(57)【要約】方法は、高周波特性検査装置のステージの載置面上に載置された平坦な導電体面を有する基板の導電体面と、プローブ角度を変化させることにより、シグナル端子の先端及びグランド端子の先端と導電体面との接触状態を変化させながら、異なるプローブ角度において、シグナル端子から高周波信号を導電体面に出力し且つプローブを用いて反射信号を受信してＳパラメータを求めることと、複数のＳパラメータに基づいて、シグナル端子の先端とグランド端子の先端とを結んで形成される基準線と導電体面とが平行となる基準プローブ角度を決定すること、を含む。
2019050001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御部と、
前記制御部により制御されるベクトルネットワークアナライザと、
被試験装置が載置される平坦な載置面を有するステージと、
前記ベクトルネットワークアナライザとの間で信号の送受信が可能なシグナル端子及びグランド端子を有するプローブであって、前記シグナル端子の先端及び前記グランド端子の先端と前記被試験装置との接触状態を、回転軸を中心として回転することにより変更可能なプローブと、
前記制御部により制御され、前記プローブを前記回転軸の周りに回転させる駆動部と、
を備える高周波特性検査装置において、前記プローブの前記回転軸の周りの基準角度を決定する方法であって、
前記制御部が、前記駆動部を制御して、前記プローブの前記回転軸周りの角度を変化させることにより、前記シグナル端子の先端及び前記グランド端子の先端と、前記ステージの前記載置面上に載置された平坦な導電体面を有する基板の前記導電体面との接触状態を変化させながら、前記ベクトルネットワークアナライザを制御して、前記プローブの前記回転軸周りの異なる角度において、前記シグナル端子から高周波信号を前記導電体面に出力し且つ前記プローブを用いて反射信号を受信してＳパラメータを求めることと、
前記制御部が、複数の前記Ｓパラメータに基づいて、前記シグナル端子の先端と前記グランド端子の先端とを結んで形成される基準線と前記導電体面とが平行となる前記プローブの前記回転軸周りの前記基準角度を決定すること、
を含む方法。
【請求項２】
前記基準角度を前記決定することは、
前記制御部が、
複数の前記Ｓパラメータに基づいて複数の反射信号の位相を求めることと、
前記プローブの前記回転軸周りの角度の変化に対して、反射信号の位相が負の値であって極大値を示す角度を、前記プローブの前記回転軸の周りの前記基準角度として決定すること、
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記プローブは、１つの前記シグナル端子を有する請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記プローブは、２つの前記シグナル端子を有し、
前記Ｓパラメータを前記求めることは、
前記制御部が、前記駆動部を制御して、前記プローブの前記回転軸周りの角度を変化させることにより、前記シグナル端子の先端及び前記グランド端子の先端と前記導電体面との接触状態を変化させながら、前記ベクトルネットワークアナライザを制御して、前記プローブの前記回転軸周りの異なる角度において、第１の前記シグナル端子及び第２の前記シグナル端子から高周波信号を前記導電体面に出力し且つ前記プローブを用いて第１の反射信号及び第２の反射信号を受信して第１の前記Ｓパラメータ及び第２の前記Ｓパラメータを求めることを含み、
前記基準角度を前記決定することは、
前記制御部が、
複数の第１の前記Ｓパラメータに基づいて複数の第１の反射信号の位相を求め且つ複数の第２の前記Ｓパラメータに基づいて複数の第２の反射信号の位相を求めることと、
前記プローブの前記回転軸周りの角度の変化に対して、第１の反射信号の位相が負の値であって極大値を示し且つ第２の反射信号の位相が負の値であって極大値を示す角度を、前記プローブの前記回転軸の周りの前記基準角度として決定すること、
を含む請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記基準角度を前記決定することは、
前記制御部が、
前記プローブの前記回転軸周りの角度の変化に対して、前記Ｓパラメータが複素平面上の所定の領域外から当該所定の領域内に入った時の前記プローブの前記回転軸周りの第１角度を求めることと、
前記プローブの前記回転軸周りの角度の変化に対して、前記Ｓパラメータが前記所定の領域内から前記所定の領域外に出た時の前記プローブの前記回転軸周りの第２角度を求めることと、
前記第１角度と前記第２角度の平均値を、前記プローブの前記回転軸周りの前記基準角度として決定すること、
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記プローブは、１つの前記シグナル端子を有する請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記プローブは、２つの前記シグナル端子を有し、
前記Ｓパラメータを前記求めることは、
前記制御部が、前記駆動部を制御して、前記プローブの前記回転軸周りの角度を変化させることにより、前記シグナル端子の先端及び前記グランド端子の先端と前記導電体面との接触状態を変化させながら、前記ベクトルネットワークアナライザを制御して、前記プローブの前記回転軸周りの異なる角度において、第１の前記シグナル端子及び第２の前記シグナル端子から高周波信号を前記導電体面に出力し且つ前記プローブを用いて第１の反射信号及び第２の反射信号を受信して第１の前記Ｓパラメータ及び第２の前記Ｓパラメータを求めることを含み、
前記基準角度を前記決定することは、
前記制御部が、
前記プローブの前記回転軸の周りの角度の変化に対して、第１の前記Ｓパラメータ及び第２の前記Ｓパラメータの両方が前記所定の領域内に入った時の前記プローブの前記回転軸周りの前記第１角度を求めることと、
前記プローブの前記回転軸の周りの角度の変化に対して、第１の前記Ｓパラメータ及び第２の前記Ｓパラメータの内の少なくとも１つが前記所定の領域内から当該所定の領域外に出た時の前記プローブの前記回転軸周りの第２角度を求めることと、
前記第１角度と前記第２角度の平均値を、前記プローブの前記回転軸周りの前記基準角度として決定すること、
を含む請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記Ｓパラメータを前記求めることは、
前記制御部が、
前記導電体面と、前記シグナル端子の先端及び前記グランド端子の先端の内の少なくとも１つとを接触させた状態を基準として、前記駆動部を制御して、前記プローブの前記回転軸の周りの角度を所定の範囲内で変化させること、
を含む請求項１〜７の何れか一項に記載の方法。
【請求項９】
制御部と、
前記制御部により制御されるベクトルネットワークアナライザと、
被試験装置が載置される平坦な載置面を有するステージと、
前記ベクトルネットワークアナライザとの間で信号の送受信が可能なシグナル端子及びグランド端子を有するプローブであって、前記シグナル端子の先端及び前記グランド端子の先端と前記被試験装置との接触状態を、回転軸を中心として回転することにより変更可能なプローブと、
前記制御部により制御され、前記プローブを前記回転軸の周りに回転させる駆動部と、
を備える高周波特性検査装置であって、
前記制御部は、
前記駆動部を制御して、前記プローブの前記回転軸周りの角度を変化させることにより、前記シグナル端子の先端及び前記グランド端子の先端と、前記ステージの前記載置面上に載置された平坦な導電体面を有する基板の前記導電体面との接触状態を変化させながら、前記ベクトルネットワークアナライザを制御して、前記プローブの前記回転軸周りの異なる角度において、前記シグナル端子から高周波信号を前記導電体面に出力し且つ前記プローブを用いて反射信号を受信してＳパラメータを求めることと、
複数の前記Ｓパラメータに基づいて、前記シグナル端子の先端と前記グランド端子の先端とを結んで形成される基準線と前記導電体面とが平行となる前記プローブの前記回転軸周りの前記基準角度を決定すること、
を実行する高周波特性検査装置。
【請求項１０】
コンピュータと、
前記コンピュータにより制御されるベクトルネットワークアナライザと、
被試験装置が載置される平坦な載置面を有するステージと、
前記ベクトルネットワークアナライザとの間で信号の送受信が可能なシグナル端子及びグランド端子を有するプローブであって、前記シグナル端子の先端及び前記グランド端子の先端と前記被試験装置との接触状態を、回転軸を中心として回転することにより変更可能なプローブと、
前記コンピュータにより制御され、前記プローブを前記回転軸周りに回転させる駆動部と、
を備える高周波特性検査装置において、前記プローブの前記回転軸周りの基準角度を決定することをコンピュータに実行させるコンピュータプログラムあって、
前記駆動部を制御して、前記プローブの前記回転軸周りの角度を変化させることにより、前記シグナル端子の先端及び前記グランド端子の先端と、前記ステージの前記載置面上に載置された平坦な導電体面を有する基板の前記導電体面との接触状態を変化させながら、前記ベクトルネットワークアナライザを制御して、前記プローブの前記回転軸周りの異なる角度において、前記シグナル端子から高周波信号を前記導電体面に出力し且つ前記プローブを用いて反射信号を受信してＳパラメータを求めることと、
複数の前記Ｓパラメータに基づいて、前記シグナル端子の先端と前記グランド端子の先端とを結んで形成される基準線と前記導電体面とが平行となる前記プローブの前記回転軸周りの前記基準角度を決定すること、
をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム。
【請求項１１】
コンピュータと、
前記コンピュータにより制御されるベクトルネットワークアナライザと、
被試験装置が載置される平坦な載置面を有するステージと、
前記ベクトルネットワークアナライザとの間で信号の送受信が可能なシグナル端子及びグランド端子を有するプローブであって、前記シグナル端子の先端及び前記グランド端子の先端と前記被試験装置との接触状態を、回転軸を中心として回転することにより変更可能なプローブと、
前記コンピュータにより制御され、前記プローブを前記回転軸の周りに回転させる駆動部と、
を備える高周波特性検査装置において、前記プローブの前記回転軸周りの基準角度を決定することをコンピュータに実行させるコンピュータプログラムを記憶する非一時的な記憶媒体であって、
前記駆動部を制御して、前記プローブの前記回転軸周りの角度を変化させることにより、前記シグナル端子の先端及び前記グランド端子の先端と、前記ステージの前記載置面上に載置された平坦な導電体面を有する基板の前記導電体面との接触状態を変化させながら、前記ベクトルネットワークアナライザを制御して、前記プローブの前記回転軸周りの異なる角度において、前記シグナル端子から高周波信号を前記導電体面に出力し且つ前記プローブを用いて反射信号を受信してＳパラメータを求めることと、
複数の前記Ｓパラメータに基づいて、前記シグナル端子の先端と前記グランド端子の先端とを結んで形成される基準線と前記導電体面とが平行となる前記プローブの前記回転軸周りの前記基準角度を決定すること、
をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムを記憶する非一時的な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローブの角度を決定する方法、高周波特性検査装置、プログラム及び記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回路に対して所定の電気的検査を実行するために高周波特性検査装置が用いられている。【０００３】
高周波特性検査装置は、例えば、ミリ波帯の高周波数信号で動作する平面回路のインピーダンス等の測定に利用される。【０００４】
高周波特性検査装置は、平面回路又は被測定回路網等の被試験装置（Ｄｅｖｉｃｅ  Ｕｎｄｅｒ  Ｔｅｓｔ：ＤＵＴ)との間で信号の送受信を行うプローブ(高周波プローブともいう)を有する。高周波特性検査装置は、プローブを用いてＤＵＴを伝送した伝送信号又はＤＵＴから反射した反射信号を測定する。【０００５】
プローブは、ＤＵＴと電気的に接触するシグナル端子（Ｓ端子）及びグランド端子（Ｇ端子）を有する。シグナル端子は、ＤＵＴに対して信号を出力する。グランド端子は接地される。シグナル端子とグランド端子とは、互いに離間して並行して伸びるようにプローブの本体に配置される。【０００６】
プローブは、１又は複数のシグナル端子（Ｓ端子）、及び１又は複数のグランド端子（Ｇ端子）を有する。プローブの種類として、例えば、Ｓ−Ｇタイプ又はＧ−Ｓタイプ、Ｇ−Ｓ−Ｇタイプ、Ｇ−Ｓ−Ｇ−Ｓ−Ｇタイプがある。Ｓ−Ｇタイプ又はＧ−Ｓタイプのプローブは、１つのシグナル端子及び１つのグランド端子を有する。Ｇ−Ｓ−Ｇタイプのプローブは、２つのグランド端子及び１つのシグナル端子を有し、このシグナル端子は２つのグランド端子間に配置される。Ｇ−Ｓ−Ｇ−Ｓ−Ｇタイプのプローブは、３つのグランド端子及び２つのシグナル端子を有し、一のシグナル端子は２つのグランド端子間に配置される。【０００７】
ＤＵＴの測定においては、シグナル端子の先端及びグランド端子の先端が、ＤＵＴの測定面と電気的に十分に接触するように、プローブの傾き（角度）が調整される（例えば、特許文献１参照）。【０００８】
具体的には、シグナル端子の先端とグランド端子の先端とを結んで形成される基準線の向きと、ＤＵＴの測定面とが平行になるように、プローブ角度が調整される。これにより、シグナル端子の先端及びグランド端子の先端が、ＤＵＴの測定面に対して電気的に同じように接触する。【０００９】
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、従来のプローブ角度を調整する方法を説明する図である。【００１０】
基板２１は、プローブ角度を調整するために用いられる。基板２１は、平坦な導電体面２２を有する。導電体面２２は、例えば、金属のプレートを用いて形成される。プローブ１は、Ｇ−Ｓ−Ｇタイプである。従来の方法（例えば、非特許文献１参照）では、まず、シグナル端子及びグランド端子の先端を、導電体面２２と接触させて、導電体面２２上に圧痕が形成される。次に、顕微鏡を用いて、導電体面２２上に形成された圧痕が観察される。導電体面２２上に３つの圧痕が形成されていれば、プローブ角度は正しいと判定される（図１（Ｂ）参照）。一方、導電体面２２上に形成された圧痕の数が１つ又は２つの場合（図１（Ａ）参照）、プローブ角度は正しくないと判定される。そして、導電体面２２上に３つの圧痕が形成されるようにプローブ角度が調整される。導電体面２２上に３つの圧痕が形成されるようにプローブ角度を調整することにより、シグナル端子の先端とグランド端子の先端とを結んで形成される基準線Ｌの向きと、導電体面２２とが平行となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第２０１７／２０３８７６号
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】カスケードマイクロテック社、”RF測定ガイド”、[online]、[平成２９年９月７日検索]、インターネット＜https://www.cascad emicrotech.com/files/JPN_RF_Measurement_Guide_Rev203.pdf＞
【発明の概要】
【００１３】
しかしながら、上述したプローブ角度を調整する方法には、以下のような問題点があった。
（１）使用するプローブの先端のコンディションによって圧痕の状態が大きく異なるので、プローブによっては導電体面２２上に痕がほとんど見えない場合がある。
（２）導電体面２２上に３つの圧痕が形成されていても、プローブ角度の精度には、１°程度の幅がある。
（３）顕微鏡と圧痕との位置関係によっては、圧痕を観察しにくい場合があるので、プローブ角度の決定は、作業者の感覚及び経験に大きく依存する。
【００１４】
本明細書は、電気信号センシングによってプローブ角度を調整する手段を提供する。プローブが有するグランド端子及びシグナル端子と導電体面との接触状態によって、プローブが入力する反射信号が変化するので、得られるＳパラメータも変化する。そこで、本明細書では、反射信号のＳパラメータに基づいてプローブと導体面との接触状態を調べて、シグナル端子の先端とグランド端子の先端とを結んで形成される基準線Ｌの向きと導電体面２２とが平行となるプローブ角度を決定する。
【００１５】
本明細書に開示するプローブの角度を決定する方法によれば、制御部と、制御部により制御されるベクトルネットワークアナライザと、被試験装置が載置される平坦な載置面を有するステージと、ベクトルネットワークアナライザとの間で信号の送受信が可能なシグナル端子及びグランド端子を有するプローブであって、シグナル端子の先端及びグランド端子の先端と被試験装置との接触状態を、回転軸を中心として回転することにより変更可能なプローブと、制御部により制御され、プローブを回転軸の周りに回転させる駆動部と、を備える高周波特性検査装置において、プローブの回転軸の周りの基準角度を決定する方法であって、制御部が、駆動部を制御して、プローブの回転軸周りの角度を変化させることにより、シグナル端子の先端及びグランド端子の先端と、前記ステージの前記載置面上に載置された平坦な導電体面を有する基板の導電体面との接触状態を変化させながら、ベクトルネットワークアナライザを制御して、プローブの回転軸周りの異なる角度において、シグナル端子から高周波信号を導電体面に出力し且つプローブを用いて反射信号を受信してＳパラメータを求めることと、制御部が、複数のＳパラメータに基づいて、シグナル端子の先端とグランド端子の先端とを結んで形成される基準線と導電体面とが平行となるプローブの回転軸周りの基準角度を決定すること、を含む。
【００１６】
また、本明細書に開示するプローブの角度を決定する高周波特性検査装置によれば、制御部と、制御部により制御されるベクトルネットワークアナライザと、被試験装置が載置される平坦な載置面を有するステージと、ベクトルネットワークアナライザとの間で信号の送受信が可能なシグナル端子及びグランド端子を有するプローブであって、シグナル端子の先端及びグランド端子の先端と被試験装置との接触状態を、回転軸を中心として回転することにより変更可能なプローブと、制御部により制御され、プローブを回転軸の周りに回転させる駆動部と、を備える高周波特性検査装置であって、制御部は、駆動部を制御して、プローブの回転軸周りの角度を変化させることにより、シグナル端子の先端及びグランド端子の先端と、ステージの前記載置面上に載置された平坦な導電体面を有する基板の導電体面との接触状態を変化させながら、ベクトルネットワークアナライザを制御して、プローブの回転軸周りの異なる角度において、シグナル端子から高周波信号を導電体面に出力し且つプローブを用いて反射信号を受信してＳパラメータを求めることと、複数のＳパラメータに基づいて、シグナル端子の先端とグランド端子の先端とを結んで形成される基準線と導電体面とが平行となるプローブの回転軸周りの基準角度を決定すること、を実行する。
【００１７】
また、本明細書に開示するプローブの角度を決定するコンピュータプログラムによれば、コンピュータと、コンピュータにより制御されるベクトルネットワークアナライザと、被試験装置が載置される平坦な載置面を有するステージと、ベクトルネットワークアナライザとの間で信号の送受信が可能なシグナル端子及びグランド端子を有するプローブであって、シグナル端子の先端及びグランド端子の先端と被試験装置との接触状態を、回転軸を中心として回転することにより変更可能なプローブと、コンピュータにより制御され、プローブを回転軸周りに回転させる駆動部と、を備える高周波特性検査装置において、プローブの回転軸周りの基準角度を決定することをコンピュータに実行させるコンピュータプログラムあって、駆動部を制御して、プローブの回転軸周りの角度を変化させることにより、シグナル端子の先端及びグランド端子の先端と、ステージの載置面上に載置された平坦な導電体面を有する基板の導電体面との接触状態を変化させながら、ベクトルネットワークアナライザを制御して、プローブの回転軸周りの異なる角度において、シグナル端子から高周波信号を導電体面に出力し且つプローブを用いて反射信号を受信してＳパラメータを求めることと、複数のＳパラメータに基づいて、シグナル端子の先端とグランド端子の先端とを結んで形成される基準線と導電体面とが平行となるプローブの回転軸周りの基準角度を決定すること、をコンピュータに実行させる。
【００１８】
更に、本明細書に開示するプローブの角度を決定するプログラムを記憶する非一時的な記憶媒体によれば、コンピュータと、コンピュータにより制御されるベクトルネットワークアナライザと、被試験装置が載置される平坦な載置面を有するステージと、ベクトルネットワークアナライザとの間で信号の送受信が可能なシグナル端子及びグランド端子を有するプローブであって、シグナル端子の先端及びグランド端子の先端と被試験装置との接触状態を、回転軸を中心として回転することにより変更可能なプローブと、コンピュータにより制御され、プローブを回転軸の周りに回転させる駆動部と、を備える高周波特性検査装置において、プローブの回転軸周りの基準角度を決定することをコンピュータに実行させるコンピュータプログラムを記憶する非一時的な記憶媒体であって、駆動部を制御して、プローブの回転軸周りの角度を変化させることにより、シグナル端子の先端及びグランド端子の先端と、ステージの載置面上に載置された平坦な導電体面を有する基板の導電体面との接触状態を変化させながら、ベクトルネットワークアナライザを制御して、プローブの回転軸周りの異なる角度において、シグナル端子から高周波信号を導電体面に出力し且つプローブを用いて反射信号を受信してＳパラメータを求めることと、複数のＳパラメータに基づいて、シグナル端子の先端とグランド端子の先端とを結んで形成される基準線と導電体面とが平行となるプローブの回転軸周りの基準角度を決定すること、をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムを記憶する。
【００１９】
本明細書に開示する方法、高周波特性検査装置、プログラム及び記憶媒体によれば、高周波特性検査装置において、正しいプローブの傾きを高精度に決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（Ａ）及び（Ｂ）は、従来のプローブ角度を調整する方法を説明する図である。
【図２】本明細書に開示する高周波特性検査装置を示す図である。
【図３】反射信号の反射係数及びＳ１１パラメータを説明する図である。
【図４】圧痕数と反射信号の反射係数の位相との関係及びプローブ角度と反射信号の位相との関係を説明する図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は、プローブ角度と導電体面との接触状態との関係を示す図である。
【図６】本明細書に開示する高周波特性検査装置の第１動作例のフローチャートである。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は、本明細書に開示する方法の第２動作例を説明する図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｃ）は、本明細書に開示する方法の第３動作例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本明細書で開示する高周波特性検査装置の好ましい一実施形態を、図を参照して説明する。但し、本発明の技術範囲はそれらの実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。
【００２２】
図２は、本明細書に開示する高周波特性検査装置を示す図である。
【００２３】
本実施形態の高周波特性検査装置８は、制御装置７と、ベクトルネットワークアナライザ（Ｖｅｃｔｏｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ａｎａｌｙｚｅｒ：ＶＮＡ）３と、サンプルステージ２と、一対のプローブ１と、一対のティルトステージ１７と、一対の周波数拡張ユニット４と、一対のプローブステージ１６と、台座５と、顕微鏡２０を備える。
【００２４】
ベクトルネットワークアナライザ３は、ＤＵＴ１９の電気的特性を評価するための高周波信号を出力し、ＤＵＴ１９から伝送信号及び反射信号を入力して解析する。
【００２５】
サンプルステージ２は、台座５上に配置される。サンプルステージ２は、ＤＵＴ１９が載置される平坦な載置面を有する。サンプルステージ２は、載置面をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に並進可能な並進ステージ２ａと、載置面を回転軸Ｒを中心に回転可能な回転ステージ２ｂとを有する。並進ステージ２ａのＸ軸方向及びＹ軸方向は、回転ステージ２ｂの回転の影響を受けない。
【００２６】
一対のプローブ１は、サンプルステージ２を挟んで対向するようにティルトステージ１７に配置される。プローブ１は、少なくとも１つのシグナル端子（Ｓ端子）と、少なくとも１つのグランド端子（Ｇ端子）を有する。シグナル端子の先端とグランド端子の先端は、ＤＵＴの測定面と電気的に接触可能である。シグナル端子及びグランド端子は、ベクトルネットワークアナライザ３との間で信号の送受信が可能である。
【００２７】
シグナル端子の先端とグランド端子の先端とを結ぶことにより、基準線Ｌが形成される（図１（Ａ）及び図１（Ｂ）参照）。プローブが３つ以上の端子を有する場合、端子の先端を結んだ基準線Ｌは、厳密な直線ではない場合もある。プローブの加工精度に起因して、端子の先端を結んだ線が、直線とならない場合もあるからである。基準線Ｌの直線度には、このような直線からの乖離が許容される。シグナル端子の先端及びグランド端子の先端とＤＵＴの測定面との接触状態は、ティルトステージ１７がプローブ１を回転軸Ｒを中心として回転することにより変更可能である。プローブ１を回転軸Ｒを中心として回転することにより、基準線ＬのＤＵＴの測定面に対する傾きが調整される。プローブ１の回転軸Ｒ周りの回転位置のことを、以下、プローブ角度ともいう。
【００２８】
一対の周波数拡張ユニット４は、サンプルステージ２を挟んで対向するようにプローブステージ１６上に配置される。周波数拡張ユニット４は、ベクトルネットワークアナライザ３から入力した信号の周波数を拡張してシグナル端子へ出力する。周波数拡張ユニット４は、ベクトルネットワークアナライザ３が生成できない周波数の信号を出力する場合に使用される。一対のティルトステージ１７は、互いに対向するように周波数拡張ユニット４に固定されている。本明細書では、周波数拡張ユニット４の機能は、ベクトルネットワークアナライザ３に含まれる。
【００２９】
一対のプローブステージ１６は、サンプルステージ２を挟んで対向するように、台座５上に配置される。プローブステージ１６は、周波数拡張ユニット４をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に並進可能である。周波数拡張ユニット４が移動することにより、プローブ１の位置を移動可能である。
【００３０】
制御装置７は、ベクトルネットワークアナライザ３、サンプルステージ２、ティルトステージ１７及びプローブステージ１６の動作を制御する。制御装置７として、例えば、プロセッサ、記憶部、インターフェース部、表示部及び操作部等を有するコンピュータを用いることができる。制御装置７が有する機能は、プロセッサが記憶部に記憶されるコンピュータプログラムを実行することにより実現され得る。コンピュータプログラムは、例えば、非一時的な記憶媒体に記憶可能である。また、制御装置７が有する機能は、回路として制御装置７に実装されてもよい。
【００３１】
顕微鏡２０は、サンプルステージ２の載置面上に載置されたＤＵＴ等に形成された圧痕を観察するために使用される。
【００３２】
高周波特性検査装置８は、ＤＵＴの電気的特性の測定を行う前に、調整用の基板２１（図１参照）を用いて、シグナル端子の先端とグランド端子の先端とを結んで形成される基準線Ｌの向きと、ＤＵＴの測定面とが平行となるプローブ角度（以下、基準プローブ角度ともいう）を決定する。
【００３３】
調整用の基板２１は、例えば、電気絶縁性又は電気導電性の基板本体と、この基板本体上に配置される金属プレートを有する。金属プレートは、平坦な導電体面２２を有する。金属プレートは、例えば、基板本体上に金等の金属を蒸着して形成することができる。
【００３４】
高周波特性検査装置８は、プローブ１のプローブ角度を変化させて、シグナル端子の先端及びグランド端子の先端と導電体面２２との接触状態を変化させながら、異なるプローブ角度において、シグナル端子から高周波信号を導電体面に出力し且つプローブ１を用いて反射信号を受信してＳパラメータを求める。そして、高周波特性検査装置８は、複数のＳパラメータに基づいて、シグナル端子の先端とグランド端子の先端とを結んで形成される基準線Ｌと導電体面２２とが平行となる基準プローブ角度を決定する。
【００３５】
次に、反射信号のＳパラメータについて、図３を参照しながら、以下に説明する。
【００３６】
図３は、反射信号のＳ１１パラメータを説明する図である。
【００３７】
ベクトルネットワークアナライザ３は、プローブ１のシグナル端子から高周波信号を出力させて、シグナル端子で入力した反射信号を解析して、反射信号の振幅及び位相を求める。例えば、Ｇ−Ｓ−Ｇタイプのプローブの場合、シグナル端子から出力して、同じシグナル端子で入力した反射信号のＳパラメータはＳ１１と表される。反射信号の振幅を｜Ｓ１１｜とし、位相をθ１１とすると、反射信号の反射係数は、反射信号の振幅及び位相を用いて式（１）で表される。
【００３８】
反射信号の反射係数は、複素平面上において、原点を始点とするベクトルで表される。このベクトルの実数軸上の座標をＲｅ（Ｓ１１）として、虚数軸上の座標をＩｍ（Ｓ１１）とすると、Ｓ１１パラメータは、Ｒｅ（Ｓ１１）及びＩｍ（Ｓ１１）を用いて、式（２）で表される。
【００３９】
反射係数の位相θ１１は、例えば、Ｒｅ（Ｓ１１）及びＩｍ（Ｓ１１）と、逆三角関数とを用いて求めることができる。
【００４０】
高周波特性検査装置８の第１動作例では、複数のＳパラメータのそれぞれに基づいて、複数の反射信号の反射係数の位相を求める。
【００４１】
反射信号の反射係数の位相は、シグナル端子の先端及びグランド端子の先端と導電体面２２との接触状態によって異なる。
【００４２】
図４の左側のグラフは、圧痕数と反射信号の反射係数の位相との関係を示す。
【００４３】
図４の左側のグラフのデータは、Ｇ−Ｓ−Ｇタイプのプローブ１を有する高周波特性検査装置８を用いて測定された。圧痕数が１〜３の場合のそれぞれについて、シグナル端子から出力する信号の周波数を走査して、反射係数の位相θ１１が測定された。
【００４４】
（圧痕数が１つの場合）
基板２１の導電体面２２上に形成された圧痕数が１つの場合、図５（Ａ）に示すように、第２のグランド端子の先端は導電体面２２と接触しているが、第１のグランド端子及びシグナル端子は導電体面２２と接触していない。プローブ１と導電体面２２とは、２つの容量が直列に接続された等価回路を形成する。
【００４５】
図４に示すように、圧痕数が１つの場合、反射信号の反射係数の位相θ１１は、０°と４５°との間の値を示す。
【００４６】
（圧痕数が２つの場合）
基板２１の導電体面２２上に形成された圧痕数が２つの場合、図５（Ｂ）に示すように、第２のグランド端子及びシグナル端子の先端は導電体面２２と接触しているが、第１のグランド端子は、導電体面２２と接触していない。プローブ１と導電体面２２とは、１つの容量と１つのインダクタが直列に接続された等価回路を形成する。
【００４７】
図４に示すように、圧痕数が２つの場合、反射信号の反射係数の位相θ１１は、４５°よりも大きい正の値を示す。
【００４８】
（圧痕数が３つの場合）
基板２１の導電体面２２上に形成された圧痕数が３つの場合、図５（Ｃ）に示すように、２つのグランド端子及び１つシグナル端子の先端は導電体面２２と接触する。プローブ１と導電体面２２とは、２つのインダクタが直列に接続された等価回路を形成する。
【００４９】
図４に示すように、圧痕数が３つの場合、反射信号の反射係数の位相θ１１は、負の値を示す。
【００５０】
図４の右側のグラフは、圧痕数が３つの場合について、反射信号の反射係数の位相θ１１とプローブ角度との関係を示す。プローブ１と基板２１の導電体面２２との接触状態を圧痕数が３の状態にして、プローブ角度を変化させながら、シグナル端子から所定の周波数の信号を出力して、反射係数の位相θ１１が測定された。
【００５１】
そして、本願発明者は、基準線Ｌと導電体面２２とが最も平行な時に反射信号の反射係数の位相θ１１が負の値であって極大値（以下、負の極大値ともいう）を示すことを発見した。導電体面２２は、サンプルステージ２の載置面と平行である。即ち、反射係数の位相θ１１が負の極大値を示す時、基準線Ｌと載置面とが最も平行な位置関係になる。この位置関係において、ＤＵＴを載置面に載置して、ＤＵＴの電気的特性を測定することにより、正確な評価を行うことができる。
【００５２】
従って、高周波特性検査装置８は、プローブ１のプローブ角度の変化に対して、反射信号の反射係数の位相θ１１が負の極大値を示す角度を、基準プローブ角度として決定する。
【００５３】
次に、高周波特性検査装置８が基準プローブ角度を決定する第１動作例を、図６に示すフローチャートを参照しながら、以下に説明する。本動作例では、Ｇ−Ｓ−Ｇタイプのプローブ１を用いる。
【００５４】
まず、ステップＳ１において、導電体面２２を有する調整用の基板２１がサンプルステージ２の載置面上に載置される。例えば、制御装置７を操作して、手動及び目視で、導電体面２２と、プローブ１の１つのシグナル端子の先端及び２つのグランド端子の先端の内の少なくとも１つとを接触させる（初期状態）。
【００５５】
次に、ステップＳ２において、制御装置７は、初期状態のプローブ１のプローブ角度を中心にプローブ角度を変更する。具体的には、制御装置７は、ティルトステージ１７を制御して、プローブ角度を変化させることにより、プローブ１のシグナル端子の先端及びグランド端子の先端と導電体面２２との接触状態を変化させる。例えば、制御装置７は、初期状態を基準として、ティルトステージ１７を制御して、プローブ角度を所定の範囲内（−５°〜＋５°）において、所定のステップ（例えば、０．２°）で変化させてもよい。ステップＳ２及び後述するステップＳ３の処理は、所定の回数繰り返される。初回のステップＳ２では、プローブ角度を変更せずに、２回目以降の処理においてプローブ角度を変更するようにしてもよい。
【００５６】
次に、ステップＳ３において、制御装置７は、ベクトルネットワークアナライザ３を制御して、異なるプローブ角度において、シグナル端子から高周波信号を導電体面２２に出力し且つプローブ１を用いて反射信号を受信してＳ１１パラメータを求める。
【００５７】
ステップＳ２及びステップＳ３の処理を繰り返すことにより、異なるプローブ角度におけるＳ１１パラメータが得られる。これにより、ベクトルネットワークアナライザ３は、複数のプローブ角度において反射信号を入力して、複数のＳ１１パラメータを得る。
【００５８】
次に、ステップＳ４において、制御装置７は、複数のＳ１１パラメータに基づいて、プローブ１の基準プローブ角度を決定する。具体的には、制御装置７は、複数のＳ１１パラメータに基づいて複数の反射信号の反射係数の位相θ１１を求める。そして、制御装置７は、負の位相θ１１を示すデータを抽出する。そして、制御装置７は、プローブ角度の変化に対して、反射信号の反射係数の位相θ１１が負の極大値を示すプローブ角度を、プローブ１の基準プローブ角度として決定する。基準プローブ角度において、基準線Ｌと導電体面２２との関係には、厳密な平行ではない場合も含まれる。基準線Ｌと導電体面２２との平行度には、ティルトステージ１７の分解能等の誤差が許容される。
【００５９】
次に、ステップＳ５において、制御装置７は、ティルトステージ１７を制御して、プローブ１のプローブ角度を、基準プローブ角度に設定する。そして、制御装置７は、ＤＵＴの電気的特性の測定が可能な状態となる。
【００６０】
上述した本実施形態の高周波特性検査装置によれば、正しいプローブの傾きを高精度に決定することができる。具体的には、本実施形態の高周波特性検査装置によれば、目視による圧痕数に基づいてプローブ角度を決定しないので、従来の課題（１）及び（３）を解決できる。また、高周波特性検査装置によれば、ティルトステージ１７によるプローブ角度の分解能は、実用的には０．２°であり、更に０．００１°程度まで向上することができる。これにより、従来の課題（２）を解決できる。
【００６１】
上述した第１実施形態の高周波特性検査装置では、Ｇ−Ｓ−Ｇタイプのプローブ１が用いられていたが、高周波特性検査装置は、Ｇ−Ｓ−Ｇ−Ｓ−Ｇタイプのプローブを用いてもよい。この場合、上述したステップＳ３では、制御装置７は、ティルトステージ１７を制御して、プローブ角度を変化させることにより、２つのシグナル端子の先端及び３つのグランド端子の先端と導電体面２２との接触状態を変化させながら、ベクトルネットワークアナライザ３を制御して、異なるプローブ角度において、第１のシグナル端子及び第２のシグナル端子から高周波信号を導電体面２２に出力し且つプローブ１を用いて第１の反射信号及び第２の反射信号を受信して第１のＳパラメータ及び第２のＳパラメータを求める。また、上述したステップＳ４では、制御装置７が、複数の第１のＳパラメータに基づいて複数の第１の反射信号の位相を求め且つ複数の第２のＳパラメータに基づいて複数の第２の反射信号の位相を求める。そして、制御装置７は、負の位相θ１１を示すデータを抽出する。そして、制御装置７は、プローブ角度の変化に対して、第１の反射信号の位相が負の極値を示し且つ第２の反射信号の位相が負の極値を示すプローブ角度を、基準プローブ角度として決定する。
【００６２】
次に、本実施形態の高周波特性検査装置の第２動作例を、図７（Ａ）〜図７（Ｃ）を参照しながら、以下に説明する。
【００６３】
本動作例では、上述したステップＳ４における高周波特性検査装置の処理が、第１動作例とは異なっている。
【００６４】
本動作例では、ステップＳ４において、制御装置７は、プローブ角度の変化に対して、Ｓ１１パラメータが複素平面上の所定の領域外から所定の領域内に入った時の第１プローブ角度を求める。また、制御装置７は、プローブ角度の変化に対して、Ｓ１１パラメータが所定の領域内から所定の領域外に出た時の第２プローブ角度を求める。そして、制御装置７は、第１プローブ角度と第２プローブ角度の平均値を、基準プローブ角度として決定する。
【００６５】
図７（Ａ）に示すプローブ角度Ａの状態では、プローブ１の第２のグランド端子及びシグナル端子の先端は導電体面２２と接触しているが、第１のグランド端子は導電体面２２と接触していない。しかしながら、ティルトステージ１７を分解能だけ変化させる事で図７（Ｂ）の状態になる。
【００６６】
図７（Ａ）に示すプローブ角度Ａの状態では、Ｓ１１パラメータは、複素平面上の領域Ｔ外にある。
【００６７】
領域Ｔは、プローブ１の全てのグランド端子及びシグナル端子の先端が導電体面２２と電気的に十分に接触している時に得られるＳ１１パラメータが位置する範囲として設定されることが好ましい。
【００６８】
プローブ１の全てのグランド端子及びシグナル端子の先端が導電体面２２と電気的に理想的に接触している時、Ｓ１１パラメータは、複素平面上において（−１、０）の点に位置する。そこで、本動作例では、領域Ｔは、複素平面上において点（−１、０）を中心とした半径Ｒ内の円領域として設定される。半径Ｒは、例えば、グランド端子及びシグナル端子の先端の形状、信号の周波数及びシステムノイズ等に基づいて決定され得る。
【００６９】
制御装置７は、ベクトルネットワークアナライザ３及びティルトステージ１７を制御して、プローブ角度を少しずつ変化させながら、Ｓ１１パラメータが領域Ｔ内に含まれるか否かを判定する。プローブ角度を変化させる量は、例えば、ティルトステージ１７の分解能とすることが、基準プローブ角度を精度よく得る観点から好ましい。
【００７０】
制御装置７は、Ｓ１１パラメータが複素平面上の領域Ｔ外から領域Ｔ内に入った時のプローブ角度として、角度Ａを得る。
【００７１】
図７（Ｂ）に示す状態では、プローブ１の全てのグランド端子及びシグナル端子の先端が導電体面２２と接触している。
【００７２】
図７（Ｂ）に示す状態では、Ｓ１１パラメータは、複素平面上の領域Ｔ内にある。
【００７３】
更に、制御装置７は、ベクトルネットワークアナライザ３及びティルトステージ１７を制御して、プローブ角度を少しずつ変化させながら、Ｓ１１パラメータが領域Ｔ内に含まれるか否かを判定する。
【００７４】
図７（Ｃ）は、プローブ角度が角度Ｂとなった状態を示す。
【００７５】
図７（Ｃ）に示すプローブ角度Ｂの状態では、プローブ１の第１のグランド端子及びシグナル端子の先端は導電体面２２と接触しているが、第２のグランド端子は導電体面２２と接触していない。しかしながら、ティルトステージ１７を分解能だけ変化させる事で図７（Ｂ）の状態になる。
【００７６】
図７（Ｃ）に示すプローブ角度Ｂの状態では、Ｓ１１パラメータは、複素平面上の領域Ｔ外にある。
【００７７】
制御装置７は、Ｓ１１パラメータが領域Ｔ内から領域Ｔ外に出た時のプローブ角度として、角度Bを得る。
【００７８】
制御装置７は、プローブ角度Ｂとプローブ角度Ａの平均値（Ａ＋Ｂ）／２を、基準プローブ角度Ｃとして決定する。
【００７９】
上述した本動作例によれば、第１動作例と同様の効果が奏される。
【００８０】
次に、本実施形態の高周波特性検査装置の第３動作例を、図８（Ａ）〜図８（Ｃ）を参照しながら、以下に説明する。
【００８１】
本動作例では、プローブ１がＧ−Ｓ−Ｇ−Ｓ−Ｇタイプである点と、上述したステップＳ３及びステップＳ４における高周波特性検査装置の処理が、第１動作例とは異なっている。
【００８２】
本動作例では、ステップＳ３において、制御装置７が、ティルトステージ１７を制御して、プローブ角度を変化させることにより、２つのシグナル端子の先端及び３つのグランド端子の先端と導電体面２２との接触状態を変化させながら、ベクトルネットワークアナライザ３を制御して、異なるプローブ角度において、第１のシグナル端子及び第２のシグナル端子から高周波信号を導電体面２２に出力し且つプローブ１を用いて第１の反射信号及び第２の反射信号を入力して第１のＳパラメータ及び第２のＳパラメータを求める。
【００８３】
また、本動作例では、ステップＳ４において、制御装置７は、プローブ角度の変化に対して、第１のＳパラメータ及び第２のＳパラメータの両方が所定の領域内に入った時の第１プローブ角度を求める。また、制御装置７は、プローブ角度の変化に対して、第１のＳパラメータ及び第２のＳパラメータの内の少なくとも１つが所定の領域内から所定の領域外に出た時の第２プローブ角度を求める。そして、制御装置７は、第１プローブ角度と第２プローブ角度の平均値を、基準プローブ角度として決定する。
【００８４】
図８（Ａ）に示す状態では、プローブ１の第２及び第３のグランド端子並びに第１及び第２のシグナル端子の先端は導電体面２２と接触しているが、第１のグランド端子は導電体面２２と接触していない。しかしながら、ティルトステージ１７を分解能だけ変化させる事で図８（Ｂ）の状態になる。
【００８５】
図８（Ａ）に示す状態では、第１のシグナル端子から入力した第１の反射信号のＳ１１パラメータは、複素平面上の領域Ｔ外にあり、第２のシグナル端子から入力した第２の反射信号のＳ１１パラメータは、複素平面上の領域Ｔ内にある。
【００８６】
制御装置７は、ベクトルネットワークアナライザ３及びティルトステージ１７を制御して、プローブ角度を少しずつ変化させながら、２つのＳ１１パラメータが領域Ｔ内に含まれるか否かを判定する。
【００８７】
制御装置７は、２つのＳ１１パラメータの両方が領域Ｔ内に入った時のプローブ角度として、角度Ａを得る。
【００８８】
図８（Ｂ）に示す状態では、プローブ１の３つのグランド端子及び２つシグナル端子の先端が導電体面２２と接触している。
【００８９】
図８（Ｂ）に示す状態では、第１のシグナル端子から入力した第１の反射信号のＳ１１パラメータ及び第２のシグナル端子から入力した第２の反射信号のＳ１１パラメータは、共に複素平面上の領域Ｔ内にある。
【００９０】
更に、制御装置７は、ベクトルネットワークアナライザ３及びティルトステージ１７を制御して、プローブ角度を少しずつ変化させながら、Ｓ１１パラメータが領域Ｔ内に含まれるか否かを判定する。
【００９１】
図８（Ｃ）は、プローブ角度が角度Ｂとなった状態を示す。
【００９２】
図８（Ｃ）に示すプローブ角度Ｂの状態では、プローブ１の第１及び第２のグランド端子並びに第１及び第２のシグナル端子の先端は導電体面２２と接触しているが、第３のグランド端子は導電体面２２と接触していない。しかしながら、ティルトステージ１７を分解能だけ変化させる事で図８（Ｂ）の状態になる。
【００９３】
図８（Ｃ）に示すプローブ角度Ｂの状態では、第１のシグナル端子から入力した第１の反射信号のＳ１１パラメータは、複素平面上の領域Ｔ内にあり、第２のシグナル端子から入力した第２の反射信号のＳ１１パラメータは、複素平面上の領域Ｔ外にある。
【００９４】
制御装置７は、第１のＳ１１パラメータ及び第２のＳ１１パラメータの内の少なくとも１つ（本動作例では、第２のＳ１１パラメータ）が領域Ｔ内から領域Ｔ外に出た時のプローブ角度として、角度Ｂを得る。
【００９５】
制御装置７は、プローブ角度Ｂとプローブ角度Ａの平均値（Ｂ＋Ａ）／２を、基準プローブ角度Ｃとして決定する。
【００９６】
上述した本動作例によれば、第１動作例と同様の効果が奏される。
【００９７】
本発明では、上述した実施形態の方法、高周波特性検査装置、プログラム及び記憶媒体は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。
【００９８】
例えば、上述した実施形態では、反射信号のＳパラメータとして、Ｓ１１パラメータを用いていたが、反射信号のＳパラメータは、他のパラメータを用いてもよい。例えば、反射信号のＳパラメータとして、Ｓ２２パラメータを用いてもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１    プローブ
２    サンプルステージ
２ａ    並進ステージ
２ｂ    回転ステージ
３    ベクトルネットワークアナライザ
４    周波数拡張ユニット
５    台座
７    制御装置（コンピュータ）
８    高周波特性検査装置
１６    プローブステージ
１７    ティルトステージ（駆動部）
１９    ＤＵＴ
２０    顕微鏡
２１    基板
２２    導電体面
【図１】
2019050001.tif 000003
【図２】
2019050001.tif 000004
【図３】
2019050001.tif 000005
【図４】
2019050001.tif 000006
【図５】
2019050001.tif 000007
【図６】
2019050001.tif 000008
【図７】
2019050001.tif 000009
【図８】
2019050001.tif 000010
【国際調査報告】
2019050001.tif 000011
2019050001.tif 000012
2019050001.tif 000013
2019050001.tif 000014