专利名称：半导体器件输送和装卸设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件输送和装卸设备(通常称为芯片操作装置)，其适合与半导体器件测试设备配合使用来测试半导体器件，把待测试的半导体器件输送至测试区，把测试后的半导体器件搬运离开测试区，并根据测试结果对半导体器件进行分类。更具体地讲，本发明涉及对利用搬运头把装载于料盘上的半导体器件从料盘取出的技术的改进。
用于通过对待测试的半导体器件(通常称为DUT)施加预定图形的测试信号，来测量半导体器件的电特性的许多半导体器件测试设备，尤其是测量是典型的半导体器件的半导体集成电路(以下记为IC)的许多半导体器件测试设备(以下记为IC测试仪)，具有与其一体连接的半导体输送和装卸设备。在以下公开中，为了方便说明，通过实例利用代表半导体器件的IC来说明本发明。
图4展示了称为“水平输送系统”的传统半导体器件输送和装卸设备(以下称为芯片操作装置)的一个例子的一般结构。每个均装载IC的多组2料盘设置在平台1上，从图面看平台1沿其下侧1A构成基底。每个料盘组2A-2E由相互垂直堆叠的多个料盘12组成。从图面看最左侧的料盘组2A位于装载区。在装载区的料盘组2A装载了待测试的IC。
在此例中，X-Y搬运臂装置3A、3B在某一时刻从位于装载区的堆叠料盘组2A的最上一个料盘取出一个IC，并输送至称为“吸收台”的转盘4上。限定接收IC的位置的一排定位凹座5以同心圆上的等角度间距形成在转盘4上。每个定位凹座5基本是正方形，在其四侧围绕有向上的斜壁。在所示例子中，转盘4每次在顺时针方向旋转一个节距(一个定位凹座5的进料角)，搬运臂装置3A、3B就把一个IC卸下放入一个定位凹座5中。更具体地讲，此例中，X-Y搬运臂装置3A、3B的搬运臂3A安装有搬运头3C，其用于抓住料盘12中的一个待测试IC，以便通过X-Y搬运臂装置3A、3B在X-Y方向的运动把抓住的待测试IC从料盘12搬出送至转盘4。
参考标号6代表称为“接触臂”的旋转臂装置，用于把转盘4输送的IC送至测试区7。具体地讲，接触臂装置6适合于从转盘4的每个定位凹座5拾取IC，并送至测试区7。接触臂装置6具有三个臂，每个均具有安装于其上的搬运头，并通过三个臂的旋转完成如下操作把搬运头抓住的IC顺序地输送到测试区7；把在测试区7测试后的IC从测试区顺序地输送到位于出口的输送臂装置8。
应该注意到，转盘4、接触臂装置6和测试区7容纳于恒温室9(通常称为室)内，以便可以在保持于预定温度的同时在室9内对待测试的IC进行测试。恒温室9内的温度是可控的，以便保持在高温或低温，对待测试IC施加预定的热应力。
测试区出口侧的输送臂装置8也具有三个臂，每个均具有安装于其上的搬运头，其构造为通过三个臂的旋转把由搬运头抓住的测试后的IC输送至卸载区。根据测试结果数据对从恒温室9取出的IC进行分类，并分在位于卸载区的料盘组(本例为三个)2C、2D、2E中之一。举例说明，不适用的IC存储在最右侧料盘组2E的料盘中，适用的IC存储在料盘组2E左侧的料盘组2D的料盘中，已确定需要重新测试的IC存储在料盘组2D左侧的料盘组2C中。利用根据测试结果数据而控制的搬运臂装置10A、10B来完成此分类。在此例中，搬运臂10A具有安装于其上的搬运头10C，其适合用于抓住一个测试后的IC并将其输送至指定的料盘12。
应该注意，位于距最左侧第二位置的料盘组2B是空的料盘组，其位于容纳在装载区卸空IC的料盘的缓冲区。当卸载区内的料盘堆2C、2D、2E中任一个的最上料盘装入IC时，此空料盘组2B的料盘就被输送至准备用于存储IC的相应料盘堆的顶部。
尽管图4所示的芯片操作装置中，转盘4只有一排在同心圆上以等角度间距形成的、用于限定接收IC的位置的定位凹座5，以使转盘4每次在顺时针方向旋转一个节距时，搬运臂装置3A、3B就把一个IC放入一个定位凹座5中，但实际也可采用图5所示的另一类芯片操作装置，其中转盘4具有在同心圆上以等角度相隔的两排定位凹座5。后者的布置是这样的，X-Y搬运臂装置3A、3B从位于装载区的料盘一次输送两块待测试后IC，并随着转盘4的每个旋转增量(一个节距)在两排的对应的两个定位凹座5中放入两个IC。
图5所示的芯片操作装置与图4所示相同，只是接触臂装置6、在出口侧的输送臂装置8和搬运臂装置10适用于一次装卸两块IC，测试区7也构造为一次对两块IC进行校验。因此，图5的对应部分由相同的参考标号表示，不再重复说明。
而且，如图6的流程图方式所示的水平输送系统的芯片操作装置也已投入实用，其中，由用户已经预先装载于装载区51内的用户料盘12的测试中的IC56被输送并再装载于能经受高/低温的测试料盘53上。然后以循环方式经过恒温室9和卸载区52顺序地从装载区51移走测试料盘53并回到装载区51。具体地讲，在恒温室9内对位于测试区7的料盘14上的测试中的IC56施加预定图形的测试信号，并测试电特性。完成测量之后，把装载于测试料盘53的测试后的IC从测试区7输送至卸载区52，在那里根据测试结果数据对测试后的IC分类，并从测试料盘53输送至相应的用户料盘12上。
在图6所示结构的芯片操作装置中，同样采用与图4和5所示结构的芯片操作装置中所用的X-Y搬运臂装置3A、3B相同构成的X-Y搬运臂装置，以从用户料盘12把待测试的IC输送至装载区内的测试料盘53。同样，在卸载区采用与X-Y搬运臂装置10A、10B相同构成的X-Y搬运臂装置，从测试料盘53输送测试后的IC至卸载区的用户料盘12。
应注意，图6中在恒温室9内，其中置于测试料盘53上的待测试IC被加热或冷却至预定温度且称为吸收室的室54，和其中测试后IC恢复至环境温度并称为出口室的室55分别设置在入口侧和出口侧。通常，吸收室54和出口室55构造为能存储相互堆叠的多个(比如十个)测试料盘53。
图4和5所示结构的芯片操作装置中所用的料盘组2A-2E的各个料盘12，与用户用来放置待测试IC的料盘12和图6所示结构的芯片操作装置中用于存储测试后IC的料盘12相同。它们在已有技术中称为用户料盘。这些料盘12由树脂成型。亦即，它们是树脂模制部件。众所周知，树脂部件的缺点是易于因时间的变化和温度的变化而产生形变如弯曲，以及在模制时易于变形。
用户料盘12是具有以栅格形式排列的容纳IC的多个凹槽的容器。IC存储于凹槽的用户料盘12安置在装载区的料盘台上。料盘台在其底部由垂直移动的升降机支撑，以使承载于料盘台上的料盘12由升降机提升至预定的高度或水水平高度。应该了解，在如图4和5所示结构的芯片操作装置中，IC存储于其凹槽的用户料盘12经常是垂直堆叠而置于料盘台上，而在如图6所示结构的芯片操作装置中，经常支撑在料盘台上的是单个用户料盘12而不是料盘堆。
如果料盘12存在某种变形，则料盘将在料盘台上倾斜，从而导致料盘的IC支撑表面上的高度差。换言之，某些IC位于料盘(IC支撑表面)的相对低的水平高度，而某些IC位于同一料盘(IC支撑表面)的相对高的水平高度。
另一方面，用于从装载区的料盘12抓住并搬运待测试IC的X-Y搬运臂装置的搬运头适于由升降机(未示出)降低一预定的行程(距离)，以利用安置在搬运头的拾取头(通常是真空拾取头)吸引并抓住料盘12内的IC。
作为图7所示实施例在已有技术中已经应用了，在料盘台61之上的一预定位置安装具有以水平相对关系而定位的发光元件(光电发射器件)62和光接收元件63的光发射式传感器，以检测料盘12的顶部，其设置如下，当料盘12被升降机64提升时，其顶部遮断来自发光元件62的光，由此检测支撑在料盘台61上的料盘12的顶部位置，随后升降机64响应检测信号而停止，使料盘台61停止运动，从而使料盘12停止在预定位置上。
然而，就上述结构而言，如果料盘12如图8所示变形(因而倾斜)，料盘12的顶部不是水平的例如箭头96所示，在料盘顶部的一部位从料盘台61的表面升起(如图所示的左侧)。结果，由于料盘顶部的左侧位于比箭头97所示的正常位置(无变形时)更高的水平高度，所以传感器将比正常情况更早地检测到料盘12的顶部，从而料盘台61停止在低于正常停止位置的位置上。
所以，在如图5和6所示的芯片操作装置中的搬运头3C装有两个或多个拾取头的情况下，搬运头被提升装置降低一定行程时，某些拾取头(例如图8中的91a)几乎可以正常拾取料盘12中的IC，但也产生了问题，某些拾取头(例如图8中的91b)就不能正常拾取料盘12中的IC。此外，如图4所示的芯片操作装置中，搬运头3C装有单个拾取头时，同样拾取头可以拾取料盘12中位于相对较高水平高度的IC，但由于搬运头3C向下行程的缘故，而不能拾取位于相对较低水平高度的IC。
如上所述，如果料盘12倾斜地位于料盘台上，则搬运头的顶端与安放在料盘上的待测试IC的顶表面(实际是IC管壳的顶表面)之间的空隙将随着料盘上放置IC的具体位置而变化，因为搬运头的垂直运动的行程是恒定的。结果，因为有时不能触及IC，所以搬运头不能拾取位于料盘上相对较低水平高度的IC。
在如图4和5所示结构的芯片操作装置中，包括相互堆叠的多个料盘12的料盘组2A置于装载区中的料盘台上，由X-Y搬运臂装置3A、3B的搬运头从最上的料盘12拾取IC，如果每个料盘存在或多或少的变形，则在最坏的情况下，所有料盘的高度差将累积叠加，以致位于较高层的料盘将具有更大的倾斜。因此，上述缺点将变得更加明显。
为了克服上述缺点，迄今已经采取使升降机64在目前位置停止后再移动一额外距离，以向上进一步提升料盘台61，以使搬运头3C能触及料盘12上的全部待测试IC。虽然这种设置能使搬运头3C拾取料盘12上全部待测试IC，但仍旧存在缺点，即位于料盘12上的相对较高水平高度的待测试的IC，易于因与搬运头的撞击而受损或破裂，或者因震动突然使其他待测试IC移位。
为此，已经提供这样的芯片操作装置，其中在拾取头的顶端安装小质量的IC吸盘，用于有限的垂直运动，以致从拾取头的停止位置到IC的顶表面的距离变化可由吸盘的垂直可变行程来调节。
然而，当料盘12存在大变形时，存储在料盘中的IC相当频繁地产生伴随着由IC在料盘的位置所决定的如此大的高度差，以致不能由拾取头的有限可变行程来调节。此外，在料盘组包括按层堆叠的多个料盘的情形中，如上所述最上的料盘的倾斜累积增加，仍旧存在该问题，即提升高度远大于吸盘所采取的有限可变行程。
就此还提出了为拾取头装备测距传感器，通过射出激光束来测量距离。测距传感器适合于检测待拾取IC的顶面与拾取头之间的距离，提供拾取头高度的校正，以便保持恒定距离，从而使拾取头总能以恒定行程吸取到IC。
然而，这种系统需要使用昂贵的传感器，导致原始成本不期望地大幅增长。
本发明的目的是提供一种半导体器件输送和装卸设备，即使料盘变形或倾斜也必定可以抓住位于料盘内的半导体器件。
根据本发明，为实现上述目的，提供了一种半导体器件输送和装卸设备，其中搬运头从装载了多个半导体器件的料盘中抓住一个或多个半导体器件，并输送至所期望的位置，该设备包括用于测量料盘高度的定位装置；高度差计算装置，用于计算装载于料盘上的多个半导体器件的所处水平高度与基于由定位装置确定的高度值的参考高度值之间的差；高度差存储装置，用于存储由高度差计算装置计算的半导体器件所处水平高度与参考高度值之间的高度差；读取装置，一旦确认了某个半导体器件，则从高度差存储装置读出准备由搬运头输送的具体半导体器件相应于参考高度值的高度差；高度差校正装置，用于根据该器件相对于从高度差存储装置读出的的参考高度值的位置差，校正被确认的半导体器件的所处水平高度，使其等于参考高度值。
料盘支承在可垂直移动的料盘台上，高度差校正装置构造成根据相对于从高度差存储装置读出的的参考高度值的高度差，来驱动用于垂直移动料盘台的升降装置，以校正料盘上被确认的半导体器件的所处水平高度，以便与参考高度值一致。
在优选实施例中，料盘组由按层垂直堆叠的多个料盘组成，其上承载有多个半导体器件的每个料盘支承在可垂直移动的料盘台上。搬运头用来把位于最上面的料盘上的半导体器件送至所期望的位置，高度差校正装置构造成根据相对于从高度差存储装置读出的参考高度值的高度差，来驱动用于垂直移动料盘台的升降装置，以校正最上面料盘上被确认的半导体器件所处水平高度，以便与参考高度值一致。
定位装置包括四套光传感器，每套包括位于预先选定的位置的光发射元件和光接收元件，以便能检测料盘台上的料盘组中最上面料盘的四角中相关的一个角的高度。
在升降装置移动料盘台提升料盘台上的料盘组期间，定位装置检测料盘组的最上面料盘的四个角遮断相应的光传感器的发光元件辐射的光线的顺序，并确定料盘在其向上移动中从第一光遮断到第二光遮断、第二光遮断到第三光遮断、和第三个遮断到第四个遮断的移动距离。
搬运头装有一个或多个拾取头，每个构造为能吸引和抓住料盘中的半导体器件以用于输送。拾取头还具有安装于其下部的吸盘以用于垂直移动，高度差校正装置构造为，根据相对于从高度差存储装置读出的的参考高度值的高度差，来校正位于料盘的被确认的半导体器件的所处水平高度，使其与参考高度值一致，以便当搬运头下降一预定距离拾取料盘中被确认的半导体器件时，吸盘前端与料盘中被确认的半导体器件的顶表面接触。
另外，高度差校正装置构造为，根据相对于从高度差存储装置读出的参考高度值的高度差，来校正位于料盘的被确认的半导体器件的所处水平高度，使其与参考高度值一致，以便当搬运头下降一预定距离拾取料盘中被确认的半导体器件时，拾取头前端与料盘中被确认的半导体器件的顶表面稍微接触。
在改进的实施例中，定位装置包括三套光传感器，其中两套光传感器包括位于预先选定的位置的发光元件和光接收元件，以便能检测料盘的沿对角线相对置的两个角的高度，而另一套包括位于预先选定的位置的发光元件和光接收元件，以便能在穿过料盘中心并基本垂直于料盘的相对两侧的方向上测量料盘的水平高度。
图1是展示本发明的半导体器件输送和装卸设备的实施例主要部件的结构的部分剖面侧视图；图2是展示图1的半导体器件输送和装卸设备使用的定位装置的实施例的水平高度示意图；图3是展示图1的半导体器件输送和装卸设备使用的控制器的实施例的水平高度示意图；图4是展示可使用本发明的传统半导体器件输送和装卸设备的实施例的水平高度图；图5是展示可使用本发明的传统半导体器件输送和装卸设备的另一实施例的水平高度图；图6是展示可使用本发明的传统半导体器件输送和装卸设备的又一实施例的流程图；图7是展示用于检测料盘顶端的传统系统的一个实施例的侧视图；图8是展示使用图7所示的料盘顶端检测系统时存在的问题的料盘的侧视图。
图1是部分展示根据本发明的半导体器件输送和装卸设备(芯片操作装置)的实施例主要部件的结构的剖面侧视图。这是在图4所示类型的半导体器件输送和装卸设备中使用本发明的一个实例。
由按层垂直堆叠的多个料盘12组成的料盘组安置在料盘台11上，料盘台11又被例如包括齿轨13和齿轮14的升降机15支承以用于垂直移动。具体地讲，料盘台11构造为每次提升一个料盘高度，当装载于最上面料盘12的全部IC均已取走后，支承在料盘台11上的料盘堆叠中的最上面料盘12被移走，从而可使料盘组的最上面料盘12总是保持在固定位置。
在料盘台11上设置可在X-Y方向移动的搬运头21(对应于图4和5所示的芯片操作装置的搬运头3C)。从搬运头21顶端伸出臂21A，汽缸19固定于该臂下侧。汽缸19与压缩空气源(未示出)连接，并包括活塞杆19P，其远端固定于拾取头支架20的顶部，以便汽缸19的动作可让活塞杆19P使拾取头支架20降低一个固定距离。
本例中在拾取头支架20的底部安装一个拾取头16。尽管本例中拾取头16的类型是利用真空作用来吸引和抓住物体，但也可采用除利用真空作用之外的装置来吸引和抓住物体的任何其它类型的拾取头。通过汽缸19的驱动，借助于沿支架20一侧延伸并与垂直延伸的Z轴导轨17滑动配合的导向部件20G，拾取头支架20在Z轴方向(垂直地)以稳定的方式垂直移动。
在搬运头21的臂21A的下侧与拾取头支架20的顶部之间设置并连接弹簧18，以对支架20施加向上正常偏置力。由此可以知道，在利用汽缸19的动作拾取头支架20下降一预置距离以便拾取头16可以接触到料盘12中测试中的IC的顶表面并将其拾起之后，汽缸19不动，在弹簧18的张力作用下拾取头支架20上升至原始位置，从而把拾取头16抓住的IC取出料盘12。
尽管在所示实施例中把垂直可移动吸盘16A安置在拾取头16的下端，但也可省略这种吸盘。吸盘16A例如由橡胶或金属形成，并具有松动地放置在通常为圆筒型空腔16C中的上凸缘部分16B，空腔16C形成在拾取头16的下端附近。空腔16C的垂直长度是这样确定的，即当吸盘16A的上凸缘部分16B紧靠空腔16C的上壁时，吸盘16A的下端基本与拾取头16的下端齐平。应该知道，吸盘16A的下端通常从拾取头16的下端伸出，这是因为在其自重作用下拾取头16下降，其上凸缘部分16B的下侧与空腔16C的底壁接触。亦即，重量轻的吸盘16A仅在其自重的作用下向下悬挂。
在拾取头16的下端接触IC的顶表面之后，吸盘16A利用真空泵装置(未示出)施加于其上的吸力吸住待测试IC，在吸力作用下吸盘16A向上移动，直到凸缘部分紧靠在空腔16C的顶壁。在由吸盘16A的真空吸引和抓住的同时，待测试IC与拾取头16的下端接触。
利用螺旋轴或导向螺杆22(对应于图4和5所示的搬运臂3A)，可在X-Y方向移动的搬运头21在X方向移动(垂直于图1所示水平高度)。23是防止搬运头21绕轴22旋转的导向轴。
如以上所述，在料盘台11上的料盘组2A包括按层堆叠的多个料盘12的情形下，如果每个料盘存在变形，则位于较高层的料盘将具有较大的倾斜，而且高度差累积叠加。当然，如果即使下层或中间层的一个或多个料盘存在变形，料盘堆2A的最上面料盘也将明显倾斜。图1所示实施例中，料盘组2A支承于料盘台11上，由于全部或相当多的料盘的右侧被抬起，所以其整体右侧明显高于左侧。图1中，参考标号25代表料盘组2A中最上面料盘的最高部分达到的水水平高度。
根据本发明，提供用于测量料盘组2A的最上面料盘12的高度的定位装置24。把位于料盘12上的多个半导体器件的水平高度与参考水平高度比较，根据检测的定位计算相对于参考水平高度的高度差。如此计算的高度差预存储在存储装置中。然后，根据存储的高度差通过向上或向下移动料盘台11，以校正料盘12上准备取出的具体半导体器件所处的水平高度，使其等于参考水平高度。
图2展示了定位装置的一个例子。此例中，定位装置24包括四套光传感器24A-24D，每套包括发光元件T和光接收元件R，它们位于料盘组2A的最上面料盘12的最高部分所到达的水平平面25(见图1)，以便能检测到最上面料盘12的四个角中相关的一个角的水平高度。
在升降机15移动料盘台11提升料盘台11上的料盘组2A期间，如上所述构成的定位装置将检测料盘12的四个角遮断从对应的光传感器24A-24D的发光元件T辐射的光线OP的顺序，并确定料盘在其向上移动中从第一光遮断到第二光遮断、第二光遮断到第三光遮断、和第三光遮断到第四个光遮断的移动距离。
如上所述，每个光传感器24A-24D包括按如下设置的发光元件T和光接收元件R，即从相关的发光元件T射出的光线OP沿图1所示水平水平高度25穿过最上面料盘12的相应的角，并由相关的光接收元件R接收。按此设置，当料盘12逐渐上移时，如果料盘是翘起的，料盘12的最高的一角将遮断来自第一对应的光传感器的光线OP，然后料盘12的第二个最高的角将遮断来自第二对应的光学传感器的光线OP，如此等等。按此方式，通过检测光线遮断的发生顺序即可以知道料盘12的倾斜取向。此外，通过确定在逐次光遮断之间料盘向上移动的距离，可以知道四个角之间的高度差。
通过例如由脉冲电机驱动构成升降机15一部分的齿轮14，并对施加于脉冲电机的脉冲进行计数，就可以确定在逐次光遮断之间料盘向上移动的距离。
通过测量料盘四个角之间的高度差，可以计算放置于料盘12的IC顶表面之间的水平高度差(例如料盘12中最高IC和其他IC的顶表面之间的高度差)。如此计算的IC之间的高度差预存储在存储装置中。在IC的实际输送期间，当拾取头16准备拾起的具体待测试IC被确认时，从存储装置读出待测试的被确认的IC的顶表面的高度差，根据读出的高度差通过控制升降机15，来向上或向下移动最上面料盘12，以便校正料盘位置，直到拾取头16准备拾起的IC的顶表面的水平高度与拾取头16之间的距离等于预先设定的恒定距离。
图3展示了控制器一个电路结构例子，该控制器用于根据由定位装置确定的高度值，来计算料盘12中多个IC的顶表面与参考高度值之间的差，以及根据计算的高度差通过垂直移动料盘台11，来控制待测试IC的水平高度与拾取头16之间的距离，以使该距离等于预先设定的恒定距离。
控制器25可以包括例如微型计算机。正如已有技术所周知的，微型计算机包括中央处理单元(CPU)27；只读存储器(ROM)27，用于存储按预定顺序操纵中央处理单元(CPU)27的程序；可读写随机存取存储器(RAM)28，用于临时存储从外部输入的数据；输入接口30，输入来自定位装置24的四套光传感器24A-24D的光接收元件R的检测信号；和输出接口31，用于输出控制信号。
从输出接口31输出的控制信号是施加于脉冲电机32用于驱动升降机15的脉冲信号，该脉冲信号也输入至用于确定最上面料盘移动的距离的控制器26。
以下说明控制器26的工作。
当料盘台11上的料盘组2A中的最上面料盘12被卸空并被输送至其他站(缓冲区)时，启动包含在ROM 28内的提升控制装置28A(由预先存储在ROM 28的程序构成)，经过输出接口31向脉冲电机32提供脉冲信号，由此驱动脉冲电机32来操纵升降机15，以提升料盘台11和料盘组2A。在料盘组2A的这种向上移动中，监视来自定位装置24的检测信号。
首先，启动升降机15提升料盘组2A，直到来自光传感器24A-24D中任一个的检测信号输入输入接口30。再启动升降机15提升料盘组2A，直到来自第二光传感器的检测信号输入输入接口30，随后从输入第一个检测信号的时刻到输入第二个检测信号的时刻产生的脉冲数被存储在RAM29。按相同的方式，继续启动升降机15提升料盘组2A，直到来自第三光传感器的检测信号输入输入接口30，随后从输入第二个检测信号的时刻到输入第三个检测信号的时刻所产生的脉冲数被存储在RAM29。根据来自被输入至输入接口30的最终(第四)光传感器的检测信号，从输入第三个检测信号的时刻到输入第四个检测信号的时刻所产生的脉冲数被存储在RAM29。
一旦来自四套光传感器24A-24D的检测信号全部输入控制器26，则停止向脉冲电机32提供脉冲，从而停止升降机15，中断料盘组2A的提升。
接着，包含在ROM28内的高度差计算装置28B，根据在最上面料盘12的向上移动的启始与停止之间输入至输入接口30的数据，来计算料盘12上的各个IC顶表面之间的高度差。举例来说，可以由料盘12的各角之间的高度差和从最高的角到每个待测试IC的距离来完成计算。或者也可以按如下方式计算各IC顶表面之间的高度差即由上述脉冲数在三维坐标系(X、Y和Z)虚构一个料盘，该脉冲数是由来自四套光传感器24A-24D的检测信号产生的，在例如第一个被光学传感器检测的料盘的角的标高设定为坐标系的参考点，计算在Z轴(垂直轴)方向参考点与拾取头16准备拾取的待测试IC的坐标点之间的距离差。
由高度差计算装置28B计算的各IC的顶表面之间的高度差预先存储在包含于RAM29之内的高度差存储装置29A中。在待测试IC从料盘向外的实际输送期间，当确认拾取头16准备拾取的具体待测试IC后，启动包含在ROM28内的高度差校正装置28C，以从高度差存储装置29A读取准备由拾取头16拾取的确认的IC的顶表面的高度差；计算校正读出的高度差所需的脉冲数；以及计算的脉冲经过输出接口31馈送给脉冲电机32。由此启动升降机15，垂直移动料盘台11一个对应于脉冲数的距离，从而校正料盘台11上的料盘12的水平高度。
此校正使得拾取头16的前端与拾取头16准备拾取的IC的顶表面之间的距离等于预设的恒定值(参考值)。由此可以知道，可以控制料盘台11的停止位置，以便拾取头16向下移动一预定距离，并可以带动安装于拾取头16下端的吸盘16A的前端与吸盘准备拾取的IC稍微接触。
应该注意，除了上述方法之外，即除通过仅由吸盘与准备拾取的IC顶表面稍微接触而由吸盘16A拾取待测试IC之外，还有许多拾取头16拾起IC的方法；例如通过拾取头16稍微接触IC顶表面由拾取头16拾起待测试IC的方法，通过把拾取头16压在IC顶表面上由拾取头16拾起待测试IC的方法。在最后所说的方法中，必须精确控制拾取头16的向下压力，因为过大的压力会损坏待测试IC。
上述实施例中所述定位装置24包括四套光传感器24A-24D，尽管如此，也可以包括具有满意的料盘位置测量功能的三套光传感器。这时，最好两套光学传感器设置成能测量料盘在对角线对置的两个角的所处水平高度，而另一套设置成能在穿过料盘中心并基本垂直于料盘相对两侧的方向上测量料盘水平高度。
此外，在上述公布中已结合采用传输式光传感器(transmitting type opicalsensors)的情形说明了本发明，尽管如此，还可以采用反射式光学传感器来测量料盘12的高度，其中光线射在料盘12的各角上，以检测从各角反射的光线测量距离。也应注意，即使光传感器不必位于同一水平高度，也可通过算术计算测量料盘位置。
而且，在上述实施例中，结合针对支承于料盘台11上的料盘堆2A的最上面料盘12进行的位置测量说明了本发明，正如图4和5所示芯片操作装置中，尽管如此，对于本领域的技术人员来说，应该知道本发明也可以相同的功能优点应用于如图6所示的芯片操作装置那样的单个料盘12位于料盘台11的情形。
此外，虽然上述实施例中本发明应用于输送和装卸IC的芯片操作装置，但是本发明当然也可以相同的功能优点应用于输送和装卸除IC之外的半导体器件的芯片操作装置，只要他们是利用搬运头从料盘向外输送半导体器件的这类芯片操作装置。
最后，上述实施例中针对本发明应用于在装载区从料盘12向外输送半导体器件的情形作了说明，尽管如此，对于本领域的技术人员来说显然本发明并不限于在装载区使用，而是可以相同的功能优点应用于从任何易于变形的料盘取出半导体器件的情形。
如上所述，在搬运头从位于料盘台上的料盘中抓住并输送半导体器件的半导体器件输送和装卸设备中，即使料盘位置因变形和/或翘曲而倾斜，本发明也可以校正任何因料盘上的半导体器件顶表面之间的倾斜而引起的高度差，并控制搬运头前端与半导体器件顶表面之间的距离，使其总是保持在恒定值，搬运头向下移动恒定距离可以确保搬运头前端总是停止在这样的位置，即可使搬运头确实抓住位于料盘任何位置的半导体器件，但又不会对器件施加过大的压力。
由此可以知道，本发明的优点在于提供高可靠的半导体器件输送和装卸设备，其能避免搬运头不能抓住位于料盘上的确定位置的半导体器件，并可防止因与搬运头的撞击而引起的半导体器件的损坏和破裂。
权利要求
1.一种半导体器件输送和装卸设备，其中搬运头从装载了多个半导体器件的料盘中抓住一个或多个半导体器件，并将其输送至所期望的位置，所述设备包括用于测量所述料盘高度的定位装置；高度差计算装置，用于计算装载于所述料盘上的多个半导体器件的水平高度与基于由所述定位装置确定的高度值的参考高度值之间的差；高度差存储装置，用于存储由高度差计算装置计算的在半导体器件水平高度与所述参考高度值之间的高度差；读取装置，一旦确认了某个半导体器件，则从所述高度差存储装置读出准备由所述搬运头输送的具体半导体器件相应于所述参考高度值的高度差；以及高度差校正装置，用于根据所述器件相对于从所述高度差存储装置读出的所述参考高度值的高度差，来校正所述被确认的半导体器件的水平高度，使其等于所述参考高度值。
2.根据权利要求1所述的半导体器件输送和装卸设备，其中所述料盘支承在可垂直移动的料盘台上，使所述高度差校正装置构造成根据相对于从所述高度差存储装置读出的所述参考高度值的高度差，来驱动用于垂直移动所述料盘台的升降装置，并校正所述料盘上所述被确认的半导体器件的水平高度，以便与所述参考高度值一致。
3.根据权利要求1所述的半导体器件输送和装卸设备，其中料盘组由按层垂直堆叠的多个料盘组成，其上承载有多个半导体器件的每个料盘支承在可垂直移动的料盘台上，所述搬运头用来把位于最上面的料盘上的半导体器件输送至所期望的位置，使所述高度差校正装置构造成根据相对于从所述高度差存储装置读出的所述参考高度值的高度差，来驱动用于垂直移动所述料盘台的升降装置，并校正所述最上面料盘上所述被确认的半导体器件的水平高度，以便与所述参考高度值一致。
4.根据权利要求2所述的半导体器件输送和装卸设备，其中所述定位装置包括四套光传感器，每套包括位于预先选定的位置的发光元件和光接收元件，以便能检测所述料盘的四个角中相关的一个角的水平高度。
5.根据权利要求3所述的半导体器件输送和装卸设备，其中所述定位装置包括四套光传感器，每套包括位于预先选定的位置的发光元件和光接收元件，以便能检测所述料盘台上的所述料盘组中最上面料盘的四个角中相关的一个角的水平高度。
6.根据权利要求4所述的半导体器件输送和装卸设备，其中在由所述升降装置移动料盘台以提升所述料盘台上的料盘期间，所述定位装置检测料盘的四个角遮断相应的光传感器的发光元件辐射的光射线的顺序，并确定该料盘在其向上移动中从第一光遮断到第二个光遮断、第二光遮断到第三光遮断、和第三光遮断到第四光遮断的移动距离。
7.根据权利要求5所述的半导体器件输送和装卸设备，其中在由所述升降装置移动料盘台以提升所述料盘台上的料盘组期间，所述定位装置检测所述料盘组的最上面料盘的四个角遮断相应的光传感器的发光元件辐射的光射线的顺序，并确定该料盘在其向上移动中从第一光遮断到第二光遮断、第二光遮断到第三光遮断、和第三光遮断到第四光遮断的移动距离。
8.根据权利要求1所述的半导体器件输送和装卸设备，其中所述搬运头装有一个或多个拾取头，每个拾取头构造为能吸引和抓住所述料盘中的半导体器件以用于输送。
9.根据权利要求8所述的半导体器件输送和装卸设备，其中所述拾取头具有安装于其下部的吸盘以用于垂直移动，所述高度差校正装置构造为根据相对于从所述高度差存储装置读出的参考高度值的高度差，来校正位于所述料盘的所述被确认的半导体器件的水平高度，使其与所述参考高度值一致，以便当所述搬运头下降一预定距离拾取所述料盘中所述被确认的半导体器件时，所述吸盘前端与料盘中所述被确认的半导体器件的顶表面接触。
10.根据权利要求8所述的半导体器件输送和装卸设备，其中所述高度差校正装置构造为根据相对于从所述高度差存储装置读出的所述参考高度值的高度差，来校正位于所述料盘中所述被确认的半导体器件的水平高度，使其与所述参考高度值一致，以便当所述搬运头下降一预定距离拾取所述料盘中所述被确认的半导体器件时，所述拾取头前端与所述料盘中所述被确认的半导体器件的顶表面稍微接触。
11.根据权利要求2或3所述的半导体器件输送和装卸设备，其中所述定位装置包括三套光传感器，其中两套光传感器包括位于预先选定的位置的发光元件和光接收元件，以便能检测料盘的沿对角线相对置的两个角的水平高度，而另一套包括位于预先选定的位置的发光元件和光接收元件，以便能在穿过该料盘中心并基本垂直于料盘的相对两侧的方向上测量该料盘的水平高度。
全文摘要
一种半导体器件输送和装卸设备,通过使用可垂直移动恒定行程的搬运头21,即使料盘因变形和/或翘曲而倾斜,也能从装载有IC的料盘中可靠地抓住和输送IC,利用包括四套光传感器24A－24D的定位装置24测量料盘12的倾斜,利用高度差计算装置28D计算IC顶表面与参考水平高度的高度差,以及把计算的高度差存储在高度差存储装置。一旦确认了待拾取的IC,读出确认的IC与参考水平高度的高度差,利用高度差校正装置28C使料盘位置垂直移动以与参考水平高度一致。
文档编号B25J13/00GK1176214SQ97119340
公开日1998年3月18日 申请日期1997年8月23日 优先权日1996年8月23日
发明者菅野幸男, 清川敏之 申请人:株式会社爱德万测试