(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
大規模集積回路（ＬＳＩ）回路パッケージ内側の該ＬＳＩの電子回路の磁界分布を測定する磁界分布測定方法において、
第１の端部をグラウンドに、第２の端部を電圧測定デバイスに結合した測定回路を用いて、前記電子回路の電磁界によって該測定回路内に誘導された第１の電圧を測定する工程と、
該第１の端部を該電圧測定デバイスに、該第２の端部をグラウンドに結合した測定回路を用いて、前記電子回路の前記電磁界によって前記測定回路内に誘導された第２の電圧の測定する工程と、
前記第１の誘導電圧と前記第２の誘導電圧の間における差を用いて磁界誘導電圧を計算する工程を有することを特徴とする磁界分布測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の磁界分布測定方法であって、
前記第１の電圧を測定する工程と前記第２の電圧を測定する工程の間で、前記測定回路を回転させないことを特徴とする磁界分布測定方法。
【請求項３】
請求項１に記載の磁界分布測定方法であって、
前記電子回路は、信号ラインを有することを特徴とする磁界分布測定方法。
【請求項４】
請求項１に記載の磁界分布測定方法であって、
前記電子回路は、電源ラインを有することを特徴とする磁界分布測定方法。
【請求項５】
請求項１に記載の磁界分布測定方法であって、
前記測定回路からの誘導電圧の測定は、前記電子回路の上方３０マイクロメートル程度において実施されることを特徴とする磁界分布測定方法。
【請求項６】
集積回路パッケージの内側の集積回路の磁界分布を測定するための磁界プローブシステムであって、
前記集積回路の上方であり、前記集積回路の通電ラインの間の距離とほぼ同じ高さにおいて、前記集積回路の電磁界によって生成される誘導電圧を測定し、かつ、電子回路によって第２の端末ポイントと結合された第１の端末ポイントを含む測定プローブと、
前記誘導電圧を測定するための電圧測定デバイスと、
第１のエンドが前記第１および第２の端末ポイントを介して前記測定プローブに結合され、第２のエンドが前記電圧測定デバイスおよびグラウンドに結合され、前記スイッチが第１のポジションにあるときには、前記第１の端末ポイントが前記電圧測定デバイスに結合され、かつ前記第２の端末ポイントがグラウンドに結合され、前記スイッチが第２のポジションにあるときには、前記第１の端末ポイントがグラウンドに結合され、かつ前記第２の端末ポイントが前記電圧測定デバイスに結合されるスイッチと
を備えることを特徴とする磁界プローブシステム。
【請求項７】
請求項６に記載の磁界プローブシステムであって、
前記スイッチはクロスバースイッチであることを特徴とする磁界プローブシステム。
【請求項８】
請求項６に記載の磁界プローブシステムであって、
前記測定プローブは、前記集積回路の通電ラインの間の距離とほぼ同じ寸法を有することを特徴とする磁界プローブシステム。
【請求項９】
請求項６に記載の磁界プローブシステムであって、
前記測定プローブは、約３０μｍ×３０μｍの方形プローブであることを特徴とする磁界プローブシステム。
【請求項１０】
請求項６に記載の磁界プローブシステムであって、
前記測定プローブは、ループ形状であることを特徴とする磁界プローブシステム。
【請求項１１】
請求項６に記載の磁界プローブシステムであって、
前記測定プローブは、集積回路の通電ラインに平行に向けられるコイルであることを特徴とする磁界プローブシステム。
【請求項１２】
請求項６に記載の磁界プローブシステムであって、
さらに、前記測定プローブが追随するための少なくとも１つのパスを決定するポジショニング・グリッドを有し、前記測定プローブは、前記ポジショニング・グリッド内の各ポイントにおいて、回転を伴うことなく、少なくとも２つの測定を行うことを特徴とする磁界プローブシステム。
【請求項１３】
集積回路パッケージ内側の集積回路の磁界値を測定するためのコンピュータ・プログラムであって、
第１の端部がグラウンドに結合され、第２の端部が電圧測定デバイスに結合された測定回路を用いて、前記集積回路の配線の電磁界によって該測定回路内に誘導された第１の電圧を決定するためのコードと、
スイッチにより、該第１の端部が電圧測定デバイスに結合され、該第２の端部がグラウンドに結合された測定回路を用いて、前記集積回路の配線の電磁界によって該測定回路内に誘導された第２の電圧を決定するためのコードと、
前記第１の誘導電圧と前記第２の誘導電圧の間における差を用いて、磁界誘導電圧を計算するためのコードを有することを特徴とするコンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、概して電磁波測定の分野に関し、特に、ＩＣパッケージを伴わない集積回路（ＩＣ）も含めたＩＣパッケージ内側のＩＣの磁界を測定するためのテクニックに関する。さらに詳細には、現在の大規模集積回路（ＬＳＩ）と概略等しいかそれを超える密度を持ったＩＣのそれに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、集積回路（ＩＣ）、たとえばＬＳＩまたは超大規模集積回路（ＵＬＳＩ）を有するパッケージ１１０の磁界分布１１４の一例を示している。図１においてパッケージ１１０は、パッケージ内側のＩＣを例示した、表層部を切り離したカットアウェイ断面１１２を伴う形で示されている。従来からパッケージ１１０の外側の磁界分布１１４の測定には、磁気プローブまたはセンサ１１６が使用されており、それを介した誘導電圧の測定が行われている。言い換えると、通常はＩＣの測定が、ＩＣパッケージの外側において行なわれている。誘導電圧は、集積回路内の電流によって発生し、それを利用して磁気プローブまたはセンサ１１６のある位置における磁界が測定される。
【０００３】
パッケージ１１０の磁界分布を測定する１つの理由は、ＩＣ内の電流によって生じることのある電磁障害（ＥＭＩ）問題の解決である。ＥＭＩを低減するためには、干渉源をピンポイントに精度よく特定する必要がある。その一例は、特開２０００−３０４７９０号公報「電磁波発生源探査装置、その方法およびその解析方法」に開示されている。しかしながら、回路のサイズが小さくなるに従って、たとえば今日のＬＳＩは０．１μｍプロセスによって製造されるが、潜在的な干渉源を精度よく特定するために、回路配線、たとえばパッケージ１１０内側の断面１１２の極めて近傍において磁界測定を実施する必要が生じてきた。
【０００４】
上記に加えて、ＩＣパッケージ１１０内側の磁界分布の測定は、低ノイズ集積回路の製造につながる。ＩＣ上において比較的強い磁界強度を示す位置は、比較的高いノイズ発生ポイントを意味する。この位置において磁界を抑えるいくつかの従来のテクニックの例として、ノイズ低減のための配線パターンの変更が挙げられる。
【０００５】
特開２０００−２０６１６３号公報「電磁界強度の測定方法および装置並びに電流電圧分布の測定方法並び装置」には、たとえば回路ボード上部の磁界を測定するためのプローブとしてのループ・アンテナの使用を開示している。それ以外に示された例には、数センチメートルのリード・ワイヤ、マイクロストリップ・ライン（つまり平面伝送ライン）、ボード上のコンポーネントのユニット、および電気装置の回路基板が含まれている。ループ・プローブは、被験装置から２ｍｍまでの距離に近接した測定に使用されている。このように開示されている用法は、装置上方、たとえばボード上のユニット上方における磁界の測定を向上させるためのものであって、ＩＣパッケージ内側に関するものではない。
【０００６】
上記特開２０００−２０６１６３号公報においては、回路ボードの電磁界によって当該回路ボードの上方にあるループ・アンテナ内に電界結合電流および磁界結合電流が発生する。プローブ内の電界結合電流および磁界結合電流の出力に注目すれば、ループ・プローブの特定部位においてはそれらが同一の方向に向かうが、ループ・プローブの別の部位においては互いの方向が逆になる。電流測定デバイスによってループ・プローブの一端において測定された第１の複合電流、すなわち電界結合電流および磁界は、電界結合電流および磁界結合電流の和になる。ループ・プローブの同一端において、同一電流測定デバイスを用いて測定された、ループ・プローブを１８０度回転させた後の第２の複合電流は、電界結合電流および磁界結合電流の差になる。したがって、これら２つの複合電流を使用して電界結合電流および磁界結合電流を計算することができる。また、これらの複合電流からループ・プローブにおける電磁界の電界成分および磁界成分を導くことができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＩＣパッケージの磁界分布の測定における特開２０００−２０６１６３号公報の使用は、近距離磁界の分布の測定に二次的な改良をもたらすに過ぎない。このように従来技術は正確な磁界測定を提供するが、パッケージ化されたＩＣの磁界測定に特開２０００−２０６１６３号公報に開示された技術を使用することが、従来技術を大きく超える利点をもたらすものとはならない。それに加えて、特開２０００−２０６１６３号公報は、１つの電流測定デバイスを使用する場合に、プローブを回転させて複合電流の測定を行っている。この回転は時間を要し、より効率的に測定を行う方法が求められている。
【０００８】
ＩＣ内の潜在的な雑音源を精度よく特定するためには、ＩＣパッケージ内側のＩＣ配線の上方数十マイクロメートル（μｍ）台、たとえば３０μｍ上方で磁界の測定を行う必要がある。断面１１２は、ＩＣパッケージ１１０の内側を示している。しかしながら、ＩＣパッケージ内側の磁界の測定においては、電界に起因する大きな結合容量があり、磁界のみを測定する磁界プローブの精度は低下してしまう。したがって、ＩＣパッケージの内側における磁界プローブに対する電界の影響を極小化し、磁界分布の測定精度を向上させるテクニックが必要とされている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＩＣパッケージを伴わないＩＣも含めたＩＣパッケージ内側の集積回路の磁界分布を正確に測定するための磁界測定方法およびデバイスを提供する。一実施態様においては、磁界の水平成分の誘導電圧を測定するための、電流と平行なワイヤのループを有する磁気プローブを使用することによって、ＩＣパッケージの内側（または、たとえばパッケージング前のＩＣ）で３０μｍ台の測定高において、磁界のみに起因する誘導電圧が測定される。電界に起因する誘導電圧は、２つの測定値の差を含めた計算を使用することによって除去される。第１の測定は、ワイヤのループの第１の端子に電圧計を結合し、第２の端子をグラウンドに結合して行なわれる。また第２の測定においては、クロスバ・スイッチにより結合を逆転、すなわち電圧計をワイヤのループの第２の端子に結合し、第１の端子をグラウンドに結合して行なわれる。このようにして、計算の後に磁界に起因する誘導電圧のみが残される。集積回路に関する磁界分布は、上記の手順を使用してＩＣ上方をグリッド状のパターンでスキャンすることによって測定することができる。
【００１０】
別の実施態様においては、ＩＣからの高さをＩＣのライン間距離と同位の大きさにしたＩＣの磁界の成分を測定するための方法が提供されている。この方法は、通電ラインの電磁界に起因する、第１の電界誘導電圧を有する第１の誘導電圧の測定を含む。その通電ラインの電磁界に起因する第２の誘導電圧を、当該第２の誘導電圧が、第１の電界誘導電圧と実質的に等しい第２の電界電圧を含むように測定する；磁界成分は、第１の誘導電圧と第２の誘導電圧の間の差に基づいて測定される。
【００１１】
本発明の別の実施態様は、ＩＣパッケージ、たとえばＬＳＩまたはＶＬＳＩ回路パッケージの内側にある複数の通電ラインのうちの１つの通電ラインに関する磁界を測定するための方法を提供する。この方法は、その通電ラインの電磁界に起因する第１の誘導電圧の測定を含み、それにおいて第１の誘導電圧は、当該通電ラインによって生成された磁界に比例する第１の測定電圧を有する。次に、前記通電ラインの電磁界に起因する第２の誘導電圧を、当該第２の誘導電圧が第１の測定電圧の大きさと実質的に等しく符号を逆にした第２の電圧を有する態様において測定し；磁界の成分または一部を、第１の誘導電圧と第２の誘導電圧の間の差に基づいて測定する。
【００１２】
別の実施態様は、ＬＳＩ回路の磁界分布を測定するための磁界プローブを提供し、それにおいては、集積回路上方の、大きさがＬＳＩの回路の通電ライン間における距離と同位となる高さにおいてＬＳＩ回路の電磁界によって生成された誘導電圧を測定するための測定プローブであって、電子回路によって第２の端末ポイントと結合された第１の端末ポイントを含む測定プローブ；前記誘導電圧を測定するための電圧測定デバイス、および、第１のエンドが前記第１および第２の端末ポイントを介して前記測定プローブに結合され、第２のエンドが前記電圧測定デバイスおよびグラウンドに結合されたスイッチであって、そのスイッチが第１のポジションにあるとき、前記第１の端末ポイントが前記電圧測定デバイスに結合され、かつ前記第２の端末ポイントがグラウンドに結合され、そのスイッチが第２のポジションにあるとき、前記第１の端末ポイントがグラウンドに結合され、かつ前記第２の端末ポイントが前記電圧測定デバイスに結合されるスイッチが備わる。
また、集積回路パッケージ内側の、複数の通電ラインを有する集積回路の磁界値を測定する磁界測定方法であって、通電ラインの電磁界に起因する第１の誘導電圧であって、第１の電界誘導電圧を含む前記第１の誘導電圧を測定する工程と、前記通電ラインの電磁界に起因する第２の誘導電圧であって、前記第１の電界誘導電圧と実質的に等しい第２の電界電圧を含む前記第２の誘導電圧を測定する工程と、前記第１の誘導電圧と前記第２の誘導電圧の間における差に基づいて前記磁界の成分を決定（測定）する工程を有するものである。
また、前記記載の磁界測定方法であって、前記第１の誘導電圧をＶＰとし、前記第２の誘導電圧をＶＮとするとき、（ＶＰ−ＶＮ）／２の計算を行うことにより磁界値を測定するものである。
また、前記記載の磁界測定方法であって、前記複数の通電ラインの間の距離とほぼ同じ大きさである高さにおいて、前記複数の通電ラインから生じる前記第１および第２の誘導電圧を測定するものである。
また、前記記載の磁界測定方法であって、前記複数の通電ラインは電源ラインを含むものである。
また、前記記載の磁界測定方法であって、前記複数の通電ラインは信号ラインを含むものである。
また、前記記載の磁界測定方法であって、前記第１の誘導電圧は、第１の平方自乗平均（ｒｍｓ）電圧であり、前記第２の誘導電圧は、第２の平方自乗平均電圧であるものである。
また、前記記載の磁界測定方法であって、前記集積回路は、大規模集積回路（ＬＳＩ）回路と同等またはそれを超えるトランジスタ密度を有するものである。また、大規模集積回路（ＬＳＩ）回路パッケージ内側の該ＬＳＩの電子回路の磁界分布を測定する磁界分布測定方法において、第１の端部をグラウンドに、第２の端部を電圧測定デバイスに結合した測定回路を用いて、前記電子回路の電磁界によって該測定回路内に誘導された第１の電圧を測定する工程と、該第１の端部を該電圧測定デバイスに、該第２の端部をグラウンドに結合した測定回路を用いて、前記電子回路の前記電磁界によって前記測定回路内に誘導された第２の電圧の測定する工程と、前記第１の誘導電圧と前記第２の誘導電圧の間における差を用いて磁界誘導電圧を計算する工程を有するものである。
また、前記記載の磁界分布測定方法であって、前記第１の電圧を測定する工程と前記第２の電圧を測定する工程の間で、前記測定回路を回転させないものである。
また、前記記載の磁界分布測定方法であって、前記電子回路は、信号ラインを有するものである。
また、前記記載の磁界分布測定方法であって、前記電子回路は、電源ラインを有するものである。
また、前記記載の磁界分布測定方法であって、前記測定回路からの誘導電圧の測定は、前記電子回路の上方３０マイクロメートル程度において実施されるものである。
また、集積回路パッケージの内側の集積回路の磁界分布を測定するための磁界プローブシステムであって、前記集積回路の上方であり、前記集積回路の通電ラインの間の距離とほぼ同じ高さにおいて、前記集積回路の電磁界によって生成される誘導電圧を測定し、かつ、電子回路によって第２の端末ポイントと結合された第１の端末ポイントを含む測定プローブと、前記誘導電圧を測定するための電圧測定デバイスと、第１のエンドが前記第１および第２の端末ポイントを介して前記測定プローブに結合され、第２のエンドが前記電圧測定デバイスおよびグラウンドに結合され、前記スイッチが第１のポジションにあるときには、前記第１の端末ポイントが前記電圧測定デバイスに結合され、かつ前記第２の端末ポイントがグラウンドに結合され、前記スイッチが第２のポジションにあるときには、前記第１の端末ポイントがグラウンドに結合され、かつ前記第２の端末ポイントが前記電圧測定デバイスに結合されるスイッチとを備えるものである。
また、前記記載の磁界プローブシステムであって、前記スイッチはクロスバースイッチであるものである。
また、前記記載の磁界プローブシステムであって、前記測定プローブは、前記集積回路の通電ラインの間の距離とほぼ同じ寸法を有するものである。
また、前記記載の磁界プローブシステムであって、前記測定プローブは、約３０μｍ×３０μｍの方形プローブであるものである。
また、前記記載の磁界プローブシステムであって、前記測定プローブは、ループ形状であるものである。
また、前記記載の磁界プローブシステムであって、前記測定プローブは、集積回路の通電ラインに平行に向けられるコイルであるものである。
また、前記記載の磁界プローブシステムであって、さらに、前記測定プローブが追随するための少なくとも１つのパスを決定するポジショニング・グリッドを有し、前記測定プローブは、前記ポジショニング・グリッド内の各ポイントにおいて、回転を伴うことなく、少なくとも２つの測定を行うものである。
集積回路パッケージ内側の集積回路の磁界値を測定するためのコンピュータ・プログラムであって、第１の端部がグラウンドに結合され、第２の端部が電圧測定デバイスに結合された測定回路を用いて、前記集積回路の配線の電磁界によって該測定回路内に誘導された第１の電圧を測定（決定）するためのコードと、スイッチにより、該第１の端部が電圧測定デバイスに結合され、該第２の端部がグラウンドに結合された測定回路を用いて、前記集積回路の配線の電磁界によって該測定回路内に誘導された第２の電圧を測定（決定）するためのコードと、前記第１の誘導電圧と前記第２の誘導電圧の間における差を用いて、磁界誘導電圧を計算するためのコードを有するものである。
【００１３】
次に上記の、またそのほかの本発明の実施態様について、本文ならびに添付図面を参照して詳細な説明を行う。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下は、本発明の実施態様の説明である。
【００１５】
図２は、回路から測定値を得るための本発明の一実施態様における磁気プローブを示している。従来からＩＣパッケージ１１０の上方において磁界プローブが使用されており、図においてはそれを磁界プローブ２１６として示しているが、そのサイズは１０００μｍ台である。測定高が３０μｍ台であり、ＩＣ２１０の内側である場合には、３０μｍ台のサイズを有する磁界プローブ２１２を用いる。その場合、結合容量Ｃ２１３として示した結合容量または寄生容量が、回路２１０とプローブ２１２の間に生じる。例示を目的として「Ｕ」字形のアクティブ通電ライン２３０を水平面（回路２１０に平行な面）２３１上に示すが、それにおいて回路ライン２３０は、パッケージ１１０内にある集積回路２１０の信号または電源ラインの一例を示している。ライン２３０は、ＡＣまたはノイズ電圧源ＶＳ  ２３２を有しており、それがライン２３０を介してグラウンド２３４に向かう電流「ｉ」２３６をドライブする。２本の平行ライン２３０は、距離「ｄ」μｍだけ離隔されている。実質的にインダクション・ループを有する磁界プローブ２２０は、ライン２３０と平行に配置され、水平面２３１から上方に「ｈ」μｍの高さ２４２を有している。磁界プローブ２２０は、ライン２３４と直交するｘ方向２２２（つまり「ｘ」２２４）またはライン２３０に平行なｙ方向２２６に移動することができる。電流ライン２３４は、Ｈ２５０およびＨ２５２によって示される磁界を有している。磁界Ｈ２５２の水平成分は、磁界プローブ２２０内に電圧を誘導する。また電流２３６は、結合容量Ｃ２１４によって表される電界も発生し、それもまた磁界プローブ２２０内に電圧を誘導する。磁界プローブ２２０のポジションにおいて正確な、すなわち「真の」磁界測定値を決定するためには、結合容量２１４に起因する電圧を磁界の計算から除去しなければならない。
【００１６】
図３は、分解能距離ｄ３１２が与えられたとき、それに対して必要となる測定高ｈ３１４に関する曲線３１０を示している。与えられる分解能距離ｄ３１２は、たとえばＩＣの電源ライン間における距離を表す。また測定高ｈ３１４は、当該電源ラインからプローブ２２０のボトムまでの高さである。回路パッケージ１１０の電源ピンの上方に配置されるプローブ２１６を用いる従来の測定については、ｄ＝２５０μｍ（図の３２２）およびｈ＝３７５μｍ（図の３２４）である。磁界プローブ２２０の一実施態様のテストに使用された、ライン２３０に対応する電源ラインにおいては、ｄ＝２０μｍ（図の３３２）およびｈ＝３０μｍ（図の３３４）であった。
【００１７】
図４は、本発明の一実施態様による磁界プローブ２２０によって測定された、ＬＳＩ回路パッケージの内側４２２およびＬＳＩ回路パッケージの外側４１６に関する磁界および容量結合に起因する誘導電圧４１４を、ｍＶを単位として、測定高ｈ４１２との関係において表している。直線４１０は、ＬＳＩ回路パッケージの外側４１６における磁界によって生じた誘導電圧４１４を示し、直線４２０は、ＬＳＩ回路パッケージの内側４２２において生じた誘導電圧４１４を示している。直線４２４は、ＬＳＩ回路パッケージの外側４１６およびＬＳＩ回路パッケージの内側４２２の両方に関して、容量結合によって磁界プローブ内に生じた誘導電圧４１４を示している。図４を参照すると、ＬＳＩ回路パッケージの外側４１６に関しては、結合容量に起因する誘導電圧（直線４２４）が、磁界に起因する誘導電圧（直線４１０）の約２０分の１であることがわかる。しかしながら、ＬＳＩ回路パッケージの内側４２２においては、結合容量に起因する誘導電圧（直線４２４）が磁界によって生じた誘導電圧（直線４２０）より大きい。このように、容量結合は、ＬＳＩ回路パッケージの内側４２２の磁界の測定において重大な問題を生じさせるだけである。
【００１８】
図４は、ＬＳＩ回路パッケージの外側４１６においては容量結合の影響が二次的であることを示しており、従来の磁界測定システムにおいてはそれが無視されている。つまり、回路ボード上の１ないしは複数のＬＳＩデバイスの磁界分布を測定することに関して、日本国出願第２０００−２０６１６３号に開示されているようなシステムを使用することから従来システムを超える重大な利点はまったく得られない。
【００１９】
本発明の一実施態様においては、磁界測定がＩＣの内側において実施され、ＩＣから磁気プローブまでの高さが、ＩＣパッケージ内側のＩＣの通電ライン間の距離と同位の大きさとなる。それに加えて、選択肢の１つとして磁気プローブが、ＩＣからの測定高とほぼ等しい寸法（たとえば長さおよび幅）を有する。単純化した、ｄ＝２０μｍとする例においては、ｈ＝約３０μｍとし、約３０μｍ×３０μｍの方形プローブを用いる。
【００２０】
図５は、図２を拡大した例に関する測定誘導電圧対距離の関係を表している。図２におけるライン２３０の断面が、図５においては、ラインの断面５２０および５２２によって示されている。図５のｘ軸は、図２の「ｘ」２２４に沿った距離の測定値である。磁界プローブによって測定された誘導電圧５１４は、ミリボルトを単位として垂直軸に表されている。図５は、図２における水平面２３１上のプローブ２２０およびライン２３０の１０倍拡大モデルである。つまりｄ＝（１０×２０）＝２００μｍであり、ｈ＝（１０×３０）＝３００μｍである。グラフ５１０は、磁界のみに起因する誘導電圧に関する理論曲線を示している。２つの断面５２０と５２２の間には、５２２において紙面奥側に向かって電流が流れ、５２０において紙面手前側に向かって電流が流れることからヌルが存在する。つまり、断面５２０と５２２の間の中心面において、各断面に起因する磁界の水平成分が相殺し合う。しかしながら、磁界プローブによる誘導電圧の測定値は、グラフ５３０によって示される。グラフ５３０は、磁界だけでなく電界にも起因する誘導電圧を示している。
【００２１】
図６〜９は、本発明の磁界プローブ２２０が有効に機能する理由を示している。ここでは、磁界プローブの一実施態様を示しているが、誘導電圧測定から電界の影響を除去するために同じコンセプトを使用する任意の磁界測定デバイスについても本発明の範囲に含まれる。
【００２２】
図６は、本発明の一実施態様の、磁界のみに起因する誘導電圧ＶＨ６３２を測定する磁界プローブ６２２を示している。ＡＣ（またはノイズ）電圧源ＶＳ６１２から電流ｉ６１６が到来し、この電流ｉ６１６は、プローブ６２２内に電流６３０を誘導する磁界Ｈ６２０を有する。ここで、電圧源ＶＳ６１２は変動電圧であり、バイアス電圧があるとしても、それが示されていない点に注意されたい。誘導電流６３０は、磁界プローブ６２２内をプラス側端子６２４からマイナス側端子６２６に向かって流れる。磁界Ｈ６２０に起因する誘導電圧は、ＶＨ６３２として与えられる。この電圧ＶＨは、平均または平方自乗平均（ｒｍｓ）電圧とすることができる。
【００２３】
図７は、本発明の一実施態様の、電流ｉ６１６の電界のみに起因する磁界プローブ６２２内における誘導電圧ＶＣを示している。電界は、結合容量Ｃ６３０によってモデリングされ、図には２つの誘導電流６３２および６３６が示されている。誘導電流６３２は、電圧源ＶＳ６１２から結合容量Ｃ６３０を介して磁界プローブ６２２の端子６２４に向かって流れ、誘導電圧ＶＣ６４４をもたらす。一方、第２の誘導電流６３６は、電圧源ＶＳ６１２から結合容量Ｃ６３０を介して磁界プローブ６２２の端子６２６に向かって流れ、誘導電圧ＶＣ６４０をもたらす。誘導電圧ＶＣ６４４（または６４０）は、端子６２４（または６２６）からグラウンド６４２（または６３８）に電圧計を接続することによって測定することができる。この電圧ＶＣ６４０は、符号を逆にした電圧ＶＣ６４４と等しくなる。電圧ＶＣは、平均または平方自乗平均（ｒｍｓ）電圧とすることができる。
【００２４】
図８は、本発明の一実施態様の磁界プローブ６２２を用いて測定される誘導電圧ＶＰ８１０を示している。端子６２４をプラス側端子とし、端子６２６がグラウンドに接続されたＶＰ８１０は、磁界Ｈ６２０に起因する誘導電圧ＶＨ６３２と、結合容量Ｃ６３０および誘導電流６３６に起因する誘導電圧ＶＣ６４０を加えた電圧に等しい。誘導電流６３２が存在しないことから、誘導電圧ＶＣ６４４も存在しない。つまり、
ＶＰ＝ＶＨ＋ＶＣ                  （式１）
【００２５】
図９は、本発明の一実施態様の磁界プローブ６２２を用いて測定される誘導電圧ＶＮ９１０を示している。端子６２６をプラス側端子とし、端子６２４がグラウンドに接続されたＶN９１０は、磁界Ｈ６２０に起因する誘導電圧ＶＨ６４１に等しい。グラウンド６４２を基準にすると、ＶＨ６４０が、結合容量Ｃ６３０および誘導電流６３２に起因する誘導電圧ＶＣ６４４から減じられる。誘導電流６３６が存在しないことから、誘導電圧ＶＣ６４０も存在しない。つまり、
ＶＮ＝（−ＶＨ）＋ＶＣ            （式２）
ここで式２を式１から引くと、
0003812372.tif 000002
つまり、
ＶＨ＝（ＶＰ−ＶＮ）／２          （式４）
を得る。
【００２６】
図１０は、本発明の一実施態様における磁界プローブ・システムの一例を示している。この磁界プローブ・システムは、コイルまたはループ１０１０、スイッチ１０３０、グラウンド１０３２に対する接続、および電圧計１０３４に対する接続を含んでいる。スイッチ１０３０は、たとえば電圧計１０３４を端子１０４０に、グラウンド１０３２を端子１０４２にそれぞれ接続し（スイッチ・ポジションＡ）、あるいはそれに代えて電圧計１０３４を端子１０４２に、グラウンド１０３２を端子１０４０にそれぞれ接続する（スイッチ・ポジションＢ）クロスバ・スイッチとする。最初に、たとえばクロスバ・スイッチ１０３０をポジションＡに設定してコイル１０１０を使用し、誘導電圧、たとえばそれをＶＰとするが、それを、電圧計１０３４を介して測定してコンピュータ（図示せず）のメモリ内にストアする。次にコイル１０１０のポジションを動かさずに、クロスバ・スイッチ１０３０をポジションＢに設定し（そのコントロールもコンピュータによってなされる）、たとえばＶＮとする誘導電圧を再び測定してコンピュータのメモリ内にまたストアする。これにより、コンピュータのプロセッサによって簡単なプログラムを実行すれば、ＶＰおよびＶＮを読み取り、上記の式４を使用してＶＨを計算することができる。
【００２７】
図１１は、磁気プローブ・システム構成の別の実施態様を示している。プローブ２１０１は、たとえばインダクション・コイルまたはループであり、各エンド・ポイントにおいてスイッチ２１０４Ａおよび２１０４Ｂに接続されている。スイッチ２１０４Ａおよび２１０４Ｂは、一方の出力が終端抵抗２１０５Ａおよび２１０５Ｂおよびグラウンドに接続されており、他方の出力が互いに接続され、さらにそれからケーブルまたはネットワーク２１０３に接続されている。スイッチ２１０４Ａおよび２１０４Ｂは、コンピュータ２１０８によってコントロールされ（コントロール・ラインは図示されていない）、コンピュータは、スイッチ２１０４Ａをその終端抵抗２１０５Ａに、かつスイッチ２１０４Ｂをケーブルまたはネットワーク２１０３にそれぞれ接続するか、あるいはその逆を行う。スイッチ２１０４Ａおよび２１０４Ｂは、ケーブルまたはネットワーク２１０３を介して測定デバイス２１０６、たとえば電圧計またはディジタル・スコープに接続される。測定デバイス２１０６は、プローブ２１０１内に誘導された電圧を測定する。測定デバイス２１０６は、その測定値をコンピュータ２１０８、たとえばＰＣまたはワークステーションに渡し、そこで磁界の計算が行われる。図１１に示したシステムは、図１０に示したシステムと類似に機能する。
【００２８】
図１２は、本発明の一実施態様においてＩＣ２１０（たとえば、図４に示したＬＳＩ回路の内側４２２）の磁界分布をプロットするために磁界プローブ１０５０の動きをガイドするｘ‐ｙグリッドを示している。その目的は、図１における磁界分布１１４に類似の磁界分布を獲得することにあるが、ＩＣ２１０からの高さｈは、図１に示したようにパッケージ１１０の上方１０００μｍではなく、３０μｍ台とする。図１２は、ｘ１０５２およびｙ１０５４のグリッドを示しており、それにおいては、磁界Ｈのｘ成分およびｙ成分を測定するために図１０に示したものと類似の磁界プローブ１０５０（またはプローブ１０５０を９０度回転させた１０５３）の移動が行なわれる。これらの２つの成分は、図２に示した２３１のような水平面内における磁界Ｈのベクトル成分を構成する数学的な基底を表す。別の実施態様においては、このほかの任意の独立した２つのベクトルを基底として使用し、それに合わせてグリッドを適正に修正することもできる。まず、ライン１０６６と平行な姿勢で図示されているプローブ１０５３を、１０６６から開始し、１０６８、１０７０、１０７２、１０７４、等々と続くｙ成分パスに沿って移動するが、それにおいてプローブ１０５３は、グリッドライン１０６６、１０７０、および１０７４と平行になる。グリッド・ライン１０６８および１０７２上においては、プローブ１０５３が測定を行わない。測定は、ｘライン１０５２とｙライン１０５４の交点において即ち各グリッドポイントにおいて行い、誘導電圧の２つの測定値、すなわちＶＰおよびＶＮを取り込む。また、各グリッド・ポイントにおいて、磁界のｘ成分ベクトルＨｘに関してＶＨを計算するが、それにおいてＨのｘ成分ベクトルは、ＶＨに比例する。次にｙ成分Ｈｙを測定するために、プローブ１０５３を９０度回転させて、たとえばプローブ１０５０の姿勢にして、１０５６、１０６０（１０５８を経由）、および１０６４（１０６２を経由）、等々と続くパスと平行に、かつそれに沿って移動させる。この場合にも、各グリッド・ポイントにおいて誘導電圧の２つの測定値、すなわちＶＰおよびＶＮを取り込み、磁界Ｈのｙ成分ベクトルのＶＨを計算するが、それにおいてＨのｙ成分ベクトルは、ＶＨに比例する。最後に、それぞれのグリッド・ポイントごとに、ｘ成分ベクトルとｙ成分ベクトルを合成してそのグリッド・ポイントにおける磁界を求める。このようにして、回路自体に近接したＩＣ回路に関する磁界分布が測定される。これらの計算にはコンピュータが使用され、ディスプレイ上に磁界をグラフィカルにプロットすることができる。別の実施態様においては、まずプローブ１０５０をｘ軸に沿って移動し、その後それを９０度回転して（プローブ１０５３）ｙ軸に沿って移動する。また別の実施態様においては、プローブ１０５０をまずｘ軸１０５２に沿って移動し、次にそれを９０度回転して、再びｘ軸１０５２上の同じパスに沿って移動する。さらに別の実施態様においては、複数のプローブを備え、たとえばプローブ１０５０をｘ軸１０５２に沿って移動し、それと同時にプローブ１０５３をｙ軸１０５４に沿って移動する。
【００２９】
図１３に、本発明の一実施態様においてＩＣの上方のグリッド・ポイントの磁界を測定するための、簡略化したフローチャートを示している。これらのステップまたは機能は、プロセッサおよびメモリを有するコンピュータ上においてソフトウエアを使用することによって実行することができる。ステップ１０８０においては、前述の図１２によって与えられるパターンに従って、磁界プローブ１０５０をポジション（ｘ，ｙ）に移動する。そこにおいて、電圧計１０３４を使用してＶＰを測定し、その結果をコンピュータのメモリにストアする（ステップ１０８２）。続いてコンピュータのコントロールの下にクロスバ・スイッチ１０３０をトグルし、つまり切り替えて（ステップ１０８４）、次に電圧計１０３４の使用によりＶＮを測定し、その結果をコンピュータのメモリにストアする（ステップ１０８６）。次にコンピュータは、式４を使用してＶＨを計算し、この値を、プローブ・ポジション（ｘ，ｙ）における磁界、すなわち、図１２に示されるようなパスのいずれの上にプローブ１０５０があるかによって、ｘ方向またはｙ方向のうちのいずれかに関する磁界によって誘導された電圧としてストアする（ステップ１０８８）。その次のステップ１０９０はオプションであり、クロスバ・スイッチ１０３０をスイッチバッグ又はトグル、すなわちオリジナルのポジションに戻す。その後コンピュータは、図１２を参照して説明した手順に従ってプローブを次のグリッド・ポジションに移動し、上記のプロセスを繰り返す（ステップ１０８０）。別の実施態様においては、ステップ１０９０が省略されて、ステップ１０８０から１０８８までのステップを繰り返すとき、１回ごとにステップ１０８２と１０８６が交番される。これは、たとえば次の繰り返しにおいて、まずＶＮを測定し、それに続いてＶＰを測定するために行なわれる。したがって、そのまた次の繰り返しにおいては、まずＶＰを測定し、それに続いてＶＮを測定するという形で続けられる。ＶＨのｘ成分およびｙ成分の計算がすべて完了すると、前述のようにこのグリッドに関する磁界の分布を測定することができる。
【００３０】
図１４は、本発明の一実施態様の磁界プローブ（図１０と類似のプローブ）によって測定された誘導電圧１１１６を水平距離ｘ１１１４に関して示したグラフである。図示されているグラフは、図２の１０倍（１０×）拡大モデルに関するものである；すなわち、（ｄ＝２０μｍ、ｈ＝３０μｍではなく）ｄ＝２００μｍ、ｈ＝３００μｍである。拡大モデルは、テストの簡略化のためにのみ使用され、結果は、実際のサイズの磁気プローブの場合と実質的に同じである。グラフ１１１０は、誘導電圧ＶＰに関する測定値を示しており、グラフ１１１２は、誘導電圧ＶＮに関する測定値を示している。これらの差、すなわち（ＶＰ−ＶＮ）を求めることにより、結果のグラフ１１４０が得られ、これは前述の式４によって得られる値の２倍、すなわち２×ＶＨに対応する計算値である。ここに併記されている２つのグラフは、理論的に求めた磁界に関するものであり、それぞれ理論値をプラス１０パーセントしたグラフ１１３０および、理論値をマイナス１０パーセントしたグラフ１１３２である。計算値（２×ＶＨ）１１４０は、これら２つの理論的なグラフ１１３０および１１３２の間に挟まれていることから、磁界単独の理論的な値に１０パーセントのマージンを伴って一致していると言うことができる。
【００３１】
本発明の別の実施態様においては、コンピュータ記録媒体に記録された、電子回路を有する半導体の磁界分布を決定（測定）するためのコンピュータ・プログラムが提供される。このコンピュータ・プログラムは、前記電子回路の電磁界によって測定回路内に誘導された第１の電圧を決定（測定）するためのコードを含み、それにおいて前記測定回路は、前記第１の電圧を決定（測定）するために使用されるとき、第１のエンドをグラウンドに結合し、第２のエンドを電圧測定デバイスに結合するものとし；かつ、前記電子回路の電磁界によって前記測定回路内に誘導された第２の電圧を決定（測定）するためのコードを含み、それにおいて前記測定回路は、前記第２の電圧を決定（測定）するために使用されるとき、前記第１のエンドを前記電圧測定デバイスに結合し、第２のエンドをグラウンドに結合するものとし；かつ、前記第１の誘導電圧と前記第２の誘導電圧の間における差を使用して磁界誘導電圧を計算するためのコードを含み、それにおいて前記測定回路における磁界は、前記磁界誘導電圧に比例するものとする。
【００３２】
さらに別の実施態様は、コンピュータ記録媒体に記録された、集積回路の近傍の位置における磁界を決定（測定）するためのコンピュータ・プログラムある。このコンピュータ・プログラムは、前記位置において、磁界および電界に起因する第１の誘導電圧に関する第１の測定を行うためのコードを含み；かつ、前記位置において、前記磁界および前記電界に起因する第２の誘導電圧に関する第２の測定を行うためのコードを含み、それにおいて前記第２の測定は、前記磁界に起因する前記第２の誘導電圧の第１の部分が、前記磁界に起因する前記第１の誘導電圧の第２の部分と大きさにおいて同じであるが符号が逆になり、前記電界に起因する前記第２の誘導電圧の第３の部分は、前記電界に起因する前記第１の誘導電圧の第４の部分と等しくなるように行なわれるものとし；かつ、前記第１の測定値から前記第２の測定値を減じて、前記位置における前記磁界に比例する結果を求めるためのコードを含む。
【００３３】
具体的なハードウエアおよびソフトウエアに関連して上記機能の説明を一般的に行ってきたが、本発明がそれよりはるかに広い適用範囲を有することを理解されよう。たとえば、ソフトウエア機能をさらに結合し、あるいは逆に分割することさえも可能である。同様にハードウエア機能についても同様であり、さらに結合し、あるいは逆に分割することができる。ソフトウエア機能をハードウエアに置き換えて実装すること、あるいはハードウエアとソフトウエアの組み合わせにより実装することも可能である。同様にソフトウエア内において、あるいはハードウエアとソフトウエアの組み合わせにおいてハードウエア機能を実装することもできる。このように応用に応じて、任意数の異なる組み合わせに発展し得る。
【００３４】
本発明の各種修正ならびに変更が可能である。したがって、具体的に説明していない部分については、本発明が付随する特許請求の範囲内において実施され得ると解釈されるべきである。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、ＩＣパッケージを伴わないＩＣも含めたＩＣパッケージ内側の集積回路の磁界分布を正確に測定するための磁界測定方法および磁界測定装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】集積回路（ＩＣ）、たとえば大規模集積回路（ＬＳＩ）を有するパッケージの磁界分布の一例を示している。
【図２】回路から測定値を取り出すための本発明の一実施態様における磁気プローブを示している。
【図３】分解能距離ｄが与えられたとき、それに対して必要となる測定高ｈに関する曲線を示している。
【図４】本発明の一実施態様による磁界プローブによって測定された、ＬＳＩの内側およびＬＳＩの外側に関する磁界および容量結合に起因する誘導電圧を、ｍＶを単位として、測定高ｈとの関係において表している。
【図５】図２を拡大した例に関する測定誘導電圧対距離の関係を表している。
【図６】本発明の一実施態様の、磁界のみに起因する誘導電圧ＶＨを測定する磁界プローブを示している。
【図７】本発明の一実施態様の、電流の電界のみに起因する磁界プローブ内における誘導電圧ＶＣを示している。
【図８】本発明の一実施態様の磁界プローブを用いて測定される誘導電圧ＶＰを示している。
【図９】本発明の一実施態様の磁界プローブを用いて測定される誘導電圧ＶＮを示している。
【図１０】本発明の一実施態様における磁界プローブの一例を示している。
【図１１】磁気プローブ・システム構成の別の実施態様を示している。
【図１２】本発明の一実施態様においてＩＣの磁界分布をプロットするために磁界プローブの動きをガイドするｘ‐ｙグリッドを示している。
【図１３】本発明の一実施態様においてＩＣの上方のグリッド・ポイントの磁界を決定するための、簡略化したフローチャートを示している。
【図１４】本発明の一実施態様の磁界プローブによって測定された誘導電圧を水平距離ｘに関して示したグラフである。
【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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【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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