专利名称：半导体器件处理机中的测试温度偏差补偿装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于测试半导体器件的处理机，尤其涉及用于在半导体器件处理机中对测试温度偏差进行补偿的装置。
通常，许多处理机具有一个系统，该系统不仅用于在室温下执行常规性能测试，而且用于在高温或低温下执行测试，其中，通过在封闭室内提供电子加热器或液化气体喷射系统形成极高温或极低温环境。半导体器件或组件被测试以确定半导体器件或组件是否能够在极端的温度条件下实现正常性能。
然而，在使用便于半导体器件温度测试的处理机执行测试的过程中，在半导体器件电连接至测试插座期间，其自身产生热量。该额外的热量妨碍在准确的预定温度下进行测试。由于半导体器件变得较小且封装密度增大，因此这是一个在测试和实际应用环境中都必须解决的问题。
例如，在高温测试中，如果用户将室内测试温度设定为80℃用于测试，如果半导体器件自身不产生热量，则测试可在80℃的设定温度下进行。然而，如果在测试过程中半导体器件产生热量，造成约15℃的测试温度偏差，则测试将在95℃下进行，而不是在想要的温度80℃下进行。
因此，半导体器件的测试在高于设定温度下的温度下进行测试。由于不能在想要的准确温度或想要的温度范围内进行测试，这会导致成品率和可靠性的降低。
因此，本发明提供了一种用于补偿处理机中的测试温度偏差的装置，该装置基本上避免了由于现有技术的局限性和缺点而造成的一个或多个问题。
为了获得这些和其他优点，根据本发明的目的，如所具体化的和概括描述的，提供了一种半导体器件处理机，包括至少一个封闭室；加热/冷却装置，被配置以使该至少一个室的内部处于低温或高温状态；设置在该至少一个室内的推动单元，被配置以将装配在测试托盘上的多个半导体器件推到位于至少一个室内的测试插座内用于测试；冷却流体供应装置，被配置以提供冷却流体；喷嘴部件，被配置以将从冷却流体供应装置接收的冷却流体喷射到装配到测试插座的半导体器件上；以及控制单元，被配置以在测试过程中控制冷却流体喷射到半导体器件上，以补偿测试过程中该半导体器件的温度变化。
本发明的其它优点、目的、和特征将在以下的描述中部分阐明，对于本领域技术人员来说，通过对下述内容的研究后，本发明的优点、目的、和特征将变得显而易见，或可从本发明的实践中获得。本发明的目的和优点将被理解并获得，尤其在所附的权利要求中得到体现。
图8是根据本发明的另一实施例的在可对测试温度偏差进行补偿的装置内的混合器的前视图；图9是图8所示混合器的雾化部件的前视图；
图10是根据本发明的实施例的在用于补偿测试温度偏差的装置内的过滤部件的示意性剖视图；图11是根据本发明的另一个实施例的在用于补偿测试温度偏差的装置内的过滤部件的剖视图；以及图12为根据本发明的另一实施例的在用于补偿测试温度偏差的装置内的过滤部件的示意性剖视图。
下面将介绍处理机及其工作情况。
图1所示的处理机包括有在处理机1前部的装载单元10，用户托盘可装载在其中，以及位于装载单元10一侧的卸载单元20，其中受测试的半导体器件可被装载在用户托盘上，并根据测试结果将受测试的半导体器件分类。
缓冲单元40被设置在处理机1的中间位置的两侧上，临时存放从装载单元10传送来的半导体器件。交换单元50被设置在缓冲单元40之间。交换单元50从缓冲单元40将待测的半导体器件取走，并将其放置在测试托盘T上。交换单元50还从测试托盘T将受测试的半导体器件送回缓冲单元40。
一个或多个第一拾取机械手31和第二拾取机械手32被设置在具有装载单元10和卸载单元20的处理机1的前面部分与具有交换单元50和缓冲单元40的中间部分之间。每个拾取单元31、32可沿着X-Y轴方向作线性移动，并拾取半导体器件。第一拾取机械手31在装载单元10、卸载单元20、以及缓冲单元40之间移动以传送半导体器件。第二拾取机械手32在缓冲单元40和交换单元50之间移动以传送半导体器件。
室单元70被设置在处理机1的后部，包括密封室。一个或多个室可装配有电子加热器或液化气体喷射系统(未示出)，以形成对半导体器件进行测试的高温或低温环境，该半导体器件被放托盘T上的各个室内，然后分别在高温或低温环境下经受测试。
在图1所示的实施例中，室70包括预热室71、测试室72、和解冻室73。在预热室71内，在从其前部一步步移动至其后部时，从交换单元50传送的测试托盘T被加热或冷却到预定温度。在测试室72内，将放置在测试托盘T上的半导体器件装配到连接至外部测试装置80的测试板85(称之为Hi-Fix)上的测试插座86上，接着在预定温度下进行测试。在位于测试室72的一侧的解冻室73内，受测试的半导体器件恢复到初始室温。当移动测试托盘穿过测试室72从其后部一步步到其前部时，预热室可将测试托盘T加热或冷却至预定温度。
如图2所示，推动单元90被设置在测试室72内，以将连接至测试托盘T上的载体C的半导体器件向测试板85的方向推进，从而将半导体器件装配到测试插座86上或从测试插座86上移去。推动单元90包括装配到其上的喷嘴部件170，用于喷射干燥空气和诸如液氮的液化气体的冷却流体混合物。如图2和图3所示，喷嘴部件170包括多个可单独进行控制的喷嘴170A。通过使测试中的半导体器件冷却，冷却流体可补偿任何温度偏差。
而且，诸如铝散热器的散热器180可靠近测试板85的测试插座86设置。可选的，散热器也可设置在测试托盘T上。散热器180和半导体器件S之间为面面接触以冷却半导体器件，从而和喷嘴部件170一起补偿测试温度偏差。
散热器180可具有内置温度传感器181。温度传感器181检测并传送温度至控制单元190(见图3)。可选的，温度传感器可设置在支持物C、测试托盘T、推动单元90上或其中、或在测试之前、测试过程中、或测试后能传感半导体器件温度、温度变化、和/或温度变化率的其他任何位置上。温度传感器还可以设置在测试板85上或作为测试板85的一部分。在一个实施例中，每个散热器180都包括充满用于散热的制冷剂的热导管(未示出)。
图3是根据本发明的实施例的用于补偿测试温度偏差的装置的示意图。参考图3，装置100包括可提供诸如液氮LN2等的液化气体的流体源110、可提供干燥空气的干燥空气体源120、以及连接至流体源110和干燥空气源120的混合器130。混合器130使液化气体和干燥空气均匀混合以形成冷却流体，并将其提供给喷嘴部件170。
第一螺线管阀150被设置在连接液化气体源110和混合器130的流送管上。第一螺线管阀150控制供给混合器130的液化气体流量。第二螺线管阀160被设置在将干燥空气源120连接到混合器130的流送管上。第二螺线管阀160控制到混合器130的干燥空气流量。用于电力控制处理器操作的控制单元190操作第一和第二螺线管阀150和160，控制单元190可以通过控制冷却流体的喷射速度、喷射冷却流体的时段、和/或冷却流体中的气体比例，以实现对冷却流体喷射的控制。
参考图4至图6，混合器130包括连接至供应管161的末端的液化气体分配总管131，该供应管161被连接至液化气体源110，用于接收诸如液氮等的液化气体，还包括四个螺线管阀132和四个液化气体导管133，以及连接至液化气体导管133的末端的混合器主体134。螺线管阀132控制从液化气体分配总管131供应给混合器主体134的通过液化气体导管133的液化气体流速。
在图4所示的示范性实施例中，有四个干燥空气供应管162连接在干燥空气源120和混合器主体134之间。干燥空气供应管162通过干燥空气供应管152将干燥空气提供给混合器主体134。在混合器主体134内还有四个干燥空气流道136。每个干燥空气供应通道136都具有连接至干燥空气供应管162的用于接收干燥空气的入口，和连接至冷却流体供应管163(见图3)的出口，该冷却流体供应管163连接至过滤部件140(见图3)。在这个实施例中，具有四个干燥空气供应管162和四个干燥空气供应通道136。然而，在其它实施例中，其它数目的干燥空气供应管和干燥空气通道也是适当的。
如图5所示，液化气体导管133穿透干燥空气流通道136的一侧，在混合器主体134的一侧与其垂直，以便液化气体导管133的一端位于干燥空气流通道136内。液化气体出口138被形成在一端并朝向干燥空气的流动方向。液化气体排出口138仅形成在液化气体导管133的后侧，且在液化气体导管133末端的后侧利用由流过干燥空气流通道136的干燥空气引起的压力下降区域A，即低压区域。
横过液化气体导管133安装雾化部件139。雾化部件139使液化气体的液相颗粒雾化，包括形成圆形多孔板139a的多个穿透孔139b，如图7所示。
雾化部件139并不安装在液化气体导管133中，而是安装在干燥气体流通道136的出口处。在这种情况下，雾化部件可以是网状物239a，如图8和图9所示。这种结构确保冷却流体的平稳流动，使液化气体雾化。
在雾化部件139并不安装在液化气体导管133中、而是安装在干燥空气流通道136的出口处的情况下，当流过液化气体导管133的液化气体的供应压力没有下降时，液化气体可以平稳地流入干燥空气流道内，便于液化气体和干燥空气更加均匀的混合。同时，过滤部件140使穿过混合器130中的雾化部件139或239的大颗粒液化气体雾化，防止液化气体从喷嘴部件170喷出并粘到半导体器件上。
参考图10，过滤部件140包括基本上是圆柱形的外壳141、冷却流体入口142、和冷却流体出口143，以及设置有外壳141的锥形气液分离部件144，该入口和出口都被设置在外壳141的顶面中，并分别连接至冷却流体供应管163和164。
气液分离部件144被连接到在外壳141的内层的中间部分处的支撑部件145，形成在气液分离部件144的底部和外壳141的底板之间的空间SP。仍是液相的液化气体沿着气液分离部件144流下进入到空间SP中，如图10所示。
下面将说明根据本发明的实施例的用于补偿测试温度偏差的装置的工作情况。
当处理机开始工作时，测试室72的内部通过诸如电子加热器、或液化气体喷射系统等的加热/冷却装置达到一温度状态。然后，当带有半导体器件S的测试托盘T被运送到测试室72中并置于推动单元90和测试板85之间时，推动单元90朝测试板85移动，将装配到测试托盘T的支持物C上的半导体器件S推到测试插座86，从而开始测试。
在这种情况下，半导体器件S和测试插座86的散热器180进行面面接触，并被冷却。当开始半导体器件测试时，从液化气体源110和干燥空气源120将液化气体和干燥空气供给混合器130。供给混合器130的干燥空气通过干燥空气供应管162被引入干燥空气流通道136。同时，通过液化气体供应管161从液化气体源110供应的液化气体通过混合器的液化气体分配总管131，在螺线管阀132处经受流速控制，并供给液化气体导管133，在此处，如果喷射部件139装配在液化气体导管133上，液化气体的液相颗粒就被雾化成细小颗粒，因为液化气体穿过穿透孔139b，并朝着液化气体出口138引导。
因为液化气体导管133的一端位于干燥空气流通道136内，液化气体导管133的一端相当于干燥空气流的障碍物，以使干燥空气形成围绕液化气体导管133的流线且在液化气体导管133的后侧附近形成低压区域A，即在液化气体出口138附近具有低压。供给液化气体导管133雾化的液化气体平稳地流过液化气体出口，并由于低压区A的压力差而与干燥空气混合。
换言之，如果低压区域不在液化气体出口138的外侧形成，由于干燥空气的压力，液化气体的供应不能平稳地流动，这将妨碍冷却流体的均匀混合。然而，因为液化气体出口138在干燥空气流方向的液化气体导管133的后侧形成，因此低压区域A形成在出口138附近，允许较高压力的液化气体穿过液化气体出口138平稳流出并和干燥空气混合。
最终，在干燥空气流通道136内混合的液化气体和干燥空气通过连接到干燥空气流通道136的出口的冷却流体供应管163供给过滤部件140。在这种情况下，如果将雾化部件239装配到干燥空气流通道136的出口，在供给过滤部件140之前，当穿过雾化部件239的网状物239a时，流过干燥空气流通道136的冷却流体就被雾化。
从混合器130排出的冷却流体流过冷却流体供应管163，然后通过过滤部件140的入口142导入外壳141。在过滤部件140内，在冷却流体内为最轻的气体和非常细小的液化气体颗粒，通过是低压区域的出口143直接排放至冷却流体供应管164，而并不到达气液分离部件144，因为气体和液化气体的非常细小的液体颗粒具有较低的动能。然而，具有大颗粒尺寸的液相的液化气体接触到气液分离部件144并流下，因为该液化气体具有较高的动能。
沿着气液分离部件144流下的液相的液化气体聚集在聚集部分146内慢慢地蒸发，然后通过出口143排放到冷却流体供应管164。因此，通过过滤部件140排放到冷却流体供应管164的大部分冷却流体是气态液化气体和干燥空气，即使其中包含了液相的液化气体，颗粒大小也十分细小。
通过过滤部件140排放为细小颗粒的液化气体和干燥空气的冷却流体通过喷嘴部件170向被测试的半导体器件S喷射，从而将半导体器件S冷却。
在测试过程中，当通过散热器180和喷嘴部件170冷却半导体器件时，散热器180内的温度传感器181检测温度，并将检测到的温度传送到控制单元190。控制单元190根据温度传感器181传送的温度的给定实验方程式计算半导体器件的温度，并提供控制信号给第一螺线管阀150和第二螺线管阀155。
由来自控制单元190的控制信号控制的第一螺线管阀150和第二螺线管阀155，通过控制供给混合器130的液化气体和干燥空气的流速，控制从喷嘴部件170喷射的冷却流体的流速，从而使半导体器件测试温度保持在一个合适的水平。同时，尽管在上述实施例中，连接至干燥空气源120的干燥空气流通道136位于混合器主体134内，可选的，暴露的干燥空气导管(未示出)可被设置用于干燥空气流动，而不需要如同混合器主体一样的外壳，带有插入其中的具有形成在其中的液化气体出口的液化气体导管端。
图11和图12示出了过滤装置的另一个实施例。图11所示的过滤装置240具有与外壳241的底板成为一体的锥形气液分离部件224的底部，在外壳241的底板的凹槽状聚集部分245，聚集部分245位于气液分离部分244下部的外侧，用于聚集液化气体。
因此，如同上述通过入口242导入外壳241的冷却流体的过滤装置140一样，轻的气态冷却流体通过出口243排放到冷却流体供应管164。另一方面，较重的液相的液化气体沿着气液分离部件244流下，并聚集在聚集部分245中，蒸发，然后通过出口243排放到冷却流体供应管164。
图12所示的实施例中的过滤装置340包括外壳341，其一侧具有连接至冷却流体供应管163的入口342，以将冷却流体引入此处，另一侧的顶部具有连接至冷却流体供应管164的出口343，以排放冷却流体。外壳341具有扩散器的结构，从入口侧342向出口侧343扩大。
当干燥空气和液化气体混合的冷却流体通过入口342排放到外壳341内时，液相的液化气体的细小颗粒随着排放的冷却流体的膨胀而蒸发，然后通过出口343和干燥空气一起被直接排放。由于颗粒较大而未被气化的液相的液化气体聚集在外壳341的下部，随着时间的流逝而慢慢蒸发，然后通过上侧的出口被排放。
过滤装置140、240或340过滤液相的液化气体，而并不妨碍供给喷嘴部件170的冷却流体流动，从而不会增加管内部的压力且维持固定压力，允许气态冷却流体在固定压力下通过喷嘴部件170排出。
对于本领域技术人员显而易见的是，在处理机内用于补偿测试温度偏差的装置，由半导体器件自身产生的热量引起的温度升高得以制止，所有的测试都在用户想要的准确温度或在用户想要的准确温度范围内进行。
这样，根据本发明的在半导体器件处理机内用于补偿测试温度偏差的装置制止在测试过程中半导体器件自身产生热量，允许在想要的温度范围进行测试，结果产生改良测试的可靠性和成品率，因为液化气体和干燥空气的冷却流体被供给半导体器件且散热器和半导体器件在半导体测试过程中为面面接触，用于对半导体器件进行冷却。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
权利要求
1. 一种半导体器件处理机，包括至少一个封闭室；加热/冷却装置，被配置以使所述至少一个室的内部达到低温或高温状态；被设置在所述至少一个室内的推动单元，被配置以将安装在测试托盘上的多个半导体器件推进位于所述至少一个室内的测试插座上以备测试；冷却流体供应装置，被配置以提供冷却流体；喷嘴部件，被配置以将从所述冷却流体供应装置接收的冷却流体喷射到装配到所述测试插座的半导体器件上；以及控制单元，被配置以在测试过程中控制喷射冷却流体到所述半导体器件上，以补偿测试过程中出现的半导体器件的温度变化。
2.根据权利要求1所述的半导体器件处理机，其中所述冷却流体供应装置包括液化气体源；干燥空气源；以及混合器，被配置以将从所述液化气体源接收的液化气体和从所述干燥空气源接收的干燥空气进行混合以产生冷却流体。
3.根据权利要求2所述的半导体器件处理机，还包括装配在所述测试托盘上的多个散热器，被配置以与所述半导体器件的各个表面接触，以冷却所述半导体器件。
4.根据权利要求3所述的半导体器件处理机，其中所述散热器包括安装在其上的充满致冷剂的热导管。
5.根据权利要求2所述的半导体器件处理机，其中所述冷却流体供应装置还包括在连接所述液化气体源和所述混合器的流送管上的第一控制阀，被配置以控制从所述液化气体源供给所述混合器的液化气体流量；以及在连接所述干燥空气源和所述混合器的流送管上的第二控制阀，被配置以控制供给所述混合器的干燥空气流量，其中通过所述控制单元对所述第一控制阀和所述第二控制阀进行电控制。
6.根据权利要求5所述的半导体器件处理机，其中所述控制单元被配置以控制所述冷却流体被喷射到所述半导体器件上的时间间隔。
7.根据权利要求5所述的半导体器件处理机，其中所述控制单元被配置以控制构成所述冷却流体的气体的比例。
8.根据权利要求5所述的半导体器件处理机，其中所述控制单元被配置以控制所述冷却流体的流速。
9.根据权利要求5所述的半导体器件处理机，其中所述控制单元被配置以从至少一个外部温度传感器接收至少一个温度信号，其中所述控制单元使用所述至少一个温度信号来控制冷却流体的喷射。
10.根据权利要求1所述的半导体器件处理机，还包括至少一个温度传感器，被配置以检测温度并将检测到的温度传送到所述控制单元以控制冷却流体的喷射。
11.根据权利要求10所述的半导体器件处理机，其中所述温度传感器被设置在所述推动单元中。
12.根据权利要求11所述的半导体器件处理机，其中所述至少一个外部温度传感器被设置在所述测试板中。
13.根据权利要求2所述的半导体器件处理机，还包括在连接所述混合器和所述喷嘴部件的流送管上的过滤部件，被配置以使在所述干燥空气的冷却流体中的并从混合器排出的液相的液化气体雾化。
14.根据权利要求13所述的半导体器件处理机，其中所述过滤部件包括外壳，具有在其顶面的连接至与所述混合器联系的冷却流体供应管的第一部分的入口，以及在其顶面的连接至与所述喷嘴部件联系的冷却流体供应管的第二部分的出口；在所述外壳中的气液分离部件，被配置以将所述冷却流体与保持为液相的液化气体分离开来；以及在所述外壳的下部内的聚集部分，被配置以聚集沿着气液分离部件流下的保持为液相的液化气体。
15.根据权利要求14所述的半导体器件处理机，其中所述气液分离部件是锥形的。
16.根据权利要求14所述的半导体器件处理机，其中所述气液分离部件被形成在所述外壳底板上的垂直支架上，且所述聚集部分被形成在所述气液分离部件底部和所述外壳底板之间的空间中。
17.根据权利要求14所述的半导体器件处理机，其中所述气液分离部件和所述外壳的底板被形成为一个单元，且所述聚集部分在所述气液分离部分下部外侧上的外壳底板处形成为槽状结构。
18.根据权利要求13所述的半导体器件处理机，其中所述过滤部件包括外壳，具有当其从入口延伸至出口时截面增大的扩散器结构；在所述外壳一侧的入口，被配置以被连接至与所述混合器联系的冷却流体流管的第一部分；以及在所述入口的相对侧顶部的出口，被配置以被连接至与所述喷嘴部件联系的冷却流体流管的第二部分。
19.根据权利要求2所述的半导体器件处理机，其中所述混合器包括主体；在所述主体内用于干燥空气流的至少一个干燥空气流道；装配在所述主体一侧的至少一个液化气体导管，被配置以垂直穿透所述干燥空气流道的一侧，以使其末端被安置在所述干燥空气流道内；以及在朝干燥空气流向的末端的后侧的液化气体出口，用来排放所述液化气体。
20.根据权利要求19所述的半导体器件处理机，其中所述混合器还包括液化气体分配总管，被连接至所述液化气体源；以及控制阀，被配置以控制从液化气体总管到液化气体导管的液化气体供给。
21.根据权利要求19所述的半导体器件处理机，其中所述混合器还包括在所述液化气体导管中的雾化部件，被配置以当供应给干燥空气流通道的液化气体经过此处时使液相颗粒雾化。
22.根据权利要求21所述的半导体器件处理机，其中所述雾化部件是多孔板。
23.根据权利要求21所述的半导体器件处理机，其中所述雾化部件是网状物。
24.根据权利要求19所述的半导体器件处理机，其中所述混合器还包括在所述干燥空气导管出口处的雾化部件，被配置以当所述液化气体和所述干燥空气构成的混合流体经过此处时使液相的液化气体雾化。
25.根据权利要求24所述的半导体器件处理机，其中所述雾化部件是多孔板。
26.根据权利要求24所述的半导体器件处理机，其中所述雾化部件是网状物。
27.根据权利要求1所述的半导体器件处理机，其中所述喷嘴部件被连接至所述推动单元。
28.根据权利要求2所述的半导体器件处理机，其中所述液化气体源包括液氮源。
全文摘要
本发明提供了一种半导体器件处理机，其中可对由于在测试过程中半导体器件自身产生热量而造成半导体器件的测试温度的偏差进行补偿，允许在准确的温度或准确的温度范围内对半导体器件进行测试。半导体器件处理机包括至少一个封闭室；加热/冷却装置，被配置以使至少一个室的内部达到低温状态或高温状态；设置在至少一个室内的推动单元，被配置以将装配在测试托盘上的多个半导体器件推到位于至少一个室内测试板上的测试插座上以备测试；冷却流体供应装置，被配置以提供冷却流体；喷嘴部件，被配置以将从冷却流体供应装置接收的冷却流体喷射到装配在测试插座的半导体器件上；以及控制单元，被配置以测试过程中控制喷射到半导体器件上的冷却流体，以补偿测试过程中半导体器件所发生的温度变化。
文档编号G01R31/26GK1471150SQ0312184
公开日2004年1月28日 申请日期2003年4月21日 优先权日2002年7月24日
发明者宋在明, 咸哲镐, 朴赞毫, 黄义星, 林祐永, 徐载奉, 李应龙, 李炳基 申请人:未来产业株式会社