電圧印加回路およびそれを用いた半導体検査装置
【課題】帰還ループを有する出力アンプを用いて対象物に電圧を供給する電圧印加回路では、出力アンプの出力電流をクランプする電流クランプ部とは独立に動作する出力制御部を用いて電流がクランプされたことを検出し、帰還ループを無効にしていた。このため、電流クランプ部と出力制御部の動作点がずれて、クランプの切り替え点で動作が不安定になるという課題があった。本発明はこの課題を解決することを目的にする。
【解決手段】電流クランプ部で出力アンプの出力電流をクランプ電流以下にクランプすると共に、帰還ループを無効にする信号を出力するようにした。また、電流クランプ部内の増幅器の帰還経路に配置されているダイオードとしてフォトカプラあるいはフォトＭＯＳリレーを用い、帰還ループを無効にする信号を生成するようにした。電流クランプと帰還ループの無効を１つの回路で行うので、切り替え点がずれて動作が不安定になることがなくなる。
【解決手段】電流クランプ部で出力アンプの出力電流をクランプ電流以下にクランプすると共に、帰還ループを無効にする信号を出力するようにした。また、電流クランプ部内の増幅器の帰還経路に配置されているダイオードとしてフォトカプラあるいはフォトＭＯＳリレーを用い、帰還ループを無効にする信号を生成するようにした。電流クランプと帰還ループの無効を１つの回路で行うので、切り替え点がずれて動作が不安定になることがなくなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力電流をクランプする機能を有する電圧印加回路およびそれを用いた半導体検査装置に関し、特に電流クランプ動作を安定して切り替えることができる電圧印加回路およびそれを用いた半導体検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６に、半導体検査装置や直流電圧測定器などに用いられる、電流クランプ機能を有する電圧印加回路の構成を示す。図６において、ＤＡ変換器１０の出力電圧は抵抗Ｒ１を介して出力アンプ１１に入力され、この出力アンプ１１の出力電圧は被試験半導体１２に印加される。半導体検査装置は、被試験半導体１２に印加する電圧を変化させ、そのときの被試験半導体１２の出力から、当該被試験半導体１２の良否を判定する。
【０００３】
被試験半導体１２に印加された電圧は、増幅器１３、抵抗Ｒ２を介して出力アンプ１１に帰還される。この電圧印加回路は、出力アンプ１１、増幅器１３、抵抗Ｒ１、Ｒ２で反転増幅器を構成しており、電圧印加回路と被試験半導体１２を接続するケーブルの電圧降下等を補償し、安定した電圧を被試験半導体１２に印加することができる。
【０００４】
１４は電流測定部であり、抵抗Ｒ３および増幅器１４ａで構成される。出力アンプ１１の出力電流、すなわち被試験半導体１２に供給する電流は抵抗Ｒ３で検出され、この検出電圧は増幅器１４ａで増幅される。このため、電流測定部１４の出力電圧は被試験半導体１２に供給する電流に比例する。この電流測定部１４の出力電圧は、出力アンプ１１が電流を吐き出すときに負の値になる。また、電流測定部１４の出力は、電流信号として外部に出力される。
【０００５】
電流クランプ部１５は、被試験半導体１２に流れる電流値を一定値以下に制限する機能を有し、抵抗Ｒ４およびＲ５、ダイオードＤ１およびＤ３、ツェナダイオードＤ２、基準電圧源Ｒｅｆ１、増幅器１５ａで構成される。
【０００６】
増幅器１５ａの反転入力端子には、抵抗Ｒ４を介して電流測定部１４の出力電圧が、抵抗Ｒ５を介して基準電圧源Ｒｅｆ１の出力電圧が入力される。この増幅器１５ａの反転入力端子と出力端子の間には、互いに逆極性に直列接続されたダイオードＤ１とツェナダイオードＤ２が接続される。また、増幅器１５ａの出力端子と出力アンプ１１の反転入力端子との間には、増幅器１５ａの出力端子をアノード側にして、ダイオードＤ３が接続される。
【０００７】
電流クランプ部１６は、被試験半導体１２に印加する電流値を一定値以下に制限する機能を有し、電流クランプ部１５とほぼ同じ構成を有している。但し、ダイオードＤ１およびＤ３、ツェナダイオードＤ２、基準電圧源Ｒｅｆ１は、電流クランプ部１５とは逆極性に接続される。増幅器１６ａは同１５ａに、ダイオードＤ４は同Ｄ３に相当する。
【０００８】
次に、電流クランプ部１５の動作を説明する。なお、基準電圧源Ｒｅｆ１の出力電圧および抵抗Ｒ４、Ｒ５で決定されるクランプ電流をＩｏとする。
【０００９】
出力アンプ１１が電流を吸い込むとき、あるいは電流を吐き出すときでクランプ電流Ｉｏより小さいときは、電流測定部１４の出力電圧、基準電圧源Ｒｅｆ１の出力電圧、および抵抗Ｒ４、Ｒ５で決まる増幅器１５ａの反転入力端子の電位は正になる。このため、増幅器１５ａはその反転入力端子の電位を０にすべく、出力電圧を負にする。出力アンプ１１の反転入力端子の電位はほぼ０なのでダイオードＤ３は逆バイアスになり、電流クランプ部１５は切り離される。
【００１０】
出力アンプ１１が電流を吐き出すときで、その出力電流がクランプ電流Ｉｏより大きくなると、増幅器１５ａの反転入力端子の電位は負になる。増幅器１５ａはその反転入力端子の電位を０にすべく、その出力電圧を正にする。ダイオードＤ３は順バイアスになるので、出力アンプ１１の反転入力端子には正の電圧が引加され、出力電流は低下する。
【００１１】
電流クランプ部１６は、極性は逆になるが、電流クランプ部１５とほぼ同じように動作する。出力アンプ１１が電流を吐き出すとき、および吸い込むときでクランプ電流Ｉｏより小さいときは、増幅器１６ａの出力電圧は正になる。ダイオードＤ４は逆バイアスになるので、電流クランプ部１６は切り離される。
【００１２】
出力アンプ１１が電流を吸い込むときで、その電流値がクランプ電流Ｉｏより大きくなると、増幅器１６ａの反転入力端子の電位が正になり、その出力電圧は負になる。ダイオードＤ４は順バイアスになるので、出力アンプ１１の反転入力端子の電位は電流クランプ部１６の出力電圧で規制され、その出力電流は低下する。
【００１３】
このようにして、出力アンプ１１の出力電流の極性に関わらず、その出力電流はクランプ電流Ｉｏ以下に規制される。
【００１４】
この電圧印加回路には、出力電流がクランプされたとき、および外部の信号によって、出力アンプ１１のゲインを１にして、増幅器１３による帰還ループを無効にする回路が組み込まれている。以下、この回路を説明する。
【００１５】
１７は出力制御部であり、コンパレータ１７ａおよび１７ｂ、基準電源１７ｃおよび１７ｄ、抵抗Ｒ６で構成される。コンパレータ１７ａの非反転入力端子およびコンパレータ１７ｂの反転入力端子には電流測定部１４の出力電圧が入力される。基準電源１７ｃ、１７ｄは逆極性で直列接続され、その両端はそれぞれコンパレータ１７ａの反転入力端子、コンパレータ１７ｂの非反転入力端子に接続される。コンパレータ１７ａ、１７ｂの出力はオープンドレイン構成を有し、抵抗Ｒ６でプルアップされる。
【００１６】
出力アンプ１１の出力電流の絶対値が、基準電源１７ｃ、１７ｄで決まるクランプ電流より大きくなると、コンパレータ１７ａ、１７ｂのいずれかの出力はオンになり、出力制御部１７の出力は低レベルになる。出力アンプ１１の出力電流の絶対値がクランプ電流より小さいとコンパレータ１７ａ、１７ｂの出力はいずれもオフになり、出力制御部１７の出力は高レベルになる。
【００１７】
１８はＡＮＤゲートであり、信号Ｓ１および出力制御部１７の出力が入力される。１９はスイッチであり、ＡＮＤゲート１８の出力が低レベルになるとオンになる。
【００１８】
信号Ｓ１が低レベルになるか、出力アンプ１１の出力電流が出力制御部１７が検出するクランプ電流より大きくなると、スイッチ１９はオンになる。出力アンプ１１の出力端子と反転入力端子は抵抗Ｒ７で短絡されるので出力アンプ１１のゲインが１になり、出力アンプ１１、１３で構成される帰還ループが無効になる。このため、その出力は実質的にオフになる。
【００１９】
信号Ｓ１は、外部から電圧印加回路の出力をオフにさせるための信号であり、ＦＰＧＡ(Field Programable Gate Array)で構成される制御回路で生成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２００８−１３５８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、このような電圧印加回路は、出力電流のクランプは電流クランプ部１５および１６で行い、出力アンプ１１のゲインを１にして帰還ループを無効にする動作は出力制御部１７で行う構成になっている。電流クランプ部１５および１６と、出力制御部１７は互いに独立して動作するので、電流クランプがかかり始めるときや、電流クランプから復帰するときに電流クランプ部１５および１６と、出力制御部１７の動作点がずれて、切り替わりのときに動作が不安定になるという課題があった。
【００２２】
本発明の目的は、電流クランプと帰還ループの無効を連動して行うことにより、切り替え時に動作が不安定になることがない電圧印加回路およびそれを用いた半導体試験装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
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、
出力アンプから対象物に電圧を印加し、前記対象物に印加された電圧を前記出力アンプに帰還する帰還ループを有する電圧印加回路において、
前記帰還ループを無効にするスイッチと、
前記出力アンプの出力電流を測定する電流測定部と、
前記電流測定部の出力が入力され、この電流測定部の出力と基準電圧を比較して前記出力アンプの出力電流を所定の値以下にクランプすると共に、クランプしたときに前記スイッチを制御して前記帰還ループを無効にする電流クランプ部と、
を具備したものである。クランプ動作の切り替え点で、動作が不安定になることがない。
【００２４】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記電流クランプ部は、
前記電流測定部の出力および基準電圧が入力され、これら入力された信号に基づいてその出力の極性が変化する増幅器と、
前記増幅器の帰還経路に挿入され、その出力に基づいて前記スイッチを制御するフォトカプラと、
前記増幅器の出力端子と前記出力アンプの入力端子との間に接続されたダイオードと、
を具備したものである。電流クランプ部の構成を簡単にすることができる。
【００２５】
請求項３記載の発明は、請求項２に記載の発明において、
前記フォトカプラの代わりに、フォトＭＯＳリレーを用いたものである。電流クランプ部の構成を簡単にすることができる。
【００２６】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３いずれかに記載の発明において、
前記電流クランプ部を２個具備し、正負の電流をクランプするようにしたものである。正負の電流をクランプできる。
【００２７】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４いずれかに記載の発明において
前記電流クランプ部は、基準電圧を出力するＤＡ変換器を具備したものである。クランプする電流値を簡単に可変できる。
【００２８】
請求項６記載の発明は、請求項４若しくは請求項５に記載の発明において、
出力電圧を可変できる電圧源と、この電圧源の出力電圧が入力され、入力された電圧の極性を反転する反転増幅器とで構成された基準電源を具備し、
この基準電源の出力を、基準電圧として前記２つの電流クランプ部に入力するようにしたものである。基準電源の構成を簡単にすることができる。
【００２９】
請求項７記載の発明は、請求項６に記載の発明において、
前記出力電圧を可変できる電圧源として、ＤＡ変換器を用いたものである。簡単に出力電圧を可変できる。
【００３０】
請求項８記載の発明は、
請求項１乃至請求項４いずれかに記載の電圧印加回路と同じ構成を有する、少なくとも２つの電圧印加部と、
前記電圧印加部に基準電圧を供給する基準電源と、
を具備したものである。１つの基準電源で複数の電圧印加部に基準電圧を供給できる。
【００３１】
請求項９記載の発明は、
半導体検査装置において、請求項１乃至請求項８いずれかに記載の電圧印加回路を具備したものである。クランプ動作の切り替え点で、動作が不安定になることがない。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば以下のような効果がある。
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９の発明によれば、帰還ループを有する出力アンプによって対象物に所定の電圧を印加する電圧印加回路において、この出力アンプの出力電流を電流測定部で測定して、前記出力電流がクランプ電流以上になったときにクランプ電流の値にクランプすると共に、電流をクランプしたときに前記帰還ループを無効にする電流クランプ部を具備した。
【００３３】
従来は、電流がクランプされたことを出力制御部が検出して帰還ループを無効にしていたので、電流クランプ部と出力制御部の動作点にずれが発生して、クランプ動作の切り替え点で動作が不安定になることがあった。この発明では、電流クランプ部が電流をクランプすると共に、帰還ループを無効にするようにしたので、動作点がずれることがない。このため、動作が不安定になることがなくなるという効果がある。
【００３４】
また、電流クランプ部内の増幅器の帰還ループに配置されていたダイオードをフォトカプラ、あるいはフォトＭＯＳリレーに置き換えることにより、帰還ループを無効にする信号得ることができる。このため、従来の回路を大幅に変更することなく、本発明を実施することができるという効果もある。
【００３５】
さらに、この電圧印加回路を半導体検査装置に適用すると、動作が不安定になることがなくなるので、検査時間を短縮でき、かつより正確な検査を行うことができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施例を示した構成図である。
【図２】本発明の他の実施例を示した構成図である。
【図３】本発明の他の実施例を示した構成図である。
【図４】本発明の他の実施例を示した構成図である。
【図５】本発明の他の実施例を示した構成図である。
【図６】従来の電圧印加回路の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る電圧印加回路の一実施例を示した構成図である。この電圧印加回路は、半導体試験装置に用いたものである。なお、図６と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。また、被試験半導体１２は対象物に相当する。
【００３８】
図１において、ＤＡ変換器１０の出力電圧は抵抗Ｒ１を介して出力アンプ１１に入力される。出力アンプ１１の出力電圧は、電流測定部１４を介して被試験半導体１２に印加される。この被試験半導体１２に印加された電圧は増幅器１３、抵抗Ｒ２を介して、出力アンプ１１に帰還される。出力アンプ１１、増幅器１３、抵抗Ｒ１、Ｒ２で反転増幅器が構成されるので、電流測定部１４や電圧印加回路と被試験半導体１２間のケーブルによる電圧降下を補償して、正確な電圧を被試験半導体１２に印加することができる。
【００３９】
２０は電流クランプ部であり、基本的には電流クランプ部１５と同じ構成を有している。増幅器１５ａの反転入力端子には、抵抗Ｒ４を介して電流測定部１４の出力が、抵抗Ｒ５を介して基準電圧源Ｒｅｆ１の出力電圧が印加される。また、非反転入力端子は共通電位点に接続される。
【００４０】
２１はフォトカプラであり、発光ダイオード２１ａとフォトトランジスタ２１ｂで構成される。フォトカプラ２１内の発光ダイオード２１ａとツェナダイオードＤ２はそのアノードが相互に接続され、発光ダイオード２１ａのカソードは増幅器１５ａの出力端子に、ツェナダイオードＤ２のカソードは反転入力端子に接続される。ダイオードＤ３のアノードは増幅器１５ａの出力端子に、カソードは出力アンプ１１の反転入力端子に接続される。また、フォトトランジスタ２１ｂのコレクタは、正電源Ｖｃｃに接続される。
【００４１】
この電流クランプ部２０は、図６の電流クランプ部１５において、ダイオードＤ１の代わりに発光ダイオード２１ａを用いたものである。
【００４２】
２２は電流クランプ部である。基本的な構成は電流クランプ部２０と同じであるので、電流クランプ部２０と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。なお、ダイオードＤ３、ツェナダイオードＤ２、基準電圧源Ｒｅｆ１は、電流クランプ部２０とは逆極性に接続されている。
【００４３】
２３は発光ダイオード２３ａとフォトトランジスタ２３ｂで構成されるフォトカプラであり、フォトカプラ２１の代わりに用いられる。発光ダイオード２３ａのアノードは電流クランプ部２２内の増幅器１５ａの出力端子に、カソードはツェナダイオードＤ２のカソードに接続される。また、フォトダイオード２３ｂのコレクタはフォトダイオード２１ｂのエミッタに、エミッタはＡＮＤゲート１８の一方の入力端子に接続される。
【００４４】
２４は抵抗であり、その一端はフォトダイオード２３ｂのエミッタに、他端は共通電位点に接続される。
【００４５】
次に、この実施例の動作を説明する。なお、図６と同様に基準電圧源Ｒｅｆ１の出力電圧および抵抗Ｒ４、Ｒ５で決定されるクランプ電流をＩｏとする。また、出力アンプ１１が電流を吐き出すときの電流を正、吸い込むときの電流を負とする。
【００４６】
最初に電流クランプ部２０の動作を説明する。出力アンプ１１が電流を吸い込むとき、あるいは電流を吐き出すときでクランプ電流Ｉｏより小さいときは、電流測定部１４の出力電圧、基準電圧源Ｒｅｆ１の出力電圧、および抵抗Ｒ４、Ｒ５で決まる増幅器１５ａの反転入力端子の電位は正になる。このため、増幅器１５ａはその反転入力端子の電位を０にすべく、出力電圧を負にする。出力アンプ１１の反転入力端子の電位はほぼ０なので、ダイオードＤ３は逆バイアスになり、電流クランプ部２０は切り離される。また、発光ダイオード２１ａは順バイアスになるので発光し、フォトトランジスタ２１ｂはオンになる。
【００４７】
出力アンプ１１が電流を吐き出すときで、その出力電流がクランプ電流Ｉｏより大きくなると、増幅器１５ａの反転入力端子の電位は負になる。増幅器１５ａはその反転入力端子の電位を０にすべく、その出力電圧を正にする。ダイオードＤ３は順バイアスになるので、出力アンプ１１の反転入力端子には正の電圧が引加され、出力電流は低下する。また、発光ダイオード２１ａは逆バイアスになるので発光せず、フォトトランジスタ２１ｂはオフになる。
【００４８】
次に、電流クランプ部２２の動作を説明する。発光ダイオード２３ａ、ツェナダイオードＤ２、ダイオードＤ３、基準電圧源Ｒｅｆ１は、電流クランプ部２０と逆に接続されているので、動作は電流クランプ部２０とは逆になる。
【００４９】
出力アンプ１１が電流を吐き出すとき、および吸い込むときでクランプ電流Ｉｏより小さいときは、電流測定部１４の出力電圧、基準電圧源Ｒｅｆ１の出力電圧、および抵抗Ｒ４、Ｒ５で決まる増幅器１５ａの反転入力端子の電位は負になる。このため、増幅器１５ａはその反転入力端子の電位を０にすべく、出力電圧を正にする。出力アンプ１１の反転入力端子の電位はほぼ０なので、ダイオードＤ３は逆バイアスになり、電流クランプ部２２は切り離される。また、発光ダイオード２３ａは順バイアスになるので発光し、フォトトランジスタ２３ｂはオンになる。
【００５０】
出力アンプ１１が電流を吸い込むときで、その電流値がクランプ電流Ｉｏより大きくなると、増幅器１５ａの反転入力端子の電位が正になり、その出力電圧は負になる。ダイオードＤ３は順バイアスになり、出力アンプ１１の反転入力端子の電位は電流クランプ部２２の出力電圧で規制され、その出力電流は低下する。また、発光ダイオード２３ａは逆バイアスになるので発光せず、フォトトランジスタ２３ｂはオフになる。
【００５１】
以上整理すると、電流クランプ部２０、２２が電流をクランプしているときは内蔵されているフォトカプラの出力はオフになり、電流をクランプしていないときはオンになる。
【００５２】
フォトカプラ２１、２３の出力は直列接続されており、この直列回路の一方は正電源Ｖｃｃに接続され、他方は抵抗２４でプルダウンされているので、電流がクランプされていないときはＡＮＤゲートには高レベルが入力され、クランプされると低レベルが入力される。
【００５３】
前述したように、ＡＮＤゲートに低レベルが入力されるとスイッチ１９がオンになる。スイッチ１９がオンになると出力アンプ１１のゲインが１になり、出力アンプ１１と増幅器１３、抵抗Ｒ１およびＲ２で構成される帰還ループが無効になる。このため、出力アンプ１１は実質的にオフになる。
【００５４】
図６従来例では、出力制御部１７で電流がクランプされているかどうかを判定し、スイッチ１９を制御するようにしていた。このため、電流クランプ部１５、１６と出力制御部１７の動作点がずれて、切り替え時に動作が不安定になるという課題があった。
【００５５】
この実施例では電流クランプ部２０、２２が動作しているか否かによってフォトカプラ２１、２３をオンオフし、このフォトカプラ２１、２３の出力でスイッチ１９を制御するようにした。このため、動作点がずれて不安定になることがなくなる。また、出力制御部が不要になるので、構成を簡単にすることができる。
【００５６】
なお、電流クランプ部の構成は図１の構成に限られることはない。電流測定部の出力と基準電圧を比較し、この比較結果によって電流をクランプし、かつスイッチ１９を制御する信号を出力する構成であればよい。
【００５７】
図２に本発明の他の実施例を示す。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００５８】
図２において、３０、３２は電流クランプ部であり、それぞれ電流クランプ部２０、２２と同じ動作を行う。３１、３３はフォトＭＯＳリレーであり、それぞれフォトカプラ２１、２３の代わりに用いられる。
【００５９】
フォトＭＯＳリレーは発光ダイオードとＭＯＳＦＥＴを内蔵した素子であり、フォトカプラと同様に発光ダイオードに電流が流れるとＭＯＳＦＥＴがオンになり、発光ダイオードに電流が流れないとＭＯＳＦＥＴがオフになる。従って、フォトカプラをフォトＭＯＳリレーに置き換えることができる。
【００６０】
図３に他の実施例を示す。この実施例は、クランプする電流の値を簡単に変更できるものである。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００６１】
図３において、４０、４２は電流クランプ部、４１、４３はそれぞれ電流クランプ部４０、４２に内蔵されているＤＡ変換器である。ＤＡ変換器４１、４３は基準電圧源Ｒｅｆ１の代わりに用いられる。
【００６２】
ＤＡ変換器は、入力デジタル値を変化させることによって、出力電圧を可変することができる素子である。ＤＡ変換器の入力デジタル値を変えることにより、クランプ電流Ｉｏを変えることができる。なお、ＤＡ変換器でなく、出力電圧が可変できる電圧源であってもよい。また、他の構成の電流クランプ部に適用することもできる。
【００６３】
図４に他の実施例を示す。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図４において、５０、５１は電流クランプ部である。電流クランプ部５０、５１は、それぞれ電流クランプ部２０、２２とほぼ同じ構成を有しているが、基準電圧源Ｒｅｆ１を内蔵していない。
【００６４】
５２はクランプ電流Ｉｏを決める基準電源であり、ＤＡ変換器５２ａおよび反転増幅部５２ｂを具備している。ＤＡ変換器５２ａの出力電圧は基準電圧として電流クランプ部５０に入力され、また反転増幅部５２ｂにも入力される。反転増幅部５２ｂは入力された電圧の極性を反転する。この反転増幅部５２ｂの出力電圧は、基準電圧として電流クランプ部５１に入力される。
【００６５】
前述したように、電流クランプ部５０は被試験半導体１２に流入する電流をクランプし、電流クランプ部５１は被試験半導体１２から流出する電流をクランプする。これらのクランプ電流値Ｉｏは通常等しいので、ＤＡ変換器５２ａの出力を反転して電流クランプ部５１に入力するようにすると、ＤＡ変換器を１つにすることができる。
【００６６】
なお、基準電源５２は図４の構成に限られることはない。要は、絶対値が同じで極性が反対の電圧を出力でき、かつ出力電圧を可変できる構成であればよい。また、ＤＡ変換器５２ａの代わりに、出力電圧を可変できる電源を用いてもよい。さらに、他の構成の電流クランプ部を用いてもよい。
【００６７】
図５に他の実施例を示す。この実施例は、１つの基準電源から複数の電圧印加部にクランプ電流Ｉｏを決定する基準電圧を供給するようにしたものである。なお、図４と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００６８】
図６において、６０は電圧印加部であり、被試験半導体１２に電圧を印加する。電圧印加部６０は、ＤＡ変換器１０、出力アンプ１１、増幅器１３、電流測定部１４、ＡＮＤゲート１８、スイッチ１９、電流クランプ部５０および５１、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ７、２４で構成され、図４の電圧印加回路から基準電源５２を除いた構成と同じ構成を有している。
【００６９】
６１は電圧印加部であり、電圧印加部６０と同じ構成を有している。電圧印加部６１は、被試験半導体１２、あるいは図示しない被試験半導体に電圧を印加する。
【００７０】
６２は基準電源であり、互いに極性が逆の基準電圧源６２ａおよび６２ｂ、この基準電圧源６２ａおよび６２ｂの出力電圧が入力されるバッファ６２ｃおよび６２ｄで構成される。
【００７１】
バッファ６２ｃ、６２ｄの出力電圧は、クランプ電流Ｉｏを決定する基準電圧として、電圧印加部６０、６１の電流クランプ部５０、５１に入力される。
【００７２】
他の動作は図４と同じなので、説明を省略する。なお、電圧印加部は３つ以上あってもよい。この実施例は、１つの基準電源で複数の電圧印加部に基準電圧を供給することができるので、構成を簡単にすることができる。なお、基準電源６２は、図４の基準電源５２のような構成であってもよい。
【００７３】
なお、これらの実施例では、増幅器の帰還路に配置されているダイオードをフォトカプラあるいはフォトＭＯＳリレーに内蔵されている発光ダイオードに置き換えるようにしたが、これに限られることはない。電流クランプ部が動作しているかどうかを検出し、どちらかの電流クランプ部が動作していると、スイッチ１９をオンにする構成であればよい。
【００７４】
例えば、電流クランプ部２０内の増幅器１５ａの出力電圧は、電流クランプ部２０が動作していないときに負になり、動作すると正になる。電流クランプ部２２内の増幅器１５ａの出力電圧は、電流クランプ部２２が動作していないときに正になり、動作すると負になる。
【００７５】
従って、これらの増幅器の出力電圧をコンパレータで比較すると、動作しているか否かの信号を得ることができる。この信号を加工して、どちらかの電流クランプ部が動作しているときに低レベルになる信号を生成し、ＡＮＤゲート１８に入力するようにすればよい。但し、図１〜図５のようにフォトカプラまたはフォトＭＯＳリレーを用いると、ダイオードをフォトカプラまたはフォトＭＯＳリレーで置き換えるだけでよいので、構成を簡単にすることができる。
【００７６】
また、図３〜図５実施例では、図１の電流クランプ部を用いたが、図２の電流クランプ部、あるいは他の構成の電流クランプ部を用いてもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１０、４１、４３、５２ａ ＤＡ変換器
１１ 出力アンプ
１２ 被試験半導体
１３、１５ａ 増幅器
１４ 電流測定部
１８ ＡＮＤゲート
１９ スイッチ
２０、２２、３０、３２、４０、４２、５０、５１ 電流クランプ部
２１、２３ フォトカプラ
２１ａ、２３ａ 発光ダイオード
２１ｂ、２３ｂ フォトトランジスタ
２４、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ７ 抵抗
３１、３３ フォトＭＯＳリレー
５２、６２ 基準電源
５２ｂ 反転増幅器
６０、６１ 電圧印加部
６２ａ、６２ｂ、Ｒｅｆ１ 基準電圧源
６２ｃ、６２ｄ バッファ
Ｄ３ ダイオード
Ｄ２ ツェナダイオード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力電流をクランプする機能を有する電圧印加回路およびそれを用いた半導体検査装置に関し、特に電流クランプ動作を安定して切り替えることができる電圧印加回路およびそれを用いた半導体検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６に、半導体検査装置や直流電圧測定器などに用いられる、電流クランプ機能を有する電圧印加回路の構成を示す。図６において、ＤＡ変換器１０の出力電圧は抵抗Ｒ１を介して出力アンプ１１に入力され、この出力アンプ１１の出力電圧は被試験半導体１２に印加される。半導体検査装置は、被試験半導体１２に印加する電圧を変化させ、そのときの被試験半導体１２の出力から、当該被試験半導体１２の良否を判定する。
【０００３】
被試験半導体１２に印加された電圧は、増幅器１３、抵抗Ｒ２を介して出力アンプ１１に帰還される。この電圧印加回路は、出力アンプ１１、増幅器１３、抵抗Ｒ１、Ｒ２で反転増幅器を構成しており、電圧印加回路と被試験半導体１２を接続するケーブルの電圧降下等を補償し、安定した電圧を被試験半導体１２に印加することができる。
【０００４】
１４は電流測定部であり、抵抗Ｒ３および増幅器１４ａで構成される。出力アンプ１１の出力電流、すなわち被試験半導体１２に供給する電流は抵抗Ｒ３で検出され、この検出電圧は増幅器１４ａで増幅される。このため、電流測定部１４の出力電圧は被試験半導体１２に供給する電流に比例する。この電流測定部１４の出力電圧は、出力アンプ１１が電流を吐き出すときに負の値になる。また、電流測定部１４の出力は、電流信号として外部に出力される。
【０００５】
電流クランプ部１５は、被試験半導体１２に流れる電流値を一定値以下に制限する機能を有し、抵抗Ｒ４およびＲ５、ダイオードＤ１およびＤ３、ツェナダイオードＤ２、基準電圧源Ｒｅｆ１、増幅器１５ａで構成される。
【０００６】
増幅器１５ａの反転入力端子には、抵抗Ｒ４を介して電流測定部１４の出力電圧が、抵抗Ｒ５を介して基準電圧源Ｒｅｆ１の出力電圧が入力される。この増幅器１５ａの反転入力端子と出力端子の間には、互いに逆極性に直列接続されたダイオードＤ１とツェナダイオードＤ２が接続される。また、増幅器１５ａの出力端子と出力アンプ１１の反転入力端子との間には、増幅器１５ａの出力端子をアノード側にして、ダイオードＤ３が接続される。
【０００７】
電流クランプ部１６は、被試験半導体１２に印加する電流値を一定値以下に制限する機能を有し、電流クランプ部１５とほぼ同じ構成を有している。但し、ダイオードＤ１およびＤ３、ツェナダイオードＤ２、基準電圧源Ｒｅｆ１は、電流クランプ部１５とは逆極性に接続される。増幅器１６ａは同１５ａに、ダイオードＤ４は同Ｄ３に相当する。
【０００８】
次に、電流クランプ部１５の動作を説明する。なお、基準電圧源Ｒｅｆ１の出力電圧および抵抗Ｒ４、Ｒ５で決定されるクランプ電流をＩｏとする。
【０００９】
出力アンプ１１が電流を吸い込むとき、あるいは電流を吐き出すときでクランプ電流Ｉｏより小さいときは、電流測定部１４の出力電圧、基準電圧源Ｒｅｆ１の出力電圧、および抵抗Ｒ４、Ｒ５で決まる増幅器１５ａの反転入力端子の電位は正になる。このため、増幅器１５ａはその反転入力端子の電位を０にすべく、出力電圧を負にする。出力アンプ１１の反転入力端子の電位はほぼ０なのでダイオードＤ３は逆バイアスになり、電流クランプ部１５は切り離される。
【００１０】
出力アンプ１１が電流を吐き出すときで、その出力電流がクランプ電流Ｉｏより大きくなると、増幅器１５ａの反転入力端子の電位は負になる。増幅器１５ａはその反転入力端子の電位を０にすべく、その出力電圧を正にする。ダイオードＤ３は順バイアスになるので、出力アンプ１１の反転入力端子には正の電圧が引加され、出力電流は低下する。
【００１１】
電流クランプ部１６は、極性は逆になるが、電流クランプ部１５とほぼ同じように動作する。出力アンプ１１が電流を吐き出すとき、および吸い込むときでクランプ電流Ｉｏより小さいときは、増幅器１６ａの出力電圧は正になる。ダイオードＤ４は逆バイアスになるので、電流クランプ部１６は切り離される。
【００１２】
出力アンプ１１が電流を吸い込むときで、その電流値がクランプ電流Ｉｏより大きくなると、増幅器１６ａの反転入力端子の電位が正になり、その出力電圧は負になる。ダイオードＤ４は順バイアスになるので、出力アンプ１１の反転入力端子の電位は電流クランプ部１６の出力電圧で規制され、その出力電流は低下する。
【００１３】
このようにして、出力アンプ１１の出力電流の極性に関わらず、その出力電流はクランプ電流Ｉｏ以下に規制される。
【００１４】
この電圧印加回路には、出力電流がクランプされたとき、および外部の信号によって、出力アンプ１１のゲインを１にして、増幅器１３による帰還ループを無効にする回路が組み込まれている。以下、この回路を説明する。
【００１５】
１７は出力制御部であり、コンパレータ１７ａおよび１７ｂ、基準電源１７ｃおよび１７ｄ、抵抗Ｒ６で構成される。コンパレータ１７ａの非反転入力端子およびコンパレータ１７ｂの反転入力端子には電流測定部１４の出力電圧が入力される。基準電源１７ｃ、１７ｄは逆極性で直列接続され、その両端はそれぞれコンパレータ１７ａの反転入力端子、コンパレータ１７ｂの非反転入力端子に接続される。コンパレータ１７ａ、１７ｂの出力はオープンドレイン構成を有し、抵抗Ｒ６でプルアップされる。
【００１６】
出力アンプ１１の出力電流の絶対値が、基準電源１７ｃ、１７ｄで決まるクランプ電流より大きくなると、コンパレータ１７ａ、１７ｂのいずれかの出力はオンになり、出力制御部１７の出力は低レベルになる。出力アンプ１１の出力電流の絶対値がクランプ電流より小さいとコンパレータ１７ａ、１７ｂの出力はいずれもオフになり、出力制御部１７の出力は高レベルになる。
【００１７】
１８はＡＮＤゲートであり、信号Ｓ１および出力制御部１７の出力が入力される。１９はスイッチであり、ＡＮＤゲート１８の出力が低レベルになるとオンになる。
【００１８】
信号Ｓ１が低レベルになるか、出力アンプ１１の出力電流が出力制御部１７が検出するクランプ電流より大きくなると、スイッチ１９はオンになる。出力アンプ１１の出力端子と反転入力端子は抵抗Ｒ７で短絡されるので出力アンプ１１のゲインが１になり、出力アンプ１１、１３で構成される帰還ループが無効になる。このため、その出力は実質的にオフになる。
【００１９】
信号Ｓ１は、外部から電圧印加回路の出力をオフにさせるための信号であり、ＦＰＧＡ(Field Programable Gate Array)で構成される制御回路で生成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２０】
【特許文献１】特開２００８−１３５８２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、このような電圧印加回路は、出力電流のクランプは電流クランプ部１５および１６で行い、出力アンプ１１のゲインを１にして帰還ループを無効にする動作は出力制御部１７で行う構成になっている。電流クランプ部１５および１６と、出力制御部１７は互いに独立して動作するので、電流クランプがかかり始めるときや、電流クランプから復帰するときに電流クランプ部１５および１６と、出力制御部１７の動作点がずれて、切り替わりのときに動作が不安定になるという課題があった。
【００２２】
本発明の目的は、電流クランプと帰還ループの無効を連動して行うことにより、切り替え時に動作が不安定になることがない電圧印加回路およびそれを用いた半導体試験装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
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、
出力アンプから対象物に電圧を印加し、前記対象物に印加された電圧を前記出力アンプに帰還する帰還ループを有する電圧印加回路において、
前記帰還ループを無効にするスイッチと、
前記出力アンプの出力電流を測定する電流測定部と、
前記電流測定部の出力が入力され、この電流測定部の出力と基準電圧を比較して前記出力アンプの出力電流を所定の値以下にクランプすると共に、クランプしたときに前記スイッチを制御して前記帰還ループを無効にする電流クランプ部と、
を具備したものである。クランプ動作の切り替え点で、動作が不安定になることがない。
【００２４】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記電流クランプ部は、
前記電流測定部の出力および基準電圧が入力され、これら入力された信号に基づいてその出力の極性が変化する増幅器と、
前記増幅器の帰還経路に挿入され、その出力に基づいて前記スイッチを制御するフォトカプラと、
前記増幅器の出力端子と前記出力アンプの入力端子との間に接続されたダイオードと、
を具備したものである。電流クランプ部の構成を簡単にすることができる。
【００２５】
請求項３記載の発明は、請求項２に記載の発明において、
前記フォトカプラの代わりに、フォトＭＯＳリレーを用いたものである。電流クランプ部の構成を簡単にすることができる。
【００２６】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３いずれかに記載の発明において、
前記電流クランプ部を２個具備し、正負の電流をクランプするようにしたものである。正負の電流をクランプできる。
【００２７】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４いずれかに記載の発明において
前記電流クランプ部は、基準電圧を出力するＤＡ変換器を具備したものである。クランプする電流値を簡単に可変できる。
【００２８】
請求項６記載の発明は、請求項４若しくは請求項５に記載の発明において、
出力電圧を可変できる電圧源と、この電圧源の出力電圧が入力され、入力された電圧の極性を反転する反転増幅器とで構成された基準電源を具備し、
この基準電源の出力を、基準電圧として前記２つの電流クランプ部に入力するようにしたものである。基準電源の構成を簡単にすることができる。
【００２９】
請求項７記載の発明は、請求項６に記載の発明において、
前記出力電圧を可変できる電圧源として、ＤＡ変換器を用いたものである。簡単に出力電圧を可変できる。
【００３０】
請求項８記載の発明は、
請求項１乃至請求項４いずれかに記載の電圧印加回路と同じ構成を有する、少なくとも２つの電圧印加部と、
前記電圧印加部に基準電圧を供給する基準電源と、
を具備したものである。１つの基準電源で複数の電圧印加部に基準電圧を供給できる。
【００３１】
請求項９記載の発明は、
半導体検査装置において、請求項１乃至請求項８いずれかに記載の電圧印加回路を具備したものである。クランプ動作の切り替え点で、動作が不安定になることがない。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば以下のような効果がある。
請求項１、２、３、４、５、６、７、８、９の発明によれば、帰還ループを有する出力アンプによって対象物に所定の電圧を印加する電圧印加回路において、この出力アンプの出力電流を電流測定部で測定して、前記出力電流がクランプ電流以上になったときにクランプ電流の値にクランプすると共に、電流をクランプしたときに前記帰還ループを無効にする電流クランプ部を具備した。
【００３３】
従来は、電流がクランプされたことを出力制御部が検出して帰還ループを無効にしていたので、電流クランプ部と出力制御部の動作点にずれが発生して、クランプ動作の切り替え点で動作が不安定になることがあった。この発明では、電流クランプ部が電流をクランプすると共に、帰還ループを無効にするようにしたので、動作点がずれることがない。このため、動作が不安定になることがなくなるという効果がある。
【００３４】
また、電流クランプ部内の増幅器の帰還ループに配置されていたダイオードをフォトカプラ、あるいはフォトＭＯＳリレーに置き換えることにより、帰還ループを無効にする信号得ることができる。このため、従来の回路を大幅に変更することなく、本発明を実施することができるという効果もある。
【００３５】
さらに、この電圧印加回路を半導体検査装置に適用すると、動作が不安定になることがなくなるので、検査時間を短縮でき、かつより正確な検査を行うことができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施例を示した構成図である。
【図２】本発明の他の実施例を示した構成図である。
【図３】本発明の他の実施例を示した構成図である。
【図４】本発明の他の実施例を示した構成図である。
【図５】本発明の他の実施例を示した構成図である。
【図６】従来の電圧印加回路の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る電圧印加回路の一実施例を示した構成図である。この電圧印加回路は、半導体試験装置に用いたものである。なお、図６と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。また、被試験半導体１２は対象物に相当する。
【００３８】
図１において、ＤＡ変換器１０の出力電圧は抵抗Ｒ１を介して出力アンプ１１に入力される。出力アンプ１１の出力電圧は、電流測定部１４を介して被試験半導体１２に印加される。この被試験半導体１２に印加された電圧は増幅器１３、抵抗Ｒ２を介して、出力アンプ１１に帰還される。出力アンプ１１、増幅器１３、抵抗Ｒ１、Ｒ２で反転増幅器が構成されるので、電流測定部１４や電圧印加回路と被試験半導体１２間のケーブルによる電圧降下を補償して、正確な電圧を被試験半導体１２に印加することができる。
【００３９】
２０は電流クランプ部であり、基本的には電流クランプ部１５と同じ構成を有している。増幅器１５ａの反転入力端子には、抵抗Ｒ４を介して電流測定部１４の出力が、抵抗Ｒ５を介して基準電圧源Ｒｅｆ１の出力電圧が印加される。また、非反転入力端子は共通電位点に接続される。
【００４０】
２１はフォトカプラであり、発光ダイオード２１ａとフォトトランジスタ２１ｂで構成される。フォトカプラ２１内の発光ダイオード２１ａとツェナダイオードＤ２はそのアノードが相互に接続され、発光ダイオード２１ａのカソードは増幅器１５ａの出力端子に、ツェナダイオードＤ２のカソードは反転入力端子に接続される。ダイオードＤ３のアノードは増幅器１５ａの出力端子に、カソードは出力アンプ１１の反転入力端子に接続される。また、フォトトランジスタ２１ｂのコレクタは、正電源Ｖｃｃに接続される。
【００４１】
この電流クランプ部２０は、図６の電流クランプ部１５において、ダイオードＤ１の代わりに発光ダイオード２１ａを用いたものである。
【００４２】
２２は電流クランプ部である。基本的な構成は電流クランプ部２０と同じであるので、電流クランプ部２０と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。なお、ダイオードＤ３、ツェナダイオードＤ２、基準電圧源Ｒｅｆ１は、電流クランプ部２０とは逆極性に接続されている。
【００４３】
２３は発光ダイオード２３ａとフォトトランジスタ２３ｂで構成されるフォトカプラであり、フォトカプラ２１の代わりに用いられる。発光ダイオード２３ａのアノードは電流クランプ部２２内の増幅器１５ａの出力端子に、カソードはツェナダイオードＤ２のカソードに接続される。また、フォトダイオード２３ｂのコレクタはフォトダイオード２１ｂのエミッタに、エミッタはＡＮＤゲート１８の一方の入力端子に接続される。
【００４４】
２４は抵抗であり、その一端はフォトダイオード２３ｂのエミッタに、他端は共通電位点に接続される。
【００４５】
次に、この実施例の動作を説明する。なお、図６と同様に基準電圧源Ｒｅｆ１の出力電圧および抵抗Ｒ４、Ｒ５で決定されるクランプ電流をＩｏとする。また、出力アンプ１１が電流を吐き出すときの電流を正、吸い込むときの電流を負とする。
【００４６】
最初に電流クランプ部２０の動作を説明する。出力アンプ１１が電流を吸い込むとき、あるいは電流を吐き出すときでクランプ電流Ｉｏより小さいときは、電流測定部１４の出力電圧、基準電圧源Ｒｅｆ１の出力電圧、および抵抗Ｒ４、Ｒ５で決まる増幅器１５ａの反転入力端子の電位は正になる。このため、増幅器１５ａはその反転入力端子の電位を０にすべく、出力電圧を負にする。出力アンプ１１の反転入力端子の電位はほぼ０なので、ダイオードＤ３は逆バイアスになり、電流クランプ部２０は切り離される。また、発光ダイオード２１ａは順バイアスになるので発光し、フォトトランジスタ２１ｂはオンになる。
【００４７】
出力アンプ１１が電流を吐き出すときで、その出力電流がクランプ電流Ｉｏより大きくなると、増幅器１５ａの反転入力端子の電位は負になる。増幅器１５ａはその反転入力端子の電位を０にすべく、その出力電圧を正にする。ダイオードＤ３は順バイアスになるので、出力アンプ１１の反転入力端子には正の電圧が引加され、出力電流は低下する。また、発光ダイオード２１ａは逆バイアスになるので発光せず、フォトトランジスタ２１ｂはオフになる。
【００４８】
次に、電流クランプ部２２の動作を説明する。発光ダイオード２３ａ、ツェナダイオードＤ２、ダイオードＤ３、基準電圧源Ｒｅｆ１は、電流クランプ部２０と逆に接続されているので、動作は電流クランプ部２０とは逆になる。
【００４９】
出力アンプ１１が電流を吐き出すとき、および吸い込むときでクランプ電流Ｉｏより小さいときは、電流測定部１４の出力電圧、基準電圧源Ｒｅｆ１の出力電圧、および抵抗Ｒ４、Ｒ５で決まる増幅器１５ａの反転入力端子の電位は負になる。このため、増幅器１５ａはその反転入力端子の電位を０にすべく、出力電圧を正にする。出力アンプ１１の反転入力端子の電位はほぼ０なので、ダイオードＤ３は逆バイアスになり、電流クランプ部２２は切り離される。また、発光ダイオード２３ａは順バイアスになるので発光し、フォトトランジスタ２３ｂはオンになる。
【００５０】
出力アンプ１１が電流を吸い込むときで、その電流値がクランプ電流Ｉｏより大きくなると、増幅器１５ａの反転入力端子の電位が正になり、その出力電圧は負になる。ダイオードＤ３は順バイアスになり、出力アンプ１１の反転入力端子の電位は電流クランプ部２２の出力電圧で規制され、その出力電流は低下する。また、発光ダイオード２３ａは逆バイアスになるので発光せず、フォトトランジスタ２３ｂはオフになる。
【００５１】
以上整理すると、電流クランプ部２０、２２が電流をクランプしているときは内蔵されているフォトカプラの出力はオフになり、電流をクランプしていないときはオンになる。
【００５２】
フォトカプラ２１、２３の出力は直列接続されており、この直列回路の一方は正電源Ｖｃｃに接続され、他方は抵抗２４でプルダウンされているので、電流がクランプされていないときはＡＮＤゲートには高レベルが入力され、クランプされると低レベルが入力される。
【００５３】
前述したように、ＡＮＤゲートに低レベルが入力されるとスイッチ１９がオンになる。スイッチ１９がオンになると出力アンプ１１のゲインが１になり、出力アンプ１１と増幅器１３、抵抗Ｒ１およびＲ２で構成される帰還ループが無効になる。このため、出力アンプ１１は実質的にオフになる。
【００５４】
図６従来例では、出力制御部１７で電流がクランプされているかどうかを判定し、スイッチ１９を制御するようにしていた。このため、電流クランプ部１５、１６と出力制御部１７の動作点がずれて、切り替え時に動作が不安定になるという課題があった。
【００５５】
この実施例では電流クランプ部２０、２２が動作しているか否かによってフォトカプラ２１、２３をオンオフし、このフォトカプラ２１、２３の出力でスイッチ１９を制御するようにした。このため、動作点がずれて不安定になることがなくなる。また、出力制御部が不要になるので、構成を簡単にすることができる。
【００５６】
なお、電流クランプ部の構成は図１の構成に限られることはない。電流測定部の出力と基準電圧を比較し、この比較結果によって電流をクランプし、かつスイッチ１９を制御する信号を出力する構成であればよい。
【００５７】
図２に本発明の他の実施例を示す。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００５８】
図２において、３０、３２は電流クランプ部であり、それぞれ電流クランプ部２０、２２と同じ動作を行う。３１、３３はフォトＭＯＳリレーであり、それぞれフォトカプラ２１、２３の代わりに用いられる。
【００５９】
フォトＭＯＳリレーは発光ダイオードとＭＯＳＦＥＴを内蔵した素子であり、フォトカプラと同様に発光ダイオードに電流が流れるとＭＯＳＦＥＴがオンになり、発光ダイオードに電流が流れないとＭＯＳＦＥＴがオフになる。従って、フォトカプラをフォトＭＯＳリレーに置き換えることができる。
【００６０】
図３に他の実施例を示す。この実施例は、クランプする電流の値を簡単に変更できるものである。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００６１】
図３において、４０、４２は電流クランプ部、４１、４３はそれぞれ電流クランプ部４０、４２に内蔵されているＤＡ変換器である。ＤＡ変換器４１、４３は基準電圧源Ｒｅｆ１の代わりに用いられる。
【００６２】
ＤＡ変換器は、入力デジタル値を変化させることによって、出力電圧を可変することができる素子である。ＤＡ変換器の入力デジタル値を変えることにより、クランプ電流Ｉｏを変えることができる。なお、ＤＡ変換器でなく、出力電圧が可変できる電圧源であってもよい。また、他の構成の電流クランプ部に適用することもできる。
【００６３】
図４に他の実施例を示す。なお、図１と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。図４において、５０、５１は電流クランプ部である。電流クランプ部５０、５１は、それぞれ電流クランプ部２０、２２とほぼ同じ構成を有しているが、基準電圧源Ｒｅｆ１を内蔵していない。
【００６４】
５２はクランプ電流Ｉｏを決める基準電源であり、ＤＡ変換器５２ａおよび反転増幅部５２ｂを具備している。ＤＡ変換器５２ａの出力電圧は基準電圧として電流クランプ部５０に入力され、また反転増幅部５２ｂにも入力される。反転増幅部５２ｂは入力された電圧の極性を反転する。この反転増幅部５２ｂの出力電圧は、基準電圧として電流クランプ部５１に入力される。
【００６５】
前述したように、電流クランプ部５０は被試験半導体１２に流入する電流をクランプし、電流クランプ部５１は被試験半導体１２から流出する電流をクランプする。これらのクランプ電流値Ｉｏは通常等しいので、ＤＡ変換器５２ａの出力を反転して電流クランプ部５１に入力するようにすると、ＤＡ変換器を１つにすることができる。
【００６６】
なお、基準電源５２は図４の構成に限られることはない。要は、絶対値が同じで極性が反対の電圧を出力でき、かつ出力電圧を可変できる構成であればよい。また、ＤＡ変換器５２ａの代わりに、出力電圧を可変できる電源を用いてもよい。さらに、他の構成の電流クランプ部を用いてもよい。
【００６７】
図５に他の実施例を示す。この実施例は、１つの基準電源から複数の電圧印加部にクランプ電流Ｉｏを決定する基準電圧を供給するようにしたものである。なお、図４と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００６８】
図６において、６０は電圧印加部であり、被試験半導体１２に電圧を印加する。電圧印加部６０は、ＤＡ変換器１０、出力アンプ１１、増幅器１３、電流測定部１４、ＡＮＤゲート１８、スイッチ１９、電流クランプ部５０および５１、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ７、２４で構成され、図４の電圧印加回路から基準電源５２を除いた構成と同じ構成を有している。
【００６９】
６１は電圧印加部であり、電圧印加部６０と同じ構成を有している。電圧印加部６１は、被試験半導体１２、あるいは図示しない被試験半導体に電圧を印加する。
【００７０】
６２は基準電源であり、互いに極性が逆の基準電圧源６２ａおよび６２ｂ、この基準電圧源６２ａおよび６２ｂの出力電圧が入力されるバッファ６２ｃおよび６２ｄで構成される。
【００７１】
バッファ６２ｃ、６２ｄの出力電圧は、クランプ電流Ｉｏを決定する基準電圧として、電圧印加部６０、６１の電流クランプ部５０、５１に入力される。
【００７２】
他の動作は図４と同じなので、説明を省略する。なお、電圧印加部は３つ以上あってもよい。この実施例は、１つの基準電源で複数の電圧印加部に基準電圧を供給することができるので、構成を簡単にすることができる。なお、基準電源６２は、図４の基準電源５２のような構成であってもよい。
【００７３】
なお、これらの実施例では、増幅器の帰還路に配置されているダイオードをフォトカプラあるいはフォトＭＯＳリレーに内蔵されている発光ダイオードに置き換えるようにしたが、これに限られることはない。電流クランプ部が動作しているかどうかを検出し、どちらかの電流クランプ部が動作していると、スイッチ１９をオンにする構成であればよい。
【００７４】
例えば、電流クランプ部２０内の増幅器１５ａの出力電圧は、電流クランプ部２０が動作していないときに負になり、動作すると正になる。電流クランプ部２２内の増幅器１５ａの出力電圧は、電流クランプ部２２が動作していないときに正になり、動作すると負になる。
【００７５】
従って、これらの増幅器の出力電圧をコンパレータで比較すると、動作しているか否かの信号を得ることができる。この信号を加工して、どちらかの電流クランプ部が動作しているときに低レベルになる信号を生成し、ＡＮＤゲート１８に入力するようにすればよい。但し、図１〜図５のようにフォトカプラまたはフォトＭＯＳリレーを用いると、ダイオードをフォトカプラまたはフォトＭＯＳリレーで置き換えるだけでよいので、構成を簡単にすることができる。
【００７６】
また、図３〜図５実施例では、図１の電流クランプ部を用いたが、図２の電流クランプ部、あるいは他の構成の電流クランプ部を用いてもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１０、４１、４３、５２ａ ＤＡ変換器
１１ 出力アンプ
１２ 被試験半導体
１３、１５ａ 増幅器
１４ 電流測定部
１８ ＡＮＤゲート
１９ スイッチ
２０、２２、３０、３２、４０、４２、５０、５１ 電流クランプ部
２１、２３ フォトカプラ
２１ａ、２３ａ 発光ダイオード
２１ｂ、２３ｂ フォトトランジスタ
２４、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ７ 抵抗
３１、３３ フォトＭＯＳリレー
５２、６２ 基準電源
５２ｂ 反転増幅器
６０、６１ 電圧印加部
６２ａ、６２ｂ、Ｒｅｆ１ 基準電圧源
６２ｃ、６２ｄ バッファ
Ｄ３ ダイオード
Ｄ２ ツェナダイオード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力アンプから対象物に電圧を印加し、前記対象物に印加された電圧を前記出力アンプに帰還する帰還ループを有する電圧印加回路において、
前記帰還ループを無効にするスイッチと、
前記出力アンプの出力電流を測定する電流測定部と、
前記電流測定部の出力が入力され、この電流測定部の出力と基準電圧を比較して前記出力アンプの出力電流を所定の値以下にクランプすると共に、クランプしたときに前記スイッチを制御して前記帰還ループを無効にする電流クランプ部と、
を具備したことを特徴とする電圧印加回路。
【請求項２】
前記電流クランプ部は、
前記電流測定部の出力および基準電圧が入力され、これら入力された信号に基づいてその出力の極性が変化する増幅器と、
前記増幅器の帰還経路に挿入され、その出力に基づいて前記スイッチを制御するフォトカプラと、
前記増幅器の出力端子と前記出力アンプの入力端子との間に接続されたダイオードと、
を具備したことを特徴とする請求項１に記載の電圧印加回路。
【請求項３】
前記フォトカプラの代わりに、フォトＭＯＳリレーを用いたことを特徴とする請求項２に記載の電圧印加回路。
【請求項４】
前記電流クランプ部を２個具備し、正負の電流をクランプするようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれかに記載の電圧印加回路。
【請求項５】
前記電流クランプ部は、基準電圧を出力するＤＡ変換器を具備したことを特徴とする請求項１乃至請求項４いずれかに記載の電圧印加回路。
【請求項６】
出力電圧を可変できる電圧源と、この電圧源の出力電圧が入力され、入力された電圧の極性を反転する反転増幅器とで構成された基準電源を具備し、
この基準電源の出力を、基準電圧として前記２つの電流クランプ部に入力するようにしたことを特徴とする請求項４若しくは請求項５に記載の電圧印加回路。
【請求項７】
前記出力電圧を可変できる電圧源は、ＤＡ変換器であることを特徴とする請求項６に記載の電圧印加回路。
【請求項８】
請求項１乃至請求項４いずれかに記載の電圧印加回路と同じ構成を有する、少なくとも２つの電圧印加部と、
前記電圧印加部に基準電圧を供給する基準電源と、
を具備したことを特徴とする電圧印加回路。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８いずれかに記載の電圧印加回路を具備したことを特徴とする半導体検査装置。
【請求項１】
出力アンプから対象物に電圧を印加し、前記対象物に印加された電圧を前記出力アンプに帰還する帰還ループを有する電圧印加回路において、
前記帰還ループを無効にするスイッチと、
前記出力アンプの出力電流を測定する電流測定部と、
前記電流測定部の出力が入力され、この電流測定部の出力と基準電圧を比較して前記出力アンプの出力電流を所定の値以下にクランプすると共に、クランプしたときに前記スイッチを制御して前記帰還ループを無効にする電流クランプ部と、
を具備したことを特徴とする電圧印加回路。
【請求項２】
前記電流クランプ部は、
前記電流測定部の出力および基準電圧が入力され、これら入力された信号に基づいてその出力の極性が変化する増幅器と、
前記増幅器の帰還経路に挿入され、その出力に基づいて前記スイッチを制御するフォトカプラと、
前記増幅器の出力端子と前記出力アンプの入力端子との間に接続されたダイオードと、
を具備したことを特徴とする請求項１に記載の電圧印加回路。
【請求項３】
前記フォトカプラの代わりに、フォトＭＯＳリレーを用いたことを特徴とする請求項２に記載の電圧印加回路。
【請求項４】
前記電流クランプ部を２個具備し、正負の電流をクランプするようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれかに記載の電圧印加回路。
【請求項５】
前記電流クランプ部は、基準電圧を出力するＤＡ変換器を具備したことを特徴とする請求項１乃至請求項４いずれかに記載の電圧印加回路。
【請求項６】
出力電圧を可変できる電圧源と、この電圧源の出力電圧が入力され、入力された電圧の極性を反転する反転増幅器とで構成された基準電源を具備し、
この基準電源の出力を、基準電圧として前記２つの電流クランプ部に入力するようにしたことを特徴とする請求項４若しくは請求項５に記載の電圧印加回路。
【請求項７】
前記出力電圧を可変できる電圧源は、ＤＡ変換器であることを特徴とする請求項６に記載の電圧印加回路。
【請求項８】
請求項１乃至請求項４いずれかに記載の電圧印加回路と同じ構成を有する、少なくとも２つの電圧印加部と、
前記電圧印加部に基準電圧を供給する基準電源と、
を具備したことを特徴とする電圧印加回路。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８いずれかに記載の電圧印加回路を具備したことを特徴とする半導体検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２５８８６６（Ｐ２０１０−２５８８６６Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１０７６４８（Ｐ２００９−１０７６４８）
【出願日】平成２１年４月２７日（２００９．４．２７）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２７日（２００９．４．２７）
【出願人】（０００００６５０７）横河電機株式会社 (4,443)
【Ｆターム（参考）】
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