(57)【要約】【課題】高精度な測定を実現可能な検査装置を提供する。【解決手段】例えば、被測定デバイスＤＵＴの電極パッドからの出力信号を測定する際、電極パッドからプローブ針ＰＢ２０を介した出力信号を、配線基板ＳＵＢ２０上に実装した信号処理回路ＡＭＰ２０で一旦処理し、その処理結果を駆動回路ＤＲ２０および同軸ケーブルＣＸ２０を介して測定器に出力する。このような構成を用いると、ＤＵＴの直近で、同軸ケーブルＣＸ２０等の影響を受けずに出力信号を処理できるため、ＡＭＰ２０によって高精度な測定値が得られる。また、駆動回路ＤＲ２０および同軸ケーブルＣＸ２０の部分は、インピーダンス整合が行われており、ＡＭＰ２０による高精度な測定値は、信号品質を低下させることなく測定器に伝送される。【選択図】図２
2007187604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定デバイスの電極パッドに接触可能なプローブ針と、
前記プローブ針が装着される配線基板と、
前記配線基板に装着され、前記配線基板と共に前記プローブ針を移動させるマニュピレータと、
前記配線基板に装着される同軸コネクタと、
前記同軸コネクタに接続される同軸ケーブルとを備えた検査装置であって、
前記配線基板上で前記配線基板に装着された前記プローブ針と前記同軸コネクタとを繋ぐ第１の配線経路上には、各種測定目的に応じた受動回路および／または能動回路が実装されることを特徴とする検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の検査装置において、
前記第１の配線経路上には、前記プローブ針に入力が接続され、前記電極パッドから前記プローブ針を介して得られた出力信号に対して各種測定目的に応じた処理を行うオペアンプ回路が実装されることを特徴とする検査装置。
【請求項３】
請求項１記載の検査装置において、
前記第１の配線経路上には、
前記プローブ針に出力が接続され、前記同軸ケーブルの芯線に対応する前記同軸コネクタの第１端子に入力が接続され、前記同軸ケーブルからの入力信号を再生するバッファ回路と、
前記第１端子と前記同軸ケーブルの被膜に対応する前記同軸コネクタの第２端子との間に接続され、前記同軸ケーブルからの入力信号の反射を防止するインピーダンス整合回路とが実装されることを特徴とする検査装置。
【請求項４】
請求項２記載の検査装置において、
前記オペアンプ回路は、出力端子と反転入力端子との間に抵抗を備え、前記電極パッドでの出力電流を前記反転入力端子に受けて電圧に変換する電流−電圧変換回路であり、
前記オペアンプ回路の非反転入力端子には、直流電圧源からの電圧が印加され、
前記直流電圧源からの電圧の値は、前記電極パッドで必要なバイアス電圧の値に等しいことを特徴とする検査装置。
【請求項５】
請求項４記載の検査装置において、
前記検査装置は、さらに、前記同軸ケーブルの先に接続される測定器を備え、
前記測定器は、
前記同軸ケーブルの芯線と前記同軸ケーブルの被膜との間に接続された終端抵抗と、
前記同軸ケーブルの被膜と接地端子との間に接続された容量素子とを備え、
前記同軸ケーブルの被膜には、前記バイアス電圧が印加されることを特徴とする検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は検査装置に関し、特に、プローブ針を用いて被測定デバイスの電気的特性を観測する検査装置に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体装置の回路動作などを検査する際には、半導体装置に形成された入力端子（入力電極パッド）に各種測定信号を供給し、出力端子（出力電極パッド）からの出力信号を検出する。特許文献１には、このような検査を行う検査装置として、所謂マニュアルプローバと呼ばれるものが示されている。マニュアルプローバは、同軸ケーブルに接続された導電性の測定針（プローブ針）や、半導体装置を設置するステージ、およびプローブ針やステージの移動機構などを備え、このプローブ針を半導体装置の電極パッドに接触することで各種検査が行われる。また、同軸ケーブルにおけるプローブ針が接続されない側の端子には、各種入力信号を生成する装置や、出力信号を観測する装置などが接続される。また、非特許文献１には、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ  ｏｎ  Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）構造のデバイスにおいて、その自己発熱に伴いドレイン電流に過渡的変化が発生することが示されている。
【特許文献１】特開平７−５１９７号公報
【非特許文献１】K.A.Jenkins、他１名、“Measurement of I-V Curve of Silicon-on-Insulator(SOI) MOSFET’s Without Self-Heating”、IEEEElectronDevice Letters、Vol.16、No.4、１９９５年４月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
例えば、特許文献１のようなマニュアルプローバを用いた際の測定は、通常、次のように行われる。図１０は、本発明の前提として検討した検査装置において、それを用いた測定系回路の構成例を示す模式図である。図１１は、図１０における同軸ケーブルとプローブ針の部分の構成例を示した概略図である。図１０では、例えばＮＭＯＳトランジスタＭＮ１０を被測定デバイス（ＤＵＴ：Ｄｅｖｉｃｅ  Ｕｎｄｅｒ  Ｔｅｓｔ）として、その電気的特性を検査する際の測定系回路が示されている。
【０００４】
ＭＮ１０のゲート電極パッドには、パルスジェネレータＰＧから同軸ケーブルＣＸ１００およびプローブ針ＰＢ１００を介して信号が入力される。ＭＮ１０のソース電極パッドは、プローブ針ＰＢ１０１および同軸ケーブルＣＸ１０１を介して接地端子（接地電圧）ＧＮＤに接続される。ＭＮ１０の基板バイアス電極パッドには、直流電圧源ＶＧ１０２から同軸ケーブルＣＸ１０２およびプローブ針ＰＢ１０２を介して固定バイアスが印加される。ＭＮ１０のドレイン電極パッドは、プローブ針ＰＢ１０３および同軸ケーブルＣＸ１０３を介してバイアスＴ（１００）と呼ばれるアダプタに接続される。
【０００５】
バイアスＴ（１００）は、同軸ケーブルＣＸ１０３との接続点を２経路に分岐し、一方の経路にインダクタ素子Ｌ１００を備え、他方の経路に容量素子Ｃ１００を備えている。インダクタ素子Ｌ１００の先には、直流電圧源ＶＧ１０３が接続され、これによってドレインバイアス電圧が印加される。一方、容量素子Ｃ１００の先には、同軸ケーブルＣＸ１０４を介してオシロスコープ等の測定器１０１が接続される。また、測定器１０１内には、同軸ケーブルＣＸ１０４とインピーダンス整合を行う終端抵抗ＲＴ１００が備わっている。
【０００６】
一方、ＭＮ１０の各電極パッドに接続されるプローブ針ＰＢおよび同軸ケーブルＣＸは、マニュアルプローバなどの部品であり、実際には、例えば図１１に示すような構成となっている。図１１では、プローブ針ＰＢおよび同軸コネクタ１０４を備えた所謂同軸プローブ１０２と呼ばれるものにマニュピレータ１０３が取り付けられ、更に同軸コネクタ１０４に同軸ケーブルＣＸが接続されている。マニュピレータ１０３は、マニュアルプローバなどによって制御され、プローブ針ＰＢを被測定デバイスＤＵＴの電極パッドに接触する際の位置決め機能を担う。
【０００７】
しかしながら、このような測定系回路には、例えば次のような問題がある。第１に、被測定デバイスＤＵＴのインピーダンスが必ずしも５０Ωではないため、特にＭＮ１０のゲートにおいてインピーダンス整合が取れない。そのため、信号の反射、吸収が起こり正しい波形を得ることが困難になる。第２に、プローブ針ＰＢに接続された同軸ケーブルＣＸの特性インピーダンス（通常５０Ω）が負荷として働くため、被測定デバイスＤＵＴから流れ込む電流により電圧が変動し、高精度な測定を行うことができない。すなわち、ＭＮ１０のソース電圧や基板バイアス電圧などが一定に保てず、また、ドレイン電極パッドからの出力信号の測定値も同軸ケーブルＣＸの負荷による影響を受けてしまう。
【０００８】
第３に、直流信号と交流信号を分離するために、図１０のようなバイアスＴ（１００）が使用されるが、バイアスＴ（１００）の容量素子Ｃ１００により直流成分がカットされると、例えば特許文献２に示されるようなＭＮ１０のドレインで発生する微小なリーク電流などを測定することができなくなる。すなわち、測定器１０１では、交流信号の振幅のみが観測され、信号電流の絶対値（オフセット）を測定することができない。また、直流信号を測定するために容量素子Ｃ１００を外すと、大きな直流電流が測定器１０１の終端抵抗ＲＴ１００に流れ込み、その発熱等によって破損が生じる恐れがある。そのために、直流バイアス電圧（ＶＧ１０３の電圧）は低く制限されてしまう。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、このような問題等を鑑み、高精度な測定を実現可能な検査装置を提供することにある。また、特に、微小な直流電流を測定可能な検査装置を提供することにある。本発明の前記の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１１】
本発明による検査装置は、被測定デバイスの電極パッドに接触可能なプローブ針と、このプローブ針が装着される配線基板と、プローブ針と電極パッドを接触させる際にこの配線基板を移動させるマニュピレータと、配線基板に装着される同軸コネクタと、同軸コネクタに接続される同軸ケーブルとを備えたものとなっている。そして、この配線基板上におけるプローブ針と同軸コネクタとを繋ぐ第１の配線経路上に、各種測定目的に応じた受動回路および／または能動回路が実装されることが特徴となっている。
【００１２】
このような構成を用いると、被測定デバイスの直近で各種信号処理を行うことができ、同軸ケーブルが入出力信号に与える影響を排除することができるため、高精度な測定が実現可能となる。
【００１３】
ここで、電極パッドに信号を入力する場合には、第１の配線経路上に、例えば、バッファ回路やインピーダンス整合回路などを実装するとよい。また、電極パッドからの出力信号を処理したい場合には、第１の配線経路上に、例えば、オペアンプ回路などを実装するとよい。この場合、被測定デバイスの直近で出力信号を処理できるため、高精度な測定値を得ることができる。
【００１４】
また、例えば、前述したオペアンプ回路によって電流−電圧変換回路を形成した場合、電極パッドでの微小なリーク電流などを測定することが可能となる。なお、電極パッドにバイアス電圧を印加した場合は、電流−電圧変換回路の出力もバイアス電圧を含んでしまうため、この電流−電圧変換回路の出力信号を受ける測定器内の終端抵抗に過剰な電圧が印加され、発熱等による破損が生じる恐れがある。この問題は、終端抵抗の基準端子側に前述したバイアス電圧を印加し、更に、この基準端子を容量素子によって接地することで解決できる。これによって、例えば、電極パッドでのリーク電流に対するバイアス電圧の依存性なども、容易かつ高精度に評価することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、高精度な測定が可能な検査装置を実現できる。また、特に、微小な直流電流の測定が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施の形態による検査装置において、その構成の一例を示すものであり、（ａ）は、当該検査装置を用いた測定系回路の概略図、（ｂ）は、（ａ）の測定系回路を実現する検査装置の構造図である。図１では、例えばＮＭＯＳトランジスタＭＮ１０を被測定デバイス（ＤＵＴ：Ｄｅｖｉｃｅ  Ｕｎｄｅｒ  Ｔｅｓｔ）として、そのゲートに入力信号を印加する際の測定系回路が示されている。なお、この測定系回路は、ＭＯＳトランジスタのゲート入力に限らず、あらゆるＤＵＴに対する信号入力系の測定回路として適用できる。
【００１８】
図１（ａ）では、例えば、パルス信号といった入力信号が同軸ケーブルＣＸ１０を介してバッファ回路ＢＦ１０に入力され、ＢＦ１０の出力信号がプローブ針ＰＢ１０を介してＭＮ１０のゲート電極パッドに印加されている。さらに、同軸ケーブルＣＸ１０とバッファ回路ＢＦ１０との接続点と接地端子ＧＮＤとの間には終端抵抗ＲＴ１０が設けられている。この終端抵抗ＲＴ１０の抵抗値は、同軸ケーブルＣＸ１０の特性インピーダンスと同一値である（例えば共に５０Ω）。また、この終端抵抗ＲＴ１０は、インピーダンス整合の機能を果たせばよく、場合によっては、抵抗の代わりにインダクタ素子や容量素子などで実現することも可能である。
【００１９】
このような測定系回路を実現する検査装置は、図１（ｂ）に示すように、プローブ針ＰＢ１０と同軸ケーブルＣＸ１０の間に設けられた配線基板ＳＵＢ１０を用いることで実現される。そして、本実施の形態においては、詳細な構成例を幾つか後述するが、このような配線基板を検査装置の構成部品として備え、その配線基板上に各種受動回路（抵抗、容量、インダクタ等）や各種能動回路（トランジスタ回路等）を実装することが主要な特徴となっている。
【００２０】
配線基板ＳＵＢ１０には、例えば、バッファ回路ＢＦ１０と終端抵抗ＲＴ１０が実装され、更に、固定具１０、同軸コネクタ１１およびマニュピレータ１２などが装着されている。同軸コネクタ１１には、同軸ケーブルＣＸ１０が接続される。同軸コネクタの中心部（同軸ケーブルの芯線）は、配線基板ＳＵＢ１０上の配線ＭＳ１０を介してバッファ回路ＢＦ１０の入力に接続される。同軸コネクタの周辺部（同軸ケーブルの被膜）は、ＳＵＢ１０上の配線ＭＳ１０を介して終端抵抗ＲＴ１０の一端に接続され、ＲＴ１０の他端が、配線ＭＳ１０を介してＢＦ１０の入力に接続される。なお、この同軸ケーブルの被膜（終端抵抗ＲＴ１０の一端）は、接地電圧ＧＮＤとなる。
【００２１】
バッファ回路ＢＦ１０の出力は、ＳＵＢ１０上の配線ＭＳ１０を介してプローブ針ＰＢ１０に接続される。プローブ針ＰＢ１０は、固定具１０によって固定されることで配線ＭＳ１０を介してＢＦ１０の出力と導通し、ＢＦ１０側とは異なるＰＢ１０の先端は、被測定デバイスＤＵＴの電極パッドに接続される。なお、このＤＵＴの電極パッドとの接続（接触）は、配線基板ＳＵＢ１０に装着されたマニュピレータ１２によって、ＳＵＢ１０を介してプローブ針ＰＢ１０を移動させることで行われる。
【００２２】
このように、配線基板ＳＵＢ１０上にバッファ回路ＢＦ１０を実装することで、ＢＦ１０の出力からプローブ針ＰＢ１０の先端までの距離を、入力信号波形の波長に比べて十分に短くすることが可能となる。したがって、この部分は、集中定数回路とみなすことができ、インピーダンス整合等といった波形品質の問題が生じない。更に、ＤＵＴの電極パッドと同軸ケーブルＣＸ１０の間にバッファ回路ＢＦ１０を挟む構成となっているため、同軸ケーブルＣＸ１０の負荷がＤＵＴの電極パッド部での波形に影響を及ぼすことがない。また、ＢＦ１０の入力には終端抵抗ＲＴ１０が接続されているため、同軸ケーブルＣＸ１０からの入力信号がＢＦ１０の入力で反射されることもない。このようなことから、高精度な波形品質を備えた入力信号をＤＵＴの電極パッド部に対して印加することができ、高精度な測定が実現可能となる。
【００２３】
図２は、本発明の一実施の形態による検査装置において、その他の構成の一例を示すものであり、（ａ）は、当該検査装置を用いた測定系回路の概略図、（ｂ）は、（ａ）の測定系回路を実現する検査装置の構造図である。図２では、例えばＮＭＯＳトランジスタＭＮ１０を被測定デバイスＤＵＴとして、そのドレインの出力信号を観測する際の測定系回路が示されている。なお、この測定系回路は、ＭＯＳトランジスタのドレイン出力に限らず、あらゆるＤＵＴに対する信号出力系の測定回路として適用できる。
【００２４】
図２（ａ）では、例えば、ＮＭＯＳトランジスタＭＮ１０のドレイン電極パッドからの出力信号が、プローブ針ＰＢ２０を介して信号処理回路ＡＭＰ２０に入力され、ＡＭＰ２０の出力が駆動回路ＤＲ２０に入力され、ＤＲ２０の出力が同軸ケーブルＣＸ２０を介して図示しない測定器に入力されている。信号処理回路ＡＭＰ２０は、測定目的に応じて出力信号を変換する回路であり、例えば、オペアンプや抵抗素子などを用いて実現される出力インピーダンス測定用の自動平衡ブリッジ回路や、電流測定用のＩ−Ｖ変換回路などとなっている。駆動回路ＤＲ２０は、同軸ケーブルＣＸ２０に対してインピーダンス整合が取れた信号を出力するための回路であり、例えば、その出力抵抗は５０Ωとなっている。
【００２５】
このような測定系回路を実現する検査装置は、図２（ｂ）に示すように、プローブ針ＰＢ２０と同軸ケーブルＣＸ２０の間に設けられた配線基板ＳＵＢ２０を用いることで実現される。配線基板ＳＵＢ２０には、例えば、信号処理回路ＡＭＰ２０と駆動回路ＤＲ２０が実装され、更に、固定具２０、同軸コネクタ２１およびマニュピレータ２２などが装着されている。プローブ針ＰＢ２０は、固定具２０によって固定されることで配線基板ＳＵＢ２０上の配線ＭＳ２０を介して信号処理回路ＡＭＰ２０の入力と導通し、ＡＭＰ２０側とは異なるＰＢ２０の先端は、被測定デバイスＤＵＴの電極パッドに接続される。このＤＵＴの電極パッドとの接続（接触）は、マニュピレータ２２の制御によって行われる。信号処理回路ＡＭＰ２０の出力は、ＳＵＢ２０上の配線ＭＳ２０を介して駆動回路ＤＲ２０の入力に接続される。ＤＲ２０の出力は、配線ＭＳ２０および同軸コネクタ２１を介して、同軸ケーブルＣＸ２０の芯線に接続される。
【００２６】
このように、配線基板ＳＵＢ２０上に信号処理回路ＡＭＰ２０を実装することで、プローブ針ＰＢ２０の先端からＡＭＰ２０の入力までの距離を、出力信号波形の波長に比べて十分に短くすることが可能となる。したがって、この部分は、集中定数回路とみなすことができ、インピーダンス整合等といった波形品質の問題が生じない。すなわち、ＤＵＴの電極パッド部の出力波形を波形品質が変わることなく信号処理回路ＡＭＰ２０で処理することが可能となるため、高精度な測定が実現可能となる。一方、信号処理回路ＡＭＰ２０の処理に該当する測定は、従来技術においてはプローブ針から同軸ケーブルを介した先で行われるため、同軸ケーブルなどの影響によって高精度な測定は困難となる。また、信号処理回路ＡＭＰ２０の出力は、駆動回路ＤＲ２０を介して同軸ケーブルＣＸ２０および測定器に伝送されるが、この部分はインピーダンス整合を含めて波形品質が維持できるため、測定器側でも信号処理回路ＡＭＰ２０の出力を高精度に計測可能である。このようなことから、高精度な測定が実現可能となる。
【００２７】
図３は、本発明の一実施の形態による検査装置において、その更に他の構成例を示すものであり、（ａ）は、当該検査装置を用いた測定系回路の概略図、（ｂ）は、（ａ）の測定系回路を実現する検査装置の構造図である。図３では、例えばＮＭＯＳトランジスタＭＮ１０を被測定デバイスＤＵＴとして、その基板にバイアス信号を印加する際の測定系回路が示されている。なお、この測定系回路は、ＭＯＳトランジスタの基板入力に限らず、あらゆるＤＵＴに対するバイアス印加系の測定回路として適用できる。
【００２８】
図３（ａ）では、例えば、直流電圧源ＶＧ３０からのバイアス信号が同軸ケーブルＣＸ３０およびプローブ針ＰＢ３０を介してＭＮ１０の基板バイアス電極パッドに印加されている。さらに、同軸ケーブルＣＸ３０とプローブ針ＰＢ３０との接続点と接地端子ＧＮＤとの間には並列接続で容量素子Ｃ３０と抵抗ＲＴ３０が設けられている。この容量素子Ｃ３０は、所謂バイパスコンデンサであり、これによって、ＭＮ１０の基板に流れる電流に伴う電圧変動を防止することが可能となる。抵抗ＲＴ３０は、容量素子Ｃ３０に充電された電荷の放電に伴うＤＵＴの破損を防止するために設けられている。
【００２９】
このような測定系回路を実現する検査装置は、図３（ｂ）に示すように、プローブ針ＰＢ３０と同軸ケーブルＣＸ３０の間に設けられた配線基板ＳＵＢ３０を用いることで実現される。配線基板ＳＵＢ３０には、例えば、容量素子Ｃ３０と抵抗ＲＴ３０が実装され、更に、固定具３０、同軸コネクタ３１およびマニュピレータ３２などが装着されている。同軸コネクタ３１には、同軸ケーブルＣＸ３０が接続され、同軸ケーブルＣＸ３０の先には、直流電圧源ＶＧ３０が接続される。
【００３０】
同軸コネクタ３１の中心部（同軸ケーブルＣＸ３０の芯線）は、配線基板ＳＵＢ３０上の配線ＭＳ３０を介してプローブ針ＰＢ３０に接続される。プローブ針ＰＢ３０は、固定具３０によって固定されることで配線ＭＳ３０に接続され、同軸コネクタ３１側とは異なるＰＢ３０の先端は、被測定デバイスＤＵＴの電極パッドに接続される。このＤＵＴの電極パッドとの接続（接触）は、マニュピレータ３２の制御によって行われる。また、プローブ針ＰＢが接続されたＳＵＢ３０上の配線ＭＳ３０と同軸コネクタ３１の周辺部（同軸ケーブルＣＸ３０の被膜）に接続された配線ＭＳ３０との間には、抵抗ＲＴ３０と容量素子Ｃ３０が実装されている。なお、同軸コネクタ３１の周辺部（同軸ケーブルＣＸ３０の被膜）は、接地電圧ＧＮＤとなっている。
【００３１】
このように、配線基板ＳＵＢ３０上に容量素子Ｃ３０を実装することにより、ＤＵＴの電極パッド部の直近でバイアス電圧をバイパスすることが可能となるため、ＤＵＴの電極パッド部においてそのバイアス電圧値を高精度に安定して保つことが可能となる。したがって、高精度な測定が実現可能となる。
【００３２】
図４は、本発明の一実施の形態による検査装置において、その更に他の構成例を示すものであり、（ａ）、（ｂ）は、当該検査装置を用いた異なる測定系回路の概略図である。図４（ａ），（ｂ）では、例えばＮＭＯＳトランジスタＭＮ１０を被測定デバイスＤＵＴとして、そのドレインにバイアス電圧を印加すると共に出力信号を観測する際の測定系回路が示されている。なお、この測定系回路は、ＭＯＳトランジスタのドレイン出力に限らず、あらゆるＤＵＴに対する信号出力系の測定回路として適用できる。
【００３３】
図４（ａ）では、例えば、ＮＭＯＳトランジスタＭＮ１０のドレイン電極パッドからの出力信号が、プローブ針ＰＢ４０を介して信号処理回路ＡＭＰ４０に入力され、ＡＭＰ４０の出力が同軸ケーブルＣＸ４０を介して測定器４０ａに入力されている。信号処理回路ＡＭＰ４０は、オペアンプと、その出力と反転入力端子（−）間に接続された負帰還抵抗Ｒ４０と、例えば５０Ωなどの出力抵抗Ｒ４１を備える。このオペアンプの非反転入力端子（＋）には直流電圧源ＶＧ４０より電圧Ｖｄｓが印加されている。このような構成により、信号処理回路ＡＭＰ４０は、反転入力端子（−）よりＭＮ１０のドレイン電極パッドに対してバイアス電圧Ｖｄｓを印加すると共に、抵抗Ｒ４０によって、ドレイン電極パッドの出力電流を電圧に変換することが可能となっている。そして、このＩ−Ｖ変換が行われた電圧が、例えば５０Ωなどにインピーダンス整合された状態で、出力抵抗Ｒ４１および同軸ケーブルＣＸ４０を介して測定器４０ａへと伝送される。
【００３４】
このような信号処理回路ＡＭＰ４０は、図示はしないが、これまでの説明と同様の配線基板上に実装される。したがって、ＭＮ１０のドレイン電極パッドでの出力電流を、同軸ケーブルＣＸ４０などの影響を受けずに短い距離で電圧に変換できるため、高精度な測定が実現可能となる。また、図１０で述べたような直流カット用のコンデンサを用いないため、ＭＮ１０のドレイン電極パッドにおける微小なリーク電流などを含めて測定が可能である。ただし、図４（ａ）の構成例では、ＡＭＰ４０の出力電圧が、ドレイン電極パッドでの出力電流を反映した信号電圧Ｖｓｉｇにドレインバイアス電圧Ｖｄｓを加えたものとなり、この出力電圧（Ｖｄｓ＋Ｖｓｉｇ）が測定器４０ａの終端抵抗ＲＴ４０の印加電圧となってしまう。そうすると、図１０で述べたように、発熱等によって終端抵抗ＲＴ４０が破損する恐れがある。この問題は、図４（ｂ）に示すような構成によって解決できる。
【００３５】
図４（ｂ）の構成例は、図４（ａ）の構成例と比較し、信号処理回路ＡＭＰ４０側において、同軸ケーブルＣＸ４０の被膜に対して前述した直流電圧源ＶＧ４０の電圧Ｖｄｓが印加されている。さらに、測定器４０ｂ側において、同軸ケーブルＣＸ４０の芯線と被膜との間に終端抵抗ＲＴ４０が接続され、ＣＸ４０の被膜と接地端子ＧＮＤとの間に十分な容量値を備えた容量素子Ｃ４０が接続されている。これら以外の構成に関しては、図４（ａ）の構成例と同様である。このような構成を用いると、終端抵抗ＲＴ４０にはこの信号電圧Ｖｓｉｇのみが印加されるため破損の恐れがない。また、容量素子Ｃ４０には、結果的にドレインバイアス電圧Ｖｄｓが印加されるが、容量素子は、抵抗に比べて十分に高耐圧を実現できるため破損の問題が生じない。したがって、微小なリーク電流などを含めた高精度な測定が可能になると共に、高いバイアス電圧を要する測定も実現可能となる。
【００３６】
図５は、本発明の一実施の形態による検査装置において、当該検査装置を用いた測定系回路の更に他の一例を示す概略図である。図５では、例えばＮＭＯＳトランジスタＭＮ１０を被測定デバイスＤＵＴとして、そのドレインの出力信号を観測する際の測定系回路が示されている。なお、この測定系回路は、ＭＯＳトランジスタのドレイン出力に限らず、あらゆるＤＵＴに対する信号出力系の測定回路として適用できる。
【００３７】
図５の測定系回路は、測定器５０側の構成が特徴となっており、ここでは、これまでの構成例のようにＤＵＴ直近に配線基板を備えていない。図５では、ＭＮ１０のドレイン電極パッドでの出力電流がプローブ針ＰＢ５０および同軸ケーブルＣＸ５０を介して測定器５０に伝送されている。測定器５０では、同軸ケーブルＣＸ５０の一端に終端抵抗ＲＴ５０が接続され、ＲＴ５０の他端に直流電圧源ＶＧ５０が接続されている。また、終端抵抗ＲＴ５０の他端は、容量素子Ｃ５０によって交流的に接地されている。
【００３８】
このような構成を用いると、直流電圧源ＶＧ５０によってＭＮ１０のドレイン電極パッドに対しバイアス電圧Ｖｄｓを印加できると共に、このバイアス電圧Ｖｄｓが終端抵抗ＲＴ５０の両端電位として印加されるのを防止できる。これによって、ＲＴ５０の破損を防止しながら、ＭＮ１０のドレイン電極パッドに発生するリーク電流を含めた測定が可能になる。ただし、図５の構成例では、その測定値が同軸ケーブルＣＸ５０などの影響を受けた値となるため、測定精度に関しては、図４（ｂ）のような構成例の方が優れている。
【００３９】
図６は、本発明の一実施の形態による検査装置において、当該検査装置が備える配線基板の別の機能の一例を説明するための構造図である。図６では、例えば、図１（ｂ）のような配線基板ＳＵＢ１０を含む検査装置と、図２（ｂ）のような配線基板ＳＵＢ２０を含む検査装置とが示されている。配線基板ＳＵＢ１０に装着されたプローブ針ＰＢ１０は、例えば、被測定デバイスＤＵＴのゲート電極パッドに接続され、配線基板ＳＵＢ２０に装着されたプローブ針ＰＢ２０は、例えば、ＤＵＴのドレイン電極パッドに接続される。そして、図６では、同軸ケーブルＣＸ１０の被膜に接続された配線基板ＳＵＢ１０の接地端子ＧＮＤと、同軸ケーブルＣＸ２０の被膜に接続された配線基板ＳＵＢ２０の接地端子ＧＮＤとがケーブルＬＮ６０によって接続されている。また、このケーブルＬＮ６０の長さは、可能な限り短くする。
【００４０】
このような構成を用いることで、測定系回路全体の線路長を短くすることができ、より高精度な測定が実現可能となる。すなわち、従来技術においては、同軸ケーブルＣＸ３０，ＣＸ２０で引き延ばした先の部分で接地が行われていた為、その実際の測定系の等価回路には、本来意図しないリアクタンス成分や抵抗成分が含まれ、高精度な測定が困難となっていた。図６の構成例を用いると、ＤＵＴ直近の各配線基板の部分で、互いに共通に接地された状態でなおかつ各種出力信号の処理などを行うことが可能になるため、実質的には、この各プローブ針から各配線基板までの部分で測定系回路が閉じることになり、測定系回路全体の線路長が短くなる。
【００４１】
図７は、本発明の一実施の形態による検査装置において、当該検査装置が備える配線基板の他の構成例を示す構造図であり、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ異なる配線基板を示すものである。図７（ａ）は、これまでに説明した配線基板として所謂万能基板と呼ばれる配線基板ＳＵＢ７０ａを用いた例である。万能基板とは、多数のスルーホールを備え、様々な回路を自由に実装可能な広く知られている配線基板である。ここでは、配線基板ＳＵＢ７０ａ上に、パッケージングされたトランジスタ回路ＩＣ７０および各種受動回路ＰＳ７０を実装し、それらを配線した例を示している。また、ＳＵＢ７０ａには、これまでの構成例と同様に、プローブ針ＰＢ７０ａや同軸コネクタ７１ａおよびマニュピレータ７２ａが装着されている。
【００４２】
図７（ｂ）は、これまでに説明した配線基板として所謂ブレッドボードと呼ばれる配線基板ＳＵＢ７０ｂを用いた例である。ブレッドボードとは、半田づけを行わずに各種回路を実装可能な広く知られている配線基板である。また、ＳＵＢ７０ｂには、これまでの構成例と同様に、プローブ針ＰＢ７０ｂや同軸コネクタ７１ｂおよびマニュピレータ７２ｂが装着されている。図７（ａ），（ｂ）に示すような配線基板を用いることで、各種測定目的に応じて配線基板上の回路を自由に変更でき、ユーザによる測定系回路の開発が容易となる。
【００４３】
図８は、本発明の一実施の形態による検査装置において、当該検査装置が備える配線基板の更に他の構成例を示す構造図である。図８に示す検査装置は、例えば、配線基板ＳＵＢ８０上に、オペアンプ回路ＯＰ８０が実装され、更に、同軸コネクタ８１およびマニュピレータ８２に加えてサブ配線基板Ｓ＿ＳＵＢ８０が装着されている。オペアンプ回路ＯＰ８０の出力は、同軸コネクタ８１に接続されると共にサブ配線基板Ｓ＿ＳＵＢ８０上に設けられたオペアンプ出力端子（ＯＵＴ）に接続される。また、サブ配線基板Ｓ＿ＳＵＢ８０は、オペアンプ回路ＯＰ８０の入力に接続される非反転入力端子（＋）および反転入力端子（−）と、接地端子（ＧＮＤ）とを備え、更にプローブ針ＰＢ８０が装着可能な構成となっている。
【００４４】
サブ配線基板Ｓ＿ＳＵＢ８０上の各端子間には、測定目的に応じた各種受動回路が実装される。そして、このＳ＿ＳＵＢ８０を取り替えることで、図９に示すように様々な回路が容易に実現でき、測定目的を容易に達成することが可能となる。また、これによって、測定系回路の開発期間を短縮することが可能となる。図９は、図８のサブ配線基板上の各端子間に実装する受動回路と、それによって実現されるオペアンプ回路の関係を示す図である。
【００４５】
例えば、サブ配線基板Ｓ＿ＳＵＢ８０上の、非反転入力端子（＋）と接地端子（ＧＮＤ）とを短絡し、反転入力端子（−）と出力端子（ＯＵＴ）との間、および（−）とプローブ針ＰＢ８０の接点との間にそれぞれ抵抗を実装することで反転増幅回路が実現できる。また、（＋）と（ＧＮＤ）を短絡し、（−）とプローブ接点を短絡し、（−）と（ＯＵＴ）との間に抵抗を実装することでＩ−Ｖ変換回路を実現できる。また、これ以外の説明は省略するが、図９から判るように端子間の配線を変更することで、非反転増幅回路、バッファ回路、積分回路および微分回路などを容易に実現可能となる。
【００４６】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【００４７】
例えば、これまでに説明した検査装置は、マニュアルプローバの例で説明を行ったが、勿論セミオートプローバやオートプローバに対しても適用可能である。例えば、オートプローバで通常用いられるプローブカードに対して、前述したような各種回路を実装することも可能である。また、これまでに説明した検査装置は、被測定デバイスの直近で高精度な測定が可能であるため、高周波測定や低雑音測定などで十分な効果を発揮することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の検査装置は、特に、半導体製品の研究開発時などで使用されるマニュアルプローバなどの検査装置に適用して有益な技術であり、これに限らず、プローバを用いた電気的特性の検査装置として広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施の形態による検査装置において、その構成の一例を示すものであり、（ａ）は、当該検査装置を用いた測定系回路の概略図、（ｂ）は、（ａ）の測定系回路を実現する検査装置の構造図である。
【図２】本発明の一実施の形態による検査装置において、その他の構成の一例を示すものであり、（ａ）は、当該検査装置を用いた測定系回路の概略図、（ｂ）は、（ａ）の測定系回路を実現する検査装置の構造図である。
【図３】本発明の一実施の形態による検査装置において、その更に他の構成例を示すものであり、（ａ）は、当該検査装置を用いた測定系回路の概略図、（ｂ）は、（ａ）の測定系回路を実現する検査装置の構造図である。
【図４】本発明の一実施の形態による検査装置において、その更に他の構成例を示すものであり、（ａ）、（ｂ）は、当該検査装置を用いた異なる測定系回路の概略図である。
【図５】本発明の一実施の形態による検査装置において、当該検査装置を用いた測定系回路の更に他の一例を示す概略図である。
【図６】本発明の一実施の形態による検査装置において、当該検査装置が備える配線基板の別の機能の一例を説明するための構造図である。
【図７】本発明の一実施の形態による検査装置において、当該検査装置が備える配線基板の他の構成例を示す構造図であり、（ａ）、（ｂ）はそれぞれ異なる配線基板を示すものである。
【図８】本発明の一実施の形態による検査装置において、当該検査装置が備える配線基板の更に他の構成例を示す構造図である。
【図９】図８のサブ配線基板上の各端子間に実装する受動回路と、それによって実現されるオペアンプ回路の関係を示す図である。
【図１０】本発明の前提として検討した検査装置において、それを用いた測定系回路の構成例を示す模式図である。
【図１１】図１０における同軸ケーブルとプローブ針の部分の構成例を示した概略図である。
【符号の説明】
【００５０】
ＡＭＰ  信号処理回路
ＢＦ  バッファ回路
Ｃ  容量素子
ＣＸ  同軸ケーブル
ＤＲ  駆動回路
ＧＮＤ  接地端子
ＩＣ  トランジスタ回路
Ｌ  インダクタ素子
ＬＮ  ケーブル
ＭＮ  ＮＭＯＳトランジスタ
ＭＳ  配線
ＯＰ  オペアンプ回路
ＰＢ  プローブ針
ＰＧ  パルスジェネレータ
ＰＳ  受動回路
Ｒ  抵抗
ＲＴ  終端抵抗
Ｓ＿ＳＵＢ  サブ配線基板
ＳＵＢ  配線基板
ＶＧ  直流電圧源
１０，２０，３０  固定具
１１，２１，３１，８１，１０４  同軸コネクタ
１２，２２，３２，８２，１０３  マニュピレータ
４０ａ，４０ｂ，５０，１０１  測定器
１００  バイアスＴ
１０２  同軸プローブ
【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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