(57)【要約】【課題】  本発明は、試験装置に関し、例えば集積回路に係る微小抵抗の測定に適用して、簡易な構成により微小抵抗値を測定することができるようにする。【解決手段】  本発明は、交流電流Ｓ１を供給して得られる測定対象の両端電位差Ｖ２に基づいて測定対象５の抵抗値を測定するようにして、両端電位差Ｖ２をアナログディジタル変換処理して得られる測定データＤ１を交流電流Ｓ１の正の期間及び又は負の期間で積分した積分値に基づいて抵抗値を検出する。又はこの測定データＤ１をフーリエ変換して得られる基本周波数成分の振幅値に基づいて抵抗値を検出する。【選択図】        図１
2006133097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象に交流電流を供給する電源と、
前記測定対象の両端電位差を増幅する交流増幅回路と、
前記交流増幅回路の出力信号をアナログディジタル変換処理して測定データを出力するアナログディジタル変換回路と、
前記測定データを処理するデータ処理回路とを有し、
前記交流電流が矩形波信号による電流であり、
前記データ処理回路は、
前記交流電流の正の期間及び又は負の期間で前記測定データを積分し、該積分結果により前記測定対象の抵抗値を検出する
ことを特徴とする試験装置。
【請求項２】
測定対象に交流電流を供給する電源と、
前記測定対象の両端電位差を増幅する交流増幅回路と、
前記交流増幅回路の出力信号をアナログディジタル変換処理して測定データを出力するアナログディジタル変換回路と、
前記測定データを処理するデータ処理回路とを有し、
前記データ処理回路は、
前記測定データをフーリエ変換して前記交流電流の基本周波数成分の振幅値を検出し、前記振幅値に基づいて前記測定対象の抵抗値を検出する
ことを特徴とする試験装置。
【請求項３】
前記交流増幅回路は、
前記基本周波数成分を選択的に通過させる帯域通過特性を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試験装置に関し、例えば集積回路に係る微小抵抗の測定に適用することができる。本発明は、交流電流を供給して得られる測定対象の両端電位差に基づいて測定対象の抵抗値を測定するようにして、両端電位差をアナログディジタル変換処理して得られる測定データを交流電流の正の期間及び又は負の期間で積分した積分値に基づいて抵抗値を検出することにより、又はこの測定データをフーリエ変換して得られる基本周波数成分の振幅値に基づいて抵抗値を検出することにより、簡易な構成により微小抵抗値を測定することができるようにする。
【背景技術】
【０００２】
従来、集積回路の試験装置においては、抵抗値を測定する機能が設けられており、このような抵抗値の測定においては、一般に、いわゆる電流電圧法が適用されるようになされている。ここで電流電圧法は、測定対象の抵抗に直流電流を流し、この抵抗における電圧降下から抵抗値を求める方法である。
【０００３】
このような電流電圧法による抵抗値の測定に関しては、例えば特開平７−５５８５７号公報等に、種々の工夫が提案されている。
【０００４】
しかしながらこのような電流電圧法による抵抗値の測定においては、測定対象の抵抗値が小さく、測定対象に大きな電流を流せない場合、抵抗における電圧降下も小さくなり、測定精度が著しく劣化する。具体的に、測定対象に供給する電流が５０〔μＡ〕、測定対象の抵抗値が２０〔ｍΩ〕の場合、抵抗における電圧降下は、１〔μＶ〕となり、この電圧降下による電位差を増幅する増幅回路で発生するノイズレベルと同程度になる。
【０００５】
このためこのような場合、従来の試験装置においては、測定対象に交流電流を供給し、この交流電流の供給により発生する測定対象の両端電位差を交流増幅した後、ロックインアンプを用いて同期整流することにより、ノイズの影響を回避するようになされている。なおこのような試験装置における微小抵抗値の測定は、例えば集積回路の中に組み込まれた半導体スイッチにおけるオン抵抗の測定等である。
【０００６】
しかしながらこのようにしてノイズの影響を回避して抵抗値を測定する構成にあっては、試験装置に同期整流に供する構成を設ける必要があり、その分、試験装置の構成が複雑になる問題がある。
【特許文献１】特開平７−５５８５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、簡易な構成により微小抵抗値を測定することができる試験装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決するため請求項１の発明においては、試験装置に適用して、測定対象に交流電流を供給する電源と、前記測定対象の両端電位差を増幅する交流増幅回路と、前記交流増幅回路の出力信号をアナログディジタル変換処理して測定データを出力するアナログディジタル変換回路と、前記測定データを処理するデータ処理回路とを有し、前記交流電流が矩形波信号による電流であり、前記データ処理回路は、前記交流電流の正の期間及び又は負の期間で前記測定データを積分し、該積分結果により前記測定対象の抵抗値を検出する。
【０００９】
また請求項２の発明においては、試験装置に適用して、測定対象に交流電流を供給する電源と、前記測定対象の両端電位差を増幅する交流増幅回路と、前記交流増幅回路の出力信号をアナログディジタル変換処理して測定データを出力するアナログディジタル変換回路と、前記測定データを処理するデータ処理回路とを有し、前記データ処理回路は、前記測定データをフーリエ変換して前記交流電流の基本周波数成分の振幅値を検出し、前記振幅値に基づいて前記測定対象の抵抗値を検出する。
【００１０】
また請求項３の発明においては、請求項２の構成において、前記交流増幅回路は、前記基本周波数成分を選択的に通過させる帯域通過特性を有する。
【００１１】
請求項１の構成により、試験装置に適用して、測定対象に交流電流を供給する電源と、前記測定対象の両端電位差を増幅する交流増幅回路と、前記交流増幅回路の出力信号をアナログディジタル変換処理して測定データを出力するアナログディジタル変換回路と、前記測定データを処理するデータ処理回路とを有し、前記交流電流が矩形波信号による電流であり、前記データ処理回路は、前記交流電流の正の期間及び又は負の期間で前記測定データを積分し、該積分結果により前記測定対象の抵抗値を検出すれば、積分の処理によりノイズの影響を低減して抵抗値を測定することができ、これにより簡易な構成により微小抵抗値を測定することができる。
【００１２】
また請求項２の発明においては、試験装置に適用して、測定対象に交流電流を供給する電源と、前記測定対象の両端電位差を増幅する交流増幅回路と、前記交流増幅回路の出力信号をアナログディジタル変換処理して測定データを出力するアナログディジタル変換回路と、前記測定データを処理するデータ処理回路とを有し、前記データ処理回路は、前記測定データをフーリエ変換して前記交流電流の基本周波数成分の振幅値を検出し、前記振幅値に基づいて前記測定対象の抵抗値を検出することにより、フーリエ変換によりノイズの影響を低減して抵抗値を測定することができ、これにより簡易な構成により微小抵抗値を測定することができる。
【００１３】
また請求項３の構成によれば、請求項２の構成において、前記交流増幅回路は、前記基本周波数成分を選択的に通過させる帯域通過特性を有することにより、一段とノイズの影響を低減することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、簡易な構成により微小抵抗値を測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施例を詳述する。
【実施例１】
【００１６】
（１）実施例の構成
図１は、本発明の実施例に係る試験装置の抵抗値測定に係る構成を示すブロック図である。この試験装置１は、ウエハ状態の集積回路、又はパッケージングされた集積回路を試験対象に設定して、入出力特性、抵抗値等を測定する。
【００１７】
ここで試験装置１において、信号発生器２は、入出力特性の測定に供するデジタルオーディオ信号発生器であり、中央処理ユニット３の制御により、周期Ｐ、振幅Ｖ１による矩形波信号Ｓ１を出力する。試験装置１は、測定対象の抵抗５に対して直列に基準抵抗４を接続し、これら抵抗４、５による直列回路に矩形波信号Ｓ１を供給する。またこの抵抗４、５による直列回路により分圧される分圧信号Ｓ２を増幅回路６に入力する。これらにより信号発生器２及び抵抗４は、測定対象に交流電流を供給する電源を構成する。
【００１８】
ここで増幅回路６は、矩形波信号Ｓ１に対して十分な周波数帯域を有する交流増幅回路であり、分圧信号Ｓ２を十分な利得Ａにより増幅して出力する。これにより増幅回路６は、電源により供給される交流電流により測定対象５に発生する電圧降下をこの測定対象５の両端電位差により増幅する交流増幅回路を構成する。
【００１９】
アナログディジタル変換回路（Ａ／Ｄ）７は、いわゆるデジタイザであり、増幅回路６の出力信号をアナログディジタル変換処理し、その処理結果である測定データＤ１を中央処理ユニット３に出力する。この処理において、アナログディジタル変換回路７は、矩形波信号Ｓ１の正の期間と負の期間とでそれぞれ所定のサンプリング回数Ｎだけ増幅回路６の出力信号をサンプリングしてアナログディジタル変換処理する。
【００２０】
中央処理ユニット３は、この試験装置１全体の動作を制御するコントローラを構成し、事前に設定された試験手順に従って、試験対象への接続を切り換え、またこの接続の切り換えに対応して各部を制御し、これにより事前に設定された手順に従って各種試験を実行する。この一連の処理において、抵抗値を測定する場合、中央処理ユニット３は、この図１に示す構成に内部の接続を切り換え、また試験対象である集積回路の測定箇所が抵抗５となるように集積回路への接続を設定する。また所定の抵抗値測定時間の間、信号発生器２より矩形波信号Ｓ１を出力し、この期間の間、アナログディジタル変換回路７より出力される測定データを入力して保持する。またこの保持した測定データの処理により、抵抗５の抵抗値Ｒ５を計算する。
【００２１】
すなわち図２は、この中央処理ユニット３の抵抗値測定時の処理手順を示すフローチャートであり、中央処理ユニット３は、この処理手順を開始すると、ステップＳＰ１からステップＳＰ２に移り、アナログディジタル変換回路７から出力される測定データＤ１を取得する。また続くステップＳＰ３において、このようにして取得した測定データＤ１を、矩形波信号Ｓ１の正の期間でサンプリングされた測定データと、負の期間でサンプリングされた測定データとでそれぞれ平均値化処理により積分処理し、これによりノイズの影響を除去する。
【００２２】
また続くステップＳＰ４において、正の期間による測定データＤ１の平均値と負の期間による測定データＤ１の平均値とを減算処理し、これによりこれら平均値により振幅値Ｖ０を計算する。
【００２３】
ここでこの振幅値Ｖ０は、分圧信号Ｓ２の振幅値Ｖ２を増幅回路６の利得Ａで増幅したものであることにより、Ｖ２＝Ｖ０／Ａの関係が得られる。また抵抗４、抵抗５の抵抗値をそれぞれＲ４、ＲＸとおいて、抵抗５に流れる電流ＩをＩ＝Ｖ１／（Ｒ４＋ＲＸ）により表すことができる。これによりこれらを解いて、抵抗５の抵抗値ＲＸは、ＲＸ＝Ｒ４・Ｖ０／（Ａ・Ｖ１−Ｖ０）により求めることができる。
【００２４】
これにより中央処理ユニット３は、続くステップＳＰ５において、ステップＳＰ４で計算した振幅値Ｖ０を用いて抵抗値を計算し、ステップＳＰ６に移ってこの処理手順を終了する。
【００２５】
（２）実施例の動作
以上の構成において、この試験装置１では、抵抗値を測定する場合、基準抵抗４と測定対象の抵抗５との直列回路が形成され、抵抗値測定時間の間、信号発生器２から出力される周期Ｐ、振幅Ｖ１による矩形波信号Ｓ１がこの直列回路に供給される。またこれら直列回路における抵抗５の両端電位差が交流増幅回路６により所定利得Ａで増幅された後、アナログディジタル変換回路７により矩形波信号Ｓ１の正及び負の期間でそれぞれ所定のサンプリング回数Ｎだけサンプリングされて測定データＤ１が生成され、この測定データＤ１が中央処理ユニット３により処理されて抵抗５の抵抗値ＲＸが求められる。
【００２６】
しかしてこのような抵抗値ＲＸの測定においては、測定対象の抵抗５の抵抗値ＲＸに対して基準抵抗４の抵抗値Ｒ４を適切に設定し、また増幅回路６に十分な利得を設定することにより、測定対象の抵抗値ＲＸが小さく、また測定対象に大きな電流を流せない場合であっても、抵抗値ＲＸに応じて測定データＤ１を十分な分解能により変化させることができ、これにより十分な精度により抵抗値を測定できると考えられる。
【００２７】
しかしながら抵抗値ＲＸが極端に小さい場合には、測定データＤ１へのノイズの影響を避け得なくなる。これによりこの実施例では、矩形波信号Ｓ１の正の期間でサンプリングされた測定データＤ１と、矩形波信号Ｓ１の負の期間でサンプリングされた測定データＤ１とをそれぞれ平均値化処理により積分処理した後、減算処理し、これによりノイズの影響を回避して測定対象の抵抗５に係る両端電圧Ｖ２＝Ｖ０／Ａが検出される。またこの両端電圧Ｖ２から抵抗値ＲＸが計算される。これによりこの実施例においては、単なる中央処理ユニットの演算処理によりノイズの影響を回避して微小抵抗を測定することができ、これにより簡易な構成により微小抵抗値を測定することができるようになされている。
【００２８】
しかして、このようにして平均値化してノイズの影響を除去する場合、測定データＤ１にはノイズ成分がランダムに重畳していることにより、平均値化に供するサンプリング数をＭとおくと、平均値におけるノイズ成分は、１／Ｍ1/2 に減少する。これに対して測定データＤ１において、信号成分の電圧は一定であるから、平均値化に供するサンプリング数Ｍによっては測定結果が変化しないことになる。
【００２９】
これにより例えば抵抗値測定時間を１００〔ｍｓｅｃ〕に設定し、矩形波信号Ｓ１の周期Ｐを１〔ｍｓｅｃ〕として、それぞれ１周期の正及び負の各期間内でそれぞれ４００サンプリングづつサンプリングして測定データＤ１を作成する場合、この抵抗値測定時間におけるサンプリング数は、それぞれ正及び負の期間で４００００サンプリングとなる。これによりこの場合、それぞれ正及び負の期間における測定データＤ１においては、ノイズの信号レベルを１／２００に低減することができる。
【００３０】
またこのように測定対象の端子電圧に係る測定データをそれぞれ正の期間及び負の期間で平均値化して抵抗値を計算する場合にあっては、ノイズの影響の程度に応じて抵抗値測定時間を種々に設定して、平均値化に供するサンプリング数を種々に変化させることにより、必要とする測定精度に比して抵抗値測定時間を最適値に設定することができ、これにより効率良く抵抗値を測定することができる。
【００３１】
（３）実施例の効果
以上の構成によれば、測定用の電源に矩形波信号を適用して、測定対象の端子電圧を示す測定データをそれぞれ正の期間及び負の期間で平均値化して抵抗値を計算することにより、ロックインアンプ等の特別な構成を設けることなく、微小抵抗を測定することができ、これにより簡易な構成により微小抵抗値を測定することができる。
【実施例２】
【００３２】
この実施例に係る試験装置は、フーリエ変換により測定データＤ１を処理して抵抗値を測定する。なおこの実施例に係る試験装置は、この測定データＤ１の処理が異なる点を除いて、実施例１について上述した試験装置１と同一に構成されることにより、以下においては、図１の構成を流用して説明する。
【００３３】
すなわち実施例において、中央処理ユニット３は、図３に示す処理手順の実行により測定データＤ１を処理して抵抗値ＲＸを測定する。すなわち中央処理ユニット３は、この処理手順を開始すると、ステップＳＰ１１からステップＳＰ１２に移り、ここで矩形波信号Ｓ１の複数周期分、測定データＤ１を取得する。また続くステップＳＰ１３において、この取得した測定データＤ１をフーリエ変換し、この測定データＤ１を周波数解析する。また続くステップＳＰ１４において、この周波数解析結果より矩形波信号Ｓ１の周期Ｐに対応する基本周波数成分の振幅値を検出し、この検出した振幅値を矩形波信号の振幅値Ｖ０に換算する。
【００３４】
この処理において、中央処理ユニット３は、試験対象の入出力特性の測定に使用されるフーリエ変換の機能を利用して、測定データＤ１をフーリエ変換する。なおこの入出力特性の測定においては、信号発生器２により正弦波信号を試験対象に供給し、その応答を周波数解析して歪み率等を測定する処理である。
【００３５】
中央処理ユニット３は、続くステップＳＰ１５において、実施例１について上述したと同様にして、この振幅値Ｖ０を処理して抵抗値ＲＸを計算した後、ステップＳＰ１６に移ってこの処理手順を終了する。
【００３６】
この実施例によれば、測定データをフーリエ変換して得られる基本周波数成分の振幅値に基づいて抵抗値を検出することにより、ノイズの影響を有効に回避し得、これにより簡易な構成により微小抵抗値を測定することができる。
【実施例３】
【００３７】
この実施例においては、実施例２の構成において、信号発生器２から矩形波信号に代えて正弦波信号を出力して抵抗４、５の直列回路に供給する。なおこれにより中央処理ユニット３は、実施例２について上述したフーリエ変換して検出される基本周波数成分の振幅値を換算する処理を省略して、抵抗値を測定する。なおこの実施例においては、この正弦波信号に係る構成が異なる点を除いて、実施例２と同一に構成される。
【００３８】
この実施例のように正弦波信号による交流電流を供給するようにしても、実施例２と同様の効果を得ることができる。
【実施例４】
【００３９】
この実施例においては、実施例２の構成において、測定データＤ１をフーリエ変換して検出される基本周波数成分を選択的に通過させる帯域通過特性を有する交流増幅回路を増幅回路６に適用する。なおこの増幅回路６に係る構成が異なる点を除いて、実施例２と同一に構成される。
【００４０】
この実施例のように、基本周波数成分を選択的に通過させる帯域通過特性を有する増幅回路を適用することにより、この増幅回路により一段とノイズの影響を低減することができ、これにより一段と確実に、簡易な構成により微小抵抗値を測定することができる。
【実施例５】
【００４１】
なお上述の実施例１においては、交流電流の正の期間及び負の期間で測定データをそれぞれ積分する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、正の期間、又は負の期間の何れかだけで積分し、その積分結果により抵抗値を検出するようにしてもよい。
【００４２】
また上述の実施例１においては、平均値化により測定データを積分する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、加算処理により測定データを積分する場合等、種々の積分処理を広く適用することができる。
【００４３】
また上述の実施例においては、集積回路の試験装置に本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、微小抵抗値を測定する種々の試験装置に広く適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、試験装置に関し、例えば集積回路に係る微小抵抗の測定に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施例に係る試験装置を示すブロック図である。
【図２】図１の試験装置における中央処理ユニットの処理手順を示すフローチャートである。
【図３】実施例２に係る試験装置における中央処理ユニットの処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００４６】
１……試験装置、２……信号発生器、３……中央処理ユニット、４、５……抵抗、６……増幅回路、７……アナログディジタル変換回路
【図１】
2006133097.tif 000003
【図２】
2006133097.tif 000004
【図３】
2006133097.tif 000005