CN101965521A - 半导体元件测试系统、测试处理器、测试头、半导体元件测试器的界面区块、分类经测试的半导体元件的方法、及支持半导体元件测试的方法 - Google Patents

Abstract

本文公开半导体元件测试系统和测试处理器。根据本发明，由于具备用于消除设置于测试头的界面区块的测试板的热量的温度控制设备，因此，可以执行具有高度可靠性的半导体元件的测试。

Description

半导体元件测试系统、测试处理器、测试头、半导体元件测试器的界面区块、分类经测试的半导体元件的方法、及支持半导体元件测试的方法

技术领域

本发明涉及半导体元件测试系统和测试处理器，尤其涉及对半导体元件进行测试的测试头的界面区块设有用于执行半导体元件的测试的测试板的技术。

背景技术

一般而言，半导体元件测试系统包括：测试控制装置；根据测试控制装置的控制而测试半导体元件的测试头；测试处理器，该测试处理器将多个半导体元件提供给测试头，并使多个半导体元件能够电连接到测试头而使多个半导体元件同时进行测试；支撑设备，该支撑设备支撑该测试头，以使该测试头可以稳定地连接到该测试处理器。该支撑设备在本发明的技术领域中也被称为“控制器”。

图1是平面图，示出了测试处理器100和测试头200相互连接的情况，图2是图1的侧视图。在下面的说明中，详细解释测试处理器100、测试头200、以及测试处理器100与测试头200的结合状态。

如图1的平面图所示，测试处理器100包括装载装置110、测试室120、和卸载设备130。

装载装置110用于将半导体元件装载到位于装载站LP的承载板CB。

测试室120收容根据装载装置110而完成装载之后被移送的承载板CB之后，使装载于被收容的承载板CB的半导体元件在电连接到测试头200的状态下进行测试。

卸载设备130将从测试室120移动到卸载站UP的承载板CB所装载的半导体元件按测试等级分类的同时进行卸载。

如上所述的测试处理器100已经在韩国授权专利第10-0709114号、发明名称为“测试处理器”中公开，所以本案将省略它的详细说明。

如图1和图2所示，测试头200包括界面区块210和头主体220。界面区块210在本发明的技术领域中也被称为“HiFixboard”或“界面板”。

界面区块210包括多个测试插座211，多个测试插座211分别与由测试处理器100提供的多个半导体元件电连接。如图1和图2所示，如果测试处理器100和测试头200彼此连接，部分界面区块210被插入在测试处理器100的测试室120的里面。

头主体220通过下述方式测试半导体元件：根据测试控制设备(未图示)的控制，通过界面区块210的测试插座211，对半导体元件施加电信号，然后通过界面区块210从半导体元件读出电信号。

如图1所示，承载板CB沿着虚线C的循环路径移动。如图2所示，测试头200由支撑设备SA所支撑。

近年来，随着半导体元件的需求不断增加，测试处理器在性能上已得到改进，使得一次能够测试更多的半导体元件，或一次提供更多的半导体元件给测试头。

因此，如果测试处理器打算一次提供更多的半导体元件给测试头，则测试头也应提高其容量和性能，以在相同时间内测试更多的半导体元件。

然而，难以提高头主体的容量和性能。因此，头主体在容量和性能上跟不上测试处理器的容量和性能。此外，为了提高头主体的容量和性能，需要花费大量的开发成本。

虽然测试头的容量可通过对用于施加电信号至半导体元件的信道进行分支来提高，然而性能并没有相应提高。因此，必须增加测试时间。

另一方面，即使测试头在容量和性能方面可以得到改善，整个测试头都该换新，这样浪费了资源和产生了巨大的更换费用。

为了解决这些问题，最近有人建构一种可以从半导体元件读出电信号的技术，即，其不通过头主体，而是通过可更换的界面区块来读取和处理，从而使界面区块能发挥与测试处理器相对应的性能。在这种情况下，半导体元件测试系统可以提高其测试性能，而不用提高头主体的性能。

根据上述建构的技术，界面区块应配备用于从半导体元件读出和处理电信号的测试芯片。

然而，如图1所示，部分界面区块被插入和放置在测试室。因此，界面区块的测试芯片会受到测试室温度的影响。

如果半导体元件在高温下进行测试，测试室的内部温度往往接近150℃。在这种情况下，测试室的热状态影响测试芯片，因此，测试芯片可能过热。

一般来说，测试芯片在60℃以下正常工作。如果测试芯片的工作温度超过60℃时，它可能导致故障。因此，不能在高温下可靠地进行半导体元件的测试。

发明内容

技术问题

本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种技术，即，其可以消除从半导体元件测试系统的界面区块产生的热量，其中该半导体元件测试系统将头主体的测试功能扩大至界面区块侧。

本发明另一目的在于提供能够使用冷却器冷却空气的技术和可以平均地冷却安装在界面区块的各测试芯片的技术。

技术方案

为了达到上述目的，依据本发明的半导体元件测试系统包括：测试头，其用于依据测试控制设备的控制测试半导体元件；与所述测试头结合的测试处理器，用以提供多个半导体元件给所述测试头，以使多个半导体元件能够与所述测试头电连接，从而同时对多个半导体元件进行测试；支撑设备，用以支撑所述测试头，以使所述测试头维持稳定地连接到所述测试处理器的状态；及温度控制设备，其控制所述测试头的温度。其中，所述测试头包括界面区块和头主体。其中，所述界面区块包括：界面板，其具有分别与由所述测试处理器提供的多个半导体元件电接触的测试插座；测试板，其用以通过从所述界面板读出电信号来执行对多个半导体元件的测试。所述头主体输出在所述界面区块进行的测试中所需要的控制信号给所述测试板。其中，所述温度控制设备用于消除在所述界面区块的测试板产生的热量。

优选地，所述界面区块还包括头连接板，用以电连接所述测试板与所述头主体，所述温度控制设备在所述测试板与所述头连接板之间供应温度控制用气体。

优选地，所述温度控制设备包括：空气供应设备，用以在所述测试板与所述头连接板之间供应空气；及空气抽吸设备，用以向外部强制吸出所述测试板与所述头连接板之间的空气。

优选地，所述空气供应设备包括冷却器，以用于冷却被空气压缩机压缩至大于常压的高压的空气后将冷却后的空气提供给所述测试板与所述头连接板之间。优选地，供给到所述测试板与所述头连接板之间的空气具有能够到达所述测试板所具备的所有测试芯片之后被排放到外面的压力。优选地，所述温度控制设备安装于所述测试处理器、测试头、及支撑设备中的任何一个。

并且，为了达到上述目的，根据本发明的用于测试半导体元件的测试头包括：界面区块，用以测试多个半导体元件，所述界面区块具有多个测试插座，所述多个测试插座分别电连接由测试处理器提供的多个所述半导体元件；及头主体，用以输出在所述界面区块进行的测试所需要的控制信号。其中，所述界面区块包括：界面板，其具有多个测试插座，所述多个测试插座分别电连接由测试处理器提供的多个所述半导体元件；测试板，用以通过从所述界面读出电子信号来执行对多个半导体元件的测试；封闭板，其相对于所述测试板，配置在所述界面板的对面；及封闭框架，用以在所述测试板与所述封闭板之间形成封闭空间。并且，至少一个流入口和至少一个排出口分别选择性地形成于所述封闭板或所述封闭框架，其中所述流入口使得用于消除由所述测试板发生的热量的空气流入到所述封闭空间，所述排出口用于排出所述封闭空间的空气。

优选地，所述界面区块还包括所设置于所述封闭空间内的导管，用以向所述测试板侧喷射流入到所述至少一个流入口的空气。

优选地，所述封闭板为用于将所述测试板电连接到所述头主体侧的头连接板。

优选地，所述至少一个排出口形成于所述封闭板，所述界面区块还包括外壳，该外壳形成有流出空间，该流出空间相对于所述封闭板形成在所述封闭空间的对面，且所述外壳具有流出口，该流出口允许空气从所述流出空间流出。优选地，所述至少一个流入口形成在所述封闭板。

并且，为了达到上述目的，根据本发明的半导体元件测试器的界面区块，包括：界面板，其具有多个测试插座，该多个测试插座分别与由测试处理器提供的所述半导体元件电连接；测试板，其具有至少一个测试芯片(TESTCHIP)，用以通过从所述界面板读出电信号来执行对多个半导体元件的测试，及用以检测所述测试芯片自身的温度；封闭板，其相对于所述测试板，配置在所述界面板的对面；及封闭框架，用以在所述测试板与所述封闭板之间形成封闭空间。其中，所述测试芯片暴露在所述封闭空间中。

优选地，还包括温度感应器，用以检测所述封闭空间的温度。

并且，为了达到上述目的，依据本发明的半导体元件测试器的界面区块包括：界面板，其具有多个测试插座，所述多个测试插座分别与由测试处理器提供的多个半导体元件电连接；测试板，其具有至少一个测试芯片(TESTCHIP)，用以通过从所述界面板读出电子信号，以执行对多个半导体元件的测试；封闭板，其相对于所述测试板，配置在所述界面板的对面；封闭框架，用以在所述测试板与所述封闭板之间形成封闭空间；及温度感应器，用以检测所述封闭空间中的温度。其中，所述测试芯片暴露在所述封闭空间中。并且，为了达到上述目的，依据本发明的用于分类经测试的半导体元件的方法包括下列步骤：A)步骤，检测设置于测试头的界面区块的测试芯片(TESTCHIP)的温度，以读出并处理在测试点(TEST SITE)测试的半导体元件的电气功能；B)步骤，判断在所述A)步骤所检测的测试芯片的温度是否在所要求的特定温度范围内；C)步骤，如果判断为在所述B)步骤中测试芯片的温度在所要求的特定温度范围内，则根据正常分类方法按测试等级对测试芯片在特定温度范围内的状态下进行测试的至少一个半导体元件进行分类，如果判断为在所述B)步骤中测试芯片的温度超出所要求的特定温度范围，则按不同于所述正常分类方法的另一分类方法对在测试芯片超出特定温度范围的状态下进行测试的至少一个半导体元件进行分类。

优选地，当所述界面区块具备多个测试芯片时，所述A)步骤检测每个测试芯片的温度，所述B)步骤判断每个测试芯片的温度是否在特定温度范围内，所述C)步骤，根据所述B)步骤的判断对按每个测试芯片进行测试的半导体元件利用所述正常分类方法或另一分类方法来进行分类。优选地，所述C)步骤的另一分类方法为，对在测试芯片的温度超出所要求的特定温度范围的状态下进行测试的至少一个半导体元件按再测试批次(RETESTLOT)进行分类的方法。

并且，为了达到上述目的，根据本发明的用于支持半导体元件的测试的方法，包括下列步骤：A)步骤，检测暴露有设置于测试头的界面区块的测试芯片(TEST CHIP)的封闭空间的温度；B)步骤，判断在所述A)步骤中所检测的封闭空间的温度是否在所要求的特定温度范围内；C)步骤，如果在所述B)步骤中判断为封闭空间的温度在所要求的特定温度范围内，则使测试系统正常工作，如果在所述B)步骤中判断为封闭空间的温度超出所要求的特定温度范围，则使测试系统执行紧急工作。

优选地，所述步骤C中的紧急工作为，在测试处理器上产生视觉或听觉警报中的至少一个，该测试处理器为自动化设备，且该测试处理器为测试系统的一个组件。优选地，所述步骤C中的紧急工作为，用于支持半导体元件的测试的测试处理器对在封闭空间的温度超过所要求的特定温度范围的状态下进行测试的至少一个半导体按再测试批次(RETEST LOT)进行分类，该测试处理器为自动化设备，且该测试处理器为测试系统的一个组件。

优选地，所述C)步骤的紧急工作为，控制温度控制设备，以使密闭空间的温度保持在所要求的特定温度范围内，所述温度控制设备为测试系统的一个组件。

有益效果

根据本发明，经改善的半导体元件测试系统可以消除从界面区块(尤其为测试板)产生的热量，从而防止发生根据热量而电子特性被扭曲所导致的测试错误。因此，可以精确地测试半导体元件。此外，还可以均匀地冷却被包含在界面区块的每个测试芯片，从而可以确保测试的可靠性。

附图说明

图1为示出一般半导体元件测试系统的主要部分的概念性的平面图；

图2为示出图1的半导体元件测试系统的主要部分的概念性的侧视图；

图3为示出依据本发明的半导体元件测试系统所使用的界面区块的分解图；

图4为图3的界面区块的结合图；

图5为应用图3的界面区块的界面区块的分解图；

图6为图4的界面区块的结合图；

图7为示出使用温度控制设备的依据本发明的半导体元件测试系统的特征部分的概略图；

图8为用于说明图7的特征部分的应用的示意图；

图9至图11为用于说明图7所示的温度控制设备的设置方法的示意图；

图12至图23为用于说明依据本发明的半导体元件测试系统的各种应用的示意图。

附图主要符号说明：

310界面区块  311界面板

312测试板    313头连接板

314封闭框架  700温度控制设备

具体实施方式

下文中将参照附图，详述本发明的优选实施例。并且，为了说明的简要而省略了与背景技术重复的说明。

<测试头的界面区块的说明>

如图3的分解图所示，应用于经改善的半导体元件测试系统的界面区块310包括界面板311、测试板312、和头连接板313。

界面板311在电路板311a的一侧面上具有多个测试插座311b，该测试插座311b分别与由测试处理器提供的多个半导体元件电连接，而在电路板311a的另一侧面上具有用于与测试板312电连接的界面板端连接器311c。

测试板312在电路板312a的一侧面上具有用于与界面板端连接器311c电连接的第一测试板端连接器312b，而在电路板312a另一侧面上具有通过界面板311从半导体元件读出电信号来测试半导体元件的测试芯片312c(可具备多个测试芯片)和用于与头连接板313电连接的第二测试板端连接器312d。

头连接板313在电路板313a一侧面上具有用于与第二测试板端连接器312d电连接的头连接板端连接器313b，而该电路板313a的另一侧面通过连接电缆CC电连接至头主体。

图4示出了如上所述的界面区块310的结合状态。如图4所示，界面区块310还包括能够在结合状态下在测试板312与头连接板313之间形成封闭空间S的封闭框架314。即，头连接板313和封闭框架314，相对于测试板312在界面板311的对面形成封闭空间。从这个观点看来，头连接板313也可以被界定为封闭板。这种封闭框架314具有允许空气流入封闭空间S的流入口314a和允许密闭空间S的空气排放的排出口314b，从而消除由测试板312特别是测试芯片312c产生的热量。

图5为基于图3的界面区块310的应用的界面区块510的分解图，图6为图5的界面区块510的结合图。

如图5和图6所示，界面区块510在界面板511和测试板512上没有一体形成连接器，而为了将界面板511与测试板512电连接，界面区块510具有两侧面都具有连接端子T的另外的GFG连接器515。并且，界面板511和测试板512通过结合组件例如螺栓513来互相结合。界面区块510配置为如上述结构时，由于可使界面板511与测试板512之间的空间最小化，从而使得界面区块510的整体长度减少。

<半导体元件测试系统的说明>

根据本发明的半导体元件测试系统使用界面区块310、510。但是，如果使用图3或图5所示的界面区块310、510，则在测试板312、512上，电信号被电阻产生的热量所扭曲，因此有可能导致对半导体元件的测试不可靠。

为了解决上述问题，如图7所示，半导体元件测试系统还包括温度控制设备700。

温度控制设备700包括风扇外壳710、风扇720、风扇驱动设备730、气体供应设备740、空气供应管750、及空气吸入管760。

风扇外壳710在其一侧形成空气排出口711，在另一侧形成空气吸入口712。

风扇720设置在风扇外壳710的内部，并根据驱动通过空气吸入口712吸入空气，并通过空气排出口711排放空气。

风扇驱动设备730用于驱动风扇720。在本发明的实施例中，风扇驱动装置730可以由马达构成。

气体供应设备740供应低温气体(GAS)，以有效地消除产生的热量。

空气供应管750连接风扇外壳710的空气排出口711和封闭框架314的流入口314a，从而将通过空气排出口711从风扇外壳710排放的空气引入至界面区块310的封闭空间S。

空气吸入管760连接封闭框架314的排出口314b和风扇外壳710的空气吸入口712，从而使通过排出口314b从封闭空间S排放的空气通过空气吸入口712吸入至风扇外壳710内。

根据如上所述的采用温度控制设备700的半导体元件测试系统，因测试半导体元件而在测试板312上产生的热量不会在测试板312上累积，而是根据循环的空气而连续地被消除。

另一方面，如果测试板312维持在室温下，也可以避免起因于热量的电气特性的失真。如图7所示，温度控制设备700被用来循环空气。然而，如图8所示，温度控制设备700也可以为空气非循环类型，即，通过风扇外壳810的空气吸入口812来抽吸外部空气，以及通过封闭框架814的排出口814b向外部排放封闭空间S的空气。因此，作为图7的温度控制设备700的一个构成而提供的气体供应设备740和空气吸入管760由于不是本发明的本质性的结构，所以无需设置气体供应设备740和空气吸入管760。

优选地，温度控制设备700被安装于测试处理器900，如图9所示。优选地，温度控制设备700被安装于测试头1000(如图10所示)，或被安装于支撑设备1100(如图11所示)。然而，由于界面区块310插入于测试处理器的测试室中，将温度控制设备700安装于测试处理器是最好的。

<应用1>

如图4所示，虽然封闭框架314形成有流入口314a和排出口314b，然而在实施中，如图12所示，可以在头连接板1213形成流入口1214a和排出口1214b，而且应当明白可以选择性地设置为，流入口和排出口中的其中一个形成在封闭框架，而另一个则形成在头连接板。尤其是，如果流入口形成于头连接板，则流入封闭空间的空气被喷洒在测试板上，也就是说，避免空气从流入口分流(bypass)至排出口，从而增加测试板的冷却效率。

<应用2>

当低温测试时，测试插座侧的电线根据测试插座所引入的冷气而发生冷凝，从而导致测试错误。为了防止发生这种冷凝现象，传统的半导体元件测试系统包括干燥装置，其可强制喷洒干燥空气(DRYAIR)。

因此，如图13所示，根据本发明的半导体元件测试系统还包括干燥装置1300，其可喷洒干燥空气至封闭空间V。封闭空间V是利用封闭框架1315在界面板1311与测试板1312之间形成。

<应用3>

如图14所示，半导体元件测试系统包括设置于封闭空间S内部的导管1416，该导管1416形成通向封闭空间S的测试板1412的多个喷孔1416a，所以经由流入口1414a流入的空气通过导管1416的喷孔1416a直接喷洒到测试板1412侧，从而消除来自测试板1412的热量。因为这种方式热消除效率高，故对于该测试系统是有利的。应当明白，测试系统可以具有一个或多个导管1416，其中导管1416可形成为杆(BAR)状。

<应用4>

图15为示出依据本发明应用4的半导体元件测试系统的主要部分的概略图。

如图15所示，根据本应用的半导体元件测试系统，其温度控制设备包括用以供应空气至封闭空间S的空气供应设备1510，以及用以强制吸出封闭空间S内的空气的抽吸设备1520，其中空气是依图15的箭头方向流动。

为了单独安装抽吸设备1520至温度控制设备，测试头的界面区块1500具有外壳1515，该外壳1515形成相对于头连接板1513位于封闭空间S对面的流出空间F。

头连接板1513设置为：两个流入口1513a相对置地设置，并在头连接板1513的中间位置形成有多个排出口1513b。外壳1515形成流出口1515a，以用于通过抽吸设备1520将从封闭空间S经由多个排出口1513b流动至流出空间F的空气抽出。

如图15所示，头连接板1513被设置为具有两个流入口1513a。但是，应该明白，可以形成两个以上的流入口。如果头连接板1513设置为具有多个流入口，从而允许空气供应设备经由流入口供应空气至封闭空间，则空气可以均匀地分散在封闭空间的多个位置，从而使测试板的冷却效率可以最大化。

在应用4中，从多个位置流入到封闭空间S的空气冷却测试板1511，特别是，测试芯片1511a，然后通过形成在头连接板1513的中间位置的排出口1513b排放至流出空间F。当抽吸设备1520工作时，空气被强制经由流出孔1515a从流出空间F流出到外部，其中空气沿图15的箭头方向流动。

另一方面，因为连接电缆CC堵塞流出空间F，它们阻止气体流动或造成空气涡流，从而使空气不能顺利从流出空间F排出。此时，可利用抽吸设备1520强制空气流动解决这个问题。

在应用4，由于不循环空气，因此不会出现因空气连续循环而导致的冷却用空气的温度上升的问题。

在应用4，根据冷却所需的条件，供应室温空气或使用如上述<半导体元件测试系统的说明>中所述的空气供应设备来供应根据低温气体而被冷却的空气。

<应用5>

图16为示出依据本发明应用5的半导体元件测试系统的主要部分的概略图。

如图16所示，依据应用5的半导体元件测试系统利用在应用4中使用的界面区块。但在这种情况下，在应用4的界面区块的测试板上因为电阻而产生热量，从而使来自半导体元件的电信号被扭曲。因此，测试系统无法正确测试半导体元件。

为了解决这问题，如图16所示，根据应用5的半导体元件测试系统还包括温度控制设备1610、空气压缩机1620、以及抽吸设备1630。

温度控制设备1610包括冷却器(chiller)1610和空气供应管1612。

冷却器1611由空气供应设备构成，其冷却被空气压缩机1620所压缩的空气，并供应被冷却压缩的空气至封闭空间S。一般情况下，测试处理器使用液氮(LN₂)以得到冷却气体。液氮比较昂贵且属于耗材，从而导致测试处理器的成本增加。根据应用5的测试系统使用冷却器来冷却空气，而不是使用液氮。

空气压缩机1620用于提供高于大气压力的3.5～5Kgf/cm²高压的空气。如果测试站(TEST HOUSE，用于测试半导体元件的工厂)已装备了压缩线，该压缩线可被连接到冷却器。因此，测试系统不需要空气压缩机。

为了防止在封闭空间的每一表面上水蒸气冷凝，最好使用从空气中移除水份的干燥空气。

下文将参照图17的流程图说明根据本发明的一种供应冷却空气给半导体元件测试系统的测试头的方法。

1.冷却高压空气(S1710)

当空气压缩机1620以3.5～5Kgf/cm²的高压压缩空气，并且将它供应给冷却器1611，冷却器1611冷却高压空气。3.5～5Kgf/cm²的高压空气经由流入口1513a流入具有一定容量的封闭空间S，然后体积迅速膨胀，所以空气充分且均匀地抵达封闭空间S的多个测试芯片1511a-1～1511a-4。

如果封闭空间S的体积被设计为相比于本实施例来得小或大，或者如果排出口1513b的大小被设计为相比于本实施例来得小或大，则应减少或增加气压以符合设计。

在本发明的实施例中，界面区块被设计为具有体积85mm(宽)×320mm(长)×11mm(高)的封闭空间。当这种体积下测试处理器的测试点的温度为90℃时，如果将被冷却到约1℃且压缩至3.5～5Kgf/cm²的空气提供给封闭空间，则封闭空间的温度能被控制在低于30℃(可以成为室温)，因此，测试芯片也可以顺利工作。

2.供应冷却的高压空气至封闭空间(S1720)

在步骤S1710中，被冷却器1611冷却的高压空气被供应给封闭空间S，其中封闭空间S暴露有多个测试芯片1511a-1～1511a-4。

冷却的高压空气沿着空气供应管1612从冷却器1611通过流入口1513a流动至封闭空间S。由于冷却的高压空气在封闭空间S瞬间膨胀，并迅速蔓延在封闭空间S，因此冷却空气不仅可以迅速到达位置相对接近于流入口1513a的测试芯片1511a-1和测试芯片1511a-4，而且也可迅速达到位置相对远离流入口1513a的测试芯片1511a-2和测试芯片1511a-3。因此，能均匀冷却暴露在封闭空间S的所有测试芯片1511a-1～1511a-4。

另一方面，如果未经过空气压缩机1620压缩的冷却的常压空气被供应至封闭空间S，则在它抵达位置相对远离流入口1513a的测试芯片1511a-2和测试芯片1511a-3之前经由排出口1513b排放，如图18所示。也就是说，测试芯片1511a-2和1511a-3受到相对少量的冷却空气的影响。因此，在位置相对接近流入口1513a的测试芯片1511a-1和测试芯片1511a-4与位置相对远离流入口1513a的测试芯片1511a-2和1511a-3之间发生温度偏差。特别是，如果抽吸设备1630强烈抽吸封闭空间S中的空气，则测试芯片1511a-1～1511a-4之间的温度偏差更大。因此，不易控制多个测试芯片1511a-1～1511a-4的均匀温度。

相反地，本应用如上所述，向封闭空间S提供高压空气，因此，通过流入口1513a流动到封闭空间S的高压空气可以均匀地到达所有测试芯片1511a-1～1511a-4。因此，它可以大幅地降低测试芯片1511a-1～1511a-4之间的温度偏差，从而能够使所有测试芯片1511a-1～1511a-4控制为均匀温度状态。测试芯片1511a-1～1511a-4如此测试半导体元件，因此能提供相对较高可靠性的测试结果。

3.从封闭空间排出空气(S1730)

根据抽吸设备1630的抽吸力的作用，冷却测试芯片1511a-1～1511a-4的空气通过排出口1513b从封闭空间S排出。

<应用6>

图19为依据本发明应用5的半导体元件测试系统的界面区块1910的概略图。

如图19所示，根据本应用的界面区块1910包括：界面板1911，其具有测试插座1911a；测试板1912；封闭板1913；封闭框架1914；及温度感应器1915。

如图20所示，测试板1912包括多个测试芯片1912a。优选地，测试芯片1912a为由Altera公司所生产的Altera芯片，其可以检测到芯片自身的温度。一个测试芯片1912可以读出并处理来自多个(例如，四个)半导体元件的电气功能。

测试板1912、封闭板1913和封闭框架1914共同形成封闭空间S。该测试芯片1912a暴露在该封闭空间S中，如图19所示。

温度感应器1915检测封闭空间S的温度。

如图21所示，在界面区块1910中，封闭空间S和测试芯片1912a可被从温度控制设备1920供应的冷却用空气所冷却。也就是说，冷却用空气从温度控制设备1920经由流入口1913a被引入至封闭空间S，以冷却测试芯片1912a和封闭空间S，然后通过排出口1913b排出。

使用界面区块19的测试系统可通过温度控制设备1920冷却测试芯片1912a和封闭空间S，从而可以防止测试芯片1912a过热。

然而，由于测试芯片1912a是通过具有导电性的电导线连接至高温半导体元件，因此即使封闭空间S经适当降温，也可能会发生过热。在这种情况下，由测试芯片1912读取的半导体元件的电气功能可能有错误。并且，如果测试芯片1912a超出要求的温度范围而过热，并在这种状态下执行对半导体元件的测试，则被测试的半导体元件必须单独进行管理。

如果封闭空间S中的温度升高，则难以冷却测试芯片1912a，因而导致测试芯片1912a过热。当封闭空间S中的温度超出所要求的温度范围时，应告知使用者，或者应自动降低封闭空间S的温度。此外，在封闭空间S过热时测试的半导体元件必须单独管理。如果有必要，应该停止测试半导体元件。

尤为重要的是，通过适当驱动温度控制设备1920，使测试芯片1912a和封闭空间S保持在所要求温度范围，例如，低于60℃。但是，测试芯片1912a和/或封闭空间S可能是无意间过热(超出所要求的温度范围)，因此，提供如下面所述的用于分类经测试的半导体元件的方法和支持半导体元件的测试的方法。

1.用于分类经测试的半导体元件的方法

参照图22的流程图，对在本应用中用于分类经测试的半导体元件的方法进行说明。

1)检测测试芯片的温度(S2210)

当测试系统进行对半导体元件的测试时，多个测试芯片1912a分别检测其自身温度。这种测试芯片1912a的温度检测工作可以实时或定期进行。温度检测工作也可以仅在半导体元件在测试点进行测试时执行。

2)判断测试芯片的温度(S2220)

判断在步骤S2210中检测的各测试芯片1912a的温度是否在所要求的温度范围内，例如，是否在60℃以内。本文中，基于在步骤S2210检测到的信息，步骤S2220在测试器或测试处理器中执行。如果步骤S2220在测试器中执行，则判断结果或依据判断结果的控制指令应传送给测试处理器。

3)分类半导体元件(S2231、S2232)

在步骤S2220中，当判断为所有测试芯片1912a的温度在所要求的温度范围内时，根据所谓的正常分类方法的第一分类方法按测试等级对在测试芯片1912a在所要求的温度范围内的状态下进行测试的至少一个测试半导体元件进行分类。相反地，如果在步骤S2220中测试芯片1912a的温度超出所要求的温度范围(例如，测试芯片的温度判断为60℃以上)，则对这种在测试芯片1912a在超出所要求的温度范围的状态下进行测试的半导体元件按与第一分类方法不同的第二分类方法进行分类(S2232)。

第二分类方法可以是以再测试批次(RETEST LOT)对在测试芯片1912a超出所要求的温度范围的状态下进行测试的半导体元件进行分类的方法。在此，以再测试批次进行分类意指以欲再次测试的批次分类经测试的半导体元件。关于半导体元件再测试的技术已在韩国授权专利第10-0792488号，发明名称为“测试处理器的测试支持方法以及测试处理器”中公开。

如果多个测试芯片1912a的一部分处于所要求的温度范围内，而另一部分是超出该所要求的温度范围，则只有其电气功能由超出温度范围的多个测试芯片1912a读取的半导体元件才按第二分类方法分类。

优选地，在测试处理器自动分类被测试半导体元件。在这种情况下，由卸载设备执行半导体元件的分类作业。

2.支持半导体元件的测试的方法

参照图23的流程图，对根据本发明的用于支持半导体元件的测试的方法进行说明。

1)检测封闭空间的温度(S2310)

温度感应器1915检测封闭空间S的温度。温度感应器1915所进行的温度检测工作可以实时或定期执行。温度检测工作也可能仅在半导体元件在测试点进行测试时执行。

2)判断封闭空间的温度(S2320)

判断所检测的封闭空间S的温度是否在所要求的温度范围，相同地，是否在60℃以内。本文中，基于在步骤S2310检测到的信息，步骤S2320可以在测试器或测试处理器中执行。相同地，步骤S2320在测试器执行，而且判断结果对测试处理器的工作有影响时，应将判断结果或用于控制测试处理器的工作的控制指令传送至测试处理器。

3)基于判断结果的测试系统的工作(S2331，S2332)

在步骤S2320中，若判断为封闭空间S的温度是在所要求的温度范围内，则使测试系统正常工作(S2331)。相反地，在步骤S2320中，若判断封闭空间S的温度超出所要求的温度范围，则使测试系统执行紧急工作(S2332)。

下文将步骤S2332中所说的紧急工作分为几个目录进行说明，其具有多个示例。

测试系统的紧急工作的示例

A.示例1

可以通过测试处理器通报封闭空间S发生过热。在此，通报方法可以为，产生声音警报或通过测试处理器的显示器以视觉的方式显示。

B.示例2

可以暂时停止测试处理器的工作。优选地，在封闭空间S的温度返回所要求的温度范围内之后，自动解除测试处理器的工作停止。

C.示例3

以再测试批次将在封闭空间S发生过热时测试的半导体元件予以分类。

D.示例4

将温度控制设备1920控制为，驱动温度控制设备1920(当停止工作时)或使温度控制设备1920的冷却容量扩大(当以较小的冷却容量工作时)，以使封闭空间S的温度降低到所要求的温度范围。

以上所说明的紧急工作的示例1至示例4可在一个测试系统中全部实施，而且根据实施需要，可仅选择其中之一。

并且，经测试的半导体元件的分类方法和半导体元件测试的支持方法可以在一个测试系统中全部实施，而且根据实施需要，可仅选择其中之一。

如上所述，对本发明的具体说明是根据参照附图的实施例来进行的，以上所述的实施例仅对本发明的优选示例进行了说明，不能理解为本发明限定于以上的实施例，本发明的权利范围应按权利要求书或等同概念来理解。

产业上的可利用性

本发明可使用于用于测试半导体元件的装置。

Claims (21)

1.一种半导体元件测试系统，包括：

测试头，其用于依据测试控制设备的控制来测试半导体元件；

与所述测试头结合的测试处理器，用以提供多个半导体元件给所述测试头，以使多个半导体元件能够与所述测试头电连接，从而同时对多个半导体元件进行测试；

支撑设备，用以支撑所述测试头，以使所述测试头维持稳定地连接到所述测试处理器的状态；及

温度控制设备，其控制所述测试头的温度，

其中，所述测试头包括界面区块和头主体，

其中所述界面区块包括：界面板，其具有分别与由所述测试处理器提供的多个半导体元件电接触的测试插座；测试板，其用以通过从所述界面板读出电信号来执行对多个半导体元件的测试；

所述头主体输出在所述界面区块进行的测试中所需要的控制信号给所述测试板，

其中，所述温度控制设备用于消除在所述界面区块的测试板产生的热量。

2.如权利要求1所述的半导体元件测试系统，其特征在于：

所述界面区块还包括头连接板，用以电连接所述测试板与所述头主体，

所述温度控制设备在所述测试板与所述头连接板之间供应温度控制用气体。

3.如权利要求2所述的半导体元件测试系统，其特征在于：

所述温度控制设备包括：

空气供应设备，用以在所述测试板与所述头连接板之间供应空气；及

空气抽吸设备，用以向外部强制吸出所述测试板与所述头连接板之间的空气。

4.如权利要求3所述的半导体元件测试系统，其特征在于：

所述空气供应设备包括冷却器，以用于冷却被空气压缩机压缩至大于常压的高压的空气后将冷却后的空气提供给所述测试板与所述头连接板之间。

5.如权利要求4所述的半导体元件测试系统，其特征在于：

供给到所述测试板与所述头连接板之间的空气具有能够到达所述测试板所具备的所有测试芯片之后被排放到外面的压力。

6.如权利要求3项所述的半导体元件测试系统，其特征在于：所述温度控制设备安装于所述测试处理器、测试头、及支撑设备中的任何一个。

7.一种用于测试半导体元件的测试头，包括：

界面区块，用以测试多个半导体元件，所述界面区块具有多个测试插座，所述多个测试插座分别电连接由测试处理器提供的多个所述半导体元件；及

头主体，用以输出在所述界面区块进行的测试所需要的控制信号，

其中，所述界面区块包括：

界面板，其具有多个测试插座，所述多个测试插座分别电连接由测试处理器提供的多个所述半导体元件；

测试板，用以通过从所述界面读出电子信号来执行对多个半导体元件的测试；

封闭板，其相对于所述测试板，配置在所述界面板的对面；及

封闭框架，用以在所述测试板与所述封闭板之间形成封闭空间，

并且，至少一个流入口和至少一个排出口分别选择性地形成于所述封闭板或所述封闭框架，其中所述流入口使得用于消除由所述测试板发生的热量的空气流入到所述封闭空间，所述排出口用于使所述封闭空间的空气排出。

8.如权利要求7所述的用于测试半导体元件的测试头，其特征在于：

所述界面区块还包括设置于所述封闭空间的导管，用以向所述测试板侧喷射流入到所述至少一个流入口的空气。

9.如权利要求8所述的用于测试半导体元件的测试头，其特征在于：

所述封闭板为用于将所述测试板电连接到所述头主体侧的头连接板。

10.如权利要求7所述的用于测试半导体元件的测试头，其特征在于：

所述至少一个排出口形成于所述封闭板，

所述界面区块还包括外壳，该外壳形成有流出空间，该流出空间相对于所述封闭板形成在所述封闭空间的对面，且所述外壳具有流出口，该流出口允许空气从所述流出空间流出。

11.如权利要求8所述的用于测试半导体元件的测试头，其特征在于：

所述至少一个流入口形成在所述封闭板。

12.一种半导体元件测试器的界面区块，包括：

界面板，其具有多个测试插座，该多个测试插座分别与由测试处理器提供的所述半导体元件电连接；

测试板，其具有至少一个测试芯片，用以通过从所述界面板读出电信号来执行对多个半导体元件的测试，及用以检测所述测试芯片自身的温度；

封闭板，其相对于所述测试板，配置在所述界面板的对面；及

封闭框架，用以在所述测试板与所述封闭板之间形成封闭空间，

其中，所述测试芯片暴露在所述封闭空间中。

13.如权利要求12所述的半导体元件测试器的界面区块，其特征在于：

还包括：

温度感应器，用以检测所述封闭空间的温度。

14.一种半导体元件测试器的界面区块，包括：

界面板，其具有多个测试插座，所述多个测试插座分别与由测试处理器提供的多个半导体元件电连接；

测试板，其具有至少一个测试芯片，用以通过从所述界面板读出电子信号，以执行对多个半导体元件的测试；

封闭板，其相对于所述测试板，配置在所述界面板的对面；

封闭框架，用以在所述测试板与所述封闭板之间形成封闭空间；及

温度感应器，用以检测所述封闭空间中的温度，

其中，所述测试芯片暴露在所述封闭空间中。

15.一种用于分类经测试的半导体元件的方法，包括下列步骤：

A)步骤，检测设置于测试头的界面区块的测试芯片的温度，以读出并处理在测试点测试的半导体元件的电气功能；

B)步骤，判断在所述A)步骤所检测的测试芯片的温度是否在所要求的特定温度范围内；

C)步骤，如果判断为在所述B)步骤中测试芯片的温度在所要求的特定温度范围内，则根据正常分类方法按测试等级对测试芯片在特定温度范围内的状态下进行测试的至少一个半导体元件进行分类，如果判断为在所述B)步骤中测试芯片的温度超出所要求的特定温度范围，则按不同于所述正常分类方法的另一分类方法对在测试芯片超出特定温度范围的状态下进行测试的至少一个半导体元件进行分类。

16.如权利要求15所述的用于分类经测试的半导体元件的方法，其特征在于：

当所述界面区块具备多个测试芯片时，

所述A)步骤检测每个测试芯片的温度，

所述B)步骤判断每个测试芯片的温度是否在特定温度范围内，

所述C)步骤，根据所述B)步骤的判断对按每个测试芯片进行测试的半导体元件利用所述正常分类方法或另一分类方法来进行分类。

17.如权利要求15所述的用于分类经测试的半导体元件的方法，其特征在于：

所述C)步骤的另一分类方法为，对在测试芯片的温度超出所要求的特定温度范围的状态下进行测试的至少一个半导体元件按再测试批次进行分类的方法。

18.一种用于支持半导体元件的测试的方法，包括下列步骤：

A)步骤，检测暴露有设置于测试头的界面区块的测试芯片的封闭空间的温度；

B)步骤，判断在所述A)步骤中所检测的封闭空间的温度是否在所要求的特定温度范围内；

C)步骤，如果在所述B)步骤中判断为封闭空间的温度在所要求的特定温度范围内，则使测试系统正常工作，如果在所述B)步骤中判断为封闭空间的温度超出所要求的特定温度范围，则使测试系统执行紧急工作。

19.如权利要求18所述的用于支持半导体元件的测试的方法，其特征在于：

所述步骤C中的紧急工作为，在测试处理器上产生视觉或听觉警报中的至少一个，该测试处理器为自动化设备，且该测试处理器为测试系统的一个组件。

20.如权利要求18所述的用于支持半导体元件的测试的方法，其特征在于：

所述步骤C中的紧急工作为，用于支持半导体元件的测试的测试处理器对在封闭空间的温度超过所要求的特定温度范围的状态下进行测试的至少一个半导体按再测试批次进行分类，该测试处理器为自动化设备，且该测试处理器为测试系统的一个组件。

21.如权利要求18所述的用于支持半导体元件的测试的方法，其特征在于：

所述C)步骤的紧急工作为，控制温度控制设备，以使密闭空间的温度保持在所要求的特定温度范围内，所述温度控制设备为测试系统的一个组件。

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