(57)【要約】【課題】簡単な構成で維持管理コスト及び装置製造コストが低廉であり、しかも高い冷却効率を保持し、さらに、被試験対象の半導体デバイスの装置内からの出し入れを自在に行なえて試験作業時間を短縮し得るハンドラの低温条件試験装置及びその方法を提供する。【解決手段】ハンドラの低温条件試験装置は、半導体デバイスの特性を試験する試験部１０と、該半導体デバイスを冷却する冷却部２０であって、該冷却部に設けられ被試験半導体デバイス２００に直接あるいは直接的に当接する部位を有する第１の冷却ケース１２と、第１冷却ケース１２に配管３２により連通して該第１冷却ケースを直接に冷却する低温流体を供給する低温流体供給手段１４と、を含む。第１冷却ケース内に低温流体を通流させ、第１冷却ケース自身を冷却して、冷熱のデバイスへの直接の伝導によりデバイスを冷却させ、冷却効率を大幅に向上させる。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイステスト用のハンドラであって、その低温条件試験を行なうハンドラの低温条件試験装置であり、
半導体試験装置と電気的導通を行なって半導体デバイスの特性を試験する試験部と、
該半導体デバイスの低温条件試験を行なうに先だって該半導体デバイスを冷却する冷却部であって、該冷却部に設けられ被試験半導体デバイスに直接あるいは直接的に当接する部位を有する第１の冷却ケースと、
第１冷却ケースに配管により連通して該第１冷却ケースを直接に冷却する低温流体を供給する低温流体供給手段と、を含むハンドラの半導体デバイス低温条件試験装置。
【請求項２】
半導体デバイスに当接する部位が、第１冷却ケースの上部平面部である請求項１記載のハンドラの半導体デバイス低温条件試験装置。
【請求項３】
試験部と第１冷却ケースとを収容する第１チャンバが設けられ、
第１冷却ケースは、第１チャンバ内に配置された第２チャンバ内に収容されていることを特徴とする請求項１または２記載のハンドラの半導体デバイス低温条件試験装置。
【請求項４】
第１チャンバと第２チャンバとの空隙に乾燥空気を供給する乾燥空気供給手段が設けられ、供給する乾燥空気により結露遮断用乾燥空気層を形成させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のハンドラの半導体デバイス低温条件試験装置。
【請求項５】
低温流体供給手段が圧縮空気を乾燥させて供給する乾燥機と、乾燥機から供給される圧縮乾燥空気を熱交換して乾燥低温空気を第１冷却ケースに送給させる冷凍機と、を含む請求項１ないし４のいずれかに記載のハンドラの半導体デバイス低温条件試験装置。
【請求項６】
乾燥空気供給手段が、第１冷却ケース内の低温乾燥空気を熱交換して熱交換後の常温乾燥空気を第１チャンバと第２チャンバとの空隙に供給する熱交換装置を含むことを特徴とする請求項３ないし５のいずれかに記載のハンドラの半導体デバイス低温条件試験装置。
【請求項７】
試験部に供給された冷却済みの被試験半導体デバイスと電気的に導通させるテストヘッドの電極とのコンタクト確保用のプレスロッドであって、該プレスロッドには、被試験半導体デバイスに押し当てられる部位を含む第２冷却ケースを含み、
第２冷却ケースに配管により連通して該第２冷却ケースを直接に冷却する冷気を供給する低温流体供給手段を含む請求項１ないし６のいずれかに記載のハンドラの半導体デバイス低温条件試験装置。
【請求項８】
第１、第２冷却ケースが熱伝導材で形成された請求項３ないし７のいずれかに記載のハンドラの半導体デバイス低温条件試験装置。
【請求項９】
第１、第２チャンバがプラスチック合成樹脂で形成された請求項３ないし８のいずれかに記載のハンドラの半導体デバイス低温条件試験装置。
【請求項１０】
第２チャンバが外部から／への被試験半導体デバイスの挿入、取り出しのための第１開口と、第２チャンバ内から／への試験部との供給、戻し用の第２開口と、を備えることを特徴とする請求項３ないし９のいずれかに記載のハンドラの半導体デバイス低温条件試験装置。
【請求項１１】
半導体デバイステスト用のハンドラであって、その低温条件試験を行なうハンドラの半導体デバイス低温条件試験方法であり、
半導体試験装置と電気的導通を行なって半導体デバイスの特性を試験する試験部と、該半導体デバイスの低温条件試験を行なうに先だって該半導体デバイスを冷却する冷却部と、を大チャンバ内に収容させ、
大チャンバ内に収容される冷却部の小チャンバの内部に冷却ケースを設置し、
被試験半導体デバイスを該冷却ケースに直接あるいは直接的に当接する部位を有するように配置させ、
冷却ケースは、被試験半導体デバイスあるいはそれを担持する担持体を直接に、あるいは直接的に冷却するように供給側から送られる冷却空気の配管に連通させて該冷却ケースを冷却させることにより被試験半導体デバイスを冷却させるハンドラの半導体デバイス低温条件試験方法。
【請求項１２】
大チャンバ及び小チャンバに被試験半導体デバイスのそれらの内部へ、ないしは内部からの供給、取り出し用開口を形成し、
ルーズな気密状態で、被試験半導体デバイスの供給、取り出しを行なわせるようにした請求項１１記載のハンドラの半導体デバイス低温条件試験方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイスの特性試験を行なうテスト用ハンドラに係り、特に、半導体デバイスの低温条件試験を行なう際の低温条件試験装置及びその方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスは使用時の環境温度に対応して動作特性が大きく変化することが知られており、したがって、その出荷前には温度特性試験を行なってその良否判定を行なった後、良品を市場提供することが不可欠である。例えば、高温条件でのデバイスの選別を行なう場合には選別すべきデバイスを予め指定温度に加温した後、性能を測定するために半導体試験装置（テスタ）と接続するソケットに装着し、ソケットと接続した半導体試験装置により所定のテストプログラムを介して試験を行なってデバイスの良否を判定して選別を行なっている。同様に、低温条件試験の場合には被試験対象のデバイスを予め所定の温度まで冷却し、テストソケットに装着後、テストプログラムを介してその動作の良否を判定する。ところで、ハンドラによる半導体デバイスの低温条件試験を行なう際には、現実の地上での使用地域や環境等を考慮して例えばマイナス４０℃以上程度の低温下での動作試験が必要であるが、その場合、室温との温度差が約６０℃程度も生じ、このため、デバイス周辺で結露を発生させないようにする必要がある。特に、半導体デバイスの特性試験ではテストソケットにおいて半導体試験装置側との電気導通試験を行なうから、この部分に結露による水分が侵入すると高価な試験装置を破損させ、大きな経済的損失を生じさせるおそれがある。
【０００３】
従来、半導体の温度試験に際しては、被試験対象の半導体デバイスが十分に、高温あるいは低温に保持された状態での試験を実行させるために、例えば特開平７−１９８７８０号のように、内部に断熱材を施して気密室内温度を一定に保持させる恒温槽が用いられていた。そして、この恒温槽内にデバイスの試験部と、冷却用保持部を配置させ、試験対象のデバイスを槽外の供給用トレイなどから搬入させて冷却用保持部に配置させ、そこで所定の冷却温度に冷却されるまでの時間待機させ、冷却後同じく恒温槽内の試験部に移送させてテストソケットに装着し、所要の試験プログラムを実行させて試験を行なっていた。この場合、槽外から槽内への搬入や試験後の恒温槽からの排出時に恒温槽の壁面に設けたスライドシャッタ等の開閉により外気が槽内に侵入することによる冷却ロスを考慮してマイナス４０℃程度の低温試験に対して予め恒温槽にマイナス６０℃程度の冷気を供給させておいて槽内全体を冷却するものであった。したがって、この槽内全体の冷却のために大きな冷却能力の冷却装置が必要であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、この低温試験用の冷却装置としては、例えば液体窒素などによる使用環境の換気や特殊高圧容器の管理が必要な大型の冷却装置を用いて冷却しており、このため、その冷媒費用が高くさらに装置製造コストが高価となるうえに、装置が大型で工場内の占有スペースが大きいばかりでなく、近時、環境負荷への配慮からこれらの冷却装置使用を自粛する傾向にあるという問題があった。また、室内を恒温とするために、恒温槽外と槽内との被試験半導体デバイスの出し入れに際して恒温槽の壁面にスライドシャッタ等を設け、その都度シャッタを開閉するものであったため、そのぶんの時間がかかり、全体の半導体試験作業時間もかかるという問題があった。さらに、断熱材を内張りした恒温槽内にデバイスの冷却用保持部や試験部を配置させるので、恒温槽の製造が簡単でなく、しかも槽体全体が嵩張るという問題があった。
【特許文献１】特開平７−１９８７８０号（段落番号０００４、０００５、図１）
【０００５】
本発明は上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成で維持管理コスト及び装置製造コストが低廉であり、しかも高い冷却効率を保持し、さらに、被試験対象の半導体デバイスの装置内からの出し入れを自在に行なえて試験作業時間を短縮し得るハンドラの低温条件試験装置及びその方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、半導体デバイステスト用のハンドラであって、その低温条件試験を行なうハンドラの低温条件試験装置であり、半導体試験装置と電気的導通を行なって半導体デバイスの特性を試験する試験部１０と、該半導体デバイスの低温条件試験を行なうに先だって該半導体デバイスを冷却する冷却部２０であって、該冷却部に設けられ被試験半導体デバイス２００に直接あるいは直接的に当接する部位を有する第１の冷却ケース１２と、第１冷却ケース１２に配管３２により連通して該第１冷却ケースを直接に冷却する低温流体を供給する低温流体供給手段１４と、を含むハンドラの半導体デバイス低温条件試験装置から構成される。第１冷却ケース内に冷却空気、冷却ガス、冷却液体その他の低温流体を通流させ、第１冷却ケース自身を冷却して、これに直接あるいは直接的に被試験半導体デバイスに当接させる部位を形成させることにより、冷熱のデバイスへの直接の伝導によりデバイスを冷却させる。これによって、冷却空間を小さくでき、しかも冷却効率を大幅に向上させる。低温流体の生成供給装置は任意の形態のものを選択してよい。好ましくは、汎用の冷凍サイクル等を有する冷凍機を用いるとコスト上、有利である。第１の冷却ケースが被試験半導体デバイスに当接する部位は、併設する側面や、底面、傾斜部等の隣接面どうし、あるいは任意の表面どうしが当接する部位であるとよい。それらの表面どうしが必ずしも直接に当接することなく、被試験半導体デバイスを搭載するボードや、トレイを介して冷熱を伝達するように、直接的（間接的ともいえる）に接するようにしてもよい。
【０００７】
その際、半導体デバイスに当接する部位が、第１冷却ケース１２の上部平面部であるようにすると良い。第１冷却ケースの上部の平面部に被試験半導体デバイスが当接するようにすることにより、単に上からデバイスを搬送させて載置させるだけでよく、当接部位の形成はケース自体の構造を利用できる。第１冷却ケースの具体的な形状は円筒、角筒、多角形筒、その他任意形状の中空立体ケースとしてよい。上述のように、上面は平面とする方が有利であるが、デバイスとの当接が確保され得る形態であれば、上面を平面としなくとも良い。有利には、立体四角形状のケースとするのが良い。
【０００８】
また、試験部１０と第１冷却ケース１２とを収容する第１チャンバ１８が設けられ、第１冷却ケース１２は、第１チャンバ１８内に配置された第２チャンバ２２内に収容された構成とすると良い。第１冷却ケースを大チャンバとしての第１チャンバと、小チャンバとしての第２チャンバ内に設置させることにより、第１、第２チャンバとの空隙を利用して断熱層を形成でき、よって、第１、第２チャンバは合成樹脂などで簡易に構成し得る。
【０００９】
また、その際、第１チャンバ１８と第２チャンバ２２との空隙３０１ｋに乾燥空気を供給する乾燥空気供給手段（４６、５２）を設け、供給する乾燥空気により結露遮断用乾燥空気層を形成させるようにするとよい。乾燥空気の供給は、第１冷却ケース等の冷却用装置と別の機構の乾燥空気供給装置によらしめてもよい。
【００１０】
低温流体供給手段１４は圧縮空気を乾燥させて供給する乾燥機４６と、乾燥機から供給される圧縮乾燥空気を熱交換して乾燥低温空気を第１冷却ケース１２に送給させる冷凍機４８と、を含むようにするとよい。
【００１１】
また、乾燥空気供給手段（４６、５２）が、第１冷却ケース１２内の低温乾燥空気を熱交換して熱交換後の常温乾燥空気を第１チャンバ１８と第２チャンバ２２との空隙３０１ｋに供給する熱交換装置５０を含むようにするとなおよい。
【００１２】
さらに、試験部１０に供給された冷却済みの被試験半導体デバイス２００と電気的に導通させるテストソケットの電極とのコンタクト確保用のプレスロッド３６であって、該プレスロッド３６には、被試験半導体デバイスに押し当てられる部位を含む第２冷却ケース３８を含み、第２冷却ケース３８に配管により連通して該第２冷却ケースを直接に冷却する低温流体を供給する低温流体供給手段１４を含むようにするとよい。
【００１３】
また、第１、第２冷却ケース１２、３８はアルミニウム、その合金、その他耐低温性の熱伝導材で形成するとよい。
【００１４】
さらに、第１、第２チャンバ１８、２２はプラスチック合成樹脂で形成してもよく、第１、第２冷却ケースをさらに第１、第２チャンバの二重ケースにより収納する構成とすることにより、簡易の密封形態でよいから、プラスチック合成樹脂で形成し得る。なお、チャンバ自体の素材は、紙、金属、セラミックその他任意の素材を用いて構成してよい。
【００１５】
また、第２チャンバ２２が外部から／への被試験半導体デバイスの挿入、取り出しのための第１開口２６と、第２チャンバ２２内から／への試験部１０との供給、戻し用の第２開口２８と、を備えるようにすると良い。冷却前のデバイスの開口である第１開口２６は、内部の低温維持のために常時開ではなく、スライドシャッタ形の必要に応じて開き、常時は閉鎖するタイプの開口であるのが好ましい。
【００１６】
また、本発明は、半導体デバイステスト用のハンドラであって、その低温条件試験を行なうハンドラの半導体デバイス低温条件試験方法であり、半導体試験装置と電気的導通を行なって半導体デバイスの特性を試験する試験部と、該半導体デバイスの低温条件試験を行なうに先だって該半導体デバイスを冷却する冷却部と、を大チャンバ内に収容させ、大チャンバ内に収容される冷却部の小チャンバの内部に冷却ケースを設置し、被試験半導体デバイスを該冷却ケースに直接あるいは直接的に当接する部位を有するように配置させ、冷却ケースは、被試験半導体デバイスあるいはそれを担持する担持体を直接に、あるいは直接的に冷却するように供給側から送られる冷却空気の配管に連通させて該冷却ケースを冷却させることにより被試験半導体デバイスを冷却させるハンドラの半導体デバイス低温条件試験方法から構成される。
【００１７】
その際、大チャンバ及び小チャンバに被試験半導体デバイスのそれらの内部へ、ないしは内部からの供給、取り出し用開口を形成し、ルーズな気密状態で、被試験半導体デバイスの供給、取り出しを行なわせるようにするとよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。本発明のハンドラの低温条件試験装置は、半導体デバイスの特性試験を行なうテスト用ハンドラであって、その半導体デバイスの低温条件試験を行なう際の装置であり、本実施形態においては、低温条件並びに高温条件試験も同時に行える試験装置であって、装置の適宜必要な部位に断熱用のシリコンシートや、膜が形成されているが、説明の簡素化のために、以下、その低温条件試験に必要な部分の構成を主として説明する。
【００１９】
図１ないし図５は、本発明の実施の形態を示しており、図１において、ハンドラの機体１に半導体デバイスの供給部２と、収納部３と、恒温試験部４と、が搭載されている。半導体デバイスの供給部２は、例えば前行程から受け取った複数の半導体デバイスを縦横に整列配置させ得る複数の供給トレイ５を恒温試験部４に搬送させるための待機位置に供給させる供給手段であり、実施形態において、供給用エレベータ６を介して複数の供給トレイ５が待機位置と前行程からの受け取り位置を往復移動して例えば２０個程度の半導体デバイス２００を搬送供給させる。半導体デバイスは、半導体集積回路を実装した基盤を樹脂モールド等の外囲器の内部に収容したものであり、下部周縁に突出したリードとの電気的導通をとってテスタによる動作試験が行なわれる。供給トレイ５や後述する収納トレイ９からのデバイスボードの恒温試験部４への出し入れは、例えばピックアンドプレス方式により、図示しない負圧吸引装置のバキュームパッドを介してデバイスを負圧吸着させて保持した状態で、移動させるようになっている。
【００２０】
収納部３は、試験部において試験を終了した半導体デバイスを恒温試験部４から取り出して収納保持し、必要に応じて次工程に供給させる際の一次収納保持手段であり、実施形態において第１、第２、第３の収納用エレベータ８が供給用エレベータあるいは恒温試験部４に隣接ないしは併設されて配置されている。各収納用エレベータ８には複数の半導体デバイス２００を配置させる収納トレイ９が載置されて半導体デバイス２００の恒温試験部内外への出し入れが行なわれる。そして、これらのエレベータに隣接して恒温試験部４が配置されている。実施形態では、各エレベータは平行に配置されさらにそれらに沿うように平行に恒温試験部４が配置されている。
【００２１】
本発明の低温条件試験装置の１つの特徴的なことは、該低温条件試験装置が、試験部１０と、第１冷却ケース１２と、低温流体供給手段１４と、を含むことである。本実施形態において、図２に示すように、恒温試験部４に試験部１０と、第１冷却ケース１２と、が配置され、さらに、低温流体供給手段１４は、機体１の近傍に配設されている。恒温試験部４は、低温条件試験のために冷却保持される被試験半導体デバイスの周囲温度を所要の低温の目標冷却温度にほぼ一定に保持させるとともに、十分に冷却されたデバイスを半導体試験装置のテストソケット１６に装着して所定のスクランブルプログラム等を実行させてその動作並びに導通試験を実行する部位であり、実施形態において、恒温試験部４は、中空ケース体からなる大チャンバとしての第１チャンバ１８と、第１チャンバ内に設けられた冷却部２０と、テストソケット１６を備えた試験部１０と、を備え、さらに、冷却部２０は第１チャンバ１８内において二重ケース状に配置された中空ケース体からなる小チャンバとしての第２チャンバ２２と、該第２チャンバ２２内に設けられた第１冷却ケース１２と、を備えている。
【００２２】
第１チャンバ１８は、図３に示すような中央部を凹設した合成樹脂製のケース体からなり、被試験半導体デバイスの出し入れのための主開口２４が設けられ、この主開口を介して供給部２から試験を行なわせるためのデバイスが搬入され、かつ、試験終了後のデバイスが収納部３に移送される。実施形態において、主開口２４は、常時開放した単純な開口から構成されている。なお、この主開口２４には常時閉鎖して搬入、搬出の必要が生じたときにのみ開くスライドシャッタ等の開閉扉を設けてもよい。実施形態において、第１チャンバ１８は、常時開の主開口２４を除いては内部が密閉されており、後述する冷気供給管３２、冷気戻し管３４は第１チャンバ１８の内部を密閉する形態で貫通して配管されている。また、後述する第２チャンバ２２についても同様に、その内部を密閉する形態で貫通して諸配管が施されている。
【００２３】
図２において、第１チャンバ１８の内部に収容されて第２チャンバ２２が配置されている。第２チャンバ２２は、その内部において被試験半導体デバイスを直接に冷却する第１冷却ケース１２を収容して第１チャンバ１８と第１冷却ケース１２との空間を仕切り、第１チャンバ１８内において、さらに第１冷却ケース１２の閉鎖状空間を形成し、第１冷却ケース１２を第１チャンバ１８−第２チャンバ２２の二重のケースに収容させる空間仕切り手段であり、第２チャンバ２２の内側であるところの、第１冷却ケース１２により直接に冷却される半導体デバイス２００の周囲の空間３００ｋと、第２チャンバ２２の外側であって、第１チャンバ１８との中間部の空間３０１ｋと、を区画形成させる。さらに、この第２チャンバ２２には、第１及び第２の開口２６、２８が設けられている。第１開口２６は、半導体デバイス２００の冷却のためのその内部への供給ならびに低温条件試験後の該第２チャンバ２２からの取出しを行なうための開口であり、さらに、第２開口２８は、被試験半導体デバイス２００の第２チャンバ内での冷却後の試験部１０への供給と試験後の試験部１０からの同第２チャンバ２２への戻し用の開口である。実施形態において、第１開口２６は図４に示すスライドシャッタ３０を有する常時閉鎖の開閉シャッタ付き開口から構成されるとともに、第２開口２８は、常時開放の単純開口から構成されている。
【００２４】
第２チャンバ２２の内部に、中空ケースであって低温流体供給手段から冷気を供給される第１冷却ケース１２が設置されている。第１冷却ケース１２は、該半導体デバイスの低温条件試験を行なうに先だって該半導体デバイスを冷却するにあたり、その中空内部に冷気を通流させて冷却された自身からの冷熱の伝導により直接あるいは直接的に被試験半導体デバイスを冷却するソークバッファ（ｓｏａｋ  ｂｕｆｆｅｒ）  としての冷却ケース手段であり、本実施形態では、該第１冷却ケース１２は、半導体デバイスの例えばモールド樹脂製の外囲器等のいずれかの面に直接あるいは略直接に接する部分を有するケース体からなり、このケース体内に例えばマイナス６０℃程度の低温冷気が供給され、その熱伝導により直接に半導体デバイス２００を冷却させる。半導体デバイスと第１冷却ケースとの当接態様は任意でよいが、本実施形態では、平坦な上面を有する扁平な中空密閉箱体からなり、その上部の平坦上面１２ａに第１チャンバ１８内に搬入後移載された半導体デバイスを搭載する担持体としてのソークトレイ１３が第１冷却ケース１２の上面に載置されて第１冷却ケースからの冷熱を伝導させて直接的にデバイスを冷却させる。この第１冷却ケース１２は、熱伝導性が良好な素材でかつ耐低温性の素材から構成され、実施形態においてはアルミニウムを成形して形成されている。この第１冷却ケース１２は、該ケース１２内に冷気を供給するエアーチューブ等からなる冷気供給管３２ａと、その冷気の排気用の冷気戻し管３４ａとが連通接続されている。ここに、冷却部２０は、第２チャンバ２２と、第１冷却ケース１２と、を含み、第２チャンバ２２の内部がいわば恒温槽として機能する。第１冷却ケース１２上の半導体デバイスは、ソークトレイ１３ごとに図１の矢示ｘのように図示しない適宜の吸引あるいはベルト等の搬送装置によりソークバッファ内を搬送移動される。ソークトレイ１３は、第２チャンバ２２の内部において、所定の整列位置で被試験半導体デバイスを担持した状態で、第１冷却ケース１２上に載置されて目的温度である低温に冷却されるとともに、シャトルバッファ側、あるいは試験部側とのデバイスのやり取り、並びにそのやり取りの際にデバイスを一次保持する担持手段であり、実施形態において、このソークトレイ１３は、図示しない搬送装置により、それらの受け取り位置、あるいは供給位置に搬送される。
【００２５】
一方、図１において、第１チャンバ１８内であり、かつ第２チャンバ外であって、第２チャンバ２２に隣接してテストソケット１６が設置されている。図２に示すように、テストソケット１６は、その下部側において半導体試験装置の本体９０に接続されており、該テストソケット１６に例えば２個づつの被試験半導体デバイスが載置され、半導体試験装置と電気的導通を行なって所定の試験プログラムにしたがって動作試験あるいは特性試験が行なわれる。
【００２６】
本実施形態において、ピックアンドプレス方式が適用され吸引搬送により被試験半導体デバイスをテストソケットに装着後、テストソケットの電極とのコンタクトを確実にさせるためのプレスロッド３６が上下動自在に駆動されるように設けられている。そして、このプレスロッド３６には、第１冷却ケースと同様の構成の第２冷却ケース３８が取り付けられており、この第２冷却ケース３８がデバイスに直接に当接して該被試験半導体デバイスの冷却状態を維持させる。第２冷却ケース３８は、第２チャンバ２２から試験のために取り出された被試験半導体デバイスの冷却低温状態を保持する冷却ケース手段であり、本実施形態では、該第２冷却ケース３８は、中空ケース体からなり、図２のように、プレスロッド３６の下端に固定されて自身の内部を通流する冷気により冷却されつつその下面をプレス面としてテストソケット上の被試験半導体デバイスを上面から所要の圧力で押し付ける。すなわち、第２冷却ケース３８は、平坦な下面を有してその下面部がプレスロッド３６を下降させた際に被試験半導体デバイスの例えばモールド樹脂製の外囲器の上面に直接に接して、デバイスの冷却状態を維持する。第２冷却ケースには、冷気供給管３２ａから分岐して配管された他の冷気供給管３２ｂが連通接続されるとともに、冷気戻し管３４ａに中途で連通接続して共通管として戻り低温空気を熱交換器５０側に戻す他の冷気戻し管３４ｂが連通接続され、それらの供給されて戻される例えばマイナス６０℃程度の冷気が常時内部を通流して自身を冷却させ、その冷熱を被試験半導体デバイスに直接に伝導させて冷却を維持させる。第２冷却ケース３８も、第１冷却ケースと同様に、アルミニウムにより中空ケースを形成して構成されている。
【００２７】
さらに、図１、図４において、第１チャンバ１８内であり、かつ第２チャンバ２２に隣接する位置であって、第１チャンバ１８の主開口２４の略直下部位置にはバッファ部４２が設けられている。バッファ部４２は、第１チャンバ１８への被試験半導体デバイスの供給・搬出や冷却部を形成させる第２チャンバ２２あるいは試験後のデバイスの一次保持等の被試験半導体デバイスを仮に保持するためのバッファリング手段であり、複数のデバイスを予め定められた整列位置に載置保持させるシャトルバッファ４４を備えている。シャトルバッファ４４は、図４、図５に示すように、矢示ｙのように長手整列方向に進退移動自在に受け取り位置を移動させ得るように設けられており、主開口２４ならびに第２チャンバ２２の第１開口２６を介した上下動ロッドの先端に固定された吸着パッドの上下動作と協働してデバイス吸着搬送円滑に行なわせるようにしている。
【００２８】
図２において、本実施形態のハンドラの低温条件試験装置は、第１、第２冷却ケース１２、３８に配管により連通してそれぞれの第１、第２冷却ケースを直接に冷却する冷気を供給する低温流体供給手段１４を含むものであり、本実施形態では、該低温流体供給手段１４は、圧縮空気Ｐａを乾燥させて供給する乾燥機４６と、乾燥機４６から供給される圧縮乾燥空気を熱交換して乾燥低温空気を第１冷却ケース１２に送給させる冷凍機４８と、を含む。乾燥機４６は、図示しないコンプレッサにより生成された圧縮空気Ｐａを受け入れて乾燥空気を生成させ、この乾燥空気を冷凍機４８側に供給する乾燥手段であり、本実施形態では、次工程での冷気生成に連続させる関係から、多孔性物質や脱湿材などを含んで物理化学的方法で乾燥させるヒートレス式の乾燥機が用いられている。冷凍機４８は、例えばアンモニア、プロパン等の冷媒を内蔵してその冷凍サイクルを介した熱交換により例えばマイナス６０℃以下の冷気を生成させる冷気生成手段であり、その生成された冷気は、該冷凍機４８に連通接続された冷気供給管３２ａ、３２ｂを介して第１、第２冷却ケース１２、３８に供給される。
【００２９】
さらに、本実施形態において、第１チャンバ１８と、第２チャンバ２２との空隙３０１ｋに常温乾燥空気を供給する乾燥空気供給手段が設けられている。乾燥空気供給手段は、第１チャンバ１８と、第２チャンバ２２との中間空隙３０１ｋに常温乾燥空気を供給して結露遮断用乾燥空気層を形成させ、少なくとも被試験半導体デバイスを配置させる第２チャンバ２２の壁面に結露するのを防止する結露防止手段である。本実施形態では、乾燥空気供給手段は、第１冷却ケース１２及び第２冷却ケース３８からそれぞれ排気される低温乾燥空気を取り込んで熱交換し、この熱交換後の常温乾燥空気を第１チャンバと第２チャンバとの空隙に供給する第２の熱交換装置５０を含む。すなわち、本実施形態において、熱交換装置５０は、例えばそれぞれ冷凍機４８から供給されて第１、第２冷却ケース１２、３８から排気される低温乾燥空気と室温とを熱交換して常温乾燥空気を第１チャンバと第２チャンバとの空隙に供給するところの冷凍機４８とともに形成する冷媒の冷凍サイクルの一熱交換工程を行なう熱交換手段として適用されている。熱交換装置５０からの常温乾燥空気は、乾燥空気供給管５２を介して第１チャンバと第２チャンバとの空隙に供給され、第１チャンバと第２チャンバとの空隙に乾燥空気層を形成させて第１チャンバの外と、第２チャンバ表面とを断熱させる。
【００３０】
次に、ハンドラの低温条件試験装置の実施形態の作用とともに、ハンドラの半導体デバイス低温条件試験方法を併せて説明する。図１において、供給部２の供給トレイエレベータから供給される被試験半導体デバイスは例えば数十個単位で供給トレイ５に搭載されて供給位置まで供給される。すると、図示しない吸着搬送機構の吸着バッド付きロッドにより吸着搬送され（ｓ１）、第１チャンバ１８の主開口２４から下降進入して図５のシャトルバッファ４４の４個のステーション位置を有する第１入れ替え位置１５０のいずれかの受け取り部に載置される。シャトルバッファ４４が受け取り部を第２の入れ替え位置１５１に移動させ、この状態で吸着パッドが被試験半導体デバイスを吸引把持して搬送し第２チャンバ２２の第１開口２６から下降させて冷却部２０内の搬送機構により搬送駆動されるソークトレイ１３上に移載させる（ｓ２）。
【００３１】
この際、第１開口２６では、図４に示すように、常時閉鎖状態のスライドシャッタ３０がシャトルバッファ４４からの挿入時にのみ開放し、挿入後は再び閉鎖させる。第２チャンバ２２内では搬送機構のソークトレイ上に載置されて被試験半導体デバイスが図１上、ｘのように環状移動され（ｓ３）、第２チャンバ内での第３の入れ替え位置１５２で停止する。この第２チャンバ２２内では、被試験半導体デバイスを載置するソークトレイ１３は、その下面となる平面に密着当接する上面を有する第１冷却ケース１２の上に載置されて第１冷却ケース１２からの熱伝導による冷熱により直接に冷却され、それにより、被試験半導体デバイスを常時冷却させている。第１冷却ケース１２内へは例えばマイナス６０℃程度の冷気が供給されて通流しており、プラス２０℃程度の常温の第１チャンバと第２チャンバとの空隙の結露遮断用乾燥空気層により第２チャンバ２２内部は略マイナス４５℃が維持され、被試験半導体デバイスは、その間、略マイナス４５℃に冷却される。
【００３２】
第３の入れ替え位置は第２チャンバであるソークバッファのソークトレイ１３が第２チャンバ２２の第２の開口２８と上下平行移動位置に位置する関係で設定された位置であり、この第３の入れ替え位置１５２で設定された例えば２個のデバイスが図示しない吸着バッドによりおのおの吸引搬送され（ｓ４）、半導体試験装置９０に接続された試験部１０のテストソケット１６上に載置される。
【００３３】
この状態で、図２に示すように、プレスロッド３６が下降しその下端の第２冷却ケース３８の下面によりデバイスの電極のコンタクトを確実にさせると同時に、マイナス６０℃程度の冷気が供給されて通流する第２冷却ケース３８により直接に被試験半導体デバイスの外囲器上面に密着当接して冷却させる。これにより、マイナス４５℃程度に冷却されたデバイスを第２チャンバ２２から取り出して常温下に配置させることによる温度上昇を抑制し、より正しい設定温度での低温条件試験を実現させるようにしている。
【００３４】
そして、テストソケットと被試験半導体デバイスを電気的に導通させ、所定の試験プログラムを実行させて低温条件での半導体デバイスの動作試験を行なわせる。試験の結果の測定値は半導体試験装置に接続されたホストコンピュータに記憶される。所定の試験終了後は、再び吸引搬送装置の吸着パッドによりｓ４工程のソークバッファ（２２）と試験部１０間の搬送を行なう機構を利用していったん第２チャンバ２２内に戻され（ｓ５）、第２チャンバ２２内での搬送機構の戻りルート（ｓ６）を経由して第１開口２６からシャトルバッファ４４の第２入れ替え位置１５１に搬送され（ｓ７）、さらに、シャトルバッファ４４が受け取り部を第１の入れ替え位置１５０に移動させた後、主開口２４からそれぞれ試験結果の良否に対応して例えば第１の収納用エレベータ８１の受け取り位置に移動させる（ｓ８）。
【００３５】
このように、本実施形態のハンドラの低温条件試験装置は、半導体デバイスの低温条件試験を行なうに先だって該半導体デバイスを冷却する冷却部であって、該冷却部に設けられ被試験半導体デバイスに直接あるいは直接的に当接する部位を有する第１の冷却ケースと、第１冷却ケースに配管により連通して該第１冷却ケースを直接に冷却する冷気を供給する低温流体供給手段と、を含むようにすることにより、冷却が必要なデバイス自体を冷気通流ケースを介して直接に冷却させ、デバイスの冷却効率を大幅に向上させることにより液体窒素等による特殊専用冷却装置を用いることなく、汎用のアンモニア、代替フロン等の冷媒を用いた冷凍機による冷却装置で必要な低温条件を生成させることができ、さらにその恒温槽機能を実現するための構成も簡単で、コスト上も有利な装置を実現し得る。
【００３６】
以上説明した本発明のハンドラの低温条件試験装置及びその方法は、上記した実施の形態にのみ限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の本質を逸脱しない範囲における変形も本発明に含まれる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のハンドラの半導体デバイス低温条件試験装置によれば、半導体デバイステスト用のハンドラであって、その低温条件試験を行なうハンドラの低温条件試験装置であり、半導体試験装置と電気的導通を行なって半導体デバイスの特性を試験する試験部と、該半導体デバイスの低温条件試験を行なうに先だって該半導体デバイスを冷却する冷却部であって、該冷却部に設けられ被試験半導体デバイスに直接あるいは直接的に当接する部位を有する第１の冷却ケースと、第１冷却ケースに配管により連通して該第１冷却ケースを直接に冷却する冷気を供給する低温流体供給手段と、を含む構成であるから、（１）冷却が必要なデバイス自体を冷気通流ケースを介して直接に冷却させ、デバイスの冷却効率を大幅に向上させて、低廉な汎用の冷凍機による冷却装置で必要な低温条件を生成させることができる。（２）その結果、液体窒素等の専用の管理装置や専門の管理資格者を配備する必要がなく、さらにその高価な液体窒素等を不要として装置コストならびにメンテナンスコストを大幅に低減し得る。（３）また、低温維持のための恒温槽機能を実現するための構成を簡単にでき、製造を容易にしてコスト低減に資する。
【００３８】
また、半導体デバイスに当接する部位が、第１冷却ケースの上部平面部であるようにすることにより、冷却工程に置く際には前工程からの被試験半導体デバイスを第１冷却ケースの上部平面部に載置させるだけでよく、デバイスの搬送移載を円滑かつ無理なく行なわせ得るとともに、第１冷却ケースを矩形、円筒その他の単純な立体ケース構造とし得る。
【００３９】
また、試験部と第１冷却ケースとを収容する第１チャンバが設けられ、第１冷却ケースは、第１チャンバ内に配置された第２チャンバ内に収容された構成とすることにより、第１チャンバと第２チャンバとの空隙に結露遮断用乾燥空気層などを形成してデバイスの搬入、搬出時の開口を設け、簡易密閉あるいはルーズな形態の恒温槽構成を実現して、その製作を容易化し得る。
【００４０】
また、第１チャンバと第２チャンバとの空隙に乾燥空気を供給する乾燥空気供給手段が設けられ、供給する乾燥空気により結露遮断用乾燥空気層を形成させる構成とすることにより、第１、第２チャンバの断熱による第２チャンバへの結露を防止するとともに、空気層断熱により常時開あるいは必要による開の開口をチャンバに設けてデバイスの出し入れができ、デバイス搬送効率を大幅に向上させ得る。
【００４１】
また、低温流体供給手段が圧縮空気を乾燥させて供給する乾燥機と、乾燥機から供給される圧縮乾燥空気を熱交換して乾燥低温空気を第１冷却ケースに送給させる冷凍機と、を含む構成とすることにより、液体窒素等を用いた高価な専用の特殊冷却装置を用いることなく、安価な汎用の冷媒等による冷却装置構成で冷気供給を実現し、装置コストを低廉に維持させ得る。
【００４２】
また、乾燥空気供給手段が、第１冷却ケース内の低温乾燥空気を熱交換して熱交換後の常温乾燥空気を第１チャンバと第２チャンバとの空隙に供給する熱交換装置を含む構成とすることにより、安価な汎用の冷却装置を用いた乾燥空気供給による結露遮断用乾燥空気層形成を実現し得る。
【００４３】
また、試験部に供給された冷却済みの被試験半導体デバイスと電気的に導通させるテストヘッドの電極とのコンタクト確保用のプレスロッドであって、該プレスロッドには、被試験半導体デバイスに押し当てられる部位を含む第２冷却ケースを含み、第２冷却ケースに配管により連通して該第２冷却ケースを直接に冷却する冷気を供給する低温流体供給手段を含む構成とすることにより、プレスロッドの下降によるプレス動作時に、第１冷却ケースにより冷却されたデバイスを第２チャンバから取り出して常温下に配置させることによる温度上昇を抑制し、より正しい設定温度での低温条件試験を実現させ得る。
【００４４】
また、第１、第２冷却ケースが熱伝導材で形成された構成とすることにより、各冷却ケースを通流する低温空気等の冷熱を当接部位から被試験半導体デバイスに有効に伝達し得る。
【００４５】
また、第１、第２チャンバがプラスチック合成樹脂で形成された構成とすることにより、材料及び製造コストを低廉に維持し得るうえに、断熱材を内張りして重厚に構成した従来の恒温槽に比して簡単な構成で、容易に製作でき、しかもその内部に搬送機構あるいは吸着搬送機構等を配置させる際の製作を極めて簡易に行なえる。
【００４６】
また、第２チャンバが外部から／への被試験半導体デバイスの挿入、取り出しのための第１開口と、第２チャンバ内から／への  試験部との供給、戻し用の第２開口と、を備える構成とすることにより、第１、第２チャンバの断熱による第２チャンバへの結露を防止するとともに、デバイスの出し入れを容易に行なえて、デバイス搬送効率を大幅に向上させ得る。
【００４７】
また、本発明のハンドラの低温条件試験方法によれば、半導体デバイステスト用のハンドラであって、その低温条件試験を行なうハンドラの半導体デバイス低温条件試験方法であり、半導体試験装置と電気的導通を行なって半導体デバイスの特性を試験する試験部と、該半導体デバイスの低温条件試験を行なうに先だって該半導体デバイスを冷却する冷却部と、を大チャンバ内に収容させ、大チャンバ内に収容される冷却部の小チャンバの内部に冷却ケースを設置し、被試験半導体デバイスを該冷却ケースに直接あるいは直接的に当接する部位を有するように配置させ、冷却ケースは、被試験半導体デバイスあるいはそれを担持する担持体を直接に、あるいは直接的に冷却するように供給側から送られる冷却空気の配管に連通させて該冷却ケースを冷却させることにより被試験半導体デバイスを冷却させるから、（１）冷却が必要なデバイス自体を冷気通流ケースを介して直接に冷却させ、デバイスの冷却効率を大幅に向上させて、低廉な汎用の冷凍機による冷却装置で必要な低温条件を生成させることができる。（２）その結果、液体窒素等の専用の管理装置や専門の管理資格者を配備する必要がなく、さらにその高価な液体窒素等を不要として装置コストならびにメンテナンスコストを大幅に低減し得る。（３）また、低温維持のための恒温槽機能を実現するための構成を簡単にでき、製造を容易にしてコスト低減に資する。
【００４８】
また、その際、大チャンバ及び小チャンバに被試験半導体デバイスのそれらの内部へ、ないしは内部からの供給、取り出し用開口を形成し、ルーズな気密状態で、被試験半導体デバイスの供給、取り出しを行なわせるようにすることにより、常時開あるいは必要による開の開口をチャンバに設けてデバイスの出し入れができ、デバイス搬送効率を大幅に向上させ得るとともに、大、小チャンバの中間空隙に断熱ガス等を供給して断熱しチャンバを合成樹脂製等で簡易に製作して製造コストを低減し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のハンドラの低温条件試験装置の一部切欠要部平面説明図である。
【図２】図１のハンドラの低温条件試験装置の概略構成説明図である。
【図３】図１の第１チャンバの概略拡大斜視説明図である。
【図４】図１の第１チャンバ内部の拡大斜視説明図である。
【図５】図１の第１チャンバ内部のソークバッファ及びシャトルバッファでの被試験半導体デバイスの平面配置構成説明図である。
【符号の説明】
４  恒温試験部、１０    試験部、１２    第１冷却ケース、１４  低温流体供給手段、１６    テストソケット、１８    第１チャンバ、２０  冷却部、２２  第２チャンバ、２４  主開口、２６  第１開口、２８  第２開口、３２  冷気供給管、３６  プレスロッド、３８  第２冷却ケース、４２  バッファ部、４４  シャトルバッファ、４８  冷凍機、５０  第２熱交換装置、５２  乾燥空気供給管、９０  半導体試験装置、２００  半導体デバイス、３００ｋ  内側空間、３０１ｋ  外側空間、Ｐａ  圧縮空気
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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