JP2020096152A - 温度制御装置、温度制御方法、および検査装置 - Google Patents
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Abstract
Description
最初に第1の実施形態について説明する。
図1は第1の実施形態に係る検査装置の概略構成を示す斜視図、図2は図1の検査装置の一部を断面で示す正面図である。
u=−(SB)−1SAx−K(SB)−1・sgn(σ)
=−(SB)−1{SAx+K・sgn(σ)}
σ=Sx
SAxが線形項であり、K・sgn(σ)が非線形項である。A、Bは状態方程式の行列であり、SとKが制御パラメータである。関数sgnは不連続な関数を表していて、sgn(σ)がスライディングモードの切替関数となる。切替超平面は線形制御の枠組みで設計可能であり、スライディングモードでは、切替超平面上を、非線形項により切替超平面上を図7に示す領域IIと領域Iを極めて短時間で行き来しながら進んでいく。すなわち、スライディングモードでは、線形項(線形制御操作量)は制御システムの状態を切替超平面上で制御誤差を最小にするようにし、非線形項(非線形制御操作量)はモデル化誤差や不確かな外乱があると制御システムの状態を切替超平面へ向かわせる。
unl=−k・σ/(|σ|+η)
ηはチャタリング抑制項である。非線形入力(非線形項):unlは、切り替え周波数を無限としているため、状態量が切替超平面近傍でチャタリング(高周波振動)する。このため、ηを用いてチャタリングを抑制して入力を平滑化する。
冷却モードコントローラ72は、冷却源である高速バルブ54へ投入するパワー(高速バルブ54の開閉信号)を操作量として冷却制御を行う。これによりステージ10の冷媒流路32aに供給される冷媒の量を制御し、電子デバイスDを温度制御する。冷却モードコントローラ72の出力は、冷媒流量および吸熱係数に基づき吸熱モデルにより算出される。図11では吸熱係数が−0.4と表示されているが、これは一例にすぎず、その値は電子デバイスD等によって変化する。
まず、ローダ3のFOUPから搬送装置によりウエハWを取り出してステージ10に搬送し、載置する。次いで、ステージ10を所定の位置に移動する。
次に、第2の実施形態について説明する。
第2の実施形態の検査装置の基本構成は、第1の実施形態の検査装置1と同じであるが、後述する図13に示すように、第1の実施形態の温度制御装置20に含まれる温度コントローラ30の代わりに、制御方式が異なる温度コントローラ30´を搭載している点のみ、第1の実施形態の検査装置1と異なっている。
図13は温度コントローラ30´の制御ブロックを示す図である。温度コントローラ30´は、スライディングモードコントローラ71と、冷却モードコントローラ72と、加算器77と、切替コントローラ73´と、プラントモデル74とを有する。スライディングモードコントローラ71と、冷却モードコントローラ72と、プラントモデル74の基本構成は、第1の実施形態の温度コントローラ30と同様である。
次に、シミュレーション結果について説明する。
ここではウエハに形成された30mm×40mmの大きさの電子デバイス(チップ)に150W、300W、450Wの発熱外乱がおよぼされた場合の温度制御性についてシミュレーションした。
以上、実施形態について説明したが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の特許請求の範囲およびその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
2;検査部
3;ローダ
4;テスタ
10;ステージ
12;プローブカード
12a;プローブ
13;インターフェース
15;制御部
20;温度制御装置
30、30´;温度コントローラ
31a;温度センサ
32a;冷媒流路
40;加熱機構
41;LED
50;冷却機構
52;冷媒配管
53;可変流量バルブ
54;高速バルブ
60;温度測定用回路
71;スライディングモードコントローラ
72;冷却モードコントローラ
73、73´;切替コントローラ
74;プラントモデル
77;加算器
D;電子デバイス(温度測定対象)
W;ウエハ
Claims (19)
- 温度制御対象物の温度制御を行う温度制御装置であって、
前記温度制御対象物を加熱する加熱源を有する加熱機構と、
前記温度制御対象物を冷却する冷却源を有する冷却機構と、
前記加熱源と前記冷却源とを制御する温度コントローラと、
を備え、
前記温度コントローラは、
前記温度制御対象物の温度測定値を制御対象とし、
前記加熱源へ投入するパワーを操作量とするスライディングモードコントローラと、
前記冷却源へ投入するパワーを操作量とする冷却モードコントローラと、
前記スライディングモードコントローラの出力である線形項と非線形項のうち、前記非線形項の値により、前記スライディングモードコントローラの出力をそのまま第1の操作量として前記加熱源に出力するか、または、前記スライディングモードコントローラの出力を使用せず、前記冷却モードコントローラの出力を第2の操作量として使用するかを決定する切替コントローラと、
を有する、温度制御装置。 - 温度制御対象物の温度制御を行う温度制御装置であって、
前記温度制御対象物を加熱する加熱源を有する加熱機構と、
前記温度制御対象物を冷却する冷却源を有する冷却機構と、
前記加熱源と前記冷却源とを制御する温度コントローラと、
を備え、
前記温度コントローラは、
前記温度制御対象物の温度測定値を制御対象とし、
前記加熱源へ投入するパワーを操作量とするスライディングモードコントローラと、
前記冷却源へ投入するパワーを操作量とする冷却モードコントローラと、
前記スライディングモードコントローラの出力である線形項と非線形項のうち、前記非線形項の値により、前記スライディングモードコントローラの出力をそのまま第1の操作量として前記加熱源に出力するか、または、前記スライディングモードコントローラの出力と前記冷却モードコントローラの出力とを加えたものを第2の操作量として使用するかを決定する切替コントローラと、
を有する、温度制御装置。 - 前記切替コントローラは、前記非線形項がスライディングモード制御における切替超平面の一方側の領域にある場合は、前記スライディングモードコントローラの出力のみを使用し、前記切替超平面の他方側の領域にある場合は、前記冷却モードコントローラの出力を使用するように切り替える、請求項1または請求項2に記載の温度制御装置。
- 前記一方側の領域は、前記非線形項の値が正になる領域であり、前記他方側の領域は、前記非線形項の値が負になる領域である、請求項3に記載の温度制御装置。
- 前記加熱源はLEDであり、前記第1の操作量はLEDに投入する電流値である、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の温度制御装置。
- 前記冷却機構は、前記温度制御対象物を冷媒により冷却し、前記冷却源は冷媒の流路を開閉する高速バルブであり、前記冷却モードコントローラの出力は前記高速バルブへの開閉信号である、請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の温度制御装置。
- 前記冷却機構は、前記冷却モードコントローラが前記冷却源へ投入するパワーとは別に、前記冷媒を一定流量で供給して前記温度制御対象物の吸熱を行う、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の温度制御装置。
- 前記温度制御対象物は、基板に設けられた電子デバイスである、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の温度制御装置。
- 温度制御対象物の温度制御を行う温度制御方法であって、
前記温度制御対象物の温度測定値を制御対象とし、
前記温度制御対象物を加熱する加熱源へ投入するパワーを操作量としてスライディングモード制御を行う工程と、
前記温度制御対象物を冷却する冷却源へ投入するパワーを操作量として冷却モード制御を行う工程と、
前記スライディングモード制御における出力である線形項と非線形項のうち、前記非線形項の値により、前記スライディングモード制御の出力をそのまま第1の操作量として前記加熱源に出力するか、または、前記スライディングモード制御の出力を使用せず、前記冷却モード制御の出力を第2の操作量として使用するかを決定する工程と、
を有する、温度制御方法。 - 温度制御対象物の温度制御を行う温度制御方法であって、
前記温度制御対象物の温度測定値を制御対象とし、
前記温度制御対象物を加熱する加熱源へ投入するパワーを操作量としてスライディングモード制御を行う工程と、
前記スライディングモード制御と、前記温度制御対象物を冷却する冷却源へ投入するパワーを操作量とする冷却モード制御とを併用する工程と、
前記スライディングモード制御における出力である線形項と非線形項のうち、前記非線形項の値により、前記スライディングモード制御の出力をそのまま第1の操作量として前記加熱源に出力するか、または、前記スライディングモード制御の出力と前記冷却モード制御の出力を加えたものを第2の操作量として使用するかを決定する工程と、
を有する、温度制御方法。 - 前記決定する工程は、前記非線形項が、スライディングモード制御における切替超平面の一方側の領域では、前記スライディングモード制御のみを使用し、前記切替超平面の他方側の領域にある場合は、前記冷却モード制御の出力を使用するように切り替える、請求項9または請求項10に記載の温度制御方法。
- 前記一方側の領域は、前記非線形項の値が正になる領域であり、前記他方側の領域は、前記非線形項の値が負になる領域である、請求項11に記載の温度制御方法。
- 前記加熱源はLEDであり、前記第1の操作量はLEDに投入する電流値である、請求項9から請求項12のいずれか1項に記載の温度制御方法。
- 前記冷却源は、前記温度制御対象物を冷却する冷媒の流路を開閉する高速バルブであり、前記冷却モード制御の操作量は前記高速バルブへの開閉信号である、請求項9から請求項13のいずれか1項に記載の温度制御方法。
- 前記冷却モード制御の操作量とは別に、前記冷媒を一定流量で供給して前記温度制御対象物の吸熱を行う、請求項9から請求項14のいずれか1項に記載の温度制御方法。
- 前記温度制御対象物は、基板に設けられた電子デバイスである、請求項9から請求項15のいずれか1項に記載の温度制御方法。
- 電子デバイスが設けられた基板を載置するステージと、
前記ステージ上の基板に設けられた前記電子デバイスにプローブを電気的に接触させて当該電子デバイスを検査する検査機構と、
前記電子デバイスの温度を計測する温度計測部と、
前記電子デバイスの温度制御を行う温度制御装置と、
を具備し、
前記温度制御装置は、
前記電子デバイスを加熱する加熱源を有する加熱機構と、
前記電子デバイスを冷却する冷却源を有する冷却機構と、
前記加熱源と前記冷却源とを制御する温度コントローラと、
を備え、
前記温度コントローラは、
前記電子デバイスの温度測定値を制御対象とし、
前記加熱源へ投入するパワーを操作量とするスライディングモードコントローラと、
前記冷却源へ投入するパワーを操作量とする冷却モードコントローラと、
前記スライディングモードコントローラの出力である線形項と非線形項のうち、前記非線形項の値により、前記スライディングモードコントローラの出力をそのまま第1の操作量として前記加熱源に出力するか、または、前記スライディングモードコントローラの出力を使用せず、前記冷却モードコントローラの出力を第2の操作量として使用するかを決定する切替コントローラと、
を有する、検査装置。 - 電子デバイスが設けられた基板を載置するステージと、
前記ステージ上の基板に設けられた前記電子デバイスにプローブを電気的に接触させて当該電子デバイスを検査する検査機構と、
前記電子デバイスの温度を計測する温度計測部と、
前記電子デバイスの温度制御を行う温度制御装置と、
を具備し、
前記温度制御装置は、
前記電子デバイスを加熱する加熱源を有する加熱機構と、
前記電子デバイスを冷却する冷却源を有する冷却機構と、
前記加熱源と前記冷却源とを制御する温度コントローラと、
を備え、
前記温度コントローラは、
前記電子デバイスの温度測定値を制御対象とし、
前記加熱源へ投入するパワーを操作量とするスライディングモードコントローラと、
前記冷却源へ投入するパワーを操作量とする冷却モードコントローラと、
前記スライディングモードコントローラの出力である線形項と非線形項のうち、前記非線形項の値により、前記スライディングモードコントローラの出力をそのまま第1の操作量として前記加熱源に出力するか、または、前記スライディングモードコントローラの出力と、前記冷却モードコントローラの出力とを加えたものを第2の操作量として使用するかを決定する切替コントローラと、
を有する、検査装置。 - 電子デバイスが設けられた基板を載置するステージと、
前記ステージ上の基板に設けられた前記電子デバイスにプローブを電気的に接触させて当該電子デバイスを検査する検査機構と、
前記電子デバイスの温度を計測する温度計測部と、
前記電子デバイスの温度制御を行う温度制御装置と、
を具備し、
前記温度制御装置は、
前記電子デバイスを加熱する加熱源を有する加熱機構と、
前記電子デバイスを冷却する冷却源を有する冷却機構と、
前記加熱源と前記冷却源とを制御する温度コントローラと、
を備え、
前記冷却機構は、
前記冷却源としての冷媒を供給する冷媒源と、
前記冷媒源と前記ステージに接続され、前記冷媒源から前記ステージに前記冷媒を一定量で供給する第1冷媒配管と、
前記第1冷媒配管と並列に設けられ、前記冷媒源から前記ステージに前記冷媒を供給する第2冷媒配管と、
前記第2冷媒配管に設けられ、前記ステージへの前記冷媒の供給/停止を行う高速バルブと、
を有する、検査装置。
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