JP2002107438A

JP2002107438A - 半導体試験装置のキャリブレーション装置

Info

Publication number: JP2002107438A
Application number: JP2000299789A
Authority: JP
Inventors: Keiji Yamamoto; 恵司山本
Original assignee: Ando Electric Co Ltd
Current assignee: Ando Electric Co Ltd
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2002-04-10
Also published as: KR20020025786A; US20020039022A1

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体試験装置において、キャリブレーショ
ンの測定点となる測定用金座にプローブを正確に導くよ
うに位置補正する。【解決手段】プローブ３４を保持して移動させるキャ
リブレーションロボット３０と、プローブ３４によるキ
ャリブレーションを制御する制御部４０と、を主体に、
キャリブレーション装置１を構成する。キャリブレーシ
ョン装置１は、キャリブレーション装置１が予めもつ座
標系を座標補正処理により補正して、測定用金座６２ａ
の座標を正確に把握する。補正された座標に基づいて、
プローブ３４の探査針３４ａを測定用金座６２ａに正確
に導き、半導体試験装置１００を校正するための信号を
出力させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体試験装置の
校正の際に用いられる半導体試験装置のキャリブレーシ
ョン装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＩＣ（Integrated Circuit：集積
回路）などの半導体デバイスは、製品間で特性のばらつ
きを生じることがある。このために、定められた規格を
逸脱する特性の製品を抽出するために、半導体デバイス
の評価を行う半導体試験装置が知られている。半導体試
験装置は、半導体デバイスを装着させて評価を行うテス
トヘッドを備える。

【０００３】半導体デバイスの評価は概略以下の通りに
行われる。すなわち、先ず、テストヘッドに、半導体デ
バイスをセットするための複数のＩＣソケットを備える
ＤＵＴ（device under test）ユニットを搭載する。こ
れにより、半導体試験装置で、複数の半導体デバイスが
１度にまとめて評価される。次いで、ＩＣソケットにセ
ットされた半導体デバイスに所定の信号を入力し、入力
された信号に基づいて所定の処理を実行させる。そし
て、得られた処理結果を、半導体試験装置に予め格納さ
れる規格値と照らし合わせ、半導体デバイスが定められ
た規格を満たしているか否かを判定する。

【０００４】ところで、半導体デバイスの規格や測定条
件は、半導体デバイスの品種により異なる。従って、半
導体デバイスの品種を変えるときには、半導体デバイス
の試験に先だって、半導体試験装置のキャリブレーショ
ンが行われ、半導体デバイスの良否が正確に判定できる
ように校正される。半導体試験装置のキャリブレーショ
ンは、例えば、専用のキャリブレーションボードを用い
て、以下の通りに調整される。すなわち、先ず、テスト
ヘッドにＤＵＴユニットに代えてキャリブレーションボ
ードを搭載する。キャリブレーションボードは、例え
ば、半導体試験装置の校正のための所定の回路が形成さ
れた複数のプリント基板を備える。次いで、オシロスコ
ープなどの出力装置に接続されるプローブを、キャリブ
レーションボードのプリント基板に設けられる所定の測
定位置（例えば、プリント基板に設けられる測定用金
座）に当接させて測定する。キャリブレーション装置
は、測定用金座が設けられる座標（例えばＸＹ座標）を
予め把握しており、把握されている座標に基づいてプロ
ーブを測定用金座に当接させるように制御する。そし
て、プローブを介して得られる出力信号をオシロスコー
プなどで監視しながら、測定する半導体デバイスの規格
に整合するように調整する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上の通り、半導体試
験装置のキャリブレーションでは、キャリブレーション
ボードのプリント基板に設けられる金座の位置に、プロ
ーブを正確に導くことが必要となる。しかしながら、近
年の半導体試験装置の小型化に伴い、測定位置となる金
座はより微細に設けられる傾向にあり（例えば０．５ｍ
ｍ径程度の円状）、プローブを正確に導くには以下のよ
うな困難が伴う。すなわち、キャリブレーションに際し
ては、キャリブレーションボードやキャリブレーション
装置が半導体試験装置に取り付けなおされ、キャリブレ
ーションボードをテストヘッドに搭載したときの誤差
や、キャリブレーション装置を半導体試験装置に搭載し
たときの誤差が伴う場合がある。従って、予め把握され
た座標に基づいてプローブを移動させると、プローブが
金座の位置に正確に導かれない場合がある。例えば、キ
ャリブレーション装置がプローブの制御のためにもつＸ
０−Ｙ０座標系に対して、キャリブレーションボード上
面に定められるＸ１−Ｙ１座標系が直角度が悪くずれる
と、プローブを移動させる距離が長いほど実際の測定用
金座の位置からずれる。また、キャリブレーション装置
のプローブを上下動させる方向がキャリブレーションボ
ード上面と直交する垂直度が必ずしも確保されず、僅か
にずれる場合がある。

【０００６】本発明の課題は、半導体試験装置におい
て、キャリブレーションの測定点となる測定用金座にプ
ローブを正確に導くように位置補正することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、例えば、図１〜７に示すよ
うに、半導体試験装置１００の校正に際して搭載される
キャリブレーションボード６０上面の任意の位置に定め
られる位置座標に基づいて、キャリブレーションボード
に設けられる測定位置（例えば、測定用金座６２ａ）に
プローブ３４を当接させて半導体試験装置を校正するた
めの信号を検出させる半導体試験装置のキャリブレーシ
ョン装置１であって、キャリブレーションボードに、該
キャリブレーションボード上面の任意の位置座標を補正
する基準となる複数の探査基準部位（例えば、位置割り
出し用金座６２ｂ）を設け、半導体試験装置に搭載され
たキャリブレーションボードの前記探査基準部位を検知
するための探査子（例えば、探査針３４ａ）を備える探
査手段（例えば、プローブ３４と探査針３４ａ）と、前
記探査針を半導体試験装置に搭載されたキャリブレーシ
ョンボード上面の任意の位置に移動させ、かつ、前記探
査針をキャリブレーションボード上面の任意の位置で上
下動させる移動手段（例えば、キャリブレーションロボ
ット３０）と、探査基準部位を横切る探査ラインＬＸ、
ＬＹを定め、定められた探査ラインに沿って前記探査子
を移動制御し、探査手段からの出力に基づいて探査基準
部位を検知すると共に、探査ラインに沿って探査基準部
位を検知した範囲の中央座標ＱＸ、ＱＹから定められる
探査基準部位の中心座標Ａに基づいてキャリブレーショ
ンボードの測定位置の座標を補正し、補正された測定位
置の座標にプローブを当接させるように制御する制御手
段（例えば、ＣＰＵ４１）と、を備えることを特徴とす
る。

【０００８】ここで、「プローブ」とは、出力装置（例
えばオシロスコープ）に半導体試験装置を校正するため
の信号を出力する測定端子である。

【０００９】請求項１記載の発明によれば、移動手段に
より、探査子が半導体試験装置に搭載されたキャリブレ
ーションボード上面の任意の位置に移動され、かつ、探
査子がキャリブレーションボード上面の任意の位置で上
下動される。従って、探査基準部位を横切るように制御
手段が定める探査ラインに沿って、制御手段により探査
基準部位を検知するように探査子が自在に移動制御され
る。そして、探査手段からの出力に基づいて、探査ライ
ンの方向に沿って探査基準部位を検知した範囲が制御手
段により把握される。さらに、制御手段により、探査基
準部位を検知した範囲の中央座標から、探査基準部位の
中心座標が定められる。以上の通りに定められた探査基
準部位の中心座標を、キャリブレーション装置がもとも
と認識していた探査基準部位の中心座標と比較すること
で、キャリブレーションボード上面の任意の位置座標を
補正するための誤差が把握される。そして、把握された
誤差に基づいて、制御手段によりキャリブレーションボ
ードの測定位置の座標が補正される。従って、キャリブ
レーションボードの測定位置の座標が正確に把握され、
制御手段によりプローブが測定位置に正確に導かれ、所
定のキャリブレーションが行われる。

【００１０】なお、探査手段の具体的な構成は特に限定
されず、探査基準部位を検知するための信号を出力でき
れば、さまざまな構成が適用できる。例えば、光センサ
や磁気センサなどの各種センサを用いる構成や、探査基
準部位の形状（例えば、凸部や凹部や開口部など）を把
握する構成などの他、電流値や磁気などの特性値を検出
する各種測定装置のプローブを用いる構成としても良
い。また、探査基準部位の形状は、任意に定められる探
査ラインに対して方向性をもたない形状（例えば、ほぼ
真円形状）とすることが好ましい。また、探査基準部位
を設ける数は、補正精度を確保するために２ヶ所以上と
することが好ましく、３ヶ所以上とすることがさらに好
ましい。

【００１１】請求項２記載の発明は、請求項１記載の半
導体試験装置のキャリブレーション装置において、例え
ば、図６に示すように、前記制御手段は、前記探査ライ
ンに沿う所定間隔ａの位置（例えば、探査位置Ｐ）ごと
に前記探査子を移動制御し、前記探査手段からの出力に
基づいて前記探査基準部位を検知することを特徴とす
る。

【００１２】請求項２記載の発明によれば、請求項１と
同様の効果を奏することができるとともに、制御手段に
より探査ラインに沿う所定間隔のそれぞれの位置ごとに
探査基準部位が検知され、探査ラインに沿って探査基準
部位を容易に把握できる。なお、探査子を移動制御する
所定間隔は、探査基準部位を検知した位置が、探査基準
部位の中心座標を精度良く把握するために充分な数とな
るように、探査基準部位の寸法に対して小さく設定する
ことが好ましい。

【００１３】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の半導体試験装置のキャリブレーション装置におい
て、例えば、図６に示すように、前記制御手段は、１つ
の前記探査基準部位に対して複数の前記探査ラインＬ
Ｘ、ＬＹを定めることを特徴とする。

【００１４】請求項３記載の発明によれば、請求項１ま
たは２と同様の効果を奏することができるとともに、１
つの探査基準部位に対して複数の探査ラインが制御手段
により定められるので、探査基準部位の中心座標がより
正確に把握される。従って、キャリブレーションボード
上面の任意の位置座標がさらに精度良く補正される。

【００１５】請求項４記載の発明は、請求項１〜３のい
ずれか一つに記載の半導体試験装置のキャリブレーショ
ン装置において、例えば、図１〜７に示すように、前記
探査基準部位は電気伝導性をもち、前記制御手段は、前
記探査子と前記探査基準部位との電気的導通を検知する
ことにより、前記探査基準部位を検知することを特徴と
する。

【００１６】請求項４記載の発明によれば、請求項１〜
３のいずれか一つと同様の効果を奏することができると
ともに、制御手段により電気伝導性をもつ探査基準部位
と探査手段との電気的導通を検知することで、探査基準
部位が好適に検知される。

【００１７】請求項５記載の発明は、請求項４記載の半
導体試験装置のキャリブレーション装置において、例え
ば、図２に示すように、前記探査子は、半導体試験装置
を校正するための信号を検出させる前記プローブであ
り、前記移動手段は、半導体試験装置のキャリブレーシ
ョンに際して、キャリブレーションボードに設けられる
前記測定位置に前記プローブを当接させるキャリブレー
ションロボット３０であることを特徴とする。

【００１８】請求項５記載の発明によれば、請求項４と
同様の効果を奏することができるとともに、キャリブレ
ーションの測定位置の座標を補正するための専用の構成
を別途設けることなく、既存の構成を用いてキャリブレ
ーションの測定位置の座標が補正される。従って、構成
の簡素化が大幅に図られると共に、コスト低減に寄与す
る。

【００１９】請求項６記載の発明は、請求項４または５
記載の半導体試験装置のキャリブレーション装置におい
て、例えば、図３、４に示すように、前記キャリブレー
ションボードはプリント基板６２を備え、前記探査基準
部位は、前記プリント基板に予め設けられる金座（例え
ば、位置割り出し用金座６２ｂ）であることを特徴とす
る。

【００２０】請求項６記載の発明によれば、請求項４ま
たは５と同様の効果を奏することができるとともに、プ
リント基板に設けられる金座の周囲は電気的絶縁性が容
易に確保される。従って、探査基準部位となる金座を横
切る探査ラインに沿って金座を検知するときに、金座の
内外での電気的導通の有無が明瞭となり、好適に金座を
検知できる。また、周知のプリント基板の製造設備を用
いることで、所望の金座が容易に設けられる。

【００２１】請求項７記載の発明は、請求項１〜３のい
ずれか一つに記載の半導体試験装置のキャリブレーショ
ン装置において、例えば、図８、９に示すように、前記
探査基準部位は、半導体試験装置に載置されたキャリブ
レーションボードの上面から臨む開口部（例えば、位置
決め用穴６１ａ）であり、前記探査手段（例えば、プロ
ーブ３４と位置決めピン３４ｃと上下変位検知手段３
６）は、前記探査子（例えば、位置決めピン３４ｃ）の
先端部の上下方向の変位を検知する上下変位検知手段３
６を備え、前記制御手段は、前記開口部を横切る探査ラ
インを定め、定められた探査ラインに沿って前記探査子
を移動制御し、前記探査子の先端部の上下方向の変位に
ついての前記上下変位手段からの出力に基づいて前記開
口部を検知することを特徴とする。

【００２２】請求項７記載の発明によれば、請求項１〜
３のいずれか一つと同様の効果を奏することができると
ともに、探査子の先端部の上下方向の変位を検知する上
下変位検知手段を探査手段が備える。そして、制御手段
により探査ラインに沿って探査基準部位を検知するとき
に、探査手段の上下変位検知手段は、探査子の先端部の
上下方向の変位についての信号を出力する。また、探査
ラインに沿って移動手段により探査子を移動させるとき
に、開口部の領域内では、探査子の先端部がキャリブレ
ーションボード上面よりも下方に入り込む。従って、探
査子の先端部の上下方向の変位についての上下変位検知
手段からの出力を監視することにより、開口部が好適に
検知される。

【００２３】

【発明の実施の形態】〔第１の実施の形態〕以下、図１
〜７を参照して、本発明の実施の形態の半導体試験装置
のキャリブレーション装置１（以下、キャリブレーショ
ン装置１）を詳細に説明する。本実施の形態のキャリブ
レーション装置１は、半導体デバイスが定められた規格
内の特性をもつか否かを評価する半導体試験装置１００
に備えられる。キャリブレーション装置１は、半導体試
験装置１００での半導体デバイスの評価に先立って、半
導体試験装置１００を半導体デバイスの規格や基準に整
合するように校正するキャリブレーションの際に用いら
れる。キャリブレーションに際しては、図１に示すよう
に、専用のキャリブレーションボード６０がテストヘッ
ド１０に搭載される。キャリブレーションボード６０
は、キャリブレーションの測定位置となる測定用金座６
２ａを備える。そして、キャリブレーション装置１は、
キャリブレーション装置１が予めもつ座標系を座標補正
処理（後述する）により補正して、測定用金座６２ａの
座標を正確に把握する。そして、補正された座標に基づ
いて、プローブ３４の探査針３４ａを測定用金座６２ａ
に正確に導き、半導体試験装置１００を校正するための
信号を出力させる。

【００２４】始めに、キャリブレーション装置１を備え
る半導体試験装置１００の構成を説明する。半導体試験
装置１００は、図１に示すように、本実施の形態特有の
キャリブレーション装置１と、テストヘッド１０と、半
導体試験装置１００による半導体デバイスの評価を制御
する本体部２０と、から概略構成される。

【００２５】テストヘッド１０の上部には、図１に示す
ように、ＤＵＴインターフェース１０ａが一体的に設け
られる。キャリブレーションボード６０は、コネクタ６
３（図３（ｂ）に図示）を介してＤＵＴインターフェー
ス１０ａの上面に着脱される。ＤＵＴインターフェース
１０ａには、キャリブレーションボード６０が備えるコ
ネクタ６３を挿入するための取付部（図示しない）が設
けられる。ＤＵＴインターフェース１０ａに搭載された
キャリブレーションボード６０は、コネクタ６３を介し
て、テストヘッド１０との間でキャリブレーションに必
要な信号を伝達する。なお、半導体デバイスを評価する
ときに搭載されるＤＵＴユニット（図示しない）につい
ても、キャリブレーションボード６０と同様に、コネク
タを介してテストヘッド１０に搭載される。

【００２６】本体部２０は、図１に示すように、図示し
ない電源やプリント基板が収められる本体架２１や、テ
ストヘッド１０内部に設けられる図示しないプリント基
板を冷却する水冷架２２を備える。さらに、本体部２０
は、表示装置２３（例えばＣＲＴ（Cathode Ray Tube）
やＬＣＤ（Liquid Crystal Display））と、入力装置２
４（例えばキーボード）と、パーソナルコンピュータ２
５と、を備える。表示装置２３は半導体デバイスの評価
の結果などをオペレータに出力する。また、オペレータ
は、半導体デバイスの評価のときに必要となるデータ
を、入力装置２４を介して本体部２０に入力する。以上
の通りに構成されることで、本体部２０は半導体試験装
置１００による半導体デバイスの評価を制御する。

【００２７】以下、キャリブレーション装置１の構成を
説明する。キャリブレーション装置１は、図１に示すよ
うに、プローブ３４を保持して移動させるキャリブレー
ションロボット３０（図２に図示）と、プローブ３４に
よるキャリブレーションを制御する制御部４０と、を主
体に構成される。キャリブレーションロボット３０は、
キャリブレーションのときに半導体試験装置１００に搭
載される。プローブ３４は配線３４ｃ（図２に図示）を
介してオシロスコープ５０に接続され、プローブ３４か
らの信号がオシロスコープ５０に出力される。なお、プ
ローブ３４からの信号を出力する装置はオシロスコープ
５０に限定されず、その他の装置を適用しても良い。

【００２８】ここで、以下の説明において用いる座標系
を次の通りに定める。すなわち、図２に示すように、Ｘ
０−Ｙ０座標系はキャリブレーション装置１が予めもつ
座標系を示す。また、Ｘ１−Ｙ１座標系はＤＵＴインタ
ーフェース１０ａに搭載されたキャリブレーションボー
ド６０上面に定められる座標系を示す。なお、通常、キ
ャリブレーションロボット３０およびキャリブレーショ
ンボード６０を搭載したときの設置誤差のため、キャリ
ブレーションボード６０上面の任意の位置は、Ｘ０−Ｙ
０座標系で示した場合とＸ１−Ｙ１座標系で示した場合
とで異なる。さらに、Ｘ２−Ｙ２座標系は座標補正処理
により補正されたあとにキャリブレーション装置１がも
つ座標系を示す。

【００２９】キャリブレーションロボット３０は、図１
に示すように、カバー３０ｂの両側面に取っ手３０ａを
備える。オペレータは取っ手３０ａを把持してキャリブ
レーションロボット３０をカバー３０ｂごと一体的にテ
ストヘッド１０に搭載する。キャリブレーションロボッ
ト３０のカバー３０ｂの内部には、キャリブレーション
のための信号を出力するプローブ３４を保持して所定位
置に移動させるように、以下の通りの構成が設けられ
る。すなわち、図２に示すように、案内軸３１と、案内
軸３１と直交して設けられ、かつ、案内軸３１の上面に
沿う方向にスライド移動自在に設けられる可動軸３２
と、が設けられる。また、可動軸３２の側面に沿う方向
にスライド移動自在にスライド台３３が設けられる。さ
らに、スライド台３３に垂直方向に昇降自在に設けら
れ、プローブ３４を保持する支持台３３ａが設けられ
る。

【００３０】制御部４０は、キャリブレーションロボッ
ト３０の制御に際してＸ０−Ｙ０座標系を定める。すな
わち、図２に明示するように、Ｘ０軸として案内軸３１
が延在する方向を、Ｙ０軸として可動軸３２が延在する
方向を定める。制御部４０が定めるＸ０−Ｙ０座標系に
基づいて、キャリブレーションロボット３０の支持台３
３ａに保持されるプローブ３４の移動が制御される。

【００３１】プローブ３４は、支持台３３ａに保持され
た状態の下面に、探査針３４ａを出没自在に備える。キ
ャリブレーションに際しては、プローブ３４の探査針３
４ａの先端部が測定用金座６２ａに当接され、所定のキ
ャリブレーションがなされる。支持台３３ａをＺ軸方向
に下降させることで、プローブ３４の探査針３４が上下
移動される。プローブ３４が探査針３４を保持する内部
には、探査針３４をプローブ３４の下面から突出する状
態に付勢するバネ（図示しない）が設けられる。探査針
３４ａがキャリブレーションボード６０上面に当接した
状態でさらに支持台３３ａを下降させると、プローブ３
４内部のバネ（図示しない）により、探査針３４ａがプ
ローブ３４内部に埋没する。従って、探査針３４ａの先
端部がキャリブレーションボード６０上面に確実に接触
すると共に、探査針３４がキャリブレーションボード６
０に当接する押圧が吸収され、キャリブレーションボー
ド６０上面を損傷することが抑制される。

【００３２】以上の通りに構成されることで、キャリブ
レーションロボット３０は、プローブ３４を保持すると
共に、制御部４０による制御のもとで、Ｘ０−Ｙ０座標
系（もしくは補正されたＸ２−Ｙ２座標系）に基づい
て、プローブ３４を所定に移動させる。つまり、キャリ
ブレーション装置１は、制御部４０の制御のもとで、キ
ャリブレーションボード６０上面の任意の位置にプロー
ブ３４を移動させ、かつ、キャリブレーションボード６
０上面の任意の位置でプローブ３４を上下動させる。そ
して、第１の実施の形態では、プローブ３４の探査針３
４ａ（探査子）により位置割り出し用金座６２ｂの中心
座標Ａ（図６に図示）が正確に把握され、キャリブレー
ションロボット３０が予めもつＸ０−Ｙ０座標系が補正
される。すなわち、第１の実施の形態では、プローブ３
４と探査針３４ａとから探査手段が構成され、キャリブ
レーションロボット３０が移動手段となる。なお、本実
施の形態ではＺ方向には座標を設定していないが、プロ
ーブ３４の探査針３４ａがキャリブレーションボード６
０上面に当接するに充分な移動量を与えるように制御さ
れる。

【００３３】キャリブレーションボード６０は、図３
（ａ）および図４に示すように、アルミベース６１の上
面に複数のプリント基板６２を備える。また、図３
（ｂ）に示すように、それぞれのプリント基板６２の下
面から突出するコネクタ６３がアルミベース６１を貫通
して設けられる。このコネクタ６３はプリント基板６２
からの配線がまとめられている。それぞれのプリント基
板６２から突出するコネクタ６３は、テストヘッド１０
のＤＵＴインターフェース１０ａに設けられる取付部
（図示しない）に挿入される。各プリント基板６２は、
半導体デバイスの評価のときにＤＵＴインターフェース
１０ａに付け替えられるＤＵＴユニットが備えるＩＣソ
ケット（図示しない）に対応する。本実施の形態では、
ＤＵＴユニットが備えるＩＣソケットの数に対応して１
６枚（４枚×４枚）のプリント基板６２が設けられる。

【００３４】図４の上面図に示すように、各プリント基
板６２のほぼ中央部には、多数の測定用金座６２ａが所
定の配置で設けられる。四隅に配置するプリント基板６
２のうち３枚のプリント基板６２には、位置割り出し用
金座６２ｂ（探査基準部位）が１つづつ設けられる。す
なわち、本実施の形態では、キャリブレーションボード
６０は３ケ所に位置割り出し用金座６２ｂを備える。位
置割り出し用金座６２ｂは、キャリブレーションに先立
って行う座標補正処理に際して用いられる。位置割り出
し用金座６２ｂの中心座標を正確に把握して、予め定め
られるＸ０−Ｙ０座標系を補正する。位置割り出し用金
座６２ｂは、ほぼ真円形状に設けられる。

【００３５】このように、複数の位置割り出し用金座６
２ｂを用いて補正することで、座標補正処理の補正精度
の向上に寄与する。また、位置割り出し用金座６２ｂの
大きさは、測定用金座６２ａの大きさよりも大きく設定
される。従って、位置割り出し用金座６２ｂの中心座標
がより詳細に把握され、補正精度の向上にさらに寄与す
る。さらに、３ケ所の位置割り出し用金座６２ｂの配置
は、キャリブレーションボード６０がプリント基板６２
を備える範囲で、互いに充分に離れるように考慮され
る。つまり、座標補正処理によりキャリブレーションボ
ード６０がプリント基板６２を備える広範囲で補正で
き、補正精度の向上にさらに寄与する。従って、キャリ
ブレーションボード６０上面で、プローブ３４を移動さ
せる距離がある程度長い場合でも、移動させる目標位置
との誤差が極めて低減される。

【００３６】また、キャリブレーションボード６０やキ
ャリブレーションロボット３０の設置誤差に基づいて、
キャリブレーションロボット３０のプローブ３４を上下
動させる方向がキャリブレーションボード６０上面と直
交する垂直度が僅かにずれる場合がある。垂直度がずれ
ることに伴って、Ｘ０−Ｙ０座標系で示されるキャリブ
レーションボード６０上面の任意の座標がずれる。ここ
で、本実施の形態では、出没自在に設けられる探査針３
４ａを備えるプローブ３４は、Ｚ方向に充分な移動量が
与えられるので、座標補正処理により定められるＸ２−
Ｙ２座標系により、上述の垂直度のずれについても好適
に吸収される。

【００３７】以下、キャリブレーション装置１の制御系
の構成を説明する。制御部４０は、図５のブロック図に
示すように、半導体試験装置１００のキャリブレーショ
ンや座標補正処理のための各種処理を行うＣＰＵ４１
（Central Processing Unit、制御手段）を備える。ま
た、制御部４０は、ＣＰＵ４１に接続されるＲＯＭ４２
（Read Only Memory）とＲＡＭ４３（Random Access Me
mory）とを備える。ＲＯＭ４２には、各種処理を行わせ
るためのプログラムおよびこのプログラムで使用される
データが予め記憶される。また、ＲＯＭ４２には、ＤＵ
Ｔインターフェース１０ａに搭載された状態のキャリブ
レーションボード６０上面の配置（Ｘ１−Ｙ１座標系）
から、位置割り出し用金座６２ｂや測定用金座６２ａな
どの座標が、Ｘ０−Ｙ０座標系に基づいて予め格納され
る。ＲＡＭ４３には、ＣＰＵ４１が各種処理を行うとき
に必要となるデータが記憶される。また、ＲＡＭ４３に
は、座標補正処理により補正されたＸ２−Ｙ２座標系に
基づいて、Ｘ０−Ｙ０座標系に基づく座標が補正されて
格納される。さらに、制御部４０のＣＰＵ４１は、半導
体試験装置１００が行う一連の半導体デバイスの評価を
制御する本体部２０と接続される。

【００３８】キャリブレーションロボット３０を駆動す
るドライバ４５ａは、Ｉ／Ｆ４４ａを介してＣＰＵ４１
に接続される。すなわち、キャリブレーションロボット
３０が保持するプローブ３４の探査針３４ａはＣＰＵ４
１の制御のもとで所定に移動される。また、キャリブレ
ーションに先だって、座標補正処理によりＸ０−Ｙ０座
標系を補正するときに、探査針３４ａが位置割り出し用
金座６２ｂを検知して出力する信号は、Ｉ／Ｆ４４ｂを
介してＣＰＵ４１に入力される。一方で、Ｘ０−Ｙ０座
標系を補正したのちに、キャリブレーションに際して、
探査針３４ａが測定用金座６２ａを検知して出力する信
号は、オシロスコープ５０に出力される。

【００３９】次に、図７のフローチャートおよび図６を
参照して、キャリブレーション装置１が行う座標補正処
理におけるＣＰＵ４１での処理を説明する。ＣＰＵ４１
は位置割り出し用金座６２ｂの中心座標Ａを正確に把握
し、キャリブレーションロボット３０がもつＸ０−Ｙ０
座標系を以下の通りにして補正する。先ず、ＣＰＵ４１
は、プローブ３４の探査針３４ａに位置割り出し用金座
６２ｂを検知させる探査ラインを定める（ステップＳ
１）。探査ラインは位置割り出し用金座６２ｂを横切る
ように定める。本実施の形態では、位置割り出し用金座
６２ｂのＸ０−Ｙ０座標系に基づく中心座標（制御部４
０のＲＯＭ４２に予め格納される）から、２本の探査ラ
インを定める。すなわち、図５に示すように、探査ライ
ンＬＸを、Ｘ０−Ｙ０座標系に基づく位置割り出し用金
座６２ｂの中心座標を通るＸ０軸方向に定める。同様
に、探査ラインＬＹを、Ｘ０−Ｙ０座標系に基づく位置
割り出し用金座６２ｂの中心座標を通るＹ０軸方向に定
める。なお、本実施の形態では、探査ラインＬＸと探査
ラインＬＹとが互いに直交するように設定される。

【００４０】次いで、探査ラインＬＸに沿って、予め定
められた所定間隔ａおきに、探査位置Ｐの座標を定め
る。そして、プローブ３４の探査針３４ａを下降させ
て、探査針３４ａの先端部が定められた探査位置Ｐに当
接するように制御する。そして、下降された探査針３４
ａが当接するキャリブレーションボード６０上面の部分
との電気的導通があるか否かを検知する。プリント基板
６２の位置割り出し用金座６２ｂが設けられる周囲は絶
縁部分であり、探査針３４ａが位置割り出し用金座６２
ｂの領域内に当接するときにだけ電気的導通が検知され
る。このようにして、探査ラインＬＸに沿う所定間隔ａ
のそれぞれの探査位置Ｐが、位置割り出し用金座６２ｂ
の領域内にあるか否かを検知する（ステップＳ２）。な
お、図５に示すように、探査位置Ｐが定められる所定間
隔ａは、位置割り出し用金座６２ｂの外径Ｒに対して充
分小さい寸法となるように設定される。従って、位置割
り出し用金座６２ｂの領域内に、位置割り出し用金座６
２ｂの中心座標を精度良く把握するのに充分な数の探査
位置Ｐが含まれるようになる。

【００４１】以上のようにして、探査ラインＬＸに沿う
探査位置Ｐのうち、位置割り出し用金座６２ｂの領域内
に含まれる探査位置Ｑを把握する。そして、位置割り出
し用金座６２ｂを検知した探査位置Ｑから中央座標ＱＸ
を定める（ステップＳ３）。本実施の形態では、中央座
標ＱＸは、位置割り出し用金座６２ｂを検知した両端の
探査位置Ｑの中央となる座標で定められる。なお、図５
では、位置割り出し用金座６２ｂの領域内に含まれる探
査位置Ｑを「◎」で示し、位置割り出し用金座６２ｂの
領域の外の探査位置Ｐを「○」で示す。次いで、以上の
探査ラインＬＸに沿う制御と同様にして、探査ラインＬ
Ｙに沿う所定間隔ａの探査位置Ｐごとに、位置割り出し
用金座６２ｂを検知する（ステップＳ４）。次いで、位
置割り出し用金座６２ｂを検知した範囲の探査位置Ｑの
中央座標ＱＹを定める（ステップＳ５）。

【００４２】次いで、以上の通りに定められた中央座標
ＱＸおよび中央座標ＱＹから、位置割り出し用金座６２
ｂの中心座標Ａを把握する（ステップＳ６）。本実施の
形態では、中心座標Ａは、中央座標ＱＸを通り探査ライ
ンＬＹと平行な直線ＭＹと、中央座標ＱＹを通り探査ラ
インＬＸ（探査ラインＬＹと直交する）と平行な直線Ｍ
Ｘと、の交点から定められる。

【００４３】次いで、ステップＳ７に移行し、全ての位
置割り出し用金座６２ｂに対して中心座標Ａが把握され
たかを判定する（ステップＳ７）。中心座標Ａが把握さ
れていない位置割り出し用金座６２ｂが残っている場合
には、ステップＳ１に移行して同様の制御を行い中心座
標Ａを把握する。そして、ステップＳ７において、全て
の位置割り出し用金座６２ｂの中心座標Ａを把握した場
合には、ステップＳ８に移行する。なお、本実施の形態
では、３ヶ所に設けられる全ての位置割り出し用金座６
２ｂの中心座標Ａを把握する。

【００４４】次いで、ステップＳ８において、以上の通
りに、全ての位置割り出し用金座６２ｂから把握した中
心座標Ａに基づいてＸ０−Ｙ０座標系を補正する。以上
の通りにして、ＣＰＵ４１における座標補正処理がなさ
れる。なお、以上の座標補正処理を測定用金座６２ａの
中心座標を正確に把握することで行っても良い。

【００４５】そして、半導体試験装置１００のキャリブ
レーションに際しては、補正されたＸ２−Ｙ２座標系に
基づいて、測定用金座６２ａの座標が正確に補正され
る。そして、ＣＰＵ４１の制御のもとで、プローブ３４
の探査針３４ａが測定用金座６２ａに正確に当接され
る。キャリブレーションに際して、オペレータはプロー
ブ３４を介してオシロスコープ５０に出力される信号を
監視してキャリブレーションを行う。なお、キャリブレ
ーションは、キャリブレーションボード６０が備える１
６枚のプリント基板６２のそれぞれに対して行う。

【００４６】以上の第１の実施の形態のキャリブレーシ
ョン装置１によれば、位置割り出し用金座６２ｂの中心
座標Ａの正確な位置を把握することで、キャリブレーシ
ョンボード６０上面の任意の位置座標が補正される。従
って、キャリブレーションの測定用金座６２ａの座標を
正確に補正できる。また、位置割り出し用金座６２ｂの
中心座標Ａを把握するために、オシロスコープ５０の測
定端子となるプローブ３４を用いている。従って、測定
用金座６２ａの位置補正のための特別な構成が不要であ
る。さらに、本実施の形態では、１つの位置割り出し用
金座６２ｂの中心座標Ａを把握するに際して、ＣＰＵ４
１は２本の探査ラインＬＸ、ＬＹを定めると共に、３ヶ
所に位置割り出し用金座６２ｂを備え、補正精度の向上
に寄与する。

【００４７】〔第２の実施の形態〕以下、図８、９を参
照して、第２の実施の形態のキャリブレーション装置を
詳細に説明する。第２の実施の形態のキャリブレーショ
ン装置は、第１の実施の形態のキャリブレーション装置
１の変形例である。従って、以下の説明では、第１の実
施の形態のキャリブレーション装置１と異なる部分を主
体に説明し、同様の構成要素については同一の符号を付
してその説明を省略する。第２の実施の形態では、図
８、９に示すように、キャリブレーションボード６０
に、位置割り出し用金座６２ｂに代えて、キャリブレー
ションボード６０の上面から臨む位置決め用穴６１ａ
（開口部）が設けられる。また、第２の実施の形態で
は、支持台３３ａの下面から垂直に突出する位置決めピ
ン３４ｃ（探査子）が設けられる。この位置決めピン３
４ｃは、キャリブレーションの際に用いられる探査針３
４ａとは別に設けられる。さらに、この位置決めピン３
４ｃをＺ方向（図２に図示）に上下移動させるアクチュ
エータを備える上下駆動機構３５が設けられる。この上
下駆動機構３５により上下移動される位置決めピン３４
ｃの先端部は、上下変位検知手段３６によりＺ方向の変
位が監視される。図９のブロック図に示すように、上下
駆動機構３５を駆動するドライバ４５ｂは、Ｉ／Ｆ４４
ｄを介してＣＰＵ４１に接続される。また、位置決めピ
ン３４ｃの先端部の変位を検知する上下変位検知手段３
６は、Ｉ／Ｆ４４ｃを介してＣＰＵ４１に接続される。
そして、第２の実施の形態では、位置決めピン３４ｃの
先端部の上下方向の変位に基づいて、ＣＰＵ４１が位置
決め用穴６１ａを検知することで、座標補正処理がなさ
れる。

【００４８】位置決め用穴６１ａは、図８に示すよう
に、３ヶ所に設けられる。本実施の形態では、位置決め
用穴６１ａはアルミベース６１に設けられ、キャリブレ
ーションボード６０がプリント基板６２で覆われる領域
の外に設けられる。なお、位置決め用穴６１ａを設ける
位置は、本実施の形態で示した位置に限定されず、プリ
ント基板６２に設けても良い。なお、上下変位検知手段
３６の具体的構成は、位置決めピン３４ｃの先端部の上
下方向の変位が検知できれば特に限定されない。例え
ば、周知の光センサ、磁気センサなどのセンサを用いて
も良い。また、位置決めピン３４ｃの具体的構成につい
ても、上下移動により位置決め用穴６１ａを検知できれ
ば、さまざまな構成を適用できる。すなわち、第２の実
施の形態では、プローブ３４と位置決めピン３４ｃと上
下変位検知手段３６とから探査手段が構成される。

【００４９】次に、第２の実施の形態のキャリブレーシ
ョン装置における座標補正処理は、以下に示すように、
位置決めピン３４ｃにより位置決め用穴６１ａを検知す
ることを除いては、基本的に第１の実施の形態と同様で
ある。すなわち、第２の実施の形態では、位置決め用穴
６１ａを横切るように定められる探査ラインに沿って、
所定間隔ａおきに定められる探査位置Ｐの位置ごとに、
上下駆動機構３５により位置決めピン３４ｃを上下移動
させる。ここで、位置決め用穴６１ａの領域の外の探査
位置Ｐで位置決めピン３４ｃを上下移動させると、位置
決めピン３４ｃの先端部はキャリブレーションボード６
０上面に当接する。一方で、位置決め用穴６１ａの領域
内に含まれる探査位置Ｑでは、位置決めピン３４ｃの先
端部が位置決め用穴６１ａに入り込み、キャリブレーシ
ョンボード６０上面の位置よりも下降する。すなわち、
位置決め用穴６１ａの領域内に含まれる探査位置Ｑで
は、位置決め用穴６１ａの領域の外の探査位置Ｐより
も、位置決めピン３４ｃの先端部が、位置決め用穴６１
ａの内部により深く下降する。第２の実施の形態では、
探査位置Ｐごとに位置決めピン３４ｃを上下移動させ、
位置決めピン３４ｃの先端部が到達するＺ方向の変位を
上下変位検知手段３６により監視する。以上により、そ
れぞれの探査位置Ｐが、位置決め用穴６１ａの領域内に
含まれるか否かを判定する。

【００５０】なお、位置決めピン３４ｃを上下動自在に
プローブ３４に保持し、位置決め用穴６１ａの領域内に
含まれる探査位置Ｑに位置決めピン３４ｃを位置させた
ときに、位置決めピン３４ｃの先端部が位置決めピン３
４ｃの自重により位置決め用穴６１ａに入り込むように
構成しても良い。この場合にも上述と同様に、位置決め
ピン３４ｃの先端部が到達するＺ方向の変位から、位置
決め用穴６１ａを検知することができる。

【００５１】以上の第２の実施の形態のキャリブレーシ
ョン装置によれば、第１の実施の形態のキャリブレーシ
ョン装置１と同様の効果を奏することができる。また、
第１の実施の形態で、プリント基板６２上面に位置割り
出し用金座６２ｂを設けるための充分なスペースがない
場合でも、アルミベース６１に設けられる位置決め用穴
６１ａにより座標補正処理がなされる。

【００５２】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではない。例えば、第１の実施の形態のキャリブ
レーション装置１の座標補正処理において、位置割り出
し用金座６２ｂの中心座標Ａを定めるための具体的な処
理は、第１の実施の形態で示した処理方法に限定されな
い。例えば、中心座標Ａを定める過程でさまざまな統計
処理を行う処理を行っても良い。また、定められた中心
座標Ａに基づいてＸ０−Ｙ０座標系を補正する具体的な
処理方法は限定されず、さまざまな統計処理を適用して
も良い。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲におい
て、適宜に変更可能であることは勿論である。

【００５３】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、キャリブ
レーションボード上面の任意の位置座標が補正され、キ
ャリブレーションの測定位置の座標を正確に把握でき
る。そして、補正された座標に基づいてプローブが測定
位置に正確に導かれる。

【００５４】請求項２記載の発明によれば、請求項１と
同様の効果を奏することができるとともに、探査ライン
に沿う所定間隔のそれぞれの位置が、探査基準部位の領
域に含まれるか否かが容易に把握される。

【００５５】請求項３記載の発明によれば、請求項１ま
たは２と同様の効果を奏することができるとともに、探
査基準部位の中心座標がより正確に把握され、キャリブ
レーションボード上面の任意の位置座標の補正精度向上
にさらに寄与する。

【００５６】請求項４記載の発明によれば、請求項１〜
３のいずれか一つと同様の効果を奏することができると
ともに、電気的導通をもつ探査基準部位と探査手段との
電気的導通を検知することで、探査基準部位が好適に検
知される。

【００５７】請求項５記載の発明によれば、請求項４と
同様の効果を奏することができるとともに、既存の構成
を用いて測定位置の座標が補正され、構成の簡素化およ
びコスト低減に寄与する。

【００５８】請求項６記載の発明によれば、請求項４ま
たは５と同様の効果を奏することができるとともに、探
査基準部位となる金座を横切る探査ラインに沿って金座
を検知するときに、金座の内外での電気的導通の有無が
明瞭となり、好適に金座を検知できる。

【００５９】請求項７記載の発明によれば、請求項１〜
３のいずれか一つと同様の効果を奏することができると
ともに、探査手段の先端部の上下方向の変位を上下変位
検知手段により監視することにより、探査ラインに沿っ
て探査基準部位を検知する範囲が好適に把握される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した第１の実施の形態のキャリブ
レーション装置１を備える半導体試験装置１００の構成
を示す図である。

【図２】図１のキャリブレーションロボット３０の要部
構成を示す斜視図である。

【図３】図１のキャリブレーションボード６０の構成を
示す斜視図である。

【図４】第１の実施の形態のキャリブレーションボード
６０の上面図である。

【図５】第１の実施の形態のキャリブレーション装置１
の構成を示すブロック図である。

【図６】位置割り出し用金座６２ｂの中心座標Ａを把握
する様子を示す図である。

【図７】座標補正処理を示すフローチャートである。

【図８】第２の実施の形態のキャリブレーションボード
６０の上面図である。

【図９】第２の実施の形態のキャリブレーション装置の
構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１キャリブレーション装置３０キャリブレーションロボット（移動手段）３４プローブ（探査手段の一部）３４ａ探査針（探査子）３４ｃ位置決めピン（探査子）３５上下駆動機構（探査手段の一部）３６上下変位検知手段４１ＣＰＵ（制御手段）６０キャリブレーションボード６２プリント基板６１ａ位置決め用穴（開口部）６２ａ測定用金座（測定位置）６２ｂ位置割り出し用金座（探査基準部位）１００半導体試験装置ＬＸ探査ラインＬＹ探査ライン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０１Ｒ 31/28 Ｋ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体試験装置の校正に際して搭載され
るキャリブレーションボード上面の任意の位置に定めら
れる位置座標に基づいて、キャリブレーションボードに
設けられる測定位置にプローブを当接させて半導体試験
装置を校正するための信号を検出させる半導体試験装置
のキャリブレーション装置であって、キャリブレーションボードに、該キャリブレーションボ
ード上面の任意の位置座標を補正する基準となる複数の
探査基準部位を設け、半導体試験装置に搭載されたキャリブレーションボード
の前記探査基準部位を検知するための探査子を備える探
査手段と、前記探査子を半導体試験装置に搭載されたキャリブレー
ションボード上面の任意の位置に移動させ、かつ、前記
探査子をキャリブレーションボード上面の任意の位置で
上下動させる移動手段と、探査基準部位を横切る探査ラインを定め、定められた探
査ラインに沿って前記探査子を移動制御し、探査手段か
らの出力に基づいて探査基準部位を検知すると共に、探
査ラインに沿って探査基準部位を検知した範囲の中央座
標から定められる探査基準部位の中心座標に基づいてキ
ャリブレーションボードの測定位置の座標を補正し、補
正された測定位置の座標にプローブを当接させるように
制御する制御手段と、を備えることを特徴とする半導体試験装置のキャリブレ
ーション装置。
【請求項２】請求項１記載の半導体試験装置のキャリ
ブレーション装置において、前記制御手段は、前記探査ラインに沿う所定間隔の位置
ごとに前記探査子を移動制御し、前記探査手段からの出
力に基づいて前記探査基準部位を検知することを特徴と
する半導体試験装置のキャリブレーション装置。
【請求項３】請求項１または２記載の半導体試験装置
のキャリブレーション装置において、前記制御手段は、１つの前記探査基準部位に対して複数
の前記探査ラインを定めることを特徴とする半導体試験
装置のキャリブレーション装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか一つに記載の半
導体試験装置のキャリブレーション装置において、前記探査基準部位は電気伝導性をもち、前記制御手段は、前記探査子と前記探査基準部位との電
気的導通を検知することにより、前記探査基準部位を検
知することを特徴とする半導体試験装置のキャリブレー
ション装置。
【請求項５】請求項４記載の半導体試験装置のキャリ
ブレーション装置において、前記探査子は、半導体試験装置を校正するための信号を
検出させる前記プローブであり、前記移動手段は、半導体試験装置のキャリブレーション
に際して、キャリブレーションボードに設けられる前記
測定位置に前記プローブを当接させるキャリブレーショ
ンロボットであることを特徴とする半導体試験装置のキ
ャリブレーション装置。
【請求項６】請求項４または５記載の半導体試験装置
のキャリブレーション装置において、前記キャリブレーションボードはプリント基板を備え、前記探査基準部位は、前記プリント基板に予め設けられ
る金座であることを特徴とする半導体試験装置のキャリ
ブレーション装置。
【請求項７】請求項１〜３のいずれか一つに記載の半
導体試験装置のキャリブレーション装置において、前記探査基準部位は、半導体試験装置に搭載されたキャ
リブレーションボードの上面から臨む開口部であり、前記探査手段は、前記探査子の先端部の上下方向の変位
を検知する上下変位検知手段を備え、前記制御手段は、前記開口部を横切る探査ラインを定
め、定められた探査ラインに沿って前記探査子を移動制
御し、前記探査子の先端部の上下方向の変位についての
前記上下変位検知手段からの出力に基づいて前記開口部
を検知することを特徴とする半導体試験装置のキャリブ
レーション装置。