JP2003148852A - チャック用温度制御装置及びチャックの温度制御方法 - Google Patents

チャック用温度制御装置及びチャックの温度制御方法

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JP2003148852A
JP2003148852A JP2001344031A JP2001344031A JP2003148852A JP 2003148852 A JP2003148852 A JP 2003148852A JP 2001344031 A JP2001344031 A JP 2001344031A JP 2001344031 A JP2001344031 A JP 2001344031A JP 2003148852 A JP2003148852 A JP 2003148852A
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tank
refrigerator
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Masamichi Ando
正道 安東
Rei Kobayashi
令 小林
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 チャックの温度を低温領域において効率よ
く、正確に調節することが可能な制御方法を提供する。 【解決手段】 ポンプ18は、低温タンク16に蓄えら
れた冷却液15をチャック10の冷却液流路14へ送る
とともに冷凍機17へ送る。冷凍機で冷却された冷却液
は、帰還流路20を通じて低温タンクに戻される。低温
タンク内の冷却液の温度変化を測温抵抗体19の電気抵
抗変化として検出し、それに基づいて帰還流路に設けら
れた調整弁21を制御して帰還流路に流れる冷却液の流
量を調節することで、低温タンク内の冷却液の温度を制
御する。またチャックには、ヒータ13を設け、直接加
熱する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
・検査に用いられるチャックの温度制御を行うためのチ
ャック用温度制御装置及びチャックの温度制御方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造技術の分野では、半導体ウエ
ハー(主にシリコンウエハー)上に半導体素子あるいは
半導体回路(IC等)を製造した後、その半導体素子・
回路が、正常に動作するかどうかを調べるための電気的
試験が行なわれる。
【0003】通常、この種の試験は、半導体ウエハーを
チャックと呼ばれる保持器に保持させ、半導体素子・回
路が後に置かれることになるであろう使用環境を模擬し
た状態(動作環境温度)を作り出して行なわれる。この
ような試験は、以前は、高温領域(室温から150℃程
度まで)で行なわれることが多かったが、最近では、低
温領域(−10℃〜−50℃)で行なわれることも多く
なってきている。
【0004】低温領域での試験を実現するために、チャ
ックには、その内部に冷却液を流通させる冷却液流路が
形成されている。この冷却液流路に冷凍機を用いて冷却
した冷却液を流すことにより、チャック自体の温度を低
下させ、チャックに保持された半導体ウエハーの温度を
低下させることができる。
【0005】従来のチャック用温度制御装置の一例を図
2に示す。このチャック用温度制御装置は、チャック2
01に設けられた冷却液流路に流すための冷却液202
を蓄えるための低温タンク203と、この低温タンク2
03内の冷却液をチャック201の冷却液流路へ送り出
すためのポンプ204と、低温タンク203内の冷却液
201と内部を流れる冷媒との間で熱交換を行うための
熱交換器205と、熱交換器205内に冷媒を流すため
の冷凍機206と、チャック201に設けられた測温抵
抗体207と、タンク203内の冷却液201を加熱す
るためのヒータ208とを備えている。
【0006】次に、図2のチャック用温度制御装置の動
作について説明する。
【0007】冷凍機206は、冷媒を冷却して熱交換器
205へと送る。熱交換器205は、その内部を流れる
冷媒と低温タンク203内の冷却液202との間で熱交
換を行い、冷却液202の温度を低下させる。
【0008】ポンプ204は、低温タンク203内の冷
却液202をチャック201の冷却液流路へと送り出
す。チャック201の冷却液流路へ送られた冷却液は、
チャック201の熱を奪いその温度を低下させた後、低
温タンク203に戻される。
【0009】測温抵抗体207は、チャック201の温
度変化に応じてその電気抵抗値を変化させる。即ち、測
温抵抗体207は、温度検出器として働く。
【0010】ヒータ208には、チャック201に保持
されるシリコンウエハー209の温度を所望の温度にす
るための温度設定(抵抗値設定)が予め成されている。
そして、ヒータ208は、測温抵抗体207の電気抵抗
値に基づいて、前記シリコンウエハー209の温度が所
望の温度となるように(測温抵抗体207の電気抵抗値
が設定抵抗値になるように)その発熱体をPID制御し
て、低温タンク203内の冷却液202を加熱する。
【0011】以上のようにして、従来のチャック用温度
制御装置では、冷却液の温度を制御することにより、シ
リコンウエハの温度を所望の温度にするべく、チャック
の温度制御を行っている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】従来のチャック用温度
制御装置では、チャックに設けられた測温抵抗体からの
温度検出結果に基づいて低温タンク内の冷却液をヒータ
で加熱するように構成されている。このため、低温タン
ク内の冷却液の温度が所望の温度に達するまでに時間を
要するとともに効率が悪いという問題点がある。
【0013】また、このチャック用温度制御装置では、
チャックが低温タンクから離れているので、これらの間
での熱損失が大きく、低温タンク内の冷却液の温度変化
とチャックの温度変化との間に遅延が生じやすいという
問題点もある。
【0014】さらに、従来のチャック用温度制御装置で
は、冷凍機で冷却した冷却液の温度をヒーターで調節す
るという構成のため、チャックの温度設定可能範囲がヒ
ータの能力によって(冷凍機の冷凍能力とのバランスよ
って)決まり、その範囲が狭いという問題点もある。
【0015】そこで本発明は、チャックの温度を低温領
域において効率よく、正確に調節することが可能な制御
方法を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、チャッ
クの温度を制御するために、前記チャックに設けられた
冷却液流路を流れる冷却液の温度を調整するチャック用
温度制御装置において、前記冷却液を蓄えるためのタン
クと、前記冷却液を冷却するための冷凍機と、前記タン
ク内の前記冷却液を前記チャックの前記冷却液流路へ送
るとともに前記冷凍機へ送るためのポンプと、前記冷凍
機で冷却された前記冷却液を前記タンクに戻すための帰
還流路と、前記タンク内の前記冷却液の温度を検出する
冷却液温度検出器と、前記帰還流路における前記冷却液
の流量を調整する調整弁とを備え、前記冷却液温度検出
器の検出出力に基づいて前記調整弁を制御し、前記帰還
流路における前記冷却液の流量を調節することによっ
て、前記タンク内の前記冷却液の温度を制御するように
したことを特徴とするチャック用温度制御装置が得られ
る。
【0017】このチャック用温度制御装置では、前記チ
ャックに当該チャックを加熱するためのヒータと該チャ
ックの温度を検出するためのチャック温度検出器とを設
け、前記チャック温度検出器の検出出力に基づいて前記
ヒータを制御し、前記冷却液の温度制御から独立した状
態で前記チャックを加熱制御できるようにできる。
【0018】また、本発明によれば、チャックの温度を
制御するために、前記チャックに設けられた冷却液流路
を流れる冷却液の温度を調整するチャックの温度制御方
法において、タンクに蓄えられた前記冷却液を前記チャ
ックの前記冷却液流路へ送るとともに前記冷凍機へ送
り、前記冷凍機で冷却された前記冷却液を帰還流路を通
じて前記タンクに戻しながら、前記タンク内の前記冷却
液の温度を冷却液温度検出器で検出し、該冷却液温度検
出器の検出出力に基づいて前記帰還流路に設けられた調
整弁を制御し、前記帰還流路を流れる前記冷却液の流量
を調整することによって、前記タンク内の前記冷却液の
温度を制御するようにしたことを特徴とするチャックの
温度制御方法が得られる。
【0019】このチャックの温度制御方法では、前記チ
ャックに設けられたチャック温度検出器からの検出出力
に基づいて、当該チャックに設けられたヒータを制御
し、前記冷却液の温度制御から独立した状態で前記チャ
ックを加熱制御するようにできる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について詳細に説明する。
【0021】図1に、本発明の一実施の形態に係るチャ
ック用温度制御装置の概略構成図を示す。このチャック
用温度制御装置は、温度検出器としてチャック10に設
けられた測温抵抗体11と、チャック10に設けられた
発熱体12を含むヒータ13とを有している。そして、
測温抵抗体11は、ヒータ13に電気的に接続されてい
る。
【0022】また、このチャック用制御装置は、チャッ
ク10に設けられた冷却流路14に流すための冷却液1
5を蓄える低温タンク16と、低温タンク16内の冷却
液15を冷却するための冷凍機17と、低温タンク16
内の冷却液15をチャック10に設けられた冷却液流路
14へ送り出すとともに冷凍機17へ送り出すためのポ
ンプ18と、低温タンク16内の冷却液15の温度を検
出する温度検出器としての測温抵抗体19と、冷凍機1
7で冷却された冷却液を低温タンク16に戻す帰還流路
20の途中に設けられた調整弁21とを有している。低
温タンク16内に設けられた測温抵抗体19は、帰還流
路20に設けられた調整弁21に電気的に接続されてい
る。
【0023】次に、図1のチャック用温度制御装置の動
作について説明する。
【0024】ポンプ18は、低温タンク16内の冷却液
15を吸い上げチャック10の冷却液通路14へ向けて
送り出す。ポンプ18から送り出された冷却液は、2分
岐され、一方は冷却液通路14へ向かい、他方は、冷凍
機17へ向かう。
【0025】冷凍機17は、その内部で冷却した冷媒と
ポンプ18からの冷却液との間で熱交換を行い、冷却液
を冷却する。冷凍機17内で冷却された冷却液は、帰還
流路20を通じて低温タンク16へ戻される。
【0026】こうして、低温タンク16内の冷却液15
の冷却が行われる。
【0027】低温タンク16内に設けられた測温抵抗体
19は、低温タンク16内の冷却液15の温度に応じて
その電気抵抗値を変える。
【0028】調整弁21は、測温抵抗体19の電気抵抗
値が予め設定された値となるように、調整弁21の開度
をPID制御して調整し、帰還流路20を流れる冷却液
の流量を制御する。これにより、低温タンク16内にヒ
ータを設けることなく、低温タンク16内の冷却液15
の温度調節を行うことができる。
【0029】なお、この温度調節は、“低温タンク設定
温度”=“チャック設定温度”−“ポンプ・チャック間
で冷却液の上昇温度”となるなるように行う。
【0030】一方、ポンプ18からチャック10の冷却
液流路14へと送り出された冷却液は、チャック10の
熱を奪って温度を低下させ、低温タンク16へと戻され
る。
【0031】チャック10に設けられた測温抵抗体11
は、チャック10の温度に応じてその電気抵抗値を変化
させる。
【0032】ヒーター13は、測温抵抗体11の電気抵
抗値の変化に応じて、その値が予め設定された抵抗値と
なるように発熱体12をPID制御して発熱させ、チャ
ック10を直接加熱する。これにより、冷却液流路14
を流れる冷却液によって所望温度以下にまで冷却された
チャック10の温度を、素早く所望温度にまで上昇させ
る。
【0033】以上のように、本実施の形態では、低温タ
ンク内の冷却液の温度に基づいて、冷凍機で冷却される
冷却液の量を調整することによって低温タンク内の冷却
液の温度調節を行うようにしたことにより、ヒータの出
力(消費電力)を低下させることができ効率的であると
ともに、チャックの温度追従性を向上させることができ
る。
【0034】また、ヒータで直接チャックを加熱するよ
うにしたことで、チャックの温度調節を素早く、高精度
で行うことができる。
【0035】さらに、本実施の形態では、ポンプを停止
させることにより高温領域での使用の可能になる。
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、冷凍機で冷却される冷
却液の量を調整できるようにしたことで、ヒータの出力
を低下させるとともに、チャックの温度追従性を向上さ
せることができる。
【0037】また、ヒータで直接チャックを加熱するよ
うにしたことで、チャックの温度調節を精度よく高速で
行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係るチャック用温度制
御装置の概略図である。
【図2】従来のチャック用温度制御装置の概略図であ
る。
【符号の説明】
10 チャック 11 測温抵抗体 12 発熱体 13 ヒータ 14 冷却流路 15 冷却液 16 低温タンク 17 冷凍機 18 ポンプ 19 測温抵抗体 20 帰還流路 21 調整弁 201 チャック 202 冷却液 203 低温タンク 204 ポンプ 205 熱交換器 206 冷凍機 207 測温抵抗体 208 ヒータ 209 シリコンウエハー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3L045 AA02 AA03 BA04 BA07 CA01 DA01 FA02 JA12 LA00 LA13 MA01 NA23 PA05 4M106 AA01 BA14 CA59 DJ02 5F031 CA02 HA38 JA46 MA33

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チャックの温度を制御するために、前記
    チャックに設けられた冷却液流路を流れる冷却液の温度
    を調整するチャック用温度制御装置において、 前記冷却液を蓄えるためのタンクと、 前記冷却液を冷却するための冷凍機と、 前記タンク内の前記冷却液を前記チャックの前記冷却液
    流路へ送るとともに前記冷凍機へ送るためのポンプと、 前記冷凍機で冷却された前記冷却液を前記タンクに戻す
    ための帰還流路と、 前記タンク内の前記冷却液の温度を検出する冷却液温度
    検出器と、 前記帰還流路における前記冷却液の流量を調整する調整
    弁とを備え、 前記冷却液温度検出器の検出出力に基づいて前記調整弁
    を制御し、前記帰還流路における前記冷却液の流量を調
    節することによって、前記タンク内の前記冷却液の温度
    を制御するようにしたことを特徴とするチャック用温度
    制御装置。
  2. 【請求項2】 前記チャックに当該チャックを加熱する
    ためのヒータと該チャックの温度を検出するためのチャ
    ック温度検出器とを設け、前記チャック温度検出器の検
    出出力に基づいて前記ヒータを制御し、前記冷却液の温
    度制御から独立した状態で前記チャックを加熱制御でき
    るようにしたことを特徴とする請求項1のチャック用温
    度制御装置。
  3. 【請求項3】 チャックの温度を制御するために、前記
    チャックに設けられた冷却液流路を流れる冷却液の温度
    を調整するチャックの温度制御方法において、 タンクに蓄えられた前記冷却液を前記チャックの前記冷
    却液流路へ送るとともに前記冷凍機へ送り、 前記冷凍機で冷却された前記冷却液を帰還流路を通じて
    前記タンクに戻しながら、 前記タンク内の前記冷却液の温度を冷却液温度検出器で
    検出し、 該冷却液温度検出器の検出出力に基づいて前記帰還流路
    に設けられた調整弁を制御し、 前記帰還流路を流れる前記冷却液の流量を調整すること
    によって、前記タンク内の前記冷却液の温度を制御する
    ようにしたことを特徴とするチャックの温度制御方法。
  4. 【請求項4】 前記チャックに設けられたチャック温度
    検出器からの検出出力に基づいて、当該チャックに設け
    られたヒータを制御し、前記冷却液の温度制御から独立
    した状態で前記チャックを加熱制御するようにしたこと
    を特徴とする請求項3のチャックの温度制御方法。
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