(57)【要約】【課題】試験機器及びＤＵＴの間の２ケーブル相互接続システムを改善する。【解決手段】１対の等しい長さの３軸ケーブル１１０及び１２０の各々は、所望の特性インピーダンスを有する。各ケーブルは、中心コネクタ、中間導体及び外側導体を有する。各ケーブルの近い端部は、試験機器１００に接続され、遠い端部は、ＤＵＴ１３０に配置される。遠い端部にて、中心導体がＤＵＴ１３０に接続され、中間導体がフロート可能となり、外側導体が互いに接続される。実行する試験用に適する接続を用いて、各ケーブルの近い端部を機器１００に接続する。これにより、試験機器１００は、ＤＵＴ１３０への接続を変更することなく、異なる形式の試験を実行できる。【選択図】図１
2016070932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被試験装置（ＤＵＴ）にて接続を変更することなく、上記ＤＵＴで少なくとも２つの異なる形式の試験を実行するように構成された試験システムであって；第１形式の試験は、試験機器及び上記ＤＵＴの間で制御インピーダンスを有することに利点を受け；第２形式の試験は、試験機器及び上記ＤＵＴの間の制御インピーダンスから利点を受けず；
上記試験システムは、
試験機器と、
被試験装置（ＤＵＴ）と、
遠い端部が上記ＤＵＴの近傍に配置され、近い端部が上記試験機器の近傍に配置された２つ以上の３軸ケーブルとを備え、
各ケーブルは、中心導体と、中間導体と、外側導体とを有し、
上記中心導体は、各ケーブルの上記遠い端部にて上記ＤＵＴに接続され、各ケーブルの上記近い端部にて上記試験機器に接続され、
上記外側導体は、上記ケーブルの上記遠い端部及び上記近い端部の両方にて互いに接続され、
上記外側導体は、上記ケーブルの上記近い端部にて上記試験機器と共有される接地に接続され、
上記試験システムは、上記中間導体が上記ケーブルの上記近い端部にて互いに接続されず、上記試験機器に接続されないときに、上記第１形式の試験を実行するように構成されたことを特徴とする試験システム。
【請求項２】
被試験装置（ＤＵＴ）にて接続を変更することなく、上記ＤＵＴで少なくとも２つの異なる形式の試験を実行するように構成された試験システムであって；第１形式の試験は、試験機器及び上記ＤＵＴの間で制御インピーダンスを有することから利点を受け、第２形式の試験にはなく、
上記試験システムは、
上記第１形式の試験を実行する第１試験機器と、
上記第２形式の試験を実行する第２試験機器と、
被試験装置（ＤＵＴ）と、
遠い端部が上記ＤＵＴの近傍に配置され、近い端部が上記試験機器の１つの近傍に配置された２つ以上の３軸ケーブルとを備え、
各ケーブルは、中心導体と、中間導体と、外側導体とを有し、
上記中心導体は、各ケーブルの上記遠い端部にて上記ＤＵＴに接続され、
上記外側導体は、上記ケーブルの上記遠い端部及び上記近い端部の両方にて互いに接続され、
上記外側導体は、上記ケーブルの上記近い端部にて上記試験機器の少なくとも１つと共有される接地に接続され、
上記試験システムは、上記中心導体が上記ケーブルの上記近い端部にて上記第１試験機器に接続され、上記中間導体が上記ケーブルの上記近い端部にて互いに接続されず、上記中間導体が上記第１又は第２の試験機器の何れにも接続されないときに、上記第１形式の試験を実行するように構成され、
上記試験システムは、上記中心導体が上記ケーブルの上記近い端部にて上記第２試験機器に接続されたときに、上記第２形式の試験を実行するように構成されたことを特徴とする試験システム。
【請求項３】
試験装置（ＤＵＴ）にて接続を変更することなく、試験機器により上記ＤＵＴで２つ以上の異なる形式の試験を実行する試験方法であって；少なくとも１つの形式の試験は、上記試験機器及び上記ＤＵＴの間に制御インピーダンスを有することから利点を受け、
上記試験方法は、上記ＤＵＴを２つ以上の３軸ケーブルに接続することを備え、各ケーブルが遠い端部と近い端部とを有し、各ケーブルが中心導体と、中間導体と、外側導体とを備え、
上記ＤＵＴを接続するステップは、
上記中心導体を上記ケーブルの上記遠い端部にて上記ＤＵＴに接続することと、
上記外側導体を上記ケーブルの上記遠い端部にて互いに接続することと、
上記ケーブルの上記遠い端部にて上記中間導体を切断されたままに残すことと、
上記ケーブルの上記遠い端部にて上記接続を変更することなく第１形式の試験を実行するように上記ケーブルの上記近い端部を構成することとを備え、
上記第１形式の試験は、上記試験機器及び上記ＤＵＴの間に制御インピーダンスを有することから利点を受け、
上記構成ステップは、
上記外側導体を互いに接続すると共に、上記ケーブルの上記近い端部にて上記試験機器と共有する接地に接続することと、
上記中心導体を上記ケーブルの上記近い端部にて上記試験機器に接続することと、
互いに切断され且つ上記ＤＵＴから切断された上記中間導体を残すことと、
上記ケーブルの上記遠い端部にて上記接続を変更することなく第２形式の試験を実行するように上記ケーブルの上記近い端部を構成することとを備え、
上記第２形式の試験は、上記試験機器及び上記ＤＵＴの間に制御インピーダンスを有することから利点を受けず、
上記構成ステップは、
上記ケーブルの上記近い端部にて上記中心導体を上記試験機器に接続することと、
上記外側導体を互いに接続すると共に、上記ケーブルの上記近い端部にて上記試験機器と共用する接地に接続することとを備えることを特徴とする試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、電気試験システム及び方法に関し、特に、電気試験機器及び被試験装置（ＤＵＴ）の間の相互接続システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウェハ上の半導体装置の多数の状態や、最終製品を含む装置の寿命における後の時点で、多数の試験を実行することが一般的になってきた。一般的な試験は、電流電圧（ＩＶ）、容量電圧（ＣＶ）、通常の無線周波数（ＲＦ）及びベクトル・ネットワーク分析（ＶＮＡ）の試験である。ＣＶ、ＲＦ及びＶＮＡの試験の如きいくつかの形式の試験には、試験機器及びＤＵＴの間に制御インピーダンスを有することによって利点がある。しかし、ＩＶ試験の如き他の形式の試験は、かかる制御インピーダンスを必要としない。これは、両方の形式の試験を実行する必要があるときに、問題が生じる。
【０００３】
ＩＶ試験において、試験機器とＤＵＴの２つのピンとの間に、２対の３軸ケーブル（各ケーブルが外側、中間及び中心コネクタを有する）を用いることが一般的である。ＤＵＴ端部（遠い端部）にて、第１対のケーブルの中心導体を一方のピンに接続し、第２対のケーブルの中心導体を第２ピンに接続する。各対のこれら２つの中間導体も、典型的には、遠い端部にて互いに接続される。動作において、典型的には、ガード電圧が中間導体に供給され、このガード電圧は、各中心導体の電圧に対応する。中間導体及び中心導体の電圧は高電位であるため、３軸ケーブルの外側導体は、典型的には保護ガードに接続される。
【０００４】
ＣＶ試験において、試験機器とＤＵＴの２つのピンとの間に２対の２導電同軸ケーブルを用いることが一般的である。遠い端部において、第１対のケーブルの中心導体が一方のピンに接続され、第２対のケーブルの中心導体が第２ピンに接続される。ケーブルの外側導体は、典型的には、機器接地に接続される。
【０００５】
ＲＦ及びＶＮＡ試験の如きＡＣ試験は、典型的には、機器及びＤＵＴの間に伝送線を必要とする。従来のシステムは、３軸ケーブルの中心導体と中間導体との間に、これら試験用の伝送線用の空間を用いている。この伝送線を確立するために、ユーザは、ＤＵＴにて中間導体を互いに短絡させなければならない。そして、ＩＶ試験の如きＤＣ試験を実行できるようにする前に、この短絡を除去しなければならない。特に、非常に多くのＡＣ及びＤＣ試験の両方を実行する際、ＤＵＴにて接続を変えることはユーザにとって不便である（そうでなければ、非常に面倒である）。さらに、多くの類似の接続システムがＤＵＴの非常に限定された空間に集中しているかもしれず、ＤＵＴ接続を変更することは、更に一層困難で時間がかかる。
【０００６】
単一のＤＵＴ接続を多数の試験に用いることができるように、従来の４ケーブル接続システムが工夫された。しかし、いくつかの状況で２ケーブル・システムが一層望ましくても、２ケーブル接続システムに対しては類似のシステムが工夫されなかった。ケーブル抵抗が測定に影響するとき、４ケーブル・システムが単に必要である。ケーブル抵抗が測定に与える影響が最小のとき、例えば、高電圧試験を実行するとき、２ケーブル接続システムがより望ましいかもしれない。２ケーブル接続システムは、典型的には、４ケーブル・システムよりも、コストが安く、少ない空間を用いる。これは、ＤＵＴの空間が限定されているとき、特に重要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第７３８８３６６号明細書
【特許文献２】特許第４６２４９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
米国特許第７３８８３６６号明細書（特許第４６２４９７４号公報に対応）は、ＤＵＴへの単一接続を用いて多数の試験を実行できる４ケーブル接続システムを記載している。この特許公報に記載されているように、４ケーブル・システムを用いても、２ケーブル試験を実行できる。しかし、この解決には、４つのケーブルの全てを用いる必要がある。これでは、２ケーブル接続システムの利点がなくなる。さらに、多くの機器は、４ケーブル接続を本来的にはサポートしない。これら機器と４ケーブル接続システムを用いることをアダプタが可能にするが、費用と複雑さが増すという代償がある。アダプタは、また、機器及びＤＵＴの間の接続を長くするので、高周波数での性能が低下する。
【０００９】
２ケーブル接続システムに対するある解決方法は、ＤＵＴでの接続を変更させるスイッチング装置を用いることである。これにより、スイッチング装置に接続するときに、機器は単一のケーブル構造を用いることができる。しかし、スイッチング装置自体は、接続システムのコスト及び複雑さを増やす。手動スイッチング装置は、ユーザにＤＵＴ接続の各組の間での切替を要求するが、これは、複数の試験の間の時間を伸ばす。自動スイッチング装置は、ＤＵＴ接続を自動的に変更させるプロセッサを用いる。しかし、これは、更に複雑さとコストを増加させ、プロセッサ用の電源を必要とする。
【００１０】
そこで、試験機器及び被試験装置（ＤＵＴ）間に、改善された２ケーブル相互接続システムが必要となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明のある観点に応じてＩＶ測定を実行する２ケーブルで非ケルビンの接続システムの例示的な実施例を示す。
【図２】図２は、本発明のある観点に応じてＣＶ測定を実行する２ケーブル接続システムの例示的な実施例を示す。
【図３】図３は、本発明のある観点に応じてＶＮＡ試験を実行する２ケーブル接続システムの例示的な実施例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施例は、概して、試験機器及び被試験装置（ＤＵＴ）の間に単一対の３軸ケーブルを含む相互接続システムに関する。３軸ケーブルは、低電流のＩＶ測定（ＤＣ試験）をサポートできる。ＡＣ試験（例えば、ＣＶ又はＶＮＡの試験）に対して、少なくとも高周波数にて中間導体をフロートできるので、中心導体及び外側導体（シールド）の間に伝送線を確立できる。ケーブル長の１／４よりも非常に長い波長の信号に対して、中間導体がフロート可能なことが必要である。そうでなければ、測定結果がケーブル長の４分の１に達する試験信号波長として歪められる。典型的には、ケーブル長の１０倍又は２０倍の長さの係数の波長に対して中間導体をフロートできるようにする。各ケーブルの正確な係数は、所望測定精度に基づき、高い係数（即ち、長い波長に対して中間導体をフロートできること）が高い精度となる。
【００１３】
本発明の実施例により試験機器をＤＵＴに接続する接続システムは、夫々が所望の特性インピーダンスを有する第１及び第２の３軸ケーブルと、試験機器に配置されるケーブルの近い端部と、ＤＵＴに配置されるケーブルの遠い端部とを概して含んでいる。
【００１４】
図１は、本発明のある概念によってＩＶ測定を実行する２ケーブルの非ケルビンの接続システム１０５の例示的実施例を示す。第１の３軸ケーブル１１０及び第２の３軸ケーブル１２０は、ＤＵＴ１３０を試験機器１００に接続する。この試験機器１００は、ＤＵＴのＩＶ試験を実行するように構成されている。各３軸ケーブルは、中心導体（１１０Ｃ、１２０Ｃ）と、中間導体（１１０ｂ、１２０ｂ）と、外側導体（１１０ａ，１２０ａ）とを有する。これらケーブルの遠い端部は、ＤＵＴ１３０の近傍に配置され、近い端部は、試験機器１００に配置される。これらケーブルの各々は、特性インピーダンスを有する。例えば、５０オームである。これは、適切に機能するように、マッチングしたインピーダンスを必要とする機器に、ケーブルを取り付ける際に重要である。一実施例において、ケーブル１１０及び１２０の長さは、等しい。
【００１５】
図１に示す実施例において、外側導体１１０ａ及び１２０ａは、ケーブルの遠い端部（即ち、ＤＵＴ１３０に近い端部）にて互いに接続されている。中間導体１１０ｂ及び１２０ｂは、遠い端部にてどこにも接続されておらず、自由でフロートになっている。中心コネクタ１１０ｃ及び１２０ｃは、ケーブルの遠い端部にてＤＵＴ１３０に接続されている。
【００１６】
近い端部（機器１００に近い端部）にて、ケーブルは、ＩＶ試験に適する方法で接続されている。この例において、外側導体１１０ａ及び１２０ａは、接地に接続されている。中心コネクタ１１０ｃ及び１２０ｃは、フォース端子に接続されている一方、中間導体１１０ｂ及び１２０ｂは、機器の各ガード端子に接続されている。図２及び３に示すように、同じ接続システム１０５を用いて、ＤＵＴ１３０への接続を変えることなく、他の形式の試験を実行できる。
【００１７】
図２は、本発明のある概念に応じてＣＶ測定（ＡＣ試験の形式）を実行するように構成された２ケーブル接続システムの第２の例示的実施例を示す。この例において、図１と同じ接続システム１０５を用い、ＤＵＴ１３０への同じ接続を維持する。しかし、各中間導体１１０ｂ及び１２０ｂの近い端部は、（少なくとも高周波数にて）フロート可能となっているので、各中心導体（１１０ｃ、１２０ｃ）及びその各外側導体（１１０ａ，１２０ａ）の間に伝送線が確立される。図１〜３は、各形式の試験を実行する機器の間でのいくつかの可能な違いを示すために、機器１００、２００及び３００内の例示的な回路を示している点に留意されたい。この回路は、各機器内の全ての回路や、又は各試験を実行するのに必要な全ての回路も表そうとしているものでもない。さらに、いくつかの実施例において、２つ以上の機器１００、２００及び３００を単一の装置内に実装してもよい。
【００１８】
図３は、本発明のある概念によってＶＮＡ試験（ＡＣ試験の形式）を実行するように構成された２ケーブル接続システムの他の例示的な実施例を示す。接続システム１０５と、ＤＵＴ１３０への接続は、図１及び２と同じ状態を維持する。しかし、図３に示す如く、外側導体１１０ａ及び１２０ａは、機器３００内で内部接地に接続されており、独立には接地されていない。
【００１９】
従来システムは、ＣＶ試験のためにＤＵＴにて中間導体を短絡させ、ＩＶ試験のためにそれらを切断することをユーザに要求する。それにひきかえ、本発明の実施では、ケーブルの遠い端部にて（例えば、ＤＵＴにて）接続を変更することなく、異なる形式の試験（例えば、ＩＶ試験及びＣＶ試験）の間をユーザが迅速且つ簡単に切り替えることが有利に可能となる。従来システムは、（図１に示す如き）ＩＶ試験から（図２及び３に示す如き）ＡＣ試験に切り替える手段を提供しなかった。
【００２０】
図２及び３に示す如く、ケーブルの近い端部又は遠い端部の何れかの何かに中間導体を接続することを通常はしない。これによって、中心導体及び外側導体の間の伝送路が確立する。しかし、いくらかのユーザにとっては、中間導体をフロートできるようにすることが厄介かもしれない。よって、他の実施例において、大きなインピーダンスを介して、中間導体を電気信号（例えば、機器の端子、接地、又はいくつかの他の信号）に接続してもよい。このインピーダンスは、ケーブル内の伝送路との干渉を避けるために、中心導体及び中間導体の間のケーブルの特性インピーダンスよりも非常に大きくなければならない。典型的には、このインピーダンスは、ケーブルの特性インピーダンスよりも少なくても１０倍大きい。これは、約１０パーセントだけケーブルの性能を劣化させるかもしれない。良好な性能が望ましいときには、更に大きなインピーダンスを用いてもよい。例えば、ケーブルの特性インピーダンスよりも１００倍大きいインピーダンスを用いると、ケーブルの性能への影響はわずか１％かもしれない。
【００２１】
図示した実施例を参照して本発明の原理を説明し示したが、かかる原理を逸脱することなく、図示した実施例を配置及び細部において変更してもよいし、また、任意所望の方法にて組合せてもよいことが理解できよう。また、上述の説明は、特定実施例に集中したが、他の構成も企図できる。特に、「本発明の実施例による」などの如き記述をここで用いたが、これらの句は、実施例の可能性を一般的に意味し、本発明を特定の実施例の構成に限定しようとするものではない。ここで用いた如く、これらの用語は、他の実施例と組合せ可能な同じ又は異なる実施例を参照するものである。
【００２２】
その結果、ここで説明した実施例への広範囲の置き換えの観点において、この詳細な説明及び付随の資料は、単なる説明を意図しており、本発明の範囲を限定するように用いるべきではない。例えば、本発明の種々の概念は、以下のように記述してもよい。
【００２３】
すなわち、本発明の概念１は、被試験装置（ＤＵＴ）にて接続を変更することなく、ＤＵＴで少なくとも２つの異なる形式の試験を実行するように構成されたシステムである。ここで、第１形式の試験は、試験機器及びＤＵＴの間で制御インピーダンスを有することに利点を受け、第２形式の試験は、試験機器及びＤＵＴの間の制御インピーダンスから利点を受けない。このシステムは、試験機器と；被試験装置（ＤＵＴ）と；遠い端部がＤＵＴの近傍に配置され、近い端部が試験機器の近傍に配置された２つ以上の３軸ケーブルとを備える。各ケーブルは、中心導体と、中間導体と、外側導体とを有する。中心導体は、各ケーブルの遠い端部にてＤＵＴに接続され、各ケーブルの近い端部にて試験機器に接続される。外側導体は、ケーブルの遠い端部及び近い端部の両方にて互いに接続される。外側導体は、ケーブルの近い端部にて試験機器と共有される接地に接続される。このシステムは、中間導体がケーブルの近い端部にて互いに接続されず、試験機器に接続されないときに、第１形式の試験を実行するように構成される。
【００２４】
本発明の概念２は、概念１のシステムであり、試験機器は、第１組の端子と、この第１組と異なる第２組の端子とを備える。システムは、更に、ケーブルが第１組の端子に接続されたときに、第１形式の試験を実行するように構成されている。また、システムは、ケーブルが第２組の端子に接続されたときに、第２形式の試験を実行するように構成されている。
【００２５】
本発明の概念３は、概念１のシステムであり、制御インピーダンスの少なくとも１０倍のインピーダンスを介して、１つ以上の中間導体が電気信号に更に接続されている。
【００２６】
本発明の概念４は、概念１のシステムであり、接地は、機器の内部接地である。
【００２７】
本発明の概念５は、概念１のシステムであり、ケーブルの遠い端部での外側導体接続の少なくとも１つは、ＤＵＴキャリア上に作られる。
【００２８】
本発明の概念６は、概念１のシステムであり、各ケーブルは、中心導体及び外側導体の間に５０オームの所望特性インピーダンスを有する。
【００２９】
本発明の概念７は、概念１のシステムであり、試験機器は、ケーブルがマッチングしたインピーダンスを有することを要求する。
【００３０】
本発明の概念８は、被試験装置（ＤＵＴ）にて接続を変更することなく、ＤＵＴで少なくとも２つの異なる形式の試験を実行するように構成されたシステムである。ここで、第１形式の試験は、試験機器及びＤＵＴの間で制御インピーダンスを有することから利点を受け、第２形式の試験にはない。このシステムは、第１形式の試験を実行する第１試験機器と；第２形式の試験を実行する第２試験機器と；被試験装置（ＤＵＴ）と；遠い端部がＤＵＴの近傍に配置され、近い端部が試験機器の１つの近傍に配置された２つ以上の３軸ケーブルとを備える。各ケーブルは、中心導体と、中間導体と、外側導体とを有する。中心導体は、各ケーブルの遠い端部にてＤＵＴに接続される。外側導体は、ケーブルの遠い端部及び近い端部の両方にて互いに接続される。外側導体は、ケーブルの近い端部にて試験機器の少なくとも１つと共有される接地に接続される。このシステムは、中心導体がケーブルの近い端部にて第１試験機器に接続され、中間導体がケーブルの近い端部にて互いに接続されず、中間導体が第１又は第２の試験機器の何れにも接続されないときに、第１形式の試験を実行するように構成される。また、このシステムは、中心導体がケーブルの近い端部にて第２試験機器に接続されたときに、第２形式の試験を実行するように構成される。
【００３１】
本発明の概念９は、概念８のシステムであり、１つ以上の中間導体は、制御インピーダンスより少なくとも１０倍大きいインピーダンスを介して電気信号又は接地に更に接続される。
【００３２】
本発明の概念１０は、概念８のシステムであり、接地は、第１又は第２の機器の内部接地である。
【００３３】
本発明の概念１１は、概念８のシステムであり、ケーブルの遠い端部での少なくとも１つの外側導体接続がＤＵＴキャリア上に作られる。
【００３４】
本発明の概念１２は、概念８のシステムであり、各ケーブルは、中心導体及び外側導体の間に５０オームの所望特性インピーダンスを有する。
【００３５】
本発明の概念１３は、概念８のシステムであり、少なくとも１つの試験機器は、ケーブルがマッチングしたインピーダンスを有することを要求する。
【００３６】
本発明の概念１４は、被試験装置（ＤＵＴ）にて接続を変更することなく、試験機器によりＤＵＴで２つ以上の異なる形式の試験を実行する方法である。ここで、少なくとも１つの形式の試験は、試験機器及びＤＵＴの間に制御インピーダンスを有することから利点を受ける。この方法は、ＤＵＴを２つ以上の３軸ケーブルに接続し、各ケーブルが遠い端部と近い端部とを有し、各ケーブルが中心導体と、中間導体と、外側導体とを備えている。ＤＵＴを接続するステップは、中心導体をケーブルの遠い端部にてＤＵＴに接続することと；外側導体をケーブルの遠い端部にて互いに接続することと；ケーブルの遠い端部にて中間導体を切断されたままに残すことと；ケーブルの遠い端部にて接続を変更することなく第１形式の試験を実行するようにケーブルの近い端部を構成することとを備えている。第１形式の試験は、試験機器及びＤＵＴの間に制御インピーダンスを有することから利点を受ける。構成ステップは、外側導体を互いに接続すると共に、ケーブルの近い端部にて試験機器と共有する接地に接続することと；中心導体をケーブルの近い端部にて試験機器に接続することと；互いに切断され且つＤＵＴから切断された中間導体を残すことと；ケーブルの遠い端部にて接続を変更することなく第２形式の試験を実行するようにケーブルの近い端部を構成することとを備えている。第２形式の試験は、試験機器及びＤＵＴの間に制御インピーダンスを有することから利点を受けない。構成ステップは、ケーブルの近い端部にて中心導体を試験機器に接続することと；外側導体を互いに接続すると共に、ケーブルの近い端部にて試験機器と共用する接地に接続することとを備える。
【００３７】
本発明の概念１５は、概念１４の方法であって、試験機器は、単一の試験機器を備えている。
【００３８】
本発明の概念１６は、概念１４の方法であって；試験機器は、第１形式の試験を実行する第１試験機器と、第２形式の試験を実行する第２試験機器とを備えている。この方法は、第１又は第２の形式の試験を実行するようにケーブルの近い端部を構成するときに、第１又は第２の試験機器の夫々にケーブルを接続することを更に備えている。
【００３９】
本発明の概念１７は、概念１４の方法であって、ケーブルの中心導体及び外側導体の間の特性インピーダンスよりも少なくとも１０倍大きいインピーダンスを介して、少なくとも１つの中間導体を電気信号又は接地に接続することを更に備えている。
【００４０】
本発明の概念１８は、概念１４の方法であって、接地は、試験機器の内部接地である。
【００４１】
本発明の概念１９は、概念１４の方法であって、外側導体をケーブルの遠い端部にて互いに接続するステップは、ＤＵＴキャリアを介して少なくとも１つの接続を作ることを備えている。
【００４２】
本発明の概念２０は、概念１４の方法であって、各ケーブルは、中心導体及び外側導体の間に５０オームの所望特性インピーダンスを有する。
【符号の説明】
【００４３】
１００  試験機器
１０５  ２ケーブルで非ケルビンの接続システム
１１０  第１の３軸ケーブル
１１０ａ  外側導体
１１０ｂ  中間導体
１１０ｃ  中心導体
１２０  第２の３軸ケーブル
１２０ａ  外側導体
１２０ｂ  中間導体
１２０ｃ  中心導体
１３０  ＤＵＴ（被試験装置）
２００  試験機器
３００  試験機器
【図１】
2016070932.tif 000003
【図２】
2016070932.tif 000004
【図３】
2016070932.tif 000005
【外国語明細書】
【発明の名称】Test system and method
【技術分野】
【０００１】
The present invention generally relate to electrical test system and method, in particular, to interconnection system and method between an electrical test instrument and a device under test (DUT).
【背景技術】
【０００２】
It has become common to perform multiple tests in multiple regimes on semiconductor devices on a wafer, as well as at later points in a device’s life, including in its final product. Examples of common tests are current-voltage (IV), capacitance-voltage (CV), general radio frequency (RF), and vector network analysis (VNA) tests. Some types of testing, such as CV, RF, and VNA testing benefit from having a control impedance between the test instrument and the DUT. Other types of tests however, such as IV tests, do not require such a control impedance. This can be problematic when both types of tests need to be performed.
【０００３】
In IV testing, it is common to use two pairs of triaxial cables (each cable having an outer, intermediate and center connector) between the test instrument and two pins at the DUT. At the DUT (distal) end, the center conductors of a first pair of cables are connected to one pin and the center conductors of a second pair of cables is connected to the second pin. The two intermediate conductors of each pair are typically also connected together at the distal end. In operation, the intermediate conductors are typically supplied with a guard voltage that corresponds to the voltage on the respective center conductors. The outer conductors of the triaxial cables are typically connected to a protective ground, since the intermediate and center conductor voltages may be at a high potential.
【０００４】
In CV testing, it is common to use two pairs of two-conductor coaxial cables between the test instrument and two pins at the DUT. At the distal end, the center conductors of the first pair of cables are connected to one pin, and the center conductors of the second pair of cables is connected to the second pin. The outer conductors of the cables are typically connected to an instrument ground.
【０００５】
AC tests, such as RF and VNA tests, typically require a transmission line between the instrument and the DUT. Prior systems use the space between the triaxial cable’s center conductor and intermediate conductor as the transmission line for these tests. In order to establish this transmission line, a user must short the intermediate conductors together at the DUT. This short must then be removed before DC tests, such as IV testing, can be performed. It is inconvenient (if not outright burdensome) for the user to change connections at the DUT, particularly when performing a significant amount of both AC and DC testing. In addition, many similar connection systems may be converging into a very restricted space at the DUT, making it even more difficult and time-consuming to change the DUT connections.
【０００６】
Previous four-cable connection systems have been devised to allow a single DUT connection to be used for multiple tests. But no similar system has been devised for two-cable connection systems, even though two-cable systems are more desirable in some situations. Four-cable systems are only necessary when the cable resistance would affect the measurement. When the cable resistance would have a minimal effect on the measurement−for example, when performing high-voltage testing−a two-cable connection system may be more desirable. Two-cable connection systems typically cost less and take up less space than four-cable systems, which can be particularly important when there is limited space at the DUT.
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第７３８８３６６号明細書
【特許文献２】特許第４６２４９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
U.S. Patent No. 7,388,366 (corresponding to Japanese patent 4,624,974) describes a four-cable connection system that can use a single connection at the DUT to perform multiple tests. As described in the patent, the four-cable system can also be used to perform two-cable tests. But, this solution requires all four cables to be used, which eliminates the advantages of a two-cable connection system. In addition, many instruments do not natively support four-cable connections. Adapters would allow the four-cable connection system to be used with these instruments, but at the cost of increased expense and complexity. Adapters also lengthen the connection between the instrument and the DUT, which reduces performance at higher frequencies.
【０００９】
One solution for two-cable connection systems is to use a switching device that changes connections at the DUT. This allows the instrument to use a single cable configuration when connecting to the switching device. But the switching device itself adds cost and complexity to the connection system. Manual switching devices require the user to switch between each set of DUT connections, which adds time between tests. Automated switching devices may use a processor to automatically change the DUT connections. But this adds further complexity and cost, and requires a power source for the processor. 
【００１０】
Thus, there is a need for improved two-cable interconnection systems between test instrument and devices under test (DUTs).
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】 FIGURE 1 depicts an exemplary embodiment of a two-cable non-Kelvin connection system for performing an IV measurement in accordance with certain aspects of the present invention.
【図２】 FIGURE 2 depicts an exemplary embodiment of a two-cable connection system for performing a CV measurement in accordance with certain aspects of the present invention.
【図３】 FIGURE 3 depicts an exemplary embodiment of a two-cable connection system for performing VNA testing in accordance with certain aspects of the present invention.
【発明を実施するための形態】
【００１２】
Embodiments of the present invention are generally directed to interconnection systems that include a single pair of triaxial cables between a test instrument and a device under test (DUT). The triaxial cables may support low current IV measurements (a DC test). For AC testing (e.g., CV or VNA testing), the intermediate conductor may be allowed to float−at least at higher frequencies−such that a transmission line may be established between the center conductor and the outer conductor (shield). The intermediate conductor needs to be allowed to float for signals that have a wavelength much greater than 1/4 of the cable length. Otherwise, measurements will become distorted as the test signal wavelengths approach one-fourth of the cable’s length. Typically, the intermediate conductor is allowed to float for wavelengths that are a factor of 10 or 20 times longer than the cable length. The exact factor in each case is based on the desired measurement precision, with higher factors (i.e., allowing the intermediate conductor to float for longer wavelengths) giving more precision.
【００１３】
A connection system for connecting test instrument to a DUT according to embodiments of the present invention generally includes first and second triaxial cables, each having a desired characteristic impedance, the proximal ends of the cables being located at the test instrument and the distal ends of the cables being located at the DUT.
【００１４】
Figure 1 depicts an exemplary embodiment of a two-cable non-Kelvin connection system 105 for performing an IV measurement in accordance with certain aspects the present invention. A first triaxial cable 110 and second triaxial cable 120 connect a DUT 130 to a test instrument 100 which is configured to perform an IV test on the DUT. Each triaxial cable has a center conductor (110c, 120c), an intermediate conductor (110b, 120b), and an outer conductor (110a, 120a). The distal ends of the cables are located near the DUT 130 and the proximal ends are located at the test instrument 100. The cables may each have a characteristic impedance. For example, 50 ohms. This may be important when attaching the cables to instrument that requires a matched impedance to function properly. In one embodiment, cables 110 and 120 are equal lengths.
【００１５】
In the embodiment shown in Figure 1, outer conductors 110a and 120a are connected together at the distal end of the cables (i.e., the end near the DUT 130). Intermediate conductors 110b and 120b are not connected to anything at the distal end, and are left free to float. Center connectors 110c and 120c are connected to the DUT 130 at the distal ends of the cables.
【００１６】
At the proximal end (near instrument 100), the cables are connected in a manner suitable for an IV test. In this example, outer conductors 110a and 120a are connected to ground. Center connectors 110c and 120c are connected to the force terminals, while intermediate conductors 110b and 120b are connected to respective guard terminals on the instrument. As shown in Figures 2 and 3, the same connection system 105 can be used to perform other types of tests without changing the connections to DUT 130.
【００１７】
Figure 2 depicts a second exemplary embodiment of a two-cable connection system configured to perform a CV measurement (a type of AC test) in accordance with certain aspects of the present invention. In the example, the same connection system 105 as in Figure 1 is used, and retains the same connections to the DUT 130. But, the proximal end of each intermediate conductor 110b and 120b is allowed to float (at least at higher frequencies) such that a transmission line is established between each center conductor (110c, 120c) and its respective outer conductor (110a, 120a). Note that Figures 1-3 show exemplary circuitry within instruments 100, 200, and 300 to illustrate some possible differences between the instruments that perform each type of test. This circuitry is not intended to represent all of the circuitry in each instrument, or even all of the circuitry needed to perform each test. Furthermore, in some embodiments two or more of instruments 100, 200, and 300 may be implemented within a single device.
【００１８】
Figure 3 depicts another exemplary embodiment of a two-cable connection system configured to perform VNA testing (a type of AC testing) in accordance with certain aspects of the present invention. Connection system 105 and its connections to DUT 130 remain the same as in Figures 1 and 2. As shown in Figure 3, however, outer conductors 110a and 120a are connected to an internal ground within instrument 300 and are not independently grounded.
【００１９】
Prior systems require a user to short the intermediate conductors at the DUT for CV testing and disconnect them for IV testing. In contrast, implementations of the present invention advantageously allow a user to quickly and easily switch between different types of testing (e.g., IV testing and CV testing) without changing the connection at the distal ends of the cable (e.g., at the DUT). Prior systems did not provide a means to switch from IV testing (as shown in Fig. 1) to AC testing (as shown in Figs. 2 and 3).
【００２０】
As shown in Figures 2 and 3, the intermediate conductors are normally not connected to anything at either the proximal or distal ends of the cables. This establishes a transmission path between the center and outer conductors. Some users, however, may be uncomfortable with allowing the intermediate conductors to float. Thus, in other embodiments the intermediate conductors may be connected to an electrical signal (e.g., a terminal on the instrument, ground, or some other signal), through a large impedance. This impedance must be much greater than the cable’s characteristic impedance between the center and intermediate conductors, to avoid interfering with the transmission path in the cable. Typically, the impedance is at least ten times greater than the cable’s characteristic impedance. This may degrade the cable’s performance by roughly ten percent. When greater performance is desired, even larger impedances may be used. For example, using an impedance one hundred times larger than the cable’s characteristic impedance may only have a 1% impact on the cable’s performance.
【００２１】
Having described and illustrated the principles of the invention with reference to illustrated embodiments, it will be recognized that the illustrated embodiments may be modified in arrangement and detail without departing from such principles, and may be combined in any desired manner. And although the foregoing discussion has focused on particular embodiments, other configurations are contemplated. In particular, even though expressions such as “according to an embodiment of the invention” or the like are used herein, these phrases are meant to generally reference embodiment possibilities, and are not intended to limit the invention to particular embodiment configurations. As used herein, these terms may reference the same or different embodiments that are combinable into other embodiments.
【００２２】
Consequently, in view of the wide variety of permutations to the embodiments described herein, this detailed description and accompanying material is intended to be illustrative only, and should not be taken as limiting the scope of the invention.  For example, various concepts of the preset invention may be described as below.
【００２３】
That is, the concept 1 of the present invention is a system configured to perform at least two different types of tests on a device under test (DUT) without changing connections at the DUT, wherein a first type of test benefits from having a control impedance between a test instrument and the DUT and a second type of test does not benefit from having a control impedance between a test instrument and the DUT, the system comprising:
a test instrument;
a device under test (DUT); and
two or more triaxial cables with a distal end located near the DUT and a proximal end located near the test instrument, each cable having a center conductor, an intermediate conductor, and an outer conductor, wherein;
the center conductors are connected to the DUT at the distal end of each cable and to the test instrument at the proximal end of each cable;
the outer conductors are connected to each other at both the distal and proximal ends of the cables; and
the outer conductors are connected to a ground that is shared with the test instrument at the proximal ends of the cables; and
wherein the system is configured to perform the first type of test when the intermediate conductors are not connected to each other at the proximal ends of the cables and are not connected to the test instrument.
【００２４】
The concept 2 of the present invention is the system of the concept 1, wherein the test instrument comprises a first set of terminals and a second set of terminals that is different from the first set; and 
the system is further configured to perform the first type of test when the cables are connected to the first set of terminals; and 
the system is further configured to perform the second type of test when the cables are connected to the second set of terminals.
【００２５】
The concept 3 of the present invention is the system of the concept 1, wherein one or more of the intermediate conductors are further connected to an electrical signal or ground through an impedance that is at least ten times larger than the control impedance.
【００２６】
The concept 4 of the present invention is the system of the concept 1, wherein the ground is an internal ground of the instrument.
【００２７】
The concept 5 of the present invention is the system of the concept 1, wherein at least one of the outer conductor connections at the distal ends of the cables is made on a DUT carrier.
【００２８】
The concept 6 of the present invention is the system of the concept 1, wherein each cable has a desired characteristic impedance of 50 ohms between the center conductor and the outer conductor.
【００２９】
The concept 7 of the present invention is the system of the concept 1, wherein the test instrument requires that the cables have a matched impedance.
【００３０】
The concept 8 of the present invention is a system configured to perform at least two different types of tests on a device under test (DUT) without changing connections at the DUT, wherein a first type of test benefits from having a control impedance between a test instrument and the DUT and a second type of test does not, the system comprising:
a first test instrument for performing the first type of test;
a second test instrument for performing the second type of test;
a device under test (DUT); and
two or more triaxial cables with a distal end located near the DUT and a proximal end located near one of the test instruments, each cable having a center conductor, an intermediate conductor, and an outer conductor, wherein;
the center conductors are connected to the DUT at the distal end of each cable;
the outer conductors are connected to each other at both the distal and proximal ends of the cables; and
the outer conductors are connected to a ground that is shared with at least one of the test instruments at the proximal ends of the cables; and
wherein the system is configured to perform the first type of test when;
the center conductors are connected to the first test instrument at the proximal ends of the cables;
the intermediate conductors are not connected to each other at the proximal ends of the cables; and 
the intermediate conductors are not connected to either of the first or second test instruments; and 
wherein the system is configured to perform the second type of test when the center conductors are connected to the second test instrument at the proximal ends of the cables.
【００３１】
The concept 9 of the present invention is the system of the concept 8, wherein one or more of the intermediate conductors are further connected to an electrical signal or ground through an impedance that is at least ten times larger than the control impedance.
【００３２】
The concept 10 of the present invention is the system of the concept 8, wherein the ground is an internal ground of the first or second instrument.
【００３３】
The concept 11 of the present invention is the system of the concept 8, wherein at least one of the outer conductor connections at the distal ends of the cables is made on a DUT carrier.
【００３４】
The concept 12 of the present invention is the system of the concept 8, wherein each cable has a desired characteristic impedance of 50 ohms between the center conductor and the outer conductor.
【００３５】
The concept 13 of the present invention is the system of the concept 8, wherein at least one of the test instruments requires that the cables have a matched impedance.
【００３６】
The concept 14 of the present invention is a method of performing two or more different types of tests on a device under test (DUT) with test instrument without changing connections at the DUT, where at least one type of test benefits from having a control impedance between the test instrument and the DUT, the method comprising:
connecting the DUT to two or more triaxial cables, wherein each cable has a distal and proximal end, each cable comprising a center conductor, and intermediate conductor, and an outer conductor, the step of connecting the DUT comprising:
connecting the center conductors to the DUT at the distal end of the cables;
connecting the outer conductors to each other at the distal ends of the cables; and 
leaving the intermediate conductors disconnected at the distal end of the cables;
configuring the proximal ends of the cables to perform a first type of test without changing the connections at the distal ends of the cables; wherein
the first type of test benefits from having a control impedance between the test instrument and the DUT; and 
the step of configuring comprises;
connecting the outer conductors to each other and to a ground that is shared with the test instrument at the proximal ends of the cables; 
connecting the center conductors to the test instrument at the proximal ends of the cables; and
leaving the intermediate conductors disconnected from each other and from the DUT; and
configuring the proximal ends of the cables to perform a second type of test without changing the connections at the distal ends of the cables; wherein 
the second type of test does not benefit from having a control impedance between the test instrument and the DUT; and
the step of configuring comprises;
connecting the center conductors to the test instrument at the proximal ends of the cables; and
connecting the outer conductors to each other and to a ground that is shared with the test instrument at the proximal ends of the cables. 
【００３７】
The concept 15 of the present invention is the method of the concept 14, wherein the test instrument comprises a single test instrument.
【００３８】
The concept 16 of the present invention is the method of the concept 14, wherein the test instrument comprises a first test instrument for performing the first type of test and a second test instrument for performing the second type of test, and the method further comprises connecting the cables to the respective first or second test instrument when configuring the proximal ends of the cables to perform a first or second type of test.
【００３９】
The concept 17 of the present invention is the method of the concept 14, further comprising;
connecting at least one intermediate conductor to an electrical signal or ground through an impedance that is at least ten times larger than a characteristic impedance between the center conductor and the outer conductor of that cable.
【００４０】
The concept 18 of the present invention is the method of the concept 14, wherein the ground is an internal ground of the test instrument.
【００４１】
The concept 19 of the present invention is the method of the concept 14, wherein the step of connecting the outer conductors to each other at the distal ends of the cables comprises making at least one connection through a DUT carrier.
【００４２】
The concept 20 of the present invention is the method of the concept 14, wherein each cable has a desired characteristic impedance of 50 ohms between the center conductor and the outer conductor.
【符号の説明】
【００４３】
100  Test instrument
105  Two-cable non-Kelvin connection system
110  First triaxial cable
110a  outer conductor
110b  intermediate conductor
110c  center conductor
120  Second triaxial cable
120a  outer conductor
120b  intermediate conductor
120c  center conductor
130  DUT (Device under test)
200  Test instrument
300  Test instrument
【請求項１】
A test system configured to perform at least two different types of tests on a device under test (DUT) without changing connections at the DUT, wherein a first type of test benefits from having a control impedance between a test instrument and the DUT and a second type of test does not benefit from having a control impedance between a test instrument and the DUT, the test system comprising:
a test instrument;
a device under test (DUT); and
two or more triaxial cables with a distal end located near the DUT and a proximal end located near the test instrument, each cable having a center conductor, an intermediate conductor, and an outer conductor, wherein;
the center conductors are connected to the DUT at the distal end of each cable and to the test instrument at the proximal end of each cable;
the outer conductors are connected to each other at both the distal and proximal ends of the cables; and
the outer conductors are connected to a ground that is shared with the test instrument at the proximal ends of the cables; and
wherein the test system is configured to perform the first type of test when the intermediate conductors are not connected to each other at the proximal ends of the cables and are not connected to the test instrument.
【請求項２】
A test system configured to perform at least two different types of tests on a device under test (DUT) without changing connections at the DUT, wherein a first type of test benefits from having a control impedance between a test instrument and the DUT and a second type of test does not, the test system comprising:
a first test instrument for performing the first type of test;
a second test instrument for performing the second type of test;
a device under test (DUT); and
two or more triaxial cables with a distal end located near the DUT and a proximal end located near one of the test instruments, each cable having a center conductor, an intermediate conductor, and an outer conductor, wherein;
the center conductors are connected to the DUT at the distal end of each cable;
the outer conductors are connected to each other at both the distal and proximal ends of the cables; and
the outer conductors are connected to a ground that is shared with at least one of the test instruments at the proximal ends of the cables; and
wherein the test system is configured to perform the first type of test when;
the center conductors are connected to the first test instrument at the proximal ends of the cables;
the intermediate conductors are not connected to each other at the proximal ends of the cables; and 
the intermediate conductors are not connected to either of the first or second test instruments; and 
wherein the test system is configured to perform the second type of test when the center conductors are connected to the second test instrument at the proximal ends of the cables.
【請求項３】
A test method of performing two or more different types of tests on a device under test (DUT) with test instrument without changing connections at the DUT, where at least one type of test benefits from having a control impedance between the test instrument and the DUT, the test method comprising:
connecting the DUT to two or more triaxial cables, wherein each cable has a distal and proximal end, each cable comprising a center conductor, and intermediate conductor, and an outer conductor, the step of connecting the DUT comprising:
connecting the center conductors to the DUT at the distal end of the cables;
connecting the outer conductors to each other at the distal ends of the cables; and 
leaving the intermediate conductors disconnected at the distal end of the cables;
configuring the proximal ends of the cables to perform a first type of test without changing the connections at the distal ends of the cables; wherein
the first type of test benefits from having a control impedance between the test instrument and the DUT; and 
the step of configuring comprises;
connecting the outer conductors to each other and to a ground that is shared with the test instrument at the proximal ends of the cables; 
connecting the center conductors to the test instrument at the proximal ends of the cables; and
leaving the intermediate conductors disconnected from each other and from the DUT; and
configuring the proximal ends of the cables to perform a second type of test without changing the connections at the distal ends of the cables; wherein 
the second type of test does not benefit from having a control impedance between the test instrument and the DUT; and
the step of configuring comprises;
connecting the center conductors to the test instrument at the proximal ends of the cables; and
connecting the outer conductors to each other and to a ground that is shared with the test instrument at the proximal ends of the cables.
【要約】
【課題】 Improve a two-cable interconnection system between a test instrument and a DUT.
【解決手段】 Each of a pair of equal-length triaxial cables 110 and 120 has a desired characteristic impedance. Each cable has a center connecter, intermediate conductor, and outer conductor. The proximal end of each cable is connected to the test instrument 100, and the distal ends are located at the DUT 130. At the distal end, the center conductors are connected to the DUT 130, the intermediate conductors are allowed to float, and the outer conductors are connected to each other. The proximal end of each cable is connected to the instrument 100 using an appropriate connection for the test that will be performed. This allows the test instrument 100 to perform different types of tests without changing connections to the DUT 130.
【選択図】図１
【図１】
2016070932.tif 000006
【図２】
2016070932.tif 000007
【図３】
2016070932.tif 000008