DE112016002379T5

DE112016002379T5 - Abschirmplatte und Messvorrichtung

Info

Publication number: DE112016002379T5
Application number: DE112016002379.0T
Authority: DE
Inventors: Tomonori Nakamura
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2015-05-27
Filing date: 2016-05-24
Publication date: 2018-02-15
Also published as: JP2016223809A; KR20180011753A; US20180106680A1; CN107615025A; WO2016190308A1

Abstract

Eine Abschirmplatte ist eine Abschirmplatte, die sich auf Nicht-Kontaktmessung von Temperatur einer Halbleitervorrichtung bezieht und beinhaltet eine Basis, deren Temperatur justierbar ist, wobei die Menge an thermischer Strahlung einer Schwarzkörper-Oberfläche, die auf einer Seite der Basis lokalisiert ist, größer als die Menge an thermischer Strahlung einer reflektiven Oberfläche ist, die auf einer zur Schwarzkörper-Oberfläche entgegengesetzten Seite lokalisiert ist, und die Schwarzkörper-Oberfläche eine Schwarzkörper-Oberfläche ist, die Infrarotstrahlen emittiert.

Description

Technisches Gebiet
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Abschirmplatte und eine Messvorrichtung, die zur Temperaturmessung eines Messziels verwendet werden.
Hintergrund
Konventioneller Weise ist beispielsweise ein in Patentliteratur 1 beschriebenes Verfahren als ein Verfahren zum Messen der Oberflächentemperatur eines Messziels, wie etwa einer Halbleitervorrichtung ohne Kontakt bekannt. Beim in Patentliteratur 1 beschriebenen Verfahren werden zwei Bereiche mit unterschiedlicher Emissivität, die Messziele sind, mit Wärmestrahlen unter Verwendung einer Hilfswärmequelle (Oberflächen-Schwarzkörper) bestrahlt, und werden Wärmestrahlen, in denen durch das Messziel erzeugte Wärmestrahlen und aus der Hilfswärmequelle erzeugte Wärmestrahlen, die durch das Messziel reflektiert werden, überlagert sind, durch die Infrarotkamera detektiert. Durch Ändern der Temperatur der Hilfswärmequelle zum Detektieren der Wärmestrahlen ist es möglich, die Oberflächentemperatur des Messziels mit einer unbekannten Emissivität ohne Kontakt mit hoher Genauigkeit zu detektieren.
Zitateliste
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr. 2012-127678

Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Hier können in Patentliteratur 1 Wärmestrahlen, mit welchen ein Messziel aus einer Hilfswärmequelle bestrahlt wird, und Wärmestrahlen, welche durch das Messziel erzeugt werden, nicht koaxial angeordnet sein. Das heißt, es gibt einen Pfad von Wärmequellen, mit welchen das Messziel aus einer Hilfswärmequelle bestrahlt wird, getrennt von einem Pfad von Wärmestrahlen, der durch das Messziel erzeugt wird. In einer solchen Konfiguration, um das Messziel mit Wärmestrahlen aus der Hilfswärmequelle zu bestrahlen, ist es notwendig, eine Hilfswärmequelle an einer anderen Position als einer Position auf einem Pfad bereitzustellen, der das Messziel mit der Infrarotkamera verkoppelt. Entsprechend kann das Verfahren von Patentliteratur 1 nur auf eine Vorrichtung angewendet werden, die ein Messziel mit einer gewissen Größe misst, und kann nicht auf eine Vorrichtung angewendet werden, in welcher ein mikro-optisches System, wie etwa eine Halbleitervorrichtungs-Inspektionsvorrichtung oder dergleichen verwendet wird.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist im Hinblick auf die obigen Umstände gemacht worden und eine Aufgabe desselben ist es, die Oberflächentemperatur des Messziels ohne Kontakt mit hoher Genauigkeit in einer Vorrichtung eines mikro-optischen Systems zu messen.
Problemlösung
Eine Abschirmplatte gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Abschirmplatte, die für Nicht-Kontaktmessung einer Temperatur eines Messziels verwendet wird, wobei die Abschirmplatte beinhaltet: eine Basis, deren Temperatur justierbar ist, wobei die Menge thermischer Strahlung einer ersten Oberfläche, die auf einer Seite der Basis lokalisiert ist, größer ist als die Menge von thermischer Strahlung einer zweiten Oberfläche, die auf einer zur ersten Oberfläche entgegengesetzten Seite lokalisiert ist, und die erste Oberfläche eine Schwarzkörper-Oberfläche ist, die Infrarotstrahlen emittiert.
In der Abschirmplatte ist die Menge an thermischer Strahlung zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche unterschiedlich, ist die Menge an thermischer Strahlung der ersten Oberfläche größer als die Menge an thermischer Strahlung der zweiten Oberfläche und ist die erste Oberfläche eine Schwarzkörper-Oberfläche, die Infrarotstrahlen (Wärmestrahlen) abstrahlt. Daher dient in einer Mikro-optiksystem Halbleitervorrichtungs-Inspektionsvorrichtung oder dergleichen, wenn die erste Oberfläche in einem Schwarzkörperzustand angeordnet ist, zum Messziel zu weisen, die erste Oberfläche als eine Hilfs-Wärmequelle und wird das Messziel mit Infrarotstrahlen aus der ersten Oberfläche bestrahlt. Weiter, wenn die als die Hilfs-Wärmequelle dienende erste Oberfläche angeordnet ist, zum Messziel zu weisen, ist die Abschirmplatte zwischen dem Messziel und einer Objektivlinse angeordnet, welche Infrarotstrahlen in der oben beschriebenen Halbleitervorrichtungs-Inspektionsvorrichtung oder dergleichen führt (Lichtführungs-Optiksystem). In diesem Fall können Infrarotstrahlen, in welchen durch das Messziel reflektierte Infrarotstrahlen gemäß den aus der ersten Oberfläche emittierten Infrarotstrahlen auf die durch das Messziel selbst erzeugte Infrarotstrahlen überlagert sind, durch die Bildgebungseinheit (Infrarotkamera (Infrarotdetektor)) detektiert werden. Weiter, da die Basis, deren Temperatur frei justiert werden kann, auf der Abschirmplatte beinhaltet ist, ist es möglich, die überlagerten Infrarotstrahlen unter Verwendung der Bildgebungseinheit zu detektieren, während die Temperatur der ersten Oberfläche, die eine Hilfs-Wärmequelle ist, verändert wird. Entsprechend ist es möglich, die Oberflächentemperatur des Messziels mit einer unbekannten Emissivität ohne Kontakt mit hoher Genauigkeit zu detektieren.
Hier, in der Konfiguration, in welcher die Abschirmplatte zwischen dem Messziel und der Bildgebungseinheit, welche die Infrarotstrahlen erfasst, angeordnet ist, werden Infrarotstrahlen, mit denen das Messziel aus der ersten Oberfläche, die eine Hilfs-Wärmequelle ist, bestrahlt wird, und den Infrarotstrahlen, die durch das Messziel generiert werden, koaxial angeordnet. Somit ist die Hilfs-Wärmequelle nicht an einer anderen Position als auf einem Pfad angeordnet, der das Messziel mit der Bildgebungselement koppelt. Daher ist es in einem Mikro-Optiksystem einer Halbleitervorrichtungs-Inspektionsvorrichtung oder dergleichen möglich, die Oberflächentemperatur des Messziels ohne Kontakt zu messen. Wie oben beschrieben, ist es gemäß dieser Abschirmplatte möglich, die Oberflächentemperatur des Messziels ohne Kontakt mit hoher Genauigkeit in einer Vorrichtung eines Mikro-Optiksystems zu messen.
Weiter kann die Basis eine Substratschicht, eine erste Schicht mit der ersten Oberfläche als einer äußeren Oberfläche und eine zweite Schicht mit der zweiten Oberfläche als einer äußeren Oberfläche beinhalten, wobei die zweite Schicht so vorgesehen ist, dass die Substratschicht zwischen der zweiten Schicht und der ersten Schicht gesandwiched ist und die Menge an thermischer Strahlung der ersten Schicht kann größer als die Menge an thermischer Strahlung der zweiten Schicht sein. Somit weist die Basis eine Dreilagenstruktur auf und ist die Menge an thermischer Strahlung der ersten Schicht größer als die Menge an thermischer Strahlung der zweiten Schicht, was es ermöglicht, leicht die Menge an thermischer Strahlung der ersten Oberfläche zu veranlassen, anders zu sein als die Menge der thermischen Strahlung der zweiten Oberfläche.
Weiter kann die Basis eine Substratschicht, welche die zweite Oberfläche als eine äußere Oberfläche aufweist, und eine erste Schicht, welche die erste Oberfläche als eine äußere Oberfläche aufweist, enthalten, wobei die erste Schicht vorgesehen ist, die Substratschicht zu überlappen und die Menge an thermischer Strahlung der ersten Schicht kann größer als die Menge an thermischer Strahlung der Substratschicht sein. Indem die Menge an thermischer Strahlung der ersten Schicht veranlasst wird, größer zu sein als diejenige der Substratschicht, ist es möglich, leicht die Menge thermischer Strahlung der ersten Oberfläche zu veranlassen, sich von der Menge an thermischer Strahlung der zweiten Oberfläche zu unterscheiden. Weiter, da die Basis eine Zweischichtstruktur aufweist, die die Substratschicht und die erste Schicht beinhaltet, ist es leicht, die Abschirmplatte herzustellen.
Weiter kann die Basis eine Substratschicht mit der ersten Oberfläche als einer äußeren Oberfläche und einer zweiten Schicht mit der zweiten Oberfläche als einer äußeren Oberfläche beinhalten, wobei die zweite Schicht vorgesehen ist, die Substratschicht zu überlappen und die Menge thermischer Strahlung der zweiten Schicht kann kleiner sein als die Menge thermischer Strahlung der Substratschicht. Indem die Menge thermischer Strahlung der zweiten Schicht veranlasst wird, kleiner zu sein als die derjenigen der Substratschicht, ist es möglich, leicht die Menge thermischer Strahlung der ersten Oberfläche zu veranlassen, sich von der Menge thermischer Strahlung der zweiten Oberfläche zu unterscheiden. Weiter, da die Basis eine Zweischichtstruktur einschließlich der Substratschicht und der zweiten Schicht aufweist, ist es leicht, die Abschirmplatte herzustellen.
Weiter ist die erste Oberfläche durch eine Schwärzungsbehandlung gebildet. Durch Ausbilden der ersten Oberfläche durch eine Schwärzungsbehandlung ist es leichter, die Abschirmplatte herzustellen, und ist es möglich, die Anzahl von Komponenten zu reduzieren.
Weiter kann die Basis eine Substratschicht, eine zweite Schicht mit der zweiten Oberfläche als einer äußeren Oberfläche und eine Wärme-Isolationsschicht, die zwischen der Substratschicht und der zweiten Schicht vorgesehen ist und verhindert, dass Wärme von der Substratschicht zur zweiten Schicht geleitet wird, beinhalten. Da die Wärme-Isolationsschicht zwischen der Substratschicht und der zweiten Schicht vorgesehen ist, kann die Temperatur der zweiten Oberfläche stabilisiert werden.
Weiter kann die zweite Oberfläche eine reflektive Oberfläche sein, die Infrarotstrahlen reflektiert. Somit ist es möglich, die Menge an Infrarotstrahlen, die aus der zweiten Oberfläche abgestrahlt werden, zu reduzieren. Weiter kann die Emissivität der ersten Oberfläche höher als die Emissivität der zweiten Oberfläche sein. Weiter kann die Temperatur der ersten Oberfläche höher als die Temperatur der zweiten Oberfläche sein. Die Menge thermischer Strahlung einer Substanz ist proportional zu einem Produkt der Emissivität der Substanz und der Temperatur der Substanz. Daher, indem die Emissivität der ersten Oberfläche höher als die Emissivität der zweiten Oberfläche eingestellt wird oder indem die Temperatur der ersten Oberfläche höher als die Temperatur der zweiten Oberfläche eingestellt wird, ist es möglich, die Menge an thermischer Strahlung der ersten Oberfläche zu veranlassen, größer zu sein als die Menge thermischer Strahlung der zweiten Oberfläche.
Eine Messvorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Messvorrichtung, die eine Nicht-Kontaktmessung von Temperatur eines Messziels durchführt und ist ausgelegt, zu einem Messziel hinzuweisen. Die Messvorrichtung beinhaltet ein Lichtführungsoptiksystem, das Infrarotstrahlen aus dem Messziel leitet; eine Bildgebungseinheit, die optisch mit dem Lichtführungsoptiksystem gekoppelt ist, eine Bilderfassung der Infrarotstrahlen aus dem Messziel vornimmt und thermische Bilddaten ausgibt; die oben beschriebene Abschirmplatte, die zwischen dem Messziel und dem Lichtführungsoptiksystem angeordnet ist; und eine Temperatursteuereinheit, welche die Temperatur der Basis der Abschirmplatte steuert.
In der Messvorrichtung unterscheidet sich die Menge thermischer Strahlung zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche der Abschirmplatte, ist die Menge thermischer Strahlung der ersten Oberfläche größer als die Menge thermischer Strahlung der zweiten Oberfläche und ist die erste Oberfläche eine Schwarzkörper-Oberfläche, die Infrarotstrahlen abstrahlt. Die erste Oberfläche der Abschirmplatte weist zum Messziel hin. Somit wird beispielsweise ein Messsignal aus einer Signaleingabeeinheit an dem Messziel eingegeben, dient die erste Oberfläche als eine Hilfs-Wärmequelle in einem Zustand, in welchem das Messziel angetrieben wird, wird das Messziel mit Infrarotstrahlen aus der ersten Oberfläche bestrahlt und werden Infrarotstrahlen, in denen vom Messziel reflektierte Infrarotstrahlen auf Infrarotstrahlen, welche durch das Messziel erzeugt werden, überlagert sind, durch die Bildgebungseinheit aufgenommen. In der Basis der Abschirmplatte wird eine Temperaturjustierung durch die Temperatursteuereinheit durchgeführt. Daher ist es möglich, die überlagerten Infrarotstrahlen unter Verwendung der Bildgebungseinheit aufzunehmen, während die Temperatur der ersten Oberfläche, die eine Hilfswärmequelle ist, geändert wird. Somit ist es möglich, die Oberflächentemperatur des Messziels mit einer unbekannten Emissivität ohne Kontakt mit hoher Genauigkeit zu messen. Weiter, da die erste Oberfläche der Abschirmplatte zum Messziel hinweist, sind die Infrarotstrahlen, mit denen das Messziel aus der ersten Oberfläche bestrahlt wird, die eine Hilfs-Wärmequelle ist, und die Wärmestrahlen, welche durch das Messziel erzeugt werden, koaxial angeordnet. Somit ist die Hilfs-Wärmequelle nicht an einer anderen Position als auf einem Pfad, der das Messziel mit der Bildgebungselement koppelt, vorgesehen. Daher ist es in der Messvorrichtung eines Aspekts der vorliegenden Erfindung, die eine Vorrichtung eines Mikro-Optiksystems ist, möglich, die Oberflächentemperatur des Messziels ohne Kontakt mit hoher Genauigkeit zu messen.
Weiter kann die Messvorrichtung des Weiteren beinhalten: eine Recheneinheit, welche die Temperatur des Messziels, basierend auf den aus der Bildgebungselement ausgegebenen thermischen Bilddaten berechnet. Weiter kann die Temperatursteuereinheit die Steuerung so durchführen, dass die Temperatur der Basis der Abschirmplatte zumindest erste Temperatur und zweite Temperatur, die eine andere als die erste Temperatur ist, wird, und kann die Recheneinheit die Temperatur des Messziels, basierend auf den thermischen Bilddaten bei der ersten Temperatur und den thermischen Bilddaten bei der zweiten Temperatur berechnet. Weiter kann die Bildgebungseinheit einen Infrarotdetektor beinhalten.
Vorteilhafte Effekte der Erfindung
Gemäß der Abschirmplatte und der Messvorrichtung ist es möglich, die Oberflächentemperatur des Messziels ohne Kontakt mit hoher Genauigkeit in einer Vorrichtung eines Mikro-Optiksystems zu messen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Diagramm, welches schematisch eine Konfiguration einer Messvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
2 ist eine Aufsicht einer Abschirmplatte in der Messvorrichtung von 1.
3 ist eine Querschnittssicht, längs Linie III-III von 2(a).
4 ist eine Untersicht einer Abschirmplatte gemäß einem Modifikationsbeispiel.
5 ist eine Untersicht einer Abschirmplatte gemäß einem Modifikationsbeispiel.
6 ist eine Untersicht einer Abschirmplatte gemäß einem Modifikationsbeispiel.
7 ist eine Querschnittansicht einer Abschirmplatte gemäß einem Modifikationsbeispiel.
8 ist ein Diagramm, welches schematisch eine Konfiguration einer Messvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung illustriert.
9 ist eine Aufsicht der Messvorrichtung von 8.
10 ist eine Querschnittansicht einer Abschirmplatte gemäß einem Modifikationsbeispiel und einem Diagramm, welches schematisch eine Konfiguration einer Messvorrichtung unter Verwendung einer Abschirmplatte gemäß einem Modifikationsbespiel illustriert.
Beschreibung von Ausführungsformen
Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. In jeder Figur werden dieselben oder entsprechende Bereiche mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und eine wiederholte Beschreibung derselben wird weggelassen.
Erste Ausführungsform
Wie in 1 illustriert, ist eine Messvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform eine Vorrichtung (System) eines Mikro-Optiksystems, welches die Temperatur einer Halbleitervorrichtung D, die eine zu testende Vorrichtung (DUT) (ein Messziel) ohne Kontakt misst. Spezifischer misst die Messvorrichtung 1 die Temperatur der Halbleitervorrichtung D ohne Kontakt durch Durchführen von Wärme-Beobachtung in einem Zustand, in welchem Emissivität der Halbleitervorrichtung D unbekannt ist.
Beispiele der Halbleitervorrichtung D beinhalten eine integrierte Schaltung mit einem PN-Übergang wie etwa einem Transistor (beispielsweise einen small scale integration (SSI), medium scale integration (MSI), large scale integration (LSI), very large scale integration (VLSI), ultra large scale integration (ULSI), giga scale integration (GSI), Hochstrom/Hochspannungs-MOS-Transistor oder Bipolar-Transistor und eine Leistungs-Halbleitervorrichtung (Leistungsvorrichtung). Weiter wird die Halbleitervorrichtung D beispielsweise auf einer (nicht illustrierten) Probenbühne platziert. Ein Messziel ist nicht auf eine Halbleitervorrichtung beschränkt und verschiedene Vorrichtungen, wie etwa ein Solarzellenmodul, wie etwa ein Solarzellenpaneel, kann das Messziel sein.
Die Messvorrichtung 1 beinhaltet eine Testereinheit 11 (Signaleingabeeinheit), eine Objektivlinse 12 (Lichtführungsoptiksystem), einen Infrarotkamera 13 (Bildgebungseinheit oder Infrarotdetektor), einen Computer 14 (Recheneinheit), eine Abschirmplatte (Schildplatte) 20, und eine Temperatursteuerung 28 (Temperatursteuereinheit) in einer funktionalen Konfiguration, die sich auf die Temperaturmessung der Halbleitervorrichtung D bezieht.
Die Testereinheit 11 ist elektrisch mit der Halbleitervorrichtung D über ein Kabel gekoppelt und fungiert als eine Signaleingabeeinheit, die ein Messsignal an die Halbleitervorrichtung D anlegt. Die Testereinheit 11 wird durch eine Stromversorgung (nicht illustrierten) betrieben und legt wiederholt ein Signal zum Antreiben der Halbleitervorrichtung D, eines Taktsignals oder dergleichen als das Messsignal an. Die Testereinheit 11 kann ein moduliertes Stromsignal anlegen oder kann ein kontinuierliches Wellen-(CW)-Stromsignal anlegen. Die Testereinheit 11 ist elektrisch mit dem Computer 14 über ein Kabel gekoppelt und legt ein vom Computer 14 bezeichnetes Signal an die Halbleitervorrichtung D an. Die Testereinheit 11 muss nicht notwendigerweise elektrisch mit dem Computer 14 gekoppelt sein. Wenn die Testereinheit 11 nicht elektrisch mit dem Computer 14 gekoppelt ist, bestimmt die Testereinheit 11 ein Signal als eine einzelne Einheit und legt das Signal an die Halbleitervorrichtung D an.
Die Abschirmplatte 20 ist ein Bauteil, das für eine Nicht-Kontaktmessung der Temperatur der Halbleitervorrichtung D verwendet wird. Die Abschirmplatte 20 ist zwischen der Halbleitervorrichtung D und der Objektivlinse 12 angeordnet und spezifischer ist die Abschirmplatte 20 so vorgesehen, dass ein zentraler Abschirmbereich 21z derselben auf einer optische Achse OA der Objektivlinse 12 lokalisiert ist. Die Abschirmplatte 20 beinhaltet eine Basis 21, deren Temperatur anhand einer Steuerung der Temperatursteuerung 28 justiert werden kann. Ein Bauteil mit hoher thermischer Leitfähigkeit und Charakteristika eines Schwarzkörpers oder ein reflektives Material kann als die Basis 21 verwendet werden. Weiter kann die Basis 21 eine Struktur aufweisen, in der ein Fluid darin fließt, einen Heizdraht oder dergleichen. Beispielsweise kann die Basis 21 ein Wärmerohr (heat pipe), ein Gummiheizer oder dergleichen darin aufweisen.
Wie in 3 illustriert, weist die Basis 21 eine Dreischichtstruktur auf, in der eine Substratschicht 23, eine Schwarzkörperschicht 24 (eine erste Schicht) und eine Reflektivschicht 22 (eine zweite Schicht) laminiert sind. Die Substratschicht 23 leitet Wärme gemäß der Steuerung der Temperatursteuerung 28. Die Substratschicht 23 ist vorgesehen, zwischen der Schwarzkörperschicht 24 und der Reflektivschicht 22 gesandwiched zu sein. Daher sind die Substratschicht 23 und die Schwarzkörperschicht 24 und die Substratschicht 23 und die Reflektivschicht 22 thermisch gekoppelt. Als Substratschicht 23 kann ein Element mit hoher thermischer Leitfähigkeit, welches zum Erzielen einer gleichförmigen Temperatur fähig ist, wie etwa ein Kupferelement (eine Kupferplatte oder eine Kupferschicht) verwendet werden. Weiter kann die Substratschicht 23 eine Struktur aufweisen, in der darin ein Fluid fließt, einen Heizdraht oder dergleichen. Beispielsweise kann die Basis 21 ein Wärmerohr, einen Gummiheizer oder dergleichen darin enthalten.
Die Schwarzkörperschicht 24 ist eine erste Schicht, in welcher eine Oberfläche (äußere Oberfläche) entgegengesetzt zu einer Oberfläche in Kontakt mit der Substratschicht 23 eine Schwarzkörper-Oberfläche 21b (eine erste Oberfläche) ist. Die Schwarzkörper-Oberfläche 21b ist eine Oberfläche auf einer Seite in einer Stapelrichtung der Basis 21. Die Schwarzkörper-Oberfläche 21b weist zur Halbleitervorrichtung D. Die Schwarzkörperschicht 24 wird beispielsweise Raydent-(registrierte Marke)-Behandlung oder dergleichen unterworfen und weist eine höhere Emissivität und niedrigere Reflektanz auf, das heißt eine größere Menge an thermischer Strahlung als die reflektive Schicht 22. Entsprechend ist zumindest ein Teil der Schwarzkörper-Oberfläche 21b in einem Schwarzkörperzustand in Bezug auf Infrarotstrahlen. Die Menge an thermischer Strahlung der Schwarzkörper-Oberfläche 21b im Schwarzkörperzustand ist größer als die Menge thermischer Strahlung einer reflektiven Oberfläche 21a (die im Detail unten beschrieben wird), welche eine Oberfläche auf einer Seite entgegengesetzt der Schwarzkörper-Oberfläche 21b der Basis 21 ist, das heißt, einer Oberfläche auf der anderen Seite in einer Stapelrichtung der Basis 21. Ein schwarzer Keramik-Beschichtungsfilm kann beispielsweise als Schwarzkörperschicht 24 verwendet werden. Der Schwarzkörper bezieht sich auf ein Objekt (vollständiger schwarzer Körper), das in der Lage ist, elektromagnetische Strahlen, die aus der Außenseite über alle Wellenlängen einstrahlen, komplett zu absorbieren und Wärme abzustrahlen, aber der Schwarzkörperzustand in dieser Ausführungsform bezieht sich nicht auf einen Zustand, in welchem der schwarze Körper ein vollständiger schwarzer Körper ist und bezieht sich auf einen Zustand, in dem derselben Grad thermischer Strahlung wie ein Schwarzkörper in Bezug auf zumindest Infrarotstrahlen realisiert werden kann. Der Zustand, in welchem derselbe Grad thermischer Strahlung wie bei einem Schwarzkörper realisiert werden kann, bezieht sich beispielsweise auf einen Zustand, in welchem die Emissivität 90% oder mehr beträgt.
Die reflektive Schicht 22 ist eine zweite Schicht, in welcher eine Oberfläche (äußere Oberfläche) entgegengesetzt zu einer Oberfläche in Kontakt mit der Substratschicht 23 eine reflektive Oberfläche 21a (eine zweite Oberfläche) ist, die Infrarotstrahlen reflektiert. Das heißt, dass die reflektive Schicht 22 so vorgesehen ist, dass die Substratschicht 23 zwischen der reflektiven Schicht 22 und der Schwarzkörperschicht 24 gesandwiched ist. Die reflektive Oberfläche 21a weist zur Objektivlinse 12 hin. Das heißt, dass die reflektive Oberfläche 21a eine Oberfläche ist, die auf der entgegengesetzten Seite zur Schwarzkörper-Oberfläche 21b in der Basis 21 lokalisiert ist. Als reflektive Schicht 22 kann ein Element mit hoher Reflektanz der reflektiven Oberfläche 21a bei einer Detektionswellenlänge der Infrarotkamera 13, wie etwa eine Goldplattierung, verwendet werden. Die reflektive Oberfläche 21a wird aufgrund hoher Reflektanz (beispielsweise 90% oder mehr) zu einer Spiegeloberfläche. Daher ist die Infrarotkamera 13 in einem Narzissmus-Zustand (ein Zustand, in welchem die Infrarotkamera 13 sich selbst sieht). Entsprechend ist es möglich, einen Dunkelpegel der Infrarotkamera 13 zu hindern, sich entsprechend einer Änderung bei der Temperatur der Basis 21 zu ändern, und das SN zu verbessern.
Wie in 2 illustriert, weist die Basis 21 einen zentralen Abschirmbereich 21z (erster Abschirmbereich) in einem Schwarzkörperzustand auf, der um eine Zentralachse CA der Abschirmplatte 20 der Schwarzkörper-Oberfläche 21b gebildet ist. Der zentrale Abschirmbereich 21z wird zumindest in einer Fläche eines umschriebenen Kreises 21y eines effektiven Sichtfelds 21x der Infrarotkamera 13 um die Zentralachse CA herum gebildet. Eine Größe des effektiven visuellen Felds 21x der Infrarotkamera 13 wird durch die Leistungsfähigkeit oder eine Anordnungsbeziehung zwischen der Objektivlinse 12 und der Infrarotkamera 13 bestimmt. Indem der zentrale Schirmbereich 21z gebildet wird, wird ein Hitzestrahl x5 (siehe 1) nahe der optischen Achse OA von den aus der Halbleitervorrichtung D zur Infrarotkamera 13 abgestrahlte Wärmestrahlen nicht an die Infrarotkamera 13 übertragen.
Hier, in einem Temperaturableitverfahren im Computer 14, das unten zu beschreiben ist, werden die, die aus der Halbleitervorrichtung D abgestrahlten Wärmestrahlen enthaltenen Wärmestrahlen und die in der Halbleitervorrichtung D reflektierten Wärmestrahlen durch die Infrarotkamera 13 detektiert und daher wird die Temperatur abgeleitet. Die Wärmestrahlen, welche durch die Halbleitervorrichtung D reflektiert werden, sind Wärmestrahlen, welche durch die Halbleitervorrichtung D entsprechend der aus der Schwarzkörper-Oberfläche 21b der Halbleitervorrichtung D abgestrahlten Wärmestrahlen reflektiert sind. Falls der zentrale Schirmbereich 21z nicht vorgesehen ist und die Fläche der Zentralachse CA in der Basis 21 eine offene Form aufweist, ist kein schwarzer Körper direkt über der Halbleitervorrichtung D auf der zentralen Achse CA vorgesehen. In diesem Fall gibt es keine Wärmestrahlen auf der zentralen Achse CA, welche Wärmestrahlen sind, welche durch die Halbleitervorrichtung D gemäß den aus der Schwarzkörper-Oberfläche 21b an die Halbleitervorrichtung D abgestrahlten Wärmestrahlen reflektiert sind, wie oben beschrieben. Daher sind die die Zentralachse CA passierenden und durch die Infrarotkamera 13 detektierten Wärmestrahlen nur die Wärmestrahlen, die aus der Halbleitervorrichtung D abgestrahlt werden, und es gibt eine Befürchtung, dass die Temperatur nicht in der Lage sein mag, angemessen unter Verwendung der oben beschriebenen Temperaturableitungsmethode gemessen zu werden. In dieser Hinsicht, indem ein zentraler Schirmbereich 21z vorgesehen ist, ist es möglich, zu verhindern, dass nur die aus der Halbleitervorrichtung D abgestrahlten Wärmestrahlen durch die Infrarotkamera 13 detektiert werden.
Weiter beinhaltet die Basis 21 eine Öffnung 21c, die um den zentralen Schirmbereich 21z gebildet ist. Spezifischer wird die Öffnung 21c angrenzend an den umschriebenen Kreis 21y in der Schwarzkörper-Oberfläche 21b und in einer halbkreisförmigen Form bei Sicht von einer Bodenoberfläche ausgebildet. Nur eine Öffnung 21c ist um den zentralen Schirmbereich 21z gebildet, so dass die Öffnung 21c einfach rotational-symmetrisch um den zentralen Schirmbereich 21z ist. Die Öffnung 21c ist ausgebildet, die Basis 21 von der Schwarzkörper-Oberfläche 21b zur reflektiven Oberfläche 21a zu penetrieren (siehe 1). Weiter ist die Öffnung 21c so ausgebildet, dass die Öffnungsform graduell von der Schwarzkörper-Oberfläche 21b-Seite zur Seite der reflektiven Oberfläche 21a abnimmt. Spezifischer weist eine innere Umfangsoberfläche 21d der Öffnung 21c, welche eine Region der Öffnung 21c definiert, eine schräge Struktur auf, die sich in einem Zentrum der Öffnung 21c von der Schwarzkörper-Oberfläche 21b-Seite zur Reflektivoberfläche 21a-Seite nähert (siehe 1). Die innere Umfangsoberfläche 21d wird einer Raydent-(registrierte Marke)-Behandlung oder dergleichen unterworfen und ist in einem Schwarzkörperzustand. Die schräge Struktur der inneren Umfangsoberfläche 21d wird unter Berücksichtigung eines Betrachtungswinkels bestimmt, welcher durch die Infrarotkamera 13 und die Objektivlinse 12 bestimmt ist, so dass die innere Umfangsoberfläche 21d nicht von der Infrarotkamera 13 beobachtet werden kann. Aufgrund dessen, dass die innere Umfangsoberfläche 21d eine solche schräge Struktur aufweist, kann verhindert werden, dass nur Wärmestrahlen, die aus der Halbleitervorrichtung D erzeugt werden, durch die innere Umfangsoberfläche 21d reflektiert werden, und durch die Infrarotkamera 13 detektiert werden.
Weiter weist die Basis 21 einen entgegengesetzten Schirmbereich 21e (einen zweiten Schirmbereich) in einem Schwarzkörperzustand auf, der auf der Schwarzkörper-Oberfläche 21b gebildet ist, um zur Öffnung 21c mit dem zentralen Schirmbereich 21z dazwischen gesandwiched, zu weisen. Spezifischer wird der entgegengesetzte Schirmbereich 21e gebildet, eine Region zu beinhalten, die zur Öffnung 21c um die Zentralachse CA weist. Eine Größe (eine Fläche) des entgegengesetzten Schirmbereichs 21e kann kleiner als eine Größe (eine Fläche) der Öffnung 21c in der Schwarzkörper-Oberfläche 21b sein. Wie in 2 illustriert, kann eine Form und eine Größe des entgegengesetzten Schirmbereichs 21e im Wesentlichen mit einer Form und einer Größe der Öffnung 21c der Schwarzkörper-Oberfläche 21b koinzident sein.
Wie in 1 illustriert, ist die Halbleitervorrichtung D mit einem Wärmestrahl x1 aus dem entgegengesetzten Schirmbereich 21e bestrahlt, der in einem Schwarzkörperzustand ist. In der Halbleitervorrichtung D wird ein Wärmestrahl x21 entsprechend dem Wärmestrahl x1 reflektiert. Der Wärmestrahl x21 erreicht die Öffnung 21c, die zum entgegengesetzten Schirmbereich 21e weist. Weiter erreicht ein in der Halbleitervorrichtung D erzeugter Wärmestrahl x22 die Öffnung 21c. Das heißt, dass die den Wärmestrahl x21, der durch die Halbleitervorrichtung D reflektiert ist, und den Wärmestrahl x22, der durch die Halbleitervorrichtung D erzeugt wird, beinhaltende Wärmestrahl x2 die Öffnung 21c erreichen. Die Wärmestrahlen x2 passieren die Öffnung 21c und werden durch die Infrarotkamera 13 über die Objektivlinse 12 detektiert.
Hier können fast alle durch die Infrarotkamera 13 detektierten Wärmestrahlen die Wärmestrahlen x2 sein, um die Genauigkeit der Temperaturableitung im Computer 14 sicherzustellen. Das heißt, dass die durch die Halbleitervorrichtung D reflektierten Wärmestrahlen, welche durch die Infrarotkamera 13 detektiert werden, der durch die Halbleitervorrichtung D reflektierte Wärmestrahl x21 gemäß den Wärmestrahlen, mit welchen die Halbleitervorrichtung D bestrahlt wird, aus dem entgegengesetzten Schirmbereich 21e sein kann, welcher eine Oberfläche im Schwarzkörperzustand ist. Wenn das effektive Sichtfeld 21x der Infrarotkamera 13 nicht berücksichtigt wird, das heißt, wenn eine Größe des effektiven Sichtfelds 21x der Infrarotkamera 13 als 0 angenommen wird, können alle durch die Halbleitervorrichtung D reflektierten Wärmestrahlen, welche durch die Infrarotkamera 13 detektiert werden, der Wärmestrahl x21 sein, in dem der oben beschriebene entgegengesetzte Schirmbereich 21e bereitgestellt wird. Jedoch detektiert in der Realität die Infrarotkamera 13 andere durch die Halbleitervorrichtung D reflektierte Wärmestrahlen als den Wärmestrahl x21 gemäß der Größe des effektiven Sichtfelds 21x der Infrarotkamera 13. Spezifisch detektiert die Infrarotkamera 13 die durch die Halbleitervorrichtung D reflektierten Wärmestrahlen anhand der Wärmestrahlen, mit welchen die Halbleitervorrichtung D aus einer Region (nachfolgend als eine Peripherieregion bezeichnet) zwischen einer äußeren Kante einer Region des entgegengesetzten Schirmbereichs 21e und einer Position weiter außerhalb um einen Durchmesser des Umfangskreises 21y des Effektivsichtfelds 21x von der äußeren Kante bestrahlt wird. Um den Wärmestrahl zu veranlassen, der gleiche wie der oben beschriebene Wärmestrahl x21 zu sein, ist es notwendig, die Peripherieregion so einzustellen, dass sie im selben Schwarzkörperzustand wie der entgegengesetzte Schirmbereich 21e ist. Daher wird in der oben beschriebenen Peripherieregion ein Peripherie-Schirmbereich 31, der in einem Schwarzkörperzustand wie der entgegengesetzte Schirmbereich 21e ist, bereitgestellt, die äußere Kante des entgegengesetzten Schirmbereichs 21e zu umgeben. Der Peripherie-Schirmbereich 31 ist in einer Region vorgesehen, die entsprechend dem effektiven Sichtfeld der Infrarotkamera 13 definiert ist. Spezifischer ist der Peripherie-Schirmbereich 31 in einer Region bereitgestellt, die durch eine Trajektorie definiert ist, längs welcher der Umfangskreis 21y des effektiven Sichtfelds 21x der Infrarotkamera 13 um den entgegengesetzten Schirmbereich 21e rotiert ist.
Rückbezug nehmend auf 1, ist die Temperatursteuerung 28 eine Temperatursteuereinheit, welche die Temperatur der Abschirmplatte 20 steuert. Die Temperatursteuerung 28 ist beispielsweise ein Heizer oder ein Kühler, der thermisch mit der Abschirmplatte 20 gekoppelt ist und die Temperatur der Abschirmplatte 20 durch Leiten von Wärme zur Abschirmplatte 20 steuert. Die Temperatursteuerung 28 steuert die Temperatur der Abschirmplatte 20 anhand einer Einstellung aus dem Computer 14. Beispielsweise kann die Temperatursteuerung 28 die Temperatur der Abschirmplatte 20 durch Leiten von Wärme zur Abschirmplatte 20 (der Basis 21) über ein Fluid, einen Heizdraht oder dergleichen steuern.
Die Objektivlinse 12 ist ein Lichtführungsoptiksystem, welches den Wärmestrahl x2, der die Öffnung 21c der Abschirmplatte 20 passiert, zur Infrarotkamera 13 leitet. Die Objektivlinse 12 ist so vorgesehen, dass eine optische Achse derselben koinzident mit der optischen Achse OA ist, und angeordnet, zur Halbleitervorrichtung D zu weisen.
Die Infrarotkamera 13 ist Infrarotdetektor (Bildgebungseinheit), welche den Wärmestrahl x2 aufnimmt, der aus der Halbleitervorrichtung D emittiert wird, angetrieben anhand der Eingabe des Messsignals über die optisch gekoppelte Objektivlinse 12. Die Infrarotkamera 13 beinhaltet eine Lichtempfangsoberfläche, in welcher eine Mehrzahl von Pixeln, welche Infrarotstrahlen in ein elektrisches Signal konvertieren, zweidimensional angeordnet sind. Die Infrarotkamera 13 erzeugt ein Infrarotbild (thermische Bilddaten) durch Bildaufnahme der Wärmestrahlen und gibt das Infrarotbild an den Computer 14 aus. Ein zweidimensionaler Infrarotdetektor wie etwa eine InSb-Kamera wird beispielsweise als die Infrarotkamera 13 verwendet. Der Infrarotdetektor ist nicht auf einen zweidimensionalen Infrarotdetektor wie etwa die Infrarotkamera 13 beschränkt, und es kann ein eindimensionaler Infrarotdetektor wie etwa ein Bolometer oder ein Punkt-Infrarotdetektor verwendet werden. Weiter werden elektromagnetische Wellen (Licht) mit einer Wellenlänge von 0,7 µm bis 1000 µm allgemein als Infrarotstrahl bezeichnet. Weiter werden elektromagnetische Wellen (Licht) in einer Region von dem Mittel-Infrarotstrahlen mit einer Wellenlänge von 2 µm bis 1000 µm bis zu Fern-Infrarotstrahlen als Wärmestrahlen bezeichnet, es gibt aber keine besonderes Unterscheidung bei dieser Ausführungsform und Wärmestrahlen bezieht sich auf elektromagnetische Wellen mit einer Wellenlänge von 0,7 µm bis 1000 µm, ähnlich zu Infrarotstrahlen.
Der Computer 14 ist elektrisch mit der Infrarotkamera 13 gekoppelt. Der Computer 14 leitet die Temperatur der Halbleitervorrichtung D basierend auf dem durch die Infrarotkamera 13 erzeugten Infrarotbild ab. Der Computer 14 beinhaltet einen Prozessor, der eine Funktion des Ableitens der Temperatur der Halbleitervorrichtung D ausführt. Nachfolgend wird ein Ableitungsprinzip der Temperaturableitung basierend auf dem Infrarotbild beschrieben.
In der Halbleitervorrichtung D wird angenommen, dass eine Fläche 1, welche eine Fläche mit einer konstanten Emissivität ist, und eine Fläche 2, die eine Fläche mit einer konstanten Emissivität niedriger als der Emissivität der Fläche 1 ist, aneinander angrenzend sind. Falls die Emissivität und Reflektanz der entsprechenden Flächen ρ1, ε1 und ρ2, ε2 sind, werden die Gleichungen (1) und (2) unten durch das Kirchhoff'sche Gesetz erfüllt. Nachfolgend kann die Fläche 1 mit Emissivität von ρ1 als ein Hoch-Emissivitätsbereich bezeichnet werden und kann die Fläche 2 mit Emissivität von ρ2 als ein Nieder-Emissivitätsbereich bezeichnet werden.
[Formel 1]

ρ₁ + ε₁ = 1 (1)

[Formel 2]

ρ₂ + ε₂ = 1 (2)

Hier, falls eine thermische Strahlungsluminanz (die Menge thermischer Strahlung) einer Abschirmplatte 20 L_low ist, werden ist die durch die Infrarotkamera 13 für den Hoch-Emissivitätbereich detektierte Strahlung S_1low, durch die Infrarotkamera 13 für den Nieder-Emissivitätsbereich detektierte Strahlung S_2low ist und die thermische Strahlungsluminanz des Schwarzkörpers von Temperatur TL(T) ist, sind Gleichungen (3) und (4) unten erfüllt. S_1low kann auch als thermische Strahlungsluminanz im Hoch-Emissivitätsbereich bezeichnet werden und S_2low kann als die thermische Strahlungsluminanz im Nieder-Emissivitätsbereich bezeichnet werden. Das heißt, dass Gleichung (3) unten zeigt, dass, wenn die thermische Strahlungsluminanz der Abschirmplatte 20 L_low ist, Wärmestrahlen mit der thermischen Strahlungsluminanz von S_1low, in welchen durch die Halbleitervorrichtung D erzeugte Wärmestrahlen aus dem Hoch-Emissivitätsbereich der Halbleitervorrichtung D abgestrahlt werden und die von der Halbleitervorrichtung D reflektierten Wärmestrahlen überlagert werden, durch die Infrarotkamera 13 detektiert werden. Weiter zeigt Gleichung (4) unten, dass, wenn die thermische Strahlungsluminanz der Abschirmplatte 20 L_low ist, Wärmestrahlen mit der thermischen Strahlungsluminanz von S_2low, in welchen durch die Halbleitervorrichtung D erzeugte Wärmestrahlen, die aus dem Nieder-Emissivitätsbereich der Halbleitervorrichtung D abgestrahlt werden und die durch die Halbleitervorrichtung D reflektierten Wärmestrahlen überlagert werden, durch die Infrarotkamera 13 detektiert werden.
[Formel 3]

S_1low = ε₁L(T) + ρ₁L_low = (1 – ρ₁)L(T) + ρ₁L_low (3)

[Formel 4]

S_1low = ε₁L(T) + ρ₁L_low = (1 – ρ₁)L(T) + ρ₁L_low (3)

Ähnlich, wenn die thermische Strahlungsluminanz der Abschirmplatte 20 L_high ist und falls die durch die Infrarotkamera 13 in Bezug auf den Hoch-Emissivitätsbereich detektierte Strahlung S_1High ist, ist die durch die Infrarotkamera 13 in Bezug auf den Nieder-Emissivitätsbereich detektierte Strahlung S_2High und beträgt die thermische Strahlungsluminanz des Schwarzkörperzustands bei einer Temperatur T der Halbleitervorrichtung D L(T), sind die Gleichungen (5) und (6) unten erfüllt.
[Formel 5]

S_1high = ε₁L(T) + ρ₁L_high = (1 – ρ₁)L(T) + ρ₁L_high = L(T) + ρ₁(L_high – L(T)) (5)

[Formel 6]

S_2high = ε₂L(T) + ρ₂L_high = (1 – ρ₂)L(T) + ρ₂L_high = L(T) + ρ₂(L_high – L(T)) (6)

Ein Verhältnis von R von Reflektanz des Hoch-Emissivitätsbereichs und Reflektanz des Nieder-Emissivitätsbereichs wird durch Gleichung (7) unten aus Gleichungen (3) bis (6) oben ausgedrückt.
[Formel 7]

R = ρ1/ρ2 = (S_1high – S_1low)/(S_2high – S_2low) (7)

Gleichung (8) unten wird aus Gleichung (3), (4) und (7), die oben beschrieben sind, abgeleitet.
[Formel 8]

R = (S_1high – L(T))/(S_2high – L(T)) (8)

Ähnlich wird Gleichung (9) unten aus Gleichung (5), (6) und (7), die oben beschrieben sind, abgeleitet.
[Formel 9]

R = (S_1low – L(T))/(S_2low – L(T)) (9)

Falls Gleichung (8), die oben beschrieben ist, modifiziert wird,
[Formel 10]

L(T) = (S_1high – RS_2high)/(1 – R) (10) da die thermische Strahlungsluminanz L(T) bei einer Temperatur T der Halbleitervorrichtung D, die ein Messziel ist, aus Gleichung (10) ermittelt wird, kann die Temperatur der Halbleitervorrichtung D aus der thermischen Strahlungsluminanz abgeleitet werden.

Als Nächstes wird eine Prozedur zum Messen der Temperatur der Halbleitervorrichtung D unter Verwendung der Abschirmplatte 20 beschrieben.
Zuerst wird die Halbleitervorrichtung D auf einer (nicht illustrierten) Probenbühne der Messvorrichtung 1 platziert. Die Testereinheit 11 wird elektrisch mit der Halbleitervorrichtung D gekoppelt und ein Messsignal, wie etwa ein Signal zum Antreiben der Halbleitervorrichtung D und ein Taktsignal wird aus der Testereinheit 11 eingegeben.
Nachfolgend wird die Temperatur der Abschirmplatte 20 durch die Temperatursteuerung 28 so gesteuert, dass sie eine Temperatur wird, bei der die thermische Strahlungsluminanz der Schwarzkörper-Oberfläche 21b der Abschirmplatte 20 und spezifischer der gegenüberliegende Schirmbereich 21e L_low ist. In diesem Fall wird die Halbleitervorrichtung D mit Wärmestrahlen, deren thermische Strahlungsluminanz L_low ist, aus der Abschirmplatte 20 bestrahlt.
Wärmestrahlen, einschließlich Wärmestrahlen, welche durch die Halbleitervorrichtung D erzeugt sind und Wärmestrahlen, welche durch die Halbleitervorrichtung D gemäß den Wärmestrahlen aus der Abschirmplatte 20 reflektiert werden, passieren die Öffnung 21c und die Objektivlinse 12 der Abschirmplatte 20 und werden durch die Infrarotkamera 13 detektiert. Die Infrarotkamera 13 nimmt die Wärmestrahlen auf und erzeugt das Infrarotbild. Das Infrarotbild beinhaltet Strahlungen von zwei Flächen mit unterschiedlicher Emissivität, das heißt, dem Hoch-Emissivitätsbereich und dem Nieder-Emissivitätsbereich. Der Computer 14 identifiziert die Strahlung S_1low des Hoch-Emissivitätsbereichs und die Strahlung S_2low des Nieder-Emissivitätsbereichs aus dem Infrarotbild.
Nachfolgend wird die Temperatur der Abschirmplatte 20 durch die Temperatursteuerung 28 gesteuert, die Temperatur zu sein, bei der die thermische Strahlungsluminanz der Schwarzkörper-Oberfläche 21b der Abschirmplatte 20 und spezifischer der gegenüberliegende Schirmbereich 21e L_high ist. In diesem Fall wird die Halbleitervorrichtung D mit Wärmestrahlen bestrahlt, deren thermische Strahlungsluminanz L_high beträgt, aus der Abschirmplatte 20.
Wärmestrahlen, die durch die Halbleitervorrichtung D erzeugte Wärmestrahlen und die durch die Halbleitervorrichtung D reflektierte Wärmestrahlen entsprechend der Wärmestrahlen aus der Abschirmplatte 20 enthalten, passieren die Öffnung 21c und die Objektivlinse 12 der Abschirmplatte 20 und werden durch die Infrarotkamera 13 detektiert. Die Infrarotkamera 13 nimmt die Wärmestrahlen auf und erzeugt das Infrarotbild. Das Infrarotbild beinhaltet Strahlungen von zwei Flächen mit unterschiedlicher Emissivität, das heißt dem Hoch-Emissivitätsbereich und dem Nieder-Emissivitätsbereich. Der Computer 14 identifiziert die Strahlung S_1high des Hoch-Emissivitätsbereichs und die Strahlung S_2high des Nieder-Emissivitätsbereichs aus dem Infrarotbild.
Schließlich wird die Temperatur der Halbleitervorrichtung D durch den Computer 14 aus der Strahlung S_1low des Hoch-Emissivitätsbereichs und der Strahlung S_2low des Nieder-Emissivitätsbereichs abgeleitet, basierend auf den Wärmestrahlen mit der thermischen Strahlungsluminanz von L_low und der Strahlung S_1high des Hoch-Emissivitätsbereichs und der Strahlung S_2high des Nieder-Emissivitätsbereichs, basierend auf den Wärmestrahlen mit der thermischen Strahlungsluminanz von L_high.
Die Prozedur des Messens der Temperatur der Halbleitervorrichtung D ist oben beschrieben worden, aber die Temperaturmessung unter Verwendung eines Aspekts der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die obige Prozedur beschränkt. Beispielsweise kann die Temperatur der Abschirmplatte 20 durch die Temperatursteuerung 28 zu einer Temperatur geändert werden, bei der die thermische Strahlungsluminanz sich von L_low von L_high ändert und kann eine andere Abschirmplatte als die Abschirmplatte 20 bereitgestellt sein und die Abschirmplatte 20 kann durch die andere Abschirmplatte ersetzt werden. In diesem Fall, indem beispielsweise die thermische Strahlungsluminanz der Abschirmplatte 20 auf L_low und die thermische Strahlungsluminanz der anderen Abschirmplatte auf L_high eingestellt wird, ist es möglich, die Menge von thermischer Strahlung, mit welcher die Halbleitervorrichtung D bestrahlt wird, zu ändern. Weiter kann eine Nullpunktkorrektur der Infrarotkamera 13 durchgeführt werden, indem eine mit einem Metall (beispielsweise Gold oder Aluminium) beschichtete Probe mit einer sehr hohen Emissivität als einem Messziel angeordnet wird, zur Objektivlinse 12 zu einem Zustand zu weisen, in welchem eine Abschirmplatte 20 nicht angeordnet ist, und Detektieren eines Dunkelzustands, in welchem es keine durch die Probe emittierten Wärmestrahlen gibt, unter Verwendung der Infrarotkamera 13, bevor die oben beschriebene Prozedur durchgeführt wird.
Als Nächstes wird eine Operation und Wirkungen der Abschirmplatte 20 und der die Abschirmplatte 20 enthaltenden Messvorrichtung 1 beschrieben.
In der Abschirmplatte 20 unterscheidet sich die Menge an thermischer Strahlung zwischen der Schwarzkörper-Oberfläche 21b und der reflektiven Oberfläche 21a, ist die Menge an thermischer Strahlung der Schwarzkörper-Oberfläche 21b größer als die Menge thermischer Strahlung der reflektiven Oberfläche 21a und ist die Schwarzkörper-Oberfläche 21b in einem Schwarzkörperzustand in Bezug auf Infrarotstrahlen. Daher dient in einem Mikro-Optiksystem der Messvorrichtung 1 oder dergleichen, wenn die Schwarzkörper-Oberfläche 21b, die in einem Schwarzkörperzustand ist, ausgelegt ist, zur Halbleitervorrichtung D zu weisen, die Schwarzkörper-Oberfläche 21b als Hilfs-Wärmequelle und die Halbleitervorrichtung D wird mit Wärmestrahlen aus der Schwarzkörper-Oberfläche 21b bestrahlt. Weiter, wenn die Schwarzkörper-Oberfläche 21b, die als Hilfs-Wärmequelle dient, angeordnet ist, zur Halbleitervorrichtung D zu weisen, ist die Abschirmplatte 20 zwischen der Halbleitervorrichtung D und der Infrarotkamera 13, welche die Wärmestrahlen in der Messvorrichtung 1 oder dergleichen aufnimmt, angeordnet. In diesem Fall können Wärmestrahlen, in denen durch die Halbleitervorrichtung D gemäß den aus der Schwarzkörper-Oberfläche 21b emittierten Wärmestrahlen reflektierte Wärmestrahlen auf Wärmestrahlen, welche durch die Halbleitervorrichtung D erzeugt sind, überlagert sind, durch die Infrarotkamera 13 detektiert werden. Weiter, da die Basis 21, deren Temperatur frei justiert werden kann, auf der Schwarzkörper-Oberfläche 21b enthalten ist, ist es möglich, die überlappten Wärmestrahlen unter Verwendung der Infrarotkamera 13 zu detektieren, während die Temperatur der Schwarzkörper-Oberfläche 21b, die eine Hilfs-Wärmequelle ist, verändert wird. Entsprechend ist es möglich, die Oberflächentemperatur der Halbleitervorrichtung D mit einer unbekannten Emissivität ohne Kontakt mit hoher Genauigkeit unter Verwendung der oben beschriebenen Gleichung 10 zu messen.
Hier, in der Konfiguration, in welcher die Abschirmplatte 20 zwischen der Halbleitervorrichtung D und der Infrarotkamera 13 angeordnet ist, welche die Wärmestrahlen aufnimmt, sind die Wärmestrahlen, mit welchen die Halbleitervorrichtung D aus der Schwarzkörper-Oberfläche 21b bestrahlt wird, die eine Hilfs-Wärmequelle ist, und die Wärmestrahlen, welche durch die Halbleitervorrichtung D erzeugt werden, koaxial angeordnet. Somit ist die Hilfs-Wärmequelle nicht an einer anderen Position auf einem Pfad angeordnet, der das Messziel mit der Infrarotkamera koppelt, und in einem Mikro-Optiksystem der Messvorrichtung 1 oder dergleichen ist es möglich, die Oberflächentemperatur des Messziels ohne Kontakt zu messen. Wie oben beschrieben, ist es gemäß dieser Abschirmplatte 20 möglich, die Oberflächentemperatur des Messziels ohne Kontakt mit hoher Genauigkeit in einer Vorrichtung eines Mikro-Optiksystems zu messen.
Weiter ist die Emissivität der Schwarzkörper-Oberfläche 21b höher als die Emissivität der reflektiven Oberfläche 21a. Entsprechend ist es möglich, die Menge thermischer Strahlung der Schwarzkörper-Oberfläche 21b zu veranlassen, größer als die Menge thermischer Strahlung der reflektiven Oberfläche 21a zu sein. Weiter weist die reflektive Oberfläche 21a mit niedriger Emissivität eine hohe Reflektanz auf. Daher geht in der oben beschriebenen Messvorrichtung 1 eine Linse der Infrarotkamera 13, die zur reflektiven Oberfläche 21a weist, in einen Narziss-Zustand (einen Zustand, in dem die Linse sich selbst sieht) über. Somit ist es möglich, zu verhindern, dass eine andere Rauschkomponente als die Wärmestrahlen aus der Halbleitervorrichtung D durch die Infrarotkamera 13 aufgenommen werden, und die Oberflächentemperatur der Halbleitervorrichtung D mit höherer Genauigkeit zu messen. Weiter ist die Temperatur der Schwarzkörper-Oberfläche 21b höher als die Temperatur der reflektiven Oberfläche 21a. Somit ist es möglich, die Menge thermischer Strahlung der Schwarzkörper-Oberfläche 21b zu veranlassen, größer zu sein als die Menge thermischer Strahlung der reflektiven Oberfläche 21a.
Weiter beinhaltet die Basis 21 die Substratschicht 23, die Schwarzkörperschicht 24 mit der Schwarzkörper-Oberfläche 21b als einer äußeren Oberfläche und die reflektive Schicht 22 mit der reflektiven Oberfläche 21a als einer äußeren Oberfläche, die so vorgesehen ist, dass die Substratschicht 23 zwischen der reflektiven Schicht 22 und der Schwarzkörperschicht 24 gesandwiched ist und die Menge thermischer Strahlung der Schwarzkörperschicht 24 größer ist als die Menge thermischer Strahlung der reflektiven Schicht 22. Somit weist die Basis 21 eine Dreischichtstruktur auf und die Menge thermischer Strahlung der Schwarzkörperschicht 24 ist größer als die Menge thermischer Strahlung der reflektiven Schicht 22, was es ermöglicht, leicht die Menge thermischer Strahlung zu der Schwarzkörper-Oberfläche 21b zu veranlassen, eine andere zu sein als die Menge thermischer Strahlung der reflektiven Oberfläche 21a.
Weiter ist die Messvorrichtung 1 eine Messvorrichtung, die eine kontaktfreie Messung der Temperatur der Halbleitervorrichtung D durchführt, und beinhaltet eine Testereinheit 11, die ein Messsignal an der Halbleitervorrichtung D eingibt, eine Infrarotkamera 13, die Wärmestrahlen aus der Halbleitervorrichtung D anhand einer Eingabe des Messsignals bildlich erfasst, eine Abschirmplatte 20, die zwischen der Halbleitervorrichtung D und der Infrarotkamera 13 angeordnet ist und eine Temperatursteuerung 28, die frei justierbar die Temperatur der Abschirmplatte 20 steuert. In der Messvorrichtung 1 unterscheidet sich die Menge thermischer Strahlung zwischen der Schwarzkörper-Oberfläche 21b und der reflektiven Oberfläche 21a der Abschirmplatte 20, die Menge thermischer Strahlung der Schwarzkörper-Oberfläche 21b ist größer als die Menge thermischer Strahlung der reflektiven Oberfläche 21a, und die Schwarzkörper-Oberfläche 21b ist in einem Schwarzkörperzustand in Bezug auf Infrarotstrahlen. Die Schwarzkörper-Oberfläche 21b der Abschirmplatte 20 weist zur Halbleitervorrichtung D hin. Somit wird beispielsweise das Messsignal aus der Testereinheit 11 an der Halbleitervorrichtung D eingegeben, dient die Schwarzkörper-Oberfläche 21b als eine Hilfs-Wärmequelle in einem Zustand, in welchem die Halbleitervorrichtung D angetrieben ist, wird die Halbleitervorrichtung D mit Wärmestrahlen aus der Schwarzkörper-Oberfläche 21b bestrahlt und werden Wärmestrahlen, in denen durch die Halbleitervorrichtung D reflektierte Wärmestrahlen auf durch die Halbleitervorrichtung D erzeugte Wärmestrahlen überlagert werden, durch die Infrarotkamera 13 aufgenommen. In der Basis 21 der Abschirmplatte 20 wird die Temperaturjustierung durch die Temperatursteuerung 28 durchgeführt. Daher ist es möglich, die überlagerten Wärmestrahlen unter Verwendung der Infrarotkamera 13 aufzunehmen, während die Temperatur der Schwarzkörper-Oberfläche 21b, die eine Hilfs-Wärmequelle ist, geändert wird. Somit ist es möglich, die Oberflächentemperatur der Halbleitervorrichtung D mit einer unbekannten Emissivität ohne Kontakt mit hoher Genauigkeit zu messen. Weiter, da die Schwarzkörper-Oberfläche 21b der Abschirmplatte 20 zur Halbleitervorrichtung D weist, sind die Wärmestrahlen, mit welchen die Halbleitervorrichtung D aus der Schwarzkörper-Oberfläche 21b, die eine Hilfs-Wärmequelle ist, bestrahlt wird, und die Wärmestrahlen, die durch die Halbleitervorrichtung D erzeugt werden, koaxial angeordnet. Somit wird die Hilfs-Wärmequelle nicht an einer anderen Position auf einem Pfad bereitgestellt, der das Messziel mit der Bildgebungseinheit koppelt, und ist es in der Messvorrichtung 1, die eine Vorrichtung eines Mikro-Optiksystems ist, möglich, die Oberflächentemperatur der Halbleitervorrichtung D ohne Kontakt mit hoher Genauigkeit zu messen.
Die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist beschrieben worden, aber ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die erste Ausführungsform beschränkt. Beispielsweise der Fall, in dem eine Öffnung 21c in der Abschirmplatte 20 gebildet ist, um einfach rotational-symmetrisch um den zentralen Schirmbereich 21z zu sein, beschrieben worden, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt und die Öffnung kann um den zentralen Schirmbereich 21z gebildet sein, um ungradzahlig rotations-symmetrisch um den zentralen Schirmbereich 21z zu sein.
Indem die Öffnung bereitgestellt wird, ungradzahlig rotations-symmetrisch zu sein, ist es möglich, eine Form zu erzielen, in der die Öffnung zuverlässig zu dem hinweisenden Schirmbereich hinweist. Weiter, indem die Öffnung in einer rotations-symmetrischen Weise gebildet wird, ist es möglich, die thermische Leitfähigkeit der Abschirmplatte zu verbessern und die Temperatur-Gleichförmigkeit der Abschirmplatte zu verbessern. Spezifisch wird ein Beispiel, in welchem die Öffnung vorgesehen ist, ungradzahlig Rotations-symmetrisch zu sein, unter Bezugnahme auf 4 und 5 beschrieben.
In einer Basis 21A der in 4 illustrierten Abschirmplatte 20A sind Öffnungen 21Ac um einen zentralen Schirmbereich 21z so gebildet, dass die Öffnungen 21Ac dreifach rotational-symmetrisch um den zentralen Schirmbereich 21z sind. Die Öffnung 21Ac weist eine Ventilatorform auf und die drei Öffnungen 21Ac sind in gleichen Intervallen um den zentralen Schirmbereich 21z gebildet. Weiter sind entgegengesetzte Schirmbereiche 21Ae in einem Schwarzkörperzustand vorgesehen, um zu den Öffnungen 21Ac um die Zentralachse CA hin zu weisen. Eine Form und eine Größe des gegenüberliegenden Schirmbereichs 21Ae ist im Wesentlichen koinzident mit einer Form und einer Größe der Öffnung 21Ac auf einer Schwarzkörper-Oberfläche. Weiter wird ein peripherer Schirmbereich 31A, der in einem Schwarzkörperzustand ist, wie der entgegengesetzte Schirmbereich 21Ae bereitgestellt, um die äußere Kante des entgegengesetzten Schirmbereichs 21Ae in einer Peripherieregion zu umgeben, die eine Region zwischen einer äußeren Kante einer Region des entgegengesetzten Schirmbereichs 21Ae und einer Position auf einer äußeren Seite um einen Durchmesser des umschriebenen Kreises 21y des effektiven Sichtfelds 21x ab der äußeren Kante zu umgeben.?
In einer Basis 21B der in 5 illustrierten Abschirmplatte 20B sind Öffnungen 21Bc um einen zentralen Schirmbereich 21z so gebildet, dass die Öffnungen 21Bc fünffach rotational-symmetrisch um einen zentralen Schirmbereich 21z sind. Die Öffnung 21Bc weist eine Ventilatorform auf und fünf Öffnungen 21Bc sind in gleichen Intervallen um den zentralen Schirmbereich 21z gebildet. Weiter sind entgegengesetzte Schirmbereiche 21Be in einem Schwarzkörperzustand vorgesehen, um zu den Öffnungen 21Bc um die zentrale Achse CA zu weisen. Eine Form und eine Größe des hinweisenden Schirmbereichs 21Be ist im Wesentlichen koinzident mit einer Form und einer Größe der Öffnung 21Bc auf einer Schwarzkörper-Oberfläche. Weiter wird ein peripherer Schirmbereich 21B, der in einem Schwarzkörperzustand ist, wie der entgegengesetzte Schirmbereich 21Be vorgesehen, die äußere Kante des entgegengesetzten Schirmbereichs 21Be in einer Peripherieregion zu umgeben, die eine Region zwischen einer äußeren Kante einer Region des entgegengesetzten Schirmbereichs 21Be und einer Position auf der äußeren Seite um einen Durchmesser des umschriebenen Kreises 21y des effektiven Sichtfelds 21x ab der äußeren Kante ist.
Weiter, wie in einer Basis 21D einer in 6 illustrierten Abschirmplatte 20D, kann eine Öffnung 21Dc in einer Ringform um einen entgegengesetzte Schirmbereich 31D (einen zweiten Schirmbereich) gebildet sein. In der Basis 21D wird ein zentraler Schirmbereich 21Z in einem Schwarzkörperzustand ausgebildet, um eine Zentralachse CA abzudecken. Der zentrale Schirmbereich 21z wird in einer Fläche eines umschriebenen Kreises 21y eines effektiven Sichtfelds 21x einer auf der Zentralachse CA zentrierten Infrarotkamera 13 gebildet. Weiter, falls ein Radius eines umschriebenen Kreises 21y r ist, wird die Öffnung 21Dc aus einer Position von 5r bis zu einer Position von 6r ab einem Zentrum des umschriebenen Kreises 21y ausgebildet. Das heißt, dass eine Breite der Öffnung 21Dc mit einer ringförmigen Form gleich r ist. Weiter ist der gegenüberliegende Schirmbereich 31D im Schwarzkörperzustand in einer Region zwischen einer äußeren Kante der Öffnung 21Dc und einer Position weiter innerhalb um einen Durchmesser (2r) des umschriebenen Kreises 21y von der inneren Kante vorgesehen. Der gegenüberliegende Schirmbereich 31D dient als ein zweiter Schirmbereich. Das heißt, dass der gegenüberliegende Schirmbereich 31D auf einer Schwarzkörper-Oberfläche ausgebildet ist, um zur Öffnung 21Dc um eine Region auf der Öffnung 21Dc-Seite ab einem Zentrum des zentralen Schirmbereichs 21z zu weisen. Beispielsweise weist ein Schirmpunkt P1, der ein Punkt auf dem gegenüberliegenden Schirmbereich 31D ist, zu einem Öffnungspunkt P3 der Öffnung 21Dc um einen Zentrumspunkt P2 hin, der ein Punkt auf der gegenüberliegenden Öffnungsseite 21Dc relativ zu einem Zentrum des zentralen Schirmbereichs 21z in dem zentralen Schirmbereich 21z ist. Obwohl in 6 nicht illustriert, ist es nicht nötig, dass eine innere Seite der Öffnung 21Dc tatsächlich unterstützt wird oder Wärme leitet und daher kann zumindest ein Bereich der Öffnung 21Dc physikalisch mit einer inneren Kante der Öffnung 21Dc und einer äußeren Kante der Öffnung 21Dc gekoppelt sein.
Wenn es beispielsweise einen Bereich gibt, in welchem die Öffnung gebildet ist und einen Bereich, in welchem die Öffnung nicht gebildet ist, in einer Rotationsrichtung um die Zentralachse CA der Abschirmplatte 20D, wird nur ein voreingestellter Bereich einer Linse zwischen einer Infrarotkamera und einem Messziel verwendet und kann ein Bildfluss in einem Bild, das auf durch eine Infrarotkamera detektierten Wärmestrahlen basiert, ein Problem sein. Wenn Bildfluss ein Problem ist, können Wärmestrahlen durch die Infrarotkamera detektiert werden, während die Abschirmplatte beispielsweise angemessen um die Zentralachse CA rotiert wird. Dadurch kann die Temperatur gemessen werden, während verhindert wird, dass nur ein Bereich der Linse verwendet wird. Beispielsweise falls die Abschirmplatte eine einfach rotations-symmetrische Abschirmplatte 20, illustriert in 2, ist, werden Wärmestrahlen mehrmals durch die Infrarotkamera detektiert, während die Abschirmplatte 20 zumindest einmal (Rotieren der Abschirmplatte 20 um 360°) rotiert wird, und werden auf einer Mehrzahl von Wärmestrahlen basierende Bilder integriert, um den Bildfluss zu reduzieren (falls die Abschirmplatte eine dreifach rotational-symmetrische Abschirmplatte 20A, illustriert in 4, ist, wird die Abschirmplatte 20A um zumindest 1/3 rotiert, um 120° rotiert), und falls die Abschirmplatte eine fünffach rotational-symmetrische Abschirmplatte 20B, illustriert in 5, ist, wird die Abschirmplatte 20B um zumindest 1/5 rotiert (um 72° rotiert). In der Abschirmplatte 20D, in der die Öffnung 21Dc ringförmig gebildet ist, werden die Öffnung 21Dc passierende Wärmestrahlen mit einer ringförmigen Form durch die Infrarotkamera detektiert und daher wird nicht nur ein Bereich der Linse zwischen der Infrarotkamera und dem Messziel verwendet. Entsprechend ist es schwierig, dass der oben beschriebene Bildfluss auftritt, und kann die Messung ohne Durchführen der Rotation der Abschirmplatte oder dergleichen durchgeführt werden.
Weiter ist ein Fall, in welchem die Abschirmplatte 20 eine Dreischichtstruktur aufweist, in der die Substratschicht 23, die Schwarzkörperschicht 24 und die reflektive Schicht 22 gestapelt sind und die Substratschicht 23 beispielsweise ein Kupferelement (eine Kupferplatte oder eine Kupferschicht) ist, beschrieben worden, ist aber die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Das heißt, wie in einer Abschirmplatte 80, die in 7(e) illustriert ist, kann eine Basis 81 eine Substratschicht 83, eine Schwarzkörperschicht (eine erste Schicht) 84 mit einer Schwarzkörper-Oberfläche (einer ersten Oberfläche) 84x als einer äußeren Oberfläche, ein Wärme-Isolationsmaterial (Wärme isolierende Schicht) 83a, die so vorgesehen ist, dass die Substratschicht 83 zwischen dem Wärme-Isolationsmaterial 83a und der Schwarzkörperschicht 84 gesandwiched ist, und eine reflektive Schicht (eine zweite Schicht) 82, die so vorgesehen ist, dass das Wärme-Isolationsmaterial 83a zwischen der reflektiven Schicht 82 und der Substratschicht 83 gesandwiched ist und eine reflektive Oberfläche (eine zweite Oberfläche) 82x als eine äußere Oberfläche aufweist, beinhalten. Durch Bereitstellen des Wärmeisolationsmaterials 83a zwischen der Substratschicht 83 und der reflektiven Schicht 82 kann die Menge an Wärmeleitung der Substratschicht 83 zur reflektiven Schicht 82 kleiner sein als die Menge von Wärmeleitung aus der Substratschicht 83 zur Schwarzkörperschicht 84. Entsprechend kann die Menge an thermischer Strahlung der Schwarzkörper-Oberfläche größer als die Menge an thermischer Strahlung der reflektiven Oberfläche sein. Ein faserbasiertes Wärme-Isolationsmaterial oder ein schaumbasiertes Wärme-Isolationsmaterial können als das Wärme-Isolationsmaterial 83a verwendet werden. Weiter kann eine Wärme-Isolationsschicht ausgebildet sein, indem eine Vakuumschicht zwischen der Substratschicht 83 und der reflektiven Schicht 82 anstelle des Wärme-Isolationsmaterials 83a bereitgestellt wird.
Weiter, wie beispielsweise in 7(a) und 7(b) illustriert, kann die Basis der Abschirmplatte eine Zweischichtstruktur aufweisen. Die Basis 41 der Abschirmplatte 40 in 7(a) beinhaltet eine Substratschicht 42 mit eine reflektiven Oberfläche (einer zweiten Oberfläche) 42x als einer äußeren Oberfläche und einer Schwarzkörperschicht (einer ersten Schicht) 43 mit einer Schwarzkörper-Oberfläche (einer ersten Oberfläche) 43x als einer äußeren Oberfläche, die vorgesehen ist, die Substratschicht 42 zu überlappen. Die Menge an thermischer Strahlung der Schwarzkörperschicht 43 ist größer als die Menge an thermischer Strahlung der Substratschicht 42. Entsprechend können die Menge an thermischer Strahlung der Schwarzkörper-Oberfläche 43x und die Menge an thermischer Strahlung der reflektiven Oberfläche 42x leicht veranlasst werden, sich voneinander zu unterscheiden. Weiter, dadurch dass die Basis 41 eine Zweischichtstruktur aufweist, ist es einfach, die Abschirmplatte herzustellen. Kupfer (eine Kupferplatte oder eine Kupferschicht) oder Gold (eine Goldplatte oder eine Goldschicht) können als die Substratschicht 42 verwendet werden. Eine keramische Beschichtung des Schwarzkörpers kann beispielsweise als die Schwarzkörperschicht 43 verwendet werden.
Eine Basis 51 der Abschirmplatte 50 in 7(b) beinhaltet eine Substratschicht 53 mit einer Schwarzkörper-Oberfläche (einer ersten Oberfläche) 53x als einer äußeren Oberfläche und eine reflektive Schicht 52 mit einer reflektiven Oberfläche (einer zweiten Oberfläche) 52x als einer äußeren Oberfläche, die vorgesehen ist, die Substratschicht 53 zu überlappen. Die Menge an thermischer Strahlung der reflektiven Schicht 52 ist kleiner als die Menge an thermischer Strahlung der Substratschicht 53. Entsprechend können die Menge an thermischer Strahlung der Schwarzkörper-Oberfläche 53x und die Menge an thermischer Strahlung der reflektiven Oberfläche 52x leicht veranlasst werden, sich voneinander zu unterscheiden. Weiter, aufgrund dessen, dass die Basis 51 eine Zweischichtstruktur aufweist, ist es leicht, die Abschirmplatte zu fertigen. Kohlenstoff oder Graphen können beispielsweise als die Substratschicht 53 verwendet werden. Weiter kann beispielsweise eine Goldplattierung als die Reflektivschicht 52 verwendet werden.
Weiter ist der Fall, in welchem die Abschirmplatte 50 eine Zweischichtstruktur aufweist, in der die Substratschicht 53 und die Reflektivschicht 52 aufeinander gestapelt sind, beschrieben worden, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Das heißt, wie in der in 7(f) illustrierten Abschirmplatte 100, kann eine Basis 101 eine Substratschicht 103 mit einer Schwarzkörper-Oberfläche (einer ersten Oberfläche) 103x als einer äußeren Oberfläche und einem Wärme-Isolationsmaterial (eine Wärme-Isolationsschicht) 103a, die vorgesehen ist, zwischen einer reflektiven Schicht 102 mit einer reflektiven Oberfläche (einer zweiten Oberfläche) 102x als einer äußeren Oberfläche und der Substratschicht 103 gesandwicht ist. Durch Bereitstellen des Wärme-Isolationsmaterials 103a zwischen der Substratschicht 103 und der reflektiven Schicht 102 kann die Menge an Wärmeleitung aus der Substratschicht 103 zur reflektiven Schicht 102 kleiner sein als die Menge an Wärmeleitung der Substratschicht 103. Entsprechend ist es möglich, leicht die Menge an thermischer Strahlung der Schwarzkörper-Oberfläche zu veranlassen, größer als die Menge an thermischer Strahlung der reflektiven Oberfläche zu sein. Ein faserbasiertes Wärme-Isolationsmaterial oder ein schaumbasiertes Wärme-Isolationsmaterial können als das Wärme-Isolationsmaterial 103a verwendet werden. Weiter kann die Wärme-Isolationsschicht ausgebildet werden, durch Bereitstellen einer Vakuumschicht zwischen der Substratschicht 103 und der reflektiven Schicht 102 anstelle des Wärme-Isolationsmaterials 103a.
Weiter kann die Abschirmplatte nur eine Substratschicht beinhalten, wie in 7(c) illustriert. Eine Basis 61 der Abschirmplatte 60 in 7(c) beinhaltet eine Substratschicht 62 mit einer reflektiven Oberfläche (einer zweiten Oberfläche) 62x als einer äußeren Oberfläche. In der Substratschicht 62 wird eine Oberfläche gegenüberliegend der reflektiven Oberfläche 62x eine Schwarzkörper-Oberfläche 63 (eine erste Oberfläche) aufgrund einer Schwärzungsbehandlung. Somit, durch Ausbilden der Schwarzkörper-Oberfläche durch Prozessieren der Substratschicht mit der reflektiven Oberfläche ist es leichter, dass die Abschirmplatte hergestellt wird, und ist es möglich, die Anzahl von Komponenten zu reduzieren. Gold (wie etwa eine Goldplatte) kann beispielsweise als die Substratschicht 52 verwendet werden. In diesem Fall ist die der Schwärzungsbehandlung unterworfene Schwarzkörper-Oberfläche 63 geschwärztes Gold.
Weiter, wie in 7(d) illustriert, weist eine Basis 71 einer Abschirmplatte 70 eine Dreischichtstruktur auf, und eine Substratschicht 73 mit einem thermo-elektrischen Element, eine Schwarzkörperschicht (eine erste Schicht) 74 mit einer Schwarzkörper-Oberfläche (einer ersten Oberfläche) 74x als einer äußeren Oberfläche und eine reflektive Schicht (eine zweite Schicht) 72 mit einer reflektiven Oberfläche (einer zweiten Oberfläche) 72x als einer äußeren Oberfläche können gestapelt werden. Das thermo-elektrische Element ist beispielsweise ein Peltier-Element, ein Seebeck-Element oder ein Thomson-Element. Eine Schwarzkeramikbeschichtung kann beispielsweise als Schwarzkörperschicht 74 verwendet werden. Es kann beispielsweise eine Goldplattierung als die reflektive Schicht 72 verwendet werden. Wenn beispielsweise ein Peltier-Element als das thermo-elektrische Element verwendet wird, absorbiert die Substratschicht 73 Wärme an einem Übergang zwischen Substratschicht 73 und der reflektiven Schicht 72, die goldplattiert ist und Wärme an einem Übergang zwischen der Substratschicht 73 und der Schwarzkörperschicht 74 erzeugt, die eine schwarze keramische Beschichtung ist, wenn ein Strom oder eine Spannung angelegt wird. Somit ist die Menge an thermischer Strahlung der Schwarzkörper-Oberfläche der Schwarzkörperschicht 74 größer als die Menge an thermischer Strahlung der reflektiven Oberfläche der reflektiven Schicht 72. Wenn die Substratschicht 73, die das thermo-elektrische Element aufweist, verwendet wird, wird eine Temperatursteuerung (eine Temperatursteuereinheit) elektrisch mit dem thermo-elektrischen Element gekoppelt und legt einen Strom oder eine Spannung zur Steuerung der Temperatur der Abschirmplatte 70 an. Entsprechend kann die Temperatur der Abschirmplatte mit dem thermo-elektrischen Element leicht und zuverlässig gesteuert werden.
Weiter ist der Fall beschrieben worden, in welchem der zentrale Schirmbereich 21z in einem Schwarzkörperzustand ist, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt, zumindest der gegenüberliegende Schirmbereich (ein zweiter Schirmbereich), der gebildet ist zur Öffnung der Schwarzkörper-Oberfläche zu weisen, kann in einem Schwarzkörperzustand in Bezug auf Infrarotstrahlen sein und der zentrale Schirmbereich muss nicht notwendigerweise in einem Schwarzkörperzustand sein.
Weiter, wie bei der in 10(a) illustrierten Abschirmplatte 110, kann eine Basis 111 in der Abschirmplatte eine erste Substratschicht (eine Substratschicht) 113a, deren Temperatur justierbar ist, eine Schwarzkörperschicht (eine erste Schicht) 114 mit einer Schwarzkörper-Oberfläche (einer ersten Oberfläche) 114x als einen äußeren Oberfläche, eine zweite Substratschicht 113b, die so vorgesehen ist, dass die erste Substratschicht 113a zwischen der zweiten Substratschicht 113b und der Schwarzkörperschicht 114 gesandwiched ist, und deren Temperatur justierbar ist, und eine reflektive Schicht (eine zweite Schicht) 112, die so vorgesehen ist, dass die zweite Substratschicht (eine Substratschicht) 113b zwischen der reflektiven Schicht 112 und der ersten Substratschicht 113a gesandwiched ist und eine reflektive Oberfläche (eine zweite Oberfläche) 112x als eine äußere Oberfläche aufweist, beinhalten. Durch Bereitstellen der thermisch mit der reflektiven Schicht 112 zwischen der ersten Substratschicht 113a und der reflektiven Schicht 112 gekoppelten zweiten Substratschicht 113b ist es möglich, die Temperatur der reflektiven Schicht 112 so zu justieren, dass sie konstant ist, und das SN zu verbessern. Falls es möglich ist, die Temperatur der reflektiven Schicht 112 zu justieren, konstant zu sein, ist es möglich, zu verhindern, dass sich ein Dunkelpegel der Infrarotkamera 13 ändert. Somit ist es nicht notwendig, dass die reflektive Schicht 112 notwendigerweise eine reflektive Oberfläche, die eine Spiegeloberfläche ist, aufweist, aufgrund hoher Reflektanz der äußeren Oberfläche. Weiter kann als die erste Substratschicht 113a und die zweite Substratschicht 113b beispielsweise ein Element wie etwa ein Kupferelement (eine Kupferplatte oder eine Kupferschicht) mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit verwendet werden, die in der Lage ist, gleichförmige Temperatur zu realisieren, und kann die Temperatur durch die Temperatursteuerung (eine Temperatursteuereinheit), die mit dem Element gekoppelt ist, so justiert werden, dass sie konstant ist. Weiter kann beispielsweise ein thermo-elektrisches Element als ein Temperaturjustierelement verwendet werden und kann die Temperatur justiert werden, durch die eine Temperatursteuerung, die mit dem Element gekoppelt ist, konstant zu sein. Weiter mag es sein, dass die erste Substratschicht 113a und die zweite Substratschicht 113b nicht thermisch miteinander gekoppelt sind, und beispielsweise ein Wärme-isolierendes Material oder eine Vakuumschicht kann zwischen der ersten Substratschicht 113a und der zweiten Substratschicht 113b vorgesehen sein, um die Menge an Wärmeleitung zu reduzieren.
Weiter, wie in einer in 10(b) illustrierten Abschirmplatte 120, kann die Abschirmplatte 120 eine erste Substratschicht (eine Substratschicht) 123a, eine erste Basis 121A, die eine Schwarzkörperschicht (eine erste Schicht) 124 mit einer Schwarzkörper-Oberfläche (einer ersten Oberfläche) 124x als einer äußeren Oberfläche beinhaltet, eine zweite Substratschicht (eine Substratschicht) 123b und eine zweite Basis 121B, die eine Reflektivschicht (eine zweiten Schicht) 122 mit einer reflektiven Oberfläche (einer zweiten Oberfläche) 122x als einer äußeren Oberfläche beinhaltet, beinhalten. In der Abschirmplatte 120 ist die erste Substratschicht 123a physikalisch in Kontakt mit der zweiten Substratschicht 123b und wird eine Wärmeleitung zwischen der ersten Substratschicht 123a und der zweiten Substratschicht 123b reduziert, anders als bei der Abschirmplatte 110. Weiter, da die Abschirmplatte 120 zwei Basen, wie oben beschrieben, beinhaltet, ist die Basis 121A ausgelegt, mit der Temperatursteuerung 28A gekoppelt zu werden, ist die Basis 121B ausgelegt, mit der Temperatursteuerung 28B gekoppelt zu werden und werden die Basen zur Temperaturmessung der Halbleitervorrichtung D verwendet, wie in der in 10(c) illustrierten Messvorrichtung 1A. Da die zwei Basen (121A und 121B) der Temperatursteuerung durch die unterschiedlichen Temperatursteuerungen unterworfen werden können, ist es möglich, eine konstante Temperatur in der zweiten Substratschicht 123b zu halten und beispielsweise Strahlung einer konstanten Menge thermischer Strahlung aus der Basis 121B an die Infrarotkamera 13 zu halten, während die Menge thermischer Strahlung, die aus der Basis 121a an die Halbleitervorrichtung D abgestrahlt wird, durch Ändern der Temperatur der ersten Substratschicht 123a geändert wird.
Zweite Ausführungsform
Als Nächstes wird eine Abschirmplatte 90 und eine Messvorrichtung 1E, welche die Abschirmplatte 90 gemäß einer zweiten Ausführungsform beinhaltet, unter Bezugnahme auf 8 und 9 beschrieben. Bei der Beschreibung dieser Ausführungsformen werden hauptsächlich Unterschiede gegenüber der ersten Ausführungsform oben beschrieben.
Wie in 8 illustriert, weist die Messvorrichtung 1E dieselbe Konfiguration wie die oben beschriebene Messvorrichtung 1 auf, außer bezüglich der Abschirmplatte 90. Die Basis 91 der Abschirmplatte 90 weist ein Schwarzkörper-Oberfläche 91b mit einer größeren Menge an thermischer Strahlung als eine Oberfläche und eine reflektive Oberfläche 91a mit einer kleineren Menge an thermischer Strahlung als die Schwarzkörper-Oberfläche 91b als die andere Oberfläche auf. Die Abschirmplatte 90 ist zwischen der Halbleitervorrichtung D und der Infrarotkamera 13 angeordnet. Die Abschirmplatte 90 weist einen optischen Achsenschirmbereich 91z auf, der eine Schwarzkörper-Oberfläche aufweist, die in einem Schwarzkörperzustand ist, welcher Wärmestrahlen abschirmt, einschließlich nur Wärmestrahlen, die aus der Halbleitervorrichtung D in einem Zustand emittiert werden, in welchem die Abschirmplatte 90 zwischen der Halbleitervorrichtung D und der Infrarotkamera 13 angeordnet ist.
Hier beinhaltet die zwischen der Halbleitervorrichtung D und der Infrarotkamera 13 angeordnete Abschirmplatte 90 nicht die Öffnung 21c, anders als die Abschirmplatte 20 der oben beschriebenen Messvorrichtung 1. Weiter ist in der Abschirmplatte 90 eine Region, die zu einer Seite relativ zur optischen Achse OA vorgespannt ist, direkt über der Halbleitervorrichtung D lokalisiert, wie in 9 illustriert.
Somit, durch Anordnen der Abschirmplatte 90, die keine Öffnungen 21c beinhaltet, so dass die zu einer Seite relativ zur optischen Achse OA vorgespannte Region direkt über der Halbleitervorrichtung D lokalisiert ist, ist es möglich, eine Konfiguration zu erhalten, in welcher die Abschirmplatte 90 einen Bereich eines Pfads der Wärmestrahlen nicht aus der Halbleitervorrichtung D zur Objektivlinse 12 abschirmt. Das heißt, dass es durch Anordnen der Abschirmplatte 90, aus der optischen Achse OA verschoben zu sein, möglich ist, dieselben Effekte wie bei der Bildung der Öffnung 21c in der Abschirmplatte 20 der ersten Ausführungsform zu erhalten. Entsprechend ist es möglich, die Wärmestrahlen, in welchen die durch die Halbleitervorrichtung D erzeugten Wärmestrahlen, und die durch die Halbleitervorrichtung D reflektierten Wärmestrahlen überlagert sind, zu veranlassen, die Infrarotkamera 13 über die Objektivlinse 12 zu erreichen.
Bezugszeichenliste

1, 1E: Messvorrichtung
11: Testereinheit (Signaleingabeeinheit)
12: Objektivlinse (Lichtführungs-Optiksystem)
13: Infrarotkamera (Bildgebungseinheit, Infrarotdetektor)
14: Computer (Recheneinheit)
20, 20A, 20B, 20D, 40, 50, 60, 70, 80, 90: Abschirmplatte
21, 21A, 21B, 21D, 41, 51, 61, 71, 81, 91: Substrat
21c, 21Ac, 21Bc, 21Dc: Öffnung
21e, 21Ae, 21Be, 21D: Gegenüberliegender Schirmbereich
21a, 42x, 52x, 62x, 91a: Reflektive Oberfläche (zweite Oberfläche)
21b, 43x, 53x, 63, 91b: Schwarzkörper-Oberfläche (erste Oberfläche
21z: Zentraler Schirmbereich
22, 52, 72, 82: Reflektive Schicht (zweite Schicht)
23, 42, 53, 52, 73, 83: Substratschicht
24, 43, 74, 84: Schwarzkörperschicht (erste Schicht)
28: Temperatursteuerung (Temperatursteuereinheit)
31, 31A, 31B: Peripherer Schirmbereich
83a: Wärme-Isolationsmaterial (Wärme-Isolationsschicht)
CA: Zentralachse
D: Halbleitervorrichtung (Messziel)
OA: Optische Achse

Claims

Abschirmplatte, die für Nicht-Kontaktmessung einer Temperatur eines Messziels verwendet wird, wobei die Abschirmplatte umfasst: eine Basis, deren Temperatur justierbar ist, wobei die Menge von thermischer Strahlung einer ersten Oberfläche, die auf einer Seite der Basis lokalisiert ist, größer ist als die Menge von thermischer Strahlung einer zweiten Oberfläche, die auf einer zur ersten Oberfläche entgegengesetzten Seite lokalisiert ist, und die erste Oberfläche eine Schwarzkörper-Oberfläche ist, die Infrarotstrahlen emittiert.
Abschirmplatte gemäß Anspruch 1, wobei die Basis eine Substratschicht, eine erste Schicht mit der ersten Oberfläche als einer äußeren Oberfläche und eine zweite Schicht mit der zweiten Oberfläche als einer äußeren Oberfläche aufweist, wobei die zweite Schicht so vorgesehen ist, dass die Substratschicht zwischen der zweiten Schicht und der ersten Schicht gesandwiched ist, und die Menge an thermischer Strahlung der ersten Schicht größer als die Menge von thermischer Strahlung der zweiten Schicht ist.
Abschirmplatte gemäß Anspruch 1, wobei die Basis eine Substratschicht mit der zweiten Oberfläche als einer äußeren Oberfläche und einer ersten Schicht, welche die erste Oberfläche als eine äußere Oberfläche aufweist, umfasst, wobei die erste Schicht vorgesehen ist, die Substratschicht zu überlappen, und die Menge von thermischer Strahlung der ersten Schicht größer als die Menge von thermischer Strahlung der Substratschicht ist.
Abschirmplatte gemäß Anspruch 1, wobei die Basis eine Substratschicht mit der ersten Oberfläche als einer äußeren Oberfläche und einer zweiten Oberfläche mit der zweiten Oberfläche als einer äußeren Oberfläche umfasst, wobei die zweite Schicht vorgesehen ist, die Substratschicht zu überlappen, und die Menge von thermischer Strahlung der zweiten Schicht kleiner ist als die Menge von thermischer Strahlung der Substratschicht.
Abschirmplatte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste Oberfläche durch eine Schwärzungsbehandlung gebildet ist.
Abschirmplatte gemäß Anspruch 1, wobei die Basis umfasst: eine Substratschicht, eine zweite Schicht mit der zweiten Oberfläche als einer äußeren Oberfläche, und eine Wärme-Isolationsschicht, die zwischen der Substratschicht und der zweiten Schicht vorgesehen ist und verhindert, dass Wärme aus der Substratschicht zur zweiten Schicht geleitet wird.
Abschirmplatte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die zweite Oberfläche eine, Infrarotstrahlen reflektierende, reflektive Oberfläche ist.
Abschirmplatte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Emissivität der ersten Oberfläche höher als die Emissivität der zweiten Oberfläche ist.
Messvorrichtung zum Durchführen einer Nicht-Kontaktmessung der Temperatur eines Messziels, wobei die Messvorrichtung umfasst: ein Lichtführungsoptiksystem, das ausgelegt ist, zum Messziel zu weisen und Infrarotstrahlen aus dem Messziel zu führen; eine Bildgebungseinheit, die optisch mit dem Lichtführungsoptiksystem gekoppelt ist, welche die Infrarotstrahlen aus dem Messziel aufnimmt und thermische Bilddaten ausgibt; die Abschirmplatte gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, die zwischen dem Messziel und dem Lichtführungsoptiksystem angeordnet ist; und eine Temperatursteuereinheit, welches die Temperatur der Basis der Abschirmplatte steuert.
Messvorrichtung gemäß Anspruch 9, weiter umfassend: eine Recheneinheit, welche die Temperatur des Messziels, basierend auf den thermischen Bilddaten, berechnet.
Messvorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei die Temperatursteuereinheit die Temperatur der Basis der Abschirmplatte so steuert, dass die Temperatur gesteuert wird, zumindest eine erste Temperatur und eine zweite, von der ersten Temperatur unterschiedliche Temperatur zu sein, und die Recheneinheit die Temperatur des Messziels basierend auf den thermischen Bilddaten bei der ersten Temperatur und den thermischen Bilddaten bei der zweiten Temperatur berechnet.
Messvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 10 bis 11, wobei die Bildgebungseinheit einen Infrarotdetektor umfasst.