專利名稱：具有易于更換的接口單元的半導體測試系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明總的來說涉及半導體設備的制造，更具體的說涉及用于在測試中將一個測試系統(tǒng)接口至一個設備的接口單元。
背景技術：
在半導體設備的制造中，在制造操作過程中通常至少對半導體設備進行一次測試。測試的結(jié)果用于對半導體制造操作進一步的處理進行控制?？梢酝ㄟ^測試將正常運行的設備與不能正常運行的設備分開。然而，還可以將測試用于將數(shù)據(jù)反饋至制造操作的其它階段從而進行能提高正常運行設備生產(chǎn)率的調(diào)整。在其它情況下，測試結(jié)果用于將設備按照性能種類進行歸類。例如，一個設備可能以200MHz的數(shù)據(jù)率運行，卻不能以400MHz的數(shù)據(jù)率運行。測試之后，這個設備可能會歸類為200MHz的設備并且以低于400MHz設備的價格出售。
測試階段還可以用于使受測試設備發(fā)生物理改變。很多帶有存儲器的半導體設備包含有冗余元件。如果在測試過程中發(fā)現(xiàn)了有缺陷的存儲單元，可以將半導體設備發(fā)送至修理站，例如激光修理站，在該處對設備上的連接進行重新安排從而將有缺陷的單元斷開并且在其位置上連接上冗余元件。
測試通常由自動測試設備(ATE)執(zhí)行。測試儀包括有產(chǎn)生并測量確定該設備是否正常作用所需的電信號的電路。分開的運料設備將半導體設備移動至測試儀。當半導體設備已經(jīng)包裝好之后進行測試時，運料設備經(jīng)常稱作“運料器(handler)”。運料設備可選地也可以稱作“探測器(prober)”，在半導體設備仍然處于晶片之上的同時進行測試時，使用該設備。一般來說，測試儀和運料設備裝配在工作單元中，并且根據(jù)待測試設備的類型選擇測試儀和運料設備的具體特點。
為了使測試儀可以與很多不同類型的設備相連接，使用了接口單元。經(jīng)常，這種接口單元具有很多適應性探針或觸點。運料設備將待測試的設備壓在這些探針或觸點上，使得電信號可以在所測試的設備和測試儀之間移動。對于有包裝的部件的測試，接口單元經(jīng)常稱為“設備接口板”或“DIB”。
在其優(yōu)選實施例中，本發(fā)明的使用與將有包裝的部件移動至DIB的運料設備有關。因此，下述優(yōu)選實施例的描述將帶有DIB的有包裝部件的運料器用作實例。
接口單元上觸點的布局必須與待測試設備上的測試點對齊，對于每種待測試的半導體設備經(jīng)常需要不同的接口單元。因為半導體制造商一般希望用一個工作單元來測試不同種類的半導體設備，接口單元制造為與運料設備或測試儀分開的部件。這樣，工作單元就能重新配置為可以測試半導體工廠生產(chǎn)的任何種類的部件。
例如，DIB經(jīng)常通過螺釘連接到運料單元，可以通過移走螺釘從而移走這個DIB。一旦將DIB連接到運料單元，隨后測試儀，或者測試儀的至少一個測試頭部件，壓在運料單元上。彈簧銷或者其它形式的適應性觸點在DIB和測試儀之間形成電連接。
在制造半導體時，希望制造設施中的設備盡可能地處于使用狀態(tài)。使設備處于停工狀態(tài)，甚至是對設備的常規(guī)調(diào)整，都會降低整個制造操作的成本效率。因此，希望測試工作單元中DIB的更換能盡可能快地進行。因此定位用于連接或分離DIB的專用工具是一個缺點。
在一些現(xiàn)有技術的ATE中，用夾鉗、凸輪等將DIB夾持給運料器。這樣，就能移走DIB并安裝一個新的DIB而無需移走螺釘?shù)臅r間。然而，更換DIB仍然需要很多的時間。
DIB位于測試儀和運料器之間。為了接近DIB，必須移動測試儀。為了能接近DIB，大多數(shù)測試儀安裝在稱作“操縱器”的設備上。這個操縱器可以讓測試儀與運料器對準。大多數(shù)運料器在定位測試儀時可以具有相當大的靈活性。為了能接近DIB，運料器能將測試頭擺動到旁邊。
但是，一旦安裝了新的DIB，測試儀必須與處理設備重新對準并且隨后與其重新連接。將測試儀與運料器對準并連接在一起的過程有時稱作“對接”。在DIB更換過程中測試儀和運料器的解除對接和重新對接仍然耗費大量的時間，即使在用夾鉗、凸輪等代替螺釘將DIB夾持到運料器時也是如此。
另外，傳統(tǒng)的DIB更換操作會露出測試儀和運料器上靈敏且易于損害的部件。例如，在測試儀和DIB之間形成電連接的彈簧銷可能會受損。
而且，有時還需要對操作員進行特殊訓練以保證他們能正確地安裝DIB。如果沒有正確地安裝DIB，可能會出現(xiàn)對測試儀、運料器或DIB的損害以及可能會中斷半導體制造操作。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到前述背景技術，本發(fā)明的一個目標是提供一種在半導體制造工廠里更換接口單元的改進方法。
前述和其它目標是這樣實現(xiàn)的ATE工作單元裝備有更換器，該更換器用于測試儀和運料單元之間的接口單元。這個更換器使得可以在運料單元和測試儀之間只有很小間隙的情況下更換接口單元。
在一個方面，本發(fā)明使得接口單元，例如DIB，易于安裝。更換器通過在平行于運料單元和測試儀之間配合接口的方向上的轉(zhuǎn)換將接口單元導向入方向?qū)?。然后，接口單元在垂直于配合接口的方向上移動，并且在由用作垂直于配合接口移動的接口單元的對準零件所形成的平面上的方向上具有良好的對準度?br> 在另一個方面，本發(fā)明使得接口單元易于移走。接口單元垂直于配合接口移動從而與對準零件脫離。然后，接口元件垂直于配合接口移動至可以由操作員將其輕易移走的位置。


通過參考下述更詳細的說明書以及附圖，可以更好地理解本發(fā)明，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的包括有一個DIB更換器的運料器的簡圖；圖2是圖1中DIB更換器更詳細的簡圖；圖3是一個帶有一個DIB更換器的工作單元在一個使用階段時的簡圖；圖4是一個工作單元沿著圖3中4-4線的橫截面視圖；圖5是一個示出DIB和DIB載體對準的簡圖。
具體實施例方式
圖1示出了適用于半導體制造操作的運料單元。這里示出了運料器100。運料器100將帶包裝的部件移動到測試系統(tǒng)(310，圖3)。
運料器100包括接口區(qū)域102，在此處運料器100接口至測試系統(tǒng)。運料器的接口區(qū)域典型地包括有機械對準和支承結(jié)構(gòu)，從而可以將測試儀對接到運料器。這里，接口區(qū)域102位于一個垂直平面上。所示的對準零件104用于對準運料器100和測試儀。
優(yōu)選地，對準零件形成了如名稱為“自動測試裝備的接口裝置”的美國專利5,821,764中所述的運動耦，這個專利以引用的方式包括于此。在這個專利中所描述的接口裝置將運料器和測試儀對準。另外，這個接口裝置可以產(chǎn)生一個力從而將測試儀拉向運料器并將其保持在適當?shù)奈恢谩?br> 接口區(qū)域102幫助在測試儀和運料器之間限定配合接口。一般來說，待測試的半導體設備在位于與該配合接口基本上平行的平面上時進行測試。
運料單元包括一個接口單元，在所示實例中，該接口單元是設備接口板(DIB)106。DIB 106包括多個用于形成與待測試半導體上導線的電連接的電觸點(510，圖5)。運料器100將部件運載至DIB 106，并且將設備壓入觸點510，從而與它們形成電接觸。DIB 106上還具有多個導電襯墊，這些導電襯墊形成與測試儀上多個觸點(416，圖4)的電接觸。
在半導體制造過程中，經(jīng)常需要安裝DIB或?qū)⑵湟谱?。DIB更換器組件110使這樣的一個DIB更換操作簡單并且快捷，并且不再需要使用任何專門的工具。
圖1示出了沒有附帶測試儀的運料器100。以使測試儀和運料器能夠分開的方式安裝測試儀，從而可以接近配合接口。一個將測試儀和運料器分開的優(yōu)選方法是將測試儀附著于操縱器上，使得測試儀可以移動。有利地，如果帶有這里所述的DIB更換器，那么只需測試頭的很小移動就可以更換DIB。并且，不需要將測試儀擺動出運料設備。在優(yōu)選實施例中要求的是垂直于配合接口的18英寸(45厘米)左右的間隔。
目前優(yōu)選的操縱器在我們的與本申請同日申請的名稱為“具有可控柔性的單軸操縱器”的待審的美國臨時申請60/373,065中進行了描述，該申請以參考的方式包括于此。這個操縱器類似于可以朝運料器滾動的推車。
圖2更詳細地示出了DIB更換器組件110。DIB更換器組件包括一個底部元件，在優(yōu)選實施例中其為擺臂210。擺臂210包括一個將DIB更換器組件110附著于運料器100上的附著機構(gòu)。該附著機構(gòu)可允許擺臂210將DIB 106從接口區(qū)域102上移開。在所示實施例中，附著機構(gòu)是一個鉸鏈。因此，擺臂210能將DIB 106旋轉(zhuǎn)離開接口區(qū)域102。
如同下述更詳細的描述中，鉸鏈212并不提供DIB 106與運料器100的精細對準。因此，并不需要鉸鏈212精確地加工。相反，優(yōu)選地是鉸鏈212具有某些間隙或柔性，以使得其不會限制其它對準零件的有效性。
擺臂210還包括能由希望進行DIB更換的操作員抓持的手柄214。擺臂210優(yōu)選地是足夠長，以使得當鉸鏈212附著于運料器100時，在DIB更換操作過程中操作員可以接近手柄214。
在沒有進行DIB更換操作時希望擺臂210固定于運料器100。在優(yōu)選實施例中，手柄214還作為一個閉鎖件，與一個放在運料器100上的互補部件(410，圖4)接合。
DIB 106安裝至擺臂210。這個安裝方式可以允許DIB 106相對于擺臂210移動并且可以完全地移走。在優(yōu)選實施例中，擺臂210包括若干線性軌道216。線性軌道216使得DIB 106可以沿著擺臂210的長度滑動。
在所示實施例中，DIB 106并不是直接地安裝在軌道216上。而是，DIB 106通過一個或多個其它平臺安裝在擺臂210上。這些平臺提供了DIB 106的機械支承，并且降低了在DIB更換操作過程中施加在DIB上的力。因為DIB通常易于損壞并且很昂貴，所以一般優(yōu)選地是使用這樣的中間平臺以避免損壞DIB。
在圖2中，所示DIB 106安裝在DIB平臺218上。在所示實施例中，DIB平臺218安裝在一個中間平臺(340，圖3)上。中間平臺340又安裝在軌道216上。在使用了一個中間平臺的地方，DIB平臺218將優(yōu)選地以允許其移動的方式安裝在中間平臺上。在優(yōu)選實施例中，DIB平臺218通過平行于軌道216的線性軌道安裝在中間平臺340上。
這樣，DIB平臺218、中間平臺340和擺臂210形成了一個伸縮組件。中間平臺的數(shù)目提高了伸縮組件的行程而無需提高收縮時組件的長度。伸縮量越大，DIB 106能從接口區(qū)域106移開的距離越長。在任何具體實施例中所需的移動量取決于測試儀的尺寸，因為優(yōu)選的是當伸縮組件完全伸展時，DIB 106移動得足夠遠以使得其易于被操作員接近。
伸縮組件優(yōu)選的包括允許操作員朝著或遠離配合區(qū)域移動DIB106的手柄。在圖2中，這個手柄以DIB平臺218上的手柄220的形式示出。
圖3示出了帶有處于伸展狀態(tài)的伸縮組件的DIB更換器組件110。在圖中，測試儀310與運料器100分開一個足夠的距離，以允許DIB更換器110的操作。
擺臂210從配合接口處擺動出去。中間平臺340伸出并且DIB平臺218同樣伸出。從圖3中可以看出，DIB組件218清除了測試儀310側(cè)面的障礙，從而使得可以易于接近DIB 106。優(yōu)選的，DIB平臺218能完全地從中間平臺340分離出去，從而使得可以在其位置上安裝帶有不同DIB 106的不同的DIB平臺218。
圖4示出了從圖3中4-4線所取的測試元件的側(cè)視圖。如圖中所示，擺臂210通過鉸鏈212安裝在運料器100上并且繞著鉸鏈212轉(zhuǎn)動。隨著擺臂轉(zhuǎn)動，其在離開配合接口的Z方向上移動DIB 106。
由于中間平臺340和DIB平臺218沿著由擺臂210限定的軸線滑動，DIB 106在平行于配合接口的X方向上移動。應當注意到的是，擺臂210無需與X方向?qū)蕪亩笵IB 106在X方向上從接口區(qū)域移動更遠。
從圖4中能看出DIB更換器110操作的某些特點。圖4示出了，DIB平臺218包含有多個用于將DIB 106與DIB平臺218對準的對準銷450。
對準銷412A和412B也用于將DIB平臺218與運料器100對準。如上所述，大多數(shù)DIB更換器110的部件并不是精確的部件。實際上優(yōu)選地是大多數(shù)部件中存在某些適應性，以便于對準銷412A和412B控制DIB 106的最終位置，保證其與運料器100正確地對準。對準銷412A和412B穿過DIB平臺218中的孔(512，圖5)。DIB平臺能沿著X軸線移動，因為其安裝在線性軌道上。例如鉸鏈212或線性軌道216等其它部件中的適應性允許足夠的調(diào)整，以使得DIB 106相對于運料器100具有最終精確的位置。
在圖4中，所示對準銷412A和412B具有一個“階梯”外形。尖端比底部窄。底部形成時具有一定的精確度。在制造尖端時需要的精確度較低，因為實際上是底部設定DIB 106的最終位置。對準銷412A和412B的尖端還必須比底部小，以使得當臂210繞著鉸鏈212樞軸轉(zhuǎn)動時其不會妨礙孔512的側(cè)面。如上所述，樞軸轉(zhuǎn)動的擺臂212在用字母Z指示的方向上移動DIB 106。然而，還有其它部件移動。
優(yōu)選地，對準銷的邊緣和孔512的側(cè)面實際上將在非常靠近最終對準點的位置成形，以毫無約束地與擺動運動的所有部件相適應。在一個優(yōu)選實施例中，對準銷的底部和孔512的側(cè)面彼此平行，并且與擺臂210樞軸轉(zhuǎn)動時由孔512繪出的弧線相切。通過使對準銷412A和412B的尖端遠比孔512窄，無需任何特殊的形狀來避免對準銷與孔512的側(cè)面之間的約束。
對準銷412A和412B還用于在所示實施例中形成與測試儀的對準。測試儀310包括帶有彈簧銷416的接口區(qū)域414。彈簧銷416與DIB 106電接觸。接口區(qū)域414包括有多個接納對準銷412A和412B的對準零件418。對準銷412A和412B能迫使接口區(qū)域414與DIB 106所對準的相同零件對準。這樣，一旦測試儀和運料器緊密對接，運料器、DIB和測試儀的相應部件就會正確地對準。
圖4還示出了，運料器100可以裝備有閉鎖件410，以防止DIB更換器組件的意外移動。閉鎖件410可以是任何已知的閉鎖機構(gòu)。例如，可以使用一個彈簧加載閉鎖件。
在一個優(yōu)選實施例中，手柄214用作閉鎖件的配合部件。閉鎖件410與手柄214接合從而將擺臂210保持在一個關閉的位置。然而，閉鎖件410也可以打開，讓擺臂210移動。
在測試儀310上也可以包括閉鎖件440。當擺臂210打開時，閉鎖件440與擺臂210上的互補零件相接合。閉鎖件440為DIB的更換提供了更大的穩(wěn)定性，但這對于本發(fā)明并不是很重要。
圖4示出了，當打開時，彈簧銷416受到保護而使利用DIB更換器組件110更換DIB的操作員不能接觸。這樣，就降低了彈簧銷受損的幾率。
轉(zhuǎn)到圖5，其中示出了DIB 106安裝到DIB平臺218上的其它細節(jié)。所示DIB 106帶有多個觸點510。對準孔514優(yōu)選地相對于觸點510精確地定位。根據(jù)DIB 106所用的材料，孔514可能具有硬化嵌入物，其用于防止孔在使用中變形并且防止DIB 106在對接過程中受損。通過將DIB 106置于對準銷450之上，DIB 106就放在DIB平臺218上并相對于它進行定位。
DIB平臺218包括若干對準孔512。如上所述，對準孔512與對準銷412A和412B相互作用以在對接過程中將DIB平臺218與運料器對準。DIB 106包括有若干與孔512同軸的孔514。然而，在優(yōu)選實施例中，孔514具有較大的直徑以使得它們不會接合對準孔412A和412B，從而避免將DIB平臺218從穿過DIB 106中移走所需的力，這可能會損壞DIB。
在操作中，DIB更換操作按以下步驟進行首先，測試儀310與運料器100分開，優(yōu)選地是通過在字母Z所指示的方向上移動測試儀310完成。
然后，操作員釋放閉鎖件410并擺動擺臂210。隨后操作員將擺臂210鎖閉到閉鎖件440。
下一步，操作員抓住手柄220并將DIB平臺218拉離測試儀310。隨著如圖2所示DIB組件的伸出，隨后操作員通過將DIB 106滑離銷450從而使其從DIB平臺218移走。操作員隨后可以將一個新的DIB 106滑動到銷450上。
操作員然后將DIB平臺推回到接口區(qū)域中。隨后，操作員釋放閉鎖件440，將擺臂210擺回并將其閉鎖至閉鎖件410。
將測試儀重新對接至運料器100從而完成操作。
這樣就能快速地更換DIB。并且，這個操作無需任何專門的工具。
在已經(jīng)描述了一個實施例之后，可以作出很多可替換的實施例或變型。例如，在優(yōu)選實施例中，DIB放在運料器上。這并不是要將本發(fā)明限制于這樣的一個構(gòu)造。可替換地，可以將DIB更換器放在測試儀上。
而且，對于DIB更換器的部件沒有描述任何具體的材料。不要求任何特殊的材料。本發(fā)明的部件可以由任何在運行期間能承受所受的力的合適材料制成。準確的材料可以根據(jù)標準工程實踐進行選擇，并且取決于DIB的尺寸以及與自動測試系統(tǒng)相關的其它因素。然而，可以預見DIB更換器的大多分組件是經(jīng)過機械加工的金屬。
另外，所述鉸鏈212是一個簡單的回轉(zhuǎn)鉸鏈。這個鉸鏈可以包括更復雜的運動。例如，鉸鏈212可以允許擺臂在樞軸轉(zhuǎn)動之前從運料器上移走。
而且，已經(jīng)示出了，在DIB 106和測試儀上觸點之間形成良好電連接所需的力是通過利用安裝硬件將測試儀拉離運料器而得到的?？蛇x地，也可以利用真空將DIB拉到測試儀上等。
另外，根據(jù)測試系統(tǒng)和DIB的設計，可能不需要再增加一個分開的DIB平臺218。很多DIB在制造時帶有了DIB增強件或其它適于用作DIB平臺218的類似裝置。相反地，DIB可以包括一個增強件或其它支承結(jié)構(gòu)。支承結(jié)構(gòu)，而不是印刷電路板本身，可以附著在DIB平臺218上。
而且，應當理解到，在現(xiàn)在的優(yōu)選實施例中，可以手工地更換DIB。然而，由操作員手工進行的任何步驟或所有步驟都可以由機械裝置進行。
因此，本發(fā)明只應當由所附的權利要求的主旨和范圍來限定。
權利要求
1.一種包括適于更換接口單元的分組件的自動測試系統(tǒng)，該分組件包括a)具有第一末端和一個第二末端的底部，該第一末端可移動地附著于自動測試系統(tǒng)上；b)至少一個與所述底部元件滑動耦合的平臺；c)可移動地附著于平臺上的接口單元。
2.如權利要求1所述的自動測試系統(tǒng)，其中底部元件的第一末端可樞軸轉(zhuǎn)動地耦合到自動測試系統(tǒng)上。
3.如權利要求1所述的自動測試系統(tǒng)，其中該平臺包括多個對準銷，接口單元包括多個孔，并且接口單元通過穿過孔的對準銷而可移動地附著于平臺上。
4.如權利要求1所述的自動測試系統(tǒng)，其中所述至少一個平臺包括至少兩個平臺，由此底部元件和所述至少兩個平臺形成伸縮分組件。
5.如權利要求1所述的自動測試系統(tǒng)，其中自動測試系統(tǒng)包括原料運料器和測試儀，且底部元件可移動地附著于該原料運料器上。
6.如權利要求1所述的自動測試系統(tǒng)，其還包括位于自動測試系統(tǒng)上的對準零件以及位于平臺上的互補的對準零件，由此通過自動測試系統(tǒng)和平臺上對準零件的接合，平臺相對于自動測試系統(tǒng)進行定位。
7.如權利要求6所述的自動測試系統(tǒng)，其中自動測試系統(tǒng)上的對準零件包括至少一個對準銷，并且平臺上的對準零件包括至少一個孔。
8.如權利要求1所述的自動測試系統(tǒng)，其包括運料器和測試儀，并且其中接口單元包括DIB。
9.如權利要求8所述的自動測試系統(tǒng)，其中底部元件通過鉸鏈可移動地附著于運料器上。
10.如權利要求9所述的自動測試系統(tǒng)，其還包括有位于運料器上的閉鎖件，該閉鎖件被定位以將底部元件保持與運料器緊鄰。
11.如權利要求9所述的自動測試系統(tǒng)，其還包括若干位于運料器和所述至少一個平臺上的對準零件，由此通過運料器和平臺上對準零件的接合，DIB與運料器對準。
12.一種利用ATE制造半導體設備的方法，該ATE包括在配合區(qū)域相配合的運料單元和測試儀，以及位于配合區(qū)域中的接口單元，該ATE還包括用于定位接口單元的分分組件，該方法包括(a)伸出該分分組件以露出附著點；(b)將接口單元附著在該附著點上；(c)對伸出的分組件進行收縮；(d)移動所述分組件使其與ATE上的對準零件相接合，由此將接口單元相對于ATE進行定位。
13.如權利要求12所述的方法，其中所述分組件的附著無需工具。
14.如權利要求12所述的方法，其中所述分組件的移動包括所述分組件的樞軸轉(zhuǎn)動。
15.一種利用ATE制造半導體設備的方法，該ATE包括在配合區(qū)域相配合的運料單元和測試儀，以及位于配合區(qū)域中的接口單元，該ATE還包括用于定位接口單元的分組件，該方法包括a)移動該分組件以將接口單元與配合區(qū)域分開；b)沿著所述分組件滑動接口單元直到露出接口單元；c)將接口單元從所述分組件移走。
16.如權利要求15所述的方法，其還包括，在移動所述分組件之前，將輸送單元與測試儀分開。
17.如權利要求15所述的方法，其中所述分組件的移動包括所述分組件的樞軸轉(zhuǎn)動。
18.如權利要求15所述的方法，其中接口單元包括用于運料器的DIB。
19.如權利要求15所述的方法，其中所述移走包括不使用工具的移走。
20.如權利要求15所述的方法，其還包括附著不同的接口單元，將接口單元滑入配合區(qū)域并轉(zhuǎn)動所述分組件直到不同的接口單元位于配合區(qū)域中。
全文摘要
一種用于幫助自動測試系統(tǒng)更換接口單元的分組件。所公開的實施例示出了帶有運料器和測試儀的自動測試系統(tǒng)。接口單元是設備接口板(DIB)。這個分組件可以使得DIB易于接近，而且能與測試系統(tǒng)正確地對準。無需專門的工具就能更換DIB。
文檔編號G01R31/28GK1646931SQ03808609
公開日2005年7月27日 申請日期2003年4月14日 優(yōu)先權日2002年4月16日
發(fā)明者尼爾·R·本特利, 邁克爾·A·丘, 韋恩·佩蒂托 申請人:泰拉丁公司