KR101085874B1

KR101085874B1 - 반도체 검사 장비용 정전류 보상회로

Info

Publication number: KR101085874B1
Application number: KR1020100019713A
Authority: KR
Inventors: 김근식
Original assignee: 김근식
Priority date: 2010-03-05
Filing date: 2010-03-05
Publication date: 2011-11-22
Also published as: KR20110100726A

Abstract

본 발명은 정전류 회로의 저항값을 보상하는 회로에서 종래의 인가되는 전원에 따라 출력 다이오드에 인가되는 전류를 보상하기 위해 기계식 접점 스위치를 사용을 이중적 전자식 스위치를 대치함으로써 안정적 정전류의 저항값을 보상하는 반도체 검사 장비용 정전류 보상회로에 관한 것으로,
그 구성은 입력 전압에 따른 일정한 출력 전류를 생성하는 정전류 회로에 있어서, 상기 정전류 회로에 전원을 인가하고, 인가된 전원을 일정하게 유지하는 증폭기(U1)을 포함하는 전원부와, 상기 전원부를 통해 인가된 전압을 일정하게 유지하기 위한 제 1 증폭기(U2)와 제 1 증폭기(U2)에 의해 유기된 전압을 일정한 전류를 생성하기 위해 Feedback되어 상쇄되는 전압을 일정하게 유지하는 버터부(U3)로 구성된 차동증폭부와, 상기 차동증폭부의 제 1 증폭기(U2)을 통해 유기된 전압은 내부 기준저항(R5)을 통해 일정한 전류를 생성, 유지하여 출력하는 출력부와, 상기 기준저항의 저항값에 따른 상쇄된 전류를 보상하여 상기 출력부에 일정한 전류를 생성하기 위해 상기 기준저항(R5)과 병렬로 각각 연결되어 하나의 스위치(RY6)은 상기 버퍼부(U3)로 기준저항(R5)에 유기되는 저항값에 따라 Feed Back되는 전압에 의해 버퍼부(U3)의 입력 Bias가 무한대로 유기하여 전류가 거의 도통되지 않도록 하는 하고, 다른 스위치(RY5)는 상기 스위치(RY6)의 동작에 따라 기준저항(R5)에 유기된 전압을 상기 출력부의 DUT에 일정한 전류를 제공할 수 있는 전자스위치를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

반도체 검사 장비용 정전류 보상회로{A compensation circuit for constant-current using a semiconduct test}

본 발명은 전자스위치를 이용한 정전류 회로에서 전자 스위치 고유의 저항값을 보상하여 정전류 회로를 만드는 것에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 세분화된 정전류 회로를 구성함에 있어서 정도별 회로 구분을 위해서 저항값이 거의 존재하지 않는 기계적인 릴레이를 사용하여야 하는데 응답 속도 향상과 반영구적인 수명을 위해서 전자릴레이를 사용하면서 전자스위치 고유의 저항값을 보상하는 반도체 검사 장비용 정전류 보상회로에 관한 것이다.

입력 전압에 따른 일정한 출력전류를 생성하는 정전류 회로는 그 용도에 따라 다양한 정전류회로를 구성할 수 있는데. 첨부된 도 1 내지 도 3은 OP Amp 정전류 회로의 구성이 도시되어 있다. 도 1 에서 OP Amp는 입력 +, - 가 항상 동일하게 구성하려는 성질로 동작하게 되는데, R1, R6의 저항값이 같고, R2, R9의 저항값이 동일하다고 가정하면, U1에 1V의 전압이 인가되면, R6, R9을 통해 분할되어 U2.3번에 0.5V가 인가되므로 OP Amp는 U2. 2번이 0.5V가 될 때까지 U2.6번 출력을 증폭하여 인가 전압 1V가 되면 동작을 멈추게 된다. 즉, R1, R2의 저항값이 10K라 가정하면 1V가 되어야 분배된 저항값에 의한 중간값 0.5V을 유지할 수 있다. 따라서 + 입 력에 0.5V가 유기되면 - 입력에도 0.5V의 유기되어 출력이 결정된다. 따라서 인가되는 전압이 전압이 1V일 경우 R5의 양단간에 1V를 유지하기 위해서 OP Amp가 동작하여 출력의 LED에 전류가 흐르게 된다. 이때, LED에 안정된 전압이 유지되면 전류도 변하지 않게 흐르게 된다.

즉, 옴(Ohm)의 법칙에 따라 I=V/R에 따라 전압이 고정되면, 저항이 고정되면 전류는 변하지 않고 안정적인 회로를 제공할 수 있다.

그러나, 상기의 정전류 회로는 LED 출력의 VF는 온도에 따라 인가되는 전 류값에 따라 그 VF가 가변적으로 흐르기 때문에 도 3에 도시된 저항 R9을 통해 Feedback 받아 VF값 만큼을 보상되도록 구성되어 있다. 상기 회로는 미세하지만 저항 R9을 통해 Feedback 되는 전류값이 약하지만 영향을 받게 된다.

도 2는 다수개(4개)의 기계식 스위치를 도시한 실시예로서, 종래의 정전류 회로는 인가되는 전압이 OP Amp의 증폭기를 통해 증폭되어 기준저항(R5)에 인가되는 전원이 동일한 전압을 유지하여도 기계적 스위치(수은 Relay)을 통해 Feedback되어 유기되는 전류값이 미세하여도 온도 및 주변 환경에 따라 출력되는 DUT(LED 다이오드 등)에 미세하나 누수가 발생되고 부피가 크고 응답특성이 늦어 인가되는 입력 전압에 따른 일정한 출력전류를 생성하는 정전류 회로를 제공하는데 제약이 있는 것이 현실이다.

상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 반도체 검사 장비에 보상회로를 구성하여 인가되는 전압이 OP Amp의 증폭기를 통해 증폭되어 기준저항(R5)에 인가되는 전원이 동일한 전압을 유지하며 일정한 출력전류를 제공하기 위해 기준저항(R5) 일단에 전자식 스위치(전자 릴레이)를 구성하여 Feedback되어 유기되는 전류값에 관계없이 안정적인 반도체 검사 장비용 정전류 보상회로를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 정전류 회로의 저항값을 보상하는 회로에서 종래의 인가되는 전원에 따라 출력 다이오드에 인가되는 전류를 보상하기 위해 기계식 접점 스위치를 사용을 이중적 전자식 스위치를 대치함으로써 안정적 정전류의 저항값을 보상하는 반도체 검사 장비용 정전류 보상회로를 제공하기 위한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 반도체 검사 장비용 정전류 보상회로는,입력 전압에 따른 일정한 출력 전류를 생성하는 정전류 회로에 있어서, 상기 정전류 회로에 전원을 인가하고, 인가된 전원을 일정하게 유지하는 증폭기(U1)을 포함하는 전원부와, 상기 전원부를 통해 인가된 전압을 일정하게 유지하기 위한 제 1 증폭기(U2)와 제 1 증폭기(U2)에 의해 유기된 전압을 일정한 전류를 생성하기 위해 Feedback되어 상쇄되는 전압을 일정하게 유지하는 버터부(U3)로 구성된 차동증폭부와, 상기 차동증폭부의 제 1 증폭기(U2)을 통해 유기된 전압은 내부 기준저항(R5)을 통해 일정한 전류를 생성, 유지하여 출력하는 출력부와, 상기 기준저항의 저항값에 따른 상쇄된 전류를 보상하여 상기 출력부에 일정한 전류를 생성하기 위해 상기 기준저항(R5)과 병렬로 각각 연결되어 하나의 스위치(RY6)은 상기 버퍼부(U3)로 기준저항(R5)에 유기되는 저항값에 따라 Feedback되는 전압에 의해 버퍼부(U3)의 입력 Bias가 무한대로 유기하여 전류가 거의 도통되지 않도록 하는 하고, 다른 스위치(RY5)는 상기 스위치(RY6)의 동작에 따라 기준저항(R5)에 유기된 전압을 상기 출력부의 DUT에 일정한 전류를 제공할 수 있는 전자스위치로 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 반도체 검사 장비용 정전류 보상회로에 있어서, 상기 전자스위치는 FET를 이용하여 릴레이 스위치로 구성되고, 기준저항의 구성에 따라 병렬로 각각 이중화로 연결하여 전자 스위치(RY6, RY8, RY10, RY12)와 인가되는 전원에 따라 Feed Back되는 전압은 버퍼부(U3)의 입력 Bias가 무한대로 유기하여 전류가 거의 도통되지 않고, 타 단 전자 스위치(RY5, RY7, RY9, RY11)를 통해 피 측정소자의 출력부에 일정한 전류값이 인가되도록 회로 구성을 가변적으로 적용할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 반도체 검사 장비용 정전류 보상회로는 반도체 검사 장비에 인가되는 전원과 그 기준저항의 크기에 관계없이 이중적 전자식 릴레이를 구성하여 설정되여 지는(외부제어 입력값) 입력 전압에 따른 안정적 정전류의 저항값을 보상함으로서 Feedback되어 유기되는 전류값에 관계없이 안정적인 정전류 회로를 제공할 수 있다.

또한, 인가되는 전압의 세기에 따라 전자식 릴레이를 병렬적으로 구성할 수 있어 기준저항(R5)의 크기에 관계없이 안정적인 출력전류를 제공할 수 있다.

또한, 정전류 회로의 차동증폭기의 구성을 다양하게 변형할 수 있고 정전류 회로의 사용 및 적용에 편리성을 제공할 수 있고, 연산증폭기의 구성에도 적용할 수 있어 사용상 그 용도를 극대화할 수 있다.

도 1은 종래의 정전류 회로의 구성을 나타낸 회로도
도 2는 종래의 정전류 회로의 다른 일실시예를 나타낸 회로도.
도 3은 도 1에 따른 정전류 회로의 다른 실시예를 도시한 회로도.
도 4은 본 발명에 따른 일 실시예의 반도체 검사 장비용 정전류 보상회로의 회로도를 도식한 구성도.
도 5는 도 4에 따른 본 발명의 반도체 검사 장비용 정전류 보상회로를 나타낸 회로도 나타낸 회로도
도 6은 본 발명에 따른 반도체 검사 장비용 정전류 보상회로의 다른 일실시예를 도시한 회로도
도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 반도체 검사 장비용 정전류 보상회로의 저항값 보상과정을 도식한 회로도

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 일 실시예의 반도체 검사 장비용 정전류 보상회로의 회로도를 도식한 구성도를 나타내고, 도 5는 도 4에 따른 본 발명의 반도체 검사 장비용 정전류 보상회로를 나타낸 회로도 나타낸 회로도이며, 도 6은 본 발명에 따른 반도체 검사 장비용 정전류 보상회로의 다른 일실시예를 도시한 회로도이고, 도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 반도체 검사 장비용 정전류 보상회로의 저항값 보상과정을 도식한 회로도를 나타낸다.

이하, 하기의 회로도의 저항값, 증폭기의 도식은 종래의 도면에 제시된 수치와 동일하게 명기하여 설명하여 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 정전류 보상회로의 저항값 보상절차 및 그 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 따른 일 실시예의 반도체 검사 장비용 정전류 보상회로의 회로도를 도식한 구성도로서, 그 세부구성은 전원부, 차동증폭부, 전자스위치, 출력부로 구분된다.

상기 전원부(10)는 본 발명에 따른 반도체 검사 장비용 정전류 보상회로에 전원을 인가하는 것으로 인가된 전원값을 일정하게 유지하는 증폭기(U1)이 포함된다.

상기 전원부(10)을 통해 인가된 전원이 증폭기(U1)을 통해 일정 유지된 값은 차동증폭부(20)로 유기되는데 이는 일정한 전압을 일정한 전류를 생성, 유지하게 된다.

한편, 상기 차동증폭부(20)는 인가된 전압을 일정하게 유지하기 위한 제 1 증폭기(U2)와 제 1 증폭기(U2)에 의해 유기된 전압을 일정한 전류를 생성하기 위해 상쇄되는 전압 즉, Feedback되어 유기되는 전압을 일정하게 유지하는 버퍼부(U3)로 구성된다.

상기 차동증폭부(20)의 제 1 증폭기(U2)을 통해 유기된 전압은 내부 기준저항(R5)을 통해 출력부(40)를 통해 일정한 전류를 생성, 유지하게 되는데, 이때, 상기 기준저항(R5)에 따라 출력부(40)에 출력되는 전류가 일정부분 상쇄되게 된다.

상기 출력부(40)에 상쇄되는 전류를 보상하기 위해, 즉 상기 기준저항(R5)의 저항값에 따른 전류를 보상하기 위해 전자스위치(30)가 상기 기준저항(R5)과 병렬로 각각 연결되어 하나의 전자스위치(RY5)는 출력부(40)의 DUT에 일정한 전류를 제공하는데 사용되며, 다른 하나의 전자스위치(RY6)은 상기 출력부(40)에 일정한 전류를 제공하기 위해 버퍼부(U3)로 기준저항(R5)에 유기되는 저항값에 따라 해당 Feed Back되는 전압에 의해 버퍼부(U3)의 입력 Bias가 무한대로 유기하여 전류가 거의 도통되지 않도록 사용된다.

상기 도 4에서 제시된 구성에서 첨부된 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 기준저항(R5)에 따른 반도체 검사 장비용 정전류 보상회로의 구동상태를 설명하면,

일반적인 정전류 회로의 특성에 따라 OP Amp(U1, U2, U3)는 입력 +, - 는 항상 동일하게 구성하려는 성질로 동작하게 되는데, R1, R6의 저항값이 같고, R2, R9의 저항값이 동일할 때 입력단의 전원이 1V로 인가되면, R6, R9을 통해 분할되어 U2.3번에 0.5V가 인가되므로 차동증폭기(20)의 제 1 증폭기(U2)의 2번이 0.5V가 될 때까지 6번 출력을 증폭하여 인가 전압 1V가 되면 동작을 멈추게 된다. 즉, R1, R2의 저항값이 10K라 가정하면 1V가 되어야 분배된 저항값에 의한 중간값 0.5V을 유지할 수 있다. 따라서 + 입력에 0.5V가 유기되면 - 입력에도 0.5V의 유기되어 출력이 결정된다. 따라서 인가되는 전압이 1V일 경우 R5의 양단간에 1V를 유지하기 위해서 제 1 증폭기(U1)가 동작하여 출력부(40)의 LED에 일정한 전류가 흐르게 된다. 이때, LED에 안정된 전압이 유지되면 전류도 변하지 않게 흐르게 된다.

그러나, 상기의 정전류 회로는 LED 출력부(40)의 VF는 온도에 따라 인가되는 전류값에 따라 그 VF가 가변적으로 흐르기 때문에 저항 R9을 통해 Feedback 받아 VF값 만큼을 보상되도록 구성되어 있다. 즉, 버퍼부(U3)을 제거하여 회로를 구성하여도 저항 R9을 통해 Feedback 되는 전류값이 약하지만 영향을 받게 된다.

따라서, 버퍼부(U3)의 3번 임피던스로 상기 전자스위치(30)를 이용하여 저항값에 따른 전류를 보상함으로써 Feedback되는 미약한 전류값에 영향을 받지 않도록 할 수 있다. 즉, 전자스위치(30)가 상기 기준저항(R5)과 병렬로 각각 연결되어 하나의 전자스위치(RY6)은 버퍼부(U3)로 기준저항(R5)에 유기되는 저항값에 따라 해당 Feed Back되는 전압에 의해 버퍼부(U3)의 입력 Bias가 무한대로 유기하여 전류가 거의 도통되지 않도록 사용함으로써 feedback되는 전류값이 보상되므로, 다른 전자스위치(RY5)는 출력부(40)의 DUT에 일정한 전류를 제공할 수 있다.

보다 구체적으로 정전류 회로에 인가되는 전압에 따라 출력부(40)에 일정한 전류를 공급하기 위해 기준저항(R5)의 양단간의 전압을 Feedback 하여야 한다. 이를 위해 제 1 증폭기의 2번핀단에 구성된 R1과 R2으로 기준저항(R5)의 일단으로 Feedback되고, 기준저항(R5)의 타단은 버퍼부(U3)와 구성된 R6과 R9을 통해 Feedback되도록 구성된다.

이때, 부하저항(D2, D4)과 직열로 연결된 일단의 전자스위치(RY5) R12에 부하에 따른 값만큼 저항값이 발생하지만, 타 단의 전자스위치(RY6) R13은 버퍼부(U3)의 3번으로 Feedback 된다. 즉, 버퍼부(U3) 3번핀의 저항값이 무한대로 구성되기 때문에 R13의 전자스위치(RY6)에 전압이 Droup 발생하지 않는다. 즉 저항값이 무한대로 형성되므로 전류가 흐르지 않는다.

상기 전자스위치(RY6)의 R13은 저항값이 발생하지 않아 기계적인 릴레이와 같은 역할을 하게 되어 상기 기준저항(R5)의 전압을 R6과 R9에 Feedback되어 제 1 증폭기(U2)의 동작에 따라 출력부(40)의 DUT에 정확한 전류값이 공급된다.

상기의 구성과 같이 전자스위치를 가변적으로 적용할 수 있는데, 즉 첨부된 도 6과 같이 기계적인 접점 즉, 수은 Relay가 아닌 FET를 이용한 전자스위치를 기준저항의 구성에 따라 병렬로 각각 연결하여 전자 스위치(RY6, RY8, RY10, RY12)와 인가되는 전원에 따라 Feed Back되는 전압에 따라 버퍼부(U3)의 입력 Bias가 무한대로 유기하여 전류가 거의 도통되지 않고, 타 단 전자 스위치(RY5, RY7, RY9, RY11)를 통해 피 측정소자 즉 출력부에 일정한 전류값이 인가되도록 그 구성 및 용도에 따라 적용범위에 따라 가변적으로 회로도를 구성할 수 있다.

상기와 같은 구성을 같은 본 발명에 따른 반도체 검사 장비용 정전류 보상회로의 저항값 보상절차를 첨부된 도 7 내지 도 9를 참조하여 그 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 7은 종래의 기계식 접점의 수은 Relay의 사용예를 도시한 회로도로서, 점선으로 도식된 부분의 수은 Relay는 가상의 기계식 접점인 수은 Relay를 사용을 가정하여 실험치를 도출하기 위해 저항을 "0"으로 도식하여 그냥 도통된 상태를 선으로 실험을 실시하였다.

상기 회로에서 1V의 전압이 인가되면 R4는 정전류 회로에서 출력전류 DUT가 전류를 공급받는 피측정 소자, Diode D1, D3에 10mA가 흐르게 된다.

상기의 실험에서 수은 Relay가 접점 저항이 "0" 이므로 R3 100ohm 양단에 1V가 발생되어 DUT에 10mA의 전류가 흐르게 된다.

이때, 첨부된 도 8에서 제시된 회로도와 같이 도 7의 수은 Relay을 제거하고 기준저항에 병렬로 연결된 전자식 스위치를 구성하면 전자 스위치는 저항 성분을 저항성분이 포함됨으로 이 저항성분을 보상하기 위한 방법으로 DUT에 공급되는 전자 스위치와 DUT 부하에 영향을 받지 않는 전자 스위치를 병렬로 연결하여 R5(100)에 유기되는 전압을 확인하기 위해 R13(전자 스위치)을 통해 U3에서 저항 R5에 전압을 확인할 수 있다.

이때, 병렬로 연결된 R13의 전자스위치가 내부 저항값을 무시해도 되는데, 이는 Feed Back되는 전압은 버퍼부(U3)의 입력 Bias가 무한대이기 때문에 전류가 거의 도통되지 않아 Feed back되는 전자 스위치(R13)에 저항이 존재하여도 R13의 저항에는 전류가 흐르지 않기 때문에 저항값이 발생하지 않아 기준저항 R5의 전압이 전자스위치(R13)에 의해서 Drop 되지 않는다.

한편, 첨부된 도 9에 제시된 다른 실시예로서, 전자 Relay에 Turn On시 저항값이 발생하도록 구성하면, 첨부된 도 7과 같이 같은 조건으로 1V의 전압을 유기하면, DUT에 10mA가 생성되어야 하는데 전자스위치에서 발생한 100 ohm 만큼 전류가 Droup되어 10mA가 적은 전류가 피 측정 소자(DUT)에 흐르게 된다.

상기의 실험예에서 제시된 바와 같이 수은 Relay을 대체하여 전자식 스위치를 기준저항에 병렬로 연결하여 정전류 회로를 구성하면 인가되는 전압에 따라 OP Amp의 입력 Bias를 무한대로 동작할 수 있어 안정적인 출력 전류를 제공할 수 있다.

한편, 첨부된 도 6에서 도시된 바와 같이 인가전압 및 회로의 적용 사례에 따라 다수개의 기준저항과 전자식 스위치를 각각 병렬로 이중화로 구성하여 그 용도를 가변적으로 적용할 수 있다.

상기 본 발명의 내용은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

10: 전원부 20: 차동증폭부
30 : 전자스위치 40: 출력부

Claims

입력 전압에 따른 일정한 출력 전류를 생성하는 정전류 회로에 있어서,
상기 정전류 회로에 전원을 인가하고, 인가된 전원을 일정하게 유지하는 증폭기(U1)을 포함하는 전원부와,
상기 전원부를 통해 인가된 전압을 일정하게 유지하기 위한 제 1 증폭기(U2)와 제 1 증폭기(U2)에 의해 유기된 전압을 일정한 전류를 생성하기 위해 Feedback되어 상쇄되는 전압을 일정하게 유지하는 버터부(U3)로 구성된 차동증폭부와,
상기 차동증폭부의 제 1 증폭기(U2)을 통해 유기된 전압은 내부 기준저항(R5)을 통해 일정한 전류를 생성, 유지하여 출력하는 출력부와,
상기 기준저항의 저항값에 따른 상쇄된 전류를 보상하여 상기 출력부에 일정한 전류를 생성하기 위해 상기 기준저항(R5)과 병렬로 각각 연결되어 하나의 스위치(RY6)은 상기 버퍼부(U3)로 기준저항(R5)에 유기되는 저항값에 따라 Feed Back되는 전압에 의해 버퍼부(U3)의 입력 Bias가 무한대로 유기하여 전류가 도통되지 않도록 하고, 다른 스위치(RY5)는 상기 스위치(RY6)의 동작에 따라 기준저항(R5)에 유기된 전압을 상기 출력부의 DUT에 일정한 전류를 제공할 수 있는 전자스위치로 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 검사 장비용 정전류 보상회로.
제 1 항에 있어서,
상기 전자스위치는 FET를 이용하여 릴레이 스위치로 구성되고, 기준저항의 구성에 따라 병렬로 각각 이중화로 연결하여 전자 스위치(RY6, RY8, RY10, RY12)와 인가되는 전원에 따라 Feed Back되는 전압은 버퍼부(U3)의 입력 Bias가 무한대로 유기하여 전류가 도통되지 않도록 하고, 타 단 전자 스위치(RY5, RY7, RY9, RY11)를 통해 피 측정소자의 출력부에 일정한 전류값이 인가되도록 회로 구성을 가변적으로 적용할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 반도체 검사 장비용 정전류 보상회로.