(57)【要約】【課題】低温環境下での半導体デバイスの試験における該デバイスの品種切替作業時間を短縮させることができる試験装置及び品種切替方法を提供することにある。【解決手段】外部装置に電気接続されるソケットユニット１１０と、半導体デバイス１０７を取り上げるコレットユニット１３０と、コレットユニットをソケットユニットに組み合わせて押圧することにより、コレットユニットにより取り上げられた半導体デバイスをソケットユニットに電気接続するチャックユニット１５０と、チャックユニットの軸方向の移動動作及び軸回りの回転動作のみにより、チャックユニットとコレットユニットの着脱が可能な着脱機構１３６、１５３を備える。これにより、半導体デバイスの品種を切り替えるときに、切替品種に対応するチャックユニットとコレットユニットとを自動的に着脱させて交換することができ、デバイスの品種切替作業時間を短縮させることができる。【選択図】図１
2009031070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバの内部に隔離された半導体デバイスの特性を試験する半導体試験装置であって、
外部装置に電気接続されるソケットユニットと、
前記半導体デバイスを取り上げるコレットユニットと、
前記コレットユニットを前記ソケットユニットに組み合わせて押圧することにより、該コレットユニットにより取り上げられた前記半導体デバイスを前記ソケットユニットに電気接続するチャックユニットとを備え、
前記チャックユニットの軸方向の移動動作及び軸回りの回転動作のみにより、該チャックユニットと前記コレットユニットの着脱が可能な着脱機構を備えたことを特徴とする半導体試験装置。
【請求項２】
前記着脱機構が、前記チャックユニットに設けられた係止ピン溝もしくは係止ピンと、前記コレットユニットに設けられた前記係止ピン溝もしくは係止ピンに係止・係止解除可能な係止ピンもしくは係止ピン溝を備えていることを特徴とする請求項１に記載の半導体試験装置。
【請求項３】
前記半導体デバイスの品種毎に、前記コレットユニットと前記ソケットユニットとを組み合わせた状態のものを交換ユニットとして予め前記チャンバの外部に準備し、
前記半導体デバイスの品種を切り替えるときに、使用中の前記コレットユニットを該使用中の前記ソケットユニットと組み合わせてから前記チャックユニットを離脱させ、組み合わせた当該ユニットを切替品種に該当する前記交換ユニットと交換してから前記チャックユニットを装着することを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体試験装置。
【請求項４】
前記チャンバの内部に、試験直前直後の前記半導体デバイスが待機するポケットが載置されるポケット載置部を備え、
前記チャンバの外部に、未試験及び試験済みの前記半導体デバイスが収納されたトレイが載置されるトレイ台、前記トレイと前記ポケット載置部に載置された前記ポケットとの間を移動して、前記半導体デバイスを搬送するデバイス搬送ハンド、前記ポケットが載置されるポケット台、及び該ポケット台と前記ポケット載置部との間を移動して、前記ポケットを搬送するポケット搬送ハンドを備え、
前記デバイス搬送ハンドと前記ポケット搬送ハンドが一体で移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の半導体試験装置。
【請求項５】
前記デバイス搬送ハンドを２組備え、前記ポケット搬送ハンドが２組の該デバイス搬送ハンドの間に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の半導体試験装置。
【請求項６】
チャンバの内部に隔離された半導体デバイスの特性を試験する半導体試験装置であり、外部装置に電気接続されるソケットユニットと、半導体デバイスを取り上げるコレットユニットと、前記コレットユニットを前記ソケットユニットに組み合わせて押圧することにより、該コレットユニットにより取り上げられた前記半導体デバイスを前記ソケットユニットに電気接続するチャックユニットと、該電気接続前後の前記半導体デバイスが待機するポケットとを備えた装置における前記半導体デバイスの品種切替方法であって、
前記半導体デバイスの品種毎に、前記コレットユニットと前記ソケットユニットとを組み合わせた状態のものを交換ユニットとして予め前記チャンバの外部に準備し、
前記半導体デバイスの品種を切り替えるときに、使用中の前記ポケットを切替品種に該当する前記ポケットと搬送交換し、
使用中の前記コレットユニットを該使用中の前記ソケットユニットと組み合わせてから前記チャックユニットを軸回りの回転動作及び軸方向の移動動作させて離脱させ、
組み合わせた当該ユニットを切替品種に該当する前記交換ユニットと交換してから前記チャックユニットを軸方向の移動動作及び軸回りの回転動作させて装着することを特徴とする半導体デバイスの品種切替方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チャンバの内部に隔離された半導体デバイスの特性を試験する半導体試験装置及び該装置における半導体デバイスの品種切替方法に関する。特に、チャンバの内部を低温にしたときに有効な半導体試験装置及び該装置における半導体デバイスの品種切替方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、特に自動車に用いられる半導体デバイスの低温信頼性の要求が高まってきている。このため、低温環境下での半導体デバイスの試験を実施することにより低温信頼性を保障している。この種の半導体試験装置としては、例えば特許文献１に記載されているように、試験待機状態の半導体デバイスを冷却する冷却部と、冷却された半導体デバイスの低温試験を実施する試験部と、該冷却部及び該試験部を内蔵したチャンバを備えたものが知られている。かかる半導体試験装置により試験を実施する際には、外部からチャンバの内部にＬＮ2等の冷却ガスを注入することにより、チャンバの内部を低温雰囲気に保っている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３４７３２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した従来の半導体試験装置では、半導体デバイスの品種を切り替えるときは、冷却部に備えられた半導体デバイスを載置するトレイや、試験部に備えられた半導体デバイスを電気接続する端子等を上記切替品種に該当するものに交換する必要がある。ところが、その品種切替作業は、冷却されたチャンバの内部が結露・氷結しないように、チャンバの内部の温度を一旦露点温度以上に加熱した後、チャンバを全開にしてトレイや端子等を交換し、チャンバの内部の温度を再度低温に冷却しなければならない。このため、品種切替作業時間が長時間（例えば６０分〜９０分）となり、半導体試験装置の稼働率を低下（例えばスループットで約４５個／時間〜６０個／時間）させている。特に、自動車に用いられる半導体デバイスは少量多品種になる傾向があるため、上記稼働率は更に低下するおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記のような課題に鑑みなされたものであり、その目的は、低温環境下での半導体デバイスの試験における該デバイスの品種切替作業時間を短縮させることができる半導体試験装置及び該装置における半導体デバイスの品種切替方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的達成のため、本発明の半導体試験装置では、チャンバの内部に隔離された半導体デバイスの特性を試験する半導体試験装置であって、外部装置に電気接続されるソケットユニットと、前記半導体デバイスを取り上げるコレットユニットと、前記コレットユニットを前記ソケットユニットに組み合わせて押圧することにより、該コレットユニットにより取り上げられた前記半導体デバイスを前記ソケットユニットに電気接続するチャックユニットとを備え、前記チャックユニットの軸方向の移動動作及び軸回りの回転動作のみにより、該チャックユニットと前記コレットユニットの着脱が可能な着脱機構を備えたことを特徴としている。
これにより、半導体デバイスの品種を切り替えるときに、現在使用中のコレットユニットをチャックユニットから自動的に離脱させ、離脱させたコレットユニットを切替品種に対応するコレットユニットと交換し、交換したコレットユニットをチャックユニットに自動的に装着させることができるので、該デバイスの品種切替作業時間を短縮させることができる。
【０００７】
また、前記着脱機構が、前記チャックユニットに設けられた係止ピン溝もしくは係止ピンと、前記コレットユニットに設けられた前記係止ピン溝もしくは係止ピンに係止・係止解除可能な係止ピンもしくは係止ピン溝を備えていることを特徴としている。
これにより、簡易な構造の着脱機構とすることができ、装置コストの上昇を抑えることができる。
【０００８】
また、前記半導体デバイスの品種毎に、前記コレットユニットと前記ソケットユニットとを組み合わせた状態のものを交換ユニットとして予め前記チャンバの外部に準備し、前記半導体デバイスの品種を切り替えるときに、使用中の前記コレットユニットを該使用中の前記ソケットユニットと組み合わせてから前記チャックユニットを離脱させ、組み合わせた当該ユニットを切替品種に該当する前記交換ユニットと交換してから前記チャックユニットを装着することを特徴としている。
これにより、半導体デバイスの品種を切り替えるときに、チャンバを全開にせずに切替品種に対応するコレットユニットとソケットユニットを交換することができるので、該デバイスの品種切替作業時間を大幅に短縮させることができると共に、チャンバの内部の結露・氷結を防止することができる。
【０００９】
前記チャンバの内部に、試験直前直後の前記半導体デバイスが待機するポケットが載置されるポケット載置部を備え、前記チャンバの外部に、未試験及び試験済みの前記半導体デバイスが収納されたトレイが載置されるトレイ台、前記トレイと前記ポケット載置部に載置された前記ポケットとの間を移動して、前記半導体デバイスを搬送するデバイス搬送ハンド、前記ポケットが載置されるポケット台、及び該ポケット台と前記ポケット載置部との間を移動して、前記ポケットを搬送するポケット搬送ハンドを備え、前記デバイス搬送ハンドと前記ポケット搬送ハンドが一体で移動可能に構成されていることを特徴としている。
これにより、デバイス搬送ハンドとポケット搬送ハンドを移動させる機構を１つ備えれば良いので、装置を小型化することができ、また、装置コストの上昇を抑えることができる。
【００１０】
また、前記デバイス搬送ハンドを２組備え、前記ポケット搬送ハンドが２組の該デバイス搬送ハンドの間に配置されていることを特徴としている。
これにより、２組のデバイス搬送ハンドの間隔を大きくしてもポケット搬送ハンドを備えたハンド全体の大型化を抑えることができ、また、間隔が大きい２組のデバイス搬送ハンドにより該搬送距離を縮めて搬送時間を短縮させることができる。
【００１１】
上記目的達成のため、本発明の半導体試験装置における半導体デバイスの品種切替方法では、チャンバの内部に隔離された半導体デバイスの特性を試験する半導体試験装置であり、外部装置に電気接続されるソケットユニットと、半導体デバイスを取り上げるコレットユニットと、前記コレットユニットを前記ソケットユニットに組み合わせて押圧することにより、該コレットユニットにより取り上げられた前記半導体デバイスを前記ソケットユニットに電気接続するチャックユニットと、該電気接続前後の前記半導体デバイスが待機するポケットとを備えた装置における前記半導体デバイスの品種切替方法であって、前記半導体デバイスの品種毎に、前記コレットユニットと前記ソケットユニットとを組み合わせた状態のものを交換ユニットとして予め前記チャンバの外部に準備し、前記半導体デバイスの品種を切り替えるときに、使用中の前記ポケットを切替品種に該当する前記ポケットと搬送交換し、使用中の前記コレットユニットを該使用中の前記ソケットユニットと組み合わせてから前記チャックユニットを軸方向の移動動作及び軸回りの回転動作させて離脱させ、組み合わせた当該ユニットを切替品種に該当する前記交換ユニットと交換してから前記チャックユニットを軸回りの回転動作及び軸方向の移動動作させて装着することを特徴としている。
これにより、半導体デバイスの品種を切り替えるときに、現在使用中のコレットユニットをチャックユニットから自動的に離脱させ、離脱させたコレットユニットを切替品種に対応するコレットユニットと交換し、交換したコレットユニットをチャックユニットに自動的に装着させることができると共に、チャンバを全開にせずに切替品種に対応するコレットユニットとソケットユニットを交換することができるので、該デバイスの品種切替作業時間を大幅に短縮させることができると共に、チャンバの内部の結露・氷結を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態に係る半導体試験装置の内部構成を上方から見た平面図、図２及び図３は、その半導体試験装置に内蔵されたチャンバの内部構成を上方から見た平面図及び側方から見た断面図である。この半導体試験装置１００は、四角柱状の筐体１０１の内部に、チャンバ１０２、ハンドロボット１０３、トレイ台１０４、デバイス台１０５、ポケット台１０６等を備えている。
【００１４】
チャンバ１０２は、図１に示すように、例えばステンレススチール等により八角柱状の中空体に形成されて筐体１０１の奥側（図示上側）に配置されている。このチャンバ１０２は、図示しないが上下に２分割されて全開閉可能となっている。
チャンバ１０２の側面には、図１に示すように、ＬＮ2等の冷却ガスを外部の図示しないガスボンベから筐体１０１に取り付けられた電磁バルブ２１ａを介してチャンバ１０２の内部に導入するガス導入管２１及びチャンバ１０２の内部から装置外部へ導出するガス導出管２２が貫通接続されている。そして、チャンバ１０２の外層壁２３は、内外２層構造（二重構造）になっており、その間には図２に示す断熱材２４が封入されて保温するようになっている。
【００１５】
チャンバ１０２の上面には、図１に示すように、半導体デバイス１０７やポケット１０８等を出し入れするための開口２５が穿設されている。そして、この開口２５を開閉するためのスライド式のシャッタ２６が、エアシリンダ２７及びリンク機構２８に接続されてスライド自在となっている。
チャンバ１０２の内部には、図２に示す回転円盤２９が配設されている。この回転円盤２９には、ポケット１０８が載置される３つのポケットステージ２９ａと、詳細は後述するが該ポケット１０８に載置された半導体デバイス１０７を試験する際に使用する３つのデバイス通過孔２９ｂが、交互に等角度（６０°）間隔で設けられている。回転円盤２９の回転軸２９ｃには、高精度な回転角制御が可能な図示しないサーボモータ及びギア機構等が接続されている。
【００１６】
図２において、回転円盤２９の回転軸２９ｃに対し６時の方向の位置が、開口２５直下の位置であり、半導体デバイス１０７等をチャンバ１０２の内部に対し出し入れする出入位置ＩＰである。また、回転円盤２９の回転軸２９ｃに対し１２時の方向の位置は、半導体デバイス１０７を試験する試験位置ＥＰであり、この試験位置ＥＰに対応するチャンバ１０２及び筐体１０１の部分には、デバイス通過孔２９ｂよりも大径の図３に示す貫通孔１０２ａ、１０１ａが穿設されている。
【００１７】
この試験位置ＥＰには、図３に示すように、ソケットユニット１１０、コレットユニット１３０及びチャックユニット１５０がこの順で下から上に配設されている。ソケットユニット１１０は、半導体デバイス１０７と図示しない外部装置である例えばテスタとを電気接続する機能を有している。コレットユニット１３０は、ポケット１０８から半導体デバイス１０７を取り上げてソケットユニット１１０に嵌め込む機能を有している。チャックユニット１５０は、コレットユニット１３０をソケットユニット１１０に組み合わせて押圧することにより、該コレットユニット１３０により取り上げられた半導体デバイス１０７をソケットユニット１１０に電気接続する機能を有している。更に、各ユニット１１０、１３０、１５０の詳細について説明する。尚、コレットユニット１３０及びチャックユニット１５０の詳細については図４及び図５を参照して説明する。
【００１８】
ソケットユニット１１０は、図３に示すように、ソケット１１１とソケット取付板１１２を備えている。ソケット１１１の図示上面側中央には、半導体デバイス１０７を電気接続するデバイス端子部１１３が設けられ、図示上面側両端には、コレットユニット１３０の位置決めピン１３５が挿入される位置決めピン穴１１４が穿設されている。また、ソケット１１１の図示下面側には、テスタを電気接続するテスタ端子部１１５が設けられている。ソケット取付板１１２には、略中央にソケット１１１のデバイス端子部１１３を露出させるソケット穴１１６が穿設されている。
【００１９】
このような構成において、ソケット１１１は、ソケット穴１１６からデバイス端子部１１３が露出するようにソケット取付板１１２に取り付けられる。ソケット１１１が取り付けられたソケット取付板１１２は、デバイス端子部１１３が筐体１０１の貫通孔１０１ａ側を向くようにして筐体下面に１０１ｂに押し付けられる。そして、該ソケット取付板１１２は、貫通孔１０１ａを挟んで筐体下面１０１ｂに固定されている２つのエアシリンダ１１７により挟持されて固定される。これにより、ソケットユニット１１０は、チャンバ１０２の内部に隔離されている半導体デバイス１０７と貫通孔１０２ａを介して電気接続可能となる。
【００２０】
図４は、コレットユニットを示す断面図、図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、コレットユニットにチャックユニットを装着した状態を上方及び２方向から見た断面図である。
図４に示すように、コレットユニット１３０は、デバイス吸着部１３１と、このデバイス吸着部１３１の上部に一体化されたチャック装着部１３２を備えている。デバイス吸着部１３１の図示下面中央には、半導体デバイス１０７を吸着する吸着ヘッド１３３が設けられている。この吸着ヘッド１３３には、図示しないポンプに繋がる吸気管１３４が接続されている。更に、デバイス吸着部１３１の図示下面両端には、ソケットユニット１１０の位置決めピン穴１１４に挿入する位置決めピン１３５が下方に延びるように突設されている。チャック装着部１３２の周面には、チャックユニット１５０の係止ピン溝（着脱機構）１５３が係止される係止ピン（着脱機構）１３６が１８０°隔てて２本突設されている。また、チャック装着部１３２の図示上面中央には、チャックユニット１５０の位置決め凸部１５４が挿入される円筒状の位置決め凹部１３７が穿設されている。
【００２１】
図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、チャックユニット１５０は、シャフト１５１と、このシャフト１５１の先端に一体化されたコレット装着ヘッド１５２を備えている。シャフト１５１には、チャンバ１０２の上面に配設された図示しないエアシリンダ、サーボモータ及びギア機構等が接続されている。これにより、シャフト１５１は、軸方向の移動及び軸回りの回転が可能となっている。コレット装着ヘッド１５２は、コレットユニット１３０のチャック装着部１３２に被せることが可能なキャップ状に形成されている。コレット装着ヘッド１５２の周面には、コレットユニット１３０の係止ピン１３６が係止される逆Ｌ字状の係止ピン溝１５３が設けられている。また、コレット装着ヘッド１５２の図示内部下面中央には、コレットユニット１３０の位置決め凹部１３７に挿入する円筒状の位置決め凸部１５４が突設されている。
【００２２】
このような構成において、コレット装着ヘッド１５２がチャック装着部１３２に被せられる。このとき、シャフト１５１が軸方向に移動（下降）するので、図５（Ｂ）に示すように、位置決め凸部１５４が位置決め凹部１３７に挿入されて、コレット装着ヘッド１５２がチャック装着部１３２に位置決めされる。更に、シャフト１５１が該移動（下降）及び軸回りに回転（右回り）するので、図５（Ｃ）に示すように、係止ピン１３６が係止ピン溝１５３に沿って溝端まで案内されて、コレット装着ヘッド１５２がチャック装着部１３２に係止される。これにより、コレットユニット１３０は、チャックユニット１５０と共に軸方向の移動及び軸回りの回転が可能となり、チャンバ１０２の内部に隔離されている半導体デバイス１０７を取り上げることも可能となる。また、係止ピン１３６と係止ピン溝１５３という簡易な構造の着脱機構とすることができ、装置コストの上昇を抑えることができる。
【００２３】
以上のような構成のソケットユニット１１０、コレットユニット１３０及びチャックユニット１５０によれば、試験中に半導体デバイス１０７の品種を以下の手順で切り替えることができる。即ち、半導体デバイス１０７の品種毎に、コレットユニット１３０とソケットユニット１１０とを組み合わせた状態のものを交換ユニットとして予めチャンバ１０２の外部に準備しておく。そして、半導体デバイス１０７の品種を切り替えるときに、使用中のコレットユニット１３０を該使用中のソケットユニット１１０と組み合わせてからチャックユニット１５０を離脱させる。そして、組み合わせた当該ユニットを切替品種に該当する交換ユニットと交換してからチャックユニット１５０を装着する。
【００２４】
このように、コレットユニット１３０とソケットユニット１１０は、交換ユニットとして予め組み合わされているので、該ユニット交換時にはチャンバ１０２の底部の貫通孔１０２ａ及び筐体１０１の底部の貫通孔１０１ａが短時間開放されるのみで済む。また、チャックユニット１５０の軸方向の移動動作及び軸回りの回転動作のみにより、該チャックユニット１５０とコレットユニット１３０を確実に着脱させることができるので、当該ユニット着脱時にはチャンバ１０２全体を開放する必要が無い。従って、従来のように冷却されたチャンバの内部が結露・氷結しないように、チャンバの内部の温度を一旦露点温度以上に加熱した後、チャンバを全開にしてトレイや端子等を交換し、チャンバの内部の温度を再度低温に冷却する必要が無くなる。このため、品種切替作業時間が短時間（例えば１０分）となり、半導体試験装置の稼働率を大幅に向上（例えばスループットで約１４４個／時間）させることができる。特に、自動車に用いられる半導体デバイスは少量多品種になる傾向があるため、上記稼働率を更に向上させることができる。
【００２５】
ハンドロボット１０３は、図１に示すように、ハンド部３１、Ｘ軸ガイドレール３２、Ｙ軸ガイドレール３３、Ｙ軸ガイドバー３４を備えている。ハンド部３１は、図示しないベルト・プーリ機構によりＸ軸ガイドレール３２に摺動移動可能に取り付けられている。Ｘ軸ガイドレール３２は、筐体１０１の手前側（図示下側）に配置され、Ｙ軸ガイドレール３３は、筐体１０１の一側面側（図示右側）に配置され、Ｙ軸ガイドバー３４は、筐体１０１の他側面側（図示左側）に配置されている。Ｘ軸ガイドレール３２は、一端がベルト・プーリ機構によりＹ軸ガイドレール３３に摺動移動可能に取り付けられ、他端がＹ軸ガイドバー３４に摺動移動可能に取り付けられている。これにより、ハンド部３１は、Ｘ軸ガイドレール３２及びＹ軸ガイドレール３３（Ｙ軸ガイドバー３４）に沿ってＸＹ方向に移動自在となる。ハンド部３１について更に図を参照して説明する。
【００２６】
図６は、ハンド部の全体構成を示す図である。ハンド部３１は、半導体デバイス１０７を搬送する２組のデバイス搬送ハンド３５及びポケット１０８を搬送するポケット搬送ハンド３６を備えている。ポケット搬送ハンド３６は、Ｘ方向に並設された２組のデバイス搬送ハンド３５の間に配置されて一体で移動可能に構成されている。デバイス搬送ハンド３５は、エアシリンダ３５ａのロッド３５ｂ先端に半導体デバイス１０７を吸着するデバイス吸着ヘッド３５ｃを備えた構成となっている。これにより、デバイス搬送ハンド３５のデバイス吸着ヘッド３５ｃは、Ｚ方向に移動自在となる。ポケット搬送ハンド３６は、２本のエアシリンダ３６ａのロッド３６ｂ先端にポケット１０８を吸着するポケット吸着ヘッド３６ｃを備えた構成となっている。これにより、ポケット搬送ハンド３６のポケット吸着ヘッド３６ｃは、Ｚ方向に移動自在となる。
【００２７】
このような構成のハンド部３１によれば、半導体デバイス１０７及びポケット１０８を筐体１０１内においてＸＹＺ方向に自在に搬送することができる。更に、ポケット搬送ハンド３６を挟んで２組のデバイス搬送ハンド３５を備えることにより、両ハンド３５間の距離が広がるので、半導体デバイス１０７の搬送距離を縮めることができ、搬送時間（試験時間）を短縮させることが可能となる。また、デバイス搬送ハンド３５とポケット搬送ハンド３６を移動させる機構を１つ備えれば良いので、装置を小型化することができ、また、装置コストの上昇を抑えることができる。
【００２８】
トレイ台１０４は、図１に示すように、Ｘ軸ガイドレール３２とＹ軸ガイドレール３３とＹ軸ガイドバー３４に囲まれた中であってチャンバ１０２の手前側（図示下側）に配置されている。このトレイ台１０４には、未試験の半導体デバイス１０７が並べて収納されている２つのトレイ４１及び試験済みの半導体デバイス１０７が並べて収納されている２つのトレイ４２が載置されている。尚、トレイ台１０４に載置可能なトレイ４１、４２の数は２つに限定されるものでは無く、トレイ４１、４２の大きさによって任意の数を載置することができる。
【００２９】
デバイス台１０５は、図１に示すように、トレイ台１０４とチャンバ１０２の間に配置されている。このデバイス台１０５には、トレイ４１から取り上げた未試験の半導体デバイス１０７が１個、もしくはチャンバ１０２から取り出した試験済みの半導体デバイス１０７が１個載置される。未試験の半導体デバイス１０７は、デバイス台１０５にて位置決めが行われ、また、試験済みの半導体デバイス１０７は、デバイス台１０５にて霜取りが行われる。
【００３０】
ポケット台１０６は、図１に示すように、デバイス台１０５の図示右側に配置されている。このポケット台１０６には、４個のポケット１０８が載置可能になっており、最初に試験する半導体デバイス１０７用の３個のポケット１０８が載置され、また、該ポケット１０８をチャンバ１０２の内部に搬送した後に、次に試験する品種を切り替えた半導体デバイス１０７用の３個のポケット１０８が載置される。尚、ポケット台１０６に載置可能なポケット１０８の数は４個に限定されるものでは無く、例えば３品種の半導体デバイス１０７の試験を行う場合には７個のポケット１０８を載置できるようにしても良い。
【００３１】
以上のような構成の半導体試験装置１００の動作について以下に説明する。尚、本例では、異なる２品種の半導体デバイス１０７を試験する場合について説明する。そこで、以下の説明では、最初に試験する半導体デバイス関係のものの番号にはＡを付加し、次に試験する半導体デバイス関係のものの番号にはＢを付加して区別する。
【００３２】
作業者は、ガスボンベ及び電磁バルブ２１ａを開ける。これにより、ＬＮ2等の冷却ガスがガス導入管２１からチャンバ１０２の内部に導入されるので、チャンバ１０２の内部が冷却される。そして、図１に示す筐体１０１の扉１０１ｃを開けて、未試験の異なる２品種の半導体デバイス１０７Ａ、１０７Ｂがそれぞれ収納された２つのトレイ４１Ａ、４１Ｂと、試験済みの異なる２品種の半導体デバイス１０７Ａ、１０７Ｂをそれぞれ収納する空の２つのトレイ４２Ａ、４２Ｂをトレイ台１０４にそれぞれ載置する。
【００３３】
更に、ポケット台１０６に最初に試験する半導体デバイス１０７Ａ用の３個のポケット１０８Ａを載置する。一方、次に試験する半導体デバイス１０７Ｂ用のコレットユニット１３０Ｂとソケットユニット１１０Ｂとを組み合わせた状態のものを交換ユニットとして予め準備しておく。尚、最初に試験する半導体デバイス１０７Ａ用のコレットユニット１３０Ａは、チャックユニット１５０に予め取り付けられており、最初に試験する半導体デバイス１０７Ａ用のソケットユニット１１０Ａは、筐体１０１に予め固定されている。
【００３４】
そして、作業者は、筐体１０１の扉１０１ｃを閉めて、図示しない操作パネルの起動スイッチを押す。すると、ハンド部３１が、Ｘ軸ガイドレール３２及びＹ軸ガイドレール３３に沿ってＸＹ方向に移動して、ポケット搬送ハンド３６をポケット台１０６に載置されている１個目のポケット１０８Ａの上方に位置決めする。そして、ポケット搬送ハンド３６のロッド３６ｂが下降して、ポケット吸着ヘッド３６ｃに該ポケット１０８Ａを吸着して上昇する。
【００３５】
続いて、ハンド部３１が、Ｘ軸ガイドレール３２及びＹ軸ガイドレール３３に沿ってＸＹ方向に移動して、ポケット搬送ハンド３６をチャンバ１０２の開口２５の上方に位置決めする。すると、シャッタ２６がスライドして開き、ポケット搬送ハンド３６のロッド３６ｂが下降する。そして、ポケット吸着ヘッド３６ｃに吸着している１個目のポケット１０８Ａを、開口２５の下方に位置決めされている回転円盤２９の第１のポケットステージ２９ａに載置する。
【００３６】
その後、ポケット搬送ハンド３６のロッド３６ｂが上昇し、シャッタ２６がスライドして閉じる。これと略同時に、回転円盤２９が回転して第２のポケットステージ２９ａが開口２５の下方に位置決めされる。以上のポケット搬送動作を、ポケット台１０６に載置されている２個目及び３個目のポケット１０８Ａに対しても繰り返す。そして、ポケット搬送動作が完了すると装置１００が一旦停止するので、作業者は、筐体１０１の扉１０１ｃを開け、ポケット台１０６に次に試験する半導体デバイス１０７Ｂ用の３個のポケット１０８Ｂを載置する。
【００３７】
そして、作業者は、筐体１０１の扉１０１ｃを閉めて、操作パネルの起動スイッチを押す。すると、ハンド部３１が、Ｘ軸ガイドレール３２及びＹ軸ガイドレール３３に沿ってＸＹ方向に移動して、デバイス搬送ハンド３５をトレイ台１０４に載置されているトレイ４１Ａ内の１個目の半導体デバイス１０７Ａの上方に位置決めする。そして、デバイス搬送ハンド３５のロッド３５ｂが下降して、デバイス吸着ヘッド３５ｃに１個目の半導体デバイス１０７Ａを吸着して上昇する。尚、このとき使用するデバイス搬送ハンド３５は、移動距離が短い方のものが自動選択される。
【００３８】
続いて、ハンド部３１が、Ｘ軸ガイドレール３２及びＹ軸ガイドレール３３に沿ってＸＹ方向に移動して、デバイス搬送ハンド３５をデバイス台１０５の上方に位置決めする。そして、デバイス搬送ハンド３５のロッド３５ｂが下降して、デバイス吸着ヘッド３５ｃに吸着している１個目の半導体デバイス１０７Ａをデバイス台１０５に載置して上昇する。これにより、１個目の半導体デバイス１０７Ａが位置決めされる。その後、デバイス搬送ハンド３５のロッド３５ｂが再度下降して、デバイス吸着ヘッド３５ｃに１個目の半導体デバイス１０７Ａを吸着して上昇する。
【００３９】
続いて、ハンド部３１が、Ｘ軸ガイドレール３２及びＹ軸ガイドレール３３に沿ってＸＹ方向に移動して、デバイス搬送ハンド３５をチャンバ１０２の開口２５の上方に位置決めする。すると、シャッタ２６がスライドして開き、デバイス搬送ハンド３５のロッド３５ｂが下降する。そして、デバイス吸着ヘッド３５ｃに吸着している１個目の半導体デバイス１０７Ａを、開口２５の下方に位置決めされている回転円盤２９の第１のポケット１０８Ａに載置する。
【００４０】
その後、デバイス搬送ハンド３５のロッド３５ｂが上昇し、シャッタ２６がスライドして閉じる。これと略同時に、回転円盤２９が回転して第２のポケット１０８Ａが開口２５の下方に位置決めされる。以上のデバイス搬送動作を、トレイ４１Ａに収納されている２個目の半導体デバイス１０７Ａに対しても繰り返す。
【００４１】
上記デバイス搬送動作が完了するまでに、チャンバ１０２の内部に隔離された１個目の半導体デバイス１０７Ａが所定の温度（例えば−５０°Ｃ）に冷却されるので、該半導体デバイス１０７Ａの試験が開始される。先ず、回転円盤２９が回転して１個目の半導体デバイス１０７Ａが載置されている第１のポケットステージ２９ａを試験位置ＥＰに位置決めする。そして、チャックユニット１５０が下降して、コレットユニット１３０が１個目の半導体デバイス１０７Ａを吸着する。
【００４２】
続いて、チャックユニット１５０が上昇すると共に、回転円盤２９が回転して第１のポケットステージ２９ａに隣接するデバイス通過孔２９ｂを試験位置ＥＰに位置決めする。そして、チャックユニット１５０が下降して、コレットユニット１３０が吸着している１個目の半導体デバイス１０７Ａをソケットユニット１１０に押圧して電気接続する。これにより、ソケットユニット１１０に電気接続されているテスタが、１個目の半導体デバイス１０７Ａの所定の試験を実行する。これと略同時に、前述したデバイス搬送動作を、トレイ４１Ａに収納されている３個目の半導体デバイス１０７Ａに対しても繰り返す。
【００４３】
１個目の半導体デバイス１０７Ａの試験完了後、チャックユニット１５０が上昇すると共に、回転円盤２９が回転して第１のポケットステージ２９ａを試験位置ＥＰに位置決めする。そして、チャックユニット１５０が下降して、コレットユニット１３０が吸着している１個目の半導体デバイス１０７Ａを第１のポケットステージ２９ａに載置する。以上のデバイス試験動作を、２個目の半導体デバイス１０７Ａに対しても繰り返す。
【００４４】
そして、ハンド部３１が、Ｘ軸ガイドレール３２及びＹ軸ガイドレール３３に沿ってＸＹ方向に移動して、デバイス搬送ハンド３５をチャンバ１０２の開口２５の上方に位置決めする。すると、シャッタ２６がスライドして開き、デバイス搬送ハンド３５のロッド３５ｂが下降する。そして、開口２５の下方に位置決めされている回転円盤２９の第１のポケット１０８Ａに載置されている１個目の半導体デバイス１０７Ａをデバイス吸着ヘッド３５ｃに吸着する。
【００４５】
その後、デバイス搬送ハンド３５のロッド３５ｂが上昇して１個目の半導体デバイス１０７Ａをチャンバ１０２外へ出すと、シャッタ２６がスライドして閉じる。そして、ハンド部３１が、Ｘ軸ガイドレール３２及びＹ軸ガイドレール３３に沿ってＸＹ方向に移動して、デバイス搬送ハンド３５をデバイス台１０５の上方に位置決めする。そして、デバイス搬送ハンド３５のロッド３５ｂが下降して、デバイス吸着ヘッド３５ｃに吸着している１個目の半導体デバイス１０７Ａをデバイス台１０５に載置して上昇する。これにより、１個目の半導体デバイス１０７Ａが霜取りされる。そして、デバイス搬送ハンド３５のロッド３５ｂが再度下降して、デバイス吸着ヘッド３５ｃに１個目の半導体デバイス１０７Ａを吸着して上昇する。
【００４６】
続いて、ハンド部３１が、Ｘ軸ガイドレール３２及びＹ軸ガイドレール３３に沿ってＸＹ方向に移動して、デバイス搬送ハンド３５をトレイ台１０４に載置されているトレイ４２Ａ内の１個目の半導体デバイス１０７Ａの載置位置上方に位置決めする。そして、デバイス搬送ハンド３５のロッド３５ｂが下降して、デバイス吸着ヘッド３５ｃに吸着している１個目の半導体デバイス１０７Ａを載置して上昇する。以上の各動作を効率良く繰り返すことにより、最初の半導体デバイス１０７Ａの試験を全て完了する。
【００４７】
続いて、次の半導体デバイス１０７Ｂの試験を開始する。ここで、ＬＮ2等の冷却ガスはガス導入管２１からチャンバ１０２の内部に導入したままで、チャンバ１０２の内部を冷却した状態に保っておく。作業者が操作パネルの交換スイッチを押すと、ハンド部３１が、Ｘ軸ガイドレール３２及びＹ軸ガイドレール３３に沿ってＸＹ方向に移動して、ポケット搬送ハンド３６をチャンバ１０２の開口２５の上方に位置決めする。すると、シャッタ２６がスライドして開き、ポケット搬送ハンド３６のロッド３６ｂが下降する。そして、第１のポケットステージ２９ａに載置されている１番目のポケット１０８Ａをポケット吸着ヘッド３６ｃに吸着する。
【００４８】
その後、ポケット搬送ハンド３６のロッド３６ｂが上昇して１番目のポケット１０８Ａをチャンバ１０２外へ出すと、シャッタ２６がスライドして閉じる。そして、ハンド部３１が、Ｘ軸ガイドレール３２及びＹ軸ガイドレール３３に沿ってＸＹ方向に移動して、ポケット搬送ハンド３６をポケット台１０６の空き位置の上方に位置決めする。そして、ポケット搬送ハンド３６のロッド３６ｂが下降して、ポケット吸着ヘッド３６ｃに吸着している１番目のポケット１０８Ａを該空き位置に載置して上昇する。
【００４９】
続いて、ポケット台１０６に載置されている次の半導体デバイス１０７Ｂ用の１個目のポケット１０８Ｂを第１のポケットステージ２９ａに載置する前述したポケット搬送動作を実行する。以上のポケット搬送動作を、第２、第３のポケットステージ２９ａに載置されている最初の半導体デバイス１０７Ａ用の２個目及び３個目のポケット１０８Ａ及びポケット台１０６に載置されている次の半導体デバイス１０７Ｂ用の２個目及び３個目のポケット１０８Ａに対して繰り返す。
【００５０】
次に、半導体デバイスの品種切替時におけるコレットユニットとソケットユニットの交換動作を図７を参照して説明する。最初に試験した半導体デバイス１０７Ａ用のコレットユニット１３０Ａを、最初に試験した半導体デバイス１０７Ａ用のソケットユニット１１０Ａと組み合わせる（図７（Ａ））。そして、チャックユニット１５０を回転及び上昇させてコレットユニット１３０Ａから離脱させる（図７（Ｂ））。続いて、組み合わせた当該ユニットを筐体１０１から取り外し、次に試験する半導体デバイス１０７Ｂ用の交換ユニットを筐体１０１に固定する（図７（Ｃ））。尚、このとき、交換ユニットの湿気を飛ばすために交換ユニットを加熱しておいても良い。また、めくら蓋で筐体１０１の貫通孔１０１ａを一旦塞いでから交換ユニットに交換するようにしても良い。また、本例では交換ユニットの交換は作業者による手作業で行うが、交換ロボットを備えるようにしても良い。その後、チャックユニット１５０を下降及び回転させてコレットユニット１３０Ｂに装着する（図７（Ｄ）、（Ｅ））。以上により、次の半導体デバイス１０７Ｂの試験準備が完了する。そこで、後は上述したデバイス搬送動作及びデバイス試験動作を繰り返すことにより、次の半導体デバイス１０７Ｂの試験を完了することができる。
【００５１】
尚、上述した実施形態では、チャック装着部１３２の周面に係止ピン１３６を１８０°隔てて２本突設し、チャック装着部１３２の図示上面中央に位置決め凹部１３７を１８０°隔てて２つ穿設したが、これに限定されるものでは無く、チャック装着部１３２の周面に位置決め凹部を穿設し、チャック装着部１３２の図示上面中央に係止ピン突設しても良い。また、これらを設ける数も設けられる範囲であれば任意の数で良い。
また、ソケットユニット１１０が水平面に固定する形式の半導体試験装置に適用したが、コレットユニット１３０をソケットユニット１１０に固定できる機構を設けて脱落不可とすれば、垂直面に固定する形式の半導体試験装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体試験装置の内部構成を上方から見た平面図である。
【図２】図１の半導体試験装置に内蔵されたチャンバの内部構成を上方から見た平面図である。
【図３】図２のチャンバを側方から見た断面図である。
【図４】図３のコレットユニットを示す断面図である。
【図５】図３のコレットユニットにチャックユニットを接続した状態を上方及び２方向から見た断面図である。
【図６】図１の半導体試験装置に内蔵されたハンド部の全体構成を示す図である。
【図７】半導体デバイスの品種切替時におけるコレットユニットとソケットユニットの交換動作を示す図である。
【符号の説明】
【００５３】
２１  ガス導入管、２１ａ  電磁バルブ、２２  ガス導出管、２３  外層壁、２４  断熱材、２５  開口、２６  シャッタ、２７  エアシリンダ、２８  リンク機構、２９  回転円盤、２９ａ  ポケットステージ、２９ｂ  デバイス通過孔、２９ｃ  回転軸、３１  ハンド部、３２  Ｘ軸ガイドレール、３３  Ｙ軸ガイドレール、３４  Ｙ軸ガイドバー、３５  デバイス搬送ハンド、３６  ポケット搬送ハンド、３５ａ、３６ａ  エアシリンダ、３５ｂ、３６ｂ  ロッド、３５ｃ  デバイス吸着ヘッド、３６ｃ  ポケット吸着ヘッド、４１、４２  トレイ、１００  半導体試験装置、１０１  筐体、１０１ａ  貫通孔、１０１ｂ  筐体下面、１０１ｃ  扉、１０２  チャンバ、１０２ａ  貫通孔、１０３  ハンドロボット、１０４  トレイ台、１０５  デバイス台、１０６  ポケット台、１０７  半導体デバイス、１０８  ポケット、１１０  ソケットユニット、１１１  ソケット、１１２  ソケット取付板、１１３  デバイス端子部、１１４  位置決めピン穴、１１５  デバイス端子部、１１６  ソケット穴、１３０  コレットユニット、１３１  デバイス吸着部、１３２  チャック装着部、１３３  吸着ヘッド、１３４  吸気管、１３５  位置決めピン、１３６  係止ピン、１３７  位置決め凹部、１５０  チャックユニット、１５１  シャフト、１５２  コレット装着ヘッド、１５３  係止ピン溝、１５４  位置決め凸部
【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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【図６】
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【図７】
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