JP2016070932A - 試験システム及び方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】試験機器及びDUTの間の2ケーブル相互接続システムを改善する。【解決手段】1対の等しい長さの3軸ケーブル110及び120の各々は、所望の特性インピーダンスを有する。各ケーブルは、中心コネクタ、中間導体及び外側導体を有する。各ケーブルの近い端部は、試験機器100に接続され、遠い端部は、DUT130に配置される。遠い端部にて、中心導体がDUT130に接続され、中間導体がフロート可能となり、外側導体が互いに接続される。実行する試験用に適する接続を用いて、各ケーブルの近い端部を機器100に接続する。これにより、試験機器100は、DUT130への接続を変更することなく、異なる形式の試験を実行できる。【選択図】図1

Description

本発明は、一般に、電気試験システム及び方法に関し、特に、電気試験機器及び被試験装置(DUT)の間の相互接続システム及び方法に関する。
ウェハ上の半導体装置の多数の状態や、最終製品を含む装置の寿命における後の時点で、多数の試験を実行することが一般的になってきた。一般的な試験は、電流電圧(IV)、容量電圧(CV)、通常の無線周波数(RF)及びベクトル・ネットワーク分析(VNA)の試験である。CV、RF及びVNAの試験の如きいくつかの形式の試験には、試験機器及びDUTの間に制御インピーダンスを有することによって利点がある。しかし、IV試験の如き他の形式の試験は、かかる制御インピーダンスを必要としない。これは、両方の形式の試験を実行する必要があるときに、問題が生じる。
IV試験において、試験機器とDUTの2つのピンとの間に、2対の3軸ケーブル(各ケーブルが外側、中間及び中心コネクタを有する)を用いることが一般的である。DUT端部(遠い端部)にて、第1対のケーブルの中心導体を一方のピンに接続し、第2対のケーブルの中心導体を第2ピンに接続する。各対のこれら2つの中間導体も、典型的には、遠い端部にて互いに接続される。動作において、典型的には、ガード電圧が中間導体に供給され、このガード電圧は、各中心導体の電圧に対応する。中間導体及び中心導体の電圧は高電位であるため、3軸ケーブルの外側導体は、典型的には保護ガードに接続される。
CV試験において、試験機器とDUTの2つのピンとの間に2対の2導電同軸ケーブルを用いることが一般的である。遠い端部において、第1対のケーブルの中心導体が一方のピンに接続され、第2対のケーブルの中心導体が第2ピンに接続される。ケーブルの外側導体は、典型的には、機器接地に接続される。
RF及びVNA試験の如きAC試験は、典型的には、機器及びDUTの間に伝送線を必要とする。従来のシステムは、3軸ケーブルの中心導体と中間導体との間に、これら試験用の伝送線用の空間を用いている。この伝送線を確立するために、ユーザは、DUTにて中間導体を互いに短絡させなければならない。そして、IV試験の如きDC試験を実行できるようにする前に、この短絡を除去しなければならない。特に、非常に多くのAC及びDC試験の両方を実行する際、DUTにて接続を変えることはユーザにとって不便である(そうでなければ、非常に面倒である)。さらに、多くの類似の接続システムがDUTの非常に限定された空間に集中しているかもしれず、DUT接続を変更することは、更に一層困難で時間がかかる。
単一のDUT接続を多数の試験に用いることができるように、従来の4ケーブル接続システムが工夫された。しかし、いくつかの状況で2ケーブル・システムが一層望ましくても、2ケーブル接続システムに対しては類似のシステムが工夫されなかった。ケーブル抵抗が測定に影響するとき、4ケーブル・システムが単に必要である。ケーブル抵抗が測定に与える影響が最小のとき、例えば、高電圧試験を実行するとき、2ケーブル接続システムがより望ましいかもしれない。2ケーブル接続システムは、典型的には、4ケーブル・システムよりも、コストが安く、少ない空間を用いる。これは、DUTの空間が限定されているとき、特に重要である。
米国特許第7388366号明細書 特許第4624974号公報
米国特許第7388366号明細書(特許第4624974号公報に対応)は、DUTへの単一接続を用いて多数の試験を実行できる4ケーブル接続システムを記載している。この特許公報に記載されているように、4ケーブル・システムを用いても、2ケーブル試験を実行できる。しかし、この解決には、4つのケーブルの全てを用いる必要がある。これでは、2ケーブル接続システムの利点がなくなる。さらに、多くの機器は、4ケーブル接続を本来的にはサポートしない。これら機器と4ケーブル接続システムを用いることをアダプタが可能にするが、費用と複雑さが増すという代償がある。アダプタは、また、機器及びDUTの間の接続を長くするので、高周波数での性能が低下する。
2ケーブル接続システムに対するある解決方法は、DUTでの接続を変更させるスイッチング装置を用いることである。これにより、スイッチング装置に接続するときに、機器は単一のケーブル構造を用いることができる。しかし、スイッチング装置自体は、接続システムのコスト及び複雑さを増やす。手動スイッチング装置は、ユーザにDUT接続の各組の間での切替を要求するが、これは、複数の試験の間の時間を伸ばす。自動スイッチング装置は、DUT接続を自動的に変更させるプロセッサを用いる。しかし、これは、更に複雑さとコストを増加させ、プロセッサ用の電源を必要とする。
そこで、試験機器及び被試験装置(DUT)間に、改善された2ケーブル相互接続システムが必要となる。
図1は、本発明のある観点に応じてIV測定を実行する2ケーブルで非ケルビンの接続システムの例示的な実施例を示す。 図2は、本発明のある観点に応じてCV測定を実行する2ケーブル接続システムの例示的な実施例を示す。 図3は、本発明のある観点に応じてVNA試験を実行する2ケーブル接続システムの例示的な実施例を示す。
本発明の実施例は、概して、試験機器及び被試験装置(DUT)の間に単一対の3軸ケーブルを含む相互接続システムに関する。3軸ケーブルは、低電流のIV測定(DC試験)をサポートできる。AC試験(例えば、CV又はVNAの試験)に対して、少なくとも高周波数にて中間導体をフロートできるので、中心導体及び外側導体(シールド)の間に伝送線を確立できる。ケーブル長の1/4よりも非常に長い波長の信号に対して、中間導体がフロート可能なことが必要である。そうでなければ、測定結果がケーブル長の4分の1に達する試験信号波長として歪められる。典型的には、ケーブル長の10倍又は20倍の長さの係数の波長に対して中間導体をフロートできるようにする。各ケーブルの正確な係数は、所望測定精度に基づき、高い係数(即ち、長い波長に対して中間導体をフロートできること)が高い精度となる。
本発明の実施例により試験機器をDUTに接続する接続システムは、夫々が所望の特性インピーダンスを有する第1及び第2の3軸ケーブルと、試験機器に配置されるケーブルの近い端部と、DUTに配置されるケーブルの遠い端部とを概して含んでいる。
図1は、本発明のある概念によってIV測定を実行する2ケーブルの非ケルビンの接続システム105の例示的実施例を示す。第1の3軸ケーブル110及び第2の3軸ケーブル120は、DUT130を試験機器100に接続する。この試験機器100は、DUTのIV試験を実行するように構成されている。各3軸ケーブルは、中心導体(110C、120C)と、中間導体(110b、120b)と、外側導体(110a,120a)とを有する。これらケーブルの遠い端部は、DUT130の近傍に配置され、近い端部は、試験機器100に配置される。これらケーブルの各々は、特性インピーダンスを有する。例えば、50オームである。これは、適切に機能するように、マッチングしたインピーダンスを必要とする機器に、ケーブルを取り付ける際に重要である。一実施例において、ケーブル110及び120の長さは、等しい。
図1に示す実施例において、外側導体110a及び120aは、ケーブルの遠い端部(即ち、DUT130に近い端部)にて互いに接続されている。中間導体110b及び120bは、遠い端部にてどこにも接続されておらず、自由でフロートになっている。中心コネクタ110c及び120cは、ケーブルの遠い端部にてDUT130に接続されている。
近い端部(機器100に近い端部)にて、ケーブルは、IV試験に適する方法で接続されている。この例において、外側導体110a及び120aは、接地に接続されている。中心コネクタ110c及び120cは、フォース端子に接続されている一方、中間導体110b及び120bは、機器の各ガード端子に接続されている。図2及び3に示すように、同じ接続システム105を用いて、DUT130への接続を変えることなく、他の形式の試験を実行できる。
図2は、本発明のある概念に応じてCV測定(AC試験の形式)を実行するように構成された2ケーブル接続システムの第2の例示的実施例を示す。この例において、図1と同じ接続システム105を用い、DUT130への同じ接続を維持する。しかし、各中間導体110b及び120bの近い端部は、(少なくとも高周波数にて)フロート可能となっているので、各中心導体(110c、120c)及びその各外側導体(110a,120a)の間に伝送線が確立される。図1〜3は、各形式の試験を実行する機器の間でのいくつかの可能な違いを示すために、機器100、200及び300内の例示的な回路を示している点に留意されたい。この回路は、各機器内の全ての回路や、又は各試験を実行するのに必要な全ての回路も表そうとしているものでもない。さらに、いくつかの実施例において、2つ以上の機器100、200及び300を単一の装置内に実装してもよい。
図3は、本発明のある概念によってVNA試験(AC試験の形式)を実行するように構成された2ケーブル接続システムの他の例示的な実施例を示す。接続システム105と、DUT130への接続は、図1及び2と同じ状態を維持する。しかし、図3に示す如く、外側導体110a及び120aは、機器300内で内部接地に接続されており、独立には接地されていない。
従来システムは、CV試験のためにDUTにて中間導体を短絡させ、IV試験のためにそれらを切断することをユーザに要求する。それにひきかえ、本発明の実施では、ケーブルの遠い端部にて(例えば、DUTにて)接続を変更することなく、異なる形式の試験(例えば、IV試験及びCV試験)の間をユーザが迅速且つ簡単に切り替えることが有利に可能となる。従来システムは、(図1に示す如き)IV試験から(図2及び3に示す如き)AC試験に切り替える手段を提供しなかった。
図2及び3に示す如く、ケーブルの近い端部又は遠い端部の何れかの何かに中間導体を接続することを通常はしない。これによって、中心導体及び外側導体の間の伝送路が確立する。しかし、いくらかのユーザにとっては、中間導体をフロートできるようにすることが厄介かもしれない。よって、他の実施例において、大きなインピーダンスを介して、中間導体を電気信号(例えば、機器の端子、接地、又はいくつかの他の信号)に接続してもよい。このインピーダンスは、ケーブル内の伝送路との干渉を避けるために、中心導体及び中間導体の間のケーブルの特性インピーダンスよりも非常に大きくなければならない。典型的には、このインピーダンスは、ケーブルの特性インピーダンスよりも少なくても10倍大きい。これは、約10パーセントだけケーブルの性能を劣化させるかもしれない。良好な性能が望ましいときには、更に大きなインピーダンスを用いてもよい。例えば、ケーブルの特性インピーダンスよりも100倍大きいインピーダンスを用いると、ケーブルの性能への影響はわずか1%かもしれない。
図示した実施例を参照して本発明の原理を説明し示したが、かかる原理を逸脱することなく、図示した実施例を配置及び細部において変更してもよいし、また、任意所望の方法にて組合せてもよいことが理解できよう。また、上述の説明は、特定実施例に集中したが、他の構成も企図できる。特に、「本発明の実施例による」などの如き記述をここで用いたが、これらの句は、実施例の可能性を一般的に意味し、本発明を特定の実施例の構成に限定しようとするものではない。ここで用いた如く、これらの用語は、他の実施例と組合せ可能な同じ又は異なる実施例を参照するものである。
その結果、ここで説明した実施例への広範囲の置き換えの観点において、この詳細な説明及び付随の資料は、単なる説明を意図しており、本発明の範囲を限定するように用いるべきではない。例えば、本発明の種々の概念は、以下のように記述してもよい。
すなわち、本発明の概念1は、被試験装置(DUT)にて接続を変更することなく、DUTで少なくとも2つの異なる形式の試験を実行するように構成されたシステムである。ここで、第1形式の試験は、試験機器及びDUTの間で制御インピーダンスを有することに利点を受け、第2形式の試験は、試験機器及びDUTの間の制御インピーダンスから利点を受けない。このシステムは、試験機器と;被試験装置(DUT)と;遠い端部がDUTの近傍に配置され、近い端部が試験機器の近傍に配置された2つ以上の3軸ケーブルとを備える。各ケーブルは、中心導体と、中間導体と、外側導体とを有する。中心導体は、各ケーブルの遠い端部にてDUTに接続され、各ケーブルの近い端部にて試験機器に接続される。外側導体は、ケーブルの遠い端部及び近い端部の両方にて互いに接続される。外側導体は、ケーブルの近い端部にて試験機器と共有される接地に接続される。このシステムは、中間導体がケーブルの近い端部にて互いに接続されず、試験機器に接続されないときに、第1形式の試験を実行するように構成される。
本発明の概念2は、概念1のシステムであり、試験機器は、第1組の端子と、この第1組と異なる第2組の端子とを備える。システムは、更に、ケーブルが第1組の端子に接続されたときに、第1形式の試験を実行するように構成されている。また、システムは、ケーブルが第2組の端子に接続されたときに、第2形式の試験を実行するように構成されている。
本発明の概念3は、概念1のシステムであり、制御インピーダンスの少なくとも10倍のインピーダンスを介して、1つ以上の中間導体が電気信号に更に接続されている。
本発明の概念4は、概念1のシステムであり、接地は、機器の内部接地である。
本発明の概念5は、概念1のシステムであり、ケーブルの遠い端部での外側導体接続の少なくとも1つは、DUTキャリア上に作られる。
本発明の概念6は、概念1のシステムであり、各ケーブルは、中心導体及び外側導体の間に50オームの所望特性インピーダンスを有する。
本発明の概念7は、概念1のシステムであり、試験機器は、ケーブルがマッチングしたインピーダンスを有することを要求する。
本発明の概念8は、被試験装置(DUT)にて接続を変更することなく、DUTで少なくとも2つの異なる形式の試験を実行するように構成されたシステムである。ここで、第1形式の試験は、試験機器及びDUTの間で制御インピーダンスを有することから利点を受け、第2形式の試験にはない。このシステムは、第1形式の試験を実行する第1試験機器と;第2形式の試験を実行する第2試験機器と;被試験装置(DUT)と;遠い端部がDUTの近傍に配置され、近い端部が試験機器の1つの近傍に配置された2つ以上の3軸ケーブルとを備える。各ケーブルは、中心導体と、中間導体と、外側導体とを有する。中心導体は、各ケーブルの遠い端部にてDUTに接続される。外側導体は、ケーブルの遠い端部及び近い端部の両方にて互いに接続される。外側導体は、ケーブルの近い端部にて試験機器の少なくとも1つと共有される接地に接続される。このシステムは、中心導体がケーブルの近い端部にて第1試験機器に接続され、中間導体がケーブルの近い端部にて互いに接続されず、中間導体が第1又は第2の試験機器の何れにも接続されないときに、第1形式の試験を実行するように構成される。また、このシステムは、中心導体がケーブルの近い端部にて第2試験機器に接続されたときに、第2形式の試験を実行するように構成される。
本発明の概念9は、概念8のシステムであり、1つ以上の中間導体は、制御インピーダンスより少なくとも10倍大きいインピーダンスを介して電気信号又は接地に更に接続される。
本発明の概念10は、概念8のシステムであり、接地は、第1又は第2の機器の内部接地である。
本発明の概念11は、概念8のシステムであり、ケーブルの遠い端部での少なくとも1つの外側導体接続がDUTキャリア上に作られる。
本発明の概念12は、概念8のシステムであり、各ケーブルは、中心導体及び外側導体の間に50オームの所望特性インピーダンスを有する。
本発明の概念13は、概念8のシステムであり、少なくとも1つの試験機器は、ケーブルがマッチングしたインピーダンスを有することを要求する。
本発明の概念14は、被試験装置(DUT)にて接続を変更することなく、試験機器によりDUTで2つ以上の異なる形式の試験を実行する方法である。ここで、少なくとも1つの形式の試験は、試験機器及びDUTの間に制御インピーダンスを有することから利点を受ける。この方法は、DUTを2つ以上の3軸ケーブルに接続し、各ケーブルが遠い端部と近い端部とを有し、各ケーブルが中心導体と、中間導体と、外側導体とを備えている。DUTを接続するステップは、中心導体をケーブルの遠い端部にてDUTに接続することと;外側導体をケーブルの遠い端部にて互いに接続することと;ケーブルの遠い端部にて中間導体を切断されたままに残すことと;ケーブルの遠い端部にて接続を変更することなく第1形式の試験を実行するようにケーブルの近い端部を構成することとを備えている。第1形式の試験は、試験機器及びDUTの間に制御インピーダンスを有することから利点を受ける。構成ステップは、外側導体を互いに接続すると共に、ケーブルの近い端部にて試験機器と共有する接地に接続することと;中心導体をケーブルの近い端部にて試験機器に接続することと;互いに切断され且つDUTから切断された中間導体を残すことと;ケーブルの遠い端部にて接続を変更することなく第2形式の試験を実行するようにケーブルの近い端部を構成することとを備えている。第2形式の試験は、試験機器及びDUTの間に制御インピーダンスを有することから利点を受けない。構成ステップは、ケーブルの近い端部にて中心導体を試験機器に接続することと;外側導体を互いに接続すると共に、ケーブルの近い端部にて試験機器と共用する接地に接続することとを備える。
本発明の概念15は、概念14の方法であって、試験機器は、単一の試験機器を備えている。
本発明の概念16は、概念14の方法であって;試験機器は、第1形式の試験を実行する第1試験機器と、第2形式の試験を実行する第2試験機器とを備えている。この方法は、第1又は第2の形式の試験を実行するようにケーブルの近い端部を構成するときに、第1又は第2の試験機器の夫々にケーブルを接続することを更に備えている。
本発明の概念17は、概念14の方法であって、ケーブルの中心導体及び外側導体の間の特性インピーダンスよりも少なくとも10倍大きいインピーダンスを介して、少なくとも1つの中間導体を電気信号又は接地に接続することを更に備えている。
本発明の概念18は、概念14の方法であって、接地は、試験機器の内部接地である。
本発明の概念19は、概念14の方法であって、外側導体をケーブルの遠い端部にて互いに接続するステップは、DUTキャリアを介して少なくとも1つの接続を作ることを備えている。
本発明の概念20は、概念14の方法であって、各ケーブルは、中心導体及び外側導体の間に50オームの所望特性インピーダンスを有する。
100 試験機器
105 2ケーブルで非ケルビンの接続システム
110 第1の3軸ケーブル
110a 外側導体
110b 中間導体
110c 中心導体
120 第2の3軸ケーブル
120a 外側導体
120b 中間導体
120c 中心導体
130 DUT(被試験装置)
200 試験機器
300 試験機器

Claims (3)

  1. 被試験装置(DUT)にて接続を変更することなく、上記DUTで少なくとも2つの異なる形式の試験を実行するように構成された試験システムであって;第1形式の試験は、試験機器及び上記DUTの間で制御インピーダンスを有することに利点を受け;第2形式の試験は、試験機器及び上記DUTの間の制御インピーダンスから利点を受けず;
    上記試験システムは、
    試験機器と、
    被試験装置(DUT)と、
    遠い端部が上記DUTの近傍に配置され、近い端部が上記試験機器の近傍に配置された2つ以上の3軸ケーブルとを備え、
    各ケーブルは、中心導体と、中間導体と、外側導体とを有し、
    上記中心導体は、各ケーブルの上記遠い端部にて上記DUTに接続され、各ケーブルの上記近い端部にて上記試験機器に接続され、
    上記外側導体は、上記ケーブルの上記遠い端部及び上記近い端部の両方にて互いに接続され、
    上記外側導体は、上記ケーブルの上記近い端部にて上記試験機器と共有される接地に接続され、
    上記試験システムは、上記中間導体が上記ケーブルの上記近い端部にて互いに接続されず、上記試験機器に接続されないときに、上記第1形式の試験を実行するように構成されたことを特徴とする試験システム。
  2. 被試験装置(DUT)にて接続を変更することなく、上記DUTで少なくとも2つの異なる形式の試験を実行するように構成された試験システムであって;第1形式の試験は、試験機器及び上記DUTの間で制御インピーダンスを有することから利点を受け、第2形式の試験にはなく、
    上記試験システムは、
    上記第1形式の試験を実行する第1試験機器と、
    上記第2形式の試験を実行する第2試験機器と、
    被試験装置(DUT)と、
    遠い端部が上記DUTの近傍に配置され、近い端部が上記試験機器の1つの近傍に配置された2つ以上の3軸ケーブルとを備え、
    各ケーブルは、中心導体と、中間導体と、外側導体とを有し、
    上記中心導体は、各ケーブルの上記遠い端部にて上記DUTに接続され、
    上記外側導体は、上記ケーブルの上記遠い端部及び上記近い端部の両方にて互いに接続され、
    上記外側導体は、上記ケーブルの上記近い端部にて上記試験機器の少なくとも1つと共有される接地に接続され、
    上記試験システムは、上記中心導体が上記ケーブルの上記近い端部にて上記第1試験機器に接続され、上記中間導体が上記ケーブルの上記近い端部にて互いに接続されず、上記中間導体が上記第1又は第2の試験機器の何れにも接続されないときに、上記第1形式の試験を実行するように構成され、
    上記試験システムは、上記中心導体が上記ケーブルの上記近い端部にて上記第2試験機器に接続されたときに、上記第2形式の試験を実行するように構成されたことを特徴とする試験システム。
  3. 試験装置(DUT)にて接続を変更することなく、試験機器により上記DUTで2つ以上の異なる形式の試験を実行する試験方法であって;少なくとも1つの形式の試験は、上記試験機器及び上記DUTの間に制御インピーダンスを有することから利点を受け、
    上記試験方法は、上記DUTを2つ以上の3軸ケーブルに接続することを備え、各ケーブルが遠い端部と近い端部とを有し、各ケーブルが中心導体と、中間導体と、外側導体とを備え、
    上記DUTを接続するステップは、
    上記中心導体を上記ケーブルの上記遠い端部にて上記DUTに接続することと、
    上記外側導体を上記ケーブルの上記遠い端部にて互いに接続することと、
    上記ケーブルの上記遠い端部にて上記中間導体を切断されたままに残すことと、
    上記ケーブルの上記遠い端部にて上記接続を変更することなく第1形式の試験を実行するように上記ケーブルの上記近い端部を構成することとを備え、
    上記第1形式の試験は、上記試験機器及び上記DUTの間に制御インピーダンスを有することから利点を受け、
    上記構成ステップは、
    上記外側導体を互いに接続すると共に、上記ケーブルの上記近い端部にて上記試験機器と共有する接地に接続することと、
    上記中心導体を上記ケーブルの上記近い端部にて上記試験機器に接続することと、
    互いに切断され且つ上記DUTから切断された上記中間導体を残すことと、
    上記ケーブルの上記遠い端部にて上記接続を変更することなく第2形式の試験を実行するように上記ケーブルの上記近い端部を構成することとを備え、
    上記第2形式の試験は、上記試験機器及び上記DUTの間に制御インピーダンスを有することから利点を受けず、
    上記構成ステップは、
    上記ケーブルの上記近い端部にて上記中心導体を上記試験機器に接続することと、
    上記外側導体を互いに接続すると共に、上記ケーブルの上記近い端部にて上記試験機器と共用する接地に接続することとを備えることを特徴とする試験方法。
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