JP3995079B2 - 試験装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試験装置に関し、例えば集積回路の各種特性の試験に供する半導体試験装置に適用することができる。本発明は、測定対象に接続されたケーブルの蓄積電荷を放電させる放電回路を設け、制御プログラムによる試験の指示に対応して、この放電回路の動作を下位のプログラムにより制御することにより、蓄積電荷による高電圧の印加を簡易かつ確実に防止することができるようにする。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体製造工程においては、半導体試験装置により種々の特性を測定して出荷するようになされている。
【０００３】
このような半導体試験装置においては、複数台の測定ユニット、スイッチユニットを所定の制御回路により制御して、またプローブを交換することにより、種々の試験対象について、種々の項目を試験できるようになされている。
【０００４】
すなわち測定ユニットは、電源回路、電圧測定回路、電流測定回路等をユニット化した装置であり、制御回路の制御により、これら回路の動作を立ち上げ、出力端子より所定の電圧、電流を出力し、また測定端子を介して測定対象の電圧、電流等を測定する。スイッチユニットは、制御回路の制御により、これら測定ユニットの出力端子、測定端子とプローブとの間の接続を切り換える。プローブは、電気的接点であるコンタクトピンを所定ピッチにより配置して構成され、これらコンタクトピンが測定対象の端子にぞれぞれ接触して各端子との間の導通を確保できるようになされている。
【０００５】
これにより半導体試験装置においては、例えば所定の集積回路の特性を測定する場合、この集積回路のパッケージ形状、端子配列に対応するようにプローブが交換されるようになされている。また測定する項目に応じて、スイッチユニットの設定が切り換えられ、また測定ユニットの設定が切り換えられるようになされている。すなわち例えば集積回路の所定の端子間において、漏れ電流を測定する場合には、漏れ電流測定用の高電圧を出力し、またこの高電圧により流れる電流を測定するように、測定ユニットが設定され、またこの測定ユニットを対応する端子に接続するように、スイッチユニットの設定が切り換えられる。またこのようにして漏れ電流を測定した後に、例えばこの集積回路の電圧電流特性を測定する場合、電圧電流特性の測定に対応して低電圧の所定範囲をスキャンして電流を測定するように、測定ユニットの設定が切り換えられ、またこの測定ユニットを対応する端子に接続するようにスイッチユニットの設定が切り換えられるようになされている。
【０００６】
このような半導体試験装置においては、測定ユニットからプローブまでの接続が比較的長いことにより、これらの間における浮遊容量が数千〔ｐＦ〕もの値になる。これにより半導体試験装置においては、このような試験項目の切り換えにより、試験対象への印加電圧を高電圧から低電圧に切り換える場合、一連の処理手順を示す制御プログラムにより、それまで印加していた高電圧による電圧を一旦低い電圧に切り換え、浮遊容量に蓄積した電荷を十分に放電させた後、スイッチユニットの接続を切り換え、これにより測定対象に予定外の高電圧を印加しないようになされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこのように制御プログラムの記述により、浮遊容量に蓄積した電荷を放電させて予定外の高電圧を印加しないようにする場合、制御プログラムの記述を間違う場合もあり、またこのような高電圧の印加を防止する手順を記述し忘れる場合もある。
【０００８】
このような場合、半導体製造装置における試験においては、蓄積電荷が放電させないで接続が切り換えられることにより、高電圧の印加が禁止される端子間に、瞬間的に高電圧が印加され、その結果、測定対象の特性を劣化させ、さらには測定対象を静電破壊することになる。
【０００９】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、蓄積電荷による高電圧の印加を簡易かつ確実に防止することができる試験装置を提案しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため請求項１の発明においては、測定対象に電圧を印加して測定対象の特性を試験する試験装置において、測定対象に電圧を印加する電源回路と、電圧の印加結果を測定する測定回路と、少なくとも測定対象に接続されたケーブルの蓄積電荷を放電させる放電回路と、電源回路、測定回路、放電回路の動作を制御する制御回路とを備え、制御回路は、少なくとも前記測定対象で実行する試験項目と試験の条件とを記述した制御プログラムを基本プログラムで解析し、前記制御プログラムの記述に従って、前記基本プログラムで前記電源回路、前記測定回路、前記放電回路の動作を制御することにより、前記制御プログラムに記述された試験項目を順次実行し、前記制御プログラムに記述された前記試験項目を実行している期間の間だけ、前記基本プログラムにより、対応するケーブルについて、前記放電回路による放電の動作を中止制御する。
【００１１】
また請求項２の発明においては、放電回路が、ケーブルをアースラインに短絡させるスイッチ回路であるようにする。
【００１２】
請求項１の構成によれば、制御回路が、制御プログラムによる試験の指示に対応して、下位のプログラムにより、制御プログラム中の試験項目を実行している期間の間だけ、対応するケーブルについて、放電回路による放電の動作を中止制御することにより、試験を実施している期間の間だけ、電源回路による電圧を測定対象に印加し、測定終了後においては、蓄積電荷を放電させることができる。これによりこの蓄積電荷による高電圧の印加を防止することができる。また制御回路においては、この放電回路の制御を、制御プログラムによる試験の指示に対応して、下位のプログラムにより実行することにより、制御プログラムにおいて、高電圧の印加を防止する処理手順が記述されていない場合でも、試験を実施している期間の間だけ、電源回路による電圧を測定対象に印加し、測定終了後においては、蓄積電荷を放電させることができ、これにより簡易かつ確実に、蓄積電荷による高電圧の印加を防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、適宜図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳述する。
【００１４】
（１）第１の実施の形態
（１−１）第１の実施の形態の構成
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体試験装置を示すブロック図である。この半導体試験装置１において、測定ユニット２Ａ〜２Ｎは、電源回路、電圧測定回路、電流測定回路等をユニット化した装置であり、制御回路３の制御によりこれら回路の動作を立ち上げ、出力端子より所定の電圧、電流を出力し、また測定端子を介して測定対象の電圧、電流等を測定する。すなわち測定ユニット２Ａ〜２Ｎにおいて、電源回路２ＡＡは、測定対象の特性試験用の電源を制御回路３の制御により出力し、測定ユニット２Ａ〜２Ｎにおいては、この電源の印加により測定対象に流れる電流等を測定する測定回路を内蔵するようになされている。測定ユニット２Ａ〜２Ｎは、この測定回路による測定結果を制御回路３の指示により制御回路３に通知する。
【００１５】
測定ユニット２Ａ〜２Ｎは、それぞれこのような電圧、電流を出力するホット側、コールド側による１対の出力端子と、電流、電圧測定用であるホット側、コールド側による１対の測定端子を有し、半導体試験装置１では、これら出力端子及び測定端子がケーブルによりリレーユニット４を介してスイッチユニット５に接続されるようになされている。
【００１６】
リレーユニット４は、制御回路３の制御により、これら測定ユニット２Ａ〜２Ｎとスイッチユニット５とを接続するケーブルについて、これらのケーブルの蓄積電荷を放電させる放電回路であり、制御回路３の制御により放電の処理を中止する。具体的に、リレーユニット４は、測定ユニット２Ａ〜２Ｎとスイッチユニット５とを接続する各ラインに設けられたリレーであり、制御回路３により放電が指示された場合には、オン状態に切り換わって、これらのラインをそれぞれアースラインに短絡させ、蓄積電荷を放電されるようになされている。
【００１７】
スイッチユニット５は、制御回路３の制御により、測定ユニット２Ａ〜２Ｎ側に配置されたリレーユニット４と、プローブ７側に配置されたリレーユニット６との接続を切り換える機構であり、マトリックス状に配置した複数スイッチの接点を切り換えることにより、測定対象に応じて、測定ユニット２Ａ〜２Ｎからのラインをプローブ７の対応するラインに接続するようになされている。
【００１８】
リレーユニット６は、制御回路３の制御により、スイッチユニット５とプローブ７とを接続するケーブルについて、蓄積電荷を放電させる放電回路であり、制御回路３の制御により放電の処理を中止する。具体的に、リレーユニット６は、スイッチユニット５とプローブ７とを接続する各ラインに設けられたリレーであり、制御回路３により放電が指示された場合には、オン状態に切り換わって、これらのラインをそれぞれアースラインに短絡させ、蓄積電荷を放電されるようになされている。
【００１９】
プローブ７は、コンタクトピンを所定ピッチにより配置して構成され、これらコンタクトピンが図示しないコネクタを介してリレーユニット６に接続されるようになされている。これらによりこの半導体試験装置１においては、測定対象に応じてプローブ７を交換し、測定ユニット２Ａ〜２Ｎの設定、スイッチユニット５の設定を切り換えることにより、所望する測定対象を試験することができるようになされている。また測定ユニット２Ａ〜２Ｎの設定、スイッチユニット５の設定を切り換え、測定項目を切り換えることができるようになされている。
【００２０】
制御回路３は、この半導体試験装置１の各部を制御するシステムコントローラであり、コンピュータにより構成される。制御回路３は、基本プログラムであるシステムソフト、この基本プログラムに対して上位のアプリケーションプログラムによる制御プログラムが実装される。制御回路３は、ユーザーにより選択された制御プログラムの記述に従って、制御プログラムから発行されるコマンド等をシステムソフトにより解析して各部に制御データを出力することにより、また各部より得られるステータス等のデータを制御プログラムに返すことにより、この制御プログラムに記述された試験項目を逐次実行するようになされている。
【００２１】
すなわち制御プログラムにおいては、実施する試験項目が、試験の条件と共に記述される。ここで試験の条件とは、例えば試験項目が漏れ電流の測定であった場合、電源として機能させる測定ユニット、電流を測定する測定ユニット、測定対象の端子、印加する電圧、電圧の印加時間等である。また試験項目が電圧電流特性の場合、同様に電源として機能させる測定ユニット、電流を測定する測定ユニット、測定対象の端子、印加する電圧の範囲、可変ピッチ等である。制御プログラムにおいては、この記述に従ってシステムソフトにコマンド等を発行し、また測定結果を制御プログラムの指定により記録する。
【００２２】
制御回路３は、これらの処理において、下位のプログラムであるシステムソフトにより、測定対象に電圧を印加して制御プログラム中の試験項目を実行している期間の間だけ、対応するケーブルについて、リレーユニット４、６による放電の動作を中止制御する。これにより制御回路３は、例えば所定の端子間で漏れ電流を測定した後、異なる端子間で電圧電流特性を試験する場合、漏れ電流測定のために、スイッチユニット５、測定ユニット２Ａ〜２Ｎの設定を切り換えている期間の間、全てのラインを接地するように、リレーユニット４、６を制御し、試験の開始により対応するラインだけ接地を中止して電源電圧を立ち上げる。またこのようにして漏れ電流の測定を終了すると、一旦、全てのラインを接地するように、リレーユニット４、６を制御し、続く電圧電流特性の測定のために、スイッチユニット５、測定ユニット２Ａ〜２Ｎの設定を切り換えて試験を開始すると、対応するラインだけ接地を中止する。また電圧電流特性の測定を終了すると、全てのラインを接地するように、リレーユニット４、６を制御する。
【００２３】
（１−２）第１の実施の形態の動作
以上の構成において、この半導体試験装置１においては、測定対象に対応するプローブ７がセットされ、またこの測定対象にて試験する試験項目、試験条件がオペレータにより制御プログラムに記述される。半導体試験装置１においては、測定対象が所定位置にセットされると、この制御プログラムにより、試験が開始される。
【００２４】
すなわち半導体試験装置１においては、試験の内容に応じて、スイッチユニット５が設定されて測定対象の端子と測定に供する測定ユニット２Ａ〜２Ｎが接続され、この測定に供する測定ユニット２Ａ〜２Ｎの動作が立ち上げられる。これにより例えば測定ユニット２Ａに内蔵の電源より高電圧を印加して流れる電流が測定され、漏れ電流が測定される。また同様に、測定ユニット２Ａに内蔵の電源より、所定範囲で順次段階的に印加電圧が可変され、この印加電圧に対応する電流が測定され、電圧電流特性が測定される。
【００２５】
半導体試験装置１においては、このようにして各項目を試験するにつき、実際に電圧を印加して試験している期間の間だけ、対応するラインについて、放電回路であるリレーユニット４、６による接地が解除され、これにより試験が終了した後においては、直後に、ケーブルに蓄積された蓄積電荷が放電される。これにより半導体試験装置１においては、この蓄積電荷による試験対象への高電圧の印加が防止される。
【００２６】
半導体試験装置１においては、このようなリレーユニット４、６による接地の解除が、制御プログラムのコマンドを解析して各部を制御する下位のプログラムであるシステムソフトにより実行されることにより、オペレータにおいて、従来のような高電圧の印加を防止する一連の処理手順を制御プログラムに記述し忘れた場合であっても、確実に蓄積電荷による試験対象への高電圧の印加を防止することができる。またこのような高電圧の印加を防止する一連の処理手順を制御プログラムに記述しなくてもよいことにより、制御プログラムの作成が簡易化される。
【００２７】
なおこのような高電圧の印加を確実に防止できることにより、続く試験については、このような高電圧の印加による影響を回避することができ、その分、試験精度も向上させることができる。また試験直後にプローブ７を交換する等の、メンテナンス時においても、蓄積電荷が放電されていることにより、蓄積電荷による感電事故、この感電事故による二次的な事故を防止することができる。
【００２８】
またこれらとは逆に、高電圧の印加を防止する一連の処理手順を記述してなる制御プログラムにより試験する場合でも、何ら、問題なく試験することができ、これにより従来装置に使用した制御プログラムを有効に利用することもできる。
【００２９】
（１−３）第１の実施の形態の効果
以上の構成によれば、測定対象に接続されたケーブルの蓄積電荷を放電させる放電回路を設け、制御プログラムによる試験の指示に対応して、この放電回路の動作を下位のプログラムにより制御することにより、蓄積電荷による高電圧の印加を簡易かつ確実に防止することができる。
【００３０】
（２）第２の実施の形態
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体試験装置を示すブロック図である。この半導体試験装置１１においては、スイッチユニット１５に放電回路であるリレーユニット１６が組み込まれるようになされている。なおこの図２においては、プローブの構成を省略して示す。
【００３１】
すなわちこの半導体試験装置１１において、切り換えユニット（ＭＰＸ）１９は、制御回路１３の制御により、試験対象である半導体（ＤＵＴ）１８Ａ及び１８Ｂを交互にスイッチユニット１５に接続する。これにより半導体試験装置１１は、２つの試験対象を交互に試験することができるようになされ、その分、試験対象の切り換えに要する待ち時間を省略して、効率良く試験できるようになされている。
【００３２】
スイッチユニット１５は、制御回路１３の制御により、測定ユニット２Ａ〜２Ｎ側と、切り換えユニット１９との接続を切り換える機構であり、マトリックス状に配置した複数スイッチの接点を切り換えることにより、測定対象に応じて、測定ユニット２Ａ〜２Ｎからのラインを切り換えユニット１９の対応するラインに接続するようになされている。
【００３３】
スイッチユニット１５において、リレーユニット１６は、このように切り換えユニット１９からの各ラインを接地抵抗１６Ａにより接地可能に、スイッチ回路を配置して構成される。これにより半導体試験装置１１では、このスイッチ回路の接点の切り換えにより、切り換えユニット１９に接続されるケーブルについて、さらには切り換えユニット１９を介して試験対象１８Ａ、１８Ｂ側に延長するケーブルについて、蓄積電荷を放電させることができるようになされている。
【００３４】
制御回路１３は、第１の実施の形態について上述した制御回路３と同様に、コンピュータにより構成されるシステムコントローラであり、上位の制御プログラムの記述に従って、下位のシステムソフトにより各部に制御データを出力することにより、この制御プログラムに記述された試験項目を逐次実行する。制御回路１３は、これらの処理において、下位のプログラムであるシステムソフトにより、測定対象に電圧を印加して制御プログラム中の試験項目を実行している期間の間だけ、対応するケーブルについて、リレーユニット１６による放電の動作を中止制御する。これによりこの半導体試験装置１１においても、制御プログラムによる試験の指示に対応して、放電回路の動作を下位のプログラムにより制御して蓄積電荷を放電させることにより、浮遊容量の蓄積電荷による高電圧の印加を簡易かつ確実に防止することができるようになされている。
【００３５】
なおこの半導体試験装置１１においては、同様の制御回路１３の制御により、又は測定ユニット２Ａ〜２Ｎに内蔵の電源回路２ＡＡ〜２ＡＮの機能により、測定対象への電圧の印加が終了すると、端子電圧を０〔Ｖ〕に立ち下げるようになされ、これによりスイッチユニット１５から測定ユニット２Ａ〜２Ｎまでの間のケーブルについても、蓄積電荷を放電させて一段と信頼性を確保するようになされている。因みに、このようなスイッチユニット１５から測定ユニット２Ａ〜２Ｎまでの間のケーブルについては、リレーユニット１６の接点の切り換えと、スイッチユニット１５における接点の切り換えとの連動によっても、実行することができる。
【００３６】
図２の構成によれば、スイッチユニット１５に放電回路を組み込むようにしても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３７】
（３）他の実施の形態
なお上述の第１の実施の形態においては、測定ユニット側、プローブ側にそれぞれ放電回路であるリレーユニットを設けて蓄積電荷を放電させる場合について述べたが、本発明はこれに限らず、実用上十分な場合には、何れか一方のみに放電回路を配置するようにしてもよい。
【００３８】
また上述の実施の形態においては、漏れ電流、電圧電流特性を試験する場合を例に説明したが、本発明はこれに限らず、種々の項目を試験する場合に広く適用することができる。
【００３９】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、測定対象に接続されたケーブルの蓄積電荷を放電させる放電回路を設け、制御プログラムによる試験の指示に対応して、この放電回路の動作を下位のプログラムにより制御することにより、浮遊容量の蓄積電荷による高電圧の印加を簡易かつ確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体試験装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の他の実施の形態に係る半導体試験装置を示すブロック図である。
【符号の説明】
１、１１……半導体試験装置、２Ａ〜２Ｎ……測定ユニット、３、１３……制御回路、４、６、１６……リレーユニット、５、１５……スイッチユニット、７……プローブ

Claims (2)

1. 測定対象に電圧を印加して前記測定対象の特性を試験する試験装置において、
   前記測定対象に前記電圧を印加する電源回路と、
   前記電圧の印加結果を測定する測定回路と、
   少なくとも前記測定対象に接続されたケーブルの蓄積電荷を放電させる放電回路と、
   前記電源回路、前記測定回路、前記放電回路の動作を制御する制御回路とを備え、
   前記制御回路は、
   少なくとも前記測定対象で実行する試験項目と試験の条件とを記述した制御プログラムを基本プログラムで解析し、前記制御プログラムの記述に従って、前記基本プログラムで前記電源回路、前記測定回路、前記放電回路の動作を制御することにより、前記制御プログラムに記述された試験項目を順次実行し、
   前記制御プログラムに記述された前記試験項目を実行している期間の間だけ、前記基本プログラムにより、対応するケーブルについて、前記放電回路による放電の動作を中止制御する
   ことを特徴とする試験装置。
2. 前記放電回路が、
   前記ケーブルをアースラインに短絡させるスイッチ回路である
   ことを特徴とする請求項１に記載の試験装置。

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