CN107615603B - 光源装置和检查装置 - Google Patents
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Abstract
光源装置包括产生非相干的光的光源和具有表示每个波长的增益的增益特性并且输入作为输入光的由光源输出的非相干的光并输出将该输入光放大后的放大光的光放大器,表示输入光的每个波长的强度的强度分布的中心波长与表示光放大器的每个波长的增益的增益特性的中心波长相比为长波长。
Description
技术领域
本发明的一个方式涉及光源装置和检查装置。
背景技术
一直以来,作为涉及半导体的故障解析等的EOP(Electoro-Optical Probing(电光探测))装置、EOFM(Electro-Optical Frequency Mapping(电光频率映射))装置和MOFM(Magneto-Optical Frequency Mapping(磁光频率映射))装置的光源,使用SLD(SuperLuminescent Diode(辐射发光二极管)超)等输出非相干的光的光源(以下,有时还称为非相干的光源。)(例如参照专利文献1)。这样的非相干的光与激光相比具有不易产生干扰条纹等的优点。另一方面,一般来说,非相干的光源在SN比的方面比激光光源差。
例如在非专利文献1中,公开有将作为非相干的光源的SLD和作为光放大器的半导体光放大器(SOA:semiconductor optical amplifier)组合而成的光源装置。半导体光放大器在输入光的功率变大时蓄积在活性层中的载流子将输入光放大而被消耗,增益减少。在增益减少了的状态(增益饱和)下,半导体光放大器的光放大特性成为非线形。通过在这样的放大特性成为非线形的区域中将输入光放大,从而能够抑制输入光的强度杂音。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2012-247397号公报
非专利文献
非专利文献1:Noise Suppression of Spectrum-Sliced Light UsingSemiconductor Optical Amplifiers(Electronics and Communications in Japan,Part2,Vol.86,No.2,2003pp.28-35(Translated from Denshi Joho Tsushin GakkaiRonbunshi,Vol.J85-C,No.6,June 2002,pp.417-423),Takeshi Yamatoya,Fumio Koyama)
发明内容
发明所要解决的问题
通过如非专利文献1中公开的光源装置那样将SLD与半导体光放大器组合,能够降低来自于产生光的SLD的噪声(例如,强度的时间上的振荡)。但是,在该光源装置中,由于产生与放大光的半导体光放大器有关的噪声,所以作为光源装置整体,不能充分实现噪声的降低。
本发明的一个方式是鉴于上述情况而完成的,其目的在于,在使用非相干的光源的光源装置和检查装置中降低噪声。
解决问题的技术手段
本发明的一个方式所涉及的光源装置包括产生非相干的光的光源和具有表示每个波长的增益的增益特性并且输入作为输入光的非相干的光并输出将输入光的强度放大后的放大光的光放大器。在该光源装置中,表示输入光的每个波长的强度的强度分布的中心波长与增益特性的中心波长相比为长波长。
光放大器内的无益于光的放大的激发电荷作为自然放出光而放出能量。推定了由于这样的自然放出光而产生噪声。因此,可以认为通过减少成为该自然放出光的电荷而能够减少由于自然放出光产生的噪声。在该光源装置中,光放大器的输入光的强度分布的中心波长与光放大器的增益特性的中心波长相比为长波长。在光放大器中,可以认为由于无益于输入光的放大的、能量低的电荷成为自然放出光而产生噪声。即,推定了无益于输入光的放大的长波长侧的能量低的电荷越多,输入光的噪声就越增加。关于这一点,在该光源装置中,光放大器的输入光的强度分布的中心波长与增益特性的中心波长相比为长波长。通常,光放大器的输入光的中心波长与增益特性的中心波长一致地设定,但是,通过这样向长波长侧偏移而设定输入光的中心波长,与中心波长一致地设定的情况相比较,光放大器中的长波长侧的能量低的电荷容易用于放大。由此,能够减少无益于输入光的放大的长波长侧的电荷,能够降低从光放大器输出的放大光的噪声。
此外,放大光也可以包括具有光放大器所进行的放大饱和的状态的强度的饱和波长区域。在该光源装置中,当输入光中包含某个强度以上的光时,光放大器的增益减少,放大特性成为非线形,输入光中所含的噪声(例如,强度的时间上的振荡)被抑制。在这种情况下,从光放大器输出的放大光包括具有光放大器所进行的放大饱和的状态的强度的饱和波长区域。因此,由此能够使放大光中的噪声相对减小。
此外,也可以是输入光的强度分布的N值(0<N<1)的长波长侧的波长与增益特性的N值的长波长侧的波长相比为长波长。由此,输入光的波长更加向增益特性的长波长侧偏移而设定,因此能够更加降低放大光的噪声。
此外,也可以是放大光的饱和波长区域与不是饱和波长区域的波长区域相比为宽区域。该状态的放大光是成为饱和状态的波长区域宽且无益于光放大器中的放大的电荷少的放大光。因此,能够更加降低放大光的噪声。
此外,也可以是还包括:滤波器,接收从光源输出的非相干的光,使相对于从光源输出的非相干的光的波长的强度分布的峰值降低。由此,能够抑制强度分布的峰,能够使波长宽度宽的非相干光作为光放大器的输入光,增益特性的长波长侧的能量低的电荷容易有益于放大。
此外,也可以是还包括对从光放大器输出的放大光的强度进行调整的光调整单元。由此,能够在放大后利用光调整单元对放大光的强度进行调整而获得所期望的强度的光。
此外,也可以是光放大器为半导体光放大器。通过使用半导体光放大器,能够更加降低放大光的噪声。
本发明的一个方式所涉及的检查装置是使用光探测来检查半导体器件的检查装置,包括:上述的光源装置;接收从光源装置输出的放大光,将放大光向半导体器件上的选择区域照射的光学系统;和接收从半导体器件反射的上述放大光并输出检测信号的光检测部。由此,能够将上述的光源装置应用于利用光探测检查半导体器件的检查装置,能够通过降低光的噪声而提高检查的精度。
本发明的一个方式所涉及的检查装置是使用光磁探测来检查半导体器件的检查装置,包括:与半导体器件相对地配置的磁光晶体;上述的光源装置;接收从光源装置输出的放大光并将放大光向磁光晶体的选择区域照射的光学系统;和检测从磁光晶体反射的光的光检测部。由此,能够将上述的光源装置应用于利用光磁探测检查半导体器件的检查装置,能够通过降低光的噪声而提高检查的精度。
此外,也可以是还包括向半导体器件施加测试信号的信号施加部和接收检测信号并对检测信号进行解析的解析部。由此,能够进行驱动的状态下的半导体器件的检查。
发明的效果
根据本发明的一个方式,能够在使用了非相干的光源的光源装置和检查装置中降低噪声。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式所涉及的检查装置的结构图。
图2是图1的检查装置中所含的光源装置的结构图。
图3是用于说明半导体光放大器中的噪声产生机制的图。
图4是表示增益特性和每个波长的输入光的强度的图。
图5是用于说明与增益特性相应的输入光的波长选择的图。
图6是表示增益特性和每个波长的输入光的强度的图。
图7是表示增益特性和每个波长的输入光的强度的图。
图8是表示增益特性和每个波长的输入光的强度的图。
图9是表示半导体光放大器的输入输出特性的图。
图10是表示S/N改善效果的图。
图11是表示比较例所涉及的解析图像的图。
图12是表示本实施方式所涉及的解析图像的图。
图13是本发明的第2实施方式所涉及的检查装置的结构图。
图14是变形例所涉及的光源装置的结构图。
图15是表示图14所示的光源装置中的增益特性和输入光的波长的图。
图16是变形例所涉及的光源装置的结构图。
图17是用于说明从图16所示的光源装置输出的光的图。
图18是表示图16所示的光源装置中的增益特性和每个波长的输入光的强度的图。
图19是变形例所涉及的光源装置的结构图。
具体实施方式
以下,参照附图,对本发明的实施方式进行详细的说明。其中,在各图中,对相同或相当的部分标注相同的符号,省略重复的说明。
[第1实施方式]
如图1所示,第1实施方式所涉及的检查装置1(半导体检查装置)是用于在作为测量对象物且作为被检查器件(DUT:Device Under Test)的半导体器件D中特定异常产生部位等、检查半导体器件D的装置。更详细而言,检查装置1通过称为EOP或EOFM的光探测技术特定故障位置。作为半导体器件D,存在具有晶体管等的PN结的集成电路(例如,小规模集成电路(SSI:Small Scale Integration)、中规模集成电路(MSI:Medium ScaleIntegration)、大规模集成电路(LSI:Large Scale Integration)、超大规模集成电路(VLSI:Very Large Scale Integration)、超超大规模集成电路(ULSI:Ultra Large ScaleIntegration)、千兆级集成电路(GSI:Giga Scale Integration))、大电流用/高压用MOS晶体管、双极晶体管和功率用半导体元件(功率器件)等。此外,测量对象物不仅为半导体器件D,也可以为例如在玻璃面上形成的非晶晶体管、多晶硅晶体管、有机晶体管等那样的薄膜晶体管(TFT:Thin Film Transistor)、或包含半导体器件的封装体,进一步也可以为复合基板。
在半导体器件D,经由器件控制线缆而电连接有测试器(tester)11(信号施加部)。测试器11通过电源(未图示)而进行动作,向半导体器件D反复施加规定的测试信号(驱动信号)。测试信号例如为调制电流信号。另外,测试器11并不一定是施加调制电流信号的测试器,也可以是施加产生与检测频率相应的脉冲光的CW(continuous wave(连续波))电流信号的测试器。另外,作为测试信号,也可以施加调制电压信号等。测试器11通过定时信号线缆而与频率解析部12电连接。
检查装置1包括光源装置13。光源装置13通过电源(未图示)而进行动作,输出照射至半导体器件D的非相干的光。该非相干的光的波长为530nm以上,例如为1064nm以上。从光源装置13输出的光经由保偏单模光耦合器(未图示)和探测光用的保偏单模光纤而导向光分割光学系统27。光源装置13与光分割光学系统27被光学结合。光源装置13的详细情况在后面叙述。
光分割光学系统27包含准直器16、19、偏振光分束器(以下,记作PBS:Polarization Beam Splitter)17和λ/4波长板18而构成。这些部件被光学结合。在来自光源装置13的光经由光扫描仪14(下述)而照射至半导体器件D时,首先,来自光源装置13的光经由准直器16而输入到PBS17。PBS17以透过偏振光成分为0度的光而反射偏振光成分为90度的光的方式设定。此外,PBS17与来自准直器16的光的偏振光一致地设定。因此,PBS17透过来自准直器16的光。透过了PBS17的偏振光成分为0度的光透过λ/4波长板18而输入到光扫描仪14。该光经由物镜15(下述)而照射至半导体器件D。光分割光学系统27与光扫描仪14和物镜15也光学结合。
来自半导体器件D的反射光(返回光)经由物镜15和光扫描仪14而输入到λ/4波长板18。该反射光(返回光)透过λ/4波长板18而成为圆偏振光且偏振光成分倾斜90度。该偏振光成分为90度的反射光被PBS17反射并经由准直器19而输入到光传感器20。
光扫描仪14例如由电流镜或MEMS(micro electro mechanical system(微机电系统))镜等光扫描元件构成。此外,物镜15将由光扫描仪14引导的光聚光于半导体器件D。光扫描仪14和物镜15是将从光源装置13输出的光(放大光)照射(扫描)至半导体器件D上的选择区域的照射光学系统(光学系统)。该选择区域是由用户选择的点或区域。在由用户作为选择区域而选择区域的情况下,通过由接收计算机23的指示的控制装置22控制的光扫描仪14,二维地扫描该区域。此外,在由用户作为选择区域而选择点(spot)的情况下,通过接收计算机23的指示的控制装置22,以向该点照射光的方式进行控制。物镜15通过调整钮(未图示)等而构成为可切换低倍率物镜(例如5倍)和高倍率物镜(例如50倍)。
光传感器20例如为光电二极管、雪崩光电二极管、光电倍增管或区域图像传感器等。光传感器20接收来自半导体器件D的反射光并输出检测信号。即,光传感器20是对被施加了测试信号的半导体器件D根据从光扫描仪14照射的光而进行反射的光进行检测的光检测部(光检测器)。从光传感器20输出的检测信号被放大器21放大并作为放大信号而输入到频率解析部12。频率解析部12是接收检测信号并对检测信号进行解析的解析部(解析器)。详细而言,频率解析部12提取放大信号中的测量频率成分,将该提取的信号作为解析信号输出。测量频率例如根据被施加至半导体器件D的调制电流信号的调制频率而设定。作为频率解析部12,使用锁定放大器或谱解析仪(spectrum analyzer)、数字转换器(digitizer)、跨域解析仪(cross domain analyser)(注册商标)等。
由频率解析部12输出的解析信号被输入到计算机23。计算机23例如为PC等。在计算机23,连接有由用户输入测量条件等的键盘或鼠标等输入装置24和用于向用户显示测量结果等的监视器等显示装置25。计算机23包括处理器。计算机23通过处理器执行控制光源装置13、控制装置22、测试器11、光传感器20和频率解析部12等的功能、以及制作基于来自频率解析部12的解析信号的波形(解析图像)的功能。用户能够从该解析图像寻找故障部位。
接着,参照图2~图8,说明光源装置13的详细情况。如图2所示,光源装置13包括光源131、光放大器132、可变衰减器133(光调制单元)和控制装置134。光源131、光放大器132和可变衰减器133通过光纤线缆135而被光学结合,可变衰减器133与控制装置134经由线缆而电连接。
光源131产生非相干的光并输出。作为光源131,只要是产生非相干的光的光源即可,例如能够使用SLD(Super Luminescent Diode(超辐射发光二极管))、或ASE(AmplifiedSpontaneous Emission(放大自发放出))光源、LED(Light Emitting Diode(发光二极管))等。光放大器132具有表示每个波长的增益(放大率、gain)的增益特性。光放大器132是作为输入光而输入由光源131输出的非相干的光、放大该输入光的强度并输出放大光的光放大器。另外,光放大器132例如为半导体光放大器、光纤放大器或增压光放大器。可变衰减器133是对从光放大器132输出的光的强度进行调整的光调整单元。该可变衰减器133所进行的光的强度调整由接收计算机23的指示的控制装置134控制。可变衰减器133将强度调整后的光向光分割光学系统27的准直器16输出。
被输入到光放大器132的输入光中包含光放大器132成为增益饱和的强度的光。光放大器132的增益根据元件(光放大器)的特性,按每个波长确定特定的值。另一方面,也确定能够从光放大器132输出的光的强度的上限。因此,光放大器132在输入的输入光的强度大于某个值时光放大被抑制,不能与所确定的增益相应地放大光。在这种情况下,即使光放大器132的输入光的强度变大,放大光的强度也成为一定,光放大器132的光放大特性成为非线形。如上所述光放大器132的光放大特性成为非线形的状态是上述的光放大器132成为增益饱和的状态。光放大器132在某个波长下成为增益饱和,即是指在该某个波长下能够有益于光的放大的电荷被全部用尽而光放大被抑制的状态。
对有益于光的放大的电荷进行更详细的说明。图3表示作为光放大器132的一个例子的半导体光放大器中的3个能带的电子、即比激发光(输入光)高的能带的电子、与输入光相同的能带的电子和比输入光低的能带的电子。图3的纵方向是能量的高度,另外,横方向表示半导体光放大器的内部的空间方向,光从左向右地通过半导体放大器。当输入光时,感应放出与输入光相同的能带的电子,放大输入光。当与输入光相同的能带的电子被用于感应放出时,比输入光高的能带的电子的能量降低,该电子成为与输入光相同的能带的电子。因此,该能量降低后的电子也感应放出,被用于输入光的放大。另一方面,比输入光低的能带的电子、即与输入光相比长波长侧的电子不能感应放出而不用于输入光的放大。推定了这样的电子自身发光而成为自然放出光。该自然放出光是与光的放大无关的光,可以成为光放大器132的噪声。另外,也具有不使用电子的感应放出而使用空穴(hole)的感应放出的半导体光放大器。此外,在半导体光放大器以外的光放大器中也可以由于同样的现象而产生噪声。
鉴于上述内容,光源131以使输入到光放大器132的输入光的每个波长的强度分布的中心波长比表示光放大器132的每个波长的增益的增益特性的中心波长更长的方式产生非相干的光。即,基于与输入光相比长波长侧的电荷成为自然放出光是光放大器132中的噪声产生的一个原因的前提,使输入到光放大器132的输入光的强度分布的中心波长向增益特性的长波长侧偏移而设定。此处,中心波长是指强度分布或增益特性的半值全宽的中心值的波长。
更详细而言,光源131以使输入光的强度分布的N值(0<N<1)的长波长侧的波长比增益特性的N值的长波长侧的波长长的方式产生非相干的光。上述N例如取1/2。在这种情况下,如图4所示,输入光的振幅(强度)成为1/2值(半值)的波长中长波长侧的波长与增益特性的增益成为半值的波长中长波长侧的波长相比为长波长。另外,光源131也可以如图6所示以使输入光的强度的1/10值的长波长侧的波长比增益特性的增益的1/10值的长波长侧的波长长的方式产生非相干的光。
具体而言,参照图5对与增益特性相应的输入光的波长选择进行说明。图5(a)表示增益特性和输入光的强度成为1/2值的波长宽度(半值宽度)。此外,图5(b)是将光放大器132的输入光的每个波长的强度(振幅)标准化后的图,是振幅的最大值作为1.0表示的图。在图5(a)中,增益特性以实线表示,增益特性的半值宽度以点线表示,增益特性与中心波长相同的输入光的半值宽度以虚线表示,半值的长波长侧的波长与增益特性的半值的长波长侧的波长相比为长波长的输入光的每个波长的强度分布以一点划线表示,以该一点划线表示的输入光的半值宽度以二点划线表示。
如图5(a)所示,在向光放大器132输入增益特性与中心波长相同的输入光的情况下,按半值宽度看的话,则增益特性具有与输入光相比为长波长侧的部分。在这种情况下,推定了在光放大器132中与输入光相比为长波长侧的能量低的电荷成为自然放出光,成为从光放大器132输出的光的噪声主要原因。另一方面,在向光放大器132输入半值的长波长侧的波长与增益特性的半值的长波长侧的波长相比为长波长的输入光的情况下,按半值宽度看的话,则增益特性不具有与输入光相比为长波长侧的部分。通过这样以将光放大器132的长波长侧的电荷全部使用的方式选择激发光(输入光)的波长,自然放出光的产生被抑制。其结果,能够抑制从光放大器132输出的放大光的噪声。例如,在图5(a)中,增益特性的半值宽度取1245nm~1325nm之间的约80nm。在这种情况下,如图5(a)、(b)所示,例如如果令输入光的半值宽度为1260nm~1375nm的约115nm,则能够使输入光的振幅的半值的长波长侧的波长比增益特性的增益的半值的长波长侧的波长长。
另外,在图5所示的例子中,光源131使输入光的波长宽度比增益特性的波长宽度宽,但是,并不限定于此。例如也可以如图7所示光源131以使输入光的强度分布的中心波长比增益特性的中心波长长且使输入光的波长宽度(例如,半值全宽)比增益特性的波长宽度窄的方式产生非相干的光。
此外,放大光中的饱和波长区域也可以与不是饱和波长区域的波长区域相比为宽区域。在这种情况下,与具有光放大器所进行的光放大不饱和的状态的强度的非饱和波长区域相比,具有光放大器所进行的光放大饱和的状态的强度的饱和波长区域为宽区域,因此,相对而言成为放大光的噪声降低的状态。换言之,成为光放大器132中的饱和的光的量(图8的横线)比不饱和的光的量(图8的斜线)多的状态。关于该光的量的比,只要饱和波长区域的光量与非饱和波长区域的光量的比为20dB以上即可。
接着,对本实施方式所涉及的光源装置13和检查装置1的作用效果进行说明。
在该光源装置13中,输入光中包含光放大器132成为增益饱和的强度的光。图9是表示光放大器132的输入输出特性的图。如图9所示,在光放大器132成为增益饱和的状态下,光放大器132的放大特性成为非线形。因此,在未成为增益饱和的状态下,包含与输入变化对应的噪声的输出的变化量大。与此相对,在成为增益饱和的状态下,包含与输入变化对应的噪声的输出的变化量小。由此,能够降低输入光中所含的噪声。
再有,在光源装置13中,光放大器132的输入光的每个波长的强度分布的中心波长与表示光放大器132的每个波长的增益的增益特性的中心波长相比为长波长。在光放大器132中,由于无益于输入光的放大的、能量低的电荷成为自然放出光而产生噪声。即,无益于输入光的放大的长波长侧的能量低的电荷越多,来自光放大器132的放大光的噪声就越增加。关于这一点,在该光源装置13中,光放大器132的输入光的强度分布的中心波长与增益特性的中心波长相比为长波长。即,在该光源装置13中,光放大器132的输入光的强度分布的中心波长比增益特性的中心波长长(大)。通常,光放大器132的输入光的强度分布的中心波长与增益特性的中心波长一致地设定。但是,通过这样向长波长侧偏移而设定输入光的强度分布的中心波长,与使中心波长一致地设定的情况相比较,光放大器132中的长波长侧的能量低的电荷容易用于放大。由此,能够减少无益于输入光的放大的长波长侧的电荷,能够降低来自光放大器132的输出光的噪声。
图10是表示本实施方式所涉及的光源装置13所实现的S/N改善效果的图,表示相对于频率的比较例所涉及的RIN(Relative Intensity Noise:相对强度杂音)。RIN是将每单位频率的光强度的振荡除以平均光强度后的、表示光强度的时间上的振荡的参数。图10中的N1表示仅由SLD构成的光源装置的RIN,N2表示包含SLD和半导体光放大器且未进行输入光的强度分布的中心波长的调整的光源装置的RIN。即,分别表示输入光的强度分布的中心波长与增益特性的中心波长大致相同的光源装置的RIN。此外,N4表示包含SLD和半导体光放大器的光源装置的RIN的测量界限。于是,N3表示包含SLD和半导体光放大器且使输入光的强度分布的中心波长比增益特性的中心波长长的光源装置的RIN。N3与N1相比使RIN降低5dB左右,能够使RIN降低至接近作为RIN的测量限界的N4的程度。
此外,输入光的强度分布的N值(0<N<1)的长波长侧的波长与增益特性的N值的长波长侧的波长相比为长波长。由此,输入光的波长区域更向增益特性的长波长侧偏移而设定,因此,能够更加降低放大光的噪声。N值例如取1/2值(半值)或1/10值。另外,一般来说,将光的强度分布或增益特性的1/2值处的波长区域的宽度称为半值全宽。
此外,放大光中的、具有光放大器132所进行的放大饱和的状态的强度的饱和波长区域与不是饱和波长区域的波长区域相比为宽区域(参照图8)。由此,能够减少无益于光放大器132的放大的电荷并更加降低放大光的噪声。
此外,光源装置13包括调整从光放大器132输出的放大光的强度的可变衰减器133(光调整单元)。由此,对于由光放大器132放大的放大光,能够利用可变衰减器133自如地调整光的强度,而获得所期望的强度的光。
此外,光放大器132为半导体光放大器。通过使用半导体光放大器,能够可靠地使输入光的强度分布的中心波长比光放大器的增益特性的中心波长长。
本实施方式的检查装置1包括上述的光源装置13、将从光源装置13输出的光照射至半导体器件D上的选择区域的光扫描仪14、向半导体器件D施加测试信号的测试器11、和对被施加了测试信号的半导体器件D根据从光扫描仪14照射的光而进行反射的光进行检测的光传感器20。由此,能够将上述的光源装置13应用于通过光探测检查半导体器件D的半导体检查装置,通过降低探测光的噪声从而能够提高半导体检查的精度。
图11是表示比较例所涉及的检查装置的解析图像的图。比较例所涉及的检查装置具有仅包含SLD的光源装置。图12是表示包含光源装置13的检查装置1的解析图像的图。由图11和12可知,包括光源装置13且将从光源装置13输出的放大光的噪声大幅降低的检查装置1中,解析图像变得鲜明,故障解析等精度大幅提高。
[第2实施方式]
接着,参照图13,对第2实施方式所涉及的检查装置进行说明。另外,在第2实施方式所涉及的说明中,主要说明与上述的第1实施方式不同的点。
第2实施方式所涉及的检查装置1A利用光磁探测技术来特定故障位置。如图13所示,检查装置1A包括磁光晶体50,此外,包括光分割光学系统27A、光传感器20a、20b和差动检测器52,在这些方面与第1实施方式所涉及的检查装置1不同。
磁光晶体50根据磁光效应,根据在半导体器件D产生的磁场,使所输入的光的偏振光状态发生变化。由此,例如能够在半导体器件D中产生故障时,将起因于该故障的与通常不同的磁场的变化作为光的偏振光状态来输出。该光的偏振光状态通过光传感器20a、20b(下述)作为光的强度而被取得。磁光晶体50与半导体器件D相对地配置,例如抵接而配置。从光源装置13输出的光经由光分割光学系统27A、光扫描仪14和物镜15而照射至磁光晶体50的任意的部位。此外,磁光晶体50反射的光经由光分割光学系统27A等而被光传感器20a、20b检测。光传感器20a、20b分别检测来自磁光晶体50的光,将该检测到的光的强度输出至差动检测器52。差动检测器52通过检测所输入的光的差动而检测反射光的强度,并作为检测信号向放大器21输出。
光分割光学系统27A包括准直器16、19a、19b、PBS17a、17b、和偏转旋转元件51a、51b而构成。在来自光源装置13的光经由光扫描仪14而照射至磁光晶体50时,首先,来自光源装置13的光经由准直器16而输入到PBS17b。PBS17b以透过偏振光成分为0度的光而将偏振光成分为90度的光反射的方式设定。此外,PBS17b与来自准直器16的光的偏振光一致地设定。因此,PBS17b透过来自准直器16的光。透过了PBS17b的偏振光成分为0度的光被输入至使输入光的偏振光面倾斜(旋转)45度的偏转旋转元件51b,其偏振光成分成为45度。
透过了偏转旋转元件51b的光被输入到PBS17a。PBS17a以透过偏振光成分为45度的光而将偏振光成分为135度的光反射的方式设定。因此,透过了偏转旋转元件51的光透过PBS17a。透过了PBS17a的偏振光成分为45度的光透过使输入光的偏振光面倾斜(旋转)22.5度的偏转旋转元件51a,其偏振光成分成为67.5度,并被输入到光扫描仪14。该光经由物镜15而照射至磁光晶体50。
来自磁光晶体50的反射光(返回光)经由物镜15和光扫描仪14而输入到偏转旋转元件51a。该反射光(返回光)再次透过偏转旋转元件51a,由此偏振光成分倾斜22.5而成为90度。该偏振光成分为90度的反射光被PBS17a分割成偏振光成分为45度的光和135度的光。偏振光成分为135度的光在PBS17a反射并经由准直器19a而输入到光传感器20a。从该光能够检测“返回光(反射光)量的一半+与克尔效应相应的光量”的信号。另一方面,偏振光成分为45度的光透过PBS17a,通过偏转旋转元件51将偏振光面倾斜45度而成为偏振光成分为90度的光而输入到PBS17b。该偏振光成分为90度的光在PBS17b反射并经由准直器19b而输入到光传感器20b。从该光能够检测“返回光(反射光)量的一半-与克尔效应相应的光量”的信号。于是,光传感器20a、20b检测到的光的差动被差动检测器52检测,表示反射光的强度的检测信号输出至放大器21。由此,能够检测与克尔效应(偏振光的旋转量)相应的光信号。由此,能够推定在半导体器件D产生的磁场(磁场强度)的变化,例如,能够检测起因于故障的与通常不同的磁场的变化。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但是,本发明并不限定于上述实施方式。例如,对光源和光放大器分别为1个的例子进行了说明,但是,并不限定于此,也可以是设置2个光源(例如SLD)的结构。即,也可以是如图14所示光源131a和光源131b分别与光耦合器138光学结合,该光耦合器138与光放大器132光学结合的结构。在这种情况下,如图15所示,例如从光源131b输出而输入到光耦合器138的输入光的强度分布的中心波长与光放大器132的增益特性的中心波长相同,与此相对,从光源131a输出而输入到光耦合器138的输入光的强度分布的中心波长比光放大器132的增益特性的中心波长长。于是,将从光源131a输出的光与从光源131b输出的光合并而成的光作为输入光而输入到光放大器132。
此外,除了SLD等光源和光放大器之外,光源装置也可以包括BEF(BandEliminator Filter(带除滤波器))。BEF与SLD等光源光学连接,是抑制光输出的峰波长的强度而扩大半值宽度(半值全宽),从而相对地扩大波长宽度的滤波器。即,BEF具有使所选择的波长区域的光衰减的效果。如图16(a)所示,在BEF180,例如被输入被光放大器132放大后的放大光。或者,如图16(b)所示,在BEF180被输入从光源131输出的光,BEF180向光放大器132输出衰减后的光。或者,如图16(c)所示,BEF180包括BEF180a、180b而构成,在BEF180a被输入从光源131输出的光,在BEF180b被输入由光放大器放大后的放大光。
图17是用于说明从图16(b)所示的光源装置输出的光的图。图17(a)表示从光源131输出的光的、每个标准化波长的强度。图17(b)表示被输入从光源131输出的光的BEF180的特性,表示所输入的光的各标准化波长的强度的降低量。如图17(b)所示,BEF180以使相对于从光源131输出的光的波长的强度分布的峰值降低的方式设定。图17(c)表示由BEF180降低了强度分布的峰值的光(强度分布的峰被抑制了的光)、即被输入到光放大器132的输入光。通过进行BEF180所进行的峰值的降低,从图17(a)所示的光源131输出的光中强度分布的半值全宽为0.04,但是,被输入到图17(c)所示的光放大器132的光中强度分布的半值全宽为0.08。如图18所示,由于输入光的波长宽度宽,光放大器132的增益特性的长波长侧的能量低的电子容易有益于放大。
此外,在上述实施方式中,为了令表示输入光的每个波长的强度的强度分布的中心波长与表示光放大器132的每个波长的增益的增益特性的中心波长相比为长波长,调整光源131产生的光的波长或使用BEF180调整从光源131输出的光,但是,并不限定于此,也可以通过调整向光放大器132施加的电流或电压等的控制信号来调整光放大器132的增益特性,令表示输入光的每个波长的强度的强度分布的中心波长与表示光放大器132的每个波长的增益的增益特性的中心波长相比为长波长。此外,光放大器132还能够根据其温度来调整增益特性,因此,也可以通过调整光放大器132的温度,使表示输入光的每个波长的强度的强度分布的中心波长与表示光放大器132的每个波长的增益的增益特性的中心波长相比为长波长。
此外,当光放大器132将以低温状态输入的输入光放大时,能够抑制放大光中的噪声的产生。因此,当在令表示输入光的每个波长的强度的强度分布的中心波长与表示光放大器132的每个波长的增益的增益特性的中心波长相比为长波长的基础上,令光放大器132为低温状态时,能够进一步抑制噪声。另外,低温状态是指使光放大器132为0℃(32°F)以下。此外,光放大器132不仅根据其种类或个体而如上述那样成为低温状态而且以成为某个一定的温度状态的方式进行调整,也同样能够抑制放大光中的噪声的产生。即使仅抑制光放大器的驱动电流所引起的发热也具有抑制噪声的效果。一定的温度是指例如常温(20℃~25℃(68°F~77°F)),但是,也可以将适合于其他使用的光放大器的每个种类或个体的特性的温度作为一定的温度状态而适当地采用。
光源装置通过具有温度调整部(为图示)而调整光放大器的温度。例如能够通过使用具有温度传感器(热敏电阻等)或温度调整元件(珀尔帖元件等)作为温度调整部的光放大器来调整温度。当使用这样的光放大器时,通过从热敏电阻向计算机23输出光放大器的温度,以其温度成为所期望的温度的方式向珀尔帖元件施加电流或电压,能够调整光放大器的温度。另外,温度调整元件也可以为珀尔帖元件以外的元件,也可以使用水冷循环器或加热器等而构成。此外,温度调整部也可以以一部分与光放大器分体的方式构成。
此外,本发明中的光源装置也可以具有多个光放大器而构成,也可以具有多个光调整单元(可变衰减器)而构成。例如如图19(a)所示的光源装置的结构那样,通过以利用2个光放大器132a和光放大器132b将从光源131输出的光放大的方式配置,能够进一步降低从光源装置最终输出的光的高频侧的噪声。此外,如图19(a)所示,通过将可变衰减器133a配置在光放大器132a与光放大器132b之间,能够将从光放大器132a输出的光调整为用于在光放大器132b中降低噪声的最佳的光强度而输入到光放大器132b。然后,从光放大器132b输出的光输入到可变衰减器133b。图19(a)表示分别各两个地使用光放大器和可变衰减器的光源装置,但是,也可以如图19(b)所示分别各三个地使用而构成光源装置。即,作为具备光放大器132a、132b、132c的结构,也可以作为将可变衰减器133a配置在光放大器132a与光放大器132b之间,将可变衰减器133b配置在光放大器132b与光放大器132c之间,从光放大器132c输出的光被输入到可变衰减器133c的结构。
再有,本发明的一个方式所涉及的光源装置13并不限定于检查半导体器件的检查装置,还可以应用于观察生物体样品或工业制品的显微镜装置等其它用途。
符号的说明
1、1A…检查装置、11…测试器(信号施加部)、13…光源装置、14…光扫描仪(照射光学系统)、20、20a、20b…光传感器(光检测部)、50…磁光晶体、131、131a、131b…光源、132、132a、132b、132c…光放大器、133、133a、133b、133c…可变衰减器(光调整单元)、180…BEF(滤波器)、D…半导体器件。
Claims (14)
1.一种光源装置,其特征在于,
包括:
光源,产生非相干的光;和
光放大器,具有表示每个波长的增益的增益特性,输入作为输入光的所述非相干的光,并输出将所述输入光的强度放大后的放大光,
表示所述输入光的每个波长的强度的强度分布的中心波长与所述增益特性的中心波长相比为长波长,
所述放大光包括具有所述光放大器所进行的光放大饱和的状态的强度的饱和波长区域,
以所述放大光中的饱和波长区域与不是饱和波长区域的波长区域相比为宽区域的方式,所述输入光的中心波长被设为与所述增益特性的中心波长相比为长波长,
所述强度分布的N值的长波长侧的波长与所述增益特性的所述N值的长波长侧的波长相比为长波长,其中,0<N<1。
2.如权利要求1所述的光源装置,其特征在于,
还包括:滤波器,接收从所述光源输出的所述非相干的光,使相对于从所述光源输出的所述非相干的光的波长的强度分布的峰值降低。
3.如权利要求1所述的光源装置,其特征在于,
还包括对所述放大光的强度进行调整的光调整单元。
4.如权利要求2所述的光源装置,其特征在于,
还包括对所述放大光的强度进行调整的光调整单元。
5.如权利要求1所述的光源装置,其特征在于,
所述光放大器为半导体光放大器。
6.如权利要求2所述的光源装置,其特征在于,
所述光放大器为半导体光放大器。
7.如权利要求3所述的光源装置,其特征在于,
所述光放大器为半导体光放大器。
8.如权利要求4所述的光源装置,其特征在于,
所述光放大器为半导体光放大器。
9.如权利要求1所述的光源装置,其特征在于,
具有多个所述光放大器。
10.如权利要求1所述的光源装置,其特征在于,
还包括调整所述光放大器的温度的温度调整部。
11.一种检查装置,其特征在于,
是使用光探测来检查半导体器件的检查装置,
包括:
权利要求1~10中的任一项所述的光源装置;
接收从所述光源装置输出的所述放大光并将所述放大光向所述半导体器件上的选择区域照射的光学系统;和
接收从所述半导体器件反射的所述放大光并输出检测信号的光检测部。
12.如权利要求11所述的检查装置,其特征在于,
还包括:
向所述半导体器件施加测试信号的信号施加部;和
接收所述检测信号并对所述检测信号进行解析的解析部。
13.一种检查装置,其特征在于,
是使用光磁探测来检查半导体器件的检查装置,
包括:
与所述半导体器件相对地配置的磁光晶体;
权利要求1~10中的任一项所述的光源装置;
接收从所述光源装置输出的所述放大光并将所述放大光向所述磁光晶体上的选择区域照射的光学系统;和
接收从所述磁光晶体反射的所述放大光并输出检测信号的光检测部。
14.如权利要求13所述的检查装置,其特征在于,
还包括:
向所述半导体器件施加测试信号的信号施加部;和
接收所述检测信号并对所述检测信号进行解析的解析部。
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