JPS58158566A

JPS58158566A - 検査装置

Info

Publication number: JPS58158566A
Application number: JP57040792A
Authority: JP
Inventors: Fumihito Inoue; 文仁井上; Yuichi Ooyama; 大山　祐一; Kinichi Nakahara; 中原　欽一; Kazuhiko Kimura; 和彦木村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1982-03-17
Filing date: 1982-03-17
Publication date: 1983-09-20
Also published as: US4583223A; GB8307133D0; GB2118311A; GB2118311B; JPH0565830B2; DE3304283A1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は各種半導体装置、例えばモノリシック、ハイブ
リッド半導体集積回路、モジュール回路の良否の検査、
各種特性を測定する際に用いられる検査装置に関する。

昨今の半導体集積回路に関する技術的動向の一つに、機
能数の増加がある。例えば１個の半導体集積回路（以下
において単にＩＣという。）について、ラジオ受信機、
テレビジョン受像機、記録再生用に使用可能に構成され
ているものがある。

またディジタル機能とじ又は、いわゆるマイクロコンピ
ュータ機能の増加したものがある。更に１個の１０につ
い又、アナログ機能Ｖ有する各回路とディジタル機能を
有する各回路とが構成され℃いるものもある。このよう
に多機能、或いは複合機能を有するＩＣにおいては、Ａ
Ｏパラメータ測９、Ｄｏパラメータ測定を行なう際に、
必然的に測定項目（検査項目）が増加する。

上述の如きパラメータ測定装置は、Ｄｏパラメータ測定
部が基本構成部となっているのが普通であり、従来は例
えば第１図に示す如き回路構成の検査装置が使用されて
いる。

マトリクス回ｖＱ！ｒ１のＹ軸には、■０２の外部接続
端子（接続ビン）Ｐがそれぞれ接続されているものとす
る。なお１０２が２８本の接続ビンを有するものであれ
ば、２８本の接続ビンＰがすべて接続されるが、第１図
では説明の便宜上そのうちの数本について図示する、そ
し２てマトリクス回路１のＹ軸には、第０２に対する測
定用電源ｅ、〜ｅ６が接続されている。ｅ、〜ｅ６は電
圧レベル。

電流レベル等が異っ又いるものとする。またＹ軸の出力
端には、へ／Ｄ変換器３．酎測判定回路４が接続されて
いる。更にマトリクス回路１の各Ｙ軸と各Ｙ軸とのそね
それの交点は、リードリレー（図示せず）によって顆択
的に接続可能になされている。従って例えばＹｌ　とＸ
、との交点がり一ドリレーによって接続さねたとすれば
、信号ｅ１が１０２に供給される。そして増幅回路２ａ
。

２ｂの出力信号が、Ｙ、、Ｘ、の交点、Ｙ、、Ｘ７の交
点を経由しＡ　／　Ｉ）変換器３を介して計測判定回路
４に供給される。この結果、計測判定回路４によって増
幅回路２ａ、２ｂの良否の検査が行なわれる。

ところで上述の検査は、信号源ｅ、に対する増幅回路２
ａ、２ｂの検査にすぎず、実際には必要に応じて信号源
ｅ、〜ｅ６の信号につい又も同様の検査を行なわなけれ
ばｌＩらない。このためアナログ機能やディジタル機能
を有する１０を検査する場合、検査用の信号源が多数必
要である。そし。

て信号源に対応して、多数のり＝ドリレーを設ける必要
もある。

１）Ｏパラメータ測定をよ半導体素子テストとほぼ同様
であって、測定時間が短かい。（２かｌ−へ〇パラメー
タ測定は、実装回路とほぼ同様であって、外付けのり、
　　０．　　ｌ：Ｌ等により決定される個有の時足数を
有するため、一般にＩ）　Ｏパラメータ測定に比較ｔ２
て非常に時間がかかる。それゆえ、ＡＯパラメータ測定
を１）０パラメ一タ側足への置換が行なわれ、１）　Ｏ
パラメータ測定項目は集積度同士にともない増加し、経
済性より測定速度の同士が検査装置の主要課題となった
。

このため本願発明者等によって１０の技術的動向と、こ
れに対す４）検査装置の検討がなされた。

そし又従来の検査装置には、（１１、接続ビン１本当りの測定時間が長く、２〜３ｍ
５ｅｃＹ要する。

（２）、接続ビンの増加に対応して、マトリクス回路に
おけるリードリレーの数を増ｖ口させねばならず、回路
構成が複雑になる。

（３）、リードリレーＩＣついては、信頼度が低い士に
、尚１曲であるため、装置全体がコスト高になる。

（４）、測足結果ケへ−１）変換器を介して連続的に計
測判定回路に供給ｌ−ているため、全体の測定に時間が
かかる。

等の欠陥が判明した。

依って本発明の目的とするところは、半導体集積回路の
各種測定、測定結果にもとづく良否の判定、或いは検査
を正確かつ高速度に行ない得る士に、低コストで生産し
得る半導体装置の検査装置を提供するものである。

以下、本発明を適用した検査装置の一実施例を、第２図
〜第３図につい（説明する。なお第２図は検査装置の全
体の回路構成を示すプルツクダイアグラム、第３図は検
査装置の一部を併成し、測定信号の発生と被測定［Ｏへ
の供給、測定結果の記録及び良否の判定を説明するため
信号受授回路の回路図、第４図は電流−電圧変換回路の
回路図である。

先ず、第１図を参照し７て全体の回路構成？述べる。

１０は制御回路であって、これには特に電子計算機が用
いられている。１１はパターン信号発生器、１２は謂密
測定用宵、源とＤＯパラメータ測足部、１３はモニター
回路である。１４は時間測定回路、１５はオーディ第１
ｇ号発生器、１６は高周波（例えばＶ　ｌ−１、Ｅｉ”
　）信号発生器、１７は映像信号発生器である。なお時
間測定回路１４から映像信号発生器１７寸では、オプシ
ョンとし℃設けらねろものであって、測定項目によって
は除去し又もよく、更に他の装置を用いてもよい。

ところて・信号受授回路２０は、コントロールバス５１
を介して制御回路１０から供給される制御信号にもとづ
き以下に述べるような動作を行なう。

なお、制御回路１０と信号受授回路２０との間はテータ
バス５０によって結合されている。

次に第３図について信号受授回路２０の具体的な回路構
成２回路動作？述べる。

第１の信号発生器３１ば、メモリー回路３１ａ。

デジタル−アナログ（以下におい又Ｉ）　−Ａ変換器と
いう。）３１ｂ、出力信号（測定信号）の市ｊモレンジ
を例えば２ｖ〜３０Ｖ程度までの間で段階的にかつ任意
に切換えられることを示す電１モレンジ切換用抵抗器Ｖ
Ｒ，、負帰還抵抗ルｆ１を含む電圧増幅器３１Ｃ１アナ
ログスイツチ３１ｄＶｃよって構成されている。なおメ
モリー回路３１ａには、測定ｆ必要な電圧レベルと電子
レンジが記録されている。そして制御回路１０から、コ
ントロールバス５１を介し２１供給される制御信号によ
つ又読み出しが行なわね、この読み出ｔ、にもとづく電
圧が１）−ＡＫ換器３１ｂで発生し、レンジをＶＲＩで
足めら４又実際の出力電圧が決定される。

第２の信号発生器３２は、上記第１の信号発生器３１と
同様の回路構成になされ又いる、そＬ又パターン信号発
生器１１から、ラインｌ。に任意の波形のパターン信号
が供給されると、このパターン信ｓが）Ｊレベルの時、
アナログスイッチ３１ｄがオン状態に切換えられる。ま
た上記パターン信号がＬレベルの時、アナログスイッチ
３２ｄがオン状態に切換えられる。なお第１の信号発生
器３１によって、ラインｌ、に出力される信号のＨレベ
ルが決定され、−万の第２の信号発生器３２によってラ
インｅ、に出力される信号のＬレベルが決定される。

スイッチＳＷ、は、被測定ｌ０２１に対し電圧信号を供
給する場合オン状態に切換えられ、電流信号を供給する
場合オン状態に切換えられる。スイッチＳＷ、は、被測
定ＩＣ２１に電流信号を供給する場合オン状態に切換え
られ、電圧信号を供給する場合オフ状態に切換えられる
。増幅器３３゜３４は、バッファアンプを構成するもの
であるが、増幅器３４はスイッチＳＷＩがオン状態の時
、電流帰還アンプとして作用する。抵抗器凡、は測定電
流のレンジを設足するためのものである。クランパー３
８は、バッファアンプ、！１１ｉｆｆｌ１１５１ｆ　１
０２１の保護用であり又、ダイオードＤ、、Ｄ、。

１）８．Ｉ）４　によって構成されている。スイッチＳ
Ｗ、、ＳＷ４は、被測定］、　０２１σ）測に項目によ
って選択的に切換えられろものである、なお’Ｉ’、、
Ｔ、は端子であり、被測定１０２１の所望の接続ビンに
接続され℃いる。アナログスイッチ３５は、電流測定を
行なう際にオン状態に切換えられ、アナログスイッチ３
６は電圧測定を行なう際にオン状態に切換えられる。増
幅（ロ）路３７は電圧スケールと［６，て動作する。

下限設定回路４１とト限設定回路４２とは、本発明でい
う利足回路′？構成するものであっ℃被測足■０２１の
良否の利足と、検査結果の記録とを行なうもσ）である
。−ヒ限設定回路４１は、差動増幅器４１ａ、インバー
タ４】ｂ、アンド回路４１Ｃ。

メモリー回路４１ｄ、Ｊに下限基漁電圧値が記録されて
いるメモリー回路４１ｅ、メモリー　回路４］ｅの出力
信号を１〕−へ変換するＩ）−Ａ変換器４１ｆによって
構成されている。

十限設定回路４２は、上記下限設定回路４１と同様の回
路構成になされている。しかしメモ＋７−回路４２ｅｌ
Ｃ記録されている電圧レベルは上限基ｌ＠電、圧であっ
て、よ記メモリー回路４１ｅに記録されている電圧レベ
ルよりも高レベルになされている。そしてラインｌ；ｔ
ＶＣは、パターン信号発生器１１からのパターン信号が
供給さね、このパターン信号はアンド回路４１Ｃ，４２
ｅの入力端子すにそれぞれ供給される。

直接測定回路４３は、Ａ−Ｄ変換Ｗｔ４３ａとその出力
電圧Ｙ記録するメモリー［回路４３ｂとによって構成さ
れでいる。な２ラインｌ、は、モニター回路１３に蘭１
だ紹宋ン伝達するためσ）ものである、ライン１４は、
任意の測定信号を被測定１０２１に供給するためのもの
である。ラインｅ、は、アナログスイッチ３５．３６を
測定項目に応じ１オン又はオフ状態に選択的に切換える
ためのものである。

次に被測定１０２１の電流特性を測定［７、測定結果に
もとづき梗否な検査する場合の回路動作を述べる。

この場合、スイッチＳＷ、がオフ状態、スイッチＳＷ、
がオン状態に切換えられる。またアナログスイッチ３５
がオン状態、アナログスイッチ３６はオフ状態に切換え
られる。、史にスイッチ８Ｗ３．ＳＷ、がオン状態、ス
イッチＳＷ、が接点す側に、スイッチ８Ｗ、がオフ状態
に切換えられる。従つ１被測足１０２１から得られる被
測定信号が、モニター回路１３へ供給されることはな０
゜上述の状態で、ラインｌ。にパターン信号が供給される
と、第１及び第２の信号発生器３１．３２の測定信号が
ラインｌ、に出力される。この際、上記測定信号の周期
は、ライン！。に出力されるパターン信号の周期によっ
て決定される。そして増幅器３３から出力された測定信
号は、抵抗器Ｒ３Ｉ　スイッチＳＷ、、端子Ｔ、１￥介
し、て被測定ＩＯ２１の所望の接続ピンに流れる。被測
定１０２１の他の接続ピンに現われた出力信号、すなわ
ち測定結果を表示する被測定信号は、端子Ｔ、に現われ
る。この被測定信号によって、クランパー３８の一端の
電圧レベルが決定される。なお被測定信号は、スイッチ
ＳＷ、を介して増幅器３７にも供給される。しかしアナ
ログスイッチ３６がオフ状態であるため、その出力信号
はライン１８に現われない。

上述の如く被測定ｌ０２１に測定信号が供給されると、
抵抗器Ｖｌ（、、の両端間に電流量に対応した電圧降下
が生じる。この電流量は、被測定１０２１の特性によっ
て変化し、その変化に対応ｔ７た電圧降下分は、増幅器
３４に対し差動入力となる。

故に上記電圧降下分に対応してレベル変化する出力信号
ＩＭが、増幅器３４から発生される。すなわち、上記増
幅器３４．抵抗器ＶＲ３は、電流−電圧変換器と１５″
″Ｃ動作するものである。

上述の動作が行なわれると同時に、増幅器３４の出力信
号■。はアナログスイッチ３５を介し又ラインｌ！８に
供給される。そし又出力信号■つは、差動増幅器４１　
ａ、　　４２ａ、　　り　−Ａ変換器４３ａにそれぞれ
供給される。

差動増幅回路４１ａθ）入力端子すには、既に述ぺた如
くメモリー回路４１ｅに記録されている基準電圧が供給
され又いる。また差動ｊＷｌｌｆ１回路４２ａについ又
も、入力端子すにはメモリー回路４２ｅに記録されてい
た基準電圧が供給されている。そして各基準電圧の電圧
レベルが異っていることも既に述べた。

従って差動増幅器４１ａ、４２ａにおい℃、上記各基準
電圧と出力信号ＩＭとの宵、圧比較が行なわれる。ここ
で下限設定回路４１の回路動作から述べると、基準電圧
よりも出力信号ＩＭの電圧レベルが高レベルの場合、差
動増幅回路４１ａからＬレベルの出力信号が得られる。

この出力信号はインバータ４１ｂによってＨレベルに位
相反転され、次段のアン白伊路４１ｃの入力端子ａに供
給される。

ところで、アンド回路４１Ｃの入力端子すには、所５１
ｆ周期のパターン信号が供給されている。従って入力端
子すが、上記パターン信号によって１４レベルになった
時、アンド回路４１Ｃから出力信号が得られ、これがメ
モリー回路４１ｄにより又記録される、すなわち、メモ
リー回路４１ｄには、被測定■０２１の電流特性につい
て、少なくとも許容範囲の下限レベルよりは低下してい
ないことが記録される。

次に上限設定回路４２について述べると、出力信号ｖ８
に対し基準電圧の電圧レベルが高レベルであれば、差動
増幅器４２ａからＬレベルの出力信号が得られる。この
出力信号はインバータ４２ｂによってＨレベルに位相反
転され、次段のアンド回路４２００入力端子ａに供供さ
れる。そして入力端子ｂＫ供給されるパターン信号がＨ
レベルの時、アンド回路４２Ｃから出力信号が得られ、
メモリー回路４２ｄに記録される。

以上の如く、増幅器３４の出力信号■８の電圧レベルが
、良否判定の許容範囲内であれは、これが下限及び上限
レベルについてそれぞれ記録されることになる。そし℃
出力信号ｖ８の電圧レベルが、下限レベルよりも低下し
たものであれば、メモリー回路４１．　ｄに電圧レベル
が記録されない。

また上限レベルについても１つな（同様の動作が行なわ
れ、出力信号ｖ８の電圧レベルが上限レベルよりも更に
高レベルであれば、メモリー回路４２ｄに電圧レベルが
記録されない。従って測定タイミングを決定するパター
ン信号の周期によって、被測定ｌ０２１の良否の判？、
言い換えれば検査が高速で行なわれ、その検査結果が記
録されることになる。

ところで、出力信号Ｖ８について下限及び上限レベルに
つき良否の検査が行なわれている間、直接測定回路４３
において以下の如き動作が行なうことができる。すなわ
ち、出力信号■８はパターン信号の周期に対応したパル
ス状のアナログ信号であるから、この出力信号■８はＡ
−Ｄ変換器４３ａによってディジタル化される。このデ
ィジタル信号のパルス数は、出力信号Ｖ８の電圧レベル
に対応して変化する。そして上記ディジタル信号は、メ
モリー回路４３ｂに記録される。従っ又メモリー回路４
３ｂに記録されたディジタル信号を読み出せば、被測足
工０２１の良否の判定データとは異ったデータが得られ
る。メモリー回路４１ｄ、４２ｄ、４３ｂに記録された
信号、換言すれば被測定■０２１の良否を検査するため
のデータは、データバス５０を介して制御回路１０、す
なわち電子計算機において読み取られ、かつ表示される
。

次に電圧測定を行なう際の回路動作を述べる。

この場合、スイッチＳＷ、はオフ状態、スイッチ８Ｗ、
はオン状態に切換えられる。更にスイッチｓｗ、、ｓｗ
４がオン状態に切換えられ、スイッチ５Ｗ１１は端子ａ
に、スイッチＳＷ６はオフ状態に切換えられる。またア
ナログスイッチ３５はオフ状態、アナログスイッチ３６
はオン状態に切換えられる。

ライン１ＩＶＣは、電流測定について述べた場合と同様
の経緯で測定信号が現われる。

そして増幅器３３の出力信号は、既述の場合と同様に被
測定■０２１の所望の接続ビンに供給される。被測定ｌ
０２１の他の接続ビンから得られた被測定信号は、端子
ＴＩ、スイッチＳＷ８．スイッチＳＷ、ｉ介して増幅器
３３の反転入力端子−に供給される。従って増幅器３３
は、周知のバッファアンプとして動作する。従って、ア
ナログスイッチ３５とスイッチＳＷ、　　とがオフであ
るため、電流−電圧変換動作は行なわれない。

端子ＴＩに現われた被測定信号は、スイッチ８Ｗ、を介
して増幅回路３７に供給される。なお増幅回路３７は、
所定の比率で増幅又は減衰の何れを行なうものであって
よい。増幅回路３７の出力信号ｖＭは、オン状態に切換
えられたアナログスイッチ３６を介して、ライン１８に
現われる。

そして出力信号■、は、差動増幅回路４１ａ。

４２ａの各入力端子ａ、Ａ−１）変換器４３ａに供給さ
れる。

以下、下限設定回路４１．上限設定回路４２゜直流測定
回路４３が、電流測定について述べた場合と同様に動作
する。従って各メモリー回路４１ｄ。

４２ｄ、４３ｂには、被測定１０２１の良否を検査する
ためのデータが、読み取り可能にメモＩＪ　−される、次に被測定信号をモニターする場合の回路動作を述べる
。この場合、スイッチｓｗ、、ｓｗ４がオン状態に切換
えられ、スイッチＳＷ、が接点ｂ、スイッチＳＷ６がオ
フ状態に切換えられる。

被測１Ｉ０２１には、電流測定及び電圧測定について述
べた如く制御信号が供給される。被測定ｌ０２１から得
られる被測定信号は、端子Ｔ、からスイッチ８Ｗ、の接
点す、ラインｌｓ＋　スイッチＳＷ７．アナログバス５
１を介してモニター回路１３に供給される。

なお本実施例におい又、増幅回路３３から得られる測定
信号を被測定■０２】に供給するようにしたが、これに
換え℃外部の測定部と接続することも可能である。例え
ば精密測足用電諒およびＤＣパラメータ測測部部２（以
下精密測定部と称す）の例で示す。この場合、スイッチ
ＳＷ、８Ｗａがオフ状態に切換えられ、スイッチＳＷ、
が接点す、スイッチＳＷ６がオン状態に切換えられる。

精密測定部１２はスイッチ８Ｗ８．　　ライン１４゜ス
イッチ８Ｗ、、端子Ｔ、−４介１．て、被測定ＩＣ２１
の所望の＋＃：絖ビンに供給される。そし℃、電圧又は
電流は、図１と同様にして計測すること可能とｔ、又い
る。

次にディジタル測定を行なう場合の回路動作を述べる。

この場合、ラインｌ。＋　　ｌｔに測定タイミングケ決
定する制御パルスが供給される。そしてｔ流側定時、及
び電圧測定時と同様の操作を行なうことによっ又、ディ
ジタルファンクション検ｆ’？行なうことも可能になる
。伺このハイ、ローのりミント比較器４１ａ、ｂ、４２
ａ、ｂは、ＤＣパラメータ測Ｗ用とディジクルパターン
の検出用′トは、分離１２、機能を高めることも可能で
あるが、本図では省略する。本実施例におい又は、被測
定ｌ０２１の７？！ｒ接続ピンのうち一対の従続ビンに
ついての各種測定方法を述べた。しかし上述の各種測定
ハ、被測定Ｉ０２１の各接続ビンについて同時に行ない
得る。この場合、第３図Ｉについ′″Ｃ’ｔＳべた装置
が複数用意される。そし又一対の接続ビンについて、例
えば電流測定が行なわれている間、他の一対の接続ビン
につい又例えば他の増幅部の人。

出力関係の測定を行なう。従って両者の測定値にもとづ
（検査が同時に行ない得られる。更に、電源印７１０直
後の接続試験、全端子のバイアス試験やＩＪ−り試験な
ど、従来個々従続的に実施［７ていたものが、同時に測
定判定でき、被測定１０２１の良否を極め℃短時間に判
定できる。筐た測定項目に対応して切換えられるスイッ
チ８Ｗ、〜ＳＷ。

は、リードリレーによって構成しても良い。なぜなら、
使用頻度が少なく上記回路動作に％に悪影ＶＶ及ぼさな
い。

以十の如く、本発明ケ適用した半導体装置の検査装置に
よれは、半導体装置の緒特性を同時に測定し得るので、
極めて短時間のうちに測定結果にもとづく良否の判定、
すなわち検査７行なうことができる。これらの効果は、
高集積化され、初測定デバイスのリードビン数が多（な
る程顕著になる。更に半導体装置の測定に必要な測定信
号と、これにもとつく検査結果とを記録し℃おくことが
できるので、測定項目毎に測定信号とこれに対応した測
定結果とを、情報としてその都度電子計算機に帰還させ
る必要がない。機械的構造のスイ。

チング素子数が少ないので、装置全体の信頼度が向ヒす
るとともに、生産コストを大巾に低減することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は半導体装置力検査装置の従来例を示す回路図、
第２図は本発明ン適用し、た半導体装置の検査装置につ
ぎ全体の回路構成ケ示すブロックタ゛イアグラム、第３
図は同士の装置において測定動作、良否の検査動作を説
明するための信号授受回路の回路図である。１０・・・制御回路（電子計算機）、１】・・・パター
ン信号発生器、１２・・・精密測定用電源およびＤ　Ｃ
パラメータ測定部、１３・・・モニター回路、２０・・
・信号授受回路、２１・・・被測定集積回路、３１．３
２・・・信号発生器、３１ａ、３２ａ・・・メモリー回
路、４１・・・下限設定回路、４１ｄ、４１ｅ・・・メ
モリー回路、４２・・・上限設定回路、４２ｄ、４２ｅ
・・メモリー回路、４３・・・１電流測定回路、ｌｏｌ
　　１ｌｌｌｔ、４ｓ、Ｌ、７ａ、ｇａ＋　　１８”’
信号伝達ライン、ＳＷ、、ＳＷ、、ＳＷ、、、　　ＳＷ
４．ＳＷ、。ＳＷ、、ＳＷ７．８Ｗ８．ＳＷ、・・・スイッチ、３５
゜３６・・・アナログスイッチ、Ｔ、、Ｔ、・・・端子
。

Claims

【特許請求の範囲】

１、被測定装置の各測定項目に対応した測定信号が記録
され、この測定信号を制御信号にもとづいて任意に導出
し、上記被測定装置の谷入方用外部接続端子に供給する
測定信号発生器と、上記被測定装置の各出力用外部接続
端子から出力される被測定信号につき基準信号との比ｆ
ｖ行ない、これにより被測足手導体装置の良否の判定を
行なうとともに、判定結果ケ記録するための記録手段を
有する判定回路と、上記被測定信号につきアナログ−デ
ジタル変換７行なうとともに、これを記録するｔ−めい
記録手段を有する直接測定回路とをそれぞれ具備し、被
測定装置の良否の判定及び各種特性の測定を行なうこと
’ｚ−特徴とする検査装置。