TW202141660A - 溫度控制裝置、溫度控制方法、以及檢查裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題為提供一種即便是在溫度控制對象物發熱的情況，仍能夠以高精確度且高速來反饋控制溫度控制對象物的溫度之溫度控制裝置、溫度控制方法及檢查裝置。 進行溫度控制對象物的溫度控制之溫度控制裝置係具備：加熱機構，係具有會加熱溫度控制對象物之加熱源；冷卻機構，係具有會冷卻溫度控制對象物之冷卻源；紅外線感測器，係測量溫度控制對象物的溫度；以及溫度控制器，係依據來自紅外線感測器的測定訊號且藉由包含有滑動模式控制之控制系統，來控制加熱機構及冷卻機構，以反饋控制控制對象物的溫度。

Description

溫度控制裝置、溫度控制方法、以及檢查裝置
本發明係關於一種溫度控制裝置、溫度控制方法及檢查裝置。
半導體製程會於半導體晶圓(以下簡稱作晶圓。)上形成具有特定電路圖案之複數電子元件。所形成之電子元件則會進行電性特性等檢查來選擇良品與不良品。 專利文獻1中記載一種會在各電子元件被分割前之晶圓的狀態下來檢查電子元件的電氣特性之檢查裝置。該檢查裝置係具備有具複數銷狀探針之探針卡、會載置晶圓之載置台、及測試器。該檢查裝置中，係使探針卡的各探針接觸晶圓所形成之電子元件的電極所對應設置之電極襯墊或焊料凸塊，以將來自電子元件的訊號朝測試器傳達來檢查電子元件的電性特性。又，專利文獻1之檢查裝置係具有溫度控制裝置，該溫度控制裝置在檢查元件的電性特性之際，為了重現該電子元件的封裝環境，會藉由載置台內的冷媒流道或加熱器來控制載置台的溫度。 又，專利文獻2中記載有使用冷卻水與熱電轉換模組且以滑動模式控制來進行晶圓的溫度控制。 [先前技術文獻] [專利文獻] 專利文獻1：日本特開平10-135315號公報 專利文獻2：日本特開2002-318602號公報
本發明係提供一種即便是在溫度控制對象物發熱的情況，仍能夠以高精確度且高速來反饋控制溫度控制對象物的溫度之溫度控制裝置、溫度控制方法及檢查裝置。 本發明一樣態相關之溫度控制裝置係進行溫度控制對象物的溫度控制之溫度控制裝置，具備：加熱機構，係具有會加熱該溫度控制對象物之加熱源；冷卻機構，係具有會冷卻該溫度控制對象物之冷卻源；紅外線感測器，係測量該溫度控制對象物的溫度；以及溫度控制器，係依據來自該紅外線感測器的測定訊號且藉由包含有滑動模式控制之控制系統，來控制該加熱機構及該冷卻機構，以反饋控制該控制對象物的溫度。 依據本發明，便能提供一種即便是在溫度控制對象物發熱的情況，仍能夠以高精確度且高速來反饋控制溫度控制對象物的溫度之溫度控制裝置、溫度控制方法及檢查裝置。
以下，參照添附圖式來針對實施型態加以說明。 ＜檢查裝置＞ 首先，針對一實施型態相關之檢查裝置加以說明。 圖1係顯示一實施型態相關之檢查裝置的概略構成之立體圖，圖2係以剖面來顯示圖1之檢查裝置的一部分之前視圖。 如圖1及圖2所示，檢查裝置1係用以進行作為基板之晶圓W所形成之複數各電子元件的電性特性檢查，係具備檢查部2、載置器3及測試器4。 檢查部2係具有內部為空洞的框體11，框體11內係具有被吸附固定有檢查對象的晶圓W之台座10。又，台座10係構成為可藉由移動機構(圖中未顯示)而在水平方向及鉛直方向上移動自如。台座10的下方係設置有會控制台座的溫度之溫度控制裝置20。關於溫度控制裝置20，將詳細地說明於後。 檢查部2中之該台座10的上方係對向於該台座10般地配置有探針卡12。探針卡12係具有為接觸子之複數探針12a。又，探針卡12係透過介面13而朝測試器4被加以連接。當各探針12a接觸於晶圓W之各電子元件的電極之際，各探針12a會透過介面13來將電力從測試器4朝電子元件供應，或透過介面13將來自電子元件的訊號朝測試器4傳達。於是，介面13及探針12a便具有作為會將電力(功率)供應至電子元件之供應組件的功能。 載置器3係具有框體14，框體14內係配置有收納有晶圓W之搬送容器(即FOUP，圖中未顯示)。又，載置器3係具有搬送裝置(圖中未顯示)，會藉由搬送裝置來取出FOUP所收納之晶圓W且朝檢查部2的台座10搬送。又，藉由搬送裝置來搬送已結束電性特性檢查後之台座10上的晶圓W，並朝FOUP收納。 又，載置器3的框體14內係設置有會進行檢查對象之電子元件的溫度控制等各種控制之控制部15。 控制部15係由電腦所構成，且具有被包含於溫度控制裝置20之溫度控制器30。控制部15除了溫度控制器30以外，係具有主控制部，該主控制部係具有會控制檢查裝置1的各構成部之複數控制功能部，而藉由主控制部來控制檢查裝置之各構成部的動作。又，控制部15係具有輸入裝置、輸出裝置、顯示裝置及記憶裝置。主控制部所進行之各構成部的控制係藉由記憶裝置內建之記憶媒體(硬碟、光碟、半導體記憶體等)所記憶的控制程式(即處理配方)而被實行。 此外，控制部15亦可設置於檢查部2的框體11內。 檢查部2的框體11係設置有會構成控制部15的一部分之使用者介面部18。使用者介面部18係用於將資訊顯示給使用者或供使用者輸入指示，而由例如觸控面板或鍵盤等輸入部與液晶顯示器等顯示部所構成。 測試器4係具有會重現搭載有電子元件之主機板的部分電路構成之測試板(省略圖示)。測試板係連接於會依據來自檢查對象之電子元件的訊號來判斷該電子元件的良窳之測試器電腦17。測試器4中可藉由取代上述測試板來重現多種主機板的電路構成。 此外，探針卡12、介面13及測試器4係構成檢查機構。 在電子元件的電性特性檢查之際，測試器電腦17會將資料朝透過電子元件與各探針12a而被連接之測試板傳送。然後，測試器電腦17會依據來自該測試板的電氣訊號，來判定所傳送之資料是否已藉由該測試板而被正確地處理。 為檢查對象基板之晶圓W如圖3所示，係具有藉由對略圓板狀矽基板施予蝕刻處理或配線處理而於其表面相距特定間隔所形成之複數電子元件D。電子元件D的表面係形成有電極E，該電極E係電連接於該電子元件D內部的電路元件。藉由朝電極E施加電壓，便可使電流朝各電子元件D內部的電路元件流通。 ＜溫度控制裝置＞ 接下來，關於溫度控制裝置20的構成，使用圖4來加以說明。圖4係概略顯示台座10的上部構成、安裝有紅外線感測器之探針卡12的構成、及溫度控制裝置20之剖面圖，係顯示進行檢查時的狀態。 如圖4所示，台座10係具備有底組件32與蓋組件31。蓋組件31係透過密封環33而被安裝在有底組件32上。晶圓W係被吸附保持在蓋組件31上。 蓋組件31係形成為圓板狀，且由例如SiC所構成。SiC之熱傳導率及楊氏係數很高。又，相對於來自後述加熱機構40之LED41的光之吸收效率亦很高，可藉由來自加熱機構40的光來有效率地加熱蓋組件31。 蓋組件31的上面係形成有用以吸附晶圓W之吸附孔(省略圖示)。又，蓋組件31係在俯視觀看下會相互分離之位置處而埋設有複數溫度感測器31a。一般來說係使用熱電耦來作為上述般的溫度感測器。 有底組件32係形成為與蓋組件31為大略相同直徑的圓板狀，且由相對於來自後述LED之光的波長為透明之材料所構成。有底組件32的上部係形成有可供冷媒流通之溝槽，該溝槽係被蓋組件31覆蓋而形成冷媒流道32a。亦即，台座10係於內部具有冷媒流道32a。 探針卡12係具有基底板121與多層陶瓷基板122，且從多層陶瓷基板122突出有複數探針12a。多層陶瓷基板122係安裝有會在檢查時測量電子元件D的溫度之紅外線感測器80。紅外線感測器為會從對應於被測定物的物體溫度所放射出之紅外線量，來檢測被測定物的溫度之非接觸型溫度感測器。可應用過去所使用之各種元件來作為紅外線感測器80，可舉出例如熱二極體。亦可以紅外線照相機或輻射溫度計的型態來使用紅外線感測器。紅外線感測器的響應速度為10msec以下，會非常地高速。 圖4中，紅外線感測器80會被安裝在探針卡12之多層陶瓷基板122的外周部，係顯示從探針12a的外側來測量電子元件D之周邊部的溫度之範例。 如圖5所示，亦可使用紅外線穿透材料來作為多層陶瓷基板122，且將紅外線感測器80設置在多層陶瓷基板122的上部中央(探針12a的上方位置)，而由探針12a的上方來測量電子元件D之中央部的溫度。 溫度控制裝置20係具有加熱機構40、冷卻機構50及溫度控制器30。溫度控制裝置20係藉由加熱機構40所進行之加熱、冷卻機構50所進行之冷卻、以及溫度控制器30所進行之加熱･冷卻的控制，來將台座10上的晶圓W所形成之電子元件D的溫度控制為會在目標溫度而成為固定。 加熱機構40係構成為照光機構，會將光線照射在台座10的蓋組件31來加熱該蓋組件31，藉此加熱晶圓W，以加熱晶圓W上所形成的電子元件D。 加熱機構40係配置為會與和台座10之晶圓W載置面為相反側的面(即有底組件32的下面)呈對向。加熱機構40係具有會朝晶圓W照射光之複數LED41來作為加熱源。具體而言，加熱機構40係具有於複數基底42的表面搭載有將複數LED41予以單元化後的LED單元43之構成。加熱機構40中的LED單元43例如圖6所示，係具有對應於電子元件D(參照圖3)般地配列且俯視觀看為正方形之單元43a，以及設置於其外周且俯視觀看為非正方形之單元43b。藉由單元43a及43b來覆蓋基底42的略整面，便可從LED單元43的LED41來將光線照射在至少蓋組件31中搭載有晶圓W的部分整體。 各LED41會發射出例如近紅外光。從LED41射出的光(以下亦稱作｢LED光｣。)會穿透透光組件所構成之台座10的有底組件32。在冷媒通道32a流通之冷媒係由能夠讓來自LED41的光穿透之材料所構成，穿透有底組件32的光會穿透在冷媒流道32a流通之冷媒，再入射至蓋組件31。當來自LED41的光為近紅外光之情況，則可使用聚碳酸酯、石英、聚氯乙烯、壓克力樹脂或玻璃來作為構成有底組件32之透光組件。該等材料係容易加工或成形。 加熱機構40中，入射至台座10之載置有晶圓W的蓋組件31之LED光係藉由LED單元43單位而受到控制。於是，加熱機構40便僅會將LED光照射在蓋組件31中的任意部位，又，可使所照射之光的強度在任意部位與其他部位會相異。 冷卻機構50係具有冷卻單元51、冷媒配管52、可變流量閥53及高速閥54。冷卻單元51會儲存冷媒並將冷媒的溫度控制在特定溫度。作為冷媒，係使用例如能夠讓從LED41所照射的光穿透之液體(水)。冷媒配管52係連接於有底組件32的側部所設置之供應口32b與排出口32c，且連接於冷卻單元51。冷卻單元51內的冷媒係藉由冷媒配管52所設置之幫浦(圖中未顯示)，且透過冷媒配管52而被循環供應於冷媒流道32a。可變流量閥53係設置於冷媒配管52之冷卻單元51的下游側，高速閥54係設置於會使可變流量閥53在冷卻單元51的下游側分流之分流配管52a。可變流量閥53係可設定流量，而以所設定之流量的固定量來供應冷媒。又，高速閥54會以高速開閉(開啟･關閉)，且以高速來進行在分流配管52a流通之冷媒的供應/停止。 ＜溫度控制器＞ 接下來，針對溫度控制器30來詳細地說明。 溫度控制器30會在電子元件D的檢查時收取上述紅外線感測器80所測定之電子元件D的溫度測定訊號，且依據該測定訊號而藉由包含有滑動模式控制之控制系統來控制加熱機構40及冷卻機構50，以反饋控制電子元件D的溫度。藉此實施高精確度的溫度控制。又，在檢查時以外，會將溫度測定的訊號切換至台座10的蓋組件31所設置之溫度感測器31a來進行溫度控制。 滑動模式控制為一種會在切換超平面的上下切換控制，以使狀態收斂至狀態空間內之預先設定的切換超平面(切換面)之控制方法。當控制對象的初始狀態是位在切換超平面外的情況，會使控制對象的狀態在有限時間內到達、收斂至切換超平面(到達模式)。當控制對象的狀態到達切換超平面後，便會使狀態一邊在切換超平面滑動動作一邊朝目標值收斂(滑動模式)。滑動模式控制的控制輸入u為線形項(線形控制操作量)ul與非線形項(非線形控制操作量)unl之總和，可以下式來表示。 u=–(SB)–1SAx–K(SB)–1･sgn(σ) =–(SB)–1{SAx+K･sgn(σ)} σ=Sx SAx為線形項，K･sgn(σ)為非線形項。A、B為狀態方程式的行列，S與K為控制參數。函數sgn係表示不連續的函數，sgn(σ)為滑動模式的切換函數。切換超平面可藉由線形控制的框架來設計，在滑動模式中，係藉由非線形項來使圖7所示之區域II與區域I以極短時間一邊在切換超平面上來去一邊前進。亦即，在滑動模式中，線形項(線形控制操作量)會使控制系統的狀態在切換超平面上而使控制誤差成為最小，非線形項(非線形控制操作量)則是在當有模型化誤差或不確定的干擾時，會使控制系統的狀態朝向切換超平面。藉此，便可以極高精確度來進行溫度控制。 以下，針對溫度控制器30的較佳範例來加以說明。此外，溫度控制器30只要是包含有滑動模式控制之控制系統則未侷限於以下範例。 [溫度控制器之第1例] 溫度控制器30之第1例係藉由會以朝加熱源(即LED41)所投入的功率(電流值輸出)作為操作量之滑動模式控制，以及會以朝冷卻源(即高速閥)所投入的功率(即高速閥的開閉訊號)作為操作量之冷卻模式控制來進行溫度控制。 藉此，便會較使用會以朝加熱源(即LED41)所投入的功率(電流值輸出)作為操作量之滑動模式控制的情況，來讓吸熱增加且能夠對應於更大的發熱干擾。 圖8係顯示第1例之溫度控制器30的控制方塊之圖式。本例中，溫度控制器30係具有滑動模式控制器71、冷卻模式控制器72、切換控制器73及設備模型(plant model)74。 滑動模式控制器71係以朝加熱機構40的LED41所投入之功率(作為電流值來輸出)作為操作量來輸出，以進行溫度控制。滑動模式控制器71中如圖9所示，係被輸入有電子元件D的推測溫度x，且藉由線形項(線形增益項)與非線形輸入部75所生成之非線形項(非線形增益項)而形成有控制輸入u。非線形輸入部75如圖10所示，係藉由切換函數σ、SWgain：k、及SWita：η，而生成有非線形輸入(非線形項)：unl。unl係以下式來表示。 unl=–k･σ/(|σ|+η) η為振顫抑制項。由於非線形輸入(非線形項)：unl係使切換頻率為無限，故狀態量便會在切換超平面附近振顫(高頻震動)。因此，係使用η來抑制振顫以使輸入變得平滑。 圖11係顯示冷卻模式控制器72及切換控制器73的內部之方塊圖。 冷卻模式控制器72係以朝冷卻源(即高速閥)54所投入之功率(高速閥54的開閉訊號)作為操作量來進行冷卻控制。藉此控制被供應至台座10的冷媒流道32a之冷媒量，以進行電子元件D的溫度控制。冷卻模式控制器72的輸出係依據冷媒流量及吸熱係數且藉由吸熱模型來計算出。圖11中，吸熱係數雖係顯示為–0.4，但此僅為一例，該值會依電子元件等而變化。 切換控制器73係使用滑動模式控制器之非線形項unl的值來作為切換訊號。亦即，切換控制器73係藉由非線形項unl的值，來決定是直接使用滑動模式控制器71的輸出(控制輸入)，或是，不使用滑動模式控制器71的輸出，而是使用冷卻模式控制器72的輸出來作為第2操作量。 直接使用滑動模式控制器71的輸出(控制輸入)係指將滑動模式控制器71的輸出作為第1操作量而輸出至加熱源(即LED41)。 使用冷卻模式控制器72的輸出來作為第2操作量係指使用冷卻模式控制器72之冷卻源(即高速閥)的輸出來作為第2操作量。 具體而言，切換控制器73在非線形項unl的值為正(切換超平面的一側；圖7的區域I)之情況，會直接將滑動模式控制器71的輸出作為第1操作量而輸出至LED41。又，當非線形項unl的值為負(切換超平面的另一側；圖7的區域II)之情況，則是會使用冷卻模式控制器72之冷卻源(即高速閥)的輸出(高速閥的開閉訊號)來作為第2操作量。高速閥的開閉時間為0.1sec以下，相當高速，高速閥54可追隨於非線形項unl所造成的高速切換而開閉，且可以高控制性來進行溫度控制。 設備模型74為一種溫度控制對象即電子元件D(台座10)的物理模型，係如圖12所示般者。然後，從切換控制器73所輸出之訊號會被輸入至設備模型74，且在設備模型74經過必要的演算而獲得控制訊號。 電子元件D的溫度控制係在藉由溫度控制器30來操作冷卻機構50的可變流量閥53，以使冷媒流量成為固定流量之狀態下進行。亦即，係藉由溫度控制器30，來進行會以被投入至加熱源(即LED41)的功率作為操作量之滑動模式控制，以及會以被投入至冷卻源(即高速閥)54的功率(高速閥開閉訊號)作為操作量之冷卻模式控制的溫度控制。此時，係藉由切換控制器73，而依非線形項unl的值，來決定是直接使用非線形項unl來進行滑動模式控制，或是，使用非線形項unl作為高速閥54的開閉訊號來進行冷卻模式控制。當滑動模式控制之非線形項unl的值為正之情況，便會直接藉由會以投入至LED41的功率作為操作量之滑動模式控制來進行溫度控制。而當滑動模式控制之非線形項unl的值成為負之情況，則是會將非線形項unl作為高速閥54的開閉訊號來輸出，且將LED41的滑動模式控制切換成冷卻模式控制。此時，溫度控制並未使用滑動模式控制器71的輸出。藉由使用冷卻模式控制，則關閉LED41的情況便可將電子元件D予以冷卻。藉此，即便是從測試器4朝電子元件D之施加電壓(電力)很大而有非常大的發熱之情況，仍可確保電子元件D的溫度控制性。 [溫度控制器之第2例] 溫度控制器之第2例的基本構成雖與第1例相同，但係如後述圖13所示般地在控制方式這一點而與第1例有所不同。 本例之溫度控制器中亦是與第1例同樣地，會依據電子元件D的溫度推測結果，且基於會以朝加熱源(即LED41)所投入的功率(電流值輸出)作為操作量之滑動模式控制來進行控制。又，本例之溫度控制器中，係與第1例之溫度控制器同樣地，除了滑動模式控制以外，亦會進行會以朝高速閥所投入之功率(即高速閥的開閉訊號)來作為操作量之冷卻模式控制。此外，本例之溫度控制器在冷卻模式之際，亦會將控制訊號傳送至加熱源(即LED41)這一點係與第1例之溫度控制器有所不同。 以下，便使本例之溫度控制器為溫度控制器30’來詳細地說明。 圖13係顯示溫度控制器30’的控制方塊之圖式。溫度控制器30’係具有滑動模式控制器71、冷卻模式控制器72、加總器77、切換控制器73’及設備模型74。滑動模式控制器71、冷卻模式控制器72、設備模型74的基本構成係與第1例之溫度控制器30相同。 圖14係顯示冷卻模式控制器72、加總器77及切換控制器73’的構成及該等訊號的收授之方塊圖。 如上所述，冷卻模式控制器72係以朝冷卻源(即高速閥)54所投入之功率(高速閥54的開閉訊號)作為操作量來進行冷卻控制。藉此控制被供應至台座10的冷媒流道32a之冷媒量，以控制電子元件D的溫度。冷卻模式控制器72的輸出係依據冷媒流量及吸熱係數且藉由吸熱模型來計算出。圖14中，吸熱係數雖係顯示為–20，但此僅為一例，該值會依電子元件等而變化。 切換控制器73’係與第1例的切換控制器73同樣地使用滑動模式控制器之非線形項unl的值來作為切換訊號。然後，切換控制器73’係藉由非線形項unl的值，來決定是直接使用滑動模式控制器71的輸出，或是使用第2操作量。切換控制器73’係使用以加總器77加總滑動模式控制器71的輸出與冷卻模式控制器72的輸出之和來作為第2操作量。亦即，第2操作量為來自滑動模式控制器71之朝加熱源(即LED41)的輸出與冷卻模式控制器72之冷卻源(即高速閥)的輸出之和。 直接使用滑動模式控制器71的輸出(控制輸入)係指將滑動模式控制器71的輸出作為第1操作量而輸出至加熱源(即LED41)。 具體而言，切換控制器73’在線形項unl的值為正(切換超平面的一側；圖7的區域I)之情況，會直接將滑動模式控制器71的輸出作為第1操作量而輸出至LED41。又，當非線形項unl的值為負(切換超平面的另一側；圖7的區域II)之情況，則是會使用滑動模式控制器71的輸出與冷卻模式控制器72之冷卻源(即高速閥)的輸出(高速閥的開閉訊號)之和來作為第2操作量。 冷卻模式控制器72中，係如上述般地會使得開閉時間為0.1sec以下來以高速動作之高速閥54追隨於非線形項unl所造成的高速切換而開閉。藉此，當關閉LED41的情況便可將電子元件D予以冷卻，且在電子元件D有非常大發熱的情況，仍可確保電子元件D的溫度控制性。又，不僅是藉由上述般冷卻模式控制器72之高速閥的輸出，且亦加上滑動模式控制器71的輸出來作為第2操作量，便可緩和急冷的暫態響應而獲得良好的控制性。 ＜檢查裝置所進行的檢查處理＞ 接下來，便就使用檢查裝置1來對晶圓W所進行之檢查處理一範例加以說明。 首先，藉由搬送裝置來將晶圓W從載置器3的FOUP取出且搬送並載置於台座10。接著，使台座10移動至特定位置。 然後，點啟加熱機構40的所有LED41，並依據從蓋組件31的溫度感測器31a所取得之資訊，而藉由可變流量閥53來調整來自LED41之光輸出與在台座10內的冷媒流道32a流動之冷媒的流量，以使蓋組件31的溫度在面內變得均勻。 在此狀態下，移動台座10來使台座10的上方所設置之探針12a與晶圓W的檢查對象之電子元件D的電極E相接觸。又，將會將溫度資料傳送至溫度控制器30之溫度感測器切換為紅外線感測器80。 之後，藉由使得繼電器62連接於測試器4側的配線61側，來將檢查用訊號輸入至所有探針12a。在此狀態下開始電子元件D的檢查。 上述檢查中係藉由溫度控制裝置20來進行電子元件D的溫度控制。溫度控制裝置20中係藉由紅外線感測器80來測量電子元件D的溫度，且依據該測定溫度並藉由包含有溫度控制器30(30’)的滑動模式控制之控制系統，來控制加熱機構40及冷卻機構50，以反饋控制電子元件D的溫度。 上述專利文獻1之檢查裝置中，在檢查元件的電性特性之際，為了重現該電子元件的封裝環境，會藉由載置台內的冷媒流道或加熱器來進行載置台的溫度控制。 另一方面，近年來，因為通用CPU的高積體化、時脈速度上升的影響、以及人工智能的應用範圍擴大所伴隨之對於GPU之對應的增加，而有電子元件的發熱密度增大之傾向。由於GPU會同時實行複數演算，故發熱量亦持續增加。於是，在電子元件的檢查中便會產生發熱干擾，而有導致電子元件發生不良之虞。然而上述專利文獻1中並未揭示有能夠消除上述般發熱干擾的方法。 因此，本實施型態中，在電子元件的檢查之際，係考量到電子元件的大發熱，而藉由包含有精確度高的滑動模式控制之控制系統來進行反饋控制。上述般藉由包含有滑動模式控制之控制系統所進行的反饋控制係需要高速響應，對應於此而必須高速地反饋溫度。電子元件會有寫入有PN接面、環形振盪器等溫度測定電路之情況，該情況可藉由該等溫度測定電路來高速地反饋電子元件的溫度。然而，並非所有電子元件皆寫入有溫度測定電路。上述般未寫入有溫度測定電路的情況，過去係不得不藉由台座10(蓋組件31)所設置之熱電耦等溫度感測器31a來進行溫度測定，且依據該溫度來進行溫度控制。 然而，熱電耦等溫度感測器一般來說為被埋入於台座10(蓋組件31)內之狀態，由於導熱花費時間且亦有接觸電阻，故溫度到達溫度感測器會發生無謂的時間。因此，要對應於高速響應時的高速反饋控制一事相當困難。 相對於此，本實施型態中，則是使用紅外線感測器80來作為檢查時的溫度感測器。紅外線感測器80為非接觸感測器，此外，響應速度為10msec以下，非常地高速。因此，即便是電子元件D的發熱干擾很大之情況，當使用了包含有可以高精確度來控制電子元件D的溫度之滑動模式控制的控制系統之情況，仍可對應於該控制系統所要求的高速反饋控制。亦即，即便是檢查中電子元件D有發熱的情況，仍能夠以高精確度且高速來反饋控制電子元件D的溫度。 上述第1例之溫度控制器30中，係藉由會以投入至加熱源(即LED41)的功率作為操作量之滑動模式控制，以及會以投入至冷卻源(即高速閥)54的功率(高速閥開閉訊號)作為操作量之冷卻模式控制來進行溫度控制。此時，切換控制器73如上所述，係藉由非線形項unl的值，來決定是直接使用滑動模式控制器71的輸出(控制輸入)，或是使用非線形項unl作為高速閥54的開閉訊號來進行冷卻模式控制。然後，當電子元件D的發熱大且滑動模式控制的非線形項unl成為負之情況，便會藉由切換控制器73來切換為冷卻模式控制。藉此，當關閉LED41的情況，仍可將台座10予以冷卻來強化冷卻能力，且即便是有非常大發熱的情況，仍可充分冷卻電子元件D，而以良好的控制性來進行電子元件D的溫度控制。於是，便可較僅藉由會使冷媒流量為固定且以投入至LED41的功率作為操作量之滑動模式控制，來進行電子元件D的溫度控制之情況，而更能夠對應於較大的發熱。此外，此時高速閥54的位置由儘可能地縮短時間之觀點來看，最好是盡量接近台座10。 進一步地，由於係使用高速閥54來進行冷卻模式控制，故可追隨於作為切換訊號所使用之非線形項unl的正負變動來開閉高速閥54，從而可以高精確度來進行冷卻控制。 上述第2例之溫度控制器30’中，切換控制器73’係藉由非線形項unl的值，來決定是直接使用滑動模式控制器71的輸出，或是使用將滑動模式控制器71的輸出與冷卻模式控制器72的輸出加總後的第2操作量。更具體而言，當非線形項unl為負之情況，不僅是冷卻模式控制器72之高速閥的輸出，且亦會加上滑動模式控制器71的輸出來作為第2操作量。藉此，除了第1例之溫度控制器30的效果以外，亦能夠達成可縮小電流值的振幅且減少高速閥54的開啟頻率，從而可進行振幅更小且順暢的溫度控制之效果。 第1例之溫度控制器30中，控制性雖為良好，但當非線形項unl為負的情況，由於僅有高速閥54的動作，故會有變成急冷的暫態響應之情況。亦即，為了補償藉由切換控制器73來開啟高速閥54時之電子元件D的溫度降低，而必須增加LED41的輸出，又，進行下次冷卻的時間點(開啟高速閥之時間點)亦會變早。於是，藉由切換控制器73來控制之際，便會有電流值的振幅變大且高速閥54的開啟頻率變多之傾向。相對於此，第2例之溫度控制器30’中，由於在高速閥54的動作中亦會同時將控制訊號傳送至LED41，故可緩和急冷的暫態響應，從而可縮小電流值的振幅，且減少高速閥54的開啟頻率。藉此，便能達成可進行振幅更小且順暢的溫度控制之效果。 此外，電子元件的檢查可一次對複數元件進行，亦可如DRAM等所採用之總括式接觸針測般地一次對所有電子元件進行。上述任一情況皆可將檢查對象之電子元件的溫度，藉由如上述般地併用會以LED41的功率作為操作量之滑動模式控制，與藉由高速閥的開閉之冷卻模式控制，而以良好的控制性來進行電子元件的溫度控制。 ＜其他應用＞ 以上，雖已針對實施型態來加以說明，但本次所揭示之實施型態應被認為所有要點僅為例示，而非用以限制本發明之內容。上述實施型態可在未背離添附的申請專利範圍及其要旨之範圍內而以各種型態來做省略、置換及變更。 例如，上述實施型態中，雖已針對使用LED作為加熱源之情況來加以說明，但加熱源不限於LED，而亦可為電阻加熱器等其他加熱源。又，上述實施型態中，雖係顯示例舉晶圓上的電子元件(晶片)來作為溫度控制對象，但並未侷限於此。又，雖係顯示將溫度控制裝置應用於檢查裝置之情況，但並未侷限於此。
1:檢查裝置 2:檢查部 3:載置器 4:測試器 10:台座 12:探針卡 12a:探針 13:介面 15:控制部 20:溫度控制裝置 30、30’:溫度控制器 31:蓋組件 31a:溫度感測器 32:有底組件 32a:冷媒流道 32b:供應口 32c:排出口 33:密封環 40:加熱機構 41:LED 42:基底 43:LED單元 50:冷卻機構 51:冷卻單元 52:冷媒配管 52a:分流配管 53:可變流量閥 54:高速閥 71:滑動模式控制器 72:冷卻模式控制器 73、73’:切換控制器 74:設備模型 77:加總器 80:紅外線感測器 121:基底板 122:多層陶瓷基板 D:電子元件 W:晶圓
圖1係顯示一實施型態相關之檢查裝置的概略構成之立體圖。 圖2係以剖面來顯示圖1之檢查裝置的一部分之前視圖。 圖3係概略顯示為檢查對象基板之晶圓的構成之俯視圖。 圖4係概略顯示台座的上部構成、安裝有紅外線感測器之探針卡、及溫度控制裝置之剖面圖，且為顯示進行檢查時的狀態之圖式。 圖5係顯示紅外線感測器的其他安裝方法之剖面圖。 圖6係概略顯示加熱機構的構成之剖面圖。 圖7係用以說明滑動模式控制之圖式。 圖8係顯示溫度控制器之第1例的控制方塊之方塊圖。 圖9係顯示圖8之溫度控制器之第1例中之滑動模式控制器的內部之方塊圖。 圖10係顯示圖9之滑動模式控制器的非線形輸入部之方塊圖。 圖11係顯示圖8之溫度控制器之第1例中之冷卻模式控制器及切換控制器的構成及該等訊號的收授之方塊圖。 圖12係顯示設備模型的內部之方塊圖。 圖13係顯示第2例之溫度控制器的控制方塊之方塊圖。 圖14係顯示圖13之溫度控制器之第2例中之冷卻模式控制器及切換控制器的內部及該等訊號的收授之方塊圖。
10:台座
12:探針卡
12a:探針
20:溫度控制裝置
30:溫度控制器
31:蓋組件
32:有底組件
33:密封環
31a:溫度感測器
32a:冷媒流道
32b:供應口
32c:排出口
40:加熱機構
41:LED
42:基底
43:LED單元
50:冷卻機構
51:冷卻單元
52:冷媒配管
52a:分流配管
53:可變流量閥
54:高速閥
80:紅外線感測器
121:基底板
122:多層陶瓷基板
D:電子元件
W:晶圓

Claims (19)

  1. 一種溫度控制裝置，係進行溫度控制對象物的溫度控制之溫度控制裝置，具備： 加熱機構，係具有會加熱該溫度控制對象物之加熱源； 冷卻機構，係具有會冷卻該溫度控制對象物之冷卻源； 紅外線感測器，係測量該溫度控制對象物的溫度；以及 溫度控制器，係依據來自該紅外線感測器的測定訊號且藉由包含有滑動模式控制之控制系統，來控制該加熱機構及該冷卻機構，以反饋控制該控制對象物的溫度。
  2. 如申請專利範圍第1項之溫度控制裝置，其中該紅外線感測器係包含有熱二極體。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之溫度控制裝置，其中該溫度控制器係具有： 滑動模式控制器，係以朝該加熱源所投入之功率作為操作量； 冷卻模式控制器，係以朝該冷卻源所投入之功率作為操作量；以及 切換控制器，係藉由該滑動模式控制器的輸出，即線形項與非線形項中之該非線形項的值，來決定是直接將該滑動模式控制器的輸出作為第1操作量而輸出至該加熱源，或是，不使用該滑動模式控制器的輸出，而是使用該冷卻模式控制器的輸出來作為第2操作量。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之溫度控制裝置，其中該溫度控制器係具有： 滑動模式控制器，係以朝該加熱源所投入之功率作為操作量； 冷卻模式控制器，係以朝該冷卻源所投入之功率作為操作量；以及 切換控制器，係藉由該滑動模式控制器的輸出，即線形項與非線形項中之該非線形項的值，來決定是直接將該滑動模式控制器的輸出作為第1操作量而輸出至該加熱源，或是，使用該滑動模式控制器的輸出與該冷卻模式控制器的輸出之總和來作為第2操作量。
  5. 如申請專利範圍第3或4項之溫度控制裝置，其中該冷卻機構係藉由冷媒來冷卻該溫度控制對象物，該冷卻源為會開閉冷媒的流道之高速閥，該冷卻模式控制器的輸出為朝該高速閥之開閉訊號。
  6. 如申請專利範圍第3至5項中任一項之溫度控制裝置，其中該加熱源為LED，該第1操作量為投入至LED之電流值。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之溫度控制裝置，其中該溫度控制對象物為設置於基板之電子元件。
  8. 一種溫度控制方法，係進行溫度控制對象物的溫度控制之溫度控制方法，具有： 藉由紅外線感測器來測量溫度控制對象物的溫度之工序；以及 依據來自該紅外線感測器的測定訊號且藉由包含有滑動模式控制之控制系統，來控制會加熱該溫度控制對象物之加熱機構及會冷卻該溫度控制對象物之冷卻機構，以反饋控制該控制對象物的溫度之工序。
  9. 如申請專利範圍第8項之溫度控制方法，其中控制該溫度控制對象物的溫度之工序係具有： 以朝會加熱該溫度控制對象物的加熱源所投入之功率作為操作量來進行滑動模式控制之工序； 以朝會冷卻該溫度控制對象物的冷卻源所投入之功率作為操作量來進行冷卻模式控制之工序；以及 藉由該滑動模式控制中的輸出，即線形項與非線形項中之該非線形項的值，來決定是直接將該滑動模式控制的輸出作為第1操作量而輸出至該加熱源，或是，不使用該滑動模式控制的輸出，而是使用該冷卻模式控制的輸出來作為第2操作量之工序。
  10. 如申請專利範圍第8項之溫度控制方法，其中控制該溫度控制對象物的溫度之工序係具有： 以朝會加熱該溫度控制對象物的加熱源所投入之功率作為操作量來進行滑動模式控制之工序； 併用該滑動模式控制及以朝會冷卻該溫度控制對象物的冷卻源所投入之功率作為操作量的該冷卻模式控制之工序；以及 藉由該滑動模式控制中的輸出，即線形項與非線形項中之該非線形項的值，來決定是直接將該滑動模式控制的輸出作為第1操作量而輸出至該加熱源，或是，使用該滑動模式控制的輸出與該冷卻模式控制的輸出之總和來作為第2操作量之工序。
  11. 如申請專利範圍第8至10項中任一項之溫度控制方法，其中該溫度控制對象物為設置於基板之電子元件。
  12. 一種檢查裝置，具備： 台座，係載置設置有複數電子元件之基板； 檢查機構，係使探針電性接觸於該台座上的基板所設置之該電子元件，以檢查該電子元件；以及 溫度控制裝置，係進行該電子元件的溫度控制； 該溫度控制裝置係具備： 加熱機構，係具有會加熱該電子元件之加熱源； 冷卻機構，係具有會冷卻該電子元件之冷卻源； 紅外線感測器，係測量該電子元件的溫度；以及 溫度控制器，係依據來自該紅外線感測器的測定訊號且藉由包含有滑動模式控制之控制系統，來控制該加熱機構及該冷卻機構，以反饋控制該電子元件的溫度。
  13. 如申請專利範圍第12項之檢查裝置，其中該紅外線感測器係設置於該檢查機構。
  14. 如申請專利範圍第13項之檢查裝置，其中該檢查機構係具備具有該探針之探針卡，該紅外線感測器係設置於該探針卡的外周部或該探針卡之該探針的上方位置。
  15. 如申請專利範圍第12至14項中任一項之檢查裝置，其中該台座係具有會測量該基板的溫度之溫度感測器，在該檢查機構所進行之該電子元件的檢查時以外，會使用該溫度感測器的測定訊號來作為該溫度控制器的溫度資訊。
  16. 如申請專利範圍第12至15項中任一項之檢查裝置，其中該溫度控制器係具有： 滑動模式控制器，係以朝該加熱源所投入之功率作為操作量； 冷卻模式控制器，係以朝該冷卻源所投入之功率作為操作量；以及 切換控制器，係藉由該滑動模式控制器的輸出，即線形項與非線形項中之該非線形項的值，來決定是直接將該滑動模式控制器的輸出作為第1操作量而輸出至該加熱源，或是，不使用該滑動模式控制器的輸出，而是使用該冷卻模式控制器的輸出來作為第2操作量。
  17. 如申請專利範圍第12至15項中任一項之檢查裝置； 該溫度控制器係具有： 滑動模式控制器，係以朝該加熱源所投入之功率作為操作量； 冷卻模式控制器，係以朝該冷卻源所投入之功率作為操作量；以及 切換控制器，係藉由該滑動模式控制器的輸出，即線形項與非線形項中之該非線形項的值，來決定是直接將該滑動模式控制器的輸出作為第1操作量而輸出至該加熱源，或是，使用該滑動模式控制器的輸出與該冷卻模式控制器的輸出之總和來作為第2操作量。
  18. 如申請專利範圍第16或17項之檢查裝置，其中該冷卻機構係藉由冷媒來冷卻該電子元件，該冷卻源為會開閉冷媒的流道之高速閥，該冷卻模式控制器的輸出為朝該高速閥之開閉訊號。
  19. 如申請專利範圍第16至18項中任一項之檢查裝置，其中該加熱源為LED，該第1操作量為投入至LED之電流值。
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