制系统的状态趋向切换超平面。
图11是表示第一例的温度控制器30的控制模块的图。在本例中，温度控制器30具有滑模控制器71、冷却模式控制器72、切换控制器73和对象模型74。
滑模控制器71将对加热机构40的LED41供给的功率(作为电流值输出)作为操作量输出，进行温度控制。在滑模控制器71中，如图12所示，输入电子器件D的推算温度x，利用线性项(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13所示，非线性输入部75利用切换函数σ、SWgain：k、SWita：η，生成非线性输入(非线性项)：unl。unl由以下的式子表示。
unl＝-k·σ/(|σ|+η)
η是振荡抑制项。由于非线性输入(非线性项)：unl将切换频率设为无限，因此状态量在切换超平面附近振荡(高频振动)。因此，使用η来抑制振荡而使输入平滑。
图14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将对作为冷却源的高速阀54供给的功率(高速阀54的开闭信号)作为操作量来进行冷却控制。由此，控制对工作台10的致冷剂流路32a供给的致冷剂的量，进行电子器件D的温度控制。冷却模式控制器72的输出是基于致冷剂流量和吸热系数利用吸热模型来计算的。在图14中，将吸热系数表示为-0.4，但这只不过是一个例子，其值根据电子器件等而变化。
切换控制器73将滑模控制器的非线性项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，决定是直接使用滑模控制器71的输出(控制输入)，还是不使用滑动控制器71的输出而将冷却模式控制器72的输出用作第二操作量。
直接使用滑模控制器71的输出(控制输入)是指将滑模控制器71的输出作为第一操作量输出到作为加热源的LED41。
将冷却模式控制器72的输出用作第二操作量时，将冷却模式控制器72的冷却源即高速阀的输出用作第二操作量。
具体而言，切换控制器73在非线性项unl的值为正(切换超平面的一侧；图10的区域I)时，将滑模控制器71的输出直接作为第一操作量输出到LED41。另外，在非线性项unl的值为负(切换超平面的另一侧；图10的区域II)时，将冷却模式控制器72的冷却源即高速阀的输出(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以下时为高速，高速阀54能够跟随基于非线性项unl的高速切换而进行开闭，能够高控制性地进行温度控制。
对象模型74是作为温度控制对象的电子器件D(工作台10)的物理模型，如图15所示。从切换控制器73输出的信号被输入到对象模型74，经过对象模型74中的必要运算而得到控制信号。
电子器件D的温度控制是一边利用冷却机构50的可变流量阀53使致冷剂以一定流量在致冷剂流路32a中流动并吸热，一边利用温度控制器30进行的。即，利用温度控制器30进行温度控制，该温度控制基于将对作为加热源的LED41供给的功率作为操作量的滑模控制、和将对作为冷却源的高速阀54供给的功率(高速阀开闭信号)作为操作量的冷却模式控制。此时，利用切换控制器73，根据非线性项unl的值，决定是直接使用非线性项unl来进行滑模控制，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。当滑模控制的非线性项unl的值为正时，直接进行基于将对LED41供给的功率作为操作量的滑模控制的温度控制。当滑模控制的非线性项unl的值为负时，将非线性项unl作为高速阀54的开闭信号输出，将LED41的滑模控制切换为冷却模式控制。此时，温度控制中不使用滑模控制器71的输出。通过使用冷却模式控制，与LED41关断的情况相比能够使电子器件D进一步冷却。由此，即使在从测试器4向电子器件D施加的施加电压(电功率)大且有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16所示，控制方式与第一例不同。
在本例的温度控制器中，也与第一例同样地，基于电子器件D的温度推算结果，进行基于将对作为加热源的LED41供给的功率(电流值输出)作为操作量的滑模控制的控制。另外，在本例的温度控制器中，与第一例的温度控制器同样地，除了滑模控制以外，还进行将对高速阀供给的功率(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，在冷却模式时也对作为加热源的LED41发送控制信号。
以下，将本例的温度控制器作为温度控制器30’详细地进行说明。
图16是表示温度控制器30’的控制模块的图。温度控制器30’具有滑模控制器71、冷却模式控制器72、加法器77、切换控制器73’和对象模型74。滑模控制器71、冷却模式控制器72、对象模型74的基本结构与第一例的温度控制器30相同。
图17是表示冷却模式控制器72、加法器77和切换控制器73’的结构以及它们的信号的接收及发送的框图。
如上所述，冷却模式控制器72将对作为冷却源的高速阀54供给的功率(高速阀54的开闭信号)作为操作量来进行冷却控制。由此，控制对工作台10的致冷剂流路32a供给的致冷剂的量，对电子器件D进行温度控制。冷却模式控制器72的输出是基于致冷剂流量和吸热系数利用吸热模型来计算的。在图17中，将吸热系数表示为-20，但这只不过是一个例子，其值根据电子器件等而变化。
切换控制器73’与第一例的切换控制器73同样地，将滑模控制器的非线性项unl的值用作切换信号。然后，切换控制器73’根据非线性项unl的值，决定直接使用滑模控制器71的输出还是使用第二操作量。切换控制器73’使用由加法器77将滑动模式输出和冷却模式控制器72的输出相加而得的操作量，作为第二操作量。即，第二操作量是将从滑模控制器71对作为加热源的LED41的输出和冷却模式控制器72的冷却源即高速阀的输出相加而得的量。
直接使用滑模控制器71的输出(控制输入)是指将滑模控制器71的输出作为第一操作量输出到作为加热源的LED41。
具体而言，当非线性项unl的值为正(切换超平面的一侧；图10的区域I)时，切换控制器73’将滑模控制器71的输出直接作为第一操作量输出到LED41。另外，当非线性项unl的值为负(切换超平面的另一侧；图10的区域II)时，切换控制器73’将滑模控制器71的输出和冷却模式控制器72的冷却源即高速阀的输出(高速阀的开闭信号)相加而得的值用作第二操作量。
在冷却模式控制器72中，如上所述，使开闭时间为0.1sec以下高速地动作的高速阀54跟随基于非线性项unl的高速的切换而开闭。由此，与LED41关断的情况相比能够使电子器件D进一步冷却，确保电子器件D中有非常大的发热时的电子器件D的温度控制性。另外，作为第二操作量，不仅是这种冷却模式控制器72的高速阀的输出，通过加上滑模控制器71的输出，能够缓和骤冷的过渡响应而得到良好的控制性。
＜检查装置的检查处理＞
接着，对使用检查装置1对晶片W进行的检查处理的一例进行说明。
首先，利用输送装置从装载机3的FOUP取出晶片W，将其输送并载置于工作台10。接着，将工作台10移动到规定的位置。
然后，使加热机构40的全部LED41点亮，基于从盖部件31的温度传感器31a获取的信息，利用可变流量阀53调整来自LED41的光输出和在工作台10内的致冷剂流路32a中流动的致冷剂的流量，以使得盖部件31的温度在面内变得均匀。
在该状态下，使工作台10移动，使设置于工作台10的上方的探针12a与晶片W的作为检查对象的电子器件D的电极E接触。使继电器82与电位差测量单元16的配线83连接，利用电位差测量单元16获取作为检查对象的电子器件D中的上述电位差生成电路的电位差，进行温度推算部60的系统确定。
之后，通过使继电器82与测试器4侧的配线81侧连接，对探针12a输入检查用的信号。由此，开始电子器件D的检查。
在上述检查中，由温度控制装置20进行电子器件D的温度控制。在温度控制装置20中，由温度推算部60推算电子器件D的温度，使用推算出的电子器件D的温度利用温度控制器30(30’)控制电子器件D的温度。
近来，随着通用CPU的高集成化、时钟速度上升的影响和人工智能的应用范围扩大，向GPU的应用增加，由此，电子器件的发热密度增大。特别是GPU同时执行多个运算，因此发热量也不断增大。
因此，在检查电子器件时，需要考虑电子器件的较大发热来进行温度控制。在电子器件中，有时组装有PN结、环形振荡器等温度测量电路，利用该温度测量电路能够测量电子器件的温度来进行温度控制。
但是，并不是在所有的电子器件安装温度测量电路，也存在无法直接测量温度的电子器件，因此人们需要高精度地推算电子器件的温度的技术。
上述专利文献2在利用电子器件单体进行检查时，根据规定的热传递常数和电功率消耗量静态地推算电子器件的温度，进行电子器件的温度控制。但是，热传递系数是动态的特性，在如专利文献2那样的静态的推算中，有可能产生推算精度不足的情况。另外，热传递系数根据发热源与传递部件的接触状态而变化，若接触状态变化则直接成为电子器件温度的误差。
对此，在本实施方式中，利用温度推算部60，使用[1]检查中从测试器4向电子器件D供给的电功率、[2]对加热电子器件D的照射LED施加的施加电功率(照射LED热量)和[3]电子器件D的附近温度，动态地推算电子器件D的温度。具体而言，温度推算部60将上述[1]、[2]作为操作量，将[3]作为输出，根据电子器件D的发热用动态模型表示温度上升，推算电子器件温度。
这样，由于使用根据电子器件D的发热用动态模型表示温度上升的动态系统，所以即使在从测试器4向电子器件D供给电功率而电子器件D发热的情况下，也能够高精度地推算电子器件D的温度，能够实现高精度的温度控制。另外，由于根据操作量、对电子器件D供给的电功率(消耗电功率)、附近温度(例如工作台温度)来推算电子器件温度，所以模型化误差少。而且，由于动态地推算，所以响应速度也提高。
另外，由电子器件D的发热引起的温度上升是无法直接观测的内部状态，但通过使用观测器，能够比较容易地进行电子器件温度的推算。
另外，一直以来，在进行形成于晶片的电子器件的检查的检查装置中，未考虑电子器件的发热对电子器件温度的影响，但在温度推算部60中，通过用动态模型来表示电子器件D的发热引起的温度上升，能够考虑电子器件D的发热来高精度地推算电子器件温度。
另外，由于能够在形成于晶片的状态下考虑电子器件的发热来推算电子器件温度，因此，不仅能够进行与专利文献2的静态的温度推算相比更高精度的电子器件温度的推算，还不需要检查时的封装成本。
另外，在有白噪声这样的系统中，能够校正该误差量，进行电子器件温度的推算。因此，对于本实施方式那样的使负载功率动态地变化的系统是有效的。
另外，在使用第一例的温度控制器30作为温度控制器的情况下，进行温度控制，该温度控制基于将对作为加热源的LED41供给的功率作为操作量的滑模控制、和将对作为冷却源的高速阀54供给的功率(高速阀开闭信号)作为操作量的冷却模式控制。此时，切换控制器73如上所述根据非线性项unl的值，决定是直接使用滑模控制器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。也能够仅通过使致冷剂流量为一定的并将对LED41供给的功率作为操作量的滑模控制，来进行电子器件D的温度控制，但在该情况下，若电子器件D的发热变大，则也会产生无法进行充分的温度控制的情况。
对此，在第一例的温度控制器30中，在进行滑模控制时，在电子器件D的发热大而滑模控制的非线性项unl为负的情况下，利用切换控制器73切换为冷却模式控制。由此，与LED41关断的情况相比能够使工作台10进一步冷却，冷却能力得到强化。因此，即使在电子器件D中有非常大的发热的情况下，也能够将电子器件D的温度充分地冷却，能够以良好的控制性进行电子器件D的温度控制。另外，从尽可能减少无用时间的观点出发，此时的高速阀54的位置优选尽量接近工作台10。
另外，由于使用高速阀54进行冷却模式控制，所以能够跟随作为切换信号使用的非线性项unl的正负的变动而对高速阀54进行开闭，能够高精度地进行冷却控制。
另外，在使用第二例的温度控制器30’作为温度控制器的情况下，切换控制器73’根据非线性项unl的值，决定是直接使用滑模控制器71的输出，还是使用将滑动模式输出和冷却模式控制器72的输出相加而得的第二操作量。
在上述第一例中，冷却模式控制器72跟随基于非线性项unl的高速的切换，使开闭时间为0.1sec以下高速地动作的高速阀54开闭。由此，与LED41关断的情况相比能够使电子器件D进一步冷却，确保在有非常大的发热干扰时的电子器件D的温度控制性。
但是，在第一例的温度控制器30中，虽然控制性良好，但在非线性项unl为负的情况下仅进行高速阀54的动作，因此有时成为骤冷的过渡响应。即，为了补偿利用切换控制器73打开高速阀54时的电子器件D的温度降低，需要增大LED41的输出，另外，进行下一次冷却的时机(将高速阀打开的时机)也提前。因此，在利用切换控制器73进行控制时，存在电流值的振幅大且高速阀54的打开的频率变高的倾向。
与此相对，在第二例的温度控制器30’中，作为非线性项unl为负时的第二操作量，不仅为这样的冷却模式控制器72的高速阀的输出，还加上滑模控制器71的输出。这样一来，由于在高速阀54的动作中也同时对LED41发送控制信号，因此具有能够缓和骤冷的过渡响应这样的优点。因此，除了第一例的温度控制器30的效果以外，还起到如下效果：能够减小电流值的振幅并且降低高速阀54的打开频率，能够进行振幅更小且平滑的温度控制。
另外，电子器件的检查可以一并对多个器件进行，另外，也可以如在DRAM等中采用的一并接触探测那样一并对全部电子器件进行。在任意情况下，对于作为检查对象的电子器件的温度，通过如上述那样并用将LED41的功率作为操作量的滑模控制和基于高速阀的开闭的冷却模式控制，都能够以良好的控制性进行电子器件的温度控制。
＜其他应用＞
以上，对实施方式进行了说明，但应该认为本次公开的实施方式在所有方面都是例示而不是限制性的。上述的实施方式可以在不脱离所附权利要求及其主旨的情况下以各种方式进行省略、置换、变更。
例如，在上述实施方式中，对使用LED作为加热源的情况进行了说明，但加热源不限于LED，也可以是电阻加热器等其他加热源。另外，在上述实施方式中，作为温度控制对象，以晶片上的电子器件(芯片)为例进行了表示，但不限于此。另外，给出了将温度控制装置应用于检查装置的情况，但不限于此。
附图标记说明
1：检查装置，2：检查部，3：装载机，4：测试器，10：工作台，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：致冷剂流路，40：加热机构，41：LED，50：冷却机构，52：致冷剂配管，53：可变流量阀，54：高速阀，60：温度推算部，61：观测系统，62、66：动态系统，63、67：观测器，64：电功率供给电路部，71：滑模控制器，72：冷却模式控制器，73、73’：切换控制器，74：对象模型，77：加法器，D：电子器件，W：晶片。

Claims (18)

1.一种温度控制装置，其特征在于：
所述温度控制装置进行温度控制对象物的温度控制，并包括：
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；
温度测量器，其测量所述温度控制对象物的附近温度；
温度推算部，其利用对所述加热源供给的功率、对所述温度控制对象物供给的功率和所述附近温度，动态地推算所述温度控制对象物的温度；以及
温度控制器，其基于所述温度控制对象物的推算温度，控制对所述加热源供给的功率来控制所述温度控制对象物的温度，
所述温度控制装置还包括冷却机构，所述冷却机构具有对所述温度控制对象物进行冷却的冷却源，
所述温度控制器包括：
滑模控制器，其将对所述加热源供给的功率作为操作量；
冷却模式控制器，其将对所述冷却源供给的功率作为操作量；以及
切换控制器，其根据作为所述滑模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，决定是将所述滑模控制器的输出作为第一操作量输出到所述加热源，还是将所述冷却模式控制器的输出作为第二操作量输出到所述冷却源。
2.如权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于：
所述冷却机构利用致冷剂对所述温度控制对象物进行冷却，所述冷却源是对致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是对所述高速阀的开闭信号。
3.一种温度控制装置，其特征在于：
所述温度控制装置进行温度控制对象物的温度控制，并包括：
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；
温度测量器，其测量所述温度控制对象物的附近温度；
温度推算部，其利用对所述加热源供给的功率、对所述温度控制对象物供给的功率和所述附近温度，动态地推算所述温度控制对象物的温度；以及
温度控制器，其基于所述温度控制对象物的推算温度，控制对所述加热源供给的功率来控制所述温度控制对象物的温度，
所述温度控制装置还包括冷却机构，所述冷却机构具有对所述温度控制对象物进行冷却的冷却源，
所述温度控制器包括：
滑模控制器，其将对所述加热源供给的功率作为操作量；
冷却模式控制器，其将对所述冷却源供给的功率作为操作量；以及
切换控制器，其根据作为所述滑模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，决定是将所述滑模控制器的输出作为第一操作量输出到所述加热源，还是将所述滑模控制器的输出和所述冷却模式控制器的输出相加而得的值用作第二操作量，
所述第二操作量不仅为所述冷却模式控制器的输出，还加上所述滑模控制器的输出。
4.如权利要求1或3所述的温度控制装置，其特征在于：
所述温度推算部利用动态控制系统来推算所述温度控制对象物的温度，其中，所述动态控制系统将对所述加热源供给的功率和对所述温度控制对象物供给的功率作为操作量，并将所述附近温度作为输出值。
5.如权利要求4所述的温度控制装置，其特征在于：
所述温度推算部利用由所述动态控制系统和观测器构成的观测控制系统来推算所述温度控制对象物的温度。
6.如权利要求1或3所述的温度控制装置，其特征在于：
所述温度推算部的所述温度测量器测量保持所述温度控制对象物的保持部的温度、或对所述温度控制对象物供给功率的供给部件的温度，作为所述附近温度。
7.如权利要求3所述的温度控制装置，其特征在于：
所述冷却机构利用致冷剂对所述温度控制对象物进行冷却，所述冷却源是对致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是对所述高速阀的开闭信号。
8.如权利要求1或3所述的温度控制装置，其特征在于：
所述加热源是LED，所述第一操作量是对LED供给的电流值。
9.如权利要求1或3所述的温度控制装置，其特征在于：
所述温度控制对象物是形成于基片的电子器件。
10.一种温度控制方法，其特征在于：
所述温度控制方法进行温度控制对象物的温度控制，并包括：
利用对加热所述温度控制对象物的加热源供给的功率、对所述温度控制对象物供给的功率和所述温度控制对象物的附近温度，来动态地推算所述温度控制对象物的温度的步骤；以及
基于所述温度控制对象物的推算温度，控制对所述加热源供给的功率来控制所述温度控制对象物的温度的步骤，
控制所述温度控制对象物的温度的步骤包括：
将对所述加热源供给的功率作为操作量来进行滑模控制的步骤；
将对冷却所述温度控制对象物的冷却源供给的功率作为操作量来进行冷却模式控制的步骤；以及
根据作为所述滑模控制中的输出的线性项和非线性项中的所述非线性项的值，决定是将所述滑模控制的输出作为第一操作量输出到所述加热源，还是将所述冷却模式控制的输出作为第二操作量输出到所述冷却源的步骤。
11.一种温度控制方法，其特征在于：
所述温度控制方法进行温度控制对象物的温度控制，并包括：
利用对加热所述温度控制对象物的加热源供给的功率、对所述温度控制对象物供给的功率和所述温度控制对象物的附近温度，来动态地推算所述温度控制对象物的温度的步骤；以及
基于所述温度控制对象物的推算温度，控制对所述加热源供给的功率来控制所述温度控制对象物的温度的步骤，
控制所述温度控制对象物的温度的步骤包括：
将对加热所述温度控制对象物的加热源供给的功率作为操作量来进行滑模控制的步骤；
并用所述滑模控制和冷却模式控制的步骤，其中，所述冷却模式控制将对冷却所述温度控制对象物的冷却源供给的功率作为操作量；以及
根据作为所述滑模控制中的输出的线性项和非线性项中的所述非线性项的值，决定是将所述滑模控制的输出作为第一操作量输出到所述加热源，还是将所述滑模控制的输出和所述冷却模式控制的输出相加而得的值用作第二操作量的步骤，
所述第二操作量不仅为所述冷却模式控制的输出，还加上所述滑模控制的输出。
12.如权利要求10或11所述的温度控制方法，其特征在于：
在所述动态地推算温度控制对象物的温度的步骤中，利用动态控制系统来推算所述温度控制对象物的温度，其中，所述动态控制系统将对所述加热源供给的功率和对所述温度控制对象物供给的功率作为操作量，并将所述附近温度作为输出值。
13.如权利要求12所述的温度控制方法，其特征在于：
在所述动态地推算温度控制对象物的温度的步骤中，利用由所述动态控制系统和观测器构成的观测控制系统来推算所述温度控制对象物的温度。
14.如权利要求10或11所述的温度控制方法，其特征在于：
所述温度控制对象物是形成于基片的电子器件。
15.一种检查装置，其特征在于，包括：
工作台，其载置形成有多个电子器件的基片；
检查机构，其使探针与在所述工作台上的基片形成的所述电子器件电接触来检查该电子器件；和
进行所述电子器件的温度控制的温度控制装置，
所述温度控制装置包括：
加热机构，其具有对所述电子器件进行加热的加热源；
温度测量器，其测量所述电子器件的附近温度；
温度推算部，其利用对所述加热源供给的功率、对所述电子器件供给的功率和所述附近温度，动态地推算所述电子器件的温度；以及
温度控制器，其基于所述电子器件的推算温度，控制对所述加热源供给的功率来控制所述电子器件的温度，
所述温度控制装置还包括冷却机构，所述冷却机构具有对所述电子器件进行冷却的冷却源，
所述温度控制器包括：
滑模控制器，其将对所述加热源供给的功率作为操作量；
冷却模式控制器，其将对所述冷却源供给的功率作为操作量；以及
切换控制器，其根据作为所述滑模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，决定是将所述滑模控制器的输出作为第一操作量输出到所述加热源，还是将所述冷却模式控制器的输出作为第二操作量输出到所述冷却源。
16.一种检查装置，其特征在于，包括：
工作台，其载置形成有多个电子器件的基片；
检查机构，其使探针与在所述工作台上的基片形成的所述电子器件电接触来检查该电子器件；和
进行所述电子器件的温度控制的温度控制装置，
所述温度控制装置包括：
加热机构，其具有对所述电子器件进行加热的加热源；
温度测量器，其测量所述电子器件的附近温度；
温度推算部，其利用对所述加热源供给的功率、对所述电子器件供给的功率和所述附近温度，动态地推算所述电子器件的温度；以及
温度控制器，其基于所述电子器件的推算温度，控制对所述加热源供给的功率来控制所述电子器件的温度，
所述温度控制装置还包括冷却机构，所述冷却机构具有对所述电子器件进行冷却的冷却源，
所述温度控制器包括：
滑模控制器，其将对所述加热源供给的功率作为操作量；
冷却模式控制器，其将对所述冷却源供给的功率作为操作量；以及
切换控制器，其根据作为所述滑模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，决定是将所述滑模控制器的输出作为第一操作量输出到所述加热源，还是将所述滑模控制器的输出和所述冷却模式控制器的输出相加而得的值用作第二操作量，
所述第二操作量不仅为所述冷却模式控制器的输出，还加上所述滑模控制器的输出。
17.如权利要求15或16所述的检查装置，其特征在于：
所述温度推算部利用动态控制系统来推算所述电子器件的温度，其中，所述动态控制系统将对所述加热源供给的功率和对所述电子器件供给的功率作为操作量，并将所述附近温度作为输出值。
18.如权利要求17所述的检查装置，其特征在于：
所述温度推算部利用由所述动态控制系统和观测器构成的观测控制系统来推算所述电子器件的温度。
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