JP2007212279A - Timing calibration method and its device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気信号のタイミングを校正する方法およびその装置に関し、特に半導体検査装置に用いて好適なタイミング校正方法およびその装置に関するものである。 The present invention relates to a method and apparatus for calibrating electric signal timing, and more particularly to a timing calibration method and apparatus suitable for use in a semiconductor inspection apparatus.
半導体検査装置では、被測定半導体の各ピンの信号を高精度のタイミングで測定する必要がある。ところが、半導体検査装置から被測定半導体の各ピンまでの信号伝送路に着目すると、信号伝送路長間のばらつきがあり、タイミングのずれを生じている。 In the semiconductor inspection apparatus, it is necessary to measure the signal of each pin of the semiconductor to be measured with high precision timing. However, paying attention to the signal transmission path from the semiconductor inspection apparatus to each pin of the semiconductor to be measured, there is a variation in the length of the signal transmission path, resulting in a timing shift.
そこで、従来から、被測定半導体に代えてタイミング校正治具を接続して各ピンに基準波形を入力し、これら半導体検査装置の伝送路長間のばらつきを含んだ状態で被測定半導体の各ピンの位置におけるタイミングが等しくなるように、入力ピンおよび出力ピンのそれぞれについてタイミング補正回路で個別にタイミング補正することが行われている。 Therefore, conventionally, a timing calibration jig is connected in place of the semiconductor to be measured, a reference waveform is input to each pin, and each pin of the semiconductor to be measured is included in the variation between the transmission path lengths of these semiconductor inspection devices. The timing correction circuit individually corrects the timing for each of the input pin and the output pin so that the timings at these positions are equal.
図4に、このような従来のタイミング校正の概念図を示す。このタイミング校正方式は特許文献1および特許文献2の前提になっているものである。
FIG. 4 shows a conceptual diagram of such a conventional timing calibration. This timing calibration method is the premise of
図4において、タイミング校正治具1は、タイミング校正にあたり、被測定半導体に代えて半導体検査装置に接続される。このタイミング校正治具1に入力される基準波形は、タイミング校正治具1の各出力点でタイミングが保証されているものである。
In FIG. 4, the
タイミング校正治具1の各出力点から出力される基準波形は、それぞれ遅延量tdA〜tdCを有する伝送路2A〜2Cを介してコンパレータ3A〜3Cの一方の入力端子に入力される。コンパレータ3A〜3Cの他方の入力端子には比較電圧VREFが入力されている。これらコンパレータ3A〜3Cの出力は判定回路4A〜4Cに入力される。
The reference waveform output from each output point of the
判定回路4A〜4Cには、それぞれ個別のタイミング補正回路5A〜5Cを介してストローブ信号が入力される。タイミング補正回路5A〜5Cには可変遅延素子が内蔵されており、入力されたストローブ信号を所定量遅延させて出力する。判定回路4A〜4Cはコンパレータ3A〜3Cの出力が実際に変化する時刻と期待時刻を比較するものであり、この比較結果に基づいて可変遅延素子の遅延量を調整する。このようにして、伝送路2A〜2Cの遅延量の違いを補正する。
Strobe signals are input to the
コンパレータ3A〜3Cは被測定半導体の出力が入力される。タイミング校正時には、被測定半導体が搭載されるパフォーマンスボードを校正用パフォーマンスボードと交換する。図4では省略されているが、実際には伝送路2A〜2Cの途中には校正用パフォーマンスボードが配置される。
The
次に、図4の構成におけるタイミング校正の手順を図5の波形図を用いて説明する。図5(1)はタイミング校正治具1に入力される基準波形である。(2)はタイミング校正治具1の出力点、すなわちタイミング保証点での波形、(3)はコンパレータ3A、3Bの入力点における波形であり、点線wAは伝送路2Aを伝搬したコンパレータ3Aの入力波形、実線wBは伝送路2Bを伝搬したコンパレータ3Bの入力波形である。なお、伝送路2Aの遅延量tdAは、伝送路2Bの遅延量tdBより大きいとする。
Next, the timing calibration procedure in the configuration of FIG. 4 will be described with reference to the waveform diagram of FIG. FIG. 5A is a reference waveform input to the
時刻T3で波形wBはコンパレータ3Bの比較電圧VREFを通過し、時刻T4で波形wAはコンパレータ3Aの比較電圧VREFを通過する。同時に通過しないのは、伝送路2Aと2Bの遅延量が異なるためである。
At time T3, the waveform wB passes the comparison voltage VREF of the comparator 3B, and at time T4, the waveform wA passes the comparison voltage VREF of the
波形wAとwBはタイミング保証点を同時に通過することから、本来ならコンパレータ3A、3Bに同時に到達しなければならない。そこで、タイミング補正回路5に内蔵されている可変遅延素子の遅延量を調整して、判定回路4Aに入力されるストローブ信号Aをストローブ信号Bより(T4−T3)時間だけ遅らせる。これにより、伝送路の遅延量の違いを補正することができる。なお、各伝送路の遅延量の差をできるだけ小さくすることも行われている。
しかし、図4のタイミング校正方法では、タイミング校正治具1の出力点における基準波形の立ち上がり時間は一定であると仮定しているが、実際にはタイミング校正治具1の寄生容量CCの違い等によって、立ち上がり時間が異なる。図4では、出力点Aに寄生容量CCが大きく影響している例を示している。
However, in the timing calibration method of FIG. 4, it is assumed that the rise time of the reference waveform at the output point of the
そのため、タイミング校正治具1の出力点(タイミング保証点)で比較電圧VREFに達するタイミングが同じにならず、tdE=T2−T1のタイミング校正治具のエラーが生じる。このタイミング校正治具エラーは、図5で説明した校正方法では取り除くことができなかったという課題があった。
Therefore, the timing at which the comparison voltage VREF is reached at the output point (timing guarantee point) of the
近年、被測定半導体の高速化に伴い、半導体検査装置に要求されるタイミング精度は飛躍的に高くなった。そのため、従来なら実用上無視できるとされていた寄生容量による出力波形の劣化によるタイミング校正の悪化が、問題視されるようになってきた。 In recent years, with the increase in the speed of semiconductors to be measured, the timing accuracy required for semiconductor inspection apparatuses has dramatically increased. For this reason, deterioration of timing calibration due to deterioration of the output waveform due to parasitic capacitance, which has been considered to be negligible in practice in the past, has come to be regarded as a problem.
従って本発明の目的は、簡単な手法で波形劣化に起因するタイミング校正の悪化を補正できるタイミング校正方法およびその装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a timing calibration method and apparatus capable of correcting deterioration of timing calibration caused by waveform deterioration by a simple method.
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項1記載の発明は、
比較電圧を第1のレベルと第2のレベルに変化させて信号経路を伝搬した基準波形が比較電圧の各レベルに達する時間の時間差を測定する工程と、
異なる2つの経路における時間差の差に基づき前記2つの経路を伝搬した信号間のタイミングエラーを演算する工程と、
このタイミングエラーに基づき前記2つの経路間のタイミングを校正する工程と、
を具備したものである。
これにより、信号の立ち上がり時間に起因するタイミングエラーを補正できる。
In order to achieve such a problem, the invention according to
Measuring the time difference between the time when the reference waveform propagated through the signal path by changing the comparison voltage between the first level and the second level reaches each level of the comparison voltage;
Calculating a timing error between signals propagated through the two paths based on a difference in time difference between the two different paths;
Calibrating the timing between the two paths based on the timing error;
Is provided.
Thereby, the timing error resulting from the signal rise time can be corrected.
請求項2記載の発明は、請求項1に記載の発明において、
前記タイミングエラーtdEを下式に基づいて演算するようにしたものである。簡単にタイミングエラーを求めることができる。
tdE=(trA−trB)・(VREF−VL)/(VREF1―VREF2)
但し、
trA:比較電圧を変えたときの、信号経路Aを通過する基準波形の時間差
trB:比較電圧を変えたときの、信号経路Bを通過する基準波形の時間差
VREF:基準になる電圧
VL:基準波形の低レベル側の電圧
VREF1、VREF2:時間差を測定するときの比較電圧
The invention according to
The timing error tdE is calculated based on the following equation. A timing error can be easily obtained.
tdE = (trA−trB) · (VREF−VL) / (VREF1−VREF2)
However,
trA: Time difference of the reference waveform passing through the signal path A when the comparison voltage is changed trB: Time difference of the reference waveform passing through the signal path B when the comparison voltage is changed VREF: Reference voltage VL: Reference waveform Low-level voltage VREF1, VREF2: Comparison voltage when measuring the time difference
請求項3記載の発明は、
レベルの異なる比較電圧を出力する比較電圧発生部と、
この比較電圧発生部の出力および信号経路を伝搬した基準波形が入力されるコンパレータと、
このコンパレータの出力が入力され、レベルの異なる比較電圧におけるコンパレータの出力から、2つの異なった信号経路を伝搬した信号間のタイミングエラーを演算するタイミングエラー演算部と、
このタイミングエラー演算部が演算したタイミングエラーが入力され、遅延量を調整してストローブ信号を出力するタイミング補正回路と、を具備したものである。
これにより、信号の立ち上がり時間に起因するタイミングエラーを補正できる。
The invention described in
A comparison voltage generator for outputting comparison voltages of different levels;
A comparator to which a reference waveform propagated through the output and signal path of the comparison voltage generator is input;
A timing error calculation unit that calculates a timing error between signals propagated through two different signal paths from the output of the comparator at a comparison voltage having a different level when the output of the comparator is input;
And a timing correction circuit that receives a timing error calculated by the timing error calculation unit, adjusts the delay amount, and outputs a strobe signal.
Thereby, the timing error resulting from the signal rise time can be corrected.
請求項4記載の発明は、請求項3に記載の発明において、
前記タイミングエラー演算部は、下式に基づいてタイミングエラーtdEを演算するようにしたものである。簡単にタイミングエラーを求めることができる。
tdE=(trA−trB)・(VREF−VL)/(VREF1―VREF2)
但し、
trA:比較電圧を変えたときの、信号経路Aを通過する基準波形の時間差
trB:比較電圧を変えたときの、信号経路Bを通過する基準波形の時間差
VREF:基準になる電圧
VL:信号A、Bの低レベル側の電圧
VREF1、VREF2:時間差を測定するときの比較電圧
The invention according to claim 4 is the invention according to
The timing error calculation unit calculates a timing error tdE based on the following equation. A timing error can be easily obtained.
tdE = (trA−trB) · (VREF−VL) / (VREF1−VREF2)
However,
trA: time difference of the reference waveform passing through the signal path A when the comparison voltage is changed trB: time difference of the reference waveform passing through the signal path B when the comparison voltage is changed VREF: voltage serving as a reference VL: signal A , B low-level voltage VREF1, VREF2: Comparison voltage when measuring the time difference
以上説明したことから明らかなように、本発明は、比較電圧を変えて信号経路を伝搬した基準波形がこの比較電圧に達する時間の時間差を測定し、この時間差から2つの異なる信号経路を伝搬する信号の立ち上がり時間の差に起因するタイミングエラーを求め、このタイミングエラーにより2つの信号経路を伝搬する信号間のタイミングを校正する。 As is apparent from the above description, the present invention measures the time difference between the time when the reference waveform propagated through the signal path by changing the comparison voltage reaches the comparison voltage, and propagates two different signal paths from this time difference. A timing error due to the difference in signal rise time is obtained, and the timing between signals propagating through the two signal paths is calibrated by this timing error.
コンパレータの比較電圧を変えるという比較的簡単な方式で、立ち上がり時間や立ち下がり時間の差に起因するタイミングエラーを補正することができるという効果がある。また、特別なハードウエアを必要としないので、安価にタイミングエラーを校正することができるという効果もある。 There is an effect that it is possible to correct a timing error caused by a difference between the rise time and the fall time by a relatively simple method of changing the comparison voltage of the comparator. Further, since no special hardware is required, there is an effect that the timing error can be calibrated at low cost.
以下図面を用いて本発明を詳細に説明する。図1に本発明に係るタイミング校正方法の一実施例を示すフローチャートを示す。なお、この実施例では図4に示すA、B2つの信号経路を伝搬する波形の校正方法を示しているが、容易に3つ以上の波形のタイミング校正方法に拡張することができる。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a flowchart showing an embodiment of the timing calibration method according to the present invention. In this embodiment, the method of calibrating the waveforms propagating through the two signal paths A and B shown in FIG. 4 is shown, but it can be easily extended to a timing calibration method of three or more waveforms.
図1において、工程(A−1)で信号経路Aを伝搬する基準波形について、コンパレータの比較電圧を第1のレベルVREF1と第2のレベルVREF2に設定し、そのときのコンパレータの出力が反転する時間の差を測定してこの時間差をtrAとする。次に、工程(A−2)で信号経路Bを伝搬する基準波形について、同様にコンパレータの比較電圧を第1のレベルVREF1と第2のレベルVREF2に変え、そのときのコンパレータの出力が反転する時間差を測定してこの時間差をtrBとする。ここで、第1のレベルVREF1は基準波形振幅の例えば90%とし、第2のレベルVREF2は基準波形振幅の例えば10%とする。 In FIG. 1, for the reference waveform propagating in the signal path A in step (A-1), the comparator comparison voltage is set to the first level VREF1 and the second level VREF2, and the output of the comparator at that time is inverted. The time difference is measured, and this time difference is defined as trA. Next, for the reference waveform propagating in the signal path B in step (A-2), the comparator comparison voltage is similarly changed to the first level VREF1 and the second level VREF2, and the output of the comparator at that time is inverted. The time difference is measured, and this time difference is defined as trB. Here, the first level VREF1 is, for example, 90% of the reference waveform amplitude, and the second level VREF2 is, for example, 10% of the reference waveform amplitude.
次に、工程(A−3)で、測定した時間差に基づき、下記(1)式を用いて経路A、Bを伝搬した基準波形の立ち上がり時間の違いに起因するタイミングエラーtdEを演算する。
tdE=(trA−trB)・(VREF−VL)/(VREF1―VREF2)
・・・・・・・・・・ (1)
なお、VREF1、VREF2は工程(A−1)、(A−2)で設定した比較電圧、VREFは図4における比較電圧、VLは基準波形の低レベル側の電圧である。ここで、VREFは基準波形振幅の例えば50%とする。
Next, in step (A-3), based on the measured time difference, a timing error tdE due to the difference in the rise time of the reference waveforms propagated through the paths A and B is calculated using the following equation (1).
tdE = (trA−trB) · (VREF−VL) / (VREF1−VREF2)
(1)
Note that VREF1 and VREF2 are the comparison voltages set in steps (A-1) and (A-2), VREF is the comparison voltage in FIG. 4, and VL is the low-level voltage of the reference waveform. Here, VREF is, for example, 50% of the reference waveform amplitude.
次に、工程(A−4)でタイミング補正回路5内の可変遅延素子の遅延量を調整し、このタイミングエラーtdEを補正する。
Next, in step (A-4), the delay amount of the variable delay element in the
図4の構成では、出力点Aに寄生容量CCが大きく影響していることから、入力波形Aの立ち上がり時間は入力波形Bのそれより大きくなっている。そのため、本来タイミングが保証されているタイミング校正治具1の出力点で、入力波形Aは入力波形Bに比べて遅れる。従って、コンパレータの比較電圧を変化させたときの時間差を測定し、前記(1)式を用いてタイミングエラーtdEを演算して、このtdEを用いて判定回路4A〜4Cに入力されるストローブ信号のタイミングを補正する。
In the configuration of FIG. 4, since the parasitic capacitance CC greatly affects the output point A, the rise time of the input waveform A is longer than that of the input waveform B. Therefore, the input waveform A is delayed from the input waveform B at the output point of the
次に、図2の波形図を用いて、本実施例を詳細に説明する。なお、図5と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図2において、(1)は基準波形、(2)はタイミング保証点であるタイミング校正治具1出口における波形、(3)はコンパレータ3A、3Bの入力波形、(4)は判定回路4Bに入力される校正後のストローブ信号Bの波形、(5)は判定回路4Aに入力される校正後のストローブ信号Aの波形である。
Next, the present embodiment will be described in detail with reference to the waveform diagram of FIG. The same elements as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. In FIG. 2, (1) is a reference waveform, (2) is a waveform at the
(2)に示すように、浮遊容量CCの影響を受けることにより、波形wAとwBの立ち上がり時間が異なる。そのため、波形wBは時刻T1に比較電圧VREFに到達し、波形wAは時刻T2に比較電圧VREFに到達する。この時間差T2−T1は波形の立ち上がり時間の違いに起因するタイミングエラーであり、図5で説明した従来の方法では取り除くことはできなかった。 As shown in (2), the rise times of the waveforms wA and wB differ due to the influence of the stray capacitance CC. Therefore, the waveform wB reaches the comparison voltage VREF at time T1, and the waveform wA reaches the comparison voltage VREF at time T2. This time difference T2-T1 is a timing error caused by the difference in the rise time of the waveform, and cannot be removed by the conventional method described with reference to FIG.
このタイミング校正治具1に固有のタイミングエラーtdEを補正するためには、タイミングエラーtdEを測定しなければならない。そこで、波形wBが入力されるコンパレータ3Bの比較電圧を第2のレベルVREF2とし、このコンパレータ3Bの出力が反転する時刻T5を測定する。次に、比較電圧を第1のレベルVREF1とし、同様にコンパレータ3B出力が反転する時刻T6を測定し、その差をtrBとする。
trB=T6−T5
In order to correct the timing error tdE inherent to the
trB = T6-T5
次に、波形wAが入力されるコンパレータ3Aの比較電圧を第2のレベルVREF2とし、このコンパレータ3Aの出力が反転する時刻T7を測定する。次に、比較電圧を第1
のレベルVREF1とし、同様にコンパレータ3A出力が反転する時刻T8を測定し、その差をtrAとする。
trA=T8−T7
Next, the comparison voltage of the
Similarly, the time T8 when the output of the
trA = T8-T7
そして、このtrA、trBから、前記(1)式を用いてタイミングエラーtdEを計算し、このtdEを用いてストローブ信号を補正する。図2の例では波形wAの方が波形wBよりも立ち上がり時間が遅いため、タイミング保証点であるタイミング校正用治具1の出力点で、波形wAがwBに対してtdEだけ遅れる。本来タイミング保証点では2つの波形のタイミングは一致しているので、信号Aのストローブ信号を図5よりtdEだけ早く出力するようにタイミング補正回路5内の可変遅延素子を調整して、このタイミングエラーtdEを補正する。
Then, from the trA and trB, the timing error tdE is calculated using the equation (1), and the strobe signal is corrected using the tdE. In the example of FIG. 2, since the waveform wA has a later rise time than the waveform wB, the waveform wA is delayed by tdE with respect to wB at the output point of the
図3に、タイミング校正装置の構成を示す。なお、図4と同じ要素には同一符号を付してそれらの説明を省略する。図3において、6は比較電圧発生部であり、レベルの異なった比較電圧VREF1、VREF2を出力する。7はコンパレータであり、比較電圧発生部6の出力および信号経路を伝搬した基準波形が入力される。
FIG. 3 shows the configuration of the timing calibration apparatus. The same elements as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In FIG. 3,
8はタイミングエラー演算部であり、コンパレータ7の出力が入力される。タイミングエラー演算部8は、2つの異なった信号経路を伝搬した基準波形について、レベルの異なる比較電圧VREF1、VREF2におけるコンパレータの反転時刻から、前記(1)式によりタイミングエラーtdEを演算する。このタイミングエラーtdEはタイミング補正回路5に入力される。タイミング補正回路5は、可変遅延素子の遅延量を調整して、タイミングエラーtdEを補正するストローブ信号を出力する。
なお、これらの実施例では2つの異なった経路のタイミングを校正する手法を説明したが、3つ以上の経路を伝搬する信号のタイミングを補正することもできる。この場合、基準になる経路を定め、この経路と他の経路の2つの経路からなる組を複数設定し、これらの組内でタイミングを校正するようにすればよい。 In these embodiments, the method of calibrating the timing of two different paths has been described. However, the timing of signals propagating through three or more paths can also be corrected. In this case, it is only necessary to determine a reference route, set a plurality of sets of two routes of this route and other routes, and calibrate the timing within these sets.
また、このタイミング校正方法および装置は、半導体検査装置のタイミング補正全般に応用できることはもとより、他の装置にも応用することができる。 The timing calibration method and apparatus can be applied not only to general timing correction of a semiconductor inspection apparatus but also to other apparatuses.
また、上記実施例では立ち上がり時間に着目したが、立ち下がり時間にも適用することができる。 In the above embodiment, the rise time is focused. However, the rise time can be applied.
1 タイミング校正用治具
2A〜2C 伝送路
3A〜3C、7 コンパレータ
4A〜4C 判定回路
5 タイミング補正回路
6 比較電圧発生部
8 タイミングエラー演算部
tdA〜tdC 遅延量
tdE タイミングエラー
VREF、VREF1、VREF2 比較電圧
DESCRIPTION OF
Claims (4)
異なる2つの経路における時間差の差に基づき前記2つの経路を伝搬した信号間のタイミングエラーを演算する工程と、
このタイミングエラーに基づき前記2つの経路間のタイミングを校正する工程と、
を具備したことを特徴とするタイミング校正方法。 Measuring the time difference between the time when the reference waveform propagated through the signal path by changing the comparison voltage between the first level and the second level reaches each level of the comparison voltage;
Calculating a timing error between signals propagated through the two paths based on a difference in time difference between the two different paths;
Calibrating the timing between the two paths based on the timing error;
A timing calibration method comprising:
tdE=(trA−trB)・(VREF−VL)/(VREF1―VREF2)
但し、
trA:比較電圧を変えたときの信号経路Aを通過する基準波形の時間差
trB:比較電圧を変えたときの信号経路Bを通過する基準波形の時間差
VREF:基準になる比較電圧
VL:基準波形の低レベル側の電圧
VREF1、VREF2:時間差を測定するときの比較電圧 2. The timing calibration method according to claim 1, wherein the timing error tdE is calculated based on the following equation.
tdE = (trA−trB) · (VREF−VL) / (VREF1−VREF2)
However,
trA: time difference of the reference waveform passing through the signal path A when the comparison voltage is changed trB: time difference of the reference waveform passing through the signal path B when the comparison voltage is changed VREF: reference voltage to be used as reference VL: reference waveform Low-level voltage VREF1, VREF2: Comparison voltage when measuring the time difference
この比較電圧発生部の出力および信号経路を伝搬した基準波形が入力されるコンパレータと、
このコンパレータの出力が入力され、レベルの異なる比較電圧におけるコンパレータの出力から、2つの異なった信号経路を伝搬した信号間のタイミングエラーを演算するタイミングエラー演算部と、
このタイミングエラー演算部が演算したタイミングエラーが入力され、遅延量を調整してストローブ信号を出力するタイミング補正回路と、
を具備したことを特徴とするタイミング校正装置。 A comparison voltage generator for outputting comparison voltages of different levels;
A comparator to which a reference waveform propagated through the output and signal path of the comparison voltage generator is input;
A timing error calculation unit that calculates a timing error between signals propagated through two different signal paths from the output of the comparator at a comparison voltage having a different level when the output of the comparator is input;
A timing error that is input by the timing error calculated by the timing error calculator, adjusts the delay amount, and outputs a strobe signal; and
A timing calibration apparatus comprising:
tdE=(trA−trB)・(VREF−VL)/(VREF1―VREF2)
但し、
trA:比較電圧を変えたときの信号経路Aを通過する基準波形の時間差
trB:比較電圧を変えたときの信号経路Bを通過する基準波形の時間差
VREF:基準になる比較電圧
VL:信号A、Bの低レベル側の電圧
VREF1、VREF2:時間差を測定するときの比較電圧
4. The timing calibration apparatus according to claim 3, wherein the timing error calculation unit calculates a timing error tdE based on the following equation.
tdE = (trA−trB) · (VREF−VL) / (VREF1−VREF2)
However,
trA: time difference of the reference waveform passing through the signal path A when the comparison voltage is changed trB: time difference of the reference waveform passing through the signal path B when the comparison voltage is changed VREF: reference voltage to be used as reference VL: signal A, B low-level voltage VREF1, VREF2: Comparison voltage when measuring the time difference
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