(57)【要約】【課題】測定経路端を接地して電気長を測定する場合に、経路に断線があっても測定結果を得られるようにする。【解決手段】測定経路端を接地して電気長を測定する半導体試験装置であって、測定経路に測定信号を出力する信号発生手段と、測定経路から分岐して入力される入力信号と、任意の閾値電圧とを比較する比較手段と、信号発生手段に測定信号を出力させ、比較手段の入力信号が第１閾値電圧以上となってから第２閾値電圧以下となるまでの時間を計測し、所定時間内に計測された場合には、計測された時間に基づいて測定経路の電気長を算出し、所定時間内に計測されなかった場合には、比較手段の入力信号が第１閾値電圧以上となってから、第１閾値電圧よりも高い第３閾値電圧以上となるまでの時間を計測して、測定経路の異常箇所までの電気長を算出する電気長測定制御手段とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定経路端を接地して電気長を測定する半導体試験装置であって、
前記測定経路に測定信号を出力する信号発生手段と、
前記測定経路から分岐して入力される入力信号と、任意の閾値電圧とを比較する比較手段と、
前記信号発生手段に測定信号を出力させ、前記比較手段の入力信号が第１閾値電圧以上となってから第２閾値電圧以下となるまでの時間を計測し、所定時間内に計測された場合には、計測された時間に基づいて前記測定経路の電気長を算出し、所定時間内に計測されなかった場合には、前記比較手段の入力信号が第１閾値電圧以上となってから、第１閾値電圧よりも高い第３閾値電圧以上となるまでの時間を計測して、前記測定経路の異常箇所までの電気長を算出する電気長測定制御手段と、
を備えたことを特徴とする半導体試験装置。
【請求項２】
前記電気長測定制御手段は、
前記比較手段の入力信号が、第１閾値電圧以上となってから所定時間内に第２閾値電圧以下とならなかった場合には、
前記測定経路に異常が生じている旨の警報を出力することを特徴とする請求項１に記載の半導体試験装置。
【請求項３】
測定経路の電気長測定方法であって、
前記測定経路端を接地するステップと、
前記測定経路に測定信号を出力するステップと、
前記測定経路から分岐して入力される入力信号が、第１閾値電圧以上となってから第２閾値電圧以下となるまでの時間を計測し、所定時間内に計測された場合には、計測された時間に基づいて前記測定経路の電気長を算出し、所定時間内に計測されなかった場合には、前記入力信号が第１閾値電圧以上となってから、第１閾値電圧よりも高い第３閾値電圧以上となるまでの時間を計測して、前記測定経路の異常箇所までの電気長を算出するステップと、
を有することを特徴とする電気長測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体試験装置におけるピン間タイミング調整のための電気長測定技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体試験装置では、被試験デバイス（ＤＵＴ）に印加する試験信号のタイミングのスキュー（ずれ）を小さくするために、あらかじめピンごとに電気長（信号の遅延時間）を測定しておき、得られた電気長に基づいて試験信号出力のタイミング調整を行なっている。
【０００３】
図４（ａ）は、電気長測定に関する従来の構成を説明するブロック図である。本図では１ピン分のみを示している。本図に示すように、半導体試験装置５００は、電気長測定制御部５１０とピンエレクトロニクス（ＰＥ）カード５２０とを備えている。ＰＥカード５２０には、ケーブル６００が接続され、ケーブル６００の他端は、試験時にＤＵＴと接触する多数のプローブを備えたプローブカード７００がコネクタ等により接続される。なお、電気長測定は、ＴＤＲ法（Time Domain Reflectometry method）を使用するものとする。
【０００４】
ＰＥカード５２０は、ドライバ５２１とコンパレータ５２２と閾値電圧発生回路５２３とを備えている。ドライバ５２１は、電気長測定制御部５１０の指示に基づいて信号波形を発生し、ケーブル６００およびコンパレータ５２２に出力する。コンパレータ５２２は、入力信号と閾値電圧発生回路５２３が出力する電圧信号とを比較し、比較結果を電気長測定制御部５１０に出力する。閾値電圧発生回路５２３は、電気長測定制御部５１０の指示に基づいて電圧信号を発生し、コンパレータ５２２に出力する。
【０００５】
半導体試験装置５００は、ケーブル６００をＤＵＴへの出力信号とＤＵＴからの入力信号とで共有する方式を採用している。このような入出力共有型は面積当りのピン数を増やすことができるため、ウェハ段階を対象とした前工程試験に採用されることが多い。
【０００６】
図４（ａ）に示した構成で電気長測定を行なう場合、プローブカード７００のプローブ先端をオープン状態にする。そして、ドライバ５２１から測定用の信号を出力し、経路Ｒ１を通ってコンパレータ５２２に直接届くまでの時間Ｔ１を計測する。次に、ドライバ５２１から試験信号を再度出力し、経路Ｒ２を通ってコンパレータ５２２に届くまでの時間Ｔ２を計測する。経路Ｒ２は、ケーブル６００を経由して、プローブカード７００のオープン端で反射し、またケーブル６００を経由して戻ってくる経路である。
【０００７】
時間Ｔ２と時間Ｔ１との差は、測定すべき電気長の２倍に相当するため、電気長測定制御部５１０は、時間Ｔ２と時間Ｔ１とを測定し、その差分を２で割ることにより、測定対象の電気長を算出することができる。
【０００８】
電気長の測定信号は、例えば、ＬｏｗからＨｉｇｈに立ち上がる矩形波が用いられる。このとき、時間Ｔ１は、図５（ａ）に示すように、ドライバ５２１においてＬｏｗからＨｉｇｈに立ち上がった時刻ｔ０から、コンパレータ５２２がＨｉｇｈ信号に対応した第１閾値以上の入力信号を検出する時刻ｔ１までの時間とすることができる。なお、第１閾値は、測定信号電圧より低い値とし、例えば、測定信号電圧の２５％程度とすることができる。
【０００９】
プローブカード７００の先端がオープン状態の場合、戻ってきた反射波が重畳され電圧が上昇するため、時間Ｔ２は、ドライバ５２１においてＬｏｗからＨｉｇｈに立ち上がった時刻ｔ０から、コンパレータ５２２が第１閾値よりも高い第２閾値以上の入力信号を検出する時刻ｔ２までの時間とすることができる。なお、第２閾値は、測定信号電圧より低い値とし、例えば、測定信号電圧の７５％程度とすることができる。
【００１０】
そして、時間Ｔ２から時間Ｔ１を引くことで時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間、すなわち電気長の２倍の時間を得ることができる。
【００１１】
上述の従来例では、プローブカード７００の先端をオープン状態としていたが、近年では、図４（ｂ）に示すように、プローブカード７００のプローブ先端を接地状態とすることも行なわれている。
【００１２】
この場合、接地端からの反射波が戻ってくるとコンパレータ５２２の入力電圧は０Ｖになるため、図５（ｂ）に示すように、時間Ｔ２は、ドライバ５２１においてＬｏｗからＨｉｇｈに立ち上がった時刻ｔ０から、コンパレータ５２２が第２閾値以下の入力信号を検出する時刻ｔ２までの時間とすることができる。この場合の第２閾値は、第１閾値と同程度の値とすることができる。
【００１３】
図６は、従来の電気長測定の手順を説明するフローチャートである。まず、電気長測定制御部５１０は、第１閾値条件を設定する（Ｓ２０１）。ここで、第１閾値条件は、プローブカード７００のプローブ先端がオープン状態、接地状態のいずれであっても、入力信号が第１閾値以上となることとする。すなわち、閾値電圧発生回路５２３に第１閾値の電圧を発生させ、コンパレータ５２２で入力信号の立ち上がりエッジを検出する。
【００１４】
そして、電気長測定制御部５１０は、ドライバ５２１から電気長の測定信号として矩形波を出力すると同時に時間Ｔ１の計測を開始する（Ｓ２０２）。コンパレータ５２２の出力変化により第１閾値条件が充足されたことを検出すると（Ｓ２０３：Ｙｅｓ）、時間Ｔ１の測定を終了し（Ｓ２０４）、計測された時間Ｔ１を記録する（Ｓ２０５）。
【００１５】
次に、電気長測定制御部５１０は、第２閾値条件を設定する（Ｓ２０６）。第２閾値条件は、プローブカード７００のプローブ先端がオープン状態の場合は、第１閾値よりも大きい第２閾値を設定して、入力信号が第２閾値以上となることとする。すなわち、閾値電圧発生回路５２３に第２閾値の電圧を発生させ、コンパレータ５２２で入力信号の立ち上がりエッジを検出する。一方、プローブカード７００のプローブ先端が接地状態の場合は、第１閾値とほぼ同じ第２閾値を設定して、入力信号が第２閾値以下となることを第２閾値条件とする。すなわち、閾値電圧発生回路５２３に第２閾値の電圧を発生させ、コンパレータ５２２で入力信号の立ち下がりエッジを検出する。
【００１６】
そして、電気長測定制御部５１０は、ドライバ５２１から電気長の測定信号として矩形波を出力すると同時に時間Ｔ２の計測を開始する（Ｓ２０７）。コンパレータ５２２の出力変化により第２閾値条件が充足されたことを検出すると（Ｓ２０８：Ｙｅｓ）、時間Ｔ２の測定を終了し（Ｓ２０９）、計測された時間Ｔ２を記録する（Ｓ２１０）。
【００１７】
電気長測定制御部５１０は、以上の手順により記録された時間Ｔ２と時間Ｔ１との差を２で割ることにより、測定すべき電気長を算出する（Ｓ２１１）。
【００１８】
なお、所定時間内に第１閾値条件あるいは第２閾値条件を充足しなかった場合や、計測された時間Ｔ１、時間Ｔ２が規定範囲外の場合等には、測定を無効にする等のエラー処理を行なうようにしてもよい。
【００１９】
電気長計測時にプローブカード７００の先端をオープンとするか接地とするかは、ユーザが用いるプローブカード７００の仕様や運用に委ねられており、先端の状態に応じて第２閾値条件が設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２０００−９８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
ところで、電気長の測定対象となる経路はケーブル６００やコネクタを含んであり、断線が生じる場合がある。断線箇所はオープン状態になるため、プローブカード７００の先端をオープン状態にして電気長の計測を行なっている場合には、図７（ａ）に示すように、第２閾値を検出することができる。これにより、断線箇所までの電気長を算出することができ、算出された値に基づいて断線箇所を推定し、容易に修復することができる。
【００２２】
しかしながら、プローブカード７００の先端を接地状態にして電気長の計測を行なっている場合には、図７（ｂ）に示すように、第２閾値を検出することができず、測定結果を得ることができない。このため、断線箇所までの電気長を算出することができず、断線箇所の推定および修復が困難となる。
【００２３】
そこで、本発明は、測定経路端を接地して電気長を測定する場合に、経路に断線があっても測定結果を得られるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
上記課題を解決するため、本発明の第１の態様である半導体試験装置は、測定経路端を接地して電気長を測定する半導体試験装置であって、前記測定経路に測定信号を出力する信号発生手段と、前記測定経路から分岐して入力される入力信号と、任意の閾値電圧とを比較する比較手段と、前記信号発生手段に測定信号を出力させ、前記比較手段の入力信号が第１閾値電圧以上となってから第２閾値電圧以下となるまでの時間を計測し、所定時間内に計測された場合には、計測された時間に基づいて前記測定経路の電気長を算出し、所定時間内に計測されなかった場合には、前記比較手段の入力信号が第１閾値電圧以上となってから、第１閾値電圧よりも高い第３閾値電圧以上となるまでの時間を計測して、前記測定経路の異常箇所までの電気長を算出する電気長測定制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２５】
ここで、前記電気長測定制御手段は、前記比較手段の入力信号が第１閾値電圧以上となってから所定時間内に第２閾値電圧以下とならなかった場合には、前記測定経路に異常が生じている旨の警報を出力することができる。
【００２６】
上記課題を解決するため、本発明の第２の態様である測定経路の電気長測定方法は、前記測定経路端を接地するステップと、前記測定経路に測定信号を出力するステップと、前記測定経路から分岐して入力される入力信号が、第１閾値電圧以上となってから第２閾値電圧以下となるまでの時間を計測し、所定時間内に計測された場合には、計測された時間に基づいて前記測定経路の電気長を算出し、所定時間内に計測されなかった場合には、前記入力信号が第１閾値電圧以上となってから、第１閾値電圧よりも高い第３閾値電圧以上となるまでの時間を計測して、前記測定経路の異常箇所までの電気長を算出するステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、測定経路端を接地して電気長を測定する場合に、経路に断線があっても測定結果を得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施形態の電気長測定に関する構成を説明するブロック図である。
【図２】プローブ先端を接地状態にして電気長測定を行なう場合の手順を説明するフローチャートである。
【図３】電気長測定時における測定信号に対する入力信号の変化を説明する図である。
【図４】電気長測定に関する従来の構成を説明するブロック図である。
【図５】電気長測定時における測定信号に対する入力信号の変化を説明する図である。
【図６】従来の電気長測定の手順を説明するフローチャートである。
【図７】断線があった場合の測定信号に対する入力信号の変化を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施形態における電気長測定に関する構成を説明するブロック図である。本図では１ピン分のみを示している。本図に示すように、本実施形態に係る半導体試験装置１００は、電気長測定制御部１１０とピンエレクトロニクス（ＰＥ）カード１２０とを備えている。ＰＥカード１２０には、従来と同様に、ケーブル６００が接続され、ケーブル６００の他端は、試験時にＤＵＴと接触する多数のプローブを備えたプローブカード７００がコネクタ等により接続される。
【００３０】
なお、半導体試験装置１００は、ケーブル６００をＤＵＴへの出力信号とＤＵＴからの入力信号とで共有する方式を採用しており、電気長測定は、ＴＤＲ法（Time Domain Reflectometry method）を使用するものとする。
【００３１】
ＰＥカード１２０は、信号発生手段として機能するドライバ１２１と比較手段として機能するコンパレータ１２２と閾値電圧発生回路１２３とを備えている。ドライバ１２１は、電気長測定制御部１１０の指示に基づいて信号波形を発生し、ケーブル６００およびコンパレータ１２２に出力する。コンパレータ１２２は、入力信号と閾値電圧発生回路１２３が出力する電圧信号とを比較し、比較結果を電気長測定制御部１１０に出力する。閾値電圧発生回路１２３は、電気長測定制御部１１０の指示に基づいて電圧信号を発生し、コンパレータ１２２に出力する。
【００３２】
半導体試験装置１００は、プローブカード７００のプローブ先端をオープン状態にして電気長測定を行なう場合には、従来と同様の手順で測定を行なう。すなわち、ドライバ１２１から測定用の信号を出力し、経路Ｒ１を通ってコンパレータ１２２に直接届くまでの時間Ｔ１を計測する。次に、ドライバ１２１から試験信号を再度出力し、経路Ｒ２を通ってコンパレータ１２２に届くまでの時間Ｔ２を計測する。経路Ｒ２は、ケーブル６００を経由して、プローブカード７００のオープン端で反射し、またケーブル６００を経由して戻ってくる経路である。
【００３３】
時間Ｔ２と時間Ｔ１との差は、測定すべき電気長の２倍に相当するため、電気長測定制御部１１０は、時間Ｔ２と時間Ｔ１とを測定し、その差分を２で割ることにより、測定対象の電気長を算出することができる。
【００３４】
プローブカード７００のプローブ先端をオープン状態にしたときには、時間Ｔ２は、反射波が重畳されることによる入力信号の上昇を検出すればよい。経路に断線が生じた場合も断線箇所で反射した信号が重畳されるため、経路に断線が生じた場合でも、断線箇所までの電気長を計測することができる。
【００３５】
本実施形態に係る半導体試験装置１００は、プローブカード７００のプローブ先端を接地状態にして電気長測定を行なう場合には、まず、従来と同様の手順により電気長の測定を行なう。そして断線により電気長の測定結果が得られなかった場合に、断線を想定した電気長測定を行なう。これにより、測定経路端を接地して電気長を測定する場合に、経路に断線があっても測定結果を得ることができるようになる。具体的には、図２のフローチャートに示す手順で測定を行なう。
【００３６】
まず、電気長測定制御部１１０は、第１閾値条件を設定する（Ｓ１０１）。ここで、第１閾値条件は、コンパレータ１２２への入力信号が第１閾値以上となることとする。すなわち、閾値電圧発生回路１２３に第１閾値の電圧を発生させ、コンパレータ１２２で入力信号の立ち上がりエッジを検出する。なお、第１の閾値は、従来と同様であり、測定信号電圧より低い値とし、例えば、測定信号電圧の２５％程度とすることができる。
【００３７】
そして、電気長測定制御部１１０は、ドライバ１２１から電気長の測定信号として矩形波を出力すると同時に時間Ｔ１の計測を開始する（Ｓ１０２）。コンパレータ１２２の出力変化により第１閾値条件が充足されたことを検出すると（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、時間Ｔ１の測定を終了し（Ｓ１０４）、計測された時間Ｔ１を記録する（Ｓ１０５）。
【００３８】
次に、電気長測定制御部１１０は、第２閾値条件を設定する（Ｓ１０６）。第２閾値条件は、プローブカード７００のプローブ先端を接地状態としているため、第１閾値とほぼ同じ第２閾値を設定して、入力信号が第２閾値以下となることを第２閾値条件とする。すなわち、閾値電圧発生回路１２３に第２閾値の電圧を発生させ、コンパレータ１２２で入力信号の立ち下がりエッジを検出する。
【００３９】
そして、電気長測定制御部１１０は、ドライバ１２１から電気長の測定信号として矩形波を出力すると同時に時間Ｔ２の計測を開始する（Ｓ１０７）。コンパレータ１２２の出力変化により第２閾値条件が充足されたことを検出すると（Ｓ１０８：Ｙｅｓ）、時間Ｔ２の測定を終了し（Ｓ１０９）、計測された時間Ｔ２を記録する（Ｓ１１０）。時間Ｔ２が計測された場合には、記録された時間Ｔ２と時間Ｔ１との差を２で割ることにより、測定すべき電気長を算出する（Ｓ１１１）。
【００４０】
すなわち、断線が生じていない場合には、図３（ａ）に示すように、コンパレータ１２２の入力信号は、プローブカード７００の接地端からの反射波により０Ｖに落ちるため、第２閾値を用いてこの変化を検出することにより電気長を測定することが可能となる。
【００４１】
一方、所定時間内に第２閾値条件が充足されなかった場合（Ｓ１１２：Ｙｅｓ）には、時間Ｔ２の測定を終了する（Ｓ１１３）。所定時間は、想定される最大時間長を超える時間程度とすることができる。所定時間内に第２閾値条件が充足されなかったことにより、経路に断線が生じているものと判断することができる。そこで、本実施形態では、断線を想定した電気長測定を行なう。
【００４２】
このため、第１閾値よりも高い第３閾値を用い、コンパレータ１２２への入力信号が第２閾値以上となる第３閾値条件を設定する（Ｓ１１４）。第３閾値は、プローブ先端をオープン状態としたときの第２閾値と同様の値であり、第１閾値よりも高く、測定信号電圧より低い値とし、例えば、測定信号電圧の７５％程度とすることができる。
【００４３】
そして、電気長測定制御部１１０は、ドライバ１２１から電気長の測定信号として矩形波を出力すると同時に時間Ｔ３の計測を開始する（Ｓ１１５）。コンパレータ１２２の出力変化により第３閾値条件が充足されたことを検出すると（Ｓ１１６：Ｙｅｓ）、時間Ｔ３の測定を終了し（Ｓ１１７）、計測された時間Ｔ３を記録する（Ｓ１１８）。そして、記録された時間Ｔ３と時間Ｔ１との差を２で割ることにより、電気長を算出する。（Ｓ１１９）。算出された電気長は、断線箇所までの電気長であるため、断線が検出された旨の警報を出力することが望ましい。
【００４４】
すなわち、断線が生じている場合には、図３（ｂ）に示すように、コンパレータ１２２の入力信号は、断線箇所からの反射波により重畳されるため、第３閾値を用いてこの変化を検出することにより断線箇所までの電気長を測定することが可能となる。断線を想定した電気長測定は、第２閾値を用いた電気長測定で測定結果が得られなかった場合にのみ行なうようにしているため、経路に異常がなければ、従来と同じ時間で電気長測定を行なうことができる。
【００４５】
プローブ先端をオープン状態にして電気長を測定する場合には、断線が生じているか否かは算出された電気長に基づいて判断しなければならなかったが、本実施形態の半導体試験装置１００を用いてプローブ先端を接地状態にして電気長を測定する場合には、断線が生じているか否かの判定結果も得ることができる。したがって、断線箇所の推定、修復のみならず断線の発見も容易となる。
【００４６】
なお、上記の例では、第３閾値の値を固定としていたが、例えば、完全に断線しておらず、接触不良が生じている場合等に対応できるように、ユーザから第３閾値の値の設定を受け付けることができるようにしてもよい。あるいは、第３閾値の値を自動的に変更しながら処理（Ｓ１１４）から処理（Ｓ１１９）までの電気長測定処理を複数回繰り返すようにしてもよい。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態の半導体試験装置によれば、測定経路端を接地して電気長を測定する場合に、経路に断線があっても測定結果を得ることができるようになる。
【符号の説明】
【００４８】
１００…半導体試験装置
１１０…電気長測定制御部
１２０…ＰＥカード
１２１…ドライバ
１２２…コンパレータ
１２３…閾値電圧発生回路
５００…半導体試験装置
５１０…電気長測定制御部
５２０…ＰＥカード
５２１…ドライバ
５２２…コンパレータ
５２３…閾値電圧発生回路
６００…ケーブル
７００…プローブカード
【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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