JPH0643223A - Ｅｂ型ｉｃテスタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 ＥＢ型ＩＣテスタの真空維持性能を高める。 【構成】 電子ビーム照射装置１０を載せた支持台２０
に開けられた円孔２２から下方に電子ビーム照射面１１
が露出され、その下方においてテストヘッド４０上に取
り付けられたパフォーマンスボード２５の上に有底円筒
状部材６０がその開口を電子ビーム照射面１１と対向さ
せて配置される。有底円筒状部材６０の上端にリング状
配線基板５３が載せられ、それを挟んでリング状気密接
続機構７０が設けられる。リング状気密接続機構は支持
台に気密に接続され、電子ビーム照射面と対向する空間
と有底円筒状部材６０の内部を真空に保持する。リング
状気密接続機構７０の内側に周縁部が保持された験体支
持板５１が設けられ、その上に被試験ＩＣを装着するＩ
Ｃソケット５２が取り付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は被試験ＩＣのチップ面
に電子ビームを照射し、チップ面に形成された集積回路
の導体から放出される二次電子の量を計測し、この二次
電子の量の計測結果から集積回路内部の電位分布を画像
としてモニタに映出し、不良個所の発見或は不良解析等
に利用するＥＢ型（エレクトロン・ビーム型）ＩＣテス
タに関する。

【０００２】

【従来の技術】図６に従来のＥＢ型ＩＣテスタの概略の
構造を示す。図中１０は電子ビーム照射装置を示す。こ
の電子ビーム照射装置１０は鏡筒と呼ばれる真空容器を
具備し、この真空容器内に図示してない電子銃、加速電
極、集束コイル、偏向コイル等が装着され電子ビームが
下面１１から照射される。従って下面１１を電子ビーム
照射面と称することにする。

【０００３】電子ビーム照射装置１０は可動自在に支持
された支持台２０に搭載されている。支持台２０はこの
例では支柱３０に支持され、支柱３０を軸として旋回で
きる。この旋回動作によって電子ビーム照射装置１０は
ＩＣテスタを構成するテストヘッド４０の上部から排除
することができ、験体支持板５１上のＩＣソケット５２
への被試験ＩＣの着脱操作を上方から行うことができる
構造となっている。また支持台２０は支柱３０に沿って
上下方向に移動できるように支持される。尚、電子ビー
ム照射装置１０は、支持台２０に装着したＸ−Ｙ駆動ス
テージ１２に搭載され、支持台２０上においてＸ−Ｙ方
向に移動でき、電子ビームの照射点をＸ−Ｙ方向に移動
することができるように構成されている。

【０００４】支持台２０は内部に空胴部２１を有し、こ
の空胴部２１に電子ビーム照射装置１０の電子ビーム照
射面１１が挿入される。電子ビーム照射面１１と対向し
て支持台２０の底板に円孔２２が形成され、この円孔に
テストヘッド４０へ接続するための円筒体２３Ａが嵌着
される。円筒体２３Ａの下面側にバリヤボードと呼ばれ
る絶縁板２３Ｂが装着され、この絶縁板２３Ｂによって
空胴部２１と円筒体２３Ａの内部が密封され真空に保た
れる。

【０００５】電子ビーム照射面１１と対向して被試験Ｉ
Ｃ５０が配置される。被試験ＩＣ５０は験体支持板５１
の上面中央に取り付けられたＩＣソケット５２に装着さ
れ、このＩＣソケットの各端子に接続された配線導体が
験体支持板５１の裏面側に形成され、放射方向に延長さ
れて験体支持板５１の周縁部に設けた図示してない接触
パッドに接続される。これらの接触パッドに対し支柱５
４の頂面に支持された接続ボード５３に植接されたポゴ
ピンと呼ばれる弾性接触子５３Ａが弾性的に圧接されて
いる。

【０００６】接続ボード５３の弾性接触子５３Ａとバリ
ヤボード２３Ｂに貫通して植設された導体ピン２３Ｃと
の間は例えば同軸ケーブルのようなインピーダンス整合
がとれたケーブル２４で接続される。バリヤボード２３
Ｂの導体ピン２３Ｃとパフォーマンスボード２５上の図
示してない接触パッド間は接続ボード５５に植設された
上下に突出する弾性接触子５５Ａにより弾性的に接続さ
れ、パフォーマンスボード２５上の接触パッドはテスト
ヘッド４０に接続されている。従って円筒体２３Ａとそ
の内側に配置された験体支持板５１、接続ボード５３、
支柱５４等はパフォーマンスボード２５上に支持されて
おり、支持台２０が円筒体２５Ａから切り離されて横方
向に移動された状態で被試験ＩＣ５０が験体支持板５１
上のＩＣソケット５２に装着される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】同軸ケーブル２４が配
置される円筒体２３Ａ内は真空に引かれるが同軸ケーブ
ルは一般に真空中に配置されるとガスを発生し、空胴部
２１内の真空度を悪化させる欠点がある。また支持台２
０とテストヘッド４０との間は円筒体２３Ａによって機
械的に連結固定されるからテストヘッド４０に設けられ
る空冷用のファンモータ等の振動が支持台２０に伝達さ
れ、この振動によって電子ビームの照射位置が震え、検
出２次電子による集積回路の電位分布像の解像度が悪く
なる欠点がある。

【０００８】更に支持台２０は円筒体２３Ａの上端に気
密に接続され、パフォーマンスボード２５に対する高さ
が固定されているので、験体支持板５１に対する電子ビ
ーム照射面１１の高さも固定される。そのため被試験Ｉ
Ｃ５０と電子ビーム照射面１１との間の間隔Ｚ（これを
ワーキングディスタンスと呼ぶ）が固定となり、調整す
ることができない欠点がある。よって被試験ＩＣ５０の
厚み、ＩＣソケットの厚み等が変っても２次電子検出解
像度が最大となるようにワーキングディスタンスを調整
できないから、常に最良の解像度の状態で試験を行なう
ことができない欠点が有る。また円筒体２２の下側をバ
リヤボード２３Ｂによって閉塞したが、バリヤボード２
３Ｂの真空封止の信頼性が悪い欠点がある。

【０００９】この発明の第１の目的は電子ビーム照射部
の真空度が劣化しにくいＥＢ型ＩＣテスタを提供するこ
とである。この発明の第２の目的は、第１の目的を達成
すると共に電子ビーム照射面と被試験ＩＣ間のワーキン
グディスタンスを調整できるＥＢ型ＩＣテスタを提供す
ることである。

【００１０】この発明の第３の目的は、第１の目的を達
成すると共にテストヘッドからの振動が被試験ＩＣ及び
電子ビーム照射装置に伝わりにくいＥＢ型ＩＣテスタを
提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】第１の目的を達成するこ
の発明では、電子ビーム照射装置の電子ビーム照射面を
覆うように有底円筒状部材を設ける。有底円筒状部材を
電子ビーム照射面に覆せることによって有底円筒状部材
によって形成される空室が真空とされる。有底円筒状部
材の胴部分にシール面を設け、このシール面を通じてリ
ング状の配線基板が有底円筒状部材の内側から外側に突
出するように配置される。有底円筒状部材の内側部分の
リング状の配線基板には弾性接触子が多数植設され、こ
の弾性接触子が験体支持板に形成された接触パッドに接
触し、験体支持板に搭載した被試験ＩＣの端子をリング
状の配線基板の配線を通して有底円筒状部材の外部に電
気的に導出する。リング状の配線基板を介して有底円筒
状部材の外側に電気的に導出した被試験ＩＣの端子を有
底円筒状部材の外側においてケーブルによってパフォー
マンスボードに接続する。

【００１２】従ってこの構造により験体支持板とパフォ
ーマンスボードとの間を電気的に接続するケーブルを真
空中に配置しなくて済む。よって真空中にケーブルから
出るガスが放出されないから、電子ビーム照射部分の真
空度を劣化させる欠点が解消される。第２の目的を達成
するこの発明のＥＢ型ＩＣテスタにおいては、更に有底
円筒状部材の底部にパフォーマンスボードを弾性的に圧
接させてテストヘッドと電子ビーム照射装置との間を連
結する。この連結構造によればテストヘッドと電子ビー
ム照射装置との間は振動が伝わりにくい特性が得られ
る。よって検出２次電子像の分解能の向上を達すること
ができる効果が得られる。

【００１３】第３の目的を達成するこの発明では有底円
筒状部材を上下動させるワーキングディスタンス調整手
段を設ける。このワーキングディスタンス調整手段によ
って有底円筒状部材を上下方向に移動させることにより
験体支持板も有底円筒状部材と共に上下動する。この結
果、被試験ＩＣを電子ビーム照射面に対して接近離間方
向に移動させることができるから被試験ＩＣの厚み、或
はＩＣソケットの厚みが変わっても常に所望の状態つま
りワーキングディスタンスＺを所望の状態に設定するこ
とができる。よって常に最良の解像度で試験を行なうこ
とができる利点が得られる。

【００１４】

【実施例】図１にこの発明によるＥＢ型ＩＣテスタの実
施例の全体を簡略化して示し、図２にその主要部を拡大
して詳細に示す。図中１０は電子ビーム照射装置、２０
はこの電子ビーム照射装置１０を支持する支持台を示
す。支持台２０は支柱３０によって旋回自在に支持さ
れ、また支柱３０に設けた上下調整機構によって支持台
２０の位置を上下方向に移動させ調整できるように構成
される。従って、必要に応じて電子ビーム照射装置１０
を験体支持板５１の上方から排除することができる。勿
論、支柱３０とそれに設けられる上下調整機構は電子ビ
ーム照射装置１０とテストヘッド４０との間の相対位置
を移動できるものであれば良く、従って、電子ビーム照
射装置１０を床に固定し、テストヘッド４０側を支柱に
移動可能に取り付けても良い。

【００１５】支持台２０の中央には円孔２２が形成さ
れ、この円孔２２に電子ビーム照射装置１０の先端部、
即ち電子ビーム照射面１１が挿入される。電子ビーム照
射面１１の周囲及び対向空間は図示してない真空装置に
より真空にされる空胴部２１が形成されている。円孔２
２を塞ぐように有底円筒状部材６０がが配置される。有
底円筒状部材６０は円筒体６１の下端を底面６２で一体
に閉塞した構成とされる。有底円筒部材６０の低面に後
述するように弾性体を介してパフォーマンスボード２５
が取り付けられている。有底円筒状部材６０と支持台２
０とは、空洞部２１及び有底円筒状部材６０の内部を真
空状態に保持するために気密接続機構７０によって連結
される。この発明では図２に詳細に示すように気密接続
機構７０は支持台２０を有底円筒状部材６０に対して上
下方向に移動自在に連結し、被試験ＩＣ５０の位置を電
子ビーム照射面１１に対して進退させ、ワーキングディ
スタンスＺを調整するワーキングディスタンス調整機構
を有している。

【００１６】図２に示すように、気密接続機構７０は外
周面にネジが切られた逆Ｕ字状断面を有するネジリング
２７と、それに螺合するリング状ナット６３と、ネジリ
ング２７のＵ字内に収納されたリング状溶接部ローズ６
４と、これらネジリング２７、部ローズ６４、を載せる
ブリム６６Ａを有するハット部材６６とから構成され
る。

【００１７】支持台２０の下面に気密に固定された断面
がＬ字状のリング部材２０Ｌの下面と雄ネジリング２７
との間にはオーリング２８が介挿され、互いに気密に結
合される。雄ネジリング２７の凹溝部分にリング状熔接
ベローズ６４を収納する。熔接ベローズ６４は周知のよ
うにバネ性を持つ帯状リングを外側と内側を交互に熔接
すると共に上端側と下端側に固定リング板６４Ａと６４
Ｂを熔接して構成される。上側の固定リング板６４Ａは
雄ネジリング２７にオーリング２９を介して圧接され、
下側の固定リング板６４Ｂはオーリング６５を介してハ
ット部材６６のブリム６６Ａに圧接される。ハット部材
６６の天井には円筒部６１とほぼ同じ直径の穴が開けら
れており、半径方向内側に突出したフランジ部６６Ｂを
形成している。有底円筒状部材６０の円筒部６１の上部
に径が拡大された拡大径部６１Ａが形成され、その上端
とハット部材６６のフランジ部６６Ｂとの間にリング状
配線基板５３が挟まれ、シール部材６７により接続部が
気密に保持される。このような構造によって有底円筒状
部材６０の内側と空洞部２１が外部から気密に封じら
れ、空洞部２１と有底円筒状部材６０の内部を真空に引
くことができる。

【００１８】リング状ナット６３の下端には半径方向内
側に突起６３Ａが設けられ、この突起６３Ａがブリム６
６Ａの周縁部上面と回転自在に摺動係合し、ワーキング
ディスタンス調整機構を構成する。リング状ナット６３
を回転操作するとネジリング２７は上向又は下向に移動
する。ネジリング２７の移動に追従して支持台２０も上
向又は下向に移動する。このとき固定リング６４Ｂは雄
ネジリング２７の凹溝内を上下にスライドし、熔接ベロ
ーズ６４を伸縮させる。テストヘッド４０がパフォーマ
ンスボード２５から離れた場所に配置され、ケーブルで
接続されている場合には、リング状ナット６３を回すこ
とによって有底円筒状部材６０が上下に移動することに
なる。

【００１９】ハット部材６６のフランジ部６６Ｂの上に
験体支持板５１が載せられ、その周縁部は弾性体を介し
て断面がＬ字状のリング６８により固定される。験体支
持板５１は多層配線基板により形成され、中央に実装さ
れたＩＣソケット５２の各端子が多層に積層形成された
図示してない配線導体に接続される。この配線導体が験
体支持板５１の周縁に延長され、験体支持板５１の周縁
部にてスルーホールを通じて下面に導出され、下面に形
成した接触パッドに接続される。

【００２０】拡大径部６１Ａの内側部分のリング状配線
基板５３にはポゴピンと呼ばれる弾性接触子５３Ａが植
設され、この弾性接触子５３Ａの弾性接点が験体支持板
５１の下面に形成した上述の接触パッドに接触し、ＩＣ
ソケット５２の各端子をリング状配線基板５３に接続す
る。リング状配線基板５３も多層配線基板が用いられ
る。弾性接触子５３Ａは多層構造の配線導体を通じてリ
ング状配線基板５３の外周側、つまり有底円筒状部材６
０の外側に導出される。リング状配線基板５３の外周側
にソケット５３Ｂが設けられ、このソケット５３Ｂを通
じて複数の同軸ケーブル５３Ｃが接続される。同軸ケー
ブル５３Ｃはプリント基板２５Ｃの配線を介してその側
面に取り付けられた弾性接触子２５Ｄに接続され、弾性
接触子２５Ｄはパフォーマンスボード２５の上面に形成
された接触パッド（図示せず）に接続され、パフォーマ
ンスボード２５上のプリント配線を通じてテストヘッド
４０に接続される。

【００２１】このように構成することによって真空中に
同軸ケーブル５３Ｃを存在させない構造とすることがで
きる。この結果同軸ケーブルから発生するガスによって
真空度が低下する欠点を一掃することができる。この発
明では更に有底円筒状部材６０とパフォーマンスボード
２５との間に防振機能を持たせテストヘッド４０から有
底円筒状部材６０に伝達される振動を少なくする構造と
されている。即ち、パフォーマンスボード２５にリング
状フランジ２５Ａを設け、このリング状フランジ２５Ａ
を弾性体２５Ｂを介して有底円筒状部材６０の底面に圧
接する。弾性体２５Ｂはリング状ゴム或は周方向の要所
にスプリングを配置して構成することができる。

【００２２】このようにパフォーマンスボード２５と有
底円筒状部材６０との間に弾性体２５Ｂを介挿したこと
により有底円筒状部材６０に伝達するテストヘッド４０
からのファンモータ等の振動を低減するので、電子ビー
ムの照射位置の振動を低減することができる。この結果
電子ビームの照射位置が安定し、２次電子によって再現
される画像の分解能を向上させることができる。

【００２３】図３はこの発明の変形実施例を示し、図２
と対応する部分には同じ参照番号を付けてある。この実
施例ではリング状配線基板５３とパフォーマンスボード
２５との接続部分をフラット型フレキシブルケーブル５
３Ｄによって接続するように構成した場合を示す。つま
り図４に示すようにリング状の配線基板５３の外周に放
射状にフラット型フレキシブルケーブル５３Ｄを導出す
る。この例ではリング状の配線基板５３の周縁から４枚
のフラット型フレキシブルケーブル５３Ｄを突出形成し
た場合を示す。各フラット型フレキシブルケーブル５３
Ｄの先端にリングを切断した形状を持つ弧状プリント配
線基板２５Ｃを接続し、この配線基板２５Ｃに弾性接触
子２５Ｄを植設する。リング状配線基板５３は図３の実
施例と同様に有底円筒状部材６０の拡大径部６１Ａの上
端縁とハット部材６６のフランジ部６６Ｂとの間に挟ま
れて取付けられ、配線基板５３に植設した弾性接触子５
３Ａを験体支持板５１の下面に形成した接触パッドに接
触させる。リング状の配線基板５３の弾性接触子５３Ａ
はフラット型フレキシブルケーブル５３Ｄを介して弧状
プリント配線基板２５Ｃの弾性接触子２５Ｄに接続さ
れ、これら弧状プリント配線基板２５Ｃを図３に示すよ
うにパフォーマンスボード２５に圧接し弾性接触子２５
Ｄをパフォーマンスボード２５上の接触パッドに接触さ
せる。

【００２４】フラット型フレキシブルケーブル５３Ｄ及
び験体支持板５１に多層構造で形成した配線は例えばマ
イクロストリップライン構造とすることにより特定のイ
ンピーダンスに整合させることができる。よってフラッ
ト型フレキシブルケーブル５３Ｄを用いた場合でも験体
支持板５１に実装したＩＣソケット５２からテストヘッ
ド４０までの線路のインピーダンスを特定のインピーダ
ンスに整合させることができる。

【００２５】図５はこの発明の可動シール部分の変形例
を示す。つまりこの例では熔接ベロースの代りにオーリ
ング６９を用いた場合を示す。つまりリング状雄ネジ２
７と有底円筒状部材６０との間の摺動面にオーリング６
９を介挿し、このオーリング６９によって有底円筒状部
材６０と空洞部２１の部分と外気との間を密封するよう
に構成することもできる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれば
験体支持板５１に実装したＩＣソケット５２とパフォー
マンスボード２５との間を電気的に接続する同軸ケーブ
ル５３Ｃを真空部分の外側に配置したから、同軸ケーブ
ル５３Ｃから発生するガスによって真空度を劣化させる
ことがない。

【００２７】然も有底円筒状部材６０を上下方向に移動
させることができるように構成したから被試験ＩＣ５０
と電子ビーム照射面１１との間の間隙、つまりワーキン
グディスタンスＺを調整することができる。よって実動
中にワーキングディスタンスＺを調整して最適位置に設
定することができる。ワーキングディスタンスＺが調整
できることにより高品位の検査を行なうことができる利
点が得られる。

【００２８】更にこの発明ではパフォーマンスボード２
５と有底円筒状部材６０との間に弾性体２５Ｂを介挿し
たからテストヘッド４０から発生する振動が、有底円筒
状部材６０及び支持台２０に伝達する量を軽減させるこ
とができる。よって電子ビームの照射位置が振動する量
を小さくすることができ解像度の向上を達することがで
きる利点が得られ、全体として検査精度の向上が期待で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す側面図。

【図２】図１の実施例の要部の構造を説明するための拡
大断面図。

【図３】この発明の変形実施例を説明するための断面
図。

【図４】この発明の変形実施例に用いるリング状配線基
板とフラット型フレキシブルケーブルの構造の一例を示
す斜視図。

【図５】この発明の変形実施例を示す拡大断面図。

【図６】従来の技術を説明するための断面図。

【符号の説明】

１０ 電子ビーム照射装置 １１ 電子ビーム照射面 ２０ 支持台 ２１ 空洞部 ２５ パフォーマンスボード ２７ 雄ネジリング ３０ 支柱 ４０ テストヘッド ５０ 秘試験ＩＣ ５１ 験体支持板 ５３ リング状配線基板 ５３Ｃ 同軸ケーブル ５３Ｄ フラット型フレキシブルケーブル ６０ 有底円筒状部材 ６３ リング状ナット ６４ リング状ベローズ ６６ ハット部材 ７０ 気密接続機構

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持台に搭載され、上記支持台の中央に
   形成された開口に挿入された電子ビーム照射面を有する
   電子ビーム照射装置と、 テストヘッドに電気的接続された配線を有するパフォー
   マンスボードと、 上記パフォーマンスボードの上に配置され、上方が開放
   された有底円筒状部材と、 上記有底円筒状部材の上端面に載せられその半径方向内
   側部に複数の弾性接触子が配設され、それら弾性接触子
   に接続され上記有底円筒状部材の半径方向外側部に導出
   されたプリント配線が形成されたリング状配線基板と、 上記リング状配線基板を上記有底円筒状部材の上記上端
   面との間に気密に挟み、上記電子ビーム照射面が上記有
   底円筒状部材の上方に対向して配置された状態で上記支
   持台の下面と気密に接続され、それによって上記電子ビ
   ーム照射面と対向する気密空室を形成する環状気密接続
   手段と、 上記気密空室内において周縁部が上記環状気密接続手段
   に保持され、周辺部下面に上記リング状配線基板の上記
   弾性接触子がそれぞれ圧接される接触パッドが形成さ
   れ、中央上面に被試験ＩＣが装着されるＩＣソケットが
   取り付けられ、上記ＩＣソケットのそれぞれの端子とそ
   れらに対応する上記接触パッドを接続する配線が形成さ
   れた験体支持板と、 上記リング上配線基板の、上記有底円筒状部材の外に導
   出された配線と上記有底円筒状部材の外側を通って上記
   パフォーマンスボードの配線を接続するための電気接続
   手段、とを含むＥＢ型ＩＣテスタ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のＥＢ型ＩＣテスタにお
   いて、上記気密接続手段は、上記支持台と上記有底円筒
   状部材との間に介挿され、上記有底円筒状部材を上記電
   子ビーム照射面に対して気密を保持した状態で近接離間
   方向に可動させるワーキングディスタンス調整手段を含
   む。
3. 【請求項３】 請求項１に記載のＥＢ型ＩＣテスタにお
   いて、上記有底円筒状部材はその下端部が弾性支持手段
   を介して上記パフォーマンスボード上に配置されてい
   る。
4. 【請求項４】 請求項１に記載のＥＢ型ＩＣテスタにお
   いて、上記電気接続手段は複数の同軸ケーブルを含む。
5. 【請求項５】 請求項１に記載のＥＢ型ＩＣテスタにお
   いて、上記電気接続手段は複数の配線を有するフラット
   型フレキシブルケーブルを含む。