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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Zeitgenerator zum Erzeugen
eines Zeitsignals, das sich aus der Verzögerung eines Bezugssignals um
eine vorbestimmte Zeit ergibt, eine Halbleiter-Prüfvorrichtung
und ein Zeiterzeugungsverfahren. Insbesondere bezieht sich die vorliegende
Erfindung auf einen Zeitgenerator zum Messen des Betrages der Verzögerung des
Bezugssignals mit hoher Genauigkeit und zum Steuern des Betrages
der Verzögerung,
eine Halbleiter-Prüfvorrichtung
und ein Zeiterzeugungsverfahren. Zusätzlich bezieht sich die vorliegende
Anmeldung auf eine Japanische Patentanmeldung Nr. 2001-326500, die am 24.
Oktober 2001 eingereicht wurde und deren Inhalt, falls anwendbar,
hier einbezogen wird.
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STAND DER
TECHNIK
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1 zeigt einen herkömmlichen
Zeitgenerator 100. Der Zeitgenerator 100 enthält eine
Bezugssignal-Erzeugungseinheit 10,
eine Auswahleinheit 12, eine variable Verzögerungsschaltungseinheit 14, eine
Steuereinheit 16, eine Wellenform-Einstellschaltung 32 und
einen Frequenzzähler 18.
Der Zeitgenerator 100 wird in einer Halbleiter-Prüfvorrichtung
verwendet, die eine Halbleitervorrichtung prüft.
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Die
Bezugssignal-Erzeugungseinheit 10 erzeugt und liefert ein
Bezugssignal mit einer vorbestimmten Frequenz zu der Auswahleinheit 12 und
der Steuereinheit 16. Die Bezugssignal-Erzeugungseinheit 10 liefert
das Bezugssignal auch zu anderen Teil der Halbleiter-Prüfvorrichtung,
wenn der Zeitgenerator 100 in der Halbleiter-Prüfvorrichtung
verwendet wird. Die Auswahleinheit 12 wählt entweder das von der Bezugssignal-Erzeugungseinheit 12 gelieferte Bezugssignal
oder das von der Wellenform-Einstellschaltung 32 ausgegebene
Signal aus und gibt es zu der variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14 aus. Die
variable Verzögerungsschaltungseinheit 14 verzögert das
von der Auswahleinheit 12 ausgewählte Signal um eine vorbestimmte
Zeit und gibt dieses aus. Die Steuereinheit 16 steuert
den Betrag der Verzögerung
der variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14.
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Der
Zeitgenerator 100 prüft,
ob der erste Betrag der Verzögerung
der variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14 ein
gewünschter
Betrag der Verzögerung
ist oder nicht. Wie in 1 gezeigt
ist, wird ein Startimpuls in den Zeitgenerator 100 eingegeben.
Die Auswahleinheit 12 wählt
eine Route B aus, und eine Schleife wird gebildet, entlang der das Ausgangssig nal
der variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14 zu
dem Eingang der variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14 zurückgeführt wird.
Der Startimpuls zirkuliert in der gebildeten Schleife. Der Startimpuls
wird durch die variable Verzögerungsschaltungseinheit
um einen vorbestimmten Betrag verzögert, wann immer er die Schleife
durchläuft.
Mit anderen Worten, ein oszillierendes Signal wird erzeugt, dessen
Periode angenähert
gleich dem Betrag der Verzögerung
der variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14 ist.
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Der
herkömmliche
Zeitgenerator 100 kann den Betrag der Verzögerung der
variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14 durch
Messen der Frequenz des oszillierenden Signals der Schleife berechnen.
Der Frequenzzähler 18 ist
ein Zähler,
der die Anzahl der Umläufe
des oszillierenden Signals in der Schleife misst. Die Frequenz des
Signals der Rückkopplungsschleife,
d.h., der Betrag der Verzögerung
der variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14 wird
berechnet auf der Grundlage der von dem Frequenzzähler 18 gemessenen
Anzahl der Umläufe.
Die Steuereinheit 16 steuert den Betrag der Verzögerung der
variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14 auf
der Grundlage des berechneten Betrages der Verzögerung so, dass er gleich einem
gewünschten
Betrag der Verzögerung
ist.
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Da
es im Allgemeinen erforderlich ist, den Betrag der Verzögerung der
variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14 dem
gewünschten
Betrag der Verzögerung
genau anzupassen, wird die Oszillationsperiode der Schleife in Abhängigkeit
von einem Verzögerungseinstellwert
der variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14 berechnet,
während
der Verzögerungseinstellwert
geändert
wird. Die Steuereinheit 16 steuert den Betrag der Verzögerung der variablen
Verzögerungsschaltungs einheit 14,
damit ein erwarteter Wert des Betrages der Verzögerungsänderung als Antwort auf die Änderung
des Verzögerungseinstellwertes
dem Betrag der Änderung
der Oszillationsperiode angepasst wird. Demgemäß kann die Verzögerungszeit,
die als eine konstante Versetzung existiert, z.B. die Verzögerungszeit
einer Schaltung mit Ausnahme der variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14 durch
Berechnung beseitigt werden. Jedoch wird für die Beschreibung der Betrag
der Versetzungsverzögerung
der Schleife nachfolgend als null betrachtet.
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Nachdem
der Betrag der Verzögerung
der variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14 eingestellt
ist, wählt
die Auswahleinheit 12 eine Route A aus und gibt das von
der Bezugssignal-Erzeugungseinheit 10 erzeugte Bezugssignal
in die variable Verzögerungsschaltungseinheit 14 ein.
Die variable Verzögerungsschaltungseinheit 14 verzögert das
eingegebene Bezugssignal um den eingestellten Betrag der Verzögerung und
gibt dieses aus.
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Bei
dem herkömmlichen
Zeitgenerator 100 beeinträchtigt jedoch das Rauschen
des zu den anderen Teilen gelieferten Bezugssignals das Oszillationssignal
der Schleife, da, wenn die Bezugssignal-Erzeugungseinheit 10 in
der Halbleiter-Prüfvorrichtung
verwendet wird, das Bezugssignal auch selbst zu den anderen Teilen
geliefert wird. Daher ist es schwierig, die Frequenz des oszillierenden
Signals der Schleife mit hoher Genauigkeit zu messen. Wenn z.B.
die Periode des Bezugssignals durch einen Wert gegeben wird, der
nahe dem Betrag der Verzögerung
der variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14 ist,
wird die Periode des Signals der Rückkopplungsschleife des Zeitgenerators 100 gleich
der Periode des Bezugssignals. Mit anderen Worten, dies ist eine
Absorptionserscheinung. Nachfolgend wird die Absorptionserscheinung
beschrieben.
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Die 2(a) bis 2(e) zeigen die Absorptionserscheinung.
Das in 2(a) gezeigte,
von dem Bezugssignalgenerator erzeugte Bezugssignal ist ein Rechteckwellensignal
mit der Periode T1. Die Periode T1 ist etwas kleiner als der Betrag T2 der Verzögerung der variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14.
Das durch das in 2(a) gezeigte
Bezugssignal bewirkte, in 2(b) gezeigte
Rauschen überlappt das
oszillierende Signal der Schleife.
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Das
durch den zu der Schleife gelieferten Startimpuls bewirkte oszillierende
Signal hat, wenn die Wirkung des Rauschens vernachlässigt wird,
wie in 2(c) gezeigt
ist, eine Periode, die angenähert gleich
dem Betrag T2 der Verzögerung der variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14 ist.
D.h., die Messung der Periode des in 2(c) gezeigten
oszillierenden Signals ermöglicht
die Berechnung des Betrags T2 der Verzögerung der
variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14.
Es ist jedoch selbstverständlich,
dass aufgrund der Wirkung des in 2(b) gezeigten
Rauschens die Periode der Schleife einen Wert hat, der sich von
dem Betrag T2 der Verzögerung der variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14 unterscheidet.
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2(d) zeigt das in 2(c) gezeigte oszillierende
Signal in der Schleife mit dem überlappten Rauschen
nach 2(b). Zuerst wird
der als die Rechteckwelle 22c in 2(c) gezeigte Startimpuls zu dem Zeitgenerator 100 geführt. Der
Startimpuls ist mit einer der Rechteckwellen des Bezugssignals synchronisiert.
Die Rechteckwelle 22d ergibt sich aus der Überlappung
des Rauschens und der Rechteckwelle 22c durch den Startimpuls.
Die Rechteckwelle 22d wird durch die Wellenform-Einstellvorrichtung 32 eingestellt
und über
die Auswahleinheit 12 in die variable Verzögerungsschaltungseinheit 14 eingegeben.
Die eingestellte Recheckwelle 22d wird um eine vorbestimmte
Zeit durch die variable Verzögerungsschaltungseinheit 14 verzögert und
wird die durch das Rauschen überlappte
rechteckige Welle 24d in 2(b).
Wenn die Periode der Rechteckwelle 22d und 24d gleich
T3 ist, sollte die Periode T3 gleich
dem Betrag T2 der Verzögerung der variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14 sein,
aber sie kann es nicht sein aufgrund des überlappenden Rauschens. In
diesem Fall wird, da die Periode T1 des
Rauschens etwas kleiner als der Betrag der Verzögerung der variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14 ist,
diese ein Wert nahe der Periode T1, d.h.,
T2-α.
Die Rechteckwelle 24d wird durch die Wellenform-Einstellvorrichtung 32 eingestellt
und wird die in 24e gezeigte Rechteckwelle 24e. 2(e) zeigt das Signal, das
sich aus der Einstellung des in 2(d) gezeigten
Signals ergibt. Die Rechteckwelle 24e wird durch die variable
Verzögerungsschaltungseinheit 14 verzögert und
wird die Rechteckwelle 26d, der das Rauschen überlagert
ist. Die Rechteckwelle 26d ist das Signal, das sich aus
der Verzögerung
nicht der Rechteckwelle 24c, sondern der Rechteckwelle 24e durch
die variable Verzögerungsschaltungseinheit 14 ergibt.
Zusätzlich
wird, obgleich die Rechteckwelle 26d das Signal ist, das
sich durch die Verzögerung der
Rechteckwelle 24e um den Betrag T2 der
Verzögerung
der variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14 ergibt,
der Betrag der Verzögerung
ein Wert, der aufgrund der Wirkung des Rauschens weit näher an T1
als T2-α ist.
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Durch
Wiederholen der vorgenannten Schleife wird die Periode des oszillierenden
Signals nahe der Periode des Bezugssignals. Nach Wiederholungen
in vorbestimmter Anzahl erreicht die Periode des oszillierenden
Signals einen Gleichgewichtszustand. Mit anderen Worten, wenn die
Periode des Bezugssignals durch einen Wert nahe dem Betrag der Verzögerung der
variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14 gegeben
und konstant ist, wird die Wirkung des durch das Bezugssignal bewirkten
Rauschens auf die Periode des oszillierenden Signals akkumuliert,
bis die Periode des oszillierenden Signals den Gleichgewichtszustand
erreicht. Da die Periode des Bezugssignals und der Betrag der Verzögerung der
variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14 einander
nahe Werte sind, fährt
die Periode des oszillierenden Signals, das den Gleichgewichtszustand
erreicht hat, fort, die Wirkung des durch das Bezugssignal bewirkten
Rauschens zu empfangen und dieselbe Periode wie die des Bezugssignals
anzunehmen. Die Periode des oszillierenden Signals, das den Gleichgewichtszustand
erreicht hat, wird angenähert gleich
der Periode des Bezugssignals. Demgemäß tritt ein Fehler auf zwischen
der Periode des oszillierenden Signals und dem Betrag der Verzögerung der variablen
Verzögerungsschaltungseinheit 14,
und somit ist es schwierig, den Betrag T2 der
Verzögerung der
variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14 mit hoher
Genauigkeit zu berechnen. Daher ist es schwierig, den Betrag der
Verzögerung
der variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14 mit
hoher Genauigkeit zu steuern. Zusätzlich ist es schwierig, eine Halbleitervorrichtung
mit hoher Genauigkeit zu prüfen,
wenn der Zeitgenerator 100 in der Halbleiter-Prüfvorrichtung
verwendet wird.
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Demgemäß ist es
eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Zeitgenerator, eine
Halbleiter- Prüfvorrichtung
und ein Zeiterzeugungsverfahren anzugebend, welche in der Lage sind,
die obigen Nachteile des Standes der Technik zu überwinden. Die obige und andere
Aufgaben können
gelöst
werden durch in den unabhängigen
Ansprüchen
beschriebene Kombinationen. Die abhängigen Ansprüche definieren
weitere vorteilhafte und beispielhafte Kombinationen der vorliegenden
Erfindung.
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OFFENBARUNG
DER ERFINDUNG
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Um
die vorgenannten Probleme zu lösen, enthält gemäß dem ersten
Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Zeitgenerator zum Erzeugen
eines Zeitsignals durch Verzögern
eines Bezugssignals um eine vorbestimmte Zeit eine Bezugssignal-Erzeugungseinheit
zum Erzeugen des Bezugssignals mit einer vorbestimmten Frequenz,
eine Modulationseinheit zum Modulieren der Frequenz des von der
Bezugssignal-Erzeugungseinheit erzeugten Bezugssignals, eine variable
Verzögerungsschaltungseinheit zum
Empfangen des Bezugssignals und zum Ausgeben des Zeitsignals, das
sich aus der Verzögerung des
Bezugssignals um eine vorbestimmte Zeit ergibt, und eine Verzögerungsbetrag-Messeinheit
zum Messen des Betrages der Verzögerung
der variablen Verzögerungsschaltungseinheit.
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Die
Bezugssignal-Erzeugungseinheit kann das Bezugssignal zu einer Schaltung
enthaltend die variable Verzögerungsschaltungseinheit
liefern.
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Die
Modulationseinheit kann das Modulieren der Frequenz des Bezugssignals
während
einer vorbestimmten Zeit fortsetzen.
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Der
Zeitgenerator kann weiterhin eine Steuereinheit enthalten zum Steuern
des Betrags der Verzögerung
der variablen Verzögerungsschaltungseinheit
auf der Grundlage des von der Verzögerungsbetrags-Messeinheit
gemessenen Betrags der Verzögerung.
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Die
Verzögerungsbetrags-Messeinheit
kann eine Signalrückkopplungseinheit
für die
Zurückführung des
Zeitsignals zu einem Eingang der variablen Verzögerungsschaltungseinheit enthalten,
und die Verzögerungsbetrags-Messeinheit
kann eine Frequenz eines oszillierenden Signals, das oszilliert
aufgrund der Rückführung des
Zeitsignals zu der variablen Verzögerungsschaltungseinheit durch
die Signalrückkopplungseinheit,
messen und den Betrag der Verzögerung
der variablen Verzögerungsschaltungseinheit
auf der Grundlage der gemessenen Frequenz des oszillierenden Signals
berechnen.
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Die
Modulationseinheit kann enthalten: einen Phasenkomparator zum Empfangen
von zwei Signalen und zum Ausgeben eines Phasendifferenzsignals
mit einem Spannungswert auf der Grundlage einer Frequenzdifferenz
zwischen den beiden Signalen, eine Überlagerungseinheit zum Überlagern
eines Modulationssignals über
das Phasendifferenzsignal, einen spannungsgesteuerten Oszillator
mit variabler Frequenz zum Empfangen des durch das Modulationssignale überlagerten
Phasendifferenzsignals und zum Ausgeben eines Ausgangssignals, dessen
Frequenz im Verhältnis
zu dem Spannungswert des Phasendifferenzsignals zunimmt oder abnimmt,
und einen Frequenzteiler zum Zurückführen einer
Periode des Ausgangssignals multipliziert mit einer ganzen Zahl
zu einem ersten Eingang des Phasenkomparators, und das Bezugssignal
kann an einem zweiten Eingang des Phasenkomparators eingegeben werden.
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Die Überlagerungseinheit
kann das Modulationssignal, dessen Spannungswert fortfährt, sich während einer
vorbestimmten Zeit zu ändern, über das
Phasendifferenzsignal überlagern.
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Gemäß dem zweiten
Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Prüfvorrichtung zum Prüfen einer
Halbleitervorrichtung eine Mustererzeugungseinheit zum Erzeugen
eines Bezugssignals mit einer vorbestimmten Frequenz und eines Prüfsignals für die Prüfung der
Halbleitervorrichtung, einen Zeitgenerator zum Empfangen des Bezugssignals
und zum Ausgeben eines Zeitsignals, das sich durch die Verzögerung des
Bezugssignals um eine vorbestimmte Zeit ergibt, eine Wellenform-Einstellvorrichtung
zum Empfangen des Prüfsignals
und des Zeitsignals und zum Liefern eines eingestellten Signals, das
sich aus der Verzögerung
des Prüfsignals
auf der Grundlage des Zeitsignals ergibt, zu der Halbleitervorrichtung,
und eine Beurteilungseinheit zum Empfangen eines Ausgangssignals
von der Halbleitervorrichtung als Antwort auf das eingestellte Signal
und zum Beurteilen der Qualität
der Halbleitervorrichtung auf der Grundlage des Ausgangssignals,
worin der Zeitgenerator enthält:
eine Modulationseinheit zum Modulieren der Frequenz des von der
Mustererzeugungseinheit erzeugten Bezugssignals, eine variable Verzögerungsschaltungseinheit
zum Empfang des Bezugssignals und zum Ausgeben des Zeitsignals, das
sich durch Verzögerung
des Bezugssignals um eine vorbestimmte Zeit ergibt, und eine Verzögerungsbetrags-Messeinheit
zum Messen des Betrags der Verzögerung
der variablen Verzögerungsschaltungseinheit.
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Gemäß dem dritten
Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält ein Zeiterzeugungsverfahren
zum Erzeugen eines Zeitsignals, das sich aus der Verzögerung eines Bezugssignals
um eine vorbestimmte Zeit ergibt, einen Modulationsschritt zum Modulieren einer
Frequenz des Bezugssignals, einen Verzögerungsschritt zum Empfangen
des Bezugssignals und zum Ausgeben des Zeitsignals, das sich aus
der Verzögerung
des Bezugssignals um eine vorbestimmte Zeit ergibt, und einen Verzögerungsbetrags-Messschritt
zum Messen des Betrags der Verzögerung des
Verzögerungsschritts.
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Das
Zeiterzeugungsverfahren kann weiterhin einen Steuerschritt zum Steuern
des Betrags der Verzögerung
des Verzögerungsschritts
auf der Grundlage des in dem Verzögerungsbetrags-Messschritt
gemessenen Betrags der Verzögerung
enthalten.
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Der
Verzögerungsbetrags-Messschritt
kann einen Signalrückführungsschritt
zum Zurückführen des
Zeitsignals zu einem Eingang mit Bezug auf den Verzögerungsschritt
enthalten, und in dem Verzögerungsbetrags-Messschritt kann
eine Frequenz eines oszillierenden Signals, das oszilliert, weil
das Zeitsignal zu dem Eingang mit Bezug auf den Verzögerungsschritt
in dem Signalrückführungsschritt
zurückgeführt wird,
gemessen werden, und der Betrag der Verzögerung des Verzögerungsschritts
kann berechnet werden auf der Grundlage der gemessenen Frequenz
des oszillierenden Signals.
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Die
Zusammenfassung der Erfindung beschreibt nicht notwendigerweise
alle erforderlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende
Erfindung kann auch eine Unterkombination der vorstehend beschriebenen
Merkmale sein.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 zeigt ein Beispiel der
Konfiguration eines herkömmlichen
Zeitgenerators 100.
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2 zeigt die Absorptionserscheinung
bei dem herkömmlichen
Zeitgenerator 100.
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2(a) zeigt ein Beispiel
eines Bezugssignals.
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2(b) zeigt ein Beispiel
eines Rauschens.
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2(c) zeigt ein Beispiel
eines oszillierenden Signals, wobei die Wirkung des Rauschens vernachlässigt ist.
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2(d) zeigt ein Beispiel
für das
oszillierende Signal, das durch das Rauschen beeinträchtigt.
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2(e) zeigt ein Beispiel
eines eingestellten oszillierenden Signals.
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3 zeigt ein Beispiel für die Konfiguration eines
Zeitgenerators 200 nach dieser Erfindung.
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4 zeigt ein Beispiel für die Periode
eines oszillierenden Signals, das von dem Zeitgenerator 200 erzeugt
wurde.
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4(a) zeigt ein Beispiel
für ein
Bezugssignal.
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4(b) zeigt ein Beispiel
für ein
Rauschen.
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4(c) zeigt ein Beispiel
für ein
oszillierendes Signal, bei dem Wirkung des Rauschens vernachlässigt ist.
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4(d) zeigt ein Beispiel
für das
oszillierende Signal, das durch das Rauschen beeinträchtigt ist.
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4(e) zeigt ein Beispiel
für ein
eingestelltes oszillierendes Signal.
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5 zeigt ein Beispiel für die Konfiguration einer
Modulationseinheit 30.
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6 zeigt ein Beispiel für die Konfiguration einer
Halbleiter-Prüfvorrichtung 300.
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7 zeigt ein Flussdiagramm
eines Zeiterzeugungsverfahrens nach dieser Erfindung.
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BESTE ART
DER AUSFÜHRUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung wird nun auf der Grundlage der bevorzugten Ausführungsbeispiele
beschrieben, welche nicht den Bereich der vorliegenden Erfindung beschränken, sondern
die Erfindung veranschaulichen sollen. Alle Merkmale und deren Kombinationen,
die in den Ausführungsbeispielen
beschrieben sind, sind nicht notwendigerweise wesentlich für die Erfindung.
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3 zeigt ein Beispiel für die Konfiguration eines
Zeitgenerators 200 nach der vorliegenden Erfindung. Der
Zeitgenerator 200 enthält
eine Bezugssignal-Erzeugungseinheit 10,
eine Modulationseinheit 30, eine Steuereinheit 16,
eine Auswahleinheit 12, eine variable Verzögerungsschaltungseinheit 14 und
eine Verzögerungsbetrags-Messeinheit 40.
Die Bezugssignal-Erzeugungseinheit 10 erzeugt
das Bezugssignal mit einer vorbestimmten Frequenz. Das Bezugssignal
wird ü ber
die Modulationseinheit 30 in die Auswahleinheit 12 und
die Steuereinheit 16 eingegeben. Die Modulationseinheit 30 moduliert
die Frequenz des von der Bezugssignal-Erzeugungseinheit 10 erzeugten
Bezugssignals. Die Modulationseinheit 30 fährt vorzugsweise
mit der Modulation der Frequenz des Bezugssignals während einer
vorbestimmten Zeit fort. Die Modulationseinheit 30 liefert das
Bezugssignal mit modulierter Frequenz zu der Steuereinheit 16 und
der Auswahleinheit 12. Zusätzlich kann, wenn der Zeitgenerator 200 in
der Halbleiter-Prüfvorrichtung
verwendet wird, die Bezugssignal-Erzeugungseinheit 10 das
Bezugssignal über
die Modulationseinheit 30 zu anderen Schaltungen (nicht gezeigt),
die die variable Verzögerungsschaltungseinheit 14 enthalten,
liefern. Wenn z.B. der Zeitgenerator 100 in der Halbleiter-Prüfvorrichtung
verwendet wird, liefert die Bezugssignal-Erzeugungseinheit 10 das
Bezugssignal mit modulierter Frequenz ebenfalls zu anderen Vorrichtungen
der Halbleiter-Prüfvorrichtung.
Die Auswahleinheit 12 wählt
entweder das gelieferte Bezugssignal oder das von der Wellenform-Einstellschaltung 32 ausgegebene
Signal aus und liefert es zu der variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14.
Die Steuereinheit 16 steuert den Betrag der Verzögerung der
variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14 zu
der Zeit auf der Grundlage des gelieferten Bezugssignals. Die variable
Verzögerungsschaltungseinheit 14 gibt
das Zeitsignal, das sich durch die Verzögerung des gelieferten Bezugssignals
um eine vorbestimmte Zeit ergibt, aus. Die Steuereinheit 16 steuert
die variable Verzögerungsschaltungseinheit 14 als
Antwort auf das empfangene Signal, um einen vorbestimmten Betrag
der Verzögerung
zu erzeugen.
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Die
Verzögerungsbetrag-Messeinheit 40 misst
den Be trag der von der variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14 erzeugten
Verzögerung. Die
Verzögerungsbetrag-Messeinheit 40 enthält einen
Frequenzzähler 18 und
eine Signalrückführungseinheit 50.
Die Signalrückführungseinheit 50 enthält eine
Wellenform-Einstellschaltung 32.
Wenn die Verzögerungsbetrags-Messeinheit 40 den
Betrag der Verzögerung
der variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14 misst,
wählt die
Auswahleinheit 12 die Route B aus, und eine Schleife wird
durch die variable Verzögerungsschaltungseinheit 14 und
die Signalrückführeinheit 50 gebildet.
In die Signalrückführeinheit 50 wird
ein Startimpuls eingegeben. Der Startimpuls ist ein Signal von einem
Impuls. Der durch die Signalrückführeinheit 50 eingegebene
Startimpuls wird über
die Wellenform-Einstellschaltung
und die Auswahleinheit 12 in die variable Verzögerungsschaltungseinheit 14 eingegeben.
Die variable Verzögerungsschaltungseinheit 14 verzögert den
eingegebenen Startimpuls um eine vorbestimmte Zeit und gibt ihn
zu der Signalrückführeinheit 50 aus.
Der ausgegebene Startimpuls wird zu dem Eingang der variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14 über die
Signalrückführeinheit 50 und
die Auswahleinheit 12 zurückgeführt. Durch Wiederholen dieser
Rückführung wird
das oszillierende Signal, das in der Schleife enthaltend die variable
Verzögerungsschaltungseinheit 14 und
die Signalrückführeinheit 50 zirkuliert,
erzeugt.
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Der
Frequenzzähler 18 zählt die
Anzahl der Durchläufe
des oszillierenden Signals in der Schleife enthaltend die variable
Verzögerungsschaltungseinheit 14 und
die Signalrückführeinheit 50 während einer
vorbestimmten Zeit. Der Betrag der Verzögerung der variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14 wird auf
der Grundlage der gemessenen Anzahl von Umläufen des oszillierenden Signals
berechnet. Da der Zeitgenerator 200 nach dieser Erfindung
durch Modulieren der Frequenz des Bezugssignals die Wirkung des
Akkumulierens des durch das Bezugssignal bewirkten Rauschens verhindert,
ist es möglich, den
Betrag der von der variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14 erzeugten
Verzögerung
mit hoher Genauigkeit zu berechnen. Für das gesamte oszillierende
Signal kann die Wirkung des durch das Bezugssignal bewirkten Rauschens
eliminiert werden. Nachfolgend wird die Periode des oszillierenden Signals,
wenn die Frequenz des Bezugssignals moduliert wird, anhand von Beispielen
beschrieben.
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Die 4(a) bis 4(e) zeigen ein Beispiel für die Periode
des oszillierenden Signals, wenn die Frequenz des Bezugssignals
moduliert wird. 4(a) zeigt
das von der Bezugssignal-Erzeugungseinheit 10 über die
Modulationseinheit 30 gelieferte Bezugssignal. Die Bezugssignal-Erzeugungseinheit 10 erzeugt
ein Rechteckwellensignal mit einer Periode T4 und
die Modulationseinheit 30 moduliert die Frequenz des von
der Bezugssignal-Erzeugungseinheit 10 erzeugten Rechteckwellensignals
und gibt dieses aus. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Periode des
von der Bezugssignal-Erzeugungseinheit 10 erzeugten Bezugssignals
gleich T4 plus oder minus einer sehr kurzen
Zeit.
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4(b) zeigt ein Beispiel
für das
durch das Bezugssignal erzeugte Rauschen. Die Periode des Rauschens
ist gleich der des Bezugssignals. 4(c) zeigt
das durch den Startimpuls bewirkte oszillierende Signal, wenn die
Wirkung des Rauschens vernachlässigt.
Die Rechteckwelle 44c ist die durch den Startimpuls bewirkte
Rechteckwelle. Es wird angenommen, dass die Rechteckwelle 44c mit
einer der Rechteckwellen des Bezugssignals synchronisiert ist. Die
Periode des in 4(c) gezeigten
oszillierenden Signals ist angenähert
gleich dem Betrag T5 der Verzögerung der
variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14.
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4(d) zeigt ein Signal, das
sich aus der Überlagerung
des in 4(b) gezeigten
Rauschens über
das in 4(c) gezeigte
oszillierende Signal ergibt. Die Rechteckwelle 44d wird
durch die variable Verzögerungsschaltungseinheit 14 verzögert und wird
die Rechteckwelle 46d. Die Periode der Rechteckwellen 44d und 46d wird
ein Wert, der sich aus dem geringfügigen Verschieben des Betrags
T5 der Verzögerung zu der Periode T9 des Bezugssignals aufgrund der Wirkung
des Rauschens ergibt. Die Rechteckwelle 46d wird durch
die Wellenform-Einstellschaltung 32 eingestellt und wird
die in 4(e) gezeigten
Rechteckwelle 46e. 4(e) zeigt
das Signal, das sich aus der Einstellung des in 4(d) gezeigten Signals ergibt. Die Rechteckwelle 46e wird durch
die variable Verzögerungsschaltungseinheit 14 verzögert und
wird die Rechteckwelle 48d. Da der Zeitgenerator 200 nach
diesem Ausführungsbeispiel die
Frequenz des Bezugssignals moduliert, können die Zeit der Rechteckwelle 48d und
die Zeit des durch das Bezugssignal bewirkten Rauschens verschoben
werden. Demgemäß empfängt die
Periode der Rechteckwellen 46d und 48d die Wirkung
des durch das Bezugssignal bewirkten Rauschens und wird gleich dem
Betrag T5 der Verzögerung der variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14.
Weiterhin ist dies dasselbe für
die Rechteckwelle 48d oder später. Mit anderen Worten, obgleich
jede Rechteckwelle die Wirkung des Rauschens empfängt und
dann ihre Periode unterschiedlich gegenüber T5 wird,
wird die nächste
Rechteckwelle durch das Rauschen nicht beeinträchtigt und ihre Periode wird
gleich dem Betrag T5 der Verzögerung der
variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14.
Zusätzlich
wird, selbst wenn mehrere Rechteckwellen die Wirkung des Rauschens
empfangen und die Periode zwischen ihnen verschieden von T5 wird, die Periode des Rauschens moduliert,
um zu der Zeit erzeugt zu werden, so dass es das oszillierende Signal
nicht beeinträchtigen kann,
und somit wird die Periode des oszillierenden Signals so eingestellt,
dass sie gleich dem Betrag T5 der Verzögerung der
variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14 wird.
Demgemäß wird die
Periode der gesamten oszillierenden Signale gleich dem Betrag T5 der Verzögerung der variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14.
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Bei
dem herkömmlichen
Zeitgenerator wird, da die Periode des Bezugssignals konstant ist,
wenn die Periode des Bezugssignals nahe dem Betrag der Verzögerung der
variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14 ist,
wenn das oszillierende Signal die Wirkung des Rauschens empfängt, die
Periode des oszillierenden Signals absorbiert zu der Periode des Bezugssignals.
Bei dem in Verbindung mit 3 und 4 beschriebenen Zeitgenerator 200 hingegen ändert er,
da er die Periode des Bezugssignals und die Periode des durch das
Bezugssignal bewirkten Rauschens moduliert, die Zeit, bei der das
Rauschen das oszillierende Signal beeinträchtigt. Daher ist es möglich, zu
verhindern, dass die Periode des oszillierenden Signals zu der Periode
des Bezugssignals absorbiert wird.
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Obgleich
es das Rauschen, das durch das von der Bezugssignal-Erzeugungseinheit 10 erzeugte
Bezugssignal bewirkt wird, ist, das beschrieben wurde, kann alternativ
der Zeitgenerator 200 eine Modulationseinheit zum Modulieren
der Frequenz des in anderer Weise bewirkten Rauschens enthalten.
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5 zeigt ein Beispiel für die Konfiguration der
Modulationseinheit 30. Die Modulationseinheit 30 enthält einen
Frequenzteiler 32, einen Frequenzteiler 34, einen
Phasenkomparator 36, einen Verstärker 38, eine Überlagerungseinheit 40 und
einen spannungsgesteuerten Oszillator 42 mit variabler
Frequenz.
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Der
Frequenzteiler 44 multipliziert die Frequenz des von der
Bezugssignal-Erzeugungseinheit 10 (siehe 3) eingegebenen Bezugssignals mit 1/M
(M ist eine natürliche
Zahl) und liefert es zu dem Phasenkomparator 36. Der Phasenkomparator 36 empfängt zwei
eingegebene Signale und gibt ein Phasendifferenzsignal als Spannungswert
auf der Grundlage der Phasendifferenz zwischen den beiden Signalen
aus. Der Verstärker 38 empfängt das
von dem Phasenkomparator 36 ausgegebene Phasendifferenzsignal
und liefert ein Signal, das sich durch die Verstärkung des Phasendifferenzsignals
in einem vorbestimmten Verhältnis
ergibt, zu der Überlagerungseinheit 40.
Die Überlagerungseinheit 40. überlagert
ein vorbestimmtes Modulationssignal über das von dem Verstärker 38 empfangene
Signal und liefert es zu dem spannungsgesteuerten Oszillator 42 mit variabler
Frequenz. Die Überlagerungseinheit 40 überlagert
vorzugsweise das Modulationssignal, dessen Spannungswert sich weiterhin
während
einer vorbestimmten Zeit ändert, über das
Phasendifferenzsignals. Der spannungsgesteuerte Oszillator 42 mit
variabler Frequenz gibt ein Ausgangssignal mit einer Frequenz aus,
die auf dem Spannungswert des von der Überlagerungseinheit 40 empfangenen
Signals basiert. Der Frequenzteiler 34 empfängt das
von dem spannungsgesteuerten Oszillator 42 mit variabler
Frequenz ausgegebene Ausgangssignal und führt das Signal zurück, das
sich aus der Multiplikation der Frequenz des Ausgangssignals mit
1/N (N ist eine natürliche
Zahl) er gibt, zu dem Eingang des Phasenkomparators 36 zurück.
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Gemäß der in
diesem Ausführungsbeispiel beschriebenen
Modulationseinheit 30 kann das Signal, das sich aus der
Modulation der Frequenz des eingegebenen Bezugssignals ergibt, ausgegeben werden.
Das von der Überlagerungseinheit 40 zu überlagernde
Modulationssignal kann eine Sinuswelle, ein weißes Rauschen usw. sein. Die
Frequenz des von der Modulationseinheit 30 ausgegebenen
Ausgangssignals ist innerhalb eines sehr engen Frequenzbereichs
mit der Frequenz des Bezugssignals, das in die Modulationseinheit 30 eingegeben
wurde, multipliziert mit N/M, das als eine Bezugsgröße betrachtet
wird, moduliert. Das von der Modulationseinheit 30 ausgegebene
Signal wird nicht nur zu dem Zeitgenerator 200 geliefert,
sondern auch zu anderen Vorrichtungen, so dass es bevorzugt ist,
dass der Frequenzbereich, innerhalb dessen das von der Modulationseinheit 30 ausgegebene
Signal moduliert ist, die Arbeitsweise der anderen Vorrichtungen
nicht beeinträchtigen
sollte. Beispielsweise kann die Periode als Antwort auf den Frequenzbereich,
innerhalb dessen die Modulationseinheit 30 die Frequenzmodulation
durchführt,
wenige Pikosekunden bis zu wenigen zehn Pikosekunden betragen. Gemäß dem Zeitgenerator
dieser Erfindung ist es möglich,
da die Frequenz des Signals so moduliert wird, dass sie wenige Pikosekunden
bis zu wenigen zehn Pikosekunden beträgt, die in Verbindung mit den 1 und 2 beschriebene Absorptionserscheinung
zu verhindern, während
die Arbeitsweise anderer Vorrichtungen mit Ausnahme des Zeitgenerators 200 durch
das Rauschen kaum beeinträchtigt
wird. Zusätzlich
kann die Modulationseinheit 30 die Frequenz des Bezugssignals
nur modulieren, wenn die Verzögerungsbetrag-Messeinheit 40 den
Betrag der Verzögerung
der variablen Verzögerungsschaltungseinheit 14 misst.
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6 zeigt ein Beispiel für die Konfiguration der
Halbleiter-Prüfvorrichtung 300 zum
Beurteilen der Qualität
einer Halbleitervorrichtung. Die Halbleiter-Prüfvorrichtung 300 enthält einen
Mustergenerator 60, eine Wellenform-Einstellvorrichtung 62,
eine Signaleingabe-/-ausgabeeinheit 66, eine Beurteilungseinheit 68 und
einen Zeitgenerator 200. Der Mustergenerator 60 erzeugt
ein Bezugssignal mit einer vorbestimmten Frequenz und ein Prüfsignal
für die
Prüfung
der Halbleitervorrichtung 64. Der Mustergenerator 60 liefert
das Bezugssignal mit einer vorbestimmten Frequenz zu dem Zeitgenerator 200 und das
Prüfsignal
zu der Wellenform-Einstellvorrichtung 62. Der Zeitgenerator 200 kann
dieselbe Funktion und Konfiguration wie diejenigen des in Verbindung mit
den 3 bis 5 beschriebenen Zeitgenerator 200 haben.
In diesem Fall liefert die Bezugssignal-Erzeugungseinheit 10 des
in Verbindung mit den 3 bis 5 beschriebenen Zeitgenerators 200 das
von dem Mustergenerator 60 empfangene Bezugssignal zu der
Modulationseinheit 30 so wie es ist.
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Der
Zeitgenerator 200 verzögert
das empfangene Bezugssignal um eine vorbestimmte Zeit und liefert
das verzögerte
Zeitsignal zu der Wellenform-Einstellvorrichtung 62,
der Signaleingabe-/-ausgabeeinheit 66 und
der Beurteilungseinheit 68. Die zu der Wellenform-Einstellvorrichtung 62,
der Signaleingabe-/-ausgabeeinheit 66 und der Beurteilungseinheit 68 gelieferten
Zeitsignale können
einander unterschiedlich sein. Die Wellenform-Einstellvorrichtung 62 stellt
das empfangene Prüfsignal
ein und liefert es zu der Signaleingabe-/-ausgabeeinheit 66 zu der auf
dem empfangenen Zeitsignal basierenden Zeit. Die Signaleingabe-/- ausgabeeinheit 66 gibt
das von der Wellenform-Einstellvorrichtung 62 empfangene
Prüfsignal
zu der auf dem empfangenen Zeitsignal basierenden Zeit in die Halbleitervorrichtung 64 ein.
Die Signaleingabe-/-ausgabeeinheit 66 empfängt das
von der Halbleitervorrichtung 64 auf der Grundlage des
eingegebenen Prüfsignals
ausgegebene Signal und gibt es zu der Beurteilungseinheit 68 aus.
Die Beurteilungseinheit 68 beurteilt die Qualität der Halbleitervorrichtung 64 auf
der Grundlage des von der Signaleingabe-/-ausgabeeinheit 66 empfangenen
Signals. Die Beurteilungseinheit 68 kann einen erwarteten
Wert auf der Grundlage des von dem Mustergenerator 60 erzeugten
Prüfsignals
mit dem von der Signaleingabe-/-ausgabeeinheit 66 empfangenen
Signal vergleichen, um die Qualität der Halbleitervorrichtung 64 zu
beurteilen. Zusätzlich
kann der Mustergenerator 60 den erwarteten Wert auf der Grundlage
des erzeugten Prüfsignals
zu der Beurteilungseinheit 68 liefern.
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Gemäß der in
diesem Ausführungsbeispiel beschriebenen
Halbleiter-Prüfvorrichtung 300 kann das
Zeitsignal mit hoher Genauigkeit gemessen werden, so dass die Prüfung der
Halbleitervorrichtung 64 mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden
kann, da die Prüfung
auf dem Zeitsignal basiert.
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7 zeigt ein Flussdiagramm
eines Zeiterzeugungsverfahrens nach dieser Erfindung. Das Zeiterzeugungsverfahren
besteht in der Verzögerung
eines Bezugssignals um eine vorbestimmte Zeit, um ein Zeitsignal
zu erzeugen. In einem Bezugssignal-Erzeugungsschritt wird das Bezugssignal
mit einer vorbestimmten Frequenz erzeugt (S100). Das Bezugssignal
kann erzeugt werden durch Verwendung der in Verbindung mit den 3 bis 5 beschriebenen Bezugssignal- Erzeugungseinheit 10.
In einem Verzögerungsschritt
wird das Bezugssignal eingegeben und das Zeitsignal, das sich aus
der Verzögerung
des Bezugssignals um eine vorbestimmte Zeit ergibt, wird ausgegeben
(S102). Das Bezugssignal kann durch die in Verbindung mit den 3 bis 5 beschriebene variable Verzögerungsschaltungseinheit 14 um
eine vorbeschriebene Zeit verzögert
werden. Zusätzlich
können
S100 und S102 durch eine Vorrichtung wie einen Quarzoszillator durchgeführt werden.
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In
einem Verzögerungsbetrag-Messschritt wird
der Betrag der Verzögerung
des Verzögerungsschritts
gemessen (S104). Der Betrag der Verzögerung des Verzögerungsschritts
kann durch die in Verbindung mit den 3 bis 5 beschriebene Verzögerungsbetrag-Messeinheit 40 gemessen
werden. In einem Steuerschritt wird der Betrag der Verzögerung des
Verzögerungsschritts
auf der Grundlage des in dem Verzögerungsbetrag-Messschritt gemessenen Betrags
der Verzögerung
gesteuert (S106). Der Betrag der Verzögerung des Verzögerungsschritts
kann durch die in Verbindung mit den 3 bis 5 beschriebene Steuereinheit 16 gesteuert
werden.
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Der
Verzögerungsbetrag-Messschritt
kann einen Signalrückführschritt
zum Zurückführen des Zeitsignals
zu dem Eingang mit Bezug auf den Verzögerungsschritt enthalten. In
dem Verzögerungsbetrag-Messschritt
wird die Frequenz des oszillierenden Signals, das durch Zuführen des
Zeitsignals zu dem Verzögerungsschritt
in dem Signalrückführschritt
oszilliert, gemessen, und der Betrag der Verzögerung des Verzögerungsschritts
wird auf der Grundlage der gemessenen Frequenz des oszillierenden
Signals berechnet. Das Zeitsignal kann zu dem Verzögerungsschritt
durch die in Verbindung mit den 3 bis 5 beschriebene Signalrückführeinheit 50 zurückgeführt werden.
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Gemäß dem vorstehend
beschriebenen Zeiterzeugungsverfahren kann wie bei dem in Verbindung
mit den 3 bis 5 beschriebenen Zeitgenerator
der Betrag der Verzögerung
des Bezugssignals in dem Verzögerungsschritt
mit hoher Genauigkeit gemessen werden und der Betrag der Verzögerung des Verzögerungsschritts
kann mit hoher Genauigkeit gesteuert werden.
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Obgleich
die vorliegende Erfindung mittels beispielhafter Ausführungsbeispiele
beschrieben wurde, ist darauf hinzuweisen, dass der Fachmann viele Änderungen
und Substitutionen durchführen kann,
ohne den Geist und den Bereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen,
die nur durch die angefügten
Ansprüche
definiert ist.
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GEWERBLICHE
ANWENDBARKEIT
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Wie
aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, kann gemäß der vorliegenden
Erfindung die Zeit des erzeugten Zeitsignals mit hoher Genauigkeit gesteuert
werden. Zusätzlich
ist es möglich,
da die Halbleiter-Prüfvorrichtung 300 die
Zeit des erzeugten Zeitsignals mit hoher Genauigkeit steuern kann,
die Qualität
der Halbleitervorrichtung mit hoher Genauigkeit zu beurteilen.
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Zusammenfassung
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Ein
Zeitgenerator enthält
eine Bezugssignal-Erzeugungseinheit
zum Erzeugen eines Bezugssignals mit einer vorbestimmten Frequenz,
eine variable Verzögerungsschaltungseinheit
zum Ausgeben des Zeitsignals, das sich aus der Verzögerung des Bezugssignals
um eine vorbestimmte Zeit ergibt, und eine Verzögerungsbetrag-Messeinheit zum
Messen eines Betrags der Verzögerung
der variablen Verzögerungsschaltungseinheit,
wodurch der Zeitgenerator den Betrag der Verzögerung der variablen Verzögerungsschaltungseinheit
auf der Grundlage des von der Verzögerungsbetrag-Messeinheit gemessenen Betrags
der Verzögerung
steuert. Da die Frequenz des Bezugssignals innerhalb eines sehr
kleinen Frequenzbereichs kontinuierlich moduliert wird, kann die Verzögerungsbetrag-Messeinheit
den Betrag der Verzögerung
der variablen Verzögerungsschaltungseinheit
mit hoher Genauigkeit messen. Zusätzlich ist es möglich, da
der Betrag der Verzögerung
der variablen Verzögerungsschaltungseinheit
auf der Grundlage des gemessenen Betrags der Verzögerung gesteuert
wird, ein mit hoher Genauigkeit verzögertes Zeitsignal zu erzeugen.