(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソースを有する自動試験装置において、該自動試験装置をソース・マッチに関して較正する方法であって、
ａ）前記自動試験装置に設けられた測定回路のｓパラメータｅｓを測定するステップと、
ｂ）前記測定回路に第１の較正基準を接続するステップと、
ｃ）前記第１の較正基準の反射係数Γｌ１を測定するとともに、前記測定回路に第１の方向から入射する第１の信号（Ｉ１）を測定するステップと、
ｄ）前記測定回路に第２の較正基準を接続するステップと、
ｅ）前記第２の較正基準の反射係数Γｌ２を測定するとともに、前記測定回路に前記第１の方向から入射する第２の信号（Ｉ２）を、前記第１の信号と前記第２の信号との間の位相関係を保存した状態で測定するステップと、
ｆ）前記測定ステップａ、ｃ、およびｅに応答してソース・マッチΓｓに起因する誤差の表示を計算するステップであって、前記表示が前記ソースからの前記第１および第２の信号の反射に相当するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、ソース・マッチに起因する誤差に基づいてゲインを計算し、ソースによって提供される信号の振幅を調整するステップを更に含む方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、前記第１の方向から入射する信号はソースの方向からの入射である方法。
【請求項４】
請求項３記載の方法において、ソース・マッチに起因する誤差に基づいてゲインを計算し、前記ソースによって提供される信号の振幅を調整するステップを更に含む方法。
【請求項５】
請求項１記載の方法において、前記第１の較正基準を接続するステップと前記第２の較正基準を接続するステップとは、接続を前記自動試験装置内部の較正基準にスイッチングすることを含む方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法において、第１の信号を測定する前記ステップと第２の信号を測定する前記ステップとは、前記第１の較正基準が接続されるときから前記第２の較正基準が接続されるときまで連続的にサンプリングすることを含む方法。
【請求項７】
請求項６記載の方法において、前記第１の信号を測定し第２の信号を測定する前記ステップは、前記連続的にサンプリングされた信号のセグメントの離散フーリエ変換を計算するステップを含む方法。
【請求項８】
請求項１記載の方法において、半導体デバイスを前記自動試験装置に接続し、前記半導体デバイスからの反射係数を測定し、前記反射係数と前記計算されたソース・マッチ項とを用いてゲインを計算するステップを更に含む、方法。
【請求項９】
請求項８記載の方法において、前記計算されたゲインに従ってソースの振幅を調整し、その後前記半導体デバイス対して少なくとも１つの試験を行うステップを更に含む、方法。
【請求項１０】
ソースと、データ捕捉メモリが結合された受信機と、複数の値の中の１つを有するように構成可能であり、前記ソースと前記受信機に接続可能である較正基準とを有するタイプの自動試験装置を動作させる方法であって、
ａ）前記較正基準が第１の値を有するように構成し、それを前記ソースに接続するステップと、
ｂ）前記ソースからの信号を与えるステップと、
ｃ）前記受信機を用いて、前記ソースの方向から入射する信号（Ｉ１）を受け取り、前記受け取った信号の第１の複数のサンプルを前記データ捕捉メモリに記憶するステップと、
ｄ）前記第１の値で構成された較正基準の反射係数を測定するステップと、
ｅ）前記較正基準が第２の値を有するように構成するステップと、
ｆ）前記受信機を用いて、前記ソースの方向から入射する信号（Ｉ２）を受け取り、前記受け取った信号の第２の複数のサンプルを前記データ捕捉メモリに記憶するステップであって、前記第１の複数のサンプルと前記第２の複数のサンプルは所定の時間関係を有する、ステップと、
ｇ）前記第２の値で構成された較正基準の反射係数を測定するステップと、
ｈ）前記第１の複数のサンプルおよび第２の複数のサンプル、前記ステップｄおよびｇで取得した測定値を分析し、前記第１の複数のサンプルと前記第２の複数のサンプルとの値の間の差に基づいてソース・マッチ・ファクタ（Γｓ）を決定するステップと、
を含む方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法において、半導体デバイスを前記自動試験装置に接続し、前記デバイスの特性を測定し、その後前記ソース・マッチ・ファクタとともに前記測定された特性を用いて前記ソース振幅に対する調整ファクタを計算するステップを更に含む方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法において、前記計算された調整ファクタに基づき前記ソース振幅を調整するステップを更に含む、方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の方法において、前記半導体デバイスを分離して第２の半導体デバイスを接続し、該第２のデバイスの特性を測定し、第２の調整ファクタを計算し、ソース振幅を調整するステップを反復するステップを更に含む、方法。
【請求項１４】
請求項１０記載の方法において、前記自動試験装置の外部にある較正基準を接続し、前記外部較正基準の測定を行い、前記測定値を用いて前記第１の値および前記第２の値で構成された構成可能な較正基準を表す値を計算するステップを更に含む、方法。
【請求項１５】
請求項１０記載の方法において、第１の複数のサンプルを記憶する前記ステップと第２の複数のサンプルを記憶する前記ステップとは、前記較正基準が前記第２の値に構成される間サンプルを連続的に採るステップを含む、方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の方法において、前記較正基準の第１の値は整合された負荷であり、前記較正基準の第２の値は開放である、方法。
【請求項１７】
請求項１５記載の方法において、前記較正基準の第１の値は整合された負荷であり、前記較正基準の第２の値は短絡である、方法。
【請求項１８】
請求項１記載の方法において、ソース・マッチに起因する誤差の表示を計算するステップは、実質上以下の式
【数１】
0004282897.tif 000004
に従って項を組み合わせることを含む方法。
【請求項１９】
請求項１０記載の方法において、前記複数のサンプルを分析してソース・マッチ・ファクタを決定するステップは、実質上以下の式
【数２】
0004282897.tif 000005
（Γｌ１は前記第１の値で構成された較正基準の反射係数であり、Γｌ２は前記第２の値で構成された較正基準の反射係数であり、ｅｓは前記自動試験装置と負荷との間のマッチを示す誤差アダプタ項）
に従って項を組み合わせることを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広くは、マイクロ波成分のための試験システムに関し、更に詳しくは、そのようなシステムの精度を改善するための較正方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロ波デバイスは、ますます、半導体製造技術を用いて作られるようになっている。半導体製造技術を用いることによって、マイクロ波デバイスの大量の低コストでの製造が可能になる。また、マイクロ波デバイスは、低コストでの試験が必要である。しかし、試験の精度を犠牲にすることは許されない。
【０００３】
試験コストを低く抑える重要な方法として、自動化された試験装置が用いられる。デバイスを試験装置に機械的に挿入すると、一連の試験がそのデバイスに対して迅速に実行されるというものである。現在の自動試験装置は、半導体デバイス上のマイクロ波回路を試験することができる。更に、デジタル信号を発生させ測定することも可能である。そのようにして、マイクロ波デバイスを、迅速に連続して完全に試験することができる。
【０００４】
精度を保証するために、試験システムは較正される。マイクロ波装置（microwave instrumentation）の伝統的な較正は、一連の較正基準を試験装置の試験ポートに接続することによって行われる。そして、試験システムが、これらの較正基準を測定する。その際に、較正基準の実際の値は知られているので、試験システムによって生じた測定誤差を識別できる。しばしばｓパラメータと称される一連のパラメータが計算されるのであるが、これらのパラメータによって、較正基準が接続されている地点に至るまでの測定回路の数学的モデルが形成される。このモデルを用いると、測定装置を通過する信号における歪みを予測することができる。このようにして、信号の歪みすなわち誤差の効果を数学的に除去することが可能となる。
【０００５】
自動試験装置の較正における著しい進歩が、Wadellへの米国特許第５，５７２，１６０号に記載されている。この米国特許には、較正基準が自動試験システムの内部に取り付けられている自動試験装置が記載されている。このような取り付けを行うということは伝統的な較正の考え方とは対照的である。伝統的な較正の考え方では、試験対象デバイスが通常取り付けられるであろう場所に較正基準を取り付けることになっていたのである。しかし、この米国特許では、内部的な較正基準によって正確な較正を可能にするのに用いられるユニークな較正プロセスが記載されている。
【０００６】
上述の較正プロセスによると、ときにはＶＮＡ較正とも称される方法が提供される。ＶＮＡ測定は、あるデバイスの透過係数（transmission coefficient）及び反射係数が本質的に何であるのかを決定するのに用いられる。これらの係数は、入射電力、透過電力及び反射電力の測定値の比率に基づく。実際に用いられた電力は、比率が計算されるときには問題にならなくなるので、ＶＮＡ測定にとっては重要性をもたない。
【０００７】
試験対象デバイスに与えられた実際の電力を決定するためには、電力測定デバイスを用いてソース電力（source power）を測定する。上述のWadellへの米国特許には、ソース電力を測定するのに用いられるシステムが記載されている。
【０００８】
しかし、上述の較正測定は、負荷に提供される電力を変化させるような誤差を調整することはない。そのような誤差の１つに「ソース・マッチ」（source match）と称されるものがある。ソース・マッチは、入射信号が試験対象デバイスによって部分的に反射されるときに誤差を生じさせる。反射された一部の波は、測定装置の中に戻る。反射された波の一部は測定装置によって反射され、負荷に戻る二次的な反射信号を生じる。この反射された部分は、ＶＮＡ較正測定を用いて予測することが可能である。ｓパラメータの１つによって、この反射が記述される。反射部分を計算することができるのであるから、調整を行い、その反射部分が誤差を生じさせることを防止できる。
【０００９】
しかし、負荷から反射される信号のすべてが、ＶＮＡ回路に達したときに反射して負荷に戻るとは限らない。その信号の一部は、ソースに達するまで回路の中を移動する。ソースでは、反射信号のいくらかの部分は再び反射され、別の第２のレベルの反射を生じる。ＶＮＡ較正プロセスはソースからの信号レベルにおける変動を明らかにできないのであるから、伝統的なＶＮＡ較正を用いてもソースからの第２のレベルの反射を明らかにすることはできない。
【００１０】
典型的には、ソースからの第２のレベルの反射は無視される。多くの場合、測定装置は試験対象デバイスに対して完全に整合されており試験対象デバイスからソースへの反射は存在しないと仮定される。ソースのインピーダンスとＶＮＡ回路のインピーダンスとの整合を保証するために、測定システムを設計する際には努力が払われることが多い。ソース・インピーダンスと回路のインピーダンスとの整合がとれている場合には、ソースからの反射はほぼ存在しなくなる。しかし、ソースのインピーダンスとそれが接続される回路のインピーダンスとの整合がとれるように試験装置を設計するには、コストがかかることが多い。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
多くの場合に、ソースに到達する反射信号の量は僅かである。従って、ソース・マッチ誤差を見つけて補正することは伝統的には考慮されてこなかったが、それによって意味のある誤差を生じることもなかった。しかし、ソースを他の回路と正確に整合させることはしないままで依然として較正によって精度を維持することによってより低コストの試験システムを作ることが望まれる場合も存在する。また、高精度が要求されており、ソース・マッチによって生じる誤差をたとえ小さなものであっても較正によって除去することが必要であるような場合も存在するであろう。例えば、試験装置があるデバイスのゲインや３ｄＢ圧縮点の測定に用いられている場合には、デバイスへの真の電力を正確に測定することが重要である。
【００１２】
何らかの機構を用いてソース・マッチ誤差を調整するのでなければ、電力感知性の測定値は、試験対象デバイスからの反射係数と共に変動する。よって、試験プロセスは、デバイスごとに変動を示すことになるが、これは望ましくない。同様に、電力感知性の測定値は、ソースからの反射係数と共にも変動する。従って、試験プロセスはテスタごとの変動も示すことになる。自動化された工場の試験プロセスにおける変動は、それがどのような形態のものであっても非常に望ましくないものである。従って、ソース・マッチ誤差を調整するための単純で正確な方法に対する大きな必要性が存在している。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
以上を鑑みると、本発明の目的は、ソース・マッチ誤差を調整する単純で正確な方法を提供することである。
【００１４】
上述した及びそれ以外の目的は、信号経路の中に切り換え可能に接続することができる較正基準を含む自動試験システムにおいて達成される。最初に１つの較正基準がデバイスに接続され、次に第２の較正基準が接続されるのであるが、その際に、第１及び第２の較正基準を用いて得られる測定値の間の位相関係が保存されるようにするという較正ルーチンが実行される。これらの測定値は、ソース・マッチ誤差に対する調整を計算する際に用いられ、次に、このソース・マッチ誤差を用いて誤差の効果を減少させる。
【００１５】
【発明の実施の態様】
本発明は、以下の詳細な説明と添付の図面とを参照することによってよりよく理解することができる。
【００１６】
図１は、マイクロ波成分を試験するのに用いられるタイプの従来技術による試験システムを示している。この試験システムは、テスタ本体１００から構成されている。テスタ本体１００は、試験ヘッド１０４を介して試験対象デバイス（ＤＵＴ）１０６に接続される。
【００１７】
テスタ本体１００は、制御回路１０８を含む。制御回路１０８は、様々な試験及びオペレータ・インターフェース機能を実行し一般的に数学的計算を実行するようにプログラムすることができる汎用コンピュータと類似している。制御回路１０８は、特定用途向きの制御回路とＳＵＮ（登録商標）ワークステーションなどのコンピュータ・ワークステーションとの組合せによって実現することが可能である。しかし、制御回路１０８の具体的なアーキテクチャは試験システムの具体的な設計に左右されるのであって、本発明にとっては重要でない。
【００１８】
制御回路１０８は、様々なＲＦソース１１２と様々なＲＦ受信機１１４とを制御する。これらのデバイスは、ＤＵＴ１０６のための試験信号を発生し測定する。ソース及び受信機の具体的な数やそれらが実行するように設定されている機能は試験されているデバイスの特定のタイプやそれ以外のファクタに依存し、本発明にとっては重要でない。
【００１９】
更に、試験システムは、他のタイプの試験信号を発生又は測定する装置を含むことがある。例えば、低周波の交流信号の直流電圧を発生するソースも存在しうる。更に、デジタル信号を発生し測定する回路を含むこともある。しかし、これらの追加的な構成要素についてはこの技術分野では既に知られており、ここでは明示的に示すことはしない。
【００２０】
テスタ本体１００は、また、データ捕捉回路１１６を含む。受信機１１４が受け取った信号は、データ捕捉回路１１６に送ることができる。データ捕捉回路１１６は、高速サンプリング回路とメモリとを含む。従って、信号を、制御回路１０８による処理のためにデジタル形式で記憶することができる。
【００２１】
試験ヘッド１０４は、テスタ本体１００からＤＵＴ１０６へ信号をルーティング（経路設定）する。試験ヘッド１０４は、複数のスイッチング・モジュール２００を含む。各スイッチング・モジュール２００は、上述のWadellへの米国特許第５，５７２，１６０号に記載のあるモジュールと類似している。これによって、ＤＵＴ１０６への信号及びＤＵＴからの信号をより融通性のある処理のために様々な方法でルーティングすることが可能となる。更なる詳細は、図２との関係で後述する。
【００２２】
次に図２を参照すると、簡略化された形式のスイッチング・モジュール２００が示されている。好ましくは、スイッチング・モジュール２００は、ソリッドステート素子を用いて作ることができる。ただし、多くのそれ以外の構成技術を用いてもかまわない。
【００２３】
スイッチング・モジュール２００は、ソース１１２に接続する指向性カプラ２１０を含む。指向性カプラ２１０の１つのポートはスイッチ２１２に接続されており、スイッチ２１２は、スイッチングしてＤＵＴ１０６に接続することができる。このようにして、スイッチング・モジュール２００は、信号をソース１１２からＤＵＴ１０６まで信号を送るように構成することができる。
【００２４】
反射信号のようにＤＵＴ１０６から戻るすべての信号は、指向性カプラ２１０を通過して戻すことも可能である。反射信号は、指向性カプラ２１０のポートの中のスイッチ２１４に接続されたものにおいて生じる。スイッチ２１４は、指向性カプラ２１０の複数のポートの間で選択を行い、そのポートにおける信号を受信機１１４まで送ることができる。このようにして、スイッチ２１４は、ＤＵＴ１０６から反射された信号を測定のために受信機１１４に送ることができる。
【００２５】
スイッチ２１４の第２のスロー（throw）も指向性カプラ２１０に接続されている。しかし、指向性カプラ２１０の別のポートに接続されている。このポートは、ソース側から指向性カプラ２１０に与えられる信号を出力する。このように、受信機１１４は、指向性カプラ２１０に与えられる信号を、それがソース側又はＤＵＴのどちらからのものでも測定することができる。
【００２６】
更に、スイッチング・モジュール２００は、較正基準（calibration reference）２１６を含んでいる。Wadellへの米国特許に関して既に論じたように、これらの較正基準は、試験システムのＶＮＡ較正を迅速かつ正確に実行するのに用いることができる。スイッチ２１２を用いると、指向性カプラ２１０を較正基準２１６に接続することによって、ソース１１２からの信号を較正基準２１６に送り、較正基準２１６からの反射を受信機１１４にルーティングすることができる。
【００２７】
較正基準２１６は、異なる反射特性を有する複数の較正基準で構成されている。一般に、開放（オープン：open）２２０、短絡（ショート：short）２２２、負荷２２４及び通過（thru）基準がある。開放及び短絡基準は、それぞれ、開放又は短絡回路として現れる。負荷基準は、整合のとれた負荷として現れる。通過基準は、２回のポート測定を行うのに用いられる別のポートに直接に接続する。好適実施例では、較正は１ポート構成に基づき、通過基準は用いられず図２に含まれていない。複数の基準の中の１つを、スイッチ２１８によってある時点で選択することができる。
【００２８】
一般に、較正基準が、正確に、開放、短絡又は整合された負荷であることはない。しかし、既知の較正技術を用いて、実際の開放、短絡又は整合された負荷の値と理想的な値との間の差を決定することはできる。その上で、既知の計算技術を用いて数学的に補正を行うことが可能である。ソース・マッチ誤差を決定するためには、ソースに接続することができる２つの基準が存在することが重要である。これらの基準の具体的な値は本発明の動作にとっては重要ではない。
【００２９】
図２は、ソース・マッチ誤差の問題を更に詳細に示している。電力Ｐiを有する入射信号がＤＵＴ１０６に与えられる。入射信号の一部２５０は反射してソースの方向に戻る。反射の量は、ＤＵＴ１０６に接続された回路のインピーダンスとＤＵＴ１０６のインピーダンスとの関係に左右される。
【００３０】
信号の一部２５０は、スイッチング・モジュール２００に達するとＤＵＴ１０６に方向に反射して戻る。反射係数は、スイッチング・モジュール２００の回路のｓパラメータによって与えられる。ｓパラメータの１つはｅsと称されることがあり、その反射量を与える。スイッチング・モジュール２００のｓパラメータ・モデルは、典型的には、試験システムのための較正ルーチンの一部として計算される。このように、この値は、既知の較正技術を用いて決定することができる。ｅsの値は既知であるから、反射信号２５０の１次効果を計算することができ、ＤＵＴ１０６への放射電力全体を決定するときに調整を行うことができる。
【００３１】
しかし、１次効果が説明できただけでは、反射信号２５０の効果全体を判断したことにはならない。信号２５０は、スイッチング・モジュール２００を通過して、反射信号２５２として現れる。信号２５２はソース１１２から反射して、電力Ｐrを有する信号を生じる。従って、ソースからの実効電力は、Ｐg＋Ｐrである。ここで、Ｐgは、ソースからの実際の電力である。
【００３２】
Ｐg及びＰrは同相であったり位相がずれていたりするので全体の電力はＰg単独の場合よりも大きかったり小さかったりすることがある点に注意しておくことは重要である。ソース・マッチ誤差を表すのはＰrの項であり、正確な測定を行うためには補正が必要である。
【００３３】
図２の簡略化された図では、ソース１１２とＤＵＴ１０６との間の回路すべてがスイッチング・モジュール２００によって表されている。現実には、ソース１１２とＤＵＴ１０６との間には多数の物理的要素が存在する可能性がある。しかし、それらを、１組のｓパラメータを備えた単独のデバイスとして数学的にモデル化することができる。
【００３４】
次に、図３を参照して、ソース・マッチ誤差の補正プロセスを説明する。図３に示されているプロセスは、制御回路１０８の中にプログラムされているソフトウェアの制御の下で実行される。
【００３５】
ステップ３１０では、外部較正が実行される。外部較正は、ＤＵＴ１０６を精度が高いことが知られている較正基準（図示せず）と交換することによって実行される。一連の測定が外部較正基準に対してなされ、その差が、較正基準の値に基づく予測値と比較される。予測値と実際値との差はどのようなものでも、スイッチング・モジュール２００によって生じた歪みに帰着可能であると考えられ、この歪みを表すスイッチング・モジュール２００のｓパラメータを計算するのに用いられる。このような較正は、この技術分野では広く知られている。
【００３６】
やはり従来技術に含まれ上述のWadellへの米国特許に記述されている較正プロセスにおける追加的なステップは、値を較正基準２１６に割り当てることである。測定は、較正基準２１６のそれぞれについてなされる。次に、較正基準２１６は、「数学的な埋め込み解除」がなされる（mathematically de-embedded）。埋め込み解除とは、スイッチング・モジュール２００に対して計算されたｓパラメータを用いて、較正基準２１６に対して測定がなされるときに得られるのと同じ測定値を生じるにはＤＵＴ１０６の代わりにどの値の較正基準が接続される必要があるのか、を決定することを意味する。このように、正確な外部較正基準に関して得られた測定値を使って、内部較正基準２１６に対して用いられる値が決定される。
【００３７】
次のステップは、ステップ３１２である。図３は、ステップ３１０とステップ３１２との間に中断（ブレーク）があることを示している。ステップ３１０は、非常にまれに実行されると考えられる。例えば、試験ユニットが工場にあるときに一度実行される。その後では、月ごとのサービスの時など、比較的まれな頻度で実行される。内部較正基準に割り当てられる値は、測定の間の期間で用いられるように不揮発性メモリに記憶（格納）される。従って、図３に示されている流れにおける中断は、ステップ３１０とステップ３１２との間の時間の経過を表し、また、試験システムの構成の変化を表す。
【００３８】
ステップ３１２では、別のＶＮＡ較正が実行される。しかし、ステップ３１２では、較正は、内部較正基準２１６だけを用いて実行される。このステップには、外部較正基準は必要とされない。ステップ３１２は、試験システムが工場のフロアで用いられている間に周期的に実行されると考えられる。例えば、一日に１回実行されたり、又は、８時間使用された後に実行されたりである。
【００３９】
ステップ３１２における較正は、内部較正基準２１６を一度に１つスイッチ２１２を介して接続することによって実行される。標準的な較正測定が用いられる。しかし、較正基準の値は、ステップ３１０において既に計算され不揮発性メモリに記憶された値と解釈される。ステップ３１２の結果は、図２でスイッチング・モジュール２００として示されている回路のｓパラメータ・モデルである。このモデルはｅsに対する値を与え、これは、反射信号２５０の効果の一部を訂正するのに用いることができる。
【００４０】
図３のこれ以降のステップでは、反射信号の残存効果（remaining effects）を訂正するためにゲイン・ファクタ（利得係数）が計算される。ステップ３１４では、較正基準２１６の負荷基準がスイッチ２１２を介して接続される。スイッチ２１４は、受信機１１４まで入射信号を通過させるように構成される。換言すると、受信機１１４は、ソース１１２の方向から指向性カプラ２１０に入射する信号を測定する。入射信号は、Ｐg＋Ｐrを含む。
【００４１】
ソース１１２は、好適実施例では、試験システムの動作範囲内の周波数で正弦波を生じるように構成されている。この周波数は、典型的には、１０ＭＨｚから６ＧＨｚの範囲にある。選択された周波数は、試験システムが動作される周波数である。典型的には、ソース・マッチは周波数の関数である。試験の間にソースを複数の周波数で動作させることを意図している場合には、ソース・マッチの項を決定して各周波数において適用することができる。複数の周波数成分を含む試験信号を提供するようにソースをプログラムすることも可能である。そのような場合には、各周波数成分を別々に分析するには、スペクトル処理が必要になる。
【００４２】
いったん試験装置が設定されると、データ捕捉回路１１６がトリガされる。データ捕捉回路１１６は、反射信号のサンプルを記憶し始める。好適実施例では、約４０マイクロ秒のデータが収集される。
【００４３】
データ捕捉がまだプロセス中の間に、スイッチ２１８が付勢され開放基準２２０に接続される。較正基準を変更することによって反射信号２５２の量が変化し、従って、指向性カプラ２２０への入射電力の量が変化する。好適実施例では、データ捕捉回路は、スイッチングがなされた後で４０マイクロ秒の間データの捕捉を継続する。
【００４４】
２つの負荷条件でのデータの十分なサンプルが採られると、データ捕捉はステップ３２０において停止される。
【００４５】
ステップ３２２で、捕捉されたデータを用いてソース・マッチΓsが計算される。ソース・マッチは、２つの項Γg＋ｅsからなっている。ｅsの値は、ステップ３１２におけるＶＮＡ較正から決定される。Γgの値は、捕捉されたデータから計算される。しかし、Γgの値を別々に計算することは必要ない。Γsの値は、次の方程式１から直接に計算することができる
【００４６】
【数１】
0004282897.tif 000002
【００４７】
ただし、この方程式において、Γl1及びΓl2は、それぞれが、接続された負荷較正基準と開放較正基準とに対する反射係数である。これらは、ステップ３１０において計算され記憶された値である。Ｉ1及びＩ2は、それぞれが、負荷較正基準と開放較正基準とが接続された状態で受信機１１４によって得られた測定値である。
【００４８】
特に、Ｉ1及びＩ2は、較正基準がスイッチングされる前後においてデータ捕捉回路１１６に記憶されているサンプルに対して離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を実行することによって導かれる。一貫性を保証するために、Ｉ1及びＩ2を計算する際には、同じ数のサンプル・ポイントが用いられなければならない。ＤＦＴによって、特定の周波数における振幅と位相とを与える複素数が得られる。好適実施例では、Ｉ1のＤＦＴを計算するのに用いられる第１のサンプルとＩ2のＤＦＴを計算するのに用いられる第１のサンプルとの間のサンプル数が、これらのサンプル間の間隔が測定されている信号の周期の整数倍となるように、選択される。このようにして、２つのサンプルの組の間の位相関係が保存される。
【００４９】
方程式１における量は複素数であることに注意しなければならない。換言すると、それぞれの量は関連する振幅と位相とを有している。好適実施例では、Ｉ1及びＩ2は、ソース１１２又は受信機１１４に関する設定をどちらも変更せずに、また、データ収集を中断することもなく較正基準を変更することによって測定される。このようにして、Ｉ1及びＩ2の測定値の間の位相関係は保存され、それによって、方程式１を解いてΓsの値を得ることができる。
【００５０】
反射信号２５２の大きさ、従って、Ｐrの大きさは、ＤＵＴ１０６からの反射量に左右される。よって、ＤＵＴ１０６の反射係数が計算されるまでは訂正を行うことはできない。
【００５１】
ステップ３２４では、特定のＤＵＴ１０６が試験システムに接続される。このステップは、ＤＵＴ１０６の通常試験の一部である。接続は、ウエハ・プルーバ（wafer prober）などの自動半導体操作装置を用いてなされる。また、手動でこの接続を行うことも可能である。
【００５２】
ＤＵＴ１０６が接続されると、ＤＵＴの反射係数が測定される。すでに述べたように、従来技術による自動試験装置では、ＤＵＴ１０６のｓパラメータを測定することができる。ｓパラメータは複数の値の比率に左右されるので、ｓパラメータの測定は、ソース・マッチによって生じる不正確さの影響を受けない。このようにして、ＤＵＴ１０６に対する反射係数Γlは、ソース・マッチ誤差を訂正する前に測定することができる。
【００５３】
上述の値は、ソース・マッチ項Ｐrに帰すことができる信号Ｐgへの等価なゲイン量を計算するのに用いることができる。このゲイン項は、次の方程式２によって与えられる。
【００５４】
【数２】
0004282897.tif 000003
【００５５】
ただし、ここで、Γlに対する項は負荷からの反射を表す。
次に、ゲインＧnは、ステップ３３０においてソース１１２を調整するのに用いられる。特に、ソースの設定は、ゲインの逆数だけ変更される。このようにして、ＰgとＰrとの組合せによって、所望の大きさの入射信号が得られる。
【００５６】
ステップ３３２では、ＤＵＴ１０６が試験される。特に、複数の入射電力の比率だけでなく入射電力の大きさが重要性を有するすべての試験がステップ３３２で実行される。例えば、試験対象デバイス３ｄＢ圧縮点の測定がこのステップで実行される。
【００５７】
いったんＤＵＴ１０６が試験されると、流れ図はステップ３３４に進む。ステップ３３４では、次のＤＵＴが試験システムに接続される。このステップも、手動でも自動でもかまわない。
【００５８】
ここで、流れ図はステップ３２４に戻る。ＤＵＴ１０６の反射係数の値に依存する測定が反復され、次のＤＵＴに対する補正がなされる。このＤＵＴが次に試験される。
【００５９】
以上で１つの実施例を説明したが、多数の他の実施例や変更が可能である。例えば、ステップ３１４及び３１８では負荷及び開放較正基準を用いて測定を行うと説明した。較正基準の特定の値は本発明にとって重要ではない。異なる任意の２つの基準を用いて未知数が２つである２つの方程式を作り、それによって、ソース・マッチを計算することができる。
【００６０】
更に、ソース・マッチ誤差を補正するステップの好適な順序を説明した。しかし、これらのステップはほとんど任意の順序で実行することができる。実際の順序は、好ましくは、実現の際の便宜的な問題として選択することができる。
【００６１】
更に、高度に自動化のなされた自動試験システムを好適実施例として説明した。この技術は、自動化がそれほどにはなされていないシステムにも依然として有用である。
【００６２】
方程式２を用いて計算されたゲインを用いてソースの出力レベルを調整することを説明した。より高い精度を達成するためには、ソース振幅を実際に調整することは必要ない。そうではなく、入射信号の振幅に依存する測定値はすべて、計算したゲインに基づいて調整することができる。しかし、ソースの値を実際に調整することは、ゲイン項がすべての測定値と関連することを要しないという利点を有し、更に、どのデバイスも同じ電力レベルで試験することが可能になるという利点を有する。
【００６３】
また、方程式２は、負荷に与えられる電力を制御することが望まれるときに有用なゲインの１つの定義を提供している。実効電力や負荷まで運ばれる電力に対してソースを較正することを望む場合には、ゲインの別の定義を適用することができる。このように、本発明は、与えられている特定のゲイン方程式に制限されない。
【００６４】
更に、較正基準が切り換えられる間にデータが連続的に捕捉されると説明した。連続的なデータの捕捉によって、結果として得られる測定値が既知の位相関係を有することが可能となる。測定値の間の位相関係を決定する別の方法も用いることができる。例えば、各信号を既知の位相を有する第３の信号と比較してもよい。
【００６５】
更に、ソースとＤＵＴとの間のすべての回路が単一のスイッチング回路としてモデル化されている簡略化されたモデルが用いられてきている。実際の回路は、複数の別個の回路で構成することができ、各回路のｓパラメータは別々に計算することができる。特に、スイッチング・モジュールとＤＵＴとの間には固定具（fixture）があることが多い。しかし、この技術分野では、別々の回路に対するｓパラメータをどのようにして合成された回路に対するｓパラメータに合成するかは広く知られている。また、第１の地点と第２の地点との間でのｓパラメータが既知である場合に、第１の地点での反射測定値をどのようにして第２の地点で観測されるであろう反射測定値に関連付けるかも広く知られている。従って、測定値は厳密にここで説明した地点でのものであることは必要ない。当業者であれば、ｓパラメータを決定する又は測定を行うという目的のために回路が物理的に定義されている態様に基づいて、以上で与えた方程式を別の形式に変換することは容易である。
【００６６】
更に、本発明は、ソース・マッチに帰すことが可能な誤差を除去するという観点で説明されている。注意すべきであるのは、受信機のマッチに関する項によって生じる誤差もありうるということである。しかし、受信機マッチは、ソース・マッチ項と比較するとはるかに小さいことが一般的である。更に、以上で説明した計算は、受信機マッチに関しても較正を部分的に行う。従って、「ソース・マッチ」という用語は、（ＤＵＴの方向ではなく）ソースの方向から反射された後で試験回路に入射する信号の概念を表すのに用いられてきているので、ソースから反射された信号に帰すことができる誤差だけに厳密に限定されるのでない。
【００６７】
更に、測定値はソースの方向からスイッチング・モジュールに入射する信号に関して得られるものと説明されている。方程式を、ＤＵＴの方向から入射する信号からのゲインを計算することによって導くことも可能である。そのような電力は、一般に、反射電力と称される。
【００６８】
また、スイッチ２１８を介して接続された離散的な較正基準が示されていることが説明されたことにも注意すべきである。較正基準の値を変更するにはそれ以外の方法もありうる。例えば、米国特許第５，４３４，５１１号に記載されている可変的な負荷を用いることも可能である。好適実施例に関しては、較正基準が２つの明確なしかし予測可能な値の間で十分に高速に切り換え可能である場合には、データ捕捉メモリ１１６が切り換えの後でサンプルがとられる前にいっぱいにはならなければ十分である。
【００６９】
従って、本発明は、特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  マイクロ波成分を試験するための従来技術による自動試験システムのスケッチである。
【図２】  従来技術による内部的較正システムのスケッチである。
【図３】  本発明による新規な較正プロセスを示す流れ図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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