JP4141820B2

JP4141820B2 - 半導体素子のテストハンドラの素子搬送装置の作業位置認識方法

Info

Publication number: JP4141820B2
Application number: JP2002358351A
Authority: JP
Inventors: ヒョン、ズ、ファン; 承煥金
Original assignee: ミレ株式会社
Priority date: 2001-12-17
Filing date: 2002-12-10
Publication date: 2008-08-27
Anticipated expiration: 2022-12-10
Also published as: US6847202B2; KR100436656B1; JP2003194881A; CN1240119C; US20030128024A1; KR20030049834A; CN1430256A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体素子をテストするハンドラにおいて作業位置を認識する方法に係り、特に、ハンドラで種類の異なる半導体素子をテストする場合、交替部品のトレイ及び差替キットに対する素子搬送装置の作業位置を迅速且つ正確に認識して再設定できるようにした半導体素子のテストハンドラの素子搬送装置の作業位置を認識する作業位置認識方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、生産ラインで生産を完了した半導体素子は、出荷前に製品の良否を判別するためのテストを経ることになる。ハンドラはかかる半導体素子のテストに用いられる装置であって、半導体素子の搬送装置を用いて、トレイに収納した半導体素子を工程間で自動的に搬送しながらテストサイトのテストソケットにこれらを装着して所望のテストを実施した後、テスト結果に従って複数の等級に分類して再びトレイにアンローディングする過程を順次に繰り返す装置である。
【０００３】
図１はこの種の従来のハンドラの概略構成を平面図である。同図において、ハンドラ本体１の前方には、テストする半導体素子が収納されているトレイが積載されるローディング部２と、テストを完了した半導体素子をテスト結果に従って良品及び再検査品に分類して再収納する複数のトレイが用意されているアンローディング部３とを備えている。ローディング部２の後方にはその内部に加熱手段（図示せず）及び冷却手段（図示せず）を備えて、温度テスト時にテストする半導体素子を所定の温度で加熱又は冷却するソーク（soaking）プレート７が設けられている。また、アンローディング部３の後方には、テストの結果、不良品として分類された半導体素子を等級別に収納するように複数のトレイが積載されるリゼクトマルチスタッカー５が設けられている。
【０００４】
ハンドラ本体１の最後方に位置したテストサイト１０には、外部のテスト装置と電気的に連結され且つ半導体素子の性能をテストするためのテストソケット１１が設けられ、このテストソケット１１の上側にはテストソケット１１の両側の待機位置に搬送された半導体素子をピックアップしてテストソケット１１に装着すると共に、テストソケット１１でテストされた半導体素子をピックアップして、さらに、両側の待機位置に供給する第１、第２インデックスヘッド１２ａ，１２ｂが左右に水平移動可能に取付けられている。
【０００５】
テストサイト１０の直前位置には、ローディング部２又はソークプレート７から半導体素子を搬送し、前記テストサイト１０のテストソケット１１の両側の待機位置に供給する第１シャットル８ａ及び第２シャットル８ｂが前後進可能に取り付けられている。また、テストサイト１０でテストを完了した半導体素子をテストサイト１０の外側に搬送する第３シャットル９ａ及び第４シャットル９ｂが前後進可能に取付けられている。
【０００６】
また、ハンドラ本体１の前端部とテストサイト１０の前方部の上側にはハンドラ本体を横切る固定フレーム１３がそれぞれ取り付けられ、これらの固定フレーム１３には一対の移動フレーム１４ａ，１４ｂが固定フレーム１３に沿って左右に移動可能に取り付けられ、搬送フレーム１４ａ，１４ｂにはこの搬送フレーム１４ａ，１４ｂに沿って前後に移動可能に取り付けられて半導体素子をピックアップして搬送する２つのピックアップ装置１５がそれぞれ設けられ、これらのピックアップ装置１５はそれぞれ一度に複数の半導体素子をピックアップして搬送できるような複数のピッカー（図示せず）を備えている。
【０００７】
なお、通常、ハンドラは、一つの装置でＱＦＰ（quad flat package）、ＢＧＡ（ball grid array）、ＳＯＰ（small out line package）などの多様な形態の半導体素子をテストできるように構成されているが、１種類の半導体素子をテストした後、他の種類の半導体素子をテストするためには、トレイと、ソークプレート７、シャトル８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂ、テストソケット１１などの差替キットとを、テストしようとする半導体素子の種類に合うように差し替えてテストを行うことになる。
【０００８】
このとき、テストする半導体素子の種類に応じて差し替えられる差替キットなどは半導体素子が装入される装入部の大きさとピッチが全て以前とは異なるので、ピックアップ装置１５の作業区間を再設定しなければならない。すなわち、差替キットの仕様の変化によってピックアップ装置１５が素子をピックアップする位置が変化し、これによって前記ピックアップ装置１５が搬送する距離や、ピックアップ装置１５のピッカー間のピッチ、ピッカーの昇降の高さなどを全て新たに設定しなければならない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来は上記のように、差替される差替キットの仕様を作業者が測定用冶具を使用して順次一つずつ確認し、ハンドラの制御ユニット（図示せず）に入力してプログラミングすることで作業位置を設定していた。しかし、この場合、入力途中にエラーが発生する確率が高く、作業位置を設定するのに多くの時間を要し、従って、一日の生産量が低下し、全般的にテスト作業の効率を低下させるという問題があり、こうした問題は差替される差替キットの種類や数が増加するほど大きくなる。
【００１０】
そこで、本発明は上記従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、テスト対象の半導体素子の種類に応じて差し替えられる差替キットに対して素子搬送装置の作業位置を正確且つ迅速で、自動的に認識して再設定できるようにした半導体素子のテストハンドラの素子搬送装置の作業位置認識方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は以下のものとして構成されている。
【００１２】
即ち、本発明は、
ハンドラの制御ユニットにテスト対象の半導体装置の種類と、トレイ及び差替キットの大きさと、トレイ及び原点（０）から一番目の半導体素子の中心点までの横方向の距離（Ｍ，Ｘ１）及び縦方向の距離（Ｍ１，Ｙ１）と、半導体素子間の横ピッチ（Ｔｘｐ，Ｘｐ）及び縦ピッチ（Ｔｙｐ，Ｙｐ）と、半導体素子の個数及び素子搬送装置の基準ピッカーとレーザーセンサのビーム放出地点までのオフセット補正値（ΔＸ，ΔＹ）に関する情報を入力する第１段階と、
素子搬送装置をトレイの一頂点の付近に移動して、横方向（Ｘ）及び縦方向（Ｙ）に移動しながらレーザーセンサで走査する第２段階と、
前記レーザーセンサが縦方向（Ｙ）に走査する途中でトレイのエッジに当たる地点における第１位置値（Ｐ１ｙ）と、レーザーセンサが横方向（Ｘ）に走査する途中でトレイのエッジに当たる地点における第２位置値（Ｐ２ｘ）を獲得する第３段階と、
素子搬送装置をトレイの対角方向の他の一頂点の付近に移動して、横方向（Ｘ）及び縦方向（Ｙ）に移動しながらレーザーセンサで走査する第４段階と、
前記第４段階でレーザーセンサが縦方向（Ｙ）に走査する途中でトレイのエッジに当たる地点における第３位置値（Ｐ３ｙ）と、レーザーセンサが横方向（Ｘ）に走査する途中でトレイのエッジに当たる地点における第４位置値（Ｐ４ｘ）を獲得する第５段階と、
前記第３段階と第５段階で求めた位置値と前記第１段階で入力したトレイの基本情報によってハンドラの制御ユニットからトレイの初列の初行（１，１）と終列の終行（ｎ２，ｎ１）の半導体素子の中心点に対する素子搬送装置の座標と、横方向のピッチ及び縦方向のピッチの座標とを算出する第６段階と、
素子搬送装置を差替キットのうちの一つに移動して、前記第２段階ないし第５段階と同一の過程を選択的に行い、差替キットの位置値を獲得する第７段階と、
前記第７段階で求めた差替キットの位置値と前記第１段階で入力した差替キットの基本情報によってハンドラの制御ユニットから差替キットの初列の初行（１，１）と終列の終行（ｎ２，ｎ１）の半導体素子の中心点に対する素子搬送装置の座標と、横方向のピッチ及び縦方向のピッチの座標とを算出する第８段階と、
を備えたことを特徴とする作業位置認識方法。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る半導体素子のテストハンドラの素子搬送装置の作業位置認識装置及びこれを用いた作業位置認識方法を添付の図面に基づいて詳細に説明する。理解を容易にするために、本発明が適用されるハンドラを図１を用いて説明したものとするが、本発明はこれに限定されずこれと同種の従来のハンドラにも適用可能である。
【００１４】
図２（ａ）は本発明に係る素子搬送装置の作業位置認識装置の構成を示しており、ハンドラの素子搬送装置のピックアップ装置１５の一方には、鉛直下方にレーザービーム１７ａを放出し且つ検出物体の色相変化を感知するレーザーセンサ１７が固設されている。このレーザーセンサ１７はピックアップ装置１５が移動することによってハンドラ本体を走査する間、レーザービーム１７ａがトレイ２００及びソークプレート７やシャットル８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂのように本体と異なる色相の差替キットを照射する瞬間、図２（ｂ）に示すように、出力波が変化して物体を感知する。
【００１５】
図３乃至図７は本発明による素子搬送装置の作業位置認識方法を説明する図であって、図３と図４はトレイに対する素子搬送装置の作業位置認識方法を説明し、図５と図６は差替キットのうちシャットルに対する素子搬送装置の作業位置認識方法を説明し、図７は素子搬送装置のピッカーと作業位置認識装置との間の距離差により発生するオフセット補正値について説明する図である。
【００１６】
まず、トレイ及び差替キットに対する作業位置認識作業を行う前に、ハンドラの制御ユニット（図示せず）にテスト対象の半導体素子の種類と、トレイ及び差替キットの各種の基本情報を入力するが、制御ユニット（図示せず）に入力されるトレイ２００及び差替キット７，８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂの情報は、これらの製作時に既に制作者により提供される基本的な情報であって、ここにはトレイ２００及び差替キット７，８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂの大きさと、原点（０）から隣接した半導体素子１００の中心点までの横方向距離（Ｍ１，Ｘ１）及び縦方向距離（Ｍ２，Ｙ１）と、半導体素子１００間の横ピッチ（Ｔｘｐ，Ｘｐ）及び縦ピッチ（Ｔｙｐ，Ｙｐ）と、半導体素子１００の個数及び、素子搬送装置の基準ピッカー１５ａとレーザーセンサのビーム放出地点までのオフセット補正値（ΔＸ，ΔＹ）（図７参照）が含まれる。
【００１７】
上記のようにハンドラの制御ユニットに基本情報の入力操作が完了すると、図３と図４に示すように、素子搬送装置のピックアップ装置１５をトレイ２００の原点（０）なる一側端の頂点の付近のＰ１地点に移動させた後、ピックアップ装置１５を縦の負方向（−Ｙ）に移動させつつレーザーセンサ１７で走査を行う。
【００１８】
このように走査の途中にレーザーセンサ１７のレーザービームがトレイ２００のエッジに当たる瞬間、レーザーセンサ１７はトレイ２００を感知する信号を制御ユニットに伝達し、制御ユニットではこの際のピックアップ装置１５の座標値を第１位置値（Ｐ１ｙ）として記憶する。
【００１９】
次いで、ピックアップ装置１５をＰ２地点に移動した後、上記と同様な方式で横の正方向（＋Ｘ）に移動させながらレーザーセンサ１７で走査して、トレイ２００の一方のエッジの第２位置値（Ｐ２ｘ）を求める。
【００２０】
その後、ピックアップ装置１５をトレイ２００の対角方向の頂点の付近のＰ３地点に移動し、縦の正方向（＋Ｙ）に走査してトレイの２００エッジの第３位置値（Ｐ３ｙ）を求め、再びピックアップ装置１５をＰ４地点に移動して横の負方向（−Ｘ）に走査することによってトレイ２００のエッジに対する第４位置値（Ｐ４ｘ）を求める。
【００２１】
このように求められた第１，２，３，４位置値（Ｐ１ｙ，Ｐ２ｘ，Ｐ３ｙ，Ｐ４ｘ）と、制御ユニットに既に入力されている情報、つまり、トレイの大きさ、トレイに装入される半導体素子１００の個数、各半導体素子１００間の横方向ピッチ（Ｔｘｐ）及び縦方向ピッチ（Ｔｙｐ）、原点（０）から隣接した半導体素子１００の中心点までの距離（Ｍ，Ｍ１）に対する情報によって、トレイ２００の初列の初行１，１及び終列の終行（Ｎ２，Ｎ１）の半導体素子の中心点に対するピックアップ装置１５の座標と、横方向ピッチ及び縦方向ピッチの座標とを一次的に計算できる。
【００２２】
例えば、初列の初行１，１の半導体素子の中心に対する座標は、
（１，１）＝（（Ｐ２ｘ＋Ｍ），（Ｐ１ｙ−Ｍ１））で求められる。
【００２３】
また、横ピッチは（Ｐ４ｘ−Ｐ２ｘ−２Ｍ）／（Ｎ１−１）であり、縦ピッチは（Ｐ１ｙ−Ｐ３ｙ−２Ｍ１）／（Ｎ２−１）である。
【００２４】
一方、ピックアップ装置１５で実際に半導体素子をピックアップする装置はピッカー１５ａであるが、前記座標はレーザーセンサ１７のレーザービームを基準にして求められた座標であるので、実際の作業においてピックアップ装置１５が半導体素子を正確にピックアップするためには、前記座標にピックアップ装置１５の基準ピッカー１５ａとレーザービーム放出地点までの距離差を補正する必要がある。
【００２５】
すなわち、図７に示すように、レーザーセンサ１７のレーザービーム放出位置と基準ピッカー１５ａの位置との間の距離差により発生するオフセット補正値（ΔＸ，ΔＹ）を座標設定時に計算して最終的な座標を再設定しなければならない。
【００２６】
上記のようにトレイ２００に対する作業位置の認識作業が終了すると、ピックアップ装置１５はソークプレート７（図１参照）、又はシャトル８ａ，８ｂのような差替キットに順次に移動して、上述したと同様に作業位置の認識作業を行う。
【００２７】
すなわち、図５及び図６に示すように、ピックアップ装置１５をシャトル８ａ，８ｂの一方の頂点の付近のＰ５地点に移動した後、シャトル８ａ，８ｂの横の正方向（＋Ｘ）に移動しながらレーザーセンサ１７で走査して、シャトル８ａ，８ｂのエッジの第５位置値（Ｐ５ｘ）を獲得し、次いで、ピックアップ装置１５をＰ６地点に移動した後、縦の正方向（＋Ｙ）に走査しながらシャトル８ａ，８ｂのエッジの第６位置値（Ｐ６ｙ）を獲得する。
【００２８】
その後、ピックアップ装置１５を対角方向の頂点の付近のＰ７及びＰ８地点に移動し、負の横方向（−Ｘ）及び負の縦方向（−Ｙ）に走査して、第７位置値（Ｐ７ｘ）と第８位置値（Ｐ８ｙ）をそれぞれ獲得する。
【００２９】
上記のように求められた第５，６，７，８位置値（Ｐ５ｘ，Ｐ６ｙ，Ｐ７ｘ，Ｐ８ｙ）と、制御ユニットに既入力されているシャトルの大きさ、シャトルに装入される半導体素子１００の個数、各半導体素子１００間の横方向ピッチ（Ｘｐ）及び縦方向ピッチ（Ｙｐ）、原点（０）から隣接した半導体素子１００の中心点までの距離（Ｘ１，Ｙ１）などに対する情報によって、シャトル８ａ，８ｂの初列の初行（１，１）及び終列の終行（ｎ，ｍ）の半導体素子１００の中心点に対するピックアップ装置１５の座標と、横方向ピッチ及び縦方向ピッチの座標とを一次的に計算する。
【００３０】
ここで、シャトルの初列の初行（１，１）の半導体素子１００の中心に対する座標は、
（１，１）＝（（Ｐ５ｘ＋Ｘ１），（Ｐ６ｙ＋Ｙ１））で求められる。
【００３１】
このように一次的に座標を求めた後、図７に示すようなオフセット補正値（ΔＸ，ΔＹ）を考慮して、シャトルの初列の初行（１，１）及び終列の終行（ｎ，ｍ）の半導体素子の中心に対する座標を最終的に算出して再設定する。
【００３２】
一方、上記のように差替キットの作業位置を認識する作業を行った後、又は、望ましくは行う前に、差替キットがテスト対象の半導体素子の種類に合うものにきちんと交替されているか否かを確認するため、ピックアップ装置１５がシャトル８ａ，８ｂの一端に設けられたシャトル認識部８０を走査する作業を行う。
【００３３】
第１シャトル８ａ，８ｂに取り付けられたシャトル認識部８０は一定の間隔で配列される複数個の穴８１の形に構成され、各穴８１はレーザーセンサ１７によって２進数のコードに認識されて差替キットの種類と対象半導体素子の種類を表現する。
【００３４】
すなわち、レーザーセンサ１７が認識部８０の穴８１を走査する時、穴８１が形成された部分は０に、穴８１の形成されていない部分は１と認識して制御ユニットに伝達し、制御ユニットではレーザーセンサ１７により伝達される２進数コードによって差替キット認識部８０を認識する。
【００３５】
例えば、表１は差替キット認識部の構成を示し、表２は表１に基づいて１４×２０ＴＱＦＰタイプの半導体素子をテストするためのシャトル８ａ，８ｂの認識部の構成例及び、制御ユニットに入力されるシャトル情報例を示すものであって、表１と表２に示すように、前記認識部８０の穴８１により表現される２進数コードのうち、前の２桁は差替キットの種類を表し、後の８桁はテストする半導体素子の種類を表す。
【００３６】
【表１】

【表２】

一方、上述した実施形態ではトレイ及び差替キットの対角方向への２地点に対してのみ位置値を求めることによって座標を再認識するものとして説明したが、トレイや差替キットの位置値は作業者が必要に応じてそれぞれの４頂点部分のうち任意の部分を選択して得ることができる。
【００３７】
例えば、トレイ及び差替キットは製作過程に際して寸法の誤差を有するか、あるいはハンドラ本体に設けられるとき、駆動装置との干渉によって位置が正確に合わず、多少傾斜して設けられることがあるので、作業位置の認識作業をさらに精密に行い且つエラー発生の確率を減らすためには、トレイの４頂点の部分全部に対して位置値を求め座標を再認識することが望ましい。もちろん、この場合には作業位置の認識過程に更なる時間が必要になるだろう。
【００３８】
【発明の効果】
以上で説明したように、本発明によれば、簡単な構成によって交替されるトレイ及び差替キットに対する素子搬送装置の作業位置を正確且つ迅速で、自動的に設定できるので、作業効率が向上すると共に、テストの生産性が向上するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な半導体素子のテストハンドラの構成例を示す平面図。
【図２】本発明によるハンドラ用素子搬送装置の作業位置認識装置の一実施形態の主要部の概略構成図及び動作説明図。
【図３】本発明によるハンドラ用素子搬送装置のトレイの作業位置の認識方法を説明するためのトレイの平面図。
【図４】図３のトレイの作業位置を認識する方法を示すフローチャート。
【図５】本発明によるハンドラ用素子搬送装置の差替キットの作業位置認識方法を説明するための差替キットの平面図。
【図６】図５の差替キットの作業位置を認識する方法を示すフローチャート。
【図７】素子搬送装置のピッカーと作業位置認識装置との間のオフセット値を説明するための素子搬送装置の平面図。
【符号の説明】
７ソークプレート
８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂシャットル
１５ピックアップ装置
１５ａ基準ピッカー
１７レーザーセンサ
１００半導体素子
２００トレイ

Claims

ハンドラの制御ユニットにテスト対象の半導体素子の種類と、トレイ及び差替キットの大きさと、前記トレイ及び前記差替キットの原点（０）から一番目の半導体素子の中心点までの横方向の距離（M、Ｘ１）及び縦方向の距離（M、Ｙ１）と、半導体素子間の横ピッチ（Ｔｘｐ、Ｘｐ）及び縦ピッチ（Ｔｙｐ、Ｙｐ）と、半導体素子の個数及び素子搬送装置の基準ピッカーとレーザーセンサーのビーム放出地点までのオフセット補正値（ΔＸ、ΔＹ）に関する情報を入力する第１段階と、
前記素子搬送装置を前記トレイの一頂点の付近に移動して、横方向及び縦方向（Ｙ）に移動しながらレーザーセンサーで走査する第２段階と、
前記レーザーセンサーが縦方向（Ｙ）に走査する途中でトレイのエッジに当たる地点における第１位置（Ｐ１ｙ）と、レーザーセンサーが横方向（Ｘ）に走査する途中でトレイのエッジに当たる地点における第２位置値（Ｐ２ｘ）を獲得する第３段階と、
前記素子搬送装置をトレイの対角方向の他の一頂点の付近に移動して、横方向（Ｘ）及び縦方向（Ｙ）に移動しながらレーザーセンサーで走査する第４段階と、
前記第４段階でレーザーセンサーが縦方向（Ｙ）に走査する途中トレイのエッジに当たる地点における第３位置値（Ｐ３ｙ）と、前記レーザーセンサーが横方向（Ｘ）に走査する途中トレイのエッジに当たる地点における第４位置値（Ｐ４ｘ）を獲得する第５段階と、
前記第３段階と前記第５段階で求めた位置値と前記第１段階で入力したトレイの基本情報によってハンドラの制御ユニットからトレイの初列の初行（１、１）と終列の終行（ｎ２、ｎ１）の半導体素子の中心点に対する前記素子搬送装置の座標と、横方向のピッチ及び縦方向のピッチの座標とを算出する第６段階と、
前記素子搬送装置を前記差替キットのうちの一つに移動して、前記第２段階ないし第５段階と同一の過程を選択的に行い、差替キットの位置値を獲得する第７段階と、
第７段階で求めた前記差替キットの位置値と前記第１段階で入力した前記差替キットの基本情報によってハンドラの制御ユニットから前記差替キットの初列の初行（１、１）と終列の終行（ｎ２、ｎ１）の半導体素子の中心点に対する前記素子搬送装置の座標と、横方向のピッチ及び縦方向のピッチの座標とを算出する第８段階と、
を含めて構成されたことを特徴とする作業位置認識方法。
素子搬送装置はトレイ及び差替キットの全ての頂点付近でのエッジの位置値を求め、その位置値と前記第１段階で入力した差替キットの基本情報によってハンドラの制御ユニットから差替キットの各頂点部分の半導体素子の中心点に対する位置値を求めるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の作業位置認識方法。
差替キットの位置値の算出前又は算出後に、素子搬送装置が差替キットの一側部の上部面を走査しながら差替キットの上部面に形成された差替キットの認識部を感知して、差替キットの種類がテスト対象の半導体素子用の差替キットと一致するか否かを確認するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の作業位置認識方法。
差替キットの認識部は差替キットの種類と対象半導体素子の種類を２進法で表現するように一定の間隔で配列される複数個の穴からなり、レーザーセンサは前記認識部の穴が感知されると０又は１に、穴が感知されないと１又は０に認識して制御ユニットに伝達し、制御ユニットでは前記レーザーセンサにより伝達される２進数コードによって差替キット認識部を認識するようにしたことを特徴とする請求項３に記載の作業位置認識方法。