DE19825275A1 - Prüfstation mit einer Umgebungsschutzkammer mit orthogonal flexibler, seitlicher Wandanordnung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Prüfstationen, die gemein­ hin als Baugruppen- oder Waferprüfeinrichtungen bekannt sind, und die manuell, halbautomatisch oder vollautomatisch zum Prü­ fen von Halbleiterbauelementen verwendet werden. Insbesondere betrifft die Erfindung derartige Prüfstationen, die Umgebungs­ schutzverkleidungen aufweisen, um für solche Testelemente trockene, gegenüber EMI (electromagnetic interference, elek­ tromagnetische Störung) abgeschirmte und/oder lichtundurch­ lässige Umgebungen bereitzustellen, wie z. B. jene Prüfsta­ tionen, die in den US-Patenten 5 266 889 und 5 457 398 mit gemeinsamen Inhabern gezeigt sind, welche hiermit durch Bezug­ nahme aufgenommen werden.

Die in den vorhergenannten Patenten gezeigten Prüfstationen ermöglichen eine Seitwärtsbewegung der Spannanordnung, die das Testelement trägt, bezüglich der Umgebungsschutzverkleidung entlang orthogonaler X- und Y-Seitenachsen, um die Testele­ mente zum Prüfen zweckmäßig anzuordnen. Um eine solche Bewe­ gung der Spannanordnung zu ermöglichen, während gleichzeitig die Unversehrtheit der Umgebungsschutzverkleidung bewahrt wird, sind verschiebbare Metallplatten am Boden der Umgebungs­ schutzverkleidung vorgesehen, um den vollen X-Y-Bewegungsbe­ reich zu gewähren. Diese verschiebbaren Platten arbeiten gut in einer manuellen oder einer halbautomatischen Anwendung. Bei einer vollautomatischen Anwendung sind jedoch die Bewegungsge­ schwindigkeiten viel höher und der Betrieb läuft annähernd vierundzwanzig Stunden pro Tag und dreihundertfünfundsechzig Tage pro Jahr. Folglich ist eine Struktur erwünscht, die weniger Reibung, Trägheit und Verschleiß aufweist als die verschiebbaren Platten und die für schnellere Bewegungen ausgelegt ist. Eine solche Struktur ist insbesondere für vollautomatische Anwendungen erforderlich, wäre jedoch auch für manuelle und halbautomatische Anwendungen wünschenswert.

Die vorliegende Erfindung erfüllt den vorangehenden Bedarf, indem sie eine Prüfstation mit einer bezüglich einer umschlie­ ßenden Umgebungsschutzverkleidung seitlich bewegbaren Spann­ anordnung bereitstellt, wobei die Umgebungsschutzverkleidung eine mit der Spannanordnung verbundene flexible Wandanordnung umfaßt, um große X-Y-Seitwärtsbewegungen zu ermöglichen.

Die Wandelemente sind vorzugsweise flexibel nachgiebig, jedoch soll der hierin verwendete Begriff "flexibel" auch andere Arten von Flexibilität umfassen, wie z. B. die Bereitstellung von Gelenk- oder Scharnierverbindungen zwischen aneinander angrenzenden Teilen des Wandelementmaterials.

Die vorangehenden und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nach Betrachtung der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen verständlicher.

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine beispielhafte erfindungs­ gemäße Prüfstation, wobei die Oberseite der Station teilweise entfernt ist, um die innere Struktur zu zeigen.

Fig. 2 ist eine teilweise Schnitt-, teilweise schematische Ansicht entlang der Linie 2-2 von Fig. 1.

Fig. 3 ist eine teilweise Schnitt-, teilweise schematische Ansicht entlang der Linie 3-3 von Fig. 1.

Fig. 4 ist eine vergrößerte Schnittansicht eines Teils eines flexiblen Wandelements der Ausführungsform von Fig. 1.

Fig. 5 ist eine teilweise Draufsicht auf eine alternative Ausführungsform der Erfindung.

Eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Prüfstation, die in den Figuren im allgemeinen mit 10 aus­ gewiesen ist, weist eine elektrisch leitfähige äußere Ver­ kleidung 12 mit einem damit elektrisch verbundenen leit­ fähigen, anhebbaren Klappdeckel 12a auf. Eine Spannanordnung 14 zum Tragen eines Testelements ist durch eine Stellwerkan­ ordnung für die Spannvorrichtung mit orthogonal angeordneten seitlichen X-Achsen- und Y-Achsen-Stellwerken seitlich posi­ tionierbar. Ein seitliches X-Achsen-Stellwerk 16 weist eine sich seitlich erstreckende Einstellschraube (nicht dargestellt) auf, die durch einen Elektromotor 18 angetrieben wird. Das X-Achsen-Stellwerk 16 ist teilweise von einem leitfähigen Gehäuse 16a und gegebenenfalls auch von flexiblen, gefalteten Gummimanschetten 16b zum Ermöglichen von Einstellbewegungen umschlossen, während der Eintritt und Austritt von Schmutzteilchen verhindert wird. Das leitfähige Gehäuse 16a ist von der äußeren Verkleidung 12 durch jeweilige dielektrische, eloxierte Beschichtungen auf sowohl dem Äußeren des Gehäuses 16a als auch dem Inneren der Verkleidung 12 isoliert, und ist durch eine herkömmliche Motorverkabelung und eine geerdete Motorstromversorgung (nicht dargestellt) indirekt mit einer Wechselstromerdung elektrisch verbunden, die in Fig. 2 durch einen elektrischen Weg 22 mit hoher Impedanz schematisch dargestellt ist. Das X-Achsen-Stellwerk 16 bewegt selektiv ein Y-Achsen-Stellwerk 24, das senkrecht zum X-Achsen-Stellwerk 16 orientiert ist, entlang der X-Achse.

Das seitliche Y-Achsen-Stellwerk 24 ist ähnlich dem X-Achsen- Stellwerk 16 aufgebaut und umfaßt ein äußeres leitfähiges Ge­ häuse 24a mit optionalen flexiblen, gefalteten Gummimanschet­ ten 24b. Das leitfähige Gehäuse 24a ist mit dem Gehäuse 16a des X-Achsen-Stellwerks elektrisch verbunden. Der Motor 26 des Y-Achsen-Stellwerks 24 verläuft durch einen horizontalen Schlitz 28 (Fig. 3) in der Seite der Verkleidung 12, wodurch ermöglicht wird, daß er durch das X-Achsen-Stellwerk 16 frei entlang der X-Achse bewegt wird. Alternativ könnte eine grö­ ßere Verkleidung 12 den Schlitz 28 vermeiden.

Ein herkömmliches Z-Achsen-Stellwerk 30 mit einem leitfähigen Gehäuse 30a, das elektrisch mit dem Gehäuse 24a verbunden ist, ist durch das Y-Achsen-Stellwerk 24 entlang der Y-Achse beweg­ bar. Das Z-Achsen-Stellwerk 30 umfaßt jeweilige innere Elek­ tromotoren (nicht dargestellt), die selektiv eine Kolbenan­ ordnung 30b in bekannter Art und Weise vertikal hin- und herbewegen und sie über einen begrenzten Bereich um eine vertikale Achse drehen.

Die äußere leitfähige Verkleidung 12 ist durch einen Weg 32 mit geringer Impedanz (Fig. 2) direkt mit einer Wechselstrom­ erdung verbunden. Insgesamt wirken die äußere Verkleidung 12, 12a und die Stellwerkgehäuse 16a, 24a und 30a zusammen, um eine elektrisch leitfähige äußere Abschirmverkleidung bereit­ zustellen, die den Rest der Prüfstation von Störquellen in der Umgebung trennt, egal ob sie sich außerhalb der Verkleidung 12 oder innerhalb derselben in den Stellwerkgehäusen befinden. Solche Störquellen umfassen die Elektromotoren 18 und 26 und jene Motoren innerhalb des Z-Achsen-Stellwerks 30 sowie wei­ tere elektrische Bauteile, wie z. B. Kabel, thermische Heiz­ vorrichtungen, Codierer, Schalter, Sensoren usw.

Eine quadratische, leitfähige Spannvorrichtungsabschirmung 36 mit einem nach unten hängenden, leitfähigen, zylindrischen Rand 36a ist auf der Kolbenanordnung 30b montiert und durch dielektrische Abstandshalter 34 davon elektrisch isoliert. Ein leitfähiges Spannvorrichtungsschutzelement 40, das einen am Umfang befindlichen, zylindrischen, leitfähigen Schutzrand 40a umfaßt, ist auf der Spannvorrichtungsabschirmung 36 montiert und durch dielektrische Abstandshalter 38 davon elektrisch isoliert. Der Schutzrand 40a umgibt ein leitfähiges Spann­ element 42 am Umfang in beabstandeter Beziehung dazu. Das Spannelement 42 ist von dem Schutzelement 40 und dem Schutz­ rand 40a durch dielektrische Abstandshalter 44 isoliert und weist eine Tragfläche 42a darauf auf, um ein Testelement während des Prüfens zu tragen. Meßfühler (nicht dargestellt) sind an einem Meßfühlerring 46 oder einer anderen geeigneten Art einer Meßfühlerhalterung befestigt, um das Testelement zu kontaktieren, wenn das Z-Achsen-Stellwerk 30 die Tragfläche 42a nach oben in die Prüfposition hebt.

Wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, ist die Spannvorrich­ tungsabschirmung 36 elektrisch mit der Abschirmung eines Triaxialkabels 37 verbunden, welches mit der Meßgeräteaus­ rüstung verbunden ist. Das Schutzelement 40 ist zusammen mit dem Schutzrand 40a mit dem Schutzleiter des Triaxialkabels verbunden, und das Spannelement 42 ist mit dem Innen- oder Signalleiter des Triaxialkabels 37 verbunden. Vorzugsweise ist ein weiteres Schutzelement in Form einer leitfähigen Platte 48, die ebenfalls mit dem Schutzleiter des Triaxialkabels elektrisch verbunden ist und durch dielektrische Abstands­ halter 50 vom Rest der Prüfstation isoliert ist, in entgegen­ gesetzter Beziehung zur Tragfläche 42a aufgehängt. Die leitfähige Platte 48 stellt auch eine Verbindung mit einem Schutzelement an der Unterseite einer Meßfühlerkarte (nicht dargestellt) bereit. Weitere Einzelheiten der elektrischen Verbindungen und der dielektrischen Abstandshalter, die zur Isolierung der Spannelemente untereinander verwendet werden, sind im US-Patent Nr. 5 457 398 erläutert, welches hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist. Wie in diesem Patent erläu­ tert, bewirken die Verbindungen mit den Spannelementen 40 und 42, daß diese Elemente im wesentlichen gleiche potentiale aufweisen, um Kriechströme zwischen diesen zu minimieren.

Eine elektrisch leitfähige innere Schutzverkleidung 52, die ebenfalls vorzugsweise als Umgebungsschutzverkleidung der Prüfstation wirkt, und zwar nicht nur zum Zweck der EMI-Abschirmung, sondern auch zu dem Zweck, eine trockene und/oder dunkle Umgebung zu bewahren, ist durch dielektrische Abstands­ halter 54 am Inneren der äußeren Verkleidung 12 befestigt, so daß sie zwischen der äußeren Verkleidung 12 und den Spannele­ menten 40 und 42 angeordnet ist und davon isoliert ist. Wie die Spannvorrichtungsabschirmung 36 ist die Verkleidung 52 mit der Abschirmung des Triaxialkabels 37 verbunden, welches zur Meßgeräteausrüstung gehört. Ein selektiver Verbindungsmecha­ nismus, der in Fig. 2 schematisch als Dreiwegschalter 56 dargestellt ist, ermöglicht, daß auf der Verkleidung 52 selek­ tiv entsprechend unterschiedliche potentiale hergestellt wer­ den. Normalerweise wäre der selektive Mechanismus 56 in der "schwebenden" Stellung, wobei das Potential der Verkleidung 52 von der triaxialen Abschirmung abhängt, die mit der Meßgeräte­ ausrüstung verbunden ist. Die Verkleidung 52 kann jedoch alternativ durch den selektiven Verbindungsmechanismus elek­ trisch unter Vorspannung gesetzt werden oder mit der äußeren Verkleidung 12 verbunden werden, falls dies für spezielle Anwendungen erwünscht ist. In der normalen Situation, in der die innere Verkleidung 52 nicht mit der äußeren Verkleidung 12 elektrisch verbunden ist, schützen die äußeren Abschirmkompo­ nenten 12, 12a, 16a, 24a und 30a die innere Abschirmung 52 vor äußeren Störquellen, so daß die innere Abschirmung wiederum durch Störung induzierte Störströme, welche die Spannelemente 40 und/oder 42 beeinflussen, minimieren und dadurch die Ge­ nauigkeit der Testmessungen maximieren kann.

Die Seitwärtsbewegung der Spannanordnung 14 durch die X-Achsen- und Y-Achsen-Stellwerke 16 bzw. 24 wird mit eingezo­ genem Z-Achsen-Stellwerk durchgeführt, um das Testelement bezüglich des Meßfühlers oder der Meßfühler anzuordnen. Wäh­ rend einer solchen Bewegung wird die Unversehrtheit der Umge­ bung der inneren Verkleidung 52 mit Hilfe einer elektrisch leitfähigen, flexiblen Wandanordnung, die im allgemeinen mit 58 ausgewiesen ist, bewahrt. Die Wandanordnung 58 umfaßt ein Paar von flexibel ausziehbaren und einziehbaren, gefalteten Wandelementen 58a, die entlang der X-Achse ausziehbar und einziehbar sind, und ein weiteres Paar solcher Wandelemente 58b, die entlang der Y-Achse flexibel ausziehbar und einzieh­ bar sind. Die äußersten Enden der Wandelemente 58a sind durch Schrauben (nicht dargestellt) elektrisch mit den inneren Oberflächen der inneren Verkleidung 52 verbunden. Die inner­ sten Enden der Wandelemente 58a sind in ähnlicher Weise mit einem rechteckigen Metallrahmen 60 verbunden, der von dem Y-Achsen-Stellwerkgehäuse 24a durch Träger 62 (Fig. 3) und dielektrische Abstandshalter 64, die den Rahmen 60 von dem Y-Achsen-Stellwerkgehäuse 24a isolieren, getragen wird. Die äußersten Enden der flexiblen Wandelemente 58b andererseits sind durch Schrauben (nicht dargestellt) elektrisch mit den inneren Oberflächen der Enden des Rahmens 60 verbunden, während ihre innersten Enden in ähnlicher Weise mit entspre­ chenden leitfähigen Leisten 66 verbunden sind, die von dielek­ trischen Trägern 68 auf dem Z-Achsen-Stellwerkgehäuse 30a isoliert getragen werden. Leitfähige Platten 70 sind elek­ trisch mit den Leisten 66 verbunden und umgeben den Spannvor­ richtungsabschirmrand 36a in beabstandeter Beziehung dazu.

Wenn das X-Achsen-Stellwerk 16 das Y-Achsen-Stellwerk 24 und die Spannanordnung entlang der X-Achse bewegt, bewegt es eben­ so den Rahmen 60 und seine umschlossenen Wandelemente 58b entlang der X-Achse, indem die Wandelemente 58a ausgezogen und eingezogen werden. Wenn umgekehrt das Y-Achsen-Stellwerk 24 das Z-Achsen-Stellwerk und die Spannanordnung entlang der Y-Achse bewegt, werden die Wandelemente 58b in ähnlicher Weise entlang der Y-Achse ausgezogen und eingezogen.

Mit Bezug auf Fig. 4 ist ein Querschnitt einer beispielhaften Falte 72 der flexiblen Wandelemente 58a und 58b gezeigt. Der elektrisch leitfähige Kern 74 des gefalteten Materials ist ein feinmaschiger Polyester, der chemisch mit Kupfer und Nickel beschichtet ist. Der Kern 74 ist zwischen jeweilige Schichten 76 eingelegt, die Nylongewebe mit einem PVC-Versteifungsmittel sind. Die jeweiligen Schichten 76 sind wiederum von jeweiligen äußeren Schichten 78 aus Polyurethan bedeckt. Das gefaltete Material ist vorzugsweise fluidundurchlässig und undurch­ sichtig, so daß die innere Verkleidung 52 als trockene und/oder dunkle Umgebungsschutzkammer sowie als EMI-Abschir­ mung dienen kann. Wenn jedoch die innere Verkleidung 52 nur als Abschirmung dienen soll, muß das gefaltete Material nicht fluidundurchlässig oder undurchsichtig sein. Wenn umgekehrt die innere Verkleidung 52 nur als Umgebungsschutzkammer für trockene und/oder dunkle Zwecke ohne EMI-Abschirmung dienen soll, könnte der leitfähige Kern 74 des gefalteten Materials weggelassen werden. Auch alternative gefaltete Materialien aus anderen Zusammensetzungen, wie z. B. ein dünner, sehr flexibler rostfreier Stahl oder ein anderes Ganzmetallblechmaterial, könnten verwendet werden.

Als weitere Alternative könnte eine einteilige, flexible Wand­ anordnung 80 (Fig. 5) mit kreisförmigen oder abgeflachten, gekrümmten Ringen aus Falten 82, die die Spannanordnung 14 um­ geben, anstelle der Wandanordnung 58 bereitgestellt werden, um ein flexibles Ausziehen und Einziehen in den radialen X- und Y-Richtungen zu gestatten. Das äußere Ende der Wandanordnung 80 ist durch einen gekrümmten leitfähigen Rahmen 84 mit der inneren Abschirmverkleidung 52 elektrisch verbunden. Das inne­ re Ende der Wandanordnung 80 wird von einem kreisförmigen, leitfähigen Ring 86 und einem darunterliegenden kreisförmigen, dielektrischen Träger (nicht dargestellt), der dem Träger 68 vergleichbar ist, auf dem Z-Achsen-Stellwerkgehäuse 30a ge­ tragen.

Als weitere Alternative könnte die innere Verkleidung 52 leitfähige oder nicht-leitfähige verschiebbare Platten, wie z. B. jene, die im US-Patent Nr. 5 457 398 gezeigt sind, wel­ ches hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist, anstelle der flexiblen Wandanordnung 58 verwenden, wenn die wünschens­ werteren Eigenschaften der flexiblen Wandanordnung nicht erforderlich sind. Als noch eine weitere Alternative könnte ein ungefaltetes, flexibel ausziehbares und einziehbares Mate­ rial anstelle von gefaltetem Material in der Wandanordnung 58 verwendet werden.

Die Begriffe und Ausdrücke, die in der vorangehenden Beschrei­ bung verwendet wurden, werden dort als Begriffe zur Beschrei­ bung und nicht zur Begrenzung verwendet, und es besteht bei der Verwendung solcher Begriffe und Ausdrücke nicht die Ab­ sicht, Äquivalente der gezeigten und beschriebenen Merkmale oder Teile davon auszuschließen, wobei zu erkennen ist, daß der Schutzbereich der Erfindung nur durch die folgenden An­ sprüche definiert und begrenzt ist.

Claims (8)

1. Prüfstation zum Untersuchen eines Testelements, wobei die Prüfstation folgendes umfaßt:

• (a) eine Spannanordnung mit einer sich seitlich erstreckenden Tragfläche zum Tragen des Testelements während dessen Prüfung;
• (b) eine Umgebungsschutzverkleidung, die die Tragfläche im wesentlichen umschließt, wobei die Spannanordnung bezüg­ lich der Umgebungsschutzverkleidung seitlich bewegbar ist; dadurch gekennzeichnet, daß
• (c) die Umgebungsschutzverkleidung eine mit der Spannan­ ordnung verbundene flexible Wandanordnung umfaßt, wobei die Wandanordnung mindestens ein flexibles ausziehbares und einziehbares erstes Wandelement und ein flexibles ausziehbares und einziehbares zweites Wandelement umfaßt, wobei jedes Wandelement unabhängig vom anderen entlang einer jeweiligen seitlichen Biegeachse, die im wesent­ lichen senkrecht zu jener des anderen ist, ausziehbar und einziehbar ist, wobei das zweite Wandelement in Überein­ stimmung mit der Biegung des ersten Wandelements entlang dessen entsprechender seitlicher Biegeachse entlang einer Richtung quer zu seiner entsprechenden seitlichen Biege­ achse bewegbar ist.

2. Prüfstation nach Anspruch 1, wobei mindestens das erste Wandelement oder das zweite Wandelement eine Reihe von Falten umfaßt.

3. Prüfstation nach Anspruch 1, wobei zumindest Hauptteile des ersten Wandelements und des zweiten Wandelements aus elektrisch leitfähigem Material bestehen.

4. Prüfstation nach Anspruch 1, wobei zumindest Hauptteile des ersten Wandelements und des zweiten Wandelements aus fluidundurchlässigem Material bestehen.

5. Prüfstation nach Anspruch 1, wobei zumindest Hauptteile des ersten Wandelements und des zweiten Wandelements aus undurchsichtigem Material bestehen.

6. Prüfstation nach Anspruch 1, wobei mindestens das erste Wandelement oder das zweite Wandelement ein Paar von separaten Teilen umfaßt, die entlang seiner entsprechen­ den seitlichen Biegeachse auf entgegengesetzten Seiten der Spannanordnung angeordnet sind.

7. Prüfstation nach Anspruch 6, wobei sowohl das erste Wandelement als auch das zweite Wandelement ein entspre­ chendes Paar der separaten Teile umfassen.

8. Prüfstation nach Anspruch 1, wobei das zweite Wandelement mit dem ersten Wandelement durch einen in Übereinstimmung mit dem Biegen des ersten Wandelements bewegbaren Rahmen verbunden ist.