JP7304722B2 - Temperature control device, temperature control method, and inspection device - Google Patents

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Description

本開示は、温度制御装置、温度制御方法、および検査装置に関する。 The present disclosure relates to temperature control devices, temperature control methods, and inspection devices.

半導体製造プロセスでは、所定の回路パターンを持つ多数の電子デバイスが半導体ウエハ(以下、単にウエハと記す。)上に形成される。形成された電子デバイスは、電気的特性等の検査が行われ、良品と不良品とに選別される。電子デバイスの検査は、例えば、各電子デバイスが分割される前のウエハの状態で、検査装置を用いて行われる。 2. Description of the Related Art In a semiconductor manufacturing process, a large number of electronic devices having predetermined circuit patterns are formed on a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as wafer). The formed electronic devices are inspected for electrical characteristics and the like, and sorted into non-defective products and defective products. The inspection of electronic devices is performed using an inspection apparatus, for example, in a state of a wafer before each electronic device is divided.

電子デバイスの検査装置は、多数のピン状のプローブを有するプローブカードと、ウエハを載置する載置台と、テスタとを備える(特許文献1参照)。この検査装置は、プローブカードの各プローブを電子デバイスの電極に対応して設けられた電極パッドや半田バンプに接触させ、電子デバイスからの信号をテスタへ伝達させて電子デバイスの電気的特性を検査する。また、特許文献1の検査装置は、電子デバイスの電気的特性を検査する際、当該電子デバイスの実装環境を再現するために、載置台内の冷媒流路やヒータによって載置台の温度を制御する温度制御装置を有している。 An electronic device inspection apparatus includes a probe card having a large number of pin-shaped probes, a mounting table on which a wafer is mounted, and a tester (see Patent Document 1). This inspection equipment contacts each probe of the probe card to the electrode pads and solder bumps provided corresponding to the electrodes of the electronic device, and transmits the signal from the electronic device to the tester to inspect the electrical characteristics of the electronic device. do. In addition, when inspecting the electrical characteristics of an electronic device, the inspection apparatus of Patent Document 1 controls the temperature of the mounting table by means of coolant channels and heaters in the mounting table in order to reproduce the mounting environment of the electronic device. It has a temperature control device.

また、特許文献2には、ウエハの温度制御を冷却水と熱電変換モジュールを用いて、スライディングモード制御で行うことが記載されている。 Further, Patent Document 2 describes that wafer temperature control is performed by sliding mode control using cooling water and a thermoelectric conversion module.

特開平10-135315号公報JP-A-10-135315 特開2002-318602号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-318602

本開示は、外乱が発生しても良好な制御性で温度制御対象物の温度を制御することができる温度制御装置、温度制御方法、および検査装置を提供する。 The present disclosure provides a temperature control device, a temperature control method, and an inspection device that can control the temperature of a temperature-controlled object with good controllability even when a disturbance occurs.

本開示の一態様に係る温度制御装置は、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の操作量として前記冷却源に出力するかを決定する切替コントローラと、を有し、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A temperature control device according to an aspect of the present disclosure is a temperature control device that performs temperature control of a temperature control target, comprising: a heating mechanism having a heating source that heats the temperature control target; a cooling mechanism having a cooling source for cooling; and a temperature controller for controlling the heating source and the cooling source. a sliding mode controller whose manipulated variable is the power applied to the cooling source; a cooling mode controller whose manipulated variable is the power applied to the cooling source; Depending on the value of , the output of the sliding mode controller is directly output to the heating source as the first manipulated variable, or the output of the cooling mode controller is used as the second manipulated variable without using the output of the sliding mode controller. a switching controller for determining whether to output to the cooling source as a quantity, wherein the switching controller switches to the sliding mode controller when the nonlinear term is in a region on one side of a switching hyperplane in sliding mode control. and switches to use the output of the cooling mode controller if it is in the region on the other side of the switching hyperplane.

本開示の他の態様に係る温度制御装置は、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。 A temperature control device according to another aspect of the present disclosure is a temperature control device that performs temperature control of a temperature control target, comprising: a heating mechanism having a heating source that heats the temperature control target; and a temperature controller for controlling the heating source and the cooling source, wherein the temperature controller controls the temperature measurement value of the temperature controlled object, and the heating a sliding mode controller whose manipulated variable is the power applied to the cooling source; a cooling mode controller whose manipulated variable is the power applied to the cooling source; Depending on the value of the term, the output of the sliding mode controller is directly output to the heating source as the first manipulated variable, or the sum of the output of the sliding mode controller and the output of the cooling mode controller is output to the second and a switching controller that determines whether to use as the manipulated variable of the .

本開示によれば、外乱が発生しても良好な制御性で温度制御対象物の温度を制御することができる温度制御装置、温度制御方法、および検査装置が提供される。 According to the present disclosure, there are provided a temperature control device, temperature control method, and inspection device that can control the temperature of a temperature-controlled object with good controllability even when a disturbance occurs.

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である。It is a perspective view showing a schematic structure of an inspection device concerning a 1st embodiment. 図1の検査装置の一部を断面で示す正面図である。It is a front view which shows a part of inspection apparatus of FIG. 1 in a cross section. 被検査体である基板としてのウエハの構成を概略的に示す平面図である。1 is a plan view schematically showing the configuration of a wafer as a substrate that is an object to be inspected; FIG. ステージの上部構成および温度制御装置を概略的に示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the upper structure of the stage and the temperature control device; 加熱機構の構成を概略的に示す平面図である。It is a top view which shows the structure of a heating mechanism roughly. 電子デバイスの温度測定用回路の構成を概略的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing the configuration of a temperature measurement circuit of an electronic device; スライディングモード制御を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining sliding mode control; 第1の実施形態に係る検査装置における温度コントローラの制御ブロックを示すブロック図である。4 is a block diagram showing control blocks of a temperature controller in the inspection apparatus according to the first embodiment; FIG. 図8の温度コントローラにおけるスライディングモードコントローラの内部を示すブロック図である。9 is a block diagram showing the inside of a sliding mode controller in the temperature controller of FIG. 8; FIG. 図9のスライディングモードコントローラの非線形入力部を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing the non-linear input section of the sliding mode controller of FIG. 9; 図8の温度コントローラにおける冷却モードコントローラおよび切替コントローラの構成およびこれらの信号の授受を示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing the configuration of a cooling mode controller and a switching controller in the temperature controller of FIG. 8 and transmission and reception of these signals; プラントモデルの内部を示すブロック図である。It is a block diagram showing the inside of a plant model. 第2の実施形態に係る検査装置における温度コントローラの制御ブロックを示すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram showing control blocks of a temperature controller in the inspection apparatus according to the second embodiment; 図13の温度コントローラにおける冷却モードコントローラおよび切替コントローラの内部およびこれらの信号の授受を示すブロック図である。FIG. 14 is a block diagram showing the inside of a cooling mode controller and a switching controller in the temperature controller of FIG. 13 and transmission and reception of these signals; スライディングモード制御によりチップの温度制御を行った場合における、発熱外乱が150Wのときのシミュレーション結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a simulation result when the temperature of the chip is controlled by sliding mode control and the heat generation disturbance is 150 W; スライディングモード制御によりチップの温度制御を行った場合における、発熱外乱が300Wのときのシミュレーション結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a simulation result when the temperature of the chip is controlled by sliding mode control and the heat generation disturbance is 300 W; スライディングモード制御によりチップの温度制御を行った場合における、発熱外乱が450Wのときのシミュレーション結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a simulation result when the temperature of the chip is controlled by sliding mode control and the heat disturbance is 450 W; 第1の実施形態の制御によりチップの温度制御を行った場合における、発熱外乱が150Wのときのシミュレーション結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a simulation result when the heat disturbance is 150 W when the temperature of the chip is controlled by the control of the first embodiment; 第1の実施形態の制御によりチップの温度制御を行った場合における、発熱外乱が300Wのときのシミュレーション結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a simulation result when the heat disturbance is 300 W when the temperature of the chip is controlled by the control of the first embodiment; 第1の実施形態の制御によりチップの温度制御を行った場合における、発熱外乱が450Wのときのシミュレーション結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a simulation result when the heat disturbance is 450 W when the temperature of the chip is controlled by the control of the first embodiment; 第2の実施形態の制御によりチップの温度制御を行った場合における、発熱外乱が150Wのときのシミュレーション結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a simulation result when heat generation disturbance is 150 W when chip temperature control is performed by the control of the second embodiment; 第2の実施形態の制御によりチップの温度制御を行った場合における、発熱外乱が300Wのときのシミュレーション結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a simulation result when the temperature of the chip is controlled by the control of the second embodiment and the heat generation disturbance is 300 W; 第2の実施形態の制御によりチップの温度制御を行った場合における、発熱外乱が450Wのときのシミュレーション結果を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a simulation result when the temperature of the chip is controlled by the control of the second embodiment and the heat disturbance is 450 W; 発熱外乱が150Wのときの第1の実施形態のシミュレーション結果を拡大して示す図である。FIG. 11 is an enlarged diagram showing simulation results of the first embodiment when heat generation disturbance is 150 W; 発熱外乱が150Wのときの第2の実施形態のシミュレーション結果を拡大して示す図である。FIG. 11 is an enlarged view showing simulation results of the second embodiment when heat generation disturbance is 150 W; 発熱外乱が300Wのときの第1の実施形態のシミュレーション結果を拡大して示す図である。FIG. 10 is an enlarged diagram showing simulation results of the first embodiment when heat generation disturbance is 300 W; 発熱外乱が300Wのときの第2の実施形態のシミュレーション結果を拡大して示す図である。FIG. 11 is an enlarged view showing simulation results of the second embodiment when heat generation disturbance is 300 W; 発熱外乱が450Wのときの第1の実施形態のシミュレーション結果を拡大して示す図である。FIG. 11 is an enlarged diagram showing simulation results of the first embodiment when heat generation disturbance is 450 W; 発熱外乱が450Wのときの第2の実施形態のシミュレーション結果を拡大して示す図である。FIG. 11 is an enlarged view showing simulation results of the second embodiment when heat generation disturbance is 450 W;

以下、添付図面を参照して、実施形態について説明する。 Embodiments will be described below with reference to the accompanying drawings.

<第1の実施形態>
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。
<First Embodiment>
First, the first embodiment will be described.
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an inspection apparatus according to the first embodiment, and FIG. 2 is a front view showing a cross section of a part of the inspection apparatus of FIG.

図1および図2に示すように、検査装置1は、被検査体である基板としてのウエハWに形成された複数の電子デバイスそれぞれの電気的特性の検査を行うものであり、検査部2と、ローダ3と、テスタ4とを備える。 As shown in FIGS. 1 and 2, an inspection apparatus 1 inspects electrical characteristics of each of a plurality of electronic devices formed on a wafer W serving as a substrate to be inspected. , a loader 3 and a tester 4 .

検査部2は、内部が空洞の筐体11を有し、筐体11内には検査対象のウエハWが吸着固定されるステージ10を有する。また、ステージ10は、移動機構(図示せず)により水平方向および鉛直方向に移動自在に構成されている。ステージ10の下方には、ステージの温度を制御する温度制御装置20が設けられている。温度制御装置20については、後で詳細に説明する。 The inspection unit 2 has a hollow housing 11 , and has a stage 10 in the housing 11 to which a wafer W to be inspected is fixed by suction. Further, the stage 10 is configured to be movable in horizontal and vertical directions by a moving mechanism (not shown). A temperature control device 20 is provided below the stage 10 to control the temperature of the stage. Temperature control device 20 will be described in detail later.

検査部2における該ステージ10の上方には、該ステージ10に対向するようにプローブカード12が配置される。プローブカード12は接触子である複数のプローブ12aを有する。また、プローブカード12は、インターフェース13を介してテスタ4へ接続されている。各プローブ12aがウエハWの各電子デバイスの電極に接触する際、各プローブ12aは、テスタ4からインターフェース13を介して電子デバイスへ電力を供給し、または、電子デバイスからの信号をインターフェース13を介してテスタ4へ伝達する。 A probe card 12 is arranged above the stage 10 in the inspection section 2 so as to face the stage 10 . The probe card 12 has a plurality of probes 12a as contacts. Also, the probe card 12 is connected to the tester 4 via an interface 13 . When each probe 12a contacts the electrode of each electronic device on the wafer W, each probe 12a supplies power to the electronic device from the tester 4 via the interface 13, or receives a signal from the electronic device via the interface 13. to the tester 4.

ローダ3は、筐体14を有し、筐体14内にウエハWが収容された搬送容器であるFOUP(図示せず)が配置されている。また、ローダ3は搬送機構(図示せず)を有し、搬送装置によりFOUPに収容されているウエハWを取り出して検査部2のステージ10へ搬送する。また、搬送装置により電気的特性の検査が終了したステージ10上のウエハWを搬送し、FOUPへ収容する。 The loader 3 has a housing 14 in which a FOUP (not shown), which is a transfer container containing wafers W, is arranged. The loader 3 also has a transfer mechanism (not shown), and the transfer device takes out the wafer W accommodated in the FOUP and transfers it to the stage 10 of the inspection section 2 . In addition, the wafer W on the stage 10 whose electrical characteristics have been inspected is transferred by the transfer device and housed in the FOUP.

また、ローダ3の筐体14内には、検査対象の電子デバイスの温度制御等の各種制御を行う制御部15と、各電子デバイスにおける電位差生成回路(図示省略)における電位差を測定する電位差測定ユニット16とが設けられている。電位差生成回路は、例えば、ダイオード、トランジスタまたは抵抗である。電位差測定ユニット16は、インターフェース13に接続され、上記電位差生成回路に対応する2つの電極へ接触する2つのプローブ12a間の電位差を取得し、取得した電位差を制御部15へ伝達する。インターフェース13における各プローブ12aおよび電位差測定ユニット16からの配線の接続構造については後述する。 In the housing 14 of the loader 3, there are provided a control unit 15 for performing various controls such as temperature control of the electronic device to be inspected, and a potential difference measuring unit for measuring the potential difference in the potential difference generating circuit (not shown) in each electronic device. 16 are provided. A potential difference generating circuit is, for example, a diode, a transistor or a resistor. The potential difference measurement unit 16 is connected to the interface 13, acquires the potential difference between the two probes 12a in contact with the two electrodes corresponding to the potential difference generation circuit, and transmits the acquired potential difference to the control unit 15. A connection structure of wiring from each probe 12a and the potential difference measurement unit 16 in the interface 13 will be described later.

制御部15は、温度制御装置20に含まれる温度コントローラ30を有し、温度コントローラ30は、後述の加熱機構や冷却機構を制御する。なお、制御部15や電位差測定ユニット16は検査部2の筐体11内に設けられてもよく、また、電位差測定ユニット16は、プローブカード12に設けられてもよい。 The control unit 15 has a temperature controller 30 included in the temperature control device 20, and the temperature controller 30 controls a heating mechanism and a cooling mechanism, which will be described later. Note that the control section 15 and the potential difference measurement unit 16 may be provided inside the housing 11 of the inspection section 2 , and the potential difference measurement unit 16 may be provided in the probe card 12 .

検査部2の筐体11には、制御部15の一部を構成するユーザインターフェース部18が設けられている。ユーザインターフェース部18は、ユーザ向けに情報を表示したりユーザが指示を入力したりするためのものであり、例えば、タッチパネルやキーボード等の入力部と液晶ディスプレイ等の表示部とからなる。 The housing 11 of the inspection unit 2 is provided with a user interface unit 18 that constitutes a part of the control unit 15 . The user interface unit 18 is for displaying information for the user and allowing the user to input instructions, and includes, for example, an input unit such as a touch panel or keyboard and a display unit such as a liquid crystal display.

テスタ4は、電子デバイスが搭載されるマザーボードの回路構成の一部を再現するテストボード(図示省略)を有する。テストボードは、電子デバイスからの信号に基づいて、該電子デバイスの良否を判断するテスタコンピュータ17に接続される。テスタ4では、上記テストボードを取り替えることにより、複数種のマザーボードの回路構成を再現することができる。 The tester 4 has a test board (not shown) that reproduces part of the circuit configuration of the motherboard on which the electronic device is mounted. The test board is connected to a tester computer 17 that determines whether the electronic device is good or bad based on signals from the electronic device. The tester 4 can reproduce circuit configurations of multiple types of motherboards by replacing the test board.

なお、プローブカード12、インターフェース13、テスタ4は、検査機構を構成する。 The probe card 12, interface 13, and tester 4 constitute an inspection mechanism.

電子デバイスの電気的特性の検査の際、テスタコンピュータ17が、電子デバイスと各プローブ12aを介して接続されたテストボードへデータを送信する。そして、テスタコンピュータ17が、送信されたデータが当該テストボードによって正しく処理されたか否かを当該テストボードからの電気信号に基づいて判定する。 When testing the electrical characteristics of an electronic device, the tester computer 17 sends data to the test board connected to the electronic device via each probe 12a. Then, the tester computer 17 determines whether or not the transmitted data is correctly processed by the test board based on the electrical signal from the test board.

被検査体である基板としてのウエハWは、図3に示すように、略円板状のシリコン基板にエッチング処理や配線処理を施すことによりその表面に互いに所定の間隔をおいて形成された、複数の電子デバイスDを有している。電子デバイスDの表面には、電極Eが形成されており、該電極Eは当該電子デバイスDの内部の回路素子に電気的に接続されている。電極Eへ電圧を印加することにより、各電子デバイスDの内部の回路素子へ電流を流すことができる。 As shown in FIG. 3, wafers W serving as substrates to be inspected are formed on the surface of a substantially disk-shaped silicon substrate at predetermined intervals by etching and wiring. It has a plurality of electronic devices D. An electrode E is formed on the surface of the electronic device D, and the electrode E is electrically connected to a circuit element inside the electronic device D. By applying a voltage to the electrode E, a current can flow to the circuit element inside each electronic device D. FIG.

次に、ステージ10および温度制御装置20の構成について図4を用いて説明する。図4はステージ10の上部構成および温度制御装置20を概略的に示す断面図である。 Next, configurations of the stage 10 and the temperature control device 20 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a sectional view schematically showing the upper structure of the stage 10 and the temperature control device 20. As shown in FIG.

図4に示すように、ステージ10は、有底部材32と蓋部材31とを有する。蓋部材31は、有底部材32の上にシールリング33を介して取り付けられる。ウエハWは蓋部材31の上に吸着保持される。 As shown in FIG. 4 , the stage 10 has a bottomed member 32 and a lid member 31 . The lid member 31 is attached on the bottomed member 32 via a seal ring 33 . The wafer W is held by suction on the lid member 31 .

蓋部材31は、円板状に形成されており、例えばSiCで構成される。SiCは、熱伝導率およびヤング率が高い。また、後述する加熱機構40のLED41からの光に対する吸収効率も高く、加熱機構40からの光により効率的に蓋部材31を加熱することができる。また、SiCはグリーンシートに成形した後に焼結して形成することができ、加工量を少なくすることができる。 The lid member 31 is formed in a disc shape and is made of SiC, for example. SiC has high thermal conductivity and Young's modulus. Further, the absorption efficiency of the light from the LED 41 of the heating mechanism 40 to be described later is also high, and the lid member 31 can be efficiently heated by the light from the heating mechanism 40 . In addition, SiC can be formed by sintering after molding into a green sheet, and the amount of processing can be reduced.

蓋部材31の上面には、ウエハWを吸着するための吸着穴(図示省略)が形成されている。また、蓋部材31には、複数の温度センサ31aが平面視において互いに離間した位置に埋設されている。 A suction hole (not shown) for sucking the wafer W is formed in the upper surface of the lid member 31 . A plurality of temperature sensors 31a are embedded in the lid member 31 at positions separated from each other in plan view.

有底部材32は、蓋部材31と略同径の円板状に形成されており、後述するLEDからの光の波長に対して透明な材料で構成されている。有底部材32の上部には、冷媒を流すための溝が形成されており、該溝は、蓋部材31に覆われて冷媒流路32aを形成する。すなわち、ステージ10は、内部に冷媒流路32aを有している。 The bottomed member 32 is formed in a disc shape having substantially the same diameter as the lid member 31, and is made of a material transparent to the wavelength of light emitted from the LED described later. A groove for flowing a coolant is formed in the upper portion of the bottomed member 32, and the groove is covered with the cover member 31 to form a coolant channel 32a. That is, the stage 10 has a coolant channel 32a inside.

温度制御装置20は、加熱機構40と、冷却機構50と、温度コントローラ30とを有している。温度制御装置20は、加熱機構40による加熱と、冷却機構50による冷却により、ステージ10上のウエハWに形成された検査対象の電子デバイスDの温度を目標温度で一定になるように制御する。 The temperature control device 20 has a heating mechanism 40 , a cooling mechanism 50 and a temperature controller 30 . The temperature control device 20 controls the temperature of the electronic device D to be inspected formed on the wafer W on the stage 10 by heating by the heating mechanism 40 and cooling by the cooling mechanism 50 so as to be constant at a target temperature.

加熱機構40は、光照射機構として構成され、ステージ10の蓋部材31に光を照射して当該蓋部材31を加熱することにより、ウエハWを加熱し、ウエハW上に形成された電子デバイスDを加熱する。 The heating mechanism 40 is configured as a light irradiation mechanism, and heats the lid member 31 of the stage 10 by irradiating the lid member 31 with light, thereby heating the wafer W and forming the electronic device D formed on the wafer W. to heat.

加熱機構40は、ステージ10のウエハW載置面と反対側の面、すなわち有底部材32の下面と対向するように配置されている。加熱機構40は、加熱源としてウエハWに向けて光を照射する複数のLED41を有する。具体的には、加熱機構40は、複数のLED41がユニット化されたLEDユニット43が複数、ベース42の表面に搭載された構成を有する。加熱機構40におけるLEDユニット43は、例えば、図5に示すように、電子デバイスD(図3参照)に対応するように配列された平面視正方形状のユニット43aと、その外周に設けられた平面視非正方形状のユニット43bとを有する。ユニット43aおよび43bによりベース42の略全面を覆っており、LEDユニット43のLED41から、少なくとも蓋部材31におけるウエハWが搭載される部分全体に光を照射することができるようになっている。 The heating mechanism 40 is arranged to face the surface of the stage 10 opposite to the wafer W mounting surface, that is, the lower surface of the bottomed member 32 . The heating mechanism 40 has a plurality of LEDs 41 that irradiate the wafer W with light as heat sources. Specifically, the heating mechanism 40 has a configuration in which a plurality of LED units 43 each having a plurality of LEDs 41 unitized are mounted on the surface of the base 42 . The LED units 43 in the heating mechanism 40 are, for example, as shown in FIG. It has a non-square unit 43b. Approximately the entire surface of the base 42 is covered by the units 43a and 43b, and the LEDs 41 of the LED unit 43 can irradiate at least the entire portion of the lid member 31 on which the wafer W is mounted.

各LED41は、例えば近赤外光を出射する。LED41から出射された光(以下、「LED光」とも称する。)は、光透過部材からなるステージ10の有底部材32を透過する。冷媒通路32aを流れる冷媒はLED41からの光を透過する材料からなり、有底部材32を透過した光は、冷媒流路32aを流れる冷媒を透過し、蓋部材31に入射する。LED41からの光が近赤外光である場合、有底部材32を構成する光透過部材として、ポリカーボネイト、石英、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂又はガラスを用いることができる。これらの材料は、加工や成形が容易である。 Each LED 41 emits near-infrared light, for example. Light emitted from the LED 41 (hereinafter also referred to as “LED light”) is transmitted through the bottomed member 32 of the stage 10 made of a light transmitting member. The coolant flowing through the coolant passage 32 a is made of a material that transmits the light from the LED 41 , and the light transmitted through the bottomed member 32 passes through the coolant flowing through the coolant flow channel 32 a and enters the cover member 31 . When the light from the LED 41 is near-infrared light, polycarbonate, quartz, polyvinyl chloride, acrylic resin, or glass can be used as the light-transmitting member forming the bottomed member 32 . These materials are easy to process and mold.

加熱機構40では、ステージ10のウエハWが載置される蓋部材31に入射されるLED光は、LEDユニット43単位で制御される。したがって、加熱機構40は、蓋部材31における任意の箇所へのみLED光を照射したり、また、照射する光の強度を任意の箇所と他の箇所とで異ならせたりすることができる。 In the heating mechanism 40 , the LED light incident on the lid member 31 on which the wafer W of the stage 10 is placed is controlled by each LED unit 43 . Therefore, the heating mechanism 40 can irradiate only an arbitrary portion of the lid member 31 with LED light, and can vary the intensity of the irradiated light between an arbitrary portion and other portions.

冷却機構50は、チラーユニット51と、冷媒配管52と、可変流量バルブ53と、高速バルブ54とを有する。チラーユニット51は冷媒を貯留し、冷媒の温度を所定の温度に制御する。冷媒としては、例えば、LED41から照射される光が透過可能な液体である水が用いられる。冷媒配管52は、有底部材32の側部に設けられた供給口32bと排出口32cに接続され、かつチラーユニット51に接続されている。チラーユニット51内の冷媒は、冷媒配管52に設けられたポンプ(図示せず)により、冷媒配管52を介して冷媒流路32aに循環供給される。可変流量バルブ53は、冷媒配管52のチラーユニット51の下流側に設けられ、高速バルブ54はチラーユニット51の下流側で可変流量バルブ53をバイパスするバイパス配管52aに設けられている。可変流量バルブ53は、流量設定可能であり、設定した流量の一定量で冷媒を供給するようになっている。また、高速バルブ54は、後述するスライディング制御の際の非線形ゲイン項に基づいて高速で開閉(オン・オフ)し、バイパス配管52aを流れる冷媒の供給/停止を高速で行えるようになっている。 The cooling mechanism 50 has a chiller unit 51 , a refrigerant pipe 52 , a variable flow valve 53 and a high speed valve 54 . The chiller unit 51 stores refrigerant and controls the temperature of the refrigerant to a predetermined temperature. As the coolant, for example, water, which is a liquid through which the light emitted from the LED 41 can pass, is used. The refrigerant pipe 52 is connected to the supply port 32 b and the discharge port 32 c provided on the side portion of the bottomed member 32 and to the chiller unit 51 . The refrigerant in the chiller unit 51 is circulated and supplied to the refrigerant flow path 32 a through the refrigerant pipe 52 by a pump (not shown) provided in the refrigerant pipe 52 . The variable flow valve 53 is provided on the downstream side of the chiller unit 51 in the refrigerant pipe 52 , and the high-speed valve 54 is provided on the bypass pipe 52 a that bypasses the variable flow valve 53 on the downstream side of the chiller unit 51 . The variable flow rate valve 53 can set the flow rate, and supplies the refrigerant at a constant amount of the set flow rate. The high-speed valve 54 is opened/closed (on/off) at high speed based on a nonlinear gain term during sliding control, which will be described later, so that the refrigerant flowing through the bypass pipe 52a can be supplied/stopped at high speed.

温度コントローラ30は、電子デバイスDの温度の測定結果に基づいて、加熱機構40および冷却機構50により、電子デバイスDの温度が所定の温度になるようにステージの温度を制御する。 Based on the measurement result of the temperature of the electronic device D, the temperature controller 30 controls the temperature of the stage by the heating mechanism 40 and the cooling mechanism 50 so that the temperature of the electronic device D reaches a predetermined temperature.

電子デバイスDの温度は、温度測定用回路60により測定される。図6は、電子デバイスDの温度を測定する温度測定用回路60の構成を概略的に示す図である。 The temperature of the electronic device D is measured by the temperature measuring circuit 60 . FIG. 6 is a diagram schematically showing the configuration of a temperature measurement circuit 60 that measures the temperature of the electronic device D. As shown in FIG.

図6に示すように、各プローブ12aがインターフェース13に配置された複数の配線61によってテスタ4に接続される。電子デバイスDにおける電位差生成回路(例えば、ダイオード)の2つの電極Eに接触する2つのプローブ12aとテスタ4を接続する2つの配線61のそれぞれに、リレー62が設けられる。また、リレー62は、電位差測定ユニット16の配線63にも接続可能となっている。 As shown in FIG. 6, each probe 12a is connected to the tester 4 by a plurality of wirings 61 arranged on the interface 13. FIG. A relay 62 is provided for each of the two wirings 61 connecting the tester 4 and the two probes 12a contacting the two electrodes E of the potential difference generating circuit (for example, diode) in the electronic device D. The relay 62 can also be connected to the wiring 63 of the potential difference measuring unit 16 .

すなわち、各リレー62は、各電極Eの電位をテスタ4および電位差測定ユニット16のいずれかへ切り替えて伝達可能となっている。例えば、電子デバイスDの電気的特性の検査を行う際、各電極Eへ実装時電圧が印加されてから所定のタイミングで各電極Eの電位を電位差測定ユニット16へ伝達する。上記電位差生成回路では所定の電流を流した際に生じる電位差が温度によって異なることが知られている。したがって、電子デバイスDの電位差生成回路の電位差、すなわち、電位差生成回路の2つの電極E(プローブ12a)間の電位差に基づいて、電子デバイスDの温度を検査中においてリアルタイムに測定することができる。 That is, each relay 62 can switch and transmit the potential of each electrode E to either the tester 4 or the potential difference measuring unit 16 . For example, when inspecting the electrical characteristics of the electronic device D, the potential of each electrode E is transmitted to the potential difference measurement unit 16 at a predetermined timing after the mounting voltage is applied to each electrode E. It is known that the potential difference generated when a predetermined current is passed through the potential difference generating circuit varies depending on the temperature. Therefore, the temperature of the electronic device D can be measured in real time during testing based on the potential difference of the potential difference generating circuit of the electronic device D, that is, the potential difference between the two electrodes E (probes 12a) of the potential difference generating circuit.

すなわち、温度測定用回路60は、電子デバイスDにおける電位差生成回路、その2つの電極に接触する2つのプローブ12a、それらに接続される2つの配線61、リレー62、配線63、および電位差測定ユニット16からなる。 That is, the temperature measuring circuit 60 includes a potential difference generating circuit in the electronic device D, two probes 12a in contact with the two electrodes thereof, two wirings 61 connected thereto, a relay 62, a wiring 63, and a potential difference measuring unit 16. consists of

なお、電子デバイスDの温度の測定手法は、上記のものに限るものではなく、他の方法であってもよい。 Note that the method of measuring the temperature of the electronic device D is not limited to the one described above, and other methods may be used.

温度コントローラ30は、上述のような電子デバイスDの温度測定結果に基づいて、加熱源であるLED41へ投入するパワー(電流値出力)を操作量としたスライディングモード制御、および冷却源である高速バルブへ投入するパワー(すなわち高速バルブの開閉信号)を操作量とした冷却モード制御により温度制御を行う。 Based on the temperature measurement result of the electronic device D as described above, the temperature controller 30 performs a sliding mode control using the power (current value output) to be input to the LED 41 as a heating source as a manipulated variable, and a high-speed valve as a cooling source. The temperature is controlled by the cooling mode control using the power (that is, the open/close signal of the high-speed valve) as the manipulated variable.

スライディングモード制御は、状態空間内の予め設定した切替超平面(切替面)に状態を拘束するように、切替超平面の上下で制御を切り替える制御手法である。制御対象の初期状態が切替超平面外にある場合には、制御対象の状態を切替超平面に有限時間で到達・拘束させる(到達モード)。制御対象の状態が切替超平面に達したら状態を切替超平面で滑り動作させながら目標値へ収束させる(スライディングモード)。スライディングモード制御の制御入力uは、線形項(線形制御操作量)uと非線形項(非線形制御操作量)unlとの和であり、以下の式で表すことができる。
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。
Sliding mode control is a control method that switches control above and below a switching hyperplane so as to constrain the state to a preset switching hyperplane (switching plane) in the state space. If the initial state of the controlled object is outside the switching hyperplane, the state of the controlled object is made to reach and constrain the switching hyperplane in a finite time (arrival mode). When the state of the controlled object reaches the switching hyperplane, the state is made to converge to the target value while sliding on the switching hyperplane (sliding mode). A control input u of the sliding mode control is the sum of a linear term (linear control manipulated variable) u l and a nonlinear term (nonlinear control manipulated variable) u nl , and can be expressed by the following equation.
u=−(SB) −1 SAx−K(SB) −1 ·sgn(σ)
=-(SB) -1 {SAx+K·sgn(σ)}
σ=Sx
SAx is a linear term and K·sgn(σ) is a nonlinear term. A and B are matrices of state equations, and S and K are control parameters. The function sgn represents a discontinuous function, and sgn(σ) is the sliding mode switching function. The switching hyperplane can be designed in the framework of linear control, and in the sliding mode, the switching hyperplane moves back and forth between regions II and I shown in FIG. go. That is, in the sliding mode, the linear term (linear control manipulated variable) sets the state of the control system so that the control error is minimized on the switching hyperplane, and the nonlinear term (nonlinear control manipulated variable) is the modeling error and uncertain disturbances. forces the state of the control system towards the switching hyperplane.

図8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、切替コントローラ73と、プラントモデル74とを有する。 FIG. 8 is a diagram showing control blocks of the temperature controller 30. As shown in FIG. The temperature controller 30 has a sliding mode controller 71 , a cooling mode controller 72 , a switching controller 73 and a plant model 74 .

スライディングモードコントローラ71は、加熱機構40のLED41へ投入するパワー(電流値として出力)を操作量として出力し、温度制御を行う。スライディングモードコントローラ71では、図9に示すように、温度検出信号xが入力され、線形項(線形ゲイン項)と、非線形入力部75で生成された非線形項(非線形ゲイン項)により制御入力uが形成される。非線形入力部75は、図10に示すように、切替関数σと、SWgain:kと、SWita:ηとにより、非線形入力(非線形項):unlが生成される。unlは、以下の式で表される。
nl=-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。
The sliding mode controller 71 outputs power (output as a current value) input to the LED 41 of the heating mechanism 40 as a manipulated variable to perform temperature control. In the sliding mode controller 71, as shown in FIG. 9, the temperature detection signal x is input, and the control input u is changed by a linear term (linear gain term) and a nonlinear term (nonlinear gain term) generated by the nonlinear input section 75. It is formed. As shown in FIG. 10, the nonlinear input unit 75 generates a nonlinear input (nonlinear term): u nl from the switching function σ, SWgain: k, and SWita: η. u nl is represented by the following formula.
u nl =−k·σ/(|σ|+η)
η is a chattering suppression term. Non-linear input (non-linear term): Since the switching frequency of u nl is infinite, the state quantity chatters (high-frequency vibration) in the vicinity of the switching hyperplane. Therefore, η is used to suppress chattering and smooth the input.

図11は、冷却モードコントローラ72および切替コントローラ73の内部を示すブロック図である。
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。
FIG. 11 is a block diagram showing the inside of the cooling mode controller 72 and switching controller 73. As shown in FIG.
The cooling mode controller 72 performs cooling control using the power (opening/closing signal of the high speed valve 54) applied to the high speed valve 54 as a cooling source as an operation amount. Thereby, the amount of coolant supplied to the coolant channel 32a of the stage 10 is controlled, and the temperature of the electronic device D is controlled. The output of the cooling mode controller 72 is calculated by an endothermic model based on the refrigerant flow rate and endothermic coefficient. Although the endothermic coefficient is indicated as −0.4 in FIG. 11, this is only an example, and the value varies depending on the electronic device D and the like.

切替コントローラ73は、スライディングモードコントローラの非線形項unlの値を切替信号として用いる。すなわち、切替コントローラ73は、非線形項unlの値により、スライディングモードコントローラ71の出力(制御入力)をそのまま用いるか、スライディングコントローラ71の出力を使用せず、冷却モードコントローラ72の出力を第2の操作量として使用するかを決定する。 The switching controller 73 uses the value of the nonlinear term u nl of the sliding mode controller as a switching signal. That is, the switching controller 73 uses the output (control input) of the sliding mode controller 71 as it is, or does not use the output of the sliding controller 71 and switches the output of the cooling mode controller 72 to the second mode depending on the value of the nonlinear term u nl . Decide whether to use it as an manipulated variable.

スライディングモードコントローラ71の出力(制御入力)をそのまま用いるとは、スライディングモードコントローラ71の出力を第1の操作量として加熱源であるLED41に出力することである。 Using the output (control input) of the sliding mode controller 71 as it is means outputting the output of the sliding mode controller 71 as the first manipulated variable to the LED 41 that is the heat source.

冷却モードコントローラ72の出力を第2の操作量として使用するとは、冷却モードコントローラ72の冷却源である高速バルブの出力を第2の操作量として使用することである。 Using the output of the cooling mode controller 72 as the second manipulated variable means using the output of the high-speed valve, which is the cooling source of the cooling mode controller 72, as the second manipulated variable.

具体的には、切替コントローラ73は、非線形項unlの値が正(切替超平面の一方側;図7の領域I)の場合は、スライディングモードコントローラ71の出力をそのまま第1の操作量としてLED41に出力する。また、非線形項unlの値が負(切替超平面の他方側;図7の領域II)の場合は、冷却モードコントローラ72の冷却源である高速バルブの出力(高速バルブの開閉信号)を第2の操作量として使用する。高速バルブの開閉時間は0.1sec以下と高速であり、高速バルブ54は、非線形項unlによる高速な切替に追従して開閉することができ、制御性高く温度制御を行うことができる。 Specifically, when the value of the nonlinear term u nl is positive (one side of the switching hyperplane; region I in FIG. 7), the switching controller 73 directly uses the output of the sliding mode controller 71 as the first manipulated variable. Output to the LED 41 . When the value of the nonlinear term u nl is negative (the other side of the switching hyperplane; region II in FIG. 7), the output of the high-speed valve (high-speed valve open/close signal) that is the cooling source of the cooling mode controller 72 is 2 is used as the manipulated variable. The opening and closing time of the high-speed valve is as fast as 0.1 sec or less, and the high-speed valve 54 can be opened and closed following high-speed switching by the nonlinear term u nl , and can perform temperature control with high controllability.

プラントモデル74は、温度制御対象である電子デバイスD(ステージ10)の物理モデルであり、図12に示すようなものである。そして、切替コントローラ73から出力された信号が、プラントモデル74に入力され、プラントモデル74での必要な演算を経て制御信号が得られる。 The plant model 74 is a physical model of the electronic device D (stage 10) that is subject to temperature control, as shown in FIG. A signal output from the switching controller 73 is input to the plant model 74, and a control signal is obtained through necessary calculations in the plant model 74. FIG.

電子デバイスDの温度制御は、冷却機構50の可変流量バルブ53により冷媒流路32aに一定流量で冷媒を流して吸熱しながら温度コントローラ30により行われる。すなわち、温度コントローラ30により、加熱源であるLED41に投入されるパワーを操作量とするスライディングモード制御、および冷却源である高速バルブ54に投入するパワー(高速バルブ開閉信号)を操作量とする冷却モード制御による温度制御を行う。このとき、切替コントローラ73により、非線形項unlの値により、非線形項unlをそのまま用いてスライディングモード制御を行うか、非線形項unlを高速バルブ54の開閉信号として用いて冷却モード制御を行うかが決定される。スライディングモード制御の非線形項unlの値が正の場合には、そのまま、LED41に投入するパワーを操作量とするスライディングモード制御による温度制御が行われる。スライディングモード制御の非線形項unlの値が負になった場合は、非線形項unlが高速バルブ54の開閉信号として出力され、LED41のスライディングモード制御が、冷却モード制御に切り替えられる。このとき温度制御にはスライディングモードコントローラ71の出力は使用しない。冷却モード制御を用いることにより、LED41をオフにした場合以上に電子デバイスDを冷却できるようになる。これにより、非常に大きな発熱外乱があった場合の電子デバイスDの温度制御性が確保される。 The temperature control of the electronic device D is performed by the temperature controller 30 while the variable flow rate valve 53 of the cooling mechanism 50 causes the coolant to flow through the coolant channel 32a at a constant flow rate to absorb heat. That is, the temperature controller 30 performs sliding mode control using the power input to the LED 41 as the heating source as an operation amount, and cooling using the power input to the high-speed valve 54 as the cooling source (high-speed valve opening/closing signal) as an operation amount. Temperature control is performed by mode control. At this time, depending on the value of the nonlinear term u nl , the switching controller 73 performs sliding mode control using the nonlinear term unl as it is, or performs cooling mode control using the nonlinear term unl as an open/close signal for the high-speed valve 54 . is determined. When the value of the nonlinear term u nl of the sliding mode control is positive, the temperature control is performed by the sliding mode control using the power input to the LED 41 as the manipulated variable. When the value of the nonlinear term u nl of the sliding mode control becomes negative, the nonlinear term u nl is output as an opening/closing signal for the high speed valve 54, and the sliding mode control of the LED 41 is switched to the cooling mode control. At this time, the output of the sliding mode controller 71 is not used for temperature control. By using cooling mode control, the electronic device D can be cooled more than if the LED 41 were turned off. This ensures the temperature controllability of the electronic device D when there is a very large heat generation disturbance.

制御部15はコンピュータからなり、温度コントローラ30の他に、検査装置1の各構成部を制御する複数の制御機能部を有する主制御部を有しており、主制御部により検査装置の各構成部の動作を制御する。また、制御部は、入力装置、出力装置、表示装置、記憶装置を有している。主制御部による各構成部の制御は、記憶装置に内蔵された記憶媒体(ハードディスク、光デスク、半導体メモリ等)に記憶された制御プログラムである処理レシピにより実行される。 The control unit 15 comprises a computer, and in addition to the temperature controller 30, has a main control unit having a plurality of control function units for controlling each component of the inspection apparatus 1. The main control unit controls each component of the inspection apparatus. control the operation of the Also, the control unit has an input device, an output device, a display device, and a storage device. Control of each component by the main controller is executed by a processing recipe, which is a control program stored in a storage medium (hard disk, optical disk, semiconductor memory, etc.) built into the storage device.

次に、検査装置1を用いたウエハWに対する検査処理の一例について説明する。
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。
Next, an example of inspection processing for the wafer W using the inspection apparatus 1 will be described.
First, the wafer W is taken out from the FOUP of the loader 3 by the transfer device, transferred to the stage 10, and placed thereon. Next, the stage 10 is moved to a predetermined position.

そして、加熱機構40の全てのLED41を点灯させ、蓋部材31の温度センサ31aから取得される情報に基づいて、蓋部材31の温度が面内で均一になるように、LED41からの光出力と、ステージ10内の冷媒流路32aを流れる冷媒の流量を可変流量バルブ53により調整する。 Then, all the LEDs 41 of the heating mechanism 40 are turned on, and based on the information acquired from the temperature sensor 31a of the lid member 31, the light output from the LEDs 41 and the , the flow rate of the coolant flowing through the coolant channel 32 a in the stage 10 is adjusted by the variable flow valve 53 .

この状態で、電位差測定ユニット16により、検査対象の電子デバイスDにおける前述の電位差生成回路の電位差を取得する。そして、面内で均一とされた蓋部材31の温度が検査対象の電子デバイスDの温度と略一致するものとして、上記電位差の校正を行い、上記電位差の温度特性の情報を補正する。 In this state, the potential difference measurement unit 16 acquires the potential difference of the aforementioned potential difference generation circuit in the electronic device D to be inspected. Then, assuming that the temperature of the lid member 31 made uniform in the plane substantially coincides with the temperature of the electronic device D to be inspected, the potential difference is calibrated, and the temperature characteristic information of the potential difference is corrected.

その後、ステージ10を移動させて、ステージ10の上方に設けられているプローブ12aと、ウエハWの検査対象の電子デバイスDの電極Eとを接触させる。そして、プローブ12aに検査用の信号が入力される。これにより、電子デバイスDの検査が開始される。 Thereafter, the stage 10 is moved to bring the probes 12a provided above the stage 10 into contact with the electrodes E of the electronic devices D on the wafer W to be inspected. A signal for inspection is input to the probe 12a. Thereby, the inspection of the electronic device D is started.

上記検査中、検査対象の電子デバイスDの電位差生成回路に生じる電位差の情報に基づいて、当該電子デバイスDの温度が測定され、その測定温度を目標温度として、温度制御装置20により当該電子デバイスDの温度制御が行われる。 During the inspection, the temperature of the electronic device D to be inspected is measured based on the information on the potential difference generated in the potential difference generating circuit of the electronic device D to be inspected. temperature control is performed.

このとき、冷却機構50の可変流量バルブ53により冷媒流路32aに一定流量で冷媒を流して吸熱しながら温度コントローラ30により温度制御が行われる。すなわち、温度コントローラ30により、加熱源であるLED41に投入するパワーを操作量とするスライディングモード制御、および冷却源である高速バルブ54に投入するパワー(高速バルブ開閉信号)を操作量とする冷却モード制御による温度制御を行う。このとき、切替コントローラ73は、上述のように、非線形項unlの値により、スライディングモードコントローラ71の出力(制御入力)をそのまま用いるか、非線形項unlを高速バルブ54の開閉信号として用いて冷却モード制御するかを決定する。具体的には、スライディングモード制御の非線形項unlの値が正の場合には、スライディングモードコントローラ71の出力をそのまま第1の操作量としてLED41に出力する。一方、非線形項unlが負の場合には、非線形項unlを高速バルブ54の開閉信号として用いて高速バルブに第2の操作量として出力する。 At this time, temperature control is performed by the temperature controller 30 while the variable flow rate valve 53 of the cooling mechanism 50 allows the coolant to flow through the coolant channel 32a at a constant flow rate to absorb heat. That is, the temperature controller 30 controls a sliding mode control in which the power input to the LED 41, which is the heating source, is used as an operation amount, and a cooling mode in which the power input to the high-speed valve 54, which is the cooling source (high-speed valve opening/closing signal), is an operation amount. Temperature control by control. At this time, the switching controller 73 uses the output (control input) of the sliding mode controller 71 as it is, or uses the nonlinear term u nl as the opening/closing signal for the high-speed valve 54, as described above, depending on the value of the nonlinear term u nl . Decide whether to control the cooling mode. Specifically, when the value of the nonlinear term u nl of the sliding mode control is positive, the output of the sliding mode controller 71 is directly output to the LED 41 as the first manipulated variable. On the other hand, when the nonlinear term u nl is negative, the nonlinear term u nl is used as an opening/closing signal for the high speed valve 54 and is output to the high speed valve as a second manipulated variable.

上述した特許文献1の検査装置では、電子デバイスの電気的特性を検査する際、当該電子デバイスの実装環境を再現するために、載置台内の冷媒流路やヒータによって載置台の温度制御を行っている。 In the inspection apparatus of Patent Document 1, when inspecting the electrical characteristics of an electronic device, in order to reproduce the mounting environment of the electronic device, the temperature of the mounting table is controlled by the coolant flow path and the heater in the mounting table. ing.

一方、近時、電子デバイスは高速化や微細化が進み、集積度が高くなり、動作時の発熱量が非常に増大しているため、ウエハにおいて電子デバイスの検査中に発熱外乱が与えられてしまい電子デバイスに不具合を生じさせるおそれがある。しかし、上記特許文献1では、このような発熱外乱を解消する方法は示されていない。 On the other hand, in recent years, electronic devices have advanced in speed and miniaturization, the degree of integration has increased, and the amount of heat generated during operation has increased significantly. There is a risk of malfunction of the electronic device. However, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-200002 does not disclose a method for eliminating such heat generation disturbance.

そこで、本実施形態では、冷却機構50の可変流量バルブ53により一定流量でステージ10の冷媒供給路32aに冷媒を流して吸熱を確保した上で、外乱に強いスライディングモード制御を用い、加熱機構40のLED41へ投入するパワー(電流値)を操作量として電子デバイスDの温度制御を行う。 Therefore, in the present embodiment, the variable flow rate valve 53 of the cooling mechanism 50 is used to flow the coolant through the coolant supply path 32a of the stage 10 at a constant flow rate to ensure heat absorption. The temperature of the electronic device D is controlled by using the power (current value) applied to the LED 41 of .

しかし、冷媒流量を一定として、LED41に投入するパワーを操作量とするスライディングモード制御のみでは、発熱外乱が非常に大きくなった場合に、LED41をオフしても吸熱が不十分となる。このため、外乱制御の応答が遅くなる場合や、十分な温度制御ができなくなってしまう場合が生じる。また、冷媒流量を増加して吸熱性を向上させることも考えられるが、この場合は、LED41の出力が不足して目標温度に到達できなくなる。また、冷媒流量を増加させつつ、最大出力の大きいLEDを用いたり、LEDの密度を増やすことにより、電子デバイスの温度上昇を抑制することが可能な場合もあるが、その場合には、コストが増加してしまい、現実的ではない。 However, with only the sliding mode control in which the coolant flow rate is constant and the power input to the LED 41 is the manipulated variable, heat absorption becomes insufficient even if the LED 41 is turned off when the heat generation disturbance becomes extremely large. For this reason, there are cases where the response of disturbance control becomes slow, and where sufficient temperature control cannot be performed. It is also conceivable to increase the flow rate of the coolant to improve the heat absorption, but in this case, the output of the LED 41 is insufficient and the target temperature cannot be reached. In some cases, it is possible to suppress the temperature rise of the electronic device by using an LED with a large maximum output or increasing the density of the LED while increasing the flow rate of the coolant. It increases and is not realistic.

そこで、本実施形態では、冷却機構50の可変流量バルブ53により冷媒流路32aに一定流量で冷媒を流して吸熱しながら、LED41へ投入するパワーを操作量としたスライディングモード制御と、高速バルブ54へ投入するパワー(高速バルブの開閉信号)を操作量とした冷却モード制御とを、非線形項unlの値により、切り替えコントローラ73で切り替えて実施する。すなわち、スライディングモード制御の非線形項unlの値が正の場合には、発熱外乱の影響が小さいので、スライディングモードコントローラ71の出力をそのまま第1の操作量として加熱源であるLED41に投入する。一方、非線形項unlの値が負の場合には、冷却源である高速バルブ54に投入するパワー(高速バルブの開閉信号)を第2の操作量として冷却モード制御を行う。すなわち、スライディングモード制御を行っている際に、電子デバイスDの発熱外乱が大きくスライディングモード制御の非線形項unlが負になった場合は、切替コントローラ73により冷却モード制御に切り替える。これにより、LED41をオフにした場合以上にステージ10を冷却することができ、冷却能力が強化される。したがって、非常に大きな発熱外乱があった場合でも、電子デバイスDの温度を十分に冷却することができ、良好な制御性で電子デバイスDの温度制御を行うことができる。なお、このときの高速バルブ54の位置は、できる限りむだ時間を少なくする観点から、極力ステージ10に近づけることが望ましい。 Therefore, in the present embodiment, the variable flow valve 53 of the cooling mechanism 50 allows the refrigerant to flow through the refrigerant flow path 32a at a constant flow rate to absorb heat, while the sliding mode control in which the power input to the LED 41 is the manipulated variable, and the high-speed valve 54 The switching controller 73 performs switching between the cooling mode control using the power (opening/closing signal of the high-speed valve) as the manipulated variable according to the value of the nonlinear term u nl . That is, when the value of the nonlinear term u nl of the sliding mode control is positive, the influence of the heat disturbance is small, so the output of the sliding mode controller 71 is applied as it is to the LED 41, which is the heat source, as the first manipulated variable. On the other hand, when the value of the nonlinear term u nl is negative, cooling mode control is performed using the power (opening/closing signal of the high speed valve) applied to the high speed valve 54 as the cooling source as the second manipulated variable. That is, when the heat disturbance of the electronic device D is large during sliding mode control and the nonlinear term u nl of the sliding mode control becomes negative, the switching controller 73 switches to the cooling mode control. Thereby, the stage 10 can be cooled more than when the LED 41 is turned off, and the cooling capacity is enhanced. Therefore, even if there is a very large heat generation disturbance, the temperature of the electronic device D can be sufficiently cooled, and the temperature of the electronic device D can be controlled with good controllability. It is desirable that the position of the high-speed valve 54 at this time be as close to the stage 10 as possible from the viewpoint of minimizing dead time.

また、加熱機構40は、複数の電子デバイスDのそれぞれに対応するように、複数のLED41を搭載した複数のLEDユニット43を設けているので、電子デバイスDを個別的に加熱できるようにすることができる。このため、検査中の電子デバイスDのみを加熱することができ、他の電子デバイスDへの発熱外乱を抑制することができる。 Further, since the heating mechanism 40 is provided with a plurality of LED units 43 mounted with a plurality of LEDs 41 so as to correspond to each of the plurality of electronic devices D, the electronic devices D can be individually heated. can be done. Therefore, only the electronic device D under inspection can be heated, and heat disturbance to other electronic devices D can be suppressed.

さらに、高速バルブ54を用いて冷却モード制御を行うので、切替信号として用いた非線形項unlの正負の変動に追従して高速バルブ54を開閉することができ、高精度で冷却制御を行うことができる。 Furthermore, since the cooling mode control is performed using the high-speed valve 54, the high-speed valve 54 can be opened and closed according to the positive/negative fluctuation of the nonlinear term u nl used as the switching signal, and the cooling control can be performed with high accuracy. can be done.

また、冷媒として水を用いることができるので、フロン系冷媒を使用する必要がなく、また、フロン系冷媒を用いた場合よりも吸熱性が良好であり、吸熱を高速化することができる。 In addition, since water can be used as a refrigerant, it is not necessary to use a fluorocarbon refrigerant, and the heat absorption is better than when a chlorofluorocarbon refrigerant is used, and heat absorption can be accelerated.

なお、電子デバイスの検査は、複数のデバイスを一括して行ってもよく、また、DRAM等で採用される一括コンタクトプロービングのように全ての電子デバイスを一括して行ってもよい。いずれの場合も、検査対象の電子デバイスの温度を上述のようにLED41のパワーを操作量とするスライディングモード制御と、高速バルブの開閉による冷却モード制御を併用することにより良好な制御性で電子デバイスの温度制御を行うことができる。 Incidentally, the inspection of electronic devices may be performed on a plurality of devices at once, or may be performed on all electronic devices at once like batch contact probing employed in DRAMs and the like. In either case, the temperature of the electronic device to be inspected is controlled by the sliding mode control using the power of the LED 41 as the manipulated variable as described above, and the cooling mode control by opening and closing the high-speed valve. temperature control can be performed.

<第2の実施形態>
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。
<Second embodiment>
Next, a second embodiment will be described.
The basic configuration of the inspection apparatus of the second embodiment is the same as that of the inspection apparatus 1 of the first embodiment, but is included in the temperature control apparatus 20 of the first embodiment as shown in FIG. 13 described later. The only difference from the inspection apparatus 1 of the first embodiment is that a temperature controller 30' having a different control method is installed instead of the temperature controller 30. FIG.

本実施形態の温度コントローラ30´においても、第1の実施形態の温度コントローラ30と同様、電子デバイスDの温度測定結果に基づいて、加熱源であるLED41へ投入するパワー(電流値出力)を操作量としたスライディングモード制御に基づく制御を行う。また、温度コントローラ30´では、第1の実施形態の温度コントローラ30と同様、スライディングモード制御に加え、高速バルブへ投入するパワー(すなわち高速バルブの開閉信号)を操作量とした冷却モード制御を行う。ただし、本実施形態の温度コントローラ30´は、冷却モードの際に加熱源であるLED41にも制御信号を送る点が温度コントローラ30とは異なっている。 As with the temperature controller 30 of the first embodiment, the temperature controller 30' of the present embodiment also operates the power (current value output) to be applied to the LED 41, which is the heat source, based on the temperature measurement result of the electronic device D. Control is performed based on sliding mode control. Further, in the temperature controller 30', in addition to the sliding mode control, the temperature controller 30' performs the cooling mode control using the power input to the high-speed valve (that is, the open/close signal of the high-speed valve) as the manipulated variable, as in the temperature controller 30 of the first embodiment. . However, the temperature controller 30' of this embodiment is different from the temperature controller 30 in that the control signal is also sent to the LED 41, which is the heating source, in the cooling mode.

以下、温度コントローラ30´について詳細に説明する。
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。
The temperature controller 30' will be described in detail below.
FIG. 13 is a diagram showing control blocks of the temperature controller 30'. The temperature controller 30 ′ has a sliding mode controller 71 , a cooling mode controller 72 , an adder 77 , a switching controller 73 ′ and a plant model 74 . The basic configurations of the sliding mode controller 71, the cooling mode controller 72, and the plant model 74 are the same as those of the temperature controller 30 of the first embodiment.

図14は、冷却モードコントローラ72、加算器77および切替コントローラ73´の構成およびこれらの信号の授受を示すブロック図である。 FIG. 14 is a block diagram showing the configurations of the cooling mode controller 72, the adder 77 and the switching controller 73' and the transmission and reception of these signals.

上述したように、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14では吸熱係数が-20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。 As described above, the cooling mode controller 72 performs cooling control using the power (opening/closing signal of the high speed valve 54) applied to the high speed valve 54, which is the cooling source, as the manipulated variable. Thereby, the amount of coolant supplied to the coolant channel 32a of the stage 10 is controlled, and the temperature of the electronic device D is controlled. The output of the cooling mode controller 72 is calculated by an endothermic model based on the refrigerant flow rate and endothermic coefficient. Although the endothermic coefficient is indicated as −20 in FIG. 14, this is only an example, and the value varies depending on the electronic device D and the like.

切替コントローラ73´は、第1の実施形態の切替コントローラ73と同様、スライディングモードコントローラの非線形項unlの値を切替信号として用いる。そして、切替コントローラ73´は、非線形項unlの値により、スライディングモードコントローラ71の出力をそのまま用いるか、第2の操作量を使用するかを決定する。切替コントローラ73´は、第2の操作量として、加算器77でスライディングモード出力と冷却モードコントローラ72の出力とを加えたものを使用する。すなわち、第2の操作量は、スライディングモードコントローラ71からの加熱源であるLED41への出力と、冷却モードコントローラ72の冷却源である高速バルブの出力とを加えたものである。 The switching controller 73', like the switching controller 73 of the first embodiment, uses the value of the nonlinear term u nl of the sliding mode controller as a switching signal. Then, the switching controller 73' determines whether to use the output of the sliding mode controller 71 as it is or to use the second manipulated variable, depending on the value of the nonlinear term u nl . The switching controller 73' uses the sum of the sliding mode output and the output of the cooling mode controller 72 in the adder 77 as the second manipulated variable. That is, the second manipulated variable is the sum of the output from the sliding mode controller 71 to the LED 41 which is the heating source and the output of the high speed valve which is the cooling source of the cooling mode controller 72 .

スライディングモードコントローラ71の出力(制御入力)をそのまま用いるとは、スライディングモードコントローラ71の出力を第1の操作量として加熱源であるLED41に出力することである。 Using the output (control input) of the sliding mode controller 71 as it is means outputting the output of the sliding mode controller 71 as the first manipulated variable to the LED 41 that is the heat source.

具体的には、切替コントローラ73´は、非線形項unlの値が正(切替超平面の一方側;図7の領域I)の場合は、スライディングモードコントローラ71の出力をそのまま第1の操作量としてLED41に出力する。また、非線形項unlの値が負(切替超平面の他方側;図7の領域II)の場合は、スライディングモードコントローラ71の出力と、冷却モードコントローラ72の冷却源である高速バルブの出力(高速バルブの開閉信号)とを加えたものを第2の操作量として使用する。 Specifically, when the value of the nonlinear term u nl is positive (on one side of the switching hyperplane; region I in FIG. 7), the switching controller 73 ′ directly converts the output of the sliding mode controller 71 into the first manipulated variable. is output to the LED 41 as . When the value of the nonlinear term u nl is negative (the other side of the switching hyperplane; region II in FIG. 7), the output of the sliding mode controller 71 and the output of the high-speed valve, which is the cooling source of the cooling mode controller 72 ( A high-speed valve open/close signal) is used as the second manipulated variable.

冷却モードコントローラ72では、上述したように、開閉時間が0.1sec以下と高速で動作する高速バルブ54を、非線形項unlによる高速な切替に追従して開閉させる。これにより、LED41をオフにした場合以上に電子デバイスDを冷却できるようになり、非常に大きな発熱外乱があった場合の電子デバイスDの温度制御性が確保される。また、第2の操作量として、このような冷却モードコントローラ72の高速バルブの出力のみではなく、スライディングモードコントローラ71の出力が加えられることにより、急冷の過渡応答を緩和して良好な制御性を得ることができる。 As described above, the cooling mode controller 72 opens and closes the high-speed valve 54, which operates at a high speed of 0.1 sec or less, following the high-speed switching by the nonlinear term u nl . As a result, the electronic device D can be cooled more than when the LED 41 is turned off, and the temperature controllability of the electronic device D can be ensured in the event of a very large heat generation disturbance. In addition, as the second manipulated variable, not only the output of the high-speed valve of the cooling mode controller 72 but also the output of the sliding mode controller 71 is added, thereby easing the transient response of rapid cooling and achieving good controllability. Obtainable.

本実施形態においても、第1の実施形態と同様に、電子デバイスDの検査が開始される。そして、上記検査中、検査対象の電子デバイスDの電位差生成回路に生じる電位差の情報に基づいて、当該電子デバイスDの温度が測定され、その測定温度を目標温度として、温度制御装置20により当該電子デバイスDの温度制御が行われる。 Also in this embodiment, the inspection of the electronic device D is started as in the first embodiment. During the inspection, the temperature of the electronic device D to be inspected is measured based on information on the potential difference generated in the potential difference generating circuit of the electronic device D to be inspected. Temperature control of device D is performed.

このとき、冷却機構50の可変流量バルブ53により冷媒流路32aに一定流量で冷媒を流して吸熱しながら温度コントローラ30´により温度制御が行われる。温度コントローラ30´では、切替コントローラ73´が、非線形項unlの値により、スライディングモードコントローラ71の出力をそのまま用いるか、スライディングモード出力と冷却モードコントローラ72の出力とを加えた第2の操作量を使用するかを決定する。具体的には、スライディングモード制御の非線形項unlの値が正の場合には、スライディングモードコントローラ71の出力をそのまま第1の操作量としてLED41に出力する。一方、非線形項unlが負の場合には、スライディングモードコントローラ71の出力と、冷却モードコントローラ72の冷却源である高速バルブの出力とを加えたものを第2の操作量として出力する。 At this time, the temperature is controlled by the temperature controller 30' while the variable flow rate valve 53 of the cooling mechanism 50 allows the coolant to flow through the coolant channel 32a at a constant flow rate to absorb heat. In the temperature controller 30', the switching controller 73' uses the output of the sliding mode controller 71 as it is or converts the sliding mode output and the output of the cooling mode controller 72 into a second manipulated variable depending on the value of the nonlinear term u nl . Decide whether to use Specifically, when the value of the nonlinear term u nl of the sliding mode control is positive, the output of the sliding mode controller 71 is directly output to the LED 41 as the first manipulated variable. On the other hand, when the nonlinear term u nl is negative, the sum of the output of the sliding mode controller 71 and the output of the high-speed valve serving as the cooling source of the cooling mode controller 72 is output as the second manipulated variable.

上記第1の実施形態では、冷却モードコントローラ72が、開閉時間が0.1sec以下と高速で動作する高速バルブ54を、非線形項unlによる高速な切替に追従して開閉させる。これにより、LED41をオフにした場合以上に電子デバイスDを冷却できるようになり、非常に大きな発熱外乱があった場合の電子デバイスDの温度制御性が確保される。 In the first embodiment, the cooling mode controller 72 opens and closes the high-speed valve 54, which operates at a high speed of 0.1 sec or less, following the high-speed switching by the nonlinear term u nl . As a result, the electronic device D can be cooled more than when the LED 41 is turned off, and the temperature controllability of the electronic device D can be ensured in the event of a very large heat generation disturbance.

しかし、第1の実施形態では、制御性は良好であるものの、非線形項unlが負の場合に、高速バルブ54の動作のみであるため、急冷の過渡応答となることがある。つまり、切替コントローラ73´により高速バルブ54を開にしたときの電子デバイスDの温度低下を補うために、LED41の出力を大きくする必要があり、また、次の冷却を行うタイミング(高速バルブを開にするタイミング)も早くなる。このため、切替コントローラ73´による制御の際に、電流値の振幅が大きくかつ高速バルブ54の開の頻度が多くなる傾向にある。 However, in the first embodiment, although the controllability is good, when the nonlinear term u nl is negative, only the high-speed valve 54 operates, which may result in rapid cooling transient response. In other words, it is necessary to increase the output of the LED 41 in order to compensate for the temperature drop of the electronic device D when the high-speed valve 54 is opened by the switching controller 73'. timing) will also be faster. Therefore, during control by the switching controller 73', the amplitude of the current value tends to be large and the frequency of opening the high-speed valve 54 tends to increase.

これに対し、本実施形態では、非線形項unlが負の場合の第2の操作量として、このような冷却モードコントローラ72の高速バルブの出力のみではなく、スライディングモードコントローラ71の出力を加える。このように、高速バルブ54の動作中にLED41にも同時に制御信号を送るので、急冷の過渡応答を緩和することができる。このため、上記第1の実施形態の基本的な効果に加え、電流値の振幅を小さく、かつ高速バルブ54の開の頻度を少なくすることができ、より振幅が小さく滑らかな温度制御が可能となるといった効果も奏する。 In contrast, in this embodiment, not only the output of the high-speed valve of the cooling mode controller 72 but also the output of the sliding mode controller 71 is added as the second manipulated variable when the nonlinear term u nl is negative. In this way, the control signal is also sent to the LED 41 at the same time while the high-speed valve 54 is operating, so the transient response of rapid cooling can be mitigated. Therefore, in addition to the basic effects of the first embodiment, the amplitude of the current value can be reduced and the frequency of opening the high-speed valve 54 can be reduced, enabling smoother temperature control with smaller amplitude. It also has the effect of

なお、第2の実施形態では、基本的な検査装置の構成は第1の実施形態と同じであるから、その他第1の実施形態で得られる効果は、第2の実施形態でも同様に得ることができる。 In addition, in the second embodiment, since the basic configuration of the inspection apparatus is the same as that in the first embodiment, other effects obtained in the first embodiment can also be obtained in the second embodiment. can be done.

<シミュレーション結果>
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。
<Simulation result>
Next, simulation results will be described.
Here, the temperature controllability was simulated when heat generation disturbances of 150 W, 300 W, and 450 W were applied to an electronic device (chip) having a size of 30 mm×40 mm formed on a wafer.

図15~17は、一定流量の冷媒を供給しつつ、LED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によりチップの温度制御を行った場合についてシミュレーションした結果を示す図である。 FIGS. 15 to 17 are diagrams showing the results of simulating the temperature control of the chip by sliding mode control using the power input to the LED as the manipulated variable while supplying a coolant at a constant flow rate.

図15に示すように、スライディングモード制御の場合、発熱外乱が150Wでは良好な制御性を維持できているが、図16、17に示すように、発熱外乱が300W、450Wの場合は、温度上昇が見られ、温度制御不能になることが確認された。 As shown in FIG. 15, in the case of sliding mode control, good controllability can be maintained at a heat generation disturbance of 150 W, but as shown in FIGS. was observed, and it was confirmed that the temperature could not be controlled.

図18~20は、LED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制御と、非線形項unlが負のときに行われる高速バルブの開閉による冷却モード制御を併用した第1の実施形態についてシミュレーションした結果を示す図である。 18 to 20 are simulations of the first embodiment using both sliding mode control with the power input to the LED as the manipulated variable and cooling mode control by high-speed valve opening and closing performed when the nonlinear term u nl is negative. FIG. 10 is a diagram showing the results of the experiment.

これらの図に示すように、スライディングモード制御と高速バルブの開閉による冷却モード制御を併用した第1の実施形態により、150W~450Wの発熱外乱がおよぼされた場合のいずれも、良好な温度制御ができることが確認された。 As shown in these figures, according to the first embodiment, which uses both the sliding mode control and the cooling mode control by opening and closing the high-speed valve, good temperature control can be achieved in any case where a heat generation disturbance of 150 W to 450 W is applied. was confirmed to be possible.

図21~23は、スライディングモード制御と、非線形項unlが負のときに行われるスライディングモードコントローラ出力と冷却モードコントローラ出力とを加えた制御を併用した第2の実施形態についてシミュレーションした結果を示す図である。 FIGS. 21-23 show simulation results of a second embodiment using both sliding mode control and control with a sliding mode controller output and a cooling mode controller output performed when the nonlinear term u nl is negative. It is a diagram.

これらの図に示すように、スライディングモード制御と、スライディングモードコントローラ出力と冷却モードコントローラ出力とを加えた制御を併用した第2の実施形態により、150W~450Wのいずれの発熱外乱の場合も、良好な温度制御ができることが確認された。また、第2の実施形態のほうが第1の実施形態よりも発熱外乱が生じた場合における供給される電流の振幅が小さいことがわかる。 As shown in these figures, according to the second embodiment, in which both the sliding mode control and the control in which the sliding mode controller output and the cooling mode controller output are added, good heat generation disturbance of 150 W to 450 W can be obtained. It was confirmed that the temperature could be controlled appropriately. Also, it can be seen that the amplitude of the supplied current in the case where heat generation disturbance occurs is smaller in the second embodiment than in the first embodiment.

図24および図25は、それぞれ発熱外乱が150Wのときの第1の実施形態および第2の実施形態のシミュレーション結果を拡大して示す図である。これらの図から、第2の実施形態のほうが第1の実施形態よりも電流出力の振れ幅が小さく、制御振幅が小さいことがわかる。また、発熱外乱が急激に変化したタイミングにおける制御対象温度のオーバーシュートやアンダーシュートも第2の実施形態のほうが小さいことがわかる。 24 and 25 are enlarged diagrams showing the simulation results of the first embodiment and the second embodiment when the heat generation disturbance is 150 W, respectively. From these figures, it can be seen that the second embodiment has a smaller amplitude of current output and a smaller control amplitude than the first embodiment. Also, it can be seen that the overshoot and undershoot of the temperature to be controlled at the timing when the heat generation disturbance abruptly changes are smaller in the second embodiment.

図26および図27は、それぞれ発熱外乱が300Wのときの第1の実施形態および第2の実施形態のシミュレーション結果を拡大して示す図である。また、図28および図29は、それぞれ発熱外乱が450Wのときの第1の実施形態および第2の実施形態のシミュレーション結果を拡大して示す図である。これらの図からも明らかなように、外乱が300W、450Wと大きくなっても、外乱が150Wのときと同様、第2の実施形態のほうが第1の実施形態よりも電流出力の振れ幅が小さく、制御振幅が小さいことがわかる。また、発熱外乱が急激に変化したタイミングにおける制御対象温度のオーバーシュートやアンダーシュートも第2の実施形態のほうが小さいことがわかる。 26 and 27 are enlarged diagrams showing simulation results of the first embodiment and the second embodiment when the heat generation disturbance is 300 W, respectively. 28 and 29 are enlarged diagrams showing simulation results of the first embodiment and the second embodiment when the heat generation disturbance is 450 W, respectively. As is clear from these figures, even when the disturbance is increased to 300 W and 450 W, the amplitude of the current output in the second embodiment is smaller than that in the first embodiment, as in the case of the disturbance of 150 W. , the control amplitude is small. Also, it can be seen that the overshoot and undershoot of the temperature to be controlled at the timing when the heat generation disturbance abruptly changes are smaller in the second embodiment.

<他の適用>
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。
<Other applications>
Although the embodiments have been described above, the embodiments disclosed this time should be considered as examples and not restrictive in all respects. The above-described embodiments may be omitted, substituted, or modified in various ways without departing from the scope and spirit of the appended claims.

例えば、上記実施形態では、加熱源としてLEDを用いた場合について説明したが、加熱源はLEDにかぎらず、抵抗ヒータ等の他の加熱源であってもよい。また、上記実施形態では、温度制御対象としてウエハ上の電子デバイス(チップ)を例にとって示したが、温度制御対象はステージであってもよく、電子デバイス(チップ)に限るものではない。また、温度制御装置を検査装置に適用する場合に限るものでもない。 For example, in the above-described embodiment, the LED is used as the heat source, but the heat source is not limited to the LED, and may be another heat source such as a resistance heater. In the above embodiment, an electronic device (chip) on a wafer is taken as an example of a temperature controlled object, but the temperature controlled object may be a stage and is not limited to an electronic device (chip). Moreover, the application of the temperature control device is not limited to the inspection device.

1;検査装置
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
Tester 10; Stage 12; Probe card 12a; Probe 13; Interface 15; Control unit 20; Flow path 40; heating mechanism 41; LED
Refrigerant piping 53; Variable flow valve 54; High speed valve 60; Circuit for temperature measurement 71; Sliding mode controller 72; Electronic device (temperature measurement target)
W; wafer

Claims (17)

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の操作量として前記冷却源に出力するかを決定する切替コントローラと、
を有し、
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、温度制御装置。
A temperature control device for controlling the temperature of a temperature controlled object,
a heating mechanism having a heating source for heating the temperature controlled object;
a cooling mechanism having a cooling source for cooling the temperature controlled object;
a temperature controller that controls the heating source and the cooling source;
with
The temperature controller
A temperature measurement value of the temperature control object is a control object,
a sliding mode controller whose manipulated variable is the power supplied to the heating source;
a cooling mode controller whose manipulated variable is the power input to the cooling source;
Of the linear term and the nonlinear term that are outputs of the sliding mode controller, depending on the value of the nonlinear term, either the output of the sliding mode controller is directly output to the heating source as a first manipulated variable, or the sliding mode controller is output to the heating source. a switching controller that determines whether to output the output of the cooling mode controller as a second manipulated variable to the cooling source without using the output of the controller;
has
The switching controller uses only the output of the sliding mode controller when the nonlinear term is in the region on one side of the switching hyperplane in sliding mode control, and when it is in the region on the other side of the switching hyperplane, , a temperature controller that switches to use the output of said cooling mode controller .
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の操作量として前記加熱源および前記冷却源に出力するかを決定する切替コントローラと、
を有し、
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、温度制御装置。
A temperature control device for controlling the temperature of a temperature controlled object,
a heating mechanism having a heating source for heating the temperature controlled object;
a cooling mechanism having a cooling source for cooling the temperature controlled object;
a temperature controller that controls the heating source and the cooling source;
with
The temperature controller
A temperature measurement value of the temperature control object is a control object,
a sliding mode controller whose manipulated variable is the power supplied to the heating source;
a cooling mode controller whose manipulated variable is the power input to the cooling source;
Of the linear term and the nonlinear term that are outputs of the sliding mode controller, depending on the value of the nonlinear term, either the output of the sliding mode controller is directly output to the heating source as a first manipulated variable, or the sliding mode controller is output to the heating source. a switching controller that determines whether to output the sum of the output of the controller and the output of the cooling mode controller as a second manipulated variable to the heating source and the cooling source ;
has
The switching controller uses only the output of the sliding mode controller when the nonlinear term is in the region on one side of the switching hyperplane in sliding mode control, and when it is in the region on the other side of the switching hyperplane, , a temperature controller that switches to use the output of said cooling mode controller .
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1または請求項2に記載の温度制御装置。 3. The region according to claim 1 , wherein the one-side region is a region in which the value of the nonlinear term is positive, and the region on the other side is a region in which the value of the nonlinear term is negative. temperature controller. 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から請求項のいずれか1項に記載の温度制御装置。 4. The temperature control device according to any one of claims 1 to 3 , wherein said heat source is an LED, and said first manipulated variable is a current value supplied to said LED. 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バルブへの開閉信号である、請求項1から請求項のいずれか1項に記載の温度制御装置。 2. The cooling mechanism cools the temperature controlled object with a coolant, the cooling source is a valve that opens and closes a coolant flow path, and the output of the cooling mode controller is an open/close signal to the valve . 5. A temperature control device according to any one of claims 1 to 4 . 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5に記載の温度制御装置。 6. The temperature control device according to claim 5, wherein said cooling mechanism absorbs heat from said temperature controlled object by supplying said coolant at a constant flow rate in addition to the power supplied to said cooling source by said cooling mode controller. 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から請求項のいずれか1項に記載の温度制御装置。 The temperature control apparatus according to any one of claims 1 to 6 , wherein the temperature control object is an electronic device provided on a substrate. 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の操作量として前記冷却源に出力するかを決定する工程と、
を有し、
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、温度制御方法。
A temperature control method for temperature control of a temperature control object,
A temperature measurement value of the temperature control object is a control object,
a step of performing sliding mode control using power input to a heating source for heating the temperature controlled object as a manipulated variable;
a step of performing cooling mode control using power input to a cooling source for cooling the temperature controlled object as a manipulated variable;
Of the linear term and the nonlinear term that are the output in the sliding mode control, depending on the value of the nonlinear term, the output of the sliding mode control is directly output to the heating source as a first manipulated variable, or the sliding mode control determining whether to output the cooling mode control output as a second manipulated variable to the cooling source without using the control output;
has
In the determining step, the nonlinear term uses only the sliding mode control in a region on one side of the switching hyperplane in sliding mode control, and if it is in a region on the other side of the switching hyperplane, the cooling A temperature control method that switches to use the mode control output .
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の操作量として前記加熱源および前記冷却源に出力するかを決定する工程と、
を有し、
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、温度制御方法。
A temperature control method for temperature control of a temperature control object,
A temperature measurement value of the temperature control object is a control object,
a step of performing sliding mode control using power input to a heating source for heating the temperature controlled object as a manipulated variable;
a step of using both the sliding mode control and a cooling mode control in which power input to a cooling source for cooling the temperature controlled object is used as a manipulated variable;
Of the linear term and the nonlinear term that are the output in the sliding mode control, depending on the value of the nonlinear term, the output of the sliding mode control is directly output to the heating source as a first manipulated variable, or the sliding mode control determining whether to output the sum of the control output and the cooling mode control output as a second manipulated variable to the heating source and the cooling source ;
has
In the determining step, the nonlinear term uses only the sliding mode control in a region on one side of the switching hyperplane in sliding mode control, and if it is in a region on the other side of the switching hyperplane, the cooling A temperature control method that switches to use the mode control output .
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8または請求項9に記載の温度制御方法。 10. The region according to claim 8 , wherein the one side region is a region in which the value of the nonlinear term is positive, and the region on the other side is a region in which the value of the nonlinear term is negative. temperature control method. 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、請求項から請求項10のいずれか1項に記載の温度制御方法。 11. The temperature control method according to any one of claims 8 to 10 , wherein said heat source is an LED, and said first manipulated variable is a current value supplied to said LED. 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バルブであり、前記冷却モード制御の操作量は前記バルブへの開閉信号である、請求項から請求項11のいずれか1項に記載の温度制御方法。 12. The cooling source according to any one of claims 8 to 11 , wherein the cooling source is a valve that opens and closes a flow path of a coolant that cools the temperature controlled object, and the manipulated variable of the cooling mode control is an open/close signal to the valve . 1. The temperature control method according to claim 1. 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12に記載の温度制御方法。 13. The temperature control method according to claim 12 , wherein the cooling medium is supplied at a constant flow rate to absorb heat from the object to be temperature controlled, independently of the operation amount for the cooling mode control. 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、請求項から請求項13のいずれか1項に記載の温度制御方法。 14. The temperature control method according to any one of claims 8 to 13 , wherein said temperature control object is an electronic device provided on a substrate. 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の操作量として前記冷却源に出力するかを決定する切替コントローラと、
を有し、
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、検査装置。
a stage on which a substrate provided with an electronic device is placed;
an inspection mechanism that electrically contacts a probe to the electronic device provided on the substrate on the stage to inspect the electronic device;
a temperature measurement unit that measures the temperature of the electronic device;
a temperature control device that controls the temperature of the electronic device;
and
The temperature control device is
a heating mechanism having a heating source that heats the electronic device;
a cooling mechanism having a cooling source for cooling the electronic device;
a temperature controller that controls the heating source and the cooling source;
with
The temperature controller
Controlling the temperature measurement value of the electronic device,
a sliding mode controller whose manipulated variable is the power supplied to the heating source;
a cooling mode controller whose manipulated variable is the power input to the cooling source;
Of the linear term and the nonlinear term that are outputs of the sliding mode controller, depending on the value of the nonlinear term, either the output of the sliding mode controller is directly output to the heating source as a first manipulated variable, or the sliding mode controller is output to the heating source. a switching controller that determines whether to output the output of the cooling mode controller as a second manipulated variable to the cooling source without using the output of the controller;
has
The switching controller uses only the output of the sliding mode controller when the nonlinear term is in the region on one side of the switching hyperplane in sliding mode control, and when it is in the region on the other side of the switching hyperplane, , an inspection device that switches to use the output of said cooling mode controller .
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、前記加熱源および前記冷却源に出力するかを決定する切替コントローラと、
を有し、
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、検査装置。
a stage on which a substrate provided with an electronic device is placed;
an inspection mechanism that electrically contacts a probe to the electronic device provided on the substrate on the stage to inspect the electronic device;
a temperature measurement unit that measures the temperature of the electronic device;
a temperature control device that controls the temperature of the electronic device;
and
The temperature control device is
a heating mechanism having a heating source that heats the electronic device;
a cooling mechanism having a cooling source for cooling the electronic device;
a temperature controller that controls the heating source and the cooling source;
with
The temperature controller
Controlling the temperature measurement value of the electronic device,
a sliding mode controller whose manipulated variable is the power supplied to the heating source;
a cooling mode controller whose manipulated variable is the power input to the cooling source;
Of the linear term and the nonlinear term that are outputs of the sliding mode controller, depending on the value of the nonlinear term, either the output of the sliding mode controller is directly output to the heating source as a first manipulated variable, or the sliding mode controller is output to the heating source. a switching controller that determines whether to output the sum of the output of the controller and the output of the cooling mode controller as a second manipulated variable to the heating source and the cooling source ;
has
The switching controller uses only the output of the sliding mode controller when the nonlinear term is in the region on one side of the switching hyperplane in sliding mode control, and when it is in the region on the other side of the switching hyperplane, , an inspection device that switches to use the output of said cooling mode controller .
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/停止を行うバルブと、
を有する、検査装置。
a stage on which a substrate provided with an electronic device is placed;
an inspection mechanism that electrically contacts a probe to the electronic device provided on the substrate on the stage to inspect the electronic device;
a temperature measurement unit that measures the temperature of the electronic device;
a temperature control device that controls the temperature of the electronic device;
and
The temperature control device is
a heating mechanism having a heating source that heats the electronic device;
a cooling mechanism having a cooling source for cooling the electronic device;
a temperature controller that controls the heating source and the cooling source;
with
The cooling mechanism is
a coolant source that supplies a coolant as the cooling source;
a first refrigerant pipe connected to the refrigerant source and the stage and supplying a constant amount of the refrigerant from the refrigerant source to the stage;
a second refrigerant pipe provided in parallel with the first refrigerant pipe for supplying the refrigerant from the refrigerant source to the stage;
a valve provided in the second refrigerant pipe for supplying/stopping the refrigerant to the stage;
An inspection device.
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