JP2009115456A - Handler, test tray, and memory device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はハンドラ、テストトレイおよびメモリ装置に関する。より詳細には、半導体試験を実行するシステムにおいて被試験デバイスを収容するテストトレイと、テストトレイに搭載された被試験デバイスを搬送しつつ温度管理するハンドラと、精密な試験を実行できるメモリ装置とに関する。 The present invention relates to a handler, a test tray, and a memory device. More specifically, a test tray that accommodates a device under test in a system that performs a semiconductor test, a handler that controls temperature while transporting the device under test mounted on the test tray, and a memory device that can execute a precise test About.
半導体装置の製造には試験工程が含まれる。量産される半導体装置の製造においては、試験工程の効率が、製造工程全体の効率に大きな影響を与える。試験工程は半導体試験装置により実施される。 Manufacturing a semiconductor device includes a test process. In the manufacture of mass-produced semiconductor devices, the efficiency of the test process greatly affects the efficiency of the entire manufacturing process. The test process is performed by a semiconductor test apparatus.
一方、半導体装置の高性能化に伴い、試験工程の精度に対する要求も厳しくなりつつある。試験のひとつである熱負荷試験も例外ではなく、被試験デバイスを要求された試験温度まで正確に加熱して試験を実行することが求められている。 On the other hand, as the performance of semiconductor devices increases, the requirements for the accuracy of the test process are becoming stricter. The thermal load test, which is one of the tests, is no exception, and the test is required to be performed by accurately heating the device under test to the required test temperature.
下記の特許文献1には、チャンバ内でファンにより熱気を循環させて、被試験デバイスを加熱する恒温槽の内部を均一に加熱することが記載される。また、下記の特許文献2には、被試験デバイスに接するプッシャブロックに吸放熱体を装着することにより、温度変化に対する被試験デバイスの追従性を向上させることが記載される。
一方、記憶装置のように生産量の多い半導体集積回路は、多数の被試験デバイスをテストトレイに収容して、一括して試験を実行する場合がある。このような場合、ひとつのテストトレイの内部に温度分布が生じて、一部の被試験デバイスに対する試験の精度が低下する場合がある。 On the other hand, a semiconductor integrated circuit with a large production volume such as a storage device may house a large number of devices under test in a test tray and execute a test collectively. In such a case, temperature distribution may occur inside one test tray, and the accuracy of tests on some devices under test may be reduced.
そこで、上記課題を解決すべく、本発明の第1の形態として、複数の被試験デバイスを収容するテストトレイと、テストトレイを収容するチャンバと、チャンバの内部において複数の被試験デバイスを目標温度まで一括して加熱する全体ヒータと、テストトレイに設けられ、複数の被試験デバイスを個別に加熱する個別ヒータと、を備えるハンドラが提供される。 Therefore, in order to solve the above problems, as a first embodiment of the present invention, a test tray that accommodates a plurality of devices under test, a chamber that accommodates the test trays, and a plurality of devices under test within a chamber are set to target temperatures. There is provided a handler that includes an overall heater that collectively heats up to and an individual heater that is provided on a test tray and individually heats a plurality of devices under test.
また、本発明の第2の形態として、複数の被試験デバイスのうち目標温度からずれた被試験デバイスの温度を目標温度まで個別に上昇させる個別ヒータを備え、複数の被試験デバイスを収容するテストトレイが提供される。 Further, as a second embodiment of the present invention, a test is provided that includes an individual heater that individually raises the temperature of a device under test that deviates from the target temperature among a plurality of devices under test to a target temperature, and accommodates the devices under test. A tray is provided.
更に、本発明の第3の形態として、目標温度からずれた場合に目標温度まで加熱する個別ヒータを個々に備えるメモリ装置が提供される。 Furthermore, as a third embodiment of the present invention, there is provided a memory device that is provided with individual heaters for heating to a target temperature when the temperature deviates from the target temperature.
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となり得る。 It should be noted that the above summary of the invention does not enumerate all the necessary features of the present invention. Further, a sub-combination of these feature groups can be an invention.
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。ただし、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。 Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention. However, the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.
図1は、半導体試験装置10の全体構造を示す図である。同図に示すように、半導体試験装置10は、ハンドラ20、テストヘッド110、ケーブル120およびメイン装置130を備える。
FIG. 1 is a diagram showing the overall structure of the
テストヘッド110は、被試験デバイス50に対する一時的な電気接続部と、個別の試験を実行する場合に用いられるハードウェアおよびソフトウェアとを有する。ハンドラ20は、被試験デバイス50を物理的に操作する。ケーブル120を介して接続されたメイン装置130は、テストヘッド110およびハンドラ20の動作を総合的に制御する。
The
上記のような半導体試験装置10において、被試験デバイス50は、ハンドラ20によりテストヘッド110に順次供給される。試験を終えた被試験デバイス50は、再びハンドラ20により順次搬出される。更に、ハンドラ20は、熱負荷試験等を実行する場合に、被試験デバイス50を一定の目標温度まで加熱する機能も有する。
In the
図2は、ハンドラ20の構造を模式的に示す図である。同図に示すように、ハンドラ20は、テストトレイ30、格納部210、搬送部220、270、ローディング部230、恒温槽240、テストチャンバ250、除温槽260およびアンローディング部280を備える。
FIG. 2 is a diagram schematically showing the structure of the
格納部210は、試験に供される大量の被試験デバイス50を、カスタマトレイ290に収容した状態で格納する。また、格納部210は、試験後に評価結果に応じて分類された被試験デバイス50を格納する。
The
ローディング部230は、格納部210から順次搬出された被試験デバイス50を、カスタマトレイ290からテストトレイ30にローディングする。このとき、被試験デバイス50の各々は、図示されていない吸着装置によりひとつずつテストトレイ30に移し替られる。
The
搬送部220は、被試験デバイス50を収容したテストトレイ30を恒温槽240に搬送する。恒温槽240において、テストトレイ30に収容された被試験デバイス50は、一括して試験温度まで加熱される。加熱された被試験デバイス50を収容したテストトレイ30はテストチャンバ250に搬入される。
The
点線で示すテストチャンバ250の内部には、被試験デバイス50を電気的に接続するテストソケット等を含むテストヘッド110の上端面が配されている。これにより、テストチャンバ250の内部で、被試験デバイス50がテストヘッド110に一時的に実装され、試験が実行される。試験は、テストトレイ30毎に一括して実行される場合と、いくつかずつ繰り返し実行される場合とがある。
An upper end surface of the
テストチャンバ250内において試験を終えた被試験デバイスは、除温槽260において常温またはその近くまで冷却された後に、依然としてテストトレイ30に収容されたまたまま搬送部270によりアンローディング部280に搬送される。アンローディング部280は、図示されていない吸着装置を用いてテストトレイ30から被試験デバイスを取り出し、試験結果に基づく評価に応じてカスタマトレイ290に分類して収容する。290マトレイに格納された被試験デバイス50は、再び格納部210に格納される。こうして、半導体試験装置10による試験が終了する。
The device under test that has been tested in the
図3は、テストトレイ30の構造を示す分解斜視図である。同図に示すように、テストトレイ30は、枠体300と、枠体300に装着されるインサート40とを含む。
FIG. 3 is an exploded perspective view showing the structure of the
枠体300は、矩形の外枠部310と、外枠部310の内側に互いに平行に配された複数の桟320とを有する。外枠部310および桟320の互いに対向する側面には、一定間隔で配された複数の取付片312が設けられる。
The
インサート40は、取付片312に対して上方から搭載され、取付片312を貫通して装着されたファスナ330により枠体300に固定される。被試験デバイス50は、インサート40の内部に個々に収容される。このような構造により、テストトレイ30は、適切な形状のインサート40を介して種々の被試験デバイス50を収容できる。
The
なお、図3にはただひとつのインサート40が描かれているが、実際には取付片312の各々にそれぞれインサート40が装着される。これにより、テストトレイ30は、例えば128個あるいは256個といった大量の被試験デバイス50を収容できる。
Although only one
図4は、インサート40を単独で示す斜視図である。同図に示すように、インサート40は、本体部410およびカバー420を含む。本体部410には、被試験デバイス50と相補的な内面形状を有する収容部430が形成される。また、収容部430の底部には連通孔440が形成される。
FIG. 4 is a perspective view showing the
このような構造により、インサート40は、被試験デバイス50を収容して保持する。また、テストヘッド110に対して接続できるように、被試験デバイス50の下面に設けられた接続端子を連通孔440内に露出させる。
With such a structure, the
図5は、テストチャンバ250における温度制御機構60の構造を模式的に示す図である。同図に示すように、ハンドラ20のテストチャンバ250に搬入されたテストトレイ30には、複数の被試験デバイス50が収容されている。温度制御機構60は、テストチャンバ250の内部に設けられた全体ヒータ610と、テストトレイ30に組み込まれた個別ヒータ620および温度センサ630と、テストチャンバ250の外部に配置された個別温度制御部640および個別ヒータ電源650とを含む。
FIG. 5 is a diagram schematically showing the structure of the
全体ヒータ610は、熱源となるヒータ612と、ヒータ612に熱せられた雰囲気を加熱媒体としてテストチャンバ250内で循環させるファンとを有する。また、個別温度制御部640は、温度センサ630の出力信号をデジタル信号に変換するアナログ/デジタル変換器642と、個別ヒータ電源650の電力を個別ヒータ620に個別に供給する個別駆動部644とを含む。
The
個別温度制御部640は、メイン装置130の制御の下に動作して、例えば、テストチャンバ250に被試験デバイス50を搭載したテストトレイ30が搬入されたときに動作を開始する。また、試験が終了して、テストトレイ30がテストチャンバ250から搬出される前に動作を停止する。あるいは、テストチャンバ250の内部において、被試験デバイス50の試験が開始される前に、被試験デバイス50の加熱を停止させてもよい。これにより、個別ヒータ620がON/OFFする場合に発生する電気的なノイズが試験に与える影響を排除できる。
The individual
全体ヒータ610は、ヒータ612が加熱した雰囲気を、図中に矢印で示すようにテストチャンバ250の内部で循環させて、テストチャンバ250の内部を全体に均一な温度にする。これにより、各テストトレイ30に収容された被試験デバイス50の温度も均一になる。
The
しかしながら、例えば、テストトレイ30の縁部近傍と内側とでは、被試験デバイス50の加熱速度が異なる。また、プッシャ、テストソケット等が接触した場合に、一部の被試験デバイス50の温度が低下する場合がある。このため、一部の被試験デバイス50の温度が、他の被試験デバイス50よりも低くなる場合がある。
However, for example, the heating rate of the device under
一方、被試験デバイス50の各々の温度は、個々の被試験デバイス50の近傍に配された温度センサ630により個別に検知されている。温度センサ630が検知した温度を示す温度信号は、アナログ信号で個別温度制御部640に送信される。個別温度制御部640は、アナログ/デジタル変換器642によりデジタル変換された温度信号を参照して演算して、当該被試験デバイス50の温度が低いことを検知して個別駆動部644を動作させることにより、当該被試験デバイス50の近傍に位置する個別ヒータ620に電力を供給する。
On the other hand, the temperature of each device under
こうして、当該被試験デバイス50の温度を、当初想定された目標温度まで正確に加熱することができる。なお、被試験デバイス50の温度が目標温度に到達したことを温度センサ630が検知した場合に、温度信号を参照した個別温度制御部640は、個別ヒータ620への電力供給を遮断して加熱を停止させることもできる。
Thus, the temperature of the device under
このように、全体ヒータ610により概ね目標温度まで加熱された被試験デバイス50を、更に、個別ヒータ620により個別に加熱して目標温度にすることにより、全ての被試験デバイス50を効率よく目標温度に到達させることができる。ここで、温度センサ630の各々は、アナログ/デジタル変換器642までの間に、互いに同じ線路長を有するアナログ信号経路632を有する。これにより、アナログ信号経路632における信号の減衰等の影響を受けることなく、全ての被試験デバイス50を精度よく、同じ目標温度まで加熱できる。
In this way, the devices under
また、個別ヒータ620に電力を供給する個別ヒータ電源650を、このテストチャンバ250を備えた半導体試験装置10のメイン装置130およびテストヘッド110に電力を供給する電源とは別の、独立した電源とすることができる。これにより、個別ヒータ620のON/OFFにより発生したノイズが、被試験デバイス50の試験に影響を及ぼすことが防止される。また、大量の個別ヒータ620が同時に動作した場合に電源電圧に生じる変動の影響も排除できる。
In addition, the individual
なお、温度センサ630としては、例えば熱電対を用いることができる。熱電対、熱電能の異なる金属を接合して、ゼーベック効果により生じた電流を測定することにより温度差を検知できる。使用材料により測定温度範囲が異なるが、例えば、銅およびコンスタンタン合金(Cu−Ni合金)を組み合わせた熱電対は、−200℃から300℃程度の範囲で温度を検知できる。また、被試験デバイス50に含まれる半導体素子はまたは回路の温度特性を利用して温度センサ630とすることもできる。更に、上記の実施形態では温度センサ630をテストトレイ30に配したが、被試験デバイス50の内部に配してもよい。
For example, a thermocouple can be used as the
一方、上記の実施形態では、温度センサ630を用いて被試験デバイス50の各々の温度を測定して、それぞれの被試験デバイス50が目標温度に達するまで個別ヒータ620で加熱した。しかしながら、例えば、ひとつのテストトレイ30に生じる温度分布が予め判っている場合は、温度センサ630を参照することなく、一定の分布で個別ヒータ620を動作させて、温度分布を解消することもできる。
On the other hand, in the above embodiment, the temperature of each device under
従って、例えば、あるロットに係る被試験デバイス50の試験を開始する場合に、当初は温度センサ630を用いて温度分布を測定し、以降は、温度センサ630を参照することなく、同じ加熱分布で個別ヒータ620を制御してもよい。これにより、試験工程全体のスループットを向上させることができる。
Therefore, for example, when the test of the device under
なお、被試験デバイス50としては、IC、LSI、メモリ、SoC(システム・オン・チップ)等の様々な半導体装置が例示できる。特に、記憶装置等のICは、生産量が多いので、大量に一括して試験が実行される。このため、同時に試験される被試験デバイス相互に温度差が生じやすいので、個別ヒータ620を備えた半導体試験装置10を用いることにより品質のばらつきを抑制する効果が顕著になる。
Examples of the device under
図6は、他の実施形態に係る温度制御機構60の構造を模式的に示す図である。なお、以下に説明する部分を除いて、温度制御機構60は既に説明した温度制御機構60と同じ構造および作用を有する。そこで、同じ構成要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
FIG. 6 is a diagram schematically illustrating the structure of a
同図に示すように、温度制御機構60は、テストトレイ30に組み込まれた個別ヒータ620および温度センサ630と、個別ヒータ620および温度センサ630に接続された個別温度制御部640とを備える。ただし、個別温度制御部640は、個別ヒータ620および温度センサ630と共に共通のパッケージ646に封止されたASICに組み込まれている。
As shown in the figure, the
このようなASICを供給して、例えば、インサート40に組み込むことにより、既存のテストトレイ30あるいは既存の半導体試験装置10において、前記した作用および効果を享受できる。また、被試験デバイス50の温度を個別に制御できる半導体試験装置10を、比較的廉価に製造できる。
By supplying such an ASIC and incorporating it into the
図7は、更に他の実施形態に係る温度制御機構60の構造を模式的に示す図である。なお、以下に説明する部分を除いて、温度制御機構60は既に説明した温度制御機構60と同じ構造および作用を有する。そこで、同じ構成要素には同じ参照番号を付して重複する説明を省く。
FIG. 7 is a diagram schematically showing the structure of a
同図に示すように、温度制御機構60は、テストトレイ30に組み込まれた個別ヒータ620および温度センサ630と、個別ヒータ620および温度センサ630に接続された個別温度制御部640とを含む。個別駆動部644およびアナログ/デジタル変換器642を含む個別温度制御部は、テストチャンバ250の外部に配される。
As shown in the figure, the
一方、個別ヒータ620および温度センサ630は、被試験デバイス50としての記憶装置51のパッケージ54に、当該記憶装置51の内部回路52と共に封止されている。このような構造により、温度センサ630で記憶装置51の個別の温度を精密に検知できると共に、個別ヒータ620で記憶装置51の内部回路52を効率よく加熱して、迅速に目標温度に到達させることができる。このような構造は、複数の被試験デバイス50を一括して試験する場合が多い記憶装置51において特に有利ではあるが、他のIC、LSI、SoC等の様々な半導体装置にも適用できる。
On the other hand, the
なお、上記のような機能に鑑みて、記憶装置51は、温度センサ630の出力する温度信号を、個別温度制御部640のアナログ/デジタル変換器642に伝達する接続端子を備えることが好ましい。また、記憶装置51は、個別ヒータ620を外部から動作または停止させる制御端子も設けることが好ましい。これにより、アナログ信号経路632および配線622を介して、温度センサ630および個別ヒータ620を、記憶装置51のパッケージ54の外部から利用できる。
In view of the above functions, the
更に、記憶装置51は、個別ヒータ620に駆動電力を供給する給電端子を設けることが好ましい。当該給電端子への電力源の接続は、テストソケットに含まれる端子の一部を利用することができる。また、試験を実行する場合に記憶装置51に接近する部材に接続端子を設け給電に設けることもできる。具体的には、記憶装置51をテストソケットに押し付けるプッシャ等に接続端子を設けて給電することができる。
Furthermore, the
更に、個別ヒータ620としては、パッケージ54に組み込んだ電熱線の他、パッケージ54の表面に貼り付けたフィルムヒータ等を用いることもできる。フィルムヒータは、例えばニッケル合金の発熱抵抗体をポリイミド等の絶縁シートで挟み込んだ構造を有して、厚さが1mm未満なので、記憶装置51の仕様および構造を殆ど変更することなく使用できる。
Furthermore, as the
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることができることは当業者に明らかである。また、その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. Further, it is apparent from the description of the scope of claims that embodiments with such changes or improvements can also be included in the technical scope of the present invention.
10 半導体試験装置、20 ハンドラ、30 テストトレイ、40 インサート、50 被試験デバイス、51 記憶装置、52 内部回路、54、646 パッケージ、51 メモリ装置、60 温度制御機構、110 テストヘッド、120 ケーブル、130 メイン装置、210 格納部、220、270 搬送部、230 ローディング部、240 恒温槽、250 テストチャンバ、260 除温槽、280 アンローディング部、290 カスタマトレイ、300 枠体、310 外枠部、312 取付片、320 桟、330 ファスナ、410 本体部、420 カバー、430 収容部、440 連通孔、610 全体ヒータ、612 ヒータ、614 ファン、620 個別ヒータ、622 配線、630 温度センサ、632 アナログ信号経路、640 個別温度制御部、642 アナログ/デジタル変換器、644 個別駆動部、650 個別ヒータ電源 10 Semiconductor Test Equipment, 20 Handler, 30 Test Tray, 40 Insert, 50 Device Under Test, 51 Storage Device, 52 Internal Circuit, 54, 646 Package, 51 Memory Device, 60 Temperature Control Mechanism, 110 Test Head, 120 Cable, 130 Main device, 210 Storage unit, 220, 270 Conveying unit, 230 Loading unit, 240 Constant temperature bath, 250 Test chamber, 260 Heat removal bath, 280 Unloading unit, 290 Customer tray, 300 Frame body, 310 Outer frame unit, 312 Attachment Piece, 320 crosspiece, 330 fastener, 410 main body, 420 cover, 430 housing, 440 communication hole, 610 overall heater, 612 heater, 614 fan, 620 individual heater, 622 wiring, 630 temperature sensor, 632 analog signal Path, 640 individual temperature control unit, 642 an analog / digital converter, 644 individual driver, 650 individual heater power supply
Claims (22)
前記テストトレイを収容するチャンバと、
前記チャンバの内部において前記複数の被試験デバイスを目標温度まで一括して加熱する全体ヒータと、
前記テストトレイに設けられ、前記複数の被試験デバイスを個別に加熱する個別ヒータと、
を備えるハンドラ。 A test tray containing a plurality of devices under test;
A chamber containing the test tray;
An overall heater that collectively heats the plurality of devices under test to a target temperature within the chamber;
An individual heater provided on the test tray for individually heating the plurality of devices under test;
A handler with
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