JP2002039738A - プローブの位置ずれ検出方法・プローブの位置決定方法・プローブの位置ずれ検出装置・プローブの位置決定装置 - Google Patents
プローブの位置ずれ検出方法・プローブの位置決定方法・プローブの位置ずれ検出装置・プローブの位置決定装置Info
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Abstract
ストヘッド上に配置されたICソケットの各ピンにプロ
ーブを自動的に接触させ、ICソケットの各ピンに接続
された回路の動作状態を校正する自動治具において、自
動治具側のXY座標と、テストヘッド上のXY位置との
対応を自動的に校正する。 【解決手段】 自動治具側のプローブヘッドに光ビーム
照射手段を設け、光ビームによって既知の位置に配置し
た導電パターンの位置を検出し、この導電パターンの位
置により、光ビームの位置を取得して記憶させる。次に
先の導電パターンにプローブS1、S2を接触させ、こ
の接触位置を漸次ずらすことにより導電パターンのエッ
ジの位置を検出し、このエッジの位置によりプローブと
光ビームとの間のX軸方向及びY軸方向の位置ずれを測
定し、プローブS1、S2の位置を特定する。
Description
回路素子(以下半導体デバイスと称す)を試験する半導
体デバイス試験装置に用いられる校正用治具に適用して
好適なプローブの位置ずれ検出方法、プローブの位置決
定方法、これらの方法を用いたプローブの位置ずれ検出
装置、プローブの位置決定装置に関する。
半導体デバイス試験装置について説明する。図1に半導
体デバイス試験装置の概略の構成を示す。半導体デバイ
ス試験装置TESは主制御器11と、パターン発生器1
2,タイミング発生器13,波形フォーマッタ14,論
理比較器15,ドライバ16,アナログ比較器17,不
良解析メモリ18,論理振幅基準電圧源21,比較基準
電圧源22,デバイス電源23等により構成される。
ムによって構成され、利用者が作製した試験プログラム
に従って主にパターン発生器とタイミング発生器13を
制御して、パターン発生器12から試験パターンデータ
を発生させ、このパターンデータを波形フォーマッタ1
4で実波形を持つ試験パターン信号に変換し、この試験
パターン信号を、論理振幅基準電圧源21で設定した振
幅値を持った電圧波形に増幅するドライバ16を通じて
被試験デバイス19に印加し記憶させる。被試験デバイ
ス19から読み出した応答信号はアナログ比較器17で
比較基準電圧源22から与えられる基準電圧と比較し、
所定の論理レベル(H論理の電圧、L論理の電圧)を持
っているか否かを判定し、所定の論理レベルを持ってい
ると判定した信号はパターン発生器12から出力される
期待値と論理比較器15で比較し、期待値と不一致が発
生した場合は、被試験デバイス19中のその読み出した
アドレスのメモリセルに不良があるものと判定し、不良
発生ごとに不良解析メモリ18にその不良アドレスを記
憶し、試験終了時点で例えば不良セルの救済が可能か否
か等を不良解析メモリ18の記憶内容から判定する。
バイス19に与える試験パターン信号の波形の立上がり
のタイミング及び立下りのタイミングを規定するタイミ
ングと、論理比較器15で論理比較するタイミングを規
定するストローブパルスのタイミングとを発生する。こ
れらの各タイミングは利用者が作製した試験プログラム
に記載され、利用者が意図したタイミングで被試験デバ
イス19を動作させ、またその動作が正常か否かを試験
できるように構成されている。
ピンに試験パターン信号を供給する構成と、一つの出力
ピンから出力される応答信号を取り込んで論理比較する
構成を示しているが、現実には図に示した構成が被試験
デバイス19のピンの数だけ設けられる。ピン数は被試
験デバイス19がメモリであるものとすると64ピン程
度、被試験デバイス19がロジックICの場合は250
〜500ピン程度となる。これらの多数のピン数に対す
る各試験パターン供給路及び応答信号の取り込み通路の
各信号伝搬遅延時間はそれぞれ一定値に揃えられている
必要がある。各信号伝搬通路の信号伝搬遅延時間を一定
値に揃える調整を一般にスキュー調整と称している。
を行う様子を示す。被試験デバイス(図2では省略して
いる)の各ピンに対応して設けられるドライバ16A,
16B,16C,16Dにはタイミング発生器、パター
ン発生器、波形フォーマッタ等を内蔵した装置30から
試験パターン信号が入力される。各試験パターン信号の
伝送路には可変遅延素子DY1,DY2,DY3,DY
4が挿入され、同一試験パターン信号を被試験デバイス
の各ピンに印加する場合、この可変遅延素子DY1〜D
Y4の遅延時間を調整してテストヘッド40に設けたI
Cソケット43の各ピンに与えられる試験パターン信号
の位相が一定値となるようにスキュー調整を行う。
ソケットボード42とこのソケットボード42に実装し
たICソケット43とによって構成される。図2ではI
Cソケット43を1個だけ示しているが、現実にはソケ
ットボード42にメモリ試験の場合は例えば64個程度
のICソケットが実装される。スキュー調整を行う場合
にはICソケット43にコンタクトボード44を装着
し、コンタクトボード44の表面に形成したシグナルパ
ッドを通じてICソケット43の各ピンにプローブ45
を接触させ、ICソケット43に与えられる試験パター
ン信号をプローブ45を通じてオシロスコープ46に印
加し、標準として定めたピンに印加される試験パターン
信号と、スキュー調整をすべきピンに印加される試験パ
ターン信号との位相差を求め、この位相差がゼロとなる
ように可変遅延素子DY1乃至DY4を調整してスキュ
ー調整が行われる。プローブ45は自動治具100で自
動的に位置決めされてコンタクトボード44上に形成さ
れたシグナルパッドに接触され、自動的にスキュー調整
が行われる。
の位相と校正すべき信号との位相差を求める演算手段を
装備し、半導体デバイス試験装置TESにはオシロスコ
ープ46で求めた位相差に基づいて可変遅延素子DY1
〜DY4の遅延時間を調整して可変遅延素子DY1〜D
Y4が接続された試験パターン信号供給路の伝搬時間が
基準となる試験パターン信号供給路の伝搬遅延時間に合
致させる調整を行う機能が装備されている。上述したよ
うに、従来より半導体デバイス試験装置のスキュー調整
を行う場合にはテストヘッド40に自動治具100を装
着し、この自動治具100によりプローブ45を、IC
ソケット43に装着したコンタクトボード44のパッド
に自動的に接触させ、コンタクトボード44を介してI
Cソケット43の各ピンにオシロスコープ46を接続し
ている。
て、図に示していない位置合わせ機構を介して装着さ
れ、自動治具100が認識しているX−Y座標と、テス
トヘッド40上のコンタクトボード44との位置関係は
装着時において整合が採れた状態に設置される。しかし
ながら自動治具100に正確にプローブヘッド101を
装着したとしても、プローブ45はわずかに変形して取
り付けられる場合が多い。図3にプローブ45の詳細構
造を示す。プローブ45は例えば2本のシグナルプロー
ブS1,S2と、その両側の各2本のグランドプローブ
G1,G2及びG3、G4とが一列に配列されてプロー
ブ保持片45Aに取付けられている。シグナルプローブ
S1,S2の何れか一方は図2に示したオシロスコープ
46に信号を取り込むためのプローブとして動作し、他
方は半導体デバイス試験装置TESのアナログ比較器1
7に信号を送り出すプローブとして動作する。
ローブG1〜G4は図4に示すようにコンタクトボード
44に接触する。シグナルプローブS1,S2はコンタ
クトボード44の小さなシグナルパッド44Aに接触
し、グランドプローブG1〜G4はコンタクトボード4
4に形成した大きな面積のグランドパッド44Bに接触
する。グランドパッド44Bにはデバイスの各ピン群と
対応したシグナルパッド群が位置する方形窓が形成され
ている。図4に示したように、シグナルプローブS1と
S2は形状が小さいシグナルパッド44Aに接触するも
のであるから、自動治具100が認識しているシグナル
プローブS1,S2の位置と、テストヘッド40の上に
配置された接触されるべきシグナルパッド44Aの位置
は正確に一致していなければならない。このため従来
は、例えばシグナルプローブS1又はS2をコンタクト
ボード44に接触させることを繰り返しながらプローブ
S1又はS2をわずかずつX方向に移動させ、その接触
ごとにシグナルプローブS1又はS2とグランドパッド
44Bを介してグランドプローブとの間に電気的導通が
あるか否かを調べ、グランドパッド44Bの縁44Xの
位置を検出し、つまり電気的導通が得られている状態か
ら導通が得られなくなった状態に変化した時点、又はそ
の逆に変化した時点により、縁44Xを検出し更にY方
向にも同様にシグナルプローブS1又はS2をコンタク
トボード44に接触させることを繰り返しながら、プロ
ーブS1又はS2を移動させてグランドパッド44Bの
縁44Yの位置を検出し、これらの縁44Xと44Yの
位置から各シグナルパッド44Aの位置を割り出し、各
シグナルパッド44AにシグナルプローブS1又はS2
を接触させている。
個である場合でもシグナルパッドは更に小さくなる方向
であり、シグナルプローブをシグナルパッド上に位置合
わせすることが大変な操作となっている。更に現実には
上述したようにシグナルプローブはS1とS2の2本が
存在する。このため、例えば図5に示すようにシグナル
プローブS1とS2を結ぶ線Jが、自動治具100が認
識しているX軸(又はY軸)に対してわずかでも傾斜し
た状態でプローブ保持片45Aがプローブヘッド101
に装着されたとすると、シグナルプローブはS1をシグ
ナルパッド44Aに接触させる場合と、シグナルプロー
ブS2をシグナルパッド44Aに接触させる場合とで特
に、Y軸方向(又はX軸方向)において位置ずれが発生
し、その位置ずれの量が大きい場合は何れか一方(縁4
4X,44Yの位置を検出する場合に用いたシグナルプ
ローブ以外のシグナルプローブ)はシグナルパッド44
Aに接触できない事態が発生するおそれがある。X軸方
向(又はY軸方向)においてもわずかな位置ずれが発生
し、このためでもシグナルプローブがシグナルパッドに
接触できない場合もある。
片45Aのプローブヘッド101への取付けを正確に行
えば済む問題であるが、この取付けが正確に行われたと
しても、そこには誤差が伴い、自動治具100の例えば
X軸とシグナルプローブS1,S2を結ぶ線Jが完全に
平行した状態に取付けることはむずかしい。またプロー
ブは一般に消耗品であるため、しばしば交換する必要が
ある。この場合にはプローブ保持片45Aごとに交換す
るため、その取付時にもシグナルプローブS1とS2を
結ぶ線JとX軸とがずれた状態(図5では角度θだけず
れている状態を示す)に取付けられてしまう場合が多
い。
ッドに正確に接触させる問題は、半導体試験装置におけ
る自動的スキュー調整の場合に限らず、一般に、小さな
パッドに対し、シグナルプローブを接触させて測定を行
う装置においては同様の問題が生じる。この発明の目的
はシグナルプローブがシグナルプローブを正確にシグナ
ルパッドに接触させることができるプローブの位置ずれ
検出方法及びプローブの位置ずれ方法、プローブの位置
ずれ検出方法を用いたプローブの位置ずれ検出装置、プ
ローブ位置ずれ決定方法を用いたプローブの位置決定装
置を提供しようとするものである。
位置ずれ検出方法によれば、少なくとも1つのシグナル
プローブがプローブヘッドに装着され、このプローブヘ
ッドをプローブヘッド駆動機構によってX,Y,Z方向
に移動させ、X,Y平面上に配列された複数の導電パッ
ドにシグナルプローブを選択的に接触させて、測定を行
う自動治具のプローブ位置ずれ検出方法において、プロ
ーブヘッドに導電パッドの形成面に向かって光ビームを
照射する光ビーム照射手段と、この光ビーム照射手段が
照射した光ビームの反射光量を測定する反射光量測定手
段とを設けると共に、導電パッドの配列面と平行な面に
位置ずれ検出用導電パターンを設け、この位置ずれ検出
用導電パターンの位置を、光ビーム照射手段及び反射光
量測定手段により検出して、プローブヘッドにおける光
ビームの照射位置を検出し、更に、この位置ずれ検出用
導電パターンにシグナルプローブを接触させ、この接触
によりそのシグナルプローブの取付位置を検出し、上記
光ビームの照射位置とシグナルプローブ位置との位置ず
れ量、つまり光ビーム照射位置に対するシグナルプロー
ブ位置の関係を検出する。
て、好ましくは以下のようにするとよい。即ち位置ずれ
検出用導電パターンとしてY軸方向に延長されて形成さ
れた第1細条導電パターンと、X軸方向に延長されて形
成された第2細条導電パターンとを備え、第1細条導電
パターンにより光ビームのX軸方向の照射位置を検出
し、第1細条導電パターンに上記シグナルプローブを接
触させることにより、この接触したシグナルプローブの
位置と光ビーム照射位置との間のX軸方向におけるずれ
量を検出し、第2細条導電パターンにより光ビームのY
軸方向の照射位置を検出し、第2細条導電パターンに上
記シグナルプローブを接触させることにより、そのシグ
ナルプローブの位置と上記光ビームの照射位置とのY軸
方向におけるずれ量を検出する。
の発明によるプローブの位置ずれ検出方法によって検出
したシグナルプローブの光ビーム照射位置に対する位置
ずれ量を記憶保存し、この記憶保存したシグナルプロー
ブの位置ずれ量と、光ビーム照射位置とを用いてそのシ
グナルプローブの各位置を決定する。この発明のプロー
ブ位置ずれ検出装置では、少なくとも1つのシグナルプ
ローブと、光ビーム照射手段と、この光ビーム照射手段
が照射した光ビームの反射光を受光する反射光量測定手
段とを搭載したプローブヘッドと、このプローブヘッド
をXY座標に沿って移動させ、設定したXY座標位置に
おいて、プローブヘッドを降下させ、シグナルプローブ
を測定対象物に接触させる動作を実行するXYZ駆動手
段。
が移動させられる範囲はXY座標上に設置され、XYZ
駆動手段のY軸方向に延長形成した第1細条導電パター
ンおよびX軸方向に延長形成した第2細条導電パターン
と、XYZ駆動手段によりプローブヘッドをX又はY軸
方向に移動させ、この移動中に第1細条導電パターン及
び第2細条導電パターンを光ビームが横切ることによ
り、第1細条導電パターンと第2細条導電パターンのX
軸上とY軸上の位置を検出し、これら検出位置を上記光
ビーム位置とする光ビーム位置測定手段と、この光ビー
ム位置測定手段が測定した光ビーム位置をプローブヘッ
ドの位置として記憶するヘッド位置記憶手段と、このヘ
ッド位置記憶手段に記憶したヘッド位置とシグナルプロ
ーブとの間のX軸方向及びY軸方向における各位置のず
れ量を測定する位置ずれ測定手段とを具備する。
の発明のプローブの位置ずれ検出装置に、光ビーム照射
位置とシグナルプローブの位置との位置ずれ量をそれぞ
れ記憶する記憶手段と、この位置ずれ記憶手段に記憶し
た位置ずれ量と光照射位置とによりシグナルプローブの
位置を決定する演算手段とが付加される。この発明のプ
ローブの位置ずれ検出方法によれば、光ビームの照射位
置を基準位置として、この基準位置からシグナルプロー
ブまでのX軸方向及びY軸方向の位置ずれを測定するか
ら、この位置ずれ量を記憶し保存することにより、シグ
ナルプローブの位置を光ビーム照射位置を基準として正
確に求めることができる。特にシグナルプローブが複数
存在しても、各シグナルプローブごとに位置ずれ量を測
定することにより、何れのジクナルプローブを用いる場
合でも、その位置を正確に求めることができる。
ローブヘッドをXYZ駆動手段によって駆動させて測定
対象物にシグナルプローブを確実に接触させることがで
きる。特に複数のシグナルプローブに対してもその各1
つずつに対して正しい位置を決定することができるた
め、各シグナルプローブを正確に目標位置に接触させる
ことができる。
自動治具100のプローブヘッド101をZ軸方向に移
動させる部分の構造を示す。プローブヘッド101には
下向きに図3に示したプローブ保持片45Aを装着す
る。プローブ保持片45Aには図3に示した複数のシグ
ナルプローブS1,S2とグランドプローブG1〜G4
が下向きに突出して支持される。これら複数本のプロー
ブを総称して参照番号45によりプローブとして表示し
ている。
2によってZ軸方向に駆動される。直線駆動機構102
はこの例では鉛直な姿勢に支持されたスクリューシャフ
ト102Aと、このスクリューシャフト102Aに螺合
したナット102Bと、このナット102Bとプローブ
ヘッド101とを連結した連結具102Cと、スクリュ
ーシャフト102Aを正転及び逆転方向に駆動するモー
タ102Dとによって構成した場合を示す。テストヘッ
ド40の盤面と平行してY軸方向に架設したY軸ガイド
104に、直線駆動機構102を支持する支持板103
は、スライド自在に支持される。特に図示していないが
テストヘッド40の盤面と平行にX軸方向に架設したX
軸ガイドに、Y軸ガイド104の両端は、スライド自在
に支持される。
ド40の盤面に沿ってX軸方向及びY軸方向に自由に移
動することができ、その移動させたXY座標上の任意の
位置にプローブ45を位置決めし、その位置決めした位
置でプローブ45を降下させ、目標位置にプローブ45
を接触させることができる。図6中のチェーン105は
直線駆動機構102、つまりその支持板103をY軸ガ
イド104に沿って移動させるための駆動手段である。
また、図では明らかとしていないが、自動治具100は
フレーム108に支持され、そのフレーム108の一部
が示されている。このフレーム108は自動治具100
をテストヘッド40に装着する場合の位置合わせ手段を
兼ねている。つまり、フレーム108に形成した孔に、
テストヘッド40に突出して設けたピン40Aを係合さ
せ、自動治具100をテストヘッド40に対して位置合
わせして装着する。
合わせによって、自動治具100のXY駆動系が認識し
ているXY座標と、テストヘッド40に配置されたIC
ソケット43の位置関係は整合される。この発明では自
動治具100に取付けられたプローブ45の基準位置と
の位置関係を検出するために、プローブ位置ずれ検出用
導電パターンを、テストヘッド40のICソケット取付
け面と平行に設けると共に、プローブヘッド101の代
表位置を決定する光ビーム照射手段106をプローブヘ
ッド101に設ける。光ビーム照射手段106には例え
ばレーザー光源と、このレーザー光源から出射した光を
測定対象物に集光させる集光レンズと、測定対象物で反
射した光を受光する受光器とを装備し、光ビームPBを
テストヘッド40に向かって照射する姿勢にプローブヘ
ッド101に装着される。
6中の印刷配線基板107に形成される。この印刷配線
基板107は例えば自動治具100側に、テストヘッド
40に対して固定の位置関係で支持される。図6に示す
例では自動治具100のフレーム108に、テストヘッ
ド40の盤面と平行に印刷配線基板107を装着した場
合を示す。印刷配線基板107の表面(テストヘッド4
0と反対側の面)には、例えば図7に示すように自動治
具100が認識しているXY座標のY軸方向に延長され
て形成した第1細条導電パターンA1と、X軸方向に延
長され、Y軸方向に間隔をおいて形成した2本の第2細
条導電パターンB1とを具備し、第1細条導電パターン
A1にはこれより幅が広い補助パターンA2とA3が両
側に間隔D1をおいて連結パターンで連結形成される。
図示例では補助パターンA2とA3は反対向きに延長さ
れている。間隔D1はシグナルプロープS1とS2の間
隔D2より小さくされている。また、各第2細条導電パ
ターンB1にはその一端と連結し、幅広の補助パターン
B2とB3がY軸方向に延長して一体に形成される。
ヘッド間距離設定用に、導電パターンCも印刷配線基板
107上に形成されている。これら第1細条導電パター
ンA1と、第2細条導電パターンB1を使ってプローブ
45を構成する主にシグナルプローブS1とS2の光ビ
ームPBに対する位置ずれ(位置関係)を検出する。以
下にその手順を説明する。 プローブヘッド101ととの間の距離を一定値に合
致させる制御を行う。このためには光ビーム照射手段1
06から光ビームPBを印刷配線基板107の例えば導
電パターンCに照射し、導電パターンCからの反射量が
最大になるZ軸位置を求める。つまり、光源の光を集光
する集光レンズと印刷配線基板107との間の距離が、
集光レンズの焦点距離に合致すると、反射光量が最大に
なる。この反射光量が最大になるZ軸位置を求め、その
Z軸位置をプローブヘッド101のZ軸方向の基準位置
として設定する。
ド40の種類に対応して、プローブヘッド101から測
定対象物までの距離が各種存在しても、光ビームPBの
位置とシグナルプローブS1及びS2の各位置との関係
を求めるには、光ビーム照射手段106に反射光量測定
手段を設けることにより、この反射光量測定手段が検出
する反射光量が最大となるZ軸位置を求めれば、導電パ
ターンCとプローブ45との間の間隙が一定値になるよ
うにすることができる。また、この結果としてプローブ
ヘッド101を前記検出されたZ軸方向の基準位置に合
わせる事により、光ビームPBは常に印刷配線基板10
7の配線に対して焦点が合致し、上述した細条導電パタ
ーンA1及びB1のX軸方向及びY軸方向の位置を精度
よく測定することができる。
軸方向の位置を校正する。を上の比較的面積が広い導電
パターン、例えばC上に位置させ、つまり図7中の破線
J5で囲う状態にて、をそのZ軸方向の前記基準位置か
ら徐々に下げ、シグナルプローブS1とS2が導電パタ
ーンCを通じて導通するようになった時の、Z軸方向の
位置を求め、このZ軸方向の位置と、Z軸方向の前記基
準位置との差を、光ビームPBの焦点に対するシグナル
プローブS1、S2の先端のZ軸方向における差(位置
ずれ)とする。
軸方向における各代表位置(基準点)を光ビームPBの
位置に校正する。自動治具100はX軸方向及びY軸方
向の駆動手段を具備し、プローブヘッド101の位置は
X軸方向及びY軸方向の駆動手段(XY駆動系)に設け
られている位置信号発生器によって管理されている。こ
こではプローブヘッド101のX、Y方向における代表
位置を光ビームPBのX、Y方向における位置とする。
従って、光ビームPBの位置とXY駆動系が持つXY座
標との対応付けを行う必要がある。
パターンA1及びB1はXY駆動系が管理しているXY
座標に対して既知の位置とすることが好ましい。つまり
これら細条導電パターンA1,B1のXY座標位置が既
知であれば、これらのパターンを光ビームPBで検出す
るが、光ビームをその各導電パターンの位置に自動的に
移動させることができ、細条導電パターンA1,B1を
探索する必要がない。プローブヘッド101をZ軸の基
準位置に合わせて、光ビームPBで印刷配線基板107
の面上をX軸方向に走査(プローブヘッド101をX軸
方向に移動させる)させ、第1細条導電パターンA1の
幅Wの中心位置(X軸方向の位置)を検出することによ
り、その時のXY駆動系が持っているX軸方向の現在位
置情報を光ビームPBの基準位置とする。なお、光ビー
ムPBによって第1細条導電パターンA1の中心位置を
検出するには、光ビームPBが第1細条導電パターンA
1を横切る際に、その反射光量は図8Aに示すように、
第1細条導電パターンA1の中央位置に光ビームPBが
存在するとき最大となる。この反射光量が最大になる点
を中心位置XMとして検出する。つまり光ビームPBの
直径と第1細条導電パターンA1の幅Wとを等しくして
おくことにより、このような中心位置XMの検出を行う
ことができる。
1の幅が比較的大きい場合は光ビームPBをX軸方向に
移動させると例えば図8Bに示すように、光ビームPB
の反射光量は、第1A1にない状態からパターンA1上
に移動すると、急にほぼ最大値VMとなり、パターンA
1から外れると急にほぼゼロになる。この反射光量の立
上り位置X-1と立下り位置X-2との中心XM=(X-
2―X-1)/2がA1の中心位置XMを求めてもよい。
また、光ビームPBをY軸方向に移動させ、第2細条導
電パターンB1の中心位置を検出することにより、その
中心位置YMによりXY駆動系が持っているY軸方向の
現在位置情報を光ビームPBの基準位置とする。
ーブヘッド101は光ビームPBの位置XM,YMを基
準点としてXY座標上で管理され位置が制御される。 光ビーム照射手段106が照射する光ビームPBの
位置とシグナルプローブS1,S2のX軸方向の位置ず
れを検出する。光ビームPBとシグナルプローブS1,
S2の理想的な配置状況を図9に示す。光ビームPBが
XY座標上の或る点(X0,Y0)に位置しているもの
とすると、シグナルプローブS1とS2は設計上(X0
―X1,Y0+Y1)と(X0+X2,Y0+Y2)の
関係(X1=X2,Y1=Y2)を保ってプローブヘッ
ド101に装着されているものとする。
電パターンA1の位置を検出し、その検出位置からX軸
方向に+X1又は−X2だけ光ビームPBの位置を移動
させてプローブヘッド101をテストヘッド40側に近
ずけると、シグナルプローブS1又はS2は第1細条導
電パターンA1の中心位置(幅Wの中心位置)に接触す
るはずである。シグナルプローブS1又はS2が第1細
条導電パターンA1の中心位置に接触しているか否かを
検出するために、シグナルプローブS1又はS2を上下
に動かしながら少しずつX軸方向に移動させる動作を繰
り返し、シグナルプローブS1又はS2と第1細条導電
パターンとの間に電気的導通があるか否かを調べる。
グナルプローブS1の光ビームPBの位置に対するX軸
方向の位置ずれを測定している状態を示す。この場合に
は、シグナルプローブS1を第1細条導電パターンA1
に接触させ、シグナルプローブS2を補助パターンA3
に接触させる。補助パターンA3のX軸方向の長さは第
1細条導電パターンA1のX軸方向の幅Wより充分大き
く、例えば3倍程度に選定し、シグナルプローブS1が
第1細条導電パターンA1の幅方向の移動と上下動を繰
り返す間、シグナルプローブS2はその上下動の際に必
ず補助パターンA3に接触するようにする。
グナルプローブS1と第1細条導電パターンA1との接
触と非接触との境界位置X1-1又はX1-2の何れか一
方(図10参照)を、シグナルプローブS1とS2との
間の導通の有無を調べることにより求めて、この境界位
置X1-1又はX1-2は第1細条導電パターンA1の両
側の縁の一方の位置であることから、この位置を読み取
ることができる。この結果、光ビームPBのX軸方向の
座標X0から、境界点X1-1又はX1-2までのX軸方
向の距離X1を求めることができる。
光ビームPBからのX軸方向の位置ずれ、つまりS1と
PBとの間のX軸方向における距離X1′を求めること
ができる。いま自動治具100におけるXY座標の原点
0(X=0,Y=0)が例えば図9中に示す点にあると
すると、S1のPBに対する位置ずれX1′は次式で求
まる。 X1′=X1-1+(W/2)−XM 又はX1′=X1-2−(W/2)−XM ここでWは第1細条導電パターンA1の幅である。より
正確には次式で求めるとよい。
配置状況(図9)にあればX1′=X1となる。シグナ
ルプローブS2の光ビームPBからのX軸方向の位置ず
れを検出するには、図7に示す点線J2で取り囲んだ状
態で行われる。つまり、シグナルプローブS1を補助パ
ターンA2に接触させ、シグナルプローブS2を第1細
条導電パターンA1に接触させる。この状態でシグナル
プローブS2の位置をわずかずつX軸方向にずらす動作
と、プローブの上下動作を繰り返すことにより、第1細
条導電パターンA1の境界を検出することができる。こ
の移動の間シグナルプローブS1は補助パターンA3と
必ず接触するように補助パターンA3のX軸方向の長さ
が選定されている。この第1細条導電パターンA1の境
界を検出することにより、シグナルプローブS2と光ビ
ームPBの位置とのX軸方向における距離X2′を次式
で求めることができる。
存することによりシグナルプローブS1,S2の位置
を、光ビームPBの位置を基準としてXY座標上で指示
することができる。 光ビームPBの位置とシグナルプローブS1,S2
のY軸方向の位置ずれを検出する。
ルプローブS1のY軸方向の位置ずれを検出する状態を
示す。この場合には、シグナルプローブS1を第2細条
導電パターンB1に接触させ、シグナルプローブS2を
補助パターンB2に接触させる。この状態でシグナルプ
ローブS1を少しずつY軸方向に移動させながら上下動
を繰り返すことにより、第2細条導電パターンB1の境
界を検出することができる。この移動中シグナルプロー
ブS1は補助パターンB2と必ず接触するように補助パ
ータンB2のY軸方向の長さが選定されている。この第
2細条導電パターンB1の境界と、光ビームPBの基準
位置PBとによってシグナルプローブS1のY軸方向の
距離Y1′(図9参照)を検出することができる。この
検出した距離Y1′を記憶し保存することにより、シグ
ナルプローブS1の位置を、光ビームPBの位置を基準
としてXY座標上に指示し、目標位置に位置合わせする
ことができる。
れを測定するには、図7に示す点線J4で取り囲んだ状
態で行われる。つまり、この場合にはシグナルプローブ
S2を第2細条導電パターンB1に接触させ、シグナル
プローブS1を補助パターンB3に接触させる。この状
態でシグナルプローブS2をわずかずつY軸方向にずら
す動作を上下動させながら繰り返すことにより、第2細
条導電パターンB1の境界を検出する。この境界の検出
により、シグナルプローブS2の現在位置を知ることが
でき、現在位置と光ビームPBの現在位置とによってシ
グナルプローブS2と光ビームPBとのY軸方向の距離
Y2′(図9参照)を求めることができる。
グナルプローブS1とS2を結ぶ線Jが、X軸に対して
角度θだけ傾いてプローブヘッド101に取付けられて
いたとしても、この傾斜角θによって発生する各シグナ
ルプローブS1,S2と光ビームPBとの間のX軸方向
とY軸方向における距離X1′,X2′とY1′,Y
2′を前述したようにして全て求めることができるか
ら、この距離X1′,X2′,Y1′,Y2′を記憶保
存することにより、シグナルプローブS1又はS2をコ
ンタクトボード44に形成したシグナルパッド44A
(図4参照)に接触させる場合に、前記記憶した光ビー
ムPBから各シグナルプローブS1とS2までの距離値
を光ビームPBの位置に対して、図9に示した関係に応
じて加減算し、各シグナルプローブS1又はS2の正確
な位置を求め、これによりシグナルプローブS1又はS
2にシグナルパッド44Aに正確に接触させることがで
きる。
ビームPBの位置(X0,Y0)に対し、図11に示す
関係にあった場合に、シグナルプローブS1をシグナル
パッドに接触させるには、シグナルプローブS1のXY
座標上の位置を(X0−X1′,Y0+Y1′)として
求めればよい。なお、実際にシグナルパッド44Aにシ
グナルプローブS1又はS2を接触させるには、コンタ
クトボード44に設けてあるアライメント用パターン
(例えば図4中のPA)に対して、光ビームPBを照射
し、その反射光を受光シグナルプローブ(光ビーム出射
点)のコンタクトボードに対する距離(Z軸方向)を求
め、更にコンタクトボード44の少なくとも2点のXY
座標を求め、XY面内におけるコンタクトボード44の
姿勢を求め、これより理想的な姿勢に対するずれを求
め、このずれに応じて、接触されるべきシグナルパッド
44Aの座標値を修正し、その修正した座標に対し、前
記求めた座標位置にあるシグナルプローブS1(又はS
2)を移動させて、その後、Z軸方向に降下させてシグ
ナルパッド44Aと接触させる。
方法及びプローブの位置決定方法を利用して動作するプ
ローブの位置ずれ検出装置及びプローブの位置決定装置
の実施例を示す。XYZ駆動機構110は自動治具10
0の概略の構成を、またXYZ駆動装置120はこのX
YZ駆動機構110を駆動する装置の概略の構成をそれ
それ示す。XYZ駆動機構110は枠形のフレーム10
8(図6参照)と、このフレーム108に支持されたX
軸ガイド111と、このX軸ガイド111にスライド自
在に支持された第1スライダ112と、この第1スライ
ダ112に差し渡されたY軸ガイド104と、このY軸
ガイド104にスライド自在に装着した第2スライダ1
13と、この第2スライダ113に装着した直線駆動機
構102と、この直線駆動機構102によってZ軸方向
に移動できるように支持されたプローブヘッド101
と、第1スライダ112をX軸方向に移動させるX軸駆
動モータ114Xと、第2スライダ113をY軸方向に
移動させるY軸駆動モータ114Yと、X軸駆動モータ
114Xの回転量を計数し、第1スライダ112のX軸
上の位置信号を発信するX位置発生器115Xと、Y軸
駆動モータ114Yの回転量を計数し、第2スライダ1
13のY軸上の位置信号を発信するY位置発生器115
Yとプローブヘッド101の可動範囲内に設けられ、プ
ローブヘッド101の位置(正確には光ビームPBとシ
グナルプローブS1,S2の位置)を校正するための第
1細条導電パターンA1及び第2細条導電パターンB1
などが形成された印刷配線基板107とを具備する。
に、ヘッド位置記憶手段121と、コントローラ122
と、コントローラ122から出力されるXYZの各位置
指定信号によりX駆動モータ114Xと、Y駆動モータ
114Yを駆動し、プローブヘッド101を目標位置に
移動させ、また目標において直線駆動機構102を制御
してプローブヘッド101をZ軸方向に移動させ、シグ
ナルプローブS1又はS2を目的とするシグナルパッド
に接触させる動作を実行するXYZ駆動回路123とを
具備している。
るXYZ駆動装置に対して光ビーム位置測定手段124
と、シグナルプローブの位置ずれ測定記憶手段125と
を付加したものである。光ビーム位置測定手段124は
上述したように印刷配線基板107に形成した第1細条
導電パターンA1及び第2細条導電パターンB1の位置
(細条導電パターンA1及びB1の幅Wの中心位置)を
光ビームPBによって検出することによってXY座標上
の光ビームPBの基準位置XM,XYを測定する。この
測定結果をプローブヘッド101の代表位置としてヘッ
ド位置記憶手段121に記憶させる。このプローブヘッ
ド101の代表位置はプローブヘッド101の移動に従
って更新される。
憶手段125はX軸方向の位置ずれ測定記憶手段125
Xと、Y軸方向の位置ずれ測定記憶手段125Yとによ
って構成される。X軸方向の位置ずれ測定記憶手段12
5Xは第1細条導電パターンA1を用いて光ビームPB
の位置からシグナルプローブS1,S2のX軸方向にお
ける位置のずれ量(距離)X1′,X2′を測定する。
Y軸方向の位置ずれ測定記憶手段125Yは第2細条導
電パターンB1を用いて光ビームPBの位置からシグナ
ルプローブS1,S2までのY軸方向のずれ量(距離)
Y1′,Y2′を測定する。
したX1′,X2′及びY1′,Y2′をコントローラ
122に設けた補正演算手段126に入力し、シグナル
プローブS1又はS2の何れかをシグナルパッド44A
に接触させる際に各シグナルプローブS1又はS2の位
置を、プローブヘッド位置記憶手段121に記憶したプ
ローブヘッド101の現在の代表位置に対し、対応する
ずれ量X1′,Y1′又はX2′,Y2′を加減算して
求める。このようにしてシグナルプローブS1とS2の
位置が設計値からずれていても、シグナルプローブS1
とS2の現在位置が正しく求められ、シグナルプローブ
S1又はS2をシグナルパッド44Aに正確に接触させ
ることができる。
プローブヘッド101のX軸、Y軸、Z軸の何れにおい
ても位置を光ビームPBの位置で代表させ、この光ビー
ムPBの位置を基準にシグナルプローブS1,S2の位
置を測定し、シグナルプローブS1,S2の光ビームP
Bに対する位置ずれを求め、その位置ずれ量を用いて、
光ビームPBの位置に対して加減算してシグナルプロー
ブS1,S2の正しい位置を求めるため、シグナルプロ
ーブS1,S2の位置が設計値から外れていても問題な
くシグナルプローブS1,S2を目的とするシグナルパ
ッド44Aに接触させることができる。
取付けの状態によりシグナルプローブS1,S2の位置
が変化しても、自動校正動作の開始時点でその位置の変
化を測定することができるから、シグナルプローブS
1,S2がシグナルパッド44Aに接触できない状態が
発生することはなく、信頼性の高い自動治具を提供する
ことができる利点が得られる。なおシグナルプローブと
しては2本のみならず1本あるいは3本以上であっても
この発明を適用して、高精度で求められる光ビーム位置
を基準にして、シグナルプローブの位置を決めることが
でき、よって正確にシグナルパッドにシグナルプローブ
を接触させることができる。またこの発明はIC試験装
置のスキュー調整に適用する場合に限らず、小さい導電
パッドが複数配列され、その導電パッドに対してプロー
ブを自動的に接触させて測定を行うような自動機に適用
することができる。
のブロック図。
る場合に用いる自動治具を説明するためのブロック図。
ッドの構造を説明するための正面図。
るコンタクトボードの構造とプローブとの関係を説明す
るための平面図。
の取付状況の一例を説明するための平面図。
図。
2細条導電パターンの一例を説明するための平面図。
子を説明するための図。
ムPBの位置とシグナルプローブの理想的な位置関係を
説明するための平面図。
2細条導電パターンに接触させ、シグナルプローブの位
置を測定する様子を説明するための拡大断面図。
2が位置ずれを発生して取付けられた状況を説明するた
めの図。
及びプローブの位置決定装置の一実施例を説明するため
のブロック図。
Claims (5)
- 【請求項1】 少なくとも1つのシグナルプローブがプ
ローブヘッドに装着され、このプローブヘッドをプロー
ブヘッド駆動機構によってX,Y,Z方向に移動させ、
X,Y平面上に配列された複数の導電パッドの何れかに
選択的に接触させ、測定を行う自動測定装置に用いられ
る自動治具のプローブ位置検出方法において、 上記プローブヘッドに上記導電パッドの形成面に向かっ
て光ビームを照射する光ビーム照射手段と、この光ビー
ム照射手段が照射した光ビームの反射光量を測定する反
射光量測定手段とを設けると共に、上記導電パッドの配
列面と平行な面に位置ずれ検出用導電パターンを設け、 この位置ずれ検出用導電パターンの位置を、上記光ビー
ム照射手段及び反射光量測定手段により検出することに
より、上記光ビーム照射位置を検出し、 更に、この位置ずれ検出用導電パターンに上記シグナル
プローブを接触させ、この接触により上記シグナルプロ
ーブの位置を検出し、 上記光ビーム照射位置と上記シグナルプローブ位置との
位置ずれ量を検出することを特徴とするプローブの位置
ずれ検出方法。 - 【請求項2】 請求項1記載のプローブの位置ずれ検出
方法において、上記位置ずれ検出用導電パターンはY軸
方向に延長されて形成された第1細条導電パターンと、
X軸方向に延長されて形成された第2細条導電パターン
とを備え、 上記第1細条導電パターンにより検出した上記光ビーム
照射位置と、上記第1細条導電パターンに対する上記シ
グナルプローブの接触により検出した位置とにより、こ
の接触したシグナルプローブの上記光ビーム照射位置に
対するX軸方向の位置ずれ量を検出し、 上記第2細条導電パターンにより検出した上記プローブ
ヘッドにおける上記光ビーム照射位置と、上記第2細条
導電パターンに対する上記シグナルプローブの接触によ
り検出したの位置とにより、上記シグナルプローブの上
記光ビーム照射位置に対するY軸方向の位置ずれ量を検
出することを特徴とするプローブの位置ずれ検出方法。 - 【請求項3】 請求項1または2記載のプローブの位置
ずれ検出方法の何れかによって検出したシグナルプロー
ブと光ビーム照射位置との位置ずれ量を記憶保存し、 この記憶保存したシグナルプローブの位置ずれ量と上記
光ビーム照射位置とを用いて上記シグナルプローブの位
置を決定することを特徴とするプローブの位置決定方
法。 - 【請求項4】 A.少なくとも1つのシグナルプローブ
と、光ビーム照射手段と、この光ビーム照射手段が照射
した光ビームの反射光を受光する反射光量測定手段とを
搭載したプローブヘッドと、 B.このプローブヘッドを既知のXY座標に沿って移動
させ、設定したXY座標位置において、上記プローブヘ
ッドを降下させ、上記シグナルプローブの1つを測定対
象物に接触させる動作を実行するXYZ駆動手段と、 C.このXYZ駆動手段により移動させられる上記プロ
ーブヘッドの移動範囲内のXY座標上に設置され、上記
XY座標のY軸方向に延長形成した第1細条導電パター
ンおよびX軸方向に延長形成した第2細条導電パターン
と、 D.上記XYZ駆動手段により上記プローブヘッドをX
又はY方向に移動させ、この移動中に上記第1細条導電
パターン及び第2細条導電パターンを上記光ビームが横
切ることにより、上記第1細条導電パターンと第2細条
導電パターンのX軸上とY軸上の各位置を検出し、これ
ら検出位置を上記光ビーム照射位置とする光ビーム位置
測定手段と、 E.この光ビーム位置測定手段が測定した光ビーム照射
位置を上記プローブヘッドの位置として記憶するヘッド
位置記憶手段と、 F.このヘッド位置記憶手段に記憶したヘッド位置と上
記シグナルプローブとの間のX軸方向及びY軸方向にお
ける各位置のずれ量を測定する位置ずれ測定手段と、に
よって構成したことを特徴とするプローブの位置ずれ検
出装置。 - 【請求項5】 請求項4記載のプローブの位置ずれ検出
装置に上記光ビーム照射位置から上記シグナルプローブ
までのX軸方向及びY軸方向における各位置ずれ量をそ
れぞれ記憶する記憶手段と、この位置ずれ記憶手段に記
憶した位置ずれ量と上記光ビーム照射位置とによってシ
グナルプローブの位置を求める演算手段とを付加した構
成としたプローブの位置決定装置。
Priority Applications (1)
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