JP7042158B2 - 検査装置及び温度制御方法 - Google Patents

Description

本開示は、検査装置及び温度制御方法に関する。

特許文献１には、ＩＣチップが使用される気候条件を考慮して、ＩＣチップが形成された半導体ウェハの電気的検査を、種々の温度条件化で行う検査装置が開示されている。特許文献１の検査装置は、半導体ウェハが載置される載置台と、載置台を加熱するヒータと、を有し、載置台には当該載置台を冷却する低温空気が供給されるガス流路が形成されている。

特開平１０―１３５３１５号公報

本開示にかかる技術は、電子デバイスのコスト高を抑制することができる電子デバイスの検査装置及び当該検査装置における温度制御方法を提供する。

本開示の一態様は、電子デバイスを検査する検査装置であって、前記電子デバイスが設けられた基板が載置されるものであり、前記基板の載置側と反対側が光透過部材で形成されると共に、光を透過可能な冷媒が流れる冷媒流路を内部に有する載置台と、前記載置台における前記基板の載置側と反対側の面と対向するように配置され、前記基板を指向する複数のＬＥＤを有する光照射機構と、前記冷媒流路を流れる冷媒による吸熱と前記ＬＥＤからの光による加熱を制御し、検査対象の前記電子デバイスの温度を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、検査対象の電子デバイスの温度の情報を取得する温度情報取得部と、前記ＬＥＤからの光による検査対象の前記電子デバイスの加熱の制御を、現在の検査対象の前記電子デバイスの温度に基づく閉ループ制御で行う加熱制御部と、過去の検査における前記電子デバイスの温度の推移に基づいて、次の検査時に前記電子デバイスに加えられる電力の推移を推定し、前記次の検査時における前記冷媒による検査対象の前記電子デバイスからの吸熱の制御を、前記推定された前記電力の推移に基づく開ループ制御で行う吸熱制御部と、を有する。

本開示によれば、電子デバイスのコスト高を抑制することができる電子デバイスの検査装置及び当該検査装置における温度制御方法を提供することができる。

本実施形態にかかる検査装置の構成の概略を示す斜視図である。 本実施形態にかかる検査装置の構成の概略を示す正面図である。 基板の構成を概略的に示す平面図である。 ステージの構成を概略的に示す断面図である。 光照射機構の構成を概略的に示す平面図である。 図１の検査装置における基板の温度測定用の回路の構成を概略的に示す図である。 制御部の構成の概略を模式的に示すブロック図である。

先ず、特許文献１に記載されている従来の検査装置について説明する。
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ェハ（以下、「ウェハ」ということがある。）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ェハの状態で、検査装置を用いて行われる。特許文献１の検査装置は、前述のように、半導体ウェハが載置される載置台と、載置台を加熱するヒータと、を有し、載置台には当該載置台を冷却する低温空気が供給されるガス流路が形成されている。

ところで、近年、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。そのため、ウェハにおける一の電子デバイスの検査中に隣接する他の電子デバイスに熱負荷が与えられてしまい当該他の電子デバイスに不具合を生じさせるおそれがある。

この不具合が生じるのを防ぐ方法として、特許文献１の検査装置のように低温空気やヒータで、検査中の電子デバイスの温度を制御し、他の電子デバイスへ熱負荷がかかるのを抑制する方法が考えられる。しかしながら、ヒータや低温空気を用いた場合、ウェハの温度を全体的に制御することができるものの、ウェハの温度を局所的、例えば、検査中の電子デバイスの近傍のみに限って制御し、他の電子デバイスへ熱負荷がかかるのを抑制することは不可能である。なぜならば、低温空気が供給されるガス流路やヒータの小型化は困難であり、載置台に対して上記ガス流路やヒータを局所的に配置するのは困難であるからである。

そのため、例えば、検査中の電子デバイスに印加する電圧を、実装環境において印加されるべき比較的高い実装時電圧より小さくすることにより、隣接する他の電子デバイスへ熱負荷が与えられるのを避けている。しかし、その結果、実装時電圧の印加時に発生する不具合を電子デバイスのパッケージング前に発見することができず、パッケージ後の歩留まりを低下させ、コスト高を招くという問題が生じている。

以下、電子デバイスのコスト高を抑制するための、本実施形態にかかる検査装置及び当該検査装置における温度制御方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

先ず、本実施形態にかかる検査装置の構成について説明する。図１及び図２はそれぞれ、本実施形態にかかる検査装置１の構成の概略を示す斜視図及び正面図である。図２では、図１の検査装置１の後述の収容室とローダが内蔵する構成要素を示すため、その一部が断面で示されている。

検査装置１は、基板Ｗに形成された複数の電子デバイス（後述の図３の符号Ｄ参照）それぞれの電気的特性の検査を行うものである。この検査装置１は、図１及び図２に示すように、検査時にウェハを収容する収容室２と、収容室２に隣接して配置されるローダ３と、収容室の上方を覆うように配置されるテスタ４とを備える。

収容室２は、内部が空洞の筐体であり、検査対象の基板Ｗが載置されるステージ１０を有する。ステージ１０は、該ステージ１０に対する基板Ｗの位置がずれないように基板Ｗを吸着保持する。また、ステージ１０は、水平方向及び鉛直方向に移動自在に構成されており、この構成により、後述のプローブカード１１と基板Ｗの相対位置を調整して基板Ｗの表面の電極をプローブカード１１のプローブ１１ａと接触させることができる。

収容室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１１が配置される。プローブカード１１は、基板Ｗに設けられた電子デバイスの電極等に電気的に接触される接触端子であるプローブ１１ａを有する。
また、プローブカード１１は、インターフェース１２を介してテスタ４へ接続されている。各プローブ１１ａが基板Ｗの各電子デバイスの電極に接触する際、各プローブ１１ａは、テスタ４からインターフェース１２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１２を介してテスタ４へ伝達する。

ローダ３は、搬送容器であるＦＯＵＰ（図示省略）に収容されている基板Ｗを取り出して収容室２のステージ１０へ搬送する。また、ローダ３は、電子デバイスＤの電気的特性の検査が終了した基板Ｗをステージ１０から受け取り、ＦＯＵＰへ収容する。

さらに、ローダ３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１３と、各電子デバイスの電位差生成回路（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１４とを有する。上記電位差生成回路は、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１４は、配線１５を介してインターフェース１２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１１ａ間の電位差を取得する。電位差測定ユニット１４は、取得した電位差の情報を制御部１３へ伝達する。インターフェース１２における各プローブ１１ａ及び配線１５の接続構造については後述する。ベースユニットとも称される制御部１３は、配線１６を介してステージ１０へ接続され、上記電位差の情報に基づいて、後述の光照射機構４０や後述の載置台３０への冷媒の流量を調整する流量制御バルブを制御する。なお、制御部１３や電位差測定ユニット１４は収容室２に設けられてもよく、また、電位差測定ユニット１４は、プローブカード１１に設けられてもよい。

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。

さらに、検査装置１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ユーザインターフェース部１８を備える。ユーザインターフェース部１８は、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。

上述の各構成要素を有する検査装置１では、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１１ａ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。

次に、上述の検査装置１の被検査体である基板Ｗについて図３を用いて説明する。図３は、基板Ｗの構成を概略的に示す平面図である。
基板Ｗには、例えば、略円板状のシリコン基板等のウェハにエッチング処理や配線処理を施すことにより、図３に示すように、複数の電子デバイスＤが互いに所定の間隔をおいて、表面に形成されている。電子デバイスＤには、すなわち基板Ｗ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。

次に、ステージ１０の構成について図４及び図５を用いて説明する。図４はステージ１０の上部構成を概略的に示す断面図であり、図５は後述の光照射機構４０の構成を概略的に示す平面図である。
ステージ１０は、図４に示すように、上部において、上方から順に、載置台３０と、光照射機構４０とを有する。載置台３０は、その上面に基板Ｗが載置されるものである。光照射機構４０は、載置台３０の後述の蓋部材３１に向けて光を照射することにより、基板Ｗを加熱し、該基板Ｗ上に形成された電子デバイスＤを加熱する。

載置台３０は、蓋部材３１を基板Ｗの載置側すなわち上側に、有底部材３２を基板Ｗの載置側と反対側すなわち下側に有し、蓋部材３１と有底部材３２とはＯリング３３を介して当接する。

蓋部材３１は、円板状に形成されており、例えばＳｉＣから形成される。ＳｉＣは、熱伝導率及びヤング率が高く、光照射機構４０からの光に対する吸収効率も高い。したがって、蓋部材３１をＳｉＣで形成することにより、当該蓋部材３１を加熱／冷却したときに当該蓋部材３１に載置された基板Ｗを効率良く加熱／冷却することができる。また、蓋部材３１をＳｉＣで形成することにより、蓋部材３１に割れ等が生じるのを防止することができ、さらに、光照射機構４０からの光により効率的に蓋部材３１すなわち基板Ｗを加熱することができる。また、ＳｉＣはグリーンシート法等を用いることができるため、加工性が高く、検査装置１の製造コストを低減させることができる。

蓋部材３１の上面には、基板Ｗを真空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。

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、光照射機構４０からの光を透過する光透過部材で形成される。光照射機構４０からの光が近赤外光である場合、上記光透過部材として、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。また、これらの材料は、加工や成型が容易であるため、検査装置１の製造コストを低減させることができる。

また、有底部材３２の上面には、載置台３０の内部に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。言い換えると、載置台３０は、蓋部材３１と有底部材３２とにより形成される冷媒流路３２ａをその内部に有する。検査装置１では、冷媒流路３２ａを流れる冷媒で載置台３０上に載置された基板Ｗを冷却することによって、当該基板Ｗに形成された電子デバイスを冷却し、すなわち、電子デバイスの吸熱を行う。

また、有底部材３２の側部には、冷媒流路３２ａと連通する供給口３２ｂと排出口３２ｃとが形成されている。供給口３２ｂには、冷媒流路３２ａに冷媒を供給する冷媒配管３４が接続されており、排出口３２ｃには、冷媒流路３２ａから冷媒を排出する排出管３５が接続されている。冷媒配管３４には、冷媒流路３２ａに供給する冷媒の流量を制御する流量制御バルブ３６が設けられている。また、この流量制御バルブ３６として三方バルブを設置し、冷媒流路３２ａをバイパスするようなバイパス流路を設ける応用も可能である。更に冷媒流路３２ａとバイパス流路のバルブが可変コンダクタンスバルブの場合、冷媒流路３２ａのコンダクタンスをＣｖ、バイパス流路のコンダクタンスをＣｖｂとするとＣｖ＋Ｃｖｂ＝一定となるようにすることで、全体のコンダクタンスを変えず制御が出来る。

冷媒流路３２ａを流れる冷媒としては、例えば、光が透過可能な液体である水が用いられ、検査装置１の外部に設けられたポンプ（図示省略）によって冷媒配管３４を介して冷媒流路３２ａへ供給される。なお、冷媒の流量を調整する流量制御バルブ３６等の動作は制御部１３により制御される。水が凍る温度領域あるいは沸騰する温度領域では、冷媒として、フロン系冷媒を用いることができる。

光照射機構４０は、載置台３０における基板Ｗの載置側と反対側の面と対向するように配置されており、言い換えると、有底部材３２の下面と対向するように配置されている。

この光照射機構４０は、基板Ｗを指向する複数のＬＥＤ４１を有する。具体的には、光照射機構４０は、複数のＬＥＤ４１がユニット化されたＬＥＤユニットＵを複数有すると共に、これらＬＥＤユニットＵが表面に搭載されるベース４２を有する。
光照射機構４０におけるＬＥＤユニットＵは、例えば、図５に示すように、基板Ｗ上に形成された電子デバイスＤ（図３参照）と同数で同様に配列された平面視正方形状のユニットＵ１と、その外周を覆う平面視非方形状のユニットＵ２とを有する。そして、ＬＥＤユニットＵは、上述のユニットＵ１とユニットＵ２とでベース４２の略全面を覆っている。これにより、ＬＥＤユニットＵのＬＥＤ４１からの光で、少なくとも蓋部材３１における基板Ｗが搭載される部分全体を照射することができる。

各ＬＥＤ４１は、基板Ｗに向けて光を照射する。本例では、各ＬＥＤ４１は近赤外光を出射する。ＬＥＤ４１から出射された光（以下、「ＬＥＤ光」ということがある。）は、光透過部材からなる載置台３０の有底部材３２を通過する。有底部材３２を通過した光は、載置台３０の冷媒流路３２ａを流れる、光を透過可能な冷媒を通過し、蓋部材３１に入射する。
光照射機構４０では、載置台３０において基板Ｗが載置される蓋部材３１に入射するＬＥＤ光は、ＬＥＤユニットＵ単位で制御される。したがって、光照射機構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。

検査装置１では、光照射機構４０からの光による加熱と冷媒流路３２ａを流れる冷媒による吸熱とにより、載置台３０上の基板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。この温度制御のために、検査装置１では、電子デバイスＤの温度を測定している。

図６は、検査装置１における電子デバイスＤの温度測定用の回路の構成を概略的に示す図である。
検査装置１では、図６に示すように、各プローブ１１ａがインターフェース１２に配置された複数の配線２０によってテスタ４に接続される。そして、各配線２０のうち、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１１ａとテスタ４を接続する２つの配線２０のそれぞれに、リレー２１が設けられる。

各リレー２１は、各電極Ｅの電位をテスタ４及び電位差測定ユニット１４のいずれかへ切り替えて伝達可能に構成される。各リレー２１は、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１４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１１ａ）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。検査装置１では、電位差測定ユニット１４が各リレー２１から伝達された各電極Ｅの電位に基づいて電子デバイスＤの電位差生成回路の電位差を取得し、さらに、取得した電位差を制御部１３へ伝達する。制御部１３は、伝達された電位差と、電位差生成回路の電位差の温度特性とに基づいて、電子デバイスＤの温度を測定する。

なお、電子デバイスＤの温度の測定方法は、上述に限られず、電子デバイスＤの温度が測定可能であれば他の方法であってもよい。

続いて、制御部１３の電子デバイスＤの温度制御にかかる構成について図７を用いて説明する。図７は制御部１３の構成の概略を模式的に示すブロック図である。
制御部１３は、例えばコンピュータ等から構成され、プログラム格納部（図示せず）を有している。プログラム格納部には、検査装置１における電子デバイスＤの温度制御処理等の各種処理を制御するプログラム等が格納されている。なお、上記プログラムは、例えばコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記録されていたものであって、その記憶媒体から制御部１３にインストールされたものであってもよい。

制御部１３は、記憶部１３ａと、温度情報取得部１３ｂと、温度算出部１３ｃと、加熱制御部１３ｄと、吸熱制御部１３ｅと、別の温度情報取得部１３ｆと、を有する。

記憶部１３ａは、電子デバイスＤの目標温度、冷媒の温度、ＬＥＤ４１の最大光出力等を記憶する。冷媒の温度は、例えば電子デバイスＤの目標温度やＬＥＤ４１の最大出力等から予め決定される。また、記憶部１３ａは、電子デバイスＤにおける電位差生成回路の電位差の温度特性の情報も記憶する。さらに、記憶部１３ａは、温度算出部１３ｃ等での算出結果を記憶する。

温度情報取得部１３ｂは、検査中、検査終了までの各時点において、検査対象の電子デバイスＤの温度の情報として、当該電子デバイスＤにおける前述の電位差生成回路の電位差の情報を電位差測定ユニット１４から取得する。
温度算出部１３ｃは、検査中、検査終了までの各時点において、温度情報取得部１３ｂが取得した、検査対象の電子デバイスＤの電位差生成回路の電位差の情報と、電位差生成回路の電位差の温度特性の情報とに基づいて、当該電子デバイスＤの温度を算出する。検査終了までの各時点において算出された電子デバイスＤの温度は検査毎に記憶部１３ａに記憶される。つまり、電子デバイスＤの温度の推移は検査毎に記憶部１３ａに記憶される。

加熱制御部１３ｄは、ＬＥＤ４１からの光出力を制御し、ＬＥＤ４１からの光による電子デバイスＤの加熱を制御する。特に、加熱制御部１３ｄは、検査時のＬＥＤ４１からの光出力の制御を、現在の検査対象の電子デバイスＤの温度に基づく閉ループ制御（例えばＰＩＤ制御）で行う。具体的には、加熱制御部１３ｄは、現在の検査対象の電子デバイスＤの温度が目標温度で一定となるように、検査終了までの各時点におけるＬＥＤ４１の操作量を決定する。さらに具体的には、加熱制御部１３ｄは、例えば、温度算出部１３ｃが算出した検査対象の電子デバイスＤの温度と記憶部１３ａに記憶された電子デバイスＤの目標温度との偏差を算出する。そして、加熱制御部１３ｄは、検査対象の電子デバイスＤに対応するＬＥＤ４１の操作量を上記偏差からＰＩＤ動作により算出／決定する。算出／決定した操作量に基づいて、加熱制御部１３ｄは上記対応するＬＥＤ４１の光出力を調節する。これにより、ＬＥＤ４１からの光による検査対象の電子デバイスＤの加熱が制御される。なお、検査開始から検査終了までの各時点において算出／決定されたＬＥＤ４１の操作量は、例えばＬＥＤ４１からの光出力による加熱量Ｑ_Ｌに変換され、検査毎に記憶部１３ａに記憶される。つまり、ＬＥＤ４１からの光出力による加熱量Ｑ_Ｌの推移は検査毎に記憶部１３ａに記憶される。

吸熱制御部１３ｅは、載置台３０の冷媒流路３２ａを流れる冷媒の流量の制御を行うものである。この吸熱制御部１３ｅは、ｎ回目までの検査における電子デバイスＤの温度Ｔ_Ｄの推移（プロファイル）に基づいて、ｎ＋１回目の検査時にテスタ４から電子デバイスＤに加えられる電力Ｐ_{Ｅ，ｎ＋１}の推移を推定する。つまり、吸熱制御部１３ｅは、過去の検査における電子デバイスＤの温度Ｔ_Ｄの推移に基づいて、次の検査時にテスタ４から電子デバイスＤに加えられる電力Ｐ_Ｅの推移を推定する。

このように次の検査時にテスタ４から電子デバイスＤに加えられる電力Ｐ_Ｅの推移を推定する理由は以下の通りである。すなわち、検査は複数の試験を含み、試験毎に電子デバイスＤに加えられる電力が異なり、試験の順番は検査装置１の操作者により変更される可能性がある。そして、試験の順番及び種類の情報がテスタ４から制御部１３に送信されていれば、当該試験の順番及び種類を検査装置１が判別でき上記電力の推移を推定せずに決定できるが、制御部１３には上述のような情報は送信されないから、である。

吸熱制御部１３ｅは、ｎ＋１回目の検査時に載置台３０の冷媒流路３２ａを流れる冷媒の流量の制御を、推定されたｎ＋１回目の上記電力Ｐ_{Ｅ，ｎ＋１}の推移に基づく開ループ制御で行う。具体的には、推定されたｎ＋１回目の上記電力Ｐ_{Ｅ，ｎ＋１}の推移に基づいて、ｎ＋１回目の検査時の検査終了までの各時点における流量制御バルブ３６の開度を算出／決定する。そして、吸熱制御部１３ｅは、算出／決定した流量制御バルブ３６の開度に基づいて、載置台３０の冷媒流路３２ａを流れる冷媒の流量を調整する。これにより、上記冷媒による検査対象の電子デバイスＤの吸熱が制御される。

上述のように吸熱を制御することにより、以下の効果がある。
ＬＥＤ４１による加熱で電子デバイスＤを目標温度に温度調整することができる範囲は、ＬＥＤ４１の最大出力やＬＥＤ４１の密度で決まるが、ＬＥＤ４１として最大出力が小さいものや密度の低いＬＥＤ４１を用いる場合がある。この場合であっても、上述のように、過去の検査から推定された次の検査時の電力Ｐ_Ｅの推移に基づいて吸熱を制御することにより、ＬＥＤ４１による加熱で電子デバイスＤを目標温度に温度調整することができる。

なお、前述のように算出／決定された、検査終了までの各時点における流量制御バルブ３６の開度は、例えば、冷媒による吸熱量Ｑ_Ｒに変換され、検査毎に記憶部１３ａに記憶される。つまり、冷媒による吸熱量のＱ_Ｒの推移は検査毎に記憶部１３ａに記憶される。

制御部１３の別の温度情報取得部１３ｆは、載置台３０の温度の情報、具体的には蓋部材３１の温度の情報を温度センサ３１ａから取得する。

ここで、吸熱制御部１３ｅが行う、ｎ＋１回目の検査時にテスタ４から電子デバイスＤに加えられる電力Ｐ_{Ｅ，ｎ＋１}の推移の推定について、さらに説明する。

過去の検査であるｎ回目の検査の各時点においてテスタ４から電子デバイスＤに加えられる電力Ｐ_Ｅ，ｎは、ｎ回目の検査の各時点において該電力Ｐ_Ｅ，ｎにより電子デバイスＤに与えられる熱量Ｑ_Ｅ，ｎに比例する。そして、ｎ回目の検査の各時点において、電子デバイスＤに温度変化ΔＴをもたらす熱量Ｑ_ΔＴ，ｎは、以下の式（１）で表すことができる。
Ｑ_ΔＴ，ｎ＝Ｑ_Ｌ，ｎ－Ｑ_Ｒ，ｎ＋Ｑ_Ｅ，ｎ …（１）

式（１）中、Ｑ_Ｌ，ｎは、ｎ回目の検査の各時点におけるＬＥＤ４１からの光出力による検査対象の電子デバイスＤの加熱量である。Ｑ_Ｒ，ｎ、Ｑ_Ｅ，ｎは、同様にｎ回目の検査の各時点におけるものであり、Ｑ_Ｒ，ｎは冷媒による検査対象の電子デバイスＤからの吸熱量、Ｑ_Ｅ，ｎはテスタ４からの電力により電子デバイスＤに与えられる熱量である。

上記式（１）を変形することにより、ｎ回目の検査の各時点における、テスタ４からの電力により電子デバイスＤへ与えられる熱量Ｑ_Ｅ，ｎは以下の式（２）で表すことができる。
Ｑ_Ｅ，ｎ＝Ｑ_ΔＴ，ｎ－Ｑ_Ｌ，ｎ＋Ｑ_Ｒ，ｎ …（２）

また、前述のように、検査毎に、各時点の電子デバイスＤの温度は記憶部１３ａに記憶されている。各時点の電子デバイスＤの温度から、各時点における電子デバイスＤに温度変化ΔＴをもたらす熱量Ｑ_ΔＴは算出することができる。さらに、前述のように、検査毎に、各時点におけるＬＥＤ４１による上記加熱量Ｑ_Ｌと、各時点における冷媒による上記吸熱量Ｑ_Ｒとが、記憶部１３ａに記憶されている。
したがって、吸熱制御部１３ｅは、上記式（２）と、記憶部１３ａに記憶されているｎ回目の検査についての情報から、ｎ回目の検査の各時点におけるテスタ４からの電力により電子デバイスＤへ与えられる熱量Ｑ_Ｅ，ｎを算出する。

ここで、テスタ４から電子デバイスＤへの電力Ｐ_Ｅは、該電力Ｐ_Ｅにより電子デバイスＤに与えられる熱量Ｑ_Ｅに比例する。そのため、ｎ回目の検査の各時点におけるテスタ４からの電力による熱量Ｑ_Ｅ，ｎを算出することができることは、ｎ回目の検査の各時点においてテスタ４から電子デバイスＤに加えられる電力Ｐ_Ｅ，ｎを算出することができることを意味する。検査の終了までの各時点において算出された、上記電子デバイスＤへの電力は、検査毎に記憶部１３ａに記憶される。

そして、吸熱制御部１３ｅは、検査終了までの各時点について、ｎ回目までの検査におけるテスタ４から電子デバイスＤへの電力に基づいて、ｎ＋１回目の検査におけるテスタ４から電子デバイスＤへの電力Ｐ_{Ｅ，ｎ＋１}を推定する。つまり、ｎ＋１回目の検査における上記電力のＰ_{Ｅ，ｎ＋１}の推移を推定する。上記推定には、例えば逐次型最小二乗法等が用いられる。

逐次型最小二乗法を用いる場合、忘却係数付きのものを用いることが好ましい。新しい検査における電子デバイスＤへの電力についての算出結果に対して重み付けを大きくし、古い検査における上記算出結果に対して重み付けを小さくすることができ、より正確な推定を行うことができるからである。

また、逐次型最小二乗法を用いる場合、検査終了までの各時点について、１回目から所定回数目までの検査におけるテスタ４から電子デバイスＤへの電力の平均値を算出してもよい。そして、ｍ（ｍ＞所定回数）回目の検査については、上記平均値を初期値とした逐次型最小二乗法で、当該検査におけるテスタ４から電子デバイスＤへの電力Ｐ_Ｅ，ｍを推定する。なお、この場合、１回目から所定回数目までの検査では、吸熱制御部１３ｅは、例えば、載置台３０の冷媒流路３２ａを流れる冷媒の流量を、予め定められた流量に制御する。また、上記所定回数とは、例えば、１枚目の基板Ｗに設けられた全ての電子デバイスＤについての検査が完了する回数や、１ロット分の基板Ｗについての検査が全て完了する回数である。

なお、検査装置１が行う検査では、当該検査に含まれる試験の全てが完了する前に、検査が途中で終了することがある。例えば、当該検査に含まれる最後の試験より前の試験で、検査対象の電子デバイスＤの温度が異常となった場合、当該検査は途中で終了する。次の検査におけるテスタ４から電子デバイスＤへの電力Ｐ_Ｅの推移を推定する際に、参照する過去の検査の中から、上述のように途中で終了した検査を除外することが好ましい。検査が途中で終了したか否かの判定は、制御部１３が、検査開始信号と検査終了信号をテスタ４から取得するようにし、検査開始信号の受信から検査終了信号の受信までの間隔が所定時間より短いか否かに基づいて行うことができる。また、取得した電子デバイスＤの温度プロファイルすなわち温度の推移を正常と推測される電子デバイスＤの温度プロファイルと比較することでも除外すべき検査を判断することが可能である。

次に、検査装置１を用いた基板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から基板Ｗが取り出されてステージ１０に搬送され載置される。次いで、ステージ１０が所定の位置に移動される。

そして、光照射機構４０の全てのＬＥＤ４１が点灯され、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、載置台３０内を流れる冷媒の流量が調整される。

この状態で、電位差測定ユニット１４が、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、上記電位差の校正が行われ、すなわち、上記電位差の温度特性の情報が補正される。上記補正までの工程は、例えば基板Ｗ毎に行われる。

その後、ステージ１０が移動され、ステージ１０の上方に設けられているプローブ１１ａと、基板Ｗの検査対象の電子デバイスＤの電極Ｅとが接触する。
そして、プローブ１１ａに検査用に信号が入力される。これにより、電子デバイスＤの検査が開始される。この検査中、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から当該電子デバイスＤの温度が算出される。そして、加熱制御部１３ｄは、上記温度に基づく閉ループ制御で、当該電子デバイスＤに対応するＬＥＤユニットＵのＬＥＤ４１からの光出力の制御を行う。また、上記検査中、吸熱制御部１３ｅは、前述した方法で、載置台３０の冷媒流路３２ａを流れる冷媒の流量を制御する。

以後、電子デバイスＤにおける電位差生成回路の電位差の校正より後の工程は、基板Ｗに設けられた全ての電子デバイスＤの検査が完了するまで繰り返される。なお、検査中の電子デバイスＤの温度の推移や、ＬＥＤ４１からの光出力による加熱量の推移、冷媒による吸熱量の推移は記憶部１３ａに検査毎に記憶される。

全ての電子デバイスＤの検査が完了すると、基板Ｗはローダ３のＦＯＵＰに戻され、次の基板Ｗがステージ１０に搬送され、以降、上述の工程が、全ての基板Ｗについての検査が完了するまで実行される。

以上、本実施形態によれば、電子デバイスＤを検査する検査装置１は、電子デバイスＤが設けられた基板Ｗが載置されるものであり、基板Ｗの載置側と反対側が光透過部材で形成されると共に、光を透過可能な冷媒が流れる冷媒流路３２ａを内部に有する載置台３０と、載置台３０における基板Ｗの載置側と反対側の面と対向するように配置され、基板Ｗを指向する複数のＬＥＤ４１を有する光照射機構４０と、冷媒流路３２ａを流れる冷媒による吸熱とＬＥＤ４１からの光による加熱を制御し、検査対象の電子デバイスＤの温度を制御する制御部１３と、を備え、制御部１３は、検査対象の電子デバイスＤの温度の情報を取得する温度情報取得部１３ｂと、ＬＥＤ４１からの光による検査対象の電子デバイスＤの加熱の制御を、現在の検査対象の電子デバイスＤの温度に基づく閉ループ制御で行う加熱制御部１３ｄと、過去の検査における電子デバイスＤの温度の推移に基づいて、次の検査時に電子デバイスＤに加えられる電力の推移を推定し、次の検査時における冷媒による検査対象の電子デバイスＤからの吸熱の制御を、上記推定された電力の推移に基づく開ループ制御で行う吸熱制御部１３ｅと、を有する。
上述のような載置台３０と光照射機構４０を有するため、各ＬＥＤ４１からのＬＥＤ光を、冷媒等を透過させて載置台３０の蓋部材３１に到達させることができる。さらに、光照射機構４０はＬＥＤ４１によって蓋部材３１へ局所的にＬＥＤ光を照射することができる。冷媒による吸熱を制御する構成を有していれば、ＬＥＤ光の制御によらずに冷媒による吸熱の制御のみで電子デバイスＤの温度を制御することも考えられる。それに対し、本実施形態では、冷媒による吸熱だけでなくＬＥＤ光の制御も行って電子デバイスＤの温度を制御する。したがって、基板Ｗにおいて、検査対象の電子デバイスＤのみの温度を制御しつつ他の電子デバイスＤを冷却することができる。そのため、検査対象の電子デバイスＤからの熱負荷が他の電子デバイスＤへ与えられるのを抑制することができる。その結果、電子デバイスＤへ所望の実装時電圧を印加させることができ、もって、実装時電圧の印加時に発生する不具合をパッケージング前に発見することができ、パッケージ後の歩留まりの低下を抑制してコスト高を招くのを防止することができる。
また、検査対象の電子デバイスＤの温度を上述のように制御するため、最大出力の大きいＬＥＤ４１を用いたりＬＥＤ４１の密度を増やしたりする必要がない。最大出力の大きいＬＥＤ４１は高価であり、また、ＬＥＤ４１の密度を増やすとコストが増加する。また、最大出力の大きいＬＥＤ４１を用いたりＬＥＤ４１の密度を増やしたりする場合は、ＬＥＤ４１自体の冷却が必要となる。したがって、本実施形態では、コスト増を防ぐことができ、また、ＬＥＤ４１の冷却を不要とすることも可能となる。さらに、ＬＥＤ４１を冷却しない場合の当該ＬＥＤ４１の故障率が低いため、検査装置１の信頼性を維持することができる。

なお、光照射機構４０は、各ＬＥＤユニットＵによって、蓋部材３１に照射する光の強度を局所的に変更することもできる。したがって、載置台３０内の冷媒によって蓋部材３１を全体的に冷却しつつ、蓋部材３１へのＬＥＤ光の照射状態を局所的に変更することもでき、もって、検査中の電子デバイスＤの加熱状態を他の電子デバイスと異ならせることもできる。すなわち、基板Ｗにおいて、検査対象の電子デバイスＤと、他の電子デバイスＤとの両方を温度制御しながら検査対象の電子デバイスＤの検査をすることができる。

また、本実施形態では、吸熱制御部１３ｅは、冷媒流路３２ａに通ずる冷媒配管３４に設けられた流量制御バルブ３６の開度を制御して、冷媒流路３２ａを流れる冷媒の流量を調整し、冷媒による検査対象の電子デバイスＤからの吸熱を制御する。したがって、冷媒の温度を調整することにより上記吸熱を制御する場合に比べて応答性が高い。

さらに、本実施形態では、吸熱制御部１３ｅは、過去の検査における電子デバイスＤの温度の推移に基づいて、逐次型最小二乗法を用いて、次の検査時に電子デバイスＤに加えられる電力の推移を推定する。したがって、上記電力の推移を正確に推定することができる。また、電子デバイスＤに加えられる電力の推定値に基づいて吸熱量を事前に調整できるので、ＬＥＤ４１の制御性が良い領域での温度制御が可能となる。

本実施形態では、吸熱にかかる冷媒に水を用いている。したがって、フロン系冷媒を用いた場合に比べて、冷媒による吸熱を高速に行うことができる。なお、さらに広範囲の温度制御を行う場合はフロン系冷媒を使うことができる。
さらに、本実施形態では、吸熱にかかる冷媒に水を用いて載置台３０の蓋部材３１にＳｉＣを用いているため、温度応答特性が高い。
また、本実施形態では、電子デバイスＤの検査に際し、当該電子デバイスＤをチップに切り出す必要がなく、ウェハ単位で行うことができる。

今回開示された実施形態はすべ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、添付の請求の範囲及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。

１ 検査装置
１３ 制御部
１３ｂ 温度情報取得部
１３ｃ 温度算出部
１３ｄ 加熱制御部
１３ｅ 吸熱制御部
３０ 載置台
３２ａ 冷媒流路
４０ 光照射機構
４１ ＬＥＤ
Ｗ 基板

Claims (4)

1. 電子デバイスを検査する検査装置であって、
   前記電子デバイスが設けられた基板が載置されるものであり、前記基板の載置側と反対側が光透過部材で形成されると共に、光を透過可能な冷媒が流れる冷媒流路を内部に有する載置台と、
   前記載置台における前記基板の載置側と反対側の面と対向するように配置され、前記基板を指向する複数のＬＥＤを有する光照射機構と、
   前記冷媒流路を流れる冷媒による吸熱と前記ＬＥＤからの光による加熱を制御し、検査対象の前記電子デバイスの温度を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   検査対象の電子デバイスの温度の情報を取得する温度情報取得部と、
   前記ＬＥＤからの光による検査対象の前記電子デバイスの加熱の制御を、現在の検査対象の前記電子デバイスの温度に基づく閉ループ制御で行う加熱制御部と、
   過去の検査における前記電子デバイスの温度の推移に基づいて、次の検査時に前記電子デバイスに加えられる電力の推移を推定し、前記次の検査時における前記冷媒による検査対象の前記電子デバイスからの吸熱の制御を、前記推定された前記電力の推移に基づく開ループ制御で行う吸熱制御部と、を有する、検査装置。
2. 前記吸熱制御部は、前記冷媒流路に通ずる冷媒配管に設けられた流量制御バルブの開度を制御して、前記冷媒流路を流れる前記冷媒の流量を調整し、前記吸熱を制御する、請求項１に記載の検査装置。
3. 前記吸熱制御部は、過去の検査における前記電子デバイスの温度の推移に基づいて、逐次型最小二乗法を用いて、前記電力の推移を推定する、請求項１または２に記載の検査装置。
4. 電子デバイスを検査する検査装置における温度制御方法であって、
   前記検査装置は、
   前記電子デバイスが設けられた基板が載置されるものであり、前記基板の載置側と反対側が光透過部材で形成されると共に、光を透過可能な冷媒が流通する冷媒流路を内部に有する載置台と、
   前記載置台における前記基板の載置側と反対側の面と対向するように配置され、前記基板を指向する複数のＬＥＤを有する光照射機構と、を備え、
   当該温度制御方法は、
   前記ＬＥＤからの光による検査対象の前記電子デバイスの加熱の制御を、現在の検査対象の前記電子デバイスの温度に基づく閉ループ制御で行う工程と、
   過去の検査における前記電子デバイスの温度の推移に基づいて、次の検査時に前記電子デバイスに加えられる電力の推移を推定し、前記次の検査時における前記冷媒による検査対象の前記電子デバイスからの吸熱の制御を、前記推定された前記電力の推移に基づく開ループ制御で行う工程と、を有する、温度制御方法。
   

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