JP3879036B2 - 電子デバイスの静電破壊試験装置の試験用ピンの位置合わせ方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子デバイスの静電破壊試験装置の試験用ピンの位置合わせ方法に関する。より詳しくは、とくに半導体集積回路についての静電気の放電に対する破壊耐量を測定する静電破壊試験において用いられるものであり、被測定デバイスの端子と試験用のピンとの位置合わせを、正確に行うことができる電子デバイスの静電破壊試験装置の試験用ピンの位置合わせ方法を提供せんとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路の開発過程においては、各種の信頼性試験が行われる。その中に、静電気放電に対する破壊耐量を測定する静電破壊試験がある。すなわち、半導体集積回路の製造過程や電子機器への実装時などにおいては、静電気放電により半導体集積回路が破壊または劣化（以下、単に「破壊」という）することがある。したがって、半導体集積回路の設計に際しては、静電気放電に対する耐性を充分に確保する必要がある。そこで、半導体集積回路における静電気放電をシミュレートして、静電気放電に対する破壊耐量を測定するのが、静電破壊試験である。
【０００３】
ここで、半導体集積回路の製造過程や電子機器への実装時などにおいて、実際に静電破壊が発生するモード（態様）には、大別してつぎの２つがある。
【０００４】
１つは、半導体集積回路自体は静電気は帯電していないが、静電気が帯電した他の物体が半導体集積回路の近くに存在する場合に発生するモードである。すなわち、外部の帯電物体が、半導体集積回路の端子に接触して放電が起こり、これにより半導体集積回路が破壊するモードである。このモードには、外部帯電物体が人体や機械である場合が代表的なものとしてあり、それぞれ「人体モデル」（ＨＢＭ：Human Body Model）、「機械モデル」（ＭＭ：Machine Model）と呼ば れている。
【０００５】
もう１つは、半導体集積回路自体が摩擦や誘導などにより帯電している場合に発生するモードである。すなわち、電荷が蓄えられている半導体集積回路の端子に、外部の導体が接触したときに起こる放電によって、半導体集積回路が破壊するモードである。このモードは、デバイス自体が帯電していることから、「デバイス帯電モデル」（ＣＤＭ：Charged Device Model）と呼ばれている。
【０００６】
前者の人体モデルや機械モデルは、従前よりその存在が知られており、これをシミュレートする方法は、既に確立されている。これに対して、後者のデバイス帯電モデルは、近年に至ってその存在が指摘され、人体モデルや機械モデルとは区別して考察されるようになったものである。
【０００７】
そこで、近時、このデバイス帯電モデルをシミュレートするための各種の静電破壊試験装置が提案されている。ここで、この種の試験装置では、デバイス帯電モデルをシミュレートするために、被測定デバイスに帯電させた後に急速に放電させる。その場合、被測定デバイスに帯電させる方式としては、つぎの２つがある。
１）被測定デバイスの端子を介して高電圧を印加して、被測定デバイスに直接に充電する直接充電方式（この方式による試験をＤ−ＣＤＭ（Direct-Charging Charged Device Model）試験という）
２）高電圧電源に接続された電極と、これに対向した、接地されたグランド板とによって形成される平等電界において、電極上に被測定デバイスを載置することにより帯電させる誘導帯電方式（この方式による試験をＦ−ＣＤＭ（Field-Induced Charged Device Model）試験という）
【０００８】
従来、諸外国では、上記２）のＦ−ＣＤＭ試験が主流であるのに対して、我が国では、１）のＤ−ＣＤＭ試験が主流であった。しかし、電子デバイスについてのＦ−ＣＤＭ試験に基づく試験データの提出が、外国から要求されるという事情もあり、近年、我が国においてもＦ−ＣＤＭ試験用の装置に対するニーズが増えてきている。
【０００９】
そこで、そのようなＦ−ＣＤＭ試験に用いられる従来の電子デバイスの静電破壊試験装置の構成概念を、図１１に示し説明する。
【００１０】
図１１において、７１は、被測定デバイスに誘導により帯電させるための、方形板状の金属製の帯電電極であり、この上に、試験時に被測定デバイスが載置される。図１１では、帯電電極７１上には、平行平板コンデンサ８０が図示されている。この平行平板コンデンサ８０は、試験を行うに先立って、被測定デバイスにおける試験をする金属の端子と、後述するプローブ部５０の充放電ピン５１との位置合わせのために用いるものである。試験時は、帯電電極７１上に平行平板コンデンサ８０が置かれることはなく、被測定デバイスが載置される。
【００１１】
この帯電電極７１には、直流の高電圧を発生する、出力電圧が可変の高電圧電源Ｅからの高電圧が、スイッチＳＷ３および高抵抗体７２（抵抗値は例えば１００ＭΩ）の直列接続を介して印加される。高抵抗体７２を用いているのは、高電圧が印加される帯電電極７１上に載置された被測定デバイスへの帯電が高速過ぎて、帯電時に被測定デバイスが破壊されないように、時間をかけて帯電させるためである。
【００１２】
他方、帯電電極７１の上方には、帯電電極７１との間で平等電界を形成するための金属製の上部グランド板５３と、被測定デバイスの端子に接触して充放電するための充放電ピン５１と、ＣＣＤカメラなどの撮像素子５２とを主要な構成要素とするプローブ部５０が配置されている。
【００１３】
プローブ部５０における上部グランド板５３は、一般に円板状に形成されており、大地の電位に維持するため接地されている。また、充放電ピン５１には、試験時に、帯電した被測定デバイスの端子を介して放電される放電電流を検出するための低抵抗値（通常１Ω）の抵抗Ｒが、放電時に閉じられるスイッチＳＷ１を介して接続されている。
【００１４】
さらに、充放電ピン５１には、スイッチＳＷ２を介して容量変化検出回路６１が接続されている。この容量変化検出回路６１の出力は、増幅器６２により適当な振幅に増幅されてから、Ａ／Ｄ（アナログ・ディジタル）変換器６３によりディジタル変換されてコンピュータ６５に送出される。ここにおける容量変化検出回路６１は、被測定デバイスの端子と充放電ピン５１との位置合わせに用いるものである。これについては、後述する。
【００１５】
撮像素子５２は、これも被測定デバイスの端子と充放電ピン５１との位置合わせに用いるものであり、被測定デバイスの端子の位置を認識して、その位置情報をインタフェース回路６４を介してコンピュータ６５に送出する。
【００１６】
このような構成のプローブ部５０は、Ｘ軸駆動部６６、Ｙ軸駆動部６７およびＺ軸駆動部６８の作動により、Ｘ軸方向（図面上で左右方向）、Ｙ軸方向（紙面に垂直方向）およびＺ軸方向（図面上で上下方向）において移動するようになっている。
【００１７】
つぎに、以上のように構成された装置を用いて被測定デバイスの静電破壊試験を行う方法について説明する。試験をするに当たっては、まず、図示されてはいない被測定デバイスを、帯電電極７１の上に載置する。このとき、帯電電極７１の上方に配置されたプローブ部５０は、被測定デバイスの端子から充分に離しておく。
【００１８】
帯電電極７１上に被測定デバイスが載置されたならば、スイッチＳＷ３を閉じ、帯電電極７１に取り付けられた高抵抗体７２を介して、高電圧電源Ｅからの高電圧（例えば＋１０００Ｖ）を帯電電極７１に印加する。
【００１９】
帯電電極７１に高電圧が印加され所定時間（一般に数ミリ秒から数十ミリ秒）が経過すると、帯電電極７１は＋１０００Ｖの電位に充電される。これに伴い、被測定デバイスの各端子の電位もほぼ＋１０００Ｖとなる。
【００２０】
そこで、コンピュータ６５からの制御信号が与えられたＺ軸駆動部６８の駆動により、プローブ部５０における充放電ピン５１の先端が、被測定デバイスにおける複数の端子のうちの１つの端子に接触するように、プローブ部５０を下降させる。このとき、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２は開放にしておく。
【００２１】
充放電ピン５１の先端が、被測定デバイスの端子に接触した後に、スイッチＳＷ１を閉じると、接触した端子の電位は急激に０Ｖになる。その瞬間、被測定デバイスのチップの電位は０Ｖとなり、被測定デバイスの帯電電極７１側のパッケージとチップとの間の容量は＋１０００Ｖに充電される。このときのストレスにより、被測定デバイスが破壊することがある。
【００２２】
このような手順による試験は、高電圧電源Ｅからの出力電圧を順次変えて行われる。そして、その都度、被測定デバイスの特性試験を行い、これにより被測定デバイスが破壊する電圧を知り、破壊耐量を知ることになるのである。
【００２３】
なお、この種の装置では、放電時の放電電流波形の定期的な観測が義務付けられている（例えば日本電子機械工業会暫定規格 ＥＩＡＪ ＥＤＸ−４７０２）。そのため、放電時には、スイッチＳＷ１を介して充放電ピン５１に接続された抵抗Ｒにより放電電流を取り出して、放電電流波形を観測する。
【００２４】
また、１回のストレス印加が完了したならば、つぎのストレス印加を行う前に、帯電電極７１および被測定デバイスを除電して電荷が残留していないようにしておく必要がある。そのため、１回のストレス印加が完了すると、接地されたスイッチＳＷ４を閉じて除電動作を行う。
【００２５】
以上が、半導体集積回路などの電子デバイスについて行われる、誘導帯電方式による静電破壊試験であるが、この試験を行うに際して重要なことは、被測定デバイスの端子と、プローブ部５０の充放電ピン５１との位置合わせである。とくに、今日では、半導体集積回路の高密度化、微細化に伴い、端子数が増え各端子間の間隔もより狭くなっている。誤って試験端子以外の端子に充放電ピン５１が接触してしまうことも起こり得る。
【００２６】
また、被測定デバイスをＩＣソケットに装着して試験を行うと、半導体集積回路の製造過程などにおいて発生する実際の静電気放電現象を厳密にシミュレートすることができなくなる。そのため、被測定デバイスをＩＣソケットに装着して試験をすることが禁じられており、充放電ピン５１を用いて試験を行わなければならない。したがって、被測定デバイスの端子と充放電ピン５１との位置合わせを正確に行うことが必要となる。
【００２７】
そこで、図１１に示した従来例における被測定デバイスの端子と充放電ピン５１との位置合わせの方法を、以下に説明する。
【００２８】
図１２（ａ）は、この位置合わせのために用いる平行平板コンデンサ８０の平面図である。図中、中央に大きく占める正方形における斜線部分は、金めっきを施した金めっきパターン８１ａである。この金めっきパターン８１ａの中央部には、円形の非めっき部分があり、この円には十字マークが描かれている。また、この金めっきパターン８１ａと同じ大きさの金めっきパターン８１ｂが、図１２（ｂ）に示すように、平行平板コンデンサ８０の裏面にも設けられている。ただし、裏面の金めっきパターン８１ｂは、その全面に金めっきが施されており、中央部に円形の非めっき部分はない。
【００２９】
このような構成の平行平板コンデンサ８０は、位置合わせをするに当たって、図１１に示したように、帯電電極７１上に固定される。その場合、十字マークが描かれた面が上面となるように固定する。
【００３０】
そこで、図示されてはいないキー・ボードなどの入力装置からの入力信号に基づき、プローブ部５０を移動させて、モニター（図示せず）の画面上で、平行平板コンデンサ８０の表面中央部の十字マークを探す。
【００３１】
ここで、プローブ部５０は、コンピュータ６５からの制御信号を受けたＸ軸駆動部６６、Ｙ軸駆動部６７およびＺ軸駆動部６８の駆動により、Ｘ軸方向（図１１および図１２（ａ）上で左右方向）、Ｙ軸方向（図１１上で紙面に垂直方向、図１２（ａ）上で上下方向）およびＺ軸方向（図１１上で上下方向、図１２（ａ）上で紙面に垂直方向）において移動する。移動分解能は、この従来例では１０μｍ／１ステップである。
【００３２】
プローブ部５０を移動させて、撮像素子５２により撮像された平行平板コンデンサ８０の十字マークを視野の中に捉えたならば、その十字マークと、モニター画面に表示されている十字マーク（その交点は撮像素子５２の光軸の中心点）とが一致する位置を見い出す。この２つの十字マークが一致する位置を見い出したならば、インタフェース回路６４を介して撮像素子５２と接続されたコンピュータ６５は、その位置の座標値（Ｘom，Ｙom）を読み取り、これを撮像素子５２の光軸の中心点の座標値として、コンピュータ６５に登録しておく。
【００３３】
つぎに、プローブ部５０におけるスイッチＳＷ１を開いた状態で、スイッチＳＷ２を閉じて、容量変化検出回路６１を動作可能な状態とする。容量変化検出回路６１が動作可能となったならば、プローブ部５０を下降させて、充放電ピン５１の先端を平行平板コンデンサ８０の表面部に接触させる。
【００３４】
そこで、図１２（ａ）において、充放電ピン５１のＹ座標（図面上で上下方向）を、平行平板コンデンサ８０のほぼ中央（正確に中央でなくてよい）に固定しておいて、充放電ピン５１をＸ軸方向（図面上で左右方向）に移動させる。充放電ピン５１は、上下動機構により１ステップ毎に上下動する。すなわち、１ステップ毎に平行平板コンデンサ８０の表面部に接触するようになっている。
【００３５】
金めっきパターン８１ａに充放電ピン５１が接触すると、非めっき部分に接触するときよりも、その前後の静電容量の変化が大きいので、これを容量変化検出回路６１により検出する。これにより、金めっきパターン８１ａと左右の非めっき部分との境界の各Ｘ座標Ｘ1，Ｘ2を探す。容量変化検出回路６１の出力は、増幅器６２により増幅されてからＡ／Ｄ（アナログ・ディジタル）変換器６３によりディジタル変換されて、コンピュータ６５に送出される。
【００３６】
同様にして、充放電ピン５１のＸ座標を、平行平板コンデンサ８０のほぼ中央に固定しておいて、Ｙ軸方向に充放電ピン５１を移動せしめて、金めっきパターン８１と上下の非めっき部分との境界の各Ｙ座標Ｙ1，Ｙ2を探す。
【００３７】
金めっきパターン８１ａは、左右および上下とも対称に形成されているので、平行平板コンデンサ８０の中心点の座標値（Ｘc，Ｙc）は、次式により求められる。
Ｘc＝（Ｘ1＋Ｘ2）／２
Ｙc＝（Ｙ1＋Ｙ2）／２
【００３８】
ここにおける座標値（Ｘc，Ｙc）は、平行平板コンデンサ８０の中心点に、充放電ピン５１の軸心を一致させたときの、その軸心の座標値である。したがって、撮像素子５２の光軸の中心点の座標値（Ｘom，Ｙom）と、充放電ピン５１の軸心の座標値との差（Ｘo，Ｙo）は、次式により求められる。
Ｘo＝Ｘom−Ｘc
Ｙo＝Ｙom−Ｙc
【００３９】
この座標値の差（Ｘo，Ｙo）をコンピュータ６５に登録しておけば、撮像素子５２を用いて被測定デバイスの端子に焦点を合わせた後、座標値の差（Ｘo，Ｙo）だけプローブ部５０を移動させればよい。そうすれば、例えば光学的手段を用いての目視による確認の必要もなく、被測定デバイスの端子と充放電ピン５１との位置合わせをすることができる。
【００４０】
この位置合わせが完了したならば、既に述べたように、帯電電極７１（図１１）に高電圧を印加して被測定デバイスに帯電させた後、Ｚ軸駆動部６８を駆動してプローブ部５０を下降させ、その後スイッチＳＷ１を閉じて充放電ピン５１と被測定デバイスの端子を介して放電させることになる。
【００４１】
【発明が解決しようとする課題】
従来、電子デバイスの静電気放電に対する破壊耐量は、放電または帯電電圧により決定されるものと考えられてきた。しかし、その後の研究の進展により、静電気放電に対する破壊耐量は、放電または帯電電圧よりも、放電エネルギーまたは放電電荷量に依存することが、明らかとなってきている（特開平９−２１８２４１号公報・特許第２８３６６７６号公報参照）。
【００４２】
その結果、最近では、静電気放電に対する破壊耐量を正確に測定するためには、静電破壊試験装置の構成要素として、静電気放電の電荷量を測定する電荷量計（クーロン・メータ）を用いることが必要となっている。
【００４３】
そこで、このような必要性に対処するために、図１１に示した従来の静電破壊試験装置に電荷量計を付設したうえで、被測定デバイスの端子と充放電ピン５１との位置合わせを、容量変化検出回路６１を用いて行うとすると、装置の構成が複雑となってしまう。とくに、容量変化検出回路６１は、電子デバイスの破壊耐量の測定自体にとっては不可欠の構成要素ではないだけに、装置の構成が複雑となるのは問題である。
【００４４】
このように、図１１に示した容量変化検出回路６１を用いて、被測定デバイスの端子と充放電ピン５１との位置合わせを行う方法を、電荷量計を具備した最近の静電破壊試験装置に適用するとすれば、装置の構成が複雑となってしまい、コスト増を招くという解決すべき課題があった。
【００４５】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記課題を解決すべく本発明はなされたものである。そのために、本発明では、平行板の一方として例えば正方形に形成された導体を用いて電荷が蓄積する容量を形成したうえで、該導体に設けられた基準点の位置を例えば撮像素子により認識する。電荷量計が測定する電荷量の変化により検出される該導体のＸ軸方向およびＹ軸方向における各境界のそれぞれの座標値より、第１および第２の試験用ピンが該基準点にそれぞれ一致する各位置を求める。撮像素子などにより認識される該基準点の位置と、前記第１および第２の試験用ピンが該基準点にそれぞれ一致する各位置より、撮像素子などと第１および第２の試験用ピンとの相互位置関係を求める。これらが求められたならば、試験時において、撮像素子などにより被測定デバイスの端子の位置を認識してから、該相互位置関係を基にして第１および第２の試験用ピンの一方の位置を被測定デバイスの端子の位置に一致させる。以上のような手段を本発明では用いるようにした。
【００４６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図１ないし図１０により説明する。まず、本発明が適用される電子デバイスの静電破壊試験装置の構成概念を図１に示し説明する。なお、図１では、図１１における構成要素と同一の構成要素については、同じ符号を付している。
【００４７】
図１において、図１１に示した従来例の構成と異なるところは、Ａ／Ｄ変換器６３を介してコンピュータ６５と接続された、静電気放電の電荷量を測定する電荷量計１１を、プローブ部１０に配置する一方で、容量変化検出回路６１（図１１）と、これに接続されるスイッチＳＷ２および増幅器６２を配設していないことである。ここで、図１では、帯電電極７１に固定されたセットアップ治具２０が図示されている。このセットアップ治具２０は、被測定デバイスの端子と、充放電ピン５１あるいは電荷量計１１の測定ピン１２との位置合わせに用いるものである。これについては、後述する。
【００４８】
また、プローブ部１０は、Ｙ軸方向（図１上で紙面に垂直方向）およびＺ軸方向（図１上で上下方向）においてのみ移動し、セットアップ治具２０が、Ｘ軸方向（図１上で左右方向）において移動するようになっている。これは、位置合わせのための作業が終了した際に、帯電電極７１上に固定されたセットアップ治具２０を、プローブ部１０のカバー領域外に移動させて取り出し易くしたものである。移動分解能は、本実施の形態では、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向とも１０μｍ／１ステップである。その他の構成は、図１１に示した従来例の構成と同じである。
【００４９】
プローブ部１０に配置された電荷量計１１は、試験時の放電電荷量を測定するための針状の測定ピン１２を有し、この測定ピン１２は、上部グランド板１３に穿設された孔部を介して、上部グランド板１３の下方に突き出している。上部グランド板１３の構成は、図１１の上部グランド板５３と実質的に同一である。
【００５０】
この電荷量計１１は、図示されてはいない上下動機構により、測定ピン１２も一体として若干の距離だけ上下に移動して、測定ピン１２の先端の位置を変えられるようになっている。これは、電荷量計１１の測定ピン１２と充放電ピン５１のそれぞれの先端の位置を異なるものとすることにより、一方のピンを被測定デバイスの端子などに接触させるときに、これらに他方のピンが不用意に接触しないようにするためである。
【００５１】
以上のような構成の装置を用いて試験を行う方法は、図１１に示した従来例について説明した試験方法に加えて、電荷量計１１を用いての試験方法がある。すなわち、帯電した被測定デバイスの端子に電荷量計１１の測定ピン１２を接触させて、放電電荷量を測定する試験を行う方法である。この場合は、１回の試験が完了する毎に行う被測定デバイスについての特性試験の結果から、被測定デバイスの破壊耐量を放電電荷量に基づいて決定する。
【００５２】
このような本装置を用いての試験を行うに当たって、被測定デバイスの端子と、充放電ピン５１あるいは電荷量計１１の測定ピン１２との位置合わせが重要であることは、図１１に示した従来例の場合と同様である。そこで、本発明による被測定デバイスの端子と、充放電ピン５１あるいは電荷量計１１の測定ピン１２との位置合わせの方法について、説明する。
【００５３】
まず、充放電ピン５１、電荷量計１１の測定ピン１２、および撮像素子５２の光軸の中心点の位置関係の一例について、図２により説明する。ここで、図１では、充放電ピン５１と電荷量計１１の測定ピン１２は、Ｘ軸方向（図１上で左右方向）において並置されるように図示されている。このように図示したのは、説明の便宜のためであり、本実施の形態における両者の実際の位置関係は、図２に示すように、Ｙ軸方向（図１上で紙面に垂直方向）において並置されている。すなわち、充放電ピン５１と電荷量計１１の測定ピン１２は、座標系においてそのＸ座標は同じである。
【００５４】
図２において、充放電ピン５１と撮像素子５２の光軸の中心点ＯＡとの間の距離ＤOPは、20mmである。充放電ピン５１と電荷量計１１の測定ピン１２との間の距離ＤPPは、10mmである。三者の位置関係は、このように設定される。
【００５５】
そこで、装置を製作するうえで、三者の位置関係が、設定された通りに正確に実現され得るならば、被測定デバイスの端子に撮像素子５２の光軸の中心点ＯＡを一致させて、その位置の座標値をコンピュータ６５に登録した後、この中心点ＯＡとの間の距離ＤOP，ＤPPだけプローブ部１０および被測定デバイスを移動させれば、被測定デバイスの端子と、充放電ピン５１あるいは電荷量計１１の測定ピン１２との位置合わせができることになる。
【００５６】
しかし、装置の製作上、正確な位置関係を実現することは、実際問題としては、極めて困難である。 0.1mm以下の寸法精度を得ることは、困難である。また、撮像素子５２の光軸とＺ軸（図２上で紙面に垂直）との厳密な平行度を確保することも、困難である。すなわち、例えば 0.1mm程度の微細な被測定デバイスの端子寸法に対応できるだけの充分な精度を得ることができない。
【００５７】
その結果、被測定デバイスの端子に撮像素子５２の光軸の中心点ＯＡを一致させた後、設定された距離ＤOP，ＤPPだけプローブ部１０および被測定デバイスを移動させても、被測定デバイスの端子と、充放電ピン５１あるいは電荷量計１１の測定ピン１２との位置合わせを、正確には実現することができないことになる。
【００５８】
そこで、本発明では、被測定デバイスの端子と、充放電ピン５１あるいは電荷量計１１の測定ピン１２との位置合わせを的確に行うための手段として、図３に示すセットアップ治具２０を用いている。ここで、図３は、セットアップ治具２０の構成を示す、一部を切り欠いた斜視図である。
【００５９】
図３において、セットアップ治具２０は板状に形成され、絶縁体からなる絶縁板２１と、その下面に固着された、絶縁板２１よりは厚い金属板２２との二層構造になっている。このセットアップ治具２０の平面形状は、一辺の長さＳJ が例えば 110mmの正方形である。
【００６０】
絶縁板２１は平面形状がロ字状に形成され、その中央の空隙部には、絶縁板２１と同一の厚さのプリント基板２３が、嵌合するように固定されている。このプリント基板２３の平面形状は、一辺の長さＳP が例えば39mmの正方形である。
【００６１】
プリント基板２３の上面中央部には、平行斜線で示すように、金めっきなどが施された導体パターン２４が設けられており、これと下方の金属板２２とが平行板として電荷を蓄積する容量を形成することになる。導体パターン２４の形状は、例えば一辺の長さＳC が20mmの正方形である。また、この導体パターン２４の中央部には、円形の非めっき部分があり、ここには十字マークが描かれている。この十字マークの交点は、被測定デバイスの端子と、充放電ピン５１あるいは電荷量計１１の測定ピン１２との位置合わせのための基準点となるものである。
【００６２】
つぎに、以上のように構成されたセットアップ治具２０の用い方について、図４により説明する。
【００６３】
図４において、セットアップ治具２０における導体パターン２４中央部の十字マークの交点ＩＰは、この位置と一致する撮像素子５２の光軸の中心点ＯＡ（図２）の座標値（ＸOA，ＹOA）を読み取るために用いられる。
【００６４】
また、めっきが施された正方形の導体パターン２４は、これへの充放電ピン５１あるいは電荷量計１１の測定ピン１２の接触位置を、各矢印Ａ，Ｂが示す方向に移動させて、導体パターン２４のＸ軸方向（図４上で左右）の境界Ｘａ，Ｘｂすなわちめっき部分（導体部）と非めっき部分（絶縁部）との境目の各Ｘ座標を求めるために用いられる。
【００６５】
同様に、各矢印Ｃ，Ｄが示す方向に該接触位置を移動させて、導体パターン２４のＹ軸方向（図４上で上下）の境界Ｙａ，Ｙｂの各Ｙ座標を求めるために用いられる。
【００６６】
図５から図１０は、セットアップ治具２０を用いての図１に示した装置による、被測定デバイスと、充放電ピン５１あるいは電荷量計１１の測定ピン１２との位置合わせのためのコンピュータ６５（図１）の制御動作の流れを示すフローチャートである。
【００６７】
図５において、装置は既に動作を開始しており、キー・ボードなどの入力装置からの入力信号に基づいて、セットアップ治具２０をＸ軸方向において移動させるとともに、プローブ部１０をＹ軸方向において移動させ、さらにＺ軸方向の移動によりピント調節を行って、セットアップ治具２０における導体パターン（図において単に「パターン」という）２４の十字マークの交点ＩＰに、撮像素子５２の光軸の中心点ＯＡ（モニタ画面上の十字マークの交点）を合わせる（Ｓ１）。
【００６８】
十字マークの交点ＩＰに、撮像素子５２の光軸の中心点ＯＡが合わせられたならば、その位置の座標値（ＸOA，ＹOA）を読み取り記憶する（Ｓ２）。
【００６９】
ついで、充放電ピン５１が、導体パターン２４のほぼ中央（図４上で矢印ＡまたはＢの始点付近）に位置するように、入力装置からの入力信号に基づいて、プローブ部１０をＹ軸方向に、セットアップ治具（図において単に「治具」という）２０をＸ軸方向において移動する（Ｓ３）。
【００７０】
そこで、Ｚ軸駆動部６８を駆動させてプローブ部１０を下降させ、充放電ピン５１を導体パターン２４に接触させたうえで（Ｓ４）、セットアップ治具２０をＸ軸方向において移動させて、導体パターン２４のＸ軸方向におけるそれぞれの境界Ｘａ，Ｘｂの各Ｘ座標Ｘ11，Ｘ12を求める（Ｓ５）。
【００７１】
各Ｘ座標Ｘ11，Ｘ12が求められたならば、充放電ピン５１が導体パターン２４における十字マークの交点ＩＰと一致する位置のＸ座標ＸCPを、次式により求める（Ｓ６）。
ＸCP＝（Ｘ11＋Ｘ12）／２
【００７２】
ついで、充放電ピン５１が導体パターン２４のほぼ中央（図４上で矢印ＣまたはＤの始点付近）に位置するように、入力装置からの入力信号に基づいて、プローブ部１０をＹ軸方向に、セットアップ治具２０をＸ軸方向において移動する（Ｓ７、図６）。
【００７３】
そこで、Ｚ軸駆動部６８を駆動させてプローブ部１０を下降させ、充放電ピン５１を導体パターン２４に接触させたうえで（Ｓ８）、プローブ１０をＹ軸方向において移動させ、導体パターン２４のＹ軸方向におけるそれぞれの境界Ｙａ，Ｙｂの各Ｙ座標Ｙ11，Ｙ12を求める（Ｓ９）。
【００７４】
各Ｙ座標Ｙ11，Ｙ12が求められたならば、充放電ピン５１が導体パターン２４における十字マークの交点ＩＰと一致する位置のＹ座標ＹCPを、次式により求める（Ｓ１０）。
ＹCP＝（Ｙ11＋Ｙ12）／２
【００７５】
充放電ピン５１が導体パターン２４における十字マークの交点ＩＰと一致する位置のＸ座標ＸCPとＹ座標ＹCPが得られたならば、電荷量計１１の測定ピン１２が導体パターン２４のほぼ中央（図４上で矢印ＡまたはＢの始点付近）に位置するように、入力装置からの入力信号に基づいて、プローブ部１０をＹ軸方向に、セットアップ治具２０をＸ軸方向において移動する（Ｓ１１）。
【００７６】
そこで、Ｚ軸駆動部６８の駆動によりプローブ部１０を下降させて、測定ピン１２を導体パターン２４に接触させたうえで（Ｓ１２）、セットアップ治具２０をＸ軸方向において移動させ、導体パターン２４におけるＸ軸方向におけるそれぞれの境界Ｘａ，Ｘｂの各Ｘ座標Ｘ21，Ｘ22を求める（Ｓ１３、図７）。
【００７７】
各Ｘ座標Ｘ21，Ｘ22が求められたならば、測定ピン１２が導体パターン２４における十字マークの交点ＩＰと一致する位置のＸ座標ＸMPを、次式により求める（Ｓ１４）。
ＸMP＝（Ｘ21＋Ｘ22）／２
【００７８】
ついで、測定ピン１２が導体パターン２４のほぼ中央（図４上で矢印ＣまたはＤの始点付近）に位置するように、入力装置からの入力信号に基づいてプローブ部１０をＹ軸方向に、セットアップ治具２０をＸ軸方向において移動する（Ｓ１５）。
【００７９】
そこで、プローブ部１０を下降させて、測定ピン１２を導体パターン２４に接触させたうえで（Ｓ１６）、プローブ１０をＹ軸方向において移動させ、導体パターン２４のＹ軸方向におけるそれぞれの境界Ｙａ，Ｙｂの各Ｙ座標Ｙ21，Ｙ22を求める（Ｓ１７）。
【００８０】
各Ｙ座標Ｙ21 Ｙ22が求められたならば、測定ピン１２が導体パターン２４に おける十字マークの交点ＩＰと一致する位置のＹ座標ＹMPを、次式により求める（Ｓ１８）。
ＹMP＝（Ｙ21＋Ｙ22）／２
【００８１】
以上より、被測定デバイスの端子と、充放電ピン５１あるいは電荷量計１１の測定ピン１２との位置合わせに必要な位置情報である各座標値（ＸOA，ＹOA），（ＸCP，ＹCP），（ＸMP，ＹMP）が得られたので、プローブ部１０を上昇させて（Ｓ１９）、作業を終了する。
【００８２】
図８および図９は、導体パターン２４の十字マークの交点ＩＰに、充放電ピン５１を一致させるための、導体パターン２４のＸ軸方向における各境界Ｘａ，ＸｂのそれぞれのＸ座標Ｘ11，Ｘ12を求めるステップＳ５（図５）の作業の流れの詳細を示すものである。以下では、説明を簡単にするため、図４上で右側の境界ＸａのＸ座標Ｘ11を求める作業についてのみ説明する。
【００８３】
図８において、まず、プローブ部１０における充放電ピン５１に接続されたスイッチＳＷ１を開放にする（Ｓ２１）。この状態で、プローブ部１０を下降させて、セットアップ治具２０のプリント基板（図において単に「基板」という）２３の表面に、充放電ピン５１の先端を接触させる（Ｓ２２）。
【００８４】
そこで、高電圧電源Ｅの出力電圧を例えば２００Ｖに設定し（Ｓ２３）、これに接続されたスイッチＳＷ３を閉じる（Ｓ２４）。その後、プローブ部１０におけるスイッチＳＷ１を閉じる（Ｓ２５）。ここで、充放電ピン５１がプリント基板２３の導体パターン２４に接触した場合は、導体パターン２４と、その下方の金属板２２（図３）との間に形成される容量ＣJIG に２００Ｖで充電される。導体パターン２４のない部分に接触した場合は、容量ＣJIG には充電されない。
【００８５】
その後、プローブ部１０を上昇させて充放電ピン５１をプリント基板２３の表面より離す（Ｓ２６）。ついで、プローブ部１０において電荷量計１１のみを、そのセット位置を下げることにより下降させる（Ｓ２７）。その後、プローブ部１０全体を下降させて、電荷量計１１の測定ピン１２の先端をプリント基板２３の表面に接触させる（Ｓ２８、図９）。
【００８６】
そこで、電荷量計１１により測定される電荷量Ｑが２００ＣJIG か否かが問われる（Ｓ２９）。電荷量計１１の測定ピン１２が導体パターン２４に接触する前に、ステップＳ３またはステップＳ５，ステップＳ３３で決められたＸ座標において充放電ピン５１が導体パターン２４に接触していれば、容量ＣJIG は充電されているので、電荷量計１１の測定ピン１２が導体パターン２４に接触したときに電荷量計１１が測定する電荷量は、極めて少ない。
【００８７】
これに対して、ステップＳ３またはステップＳ５，ステップＳ３３で決められたＸ座標において充放電ピン５１が導体パターン２４に接触していなければ、容量ＣJIG は充電されていないので、電荷量計１１は、高電圧電源Ｅからの印加電圧２００Ｖに充電するまでの電荷量Ｑ（＝２００ＣJIG ）を測定する。すなわち、電荷量計１１の測定結果により、導体パターン２４への充放電ピン５１の接触の有無を判定することができ、したがって、導体パターン２４の境界を検出することができる。
【００８８】
ステップＳ２９において、電荷量計１１により測定された電荷量Ｑが２００ＣJIG でない場合は（Ｓ２９ＮＯ）、ステップＳ３またはステップＳ５，ステップＳ３３で決められたＸ座標において充放電ピン５１は導体パターン２４に接触しており、導体パターン２４の右側の境界Ｘａは検出されていないので、プローブ部１０を上昇させて電荷量計１１の測定ピン１２を導体パターン２４より離し（Ｓ３０）、セットアップ治具２０および電荷量計１１を初期化する（Ｓ３１）。
すなわち、導体パターン２４と、その下方の金属板２２との間に形成される容量ＣJIG は充電されたままであるので、充放電ピン５１を導体パターン２４に接触させたうえで、高電圧電源Ｅの出力電圧を０Ｖとし、各スイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ４を閉じる除電操作を行う。あわせて、電荷量計１１内部に蓄積された電荷を放電して、電荷量計１１をリセットしておく。
【００８９】
セットアップ治具２０および電荷量計１１が初期化されたならば、各スイッチＳＷ３，ＳＷ４を開放にしたうえで（Ｓ３２）、セットアップ治具２０をＸ軸のマイナス方向（図４上で左方向）に１ステップ移動させることにより測定点を移動し（Ｓ３３）、ステップＳ２１（図８）からの作業を繰り返す。
【００９０】
ステップＳ２９において、電荷量計１１により測定された電荷量Ｑが２００ＣJIG である場合は（Ｓ２９ＹＥＳ）、充放電ピン５１は導体パターン２４には接触しておらず、導体パターン２４の右側の境界Ｘａが検出されたので、そのＸ座標Ｘ11を読み取って記憶する（Ｓ３４）。そして、プローブ部１０を上昇させたうえで（Ｓ３５）、セットアップ治具２０および電荷量計１１を初期化して（Ｓ３６）、作業を終了する。
【００９１】
以上が、導体パターン２４における右側の境界ＸａのＸ座標Ｘ11を求めるための手順であるが、左側の境界ＸｂのＸ座標Ｘ12は、上述したところと同様にして求められるので、その説明は省略する。ただし、測定のスタート位置は、図４の矢印Ｂの始点付近であり、セットアップ治具２０の移動方向は、Ｘ軸のプラス方向（図４上で右方向）である。
【００９２】
また、導体パターン２４のＹ軸方向におけるそれぞれの境界Ｙａ，Ｙｂの各Ｙ座標Ｙ11，Ｙ12を求めるステップＳ９（図６）の作業の流れの詳細も、図８および図９により説明したところと同様であるので、その説明は省略する。ただ、この場合は、測定のスタート位置が、図４の矢印Ｃ，Ｄの始点付近である点と、電荷量計１１および充放電ピン５１が配置されたプローブ部１０を、Ｙ軸方向に移動させることにより、各境界Ｙａ，Ｙｂを検出する点が異なる。
【００９３】
図１０は、導体パターン２４の十字マークの交点ＩＰに、電荷量計１１の測定ピン１２を一致させるための、導体パターン２４のＸ軸方向における各境界Ｘａ，ＸｂのそれぞれのＸ座標Ｘ21，Ｘ22を求めるステップＳ１３（図６）の作業の流れの詳細を示すものである。ここでは、説明を簡単にするため、図４上で右側の境界ＸａのＸ座標Ｘ21を求める作業についてのみ説明する。
【００９４】
図１０において、充放電ピン５１および電荷量計１１の測定ピン１２を、セットアップ治具２０の表面に接触させない状態で、各スイッチＳＷ１およびＳＷ４を開放したまま、スイッチＳＷ３を閉じ（Ｓ４１）、高電圧電源Ｅの出力電圧を例えば２００Ｖに設定する（Ｓ４２）。ついで、電荷量計１１の測定ピン１２を、プリント基板（図において単に「基板」という）２３の表面に接触させる（Ｓ４３）。
【００９５】
そこで、電荷量計１１により測定される電荷量Ｑが２００ＣJIG か否かが問われる（Ｓ４４）。測定された電荷量Ｑが２００ＣJIG である場合は（Ｓ４４ＹＥＳ）、電荷量計１１の測定ピン１２は導体パターン２４に接触しており、導体パターン２４の右側の境界Ｘａは検出されていないので、プローブ部１０を上昇させて電荷量計１１の測定ピン１２を導体パターン２４より離す（Ｓ４５）。そして、セットアップ治具２０および電荷量計１１を初期化し（Ｓ４６）、ついで各スイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ４を開放したうえで（Ｓ４７）、セットアップ治具２０をＸ軸のマイナス方向（図４上で左方向）に１ステップ移動させることにより測定点を移動し（Ｓ４８）、ステップＳ４１からの作業を繰り返す。
【００９６】
ステップＳ４４において、電荷量計１１により測定される電荷量Ｑが２００ＣJIG でない場合は（Ｓ４４ＮＯ）、電荷量計１１の測定ピン１２は、導体パターン２４には接触しておらず、導体パターン２４の右側の境界Ｘａが検出されたので、そのＸ座標Ｘ21を読み取って記憶する（Ｓ４９）。そして、プローブ部１０を上昇させたうえで（Ｓ５０）、セットアップ治具２０および電荷量計１１を初期化して（Ｓ５１）、作業を終了する。
【００９７】
以上が、導体パターン２４における右側の境界ＸａのＸ座標Ｘ21を求めるための手順であるが、左側の境界ＸｂのＸ座標Ｘ22は、上述したところと同様にして求められるので、その説明は省略する。ただし、セットアップ治具２０の移動方向は、Ｘ軸のプラス方向（図４上で右方向）である。
【００９８】
また、導体パターン２４のＹ軸方向におけるそれぞれの境界Ｙａ，Ｙｂの各Ｙ座標Ｙ21，Ｙ22を求めるステップＳ１７（図７）の作業の流れの詳細も、図１０により説明したところと同様であるので、その説明は省略する。ただ、この場合は、電荷量計１１が配置されたプローブ部１０を、Ｙ軸方向に移動させることにより、各境界Ｙａ，Ｙｂを検出する点が異なる。
【００９９】
以上のようにして、
▲１▼撮像素子５２の光軸の中心点ＯＡが導体パターン２４中央部の十字マークの交点ＩＰと一致する位置の座標値（ＸOA，ＹOA）
▲２▼充放電ピン５１が該十字マークの交点ＩＰと一致する位置の座標値（ＸCP，ＹCP）
▲３▼電荷量計１１の測定ピン１２が該十字マークの交点ＩＰと一致する位置の座標値（ＸMP，ＹMP）
をそれぞれ求めることができる。
【０１００】
これらの実測値である座標値（ＸOA，ＹOA），（ＸCP，ＹCP），（ＸMP，ＹMP）が求められれば、撮像素子５２の光軸の中心点ＯＡ、充放電ピン５１および電荷量計１１の測定ピン１２の三者の相互位置関係は、Ｘ軸およびＹ軸の駆動系における位置決め機構の分解能（例えば10μｍ）と同じ分解能で計算することができる。
【０１０１】
すなわち、撮像素子５２の光軸の中心点ＯＡと、電荷量計１１の測定ピン１２との位置関係Ａは、各座標値（ＸOA，ＹOA），（ＸMP，ＹMP）から直ちに計算することができる。また、充放電ピン５１と電荷量計１１の測定ピン１２との位置関係Ｂも、各座標値（ＸCP，ＹCP），（ＸMP，ＹMP）から直ちに計算することができる。撮像素子５２の光軸の中心点ＯＡと充放電ピン５１との位置関係Ｃは、各位置関係Ａ，Ｂから計算により求めることができる。
【０１０２】
その結果、試験を行う際に、撮像素子５２により被測定デバイスの端子の位置を目視観測して、その位置の座標値をコンピュータ６５に知らせれば、この座標値を基にしてコンピュータ６５が計算をし、Ｘ軸駆動部６６およびＹ軸駆動部６７の動作を制御することにより、充放電ピン５１あるいは電荷量計１１の測定ピン１２を、被測定デバイスの端子に正確に位置合わせをして接触させることができる。
【０１０３】
この位置合わせのための位置情報である各座標値（ＸOA，ＹOA），（ＸCP，ＹCP），（ＸMP，ＹMP）は、一度コンピュータに記憶させておけば、撮像素子５２、充放電ピン５１および電荷量計１１の位置関係を変更する修理や改造、充放電ピン５１あるいは電荷量計１１の測定ピン１２の交換を行わない限り、位置合わせ用の位置情報として有効に用いることができる。
【０１０４】
なお、以上においては、導体パターン２４が正方形の形状である場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、長方形、菱形さらには円など、左右および上下ともに対称である形状であれば、本発明は適用され得るものである。
【０１０５】
また、導体パターン２４の各境界Ｘａ，Ｘｂ，Ｙａ，Ｙｂを検出する場合の駆動系の移動ステップが、一定値（１０μｍ）に固定されている場合について説明したが、本発明は、これに限られない。作業の効率性を重視するのであれば、例えば、移動ステップを大きな値から徐々に小さな値になるように設定して、Ｘ軸およびＹ軸方向の移動距離を少しずつ短くする逐次比較方式を用いるようにしてもよい。
【０１０６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によるならば、電荷量計を付加した電子デバイスの静電破壊試験装置において、従来例におけるように、被測定デバイスの端子と試験用ピンとの位置合わせのために、電子デバイスの静電破壊試験装置にとって本来不可欠の構成要素ではない容量変化検出回路を付設する必要がない。すなわち、試験装置としての構成を複雑とすることなく、したがってコスト増を招くことなく、被測定デバイスの端子と試験用ピンとの位置合わせを正確に行うことができる。
【０１０７】
また、セットアップ治具が移動するＸ軸とプローブ部が移動するＹ軸との直交度および撮像素子の光軸とＺ軸との平行度を比較的粗く製作したとしても、被測定デバイスと試験用ピンとの位置合わせを正確に行うことが可能である。Ｘ軸とＹ軸との直交度は、セットアップ治具の導体パターンにおける直交する２辺に沿って、Ｘ軸方向のみまたＹ軸方向のみに撮像素子を平行移動させることにより、直交度のずれの有無を確認することができる。
【０１０８】
また、撮像素子とＺ軸との平行度は、セットアップ治具の導体パターン中央の十字マークの交点に、撮像素子の光軸の中心点（モニター画面に表示の十字マークの交点）を合わせた後、プローブ部を上下に移動させ、モニター画面上で導体パターン中央の十字マークの交点が移動しないかどうかで確認することができる。すなわち、このような簡単な確認方法により、装置の駆動系のＸ軸方向とＹ軸方向との直交度および撮像素子の光軸の中心点とＺ軸との平行度をテストすれば、半導体集積回路の微細な端子にも試験用ピンを正確に接触させることができる。したがって、本発明が電子デバイスの静電破壊試験においてもたらす効果は、極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す構成概念図である。
【図２】図１に示した撮像素子の光軸の中心点と充放電ピンと電荷量計の測定ピンの位置関係の一例を説明するための説明図である。
【図３】図１に示したセットアップ治具の構成を示す、一部を切り欠いた斜視図である。
【図４】図１に示したセットアップ治具の用い方を説明するための説明図である。
【図５】図１に示した静電破壊装置における撮像素子の光軸の中心点、充放電ピンおよび電荷量計の測定ピンの位置情報を求めるための動作を示すフローチャートである。
【図６】図５とともに、図１に示した静電破壊装置における撮像素子の光軸の中心点、充放電ピンおよび電荷量計の測定ピンの位置情報を求めるための動作を示すフローチャートである。
【図７】図５および図６とともに、図１に示した静電破壊装置における撮像素子の光軸の中心点、充放電ピンおよび電荷量計の測定ピンの位置情報を求めるための動作を示すフローチャートである。
【図８】図５中の１ステップの詳細を示すフローチャートである。
【図９】図８とともに図５中の１ステップの詳細を示すフローチャートである。
【図１０】図６中の１ステップの詳細を示すフローチャートである。
【図１１】従来例の構成を示す構成概念図である。
【図１２】図１１に示した充放電ピンと被測定デバイスの端子との位置合わせに用いる平行平板コンデンサの構成を示す構成図である。
【符号の説明】
１０ プローブ部
１１ 電荷量計
１２ 測定ピン
１３ 上部グランド板
２０ セットアップ治具
２１ 絶縁板
２２ 金属板
２３ プリント基板
２４ 導体パターン
５０ プローブ部
５１ 充放電ピン
５２ 撮像素子
５３ 上部グランド板
６１ 容量変化検出回路
６２ 増幅器
６３ Ａ／Ｄ変換器
６４ インタフェース回路
６５ コンピュータ
６６ Ｘ軸駆動部
６７ Ｙ軸駆動部
６８ Ｚ軸駆動部
７１ 帯電電極
７２ 高抵抗体
８０ 平行平板コンデンサ
８１ａ，８１ｂ，８２，８３ 金めっきパターン
Ｅ 高電圧電源
ＩＰ 交点
ＯＡ 中心点
Ｒ 抵抗
ＳＷ１〜ＳＷ４ スイッチ
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子デバイスの静電破壊試験装置の試験用ピンの位置合わせ方法に関する。より詳しくは、とくに半導体集積回路についての静電気の放電に対する破壊耐量を測定する静電破壊試験において用いられるものであり、被測定デバイスの端子と試験用のピンとの位置合わせを、正確に行うことができる電子デバイスの静電破壊試験装置の試験用ピンの位置合わせ方法を提供せんとするものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体集積回路の開発過程においては、各種の信頼性試験が行われる。その中に、静電気放電に対する破壊耐量を測定する静電破壊試験がある。すなわち、半導体集積回路の製造過程や電子機器への実装時などにおいては、静電気放電により半導体集積回路が破壊または劣化（以下、単に「破壊」という）することがある。したがって、半導体集積回路の設計に際しては、静電気放電に対する耐性を充分に確保する必要がある。そこで、半導体集積回路における静電気放電をシミュレートして、静電気放電に対する破壊耐量を測定するのが、静電破壊試験である。
【０００３】
ここで、半導体集積回路の製造過程や電子機器への実装時などにおいて、実際に静電破壊が発生するモード（態様）には、大別してつぎの２つがある。
【０００４】
１つは、半導体集積回路自体は静電気は帯電していないが、静電気が帯電した他の物体が半導体集積回路の近くに存在する場合に発生するモードである。すなわち、外部の帯電物体が、半導体集積回路の端子に接触して放電が起こり、これにより半導体集積回路が破壊するモードである。このモードには、外部帯電物体が人体や機械である場合が代表的なものとしてあり、それぞれ「人体モデル」（ＨＢＭ：Human Body Model）、「機械モデル」（ＭＭ：Machine Model）と呼ば れている。
【０００５】
もう１つは、半導体集積回路自体が摩擦や誘導などにより帯電している場合に発生するモードである。すなわち、電荷が蓄えられている半導体集積回路の端子に、外部の導体が接触したときに起こる放電によって、半導体集積回路が破壊するモードである。このモードは、デバイス自体が帯電していることから、「デバイス帯電モデル」（ＣＤＭ：Charged Device Model）と呼ばれている。
【０００６】
前者の人体モデルや機械モデルは、従前よりその存在が知られており、これをシミュレートする方法は、既に確立されている。これに対して、後者のデバイス帯電モデルは、近年に至ってその存在が指摘され、人体モデルや機械モデルとは区別して考察されるようになったものである。
【０００７】
そこで、近時、このデバイス帯電モデルをシミュレートするための各種の静電破壊試験装置が提案されている。ここで、この種の試験装置では、デバイス帯電モデルをシミュレートするために、被測定デバイスに帯電させた後に急速に放電させる。その場合、被測定デバイスに帯電させる方式としては、つぎの２つがある。
１）被測定デバイスの端子を介して高電圧を印加して、被測定デバイスに直接に充電する直接充電方式（この方式による試験をＤ−ＣＤＭ（Direct-Charging Charged Device Model）試験という）
２）高電圧電源に接続された電極と、これに対向した、接地されたグランド板とによって形成される平等電界において、電極上に被測定デバイスを載置することにより帯電させる誘導帯電方式（この方式による試験をＦ−ＣＤＭ（Field-Induced Charged Device Model）試験という）
【０００８】
従来、諸外国では、上記２）のＦ−ＣＤＭ試験が主流であるのに対して、我が国では、１）のＤ−ＣＤＭ試験が主流であった。しかし、電子デバイスについてのＦ−ＣＤＭ試験に基づく試験データの提出が、外国から要求されるという事情もあり、近年、我が国においてもＦ−ＣＤＭ試験用の装置に対するニーズが増えてきている。
【０００９】
そこで、そのようなＦ−ＣＤＭ試験に用いられる従来の電子デバイスの静電破壊試験装置の構成概念を、図１１に示し説明する。
【００１０】
図１１において、７１は、被測定デバイスに誘導により帯電させるための、方形板状の金属製の帯電電極であり、この上に、試験時に被測定デバイスが載置される。図１１では、帯電電極７１上には、平行平板コンデンサ８０が図示されている。この平行平板コンデンサ８０は、試験を行うに先立って、被測定デバイスにおける試験をする金属の端子と、後述するプローブ部５０の充放電ピン５１との位置合わせのために用いるものである。試験時は、帯電電極７１上に平行平板コンデンサ８０が置かれることはなく、被測定デバイスが載置される。
【００１１】
この帯電電極７１には、直流の高電圧を発生する、出力電圧が可変の高電圧電源Ｅからの高電圧が、スイッチＳＷ３および高抵抗体７２（抵抗値は例えば１００ＭΩ）の直列接続を介して印加される。高抵抗体７２を用いているのは、高電圧が印加される帯電電極７１上に載置された被測定デバイスへの帯電が高速過ぎて、帯電時に被測定デバイスが破壊されないように、時間をかけて帯電させるためである。
【００１２】
他方、帯電電極７１の上方には、帯電電極７１との間で平等電界を形成するための金属製の上部グランド板５３と、被測定デバイスの端子に接触して充放電するための充放電ピン５１と、ＣＣＤカメラなどの撮像素子５２とを主要な構成要素とするプローブ部５０が配置されている。
【００１３】
プローブ部５０における上部グランド板５３は、一般に円板状に形成されており、大地の電位に維持するため接地されている。また、充放電ピン５１には、試験時に、帯電した被測定デバイスの端子を介して放電される放電電流を検出するための低抵抗値（通常１Ω）の抵抗Ｒが、放電時に閉じられるスイッチＳＷ１を介して接続されている。
【００１４】
さらに、充放電ピン５１には、スイッチＳＷ２を介して容量変化検出回路６１が接続されている。この容量変化検出回路６１の出力は、増幅器６２により適当な振幅に増幅されてから、Ａ／Ｄ（アナログ・ディジタル）変換器６３によりディジタル変換されてコンピュータ６５に送出される。ここにおける容量変化検出回路６１は、被測定デバイスの端子と充放電ピン５１との位置合わせに用いるものである。これについては、後述する。
【００１５】
撮像素子５２は、これも被測定デバイスの端子と充放電ピン５１との位置合わせに用いるものであり、被測定デバイスの端子の位置を認識して、その位置情報をインタフェース回路６４を介してコンピュータ６５に送出する。
【００１６】
このような構成のプローブ部５０は、Ｘ軸駆動部６６、Ｙ軸駆動部６７およびＺ軸駆動部６８の作動により、Ｘ軸方向（図面上で左右方向）、Ｙ軸方向（紙面に垂直方向）およびＺ軸方向（図面上で上下方向）において移動するようになっている。
【００１７】
つぎに、以上のように構成された装置を用いて被測定デバイスの静電破壊試験を行う方法について説明する。試験をするに当たっては、まず、図示されてはいない被測定デバイスを、帯電電極７１の上に載置する。このとき、帯電電極７１の上方に配置されたプローブ部５０は、被測定デバイスの端子から充分に離しておく。
【００１８】
帯電電極７１上に被測定デバイスが載置されたならば、スイッチＳＷ３を閉じ、帯電電極７１に取り付けられた高抵抗体７２を介して、高電圧電源Ｅからの高電圧（例えば＋１０００Ｖ）を帯電電極７１に印加する。
【００１９】
帯電電極７１に高電圧が印加され所定時間（一般に数ミリ秒から数十ミリ秒）が経過すると、帯電電極７１は＋１０００Ｖの電位に充電される。これに伴い、被測定デバイスの各端子の電位もほぼ＋１０００Ｖとなる。
【００２０】
そこで、コンピュータ６５からの制御信号が与えられたＺ軸駆動部６８の駆動により、プローブ部５０における充放電ピン５１の先端が、被測定デバイスにおける複数の端子のうちの１つの端子に接触するように、プローブ部５０を下降させる。このとき、各スイッチＳＷ１，ＳＷ２は開放にしておく。
【００２１】
充放電ピン５１の先端が、被測定デバイスの端子に接触した後に、スイッチＳＷ１を閉じると、接触した端子の電位は急激に０Ｖになる。その瞬間、被測定デバイスのチップの電位は０Ｖとなり、被測定デバイスの帯電電極７１側のパッケージとチップとの間の容量は＋１０００Ｖに充電される。このときのストレスにより、被測定デバイスが破壊することがある。
【００２２】
このような手順による試験は、高電圧電源Ｅからの出力電圧を順次変えて行われる。そして、その都度、被測定デバイスの特性試験を行い、これにより被測定デバイスが破壊する電圧を知り、破壊耐量を知ることになるのである。
【００２３】
なお、この種の装置では、放電時の放電電流波形の定期的な観測が義務付けられている（例えば日本電子機械工業会暫定規格 ＥＩＡＪ ＥＤＸ−４７０２）。そのため、放電時には、スイッチＳＷ１を介して充放電ピン５１に接続された抵抗Ｒにより放電電流を取り出して、放電電流波形を観測する。
【００２４】
また、１回のストレス印加が完了したならば、つぎのストレス印加を行う前に、帯電電極７１および被測定デバイスを除電して電荷が残留していないようにしておく必要がある。そのため、１回のストレス印加が完了すると、接地されたスイッチＳＷ４を閉じて除電動作を行う。
【００２５】
以上が、半導体集積回路などの電子デバイスについて行われる、誘導帯電方式による静電破壊試験であるが、この試験を行うに際して重要なことは、被測定デバイスの端子と、プローブ部５０の充放電ピン５１との位置合わせである。とくに、今日では、半導体集積回路の高密度化、微細化に伴い、端子数が増え各端子間の間隔もより狭くなっている。誤って試験端子以外の端子に充放電ピン５１が接触してしまうことも起こり得る。
【００２６】
また、被測定デバイスをＩＣソケットに装着して試験を行うと、半導体集積回路の製造過程などにおいて発生する実際の静電気放電現象を厳密にシミュレートすることができなくなる。そのため、被測定デバイスをＩＣソケットに装着して試験をすることが禁じられており、充放電ピン５１を用いて試験を行わなければならない。したがって、被測定デバイスの端子と充放電ピン５１との位置合わせを正確に行うことが必要となる。
【００２７】
そこで、図１１に示した従来例における被測定デバイスの端子と充放電ピン５１との位置合わせの方法を、以下に説明する。
【００２８】
図１２（ａ）は、この位置合わせのために用いる平行平板コンデンサ８０の平面図である。図中、中央に大きく占める正方形における斜線部分は、金めっきを施した金めっきパターン８１ａである。この金めっきパターン８１ａの中央部には、円形の非めっき部分があり、この円には十字マークが描かれている。また、この金めっきパターン８１ａと同じ大きさの金めっきパターン８１ｂが、図１２（ｂ）に示すように、平行平板コンデンサ８０の裏面にも設けられている。ただし、裏面の金めっきパターン８１ｂは、その全面に金めっきが施されており、中央部に円形の非めっき部分はない。
【００２９】
このような構成の平行平板コンデンサ８０は、位置合わせをするに当たって、図１１に示したように、帯電電極７１上に固定される。その場合、十字マークが描かれた面が上面となるように固定する。
【００３０】
そこで、図示されてはいないキー・ボードなどの入力装置からの入力信号に基づき、プローブ部５０を移動させて、モニター（図示せず）の画面上で、平行平板コンデンサ８０の表面中央部の十字マークを探す。
【００３１】
ここで、プローブ部５０は、コンピュータ６５からの制御信号を受けたＸ軸駆動部６６、Ｙ軸駆動部６７およびＺ軸駆動部６８の駆動により、Ｘ軸方向（図１１および図１２（ａ）上で左右方向）、Ｙ軸方向（図１１上で紙面に垂直方向、図１２（ａ）上で上下方向）およびＺ軸方向（図１１上で上下方向、図１２（ａ）上で紙面に垂直方向）において移動する。移動分解能は、この従来例では１０μｍ／１ステップである。
【００３２】
プローブ部５０を移動させて、撮像素子５２により撮像された平行平板コンデンサ８０の十字マークを視野の中に捉えたならば、その十字マークと、モニター画面に表示されている十字マーク（その交点は撮像素子５２の光軸の中心点）とが一致する位置を見い出す。この２つの十字マークが一致する位置を見い出したならば、インタフェース回路６４を介して撮像素子５２と接続されたコンピュータ６５は、その位置の座標値（Ｘom，Ｙom）を読み取り、これを撮像素子５２の光軸の中心点の座標値として、コンピュータ６５に登録しておく。
【００３３】
つぎに、プローブ部５０におけるスイッチＳＷ１を開いた状態で、スイッチＳＷ２を閉じて、容量変化検出回路６１を動作可能な状態とする。容量変化検出回路６１が動作可能となったならば、プローブ部５０を下降させて、充放電ピン５１の先端を平行平板コンデンサ８０の表面部に接触させる。
【００３４】
そこで、図１２（ａ）において、充放電ピン５１のＹ座標（図面上で上下方向）を、平行平板コンデンサ８０のほぼ中央（正確に中央でなくてよい）に固定しておいて、充放電ピン５１をＸ軸方向（図面上で左右方向）に移動させる。充放電ピン５１は、上下動機構により１ステップ毎に上下動する。すなわち、１ステップ毎に平行平板コンデンサ８０の表面部に接触するようになっている。
【００３５】
金めっきパターン８１ａに充放電ピン５１が接触すると、非めっき部分に接触するときよりも、その前後の静電容量の変化が大きいので、これを容量変化検出回路６１により検出する。これにより、金めっきパターン８１ａと左右の非めっき部分との境界の各Ｘ座標Ｘ1，Ｘ2を探す。容量変化検出回路６１の出力は、増幅器６２により増幅されてからＡ／Ｄ（アナログ・ディジタル）変換器６３によりディジタル変換されて、コンピュータ６５に送出される。
【００３６】
同様にして、充放電ピン５１のＸ座標を、平行平板コンデンサ８０のほぼ中央に固定しておいて、Ｙ軸方向に充放電ピン５１を移動せしめて、金めっきパターン８１と上下の非めっき部分との境界の各Ｙ座標Ｙ1，Ｙ2を探す。
【００３７】
金めっきパターン８１ａは、左右および上下とも対称に形成されているので、平行平板コンデンサ８０の中心点の座標値（Ｘc，Ｙc）は、次式により求められる。
Ｘc＝（Ｘ1＋Ｘ2）／２
Ｙc＝（Ｙ1＋Ｙ2）／２
【００３８】
ここにおける座標値（Ｘc，Ｙc）は、平行平板コンデンサ８０の中心点に、充放電ピン５１の軸心を一致させたときの、その軸心の座標値である。したがって、撮像素子５２の光軸の中心点の座標値（Ｘom，Ｙom）と、充放電ピン５１の軸心の座標値との差（Ｘo，Ｙo）は、次式により求められる。
Ｘo＝Ｘom−Ｘc
Ｙo＝Ｙom−Ｙc
【００３９】
この座標値の差（Ｘo，Ｙo）をコンピュータ６５に登録しておけば、撮像素子５２を用いて被測定デバイスの端子に焦点を合わせた後、座標値の差（Ｘo，Ｙo）だけプローブ部５０を移動させればよい。そうすれば、例えば光学的手段を用いての目視による確認の必要もなく、被測定デバイスの端子と充放電ピン５１との位置合わせをすることができる。
【００４０】
この位置合わせが完了したならば、既に述べたように、帯電電極７１（図１１）に高電圧を印加して被測定デバイスに帯電させた後、Ｚ軸駆動部６８を駆動してプローブ部５０を下降させ、その後スイッチＳＷ１を閉じて充放電ピン５１と被測定デバイスの端子を介して放電させることになる。
【００４１】
【発明が解決しようとする課題】
従来、電子デバイスの静電気放電に対する破壊耐量は、放電または帯電電圧により決定されるものと考えられてきた。しかし、その後の研究の進展により、静電気放電に対する破壊耐量は、放電または帯電電圧よりも、放電エネルギーまたは放電電荷量に依存することが、明らかとなってきている（特開平９−２１８２４１号公報・特許第２８３６６７６号公報参照）。
【００４２】
その結果、最近では、静電気放電に対する破壊耐量を正確に測定するためには、静電破壊試験装置の構成要素として、静電気放電の電荷量を測定する電荷量計（クーロン・メータ）を用いることが必要となっている。
【００４３】
そこで、このような必要性に対処するために、図１１に示した従来の静電破壊試験装置に電荷量計を付設したうえで、被測定デバイスの端子と充放電ピン５１との位置合わせを、容量変化検出回路６１を用いて行うとすると、装置の構成が複雑となってしまう。とくに、容量変化検出回路６１は、電子デバイスの破壊耐量の測定自体にとっては不可欠の構成要素ではないだけに、装置の構成が複雑となるのは問題である。
【００４４】
このように、図１１に示した容量変化検出回路６１を用いて、被測定デバイスの端子と充放電ピン５１との位置合わせを行う方法を、電荷量計を具備した最近の静電破壊試験装置に適用するとすれば、装置の構成が複雑となってしまい、コスト増を招くという解決すべき課題があった。
【００４５】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記課題を解決すべく本発明はなされたものである。そのために、本発明では、平行板の一方として例えば正方形に形成された導体を用いて電荷が蓄積する容量を形成したうえで、該導体に設けられた基準点の位置を例えば撮像素子により認識する。電荷量計が測定する電荷量の変化により検出される該導体のＸ軸方向およびＹ軸方向における各境界のそれぞれの座標値より、第１および第２の試験用ピンが該基準点にそれぞれ一致する各位置を求める。撮像素子などにより認識される該基準点の位置と、前記第１および第２の試験用ピンが該基準点にそれぞれ一致する各位置より、撮像素子などと第１および第２の試験用ピンとの相互位置関係を求める。これらが求められたならば、試験時において、撮像素子などにより被測定デバイスの端子の位置を認識してから、該相互位置関係を基にして第１および第２の試験用ピンの一方の位置を被測定デバイスの端子の位置に一致させる。以上のような手段を本発明では用いるようにした。
【００４６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図１ないし図１０により説明する。まず、本発明が適用される電子デバイスの静電破壊試験装置の構成概念を図１に示し説明する。なお、図１では、図１１における構成要素と同一の構成要素については、同じ符号を付している。
【００４７】
図１において、図１１に示した従来例の構成と異なるところは、Ａ／Ｄ変換器６３を介してコンピュータ６５と接続された、静電気放電の電荷量を測定する電荷量計１１を、プローブ部１０に配置する一方で、容量変化検出回路６１（図１１）と、これに接続されるスイッチＳＷ２および増幅器６２を配設していないことである。ここで、図１では、帯電電極７１に固定されたセットアップ治具２０が図示されている。このセットアップ治具２０は、被測定デバイスの端子と、充放電ピン５１あるいは電荷量計１１の測定ピン１２との位置合わせに用いるものである。これについては、後述する。
【００４８】
また、プローブ部１０は、Ｙ軸方向（図１上で紙面に垂直方向）およびＺ軸方向（図１上で上下方向）においてのみ移動し、セットアップ治具２０が、Ｘ軸方向（図１上で左右方向）において移動するようになっている。これは、位置合わせのための作業が終了した際に、帯電電極７１上に固定されたセットアップ治具２０を、プローブ部１０のカバー領域外に移動させて取り出し易くしたものである。移動分解能は、本実施の形態では、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向とも１０μｍ／１ステップである。その他の構成は、図１１に示した従来例の構成と同じである。
【００４９】
プローブ部１０に配置された電荷量計１１は、試験時の放電電荷量を測定するための針状の測定ピン１２を有し、この測定ピン１２は、上部グランド板１３に穿設された孔部を介して、上部グランド板１３の下方に突き出している。上部グランド板１３の構成は、図１１の上部グランド板５３と実質的に同一である。
【００５０】
この電荷量計１１は、図示されてはいない上下動機構により、測定ピン１２も一体として若干の距離だけ上下に移動して、測定ピン１２の先端の位置を変えられるようになっている。これは、電荷量計１１の測定ピン１２と充放電ピン５１のそれぞれの先端の位置を異なるものとすることにより、一方のピンを被測定デバイスの端子などに接触させるときに、これらに他方のピンが不用意に接触しないようにするためである。
【００５１】
以上のような構成の装置を用いて試験を行う方法は、図１１に示した従来例について説明した試験方法に加えて、電荷量計１１を用いての試験方法がある。すなわち、帯電した被測定デバイスの端子に電荷量計１１の測定ピン１２を接触させて、放電電荷量を測定する試験を行う方法である。この場合は、１回の試験が完了する毎に行う被測定デバイスについての特性試験の結果から、被測定デバイスの破壊耐量を放電電荷量に基づいて決定する。
【００５２】
このような本装置を用いての試験を行うに当たって、被測定デバイスの端子と、充放電ピン５１あるいは電荷量計１１の測定ピン１２との位置合わせが重要であることは、図１１に示した従来例の場合と同様である。そこで、本発明による被測定デバイスの端子と、充放電ピン５１あるいは電荷量計１１の測定ピン１２との位置合わせの方法について、説明する。
【００５３】
まず、充放電ピン５１、電荷量計１１の測定ピン１２、および撮像素子５２の光軸の中心点の位置関係の一例について、図２により説明する。ここで、図１では、充放電ピン５１と電荷量計１１の測定ピン１２は、Ｘ軸方向（図１上で左右方向）において並置されるように図示されている。このように図示したのは、説明の便宜のためであり、本実施の形態における両者の実際の位置関係は、図２に示すように、Ｙ軸方向（図１上で紙面に垂直方向）において並置されている。すなわち、充放電ピン５１と電荷量計１１の測定ピン１２は、座標系においてそのＸ座標は同じである。
【００５４】
図２において、充放電ピン５１と撮像素子５２の光軸の中心点ＯＡとの間の距離ＤOPは、20mmである。充放電ピン５１と電荷量計１１の測定ピン１２との間の距離ＤPPは、10mmである。三者の位置関係は、このように設定される。
【００５５】
そこで、装置を製作するうえで、三者の位置関係が、設定された通りに正確に実現され得るならば、被測定デバイスの端子に撮像素子５２の光軸の中心点ＯＡを一致させて、その位置の座標値をコンピュータ６５に登録した後、この中心点ＯＡとの間の距離ＤOP，ＤPPだけプローブ部１０および被測定デバイスを移動させれば、被測定デバイスの端子と、充放電ピン５１あるいは電荷量計１１の測定ピン１２との位置合わせができることになる。
【００５６】
しかし、装置の製作上、正確な位置関係を実現することは、実際問題としては、極めて困難である。 0.1mm以下の寸法精度を得ることは、困難である。また、撮像素子５２の光軸とＺ軸（図２上で紙面に垂直）との厳密な平行度を確保することも、困難である。すなわち、例えば 0.1mm程度の微細な被測定デバイスの端子寸法に対応できるだけの充分な精度を得ることができない。
【００５７】
その結果、被測定デバイスの端子に撮像素子５２の光軸の中心点ＯＡを一致させた後、設定された距離ＤOP，ＤPPだけプローブ部１０および被測定デバイスを移動させても、被測定デバイスの端子と、充放電ピン５１あるいは電荷量計１１の測定ピン１２との位置合わせを、正確には実現することができないことになる。
【００５８】
そこで、本発明では、被測定デバイスの端子と、充放電ピン５１あるいは電荷量計１１の測定ピン１２との位置合わせを的確に行うための手段として、図３に示すセットアップ治具２０を用いている。ここで、図３は、セットアップ治具２０の構成を示す、一部を切り欠いた斜視図である。
【００５９】
図３において、セットアップ治具２０は板状に形成され、絶縁体からなる絶縁板２１と、その下面に固着された、絶縁板２１よりは厚い金属板２２との二層構造になっている。このセットアップ治具２０の平面形状は、一辺の長さＳJ が例えば 110mmの正方形である。
【００６０】
絶縁板２１は平面形状がロ字状に形成され、その中央の空隙部には、絶縁板２１と同一の厚さのプリント基板２３が、嵌合するように固定されている。このプリント基板２３の平面形状は、一辺の長さＳP が例えば39mmの正方形である。
【００６１】
プリント基板２３の上面中央部には、平行斜線で示すように、金めっきなどが施された導体パターン２４が設けられており、これと下方の金属板２２とが平行板として電荷を蓄積する容量を形成することになる。導体パターン２４の形状は、例えば一辺の長さＳC が20mmの正方形である。また、この導体パターン２４の中央部には、円形の非めっき部分があり、ここには十字マークが描かれている。この十字マークの交点は、被測定デバイスの端子と、充放電ピン５１あるいは電荷量計１１の測定ピン１２との位置合わせのための基準点となるものである。
【００６２】
つぎに、以上のように構成されたセットアップ治具２０の用い方について、図４により説明する。
【００６３】
図４において、セットアップ治具２０における導体パターン２４中央部の十字マークの交点ＩＰは、この位置と一致する撮像素子５２の光軸の中心点ＯＡ（図２）の座標値（ＸOA，ＹOA）を読み取るために用いられる。
【００６４】
また、めっきが施された正方形の導体パターン２４は、これへの充放電ピン５１あるいは電荷量計１１の測定ピン１２の接触位置を、各矢印Ａ，Ｂが示す方向に移動させて、導体パターン２４のＸ軸方向（図４上で左右）の境界Ｘａ，Ｘｂすなわちめっき部分（導体部）と非めっき部分（絶縁部）との境目の各Ｘ座標を求めるために用いられる。
【００６５】
同様に、各矢印Ｃ，Ｄが示す方向に該接触位置を移動させて、導体パターン２４のＹ軸方向（図４上で上下）の境界Ｙａ，Ｙｂの各Ｙ座標を求めるために用いられる。
【００６６】
図５から図１０は、セットアップ治具２０を用いての図１に示した装置による、被測定デバイスと、充放電ピン５１あるいは電荷量計１１の測定ピン１２との位置合わせのためのコンピュータ６５（図１）の制御動作の流れを示すフローチャートである。
【００６７】
図５において、装置は既に動作を開始しており、キー・ボードなどの入力装置からの入力信号に基づいて、セットアップ治具２０をＸ軸方向において移動させるとともに、プローブ部１０をＹ軸方向において移動させ、さらにＺ軸方向の移動によりピント調節を行って、セットアップ治具２０における導体パターン（図において単に「パターン」という）２４の十字マークの交点ＩＰに、撮像素子５２の光軸の中心点ＯＡ（モニタ画面上の十字マークの交点）を合わせる（Ｓ１）。
【００６８】
十字マークの交点ＩＰに、撮像素子５２の光軸の中心点ＯＡが合わせられたならば、その位置の座標値（ＸOA，ＹOA）を読み取り記憶する（Ｓ２）。
【００６９】
ついで、充放電ピン５１が、導体パターン２４のほぼ中央（図４上で矢印ＡまたはＢの始点付近）に位置するように、入力装置からの入力信号に基づいて、プローブ部１０をＹ軸方向に、セットアップ治具（図において単に「治具」という）２０をＸ軸方向において移動する（Ｓ３）。
【００７０】
そこで、Ｚ軸駆動部６８を駆動させてプローブ部１０を下降させ、充放電ピン５１を導体パターン２４に接触させたうえで（Ｓ４）、セットアップ治具２０をＸ軸方向において移動させて、導体パターン２４のＸ軸方向におけるそれぞれの境界Ｘａ，Ｘｂの各Ｘ座標Ｘ11，Ｘ12を求める（Ｓ５）。
【００７１】
各Ｘ座標Ｘ11，Ｘ12が求められたならば、充放電ピン５１が導体パターン２４における十字マークの交点ＩＰと一致する位置のＸ座標ＸCPを、次式により求める（Ｓ６）。
ＸCP＝（Ｘ11＋Ｘ12）／２
【００７２】
ついで、充放電ピン５１が導体パターン２４のほぼ中央（図４上で矢印ＣまたはＤの始点付近）に位置するように、入力装置からの入力信号に基づいて、プローブ部１０をＹ軸方向に、セットアップ治具２０をＸ軸方向において移動する（Ｓ７、図６）。
【００７３】
そこで、Ｚ軸駆動部６８を駆動させてプローブ部１０を下降させ、充放電ピン５１を導体パターン２４に接触させたうえで（Ｓ８）、プローブ１０をＹ軸方向において移動させ、導体パターン２４のＹ軸方向におけるそれぞれの境界Ｙａ，Ｙｂの各Ｙ座標Ｙ11，Ｙ12を求める（Ｓ９）。
【００７４】
各Ｙ座標Ｙ11，Ｙ12が求められたならば、充放電ピン５１が導体パターン２４における十字マークの交点ＩＰと一致する位置のＹ座標ＹCPを、次式により求める（Ｓ１０）。
ＹCP＝（Ｙ11＋Ｙ12）／２
【００７５】
充放電ピン５１が導体パターン２４における十字マークの交点ＩＰと一致する位置のＸ座標ＸCPとＹ座標ＹCPが得られたならば、電荷量計１１の測定ピン１２が導体パターン２４のほぼ中央（図４上で矢印ＡまたはＢの始点付近）に位置するように、入力装置からの入力信号に基づいて、プローブ部１０をＹ軸方向に、セットアップ治具２０をＸ軸方向において移動する（Ｓ１１）。
【００７６】
そこで、Ｚ軸駆動部６８の駆動によりプローブ部１０を下降させて、測定ピン１２を導体パターン２４に接触させたうえで（Ｓ１２）、セットアップ治具２０をＸ軸方向において移動させ、導体パターン２４におけるＸ軸方向におけるそれぞれの境界Ｘａ，Ｘｂの各Ｘ座標Ｘ21，Ｘ22を求める（Ｓ１３、図７）。
【００７７】
各Ｘ座標Ｘ21，Ｘ22が求められたならば、測定ピン１２が導体パターン２４における十字マークの交点ＩＰと一致する位置のＸ座標ＸMPを、次式により求める（Ｓ１４）。
ＸMP＝（Ｘ21＋Ｘ22）／２
【００７８】
ついで、測定ピン１２が導体パターン２４のほぼ中央（図４上で矢印ＣまたはＤの始点付近）に位置するように、入力装置からの入力信号に基づいてプローブ部１０をＹ軸方向に、セットアップ治具２０をＸ軸方向において移動する（Ｓ１５）。
【００７９】
そこで、プローブ部１０を下降させて、測定ピン１２を導体パターン２４に接触させたうえで（Ｓ１６）、プローブ１０をＹ軸方向において移動させ、導体パターン２４のＹ軸方向におけるそれぞれの境界Ｙａ，Ｙｂの各Ｙ座標Ｙ21，Ｙ22を求める（Ｓ１７）。
【００８０】
各Ｙ座標Ｙ21 Ｙ22が求められたならば、測定ピン１２が導体パターン２４に おける十字マークの交点ＩＰと一致する位置のＹ座標ＹMPを、次式により求める（Ｓ１８）。
ＹMP＝（Ｙ21＋Ｙ22）／２
【００８１】
以上より、被測定デバイスの端子と、充放電ピン５１あるいは電荷量計１１の測定ピン１２との位置合わせに必要な位置情報である各座標値（ＸOA，ＹOA），（ＸCP，ＹCP），（ＸMP，ＹMP）が得られたので、プローブ部１０を上昇させて（Ｓ１９）、作業を終了する。
【００８２】
図８および図９は、導体パターン２４の十字マークの交点ＩＰに、充放電ピン５１を一致させるための、導体パターン２４のＸ軸方向における各境界Ｘａ，ＸｂのそれぞれのＸ座標Ｘ11，Ｘ12を求めるステップＳ５（図５）の作業の流れの詳細を示すものである。以下では、説明を簡単にするため、図４上で右側の境界ＸａのＸ座標Ｘ11を求める作業についてのみ説明する。
【００８３】
図８において、まず、プローブ部１０における充放電ピン５１に接続されたスイッチＳＷ１を開放にする（Ｓ２１）。この状態で、プローブ部１０を下降させて、セットアップ治具２０のプリント基板（図において単に「基板」という）２３の表面に、充放電ピン５１の先端を接触させる（Ｓ２２）。
【００８４】
そこで、高電圧電源Ｅの出力電圧を例えば２００Ｖに設定し（Ｓ２３）、これに接続されたスイッチＳＷ３を閉じる（Ｓ２４）。その後、プローブ部１０におけるスイッチＳＷ１を閉じる（Ｓ２５）。ここで、充放電ピン５１がプリント基板２３の導体パターン２４に接触した場合は、導体パターン２４と、その下方の金属板２２（図３）との間に形成される容量ＣJIG に２００Ｖで充電される。導体パターン２４のない部分に接触した場合は、容量ＣJIG には充電されない。
【００８５】
その後、プローブ部１０を上昇させて充放電ピン５１をプリント基板２３の表面より離す（Ｓ２６）。ついで、プローブ部１０において電荷量計１１のみを、そのセット位置を下げることにより下降させる（Ｓ２７）。その後、プローブ部１０全体を下降させて、電荷量計１１の測定ピン１２の先端をプリント基板２３の表面に接触させる（Ｓ２８、図９）。
【００８６】
そこで、電荷量計１１により測定される電荷量Ｑが２００ＣJIG か否かが問われる（Ｓ２９）。電荷量計１１の測定ピン１２が導体パターン２４に接触する前に、ステップＳ３またはステップＳ５，ステップＳ３３で決められたＸ座標において充放電ピン５１が導体パターン２４に接触していれば、容量ＣJIG は充電されているので、電荷量計１１の測定ピン１２が導体パターン２４に接触したときに電荷量計１１が測定する電荷量は、極めて少ない。
【００８７】
これに対して、ステップＳ３またはステップＳ５，ステップＳ３３で決められたＸ座標において充放電ピン５１が導体パターン２４に接触していなければ、容量ＣJIG は充電されていないので、電荷量計１１は、高電圧電源Ｅからの印加電圧２００Ｖに充電するまでの電荷量Ｑ（＝２００ＣJIG ）を測定する。すなわち、電荷量計１１の測定結果により、導体パターン２４への充放電ピン５１の接触の有無を判定することができ、したがって、導体パターン２４の境界を検出することができる。
【００８８】
ステップＳ２９において、電荷量計１１により測定された電荷量Ｑが２００ＣJIG でない場合は（Ｓ２９ＮＯ）、ステップＳ３またはステップＳ５，ステップＳ３３で決められたＸ座標において充放電ピン５１は導体パターン２４に接触しており、導体パターン２４の右側の境界Ｘａは検出されていないので、プローブ部１０を上昇させて電荷量計１１の測定ピン１２を導体パターン２４より離し（Ｓ３０）、セットアップ治具２０および電荷量計１１を初期化する（Ｓ３１）。
すなわち、導体パターン２４と、その下方の金属板２２との間に形成される容量ＣJIG は充電されたままであるので、充放電ピン５１を導体パターン２４に接触させたうえで、高電圧電源Ｅの出力電圧を０Ｖとし、各スイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ４を閉じる除電操作を行う。あわせて、電荷量計１１内部に蓄積された電荷を放電して、電荷量計１１をリセットしておく。
【００８９】
セットアップ治具２０および電荷量計１１が初期化されたならば、各スイッチＳＷ３，ＳＷ４を開放にしたうえで（Ｓ３２）、セットアップ治具２０をＸ軸のマイナス方向（図４上で左方向）に１ステップ移動させることにより測定点を移動し（Ｓ３３）、ステップＳ２１（図８）からの作業を繰り返す。
【００９０】
ステップＳ２９において、電荷量計１１により測定された電荷量Ｑが２００ＣJIG である場合は（Ｓ２９ＹＥＳ）、充放電ピン５１は導体パターン２４には接触しておらず、導体パターン２４の右側の境界Ｘａが検出されたので、そのＸ座標Ｘ11を読み取って記憶する（Ｓ３４）。そして、プローブ部１０を上昇させたうえで（Ｓ３５）、セットアップ治具２０および電荷量計１１を初期化して（Ｓ３６）、作業を終了する。
【００９１】
以上が、導体パターン２４における右側の境界ＸａのＸ座標Ｘ11を求めるための手順であるが、左側の境界ＸｂのＸ座標Ｘ12は、上述したところと同様にして求められるので、その説明は省略する。ただし、測定のスタート位置は、図４の矢印Ｂの始点付近であり、セットアップ治具２０の移動方向は、Ｘ軸のプラス方向（図４上で右方向）である。
【００９２】
また、導体パターン２４のＹ軸方向におけるそれぞれの境界Ｙａ，Ｙｂの各Ｙ座標Ｙ11，Ｙ12を求めるステップＳ９（図６）の作業の流れの詳細も、図８および図９により説明したところと同様であるので、その説明は省略する。ただ、この場合は、測定のスタート位置が、図４の矢印Ｃ，Ｄの始点付近である点と、電荷量計１１および充放電ピン５１が配置されたプローブ部１０を、Ｙ軸方向に移動させることにより、各境界Ｙａ，Ｙｂを検出する点が異なる。
【００９３】
図１０は、導体パターン２４の十字マークの交点ＩＰに、電荷量計１１の測定ピン１２を一致させるための、導体パターン２４のＸ軸方向における各境界Ｘａ，ＸｂのそれぞれのＸ座標Ｘ21，Ｘ22を求めるステップＳ１３（図６）の作業の流れの詳細を示すものである。ここでは、説明を簡単にするため、図４上で右側の境界ＸａのＸ座標Ｘ21を求める作業についてのみ説明する。
【００９４】
図１０において、充放電ピン５１および電荷量計１１の測定ピン１２を、セットアップ治具２０の表面に接触させない状態で、各スイッチＳＷ１およびＳＷ４を開放したまま、スイッチＳＷ３を閉じ（Ｓ４１）、高電圧電源Ｅの出力電圧を例えば２００Ｖに設定する（Ｓ４２）。ついで、電荷量計１１の測定ピン１２を、プリント基板（図において単に「基板」という）２３の表面に接触させる（Ｓ４３）。
【００９５】
そこで、電荷量計１１により測定される電荷量Ｑが２００ＣJIG か否かが問われる（Ｓ４４）。測定された電荷量Ｑが２００ＣJIG である場合は（Ｓ４４ＹＥＳ）、電荷量計１１の測定ピン１２は導体パターン２４に接触しており、導体パターン２４の右側の境界Ｘａは検出されていないので、プローブ部１０を上昇させて電荷量計１１の測定ピン１２を導体パターン２４より離す（Ｓ４５）。そして、セットアップ治具２０および電荷量計１１を初期化し（Ｓ４６）、ついで各スイッチＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ４を開放したうえで（Ｓ４７）、セットアップ治具２０をＸ軸のマイナス方向（図４上で左方向）に１ステップ移動させることにより測定点を移動し（Ｓ４８）、ステップＳ４１からの作業を繰り返す。
【００９６】
ステップＳ４４において、電荷量計１１により測定される電荷量Ｑが２００ＣJIG でない場合は（Ｓ４４ＮＯ）、電荷量計１１の測定ピン１２は、導体パターン２４には接触しておらず、導体パターン２４の右側の境界Ｘａが検出されたので、そのＸ座標Ｘ21を読み取って記憶する（Ｓ４９）。そして、プローブ部１０を上昇させたうえで（Ｓ５０）、セットアップ治具２０および電荷量計１１を初期化して（Ｓ５１）、作業を終了する。
【００９７】
以上が、導体パターン２４における右側の境界ＸａのＸ座標Ｘ21を求めるための手順であるが、左側の境界ＸｂのＸ座標Ｘ22は、上述したところと同様にして求められるので、その説明は省略する。ただし、セットアップ治具２０の移動方向は、Ｘ軸のプラス方向（図４上で右方向）である。
【００９８】
また、導体パターン２４のＹ軸方向におけるそれぞれの境界Ｙａ，Ｙｂの各Ｙ座標Ｙ21，Ｙ22を求めるステップＳ１７（図７）の作業の流れの詳細も、図１０により説明したところと同様であるので、その説明は省略する。ただ、この場合は、電荷量計１１が配置されたプローブ部１０を、Ｙ軸方向に移動させることにより、各境界Ｙａ，Ｙｂを検出する点が異なる。
【００９９】
以上のようにして、
▲１▼撮像素子５２の光軸の中心点ＯＡが導体パターン２４中央部の十字マークの交点ＩＰと一致する位置の座標値（ＸOA，ＹOA）
▲２▼充放電ピン５１が該十字マークの交点ＩＰと一致する位置の座標値（ＸCP，ＹCP）
▲３▼電荷量計１１の測定ピン１２が該十字マークの交点ＩＰと一致する位置の座標値（ＸMP，ＹMP）
をそれぞれ求めることができる。
【０１００】
これらの実測値である座標値（ＸOA，ＹOA），（ＸCP，ＹCP），（ＸMP，ＹMP）が求められれば、撮像素子５２の光軸の中心点ＯＡ、充放電ピン５１および電荷量計１１の測定ピン１２の三者の相互位置関係は、Ｘ軸およびＹ軸の駆動系における位置決め機構の分解能（例えば10μｍ）と同じ分解能で計算することができる。
【０１０１】
すなわち、撮像素子５２の光軸の中心点ＯＡと、電荷量計１１の測定ピン１２との位置関係Ａは、各座標値（ＸOA，ＹOA），（ＸMP，ＹMP）から直ちに計算することができる。また、充放電ピン５１と電荷量計１１の測定ピン１２との位置関係Ｂも、各座標値（ＸCP，ＹCP），（ＸMP，ＹMP）から直ちに計算することができる。撮像素子５２の光軸の中心点ＯＡと充放電ピン５１との位置関係Ｃは、各位置関係Ａ，Ｂから計算により求めることができる。
【０１０２】
その結果、試験を行う際に、撮像素子５２により被測定デバイスの端子の位置を目視観測して、その位置の座標値をコンピュータ６５に知らせれば、この座標値を基にしてコンピュータ６５が計算をし、Ｘ軸駆動部６６およびＹ軸駆動部６７の動作を制御することにより、充放電ピン５１あるいは電荷量計１１の測定ピン１２を、被測定デバイスの端子に正確に位置合わせをして接触させることができる。
【０１０３】
この位置合わせのための位置情報である各座標値（ＸOA，ＹOA），（ＸCP，ＹCP），（ＸMP，ＹMP）は、一度コンピュータに記憶させておけば、撮像素子５２、充放電ピン５１および電荷量計１１の位置関係を変更する修理や改造、充放電ピン５１あるいは電荷量計１１の測定ピン１２の交換を行わない限り、位置合わせ用の位置情報として有効に用いることができる。
【０１０４】
なお、以上においては、導体パターン２４が正方形の形状である場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、長方形、菱形さらには円など、左右および上下ともに対称である形状であれば、本発明は適用され得るものである。
【０１０５】
また、導体パターン２４の各境界Ｘａ，Ｘｂ，Ｙａ，Ｙｂを検出する場合の駆動系の移動ステップが、一定値（１０μｍ）に固定されている場合について説明したが、本発明は、これに限られない。作業の効率性を重視するのであれば、例えば、移動ステップを大きな値から徐々に小さな値になるように設定して、Ｘ軸およびＹ軸方向の移動距離を少しずつ短くする逐次比較方式を用いるようにしてもよい。
【０１０６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によるならば、電荷量計を付加した電子デバイスの静電破壊試験装置において、従来例におけるように、被測定デバイスの端子と試験用ピンとの位置合わせのために、電子デバイスの静電破壊試験装置にとって本来不可欠の構成要素ではない容量変化検出回路を付設する必要がない。すなわち、試験装置としての構成を複雑とすることなく、したがってコスト増を招くことなく、被測定デバイスの端子と試験用ピンとの位置合わせを正確に行うことができる。
【０１０７】
また、セットアップ治具が移動するＸ軸とプローブ部が移動するＹ軸との直交度および撮像素子の光軸とＺ軸との平行度を比較的粗く製作したとしても、被測定デバイスと試験用ピンとの位置合わせを正確に行うことが可能である。Ｘ軸とＹ軸との直交度は、セットアップ治具の導体パターンにおける直交する２辺に沿って、Ｘ軸方向のみまたＹ軸方向のみに撮像素子を平行移動させることにより、直交度のずれの有無を確認することができる。
【０１０８】
また、撮像素子とＺ軸との平行度は、セットアップ治具の導体パターン中央の十字マークの交点に、撮像素子の光軸の中心点（モニター画面に表示の十字マークの交点）を合わせた後、プローブ部を上下に移動させ、モニター画面上で導体パターン中央の十字マークの交点が移動しないかどうかで確認することができる。すなわち、このような簡単な確認方法により、装置の駆動系のＸ軸方向とＹ軸方向との直交度および撮像素子の光軸の中心点とＺ軸との平行度をテストすれば、半導体集積回路の微細な端子にも試験用ピンを正確に接触させることができる。したがって、本発明が電子デバイスの静電破壊試験においてもたらす効果は、極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す構成概念図である。
【図２】図１に示した撮像素子の光軸の中心点と充放電ピンと電荷量計の測定ピンの位置関係の一例を説明するための説明図である。
【図３】図１に示したセットアップ治具の構成を示す、一部を切り欠いた斜視図である。
【図４】図１に示したセットアップ治具の用い方を説明するための説明図である。
【図５】図１に示した静電破壊装置における撮像素子の光軸の中心点、充放電ピンおよび電荷量計の測定ピンの位置情報を求めるための動作を示すフローチャートである。
【図６】図５とともに、図１に示した静電破壊装置における撮像素子の光軸の中心点、充放電ピンおよび電荷量計の測定ピンの位置情報を求めるための動作を示すフローチャートである。
【図７】図５および図６とともに、図１に示した静電破壊装置における撮像素子の光軸の中心点、充放電ピンおよび電荷量計の測定ピンの位置情報を求めるための動作を示すフローチャートである。
【図８】図５中の１ステップの詳細を示すフローチャートである。
【図９】図８とともに図５中の１ステップの詳細を示すフローチャートである。
【図１０】図６中の１ステップの詳細を示すフローチャートである。
【図１１】従来例の構成を示す構成概念図である。
【図１２】図１１に示した充放電ピンと被測定デバイスの端子との位置合わせに用いる平行平板コンデンサの構成を示す構成図である。
【符号の説明】
１０ プローブ部
１１ 電荷量計
１２ 測定ピン
１３ 上部グランド板
２０ セットアップ治具
２１ 絶縁板
２２ 金属板
２３ プリント基板
２４ 導体パターン
５０ プローブ部
５１ 充放電ピン
５２ 撮像素子
５３ 上部グランド板
６１ 容量変化検出回路
６２ 増幅器
６３ Ａ／Ｄ変換器
６４ インタフェース回路
６５ コンピュータ
６６ Ｘ軸駆動部
６７ Ｙ軸駆動部
６８ Ｚ軸駆動部
７１ 帯電電極
７２ 高抵抗体
８０ 平行平板コンデンサ
８１ａ，８１ｂ，８２，８３ 金めっきパターン
Ｅ 高電圧電源
ＩＰ 交点
ＯＡ 中心点
Ｒ 抵抗
ＳＷ１〜ＳＷ４ スイッチ
Claims (1)
- 被測定デバイスの帯電電圧および帯電した被測定デバイスからの放電電荷量のうちの一方から前記被測定デバイスの静電気放電に対する破壊耐量を測定するための静電破壊試験において、
平行板（２２，２３）の一方の面に部分的に左右および上下ともに対称に形成された導体（２４）を用いた、電荷が蓄積する容量を形成するための容量形成手段における前記導体に設けられた基準点（ＩＰ）の位置を位置認識手段により認識し（５２，６５）、
前記帯電した被測定デバイスからの放電電荷量の測定に用いる電荷量測定手段（１１）が測定する電荷量の変化により検出される前記導体のＸ軸方向およびＹ軸方向における各境界（Ｘａ，Ｘｂ，Ｙａ，Ｙｂ）のそれぞれの座標値より、前記電荷量測定手段における電荷量測定用の第１の試験用ピン（１２）および前記被測定デバイスの充放電用の第２の試験用ピン（５１）が前記基準点にそれぞれ一致する各位置を求め、
前記位置認識手段により認識される前記基準点の位置と前記第１および第２の試験用ピンが前記基準点にそれぞれ一致する各位置より、前記位置認識手段と前記第１および第２の試験用ピンとの相互位置関係を求め、
前記位置認識手段により前記被測定デバイスの端子の位置を認識してから前記相互位置関係より前記第１および第２の試験用ピンの一方の位置を前記被測定デバイスの端子の位置に一致させる
電子デバイスの静電破壊試験装置の試験用ピンの位置合わせ方法。
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