JP2533178B2 - テスタヘッド搭載スタンド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 電子ビームテスタにLSIテスタのテスタヘッドを接
続、分離、保持するテスタヘッド搭載スタンドに関し、 重さが約100〜200Kg有るテスタヘッドを電子ビームテ
スタに配線接続および分離するための移動及び、保持を
簡単な機構を用い、しかも、人力にて軽い力で容易に行
えることを目的とし、 電子ビームテスタ上部に載置されたLSIテスタヘッド
を接続、分離、保持するテスタヘッド搭載スタンドにお
いて、 スタンドとテスタヘッド間に、テスタヘッドを上下
（Ｚ）方向に移動する上下ガイドテーブルとテスタヘッ
ドの上下移動を保持する上下固定機構を設け、上下ガイ
ドテーブルとテスタヘッド間にテスタヘッドを回動する
回転機構とテスタヘッドの回転を保持する回転固定機構
を設ける。上下ガイドテーブルとテスタヘッドに設けた
ばね支持板とスタンド間に、ばねを取付、このばねでテ
スタヘッドを負荷するように構成する。また、テスタヘ
ッドが上下（Ｚ）方向に移動する一定範囲テスタヘッド
の回動を防止するガイドローラとガイド板を設けた構成
とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、電子ビームテスタにLSIテスタのテスタヘ
ッドを接続、分離、保持するテスタヘッド搭載スタンド
に関する。

近年、例えばLSI素子の試験においては、LSIの高集積
化に伴い故障の推定箇所も増大し、その特定は極めて困
難になる。従ってLSI内部の動作状態の直接観測が故障
箇所の特定に必要になる。LSIの高集積化に伴いチップ
内のパターンはその線幅の微細寸法となり、従来の金属
針を内部配線に接触させる測定方法ではLSIを破壊する
危険が有り、使用が困難となる。電子ビームテスタは前
記欠点が無く高集積化するLSIの内部診断に好適で有
る。

電子ビームテスタは高真空中に設置した試料（LSIチ
ップ等）にLSIテスタから試験信号の供給を受けなが
ら、試料の測定箇所に細く絞った電子ビームを照射し、
この時検出される２次電子のエネルギーが配線の電位に
より変化することを利用して回路動作の測定を行う。LS
Iテスタは試料と電気接続するテスタヘッド（測定部）
と試料に対し試験信号等のコントロールを行う制御部よ
り構成され、テスタヘッドと制御部は信号ケーブルで接
続されている。テスタヘッドは高速信号を測定するた
め、ピンエレクトロニクスになっており、制御部と比較
すると小型で色々な装置に設置することが出来る。（例
えばICハンドラー）このため、電子ビームテスタに設置
した試料とLSIテスタのテスタヘッド間の配線距離は、
短いことが測定上望ましい。

LSIテスタはユーザにより使用機種が異なり、このた
め、テスタヘッドも多様な大きさと形状になる。

現状のテスタヘッドは、重さが約100〜200Kgも有り、
このテスタヘッドの分離および、テスタヘッドを電子ビ
ームテスタに配線接続する時、確実容易に行なえるシン
プルな構造のテスタヘッド搭載スタンドが要求されてい
る。

〔従来の技術〕

電子ビームテスタは通常、電子ビームテスタとLSIテ
スタのテスタヘッドを接続し測定を行う。

第12図は従来の電子ビームテスタの要部断面図を示
す。図において、20は電子ビーム鏡筒、21は電子ビーム
鏡筒20に対向配置された試料搭載台を示す。２はテスタ
ヘッドであって試料搭載台21に搭載された試料に対して
気密構造を保ちながら試料信号を供給可能に接続されて
いる。

22は真空チャンバーで図示しない真空排気装置が接続
されている。固定フレーム23に除振ユニット24を介して
テーブル25の板面上に設けられている。26は同じくテー
ブル25の板面上に設けられたサブチャンバーである。27
はテーブル25の下面とＯリング28を介して設けられたXY
方向に移動制御が可能なXYステージである。この真空シ
ール用のＯリング28を設置する図示しない溝がテーブル
25側に設けられている。XYステージ27は図示しないＸス
テージとＹステージとから構成されている。

29はXYステージ27は下面に固定されたガイドフレーム
であって、図示しないＺモータによりその側面に垂直方
向に配列されたリニアガイド30を介してテスタヘッド２
をＺ方向に駆動する。この駆動の際には試料搭載台21は
テスタヘッド２と一体的に移動し、かつ試料搭載台21の
円筒部とXYステージ27との接触面にはＯリング31がXYス
テージ27の貫通孔側面に設けられ、真空チャンバー内の
真空を保持する。

サブチャンバー26は試料の設置交換を行う所で、且つ
真空チャンバー22の真空を保持したまま試料の設置交換
を行え真空引きの時間短縮を目的とする。すなはち、図
示しないＺモータを駆動して試料搭載台21の最上部がXY
ステージ27の上面より下に隠れる位置まで下げる。次に
XYステージ27を水平面内で駆動して試料搭載台21をサブ
チャンバー26の直下に移動させる。次ぎにＺモータを駆
動して試料搭載台21をサブチャンバー26内に上昇させ、
所定の位置で停止させる。この時、試料搭載台21がサブ
チャンバー26内のＯリング32により封止され、真空チャ
ンバー22の真空が保持される。次ぎにサブチャンバー26
の上蓋を開放して試料搭載台21の最上部に設置された試
料の交換を行う。

試料の交換後は全く逆の移動コースを仙って電子ビー
ム鏡筒20に対応する測定位置まで移動させることによ
り、試料するまでの真空引きの時間短縮することが出来
る。

しかし、従来の装置構成によれば、重量のあるテスタ
ヘッド２をXYZ方向に移動する必要があり、大きな動力
が必要となる。また、テスタヘッド２が固定フレーム23
に内蔵されているため、テスタヘッド２の移動に必要な
空間を固定フレーム23内に設けねばならず装置が大型に
なる。また、LSIテスタはユーザにより使用機種が異な
り、テスタヘッドも様々な大きさと形状になる。このよ
うな多様なテスタヘッドを従来のように電子ビームテス
タ内に内蔵するように考慮すると、さらに電子ビームテ
スタ自体も大型な物となる。しかも、LSIテスタを交換
する場合も、テスタヘッドの交換が容易に行えない欠点
を有する。

このため本願出願人は第11図に示す如く、電子ビーム
鏡筒を電子ビームテスタ内に上下逆さに設置し、テスタ
ヘッドを上部に設置した電子ビームテスタの構造につい
て提案した。（特願昭63−57740号）。

電子ビーム鏡筒を電子ビームテスタ内に上下逆さに設
置した方式の電子ビームテスタは、テスタヘッドを電子
ビームテスタの上部空間に設置、接続することが出来、
テスタヘッドの大きさにとらわれないため小型軽量な電
子ビームテスタとなり、また、テスタヘッドの取り付
け、交換も比較的容易に行え有利である。

また、LSIテスタは非常に高価なため、その稼働率の
向上が要求されている。このため、電子ビームテスタを
使用しない時、テスタヘッドを電子ビームテスタから分
離し、テスタヘッドを本来のLSIテスタとして試料測定
に使用したいと言う要望が有る。このような要望に対し
ても、テスタヘッドを電子ビームテスタの上部空間に設
置、接続する方式を用いると、電子ビームテスタよりテ
スタヘッドの分離が比較的容易に行え有利である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、この方式に於いては、試料を電子ビームテス
タにセットまたは取り外す時と、LSIテスタとして使用
する時テスタヘッドを電子ビームテスタの試料搭載台21
より分離して作業を行うことが必要となる。

本発明はこのようにテスタヘッドを電子ビームテスタ
の上部に設置し試料搭載台より接続分離する方式に於い
て、重さが約100〜200Kg有るテスタヘッドを電子ビーム
テスタの試料搭載台への配線接続及び、分離を確実容易
に行なえるよう、テスタヘッドの上下移動、回動、保持
の各動作を行い、これらの作業を人力にて軽い力で容易
に行なえる、シンプルな構造のテスタヘッド搭載スタン
ドの提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１〜３図は、本発明の実施例説明図である。第１図
はテスタヘッド搭載スタンドの左側面図を示し、テスタ
ヘッド２が電子ビームテスタ19より分離した姿勢を示
す。第２図はテスタヘッド搭載スタンドの右側図面を示
し、電子ビームテスタ19に接合された姿勢を示す。第３
図は正面図を示す。

本願発明は、電子ビームテスタに搭載されたLSIテス
タヘッドを接続、分離または保持するテスタヘッド搭載
スタンドにおいて、スタンド（１）のフレーム（10）に
固定され該テスタヘッド（２）を上下移動させる上下ガ
イドテーブル（３）と、該テスタヘッドの上下移動を固
定する上下固定機構（４）と、該上下ガイドテーブル
（３）内に設けられ、該テスタヘッド（２）を回動させ
る回転機構（５）と、該テスタヘッドの回転を固定する
回転固定機構（６）と該上下ガイドテーブルと、該テス
タヘッド（２）との間に設けられ、且つテスタヘッド
（２）を保持するばね（７）とから構成される。

〔作用〕

第１〜３図は、本発明の実施例説明図である。図中、
１はスタンドで電子ビームテスタ19の上部を跨ぐ形でテ
スタヘッド２を保持する。

試料交換時、または、LSIテスタとして使用する場
合、テスタヘッド２は電子ビームテスタ19より分離し、
出来るだけ離れた位置にあるほうが前記操作を行うため
に良く、このためにはテスタヘッド２を回動するのが良
い。しかし、テスタヘッド２と電子ビームテスタ19間は
テスタヘッド２に設置配線接続されるパフォーマンスボ
ード17と試料搭載台21に設置してあるプローブピン18を
接触させ電気接続を行う。接続を確実容易に行うため、
ガイドピンによる位置決が行われる。このガイドピンは
図示していないが試料搭載台21に設けてあり、パフォー
マンスボード17に設けてあるガイド孔とはめ合いを行
う。このガイドピンの抜き差しのため、テスタヘッド２
を上下（Ｚ）方向にガイドピンの長さｈ以上移動させる
必要がある。このためにテスタヘッド２を設置するスタ
ンド１の一部である両サイドフレーム10に上下ガイドテ
ーブル３を設置し、テスタヘッド２の上下（Ｚ）方向移
動を受け持たせる。

テスタヘッド２を回動するため上下ガイドテーブル３
の移動テーブル側とテスタヘッド２間に回転機構５を設
ける。上下ガイドテーブル３の移動側に取り付けてある
ばね支持板11,12とスタンド１間及び、テスタヘッド２
とスタンド１間にばね定数の小さなばね７を取り付け、
テスタヘッド２を負荷することにより、テスタヘッド２
の上下、回動を軽い力で人力にて行え且つ保持を行うも
のである。

上下固定機構４はテスタヘッド２を上下（Ｚ）方向に
移動出来ないよう固定するものであり、回転固定機構６
はテスタヘッド２が回動しないよう固定するものであ
る。

ガイドローラ８とガイド板９は回転固定機構６を使用
しない場合でも、前記ガイドピンの抜き差しの範囲（長
さｈ以上）に渡ってテスタヘッド２の回動を強制的に防
止し、ガイドピンの抜き差しを確実にするものである。

〔実施例〕

第１図はテスタヘッド搭載スタンドの左側面図を示
し、テスタヘッド２が電子ビームテスタ19より分離した
姿勢を示す。図で示すようにテスタヘッド２は高さＨだ
け上下し、且つα度回転することが出来る。第２図はテ
スタヘッド搭載スタンドの右側面図を示し、テスタヘッ
ド２が電子ビームテスタ19に接合された姿勢を示す。第
３図は同じく正面図を示す。

図中、１はスタンドで電子ビームテスタ19の上部の跨
ぐ形でテスタヘッド２を保持する。テスタヘッド２と電
子ビームテスタ19の試料搭載台21への配線接続、分離を
確実容易に行うため、スタンド１のサイドフレーム10と
テスタヘッド２間に上下ガイドテーブル３と回転機構５
を設ける。上下ガイドテーブル３の固定テーブルはサイ
ドフレーム10側に固定され、移動テーブル側に回転機構
５の軸受15が固定される。この軸受け15にテスタヘッド
２の両側に固定された、回転軸14,14aを挿入した構成に
する事により、テスタヘッド２を上下移動および、回転
可能の状態にスタンド１のサイドフレーム10に保持され
る。

しかし、このままでは重いテスタヘッド２を人力で容
易に動かす事は困難である。テスタヘッド２を人力で容
易に動かすには、テスタヘッド２の重さを相殺する手段
が必要である。その一つとして、重りを用いカウンター
バランスを取る方法がある。しかし、この方法ではスタ
ンド寸法および重量の増大を生じる。

本発明では、各上下ガイドテーブル３の移動テーブル
側にばね支持板11,12を固定したテスタヘッド２にばね
支持板13を固定する。この各ばね支持板とスタンド１の
サイドフレーム10間にばね用いてテスタヘッド２を負荷
することによりスタンド寸法および重量の増大を防ぎ小
型なスタンドとすることが出来る。

ばね支持板11,12とスタンド１のサイドフレーム10間
に設けたばね７はテスタヘッド２の上下方向の負荷を受
け持ち、ばね支持板13とスタンド１のサイドフレーム10
間に設けたばね7aはテスタヘッド２の上下方向と回転方
向の負荷を受け持つ、ここに使用するばね7,7aは、テス
タヘッド２の任意の位置に保持するため、ばねが伸び縮
みしてもばねの反力が一定となる定出力ばねを使用する
ことが理想である。本実施例ではこの特性に近い、ばね
定数が小さく、大きな初期荷重が得られるガススプリン
グを使用することでテスタヘッド２を任意を位置で保持
出来る。

回転固定機構６は片方の回転機構５に設けられ、回転
軸14aと同心に軸受け15に固定した、ブレーキ33の回転
固定用レバー33aを回動すると回転軸14aを締めつけ、テ
スタヘッド２の回動を固定する。レバー33aを反対に回
動するとブレーキ33は回転軸14aの締めつけを解除し、
テスタヘッド２は回動出来る状態に成る。

上下固定機構４は回転保持機構６と同じ側のスタンド
１のサイドフレーム10に設け、ばね支持板12の一部であ
るブレーキ板12aをレバー34を回動すると、クランプ35
がブレーキ板12aをはさみテスタヘッド２の上下方向の
移動を固定する。レバー35を反対に回動するとクランプ
35が開き、テスタヘッド２は上下方向に移動することが
出来る。

前記上下固定機構４、回転機構６と反対側のテスタヘ
ッド２にテスタヘッド傾き調整ネジ38と回転ストッパー
39とガイド板９を設け、これに向き合ったサイドフレー
ム10にガイドローラ８を設ける。調整ネジ38はテスタヘ
ッド２と電子ビームテスタ19の試料搭載台21間の配線接
続時、試料搭載台21のコンタクトプローブピン18とテス
タヘッド２に取りつくパフォーマンスボード17が確実に
接触するように、テスタヘッド２の傾きを調整するのに
使用する。これは、テスタヘッド２の前回転方向のスト
ッパーである。回転ストッパー39はテスタヘッド２を電
子ビームテスタ19より分離しα回転した時の後ろ側回転
ストッパーである。

前記テスタヘッド２のパフォーマンスボード17と電子
ビームテスタ19の試料搭載台21のコンタクトプローブピ
ン18の電気接続を確実容易に行うため、ガイドピンによ
り位置決めを行うのが良い。このガイドピンは図示して
ないが試料搭載台21に設けてあり、パフォーマンスボー
ド17に設けてあるガイト孔とはめ合いを行ない位置決め
をする。このガイドピンの抜き差しのため、テスタヘッ
ド２を上下（Ｚ）方向にガイドピンの長さｈ以上移動さ
せる必要がある。このためテスタヘッド２を設置するス
タンド１の一部である両サイドフレーム10に上下ガイド
テーブル３を設置し、テスタヘッド２の上下（Ｚ）方向
移動を受け持たせる。また、ガイドローラ８とガイド板
９は前記ガイドピンの抜き差しの範囲（長さｈ以上）に
渡ってテスタヘッド２の回動を強制的に防止しガイドピ
ンのはめ合いを確実にするものである。なお、テスタヘ
ッド２の電子ビームテスタへの接続、分離は取手44を持
って行う。

上記実施例は電子ビームテスタ19とは別に設けたスタ
ンド１のサイドフレーム10にテスタヘッド２を取付け、
電子ビームテスタ19とテスタヘッド２を別体とした形式
でテスタヘッド２を電子ビームテスタ19より分離し移動
することが出来、比較的大型のテスタヘッドの取付けに
適す例について説明したが、比較的小型のテスタヘッド
を用いる場合、スタンド１を使用せず、電子ビームテス
タ19自体の上部にサイドフレーム10を取り付けるように
し、電子ビームテスタ19とテスタヘッド２を一体構造と
した形式にして、前記と同様な構成でテスタヘッド２と
電子ビームテスタ19の試料搭載台21への配線接続及び、
分離、保持を行うようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば試料交換時また
は、LSIテスタとして使用する時、LSIテスタのテスタヘ
ッドを電子ビームテスタに配線接続または、分離を行う
に当たり、重さが約100〜200Kg有るテスタヘッドの接
続、分離作業を簡単な機構を用いて人力にて上下移動、
回動、保持を軽い力にて確実容易に行え、試料の交換作
業を速やかに行える効果が有る。と共に電子ビームテス
タとして、LSIテスタとして速やかに交代利用出来る効
果が有る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例構成を示す、左側面図、 第２図は本発明の実施例構成を示す、右側面図、 第３図は本発明の実施例構成を示す、正面図、 第４図は第３図に示すＡ矢視図を示す（右側面要部
図）、 第５図は第３図に示すＢ−Ｂ矢視図を示す、 第６図は第３図に示すＤ矢視図を示す（左側面要部
図）、 第７図は第３図に示すＣ−Ｃ矢視図を示す、 第８図は左側要部平面図を示す、 第９図は右側要部平面図を示す、 第10図はテスタヘッドと試料搭載台の電気接続を示す
図、 第11図、第12図は従来の電子ビームテスタの要部断面
図。 図中、 １……スタンド、 ２……テスタヘッド、 ３……上下ガイドテーブル、 ４……上下固定機構、 ５……回転機構、 ６……回転固定、 ７……ばね、 ８……ガイドローラ、 ９……ガイド板、 11,12,13……ばね支持板、 17……パフォーマンスボード、 19……電子ビームテスタ、 20……電子ビーム鏡筒、 21……試料搭載台、 26……サブチャンバー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−299353（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−88332（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−27276（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−72738（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−43434（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子ビームテスタに載置されたLSIテスタ
   ヘッドを接続、分離または保持するテスタヘッド搭載ス
   タンドにおいて、 スタンド（１）のフレーム（10）に固定され該テスタヘ
   ッド（２）を上下移動させる上下ガイドテーブル（３）
   と、 該テスタヘッドの上下移動を固定する上下固定機構
   （４）と、 該上下ガイドテーブル（３）内に設けられ、該テスタヘ
   ッド（２）を回動させる回転機構（５）と、 該テスタヘッドの回転を固定する回転固定機構（６）
   と、 該上下ガイドテーブルと該テスタヘッド（２）との間に
   設けられ、且つテスタヘッド（２）を保持するばね
   （７）とを有することを特徴とするテスタヘッドの搭載
   スタンド。
2. 【請求項２】前記スタンド（１）のフレーム（10）とテ
   スタヘッド（２）との間に設けられ、テスタヘッドの回
   動を防止するガイドローラ（８）とガイド板（９）とを
   設けたことを特徴とする請求項１記載のテスタヘッド搭
   載スタンド。