WO1996011392A1 - Automate programmable et son procede de mise en application dans la mesure de dispositifs - Google Patents

Automate programmable et son procede de mise en application dans la mesure de dispositifs Download PDF

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WO1996011392A1
WO1996011392A1 PCT/JP1995/002004 JP9502004W WO9611392A1 WO 1996011392 A1 WO1996011392 A1 WO 1996011392A1 JP 9502004 W JP9502004 W JP 9502004W WO 9611392 A1 WO9611392 A1 WO 9611392A1
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PCT/JP1995/002004
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Inventor
Toshio Goto
Aritomo Kikuchi
Hisao Hayama
Original Assignee
Advantest Corporation
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    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/302—Contactless testing
    • G01R31/308—Contactless testing using non-ionising electromagnetic radiation, e.g. optical radiation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor

Definitions

  • the present invention conveys electronic components (hereinafter, referred to as devices) such as a semiconductor device, a filter, and a vibrator from a loader unit to a test unit, and after the test, conveys the electronic components from the test unit to an unloader unit for testing.
  • An automated device transport processor (generally called an auto-handler) that classifies devices that have been tested based on the resulting data, and a method for measuring a device that uses this device transport processor, particularly the appearance of the device.
  • the present invention relates to a device transport processing apparatus provided with an appearance inspection unit for inspection and a method for measuring a device using the device transport processing apparatus.
  • the device tester (hereinafter referred to as the device tester) that applies a predetermined test signal to the device to be tested (device under test, generally called a DUT) and measures its electrical characteristics includes the above-mentioned automation.
  • the specified device transport processing device (hereinafter referred to as auto-handler) is built into the body.
  • a user places a tray (storage box, generally called “custom tray” or “user tray”) in which a device under test is stored in a loader section in the handler, and the device under test is removed from the tray. Automatically conducts the necessary electrical tests in the test section where the device's tester test head is located, and classifies the tested devices in the unloader section based on the test result data.
  • An automated device transport processing device that automatically stores the data in the corresponding tray is called an “auto handler”.
  • Conventional auto handlers include (1) an inclined auto type that performs an electrical test at a predetermined location during the movement of the device while sliding the device under its own weight, and classifies the unloader based on the test result data.
  • the handler and (2) the tray for storing the DUT are moved on a flat surface, for example, on a rail, and the DUT is handed in place.
  • a flat type auto-handler that performs tests by ring (transfer Z transfer and processing) and classifies based on the data of this test result, and (3) When the tray is placed at a certain position, the DUT stored in this tray
  • the present invention can be applied to any type of auto-handler.
  • the illustrated auto-handler includes a first pair of X-direction rails (rails extending in the lateral direction in FIG. 4) 11, 11.
  • a first movable body (carrier) 13 is mounted on the movable arm 12 so as to be movable along the longitudinal direction of the movable arm, that is, along the Y direction.
  • the first sorting section 24, the unloader section 23, the loader section 14, and the empty tray section 26 are located on the front side of the handler from the left side of the figure.
  • a second sorting unit 25 and a heating plate 15 for heating the DUT to a predetermined temperature are arranged at the rear side of the handler from the left side of the figure, respectively. When DUT is cooled to a predetermined temperature, a cooling plate is provided.
  • the loader section 14 has a tray on which multiple DUTs are mounted.
  • the DUT on the uppermost tray is held one or more at a time by moving the movable arm 12 and the movable body 13 (one or more units are usually held by suction).
  • the movable arm 12 and the movable body 13 are again moved on the ripening plate 15 and heated to the test temperature.
  • the heated DUT is transferred from the heating plate 15 onto the first buffer stage (relay stand) 16 by the movement of the movable arm 12 and the movable body 13.
  • a second pair of X-direction rails 17, 17 are installed on the right side of the first rail 11 in FIG. 4, and a second pair of X-direction rails 17, 17 are provided between the second pair of X-direction rails 17, 17.
  • a movable arm 18 is mounted so as to be movable along the rail 17 and is moved on the movable arm 18 along the longitudinal direction of the movable arm 18, that is, along the Y direction.
  • a second movable body (carrier) 13 is attached movably.
  • the first buffer stage 16 is located between the position within the movement range of the first movable body 13 shown by the solid line in FIG. 4 and the position within the movement range of the second movable body 19 shown by the chain line in FIG.
  • the second buffer stage (intermediary station) disposed in front of the first buffer stage 16 also has a position within the moving range of the first movable body 13 shown by a solid line in FIG. 4 and a second buffer stage shown by a chain line in FIG.
  • the movable body 19 can move between the position within the movement range.
  • the second movable body 19 holds the DUT on the first buffer stage 16 by the movement of the movable body 19 and the second movable arm 18 (also held by suction), and transfers it to the test section. Then, it is brought into electrical contact with the contactor of the test head 21 of the device / tester, and a test signal of a predetermined test pattern is supplied to the DUT to measure the electrical characteristics. This measurement is performed on a device 'tester that receives the output signal from the DUT through a connector. When the test is completed, the DUT is transferred from the test section to the second buffer stage 22 at the position shown by the dashed line by the movement of the second movable arm 18 and the second movable body 19. .
  • the second buffer stage 22 moves to the position shown by the solid line, and the DUT is moved from the second buffer stage 22 by the movement of the movable arm 12 and the movable body 13 to the unloader section 2. Transferred to 3. At that time, defective products are immediately transferred to the first sorting section 24 and the second sorting section 25, Only the product remains in the unloader section 23. The second buffer stage 22 returns to the position indicated by the dashed line when the DUT disappears. Further, the tray vacated by the loader section 13 is transferred to the empty tray section 26.
  • the conventional auto handler handles the DUT from the tray in the loader section, and heats or cools it as necessary to transfer the DUT to the device / tester test head under various environmental conditions. Tests the electrical characteristics of the DUT in contact with the evening and classifies the DUT based on the test result data. For example, (1) non-defective products, (2) defective products, (3) retest products, etc. was classified.
  • IC tests including LSIs large-scale integrated circuits
  • LSIs large-scale integrated circuits
  • semiconductor devices include tests at the wafer stage in the manufacturing process and tests on completed products with packages.
  • LSIs large-scale integrated circuits
  • the conventional IC test only the electrical characteristics were tested, and the appearance test was completed by visual inspection in the finished product test. This is because in the past, the package was relatively large, so it was easy to see and the accuracy was not strict.
  • the vertical and horizontal size is 1 Ommx 1 Omm to 3 Ommx 3 Omm
  • the thickness is small from 2 mm to 1 Omm
  • lead pins are arranged on the four sides of this package, and The number of lead pins on the side is very large, from 8 to 76 pins.
  • the lead pitch width is very narrow, from 0.3 mm to 0.8 mm, and the lead bottom must be flat because it is soldered directly to the surface of the printed wiring board.
  • An object of the present invention is to provide an autohandler capable of executing a test of electrical characteristics of a DUT and a visual inspection with high speed, high accuracy, efficiently, consistently and automatically.
  • Another object of the present invention is to provide a method of measuring a device using the above auto-handler, which can also perform a visual inspection of a DUT in substantially the same time as when only testing electrical characteristics. That is.
  • a auto-handler including a small and high-resolution device appearance automatic inspection apparatus having illumination means capable of controlling brightness.
  • This automatic device appearance inspection apparatus is provided with an illuminator in which a camera for imaging a DUT is arranged in the center of a substantially rectangular frame, and a plurality of light-emitting elements whose brightness can be controlled are arranged in a frame around the camera.
  • the brightness of each light-emitting element of the device By controlling the brightness of each light-emitting element of the device, illumination unevenness can be eliminated and the density can be sharpened by illuminating the measurement part intensely, and the distance resolution to the DUT can be reduced to 0.1 mm / pixel or less. It is configured as follows. Therefore, the external appearance of the DUT can be inspected with high accuracy and automatically, and the size of the DUT is small. Therefore, it is very suitable to be installed in the auto-handler of the present invention.
  • a small and high-precision automatic device appearance inspection device is installed in the auto handler, so that not only the electrical characteristics of the DUT but also the appearance inspection of the DUT are the same. It can be performed consistently, automatically, and with high precision within the system. Therefore, the time required for the appearance inspection is significantly reduced, and the appearance inspection can be performed in substantially the same time as that required for performing only the tests of the electrical characteristics. In other words, appearance The inspection time can be substantially zero. As a result, throughput can be improved and inspection costs can be reduced. In addition, since the visual inspection is performed consistently in the same inspection process, complete automation is possible and the DUT inspection efficiency is significantly improved.
  • a step of preparing a plurality of trays containing DUTs in the loader section and starting the measurement, and testing the DUTs from the top tray of the loader section Transporting the DUT to the test section, applying a predetermined test signal from the device test apparatus to the DUT in the test section and measuring the electrical properties thereof, and data of the test results of the electrical properties in the test section. Transporting the DUT classified into the category requiring the visual inspection to the visual inspection unit based on the visual inspection, and using the illuminator having a plurality of light emitting elements capable of controlling the brightness by the visual inspection unit.
  • the DUT inspection including the appearance inspection can be performed automatically and consistently with high accuracy in substantially the same time as the time for performing only the tests of the electrical characteristics. .
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing an embodiment of the auto handler according to the present invention.
  • FIG. 2 is a flowchart for explaining one embodiment of the depth measurement method according to the present invention using the auto handler of FIG.
  • FIG. 3 is a schematic perspective view of the auto handler of FIG.
  • FIG. 4 is a schematic plan view showing an example of a conventional auto handler. Violent hammer for inventing
  • FIG. 1 is a schematic plan view showing an embodiment of the auto-handler according to the present invention
  • FIG. 3 is a schematic perspective view showing its appearance.
  • the appearance inspection unit 27 is arranged at the position of the empty tray 26 of the conventional auto handler shown in FIG. Since it has almost the same configuration as the conventional auto-handler shown in FIG. 4 except that it is arranged in an invisible position, parts corresponding to those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted unless necessary.
  • the auto-handler 9 of this embodiment includes a system control of this auto-handler 9 and a device tester (in this embodiment, a test signal of a predetermined pattern is supplied to an IC under test to be tested). Control to send / receive signals to / from IC tester for measuring various electrical characteristics of test ICs, and to supply power to each unit.
  • Power supply unit 3 4 is located at the bottom, and loader and unloader are located at the front of the upper part.
  • the part 31 is arranged.
  • a heating section 32 is disposed at the rear of the loader / unloader section 31, and a test section 33 is disposed on the right side in the drawing of the loader / unloader section 31 and the heating section 32.
  • a television monitor 35 is disposed on the upper left side of the mouth / unloader section 31 so that the state of the IC during the external inspection can be monitored.
  • the hatched portions above the heating section 32 and the test section 33 indicate air holes.
  • the hatched portion on the right side of the front of the control / power supply unit 34 indicates the speed.
  • Reference numeral 36 denotes a handle.
  • the first sorter 24, the second sorter 24, the second sorter 24, which is within the moving range of the first movable body 13 in FIG. Sorting section 25, unloader section 23, loader section 14, visual inspection section 27, heating section 3 2 Heating plate 15 and plane including first and second buffer stages (relays) 16 and 22 Appears.
  • a tray storing ICs, for example, 20 or more sheets can be stored below the header section 14. Although it depends on the size of the IC, 50 or more ICs are mounted on one tray, and the loader section 14 can store 20 to 50 trays. Then, the test is started after storing about 1 to 3 000 ICs in the loader section 14. As a result, it is stored in the top tray of the loader section 14 The IC is handled and moves on a plane. The same applies to devices other than ICs.
  • Heating section 32 is used to test IC at high temperature. When testing at low temperatures, the heating section 32 becomes a cooling section. Instead of the heating unit 32, a constant temperature chamber for maintaining a predetermined temperature may be used.
  • the test head (not shown) of the IC tester is placed in the space below the test section 33, and the lead of the handled IC is brought into electrical contact with the contact of the test head. Tests of target characteristics are performed.
  • the electrical test is completed, for example, only the non-defective ICs are transported to the appearance inspection unit 27, where the appearance is inspected, and the defective ICs are sent to the corresponding defective tray. Of course, the entire number of ICs may be visually inspected.
  • the electrical test and the appearance inspection are completed, they are transported to the unloader section 23 and classified.
  • the appearance inspection unit 27 has a through hole in which a CCD (Charge Coupled Device) camera 28 is placed in the center, and the brightness can be adjusted (including turning on and off) in the part excluding the bracket through hole
  • the device includes an automatic device appearance inspection device having a substantially rectangular illuminator 29 in which a large number of light emitting elements are arranged, and an appearance measurement table 30 for fixing the IC 10.
  • an automatic device appearance inspection device having a substantially rectangular illuminator 29 in which a large number of light emitting elements are arranged, and an appearance measurement table 30 for fixing the IC 10.
  • two sets of automatic device appearance inspection devices are installed so that two ICs can be inspected at the same time.However, when four ICs are measured simultaneously, four sets of automatic device appearance inspection devices are installed. You.
  • an image processing section and an arithmetic processing section for visual inspection are provided in the lower control / power supply section 34.
  • This device external appearance inspection device adjusts the brightness of the light emitting element and performs appropriate illumination on the part of the IC 10 that is to be inspected for external appearance (for example, the end surface of the vertically extending portion of the IC lead and the end surface of the horizontal extending portion of the tip). Makes shades clear.
  • the CCD camera 28 converts the screen into pixel data of, for example, 48 4 X 62 4 points and sends it to the image processing unit.
  • the image processing unit and the arithmetic processing unit convert the pixel data so that it can be easily measured, and measure it.
  • the distance resolution for IC10 is measured with a high resolution of 0.1 mmZ pixel or less.
  • the resolution is increased by capturing an image at an interval of 100 mm with the number of pixels of 100 pixels or more.
  • the measurement items include, for example, the number of lead pins, the lead pin width, the lead pitch width, the flatness of the lead tip, that is, the thickness of the end face (the dimension in the vertical direction) in the case of IC of QFP.
  • the lead pins are protruded on all four sides.
  • Use 30 as a turntable, rotate it 90 degrees each time you measure the appearance of a lead pin on one side, and measure the appearance of the lead pin on the next side. Then, the appearance of the lead pins on the four sides is measured, and the appearance inspection is completed. If the measurement takes time, divide the measurement item into two or three parts. For example, in the above-described example, the number of lead pins, the lead pin width, and the lead pitch width are set as one group, and a camera 28 is also provided above, and an image is taken by the camera above this. The horizontal camera measures only the flatness of the lead tip (that is, the step) one side at a time. Each time the measurement is completed, the appearance measurement table 30 is rotated 90 degrees and images of the four side lead pins are taken to balance the measurement time. take.
  • the lighting is inconvenient due to the illumination of the upper part and the horizontal direction.
  • the appearance inspection part 27 it is preferable to arrange the appearance inspection part 27 in several places and measure.
  • the first group may be measured by lighting and camera imaging from above in the first buffer stage 16, and the flatness of the tip of the lead may be measured by the appearance inspection unit 27.
  • the main aim is to increase the throughput of the visual inspection so that the visual inspection can be performed at the same time in almost the same time as the electrical test alone.
  • the tested ICs are classified based on the appearance inspection data and the electrical test data, and the tested ICs classified by the first movable body 13 and the movable arm 12 are placed in a predetermined tray.
  • Transport For example, a non-defective product is transported to the unloader section 23, a defective product is transported to the first sorting section 24, and a re-examined product is transported to the second sorting section 25 for storage. Then, the above inspection process is repeated for all the ICs 10 of all the trays stored in the loader section 14, and the test is completed when the measurement of all the ICs is completed.
  • trays containing a large number of ICs 10 to be tested are stored in a stack of several ten.
  • the IC under test 10 is loaded from the loader section 14 to the first buffer stage 1 by the first movable body 13 and the movable arm 12. 6 (at the solid line) (Step 51).
  • the IC under test 10 is once transported from the loader unit 14 onto the heating plate 15 of the heating unit 32. After being heated to a predetermined temperature, it is transferred to the first buffer stage 16.
  • the IC is transported by adhering a suction pad attached to the first movable body 13 to the upper part of the IC 10 and evacuating the air with a vacuum pump to adsorb the IC.
  • the first buffer stage 16 is shifted to the right in the figure (step 52), and the IC 10 is transported to the test section 33 by the second movable body 19, and the test head 21 is moved. Electrical contact is made with the contactor (step 53), and an electrical test is performed (step 54).
  • the tested IC 10 is transferred from the test section 33 to the second buffer stage 22 (at the position indicated by the broken line) by the second movable body 19 (step 55), and then the second buffer The stage 22 shifts to the left in the figure (step 56), and is conveyed to the unloader section 23 by the first movable body 13.
  • the unloader section 23 the tested ICs are classified into categories based on the data of the electrical test results. ICs that do not fall into the specified category, e.g., defective products, are immediately conveyed to the first sorting unit 24 or the second sorting unit 25 by the first mobile unit 13 according to those categories. It is stored in the associated tray (step 60).
  • ICs that fall into a specified category requiring visual inspection are transported to the visual inspection unit 27 by the first movable body 13 in step 58.
  • the appearance inspection unit 27 may be provided in the test unit 33, but in this embodiment, it is provided in the loader / unloader unit 31.
  • the tested IC is classified based on the visual inspection data and the electrical test data, and the tested IC classified by the first movable body 13 is transported to a predetermined tray (Step 6). 0). For example, a non-defective product is transported to the unloader section 23, a defective product is transported to the first sorting section 24, and a re-inspected product is transported to the second sorting section 25 for storage. Then, the above inspection steps are repeated for all the ICs 10 in all the trays stored in the loader section 14 (step 61), and when the measurement of all the ICs is completed (YES in step 61), the test is performed. Ends (step 62).
  • the small and high-precision device appearance automatic inspection apparatus is installed in the auto handler, so that not only the electrical characteristics of the DUT, but also
  • the DUT appearance inspection which is precise and requires precision, can be automatically performed with high accuracy in the same auto handler. Therefore, the time required for the appearance inspection is significantly reduced, and the appearance inspection can be performed in substantially the same time as that required for testing only the electrical characteristics. In other words, the time for the appearance inspection can be substantially reduced to zero.
  • throughput can be improved and inspection costs can be reduced.
  • the visual inspection is performed consistently in the same inspection process, complete automation is possible and the DUT inspection efficiency is significantly improved.

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Description

明 細 書 オートハンドラ及びそれを使用するデバイスの測定方法 技術分野
この発明は、 半導体デバイス、 フィル夕、 振動子等の電子部品 （以下、 デバイ スと称す） をローダ部からテスト部へ搬送し、 テスト終了後、 テスト部からアン ローダ部へ搬送してテス卜結果のデータに基づいてテス卜済みのデバイスを分類 する自動化されたデバイス搬送処理装置 （一般にオートハンドラと呼ばれる） 及 びこのデバイス搬送処理装置を使用するデバイスの測定方法に関し、 特にデバィ スの外観を検査する外観検査部を設けたデバイス搬送処理装置及びこのデバイス 搬送処理装置を使用するデバイスの測定方法に関する。 背景技術
試験すべきデバイス （被試験デバイス、 一般に D U Tと呼ばれる） に所定のテ スト信号を印加してその電気的諸特性を測定するデバイス試験装置 （以下、 デバ イス ·テスタと称す） には、 上記自動化されたデバイス搬送処理装置 （以下、 ォ —トハンドラと称す） がー体に組み込まれているものが多い。 なお、 本明細書で は、 被試験デバイスを収納したトレイ （収納箱、 一般にはカストマトレイ或いは ユーザトレイと呼ばれる） をユーザがハンドラ内のローダ部に配置することによ り、 トレイから被試験デバイスを自動的に搬送し、 デバイス 'テスタのテストへ ッドが配置されているテス卜部で所要の電気的テス卜を行い、 テス卜結果のデー 夕に基づいてテスト済みのデバイスをアンローダ部で分類して自動的に対応する 卜レイに収納する自動化されたデバイス搬送処理装置を 「ォ一卜ハンドラ」 と称 する。
従来のオートハンドラには、 （1)デバイスの自重でデバイスを滑走移動させる間 に移動途中の所定の場所で電気的テストを行い、 テスト結果のデータに基づいて アンローダ部で分類する傾斜型のオートハンドラと、 （2)D UTを収納するトレイ を平面上で移動させ、 例えばレール上を移動させ、 所定の場所で D U Tをハンド リング （転送 Z搬送及び処理） してテストすると共に、 このテスト結果のデータ に基づいて分類する平面型のォートハンドラと、 （3)トレィを一定位置に配置する と、 このトレイに収納された D U Tを自動的にハンドリングしてテストし、 この テスト結果のデータに基づいて分類するオートハンドラとがある。 この発明はい ずれのタイプのオートハンドラにも適用できるが、 以下においては、 説明を簡単 にするために、 半導体デバイス、 特に I Cを収納した卜レイを一定位置のローダ 部に配置すると、 これら D U T ( I C) を自動的にハンドリングしてテストし、 このテス卜結果のデータに基づいてアンローダ部において分類を行う上記 (3)の 才
ートハンドラのカテゴリに入るオートハンドラにこの発明を適用した場合につい て記載する。
まず、 上記 (3)のオートハンドラの一例として、 本出願人が先に特許出願した特 願平 5— 2 7 5 5 7 0号 「 I C試驗用 I C搬送装置」 （出願日平成 5年 1 1月 4 日） に記載されたオートハンドラについて図 4を参照して説明する。 このオート ハンドラは半導体デバイスの代表例である I C (半導体集積回路） を搬送処理す るためのものであるが、 I C以外の半導体デバイスや他のデバイスをテストする ために搬送処理する場合にも使用可能である。
図示のオートハンドラは、 第 1の一対の X方向レール （図 4において横方向に 延在するレール） 1 1、 1 1間に渡って、 かっこのレールに沿って移動自在に、 架設された第 1の可動アーム 1 2を含み、 この可動アーム 1 2上に可動アームの 長手方向に沿って、 つまり Y方向に沿って移動自在に第 1の可動体 （キャリア） 1 3が取り付けられている。 この可動体 1 3の移動範囲内には、 図示の例ではハ ンドラの前部側に図の左側から第 1ソート部 2 4、 アンローダ部 2 3、 ローダ部 1 4、 及び空トレイ部 2 6がそれぞれ配置され、 また、 ハンドラの後部側に図の 左側から第 2ソート部 2 5、 及び D U Tを所定の温度に加熱する加熱板 1 5がそ れぞれ配置されている。 なお、 D U Tを所定の温度に冷却する場合には冷却板が 配置されることになる。 また、 設定された所定の温度を維持する恒温室又は恒温 槽を使用するォートハンドラもある。
ローダ部 1 4には、 図示していないが、 D U Tが複数個並べて搭載されたトレ ィが重ねて配置され、 その一番上のトレィ上の D UTが可動アーム 1 2及び可動 体 1 3の移動によって可動体 1 3に 1個乃至複数個ずつ保持され （通常は吸着に よって保持する） 、 再び可動アーム 1 2及び可動体 1 3の移動によって加熟板 1 5上に乗せられ、 試験温度まで加熱される。 この加熱された D UTは可動アーム 1 2及び可動体 1 3の移動によって加熱板 1 5から第 1バッファ段 （中継台） 1 6上に転送される。
第 2の一対の X方向レール 1 7、 1 7が第 1のレール 1 1の図 4において右側 に設置されており、 これら第 2の一対の X方向レール 1 7、 1 7間には第 2の可 動アーム 1 8が、 このレール 1 7に沿って移動自在に、 架設されており、 この可 動アーム 1 8上に可動アーム 1 8の長手方向に沿って、 つまり Y方向に沿って移 動自在に第 2の可動体 （キャリア） 1 3が取り付けられている。 第 1バッファ段 1 6は図 4に実線で示す第 1の可動体 1 3の移動範囲内の位置と図 4に鎖線で示 す第 2の可動体 1 9の移動範囲内の位置との間を矢印で示すように移動可能であ り、 加熱された D UTが載置されると図 4に破線で示す位置に移動し、 D UTが 第 2の可動体 1 9に保持されると図 4に実線で示す位置に戻る。 第 1バッファ段 1 6の前方に配置された第 2バッファ段 （中継台） も図 4に実線で示す第 1の可 動体 1 3の移動範囲内の位置と図 4に鎖線で示す第 2の可動体 1 9の移動範囲内 の位置との間を移動可能である。
第 2の可動体 1 9は、 この可動体 1 9及び第 2の可動アーム 1 8の移動により 第 1バッファ段 1 6上の DUTを保持し （同じく吸着によって保持する） 、 テス ト部に転送して、 デバイス ·テスタのテストへッド 2 1のコンタクタと電気的に 接触させ、 所定のテストパターンの試験信号を D UTに供給して電気的諸特性を 測定する。 この測定は D UTからの出力信号をコン夕クタを通じて受信するデバ イス 'テスタにおいて行われる。 テストが終了すると、 D UTは第 2の可動ァ一 ム 1 8及び第 2の可動体 1 9の移動によりテスト部から鎖線で図示された位置に ある第 2バッファ段 2 2上へ転送される。 第 2バッファ段 2 2は D UTが載置さ れると実線で図示された位置に移動し、 D UTは可動アーム 1 2及び可動体 1 3 の移動によって第 2バッファ段 2 2からアンローダ部 2 3へ転送される。 その際 、 不良品については直ちに第 1ソート部 2 4及び第 2ソート部 2 5に移され、 良 品のみがアンローダ部 23に残ることになる。 なお、 第 2バッファ段 22は DU Tが無くなると鎖線の位置に戻る。 また、 ローダ部 1 3で空きとなった卜レイは 空卜レイ部 26に移される。
上述のように、 従来のォートハンドラはローダ部の卜レイから DUTをハンド リングし、 必要に応じて加熱或いは冷却して種々の環境条件下で DUTをデバイ ス ·テスタのテストへッドのコンタク夕と接触させて DUTの電気的諸特性をテ ストし、 そのテスト結果のデータに基づいて DUTを分類するもの、 例えば (1)良 品、 （2)不良品、 （3)再テスト品等に分類するものであった。
ところで、 半導体デバイスの代表例である LS I (大規模集積回路） を含む I Cのテス卜には、 製造工程におけるゥエーハ段階でのテストとパッケージ付きの 完成品でのテストとがある。 従来の I Cのテス卜では電気的諸特性のテストのみ で、 完成品のテストでも外観のテストは目視検査で済んでいた。 これは従来はパ ッケージが比較的大きいために目視し易く、 また、 精度も厳しくなかったからで ある。
しかしながら、 近年は機器の小型化、 部品の高密度実装が進み、 I Cも小型化 し、 表面実装のパッケージが多くなつてきた。 特に QFP (Quad Flat Package) の場合には縦横の大きさが 1 Ommx 1 Ommから 3 Ommx 3 Ommであり、 厚さが 2mmから 1 Ommと小さく、 このパッケージの四辺にリードピンが配置 され、 かつ各辺のリードピン数は 8本から 76本と非常に多くなつている。 その 上、 リードピッチ幅は 0. 3 mmから 0. 8 mmと非常に狭幅であり、 しかも、 リード底部はプリント配線板の表面に直接半田付けされるから平坦でなければな らない。
それ故、 この QFPや SOP (Small Outline Package) の I Cのテストでは外 観検査も重要なファクタとなってきており、 厳しい目視検査を行ったり、 また、 専用の外観検査装置も開発されてきた。 しかしながら、 厳しい目視検査を行った 場合にはかなりの時間を必要とするため、 スループットが非常に悪くなり、 検査 コストが非常に高くなる難点があった。 その上、 相当に熟練した技術者でも目視 による検査であるため不良品を良品と判断したり、 逆の判断をするような見落と しがある。 また、 従来の外観検査工程は、 分類された後の良品に対して別工程で プットが悪く、 また、 検査精度も十分ではなかった。 さらに、 この余分の外観検 査工程でトレイに収納された良品の I Cを外観検査装置に搬送し、 検査終了後再 びトレイに収納する工程を必要とするから、 この際に I Cのリードが変形してし まうという問題もあった。 発明の開示
この発明の 1つの目的は、 D U Tの電気的諸特性のテスト及び外観検査を高速 かつ高精度に、 しかも効率よく一貫して自動的に実行することができるオートハ ンドラを提供することである。
この発明の他の目的は、 電気的諸特性のテストを行うだけの場合と実質的に同 じ時間で D U Tの外観検査をも行うことができる上記ォートハンドラを使用する デバイスの測定方法を提供することである。
この発明の第 1の面によれば、 輝度制御可能な照明手段を有する小型で高分解 能のデバイス外観自動検査装置を内蔵するォ一トハンドラが提供される。
本出願人は、 本願と同日付けで 「デバイス外観検査用照明器及びこの照明器を 用いたデバイス外観自動検査装置」 と題する発明の特許出願 （特願平 6— 2 6 8 2 2 9号） を行った。 このデバイス外観自動検査装置は、 ほぼ長方形のフレーム の中央に D U Tを撮像するカメラを配置し、 このカメラの周囲のフレームに輝度 制御可能な発光素子を多数個配列した照明器を具備し、 この照明器の各発光素子 を輝度制御することによって照明のムラを無くし、 かつ測定部分を強く照明する 等によって濃淡を鮮明にして、 D U Tに対する距離分解能を 0 . 1 mm/画素以 下にすることができるように構成されている。 従って、 D UTの外観を高精度に かつ自動的に検査することができ、 しかも小型であるので、 この発明のオートハ ンドラ内に設置するのに非常に適している。
上記この発明の構成によれば、 小型、 高精度のデバイス外観自動検査装置をォ —トハンドラ内に設置したので、 D UTの電気的諸特性は勿論、 D UTの外観検 査も同一のオートハンドラ内で一貫して自動的に、 高精度に実施することができ る。 従って、 外観検査にかかる時間が非常に少なくなり、 ほぼ電気的諸特性のテ ストのみを行うのに必要な時間と同じ時間で外観検査まで行える。 つまり、 外観 検査の時間を実質的にゼロにすることができる。 その結果、 スループットが向上 し、 検査コストを低減させることができる。 その上、 外観検査が同一の検査工程 で一貫して実施されるので、 完全な自動化が可能となり、 DUTの検査効率が著 しく向上する。
この発明の第 2の面によれば、 ローダ部に D UTを収納した複数のトレィを用 意し、 測定を開始させる段階と、 このローダ部の一番上の卜レイから D UTをテ スト部へ搬送する段階と、 このテス卜部においてデバイス試験装置から DUTに 所定のテスト信号を印加してその電気的諸特性を測定する段階と、 上記テスト部 での電気的諸特性のテスト結果のデータに基づいて、 外観検査を必要とするカテ ゴリに分類された D U Tを外観検査部へ搬送する段階と、 この外観検査部にぉレ ^ て輝度制御可能な複数の発光素子を有する照明器により D U Tを照明して D U T の外観をカメラで撮像し、 その撮像画面を画素データに変換して出力する段階と 、 上記電気的諸特性のテスト結果のデータ及び前記外観検査データに基づいて試 験済み DUTのカテゴリを決定し、 カテゴリ毎に対応する DUT収納部へ搬送す る段階とからなる自動化されたデバイス搬送処理装置を使用するデバイスの測定 方法が提供される。
上記この発明の測定方法によれば、 電気的諸特性のテストのみを実施する時間 と実質的に同じ時間で外観検査を含めた DUTの検査を高精度に一貫して自動的 に行うことができる。 の gi な 月
図 1はこの発明によるォ一卜ハンドラの一実施例を示す概略平面図である。 図 2は図 1のォートハンドラを用いたこの発明によるデパイス測定方法の一実 施例を説明するためのフローチャートである。
図 3は図 1のォー卜ハンドラの概略斜視図である。
図 4は従来のォー卜ハンドラの一例を示す概略平面図である。 発明を 施する めの暴良の形槌
上述したように、 この発明は半導体デバイスのみならず、 フィルタや振動子等 のデバイスを含むあらゆるデバイスを搬送処理するォートハンドラに適用できる ものであるが、 ここでは半導体デバイスの代表例である I Cをテストするために 搬送処理するオートハンドラにこの発明を適用した一実施例について説明する。 図 1はこの発明によるオートハンドラの一実施例を示す概略平面図、 図 3はその 外観を示す概略斜視図である。 図 1から明瞭なように、 この実施例のオートハン ドラ 9は、 図 4に示す従来のォートハンドラの空トレイ部 2 6の位置に外観検査 部 2 7が配置され、 空トレイ部が図 1では見えない位置に配置されている点以外 は図 4の従来のォートハンドラとほぼ同じ構成を有するので、 図 4と対応する部 分に同一符号を付けて必要のない限りそれらの説明を省略する。
図 3の斜視図に示すように、 この実施例のオートハンドラ 9は、 このオートハ ンドラ 9のシステム制御やデバイス ·テスタ （この実施例では被試験 I Cに所定 のパターンのテスト信号を供給して被試験 I Cの電気的諸特性を測定する I Cテ スタ） との信号の授受や各部への電源供給等を行う制御 ·電源部 3 4が下部に配 fiされ、 その上部の前部にローダ ·アンローダ部 3 1が配置されている。 ローダ •アンローダ部 3 1の後部には加熱部 3 2が配置され、 ローダ ·アンローダ部 3 1及び加熱部 3 2の図において右隣にテスト部 3 3が配置されている。 また、 口 ーダ ·アンローダ部 3 1の左側の上部にテレビモニタ 3 5が配置され、 I Cの外 観検査時の状態がモニタできるようになつている。 なお、 加熱部 3 2及びテスト 部 3 3の上部の斜線で示す部分は空気孔を示す。 また、 制御 ·電源部 3 4の前面 右側の斜線で示す部分はスピー力を示す。
3 6は把手であり、 この把手 3 6を持ってオートハンドラ 9の上部の蓋を開け ると、 図 1の第 1可動体 1 3の移動範囲内にある第 1ソート部 2 4、 第 2ソート 部 2 5、 アンローダ部 2 3、 ローダ部 1 4、 外観検査部 2 7、 加熱部 3 2の加熱 板 1 5、 第 1及び第 2バッファ段 （中継台） 1 6、 2 2を含む平面が現れる。 口 ーダ部 1 4の下側には I Cを収納したトレイが例えば 2 0枚以上収納できるよう になっている。 I Cの大きさにもよるが、 トレイ 1枚に 5 0個以上の I Cが搭載 されており、 ローダ部 1 4はそのトレィを 2 0枚から 5 0枚収納できるので、 1 回の測定ロッ卜では I Cを 1 0 0 0個から 3 0 0 0個程度ローダ部 1 4に格納し てからテストを開始する。 その結果、 ローダ部 1 4の一番上のトレイに収納され た I Cはハンドリングされて平面上を移動する。 I C以外の他のデバイスの場合 も同様である。
加熱部 3 2は I Cを高温でテストするときに使用する。 低温でテストするとき には加熱部 3 2は冷却部となる。 加熱部 3 2の代わりに設定された所定の温度を 維持する恒温室を使用してもよい。 テスト部 3 3の下部の空間には I Cテスタの テストヘッド （図示せず） が配置されており、 ハンドリングされた I Cのリード がこのテストへッドのコンタク夕に電気的に接触させられ、 電気的諸特性のテス トが行われる。 電気的テストが終了すると、 例えば良品の I Cのみが外観検査部 2 7に搬送されて外観の検査が行われ、 不良品の I Cは対応する不良品トレイへ 送られる。 勿論、 I Cの全数を外観検査してもよい。 電気的テスト及び外観検査 が終了すると、 アンローダ部 2 3へ搬送されて分類される。
外観検査部 2 7は、 中央部に C C D (Charge Coupled Device) カメラ 2 8が配 置される貫通孔を有し、 かっこの貫通孔を除く部分に輝度調整 （点灯、 消灯を含 む） 可能な発光素子を多数個配列したほぼ長方形の照明器 2 9を具備するデバイ ス外観自動検査装置と、 I C 1 0を固定する外観測定台 3 0とを含む。 図示の実 施例では I Cを 2個同時に外観検査できるように 2組のデバィス外観自動検査装 置が設 Sされているが、 4個同測のときには 4組のデバィス外観自動検査装置が 設置される。 図示しないが、 下部の制御 ·電源部 3 4内に外観検査のための画像 処理部と演算処理部が設けられている。
このデバイス外観自動検査装置は発光素子を輝度調整して I C 1 0の外観検査 する部分 （例えば I Cリードの垂直方向延在部分及び先端の水平方向延在部分の 端面） に適切な照明を行い、 濃淡を鮮明にさせる。 C C Dカメラ 2 8は画面を例 えば 4 8 4 X 6 2 4点の画素データに変換して画像処理部に送る。 画像処理部及 び演算処理部では画素データを計測し易いように変換して計測し、 I C 1 0に対 する距離分解能を 0 . I mmZ画素以下の高分解能にして計測する。 つまり、 1 0 mmの間隔を 1 0 0画素以上の画素数で撮像して分解能を高める。 計測項目は 、 例えば Q F Pの I Cではリードピン数、 リードピン幅、 リードピッチ幅、 リー ド先端の平坦度、 即ち、 端面の厚さ （垂直方向の寸法） 等である。
なお、 Q F Pの I Cの場合にはリードピンが四辺に出ているので、 外観測定台 3 0を回転台にして、 一辺のリードピンの外観を測定する度に 9 0度回転させて 次の辺のリ一ドピンの外観測定を行う。 そして四辺のリードピンの外観を測定し て外観検査は終了する。 測定に時間がかかるときには計測項目を 2分割或いは 3 分割して測定する。 例えば上述の例では、 リードピン数、 リードピン幅及びリー ドピッチ幅を 1グループとし、 カメラ 2 8を上方にも設け、 この上方のカメラで 撮像する。 水平方向のカメラはリード先端の平坦度 （つまり段差） のみを一辺ず つ測定し、 測定終了毎に外観測定台 3 0を 9 0度回転しながら四辺のリードピン を撮像して計測時間のバランスを取る。
上方と水平方向とを照明する関係で照明に不都合が生じる場合が多いが、 この ときは外観検査部 2 7を数箇所に分けて配置し、 計測するとよい。 例えば、 図 1 の場合には、 第 1バッファ段 1 6において上方から照明及びカメラ撮像して上記 初めの 1グループを計測し、 外観検査部 2 7でリード先端の平坦度を計測すると よい。 最大の狙いは外観検査のスループッ卜をいかに高くして電気的テストだけ の場合とほぼ同じ時間で外観検査まで同時に行えるようにするかである。
外観検査が終了すると、 外観検査データと電気的試験データとを総合して試験 済み I Cを分類し、 第 1可動体 1 3及び可動アーム 1 2で分類された試験済み I Cを所定の卜レイに搬送する。 例えば、 良品はアンローダ部 2 3へ、 不良品は第 1ソート部 2 4へ、 再検査品は第 2ソート部 2 5へ搬送して収納する。 そして、 ローダ部 1 4に収納された全てのトレイの全部の I C 1 0に対して上記検査工程 を繰り返し、 全部の I Cの計測が終了するとテス卜は完了する。
次に、 上記構成のオートハンドラを使用したこの発明によるデバイスの測定方 法について、 同じく半導体デバイスの代表例である I Cを例にとって図 2のフロ —チャートを参照して説明する。
まず、 ローダ.アンローダ部 3 1のローダ部 1 4に被試験 I C 1 0を多数個収 納した卜レイを数 1 0枚重ねて収納する。 オートハンドラ 9の準備が完了し、 測 定が開始されると （ステップ 5 0 ) 、 ローダ部 1 4より被試験 I C 1 0が第 1可 動体 1 3及び可動アーム 1 2で第 1バッファ段 1 6 (実線位置にある） へ搬送さ れる （ステップ 5 1 ) 。 ここで、 所定の高温度条件で I Cをテストする場合には 、 一度ローダ部 1 4から加熱部 3 2の加熱板 1 5上に被試験 I C 1 0を搬送して 所定の温度に加熱してから第 1バッファ段 1 6へ搬送する。 この I Cの搬送は、 図示しないが第 1可動体 1 3に取り付けられた吸着パッ卜を I C 1 0の上部に密 着させ、 真空ポンプで空気を抜いて吸着させることにより行う。 次に、 第 1バッ ファ段 1 6を図において右側へシフトし （ステップ 5 2 ) 、 第 2可動体 1 9によ り I C 1 0をテス卜部 3 3へ搬送してテストへッド 2 1のコンタクタと電気的に 接触させ （ステップ 5 3 ) 、 電気的試験を行う （ステップ 5 4 ) 。
電気的試験の終了後、 テスト部 3 3から第 2可動体 1 9により試験済み I C 1 0を第 2バッファ段 2 2 (破線位置にある） へ搬送し （ステップ 5 5 ) 、 その後 第 2バッファ段 2 2は図において左側へシフトし （ステップ 5 6 ) 、 第 1可動体 1 3によりアンローダ部 2 3へ搬送される。 このアンローダ部 2 3において試験 済み I Cは電気的試験の結果のデータに基づいてカテゴリ毎に分類分けされるが 、 ステップ 5 7で外観検査を行う必要があると指定されたカテゴリに入るか否か が判断され、 指定されたカテゴリに入らない I C、 例えば不良品はそれらのカテ ゴリに応じて第 1移動体 1 3により第 1ソート部 2 4又は第 2ソート部 2 5へ直 ちに搬送され、 関連するトレイに収納される （ステップ 6 0 ) 。 一方、 外観検査 を必要とする指定のカテゴリに入る I C、 例えば良品はステップ 5 8で第 1可動 体 1 3により外観検査部 2 7へ搬送される。 外観検査部 2 7はテスト部 3 3に設 置してもよいが、 この実施例ではローダ ·アンローダ部 3 1に設けた。
外観検査が終了すると、 外観検査データと電気的試験データとを総合して試験 済み I Cを分類し、 第 1可動体 1 3により分類された試験済み I Cを所定のトレ ィへ搬送する （ステップ 6 0 ) 。 例えば、 良品はアンローダ部 2 3へ、 不良品は 第 1ソート部 2 4へ、 再検査品は第 2ソート部 2 5へ搬送して収納する。 そして 、 ローダ部 1 4に収納された全てのトレイの全部の I C 1 0に対して上記検査ェ 程を繰り返し （ステップ 6 1 ) 、 全部の I Cの計測が終了すると （ステップ 6 1 の Y E S ) テストは終了する （ステップ 6 2 ) 。
以上、 I Cを例にとって説明したが、 I C以外の半導体デバイスや、 フィルタ 、 振動子等のデバイスにもこの発明が適用できることは言うまでもない。
以上の説明で明白なように、 この発明によれば、 小型、 高精度のデバイス外観 自動検査装置をォー卜ハンドラ内に設置したので、 D UTの電気的諸特性は勿論 、 緻密でかつ精度を必要とする D UTの外観検査も同一のオートハンドラ内で一 莨して自動的に、 高精度に実施することができる。 従って、 外観検査にかかる時 間が非常に少なくなり、 ほぼ電気的諸特性のテス卜のみを行うのに必要な時間と 同じ時間で外観検査まで行える。 つまり、 外観検査の時間を実質的にゼロにする ことができる。 その結果、 スループットが向上し、 検査コストを低減させること ができる。 その上、 外観検査が同一の検査工程で一貫して実施されるので、 完全 な自動化が可能となり、 DUTの検査効率が著しく向上する。 さらに、 電気的試 験の終了後に余分の外観検査工程、 即ち、 トレイに収納された良品の D UTを外 観検査装置に搬送し、 検査終了後再びトレイに収納する工程を必要としないので 、 検査工程数を減少させることができ、 また、 外観検査で良品の D UTのリード が変形してしまうという問題も生じない。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . デバイスをローダ部からテスト部へ搬送し、 このテスト部でデバイスの電気 的諸特性を測定するテストを行い、 テスト終了後、 テス卜済みデバイスをテス卜 部からアンローダ部へ搬送してテスト結果のデータに基づいてテスト済みのデバ イスを分類する自動化されたデバイス搬送処理装置において、
デバイスの外観を検査するための、 輝度制御可能な照明手段を有する小型で高 分解能のデバイス外観自動検査装置を内蔵させたことを特徴とするデバィス搬送 処理装置。
2 . 前記デバイス外観自動検査装置は、
輝度制御可能な複数の発光素子を有する照明器と、
デバイスの外観を撮像し、 その撮像画面を画素データに変換して出力する力 メラと、
デバイスを固定するための外観検査台と、
を具備することを特徴とする請求項 1に記載のデバイス搬送処理装置。
3 . 前記デバイス外観自動検査装置は、 予め定められた複数の検査項目について デバイスの外観を検査するものであり、 かつ前記テスト部での電気的諸特性のテ ス卜の結果、 良品と判断されたデバイスについて外観を検査することを特徴とす る請求項 1又は 2に記載のデバイス搬送処理装置。
4 . 前記デバイス外観自動検査装置は、 所定の数に分割された検査項目をそれぞ れ検査する複数の検査手段を有することを特徴とする請求項 1又は 2に記載のデ バイス搬送処理装匿。
5 . デバイスをローダ部からテスト部へ搬送し、 このテスト部でデバイスの電気 的諸特性を測定するテストを行い、 テスト終了後、 テスト済みデバイスをテスト 部からアンローダ部へ搬送してテスト結果のデータに基づいてテス卜済みのデバ ィスを分類する自動化されたデバイス搬送処理装置において、 前記ローダ部にデバイスを収納した複数の卜レイを用意し、 測定を開始させ る段階と、
前記ローダ部の一番上のトレイからデバィスを前記テス卜部へ搬送する段階 と、
前記テスト部においてデバイス試験装置からデバイスに所定のテスト信号を 印加してその電気的諸特性を測定する段階と、
前記テス卜部での電気的諸特性のテス卜結果のデ一夕に基づいて、 外観検査 を必要とするカテゴリに分類されたデバイスを外観検査部へ搬送する段階と、 前記外観検査部において輝度制御可能な複数の発光素子を有する照明器によ りデバイスを照明してデバィスの外観をカメラで撮像し、 その撮像画面を画素デ 一夕に変換して出力する段階と、
前記電気的諸特性のテス卜結果のデータ及び前記外観検査データに基づいて 試験済みデバイスのカテゴリを決定し、 カテゴリ毎に対応するデバイス収納部へ 搬送する段階と、
力^なることを特徴とする自動化されたデバイス搬送処理装置を使用するデ バイスの測定方法。
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