DE19825275B4 - Prüfstation mit einer Umgebungsschutzkammer mit orthogonal flexibler, seitlicher Wandanordnung - Google Patents

Abstract

Prüfstation zum Untersuchen eines Testelements, wobei die Prüfstation Folgendes umfaßt: (a) eine Spannanordnung mit einer sich seitlich erstreckenden Tragfläche zum Tragen des Testelements während dessen Prüfung; (b) eine Umgebungsschutzverkleidung (52, 58), die die Tragfläche (42a) umschließt, wobei die Spannanordnung (14) bezüglich der Umgebungsschutzverkleidung (52, 58) seitlich bewegbar ist; (c) die Spannanordnung weiterhin ein X-Achsen-Stellwerk (16), ein Y-Achsen-Stellwerk (24) sowie ein Z-Achsen-Stellwerk (30) mit einer Kolbenanordnung (30b) umfasst, wobei mit dem Z-Achsen-Stellwerk (30) eine Spannvorrichtungsabschirmung (36), ein Spannvorrichtungsschutzelement (40) sowie ein Spannelement (42), das die Tragfläche 42a) umfasst, gekoppelt sind; (d) die Umgebungsschutzverkleidung (52, 58). Folgendes umfasst: – eine äußer Abschirmungsverkleidung, die eine äußere Verkleidung (12) sowie die Gehäuse (16a, 24a, 30a) des X-Achsen-Stellwerks (16), des Y-Achsen-Stellwerks (24) sowie des Z-Achsen-Stellwerks (30) umfasst, sowie – eine innere Verkleidung, die die Spannvorrichtungsabschirmung (36), das Spannvorrichtungsschutzelement (40) sowie das Spannelement (42) einschließlich der Tragfläche (42a) umschließt, wobei...

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft Prüfstationen, die gemeinhin als Baugruppen- oder Waferprüfeinrichtungen bekannt sind, und die manuell, halbautomatisch oder vollautomatisch zum Prüfen von Halbleiterbauelementen verwendet werden. Insbesondere betrifft die Erfindung derartige Prüfstationen, die Umgebungsschutzverkleidungen aufweisen, um für solche Testelemente trockene, gegenüber EMI (electromagnetic interference, elektromagnetische Störung) abgeschirmte und/oder lichtundurchlässige Umgebungen bereitzustellen, wie z. B. jene Prüfstationen, die in den US-Patenten 5 266 889 A und 5 457 398 A mit gemeinsamen Inhabern gezeigt sind.
• Das US-Patent 5 457 398 A zeigt insbesondere eine Prüfstation mit einer Spannanordnung, die ein erstes Spannelement zum Tragen eines Wafers enthält, das von einem zweiten Spannelement umgeben ist. Das zweite Spannelement umfasst drei Komponenten, die zur Abschirmung des ersten Elements dienen. Das zweite Spannelement ist so an elektrische Verbindungen angeschlossen, dass das Potential jeder seiner Komponenten während Niedrigstrommessungen dem Potential des ersten Spannelements, das relativ zu einer jedes Element umgebenden äußeren Abschirmung gemessen wird, folgen kann. Dadurch werden Kriechströme vom ersten Spannelement auf praktisch Null reduziert, wodurch eine höhere Stromempfindlichkeit ermöglicht wird. Die auf diese Weise von dem zweiten Spannelement bereitgestellte verminderte Kapazität verringert Aufladezeiten und verkürzt dadurch Einschwingzeiten.
• Die in den vorhergenannten Patenten gezeigten Prüfstationen ermöglichen eine Seitwärtsbewegung der Spannanordnung, die das Testelement trägt, bezüglich der Umgebungsschutzverkleidung entlang orthogonaler X- und Y-Seitenachsen, um die Testelemente zum Prüfen zweckmäßig anzuordnen. Um eine solche Bewegung der Spannanordnung zu ermöglichen, während gleichzeitig die Unversehrtheit der Umgebungsschutzverkleidung bewahrt wird, sind verschiebbare Metallplatten am Boden der Umgebungsschutzverkleidung vorgesehen, um den vollen X-Y-Bewegungsbereich zu gewähren. Diese verschiebbaren Platten arbeiten gut in einer manuellen oder einer halbautomatischen Anwendung. Bei einer vollautomatischen Anwendung sind jedoch die Bewegungsgeschwindigkeiten viel höher und der Betrieb läuft annähernd vierundzwanzig Stunden pro Tag und dreihundertfünfundsechzig Tage pro Jahr. Folglich ist eine Struktur erwünscht, die weniger Reibung, Trägheit und Verschleiß aufweist als die verschiebbaren Platten und die für schnellere Bewegungen ausgelegt ist. Eine solche Struktur ist insbesondere für vollautomatische Anwendungen erforderlich, wäre jedoch auch für manuelle und halbautomatische Anwendungen wünschenswert.
• In diesem Zusammenhang sei auf die DE 41 17 699 A1 aus dem Bereich der Werkzeugmaschinen verwiesen. Diese Druckschrift offenbart eine Werkzeugmaschine mit einem feststehenden Arbeitstisch zum Aufspannen mindestens eines Werkstücks und mit wenigstens einer in drei Koordinatenrichtungen verstellbaren vertikalen Arbeitsspindel, wobei der Arbeitsraum der Werkzeugmaschine seitlich ringsum und nach oben hin verschließbar ist, um eine Bedienungsperson gegen beim Bearbeiten eines Werkstücks entstehende Späne, Schmutz und Emissionen zu schützen. Zum Verschließen des Arbeitsraums nach oben sind eine obere längenveränderliche Querabdeckung, welche die Verstellbewegung des Fahrständers in Y-Richtung mitmachen kann, und eine linke und rechte obere, längenveränderliche Längsabdeckung vorgesehen.
• Die vorliegende Erfindung erfüllt den vorangehenden Bedarf, indem sie eine Prüfstation mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bereitstellt.
• Die Wände sind vorzugsweise flexibel nachgiebig, jedoch soll der hierin verwendete Begriff ”flexibel” auch andere Arten von Flexibilität umfassen, wie z. B. die Bereitstellung von Gelenk- oder Scharnierverbindungen zwischen aneinander angrenzenden Teilen der Wände.
• Die vorangehenden und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nach Betrachtung der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen verständlicher.
• 1 ist eine Draufsicht auf eine beispielhafte erfindungsgemäße Prüfstation, wobei die Oberseite der Station teilweise entfernt ist, um die innere Struktur zu zeigen.
• 2 ist eine teilweise Schnitt-, teilweise schematische Ansicht entlang der Linie 2-2 von 1.
• 3 ist eine teilweise Schnitt-, teilweise schematische Ansicht entlang der Linie 3-3 von 1.
• 4 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils eines flexiblen Wandelements der Ausführungsform von 1.
• Eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prüfstation, die in den Figuren im allgemeinen mit 10 ausgewiesen ist, weist eine elektrisch leitfähige äußere Verkleidung 12 mit einem damit elektrisch verbundenen leitfähigen, anhebbaren Klappdeckel 12a auf. Eine Spannanordnung 14 zum Tragen eines Testelements ist durch eine Stellwerkanordnung für die Spannvorrichtung mit orthogonal angeordneten seitlichen X-Achsen- und Y-Achsen-Stellwerken seitlich positionierbar. Ein seitliches X-Achsen-Stellwerk 16 weist eine sich seitlich erstreckende Einstellschraube (nicht dargestellt) auf, die durch einen Elektromotor 18 angetrieben wird. Das X-Achsen-Stellwerk 16 ist teilweise von einem leitfähigen Gehäuse 16a und gegebenenfalls auch von flexiblen, gefalteten Gummimanschetten 16b zum Ermöglichen von Einstellbewegungen umschlossen, während der Eintritt und Austritt von Schmutzteilchen verhindert wird. Das leitfähige Gehäuse 16a ist von der äußeren Verkleidung 12 durch jeweilige dielektrische, eloxierte Beschichtungen auf sowohl dem Äußeren des Gehäuses 16a als auch dem Inneren der Verkleidung 12 isoliert, und ist durch eine herkömmliche Motorverkabelung und eine geerdete Motorstromversorgung (nicht dargestellt) indirekt mit einer Wechselstromerdung elektrisch verbunden, die in 2 durch einen elektrischen Weg 22 mit hoher Impedanz schematisch dargestellt ist. Das X-Achsen-Stellwerk 16 bewegt selektiv ein Y-Achsen-Stellwerk 24, das senkrecht zum X-Achsen-Stellwerk 16 orientiert ist, entlang der X-Achse.
• Das seitliche Y-Achsen-Stellwerk 24 ist ähnlich dem X-Achsen-Stellwerk 16 aufgebaut und umfasst ein äußeres leitfähiges Gehäuse 24a mit optionalen flexiblen, gefalteten Gummimanschetten 24b. Das leitfähige Gehäuse 24a ist mit dem Gehäuse 16a des X-Achsen-Stellwerks elektrisch verbunden. Der Motor 26 des Y-Achsen-Stellwerks 24 verläuft durch einen horizontalen Schlitz 28 (3) in der Seite der Verkleidung 12, wodurch ermöglicht wird, dass er durch das X-Achsen-Stellwerk 16 frei entlang der X-Achse bewegt wird. Alternativ könnte eine größere Verkleidung 12 den Schlitz 28 vermeiden.
• Ein herkömmliches Z-Achsen-Stellwerk 30 mit einem leitfähigen Gehäuse 30a, das elektrisch mit dem Gehäuse 24a verbunden ist, ist durch das Y-Achsen-Stellwerk 24 entlang der Y-Achse bewegbar. Das Z-Achsen-Stellwerk 30 umfasst jeweilige innere Elektromotoren (nicht dargestellt), die selektiv eine Kolbenanordnung 30b in bekannter Art und Weise vertikal hin- und herbewegen und sie über einen begrenzten Bereich um eine vertikale Achse drehen.
• Die äußere leitfähige Verkleidung 12 ist durch einen Weg 32 mit geringer Impedanz (2) direkt mit einer Wechselstromerdung verbunden. Insgesamt wirken die äußere Verkleidung 12, 12a und die Stellwerkgehäuse 16a, 24a und 30a zusammen, um eine elektrisch leitfähige äußere Abschirmverkleidung bereitzustellen, die den Rest der Prüfstation von Störquellen in der Umgebung trennt, egal ob sie sich außerhalb der Verkleidung 12 oder innerhalb derselben in den Stellwerkgehäusen befinden. Solche Störquellen umfassen die Elektromotoren 18 und 26 und jene Motoren innerhalb des Z-Achsen-Stellwerks 30 sowie weitere elektrische Bauteile, wie z. B. Kabel, thermische Heizvorrichtungen, Codierer, Schalter, Sensoren usw.
• Eine quadratische, leitfähige Spannvorrichtungsabschirmung 36 mit einem nach unten hängenden, leitfähigen, zylindrischen Rand 36a ist auf der Kolbenanordnung 30b montiert und durch dielektrische Abstandshalter 34 davon elektrisch isoliert. Ein leitfähiges Spannvorrichtungsschutzelement 40, das einen am Umfang befindlichen, zylindrischen, leitfähigen Schutzrand 40a umfasst, ist auf der Spannvorrichtungsabschirmung 36 montiert und durch dielektrische Abstandshalter 38 davon elektrisch isoliert. Der Schutzrand 40a umgibt ein leitfähiges Spannelement 42 am Umfang in beabstandeter Beziehung dazu. Das Spannelement 42 ist von dem Schutzelement 40 und dem Schutzrand 40a durch dielektrische Abstandshalter 44 isoliert und weist eine Tragfläche 42a darauf auf, um ein Testelement während des Prüfens zu tragen. Messfühler (nicht dargestellt) sind an einem Messfühlerring 46 oder einer anderen geeigneten Art einer Messfühlerhalterung befestigt, um das Testelement zu kontaktieren, wenn das Z-Achsen-Stellwerk 30 die Tragfläche 42a nach oben in die Prüfposition hebt.
• Wie in 2 schematisch dargestellt, ist die Spannvorrichtungsabschirmung 36 elektrisch mit der Abschirmung eines Triaxialkabels 37 verbunden, welches mit der Messgeräteausrüstung verbunden ist. Das Schutzelement 40 ist zusammen mit dem Schutzrand 40a mit dem Schutzleiter des Triaxialkabels verbunden, und das Spannelement 42 ist mit dem Innen- oder Signalleiter des Triaxialkabels 37 verbunden. Vorzugsweise ist ein weiteres Schutzelement in Form einer leitfähigen Platte 48, die ebenfalls mit dem Schutzleiter des Triaxialkabels elektrisch verbunden ist und durch dielektrische Abstandshalter 50 vom Rest der Prüfstation isoliert ist, in entgegengesetzter Beziehung zur Tragfläche 42a aufgehängt. Die leitfähige Platte 48 stellt auch eine Verbindung mit einem Schutzelement an der Unterseite einer Messfühlerkarte (nicht dargestellt) bereit. Die elektrischen Verbindungen mit den Spannelementen 40 und 42 bewirken, dass diese Elemente im Wesentlichen gleiche Potentiale aufweisen, um Kriechströme zwischen diesen zu minimieren.
• Eine elektrisch leitfähige innere Schutzverkleidung 52, die ebenfalls vorzugsweise als Umgebungsschutzverkleidung der Prüfstation wirkt, und zwar nicht nur zum Zweck der EMI-Abschirmung, sondern auch zu dem Zweck, eine trockene und/oder dunkle Umgebung zu bewahren, ist durch dielektrische Abstandshalter 54 am Inneren der äußeren Verkleidung 12 befestigt, so dass sie zwischen der äußeren Verkleidung 12 und den Spannelementen 40 und 42 angeordnet ist und davon isoliert ist. Wie die Spannvorrichtungsabschirmung 36 ist die Verkleidung 52 mit der Abschirmung des Triaxialkabels 37 verbunden, welches zur Messgeräteausrüstung gehört. Ein selektiver Verbindungsmechanismus, der in 2 schematisch als Dreiwegschalter 56 dargestellt ist, ermöglicht, dass auf der Verkleidung 52 selektiv entsprechend unterschiedliche Potentiale hergestellt werden. Normalerweise wäre der selektive Mechanismus 56 in der ”schwebenden” Stellung, wobei das Potential der Verkleidung 52 von der triaxialen Abschirmung abhängt, die mit der Messgeräteausrüstung verbunden ist. Die Verkleidung 52 kann jedoch alternativ durch den selektiven Verbindungsmechanismus elektrisch unter Vorspannung gesetzt werden oder mit der äußeren Verkleidung 12 verbunden werden, falls dies für spezielle Anwendungen erwünscht ist. In der normalen Situation, in der die innere Verkleidung 52 nicht mit der äußeren Verkleidung 12 elektrisch verbunden ist, schützen die äußeren Abschirmkomponenten 12, 12a, 16a, 24a und 30a die innere Abschirmung 52 vor äußeren Störquellen, so daß die innere Abschirmung wiederum durch Störung induzierte Störströme, welche die Spannelemente 40 und/oder 42 beeinflussen, minimieren und dadurch die Genauigkeit der Testmessungen maximieren kann.
• Die Seitwärtsbewegung der Spannanordnung 14 durch die X-Achsen- und Y-Achsen-Stellwerke 16 bzw. 24 wird mit eingezogenem Z-Achsen-Stellwerk durchgeführt, um das Testelement bezüglich des Messfühlers oder der Messfühler anzuordnen. Während einer solchen Bewegung wird die Unversehrtheit der Umgebung der inneren Verkleidung 52 mit Hilfe einer elektrisch leitfähigen, flexiblen Wandanordnung, die im allgemeinen mit 58 ausgewiesen ist, bewahrt. Die Wandanordnung 58 umfasst ein Paar von flexibel ausziehbaren und einziehbaren, gefalteten Wandelementen 58a, die entlang der X-Achse ausziehbar und einziehbar sind, und ein weiteres Paar solcher Wandelemente 58b, die entlang der Y-Achse flexibel ausziehbar und einziehbar sind. Die äußersten Enden der Wandelemente 58a sind durch Schrauben (nicht dargestellt) elektrisch mit den inneren Oberflächen der inneren Verkleidung 52 verbunden. Die innersten Enden der Wandelemente 58a sind in ähnlicher Weise mit einem rechteckigen Metallrahmen 60 verbunden, der von dem Y-Achsen-Stellwerkgehäuse 24a durch Träger 62 (3) und dielektrische Abstandshalter 64, die den Rahmen 60 von dem Y-Achsen-Stellwerkgehäuse 24a isolieren, getragen wird. Die äußersten Enden der flexiblen Wandelemente 58b andererseits sind durch Schrauben (nicht dargestellt) elektrisch mit den inneren Oberflächen der Enden des Rahmens 60 verbunden, während ihre innersten Enden in ähnlicher Weise mit entsprechenden leitfähigen Leisten 66 verbunden sind, die von dielektrischen Trägern 68 auf dem Z-Achsen-Stellwerkgehäuse 30a isoliert getragen werden. Leitfähige Platten 70 sind elektrisch mit den Leisten 66 verbunden und umgeben den Spannvorrichtungsabschirmrand 36a in beabstandeter Beziehung dazu.
• Wenn das X-Achsen-Stellwerk 16 das Y-Achsen-Stellwerk 24 und die Spannanordnung entlang der X-Achse bewegt, bewegt es ebenso den Rahmen 60 und seine umschlossenen Wandelemente 58b entlang der X-Achse, indem die Wandelemente 58a ausgezogen und eingezogen werden. Wenn umgekehrt das Y-Achsen-Stellwerk 24 das Z-Achsen-Stellwerk und die Spannanordnung entlang der Y-Achse bewegt, werden die Wandelemente 58b in ähnlicher Weise entlang der Y-Achse ausgezogen und eingezogen.
• Mit Bezug auf 4 ist ein Querschnitt einer beispielhaften Falte 72 der flexiblen Wandelemente 58a und 58b gezeigt. Der elektrisch leitfähige Kern 74 des gefalteten Materials ist ein feinmaschiger Polyester, der chemisch mit Kupfer und Nickel beschichtet ist. Der Kern 74 ist zwischen jeweilige Schichten 76 eingelegt, die Nylongewebe mit einem PVC-Versteifungsmittel sind. Die jeweiligen Schichten 76 sind wiederum von jeweiligen äußeren Schichten 78 aus Polyurethan bedeckt. Das gefaltete Material ist vorzugsweise fluidundurchlässig und undurchsichtig, so daß die innere Verkleidung 52 als trockene und/oder dunkle Umgebungsschutzkammer sowie als EMI-Abschirmung dienen kann. Wenn jedoch die innere Verkleidung 52 nur als Abschirmung dienen soll, muss das gefaltete Material nicht fluidundurchlässig oder undurchsichtig sein. Auch alternative gefaltete Materialien aus anderen Zusammensetzungen, wie z. B. ein dünner, sehr flexibler rostfreier Stahl oder ein anderes Ganzmetallblechmaterial, könnten verwendet werden.
• Als eine Alternative könnte ein ungefaltetes, flexibel ausziehbares und einziehbares Material anstelle von gefaltetem Material in der Wandanordnung 58 verwendet werden.

Claims (7)

1. Prüfstation zum Untersuchen eines Testelements, wobei die Prüfstation Folgendes umfaßt: (a) eine Spannanordnung mit einer sich seitlich erstreckenden Tragfläche zum Tragen des Testelements während dessen Prüfung; (b) eine Umgebungsschutzverkleidung (52, 58), die die Tragfläche (42a) umschließt, wobei die Spannanordnung (14) bezüglich der Umgebungsschutzverkleidung (52, 58) seitlich bewegbar ist; (c) die Spannanordnung weiterhin ein X-Achsen-Stellwerk (16), ein Y-Achsen-Stellwerk (24) sowie ein Z-Achsen-Stellwerk (30) mit einer Kolbenanordnung (30b) umfasst, wobei mit dem Z-Achsen-Stellwerk (30) eine Spannvorrichtungsabschirmung (36), ein Spannvorrichtungsschutzelement (40) sowie ein Spannelement (42), das die Tragfläche 42a) umfasst, gekoppelt sind; (d) die Umgebungsschutzverkleidung (52, 58). Folgendes umfasst: – eine äußer Abschirmungsverkleidung, die eine äußere Verkleidung (12) sowie die Gehäuse (16a, 24a, 30a) des X-Achsen-Stellwerks (16), des Y-Achsen-Stellwerks (24) sowie des Z-Achsen-Stellwerks (30) umfasst, sowie – eine innere Verkleidung, die die Spannvorrichtungsabschirmung (36), das Spannvorrichtungsschutzelement (40) sowie das Spannelement (42) einschließlich der Tragfläche (42a) umschließt, wobei die innere Verkleidung (12) eine mit der Spannanordnung verbundene Anordnung (58) von flexiblen Wänden (58a, 58b) umfaßt, wobei die Anordnung (58) mindestens eine flexible, entlang einer sich seitlich erstreckenden ersten Achse ausziehbare und einziehbare erste Wand (58a) und eine flexible, entlang einer sich seitlich erstreckenden zweiten Achse ausziehbare und einziehbare zweite Wand (58b) umfasst, wobei jede Wand (58a, 58b) unabhängig von der anderen ausziehbar und einziehbar ist, und die zweite Wand (58b) in Übereinstimmung mit dem entlang der ersten Achse verlaufenden Ein- und Ausziehen der ersten Wand (58a) entlang einer Richtung quer zu der zweiten Achse bewegbar ist, und wobei zumindest Hauptteile der ersten Wand (58a) und der zweiten Wand (58b) aus elektrisch leitfähigem Material bestehen.
2. Prüfstation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die erste Wand (58a) oder die zweite Wand (58b) eine Reihe von Falten umfasst.
3. Prüfstation nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Hauptteile der ersten Wand (58a) und der zweiten Wand (58b) aus fluidundurchlässigem Material bestehen.
4. Prüfstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest Hauptteile der ersten Wand (58a) und der zweiten Wand (58b) aus undurchsichtigem Material bestehen.
5. Prüfstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die erste Wand (58a) oder die zweite Wand (58b) ein Paar von separaten Teilen umfasst, die entlang ihrer entsprechenden, sich seitlich erstreckenden Achse auf entgegengesetzten Seiten der Spannanordnung (14) angeordnet sind.
6. Prüfstation nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die erste Wand (58a) als auch die zweite Wand (58b) ein entsprechendes Paar der separaten Teile umfasst.
7. Prüfstation nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Wand (58b) mit der ersten Wand (58a) durch einen in Übereinstimmung mit dem Ein- und Ausziehen der ersten Wand (58a) bewegbaren Rahmen (60) verbunden ist.

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