JPH066443Y2 - 電子ビームプローバにおける試料装着機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔概要〕 電子ビームプローバにおける試料装着機構に関し、 被検試料とＩＣテスタとの距離を短縮して該両者間の信
号伝達を正確に行わしめ得るようにすると共に、該両者
間を接続するケーブルの取り外しをワンタッチ式に簡単
に行い得るようにすることを目的とし、 電子ビームプローバの真空槽内においてプリント板上に
搭載されたＩＣ試料を接続ケーブルを介して真空槽外部
のＩＣテスタに接続する試料装着機構において、プリン
ト板を保持するシールされた筒状のケーシング内にプリ
ント板及びＩＣテスタの夫々の所定導体パターンに接触
せしめられる一対のコンタクトプローブ群を配設すると
共に、該コンタクトプローブ群の各々にプラグイン式に
挿脱可能な一対の端子ピン群を両端に有するケーブル群
を所定の間隔で一体的に保持する一対のケーブル保持板
をプリント板及びＩＣテスタに対向配置して構成する。

〔産業上の利用分野〕

本考案は半導体装置の集積回路（ＩＣ）の診断（回路の
動作の良否等を検査）等に用いられる電子ビームプロー
バ、特に、その試料（ＩＣ）装着機構に関する。

近年、半導体装置におけるＩＣの集積度の高密度化が進
み、ＬＳＩ(Large Scale Integrated Circuit)からＶＬ
ＳＩ(Very Large Scale Integrated Circuit)の時代へ
と移行するにつれ、そのパターンの微細化が著しい。

従来からＩＣの診断として機械的触針法が用いられてき
たが、大規模、高密度化されたＩＣの診断に用いるには
空間的分解能が不十分であり、またパターンを傷める等
の理由によりもはや適用出来なくなってきた。

そこで、これに代わる微細パターンの診断法として電子
ビームプローブを用いる電子ビームプローバが開発、実
用されている。尚、この電子ビームプローバの原理自体
は本考案とは直接関係ないので詳しい説明は省略する
が、その詳細は古川、後藤、稲垣、共著「ＬＳＩの診断
に威力を発揮する電子ビーム・プロービング」日経エレ
クトロニクス、１９８２年３月１５日号、ｐ １７２〜
２０１に記載されている。

〔従来の技術〕

一般に、被検試料であるＩＣチップはＩＣパッケージを
プリント板に搭載した状態で電子ビームプローバの真空
槽内に置かれ、所望の診断を行うようにしている。

第５図に従来の試料装着部分の構造を示す。同図におい
て、真空槽２０を形成するハウジング２１内にＯリング
６等のシール部材を介して筒状のケーシング２３が保持
される。ハウジング２１の上部には電子ビームを照射す
る電子ビーム鏡筒１が取り付けられており、真空槽２０
の中で電子ビーム鏡筒１から電子ビームが試料２の被検
ＩＣチップに照射される。この時、その照射部分から２
次電子が放出されるので、それをエネルギ分析器（図示
せず）に導くことによりＩＣチップの動作解析等を行う
ことが出来る。

電子ビームプローバにおいては、診断はＩＣを動作させ
ながら行う必要があるから、これに電源及び駆動信号
（アドレス信号、制御信号等）を送るためのＩＣ（また
はＬＳＩ）テスタ１２に接続する必要がある。そのた
め、試料２は円板状のプリント板３上に搭載され、所定
の印刷配線及びスルーホール（図示せず）を介してプリ
ント板下面の一群の接続ランド部分（図示せず）に電気
的に接続される。多数のランド部分はプリント板３の下
面に例えば円周状に所定間隔で配列され、そこに下方か
らコンタクトプローブ４が押し当てられる。コンタクト
プローブ４は原則としてＩＣチップの端子、即ち、ラン
ド部に対応する数だけ有り、円板状の保持板２５にラン
ド部分に対応して円周状に貫通保持される。尚、第５図
においては理解を容易にするための目的でコンタクトプ
ローブ４を２重リング状に示してある（実際の配置を２
重リングにすることも可能である）。保持板２５はケー
シング２３の肩部に保持、固定される。

ケーシング２３内には真空槽２０を外部から密封するた
めの真空シール端子板８がＯリング７を介して取り付け
られる。真空シール端子板８の両面には多数の雄あるい
は雌コネクタ２７ａ、 ２７ｂが形成されている。一方のコネクタ２７ａには対
応の雌あるいは雄コネクタ（内部コネクタ）１０が着脱
自在に接続される。内部コネクタ１０はケーブル５を介
して上述のコンタクトプローブ群４に接続される。

また、下方のコネクタ２７ｂには外部コネクタ１１が内
部コネクタ１０と同様の方法で着脱自在に接続される。
外部コネクタ１１は外部ケーブル９を介してテスタ１２
のプリント板２９に接続される。

尚、ケーシング２３はテスタ１２に固定され、全体がス
テージ系（図示せず）によりリング６の部分ですべり
ながら一体的に上下動可能となっている。

〔考案が解決しようとする課題〕

上記の如く、ＩＣテスタ１２は真空槽の外部に置かれる
から、真空槽内部との接続を仲介する真空シール端子板
８が必要である。即ち、従来の試料装着構造では、試料
２とテスタ１２とは真空シール端子板８を挟んでケーブ
ル５と９のコネクタ１０と１１とにより相互に接続され
る。そのためコネクタ挿入のためにケーブルに余長を持
たせる必要があり、試料２とテスタ１２との距離（間
隔）、従って、ケーブル５、９の長さが長くなりがちで
あった。

しかるに、試料２に流す電流は極めて微量であるため、
このようにケーブル５、９の長さが長いと、信号に正確
に伝送されず、その結果、試料の動作解析、故障診断等
が正確に行えないという問題があった。

また、各ケーブル５、９の長さは当然のことながら、テ
スタ１２とのインピーダンス整合を考慮して決められる
が、ケーブル５、９と対応コネクタ１０、１１並びにテ
スタ１２（のプリント板２９）との接続は一本一本半田
で接続しているために、単線の場合半田作業時に各ケー
ブル間でインピーダンスが狂い易く、しかもテスタの仕
様変更に応じてインピーダンス整合をはかるべくケーブ
ルを変更するような場合にその取り外し、再取りつけ作
業が非常に面倒であった。

本考案の目的はこのような従来の問題点を解消すべく、
被検試料とＩＣテスタとの距離を短縮して該両者間の信
号伝達を正確に行わしめ得るようにすると共に、該両者
間を接続するケーブルの取り外しをワンタッチ式に簡単
に行い得るようにすることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために、本考案に係る試料装着機
構によれば、試料を搭載したプリント板を保持するシー
ルされた筒状のケーシング内にプリント板及びＩＣテス
タの夫々の所定導体パターンに接触せしめられる一対の
コンタクトプローブ群が配設され、該コンタクトプロー
ブ群の各々にプラグイン式に挿脱可能な一対の端子ピン
群を両端に有するケーブル群を所定の間隔で一体的に保
持する一対のケーブル保持板が夫々プリント板及びＩＣ
テスタに対向して配置されることを構成上の特徴とす
る。

また、好ましくはケーブル群は一群の同軸ケーブルによ
り形成される。

〔作用〕

端子ピン群を両端に有するケーブル群を保持した一対の
ケーブル保持板はケーブルモジュールを形成し、モジュ
ール単位で接続、取り外しが行われる。しかもそのコン
タクトプローブへの接続はプラグイン式にワンタッチで
行われる。従来の外部接続ケーブルは不要であり、それ
だけ試料とテスタとの距離が短くなる。また、プラグイ
ン式のワンタッチ接続は何度でも簡単に取り付け、取り
外しを行うことが出来る。

ケーブルが同軸ケーブルの場合には隣接するケーブル間
のノイズが減少され、またインピーダンスの整合がとり
易い。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を詳細に説明する（第１〜４
図）。尚、以下の実施例において、第５図に示す部品に
対応する部品には同一の番号を付すことにより説明を省
略する。

第１図において、試料（ＩＣパッケージ）２を搭載した
プリント板３が筒上のケーシング２３上に保持され、プ
リント板３の下方から対応ランド部にコンタクトプロー
ブ４が接触せしめられる構成は第５図に示すものと同様
である。本考案の実施例によれば、ＩＣ（またはＬＳ
Ｉ）テスタ１２との接続には第５図に示す外部ケーブル
９の代わりにコンタクトプローブ（第１コンタクトプロ
ーブ群）４と全く同様のコンタクトプローブ（第２コン
タクトプローブ群）１４が用いられる。従って、プリン
ト板３の場合と同様に、テスタ１２のプリント板２９の
所定パターンの接続ランド部（図示せず）にコンタクト
プローブ１４を押し当て、接触させるだけで接続が完了
する。これらコンタクトプローブ群１４は保持板（第１
保持板）２５と同様に、例えば、円板状の保持板（第２
保持板）２６に貫通、保持される。第２保持板２６はケ
ーシング２３に固定され、ケーシング自体はテスタ１２
側に固定されるので、全体がＯリング６の部分ですべり
ながらステージ系（図示せず）によりハウジング２１に
対し上下に動き得るようになっている。

真空シール端子板８はＯリング７を介してケーシング２
３に固着される。

コンタクトプローブ４、１４は導体ケース４１の内部に
コンタクトピン４３がばね４５により可動に挿入される
ものである（第３図）。

本考案の実施例によれば、両コンタクトプローブ群４、
１４間の接続はケーブルモジュールによりワンタッチ式
に行われる。ケーブルモジユールは基本的には、上下の
一対の、例えば円板状のケーブル保持板１５、１６とこ
れらケーブル保持板間に保持されるケーブル群１３によ
り形成される。ケーブル群１３はコンタクトプローブ群
４、１４に対応した配置の一群のケーブルを有する。

ケーブル１３は好ましくはある程度の剛性を有し（例え
ば剛体の外被を有する）、ケーブル保持板１５、１６間
の間隔を維持するスペーサとしての機能を有する。ある
いはこれとは別に、特に図示はしないがケーブル保持板
１５、１６間にスペーサとしての柱を例えば９０°おき
に４本設けてもよい。いずれにしても、ケーブル群１３
とケーブル保持板とは一体化されたモジュール（ユニッ
ト）を形成する。

ケーブル群１３はテスタ１２とのインピーダンスを整合
せしめられる。

各ケーブル１３の両端には端子ピン４８（第３ａ、３ｂ
図）が一体的に形成される。端子ピン４８は夫々のケー
ブル保持板１５、１６を貫通して外部に延び、コンタク
トプローブ４、１４の導体ケース４１及び、端子１８の
ソケット１８ｂ内にプラグイン式に挿脱自在に挿入され
る。

コンタクトプローブ４、１４の導体ケース４１及び、端
子１８のソケット１８ｂ内には、端子ピン４８、１８ａ
をある程度の力、即ち、自由に抜け出ない程度の力で接
触保持する接点４９が設けられる。尚、この接点４９の
代わりに、第４図に示す如きばね接点４９′としてもよ
い。

第１図に示す如く、第２保持板２６内に設けられるコン
タクトプローブ１４は第３ａ図に示すコンタクトプロー
ブ４と全く同一に構成され、真空シール端子板８に設け
た端子１８のピン１８ａが導体ケース４１内に挿入され
る。更に、ケーブル保持板１６と真空シール端子板８と
の間の接続部は第３ｂ図に示す。この場合に、ケーブル
保持板１６の端子ピン４８が真空シール端子板８の端子
１８のソケット１８ｂ内に挿入されることになる。尚、
８ａはハーメチックシールを示す。

各ケーブル１３にはその両端近傍に大径部１３ａ（第３
図）が形成され、ケーブル保持板１５、１６に対する位
置決めストッパとして機能するのみならず、ケーブル保
持板１５、１６に対する接合面積（例えば、接着材塗布
面積）を確保する。あるいは、第１図に示す如く、両ケ
ーブル保持板１５、１６間のケーブル部分を一様に端子
ピンより大径とすることも可能である。

ケーブル１３は好ましくは同軸ケーブルで構成される。
同軸ケーブルの場合には、ケーブル間のノイズが小さく
なり、かつ、各ケーブルが接地導体（ＧＮＤ）を有する
のでインピーダンスの整合計算が容易である。尚、同軸
ケーブルの場合、ＧＮＤは大径部１３ａと接続されケー
ブル保持板１５、１６に落とされる。

テスタ１２は仕様が変更される場合が屡あるがその場合
にはそれにあわせてケーブル保持板間のケーブルを交換
してインピーダンス整合させる必要がある。このような
場合、本考案によればケーブルモジュールごと簡単に交
換できる。また、同様の目的で、真空シール端子板８と
テスタ１２との間の着脱も簡単に出来る。また、真空槽
の容量を少なくするため、真空シール端子板８を第１保
持板２５とケーブル保持板１５の間に設けることも可能
である。

〔考案の効果〕

以上の如く、本考案によれば、試料２とテスタ１２とを
プラグイン式にワンタッチで簡単に取り外し可能なケー
ブルモジュールにより接続することにより両者間のケー
ブル長が従来に比較し短縮され、従って、それだけ信号
電送を確実かつ正確に行うことが出来る。

また、本考案によればインピーダンス整合等のためにケ
ーブルを交換する必要がある場合にその交換作業が従来
より遥かに簡単に行うことが出来る。

また、ケーブルを同軸ケーブルで形成することによりケ
ーブル間のノイズが減少し、且つ、インピーダンス整合
が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る試料装着機構を示す断面図、第２
図は第１図に示されるケーブル保持板の平面図、第３
ａ、３ｂ図はコンタクトプローブピンへのプラグイン接
続部の詳細を示す拡大図、第４図は第３ａ図の変形実施
例を示す図、第５図は従来の試料装着機構を示す断面
図。 ２……試料、３……プリント板、 ４、１４……コンタクトプローブ、 ８……真空シール端子板、 １２……テスタ、１３……ケーブル、 １５、１６……ケーブル保持板、 ２０……真空槽、２３……ケーシング。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】電子ビームプローバの真空槽（２０）内に
   おいてプリント板（３）上に搭載された被検試料（２）
   を接続ケーブルを介して真空槽外部のテスタ（１２）に
   接続する試料装着機構であって、上記プリント板を保持
   するシールされた筒状ケーシング（２３）内にプリント
   板及びテスタの夫々の所定導体パターンに接触せしめら
   れる一対のコンタクトプローブ群（４、１４）を配設す
   ると共に、該コンタクトプローブ群の各々にプラグイン
   式に挿脱可能な一対の端子ピン群（４８）を両端に有す
   るケーブル群（１３）を所定の間隔で一体的に保持する
   一対のケーブル保持板（１５、１６）をプリント板及び
   ＩＣテスタに対向配置することを特徴とする電子ビーム
   プローバにおける試料装着機構。
2. 【請求項２】上記ケーブル群は一群の同軸ケーブルによ
   り形成されることを特徴とする請求項１記載の試料装着
   機構。