DE112007003552T5

DE112007003552T5 - Störungsmessgerät und Prüfgerät

Info

Publication number: DE112007003552T5
Application number: DE112007003552T
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Okayasu
Original assignee: Advantest Corp
Current assignee: Advantest Corp
Priority date: 2007-06-20
Filing date: 2007-06-20
Publication date: 2010-06-10
Also published as: US8390268B2; WO2008155843A1; JPWO2008155843A1; US20100148751A1; KR20100005135A; KR101102015B1; JP5161878B2

Abstract

Störungsmessgerät, das Störungen an einem Messort misst, welches aufweist:
einen selbsterregten Oszillator, der an dem Messort vorgesehen ist und der ein Oszillationssignal ausgibt, in welchem die Störungen an dem Messort in jedem Zyklus sequenziell akkumuliert sind;
einen Übertragungspfad, der das von dem selbsterregten Oszillator ausgegebene Oszillationssignal überträgt; und
eine Messeinheit, die zu dem durch den Übertragungspfad übertragenen Oszillationssignal hinzugefügte Störungen misst.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Störungsmessgerät und ein Prüfgerät. Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Störungsmessgerät, das Störungen an einem Messort in einem Schaltungssubstrat oder dergleichen misst, und auf ein Prüfgerät, das eine geprüfte Vorrichtung wie ein Halbleiterchip prüft.
STAND DER TECHNIK
Ein Typ von Prüfung/Analyse einer geprüften Vorrichtung wie eines Halbleiterchips enthält die Messung der Störungen in der geprüften Vorrichtung. Beispielsweise können die Störungen, die zu dem Ausgangssignal eines gemessenen Elements hinzugefügt sind, gemessen werden, indem ein Sondenstift eines Prüfgeräts in Kontakt mit dem gemessenen Element in der geprüften Vorrichtung gebracht wird, wie beispielsweise in der Japanischen Patentanmeldung Nr. 11-344510 beschrieben ist. Weiterhin kann bei diesem Verfahren die Prüfung/Analyse der geprüften Vorrichtung durchgeführt werden, indem eine Verteilung von Störungen über mehrere Messorte in einem Halbleiterchip oder einer Halbleiterscheibe gemessen wird.
Zusammen mit dem Wunsch nach einer erhöhten Genauigkeit beim Prüfen eines Halbleiterchips besteht der Wunsch, schwache Störungen, die in der geprüften Vorrichtung auftreten, zu messen. Beispielsweise ist es wünschenswert, in der Lage zu sein, die schwachen Niedrigfrequenzstörungen zu messen, wie 1/f-Störungen (Funkelrauschen), die aufgrund von Defekten oder Verunreinigungen in der kristallinen Struktur des Halbleitersubstrats auftreten.
OFFENBARTUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDE PROBLEME
Es ist jedoch schwierig, schwache Störungen genau zu messen. Wenn beispielsweise Störungen mit dem Sondenstift gemessen werden, wie vorstehend beschrieben ist, treten Störungen auch in dem Übertragungspfad des Sondenstifts auf. Daher können die schwachen Niedrigfrequenzstörungen, die an dem Messort auftreten, nicht genau von den Übertragungspfadstörungen getrennt und gemessen werden.
Es ist daher eine Aufgabe eines Aspekts der vorliegenden Erfindung, ein Störungsmessgerät und ein Prüfgerät vorzusehen, die in der Lage sind, die vorgenannten, den Stand der Technik begleitenden Nachteile zu überwinden. Die vorstehende und andere Aufgaben können durch in den unabhängigen Ansprüchen beschriebene Kombinationen gelöst werden. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere vorteilhafte und beispielhafte Kombinationen der vorliegenden Erfindung.
MITTEL ZUM LÖSEN DER PROBLEME
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Störungsmessgerät vorgesehen, das Störungen an einem Messort misst, aufweisend einen selbsterregten Oszillator, der an dem Messort vorgesehen ist und der ein Oszillationssignal ausgibt, in welchem die Störungen an dem Messort in jedem Zyklus sequentiell akkumuliert werden; einen Übertragungspfad, dass das von dem selbsterregten Oszillator ausgegebene Oszillationssignal überträgt; und eine Messeinheit, die Störungen misst, die zu dem über den Übertragungspfad übertragenen Oszillationssignal hinzugefügt sind.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Störungsmessgerät vorgesehen, das eine Störungsverteilung in einem Schaltungssubstrat misst, aufweisend mehrere selbsterregte Oszillatoren, die jeweils an einem verschiedenen Messort in dem Schaltungssubstrat vorgesehen sind und die jeweils ein Oszillationssignal ausgeben, in welchem die Störungen an dem entsprechenden Messort in jedem Zyklus sequentiell akkumuliert sind; einen Übertragungspfad, der das von jedem selbsterregten Oszillator ausgegebene Oszillationssignal überträgt; eine Messeinheit, die Störungen misst, die zu jedem durch den Übertragungspfad übertragenen Oszillationssignal hinzugefügt sind; und eine Verteilungsberechnungsschaltung, die die Störungsverteilung in dem Schaltungssubstrat auf der Grundlage der von der Messeinheit gemessenen Stö rungen in jedem Oszillationssignal berechnet.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Störungsmessgerät vorgesehen, das Störungen einer geprüften Vorrichtung misst, aufweisend einen Übertragungspfad, der ein von einem selbsterregten Oszillator, der an einem Messort in der geprüften Vorrichtung vorgesehen ist, ausgegebenes Oszillationssignal überträgt; und eine Messeinheit, die Störungen an dem Messort misst durch Differenzierung von Störungen, die zu dem über den Übertragungspfad übertragenen Oszillationssignal hinzugefügt sind.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Prüfgerät vorgesehen, das eine geprüfte Vorrichtung prüft, aufweisend ein Störungsmessgerät, das Störungen an einem vorbestimmten Messort in der geprüften Vorrichtung misst; und eine Beurteilungsschaltung, die die Annehmbarkeit der geprüften Vorrichtung auf der Grundlage der von dem Störungsmessgerät gemessenen Störungen beurteilt. Das Störungsmessgerät enthält einen selbsterregten Oszillator, der an dem Messort vorgesehen ist und ein Oszillationssignal ausgibt, in welchem die Störungen an dem Messort in jedem Zyklus sequentiell akkumuliert sind; einen Übertragungspfad, der das von dem selbsterregten Oszillator ausgegebene Oszillationssignal überträgt; und eine Messeinheit, die Störungen misst, die zu dem über den Übertragungspfad übertragenen Oszillationssignal hinzugefügt sind.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Prüfgerät vorgesehen, das eine geprüfte Vorrichtung prüft, aufweisend ein Störungsmessgerät, das eine Störungsverteilung in einem Schaltungssubstrat der geprüften Vorrichtung misst; und eine Beurtei lungsschaltung, die die Annehmbarkeit der geprüften Vorrichtung auf der Grundlage der von dem Störungsmessgerät gemessenen Störungsverteilung beurteilt. Das Störungsmessgerät enthält mehrere selbsterregte Oszillatoren, die jeweils an einem unterschiedlichen Messort in dem Schaltungssubstrat vorgesehen sind und die jeweils ein Oszillationssignal ausgeben, in welchem die Störungen an dem entsprechenden Messort in jedem Zyklus sequentiell akkumuliert sind; einen Übertragungspfad, der das von jedem selbsterregten Oszillator ausgegebene Oszillationssignal überträgt; eine Messeinheit, die Störungen misst, die zu jedem über den Übertragungspfad übertragenen Oszillationssignal hinzugefügt sind; und eine Verteilungsberechnungsschaltung, die eine Störungsverteilung in dem Schaltungssubstrat auf der Grundlage der von der Messeinheit gemessenen Störungen in jedem Oszillationssignal berechnet.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Prüfgerät vorgesehen, das eine geprüfte Vorrichtung misst, aufweisend ein Störungsmessgerät, das Störungen an einem vorbestimmten Ort in der geprüften Vorrichtung misst; und eine Beurteilungsschaltung, die die Annehmbarkeit der geprüften Vorrichtung auf der Grundlage der von dem Störungsmessgerät gemessenen Störungen beurteilt. Das Störungsmessgerät enthält einen Übertragungspfad, das ein von einem selbsterregten Oszillator, der an dem Messort in der geprüften Vorrichtung vorgesehen ist, ausgegebenes Oszillationssignal überträgt; und eine Messeinheit, die Störungen an dem Messort misst durch Differenzieren von Störungen, die zu dem über den Übertragungspfad übertragenen Oszillationssignal hinzugefügt sind.
Die Zusammenfassung beschreibt nicht notwendigerweise alle erforderlichen Merkmale der Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung kann auch eine Unterkombination der vorbeschriebenen Merkmale sein. Die vorgenannten und anderen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden augenscheinlicher anhand der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen gegeben wird.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine beispielhafte Konfiguration eines Störungsmessgeräts 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine beispielhafte Wellenform des von dem selbsterregten Oszillator 10 ausgegebenen Oszillationssignals.
3A, 3B, 3C und 3D zeigen beispielhafte Frequenzspektren der Störungen. 3A zeigt ein beispielhaftes Frequenzspektrum von Störungen α, die an dem Messort und innerhalb des selbsterregten Oszillators 10 auftreten; 3B zeigt ein beispielhaftes Frequenzspektrum von Phasenstörungen des von dem selbsterregten Oszillator 10 ausgegebenen Oszillationssignals; und 3C zeigt ein beispielhaftes Frequenzspektrum der Phasenstörungen des in die Messeinheit 30 eingegebenen Oszillationssignals.
4A, 4B, 4C und 4D zeigen Beispiele von anderen Frequenzspektren der Störungen. 4A zeigt ein beispielhaftes Frequenzspektrum von Störungen α, die an dem Messort und innerhalb des selbsterregten Oszillators 10 auftreten; 4B zeigt ein beispielhaftes Frequenzspektrum von Phasenstörungen des von dem selbsterregten Oszillator 10 ausgegebenen Oszillationssignals, und aufweisend die in 4A gezeigten Störungen; 4C zeigt ein beispielhaftes Frequenzspektrum der Phasenstörungen des in die Messeinheit 30 eingegebenen Oszillationssignals; und 4D zeigt ein beispielhaftes Frequenzspektrum des von dem Phasenkomparator 34 ausgegebenen Signals.
5 zeigt eine beispielhafte Konfiguration der Störungsberechnungsschaltung 36.
6 zeigt eine andere beispielhafte Konfiguration der Messeinheit 30.
7 zeigt eine beispielhafte Wellenform des von dem Phasenkomparator 34 ausgegebenen Spannungssignals.
8 zeigt eine andere beispielhafte Konfiguration des Störungsmessgeräts 100.
9 zeigt eine beispielhafte Verwendung des in 8 gezeigten Störungsmessgeräts 100.
10 zeigt eine andere beispielhafte Verwendung des in 8 gezeigten Störungsmessgeräts 100.
11 zeigt eine andere beispielhafte Konfiguration des Störungsmessgeräts 100.
12 zeigt eine beispielhafte Konfiguration eines Prüfgeräts 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
BESTE ART DER AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die Ausführungsbeispiele beschränken die Erfindung gemäß den Ansprüchen nicht, und alle Kombinationen der in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Merkmale sind nicht notwendigerweise wesentlich für durch Aspekte der Erfindung vorgesehene Mittel.
1 zeigt eine beispielhafte Konfiguration eines Störungsmessgeräts 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Störungsmessgerät 100 misst Störungen an einem Messort und enthält einen selbsterregten Oszillator 10, einen Übertragungspfad 20 und eine Messeinheit 30.
Der selbsterregte Oszillator 10 kann ein nachfolgendes Ausgangssignal auf der Grundlage seines eigenen Ausgangssignals erzeugen. Beispielsweise kann der selbsterregte Oszillator 10 sein eigenes Ausgangssignal zu sich selbst zurückführen und das nachfolgende Ausgangssignal auf der Grundlage des zurückgeführten Ausgangssignals erzeugen. Genauer gesagt, der selbst erregte Oszillator 10 kann ein Ringoszillator sein wie ein VCO (spannungsgesteuerter Oszillator), ein LC-Oszillator oder dergleichen.
Der selbsterregte Oszillator 10 ist an dem Messort vorgesehen, an dem die Störungen zu messen sind. Der Messort kann ein bestimmter Ort auf einem Schaltungssubstrat oder dergleichen sein, der gemessen wird. Das von dem selbsterregten Oszillator 10 ausgegebene Oszillationssignal wird beeinträchtigt durch (i) die den selbsterregten Oszillator 10 bildenden Elemente erzeugte Störungen und (ii) an dem Messort erzeugte Störungen. Beispielsweise kann das von dem selbsterregten Oszillator 10 erzeugte Oszillationssignal (i) Störungen von einer zu dem selbsterregten Oszillator 10 gelieferten Energie und (ii) 1/f-Störungen oder dergleichen, die bewirkt werden durch die den selbsterregten Oszillator 10 bildenden Elemente und aktive Elemente, die nahe dem Messort vorgesehen sind, enthalten.
Wie vorstehend beschrieben ist, erzeugt der selbsterregte Oszillator 10 ein nachfolgendes Ausgangssignal auf der Grundlage seines eigenen Ausgangssignals. Daher werden die zu einem bestimmten Ausgangssignal hinzugefügten Störungen in den nachfolgenden Ausgangssignalen akkumuliert. Beispielsweise enthält, wenn der selbsterregte Oszillator 10 eine Schleifenoszillation durchführt, der Impuls in jedem Zyklus des Ausgangssignals Störungen, die die Summe von (i) den zu dem Impuls in dem vorhergehenden Zyklus hinzugefügten Störungen und (ii) die zu dem gegenwärtigen Zyklus hinzugefügten Störungen sind. Mit anderen Worten, der selbsterregte Oszillator 10 integriert die Störungen, die an dem Messort auftreten, gemäß der Oszillationsperiode.
Der Übertragungspfad 20 überträgt das von dem selbsterregten Oszillator 10 ausgegebene Oszillationssignal zu der Messeinheit 30. Der Übertragungspfad 20 kann eine Verdrahtung enthalten, die auf dem Schaltungssubstrat oder dergleichen gebildet ist. Als eine Folge der Übertragung des Oszillationssignals über den Übertragungspfad 20 werden die Störungen des Übertragungspfads 20 zu dem Oszillationssignal hinzugefügt. Beispielsweise enthält das Oszillationssignal weißes Rauschen oder dergleichen, das in dem Übertragungspfad 20 auftritt.
Die Messeinheit 30 misst die zu dem Oszillationssignal, das über den Übertragungspfad 20 übertragen wurde, hinzugefügten Störungen. Die Messeinheit 30 misst die Störungen, die an dem Messort, an dem der selbsterregte Oszillator 10 vorgesehen ist, auftretenden Störungen durch Differenzieren der zu dem über den Übertragungspfad 20 übertragenen Oszillationssignal hinzugefügten Störungen. Hier kann das Differenzieren der Störungen die Verwendung eines Prozesses enthalten, der der umgekehrte der vorbeschriebenen Störungsintegration durch den selbsterregten Oszillator 10 ist. Wie vorstehend beschrieben ist, ist die Störungsintegration ein Prozess, der kumulativ die Störungen in jeder Oszillationsperiode hinzufügt, und daher kann die Störungsdifferenziation ein Prozess sein, der eine Störungsdifferenz für jede Oszillationsfrequenz erhält.
Durch diesen Vorgang können die an dem Messort auftretenden Störungen wiedergeschaffen und durch die Messeinheit 30 gemessen werden. Das weiße Rauschen oder dergleichen aufgrund des Übertragungspfads 20 wird auch durch die Messeinheit 30 differenziert. In der vorbeschriebenen Weise erhält der Störungsdifferenziationsprozess eine Störungsdifferenz für beispielsweise jede Oszillationsperiode. Das Erhalten der Störungsdifferenz für jede Oszillationsperiode hat die Wirkung des Auslöschens von Störungen mit einer relativ hohen Periode, d. h., von Störungen mit einer relativ niedrigen Frequenz, von den durch den Übertragungspfad 20 bewirkten Störungen. Als eine Folge wird die Wirkung der Störungen aufgrund des Übertragungspfads 20 verringert, was eine genauere Messung der an dem Messort auftretenden Störungen ermöglicht.
Die Messeinheit 30 nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält eine Verzögerungsschaltung 32, einen Phasenkomparator 34 und eine Störungsberechnungsschaltung 36. Die Verzögerungsschaltung 32 empfängt das über den Übertragungspfad 20 übertragene Oszillationssignal, nachdem dieses Signal verzweigt wurde, und gibt ein verzögertes Signal aus, das durch Verzögern des empfangenen Signals um einen vorgeschriebenen Betrag erhalten wurde. Beispielsweise kann die Verzögerungsschaltung 32 das verzögerte Signal erzeugen, indem das empfangene Oszillationssignal um einen Betrag verzögert wird, der ein ganzzahliges Mehrfaches der Durchschnittsperiode des Oszillationssignals ist. Im Folgenden wir ein Fall beschrieben, in welchem dieses ganzzahlige Mehrfache gleich 1 ist.
Der Verzögerungsbetrag der Verzögerungsschaltung 32 kann stattdessen durch einen Benutzer auf der Grundlage von Designspezifikationen oder dergleichen des selbsterregten Oszillators 10 eingestellt werden. Als ein anderes Beispiel kann das Störungsmessgerät 100 weiterhin eine Messschaltung enthalten, die die Durchschnittsperiode des von dem selbsterregten Os zillator 10 ausgegebenen Oszillationssignals misst und den Verzögerungsbetrag der Verzögerungsschaltung 32 auf der Grundlage des gemessenen Werts einstellt.
Der Phasenkomparator 34 erfasst eine Phasendifferenz zwischen dem über den Übertragungspfad 20 übertragenen Oszillationssignal und dem von der Verzögerungsschaltung 32 ausgegebenen verzögerten Signal. Beispielsweise kann der Phasenkomparator 34 eine Phasendifferenz zwischen der Flanke jedes Impulses in dem Oszillationssignal und der Flanke jedes Impulses in dem verzögerten Signal erfassen. Da die Verzögerungsschaltung 32 des vorliegenden Ausführungsbeispiels das Oszillationssignal um einen Betrag verzögert, der gleich der Durchschnittsperiode des Oszillationssignals ist, erfasst der Phasenkomparator 34 die Phasendifferenz zwischen jeder Impulsflanke des Oszillationssignals und der Impulsflanke des unmittelbar vorhergehenden Zyklus. Auf diese Weise kann die Messeinheit 30 den Differenzierungsprozess zum Erhalten der Störungsdifferenz in jeder Oszillationsperiode durchführen.
Der Phasenkomparator 34 kann einen Spannungspegel entsprechend der erfassten Phasendifferenz ausgeben. Der Phasenkomparator 34 nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel erfasst die Phasendifferenz für jede Impulsflanke des Oszillationssignals und gibt ein Spannungssignal aus, das der sequenziell erfassten Phasendifferenz entspricht.
Die Störungsberechnungsschaltung 36 berechnet die Störungen an dem Messort auf der Grundlage der von dem Phasenkomparator 34 erfassten Phasendifferenz. Beispielsweise kann die Störungsberechnungsschaltung 36 den Effektivwert der an dem Messort auftretenden Störungen berechnen, indem der durchschnittliche Quadratwert der sequenziell von dem Phasenkomparator 34 erfassten Phasendifferenzen erhalten wird. Stattdessen kann der Phasenkomparator 34 Spitze-zu-Spitze-Werte der sequenziell von dem Phasenkomparator 34 erfassten Phasendifferenzen berechnen.
2 zeigt eine beispielhafte Wellenform des von dem selbsterregten Oszillator 10 ausgegebenen Oszillationssignals. Der selbsterregte Oszillator 10 nach dem vorliegenden Beispiel erzeugt ein Oszillationssignal, das eine durchschnittliche Oszillationsperiode T hat und zu dem an dem Messort auftretende Störungen hinzugefügt werden. Das Oszillationssignal hat idealerweise Flanken bei 0, T, 2T, 3T, usw. aber aufgrund der Störungen hat der Zeitpunkt jeder Flanke Jitter J(T) in Bezug auf den idealen Zeitpunkt.
Beispielsweise hat der Flankenzeitpunkt in dem ersten Zyklus einen Jitterfehler J(1) relativ zu dem Zeitpunkt T. Der Flankenzeitpunkt in dem zweiten Zyklus hat einen Jitterfehler J(2) relativ zu dem Zeitpunkt 2T, wobei das Jitter J(2) durch Addieren des Jitters J(1) des vorhergehenden Zyklus zu dem an dem Messort auftretenden Jitter erhalten wird. In derselben Weise wird das Jitter J(3) der Flanke in dem dritten Zyklus durch Addieren des Jitters J(2) des vorhergehenden Zyklus zu dem an dem Messort auftretenden Störungen erhalten. Auf diese Weise werden an dem Messort auftretende Störungen in dem Oszillationssignal des selbsterregten Oszillators 10 akkumuliert.
Mit anderen Worten, das Jitter J(T) des von dem selbsterregten Oszillator 10 ausgegebenen Oszillationssignals kann wie nachfolgend gezeigt ausgedrückt werden. J(T) = N(T) + J (T – 1) Ausdruck 1
Hier stellt N(T) die an dem Messort auftretenden Störungen dar.
In dem von der Störungsberechnungsschaltung 36 durchgeführten Differenzierungsprozess werden die Störungen für jede Oszillationsperiode differenziert, d. h., es wird J(T) – J(T – 1) für jede Oszillationsperiode berechnet, und somit können die Störungen N(T), die an dem Messort auftreten, unter Verwendung des Ausdrucks 1 wiedergegeben werden. Als eine Folge dieses Prozesses können die an dem Messort auftretenden Störungen gemessen werden.
Die 3A, 3B, 3C und 3D zeigen beispielhafte Frequenzspektren der Störungen. 3A zeigt ein beispielhaftes Frequenzspektrum von an dem Messort (und innerhalb des selbsterregten Oszillators 10) auftretenden Störungen α. Das vorliegende Beispiel zeigt einen Fall, in welchem die an dem Messort auftretenden Störungen weißes Rauschen enthalten, wie in 3A gezeigt ist, aber nicht die 1/f-Störungen. Die in 3A gezeigten Störungen können ein Spektrum von an dem Messort auftretenden Amplitudenstörungen sein. In den 3A und 3D stellt die horizontale Achse den Logarithmus der Störungsfrequenz dar, und die vertikale Achse stellt den Logarithmus der Störungsenergie dar.
3B zeigt ein beispielhaftes Frequenzspektrum von Phasenstörungen des von dem selbsterregten Oszillator 10 ausgegebenen Oszillationssignals. Die Trägerfrequenz des Oszillationssignals und die Komponente nahe der harmonischen Komponente hiervon in den in 3A gezeigten Störungen werden in die Phasenstörungen des Oszillationssignals umgewandelt. Zur Vereinfachung der Erläuterung wird im Folgenden die aus der Komponente nahe der harmonischen Komponente umgewandelte Störungskomponente nicht berücksichtigt.
Wie vorstehend beschrieben ist, werden die an dem Messort auftretenden Störungen α durch den selbsterregten Oszillator 10 integriert und als die Phasenstörungen des Oszillationssignals gemessen. Daher haben die Phasenstörungen des Oszillationssignals Integrationscharakteristiken, wie in 3B gezeigt ist. Beispielsweise hat das Spektrum der integrierten Störungen α eine Neigung von –20 dB/dec innerhalb eines vorgeschriebenen Frequenzbereichs. In den 3B und 3C stellt die horizontale Achse den Logarithmus einer Versetzungsfrequenz der Störungen relativ zu der Trägerfrequenz des Oszillationssignals dar, und die vertikale Achse stellt ein Energieverhältnis zwischen der Trägerfrequenzkomponente und der Störungskomponente bei jeder Frequenz dar.
3C zeigt ein beispielhaftes Frequenzspektrum der Phasenstörungen des in die Messeinheit 30 eingegebenen Oszillationssignals. Wie vorstehend beschrieben ist, enthält das in die Messeinheit 30 eingegebene Oszillationssignal die in 3B gezeigten Phasenstörungen und auch durch den Übertragungspfad 20 bewirkte Phasenstörungen β. Die durch den Übertragungspfad 20 bewirkten Phasenstörungen β können das in 3C gezeigte weiße Rauschen sein.
3D zeigt ein beispielhaftes Frequenzspektrum des von dem Phasenkomparator 34 ausgegebenen Signals. Der Phasenkomparator 34 kann ein Spannungssignal entsprechend der erfassten Phasendifferenz ausgeben. Wie vorstehend beschrieben ist, entspricht die von dem Phasenkomparator 34 erfasste Phasendifferenz dem Ergebnis der Differenzierung der Phasenstörungen des in die Messeinheit 30 eingegebenen Oszillationssignals. Als eine Folge wird die Integrationscharakteristik der in 3B gezeigten Störungen α ausgelöscht. Daher ist das Spektrum der Störungen α im Wesentlichen dasselbe wie das in 3A gezeigte Spektrum der an dem Messort auftretenden Störungen. Weiterhin wird das Spektrum der durch den Übertragungspfad 20 bewirkten Phasenstörungen β durch den Differenzierungsprozess unterdrückt.
Der vorstehend beschriebene Prozess kann die Wirkung der durch den Übertragungspfad 20 bewirkten Phasenstörungen β herabsetzen und hierdurch eine genaue Messung der an dem Messort auftretenden Phasenstörungen α ermöglichen. Weiterhin kann die Störungsberechnungsschaltung 36 die Phasenstörungen an dem Messort nach dem Herausziehen von Frequenzkomponenten, die geringer als eine vorgeschriebene Bezugsfrequenz sind, aus der von dem Phasenkomparator 34 erfassten Phasendifferenz berechnen. Die Bezugsfrequenz kann so ausgewählt werden, dass der Pegel einer Frequenzkomponente, die niedriger als die Bezugsfrequenz ist, niedriger als ein vorgeschriebener Wert wird, wenn die durch den Übertragungspfad 20 bewirkten Störungen differenziert werden.
Die 4A, 4B, 4C und 4D zeigen Beispiele für andere Frequenzspektren der Störungen. 4A zeigt ein beispielhaftes Frequenzspektrum der an dem Messort (und innerhalb des selbsterregten Oszillators 10) auftretenden Störungen α. Das vorliegende Beispiel zeigt einen Fall, in welchem die an dem Messort auftretenden Störungen sowohl weißes Rauschen als auch 1/f-Störungen enthalten. Die horizontale und die vertikale Achse in den 4A bis 4D stellen dieselben Werte wie die horizontale und die vertikale Achse in den 3A bis 3D dar. Die Eckfrequenz fcorner in den 4A bis 4D kann eine Frequenz sein, bei der die Spektrumwellenform der 1/f-Störungen in Abhängigkeit von der Frequenz ansteigt. Die 1/f-Störungskomponente hat eine Neigung von beispielsweise –10 dB/dec innerhalb eines Frequenzbereichs, der nicht höher als die Eckfrequenz wird.
4B zeigt ein beispielhaftes Frequenzspektrum von Phasenstörungen des von dem selbsterregten Oszillator 10 ausgegebenen Oszillationssignals mit den in 4A gezeigten Störungen. Wie in 3B beschrieben ist, werden die an dem Messort auftretenden Störungen α durch den selbsterregten Oszillator 10 integriert. Daher hat das Spektrum der integrierten Störungen α eine Neigung von beispielsweise –30 dB/dec innerhalb des Frequenzbereichs unterhalb der Eckfrequenz. Das Spektrum der integrierten Störungen α hat eine Neigung von beispielsweise –20 dB/dec innerhalb des Frequenzbereichs oberhalb der Eckfrequenz.
4C zeigt ein beispielhaftes Frequenzspektrum der Phasenstörungen des in die Messeinheit 30 eingegebenen Oszillationssignals. Das in die Messeinheit 30 eingegebene Oszillationssignal enthält die in 4B gezeigten Phasenstörungen und auch durch den Übertragungspfad 20 bewirkte Phasenstörungen β. Die durch den Übertragungspfad 20 bewirkten Phasenstörungen β können das in 4C gezeigte weiße Rauschen sein.
4D zeigt ein beispielhaftes Frequenzspektrum des von dem Phasenkomparator 34 ausgegebenen Signals. Wie vorstehend beschrieben ist, entspricht die durch den Phasenkomparator 34 erfasste Phasendifferenz dem Ergebnis der Differenzierung der Phasenstörungen des in die Messeinheit 30 eingegebenen Oszillationssignals. Als eine Folge wird die Integrationscharakteristik, d. h. die Neigung von –20 dB/dec, der in 4B gezeigten Störungen α ausgelöscht. Daher ist das Spektrum der Störungen α im Wesentlichen dasselbe wie das in 4A gezeigte Spektrum der an dem Messort auftretenden Störungen. Weiterhin wird das Spektrum der durch den Übertragungspfad 20 bewirkten Phasenstörungen β durch den Differenzierungsprozess unterdrückt.
Der vorstehend beschriebene Prozess kann die Wirkung der durch den Übertragungspfad 20 bewirkten Phasenstörungen β herabsetzen und hierdurch eine genaue Messung der an dem Messort auftretenden Phasenstörungen α, die die 1/f-Störungen enthalten, ermöglichen. Beispielsweise ist durch diesen Differenzierungsprozess das Spektrum der Störungen β in dem Frequenzbereich unterhalb der Eckfrequenz nahezu nicht beobachtbar. Daher können die schwachen 1/f-Störungen in einem Bereich unterhalb der Eckfrequenz genau beobachtet werden. Weiterhin kann die Störungsberechnungsschaltung 36 die 1/f-Störungen an dem Messort berechnen, nachdem eine Frequenzkomponente, die geringer als die Eckfrequenz ist, aus der von dem Phasenkomparator 34 erfassten Phasendifferenz herausgezogen wurde.
5 zeigt eine beispielhafte Konfiguration der Störungsberechnungsschaltung 36. Die Störungsberechnungsschaltung 36 enthält eine Spektrumberechnungsschaltung 38, eine Extraktionsschaltung 40 und eine Berechnungsschaltung 42. Die Spektrumberechnungsschaltung 38 berechnet das Frequenzspektrum der von dem Phasenkomparator 34 erfassten Störungen auf der Grundlage der von dem Phasenkomparator 34 erfassten Phasendifferenz für jeden Zyklus des Oszillationssignals. Beispielsweise kann die Spektrumberechnungsschaltung 38 das Frequenzspektrum berechnen, indem eine diskrete Fourier-Transformation bei dem Wert der von dem Phasenkomparator 34 erfassten Phasendifferenz für jede Flanke des Oszillationssignals durchgeführt wird.
Die Extraktionsschaltung 40 zieht eine Frequenzkomponente, die geringer als eine vorbestimmte Frequenz ist, aus dem von der Extraktionsschaltung 40 herausgezogenen Frequenzspektrum heraus. Diese Frequenz ist die vorgenannte Bezugsfrequenz. Die Berechnungsschaltung 42 berechnet die Störungen an dem Messort auf der Grundlage der von der Extraktionsschaltung 40 herausgezogenen Frequenzspektrumkomponente. Beispielsweise kann die Berechnungsschaltung d42 eine zeitliche Wellenform der an dem Messort auftretenden Störungen berechnen, indem eine inverse Fourier-Transformation bei der von der Extraktionsschaltung 40 herausgezogenen Frequenzspektrumkomponente durchgeführt wird. Die Extraktionsschaltung 40 kann den Effektivwert, den Maximalwert, den Minimalwert, die Differenz zwischen dem Maximal- und dem Minimalwert oder dergleichen der an dem Messort auftretenden Störungen auf der Grundlage der berechneten zeitlichen Wellenform berechnen.
Anstelle der Spektrumberechnungsschaltung 38 und der Extraktionsschaltung 40 kann die Störungsberechnungsschaltung 36 ein Filter enthalten, das eine Frequenzkomponente aus dem von dem Phasenkomparator 34 ausgegebenen Spannungssignal durchlässt, die geringer als die Bezugsfrequenz ist, z. B. die Eckfrequenz, und das die durchgelassene Frequenzkomponente zu der Berech nungsschaltung 42 liefert. Mit dieser Konfiguration können die 1/f-Störungen am Messort genau gemessen werden.
6 zeigt eine andere beispielhafte Konfiguration der Messeinheit 30. Die Messeinheit 30 nach dem vorliegenden Beispiel enthält eine Einstellschaltung 44 zusätzlich zu der mit Bezug auf die 1 bis 5 beschriebenen Konfiguration der Messeinheit 30. Andere Konfigurationselemente können dieselben wie die in 1 beschriebenen sein.
7 zeigt eine beispielhafte Wellenform des von dem Phasenkomparator 34 ausgegebenen Spannungssignals. Die Einstellschaltung 44 stellt den Verzögerungsbetrag der Verzögerungsschaltung 32 auf der Grundlage der von dem Phasenkomparator 34 ausgegebenen Phasendifferenz ein, so dass die Gleichkomponente der von dem Phasenkomparator 34 ausgegebenen Phasendifferenz im Wesentlichen null ist.
Beispielsweise berechnet die Einstellschaltung 44 für jede vorbestimmte Dauer einen Durchschnittswert der von dem Phasenkomparator 34 innerhalb der vorbestimmten Dauer ausgegebenen Phasendifferenz und stellt den Verzögerungsbetrag der Verzögerungsschaltung 32 so ein, dass dieser Durchschnittswert im Wesentlichen null wird. Mit dieser Konfiguration kann die Einstellschaltung 44 den Verzögerungsbetrag der Verzögerungsschaltung 32 so einstellen, dass er ein ganzzahliges Mehrfaches der Periode des Oszillationssignals ist.
8 zeigt eine andere beispielhafte Konfiguration des Störungsmessgeräts 100. Das Störungsmessgerät 100 nach dem vorliegenden Beispiel enthält mehrere selbsterregte Oszillatoren 10, den Übertragungspfad 20, eine Auswahlschaltung 24, die Messeinheit 30, eine Verteilungsberechnungsschaltung 26 und eine Schaltungssteuereinheit 28. Jeder selbsterregte Oszillator 10 kann derselbe wie der mit Bezug auf die 1 bis 7 beschriebene selbsterregte Oszillator 10 sein. Jeder selbsterregte Oszillator 10 ist auf demselben Schaltungssubstrat an verschiedenen Messorten vorgesehen.
Der Übertragungspfad 20 überträgt das von jedem selbsterregten Oszillator 10 ausgegebene Oszillationssignal. Der Übertragungspfad 20 nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält mehrere individuelle Verdrahtungen 22. Die individuellen Verdrahtungen 22 sind vorgesehen, um eins zu eins den selbsterregten Oszillatoren 10 zu entsprechen, und jede individuelle Verdrahtung 22 überträgt das von dem entsprechenden selbsterregten Oszillator 10 ausgegebene Oszillationssignal. Jede individuelle Verdrahtung 22 kann dieselbe wie der mit Bezug auf die 1 bis 7 beschriebene Übertragungspfad 20 sein.
Die Auswahlschaltung 24 empfängt die über die individuellen Verdrahtungen 22 übertragenen Oszillationssignale und wählt die in die Messeinheit 30 einzugebenden Oszillationssignale sequenziell aus. Die Auswahlschaltung 24 kann beispielsweise mehrere Eingangsports entsprechend eins zu eins den mehreren individuellen Verdrahtungen 22 enthalten. Diese Auswahlschaltung 24 wählt sequenziell die in die Eingangsports einzugebenden Oszillationssignale gemäß einem Steuersignal von der Schaltungssteuereinheit 28 aus und liefert die ausgewählten Oszillationssignale zu der Messeinheit 30.
Die Messeinheit 30 misst die zu jedem der über eine individuelle Verdrahtung 22 übertragenen Oszillationssignale hinzugefügten Störungen. Die Messeinheit 30 kann dieselbe wie die in den 1 bis 7 beschriebene Messeinheit 30 sein. Es ist festzustellen, dass die Verzögerungsschaltung 32 der Messeinheit 30 das verzweigte Oszillationssignal von der Auswahlschaltung 24 empfängt und ein verzögertes Signal ausgibt, das durch Verzögern dieses Oszillationssignals um einen vorgeschriebenen Betrag erhalten wurde. Der Phasenkomparator 34 erfasst die Phasendifferenz zwischen dem von der Auswahlschaltung 24 empfangenen Oszillationssignal und dem von der Verzögerungsschaltung 32 ausgegebenen verzögerten Signal. Die Störungsberechnungsschaltung 36 berechnet die Störung an dem von der Auswahlschaltung 24 ausgewählten Messort auf der Grundlage der von dem Phasenkomparator 34 erfassten Phasendifferenz.
Die Messeinheit 30 kann die Störungen des Oszillationssignals, das sequenziell von der Auswahlschaltung 24 zugeführt wurde, sequenziell messen. Die Messeinheit 30 kann der Schaltungssteuereinheit 28 mitteilen, wenn die Messung eines Oszillationssignals beendet wurde. Bei Empfang dieser Mitteilung kann die Schaltungssteuereinheit 28 bewirken, dass die Auswahlschaltung 24 das als Nächstes zu messende Oszillationssignal auswählt. Durch diesen Vorgang kann das Störungsmessgerät 100 die Messung wiederholen, bis alle Oszillationssignale gemessen wurden.
Die Verteilungsberechnungsschaltung 26 berechnet die Störungsverteilung des gemessenen Schaltungssubstrats auf der Grundlage der von der Messeinheit 30 an jedem der Messorte gemessenen Störungen. Beispielsweise kann die Verteilungsberechnungsschaltung 26 eine Stö rungsverteilung berechnen, bei der der Effektivwert der von der Messeinheit 30 gemessenen Störungen mit dem jeweiligen Messort assoziiert ist. Die Messeinheit 30 kann jeden gemessenen Wert in Verbindung mit Informationen über den entsprechenden Messort zu der Verteilungsberechnungsschaltung 26 liefern. Die Schaltungssteuereinheit 28 kann der Messeinheit 30 mitteilen, welcher Messort dem von der Messeinheit 30 empfangenen Oszillationssignal entspricht.
Die Schaltungssteuereinheit 28 kann die Oszillation des selbsterregten Oszillators 10 anhalten, der nicht das von der Auswahlschaltung 24 ausgewählte Oszillationssignal ausgibt. Durch Anhalten der Oszillation kann die Wirkung der Störungen aufgrund anderer selbsterregter Oszillatoren 10 in dem von dem selbsterregten Oszillator 10, dessen Ausgangssignal ausgewählt ist, ausgegebenen Oszillationssignal eliminiert werden.
9 zeigt eine beispielhafte Verwendung des in 8 gezeigten Störungsmessgeräts 100. Das Störungsmessgerät 100 nach dem vorliegenden Beispiel enthält einen selbsterregten Oszillator 10 an jedem von mehreren Messorten auf einer Halbleiterscheibe 300, die ein Beispiel für das Schaltungssubstrat ist. Mit dieser Konfiguration kann das Störungsmessgerät 100 die Verteilung von in der Halbleiterscheibe 300 auftretenden Störungen genau messen. Sämtliche oder ein Teil von dem Übertragungspfad 20, der Auswahlschaltung 24, der Schaltungssteuereinheit 28, der Messeinheit 30 und der Verteilungsberechnungsschaltung 26 sind auf der Halbleiterscheibe 300 ausgebildet. Beispielsweise kann die Auswahlschaltung 24 auf der Halbleiterscheibe 300 gebildet sein, während die Messeinheit 30, die Schaltungssteuereinheit 28 und die Verteilungsberechnungsschaltung 26 außerhalb der Halbleiterscheibe 300 gebildet sind.
10 zeigt eine andere beispielhafte Verwendung des in 8 gezeigten Störungsmessgeräts 100. Das Störungsmessgerät 100 nach dem vorliegenden Beispiel enthält einen selbsterregten Oszillator 10 an jedem von mehreren Messorten auf einem Halbleiterchip 400, das ein Beispiel für das Schaltungssubstrat ist. In diesem Beispiel ist die Auswahlschaltung 24 auf dem Halbleiterchip 400 vorgesehen. Mit dieser Konfiguration kann das Störungsmessgerät 100 die Verteilung von in dem Halbleiterchip 400 auftretenden Störungen genau messen.
Das Halbleiterchip 400 enthält eine Energiezuführungsschaltung 410 und mehrere Operationsschaltungen 420. Die Operationsschaltungen 420 können arbeiten, wenn das Halbleiterchip 400 implementiert wird. Die Operationsschaltungen 420 können digitale Schaltungen wie Rechenschaltungen oder analoge Schaltungen wie Oszillationsschaltungen sein. Die Energiezuführungsschaltung 410 beliefert jede der Operationsschaltungen 420 mit Energie.
Die mehreren selbsterregten Oszillatoren 10 sind so vorgesehen, dass sie eins zu eins den mehreren Operationsschaltungen 420 entsprechen. Jeder selbsterregte Oszillator 10 ist an einem Messort gemäß der entsprechenden Operationsschaltung 420 vorgesehen. Beispielsweise kann jeder selbsterregte Oszillator 10 an einem Ort vorgesehen sein, der nahe genug bei der entsprechenden Operationsschaltung 420 ist, so dass Jitter durch die in der Operationsschaltung 420 auftretenden Störungen zu dem Oszillationssignal hinzugefügt wird. Weiterhin kann jeder selbsterregte Os zillator 10 nahe der entsprechenden Operationsschaltung 420 vorgesehen sein, so dass das Jitter, das durch die Störungen von der entsprechenden Operationsschaltung 420 bewirkt wird, um ein vorgeschriebenes Verhältnis größer als das Jitter, das durch die Störungen von den anderen Operationsschaltungen 420 bewirkt wird, ist.
Wie vorstehend beschrieben ist, kann die Schaltungssteuereinheit 28 die Oszillation durch die selbsterregten Oszillatoren 10, die nicht von der Auswahlschaltung 24 ausgewählt sind, anhalten. Die Schaltungssteuereinheit 28 kann weiterhin steuern, ob die Energiezuführungsschaltung 410 und die Operationsschaltungen 420 arbeiten. Durch diese Steuerung kann das Störungsmessgerät 100 die Störungen an jedem Messort für jeden Operationszustand des Schaltungssubstrats messen.
Wenn beispielsweise die 1/f-Störungskomponente in den Störungen an dem Messort gemessen wird, kann die Schaltungssteuereinheit 28 bewirken, dass die Messeinheit 30 die Störungen nach dem Anhalten der Operation der Energiezuführungsschaltung 410 und der Operationsschaltungen 420 misst. In diesem Fall werden die 1/f-Störungen oder dergleichen, die durch die kristalline Konfiguration oder dergleichen des Messorts, an dem der selbsterregte Oszillator 10 vorgesehen ist, bewirkt werden, zu dem Oszillationssignal des selbsterregten Oszillators 10 hinzugefügt, und die Wirkung von Störungen von anderen Schaltungen wird herabgesetzt. Wie in den 3A bis 3D beschrieben ist, kann das Störungsmessgerät 100 durch Verwendung der Messeinheit 30 zum Herausziehen einer Frequenzkomponente, die geringer als die Bezugsfrequenz ist, und dann durch Durchführen der Messung die 1/f-Störungskomponente genau messen.
Wenn eine Störungskomponente, die nicht von der Frequenz abhängt, aus den Störungen am Messort gemessen wird, kann die Schaltungssteuereinheit 28 bewirken, dass die Messeinheit 30 die Störungen misst, nachdem bewirkt wird, dass die Energiezuführungsschaltung 410 und die Operationsschaltungen 420 arbeiten. In diesem Fall werden die vorbeschriebenen 1/f-Störungen und auch die Störungen von anderen Schaltungen zu dem Oszillationssignal des selbsterregten Oszillators 10 hinzugefügt. Durch Subtrahieren (i) des Frequenzspektrums der unter Verwendung des vorbeschriebenen Verfahrens gemessenen 1/f-Störungen von (ii) dem Frequenzspektrum der gemäß dem empfangenen Oszillationssignal gemessenen Störungen kann die Messeinheit 30 die Störungskomponente, die unter den Störungen am Messort nicht von der Frequenz abhängt, messen.
11 zeigt eine andere beispielhafte Konfiguration des Störungsmessgeräts 100. Das Störungsmessgerät 100 nach dem vorliegenden Beispiel enthält weiterhin mehrere individuelle Schalteinheiten 50 zusätzlich zu der in den 8 bis 10 beschriebenen Konfiguration des Störungsmessgeräts 100, und sie unterscheidet sich auch dadurch, dass sie die mehreren selbsterregten Oszillatoren 10 durch den Übertragungspfad 20 in Reihe geschaltet aufweist. Abgesehen von diesen Unterschieden hat das Störungsmessgerät 100 nach dem vorliegenden Beispiel dieselbe Konfiguration wie das in den 8 bis 10 beschriebene Störungsmessgerät 100. 11 zeigt nicht die Schaltungssteuereinheit 28, aber die Schaltungssteuereinheit 28 kann in dem Störungsmessgerät 100 enthalten sein, wenn dies gewünscht ist.
Der Übertragungspfad 20 enthält eine serielle Verdrahtung 23, die die mehreren selbsterregten Oszillatoren 10 in Reihe mit der Messeinheit 30 verbindet. Die serielle Verdrahtung 23 ist zwischen jedem der zu verbindenden selbsterregten Oszillatoren 10 vorgesehen.
Die mehreren individuellen Schalteinheiten 50 sind so vorgesehen, dass sie eins zu eins den mehreren selbsterregten Oszillatoren 10 entsprechen. Jede individuelle Schalteinheit 50 empfängt das Ausgangssignal des selbsterregten Oszillators 10 in der vorhergehenden Stufe und das Ausgangssignal des entsprechenden selbsterregten Oszillators 10 und schaltet, welches dieser Ausgangssignale als das Ausgangssignal der vorliegenden Stufe durchgelassen wird.
Die Auswahlschaltung 24 wählt aus, von welchem selbsterregten Oszillator 10 das Oszillationssignal in die Messeinheit 30 einzugeben ist, durch Steuern der individuellen Schalteinheiten 50. Beispielsweise wählt die Auswahlschaltung 24 eine bestimmte individuelle Schalteinheit 50 aus, bewirkt, dass die ausgewählte individuelle Schalteinheit 50 das Ausgangssignal des entsprechenden selbsterregten Oszillators 10 durchlässt, und bewirkt, dass die anderen individuellen Schalteinheiten 50 das Ausgangssignal des selbsterregten Oszillators 10 der vorhergehenden Stufe durchlassen. Durch diese Steuerung kann das von dem ausgewählten selbsterregten Oszillator 10 erzeugte Oszillationssignal in die Messeinheit 30 eingegeben werden. Die Auswahlschaltung 24 wählt sequenziell die von den selbsterregten Oszillatoren 10 ausgegebenen Oszillationssignale aus durch sequenzielle Änderung der ausgewählten individuellen Schalteinheit 50 und gibt die sequenziell ausgewählten Oszillationssignale in die Messeinheit 30 ein.
Die in den 1 bis 11 beschriebenen selbsterregten Oszillatoren 10 brauchen während der tatsächlichen Operation des Schaltungssubstrats nicht zu arbeiten. Mit anderen Worten, die selbsterregten Oszillatoren 10 können vorgesehen sein, um die Störungen in dem Schaltungssubstrat zu messen. Stattdessen können die selbsterregten Oszillatoren während der tatsächlichen Operation des selbsterregten Oszillators 10 arbeiten. In diesem Fall kann das Schaltungssubstrat einen Übertragungspfad enthalten, der das Ausgangssignal des selbsterregten Oszillators 10 zu der Messeinheit 30 überträgt, während die Störungen gemessen werden.
Die in den 1 bis 11 beschriebenen Störungsmessgeräte 100 enthalten einen oder mehrere selbsterregte Oszillatoren 10, aber gemäß einem anderen Beispiel kann das gemessene Schaltungssubstrat die selbsterregten Oszillatoren 10 enthalten, so dass das Störungsmessgerät 100 die selbsterregten Oszillatoren 10 nicht zu enthalten braucht. In diesem Fall kann das Störungsmessgerät 100 einen Übertragungspfad enthalten, der das Ausgangssignal des selbsterregten Oszillators 10 des Schaltungssubstrats zu der Messeinheit 30 überträgt.
12 zeigt eine beispielhafte Konfiguration eines Prüfgeräts 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Prüfgerät 200 prüft eine geprüfte Vorrichtung 500 wie ein Halbleiterchip oder eine Halbleiterscheibe und enthält das Störungsmessgerät 100 und eine Beurteilungsschaltung 210.
Das Störungsmessgerät 100 kann irgendeines der in den 1 bis 11 beschriebenen Störungsmessgeräte 100 sein. Die Beurteilungsschaltung 210 beurteilt die Annehmbarkeit der geprüften Vorrichtung 500 auf der Grundlage des Messergebnisses des Störungsmessgeräts 100.
Wenn das Störungsmessgerät 100 beispielsweise die Störungen an einem vorbestimmten Messort in der geprüften Vorrichtung 500 misst, kann die Beurteilungsschaltung 210 übe die Annehmbarkeit der geprüften Vorrichtung 500 auf der Grundlage dessen beurteilen, ob der Effektivwert oder dergleichen der von dem Störungsmessgerät 100 gemessenen Störungen innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs ist.
Wenn das Störungsmessgerät 100 die Störungsverteilung in dem Schaltungssubstrat der geprüften Vorrichtung 500 misst, beurteilt die Beurteilungsschaltung 210 die Annehmbarkeit der geprüften Vorrichtung 500 auf der Grundlage der von dem Störungsmessgerät 100 gemessenen Störungsverteilung. Beispielsweise kann die Beurteilungsschaltung 210 die Annehmbarkeit der geprüften Vorrichtung 500 auf der Grundlage dessen beurteilen, ob der Wert jedes Störungspunktes in der Störungsverteilung innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs ist. Stattdessen kann die Beurteilungsschaltung 210 die Annehmbarkeit der geprüften Vorrichtung 500 auf der Grundlage dessen beurteilen, ob ein Grad von Veränderung, Standardabweichung oder dergleichen der Störungsverteilung innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs ist. Wie vorstehend beschrieben ist, kann das Störungsmessgerät 100 die Störungen genau messen. Daher kann das Prüfgerät 200 die Annehmbarkeit der geprüften Vorrichtung 500 genau beurteilen.
Während die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Er findung beschrieben wurden, ist der technische Bereich der Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Es ist für den Fachmann augenscheinlich, dass verschiedene Änderungen und Verbesserungen zu den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen hinzugefügt werden können. Es ist auch anhand des Bereichs der Ansprüche ersichtlich, dass die Ausführungsbeispiele, denen derartige Änderungen oder Verbesserungen hinzugefügt sind, in dem technischen Bereich der Erfindung enthalten sein können.
Wie vorstehend beschrieben ist, können die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung die Wirkung von in einem Übertragungspfad eines Messsystems auftretenden Störungen herabsetzen. Daher können die Ausführungsbeispiele schwache Störungen an dem Messort genau messen. Weiterhin können die Ausführungsbeispiele eine Störungsverteilung über mehrere Messorte genau messen.
Weiterhin können die gemessenen Störungen in eine Schwankung der Oszillationsperiode, z. B. Jitter oder Phasenstörungen in dem Oszillationssignal umgewandelt werden mittels des selbsterregten Oszillators 10. Mit anderen Worten, Informationen betreffend die gemessenen Störungen können in Zeitinformationen des Oszillationssignals umgewandelt werden. Die Messeinheit 30 kann dann die Störungen durch Messen der Zeitinformationen des Oszillationssignals erhalten. Daher können die Störungen gemessen werden, solange wie das zu der Messeinheit 30 übertragene Oszillationssignal von den Zeitinformationen abhängt, und Informationen über die analoge Wellenform brauchen nicht übertragen zu werden.
Demgemäß können der Übertragungspfad 20, die Auswahlschaltung 24, die individuelle Schalteinheit 50 und dergleichen, die die Übertragung und Auswahl des Oszillationssignals durchführen, digitale Schaltungen wie logischen Schaltungen verwenden. Als eine Folge kann eine einfache Schaltung verwendet werden, um die Wirkung von Übertragungsverzerrung und Spannungsfehler in dem Übertragungspfad 20 herabzusetzen und die Störungen an dem Messort zu messen.
Zusammenfassung:
Es ist ein Störungsmessgerät vorgesehen, das Störungen an einem Messort misst, aufweisend einen selbsterregten Oszillator (10), der an dem Messort vorgesehen ist und der ein Oszillationssignal ausgibt, in welchem die Störungen an dem Messort in jedem Zyklus sequenziell akkumuliert sind; einen Übertragungspfad (20), der das von dem selbsterregten Oszillator ausgegebene Oszillationssignal überträgt; und eine Messeinheit (30), die zu dem durch den Übertragungspfad übertragenen Oszillationssignal hinzugefügte Störungen misst. Die Messeinheit kann die Störungen an dem Messort messen durch Differenzbildung von zu dem durch den Übertragungspfad übertragenen Oszillationssignal hinzugefügten Störungen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 11-344510 [0002]

Claims

Störungsmessgerät, das Störungen an einem Messort misst, welches aufweist: einen selbsterregten Oszillator, der an dem Messort vorgesehen ist und der ein Oszillationssignal ausgibt, in welchem die Störungen an dem Messort in jedem Zyklus sequenziell akkumuliert sind; einen Übertragungspfad, der das von dem selbsterregten Oszillator ausgegebene Oszillationssignal überträgt; und eine Messeinheit, die zu dem durch den Übertragungspfad übertragenen Oszillationssignal hinzugefügte Störungen misst.
Störungsmessgerät nach Anspruch 1, bei dem die Messeinheit die Störungen an dem Messort misst Differenzbildung von zu dem durch den Übertragungspfad übertragenen Oszillationssignal hinzugefügten Störungen.
Störungsmessgerät nach Anspruch 2, bei dem die Messeinheit enthält: eine Verzögerungsschaltung, die das durch den Übertragungspfad übertragene Oszillationssignal empfängt, nachdem das Oszillationssignal verzweigt wurde, und ein verzögertes Signal ausgibt, das durch Verzögern des empfangenen Oszillationssignals um einen vorgeschriebenen Verzögerungsbetrag erhalten wurde; einen Phasenkomparator, der eine Phasendifferenz zwischen dem durch den Übertragungspfad übertra genen Oszillationssignal und dem von der Verzögerungsschaltung ausgegebenen verzögerten Signal erfasst; und eine Störungsberechnungsschaltung, die die Störungen an dem Messort auf der Grundlage der von dem Phasenkomparator erfassten Phasendifferenz berechnet.
Störungsmessgerät nach Anspruch 3, bei dem die Verzögerungsschaltung das verzögerte Signal ausgibt, das durch Verzögern des empfangenen Oszillationssignals um einen Verzögerungsbetrag, der ein ganzzahliges Mehrfaches der Durchschnittsperiode des Oszillationssignals ist, erhalten wurde.
Störungsmessgerät nach Anspruch 4, bei dem die Störungsberechnungsschaltung enthält: eine Spektrumberechnungsschaltung, die ein Frequenzspektrum der von dem Phasenkomparator erfassten Störungen auf der Grundlage der von dem Phasenkomparator erfassten Phasendifferenz für jeden Zyklus des Oszillationssignals berechnet; eine Extraktionsschaltung, die aus dem Frequenzspektrum eine Frequenzkomponente, die niedriger als eine vorbestimmte Frequenz ist, herauszieht; und eine Berechnungsschaltung, die die Störungen an dem Messort auf der Grundlage der von der Extraktionsschaltung herausgezogenen Komponente des Frequenzspektrums berechnet.
Störungsmessgerät, das eine Störungsverteilung in einem Schaltungssubstrat misst, welches aufweist: mehrere selbsterregte Oszillatoren, die jeweils an einem verschiedenen Messort in dem Schal tungssubstrat vorgesehen sind und die jeweils ein Oszillationssignal ausgeben, in welchem die Störungen an dem entsprechenden Messort in jedem Zyklus sequenziell akkumuliert sind; einen Übertragungspfad, der das von jedem selbsterregten Oszillator ausgegebene Oszillationssignal überträgt; eine Messeinheit, die zu jedem durch den Übertragungspfad übertragenen Oszillationssignal hinzugefügte Störungen misst; und eine Verteilungsberechnungsschaltung, die die Störungsverteilung in dem Schaltungssubstrat auf der Grundlage der Störungen in jedem von der Messeinheit gemessenen Oszillationssignal berechnet.
Störungsmessgerät nach Anspruch 6, bei dem die Messeinheit die Störungen an jedem Messort misst durch Differenzbildung der zu jedem durch den Übertragungspfad übertragenen Oszillationssignal hinzugefügt sind.
Störungsmessgerät nach Anspruch 6, bei dem der Übertragungspfad mehrere individuelle Verdrahtungen enthält, die so vorgesehen sind, dass sie eins zu eins den mehreren selbsterregten Oszillatoren entsprechen, und die jeweils das von dem entsprechenden selbsterregten Oszillator ausgegebene Oszillationssignal übertragen; und das Störungsmessgerät weiterhin eine Auswahlschaltung aufweist, die die durch die mehreren individuellen Verdrahtungen übertragenen Oszillationssignale empfängt, die Oszillationssignale sequenziell auswählt und die sequenziell ausgewählten Oszillationssignale in die Messeinheit eingibt.
Störungsmessgerät nach Anspruch 6, bei dem der Übertragungspfad enthält: eine serielle Verdrahtung, die die mehreren selbsterregten Oszillatoren in Reihe mit der Messeinheit verbindet; und mehrere individuelle Schalteinheiten, die so vorgesehen sind, dass sie eins zu eins den mehreren selbsterregten Oszillatoren entsprechen, und die jeweils das Ausgangssignal des selbsterregten Oszillators in der vorhergehenden Stufe und das Ausgangssignal des entsprechenden selbsterregten Oszillators empfangen und Schalten, welches der Ausgangssignale als Ausgangssignal der vorliegenden Stufe durchgelassen wird, und das Störungsmessgerät weiterhin eine Auswahlschaltung enthält, die (i) sequenziell eine der individuellen Schalteinheiten auswählt, (ii) bewirkt, dass die ausgewählte individuelle Schalteinheit das Ausgangssignal des entsprechenden selbsterregten Oszillators durchlässt, und bewirkt, dass die anderen individuellen Schalteinheiten das Ausgangssignal des selbsterregten Oszillators in der vorhergehenden Stufe durchlassen, wodurch sequenziell jedes der von den selbsterregten Oszillatoren ausgegebenen Oszillationssignale ausgewählt wird, und (iii) die ausgewählten Oszillationssignale in die Messeinheit eingibt.
Störungsmessgerät nach Anspruch 8, bei dem die Messeinheit enthält: eine Verzögerungsschaltung, die das von der Auswahlschaltung eingegebene Oszillationssignal empfängt, nachdem das Oszillationssignal verzweigt wurde, und ein verzögertes Signal aus gibt, das durch Verzögern des empfangenen Oszillationssignals um einen vorgeschriebenen Verzögerungsbetrag erhalten wurde; einen Phasenkomparator, der eine Phasendifferenz zwischen dem von der Auswahlschaltung eingegebenen Oszillationssignal und dem von der Verzögerungsschaltung ausgegebenen verzögerten Signal erfasst; und eine Störungsberechnungsschaltung, die die Störungen an dem von der Auswahlschaltung ausgewählten Messort auf der Grundlage der von dem Phasenkomparator erfassten Phasendifferenz berechnet.
Störungsmessgerät nach Anspruch 10, bei dem die Verzögerungsschaltung das verzögerte Signal ausgibt, das durch Verzögern des empfangenen Oszillationssignals um einen Verzögerungsbetrag, der ein ganzzahliges Mehrfaches einer Durchschnittsperiode des Oszillationssignals ist, erhalten wurde.
Störungsmessgerät nach Anspruch 10, bei dem die Messeinheit weiterhin eine Einstellschaltung enthält, die den Verzögerungsbetrag der Verzögerungsschaltung auf der Grundlage der von dem Phasenkomparator ausgegebenen Phasendifferenz so einstellt, dass eine Gleichkomponente der Phasendifferenz, die von dem Phasenkomparator ausgegeben wird, im Wesentlichen null wird.
Störungsmessgerät nach Anspruch 10, bei dem die Störungsberechnungsschaltung enthält: eine Spektrumberechnungsschaltung, die ein Frequenzspektrum der Störungen an dem Messort berechnet auf der Grundlage der von dem Phasenkomparator für jeden Zyklus des Oszillationssignals erfassten Phasendifferenz; eine Extraktionsschaltung, die aus dem Frequenzspektrum eine Frequenzkomponente, die niedriger als eine vorbestimmte Frequenz ist, herauszieht; und eine Berechnungsschaltung, die die Störungen an dem Messort auf der Grundlage der von der Extraktionsschaltung herausgezogenen Komponente des Frequenzspektrums berechnet.
Störungsmessgerät nach Anspruch 8, weiterhin aufweisend eine Schaltungssteuereinheit, die die von den selbsterregten Oszillatoren mit Ausnahme des selbsterregten Oszillators, der von der Auswahlschaltung ausgewählt ist, durchgeführte Oszillation anhält.
Störungsmessgerät nach Anspruch 6, bei dem das Schaltungssubstrat mehrere Operationsschaltungen enthält, und jeder selbsterregte Oszillator an einem Messort gemäß einer entsprechenden Operationsschaltung vorgesehen ist.
Störungsmessgerät nach Anspruch 15, bei dem das Schaltungssubstrat weiterhin eine Energiezuführungsschaltung enthält, die Energie zu den Operationsschaltungen liefert, und das Störungsmessgerät weiterhin eine Schaltungssteuereinheit aufweist, die, wenn eine 1/f-Störungskomponente, die umgekehrt proportional zur Frequenz ist, aus den Störungen am Messort gemessen wird, bewirkt, dass die Messeinheit die Störungen misst, nachdem die Energiezuführungsschaltung und die Operationsschaltungen angehalten wurden.
Störungsmessgerät nach Anspruch 15, bei dem das Schaltungssubstrat weiterhin eine Energiezuführungsschaltung enthält, die Energie zu den Operationsschaltungen liefert, und das Störungsmessgerät weiterhin eine Schaltungssteuereinheit aufweist, die, wenn eine Störungskomponente, die von der Frequenz nicht abhängig ist, aus den Störungen an dem Messort gemessen wird, bewirkt, dass die Messeinheit die Störungen misst, nachdem bewirkt wurde, dass die Energiezuführungsschaltung und die Operationsschaltungen arbeiten.
Störungsmessgerät, das Störungen einer geprüften Vorrichtung misst, welches aufweist: einen Übertragungspfad, der ein von einem selbsterregten Oszillator, der an einem Messort in der geprüften Vorrichtung vorgesehen ist, ausgegebenes Oszillationssignal überträgt; und eine Messeinheit, die Störungen an dem Messort misst durch Differenzbildung von Störungen, die zu dem durch den Übertragungspfad übertragenen Oszillationssignal hinzugefügt sind.
Prüfgerät, das eine geprüfte Vorrichtung prüft, welches aufweist: ein Störungsmessgerät, das Störungen an einem vorbestimmten Messort in der geprüften Vorrichtung misst; und eine Beurteilungsschaltung, die die Annehmbarkeit der geprüften Vorrichtung auf der Grundlage der von dem Störungsmessgerät gemessenen Störungen beurteilt, wobei das Störungsmessgerät enthält: einen selbsterregten Oszillator, der an dem Messort vorgesehen ist und ein Oszillationssignal ausgibt, in welchem die Störungen an dem Messort in jedem Zyklus sequenziell akkumuliert sind; einen Übertragungspfad, der das von dem selbsterregten Oszillator ausgegebene Oszillationssignal überträgt; und eine Messeinheit, die zu dem durch den Übertragungspfad übertragenen Oszillationssignal hinzugefügte Störungen misst.
Prüfgerät, das eine geprüfte Vorrichtung prüft, welches aufweist: ein Störungsmessgerät, das eine Störungsverteilung in einem Schaltungssubstrat der geprüften Vorrichtung misst; und eine Beurteilungsschaltung, die die Annehmbarkeit der geprüften Vorrichtung auf der Grundlage der von dem Störungsmessgerät gemessenen Störungsverteilung beurteilt, wobei das Störungsmessgerät enthält: mehrere selbsterregte Oszillatoren, die jeweils an einem verschiedenen Messort in dem Schaltungssubstrat vorgesehen sind, und die jeweils ein Oszillationssignal ausgeben, in welchem die Störungen an dem entsprechenden Messort in jedem Zyklus sequenziell akkumuliert sind; einen Übertragungspfad, der das von jedem selbsterregten Oszillator ausgegebene Oszillationssignal überträgt; eine Messeinheit, die zu jedem durch den Übertragungspfad übertragenen Oszillationssignal hinzugefügte Störungen misst; und eine Verteilungsberechnungsschaltung, die die Störungsverteilung in dem Schaltungssubstrat auf der Grundlage der von der Messeinheit gemessenen Störungen in jedem Oszillationssignal berechnet.
Prüfgerät, das eine geprüfte Vorrichtung prüft, welches aufweist: ein Störungsmessgerät, das Störungen an einem vorbestimmten Messort in der geprüften Vorrichtung misst; und eine Beurteilungsschaltung, die die Annehmbarkeit jeder geprüften Vorrichtung auf der Grundlage der von dem Störungsmessgerät gemessenen Störung beurteilt, wobei das Störungsmessgerät enthält: einen Übertragungspfad, der ein von einem selbsterregten Oszillator, der an dem Messort in der geprüften Vorrichtung vorgesehen ist, ausgegebenes Oszillationssignal überträgt; und eine Messeinheit, die Störungen an dem Messort misst durch Differenzbildung von zu dem durch den Übertragungspfad übertragenen Oszillationssignal hinzugefügten Störungen.