DE10246232B4 - Testvorrichtung mit Beladevorrichtung - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Testvorrichtung mit Beladevorrichtung, die einen Chuck aufweist, der eine Auflagefläche für ein Testsubstrat, bestehend aus Substratträger und zu testendem Bauelement aufweist und mit einem Chuckantrieb versehen ist. Mittels des Chuckantriebes ist der Chuck in einem Arbeitsbereich verfahrbar. Weiterhin ist ein Aufnahmemittel für die Aufnahme von Testsubstraten vorgesehen, das von einem Arbeitsbereich des Chucks zu einer Aufnahmeposition außerhalb des Arbeitsbereiches verfahrbar ist.
- Testsubstrate bestehen aus einem Substratträger, auf dem zu testende Bauelemente angeordnet sind. Solche Bauelemente können Halbleiterchips darstellen. Werden diese Halbleiterchips noch auf der Halbleiterscheibe befindlich, also im Scheibenverband, getestet, dann stellt die Halbleiterscheibe selbst den Substratträger dar. Testsubstrate können jedoch auch andere Bauelemente sein, wie vereinzelte Halbleiterchips, Hybridbauelemente, mikromechanische Bauelemente und dergleichen. Die Testsubstrate werden dann beim Testen auf dem Substratträger angeordnet. Jeder Substratträger weist eine glatte und ebene Unterseite zur Auflage auf die Auflagefläche des Chucks auf.
- Zum Testen von Testsubstraten, wie beispielsweise von Halbleiterchips im Scheibenverband auf Halbleiterscheiben, so genannten Wafern, d. h. zum Prüfen der Funktionssicherheit der Halbleiterchips werden diese mit Kontaktiernadeln kontaktiert, dann über diese Kontaktiernadeln mit elektrischen Signalen beaufschlagt und die elektrische Reaktion gemessen. Dabei besteht auch die Möglichkeit, die optische Reaktion der Halbleiterchips auf die elektrischen Signale oder die elektrische Reaktion auf eine Beaufschlagung der Halbleiterchips mit Licht- oder anderer Strahlung zu messen. Ein derartiges Testen geschieht in Testvorrichtungen, sogenannten Probern. Darin werden die Halbleiterscheiben auf eine Waferaufnahme, einem so genannten Chuck abgelegt und auf diesem gehalten. Der Chuck befindet sich auf einem Kreuztisch, wodurch die Halbleiterscheibe relativ zu den Kontaktiernadeln positioniert werden kann.
- Testvorrichtungen werden zum Testen von Testsubstraten unter unterschiedlichsten Umgebungsbedingungen eingesetzt. Zur Realisierung dieser Umgebungsbedingungen ist der Chuck mit einen Gehäuse umgeben, in dem er sich frei bewegen kann. Durch dieses Gehäuse kann eine kontrollierte Atmosphäre eingestellt werden. Auch kann das Gehäuse der Abschirmung vor ungewünschter elektromagnetischer Strahlung dienen.
- Der Chuck dient nicht nur der Aufnahme der Testsubstrate, sondern er hat darüber hinaus noch mehrere Funktionen zu erfüllen, wie Heizen oder Kühlen der Testsubstrate oder Einstellung eines kontrollierten Potentials. Hierzu ist der Chuck mit Medienleitungen zum äußeren Anschluss an entsprechende Medienquellen versehen.
- Wie die Gestaltung der Testvorrichtung auch gewählt ist, muss der Chuck vor dem Testen mit einem Testsubstrat versehen, d. h. beladen werden. Hierfür werden Beladevorrichtungen verwendet. Eine Beladevorrichtung ist an einer Testvorrichtung der Firma Cascade Microtec Inc. bekannt, bei der auf dem Kreuztisch ein Führungsschlitten vorgesehen ist, mittels dem der Chuck von dem Kreuztisch gelöst und aus dem Gehäuse herausgefahren werden kann. Hierfür ist in dem Gehäuse eine Klappe vorgesehen, die den Austritt des Chucks erlaubt.
- Zum Beladen wird der Chuck auf dem Führungsschlitten durch die Klappe hindurch aus dem Gehäuse bis zu einer Aufnahmeposition herausgefahren. Die Aufnahmeposition befindet sich an einer Seite der Testvorrichtung, an der eine Bedienperson üblicherweise steht. In dieser Aufnahmeposition wird eine Halbleiterscheibe mittels einer Pinzette aufgelegt. Anschließend wird der Chuck wieder eingefahren, bis er seine Position über dem Kreuztisch wieder eingenommen hat, um dann anschließend mit dem Kreuztisch zur Positionierung der Kontaktiernadeln verfahren zu werden. Nach dem Einfahren des Chucks wird die Klappe wieder geschlossen. Bei dieser Lösung stellt der Chuck selbst das Aufnahmemittel dar, das von dem Arbeitsbereich des Chucks in die Aufnahmeposition gefahren wird. Hier wird im übrigen vor Herausfahren des Chucks zur Aufnahmeposition die Position des Chucks innerhalb seines Arbeitsbereiches eingenommen, die am nächsten zur Aufnahmeposition liegt, um die Verfahrwege so kurz wie möglich zu halten.
- Nachteilig ist bei dieser Lösung zum einen, dass der Chuck relativ lange Verfahrwege zu absolvieren hat. Dabei müssen alle Medienleitungen der langen Bewegung des Chucks folgen und selbst relativ lang gestaltet werden. Insbesondere Kältemittelleitungen sind relativ steif und behindern somit die Herausfahrbewegung des Chucks aber auch die Bewegung des Chucks auf dem Kreuztisch. Dies beeinträchtigt die Genauigkeit der Bewegung.
- Zum anderen ist es nachteilig, dass der Chuck von dem Kreuztisch lösbar sein muss, da dies zusätzliche Instabilitäten und damit Ungenauigkeiten mit sich bringt.
- Zum dritten stellt es sich als nachteilig dar, dass bei dieser Lösung der Chuck auch in dem Falle, dass er Kühlfunktionen wahrzunehmen hat, aus dem Gehäuse herausgefahren werden muss. Dabei wird er nämlich der freien Umgebungsatmosphäre ausgesetzt. Aus dieser wird sich Feuchtigkeit auf dem kalten Chuck niederschlagen, was zu einem äußerst unerwünschten Feuchtigkeitseintrag in das Gehäuse führt.
- Eine andere Beladevorrichtung ist aus
US 5 077 523 A bekannt, bei der der Chuck ebenfalls mittels eines Führungsschlittens in die Aufnahmeposition bewegbar ist, so dass eine Halbleiterscheibe mittels eines schwenkbaren Arms und durch eine öffenbare Klappe hindurch auf dem Chuck auflegbar ist. Auch in dieser Ausgestaltung müssen alle Medienleitungen der langen Bewegung des Chucks folgen und selbst relativ lang gestaltet werden. - Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Genauigkeit der Bewegung des Chucks zu erhöhen. Bei Testvorrichtungen mit einer kontrollierten Atmosphäre besteht außerdem die Aufgabe, eine Exposition des Chucks an die freie Atmosphäre zu vermeiden.
- Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Schlitten vorgesehen ist, der zwischen einer Chuck-nahen Position, bei der sich der Chuck in einer Position innerhalb des Arbeitsbereiches befindet, und der Aufnahmeposition verfahrbar ist. Dabei ist der Schlitten mit einer Halterung versehen, in der das Testsubstrat zumindest mittelbar so einsetzbar ist, dass das Testsubstrat in der Chuck-nahen Position des Schlittens über dem Chuck liegt. Die Halterung und der Chuck sind in der Chuck-nahen Position des Schlittens relativ zueinander vertikal beweglich.
- Damit kann der Schlitten von seiner Chuck-nahen Position in die Aufnahmeposition fahren. Dort wird er mit einem Testsubstrat versehen. Dies kann derart geschehen, dass das Testsubstrat direkt in die Halterung eingelegt wird. Es ist aber auch möglich, dass das Testsubstrat durch Zwischenschalten weiterer Mittel mit der Halterung verbunden wird.
- Ist die Halterung somit zumindest mittelbar mit einem Testsubstrat versehen, kann der Schlitten wieder von der Aufnahmeposition in die Chuck-nahe Position fahren. Damit gelangt das Testsubstrat über die Aufnahmefläche des Chucks. Durch die Relativbewegung zwischen Chuck und der Halterung gelangt die Aufnahmefläche in Kontakt mit der Unterseite des Testsubstrats, wodurch das Testsubstrat an den Chuck übergeben wird.
- Damit wird erreicht, dass eine Bewegung des Chucks, die zu den geschilderten Nachteilen des Standes führt, vermieden wird.
- In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Arbeitsbereich des Chucks mit einem Gehäuse umgeben ist. Dabei liegt die Aufnahmeposition außerhalb des Gehäuses. In dem Gehäuse ist eine Öffnung vorgesehen, die mit einer Klappe verschließbar ist. Mit diesem Gehäuse wird eine kontrollierte Umgebung um den Chuck geschaffen, die das Testen des Testsubstrats unter verschiedenen Bedingungen, wie Tiefsttemperatur oder Vakuum zu ermöglichen. Es ist erforderlich, dass die kontrollierte Umgebung während des Testens eingestellt wird. Dies wird dadurch gewährleistet, dass die Klappe nach Einfahren des Testsubstrats in das Gehäuse wieder geschlossen werden kann. Das Bestücken der Halterung mit einem Testsubstrat kann dagegen an freier Atmosphäre, vorzugsweise an der Bedienseite der Testvorrichtung geschehen.
- In einer Ausführungsform weist der Schlitten einen eigenen Schlittenantrieb auf, der mit dem Chuckantrieb verbunden ist. Damit können geringe Verfahrwege des Schlittens dadurch realisiert werden, dass bei einer Ausgabe oder einer Aufnahme eines Testsubstrats der Chuck in eine Position fährt, die möglichst nahe an der Aufnahmeposition liegt. Dann kann der Schlitten von dieser nahen Position in die Aufnahmeposition fahren.
- In einer anderen Ausführung ist vorgesehen, dass der Schlitten einen Schlittenantrieb aufweist, der mit dem Gehäuse verbunden ist. Damit wird der Schlittenantrieb von dem Chuck vollkommen entkoppelt. Zur Übergabe von Testsubstraten fährt dann der Chuck in eine definierte Position, die die Chuck-nahe Position für den Schlitten darstellt. In dieser Position wird der Chuck dann gehalten, bis die Übergabe erfolgt ist.
- Zur Realisierung der vertikalen Relativbewegung zwischen Halterung und Chuck ist in einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Schlitten oder der Schlittenantrieb mit einem eigenen Vertikalantrieb versehen ist, mit dem der Schlitten relativ zum Chuck vertikal beweglich ist. Die vertikale Relativbewegung kann andererseits ohne einen eigenen Vertikalantrieb des Schlittens durch eine Vertikalbewegung des Chucks realisiert werden, da der Chuck stets horizontal wie vertikal beweglich gestaltet ist, also in der Regel einen eigenen Vertikalantrieb aufweist.
- Um zu gewährleisten, dass der Zugang zur Oberfläche der Testsubstrate nicht behindert wird, ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass der Schlitten unterhalb einer Ebene angeordnet ist, in der die Auflagefläche liegt.
- In einer günstigen Ausgestaltung der Erfindung ist zur einfachen Realisierung des Schlittens vorgesehen, dass dieser aus mindestens einer seitlich neben dem Chuck angeordneten Teleskopschiene besteht. In diese Teleskopschiene ist dann die Haltung einzubringen, die im Falle einer Teleskopschiene an dieser hängt. Günstig ist es dabei auch beispielsweise zwei Teleskopschienen vorzusehen, zwischen denen sich die Halterung erstreckt, damit eine einseitige Hebelwirkung auf eine einzelne Teleskopschiene vermieden werden kann.
- In einer Variante der mittelbaren Aufnahme des Testsubstrats in der Halterung ist vorgesehen, dass die Halterung mit einer Pinzettenhalterung zur Aufnahme einer das Testsubstrat haltenden Pinzette versehen ist. Weiterhin weist der Chuck mindestens drei Hubstiften auf, die senkrecht zur Auflagefläche zwischen einer ersten Position, in der jede Stiftspitze an dem oberen Ende jedes Stiftes in oder unter der Auflagefläche und einer zweiten Position, in der jede Stiftspitze um einen Betrag über der Auflagefläche liegt, beweglich sind.
- Testsubstrate werden üblicher Weise mit Pinzetten gehandhabt. Diese Pinzetten untergreifen die Testsubstrate an der Unterseite mit einer Vakuumsaugfläche. Diese Saugfläche wird dann mit Vakuum beaufschlagt. Dies kann beispielsweise durch eine Vakuumpumpe in der Pinzette geschehen. Damit wird jeder manuelle Kontakt, der immer mit einer erhöhten Bruch- oder Verschmutzungsgefahr verbunden ist, vermieden. Eine derartige Pinzette kann nun direkt in die Halterung eingelegt werden. Dort wird sie zusammen mit dem Testsubstrat über die Aufnahmefläche des Chucks gefahren. Durch die vertikale Relativbewegung zwischen Halterung und Chuck gelangt die Unterseite des Testsubstrats in Kontakt mit den Spitzen der Hubstifte, die sich in ihrer zweiten, also der herausgefahrenen Position befinden. Damit kann die Pinzette von dem Testsubstrat, z. B. durch eine Belüftung der Vakuumsaugfläche, gelöst werden.
- Zweckmäßigerweise werden sich die Mittel, die ein Losen der Pinzette von dem Testsubstrat bewirken, auch bei eingefahrenem Schlitten, d. h. wenn sich dieser in der Chuck-nahen Position befindet, in der Nähe der Aufnahmeposition befinden, also von einer Bedienperson leicht zu handhaben sein. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die Pinzette einen verlängerten Schaft, vorzugsweise mit einer Länge, die größer als der Verfahrweg des Schlittens ist, aufweist. An diesem Schaft können dann entsprechende Bedienmittel, beispielsweise ein Ventil oder ein Betätigungsmittel für ein Ventil, oder andere Entriegelungsmittel angeordnet sein.
- Nach dem Lösen der Pinzette kann diese von dem Testsubstrat entfernt werden, da die ausgefahrenen Stifte einen Abstand zwischen der Auflagefläche und der Unterseite des Testsubstrats einstellen, In diesem Zwischenraum ist dann die Pinzette frei beweglich und kann herausgezogen werden. Dies kann mittels des Schlittens, an dessen Halterung die Pinzette noch befestigt ist geschehen, Der Schlitten kann somit die Pinzette wieder an die Aufnahmeposition bringen, wo die Bedienperson die Pinzette wieder aus der Halterung löst. Der Schlitten wird anschließend wieder eingefahren.
- Nach Entfernen der Pinzette unter dem Testsubstrat werden die Hubstifte in ihre erste Position gebracht, wodurch die Unterseite des Testsubstrats in Kontakt mit der Auflagefläche gelangt. Damit ist der Chuck mit dem Testsubstrat beladen. Zum Herausfahren des Testsubstrats wird in umgekehrter Reihenfolge verfahren.
- Insbesondere bei einer Anordnung des Schlittens unter der Ebene der Auflagefläche ist es zweckmäßig, die Pinzettenhalterung mit einer vertikalen Stütze zu versehen, wobei die Pinzettenhalterung einen vertikalen Abstand von dem Schlitten aufweist. Damit wird gewährleistet, dass das Testsubstrat durch die Pinzette in der Höhe der Auflagefläche gehalten wird.
- In einer anderen Variante der Aufnahme des Testsubstrats durch die Halterung ist vorgesehen, dass der Chuck aus einem Chuckkörper mit einer Chuckfläche und einer auf die Chuckfläche aufliegenden Chuckplatte besteht, die mit der Auflagefläche versehen ist und die von dem Chuckkörper lösbar ist. Die Chuckplatte weist mindestens drei über die Chuckfläche überstehende Nasen auf. Die Halterung weist eine Öffnung auf, die eine der Chuckfläche ähnliche Öffnungsfläche derart aufweist, dass die Halterung in der Chuck-nahen Position den Chuckkörper zumindest teilweise berührungsfrei mit einem Abstand umgreift, der kleiner ist als der Überstand der Nasen über die Chuckfläche.
- Durch die Öffnungsfläche ist die Halterung bei zumindest teilweisem Umgreifen des Chucks relativ zum Chuck vertikal beweglich. Wird nun eine vertikale Relativbewegung ausgeführt, so greift die Halterung unter die Nasen der Chuckplatte und hebt diese von der Chuckfläche ab. Nunmehr kann die Bewegung des Schlittens zur Aufnahmeposition hin erfolgen. An dieser Aufnahmeposition wird dann auf die auf der Chuckplatte befindlichen Auflagefläche ein Testsubstrat aufgelegt. Anschließend wird der Schlitten mit Halterung, Chuckplatte und Testsubstrat wieder in die Chuck-nahe Position gebracht. Dort wird dann wieder durch Ausführen einer vertikalen Relativbewegung die Chuckplatte mit dem auf der Auflagefläche aufliegenden Testsubstrat auf die Chuckfläche aufgelegt. Damit ist der Chuck mit dem Testsubstrat beladen.
- Auch bei dieser Lösung ist es nicht erforderlich, den gesamten Chuck zu bewegen, weshalb die eingangs geschilderten Nachteile des Standes der Technik vermieden werden können.
- Eine Möglichkeit der Gestaltung der Chuckplatte besteht darin, dass die Nasen mit der Chuckplatte einstückig verbunden sind.
- In einer anderen Variante können die Nasen separate Bauteile darstellen, die mit der Chuckplatte fest verbunden sind.
- Zweckmäßiger Weise wird die Halterung bei der Variante mit der Chuckplatte derart ausgeführt, dass die Halterung aus einer Platte besteht, in der die Öffnungsfläche eingebracht ist.
- In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Chuck wiederum aus einem Chuckkörper mit einer Chuckfläche und einer auf die Chuckfläche aufliegenden Chuckplatte besteht, die mit der Auflagefläche versehen ist und die von dem Chuckkörper lösbar ist. In diesem Falle weist die Chuckplatte an ihrer Unterseite erste Haltemittel auf, die in zweite Haltemittel, die mit dem Chuck verbunden sind, lösbar eingreifen. Der Schlitten ist von der Aufnahmeposition von außen einschiebbar. Dabei weist der Schlitten ein drittes Haltemittel auf, das in ein viertes Haltemittel an der Chuckplatte lösbar eingreift.
- In diesem Falle wird der Schlitten außerhalb der Testvorrichtung gelagert und nur zum Beladen eingeschoben. Damit werden beispielsweise Feuchtigkeitseinträge durch den Schlitten vermieden, wenn dieser beispielsweise in dem Gehäuse während des Testens kalt würde.
- In einer anderen Ausgestaltung mit einem einschiebbaren Schlitten ist vorgesehen, dass der Substratträger an seiner Unterseite erste Haltemittel aufweist, die in zweite Haltemittel, die mit dem Chuck verbunden sind, lösbar eingreifen. Der Schlitten ist von der Aufnahmeposition von außen einschiebbar und weist ein drittes Haltemittel auf, das in ein viertes Haltemittel an dem Substratträger lösbar eingreift.
- Hier zeigt sich der Vorteil insbesondere darin, dass die Testsubstrate außerhalb der Testvorrichtung vorbereitet werden können. So kann beispielsweise ein Substratträger mit mehreren zu testenden Bauelementen bestückt werden.
- Weiterhin ist bei beiden Ausführungsformen eines von außen einschiebbaren Schlittens vorgesehen, dass das erste Haltemittel aus einer Führungsnut besteht, in die ein Haltestift als zweites Haltemittel eingreift oder umgekehrt. Damit kann ein Halten der Chuckplatte oder des Substratträgers auf dem Chuckkörper oder dem Chuck bereits durch das Einschieben des Schlittens realisiert werden.
- Es ist zweckmäßig, dass die Führungsnut einen die Führungsnutbreite im Randbereich der Führungsnut zu einem Schlitz verringernden Nutrand aufweist und der Haltestift eine pilzartigen Kopf aufweist, der unter den Nutrand der Führungsnut greift, wobei der Haltestift in dem Schlitz längsbeweglich ist.
- Durch eine solche Führungsnutgestaltung wird einerseits eine seitliche Halterung realisiert, als auch die Chuckplatte oder der Substratträger nach oben hin arretiert. Damit kann eine durch den Chuck oder den Chuckkörper ausgelöste vertikale Relativbewegung genutzt werden, um eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Substratträger und Chuck oder zwischen Chuckkörper und Chuckplatte eingestellt werden. Hierzu wird lediglich der Chuckkörper oder der Chuck nach oben gefahren und drückt entsprechend gegen die Chuckplatte oder den Substratträger. Da diese durch den über den Nutrand der Führungsnut und damit korrespondierend über den Kopf nach unten gehalten werden, entsteht eine Andruckkraft. Diese kraftschlüssige Verbindung erhöht wiederum den Wärmekontakt zwischen den Bauteilen.
- Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Chuckplatte oder der Substratträger an ihren von der Aufnahmeposition aus gesehen rechten und linken Seite Führungslängsseiten aufweisen, die zu der Bewegungsgeraden zwischen Aufnahmeposition und Chuck-naher Position parallel verlaufen. Der Schlitten weist zwei innere Führungsschienen auf, in denen die Führungslängsseiten einschiebbar sind. Relativ zur Aufnahmeposition festgelegt sind äußere Führungsschienen vorgesehen, in die der Schlitten in einer Einschubebene einschiebbar ist.
- Somit wird es möglich, den Schlitten zusammen mit Substratträger und/oder Chuckplatte auf den äußeren Führungsschienen von der Aufnahmeposition zu der Chuck-nahen Position zu schieben. Dort wird der Substratträger oder die Chuckplatte über die ersten und zweiten Haltemittel festgehalten. Danach kann der Schlitten wieder herausgezogen werden, wobei der Schlitten wieder in den äußeren Führungsschienen gleitet. Dabei wird die Chuckplatte oder der Substratträger aus dem Schlitten herausgezogen, wobei deren Führungslängsseiten in den inneren Führungsschienen gleiten.
- Insbesondere ist es hierbei günstig, dass vier Haltestifte mit nach oben gerichteten Köpfen und zwei zur Bewegungsgeraden parallel liegende Führungsnuten vorgesehen sind. Dabei korrespondieren mit jeder Führungsnut je zwei Haltestifte. Die Haltestifte sind vertikal beweglich mit dem Chuck oder dem Chuckkörper verbunden und federbelastet in ihre untere Position gezogen. Beim Schieben der Führungsnuten auf die Haltestifte stützen sich die Bodenflächen der Führungsnuten auf den obersten Punkten der Köpfe unter Lösung der Führungslängsseiten von den inneren Führungsschienen ab.
- Damit wird erreicht, dass beim Einschieben Substratträger oder Chuckplatte auf die Köpfe aufgeschoben werden und sich dabei die Führungslängsseiten von den inneren Führungsschienen lösen. Dies erleichtert das Herausgleiten des Substratträgers oder der Chuckplatte aus dem Schlitten.
- Das dritte Haltemittel ist von dem vierten Haltemittel von außen lösbar. Während des Herausziehens des Substratträgers oder der Chuckplatte muss notwendiger Weise eine Verbindung des dritten und vierten Haltemittels bestehen, um eine entsprechende Zugkraft ausüben zu können. Zweckmäßigerweise wird während des Einschiebens ebenfalls eine Verbindung zwischen dritten und vierten Haltemittel hergestellt. Beim Erreichen der Chuck-nahen Position können dann die dritten und vierten Haltemittel von außen voneinander gelöst werden.
- Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt
-
1 eine Draufsicht auf eine Testvorrichtung mit Beladevorrichtung in einer ersten Variante mit einer Pinzette, -
2 eine Seitenansicht der Testvorrichtung gemäß1 und -
3 eine Perspektivdarstellung einer Testvorrichtung mit einer Beladevorrichtung in einer zweiten Variante mit einer Chuckplatte. -
4 eine Seitenansicht in einer Teilschnittdarstellung einer Testvorrichtung gemäß3 mit der Chuckplatte in Chuck-naher Position, -
5 eine Seitenansicht in einer Teilschnittdarstellung einer Testvorrichtung gemäß3 mit der Chuckplatte in Aufnahmeposition, -
6 eine Draufsicht auf eine Testvorrichtung gemäß3 mit der Chuckplatte in Chuck-naher Position, -
7 eine Draufsicht auf eine Testvorrichtung gemäß3 mit der Chuckplatte in Aufnahmeposition, -
8 eine erfindungsgemäße Testvorrichtung mit einschiebbarem Schlitten in Perspektivdarstellung, -
9 einen einschiebbaren Schlitten in Perspektivdarstellung, -
10 einen Substratträger in Perspektivdarstellung, -
11 eine Darstellung der Unterseite des Substratträgers in Perspektivdarstellung, -
12 einen Schlitten mit eingesetztem Substratträger in Perspektivdarstellung und -
13 einen Chuck mit zweiten Halteelementen in perspektivischer Prinzipdarstellung. - Wie in den
1 bis7 dargestellt, weist eine Testvorrichtung1 einen Chuck2 auf, der mit einer Auflagefläche3 für eine Halbleiterscheibe4 als Testsubstrat versehen ist. - Der Chuck
2 ist mit einem Chuckantrieb5 versehen, mittels dem der Chuck2 in einem Arbeitsbereich6 verfahrbar ist. Der Arbeitsbereich6 des Chucks2 ist mit einem Gehäuse7 umgeben, das an seiner Bedienseite8 eine Öffnung9 aufweist, die mit einer Klappe10 verschließbar ist. - An dem Chuck
2 ist ein Schlitten11 angebracht, der zwischen einer Chuck-nahen Position12 , bei der sich der Chuck2 in einer Position innerhalb des Arbeitsbereiches6 befindet, und der Aufnahmeposition13 durch die Öffnung9 in dem Gehäuse7 hindurch verfahrbar ist. Der Schlitten11 besteht aus zwei seitlich neben dem Chuck2 angeordneten Teleskopschienen14 , die unterhalb einer Ebene angeordnet sind, in der die Auflagefläche3 liegt. Der Schlitten11 weist weiterhin einen Schlittenantrieb15 auf, der mit dem Chuckantrieb5 verbunden ist. - Der Schlitten
11 ist mit einer Halterung16 versehen. - Wie in den
1 und2 dargestellt, ist die Halterung16 mit einer Pinzettenhalterung17 zur Aufnahme einer die Halbleiterscheibe4 haltende Pinzette18 versehen. In dem Chuck2 sind drei Hubstifte19 angeordnet. Diese sind senkrecht zur Auflagefläche beweglich. - Die Pinzettenhalterung
17 ist mit einer vertikalen Stütze20 versehen, wodurch die Pinzettenhalterung17 einen vertikalen Abstand21 zu dem Schlitten11 aufweist und damit die Halbleiterscheibe4 mit einem geringen Abstand über den Spitzen der Hubstifte19 liegt. - Die Pinzette
18 ist mit einer Vakuumsaugfläche22 versehen, die die Unterseite der Halbleiterscheibe4 untergreift. In die Vakuumsaugfläche22 sind Vakuumrillen23 eingebracht, die mit Vakuum beaufschlagt werden können. Hierzu ist in einem Schaft24 der Pinzette18 ein Drei-Wege-Ventil25 angeordnet. Dieses Ventil ist mit einem Vakuumanschluss26 an eine nicht näher dargestellte Vakuumquelle angeschlossen und an den anderen Seiten mit den Vakuumrillen23 und mit der freien Atmosphäre verbunden. Durch Schalten des Ventils25 kann die Vakuumsaugfläche19 die Halbleiterscheibe4 ansaugen oder es kann die Vakuumsaugfläche22 belüftet werden. - Zusätzlich kann die Pinzette
18 auch mit einem nicht näher dargestellten Drehteller versehen werden, um die Halbleiterscheibe4 auch in ihrer Winkellage auszurichten. Der Drehteller ist in einem ebenfalls nicht dargestellten Luftlager gelagert, dass auch mit Vakuum beaufschlagt werden kann, so dass eine Spannwirkung eintritt. Nach Beendigung des Ausrichtvorganges kann dann dieser Drehteller mit Vakuum festgespannt werden. - Diese Pinzette
18 wird nun direkt in die Pinzettenhalterung17 eingerastet. Dort wird sie zusammen mit der Halbleiterscheibe4 über die Auflagefläche3 des Chucks gefahren. Die vertikale Relativbewegung zwischen Halterung16 und Chuck2 wird durch eine Vertikalbewegung der Halterung16 realisiert. Durch ein vertikales Absenken der Halterung16 gelangt die Unterseite der Halbleiterscheibe4 in Kontakt mit den Spitzen der Hubstifte19 , die sich in einer definierten Position oberhalb der Chuckoberfläche befinden. Damit kann die Pinzette18 von der Halbleiterscheibe4 , gelöst werden. Dies geschieht durch eine Belüftung der Vakuumsaugfläche22 , indem die Bedienperson27 das Drei-Wege-Ventil25 in eine Stellung bringt in der die Vakuumrillen23 mit der freien Atmosphäre verbunden werden. - Damit dieses Lösen von der Bedienperson
27 problemlos vorgenommen werden kann, hat der Schaft24 eine solche Länge, dass das Drei-Wege-Ventil25 in der Lage, in der sich der Schlitten11 in der Chuck-nahen Position befindet, von außen, also außerhalb des Gehäuses7 zugänglich ist. - Nach dem Lösen der Pinzette
18 kann diese von der Halbleiterscheibe4 entfernt werden, da die ausgefahrenen Hubstifte19 einen Abstand zwischen der Auflagefläche3 und der Unterseite der Halbleiterscheibe4 einstellen. In diesem Zwischenraum ist dann die Pinzette18 frei beweglich und kann herausgezogen werden. Dies erfolgt wiederum mittels des Schlittens11 , an dessen Halterung16 die Pinzette18 über die Pinzettenhalterung17 noch befestigt ist. Der Schlitten11 bringt somit die Pinzette18 wieder an die Aufnahmeposition13 , wo die Bedienperson27 die Pinzette18 aus der Pinzettenhalterung17 löst. Nach Zurückfahren des Schlittens11 in seine Chuck-nahe Position12 wird die Klappe10 geschlossen. - In der in
3 dargestellten Variante besteht der Chuck2 in nicht näher dargestellter Weise aus einem Chuckkörper28 mit einer Chuckfläche29 und einer auf der Chuckfläche29 aufliegenden Chuckplatte30 . - Die Chuckplatte
30 ist mit der Auflagefläche3 versehen. Sie ist von dem Chuckkörper28 lösbar. - Die Chuckplatte
30 weist drei über die Chuckfläche29 überstehende Nasen31 auf. Die Nasen31 sind an der zylinderförmigen Chuckplatte30 angeschraubt, wobei sie einen Winkel mit der Winkelspitze im Mittelpunkt der Chuckplatte30 von 120° einschließen. - Die Halterung
16 besteht aus einer Platte32 , in der eine Öffnung33 mit einer Öffnungsfläche eingebracht ist. Die Öffnungsfläche der Öffnung33 ist zur Chuckfläche29 derart ähnlich, dass die Halterung16 in der Chuck-nahen Position den Chuckkörper28 im Bereich der Chuckfläche29 berührungsfrei mit einem Abstand umgreift, der kleiner ist als der Überstand der Nasen31 über die Chuckfläche29 . In den8 bis13 ist ein Ausführungsbeispiel mit einem einschiebbaren Schlitten11 dargestellt. Dabei weist ein Substratträger34 , wie in11 dargestellt, an seiner Unterseite35 das erste Haltemittel in Form einer Führungsnut36 auf, die in ein Führungsprofil37 eingebracht ist. Dabei ist das Führungsprofil37 mit einem die Führungsnutbreite im Randbereich der Führungsnut36 zu einem Schlitz38 verringernden Nutrand39 versehen. Beiderseits einer Substratöffnung40 , die der Aufnahme zu testender Bauelemente dient, die nicht näher dargestellt sind, ist je ein derartiges Führungsprofil37 mit der Unterseite35 des Substratträgers34 verbunden. - In die Führungsnuten
36 greifen zweite Haltemittel in Form von Haltestiften41 lösbar ein, die in13 dargestellt sind. Diese Haltestifte41 sind mit dem Chuck2 so verbunden, dass sie nur in vertikaler Richtung beweglich und nach unten federbelastet sind. Wenn der Chuck2 in unterer Position ist, werden die Haltestifte41 auf den Chuckantrieb gedrückt, in oberer Position sind sie vom Chuckantrieb5 gelöst. - Die hier benannten Bezugszeichen sind in einer der anderen Figuren entsprechend dargestellt.
- Wie in
8 dargestellt, ist der Schlitten11 von der Aufnahmeposition13 von außen einschiebbar. - Gemäß der Darstellung in
12 weist der Substratträger34 ein drittes Haltemittel in Form einer ersten Klinke43 auf. In diese erste Klinke43 greift in eine zweite Klinke45 als viertes Haltemittel ein, die mit dem Schlitten11 verbunden ist und über einen Zughebel44 von außen von der Bedienperson27 bewegbar ist. Durch eine Betätigung des Zughebels44 ist die zweite Klinke45 von der ersten Klinke43 lösbar. - Der Substratträger
34 ist an seiner von der Aufnahmeposition13 aus gesehen rechten und linken Seite mit Führungslängsseiten46 versehen, die zu der Bewegungsgeraden47 zwischen Aufnahmeposition13 und Chuck-naher Position12 parallel verlaufen. Der Schlitten11 weist seinerseits zwei innere Führungsschienen48 auf, in denen die Führungslängsseiten46 einschiebbar sind. - Relativ zur Aufnahmeposition
13 festgelegt sind äußere Führungsschienen49 vorgesehen, in die der Schlitten11 einschiebbar ist. - Die Testsubstrate können nun außerhalb der Testvorrichtung
1 vorbereitet werden, indem der Substratträger34 beispielsweise mit mehreren zu testenden Bauelementen bestückt wird. Der bestückte Substratträger34 wird dann mit seinen Führungslängsseiten46 in die inneren Führungsschienen48 des Substratträgers34 eingeschoben. Dabei rastet die zweite Klinke45 in die erste Klinke43 ein, wodurch ein Herausfallen des Substratträgers34 aus dem Schlitten11 verhindert wird. - Anschließend wird der Schlitten
11 zusammen mit dem Substratträger34 auf den äußeren Führungsschienen49 von der Aufnahmeposition13 zu der Chuck-nahen Position12 geschoben. - Bei Erreichen der Chuck-nahen Position
12 schieben sich die Führungsprofile37 über die Köpfe42 der Haltestifte41 . - Dadurch wird einerseits eine seitliche Halterung realisiert. Andererseits wird auch der Substratträger
34 nach oben hin arretiert. Dadurch kann nun eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Auflagefläche3 des Chucks2 und der Unterseite35 des Substratträgers34 und damit ein guter Wärmeleitungskontakt hergestellt werden. Hierzu fährt der Chuck2 bei aufgeschobenen Substratträger34 nach oben und drückt entsprechend gegen den Substratträger34 . Da diese nach oben durch den über den Nutrand39 und damit korrespondierend über den Kopf42 nach unten gehalten werden, entsteht eine Andruckkraft. - Zur Unterstützung dieses Vorganges und zur Definition der Andruckkraft werden die Haltestifte
41 federbelastet in ihre untere Position gezogen. Beim Schieben der Führungsnuten36 auf die Haltestifte41 stützen sich die Bodenflächen50 der Führungsnuten36 auf den obersten Punkten51 der Köpfe42 unter Losung der Führungslängsseiten46 von den inneren Führungsschienen48 ab. Dies erleichtert das Herausgleiten des Substratträgers34 aus dem Schlitten11 . Vorher wird die zweite Klinke45 mittels des Zughebels44 von der ersten Klinke43 gelöst. - Danach kann der Schlitten
11 wieder vollständig herausgezogen werden, wobei der Schlitten11 wieder in den äußeren Führungsschienen49 gleitet, bis er an der Aufnahmeposition13 wieder entnommen werden kann. - Nach dem Testen der Bauelemente fährt der Chuck
2 wieder nach unten, wodurch der Substratträger34 nur noch durch sein Eigengewicht auf den Haltestiften41 aufliegt. Der Schlitten11 wird jetzt wieder durch die Klappe10 eingeschoben. Erreicht er die Chuck-nahe Position12 , schiebt sich der Substratträger in die inneren Führungsschienen48 des Schlittens11 . Dann klinkt die zweite Klinke45 in die erste Klinke43 ein. Nun kann der mit dem Substratträger34 versehene Schlitten11 wieder ausgefahren werden und die Testvorrichtung1 steht für den nächsten Testvorgang zur Verfügung. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Testvorrichtung
- 2
- Chuck
- 3
- Auflagefläche
- 4
- Halbleiterscheibe
- 5
- Chuckantrieb
- 6
- Arbeitsbereich
- 7
- Gehäuse
- 8
- Bedienseite
- 9
- Öffnung
- 10
- Klappe
- 11
- Schlitten
- 12
- Chuck-nahe Position
- 13
- Aufnahmeposition
- 14
- Teleskopschiene
- 15
- Schlittenantrieb
- 16
- Halterung
- 17
- Pinzettenhalterung
- 18
- Pinzette
- 19
- Hubstift
- 20
- vertikale Stütze
- 21
- vertikaler Abstand
- 22
- Vakuumsaugfläche
- 23
- Vakuumrille
- 24
- Schaft
- 25
- Drei-Wege-Ventil
- 26
- Vakuumanschluss
- 27
- Bedienperson
- 28
- Chuckkörper
- 29
- Chuckfläche
- 30
- Chuckplatte
- 31
- Nase
- 32
- Platte
- 33
- Öffnung
- 34
- Substratträger
- 35
- Unterseite des Substratträgers
- 36
- Führungsnut
- 37
- Führungsprofil
- 38
- Schlitz
- 39
- Nutrand
- 40
- Substratöffnung
- 41
- Haltestift
- 42
- Kopf
- 43
- erste Klinke
- 44
- Zughebel
- 45
- zweite Klinke
- 46
- Führungslängsseite
- 47
- Bewegungsgerade
- 48
- innere Führungsschiene
- 49
- äußere Führungsschiene
- 50
- Bodenfläche der Führungsnut
- 51
- oberster Punkt des Kopfes
Claims (20)
- Testvorrichtung mit Beladevorrichtung, die einen Chuck aufweist, der eine Auflagefläche für ein Testsubstrat, bestehend aus Substratträger und zu testendem Bauelement, aufweist und mit einem Chuckantrieb versehen ist, mittels dem der Chuck in einem Arbeitsbereich verfahrbar ist, mit einem Aufnahmemittel für die Aufnahme von Testsubstraten, das von einem Arbeitsbereich des Chucks zu einer Aufnahmeposition außerhalb des Arbeitsbereiches verfahrbar ist, wobei ein Schlitten (
11 ) vorgesehen ist, der zwischen einer Chuck-nahen Position (12 ), bei der sich der Chuck (2 ) in einer Position innerhalb des Arbeitsbereiches (6 ) befindet, und der Aufnahmeposition (13 ) verfahrbar ist, dass der Schlitten (11 ) mit einer Halterung (16 ) versehen ist, in der das Testsubstrat (4 ) zumindest mittelbar so einsetzbar ist, dass das Testsubstrat (4 ) in der Chuck-nahen Position (12 ) des Schlittens (11 ) über dem Chuck (2 ) liegt, und die Halterung (16 ) und der Chuck (2 ) in der Chuck-nahen Position (12 ) des Schlittens (11 ) relativ zueinander vertikal beweglich sind. - Testvorrichtung mit Beladevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Arbeitsbereich (
6 ) des Chucks (2 ) mit einem Gehäuse (7 ) umgeben ist, dass die Aufnahmeposition (13 ) außerhalb des Gehäuses (7 ) liegt und dass in dem Gehäuse eine Öffnung (9 ) vorgesehen ist, die mit einer Klappe (10 ) verschließbar ist. - Testvorrichtung mit Beladevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schlitten (
11 ) einen Schlittenantrieb (15 ) aufweist, der mit dem Chuckantrieb (5 ) verbunden ist. - Testvorrichtung mit Beladevorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Schlitten (
11 ) einen Schlittenantrieb (15 ) aufweist, der mit dem Gehäuse (7 ) verbunden ist. - Testvorrichtung mit Beladevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Schlitten (
11 ) oder der Schlittenantrieb (15 ) mit einem eigenen Vertikalantrieb versehen ist, mit der Schlitten (11 ) relativ zum Chuck (2 ) vertikal beweglich ist. - Testvorrichtung mit Beladevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Schlitten (
11 ) unterhalb einer Ebene angeordnet ist, in der die Auflagefläche (3 ) liegt. - Testvorrichtung mit Beladevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Schlitten (
11 ) aus mindestens einer seitlich neben dem Chuck (2 ) angeordneten Teleskopschiene (14 ) besteht. - Testvorrichtung mit Beladevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Halterung (
16 ) mit einer Pinzettenhalterung (17 ) zur Aufnahme einer das Testsubstrat (4 ) haltende Pinzette (18 ) und der Chuck (2 ) mit drei Hubstiften (19 ) versehen ist, die senkrecht zur Auflagefläche (3 ) zwischen einer ersten Position, in der jede Stiftspitze an dem oberen Ende jedes Hubstiftes (19 ) in oder unter der Auflagefläche (3 ) und einer zweiten Position, in der jede Stiftspitze um einen Betrag über der Auflagefläche (3 ) liegt, beweglich sind. - Testvorrichtung mit Beladevorrichtung nach Anspruch 6 und 8, wobei die Pinzettenhalterung (
17 ) mit einer vertikalen Stütze (20 ) versehen ist wobei die Pinzettenhalterung (17 ) einen vertikalen Abstand von dem Schlitten aufweist. - Testvorrichtung mit Beladevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Chuck (
2 ) aus einem Chuckkörper (28 ) mit einer Chuckfläche (29 ) und einer auf die Chuckfläche (29 ) aufliegenden Chuckplatte (30 ) besteht, die mit der Auflagefläche (3 ) versehen ist und die von dem Chuckkörper (28 ) lösbar ist, dass die Chuckplatte (30 ) mindestens drei über die Chuckfläche (29 ) überstehende Nasen (31 ) aufweist, und dass die Halterung (16 ) eine Öffnung (9 ) aufweist, die eine der Chuckfläche (29 ) ähnliche Öffnungsfläche derart aufweist, dass die Halterung (16 ) in der Chuck-nahen Position (12 ) den Chuckkörper (28 ) zumindest teilweise berührungsfrei mit einem Abstand umgreift, der kleiner ist als der Überstand der Nasen (31 ) über die Chuckfläche (29 ) - Testvorrichtung mit Beladevorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Nasen (
31 ) mit der Chuckplatte (30 ) einstückig verbunden sind. - Testvorrichtung mit Beladevorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Nasen (
31 ) mit der Chuckplatte (30 ) fest verbunden sind. - Testvorrichtung mit Beladevorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Halterung (
16 ) aus einer Platte (32 ) besteht, in der die Öffnung (33 ) mit der Öffnungsfläche eingebracht ist. - Testvorrichtung mit Beladevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Chuck (
2 ) aus einem Chuckkörper (28 ) mit einer Chuckfläche (29 ) und einer auf die Chuckfläche (29 ) aufliegenden Chuckplatte (30 ) besteht, die mit der Auflagefläche (3 ) versehen ist und die von dem Chuckkörper (28 ) lösbar ist, dass die Chuckplatte (30 ) an ihrer Unterseite erste Haltemittel aufweist, die in zweite Haltemittel, die mit dem Chuck verbunden sind, lösbar eingreifen, dass der Schlitten (11 ) von der Aufnahmeposition (13 ) von außen einschiebbar ist und dass der Schlitten (11 ) ein drittes Haltemittel (43 ) aufweist, das in ein viertes Haltemittel an der Chuckplatte lösbar eingreift. - Testvorrichtung mit Beladevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Substratträger (
34 ) an seiner Unterseite (35 ) erste Haltemittel (36 ;37 ;38 ;39 ) aufweist, die in zweite Haltemittel (41 ;42 ), die mit dem Chuck (2 ) verbunden sind, lösbar eingreifen, dass der Schlitten (11 ) von der Aufnahmeposition (13 ) von außen einschiebbar ist und dass der Schlitten (11 ) ein drittes Haltemittel (43 ) aufweist, das in ein viertes Haltemittel (45 ) an dem Substratträger (34 ) lösbar eingreift. - Testvorrichtung mit Beladevorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, wobei das erste Haltemittel aus einer Führungsnut (
36 ) besteht, in die ein Haltestift (41 ) als zweites Haltemittel eingreift oder umgekehrt. - Testvorrichtung mit Beladevorrichtung nach Anspruch 16, wobei die Führungsnut (
36 ) einen die Führungsnutbreite im Randbereich der Führungsnut (36 ) zu einem Schlitz (38 ) verringernden Nutrand (39 ) aufweist und der Haltestift (41 ) eine pilzartigen Kopf (42 ) aufweist, der unter den Nutrand (39 ) der Führungsnut (36 ) greift, wobei der Haltestift (91 ) in dem Schlitz (38 ) längsbeweglich ist. - Testvorrichtung mit Beladevorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, wobei die Chuckplatte oder der Substratträger (
34 ) an ihren von der Aufnahmeposition (13 ) aus gesehen rechten und linken Seite Führungslängsseiten (46 ) aufweisen, die zu der Bewegungsgeraden (47 ) zwischen Aufnahmeposition (13 ) und Chuck-naher Position (12 ) parallel verlaufen, dass der Schlitten (11 ) zwei innere Führungsschienen (48 ) aufweist, in denen die Führungslängsseiten (46 ) einschiebbar sind, dass relativ zur Aufnahmeposition (13 ) festgelegte äußere Führungsschienen (49 ) vorgesehen sind, in die der Schlitten (11 ) in einer Einschubebene einschiebbar ist. - Testvorrichtung mit Beladevorrichtung nach Anspruch 17 und 18, wobei vier Haltestifte (
41 ) mit nach oben gerichteten Köpfen (42 ) und zwei zur Bewegungsgeraden parallel liegende Führungsnuten (36 ) vorgesehen sind, wobei mit jeder Führungsnut (36 ) je zwei Haltestifte (41 ) korrespondieren, dass die Haltestifte (41 ) vertikal beweglich mit dem Chuck (2 ) oder dem Chuckkörper (28 ) verbunden sind und federbelastet in ihre untere Position gezogen sind, dass sich beim Schieben der Führungsnuten (36 ) auf die Haltestifte (41 ) die Bodenflächen (50 ) der Führungsnuten (36 ) auf obersten Funkten (51 ) der Köpfe (42 ) unter Lösung der Führungslängsseiten (46 ) von den inneren Führungsschienen (48 ) abstützen. - Testvorrichtung mit Beladevorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei das vierte Haltemittel (
45 ) von dem dritten Haltemittel (43 ) von außen lösbar ist.
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---|---|---|---|---|
US5077523A (en) * | 1989-11-03 | 1991-12-31 | John H. Blanz Company, Inc. | Cryogenic probe station having movable chuck accomodating variable thickness probe cards |
-
2002
- 2002-10-02 DE DE2002146232 patent/DE10246232B4/de not_active Expired - Fee Related
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US5077523A (en) * | 1989-11-03 | 1991-12-31 | John H. Blanz Company, Inc. | Cryogenic probe station having movable chuck accomodating variable thickness probe cards |
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