JP2000035461A - 半導体試験装置 - Google Patents

半導体試験装置

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JP2000035461A
JP2000035461A JP10201412A JP20141298A JP2000035461A JP 2000035461 A JP2000035461 A JP 2000035461A JP 10201412 A JP10201412 A JP 10201412A JP 20141298 A JP20141298 A JP 20141298A JP 2000035461 A JP2000035461 A JP 2000035461A
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dut
test
variable delay
cal
signal
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Kouichi Ebiya
公一 蛯谷
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数DUTの同時測定ができ、複数のDUT
に印加するテスト信号の自動タイミング補正を各DUT
毎に同時に実行できる半導体試験装置。 【解決手段】 複数のDUTを同時測定することがで
き、それぞれのDUTに入力するテスト信号を自動タイ
ミング補正ができる半導体試験装置であって、自動タ
イミング補正用の電圧比較器に与えるストローブ信号の
それぞれの経路に挿入した可変遅延回路と、自動タイ
ミング補正用の電圧比較器の入力側にスイッチを経由し
て基準信号を印加するスイッチと、基準信号でもって
ストローブ信号用の可変遅延回路を補正し、CAL時に
それぞれのDUTに印加するテスト信号の可変遅延回路
を補正して自動タイミング補正を各DUT毎に同時に実
行させる制御手段と、を有している半導体試験装置であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、複数個のDUT
(被試験デバイス)を同時測定する場合に、自動タイミ
ング補正(自動CALiburation:以後、「CAL」ともい
う)の実行時間を短縮する半導体試験装置に関する。
【0002】
【従来の技術】始めに、従来の半導体試験装置について
基本的な概略構成について説明する。図7に半導体試験
装置の基本的な概略構成図を示す。テストプロセッサ1
はテストプログラムに従って装置全体の制御を行い、テ
スタ・バスにより各ユニットに制御信号を与える。パタ
ーン発生器2はDUT9に与える印加パターンとパター
ン比較器7に与える期待値パターンを生成する。タイミ
ング発生器3は装置全体のテストタイミングを取るため
にタイミングパルス信号を発生して波形整形器4やコン
パレータ6やパターン比較器7等に与え、テストのタイ
ミングを取る。コンパレータ6に与えるストローブ信号
(Strobe:以後「STRB」ともいう)もタイミング発
生器3から波形整形器4を経て与えられる。波形整形器
(フォーマット・コントローラ:以後、「FC」ともい
う)4はパターン発生器2からの印加パターンを実波形
のテスト信号波形に整形しドライバ5を経て、DUT9
にテスト信号を与える。
【0003】DUT9からの応答信号はコンパレータ6
で基準電圧と比較され、その結果の論理信号をパターン
比較器7に与える。パターン比較器7はコンパレータ6
からの試験結果の論理パターンとパターン発生器2から
の期待値パターンとを論理比較して一致・不一致を検出
し、DUT9の良否判定を行う。期待値と不一致の不良
の場合にはフェイルメモリ8に情報を与え、パターン発
生器2からの不良アドレス等の情報と共に記憶させ、後
に不良解析が行われる。
【0004】これらの動作を行わせる各信号を生成する
ために、パターン発生器2やタイミング発生器3やFC
4にはテーブル(又はメモリ)が準備されデータがメモ
リされている。これらのテーブルに与えるデータは、プ
ログラマがDUT9の性能諸元を基に、テストパターン
を考察してテストプログラムを作成し、テストプロセッ
サ1から各部に供給している。
【0005】タイミング発生器3にはRATE設定テー
ブルとクロック設定テーブルとがあり、RATE設定テ
ーブルにはテスト周期のデータがメモリされ、クロック
設定テーブルにはドライバ波形のタイミングデータがメ
モリされている。これらのデータを組み合わせて複数個
のグループ、例えばTS1グループ、TS2グループや
TSnグループ等を準備して読み出し、セット信号やリ
セット信号のタイミングパルスを生成している。
【0006】このタイミング発生器3において、設定す
るパターン周期は、基準クロックの整数倍に端数を生ず
ることもあり、基準クロックの端数データは前パターン
周期からの端数の源端数データと固有のスキュー補正デ
ータとを加算した端数データを生成し、加算結果で基準
クロックの整数倍データはデジタルカウンタで遅延さ
せ、端数データはアナログ可変遅延回路を用いて基準ク
ロックの1/2、1/4、1/8、1/16、…、等の
分解能で精度良く遅延させてタイミングパルス信号を生
成している。
【0007】パターン発生器2のテーブルには、DUT
9のピン1用からピンn用等の各ピン用の試験パターン
データが準備されている。FC4のテーブルには波形モ
ードなどの波形設定に関するデータが準備され、パター
ン発生器2からの試験パターンデータとタイミング発生
器3からのセット、リセットのタイミングパルス信号を
用いて所定のタイミングのテスト信号を生成し、ドライ
バ5に供給している。
【0008】上述したように、半導体試験装置では基準
クロックの端数データまでのタイミングパルスを用いて
いる。そのタイミング分解能は、例えば数10ps(ピ
コ秒:10-12 秒)程度のオーダーである。このように
高精度タイミングによるテスト信号がFC4で生成さ
れ、ドライバ5を経てDUT9の各ピン毎に与えられ
る。複数のDUTを同時測定する場合には、このDUT
9の各ピン毎の入力波形の入力タイミングを同じにする
必要がある。そこで、デバイス試験プログラムのピン設
定毎にCALをかける必要が生じる。現状のデバイス試
験プログラム中には、テスト中に何回かのCAL動作の
プログラムが組み込まれている。
【0009】図3に、従来技術のCALを行う部分の構
成図を示す。半導体試験装置では、テストの開始前に既
に各ドライバ5iからDUT9の各ピンまでの伝搬時間
tdd(ドライバdとデバイスdとの間のt)を各ピン毎
に測定してメモリしている。この各tddはテストパター
ン生成時のタイミングパルスを変更せずにパターン波形
(以後、「PAT」という)の伝送経路を換えない限り
一定である。そこでCAL時にはtddの測定は行わない
ので、tddの測定方法の説明は省略する。CALはタイ
ミングパルスのタイミング時間を変更して、FC4内の
経路が変更されるときに行う。CAL動作について図3
を用いて説明する。
【0010】初めに、DUT9が1つの場合をDUT9
1として説明する。DUT91 の入力波形のタイミング
補正はFC4からのPAT1 をテスト信号用の可変遅延
回路141 を通してドライバ51 に与える。ドライバ5
1 の出力波形(以後、「DROUT1」という)は電圧
比較器101 に与えられる。つまり、スイッチ161
開いて信号をオフし、スイッチ163 は閉じて信号をパ
スする。電圧比較器101 は比較電圧VOHとDROUT
1とを比較するコンパレータであり、テスト用とは別途
にCAL用として設けている。
【0011】電圧比較器101 は、FC4からのキャリ
ブレーション用のストローブ信号1(以後、「SCAL
1」という)のタイミングで入力信号と比較電圧VOHと
を電圧比較してその結果の論理信号SH1を出力する。
論理信号SH1は論理比較器11で、パターン発生器2
からの期待値パターンと比較される。ここで、Pass/Fa
il判定が行われ、可変遅延回路141 を調整してタイミ
ングを合わせる。
【0012】ここで、比較電圧VOHよりDROUT1の
レベルが高い場合にPass、低い場合にFailとすると、Pa
ssのときはSCAL1よりDROUT1が速いことを意
味しており、可変遅延回路141 の遅延量を増やしてD
ROUT1を遅らせ、SCAL1とタイミングを合わせ
る。SCAL1とDROUT1とのタイミング合わせ
は、SCAL1に立ち上がり時にDROUT1の立ち上
がり時と合わせるようにする。逆に、Failの場合にはS
CAL1よりDROUT1が遅いことを意味しており、
可変遅延回路141 の遅延量を減らしてDROUT1を
速め、SCAL1とタイミングを合わせる。
【0013】図4に、このタイミング合わせの説明図を
示す。図4(A)は上述のPassの場合である。図4
(A)a:のDROUT1は図4(A)b:のSCAL
1より速いので、可変遅延回路141 の遅延量を増やし
てDROUT1を遅らせる。図4(B)はFailの場合で
ある。図4(B)a:のDROUT1は図4(B)b:
のSCAL1より遅いので、可変遅延回路141 の遅延
量を減らしてDROUT1を速ませ、SCAL1の立ち
上がり時とDROUT1の立ち上がり時とを合わせるよ
うにする。このようにして、DUT1の各ピンに対して
CALを行う。
【0014】図3の構成はDUT91 とDUT92 の2
個のDUT9の同時測定(以後、「同測」ともいう)の
構成図である。この場合には、DUT91 のCALを行
った後にDUT92 のCALを行う。そのために、FC
4からのSTRBをCAL用の可変遅延回路15を通し
て2分岐し、一つのSCAL1は電圧比較器101 に与
え、他のSCAL2は電圧比較器102 に与えている。
そして先ずSCAL1と電圧比較器101 を用いてDU
T91 のCALを行ない、その後にSCAL2と電圧比
較器102 を用いてDUT92 のCALを行なってい
る。このときのタイミングチャートを図5と図6に示
す。
【0015】ところで、DUT91 とDUT92 とに信
号を印加するとき、ドライバ51 からDUT91 の間の
伝搬時間tdd1 と、ドライバ52 からDUT92 の間の
伝搬時間tdd2 とで、ゲートやケーブル等の伝搬時間に
バラツキがあり、伝搬時間差tpd1 がある。また、タイ
ミング補正を行うときに、ドライバ51 から電圧比較器
101 の間の伝搬時間と、ドライバ52 から電圧比較器
102 の間の伝搬時間とで伝搬時間にバラツキがあり、
伝搬時間差tpd2 がある。この2つの伝搬時間差、tpd
1 とtpd2 の値を考慮してCALを行う。いま、仮にド
ライバ51 からDUT91 の間の伝搬時間の方がドライ
バ52 からDUT92 の伝搬時間より1ns速く、tpd1
=1ns とする。また、ドライバ51 から電圧比較器1
1 の間の伝搬時間の方がドライバ52 から電圧比較器
102 の伝搬時間より 2.5ns速く、tpd2 = 2.5ns と
して、図5、図6を説明する。
【0016】図5はDUT91 のタイミングチャート
で、図5(A)は補正前、図5(B)は補正後である。
図6はDUT92 のタイミングチャートで、図6(A)
は補正前、図6(B)は補正後である。4図とも共通し
て、a:はDUT91 の入力波形であり、b:は電圧比
較器101 の入力波形であり、c:はDUT92 の入力
波形であり、d:は電圧比較器102 の入力波形であ
り、e:は電圧比較器101 の入力SCAL1であり、
f:は電圧比較器102 の入力SCAL2である。そし
て、tpd1 =1ns はDUT91 の入力波形とDUT9
2 の入力波形との時間差であり、tpd2 =2.5ns は電圧
比較器101 の入力波形と電圧比較器102 の入力波形
との時間差である。なお、ここではDROUT1とDR
OUT2は同じタイミングでドライバ51とドライバ5
2 から出力されているものとする。
【0017】CALは初めにDUT91 から始める。図
5(A)a:とc:に示すように、DUT91 にはDU
T92 より1ns速く信号が印加されている。また、b:
とd:に示すように、電圧比較器101 には電圧比較器
102 より 2.5ns速く信号が印加されている。また、
b:とe:を見ると、論理比較器11の判定はFailであ
るので、可変遅延回路141 に遅延量を減じてCALす
る。すると、a:に示すDUT91 の入力信号も同時に
伝搬時間が減少して同時移動する。すると、図5(A)
a:及びb:の波形は、図5(B)a:及びb:のよう
にCALされる。このCALをDUT91 の全ピンにわ
たって行う。
【0018】次にDUT92 のCALを行う。このと
き、tpd1 =1ns、tpd2 =2.5ns 、を考慮してSCA
L2のタイミングをSCAL1より、tpd2 −tpd1 =
2.5ns−1ns=1.5ns 遅らせる必要がある。つまり、S
CAL1よりSCAL2のタイミングを1.5ns 遅らせて
CALすることにより、DUT91 とDUT92 とには
同時にテスト信号が到着することになる。
【0019】図6(A)f:に示すように、先ずSCA
L2をtpd2 −tpd1 =1.5ns 遅らせる。そのために、
可変遅延回路15の遅延量を1.5ns 増加させる。そして
図6(A)d:の波形と電圧比較するとFailであるの
で、可変遅延回路142 の遅延量を減らし波形を速めて
CALする。CAL後の波形は図6(B)c:及びd:
に示すようになる。このCAL動作をDUT92 の全て
のピンについて行う。よって、DUT91 とDUT92
の全ピンに同時に信号が入力できるようになる。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の半導体試験装置では、CAL用STRBの可変遅延回
路15iの遅延量をDUTi毎に変えてSCALiを生
成してCALを行い、テスト信号用の可変遅延回路14
iの遅延量を自動調整していた。CALをDUTi毎に
縦続して行うので、DUTiの数だけ時間がかかるが、
時間を気にしなければこれでも充分である。ここで、サ
フィックスiは数字を意味する。
【0021】しかしながら、DUTである半導体LSI
の発展はめざましく、CALする入出力のピン数が数1
0ピンから100ピンを越えるように非常に多くなって
いる。また、半導体試験装置においても同時測定のDU
Tの数が多くなって、現在では64個同測の装置もあ
る。このように、DUTのピン数が多くなり、同測のD
UTの数が多くなってくると、CALにかける実行時間
が増えてきた。例えば、従来のCAL実行時間は数10
秒であったが、最近では1分を越えるようになり、数分
要することもある。しかも、CALはDUTのテスト中
にもしばしば行われている。
【0022】CALの実行時間が増大してくると、DU
Tの測定時間が長くなって、デバイスのスループットが
悪くなる。テスト・コストの増大につながる。この発明
は、デバイスのスループット向上のために、デバイスの
試験時間の一部になっているCALの実行時間を、同測
のDUTの数が増大しても試験時間を長くしない半導体
試験装置を提供するものである。
【0023】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明はCAL用の電圧比較器に与えるSTRB
信号のそれぞれに独立した可変遅延回路を設け、それぞ
れの可変遅延回路を、例えばタイミング発生器とFCで
生成した基準信号でCALするようにし、従来の1個の
CAL用可変遅延回路での精度と同等にし、各DUTを
同時にCALできるようにした。この動作を制御する制
御手段は、例えば、テストプロセッサの一部で構成でき
る。
【0024】この発明の構成について述べる。この発明
の第1発明は、複数のDUTを同時測定することがで
き、それぞれのDUTに入力するテスト信号を自動タイ
ミング補正ができる半導体試験装置であって、自動タ
イミング補正用の電圧比較器に与えるストローブ信号の
それぞれの経路に挿入した可変遅延回路と、自動タイ
ミング補正用の電圧比較器の入力側にスイッチを経由し
て印加する基準信号と、基準信号でもってストローブ
信号用の可変遅延回路の遅延量を補正し、CAL時にそ
れぞれのDUTに印加するテスト信号の可変遅延回路を
補正して自動タイミング補正を各DUT毎に同時に実行
させる制御手段と、を具備する半導体試験装置である。
【0025】この発明の第2発明は、基準信号の生成部
署と制御手段の構成部署について、適切な部署を明記し
たものである。つまり、第1発明において、基準信号は
タイミング発生器と波形整形器とで生成し、制御手段は
テストプロセッサの内部に設けた半導体試験装置であ
る。
【0026】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態を実施例に基づ
き図面を参照して説明する。図1に本発明の一実施例の
構成図を、図2にそのタイミングチャートを示す。図3
と同一部分には同一符号を付す。先ず、図1について説
明する。図3と同様にDUT9iは2個同測の図面とし
たが、この発明は、2個同測とは限らず64個同測でも
よい。同測のDUT9iの数だけCAL用の電圧比較器
10iを増やすとよい。
【0027】図1では、波形整形器(FC)4からのS
TRB信号を2分岐し、分岐後にそれぞれの経路にCA
L用の可変遅延回路151 及び152 を挿入する。可変
遅延回路151 及び152 の出力はそれぞれSCAL1
及びSCAL2となって、それぞれの電圧比較器101
及び102 に与えられる。同測数が多いときには、同測
数だけ分岐する。あるいは、従来方式と混同して、1つ
のSCALで2以上のDUTをCALするようにしても
よい。
【0028】SCAL1とSCAL2との伝搬時間差の
タイミング調整は、基準信号入力端子17から入力され
る基準信号でもって行う。つまり、SCALの調整は信
号用のスイッチ163 及び164 をオフにし、スイッチ
165 及び166 をオンにし、基準信号を電圧比較器1
1 及び102 に印加する。そして、CAL用の可変遅
延回路151 及び152 の遅延量を調整して、基準信号
にSCAL1及びSCAL2のタイミングを一致させる
とよい。同測数が多い場合には、そのSCALの数分C
ALする。基準信号は、例えばタイミング発生器3とF
C4とで発生させることができる。別途設けてもよい。
【0029】DUT91 に入力されるテスト信号とDU
T92 に入力されるテスト信号のCALを行うときは、
従来と同様に、ドライバ51 からDUT91 の伝搬時間
とドライバ52 からDUT92 の伝搬時間との伝搬時間
差tpd1 と、ドライバ51 から電圧比較器101 の伝搬
時間とドライバ52 から電圧比較器102 の伝搬時間と
の伝搬時間差tpd2 を考慮して、CAL用の可変遅延回
路151 と152 の遅延量を設定する。その後にCAL
を行う。
【0030】CALを行うときはFC4のデータ入力端
子12からのデータで生成したPAT1信号とPAT2
信号とをそれぞれFC4より出力し、それぞれの可変遅
延回路141 及び142 とドライバ51 及び52 を通し
て、それぞれのDROUT1信号及びDROUT2信号
をそれぞれの電圧比較器101 及び102 に与える。そ
れぞれの電圧比較器101 及び102 はそれぞれのスト
ローブ・パルスSCAL1及びSCAL2のタイミング
で比較電圧VOHと電圧比較してその出力信号を論理比較
器11に与える。論理比較器11では、データ入力端子
13から入力した期待値と電圧比較器101 及び102
からの論理データとを論理比較してPass/Failの判定を
行う。その後のタイミングの合わせ方法は従来通りであ
る。これらの制御は制御手段で行う。制御手段は、例え
ばテストプロセッサ1内に設けるとよい。別途に設けて
もよい。
【0031】図2に図1のタイミングチャートを示す。
図2(A)に示す補正前のタイミングチャートのような
場合であっても、補正時にはf:に示すSCAL2は、
自動的に(tpd2−tpd1)の時間分、遅延量を増やすの
で、DUT91 とDUT92とは同時にCALができ
る。補正後のタイミングの波形を、図2(B)に示して
いる。
【0032】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明
は、ストローブ信号のSCAL1及びSCAL2にそれ
ぞれ可変遅延回路151 及び152 を設け、基準信号で
タイミングを調整することで、SCAL1及びSCAL
2に、ドライバ5iからDUT9iまでの伝搬時間差t
pd1 とドライバ5iから電圧比較器10iまでの伝搬時
間差tpd2 を考慮した(tpd2−tpd1)の時間差を正確
に与えることができるようになった。従って、DUT9
1 に入力される信号とDUT92 に入力される信号と
を、更に同測数が多い場合にはその他のDUT9iとを
同時に自動補正することができる。
【0033】DUT9iが増えても、SCALiのライ
ンにそれぞれ可変遅延回路15iを設けることでCAL
の実行時間がDUTが1個のときとほとんど変わらな
い。従来の構成のように、DUTの数がn倍になるとC
AL実行時間がn倍になるようなことがない。同測のD
UTの数が多くなっても従来構成に比べて試験時間が非
常に短くなり、スループットが非常に向上する。以上説
明したように、この発明は実用に際して、その効果は大
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成図である。
【図2】本発明の図1のタイミングチャートである。図
2(A)が補正前、図2(B)が補正後のタイミングチ
ャートである。
【図3】従来技術の構成図である。
【図4】タイミング合わせの説明図である。
【図5】DUT1側のタイミングチャートである。図5
(A)が補正前、図5(B)が補正後のタイミングチャ
ートである。
【図6】DUT2側のタイミングチャートである。図6
(A)が補正前、図6(B)が補正後のタイミングチャ
ートである。
【図7】半導体試験装置の基本的な概略構成図である。
【符号の説明】
1 テストプロセッサ 2 パターン発生器 3 タイミング発生器 4 波形整形器(FC) 5、51 、52 ドライバ 6 コンパレータ 7 パターン比較器 8 フェイルメモリ 9、91 、92 DUT(被試験デバイス) 10、101 、102 電圧比較器(コンパレータ) 11 論理比較器 12、13 データ入力端子 14、141 、142 可変遅延回路 15、151 、152 可変遅延回路 16i(i=1〜4) スイッチ 17 基準信号入力端子 18 バッファ・アンプ 19i、191 、192 スイッチ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のDUT(9i)を同時測定するこ
    とができ、それぞれのDUT(9i)に入力するテスト
    信号を自動タイミング補正ができる半導体試験装置にお
    いて、 自動タイミング補正用の電圧比較器(10i)に与える
    ストローブ信号(STRB)のそれぞれの経路に挿入し
    た可変遅延回路(15i)と、 自動タイミング補正用の電圧比較器(10i)の入力側
    にスイッチを経由して基準信号を印加するスイッチと、 該基準信号でもってストローブ信号用の可変遅延回路
    (15i)の遅延量を補正し、CAL時にそれぞれのD
    UT(9i)に印加するテスト信号の可変遅延回路(1
    4i)を補正して自動タイミング補正を各DUT(9
    i)毎に同時に実行させる制御手段と、 を具備することを特徴とする半導体試験装置。
  2. 【請求項2】 基準信号はタイミング発生器(3)と波
    形整形器(4)とで生成し、制御手段はテストプロセッ
    サ(1)の内部に設けたことを特徴とする請求項1記載
    の半導体試験装置。
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