JP3912902B2

JP3912902B2 - 半導体試験装置

Info

Publication number: JP3912902B2
Application number: JP18675198A
Authority: JP
Inventors: 洋介飯田
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 1998-07-02
Filing date: 1998-07-02
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2018-07-02
Also published as: JP2000019219A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、温度監視装置を備える半導体試験装置に関する。特に、架台内の強制冷却装置を備える半導体試験装置内の温度監視装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術について、図４の架台における温度制御系のシステム概念図と、図５の恒温装置の内部構成例と、図６の温度制御装置の内部構成図、及び温度異常監視部の回路例と、図７の温度異常検出の不具合を説明するタイムチャートとを参照して以下に説明する。尚、半導体試験装置は公知であり技術的に良く知られている為、システム全体の構成説明を省略する。
【０００３】
先ず、図４、図５について説明する。
半導体試験装置内には、主たる構成要素として恒温装置１０１と、ユニット８０、８２、その他があり、架台外には冷却装置６０がある。
【０００４】
前記複数のユニットは、所定のタイミングを発生し、試験パターンを発生して被試験デバイスのダイナミック・ファンクショナル試験やＤＣパラメトリック・試験をする為のユニットである。これらユニットが消費する消費電力は機種にもよるが数キロワットにも及ぶ。この為、冷却をしながら一定温度状態に制御する方式となっている。
【０００５】
恒温装置１０１は、装置内を一定温度に制御する温度制御手段であり、冷却装置６０からの循環する１０℃前後の冷却水を受けて架台内部を強制空冷により所望温度に冷却し、かつ一定温度状態、例えば２０℃に制御するものである。この為に架台本体は、ほぼ気密状態となる構造を備えている。
【０００６】
恒温装置１０１の要部構成は、図５に示すように、温度センサ５１と、温度制御装置５０と、制御バルブ６２と、ラジエーター６４と、ファン６６とで成る。
【０００７】
ファン６６は架台内の空気を強制的に循環させる。ラジエーター６４は、前記ファン６６により熱交換して循環空気を冷却し、吹き出し口から送風出力する。
【０００８】
温度センサ５１は、ラジエーター６４の吹き出し風の温度を検出するものであり、熱電対、白金温度センサ、サーミスタ等が使用される。この吹き出し温度を一定にすることにより、架台内は一定温度にされる。この温度センサ５１により検出された温度検出信号５２は温度制御装置５０へ供給される。
【０００９】
次に、図６について説明する。
温度制御装置５０は、図６（ａ）の内部構成例に示すように、温度制御部５５と、温度異常監視部４０とで成る。
【００１０】
温度制御部５５は、上記温度検出信号５２を受けて、ラジエーター６４の吹き出し風の出口温度が一定となるように制御するものであり、冷却水流を調節可能な制御バルブ６２へ上記出口温度を一定に制御する為の駆動信号５７を供給する。
【００１１】
温度異常監視部４０は、半導体試験装置内の温度監視装置であって、所定の温度範囲であるかを検出してシステムに警報信号４９を通知するものである。これは、冷却装置６０、冷却水の循環不具合、ラジエーター６４等の熱交換不具合等に伴って比較的急激な吹き出し口の温度変化、あるいは一時的な大きな温度変動を生じる場合がある。これらを検出して警報信号４９を通知するものである。システム側は前記警報信号４９を受けて、ネットワーク等を介して集中管理しているオペレータへ警報通知したり、当該試験装置のデバイス試験を中断したり、電源を遮断したりする。尚、温度異常監視用の温度検出手段として、図５に示すように温度センサ５１を共用する場合と、独立した専用の温度センサを所望位置へ備えて用いる場合とがある。
【００１２】
第１例として、温度異常監視部４０の原理ブロック図を図６（ｂ）に示す。この場合は１つの警報温度設定値Ｄ１ａにより、電源投入直後から規定温度以上となったかを検出し、異常検出したときに警報信号４９を出力する例である。このときの警報温度設定値Ｄ１ａの設定値は図７（ａ）の温度設定レベルである。ここで、図７の例は室温Ｔ０が定常運転温度Ｔ５より高い場合と仮定している。
【００１３】
このブロック図を説明する。温度センサ５１からのアナログの温度検出信号５２はＡＤ変換器（ＡＤＣ）４２で温度データＤ４２に変換して、比較器４６の一方の入力端に供給し、設定レジスタ４４からの警報温度設定値Ｄ１ａは他方の入力端に供給し、両者を比較し、温度データＤ４２が高い場合に警報信号４９を出力する。
尚、通常温度低下となる場合は希であるが、上記と同様の比較器４６と設定レジスタ４４の回路構成による下限側の検出手段を備え、規定温度以下となったときにも警報信号４９を出力する構成を備えるものもある。
【００１４】
上記動作について、図７のタイムチャートを示して説明する。図７（ａ）は、定常運転温度が室温Ｔ０よりも低い場合の一例である。試験装置の電源が投入されて運転開始直後から数十分程度の過渡期間Ｔ１を経て定常温度状態の定常期間Ｔ２へ推移する推移曲線（図７Ａ参照）とする。尚、定常期間Ｔ２における温度推移は例えば±０．５℃程度の制御揺らぎである定常運転温度範囲（図７Ｇ参照）を有している。
このような推移に対して警報温度設定値Ｄ１ａは、電源投入時に警報信号４９が検出されないように、室温Ｔ０より少し高い温度値に設定されている。
【００１５】
上記設定条件の結果、電源投入時直後からの過渡期間Ｔ１において、もし冷却不具合に伴う温度異常上昇があれば検出される。しかしながら、定常期間Ｔ２においては、警報温度設定値Ｄ１ａが高い温度設定であるが為に、試験装置が実用運用する定常運転温度範囲（図７Ｇ参照）から大きく外れた設定となってしまう。この為に、図７Ｇに示す定常運転温度範囲を超えたか否かは検出できない難点がある。つまり、通常の正常な運転において、定常期間Ｔ２では図７Ｅに示す推移曲線であるが、何かの不具合発生に伴い図７Ｄに示す推移曲線の挙動となった場合検出されない。このことはデバイス試験の測定信頼性が悪化してしまうにも拘わらず、この温度異常を検出できず、そのままデバイス試験が続行されてしまう。このように、検出不能領域（図７Ｃ参照）が広過ぎると、デバイス試験品質上の難点となるので好ましくない。
【００１６】
第２例として、温度異常監視部４０の原理ブロック図を図６（ｃ）に示す。この場合はタイマー７４により、電源投入直後から過渡期間は検出を止める無検出期間を設け、定常期間Ｔ２以降に対しては１つの警報温度設定値Ｄ１ｂにより規定温度以上となったかを検出して警報信号４９を出力する例である。このときの警報温度設定値Ｄ１ｂの設定値は図７（ｂ）の温度設定レベルである。尚、この警報温度設定値Ｄ１ｂは、図７Ｇに示す定常運転温度範囲から裕度を持たせる為に所定のオフセット値、例えば２℃を加えた設定値である。
【００１７】
このブロック図を説明する。上述同様に温度センサ５１からのアナログの温度検出信号５２はＡＤＣ４２でＡＤ変換されて、比較器４６の一方の入力端に供給される。設定レジスタ４４からの警報温度設定値Ｄ１ａは比較器４６の他方の入力端に供給される。比較器４６は前記両者を比較して検出した異常信号４６ｓはゲート手段４８へ供給される。一方、タイマー７４は電源ＯＮ信号７２でタイマー計数開始し、過渡期間Ｔ１に相当する時間経過後にイネーブル信号７４ｓをゲート手段４８へ供給する。従って、タイマー計数中の期間は警報信号４９の出力が阻止される無検出期間となる。従って、もし数十分程度のタイマー計数期間内において、図７Ｈに示す推移曲線の挙動となる冷却不良が発生したとしても、この異常状態を検出通知できないこととなり、この点において実用上の難点がある。尚、通常、温度低下となる場合は希であるが、上述第１例と同様に下限側の検出手段も備えるものがある。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
上述説明したように従来技術の温度監視装置おいては、実用上の難点がある。即ち、第１例の場合には検出不能領域（図７Ｃ参照）が広い為に定常運転温度範囲を超える挙動があっても検出されない為にデバイス試験の測定信頼性が悪化したり、試験されるデバイス間の相関性が劣化する場合があり、第２例の場合にはタイマー計数期間は不慮の温度異常を検出しない場合がある。これらの観点から、従来の半導体試験装置内の温度監視装置においては実用上の難点がある。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、電源投入から定常運転に至る全期間において良好な温度異常の監視が可能な半導体試験装置の温度監視装置を提供することである。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
第１に、上記課題を解決するために、本発明の構成では、半導体試験装置内を強制空冷により架台内温度を一定に制御する架台内温度制御手段（例えば恒温装置）を備える半導体試験装置の架台内の温度監視装置において、電源投入直後から架台内温度が上記架台内温度制御手段により所定の定常温度に至るまでの過渡期間において第１の警報温度設定値により異常な温度を検出する手段を具備し、上記所定の定常温度以降の定常期間において第２の警報温度設定値により異常な温度を検出する手段を具備することを特徴とする半導体試験装置の温度監視装置である。
上記発明によれば、電源投入から定常運転に至る全期間において良好な温度異常の監視が可能な半導体試験装置の温度監視装置が実現できる。
【００２０】
第１図は、本発明に係る解決手段を示している。
第２に、上記課題を解決するために、本発明の構成では、半導体試験装置内を強制空冷により架台内温度を一定に制御する恒温装置を備える半導体試験装置の架台内の温度監視装置において、電源投入直後から上記恒温装置により架台内温度が所定の定常温度に至るまでの過渡期間の時間を計るタイマー手段（例えばタイマー７４）を具備し、第１に、上記タイマー手段による計数完了以前の期間、即ち上記過渡期間のときは第１の警報温度設定値と、架台内の温度を検出する温度センサ５１からの温度検出信号５２とを比較し、前記温度検出信号５２の温度の方が高い場合に警報信号を出力する手段を具備し、第２に、上記タイマー手段による計数完了以降の定常期間のときは第２の警報温度設定値と、架台内の温度を検出する温度センサ５１からの温度検出信号５２とを比較し、前記温度検出信号５２の温度の方が高い場合に警報信号を出力する手段を温度異常監視部に具備することを特徴とする半導体試験装置がある。
【００２１】
第８図は、本発明に係る解決手段を示している。
また、タイマー手段による計数完了以降の定常期間のときに、定常運転温度範囲の上限設定値である第２の警報温度設定値と、定常運転温度範囲の下限設定値である第３の警報温度設定値とによる上限及び下限の両方で比較して、前記温度検出信号５２の温度が上限設定値と下限設定値の範囲を外れた場合に警報信号を出力する手段を備えることを特徴とする上述半導体試験装置の温度監視装置がある。
【００２２】
第３図は、本発明に係る解決手段を示している。
第３に、上記課題を解決するために、本発明の構成では、半導体試験装置内を強制空冷により架台内温度を一定に制御する恒温装置を備える半導体試験装置の架台内の温度監視装置において、電源投入直後から架台内温度が上記恒温装置により所定の定常温度に至るまでの過渡期間の温度推移曲線を予め求めて記憶媒体に保存格納する手段を具備し、電源投入直後から架台内温度が上記恒温装置により所定の定常温度に至るまでの過渡期間において上記温度推移曲線に所定のオフセットを付与した第１の警報温度設定曲線により、上記過渡期間における異常な温度を検出する手段を具備し、所定の定常温度以降の定常期間において第２の警報温度設定値により異常な温度を検出する手段を具備することを特徴とする半導体試験装置がある。
【００２３】
また、架台内の温度を検出する温度センサ５１からの温度検出信号５２を量子化手段（例えばＡＤＣ４２）で温度データＤ４２に変換し、これを一定間隔でＣＰＵが読み取り、以後の比較判定はＣＰＵによりソフト的に逐次比較して判定して警報出力するソフト処理構成であることを特徴とする上述半導体試験装置の温度監視装置がある。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を実施例と共に図面を参照して詳細に説明する。
【００２５】
本発明について、図１の温度異常監視部の一構成例と、図２の温度異常監視部の動作を説明するタイムチャートを参照して以下に説明する。尚、従来構成に対応する要素は同一符号を付す。
【００２６】
本発明の図６（ａ）に示す温度異常監視部４０の内部構成は、図１に示すように、ＡＤＣ４２と、比較器４６と、設定レジスタ４４ａ、４４ｂと、マルチプレクサ（ＭＵＸ）４５と、タイマー７４とで成る。これは、従来構成要素に対して設定レジスタ４４ｂと、ＭＵＸ４５とを追加した構成で成る。尚、温度検出信号５２が既にコードデータ形態の場合には、当然ながらＡＤＣ４２は不要である。
【００２７】
タイマー７４は、電源ＯＮ信号７２（図２Ｃ参照）を受けて、電源投入直後から恒温装置１０１により架台内温度が所定の定常温度に至るまでの過渡期間Ｔ１の時間を計る。この時間経過後にイネーブル信号７４ｓ（図２Ｄ参照）を出力し、ＭＵＸ４５の選択制御入力端に供給する。
【００２８】
設定レジスタ４４ａ、４４ｂは、外部から設定可能なレジスタであり、警報温度設定値Ｄ１ａ、Ｄ１ｂが設定される。一方の設定レジスタ４４ａは過渡期間Ｔ１専用であり、他方の設定レジスタ４４ｂは定常期間Ｔ２専用である。
【００２９】
ＭＵＸ４５は、上記警報温度設定値Ｄ１ａ、Ｄ１ｂの何れかを比較器４６の入力端に供給する。即ち、第１に、図２に示す過渡期間Ｔ１のときは警報温度設定値Ｄ１ａ側で比較する（図２Ｅ参照）。ここで、警報温度設定値Ｄ１ａの値は、例えば室温Ｔ０が定常運転温度Ｔ５より高い場合は室温＋所定オフセット値にし、逆に室温Ｔ０が定常運転温度Ｔ５より低い場合は定常運転温度＋所定オフセット値にする。このオフセット値は裕度（マージン）であり例えば２℃程度の値である。第２に、タイマー後の定常期間Ｔ２のときは警報温度設定値Ｄ１ｂ側で比較する。
【００３０】
比較器４６では、温度センサ５１からの温度検出信号５２をＡＤＣ４２で量子化変換された温度データＤ４２を一方の入力端に受け、上記警報温度設定値Ｄ１ａ、Ｄ１ｂの何れかを受けて比較する。上記比較において、温度検出信号５２の温度の方が他方より高い場合には温度異常として警報信号４９を出力する。
【００３１】
上述発明構成によれば、過渡期間Ｔ１と定常期間Ｔ２に対応して警報温度設定値Ｄ１ａ、Ｄ１ｂを切替えて比較する手段を具備する構成としたことにより、電源投入から定常運転に至る全期間において良好な温度異常の監視が可能な半導体試験装置の温度監視装置が実現できる。
【００３２】
尚、本発明の構成は、上述実施の形態に限るものではない。
例えば図３に示すように、電源投入直後から定常温度に至るまでの過渡期間Ｔ１の温度推移曲線Ｃ１（図３Ａ参照）を予め求めておき、この曲線若しくはこの曲線に近似するデータ列を記憶媒体に保存格納しておく。
その後の電源投入において、図６（ｂ）に示す構成の設定レジスタ４４へ、予め記憶媒体へ格納しておいた上記温度推移曲線Ｃ１、若しくはこの曲線に近似するデータ列を読み出し、この温度推移曲線Ｃ１に所望の裕度を持たせるオフセット量（図２Ｃ参照）例えば２℃を付与した警報温度設定曲線Ｄ１ｄ（図２Ｄ参照）の比較値を求め、この比較値を、設定レジスタ４４へ時々刻々設定更新制御する。これにより、１つの設定レジスタ４４でも連続的に比較条件を変えることで比較実施できる。この場合にも、一層良好な温度異常の監視が可能となり、かつ過渡期間Ｔ１における異常な挙動となった場合でも的確に検出可能となる。
【００３３】
また、図８のタイムチャートに示すように、定常期間Ｔ２において、定常運転温度範囲の上限設定値である警報温度設定値Ｄ１ｂと、定常運転温度範囲の下限設定値である警報温度設定値Ｄ１ｃとによる上限及び下限の両方で比較するように構成しても良い。この場合は、過剰なる冷却異常の検出も可能となる。
【００３４】
尚、上述では図１のように、回路構成で実現する具体例で説明していたが、所望により、温度検出信号５２をＡＤＣ４２でコードデータに変換した温度データＤ４２を一定間隔でＣＰＵが読み取り、以後はＣＰＵによりソフト的に逐次比較判定して警報出力するソフト処理構成で実現しても良い。
【００３５】
【発明の効果】
本発明は、上述の説明内容から、下記に記載される効果を奏する。
上述説明したように本発明によれば、過渡期間Ｔ１と定常期間Ｔ２に対応して警報温度設定値Ｄ１ａ、Ｄ１ｂを切替えて比較する手段を具備する構成としたことにより、電源投入直後の過渡期間Ｔ１から定常運転に至る定常期間Ｔ２の全期間において良好な温度異常の監視が可能な半導体試験装置の温度監視装置が実現できる利点が得られる。これから、定常期間Ｔ２における異常な温度の挙動を容易に検出可能となり、デバイス試験の測定信頼性の維持も計れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の、温度異常監視部の一構成例。
【図２】図１回路構成の動作を説明するタイムチャート。
【図３】過去の推移カーブを基に、所定オフセットを付与させて異常検出する他の方法。
【図４】架台における温度制御系のシステム概念図。
【図５】図４に示す恒温装置の内部構成例。
【図６】図５に示す温度制御装置の内部構成図と、温度異常監視部の回路構成例。
【図７】温度異常検出の不具合を説明するタイムチャート。
【図８】本発明の、定常運転温度範囲の上限と下限の両方で温度異常の検出動作を説明するタイムチャート。
【符号の説明】
４０温度異常監視部
４２ＡＤ変換器（ＡＤＣ）
４４，４４ａ，４４ｂ設定レジスタ
４５マルチプレクサ（ＭＵＸ）
４６比較器
４８ゲート手段
５０温度制御装置
５１温度センサ
５５温度制御部
６０冷却装置
６２制御バルブ
６４ラジエーター
６６ファン
７４タイマー
８０，８２ユニット
１０１恒温装置

Claims

半導体試験装置内を強制空冷により架台内温度を一定に制御する架台内温度制御手段を備える半導体試験装置の架台内の温度監視装置において、
電源投入直後から架台内温度が該架台内温度制御手段により所定の定常温度に至るまでの過渡期間において第１の警報温度設定値により異常な温度を検出する手段と、
該所定の定常温度以降の定常期間において第２の警報温度設定値により異常な温度を検出する手段と、
を具備していることを特徴とする半導体試験装置。
半導体試験装置内を強制空冷により架台内温度を一定に制御する恒温装置を備える半導体試験装置の架台内の温度監視装置において、
電源投入直後から該恒温装置により架台内温度が所定の定常温度に至るまでの過渡期間の時間を計るタイマー手段と、
第１に、該タイマー手段による計数完了以前の期間、即ち該過渡期間のときは第１の警報温度設定値と、架台内の温度検出信号とを比較する手段と、
第２に、該タイマー手段による計数完了以降の定常期間のときは第２の警報温度設定値と、架台内の温度検出信号とを比較する手段と、
を温度異常監視部に具備することを特徴とする半導体試験装置。
タイマー手段による計数完了以降の定常期間のときに、定常運転温度範囲の上限設定値である第２の警報温度設定値と、定常運転温度範囲の下限設定値である第３の警報温度設定値とによる上限及び下限の両方で比較して警報信号を出力する手段を備えることを特徴とする請求項２記載の半導体試験装置。
半導体試験装置内を強制空冷により架台内温度を一定に制御する恒温装置を備える半導体試験装置の架台内の温度監視装置において、
電源投入直後から架台内温度が該恒温装置により所定の定常温度に至るまでの過渡期間の温度推移曲線を予め求めて記憶媒体に保存格納する手段と、
電源投入直後から架台内温度が該恒温装置により所定の定常温度に至るまでの過渡期間において該温度推移曲線に所定のオフセットを付与した第１の警報温度設定曲線により、該過渡期間における異常な温度を検出する手段と、
所定の定常温度以降の定常期間において第２の警報温度設定値により異常な温度を検出する手段と、
を具備していることを特徴とする半導体試験装置。