Brevet FR2888987A1 — publié le 20070126

SYSTEME DE MAINTIEN D'UNE PLAQUETTE DE SILICIUM A L'INTERIEUR D'UN TIROIR DE CHARGEMENT MANUEL D'UNE MACHINE DE TEST, TIROIR DE CHARGEMENT ET MACHINE DE TEST COMPRENANT UN TEL DISPOSITIF L'invention concerne, de façon générale, les machines de test des plaquettes de silicium pour la réalisation de puces pour circuits intégrés, et plus précisément d'un système de maintien d'une plaquette de silicium dans un tiroir de chargement manuel d'une machine de test. Une plaquette (wafer en anglais) est un disque de silicium de quelques millimètres d'épaisseur et quelques pouces de diamètres sur lequel sont fabriqués une centaine à un millier de puces électroniques identiques. Ces puces de quelques micromètres carrés de surface sont ensuite découpées puis encapsulées dans un boîtier pour former des circuits intégrés. Avant la découpe, on réalise un test des puces (appelé test sur plaquette) pour éliminer les puces défectueuses au lieu de les laisser suivre le processus normal de fabrication. Ceci permet d'éviter en particulier une opération coûteuse d'encapsulation inutile pour des circuits défectueux. Pour réaliser un test sur plaquette, on utilise une machine de test à pointes pour appliquer mécaniquement un certain nombre de pointes conductrices sur une puce à tester et notamment sur des plages de contact qui seront ultérieurement raccordées par des fils d'or aux broches du boîtier d'encapsulation. La machine de test exécute ensuite un programme de test consistant à appliquer des tensions, des courants ou des états logiques variés à des pointes d'accès et à mesurer sur d'autres pointes (ou les mêmes) des tensions, des courants ou des états logiques qui en résultent, afin de vérifier le bon fonctionnement du circuit. Une machine de test comporte essentiellement une zone de stockage des plaquettes, une zone de test, un bras manipulateur, et une carte à pointes. La zone de stockage est remplie dans un premier temps d'une première pile de plaquettes à tester. Le bras manipulateur vient ensuite chercher une plaquette à tester dans la pile, la place dans un mandrin dans la zone de test et l'aligne avec précision sous un ensemble de contacts de la carte à pointes. Une fine sonde électrique connecte les différentes entrées, sorties et modules d'alimentation de la plaquette sur l'ensemble de contacts de la carte à pointes. Un testeur (ou dispositif de commande programmable) vérifie ensuite de façon logicielle le fonctionnement global des puces de la plaquette. A la moindre détection de défaillance, la puce défectueuse est immédiatement marquée à l'encre, pour être éliminé par la suite. A la fin de la vérification, le bras manipulateur vient chercher la plaquette dans la zone de test et la ramène dans la zone de stockage, sur une pile de plaquettes testées. Au cours de la fabrication de plaquettes, le test est entièrement automatisé, de sorte que les plaquettes sont manipulées automatiquement soit par un automate de chargement, ayant pour fonction de charger la zone de stockage par une pile de plaquettes à tester et de décharger la zone de stockage d'une pile de plaquettes testées, soit par le bras manipulateur, ayant pour fonction de déplacer les plaquettes une à une depuis la zone de stockage vers la zone de test ou l'inverse. Toutefois, un opérateur peut être amené à charger manuellement une plaquette dans la machine de test; c'est le cas par exemple en début de test, où l'on charge une plaquette parfaite (dite "golden wafer") dans le but de tester le fonctionnement correct du testeur après sa programmation. De même, l'opérateur peut être amené à décharger une plaquette de la machine de test, par exemple pour réaliser un test visuel manuel à l'extérieur de la machine de test. La plaquette est ensuite rechargée manuellement dans la machine de test. Pour de telles manipulations, la machine de test comprend un tiroir de chargement manuel, permettant à un opérateur de charger ou décharger une plaquette. Après le chargement manuel et la fermeture du tiroir, le 10 bras manipulateur vient chercher la plaquette dans le tiroir pour l'amener dans la zone de test. Le tiroir comprend de manière connue deux glissières aptes à coulisser dans deux rails de guidage internes à la machine de test, un support de plaquette pour le maintien de la plaquette et une poignée de préhension permettant à l'opérateur d'ouvrir ou de fermer le tiroir. Du fait de l'extrême fragilité des plaquettes, elles ne doivent pas être manipulées directement à la main. Aussi, pour toute manipulation, l'opérateur dispose d'un plateau de transport pour déplacer la plaquette et d'un outils de préhension telle qu'une pipette à vide (qui aspire la plaquette pour la "coller" à son extrémité) pour prendre la plaquette sur le plateau et la déposer sur le support de plaquette du tiroir, ou l'inverse. Bien que les outils de préhension soient de plus en plus performants, de nombreuses plaquettes sont encore irrémédiablement endommagées ou même cassées au cours d'une manipulation manuelle d'une fait d'une infime rayure, d'un choc même minime sur la machine de test ou d'un défaut d'adhésion de la plaquette à l'extrémité de la pipette à vide. L'invention a pour but principal d'apporter une solution à ce problème. Pour atteindre ce but, l'invention propose un système de maintien d'une plaquette de silicium, comprenant, de même qu'un système similaire connu, un support dont un élément de fixation a une forme adaptée pour être fixée à l'intérieur d'un tiroir de chargement manuel d'une machine de test de la plaquette. Le système selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend également un plateau amovible apte à recevoir la plaquette, et il est caractérisé en ce que le support comprend également un élément de support apte à recevoir le plateau amovible. En déplaçant manuellement le plateau amovible, la plaquette est ainsi déplacée sans être directement manipulée à la main, de sorte que tout risque de casse ou d'endommagement par une manipulation manuelle est supprimé. L'invention a également pour objet un tiroir de chargement manuel pour une machine de test de plaquettes de silicium, caractérisé en ce qu'il comprend, montés rigidement ensemble: 20. au moins une glissière apte à coulisser dans un rail de guidage associé de la machine de test, et un dispositif de maintien tel que décrit ci-dessus. Enfin, l'invention a encore pour objet une machine de test de plaquettes de silicium, caractérisée en ce qu'elle comprend un tiroir de chargement manuel tel que décrit ci-dessus. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, d'un exemple de réalisation d'un dispositif de maintien selon l'invention. La description est à lire en référence aux figures annexées dans lesquels: la figure 1 est une vue éclatée en trois dimensions d'un système de maintien selon l'invention, et la figure 2 est une vue en coupe selon le plan A-A du système de la figure 1. Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un dispositif de maintien d'une plaquette de silicium, comprenant un support 100 et un plateau amovible 200. Le plateau amovible 100 est adapté pour supporter une plaquette. Selon le mode de réalisation représenté, le plateau 100 a sensiblement la forme d'un disque ou d'une couronne, forme adaptée à la forme d'une plaquette. De préférence, le diamètre extérieur du disque ou de la couronne est choisi de taille légèrement supérieure au diamètre des plaquettes. On évite ainsi qu'une plaquette ne dépasse du plateau et ne soit endommagée lors d'un déplacement du plateau. En fonction des autres dispositifs composant la machine de test dans lequel le plateau 100 est utilisé, et notamment en fonction du bras manipulant les plaquettes, on pourra réaliser un plateau ayant sensiblement la forme d'une portion de disque ou d'une portion de couronne, comprenant une ouverture 110 pour permettre les mouvements du bras manipulateur. Dans l'exemple de la figure 2, le plateau a la forme d'une couronne partielle, présentant une ouverture 110 d'angle environ 90 . Selon un mode préféré de réalisation, le plateau 100 comprend un moyen de positionnement et de maintien en position d'une plaquette. Dans l'exemple représenté, le moyen de positionnement et de maintien comprend une bordure 120 positionnée sur le pourtour du plateau, ou au moins sur une partie du pourtour suffisamment importante pour empêcher que la plaquette ne puisse se déplacer dans un plan parallèle au plateau 100. Dans l'exemple de la figure 2, la bordure 120 a la longueur du périmètre de la couronne ouverte formant le plateau 100. La bordure 120 comprend dans l'exemple une face interne 121 comprenant une partie haute 121a et une partie basse 121b. La partie haute 121a est inclinée par rapport au plan principal du plateau 100, de sorte à faciliter le positionnement de la plaquette sur le plateau 100. La partie basse 121b est sensiblement verticale et est destinée à maintenir la plaquette en position sur le plateau 100 de sorte à éviter qu'elle ne se déplace latéralement dans le plan du plateau 100. Dans l'exemple représenté, le moyen de positionnement et de maintien comprend également, sur le dessus du plateau, une zone plate 122 légèrement inclinée par rapport au plan du plateau, et un créneau 123, ayant ensemble la même fonction que la bordure 120, à savoir le positionnement et le maintien d'une plaquette, mais de diamètre inférieur au diamètre d'une plaquette susceptible d'être maintenue par la bordure 120. Ainsi, en choisissant des diamètres appropriés pour la réalisation de la bordure 120 et du créneau 123, le même plateau permet le positionnement et le maintien de plaquettes de deux diamètres différents, par, exemple des plaquettes de six pouces de diamètre et des plaquettes de 8 pouces de diamètre. Pour faciliter le déplacement du plateau amovible 100 par un opérateur, notamment lorsque le plateau 100 supporte une plaquette, le plateau est de préférence muni d'un manche 130 de préhension. Pour la réalisation du plateau 100, le choix du matériau est important. En effet, les plaquettes étant particulièrement fragiles, le plateau 100 doit être suffisamment rigide et ne doit pas se déformer sous le poids d'une plaquette qu'il supporte, y compris si le plateau 100 est en forme de couronne et présente une ouverture 110 d'un angle proche de 90 . Le plateau 100 ne doit pas non plus se déformer sous l'effet d'une variation de température. Le plateau 100 doit enfin être le plus fin possible, pour limiter son encombrement et son poids. Avec de telles contraintes, l'expérience montre que le plateau peut être réalisé par exemple en aluminium, mais pas en plastique. En complément, on pourra prévoir un traitement antistatique du plateau, tel que par exemple un traitement anodique de surface. Le plateau est ainsi recouvert en surface d'une couche d'oxyde d'aluminium protecteur. Le support 200 comprend un élément de fixation 210 et une élément de support 220. Ces deux éléments sont réalisés, dans l'exemple représenté, sous la forme de deux pièces distinctes, fixées ensemble. L'élément de support 220 est destiné au positionnement et au maintien du plateau 100. A cet effet, l'élément de support 220 a une forme sensiblement similaire à la forme du plateau 100 (disque ou couronne, forme complète ou présentant une ouverture); l'élément de support 220 comprend une bordure 222 dont une face supérieure 222a est légèrement inclinée pour faciliter le positionnement du plateau dans le plan de l'élément de support 210 et dont une face intérieure 222b sensiblement verticale (par rapport au plan principal de la pièce de support 220) est destinée à maintenir en position le plateau 100 dans le plan de l'élément de support 220; la bordure 222 comprend également une encoche 223 adaptée pour recevoir le manche 130 du plateau 100. L'encoche 223 comprend deux un fond 223a dans le plan principal de l'élément de support 220, et deux flancs 223b, 223c légèrement inclinés par rapport à un axe perpendiculaire au plan principal de l'élément de support 220. L'encoche 223 a pour fonction de maintenir en position le plateau 100, et notamment d'empêcher que le plateau 100 ne tourne selon un axe perpendiculaire au plan principal de l'élément de support 220. L'encoche 223, de par sa forme, facilite également le positionnement du manche 130 du plateau. L'élément de fixation 210 permet essentiellement de fixer l'élément de support 220 (qui supporte le plateau) à l'intérieur du tiroir de chargement. A cet effet, l'élément de fixation 210 comprend une première zone 211, sensiblement parallélépipédique, présentant notamment une face 211a adaptée pour coopérer avec une face interne du tiroir sur laquelle elle est fixée. Des trous 212a, 212b peuvent également être prévus pour fixer l'élément de fixation 210 à l'intérieur du tiroir 1, par exemple par l'intermédiaire de vis. L'élément de fixation 210 comprend également une deuxième zone 213 dont la forme est similaire à la forme externe de l'élément de support 220 (forme en arc de cercle), pour permettre de fixer l'élément de support 210 et l'élément de fixation 220 ensemble, par exemple par un ensemble de pions de positionnement et de vis. Pour permettre à un opérateur de saisir le manche 130 du plateau 100, et par souci de minimiser le poids du système complet, l'élément de fixation 210 présente un évidement 214. Dans l'exemple de la figure 2, l'élément de support 220 et l'élément de fixation 210 du support 200 sont réalisés sous forme de deux pièces distinctes 210, 220, qui sont ensuite fixées ensemble, par exemple par un système de pions de positionnement et de vis, par un moyen de collage, etc. Il est également possible de réaliser le support 200 en une unique pièce, ayant une forme similaire à la forme obtenue après assemblage des pièces 210, 220 représentées. Toutefois, la réalisation pratique du support 200 en une seule pièce est plus onéreuse. REVENDICATIONS 1 Système de maintien d'une plaquette de silicium, comprenant un support (200) dont un élément de fixation (210) a une forme adaptée pour être fixée à l'intérieur d'un tiroir de chargement manuel d'une machine de test de la plaquette, caractérisé en ce que le système comprend également un plateau amovible (100) apte à recevoir la plaquette, et en ce que le support (200) comprend également un élément de support (220) apte à recevoir le plateau amovible (100). 2 Système selon la revendication précédente, dans lequel le plateau amovible (100) a sensiblement la forme d'un disque ou d'une couronne, adaptée à la forme de la plaquette. 3 Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le plateau amovible (100) a sensiblement la forme d'une portion de disque ou d'une portion de couronne, ouverte pour laisser passer un bras manipulateur de la machine de test. 4 Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le plateau amovible (100) comprend un moyen (120) de positionnement et de maintien en position d'une plaquette. 5 Système selon la revendication précédente, dans lequel le moyen de positionnement et de maintien est une bordure (120) sur une portion au moins d'un pourtour du plateau amovible (100). 6 Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le plateau amovible (100) comprend un manche de préhension (130). 7 Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le plateau amovible est réalisé en aluminium. 8 Système selon la revendication précédente, dans lequel un traitement antistatique, par exemple un traitement anodique, est appliqué au plateau amovible (100). 9 Système selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'élément de fixation (210) et l'élément de support (220) sont deux pièces distinctes fixées rigidement ensemble. Tiroir de chargement manuel pour une machine de test de plaquettes de silicium, caractérisé en ce qu'il comprend, montés rigidement ensemble: eau moins une glissière apte à coulisser dans un rail de guidage associé de la machine de test, et un dispositif de maintien selon l'une des revendications précédentes. 11 Machine de test de plaquettes de silicium, caractérisée en ce qu'elle comprend un tiroir de chargement manuel selon la revendication précédente.