JPH04100252A - 電子ビームテスタの試料搭載機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔目　次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題 謀 ダ題を解決するための手段 作用 実施例 主要部の構成例（第１図） 他の構成例（第２図） 発明の効果 〔概　要〕 電子ビームテスタの試料搭載機構に関し、種々の形態に
ある集積回路や半導体チップを容易且つ効率的に電子ビ
ームテスタの所定位置にセットすることで電子ビームテ
スタとしての汎用性を上げて生産性の向上を図ることを
目的とし、真空領域に位置する給電された試料に電子ビ
ームを照射し、該電子ヒーム照射点から出射する二次電
子を検知して該試料の特性を検証する電子ビームテスタ
の試料搭載機構であって、先鋭化された先端が試料の各
外部接続端子と対応して位置する複数のプローブピンが
配設され且つ該各プローブピンに繋がる電極部が該プロ
ーブピンの先端側片面の周辺部分に形成されているプロ
ーブカードと、試料をその外部接続端子を露出させて搭
載する手段と、上記プローブカードを各プローブピンの
先端が上記試料の各外部接続端子と対応して接触するよ
うに着脱自在に装着できる手段および該プローブカード
を装着したときに該プローブカードの周辺に設けた上記
電極部と接続して外部に位置する電源制御部に繋げる手
段を具えた試料固定台とで構成され、上記試料を半導体
チップ単体で構成する。

また、真空領域に位置する給電された試料に電子ビーム
を照射し、該電子ビーム照射点から出射する二次電子を
検知して該試料の特性を検証する電子ビームテスタの試
料搭載機構であって、可動する先端が試料の各入出力端
子と対応するように複数のコンタクトプローブピンが配
設され且つ該各コンタクトプローブピンに繋がる電極部
が該試料の電子ビーム照射面と反対側の片面周辺に形成
されている試料搭載手段を具えたプリント基板と、上記
プリント基板を装着したときに該プリント基板の周辺に
設けた上記電極部と接続して外部に位置する電源制御部
に繋げる手段を具えた試料固定台とで構成され、上記試
料をＴＡＢ端子付きチップで構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は電子ビームテスタの試料搭載部分の構成に係り
、特にパッケージ化された集積回路やつ工−ハとしての
半導体チップ単体、　ＴＡＢ　（ＴａｐｅＡｕｔｏｍａ
ｔｅｄ　Ｂｏｎｄｉｎｇ）端子付き半導体チップ等種々
の形態にある集積回路や半導体チップを容易且つ効率的
に電子ビームテスタの所定位置にセットできるように試
料搭載部を構成して電子ビームテスタの汎用性を上げ生
産性の向上を図った電子ビームテスタの試料搭載機構に
関する。

パッケージ化された集積回路や半導体チップ（以下単に
チップとする）の動作試験や故障診断（以下検証とする
）を行うには、真空領域内の被検試料に外部に位置する
制御部から所定の信号を付加しながらその被検領域に電
子ビームを照射し、該被検領域から射出する二次電子を
電子ビーム鏡筒内の検知器で検知する所謂電子ビームテ
スタが通常使用されているが、被検試料の上記形態毎に
試料搭載機構部を被検試料に合わせて交換しなければな
らず、生産性の向上が期待できないことからその解決が
望まれている。

〔従来の技術〕

側断面で示す第３図は集積回路検証方法を説明する概念
図であり、第４図はウェーハとしてのチップの検証方法
を説明する概念図である一例を示す第３図で、ＩＣ等の
被検試料（以下試料とする）１はプリント基板２に実装
されたＩＣソケット３に装着されているが、該基板２の
裏面（下面）側の周辺に沿う領域には該ソケット３の各
端子ひいては試料ｌの各入出力端子１ａと導通する電極
部２ａが整列して配置されている。

また該プリント基板２を固定する試料固定台５は、有底
筒形の筐体６とその内壁に沿って該筐体６に挿入できる
筒形の基板支持台７とで構成されている。

特にこの場合の基板支持台７は、その上端周囲に内側に
突出するフランジ７ａが形成されていると共に、該フラ
ンジ７ａの上面７ｂには上記プリント基板２の電極部２
ａと対応する位置に該各電極部２ａと接触する複数の電
極７ｃが基板支持台７と絶縁されて形成されており、更
に該各電極７ｃに繋がる信号線８が筐体６の底面６ａを
貫通する例えばハーメチックコネクタ９を介して外部に
位置する電源制御部１０に接続されている。

そこで上記プリント基板２の電極部２ａと基板支持台７
の電極７Ｃとを対応させて半田付は等の手段で両者を接
続すると、ＩＣソケット３ひいては試料１の各入出力端
子１ａと該各端子１ａに対応する基板支持台７の各電極
７ｃすなわち電源制御部１０との間を接続することがで
きる。

なお図のｌｌは上記筐体６をその外周部で気密を保って
保持する本体壁であり、１２は気密保持用の０−リング
である。

一方図示されない機構部で上下動し得る電子ビーム鏡筒
１３はその最下面にＯ−リング１４が装着されており、
該鏡筒１３を降下させることで上記本体壁１１に対して
気密が保てるようになっている。

なお該鏡筒１３の内部には該鏡筒１３に対して上下動で
きる図示されない電子銃と二次電子検知器が装着されて
いる。

そこで、試料１がセットされたプリント基板２を上述し
たように基板支持台７に接続した後、電子ビーム鏡筒１
３を降下させて本体壁１１に密閉装着し、図示されない
排気ポートから鏡筒１３の内部を減圧すると少な（とも
試料固定台５の内部までの領域を真空にすることができ
る。

次いで電源制御部１０から所要の信号を試料ｌに付加し
た状態で上記電子ビーム鏡筒１３の上方から矢印Ｂのよ
うに該試料ｌの表面に電子ビームを照射すると、該試料
ｌの被照射点から電源制御部１０からの信号に対応する
二次電子が破線Ｂ′のように飛び出すので、該二次電子
を図示されない検知器で検知することで該試料１の動作
試験や故障診断等の検証を行うことができる。

なお該電子ビーム焦点位置の試料１に対する位置合わせ
は上記電子ビーム鏡筒の上下動と該電子ビームの電気的
な焦点補正およびＸ−Ｙステージ機構による該電子ビー
ム鏡筒の水平移動で行うことができるので該試料１の全
面の状態を容易に知ることができる。

被検試料がウェーハである場合を示す第４図で、１１が
本体壁、　１３が電子ビーム鏡筒を示していることは第
３図と同様である。

また、第３図同様に本体壁１１に密閉固定される試料固
定台１５は前記試料固定台５の内部に、ウェーハ１６を
位置決め保持する載置台１７が固定された上下動機能と
回転機能とを具えたＸ−Ｙテーブル（Ｘ−Ｙ−Ｚ−θテ
ーブル）１８を装着して構成したものであるが、これは
複数のチップパターンが形成されているウェーハを被検
試料としているため各チップを検証するのに該試料固定
台１５の内部で該ウェーハを二次元方向に順次移動させ
る必要があるためである。

また１９はプローブカードを表わしている。

特にこの場合のプローブカード１９は、平面視“口”の
字形の絶縁基板１９ａの内辺近傍には先鋭化された先端
が被検チップの各入出力端子と対応するように配置され
たプローブピン１９ｂが逆放射状に配設されており、更
に片面の周辺近傍の第３図で説明した基板支持台７の電
極７ｃと対応する位置には該各ピン１９ｂと導通する電
極部１９ｃがパターン形成されているものである。

なおＩＯは第３図で説明した電源制御部であり、２０ａ
は上記テーブル１８を所要方向に動作させる制御部２０
に繋がる信号線である。

そこで、プローブカード１９を基板支持台７に接続した
後上記テーブル１８の載置台１７に所要のつ工−ハ１６
をセットし更に電子ビーム鏡筒１３を降下させて本体壁
Ｉ４に密閉装着した後、鏡筒１３の内部を前記同様に減
圧し矢印Ｂのように電子ビームを照射することでウェー
ハ１６上の所要のチップが検証できることは第４図で説
明した通りである。

なお、上記テーブル１８の動作でウェーハ１６を降下→
移動→上昇させることで該ウェーハ１６上の総てのチッ
プを上記プローブカード１９のプローブピン１９ｂに対
応させることかできる。

しかし、第３図と第４図で示すように被検試料の形態毎
に大きく且つ重量のある試料固定台１５を交換しなけれ
ばならない欠点がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の検証方法では、被検試料の形態毎に大きく且つ重
量のある試料固定台を試料搭載部と共に交換したり、障
害発生時の修理に工数がかかる等のことから生産性の向
上が期待できないと言う問題があった。

〔課題を解決するための手段〕

上記問題点は、真空領域に位置する給電された試料に電
子ビームを照射し、該電子ビーム照射点から出射する二
次電子を検知して該試料の特性を検証する電子ビームテ
スタの試料搭載機構であって、先鋭化された先端が試料
の各外部接続端子と対応して位置する複数のプローブピ
ンが配設され且つ該各プローブピンに繋がる電極部が該
プローブピンの先端側片面の周辺部分に形成されている
プローブカードと、試料をその外部接続端子を露出させ
て搭載する手段と、上記プローブカードを各プローブピ
ンの先端が上記試料の各外部接続端子と対応して接触す
るように着脱自在に装着できる手段および該プローブカ
ードを装着したときに該プローブカードの周辺に設けた
上記電極部と接続して外部に位置する電源制御部に繋げ
る手段を具えた試料固定台とで構成され、上記試料か半
導体チップ単体である電子ビームテスタの試料搭載機構
によって解決される。

また、真空領域に位置する給電された試料に電子ビーム
を照射し、該電子ビーム照射点から出射する二次電子を
検知して該試料の特性を検証する電子ビームテスタの試
料搭載機構であって、可動する先端が試料の各入出力端
子と対応するように複数のコンタクトプローブピンが配
設され且つ該各コンタクトプローブピンに繋がる電極部
が該試料の電子ビーム照射面と反対側の片面周辺に形成
されている試料搭載手段を具えたプリント基板と、上記
プリント基板を装着したときに該プリント基板の周辺に
設けた上記電極部と接続して外部に位置する電源制御部
に繋げる手段を具えた試料固定台とで構成され、上記試
料がＴＡＢ端子付きチップである電子ビームテスタの試
料搭載機構によって解決される。

〔作　用〕

試料固定台中のｘ−ｙ−ｚ−θテーブルはウェーハの状
態でのチップ検証時にのみ必要なものである。

そこで本発明では、ウェーハの状態でのチップ検証を切
断されたチップ単体での検証に代えると共に、チップ単
体やチップ単体で構成されているパッケージ化された集
積回路、ＴＡＢ端子付き半導体チップ等積々の形態のも
のまでを容易且つ効率的に電子ビームテスタの所定位置
にセットできるように試料固定台および試料搭載部を構
成している。

従って、電子ビームテスタとしての汎用性を上げること
かできると共に障害発生時の修理工数か削減できること
から生産性の向上を期待することができる。

〔実施例〕

第１図は本発明に係わる装置主要部の構成例を説明する
図であり、第２図は他の構成例を示す図である。

なお図では、第３図および第４図と同じ対象物には同じ
番号を付して表わしている。

被検試料が切断されたチップ単体である場合を示す第１
図で、被検試料（チップ）３２は試料載置台３１上の所
定位置に位置決め載置されるようになっている。

そして該試料載置台３１を固定する試料固定台２１を構
成する筒状の筐体２２は、その上方開口近傍に第４図で
説明したプローブカード１９が段差部２２ａまで挿入で
きるように形成されており、更に該段差部２２ａの奥部
所定位置には上記プローブカード１９の各電極部１９ｃ
と対応する位置にコンタクトプローブピン２３が貫通し
て配設されたリング状の絶縁基板２４が該筐体２２の中
心軸と直交して固定されている。

そしてこの場合の該絶縁基板２４は、上記プローブカー
ド１９を該筐体２２の段差部２２ａまで矢印Ａのように
挿入した時に上記コンタクトプローブピン２３の上端に
位置する可動ピン２３ａが上記プローブカード１９の各
電極部１９ｃを所定の接触圧力で押圧してコンタクトす
るようになっている。

また該筐体２２の内側所定位置には、上記コンタクトプ
ローブピン２３の他端側に接続した端子２６ａが相互の
絶縁を保って両面に突出して固定されている金属等から
なる中継端子板２６がその周囲に装着した０−リング２
７で該筐体２２の内壁面との間の気密を保って固定され
ており、該中継端子板２６の表面（上面）の所定位置に
設けた複数のガイドピン２６ｂによって該ガイドピン２
６ｂと嵌合する孔３１ａを持つ上記上記試料載置台３１
が位置決めされるようになっている。

そしてこの場合の該試料載置台３１の被搭載チップ表面
までの高さは、該試料載置台３１に所要の被検試料（チ
ップ）３２を載置した後上記プローブカード１９を筐体
２２の段差部２２ａまで挿入した時に、プローブピン１
９ｂの先端と該被検試料（チップ）３２の外部接続端子
とが所定の接触圧力でコンタクトするように設定されて
いる。

なお２５は段差部２２ａに挿入された上記プローブカー
ド１９を筐体２２に押圧固定する爪付きリングである。

一方該筐体２２の下側開口部には、上記中継端子板２６
を貫通する端子２６ａに同軸コード２８ａを介して接続
するプラグピン２８が固定されている端子板２９が固定
されている。

なお１０が上記各プラグピン２８の他端に接続された信
号線３０に繋がる電源制御部、１１が上記試料固定台２
１をＯ−ＩＪソング２で気密を保って保持する本体壁、
破線で示す１３か０−リング１４を具えた電子ビーム鏡
筒なることは第３図および第４図の場合と同様である。

そこで被検試料３２が載置された試料載置台３１を中継
端子板２６上の所定位置にセットし、筐体２２の上方開
口からプローブカード１９を段差部２２ａまで矢印Ａの
ように挿入し更に上記爪付きリング２５で該プローブカ
ード１９を筐体２２に固定すると、被検試料３２の各外
部接続端子と該各端子に対応するプラグピン２８すなわ
ち電源制御部１０との間がプローブピン１９ｂとコンタ
クトプローブピン２３を介して接続されることになる。

そこで第４図で説明したように電子ビーム鏡筒１３を降
下させて本体壁１１に密閉装着し、図示されない排気ポ
ートから鏡筒１３の内部を減圧すると少なくとも中継端
子板２６までの領域を真空とすることができるので、電
源制御部ＩＯから所要の信号を被検試料３２に付加した
状態で上記電子ビーム鏡筒Ｉ３の上方から該試料３２の
表面に電子ビームを照射することで該試料３２の検証が
行なえることは第４図で説明した通りである。

特にこの場合には、プローブカード１９自体が着脱容易
であるため該プローブカード１９に起因する障害発生時
の修理が容易に行なえるメリットがある。

他の実施構成例を示す第２図はＴＡＢ端子付きチップを
被検試料とした場合を例としたものであり、電子ビーム
鏡筒１３および試料固定台２Ｉはいずれも第１図で説明
したものである。

回路基板等への自動実装が容易なものとして一般に広（
使用されているＴＡＢ端子付きチップ４１は、その裏面
（下面）側から見た（２−１）に示すように、例えば単
体のチップ４２と、ポリイミド樹脂等からなるフレキシ
ブルな平面視“口”の字形基板でその片面内辺近傍の該
チップ４２の各入出力端子と対応する位置には該各人出
力端子に接続する電極４３ａを具え更に周辺近傍には該
電極４３ａに繋がる入出力端子４３ｂが放射状にパター
ン形成されティるＴＡＢ　（Ｔａｐｅ　Ａｕｔｏｍａｔ
ｅｄ　Ｂｏｎｄｉｎｇ）端子４３とを例えば熱圧着等の
手段で接続して構成されている。

図の４４はＴＡＢ端子付きチップ４１を搭載する治具を
示し、また４８は該治具４４に搭載された上記チップ４
１を該治具４４に固定する平面視“口”の字形の抑え板
である。

特にこの場合の治具４４は、上記ＴＡＢ端子付きチップ
４１の各入出力端子４３ｂと対応する位置に可動ピン４
５ａを上方に向けてコンタクトプローブピン４５が固定
されている絶縁体４６と、一端が該各プローブピン４５
に接続し上記試料固定台２１のコンタクトプローブピン
２３と対応する位置に電極部４７ａがパターン形成され
ているプリント基板４７とを一体化構成したものであり
、特に該プリント基板４７は第１図で説明したプローブ
カード１９と同じ大きさに設定されている。

従って、上記ＴＡＢ端子付きチップ４１をＴＡＢ端子４
３の電極形成面がコンタクトプローブピン４５と対面す
るように該治具４４上の対応する位置に載置し、更に抑
え板４８でＴＡＢ端子４３の領域を押圧固定すると、Ｔ
ＡＢ端子４３の入出力端子４３ｂと上記コンタクトプロ
ーブピン４５の可動ピン４５ａとを接触させることがで
きて、結果的に被検試料（チップ）４２の各端子と試料
固定台２１のコンタクトプローブピン２３ひいては電源
制御部１０との間を接続することができる。

そこで第１図で説明した手順で該ＴＡＢ端子付きチップ
４１を検証することができる。

特にこの場合には、プリント基板４７自体が着脱容易な
るため該基板４７に関与する障害発生時の修理が容易に
行なえるメリットがある。

かかる構成に基づく検証方法の場合には、第１図、第２
図で説明したように試料固定台２１を交換することな（
使用できるため、形態の異なるチップの検証を容易且つ
効率的に検証することができる。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明により、半導体チップ単体やＴＡＢ端
子付き半導体チップ等積々の形態にある集積回路や半導
体チップが容易且つ効率的に電子ビームテスタの所定位
置にセットできると共に、障害発生時の修理工数の削減
によって電子ビームテスタの汎用性を上げ生産性の向上
を図った電子ビームテスタの試料搭載機構を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる装置主要部の構成例を説明する
図、 第２図は他の構成例を示す図、 第３図は集積回路検証方法を説明する概念図、第４図は
ウェーハとしてのチップの検証方法を説明する概念図、 である。図において、 １０は電源制御部、 ＩＩは本体壁、　　　　　１２．１４．２７は０−リン
グ、１３は電子ビーム鏡筒、 １９はプローブカード、２１は試料固定台、１９ｂはプ
ローブピン、 ２２は筐体、　　　　　２２ａは段差部、２３、４５は
コンタクトプローブピン、２３ａ、　４５ａは可動ピン
、２４は絶縁基板、２５は爪付きリング、　２６は中継
端子板、２６ａは端子、　　　　２６ｂはガイドピン、
２８はプラグピン、　　２８ａは同軸コード、２９は端
子板、　　　　３０は信号線、３１は試料載置台、　　
３１ａは孔、 ３２、４２は被検試料（チップ）、 ４１はＴＡＢ端子付きチップ、 ４３はＴＡＢ端子、　　４３ａは電極、４３ｂは入出力
端子、 ４４は治具、　　　　　４６は絶縁体、４８は抑え板、 をそれぞれ表わす。 不発日月１ニイ糸綿執置主竪引を巨θイＡ１ペイタ）１
２方虻β川でＥ］１１　責

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空領域に位置する給電された試料に電子ビーム
   を照射し、該電子ビーム照射点から出射する二次電子を
   検知して該試料の特性を検証する電子ビームテスタの試
   料搭載機構であって、 先鋭化された先端が試料の各外部接続端子と対応して位
   置する複数のプローブピン（１９ｂ）が配設され且つ該
   各プローブピン（１９ｂ）に繋がる電極部（１９ｃ）が
   該プローブピン（１９ｂ）の先端側片面の周辺部分に形
   成されているプローブカード（１９）と、試料をその外
   部接続端子を露出させて搭載する手段と、上記プローブ
   カード（１９）を各プローブピン（１９ｂ）の先端が上
   記試料の各外部接続端子と対応して接触するように着脱
   自在に装着できる手段および該プローブカード（１９）
   を装着したときに該プローブカード（１９）の周辺に設
   けた上記電極部（１９ｃ）と接続して外部に位置する電
   源制御部（１０）に繋げる手段を具えた試料固定台（２
   １）とで構成され、上記試料が半導体チップ単体である
   ことを特徴とした電子ビームテスタの試料搭載機構。
2. （２）真空領域に位置する給電された試料に電子ビーム
   を照射し、該電子ビーム照射点から出射する二次電子を
   検知して該試料の特性を検証する電子ビームテスタの試
   料搭載機構であって、 可動する先端が試料の各入出力端子と対応するように複
   数のコンタクトプローブピン（４５）が配設され且つ該
   各コンタクトプローブピン（４５）に繋がる電極部（４
   ７ａ）が該試料の電子ビーム照射面と反対側の片面周辺
   に形成されている試料搭載手段を具えたプリント基板（
   ４７）と、 上記プリント基板（４７）を装着したときに該プリント
   基板（４７）の周辺に設けた上記電極部（４７ａ）と接
   続して外部に位置する電源制御部（１０）に繋げる手段
   を具えた試料固定台（２１）とで構成され、上記試料が
   ＴＡＢ端子付きチップであることを特徴とした電子ビー
   ムテスタの試料搭載機構。