JP4910859B2

JP4910859B2 - 半導体検査装置

Info

Publication number: JP4910859B2
Application number: JP2007111727A
Authority: JP
Inventors: 望長谷川
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2007-04-20
Filing date: 2007-04-20
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2027-04-20
Also published as: JP2008267996A

Description

本発明は、信号発生モジュールからの高周波信号を検査対象半導体の入力端子に印加し、この半導体の出力端子の信号を高周波測定モジュールにより測定する半導体検査装置、特に検査対象半導体に生ずる位相ずれを測定する機能を備える半導体検査装置に関するものである。

２個の信号間の位相差を測定する位相差測定装置は、特許文献１に開示されている。図３は、検査対象半導体に生ずる位相ずれを測定する機能を備える従来の半導体検査装置の構成例を示す機能ブロック図である。

信号発生モジュール１からのマイクロ波領域（例えば２．７ＧＨｚ）の高周波信号Ｓｏは、第１のデバイダー２により信号Ｓ１およびＳ２に分配される。信号Ｓ１は、検査対象半導体（以下ＤＵＴ：Device Under Test）３の入力端子に印加される。

ＤＵＴ３の出力端子の信号Ｓｄは、第１の高周波測定モジュール５に入力される。分配された信号Ｓ２は、第２の高周波測定モジュール６に入力される。高周波測定モジュール５および６は、レベル選択計で構成されており、基準のクロックにより互いに同期している。

ＤＵＴ３の入力端子および出力端子は、位相差測定のキャリブレーション時にバイパス手段４により短絡接続され、分配された信号Ｓ１が直接第１の高周波測定モジュール５に入力される。バイパス手段４は、ＤＵＴ３の実装位置に装着され、入力端子と出力端子を短絡する治具手段で実現される。

高周波測定モジュール５および６に入力されたマイクロ波領域の高周波信号は、ＶＨＦ領域にダウンコンバートされ、デジタイザ７および８によりＡＤ変換された後にＤＳＰ（Digital Signal Processor）９に入力されて信号処理される。

ＤＳＰ９は、ＤＵＴ３で生ずる位相ずれを演算する位相ずれ演算手段９１を備えており、ＤＵＴ３を短絡するキャリブレーション時に測定される高周波測定モジュール５および６間の位相差信号θ１と、ＤＵＴ３を経由して測定される位相差信号θ２とを入力し、ＤＵＴ３で生ずる位相ずれθｄを、θｄ＝（θ２−θ１）で演算して出力する。

ＤＵＴ３の位相ずれ測定に先立って、ＤＵＴ３の入出力端子間をバイパス手段４により短絡接続した状態で実行するキャリブレーションは、分配されたマイクロ波領域の高周波信号Ｓ１およびＳ２が夫々別経路で高周波測定モジュール５および６に入力される経路環境の差で生ずる位相ずれを補償し、ＤＵＴ３の位相ずれ測定の測定精度を高める。

特開平９−６１４７２号公報

従来の位相差測定の手法では、次のような問題がある。
（１）高周波信号測定モジュール（レベル選択計）５，６では、測定周波数設定を変更すると、内部回路（PLL、DDS）の影響でダウンコンバートされた信号の出力の位相が変わってしまうという問題がある。

（２）キャリブレーション時は、量産前にＤＵＴ３の実装位置に治具手段を実装させ入出力端子間を短絡させてデータを取得しておく。その後に量産プログラムを実行するために周波数設定としては、キャリブレーション時とは一度は違う設定に変更されている可能性が高い。

（３）量産前のキャリブレーション時で測定された経路の位相差信号と、周波数設定が変更された経歴後の経路の位相差信号は同一ではなく変化している。従って、量産前のキャリブレーション時で測定された信号θ１でＤＵＴ３を経由した位相差信号θ２を補正した場合には、補正誤差を生ずる。

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、キャリブレーション実施からＤＵＴ経由による位相差測定実施までの期間に周波数設定の変更があった場合でも、補正誤差が発生しない半導体検査装置の実現を目的としている。

このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）信号発生モジュールからの高周波信号を検査対象半導体の入力端子に印加し、この半導体の出力端子の信号を高周波測定モジュールにより測定する半導体検査装置において、
前記高周波信号を２分配する第１のデバイダーと、
この第１のデバイダーの一方の出力信号を２分配する第２のデバイダーと、
前記第１のデバイダーの他方の出力信号を直接または前記検査対象半導体を介した信号と、前記第２のデバイダーの一方の出力信号とを切り換える切り換え手段と、
この切り換え手段の出力信号を入力する第１の高周波測定モジュールと、
前記第２のデバイダーの他方の出力信号を入力する第２の高周波測定モジュールと、
を備えたことを特徴とする半導体検査装置。

（２）前記第１および第２の高周波測定モジュールは、レベル選択計であることを特徴とする（１）に記載の半導体検査装置。

本発明によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）治具手段を用いるキャリブレーション時およびＤＵＴ装着時の夫々において、経路のみに切り換えて経路の位相差測定を実施し、夫々の測定で得られた２個の位相差信号に基づく補正演算を実行することにより、キャリブレーション実施からＤＵＴ経由による位相差測定実施までの期間に周波数設定の変更があった場合でも、補正誤差が発生しない演算が可能となる。

（２）高周波信号測定モジュールとしては、レベル選択計であることは変えずに、ＤＵＴで生じる位相ずれの測定が可能であり、ネットワークアナライザ等の高級な測定器を用いずにＤＵＴの位相ずれ検査を高精度で実現することができる。

以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は、本発明を適用した半導体検査装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。図３で説明した従来装置と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。

従来装置の構成に追加された本発明の構成上の特徴部は、第２のデバイダー１００と、経路切換え用の切換え手段２００と、ＤＳＰ３００の構成にある。

第２のデバイダー１００は、第１のデバイダー２で分配された信号Ｓ２を入力してさらに信号Ｓ３およびＳ４に２分配する。分配された信号の一方Ｓ３は切換え手段２００に入力され、他方Ｓ４は第２の高周波測定モジュール６に入力される。

切換え手段２００は、ＤＵＴ３の出力信号Ｓｄまたはバイパス手段４を経由した信号Ｓ１と、第２のデバイダー１００で分配された一方の信号Ｓ３とを選択的に切換えて第１の高周波測定モジュール５に入力する。

ＤＳＰ３００が備える位相ずれ演算手段３０１は、測定されて保持された位相差信号θ１乃至θ４を入力して、ＤＵＴ３に生ずる位相ずれθｄを演算して出力する。以下、位相差信号θ１乃至θ４の測定手順およびθｄの演算について説明する。

（１）第１回キャリブレーション：スイッチ手段２００を信号Ｓ３の選択状態に切換え、信号Ｓ３と信号Ｓ４の位相差を測定する。その測定結果θ1をＤＳＰ３００内に保持する。

（２）スイッチ手段２００をＤＵＴ３側に切換え、バイパス手段４経由の信号Ｓ１と信号Ｓ４の位相差を測定する。その測定結果θ２をＤＳＰ３００内に保持する。

（３）第２回キャリブレーション：スイッチ手段２００を信号Ｓ３の選択状態に切換え、信号Ｓ３と信号Ｓ４の位相差を測定する。その測定結果θ３をＤＳＰ３００内に保持する。

（４）スイッチ手段２００をＤＵＴ３側に切換え、ＤＵＴ３の出力信号Ｓｄと信号Ｓ４の位相差を測定する。その測定結果θ４をＤＳＰ３００内に保持する。

（５）ＤＳＰ３００の位相ずれ演算手段は、ＤＳＰ内に保持された位相差信号θ１乃至θ４を入力し、ＤＵＴ３に発生する位相ずれθｄを、
θｄ＝（θ４−θ２）＋（θ３−θ1）
により演算して出力する。

図２は、本発明を適用した半導体検査装置の他の実施形態を示す機能ブロック図である。
図１の実施形態では、デジタイザ７，８とＤＳＰ３００が高周波測定モジュール５，６とは別となっているが、各高周波測定モジュール１０，１１内にその機能を持たせることも可能である。

一般的な高周波測定モジュールでは、内部にＡＤＣとＣＰＵが搭載されているので、それを利用してデジタイザとＤＳＰの機能を実現することができる。この構成を採用する場合には、位相ずれ演算手段は、高周波測定モジュール１０，１１のいずれかに構築すればよい。

本発明を適用した半導体検査装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。本発明を適用した半導体検査装置の他の実施形態を示す機能ブロック図である。従来の半導体検査装置の構成例を示す機能ブロック図である。

符号の説明

１信号発生モジュール
２第１のデバイダー
３検査対象半導体（ＤＵＴで表記）
４バイパス手段
５第１の高周波測定モジュール
６第２の高周波測定モジュール
７，８デジタイザ
１００第２のデバイダー
２００切り換え手段
３００ＤＳＰ
３０１位相ずれ演算手段

Claims

信号発生モジュールからの高周波信号を検査対象半導体の入力端子に印加し、この半導体の出力端子の信号を高周波測定モジュールにより測定する半導体検査装置において、
前記高周波信号を２分配する第１のデバイダーと、
この第１のデバイダーの一方の出力信号を２分配する第２のデバイダーと、
前記第１のデバイダーの他方の出力信号を直接または前記検査対象半導体を介した信号と、前記第２のデバイダーの一方の出力信号とを切り換える切り換え手段と、
この切り換え手段の出力信号を入力する第１の高周波測定モジュールと、
前記第２のデバイダーの他方の出力信号を入力する第２の高周波測定モジュールと、
を備えたことを特徴とする半導体検査装置。
前記第１および第２の高周波測定モジュールは、レベル選択計であることを特徴とする請求項１に記載の半導体検査装置。