(57)【要約】      （修正有）【課題】  同軸コネクタを介してテストヘッドとプローブカードとを接続する場合において、テストヘッドとプローブカードとの間に導入されテストヘッド内に漏れる乾燥ガスのテストヘッド外部への排出を防ぐ乾燥ガス封入装置の提供。【解決手段】インターフェース本体１と、インターフェース本体１に支持される同軸コネクタ２とを有するインターフェース２０と、同軸コネクタ２とプローブカード１０に設けられた相手同軸コネクタ１５とが嵌合した状態において、テストヘッド１３とプローブカード１０との間に導入されインターフェース２０が形成する隙間を通じてテストヘッド１３内に漏れる乾燥ガスを封入するケーシング５とを備える。これにより、テストヘッド１３とプローブカード１０との間に導入された乾燥ガスが漏れたとしても、その漏れた乾燥ガスを封入することができるため、乾燥ガスのテストヘッド１３外部への排出を防ぐことができる。【選択図】図１
2006319273.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テストヘッドに設けられ、テストヘッドにプローブカードを接続するためのインターフェースアッセンブリであって、
インターフェース本体と、当該インターフェース本体に支持される同軸コネクタとを有するインターフェースと、
前記インターフェースに設けられ、前記同軸コネクタと前記プローブカードに設けられた相手同軸コネクタとが嵌合した状態において、前記テストヘッドと前記プローブカードとの間に導入され前記インターフェースが形成する隙間を通じて前記テストヘッド内に漏れる乾燥ガスを封入するカバー部材とを備えることを特徴とするインターフェースアッセンブリ。
【請求項２】
前記カバー部材の開口縁に連結される環状部材を備え、
前記インターフェースは、支持機構によって前記環状部材との間に隙間を設けて支持されることを特徴とする請求項１に記載のインターフェースアッセンブリ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のインターフェースアッセンブリと、
前記テストヘッドと前記プローブカードに乾燥ガスを導入する乾燥ガス導入手段と、
前記同軸コネクタと前記プローブカードに設けられた相手同軸コネクタとが嵌合した状態において、前記インターフェースの周囲に配置され前記テストヘッドと前記プローブカードとの間の空間を取り囲む筒状部材とを備えることを特徴とする乾燥ガス封入装置。
【請求項４】
前記インターフェースアッセンブリは、当該インターフェースアッセンブリの周囲に配置されポゴピンを支持するベース板を介して前記テストヘッドに固定され、
前記筒状部材は、前記ベース板に支持され、前記同軸コネクタと前記プローブカードに設けられた相手同軸コネクタとが嵌合した状態において、前記プローブカードに対峙して配置されることを特徴とする請求項３に記載の乾燥ガス封入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、同軸コネクタ同士を機械的に接続するインターフェースアッセンブリ、及びそれを用いた乾燥ガス封入装置に関し、特には、半導体テスタにおいて同軸コネクタを介してテストヘッドにプローブカードを接続するためのインターフェースアッセンブリ、及びそれを用いた乾燥ガス封入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの電気特性を測定する半導体テスト装置は、ウエハに形成された多数の半導体デバイスの電極パッドにプローブカードのプローブ針、又はメンブレンプローブなどのコンタクトプローブを接触させて、テストヘッドからの試験信号を印加して半導体デバイスからの出力信号を検出することによって、半導体デバイスの検査を行う装置である。
【０００３】
半導体デバイスの検査は、雰囲気温度を、半導体デバイスの使用条件に一致する温度に調整して行われる。したがって、高温の雰囲気下ばかりでなく、低温の雰囲気下でも行われる。雰囲気温度を低温に設定して検査を行う場合には、ウエハ周辺やプローブカード周辺に結露が発生する場合がある。結露がウエハやプローブカードに発生した場合には、露出している配線パターンの短絡やリーク増大等の電気的特性劣化を引き起こすことになると共に、表面に汚れなどを生じさせることにもなる。したがって、結露の発生を防ぐため、半導体テスト装置では、プローブカードの表面に乾燥ガスを導入する装置（例えば、特許文献１）や、ウエハの周囲に乾燥ガスを導入する装置（例えば、特許文献２）が用いられている。
【０００４】
近年の半導体テスト装置は、その測定対象の半導体デバイスの進化に伴いその性能の向上が要求されている。特に、測定対象が、ゲート絶縁膜の容量測定、ひずみトランジスタの特性評価、トランジスタのＲＦ特性評価等の場合には、その測定において扱う信号の周波数は、ＨＦ帯域やＲＦ帯域にまで及ぶため高周波帯域での測定が必要となってきている。
【０００５】
一般的に、半導体テスト装置におけるテストヘッドとプローブカードとの電気的接続は、ポゴピンが用いられている。ポゴピンは、コンタクトピン、プローブピン、スプリングピンなどとも呼ばれ、ＤＣ信号や低周波信号を測定するのに用いる場合には測定精度を保つことができる。しかし、ＨＦ帯域やＲＦ帯域の高周波信号を測定する場合には、ポゴピンでは、反射損失等の理由で測定精度を保つことは難しい。そこで、ＨＦ帯域やＲＦ帯域の高周波信号を測定する場合には、テストヘッドとプローブカードとの接続部分には、ＨＦやＲＦ信号用の同軸コネクタを使用しなければならない。
【０００６】
一般的に、同軸コネクタの嵌合は、同軸ケーブルを一つ一つ手で同軸コネクタに取り付けることによって行われている。しかし、本出願人は、同軸コネクタであっても自動嵌合可能なコネクタを発明し出願している（特許文献３）。この自動嵌合可能な同軸コネクタをテストヘッドとプローブカードとを接続するためのインターフェースに設け、このインターフェースをテストヘッドとプローブカードとの間に乾燥ガスを導入することができる半導体テスト装置に適用した場合には、次のような問題がある。
【特許文献１】特開平１１−０２６５２３
【特許文献２】特開２００３−１７９１０９
【特許文献３】特開平１０−１０６６７７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
自動嵌合可能な同軸コネクタを有するインターフェースを用いて、テストヘッドとプローブカードとを接続する場合、インターフェースには同軸コネクタを自動嵌合可能とするための構造が必要となり、その構造に起因してテストヘッドとプローブカードとの間の気密性が悪くなる。ここで、テストヘッド内には、テストヘッド内を空冷するためにテストヘッド内の空気を外に排出するための排気ファンが設けられている。したがって、テストヘッドとプローブカードとの間に乾燥ガスを導入した場合、インターフェースにおける気密性の悪さによって乾燥ガスはテストヘッド内に漏れ、さらに漏れた乾燥ガスはテストヘッド内に設けられた排気ファンによって吸引されテストヘッド外部へと排出されてしまう。これにより、テストヘッドとプローブカードとの間の乾燥ガスは希釈され、プローブカード表面に結露が発生してしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、同軸コネクタを介してテストヘッドとプローブカードとを接続する場合において、テストヘッドとプローブカードとの間に導入されテストヘッド内に漏れる乾燥ガスのテストヘッド外部への排出を防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、テストヘッドに設けられ、テストヘッドにプローブカードを接続するためのインターフェースアッセンブリであって、インターフェース本体と、当該インターフェース本体に支持される同軸コネクタとを有するインターフェースと、前記インターフェースに設けられ、前記同軸コネクタと前記プローブカードに設けられた相手同軸コネクタとが嵌合した状態において、前記テストヘッドと前記プローブカードとの間に導入され前記インターフェースが形成する隙間を通じて前記テストヘッド内に漏れる乾燥ガスを封入するカバー部材とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、テストヘッドとプローブカードとの間に導入された乾燥ガスがテストヘッド内に漏れたとしても、その漏れた乾燥ガスをカバー部材によって封入することができるため、テストヘッド内に漏れる乾燥ガスのテストヘッド外部への排出を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態であるインターフェースアッセンブリ１００及び乾燥ガス封入装置２００について説明する。図１は半導体テスト装置のうち、テストヘッドとプローブカードとの接続部分の構成を示す模式図であり、図２はインターフェースアッセンブリ１００の斜視図であり、図３はインターフェースアッセンブリ１００の平面図であり、図４は図３におけるａ−ａ断面図であり、図５は同軸コネクタ２について説明する図であり、図６は、図４における支持機構３の拡大図である。
【００１２】
図１において符号１３は、電気信号をチャック１１に保持された被測定体としてのウエハ１２の半導体デバイスに出力して半導体デバイスからの電気信号を処理し、ウエハ１２の電気的特性を測定するテストヘッドである。符号１０は、半導体デバイスの電極パッドに接触するプローブ針１４を備えるプローブカードである。また、符号２０は、テストヘッド１３にプローブカード１０を接続するためのインターフェースである。
【００１３】
テストヘッド１３とプローブカード１０とは、インターフェース２０に設けられた同軸コネクタ２とプローブカード１０に設けられた相手同軸コネクタ１５とが嵌合するとともに、インターフェース２０の周囲に環状のベース板１８を介して配置されたポゴピン１９とプローブカード１０の基板部１０ａとが接触することによって電気的に接続される。なお、同軸コネクタ２は、高周波信号を測定するためのものであり、ポゴピン１９は、低周波信号を測定するためのものである。
【００１４】
ウエハ１２の検査は、ウエハ１２の使用条件に一致する条件にて行われる。そのため、ウエハ１２周囲の雰囲気温度を低温に設定して検査を行う場合がある。その場合、雰囲気温度の調整は、チャック１１に適当な冷媒を供給することによって行われる。ウエハ１２の周囲の雰囲気温度を低温に設定することによって、プローブカード１０の温度も低温となる。このため、ウエハ１２及びプローブカード１０の結露の問題があるが、ウエハ１２及びプローブカード１０の周辺に乾燥ガスを導入することによって結露の発生を防ぐ。
【００１５】
インターフェースアッセンブリ１００は、テストヘッド１３にプローブカード１０を接続するためのインターフェース２０と、インターフェース２０に設けられ、インターフェース２０の同軸コネクタ２とプローブカード１０の相手同軸コネクタ１５とが嵌合した状態において、前記テストヘッドと前記プローブカードとの間に導入され前記インターフェースが形成する隙間を通じて前記テストヘッド内に漏れる乾燥ガスを封入するカバー部材としてのケーシング５と、インターフェース２０とケーシング５とを接続するための環状部材としてのリングプレート４とを備える。
【００１６】
インターフェース２０は、インターフェース本体１と、インターフェース本体１に支持される複数の同軸コネクタ２とを備える。インターフェース２０は、リングプレート４に支持機構３によってスライド可能に支持されている。
【００１７】
インターフェース本体１には、プローブカード１０に対峙する第一の面１ａ及び第一の面１ａに対向する第二の面１ｂのそれぞれに開口部を有する第一の貫通孔１ｃ及び第二の貫通孔１ｄがそれぞれ複数設けられている。第一の貫通孔１ｃは同軸コネクタ２を支持し、第二の貫通孔１ｄは支持機構３を支持する。第二の貫通孔１ｄの内周面には、段部１ｅが形成されている。なお、インターフェース本体１の形状は、本実施の形態では円柱形状としたが、特に制限はない。
【００１８】
同軸コネクタ２について図５を参照して説明する。図５（ａ）は同軸コネクタ２の分解図であり、図５（ｂ）は同軸コネクタ２をインターフェース本体１に取り付けた状態を表す図である。同軸コネクタ２は、ＨＦ帯域やＲＦ帯域等の高周波信号を測定するものであり、インターフェース本体１を貫通して配置される。インターフェース本体１の第一の面１ａから突出するコネクト部２ａは、プローブカード１０に設けられた相手同軸コネクタ１５と嵌合し、インターフェース本体１の第二の面１ｂから突出するコネクト部２ｂには、テストヘッド１３につながる同軸ケーブル１６が接続される。
【００１９】
同軸コネクタ２は、図５（ａ）に示すように、ブラインドメイトコネクタ５１が、フランジナット５２とコイルばね５３とを介してインターフェース本体１に設けられた第一の貫通孔１ｃに支持されるものであり、ブラインドメイトコネクタ５１は鉛直方向、及び水平方向に動くことができるように構成されている。同軸コネクタ２がこのように構成されることによって、同軸コネクタ２と相手同軸コネクタ１５との嵌合は、図５（ｂ）に示すように、双方の同軸コネクタ２と１５を軸中心に回転させることなく、相手同軸コネクタ１５を同軸コネクタ２に対して軸方向に押し付けるスナップイン式によって行うことが可能となる。一組の同軸コネクタ２と相手同軸コネクタ１５との嵌合力は、約１ｋｇｆ程度である。なお、図５では、コネクト部２ａを雌型、相手同軸コネクタ１５を雄型としたが、コネクタ部２ａを雄型、相手同軸コネクタ１５を雌型としてもよい。
【００２０】
リングプレート４は、インターフェース本体１よりも外径が大きい環状のプレート部４ａと、プレート部４ａのインターフェース本体１の第二の貫通孔１ｄに対応する位置に設けられた支柱４ｂとからなる。支柱４ｂには、段部４ｃが形成され、また、支柱４ｂの頂部４ｄには穴部４ｅが形成され、その穴部４ｅには雌ねじが形成されている。なお、支柱４ｂの外径は、インターフェース本体１の第二の貫通孔１ｄの内径よりも小さい。また、支柱４ｂにおけるプレート部４ａから段部４ｃまでの高さは、インターフェース本体１の第二の貫通孔１ｄにおける第二の面１ｂから段部１ｅまでの深さよりも大きい。
【００２１】
インターフェース本体１とリングプレート４との取付け方法について説明する。インターフェース本体１の第二の貫通孔１ｄに第二の面１ｂ側からリングプレート４の支柱４ｂを挿通することによって、インターフェース本体１とリングプレート４は、第二の貫通孔１ｄの段部１ｅと支柱４ｂの段部４ｃとが接触した状態で配置される。そして、第二の貫通孔１ｄに第一の面１ａ側から締結部材としてのボルト６を挿入し、支柱４ｂの穴部４ｅの雌ねじに螺合させる。このように、支柱４ｂとボルト６とによって支持機構３が構成され、この支持機構３によってインターフェース本体１はリングプレート４に支持される。
【００２２】
インターフェース本体１がリングプレート４に支持された状態において、支柱４ｂの外径は、インターフェース本体１の第二の貫通孔１ｄの内径よりも小さいため、支柱４ｂと第二の貫通孔１ｄとの間には隙間７が存在することになる。また、支柱４ｂの段部４ｃの高さは、インターフェース本体１の第二の貫通孔１ｄにおける第二の面１ｂから段部１ｅまでの深さよりも大きいため、インターフェース本体１とリングプレート４との間にも隙間８が存在することになる。したがって、インターフェース２０は、リングプレート４に対して支柱４ｂと直交方向にスライド可能（図４中左右方向）に支持されることとなる。
【００２３】
インターフェース２０を介したテストヘッド１３とプローブカード１０との接続は、図１に示すように、相手同軸コネクタ１５を備えるプローブカード１０を上方に移動させ、プローブカード１０に設けられた複数の相手同軸コネクタ１５をインターフェース本体１に設けられた複数の同軸コネクタ２に対して同時にスナップインさせることによって行われる。このように、複数の同軸コネクタを一度の動作で嵌合させる場合、双方の同軸コネクタが固定されている状態では、全ての同軸コネクタをスムーズに嵌合させるのは難しい。しかし、インターフェース２０の場合、同軸コネクタ２自体が鉛直、水平方向に動き、かつ同軸コネクタ２を支持しているインターフェース本体１がプローブカード１０に対してスライド可能であるため、インターフェース本体１に設けられた複数の同軸コネクタ２とプローブカード１０に設けられた複数の相手同軸コネクタ１５とはスムーズに嵌合することが可能となる。
【００２４】
ケーシング５は、一端に開口部を有する筒状部５ａと、その一端に設けられた環状の開口縁５ｂとからなる帽子形状の容器であり、頂部５ｃにはインピーダンスアナライザ等からの測定プローブ（図示せず）を取付ける同軸コネクタ２３を収装する筒状のコネクタ保持部５ｄが設けられている。ケーシング５の開口縁５ｂは、リングプレート４の支柱４ｂが設けられた面と反対の面４ｆと連結される。これにより、ケーシング５は、リングプレート４を介してインターフェース２０と接続されることになる。なお、コネクタ保持部５ｄに収装される同軸コネクタ２３とインターフェース本体１に支持される同軸コネクタ２のコネクト部２ｂとは、同軸コネクタ２４を介して同軸ケーブル１６等によって接続される。このように、ケーシング５中には、インターフェース２０とテストヘッド１３を接続するための同軸コネクタ２４や同軸ケーブル１６等が収容される。また、コネクタ保持部５ｄとコネクタ保持部５ｄに収装される同軸コネクタ２３とは、気密状態が保持される。
【００２５】
乾燥ガス封入装置２００は、インターフェースアッセンブリ１００と、テストヘッド１３とプローブカード１０に乾燥ガスを導入する乾燥ガス導入手段としてのノズル２１と、インターフェース２０の同軸コネクタ２とプローブカード１０に設けられた相手同軸コネクタ１５とが嵌合した状態において、インターフェース２０の周囲に配置されテストヘッド１３とプローブカード１０との間の空間を取り囲む筒状部材２２とを備える。
【００２６】
ノズル２１は、ポゴピン１９が接触するプローブカード１０の基板部表面１０ｂにおける結露の発生を防ぐために、乾燥ガス発生装置（図示せず）からの乾燥ガスをテストヘッド１３とプローブカード１０との間に導入するものである。ノズル２１は、筒状部材２２の内側において、リングプレート４のプレート部４ａとケーシング５の開口縁５ｂとに支持される。なお、乾燥ガスは、例えば空気等が用いられる。
【００２７】
筒状部材２２は、ベース板１８に支持されるとともに、インターフェース２０の同軸コネクタ２とプローブカード１０の相手同軸コネクタ１５とが嵌合し、テストヘッド１３とプローブカード１０とが接続した状態において、プローブカード基板部表面１０ｂに対峙して配置される。したがって、テストヘッド１３とプローブカード１０との間に導入された乾燥ガスは、テストヘッド１３とプローブカード１０との間に封入される。なお、筒状部材２２の一端は、プローブカード基板部表面１０ｂに完全には接触した状態ではなく、両者の間には僅かな隙間が存在する。この隙間から漏れる僅かな乾燥ガスは、筒状部材２２外側のプローブカード基板部表面１０ｂに沿って漏れるため、プローブカード基板部表面１０ｂにおける筒状部材２２に囲まれていない部分も乾燥状態に保つことができる。
【００２８】
以上のように構成されるインターフェースアセンブリ１００及び乾燥ガス封入装置２００の機能について、図７を参照して説明する。図７は、インターフェース２０とプローブカード１０との互いの同軸コネクタが嵌合することによって、テストヘッド１３とプローブカード１０とが接続している状態を表す図である。
（１）インターフェースアッセンブリ１００を、ベース板１８を介してテストヘッド１３に固定する。ベース板１８とインターフェースアッセンブリ１００との取付けは、環状の部材であるベース板１８の中央開口部にケーシング５の筒状部５ａを挿通させ、ケーシング５の開口縁５ｂにベース板１８を取付けることによって行われる。なお、ポゴピン１９を用いない場合には、ケーシング５又はリングプレート４を介してインターフェースアッセンブリ１００を直接テストヘッド１３に取付けてもよい。
（２）テストヘッド１３とプローブカード１０とは、インターフェース２０の同軸コネクタ２とプローブカード１０の相手同軸コネクタ１５とが嵌合することによって接続される。この状態において、筒状部材２２は、インターフェース２０の周囲で、かつテストヘッド１３とプローブカード１０との間の空間を取り囲むようにて配置される。
（３）テストヘッド１３とプローブカード１０とを接続した状態において、プローブカード１０の基板部表面１０ｂの結露を防ぐために、テストヘッド１３とプローブカード１０との間に乾燥ガスを導入する。導入された乾燥ガスは、筒状部材２２によって図中下方向に整流され、プローブカード基板部表面１０を乾燥する。図中上方向、つまりテストヘッド側では、支柱４ａとインターフェース本体１の第二の貫通孔１ｄとの間、及びインターフェース本体１とリングプレート４との間に隙間が存在することによって、乾燥ガスはその隙間からテストヘッド１３内部へ漏れてしまう。
（４）しかし、テストヘッド１３内に漏れた乾燥ガスは、インターフェースアッセンブリ１００のケーシング５にて封入されるため、テストヘッド１３内に設けられた排気ファン（図示せず）によって吸引されることはない。したがって、テストヘッド１３とプローブカード１０との間に導入された乾燥ガスは、希釈されることがなくプローブカード１０に導かれるため、プローブカード基板部表面１０ｂにおける結露の発生を防ぐことができる。
【００２９】
以上のように、本発明のインターフェース２０によれば、テストヘッド１３とプローブカード１０との間に導入されテストヘッド１３内に漏れる乾燥ガスを封入することができるため、乾燥ガスのテストヘッド１３外部への排出を防ぐことができる。
【００３０】
また、本発明の乾燥ガス封入装置２００によれば、テストヘッド１３とプローブカード１０との間に導入された乾燥ガスの希釈を防止することができるため、より少ない乾燥ガス量でプローブカード１０の基板部表面１０ｂの結露の発生を効率良く防ぐことができる。
【００３１】
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。例えば、本実施の形態では、筒状部材２２をベース板１８に設ける構成としたが、筒状部材２２をリングプレート４に設け、筒状部材２２も含めてインターフェースアッセンブリ１００を構成するようにしてもよい。また、プローブ針の代わりに、メンブレンプローブやその他のコンタクトプローブを使用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、半導体テスタにおいてテストヘッドとプローブカードとを接続するためのインターフェースアッセンブリとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】半導体テスト装置のうち、テストヘッドとプローブカードとの接続部分の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るインターフェースアッセンブリ１００の斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るインターフェースアッセンブリ１００の平面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るインターフェースアッセンブリ１００の断面図である。
【図５】同軸コネクタについて説明する図である。
【図６】支持機構の拡大図である。
【図７】テストヘッドとプローブカードとが接続している状態を表す図である。
【符号の説明】
【００３４】
１００  インターフェースアッセンブリ
２００  乾燥ガス封入装置
１  インターフェース本体
１ａ  プローブカード１０に対峙する第一の面
１ｃ  第一の貫通孔
１ｄ  第二の貫通孔
１ｅ  段部
２  同軸コネクタ
３  支持機構
４  リングプレート
４ａ  プレート部
４ｂ  支柱
４ｃ  段部
５  ケーシング
５ａ  筒状部
５ｂ  開口縁
５ｄ  コネクタ保持部
６  ボルト
７，８  隙間
１０  プローブカード
１０ｂ  プローブカード基板部表面
１１  チャック
１２  ウエハ
１３  テストヘッド
１４  プローブ針
１５  相手同軸コネクタ
１６  同軸ケーブル
１８  ベース板
１９  ポゴピン
２０  インターフェース
２１  ノズル
２２  筒状部材
【図１】
2006319273.tif 000003
【図２】
2006319273.tif 000004
【図３】
2006319273.tif 000005
【図４】
2006319273.tif 000006
【図５】
2006319273.tif 000007
【図６】
2006319273.tif 000008
【図７】
2006319273.tif 000009