(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの信号チャネルが計測しようとする素子或いはウエハーに接続され、前記計測しようとする素子或いはウエハーに対して検査を行う自動検査設備であって、前記自動検査設備の検査モードを選択するためのプロセッサーユニットであって、前記検査モードはさらに周期的に充／放電するモード及び自家放電モードを含み、計測しようとする寄生容量を提供する自動検査設備と、
既知の常数である容量値を有すると共に前記自動検査設備とカップリングして前記自動検査設備内部の寄生容量を求める補助検査モジュールと、
を含むことを特徴とする自動検査設備の寄生容量を精密に計測するシステム。
【請求項２】
計測しようとする素子の検査或いはウエハーの自動検査設備に用いられ、複数の周期的な高/低電圧を生じさせる電圧駆動ユニットと、
前記自動検査設備の検査モードを選択するために用いられ、前記検査モードはさらに周期的に充／放電するモード及び自家放電モードを含むプロセッサーユニットと、
既知の常数である容量値を有し、前記電圧駆動ユニットとカップリングする充/放電部材と、
を含むことによって、方程式を立てて前記自動検査設備の寄生容量を求めることを特徴とする自動検査設備の寄生容量を精密に計測する回路。
【請求項３】
前記方程式がＲ−Ｃ放電方程式であることを特徴とする請求項２に記載する自動検査設備の寄生容量を精密に計測する回路。
【請求項４】
(a) 計測しようとする素子或いはウエハーの検査に用いられる自動検査設備本体が前記自動検査設備による周期的に充／放電するモードにより複数回充/放電を行い、
(b) 前記自動検査設備による自家放電モードにより、前記自動検査設備に放電をすると同時に放電時間の間隔を計測し、
(c) 前記放電時間の間隔を放電の数学式に代入して、第一Ｒ−Ｃ放電方程式を求め、
(d) 前記自動検査設備と既知の常数である容量値を有する補助検査モジュールとをカップリングさせ、
(e) 工程(a)〜(c)を繰り返して第二Ｒ−Ｃ放電方程式を求め、
(f)前記第一、第二Ｒ−Ｃ放電方程式によって前記自動検査設備の寄生容量を求める内容を含むことを特徴とする自動検査設備の寄生容量を精密に計測する方法。
【請求項５】
内部回路と電圧駆動ユニットを有する自動検査設備を提供し、前記電圧駆動ユニットは前記内部回路に数回充/放電を行って前記内部回路を電気的に均一にし、前記自動検査設備が放電工程を実行する際、前記放電工程は、
(a)前記電圧駆動ユニットが前記内部回路に、前記自動検査設備による周期的な充電モードにより複数回充/放電を行い、
(b)前記自動検査設備による自家放電モードにより、前記自動検査設備に放電をすると同時に放電時間の間隔を計測し、
(c)時間間隔を放電の数学式に代入して、第一Ｒ−Ｃ放電方程式を求めることを含み、
既知の常数である容量値を有し、前記自動検査設備とカップリングする補助検査モジュールを提供し、
前記放電工程(a)〜(c)を繰り返して第二Ｒ−Ｃ放電方程式を求め、
前記第一、第二Ｒ−Ｃ放電方程式によって前記自動検査設備の寄生容量を求める内容を含むことを特徴とする自動検査設備の寄生容量を精密に計測する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は寄生容量を計測するシステムおよび方法に関し、特に自動検査設備内部の寄生容量を精密に計測するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動検査設備(automatic test equipment，略称ATE)は、ウェハーや集積回路チップを検査するのに用いられ、検査した各項目のデータ結果は前記ウェハーや集積回路の品質の優劣を判定するため、検査設備本体は各項目の計測性能において精密で且つ統一性がなければならない。即ち、自動検査設備による検査結果は時間や外的要因に影響されて異なることがあってはならないのである。従って、同一の型番の異なる設備が同一のウェハーや集積回路チップに対して行った検査結果は、同様のデータ結果でなければならない。このようにして、DUTの検査結果に正確性が保証されることが確認できるのである。
【０００３】
一般的に、自動検査設備は複雑な電子回路によって構成された機器であることから、自動検査設備は使用時間が長くなるにつれて、その内部に所謂各種の寄生抵抗、インダクタンスおよび容量が発生する。しかし、こうした各種の寄生抵抗、インダクタンスおよび容量が前記自動検査設備に存在すると、前記自動検査設備で検査する際に計測した結果の精度に多くの悪影響が生じ、寄生容量が自動検査設備に存在することでもたらされる影響が最も大きい。
【０００４】
図１は同一のDUTが異なる自動検査設備で前記DUTの同一計測項目に対して検査して求めた検査結果である。図には二本の曲線があり、それぞれ曲線A（点線表示）と曲線B（実線表示）で、曲線Aは自動検査設備Aが集積回路チップXを検査して求めたμA電流と時間の分布図であり、また曲線Bは同一の集積回路チップXが自動検査設備Bで検査して求めたμA電流と時間の分布図である。図１から分かるように、曲線Aと曲線Bは同一曲線ではなくて、同一の集積回路チップXの同一特性検査であるが、自動検査設備Aと自動検査設備Bから求めた検査結果は異なる。然しながら、正常な状況では同一のDUTの同一特性に対する検査は自動検査設備が異なることで異なる検査結果が出てはいけなく、つまり図１の曲線Aと曲線Bは重なった曲線でなければならない。
【０００５】
しかし、曲線Aと曲線Bは重なった曲線ではなく、必ずや自動検査設備Aまたは自動検査設備Bのうち何れか若しくは両者ともの検査結果が不正確である。その原因を探ると、自動検査設備内部に寄生容量が生じたことによって、異なる自動検査設備が同一のDUTに対して同一特性の検査を行うと異なる検査結果が得られることが分かった。検査が不正確となってしまう原因が自動検査設備内部に寄生容量が生じたことであることが判明すれば、この問題を解決するために、まず前記寄生容量のサイズを計測して、前記寄生容量の数値を求めると自動検査設備の処理ユニットにより前記寄生容量の数値を補償した上でDUTに対する検査で計測した真の数値を演算することができる。こうして、各自動検査設備に生じた寄生容量を探り当てれば、異なる自動検査設備で同一DUTに対して同一特性の検査を行うことで同様の検査結果が得られる。従って、自動検査設備がDUTの特性を精確に計測する能力を具備することができる。
【０００６】
従来、自動検査設備の寄生容量の計測方法はネットワーク分析装置またはインピーダンス分析装置で前記自動検査設備に対して計測を行っている。しかし、この方式で寄生容量の計測を行うと前記自動検査設備は電源オフまたはオフ・ラインの状態でしか計測し得ず、しかもネットワーク分析装置やインピーダンス分析装置で精確な容量値を計測するにはまずその計測するDUT内部の電子回路を理解していなければならない。従って、自動検査設備内部の電子回路を実際に理解していない状況では、ネットワーク分析装置やインピーダンス分析装置で計測される寄生容量の数値は通常不正確であり、またこの種の方法で計測すると時間がかかる上に不便でもある。よって、別途自動検査設備の寄生容量を計測する方法が出現したが、この方法は自動検査設備本体に充/放電機能を備えて前記自動検査設備に充/放電を行うと共に、放電に要した時間を記録し、こうして求めたデータをＲ-Ｃ放電モデルの数学式に代入すれば前記自動検査設備の寄生容量の数値を算出することができる。
【０００７】
しかし、Ｒ-Ｃ放電モデルの数学式に代入するには、まず前記自動検査設備の寄生抵抗を知る必要があるが、前記寄生抵抗は同様に正確に求めることが出来ないため、一般に見積方式で前記抵抗値を求めて数学式に代入して計算することで寄生容量数値を導き出す。だが、代入する抵抗値が不精確な状況では、求めた寄生容量の数値も同様に不精確である。このため、計測に便利で有ると共に自動検査設備の寄生容量の数値を精確に求める方法を提案することが急務である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的はこれまでの自動検査設備内部の寄生容量の計測または寄生抵抗の見積を行う方法に幾多の操作上の不便があり、また計測が不精確であるという欠点を解決することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達するために、本発明は計測しようとする寄生容量を提供する自動検査設備と、前記自動検査設備とカップリングして自動検査設備内部の寄生容量を求めることができる補助検査モジュールからなる自動検査設備の寄生容量を精密に計測するシステムを提案する。
【００１０】
このほか本発明はさらに、まず電圧駆動ユニットが内部回路に対して数回充/放電を行い、続いて、前記内部回路に自家放電させて電圧値がＶ1からＶ２に逓減し、その後放電時間の間隔を計測し、さらに時間間隔をTp=k・ln(RC)という放電の数学式に代入して、第一Ｒ-Ｃ放電方程式を求め、引き続いて、自動検査設備と補助検査モジュールとをカップリングさせた上で、上記の放電工程を繰り返して第二Ｒ-Ｃ放電方程式を求めて、前記第一、第二Ｒ−Ｃ放電方程式を連立して寄生抵抗と容量を求める工程からなる自動検査設備の寄生容量を精密に計測するシステムを提案する。こうして、迅速、効率的且つ正確、簡便且つコストを節減した方式で自動検査設備に存在する寄生容量を求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の目的、特徴ならびに長所を一層明確に分かり易くするために、下記で特に好ましい実施例を挙げて添付図面と合せて詳細説明を行うこととする。
【実施例】
【００１２】
図２は本発明における自動検査設備２０と補助検査モジュール２２を含む自動検査設備システムの概略図である。前記自動検査設備２０の内部には内部回路２１と信号チャネル２０１を含み、前記信号チャネル２０１は前記内部回路２１と接続して前記自動検査設備２０とDUTとの間の信号の入出力ターミナルとし、即ち、前記自動検査設備２０は前記信号チャネル２０１から信号をDUTに出力して、前記DUTが伝送し戻す信号は同様に前記信号チャネル２０１から前記自動検査設備２０に伝送し戻される。さらに明確に述べると、前記自動検査設備２０は前記信号チャネル２０１を通して検査信号をDUTのあるピンに伝送し、前記DUTが前記ピンから前記検査信号を読み込んで前記DUTの検査を行い、検査後、前記DUTは信号を伝送し戻して前記ピンから発信し、同様に前記信号チャネル２０１を通して前記信号を前記自動検査設備２０に伝送し戻す。
【００１３】
前記自動検査設備２０の内部回路２１は電圧駆動ユニット２１０をさらに含み、前記電圧駆動ユニット２１０は前記内部回路２１に電圧の充/放電を行うための電圧駆動部材である。前記自動検査設備２０はさらに処理ユニット（図示せず）を有し、コンピュータプログラム演算ユニットを含み、ユーザーは前記処理ユニットによって前記自動検査設備２０の検査モデルの選択を決定することができる。従って、前記処理ユニットによって前記電圧駆動ユニット２１０を前記内部回路２１に対して異なるモデルの電圧の充/放電を行うが、前記異なるモデルは少なくともモデル一とモデル二の二種類を含む。そのうち、モデル一は設定時間内に前記内部回路２１に周期的に充/放電をし、その作用は自動検査設備の内部回路２１に存在する寄生容量を電気的に均一化し、つまり前記自動検査設備２０内のあらゆる寄生容量を電気的に統一する。また、モデル二は放電であり、このモデルは即ちモデル一の充/放電プロセスの後、電圧がピークにあるときに自家放電させて放電の時間間隔を計測することで、前記時間間隔を放電数学式に代入してＲ-Ｃ方程式を求めることができる。
【００１４】
このほか、前記補助検査モジュール２２は前記自動検査設備２０の寄生容量を計測するための補助モジュールであり、前記補助検査モジュール２２はさらにキャパシタのような充/放電部材を含む。自動検査設備２０が寄生容量の計測に補助動作を行う必要がある場合、前記補助検査モジュール２２の前記充/放電部材のターミナルと前記信号チャネル２０１のターミナルとを互いに接続させるが、前記充/放電部材はキャパシタ２２０でよく、且つ前記キャパシタ２２０の容量値は既知の常数であり、こうして前記補助検査モジュール２２の補助によって前記自動検査設備２０の寄生容量を計測するが、詳細な計測工程は以下続けて説明する。然しながら、自動検査設備２０が前記補助検査モジュール２２の補助が不要な場合、前記信号チャネル２０１は前記補助検査モジュール２２との接続をオフにするだけでよい。
【００１５】
図３は図2で示したシステムの等価回路図であり、図３と図２における同様の部材には同じ番号を使用する。自動検査設備の内部回路２１の電圧ソース３１は電圧駆動ユニット２１０の等価部材であり、抵抗３３は前記自動検査設備に存在する等価寄生抵抗と看做され、またキャパシタ３４は前記自動検査設備に存在する等価寄生容量であると看做すことができる。このほか、前記電圧ソース３１から発する電流が経由する回路にスイッチ３２が有り、前記スイッチ３２はコンピュータプログラムで前記電圧駆動ユニット２１０を制御して前記内部回路２１に異なるモデルを実行する等価部材である。スイッチ３２がジョイント３２０に接続されると、前記電圧ソース３１は内部回路に充電動作を行い、特に前記キャパシタ３４に充電をする。また、これと反対に、前記スイッチ３２が別のジョイント３２１に接続すると、Ｒ-Ｃ直列の等価回路を形成し、このとき充電されたキャパシタ３２０は自家放電する。
【００１６】
前記補助検査モジュール２２の等価部材はキャパシタ２２０に相当し、またターミナル３５は前記信号チャネル２０１の等価部材と看做され、前記補助検査モジュール２２と接続するターミナルとし、また信号の入出力ターミナルともなる。
【００１７】
図４は本発明における実施例での電圧駆動ユニットが自動検査設備の内部回路に電圧の充/放電を行う概略図である。初期状態４１とは自動検査設備が時間Ti内に前記電圧駆動ユニット２１０を駆動して内部回路２１に数回周期的に充/放電を行うことであり、そのうち前記時間Tiは自動検査設備の処理ユニットとのプログラムによって制御し、また電圧の振幅Aiの大きさ並びに周期数は同様に前記プログラムが設定する。前記内部回路２１が数回周期的に充/放電をすると、内部回路21に存在する寄生容量の極性を同様の極性に再度調整することで寄生容量の数値を正確に演算する手助けとなる。そして、何度も充/放電をした上で、充電して自動検査設備の寄生容量に充電させてその電圧を高電圧ポイント４２とし、続いて放電を行うが、この放電動作は前記内部回路の自家放電であって人為的操作ではなく、図３に示すように前記自動検査設備が等価のＲ-Ｃ直列回路であることがわかるので、計測した前記放電結果はＲ-Ｃ直列回路も放電数学式Tp=k・ln(RC)と一致する。本実施例において、この放電工程を実行することは電圧がV1の高電圧ポイント４２である電圧値から次第にV2の低電圧ポイント４３である電圧値へと逓減するその間の経過時間間隔４４を探しあてることである。
【００１８】
続いて、本発明の特徴および精神をさらに明確に表現するために、以下図５で述べた本発明における自動検査設備の寄生容量を計測する方法、工程を実施例、図２、図３および図４と合せて、逐一説明する。
【００１９】
まず、工程５０１は内部回路２１に数回充電/放電をする。本実施例では、前記自動検査設備の内部回路２１のスイッチ３２が自動検査設備２０の処理ユニットのプログラムで切り替えを行い、前記スイッチ３２とジョイント３２０を接続して、前記プログラムはさらに前記電圧駆動ユニット２１０が供与する電圧の振幅の大きさと時間間隔Tiの周期数を制御することができる。前記スイッチ３２と前記ジョイント３２０が接続すると、前記電圧駆動ユニット２１０の充放電モデル一となり、また前記電圧ソース３１が設定した時間間隔Tiで内部回路２１に複数の充放電動作をすると、直ちに前記電圧駆動ユニット２１０が時間間隔Tiで内部回路２１の電圧を周期的に振幅Ai間で変化させる。この工程は内部回路２１の寄生容量を電気的に均一化させるものである。
【００２０】
工程５０２は内部回路２１に自家放電させて、電圧値をV1からV2へ逓減させる。本実施例において、前記内部回路２１は数回の充/放電を経た後、再度充電して内部回路２１の寄生容量を充電状態にさせ、ここで前記スイッチ３２とジョイント３２１を接続して、前記電圧駆動ユニット２１０が充/放電するモデル二となり、前記内部回路２１に自家放電させる。図４で示すように、前記内部回路２１の電圧は高電圧ポイント４２の電圧値V1より自然放電して低電圧ポイント４３の電圧値V2となる。続いて、工程５０３では放電時間の間隔を計測する。時間間隔を計測するのに高電圧ポイント４２に対応する時間ポイントを第一時間ポイントとし、また低電圧ポイント４３に対応する時間ポイントを第二時間ポイントとし、第二時間ポイントの数値から第一時間ポイントの数値を減算すると、内部電圧の自然放電の電圧値がV１からV2に至る時間間隔４４を求めることができる。
【００２１】
工程５０４は時間間隔をR-C放電の数学式に代入して、第一R-C放電方程式を求めるものである。工程５０３で求めた時間間隔４４を第一時間間隔とし、前記第一時間間隔をR-C放電の数学式に代入すると、R-C回路の自家放電の数学式はTp=k・ln(RC)と表示され、そのうちTpは時間間隔で、kは常数、lnは自然対数関数、Rは内部回路２１の寄生抵抗、Cは内部回路２１の寄生容量である。従って、前記第一時間間隔をR-C放電の数学式に代入すると、第一R-C放電方程式Tp1=k・ln(RC) が求められる。
【００２２】
工程５０５は自動検査設備２０と補助検査モジュール２２をカップリングさせるものである。本実施例において、図２で示すように、前記自動検査設備２０の信号チャネル２０１と前記補助検査モジュール２２のキャパシタ２２０をカップリングさせる。自動検査設備と補助検査モジュールがカップリングすると、図３で示す等価回路のように、前記内部回路２１と補助検査モジュール２２はジョイント３５で接続され、内部回路の寄生容量３４は前記補助検査モジュール２２のキャパシタ２２０と並列接続する。続いて、工程５０６は工程５０１〜５０４の繰り返しで、第二R-C放電方程式を求める。前記補助検査モジュール２２のキャパシタ２２０は既知のキャパシタ２２０であり、Cknowで表示される。キャパシタを外付けして、内部回路２１が自家放電すると、高電圧ポイント４２から低電圧ポイント４３に至る時間間隔４４は長くなり、ここで計測した時間間隔は第二時間間隔である。このため、第二時間間隔をR-C放電方程式に代入して求めた第二R-C放電方程式はTp2=k・ln[R(C+Cknow)]と表示され、そのうち、Tp2は計測した第二時間間隔で、kは常数を表し、lnは自然対数関数、Rは内部回路２１の寄生抵抗、Cは内部回路の寄生容量で、Cknowは補助検査モジュールの既知キャパシタ２２０である。
【００２３】
工程５０７は連立方程式で寄生抵抗と容量を求めるものである。工程５０４および工程５０６は、それぞれ第一Ｒ-Ｃ方程式と第二Ｒ-Ｃ方程式である二つのＲ-Ｃ方程式を求め、そのうち内部回路の寄生抵抗Rと寄生容量Cは未知数で、二つの方程式と二つの未知数は連立方程式で精確に前記未知数の解を求めることができる。従って、前記補助検査モジュールと協働して、自動検査設備の内部回路の寄生容量が精確に求められ、さらに求められた寄生容量は前記自動検査設備の処理ユニットで補償を演算することで前記自動検査設備の検査結果を精確で信頼性の高いものとするのである。
【００２４】
さらに好ましいことに、本発明が提供する補助検査モジュールはユーザーのニーズによって自由に前記自動検査設備の信号チャネルとオンまたはオフとすることができ、全く前記自動検査設備の正常な機能に影響を与えず、且つ前記自動検査設備の内部回路の寄生容量を計測する際に前記自動検査設備を停止させずに計測することができる。このため、本発明が提供するシステムと方法は迅速、正確且つ簡便でコストを節減して自動検査設備内部の寄生容量を計測することができる。
【００２５】
以上の記述は本発明の好ましい実施例に過ぎず、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。その他、発明で開示した精神を逸脱しない範囲において完成した等価変更若しくは補正は、全て本案における特許請求の範囲内に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】異なる自動検査設備での同一のDUTに対する同一特性検査の検査結果である。
【図２】本発明におけるシステム概略図。
【図３】本発明におけるシステムの等価回路図。
【図４】本発明における電圧駆動ユニットの駆動モデル概略図。
【図５】本発明における自動検査設備内部の寄生容量を精密に計測する方法のフローチャート。
【符号の説明】
【００２７】
20  自動検査設備
21  内部回路
22  補助検査モジュール
201 信号チャネル
210 電圧駆動ユニット
220 キャパシタ
31  電圧ソース
32  スイッチ
33  抵抗
34  キャパシタ
35  ターミナル
320 ジョイント
321ジョイント
41  初期状態
42  高電圧ポイント
43  低電圧ポイント
44  時間間隔
501 内部回路に数回充/放電をする
502 内部回路に自家放電させて、電圧値をV1からV2へ逓減させる
503 放電時間の間隔を計測する
504 時間間隔をR-C放電の数学式に代入して、第一R-C放電方程式を求める
505自動検査設備と補助検査モジュールをカップリングさせる
506工程501〜504を繰り返して第二R-C放電方程式を求める
507 二つの連立方程式で寄生抵抗と容量を求める
【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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