(57)【要約】  磁場を測定するプローブは、選択された測定軸に沿う磁場を感知する少なくとも一個の磁気抵抗または磁気誘導センサを備える。プローブは、その選択された測定軸が平行かつ、選択された測定軸に関して横方向に、互いにオフセットされるように、一つの場所において互いが固定して接続された少なくとも二個の磁気抵抗センサ１４、１６を備え、プローブは、その選択された測定軸に沿う各センサにより測定された磁場を表わす信号を提供するために、各磁気抵抗または磁気誘導センサに固有な出力端子を備える。
2007508535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択された測定軸に沿う磁場を感知する少なくとも一個の磁気抵抗または磁気誘導センサを備える、磁場を測定するプローブであって、その選択された測定軸が平行かつ、選択された測定軸に関する横方向において、互いにオフセットされるように、一つの場所においてお互いが固定して接続された少なくとも二個の磁気抵抗または磁気誘導センサ（１４、１６）を備え、前記プローブは、その選択された測定軸に沿う各センサにより測定された磁場を表わす信号を提供するために、各磁気抵抗または磁気誘導センサに固有な出力端子を備える測定プローブ。
【請求項２】
少なくとも二対の磁気抵抗または磁気誘導センサ（６０２，６０４、６０６、６１０、６１２）を備え、それぞれの同じ対の前記センサは、平行かつ、その選択された測定軸に関して横方向に互いにオフセットされた選択された軸を有し、二つの分離した対の前記センサの前記選択された測定軸は、角度に関してオフセットされている請求項１に記載の測定プローブ。
【請求項３】
三個のセンサを一つの組（三個組）として、三つの組として分布された少なくとも九個の磁気抵抗または磁気誘導センサ（１００２Ａ、１００２Ｂ、１００２Ｃ、１００４Ａ、１００４Ｂ、１００４Ｃ、１００６Ａ、１００６Ｂ、１００６Ｃ）を備え、同じ三個組の三個のセンサは、平行かつ、その選択された測定軸に関して横方向に互いにオフセットされた選択された測定軸を有し、分離した三個組の前記センサの前記選択された測定軸は角度に関してオフセットされている請求項２に記載の測定プローブ。
【請求項４】
前記プローブのすべての前記磁気抵抗または磁気誘導センサ（６０２、６０４、６０６、６０８、１２０６、１２０８）は、二つの層（１２０２、１２０４）に従って分布されている請求項３に記載の測定プローブ。
【請求項５】
異なる層の前記センサの前記選択された測定軸は、角度に関してオフセットされている請求項４に記載の測定プローブ。
【請求項６】
同じ層の前記センサ（１２０６、１２０８）は、平行な選択された測定軸を有する請求項５に記載の測定プローブ。
【請求項７】
前記プローブの全ての前記磁気抵抗または磁気誘導センサ（１３０４、１３０６）は、同じ層上に分布されている請求項１から６のいずれかに記載の測定プローブ。
【請求項８】
動作中の電子回路を分析する装置であって、請求項１から７のいずれかに記載の少なくとも一つのプローブ（１２）と、各磁気抵抗または磁気誘導センサ（１４、１６）に固有な処理チェーン（２０、２２）と、種々の処理チェーンからの信号を処理する手段（２４、２６）とを備え、処理手段は、平行かつ、二つの磁気抵抗または磁気誘導センサを隔てる距離において、互いに横方向にオフセットされた前記選択された測定軸を有する前記二つの磁気抵抗または磁気誘導センサにより測定された場の値間の差の比の数値を求めるのに適している装置。
【請求項９】
平行かつ、二つの磁気抵抗または磁気誘導センサを隔てる距離において、横方向にオフセットされた選択された測定軸を有する前記二つの磁気抵抗または磁気誘導センサにより測定された場の値間の差の比を表示する手段を備え、手で持つ、および手動で移動させるのに適している請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記処理手段は、センサ（６０２、６０４、６０６、６０８）の各対に対して、平行かつ、二つの磁気抵抗または磁気誘導センサを隔てる距離に、横方向にオフセットされた選択された測定軸を有する前記二つの磁気抵抗または磁気誘導センサにより測定された場の値間の差の比の数値を求めることができ、前記処理手段は、前記数値が求められた比の間の差から、電流の少なくとも一つの成分を計算できる、請求項２に記載のセンサが設けられた請求項８に記載の装置。
【請求項１１】
前記電流の少なくとも一つの計算された成分を表示する手段（２６）を備え、前記装置は、手で持つ、および手動で移動させるのに適している請求項１０に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、選択された測定軸に沿う磁場を感知する、少なくとも一個の磁気抵抗または磁気誘導センサを備える磁場を測定するプローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気抵抗センサ、より正確にはＧＭＲ（巨大磁気抵抗：Ｇｉａｎｔ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｉｓｔｏｒ）タイプ、またはＴＭＲ（トンネル磁気抵抗：Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）タイプのセンサを使用して、操作中に、電子回路により生成される磁場を測定することが考えられている。これらは、ＭＴＪ（磁気トンネル接合：Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｔｕｎｎｅｌ  Ｊｕｎｃｔｉｏｎ）、およびＳＤＴ（スピン依存トンネル：Ｓｐｉｎ  Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ）として知られている。
【０００３】
このタイプの磁気抵抗センサは、それが設置された磁場に従って抵抗が変化する電子素子である。
【０００４】
現在知られている設備においては、分析対象の電子回路上に設置された磁気抵抗センサは、処理チェーンに接続されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、磁気抵抗センサにより、操作中に電子回路により、ある一つの点で生成された磁場を表わす値が得られる。このタイプのプローブでは、回路を正確に特徴付けることはできず、特に、回路の構造を正確に決定することができず、特に、回路が備えるトラックの位置を正確に決定することができない。
【０００６】
本発明の目的は、回路により生成される磁場と共に、回路に関連する他の情報を得ることができる測定プローブを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的のため、本発明は、上記のタイプの磁場を測定するプローブに関し、その選択された測定軸が平行かつ、その選択された測定軸に関して横方向に、互いにオフセットされるように、一つの場所においてお互いが固定して接続された少なくとも二個の磁気抵抗または磁気誘導センサを備え、プローブは、その選択された測定軸に沿う各センサにより測定された磁場を表現する信号を提供するために、各磁気抵抗または磁気誘導センサに固有な出力端子を備えることを特徴とする。
【０００８】
具体的な実施形態によれば、測定プローブは、一つ以上の下記の特徴を備える。
【０００９】
少なくとも二対の磁気抵抗または磁気誘導センサを備え、それぞれの同じ対のセンサは、平行かつ、その選択された測定軸に関して横方向に、互いにオフセットされた選択された測定軸を有し、分離した二対のセンサの選択された測定軸は、角度に関してオフセットされている。
【００１０】
三個のセンサを一つの組（三個組）として、三つの組として分布された少なくとも九個の磁気抵抗または磁気誘導センサを備え、同じ三個組の三個のセンサは、平行かつ、その選択された測定軸に関して横方向に互いにオフセットされた選択された軸を有し、分離した三個組のセンサの選択された測定軸は角度に関してオフセットされている。
【００１１】
プローブのすべての磁気抵抗または磁気誘導センサは、二つの層に従って分布されている。
【００１２】
異なる層のセンサの選択された測定軸は、角度に関してオフセットされている。
【００１３】
同じ層のセンサは、平行な選択された測定軸を有する。
【００１４】
プローブのすべての磁気抵抗または磁気誘導センサは、同じ層上に分布されている。
【００１５】
本発明は更に、動作中に電子回路を分析する装置に関し、上記に定義された少なくとも一つのプローブと、各磁気抵抗または磁気誘導センサに固有の処理チェーンと、種々の処理チェーンからの信号を処理する手段を備え、処理手段は、平行かつ、二つの磁気抵抗または磁気誘導センサを隔てる距離において、互いに横方向にオフセットされた選択された測定軸を有する二つの磁気抵抗または磁気誘導センサにより測定された場の値間の差の比の数値を求めるのに適している。
【００１６】
変形例においては、
平行かつ、二つの磁気抵抗または磁気誘導センサを隔てる距離において、横方向にオフセットされた選択された測定軸を有する二つの磁気抵抗または磁気誘導センサにより測定された場の値間の差の比を表示する手段を備え、装置は、手で持つ、および手動で移動させるのに適している。
【００１７】
センサが設けられた磁場分析装置であって、処理手段は、センサの各対に対して、平行かつ、二つの磁気抵抗または磁気誘導センサを隔てる距離において、横方向にオフセットされた選択された測定軸を有する二つの磁気抵抗または磁気誘導センサにより測定された場の値間の差の比の数値を求めることができ、処理手段は、数値が求められた比の間の差から、電流の少なくとも一つの成分を計算することができる。
【００１８】
電流の少なくとも一つの計算された成分を表示する手段を備え、装置は、手で持つ、および手動で移動させるのに適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は、単に例としてのための下記の記述を読み、図を参照することにより、より良く理解されるであろう。
【００２０】
図１は、回路において、単一方向に流れる電流を測定する携帯装置を示している。
【００２１】
装置は、ペンに形状および寸法がおおよそ対応している軸Ｚ−Ｚを有する細長い道具の形状をしている。従って、その軸Ｚ−Ｚを回路の面に関して垂直にして、回路上を手動で移動させるのに適している。
【００２２】
本装置は、その一端に、軸Ｚ−Ｚに関して直交する二つの平行面に配設されている二個の磁気抵抗センサ１４と１６を備えるプローブ１２を備えている。図において、二個のセンサは、軸Ｚ−Ｚに沿って連続して配設されている。実際は、磁気スクリーニングの潜在的な問題を避けるために、軸Ｚ−Ｚの一つの側と他の側において、二個のセンサがわずかに横方向にオフセットされていると有利である。
【００２３】
プローブ１２の構造は、その後に続く図を参照して、詳細に記述される。
【００２４】
各磁気抵抗センサは、矢印により図示される選択された測定軸を有している。センサの抵抗は、この選択された測定軸に沿う磁場の成分により、実質的に影響される。
【００２５】
本発明によれば、二個のセンサ１４と１６の選択された測定軸はお互いに平行である。この例では、これらの軸は、装置の軸Ｘ−Ｘに平行に延伸し、装置の縦方向の軸Ｚ−Ｚに関して直交している。
【００２６】
装置１０は、二個のセンサを供給する手段１８を備える。この手段は、後に続く図を参照して詳細に記述される。
【００２７】
同様に、プローブ１２は、各センサ１４と１６に固有な出力端子を備え、それにより、センサにより測定された磁場を表わす信号の受信が可能になる。
【００２８】
各センサ１４と１６は、センサからの信号を処理する特別な処理チェーン２０と２２に接続される。この処理チェーンは、処理チェーン２０と２２の出力において得られた磁場の成分を表わす信号を処理できる。装置は更に、データ処理部２４に制御される表示画面２６を備える。
【００２９】
画面２６は、二個のセンサ１４と１６を介して延伸する縦方向Ｚ−Ｚに関する装置の軸Ｘ−Ｘに沿う磁場の成分で、ｄＢx／ｄｚと示される導関数の値を表示することができる。
【００３０】
本発明に係る装置１０は、下記のように動作する。処理チェーンの出力において、Ｂx1とＢx2と示される、方向Ｘ−Ｘにおける磁場の成分の二つの値が得られる。この値は、センサ１４と１６の位置における場に対応する。この二つの測定値と、軸Ｚ−Ｚに沿って測定された、センサ１４と１６を隔てる既知の距離に基づいて、データ処理部２４は、Ｚ2およびＺ1を、軸Ｚ−Ｚに沿うセンサ１４と１６の位置としたときの、ｄＢx／ｄｚ＝Ｂx2−Ｂx1／ｚ1−ｚ2の比に基づいて、方向Ｚ−Ｚに関する方向Ｘ−Ｘにおける磁場成分の導関数ｄＢx／ｄｚの数値を決定する。
【００３１】
二つの方向Ｘ−ＸおよびＺ−Ｚに関して直交する、方向Ｙ−Ｙにおける回路を流れるＪｙと示される電流の値はｄＢx／ｄｚに等しく、データ処理部２４により計算された値は、この電流値になる。この電流値は画面２６上に表示される。
【００３２】
図２では、センサ１２と１４を備える集積回路１０８のみが示されている。更に、センサ１４に対しては、同一の処理回路が使用されているので、センサ１２と関連する処理回路２０のみが示されている。
【００３３】
図２に示すように、磁気抵抗センサ１２は、所定値を有する三個の他の固定抵抗３０２、３０３、および３０４を備えるウェストン（Ｗｅｓｔｏｎ）ブリッジ３０１に集積されている。これらの四個の抵抗は、ウェストンブリッジの構造でそれ自体が知られているように、ループを形成するために直列に接続されている。ウェストンブリッジの対抗する二つの端子は、プローブ１００の測定出力１１２Ａおよび１１２Ｂを形成する。ウェストンブリッジの他の二つの端子１１４Ａおよび１１４Ｂは、ウェストンブリッジへの電力供給入力を形成する。これらは、所定の周波数、例えば、１６０ｋＨｚに等しい周波数の正弦波信号を生成する生成器１１６の端子に接続されている。
【００３４】
更に、それ自体が知られているように、測定プローブは、交番電圧の外部電源１２０に接続されている巻線１１８を備える。巻線１１８は、磁気抵抗センサの領域において、センサのヒステリシスを削減するために、磁気抵抗センサの領域において分極場を形成するのに適している。
【００３５】
同様に、磁気抵抗センサ１４もまた、三個の抵抗３０６、３０７、および３０８を備えるウェストンブリッジ３０５に集積され、第２巻線３０９は、ヒステリシスを削減するために、磁気抵抗センサ１４の領域において分極場を形成するために設けられる。上記のように、ウェストンブリッジおよび巻線は、簡略化のために図示していないが、特別な電力供給手段に接続されている。
【００３６】
センサ１４に接続される回路は同一であるため、磁気抵抗センサ１２からの信号を処理する回路のみが下記で記述される。
【００３７】
測定プローブの出力１１２Ａおよび１１２Ｂは、処理チェーン２０に接続される。
【００３８】
これらは、出力端子１１２Ａおよび１１２Ｂがそれぞれその入力に接続される、二つのハイパスフィルタ１２４Ａおよび１２４Ｂにより減算器を形成する、差動増幅段１２２に、入力において接続される。
【００３９】
差動増幅段１２２は、例えば、１００に等しい利得を生成するように構成される。
【００４０】
ハイパスフィルタは、コンデンサ１２６を備えるＲＣ型の受動フィルタであり、その一つの端子は、抵抗１２８により接地されている。
【００４１】
差動増幅段は、適切であれば、どんな既知のタイプであってよく、例えば、そのフィードバックループに抵抗１３２が設けられている演算増幅器１３０を備えており、演算増幅器の反転および非反転入力は、二個の入力抵抗１３４によりフィルタ１２４Ａおよび１２４Ｂの出力に接続されている。演算増幅器の非反転端子は、入力電圧を固定する抵抗１３６により接地されている。
【００４２】
差動増幅段１２２の出力は、測定プローブからの磁場を表現する信号の所定の周波数成分を分離するための手段１３８の入力に接続される。決定される場の成分の周波数は、ＦＩと示される。この周波数は、例えば、１６０ｋＨｚに等しい。
【００４３】
図２に示す実施形態において、これらの分離手段１３８は、分離される周波数成分の周波数ＦＩを中心とするバンドパス型の能動選択フィルタを備える。この周波数は、回路Ｃの励起周波数と等しい。
【００４４】
このフィルタは、非反転端子が接地されている演算増幅器１４０を備える。フィルタの反転端子は、入力抵抗１４２により、差動増幅段１２２の出力に接続されている。演算増幅器１４０のフィードバックループは、それ自身がコイル１４８に直列に接続されている抵抗１４６に並列に接続されたコンデンサ１４４を備える。
【００４５】
出力において、選択フィルタ１３８は、二つの受動ローパスフィルタ１５２および１５４が続く、ＢＡＴ型のダイオード１５０を有し、二つのフィルタはそれぞれ、出力端子がコンデンサ１５８により接地された抵抗により形成されている。
【００４６】
処理チェーン２０により、磁気抵抗センサにより検出された磁場の周波数成分が、非常に簡単な回路により得られるようになる。
【００４７】
磁場を測定する装置の動作中、磁気抵抗センサ１２の抵抗値は、センサの選択された測定軸に沿う磁場の大きさに従って変化する。出力端子１１２Ａおよび１１２Ｂにおいて測定された信号の振幅は、このように磁場に従って変化する。
【００４８】
この二つのハイパスフィルタ１２４Ａおよび１２４Ｂが、外部環境の結果である干渉周波数のフィルタ処理をもたらす。
【００４９】
差動増幅段１２２は、大きさが、二つの端子１２２Ａおよび１２２Ｂの間の電位差に比例する信号を、出力において生成する。回路Ｃの励起周波数に中心がある選択フィルタ１３８は、この周波数に対する場の周波数成分の分離をもたらす。
【００５０】
二つのローパスフィルタ１５２および１５４は、干渉成分の抑制を可能にする新しいフィルタ処理操作をもたらす。
【００５１】
出力段１６０を、無負荷センサの端子において測定された、連続電圧値を出力するように有利に追加することができる。このため、差動増幅器が再び使用される。前述の出力信号は、差動増幅器の反転入力に加えられ、一方、連続基準電圧は、非反転入力に加えられる。
【００５２】
基準電圧の制御は、この第２差動増幅器の出力においてゼロを測定するように調整可能な抵抗の値を調整することにより行われる。測定は、回路Ｃを分極化することなく、センサを磁気的に（ヒステリシスサイクルにおいてオフセットするために）分極化することにより行われる。
【００５３】
処理チェーンからの信号は、データ処理部により受信される。
【００５４】
このように、処理チェーンが、磁場の測定値および、より正確には、磁場の成分を非常に迅速に得ることを可能にしていることは理解されよう。
【００５５】
図３および図４は、本発明に係る測定装置の構成変形例である。これらの実施形態において、図２と同一の、または類似の要素は、同じ参照番号で示してある。
【００５６】
これらの二つの構成変形例において、処理チェーンのみが、差動増幅段１２２の下流で使用される手段のため、異なっている。
【００５７】
二つの場合において、所定周波数に対する磁場の周波数成分を分離する手段は、差動増幅段１２２からの信号と基準信号の合成を可能にし、その周波数ＦＣが、励起回路により加えられた回路動作周波数ｆ以上である乗算回路１８０を備える。乗算器の使用により、周波数（１６０ｋＨｚ）の選択に柔軟性が出てくる。
【００５８】
図３の実施形態において、分離手段はアナログ乗算回路１８０を備え、その一つの入力は、差動増幅段１２２の出力において接続され、他の入力は、基準周波数Ｆが、分離される周波数成分の所定周波数ＦＩを超える、正弦波電圧生成器１８２に接続される。
【００５９】
抵抗１８６およびコンデンサ１８８により構成されるローパスフィルタ１８４は、乗算回路の出力において設けられる。有利なことであるが、出力回路において得られるフィルタ処理済の信号と、Ｖｒｅｆと示される、加えられた基準信号との比較のために、ローパスフィルタ１８４の出力において減算回路１９０が設けられる。減算回路は、フィードバックループに適切な抵抗１９４を有し、電圧Ｖｒｅｆがその非反転端子に加えられる、演算増幅器１９２を備える。
【００６０】
図２の実施形態と同様に、出力段１６０は、減算回路の出力において配設される。
【００６１】
具体的な実施形態によれば、電圧源１８２は、ウェストンブリッジ３０１を供給する電圧源１１６により形成される。
【００６２】
本実施形態においては、センサの電力供給周波数は、得ようとする周波数成分の周波数と同一である。
【００６３】
図６の実施形態において、所定の周波数成分を分離する手段は、差動増幅段１２２の出力において得られる信号と、基準信号の乗算をもたらすデジタルプロセッサにより形成される。
【００６４】
図４に示されるように、抵抗２０２とコンデンサ２０４から構成されるローパスフィルタ２００が、差動増幅段の出力において設けられる。アナログ／デジタル変換器２０６は、信号をデジタル化することを確実にするために、フィルタ２００の出力において接続される。
【００６５】
更に、処理チェーンは上記のように、これもまた１８２と示される正弦基準電圧源を含む。アナログ／デジタル変換器２０８は、この電圧源１８２の出力において接続される。アナログ／デジタル変換器は、受信した信号の周波数よりも遥かに高いサンプリング周波数を有する。これは、例えば、５００ｋＨｚを超える。
【００６６】
ＤＳＰ型の回路のような高速プロセッサ２１０が、処理チェーンに設けられる。それは、二つのアナログ／デジタル変換器２０６と２０８からの信号を、入力において受信し、二つの信号の乗算をもたらすようにプログラムされる。
【００６７】
乗算された信号は、このように、データ処理部２４に送られる。
【００６８】
この場合、この二つの信号の乗算はプロセッサ２１０により実行される。図３および図４の出力段１６０により実行される減算操作もまた、プロセッサ２１０によりもたらされる。
【００６９】
図５は、本発明に係る装置の構成変形例を示している。この図において、図１と同一または類似の素子は、同一な参照番号で示されている。
【００７０】
本実施形態において、６００と示され、図６において拡大して示されるプローブは、三つの対として分布される六個の磁気抵抗センサを備え、同じ対のセンサは、互いに平行な選択された測定軸を有している。三つのセンサ対の選択された測定軸は、互いに直交し、このように、三つの主空間方向に延伸している。
【００７１】
同一の対のセンサは、その共通の選択された測定軸に関して横方向に、互いにオフセットされている。
【００７２】
本実施形態において、四個のセンサ６０２、６０４、６０６、６０８は、第１集積回路上に配設され、他の二個のセンサ６１０と６１２は、第１集積回路と直交して配設された他の集積回路上に配設されている。
【００７３】
センサ６０２、６０６、６０４、６０８は、二つの平行面に沿って分布されている。
【００７４】
図１の実施形態と同様に、センサ６０２と６０４は、軸Ｚ−Ｚに沿ってオフセットされ、その選択された測定軸は、軸Ｘ−Ｘに沿って延伸している。同様に、センサ６０６と６０８は軸Ｚ−Ｚに沿ってオフセットされているが、その選択された測定軸は、軸Ｘ−ＸおよびＺ−Ｚに関して直交する軸Ｙ−Ｙに沿って延伸している。
【００７５】
最後に、センサ６１０と６１２は、軸Ｘ−Ｘに沿ってオフセットされており、その選択された測定軸は、軸Ｚ−Ｚに平行である。
【００７６】
図５に示されるように、各センサは、測定装置の特別な処理チェーン２０と２２に関連付けられており、六つの処理チェーンの出力は、装置のデータ処理部２４に接続されている。
【００７７】
本実施形態において、データ処理部２４は、各方向Ｘ−Ｘ、Ｙ−Ｙ、およびＺ−Ｚにおける磁場成分の変分値を計算するのに適している。
【００７８】
それぞれ、ｄＢx、ｄＢy、ｄＢzと示される各変分は、同じ対の二個のセンサの間で行われた場の測定の値間の差として定義される。
【００７９】
更に、データ処理部２４は、場の変分の絶対値の計算を可能にし、この絶対値は、｜ｄＢ｜＝√ｄＢ2x＋ｄＢ2y＋ｄＢ2zにより決定される。
【００８０】
方向Ｘ−ＸとＹ−Ｙにおける二個のセンサの二つの面を使用することで、装置の軸Ｚ−Ｚに関して直交する面において電流が求まる。ｄＢx／ｄｚとｄＢy／ｄｚという対におけるセンサ間の差分場測定により、マックスウェル（Ｍａｘｗｅｌｌ）の方程式による電流のベクトル表現であるＪｘおよびＪｙを導出することが可能になる。これは電流が、装置の軸に関して直交する面のみを流れるときは、ｄＢz／ｄｙとｄＢz／ｄｘはゼロになるからである。
【００８１】
図７に示される設備７１０は、動作中に集積回路を分析するためのものである。
【００８２】
この設備は、実質的に、集積回路Ｃを支持するプレート７１２と、ＦＣで示される所定周波数で集積回路を励起する回路７１４と、操作中に回路Ｃにより生成される磁場を分析するための装置７１６と、磁場を分析する装置７１６の出力において得られる結果を処理するための手段７１８とを備える。更に、設備は、動作中に集積回路を観察する手段７２０を備える。これらの手段は、それ自体既知であり、詳細は記述しない。
【００８３】
回路Ｃが設置されるプレート７１２はミュー合金のプレートにより形成されるか、または回路から離れた、その下方において、磁場に対してバリアを形成するミュー合金を備える。回路Ｃはミュー合金のケースに閉じ込めると有利である。
【００８４】
励起回路７１４は、例えば、所定周波数ＦＣにおいて電力を回路に供給できる周波数生成器により形成される。この励起周波数ＦＣは、例えば、１６０ｋＨｚである。
【００８５】
分析手段７１６は、操作アーム７２２を備え、操作アームの自由端には、測定プローブ７２４であって、そのプローブの位置における磁場に特有な値を決定できる測定プローブ７２４が設けられている。
【００８６】
操作アーム７２２は、互いに直交する三方向の移動を可能にし、回路に関してのプローブの位置を正確に知ることができる、それ自体既知のプローブを移動させる機構７２６に接続されている。
【００８７】
更に、分析手段７１６は、プローブ７２４が接続されて、プローブからの信号を処理するための処理チェーン７２８を備える。これらの処理チェーンは、図２、図３、および図４を参照して記述したものと同一である。この処理チェーンは、処理手段７１８に接続されて、処理手段に、プローブ７２４により測定される磁場の、一つ以上の処理された値を提供する。
【００８８】
処理手段７１８は、例えば、処理チェーン７２８の出力において接続される入力カードを備える、ＰＣタイプのコンピュータにより形成される。更に、分析手段７１６が、より正確には、移動手段７２６、処理チェーン７２８、および励起回路７１４の制御を可能にする制御カードを備える。
【００８９】
処理手段７１８は、磁場、特に、励起回路７１４、移動手段７２６、および処理チェーン７２８の分析のための手段７１６の制御を可能にするソフトウェアモジュールを備える。また、フィールド分析手段からの信号を処理するためのソフトウェアモジュールも更に備える。
【００９０】
特に、処理手段７１８は、図８に示されるアルゴリズムを実行でき、アルゴリズムの各ステップに対して、ソフトウェアモジュールが提供される。
【００９１】
動作中に電子回路を分析するために、回路の図に基づいて、回路のモデル化を最初に、ステップ７５０の間に行うことができる。このモデル化は、例えば、ベクトル型であるが、適切であれば、どんなソフトウェア手段を使用しても実行できる。このモデル化は、回路Ｃを構成する種々のトラックおよび種々の電子構成要素の場所を決定するように意図されている。
【００９２】
このモデル化が完了すると、回路操作のシミュレーションがステップ７５２の間に実行される。回路上の磁場の特徴は、回路の各ポイントにおいて、このシミュレーションにより、特にマックスウェルの方程式を適用することにより決定される。このように、回路の各要素に対して、そこを流れる電流、およびＢx、Ｂy、およびＢzと示される磁場の三個の成分が、回路の直上に位置する測定点で、および測定プローブ７２４により占められる、異なる所定の場所に対して決定される。
【００９３】
モデル化およびシミュレーションステップと平行して、処理手段７１８は、シミュレーションの間、それぞれの適切な測定点において、フィールド分析手段７１６を使用して、磁場の有効測定を制御する。
【００９４】
ステップ７６０の間、フィールド分析手段７１６は、最初、初期化され較正される。その正しい動作もまた検証される。更に、基準測定が、それが生成する磁場の成分が既知である較正用のテスト片について実行される。
【００９５】
種々の測定点の取得は、ステップ７６２の間に実行される。このステップは、動作中に磁場Ｃ上のいくつかの所定測定点において、磁場の少なくとも一つの成分の測定を実行することを含む。この目的のため、プローブが、回路の表面を、例えば、ブーストロフェドン型の経路に従って走査するために、移動手段７２６の制御のもとに移動される。測定値をそれぞれ取得する前に、測定プローブを測定点において停止させるので、測定の結果は、プローブの移動により影響されない。
【００９６】
各測定値の実際の取得は下記に示される。
【００９７】
ステップ７６２もまた、回路Ｃが動作中でないときに、周囲の磁場の成分を各測定点において測定するために、測定点の取得を提供するが、これは有利ではあるが、必ずしも必要ではない。
【００９８】
ステップ７６４の間、各測定点に対して取得された信号は、特に測定の結果であるエラーとズレを訂正するために処理され、これらのエラーとズレは、ステップ７６０の間に基準テスト片から取得されたデータの表との比較に関連する技術により訂正される。
【００９９】
ステップ７６４の間、一つ以上の方向において、Ｂx、Ｂy、Ｂzと示される場の測定値からの値が計算され、特にｄＢx／ｄｙ、ｄＢx／ｄｚ、ｄＢｙ／ｄｚ、ｄＢy／ｄｘ、ｄＢz／ｄｚ、およびｄＢz／ｄｙと示される三方向における場の成分の空間的な変分が計算される。
【０１００】
更に、測定点の下の電流における電流の大きさおよび方向の特徴は、Ｊを電流ベクトルとし、Ｂを磁場ベクトルとしたときのマックスウェルの法則Ｊ＝Ｒｏｔ  Ｂ、を適用とすることにより決定される。
【０１０１】
ステップ７６６の間、信号処理ステップ７６４からの値と、ステップ７５２の間に実行されたシミュレーションに従って得られた値が、回路の実際の操作が正しいか否かを推測し、理論上の回路と、動作中の実際の回路間のズレの領域を決定するために比較される。
【０１０２】
測定ヘッド７２４は、図９に示されるように、例えば、プローブ１０００により構成される。このプローブは、対で、三つの直交する方向における場の異なる測定を行うのに適している。
【０１０３】
このタイプのプローブは、九個のセンサを備える。これら九個のセンサは、三個のセンサを一つの組（三個組）とする三つの組として分布され、同一の三個組のセンサは、互いが平行に配設された選択された測定軸を有している。これらのセンサは、三個組を特徴付ける選択された測定軸に関して直交する二つの方向において、互いが更にオフセットされている。
【０１０４】
より正確にいえば、図９に示す例において、三つのセンサ１００２Ａ、１００２Ｂ、１００２Ｃは、軸Ｘ−Ｘに平行に配設された、選択された測定軸を有している。これらのセンサ１００２Ａと１００２Ｂは、軸Ｘ−Ｘに沿って互いにオフセットされており、一方、センサ１００２Ａと１００２Ｂは、軸Ｘ−Ｘに沿ってオフセットされている。同様に、センサ１００４Ａ，１００４Ｂ，１００４Ｃは、軸Ｙ−Ｙに平行な、選択された測定軸を有し、センサ１００４Ｃは、軸Ｘ−Ｘに沿って、センサ１００４Ａからオフセットされ、一方、センサ１００４Ｂは、軸Ｚ−Ｚに沿ってセンサ１００４Ａからオフセットされている。最後に、三個のセンサ１００６Ａ、１００６Ｂ、１００６Ｃは、軸Ｘ−Ｘに平行に延伸する測定軸を有し、センサ１００６Ａと１００６Ｂは、軸Ｚ−Ｚと、軸Ｙ−Ｙに沿ってそれぞれ、センサ１００６Ａに関してオフセットされている。
【０１０５】
図７と図８を参照して記述した設置において、各センサは特別な処理チェーンに接続され、九個の場の値が、処理手段７１８に供給される。更に、処理手段７１８にとって、この三個組のセンサの選択された測定軸に関して直交する方向において、同一の三個組の種々のセンサを隔てる距離は既知である。このように、各測定点に対して、処理手段は、センサにより測定された成分より、各方向における磁場の各成分の変分を決定する。これらの異なる変分に基づいて、Ｊｘ、Ｊｙ、Ｊｚと示される種々の成分が、テストされている回路Ｃを流れる電流の三つの直交する方向Ｘ−Ｘ、Ｙ−Ｙ、Ｚ−Ｚにおいて、下記の比を使用して計算される。
【０１０６】
Ｊx＝ｄＢz／ｄｙ−ｄＢy／ｄｚ
Ｊy＝ｄＢx／ｄｚ−ｄＢz／ｄｘ
Ｊz＝ｄＢy／ｄｘ−ｄＢx／ｄｙ
このタイプの装置では、回路を流れる電流が、各測定点に対して、精度よく決定できると思われる。測定点を乗算することで、テストされている回路の構造を再構築でき、その動作を精度よく分析できる。
【０１０７】
図１０は、図７の変形例を示す。本実施形態においては、測定ヘッド７２４は、行と列の形態で、規則的に配設されたセンサのセットを備えるマトリックス１１００により置き換えられている。このセンサのマトリックスにより、シリコンウェーハ１１０２により搬送される集積回路のセットのテストが可能になり、回路は、横に並べて配設される。センサのマトリックスは、行と列に分布されたセンサのセットを備え、それぞれは、ウェーハ１１０２に属する、テストされる回路に対応している。
【０１０８】
センサのセットは図１１に部分的に示されている。そのようなセンサのセットは、例えば、それ自身が行と列に配設された５０００の磁気抵抗センサを備えている。これらのセンサのそれぞれは、特別な処理回路により分析装置に接続されている。センサのセットは、選択された測定軸が、互いに直交する二つの方向において互いに平行に配設されているセンサを備えている。これらの直交する方向は、テスト対象の回路の全体面に平行な面において延伸している。回路の主面に関して直交する電流成分は、一般的にほとんど関心の対象とならない。
【０１０９】
このマトリックスが、集積回路のウェーハの磁場画像を迅速に取得するために使用される。あるサイズのマトリックスに対して、センサは、一つが方向Ｘで、他方が方向Ｙである二つの面上に分布される。
【０１１０】
上記と同一な第２マトリックスを、９０度回転して使用すると有利である。下方の面、好ましくは、面Ｘはこのようにして面Ｙになり、上方の面は面Ｘになる。これら二つのマトリックスを使用して、ある二つの高度Ｚにおける場Ｘおよび場Ｙを測定するアセンブリが提供される。二つの高度間で、差分による方法でこれらの測定値を組み合わせることで、マックスウェルの方程式に従う電流の式が得られる。
【０１１１】
図１１の実施形態において、センサマトリックスは、二つのスーパーインポーズされた層１２０２と１２０４を備える。各層は、磁気抵抗センサの規則的なネットワークを備えている。第１層のセンサ１２０６は、その選択された測定軸が平行に配設され、センサは、互いに直交する行と列に分布されている。同様に、第２層は、選択された測定軸が互いに平行で、第１層のセンサの測定軸に関して直交しているセンサ１２０８を備える。
【０１１２】
二つの層の上において、センサは、その選択された測定軸に関して直交し、既知の所定ピッチのセンサを搬送する層の面において延伸する方向において、互いに等間隔に分離されている。このように、問題の例においては、各センサの領域において、処理手段が下記の比に基づいて、回路の主面を流れる電流成分ｊxおよびｊyを決定する。
【０１１３】
Ｊx＝−ｄＢｙ／ｄｚ
Ｊy＝−ｄＢｘ／ｄｚ
これらの値を得るために、マトリックスが、テスト対象の回路に関する方向Ｚ−Ｚにおける等間隔に分離した場所に連続的に運び込まれる。測定は、間隔ｄzで分離されているこれらの二つの場所において行われ、測定された値を減算することにより、量ｄＢyとｄＢxが計算される。
【０１１４】
図１２は、本発明に係るプローブの他の実施形態を示しており、このプローブは、図１０のセンサマトリックス１１００のセンサのセットを構成している。
【０１１５】
本実施形態において、超伝導材料の同じ層１３０２上において、種々の磁気抵抗センサが規定される。各センサは、規則的な形状を有し、磁気抵抗素子は、図において四角形で示されているセンサの中心部のみにより形成されている。
【０１１６】
このプローブは、第１方向Ｘ−Ｘにおいて配設されている選択された測定軸を有するセンサの複数の行と、選択された測定軸が、軸Ｙ−Ｙに沿って延伸するセンサの行を交互に配設することにより構成されている。より正確には、軸Ｘ−Ｘに平行な選択された測定軸を有する磁気抵抗センサ１３０４の五つの行が、軸Ｘ−Ｘに沿って順々に配設されている。センサは、互いの行同士が磁気抵抗センサの長さ、つまり選択された測定軸に関して直交するような長さの５分の１に等しい距離だけオフセットされている。選択された測定軸が他の測定方向に向けられている、１３０６で示されるセンサの行は、同じ軸に沿って、厳密に揃えられた磁気抵抗センサの整列により構成されている。
【０１１７】
この構成は、磁気抵抗センサの規則的な特質を考慮している。長方形の中心に位置する能動場測定素子に関する長方形のサイズに従って、比率１／５は修正される。
【０１１８】
第１マトリックスの上の面において平行となるように第２マトリックスを配設すると有利である。この第２マトリックスは、同様な方法で構成されるが、軸Ｙ−Ｙに沿うセンサのセットは、軸Ｘ−Ｘに沿うセンサのセットと、軸Ｙ−Ｙに沿うセンサの上方の軸Ｘ−Ｘに沿うセンサの上方に置かれる。このようにして、二つの面の間の、軸Ｘ−Ｘに沿うセンサ間の差分の測定値が走査後に得られる。差分の測定は、ある位置における下方の面の軸Ｘ−Ｘに沿うセンサと、同じ位置における上方の面の軸Ｘ−Ｘに沿うセンサの二つの測定の間の対において行われる。走査後は、すべての点において、二つの面（二つの高度ｚ）上の場ＢＸとＢＹの測定値により、全面が覆われる。
【０１１９】
変形例において、磁気抵抗センサは、磁気誘導センサと置き換えられる。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】集積回路を分析するための携帯装置の斜視図である。
【図２】本発明に係る磁場を測定する装置の第１実施形態の模式図である。
【図３】測定装置の構成変形例の図２と同様な図である。
【図４】測定装置の構成変形例の図２と同様な図である。
【図５】本発明に係るプローブの構成変形例の斜視模式図である。
【図６】設備の斜視図である。
【図７】集積回路を分析するための設備の斜視図である。
【図８】図７の設備の操作を説明するフローチャートである。
【図９】三つの空間的方向において磁場の変分を測定するのに適した九個のセンサを有するプローブの三次元的表現の図である。
【図１０】集積回路のセット用のテスト設備を示す図である。
【図１１】マトリックス測定プローブの第１実施形態の模式図である。
【図１２】マトリックス測定プローブの第２実施形態の模式図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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