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公開番号2024112090
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-20
出願番号2023016938
出願日2023-02-07
発明の名称温度制御システム及び温度制御方法
出願人株式会社東京精密
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H01L 21/66 20060101AFI20240813BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】ウェーハチャックに設置される温度センサの数を多くすることなく、ウェーハチャックの温度を適切に制御することができる温度制御システム及び温度制御方法を提供する。
【解決手段】温度制御システム50は、ウェーハWを保持するウェーハチャック18と、ウェーハチャック18を加熱又は冷却する加熱冷却部40と、ウェーハチャック18に配置された少なくとも1つの温度センサ52と、ウェーハチャック18に配置され、複数の熱電対を直列に接続して構成された熱流センサ54と、温度センサ52の検出結果と熱流センサ54の検出結果とに基づいて制御温度を算出し、制御温度が予め設定された目標温度となるように加熱冷却部40を制御する温度制御装置100と、を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
ウェーハを保持するウェーハチャックと、
前記ウェーハチャックを加熱又は冷却する加熱冷却部と、
前記ウェーハチャックに配置された少なくとも１つの温度センサと、
前記ウェーハチャックに配置され、複数の熱電対を直列に接続して構成された熱流センサと、
前記温度センサの検出結果と前記熱流センサの検出結果とに基づいて制御温度を算出し、前記制御温度が予め設定された目標温度となるように前記加熱冷却部を制御する温度制御部と、
を備える温度制御システム。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記熱流センサは、前記熱電対毎に設けられた複数の測温点を有し、前記ウェーハチャックを平面視した場合に、前記複数の測温点が前記ウェーハチャックの全体にわたって配置される、
請求項１に記載の温度制御システム。
【請求項３】
前記温度制御部は、前記温度センサの検出結果と前記熱流センサの検出結果とに基づいて、前記ウェーハチャックにおける前記ウェーハの発熱部分に対応した部分の温度である発熱部測温点の温度を算出し、前記発熱部測温点の温度を前記制御温度として前記加熱冷却部を制御する、
請求項１又は２に記載の温度制御システム。
【請求項４】
前記温度制御部は、前記温度センサの検出結果と、前記熱流センサの検出結果と、前記ウェーハ及び前記ウェーハチャックの物性値及び寸法を含むデータとに基づいて、前記ウェーハの発熱部分の温度であるデバイス温度を算出し、前記デバイス温度を前記制御温度として前記加熱冷却部を制御する、
請求項１又は２に記載の温度制御システム。
【請求項５】
前記ウェーハチャックには、複数の前記温度センサが分散して配置され、
複数の前記温度センサがそれぞれ検出した温度から、最も低い温度、平均もしくは中央値を基準温度として検出する基準温度検出部を備える、
請求項３に記載の温度制御システム。
【請求項６】
前記ウェーハチャックには、複数の前記温度センサが分散して配置され、
複数の前記温度センサがそれぞれ検出した温度から、最も低い温度、平均もしくは中央値を基準温度として検出する基準温度検出部を備える、
請求項４に記載の温度制御システム。
【請求項７】
少なくとも１つの温度センサがウェーハチャックの基準温度を検出する基準温度検出ステップと、
前記ウェーハチャックに配置され且つ複数の熱電対を直列に接続して構成された熱流センサが、前記ウェーハチャックに保持されたウェーハの部分的な発熱により生じた熱流を検出する熱流検出ステップと、
前記温度センサの検出結果と、前記熱流センサの検出結果とに基づいて制御温度を算出し、前記制御温度が予め設定された目標温度となるように前記ウェーハチャックの加熱又は冷却する温度制御ステップと、
を含む、温度制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度制御システム及び温度制御方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程では、半導体ウェーハに各種の処理を施して、半導体デバイスをそれぞれ有する複数のチップ（ダイ）を形成する。各チップは電気的特性が検査され、その後ダイサで分断された後、リードフレーム等に固定されて組み立てられる。電気的特性の検査は、プローバとテスタで構成されるウェーハテストシステムにより行われる。プローバは、ウェーハをウェーハチャックに固定し、各チップの電極パッドにプローブを接触させる。テスタは、プローブに接続される端子から、電源及び各種の試験信号を供給し、チップの電極に出力される信号を解析して、検査対象のチップの半導体デバイスが正常に動作するかを確認する。
【０００３】
プローバでは、電気的特性の検査時の温度を設定された温度にし、且つ一定に維持する必要がある。そのため、ウェーハチャックは、検査対象のチップの半導体デバイス（測定デバイス）の発熱に対して、その温度や発熱量を検知するために、測温抵抗体や熱電対式温度センサ等の温度センサを設置し、温度センサの検出結果に基づいてウェーハチャックの温度制御が行われる。
【０００４】
例えば、特許文献１に開示されたプローバは、ウェーハチャック（プローバチャック）に複数の温度センサを配設し、複数の温度センサの中から検査対象となる測定デバイスに最も近い温度センサの検出結果に基づいてウェーハチャックの温度制御を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００６－２９４８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に開示されたプローバにおいて、測定デバイスの発熱部分に対応するウェーハチャックの温度を正確に測定するためには、ウェーハチャックに設置する温度センサの数を多くする必要がある。しかしながら、ウェーハチャック内部の構造的な制限から、その設置数や設置位置に制限があり、多くの温度センサを理想的な位置に組み込むことが困難である。また、多くの温度センサを設置した場合、温度センサの信号線のセットは温度センサの数だけ必要になり、その配線処理が非常に困難となる。
【０００７】
特に、測定デバイスが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＡＰＵ（Accelerated Processing Unit）等のＳｏＣ（System On Chip）系のデバイスである場合には、メモリデバイスと比べて、局部的に熱密度の大きい発熱となる。そのため、多くの温度センサをウェーハチャックに設置できない場合、測定デバイスの発熱に対してウェーハチャックの温度を適切に制御することが困難となる。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ウェーハチャックに設置される温度センサの数を多くすることなく、ウェーハチャックの温度を適切に制御することができる温度制御システム及び温度制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の温度制御システムは、ウェーハを保持するウェーハチャックと、ウェーハチャックを加熱又は冷却する加熱冷却部と、ウェーハチャックに配置された少なくとも１つの温度センサと、ウェーハチャックに配置され、複数の熱電対を直列に接続して構成された熱流センサと、温度センサの検出結果と熱流センサの検出結果とに基づいて制御温度を算出し、制御温度が予め設定された目標温度となるように加熱冷却部を制御する温度制御部と、を備える。
【００１０】
本発明の一形態の温度制御システムによれば、熱流センサは、熱電対毎に設けられた複数の測温点を有し、ウェーハチャックを平面視した場合に、複数の測温点がウェーハチャックの全体にわたって配置される。
（【００１１】以降は省略されています）

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