CN103508185B - 一种与转塔型测试装置结合的半导体元件传送系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种与转塔型测试装置结合的半导体元件传送系统，用于测试半导体元件的完整性和功能性，其中该传送系统提供至少两个可装载为了进行视觉检测、测试和/或包装的半导体元件的输入送料器，该传送系统还提供用于测定的无缺陷半导体元件的多种输出方式，例如管式、编带式、盒式或者该管式、编带式及盒式的组合方式。

Description

一种与转塔型测试装置结合的半导体元件传送系统

技术领域

本发明涉及一种与转塔型测试装置结合的半导体元件传送系统，用于测试半导体元件的完整性和功能性。所述测试包括识别半导体元件的物理缺陷，以及测定半导体元件内部线路的电气完整性。

背景技术

美国专利第US7,643,961B2号涉及一种位置检测装置及位置检测方法，尤其涉及一种对半导体曝光装置中晶圆对准有效的位置检测装置及位置检测方法，且该专利的发明目的在于获得一种高精度的位置检测方法及位置检测装置，以在曝光装置中作为一种对准或覆盖检测装置而应用于半导体装置的生产，其中，即使在被使用的对准标记不对称的情况下，或者甚至在同一晶圆内非对称的多个对准标记在毫无规则的情况下，位置检测精度都不会丧失。

欧洲专利申请第EP0397937A2号揭露了一种自动测试设备，尤其是一种在制造集成电路工艺过程中测定该集成电路的特性的自动参数测试系统。该发明进一步揭露了，在制造集成电路工艺过程中，对由该工艺过程制造的半导体元件进行频繁的测试以测定单个半导体元件上的结构是否满足所需规格是必不可少的。相应地，一旦该工艺完成，半导体元件样品就根据该工艺被制造出来，且还需要对该元件进行参数测试以测定该工艺对包括所述元件在内的电路装置的运行特性所产生的影响。

美国专利第US7,884,936B2号主要涉及半导体的测量和检测。尤其涉及利用入射光束扫描目标的半导体的测量或检测。由于电路集成的大规模化及半导体装置的小尺寸化，该半导体装置在运输至终端用户或者客户之前必须满足严格的规格要求。在特定的测试结构或目标内使用一种测量或者检测工具来测量或特征化具体参数。例如，设计多个目标来测量相邻两层之间的错位或者覆盖错误。在检测或者测量过程中，一入射光束射向一特定的包含第一目标的点，该入射光束与该第一目标作用后，收集来源于该第一目标的输出光束。该入射光束被要求停留在该第一目标上直至从该第一目标散射出来该输出光束收集到足够信息。然后分析该收集到的输出光束以测定有关该第一目标的各种特性。

现有已知的转塔型测试装置能够以圆周运动的方式旋转，且每次只能向其测试器传送一种半导体元件。因而，这种类型的测试器每次仅能测试一种类型的半导体元件。

鉴于现有技术上述的及其他的缺陷，如果转塔型测试装置的传送系统能够改善至允许在该相同的测试装置中同时测试一种以上的半导体元件，那么这将是有用的以及具有优势的。以这种方式，如果待测半导体元件是相同类型的，那么整个过程将实现测试数量的倍增。换而言之，该传送系统还能在该相同的测试装置同时测试至少两种不同类型的半导体元件。

发明内容

本发明的目的在于提供一种与转塔型测试装置结合的半导体元件传送系统，其可以同时测试至少两种不同类型的半导体元件，可以减少现场所需的测试装置的数量，同时大幅提高生产率以及效率，而且通过并行测试至少两种半导体元件还可以节省成本、时间和空间。

本发明的另一目的在于提供一种与转塔型测试装置结合的半导体元件传送系统，其中在该相同的测试装置中被测无缺陷半导体元件可以通过一种以上的方式进行包装，包括：管式、编带式、盒式或者该管式、编带式及盒式的组合方式。

半导体元件在完成装配工艺之后通常需经过视觉检测和参数测试。所述测试用于识别标记或物理缺陷以及测定半导体元件内部线路的电气完整性。且所述测试的执行基于客户的需求而定，因而测试的次数也因不同客户而变。

在每组测试中，提供数个用于每个输入送料器的模块工位，所述数个模块工位间隔分开、有序排列，所述模块通过所选中的模块工位而提供，所述模块位于安装在所述测试装置基板上的定位器上。首先，半导体元件装载于一输入送料器中，该输入送料器每次将一个半导体元件依次馈送入一接收模块中。

然后，该半导体元件被拾取头从该接收模块中拾取并放置于下一功能模块上，所述拾取头耦合成该测试装置的可旋转转塔的外围。该半导体元件在此经过视觉检查，用于检查其物理缺陷或方向。对于具有标记的半导体元件，本发明提供一旋转平台，用于将该半导体元件从模块工位移出，且该旋转平台在回到由此移出的相同模块工位之前被放置在一照相机下面。在这种情况下还可以检测该半导体元件的标记缺陷。

然后，再次拾取该已检测的半导体元件并将其放置在下一模块，即该旋转或万向模块。基于来源于前面模块的视觉检测结果，任何具有错误方向的半导体元件将被纠正以保证通过正确的方式进行后面的测试，即半导体元件内部电路的电气完整性的测试。在下一模块上安装一测试器，然后该拾取头将该半导体元件压按至该测试器上，例如在一电路板上。

完成所有参数测试之后，通过所有测试的半导体元件被收集至一输出模块。另一方面，没有通过至少一种前面的测试的半导体元件被送至收集不合格半导体元件的另一输出模块。

附图说明

为了进一步阐述本发明若干实施例的各个方面，本发明的更具体的描述可以结合附图参照本发明所描述的具体实施例。然而附图仅用于解释本发明典型的实施例，并非用来对本发明的保护范围加以限制，本发明通过附图对其他的特殊性及细节进行描述和解释：

附图中，

图1为本发明的与转塔型测试装置结合的半导体元件传送系统的优选实施方式的俯视示意图；

图2为用于表示本发明的所述测试装置基板、所述拾取头、所述模块工位以及所述定位器的转塔型测试装置的立体图。

具体实施方式

本发明的优选实施方式的具体描述于此公开。然而，该公开的优选实施方式应该理解为仅仅是本发明的示例，本发明还可以以各种方式实施。因此，于此公开的各种细节不应被理解为对本发明的限制，而应被理解为仅仅是对权利要求以及对本领域技术人员的本发明的基础。

请参阅图1，本发明提供一种与转塔型测试装置结合的半导体元件传送系统，用于测试半导体元件的完整性及功能性，该转塔型测试装置通常具有数个间隔分开的、有序排列的模块工位B1-B32。所述模块工位B1-B32中的若干模块工位提供了实现不同功能的功能模块。所述功能模块可以包括一接收模块（位于模块工位B1）、一万向模块（位于模块工位B4）、至少一个测试模块（位于模块工位B5-B13中的任何工位）、至少一个已测试的无缺陷半导体元件用输出模块（位于一测试模块或所述测试模块之后的模块工位B6-B13中的任何工位）、以及至少一个已视觉检测或已测试的有缺陷半导体元件用输出模块（通常位于模块工位B15或B16）。

请参阅图2，转塔型测试装置通常具有耦合成该测试装置可旋转转塔14的外围的数个拾取头13，每一拾取头13在正上方垂直对齐于每个模块工位B1-B32，随着该转塔14每次前进一个模块工位B1-B32，每个拾取头13与其他拾取头13也同时前进至下一个模块工位，且每个拾取头可上下垂直移动以放置、压按和/或拾取来自各个模块的半导体元件。图2仅体现了两个功能模块11，在这种情况下该两个功能模块11均为测试模块。这些模块11中的每一个均位于依次安装在该测试装置基板10上的定位器12上。

请再次参阅图1，所述接收模块（位于模块工位B1）接收从输入送料器202a有序地馈送入的半导体元件。所述旋转或万向模块（位于模块工位B4）基于从视觉检测系统接收的信号调整放置其上的半导体元件方向。所述测试模块对通过位于这些模块上的拾取头来放置的半导体元件进行完整性和/或功能测试和/或参数测试。所提供的测试模块的数量取决于需要执行的测试的数量。所述无缺陷半导体元件用输出模块可以是适于半导体元件接收的管式、编带式或盒式，或者可以是这些输出方式的组合方式。所述不合格元件用输出模块为常用的盒式，然而不必限于此。

图1中，所示为装载有为了进行视觉检测、测试和/或包装的半导体元件的两个输入送料器202a、202b。该输入送料器202a/202b可以一碗形送料器、一管式装载机、一盘式装载机或一揭膜机模块。在这种情况下，该传送系统包括用于每个输入送料器202a/202b的上述模块，即一接收模块（位于模块工位B1）、一万向模块（位于模块工位B4）、至少一测试模块、至少一已测无缺陷半导体元件用输出模块、以及至少一已测有缺陷半导体元件用输出模块。

本发明提供两个输入送料器202a、202b，通过将一种不同类型的半导体元件装载入每个输入送料器202a/202b中可以同时测试两种类型的半导体元件。由于每个输入送料器202a/202b是通过一组间隔分开地、有序排列地模块工位B1-B16、B17-B32而提供以及该转塔型测试装置能够分别程序化测试该两种不同的半导体元件，这使得同时测试两种类型的半导体元件是可能的。但是，如果装载入该两个输入送料器202a、202b的半导体元件是相同的，该测试工艺的整个过程将实现测试数量的倍增。

该传送系统开始于将半导体元件装载入该两个输入送料器202a，202b中。然后每次一个半导体元件被馈送至该接收模块（位于模块工位B1），然而该半导体元件的方向却是随机的。所述测试系列开始于拾取头拾取从该输入送料器202a馈送入该接收模块（位于模块工位B1）的半导体元件。

对于未标记半导体元件，该半导体元件被放置在一视觉检测模块（位于模块工位B2/B3）上通过使用视觉检测设备来检测其方向。该视觉检测设备检测该半导体元件底部的引线图案以测定该半导体元件的方向。然后该半导体元件被该相同的拾取头拾取并转移至一万向模块（位于模块工位B4）。与此同时，如果检测到该半导体元件的方向是相反的，那么该万向模块接收一信号，基于已完成的视觉检测，以将该半导体元件定位至正确的方向。

如果半导体元件被标记，本发明进一步提供一旋转平台R1，该旋转平台R1安装有数个排列成圆形的半导体元件保持模块，该半导体元件保持模块与该模块工位B1-B32保持水平。当一半导体元件保持模块旋转至位于该接收模块（位于模块工位B1）和该万向模块（位于模块工位B4）之间的模块工位B3时，一半导体元件通过一拾取头而被放置在该半导体元件保持模块上。该旋转平台使该半导体元件保持模块旋转至一照相机下，该照相机用于视觉检测半导体元件的任何标记缺陷且同时检查该半导体元件的极性或方向。在视觉检测之后，该半导体元件保持模块旋转回该相同的模块工位B3，从而使该半导体元件能够被一拾取头拾取以完成序列测试。再者，如果检测到该半导体元件的方向是相反的，那么一信号被提供至该万向模块以定位该半导体元件至正确的方向。在该万向模块工位完成定向后，该半导体元件将被该相同的拾取头拾取以完成序列测试，比如参数测试。如果该半导体元件的标记存在缺陷，则无需进行下一步测试，且当夹持有半导体元件的拾取头到达该有缺陷半导体元件用输出模块时，该元件被放置在不合格半导体元件用输出模块。该参数测试的可程序化参数取决于用户需求，以及所需测试模块的数量也可根据用户需求而调整。在本优选实施例中，该半导体元件在该测试模块中将通过该拾取头被放置和压按在一测试插座上，允许该测试器与该半导体元件之间充分接触以执行参数测试。然后，该测试器根据测试结果分离该半导体元件。任何没有通过该视觉检测、该参数测试、或该视觉检测及参数测试的半导体元件将被剔除至该输出模块之一的盒式包装方式。另一方面，通过该视觉检测且通过该参数测试的无缺陷半导体元件将被送至另一输出模块，其中提供管式、编带式、盒式、或者该管式、编带式及盒式的组合方式的包装方式。

所述第二输入送料器202b的描述和序列测试如上述第一输入送料器202a所描述的一样，在此不做赘述。虽然附图仅体现了两个输入送料器202a、202b，但是应当注意到本发明可以提供两个以上的输入送料器。例如，提供三个输入送料器，可以通过在该三个输入送料器中的每一个中装载入一种不同类型的半导体元件而同时测试三种不同类型的半导体元件。当然，用户可以选择用同种半导体元件装载该三个输入送料器或者用同种半导体元件装载该三个输入送料器中的两个。

在一实施例中，在前进至下一工位以进行下一步操作之前，所述耦合成该测试装置可旋转转塔的外围的拾取头可以设计成同时上下移动以气动地拾取、压按和/或放置半导体元件于各个模块上。在另一实施例中，所述拾取头可彼此独立地上下移动。

在本优选实施例中，所述数个模块工位可以包括不具有任何功能模块的虚拟工位，因为有些情况下对半导体元件的所需参数测试的次数可能更少。另外，所述输入送料器用模块工位优选呈圆形排列。

综上所述，本发明的与转塔型测试装置结合的半导体元件传送系统，其可以同时测试至少两种不同类型的半导体元件，可以减少现场所需的测试装置的数量，同时大幅提高生产率以及效率，而且通过并行测试至少两种半导体元件还可以节省成本、时间和空间；且在该相同的测试装置中被测无缺陷半导体元件可以通过一种以上的方式进行包装，包括：管式、编带式、盒式或者该管式、编带式及盒式的组合方式。

本发明在没有偏离其本质特征的情况下可以以其他具体方式实施。上述实施例在各方面仅被考虑为是解释性的而不是限制性的。因此，本发明的保护范围取决于附属的权利要求而不是上述的描述。在权利要求的含义及等价保护范围内的所有改变都应属于权利要求的保护范围内。

Claims (13)

1.一种与转塔型测试装置结合的半导体元件传送系统，用于测试半导体元件的完整性和功能性，其特征在于，包括：

至少两个输入送料器，可装载为了进行视觉检测、测试和/或包装的半导体元件；

数个间隔分开的、有序排列的模块工位，所述数个模块工位用于每一输入送料器，模块通过所选中的模块工位而提供，其位于安装在所述测试装置基板上的定位器上，所述模块包括：

一接收模块，用于接收从所述输入送料器依次馈送入的半导体元件；

一旋转或万向模块，能够调整放置于其上半导体元件的方向；

至少一测试模块，用以对通过其上的拾取头放置的半导体元件进行完整性和/或功能性测试和/或参数测试；

至少一无缺陷半导体元件用输出模块、及至少一不合格半导体元件用输出模块；以及

数个拾取头，耦合成所述测试装置的可旋转转塔的外围，其中，每一拾取头在正上方垂直对齐于每个模块工位，随着该转塔每次前进一模块工位其与所有其他拾取头也同时前进至下一模块工位，且其还可上下垂直移动以放置、压按和/或拾取来自各个模块的半导体元件，所述拾取头通过在所述接收模块中拾取一半导体元件而开始序列测试。

2.如权利要求1所述的与转塔型测试装置结合的半导体元件传送系统，用于测试半导体元件的完整性和功能性，其特征在于，所述每一输入送料器为一碗形送料器、一管式装载机、一盘式装载机或一揭膜机模块。

3.如权利要求1所述的与转塔型测试装置结合的半导体元件传送系统，用于测试半导体元件的完整性和功能性，其特征在于，装载于所述至少两个输入送料器上的半导体元件的类型是相同的。

4.如权利要求1所述的与转塔型测试装置结合的半导体元件传送系统，用于测试半导体元件的完整性和功能性，其特征在于，装载于所述至少两个输入送料器上的半导体元件的类型是不同的。

5.如权利要求1所述的与转塔型测试装置结合的半导体元件传送系统，用于测试半导体元件的完整性和功能性，其特征在于，对于标记过的半导体元件，所述传送系统还包括一旋转平台，该旋转平台安装有至少两个与所述模块工位保持水平的半导体元件保持模块，其中，当该旋转平台转动时，该至少两个半导体元件保持模块之一旋转至位于所述接收模块和所述万向模块之间的一模块工位。

6.如权利要求5所述的与转塔型测试装置结合的半导体元件传送系统，用于测试半导体元件的完整性和功能性，其特征在于，所述旋转平台使该半导体元件保持模块旋转至一位于一照相机下的模块工位，该照相机用于视觉检测通过一拾取头放置于该半导体元件保持模块上的半导体元件的任何物理标记缺陷，且在视觉检测之后，该半导体元件保持模块旋转回该半导体元件最初所放置的模块工位，使该半导体元件能够通过一拾取头的拾取来完成该序列测试。

7.如权利要求6所述的与转塔型测试装置结合的半导体元件传送系统，用于测试半导体元件的完整性和功能性，其特征在于，所述视觉检测还包括：检测所述半导体元件的极性或方向，以及在检测到所述半导体元件的方向是相反时，提供一信号至所述万向模块以定位所述半导体元件至正确方向。

8.如权利要求1所述的与转塔型测试装置结合的半导体元件传送系统，用于测试半导体元件的完整性和功能性，其特征在于，所述无缺陷半导体元件用输出模块提供适用于收集既通过视觉检测又通过参数测试的无缺陷半导体元件的管式、编带式或盒式的包装方式。

9.如权利要求1所述的与转塔型测试装置结合的半导体元件传送系统，用于测试半导体元件的完整性和功能性，其特征在于，所述至少一个无缺陷半导体元件用输出模块提供适用于收集在各个输出模块上既通过视觉检测又通过参数测试的无缺陷半导体元件的管式、编带式、盒式或者该管式、编带式及盒式的组合方式的包装方式，该各个输出模块提供该管式、编带式和/或盒式的包装方式。

10.如权利要求1所述的与转塔型测试装置结合的半导体元件传送系统，用于测试半导体元件的完整性和功能性，其特征在于，所述数个拾取头在前进至下一模块工位以进行下一操作之前同时上下移动以气动地拾取、压按和/或放置所述半导体元件于各个模块上。

11.如权利要求1所述的与转塔型测试装置结合的半导体元件传送系统，用于测试半导体元件的完整性和功能性，其特征在于，所述数个拾取头可彼此独立地上下移动。

12.如权利要求1所述的与转塔型测试装置结合的半导体元件传送系统，用于测试半导体元件的完整性和功能性，其特征在于，所述数个模块工位包括不具有任何功能模块的虚拟工位。

13.如权利要求1所述的与转塔型测试装置结合的半导体元件传送系统，用于测试半导体元件的完整性和功能性，其特征在于，所述至少两个输入送料器的模块工位呈圆形排列。