JP2020507087A - フォトニック集積回路をテストするためのデバイス、方法、及びサンプルホルダ、及びフォトニック集積回路 - Google Patents

Abstract

フォトニック集積回路をテストするためのデバイス、方法、及びサンプルホルダ、及びフォトニック集積回路。フォトニック集積回路をテストするための方法及び装置、そして対応するサンプルホルダとフォトニック集積回路が与えられる。ここにおいて、照明光ビーム（１５）に対する場所を、走査デバイス（１１）経由で選択することができ、その結果、フォトニック集積回路（１２）内への照明光の目標とされるカップリングが可能とされる。【選択図】図１

Description

本願は、フォトニック集積回路（ＰＩＣ：ｐｈｏｔｏｎｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ）をテスト（試験、検査）するための装置、方法、及びサンプルホルダ（ｓａｍｐｌｅ ｈｏｌｄｅｒｓ）に関し、及び、そのようなテストのためのフォトニック集積回路セットアップに関する。

フォトニック集積回路において、電子集積回路（ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔｓ）の場合におけるやり方に類似するやり方において、多数のパッシブ（ｐａｓｓｉｖｅ）及び／又はアクティブ（ａｃｔｉｖｅ）な光学及び光電子工学構成部分（コンポーネント）が、複雑な光回路を形成するために例えば半導体ウェーハのような共通の基板上で集められる。この場合において、例えばフィルタやカプラ（ｃｏｕｐｌｅｒｓ）のような伝統的な光学構成部分を、よりコンパクトな統合された光学構成部分によって置換することができる。フォトニック集積回路のさまざまな構成部分が、フォトニック集積回路の表面近くの導波路（ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ）を経て互いに接続される。そのようなフォトニック集積回路は、例えば近年、インターネット上のデータトラフィックにおける大きな発展とともに、より面白くなった。これは、十分な帯域幅（ｂａｎｄｗｉｄｔｈ）を有し、効率よく動作する信号処理回路がここにおいて要求されるからである。遠距離通信（ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ）とデータ送信用途は別として、フォトニック集積回路は、センサテクノロジーのような他の用途のためにも、そしてライフサイエンスにおける用途のために興味深い。

そのようなフォトニック集積回路の製造プロセスは、従来の電子集積回路又は微小電気機械システム（ＭＥＭＳ：ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍｓ）の製造プロセスに似ている。しかしながら、これら従来のテクノロジーとは対照的に、フォトニック集積回路のために、製造プロセスの間に、又はその後に、そのような回路を効率よくチェックするために使用することができる少数のみのテスト方法が存在する。

フォトニック集積回路をテストするために、特にそこに設置される導波路構造をテストするために、フォトニック集積回路の導波路構造内に光をカップリングする（ｃｏｕｐｌｅ）こと、そしてフォトニック集積回路からの、特に導波路構造からの光を検出することが必要である。

それは、整列される、そしてテストされるべきフォトニック集積回路に関してそのように配置される、例えばグラスファイバ（ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒｓ）のような光ガイドファイバ（ｌｉｇｈｔ−ｇｕｉｄｉｎｇ ｆｉｂｅｒｓ）に対するこの目的のための従来の実施である。これは、１μｍ未満の範囲における高精度を必要とするので、比較的長時間がこのために要求され、それはテストをすることを非常に時間を費やすものとする。したがって、そのようなテストをすることは、高い数について制限された程度までにのみ適当であるか、または、そのような数に対して時間及びコストがかかる（ｔｉｍｅ− ａｎｄ ｃｏｓｔ−ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ）。これは、各テストの前に、そして各回路のために別個に位置決め（ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ）を実行しなければならないからである。

これらの理由から、フォトニック集積回路の現代のテストは、主には仕上げられた（ｆｉｎｉｓｈｅｄ）構成部分の機能的なチェック及びトポロジカル（ｔｏｐｏｌｏｇｉｃａｌ）な分析に制限されている。

したがって、そのようなフォトニック集積回路をテストするための改善された可能性を提供することが目的である。

請求項１において請求されるようなフォトニック集積回路をテストするための装置、請求項１２において請求されるようなサンプルホルダ、請求項１４において請求されるようなフォトニック集積回路、そして請求項１５において請求されるような方法が与えられる。引用形式の請求項は、さらなる実施形態を定める。

第１の側面によれば、フォトニック集積回路のテストをするための装置が与えられ、それは、
照明光ビームを生成するための光源と、
照明光ビームをフォトニック集積回路上に導く（ｓｔｅｅｒ）ための照明経路（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ ｐａｔｈ）であって、照明場所を選択するための走査デバイス（ｓｃａｎｎｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）を含む照明経路と、
フォトニック集積回路から来る検出光（特に、カップルアウトされる（ｃｏｕｐｌｅｄ ｏｕｔ）、反射される、及び／又は散乱される）を照明光ビームに対する反応（すなわち、フォトニック集積回路から来る検出光）として検出するための検出経路を有する検出デバイスと
を含む。

ここにおける単語「光」は、可視範囲内の光と、例えば赤外光のような、その外側の光との両方を含む。「検出光」は、照明に対する反応としてフォトニック集積回路から来る、検出されるべき光に言及する。

ここにおいて一般的に走査デバイスは、これを用いて、表面、この場合においてはフォトニック集積回路又はそのまわりのエリアが光ビームを用いて走査可能であるか、又は、目標とされる（ｔａｒｇｅｔｅｄ）正確性を有してフォトニック集積回路の導波路の入力カップリング構造（ｉｎｐｕｔ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）上で光ビームが位置決め可能であるようなデバイスである。そのような走査デバイスを与えることにより、グラスファイバの機械的な整列（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）は不要であり、そして、走査デバイスを用いて目標とされる正確性を有して入力カップリング（ｉｎｐｕｔ ｃｏｕｐｌｉｎｇ）をもたらすことができる。

装置は、更に、このやり方で照明角度をセットするために照明経路の瞳平面（ｐｕｐｉｌ ｐｌａｎｅ）において照明光ビームの位置を定めるための瞳選択デバイスを含むことができる。

この場合において瞳選択デバイスは、光ビームをフォトニック集積回路を照明するために用いられる光学ユニットの瞳の部分に制限する。これによって、照明の場所だけではなく、フォトニック集積回路上への入射角（入射角度）もセットすることが可能である。

瞳選択デバイスは、例えば第１の二軸調整可能（ｂｉａｘｉａｌｌｙ ａｄｊｕｓｔａｂｌｅ）ミラーと第２の二軸調整可能ミラー、単軸のミラーの２ペア、例えば検流計のドライブ（ｇａｌｖａｎｏｍｅｔｒｉｃ ｄｒｉｖｅ）を有するミラー（ｇａｌｖｏ ｍｉｒｒｏｒとしても言及される）、音響光学モジュレータ（ａｃｏｕｓｔｏ−ｏｐｔｉｃ ｍｏｄｕｌａｔｏｒｓ）及び／又は音響光学ディフレクタ（ａｃｏｕｓｔｏ−ｏｐｔｉｃ ｄｅｆｌｅｃｔｏｒｓ）等の、第１の調整可能ミラーデバイスと第２の調整可能ミラーデバイスを含むことができる。ここにおいて一般的に、調整可能ミラーデバイスは、例えば光のディフレクションの角度が調整可能であるような光のディフレクションにより光をそらす（ｄｅｆｌｅｃｔ：ディフレクトする）デバイスである。

追加的に又は代替的に、瞳選択デバイスは空間光モジュレータ（ｓｐａｔｉａｌ ｌｉｇｈｔ ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）を含むことができる。

空間光モジュレータは少なくとも２つの照明光ビームを生成するようにセットアップされることができる。したがって、フォトニック集積回路の異なるサイト（ｓｉｔｅ）における同時の入力カップリングが可能である。

検出デバイスは、２Ｄ検出器、すなわち、それを用いてフォトニック集積回路によりエリア的に（ａｒｅａｌｌｙ）、そして特に空間分解的な様式（ｓｐａｔｉａｌｌｙ ｒｅｓｏｌｖｅｄ ｆａｓｈｉｏｎ）で光が検出されることができる検出器を含むことができる。

２Ｄ検出器は、例えばＣＣＤセンサ又はＣＭＯＳセンサのようなイメージセンサを含むことができる。

追加的に又は代替的に、検出デバイスはポイント検出器（ｐｏｉｎｔ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を含むことができる。

検出デバイスはまた、時間ドメイン（ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ）において動作する光学反射率計及び／又は分光計を含むことができる。

検出光に対する検出経路（ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｐａｔｈ）は走査デバイスを含むことができる。この場合、検出光は照明場所において検出されることができる。

検出光に対する検出経路は、しかしながら、また更なる走査デバイスを含む。この場合、検出光は、照明場所から独立にセットすることが可能な場所において検出されることができる。

第２の側面に従って、上述のとおりの装置のためのサンプルホルダが与えられ、ここにおいてサンプルホルダは、フォトニック集積回路のためのレセプタクル（ｒｅｃｅｐｔａｃｌｅ）と、レセプタクルのまわりに配置されて、光ビームを装置へと又は装置からディフレクトするためのビームディフレクションデバイス（ｂｅａｍ ｄｅｆｌｅｃｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅ）を含む。そのようなサンプルホルダは、特に横に（ｌａｔｅｒａｌｌｙ）、フォトニック集積回路内へと、またはそれから外へと、光をカップリングするために用いられることができる。この文脈における「まわりに」は、ビームディフレクションデバイスが、フォトニック集積回路がレセプタクル内に配置されるときに、ビームディフレクションデバイスが集積回路の横に（ｌａｔｅｒａｌｌｙ）配置されて後者を完全に又は部分的に囲むよう、レセプタクルの側面に（ａｔ ｓｉｄｅｓ）配置されることを意味する。

ビームディフレクションデバイスは、プリズム及び／又はミラーを含むことができる。

さらなる側面に従って、上述のとおりの装置とともに用いるためのフォトニック集積回路が与えられ、ここにおいてフォトニック集積回路は、少なくとも１つの導波路平面（ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｐｌａｎｅ）と、導波路平面に関して平行なフォトニック集積回路の表面に配置される少なくとも１つのカップリング格子（ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｇｒａｔｉｎｇ）とを含む。カップリング格子は、装置からの照明光ビームを導波路平面内へとカップリングするために、そして検出光をカップルアウトする（ｃｏｕｐｌｅ ｏｕｔ）ために用いられることができる。

さらなる側面に従って、フォトニック集積回路をテストするための方法が与えられ、その方法は、
走査デバイスを用いてフォトニック集積回路を照明するための照明光ビームの照明場所を選択することと、
フォトニック集積回路から来る検出光を検出することと
を含む。

そのような方法は、早急に、そして費用効率的にフォトニック集積回路を検査するために用いられることができる。

その方法はさらに、照明光ビームに対する照明経路の瞳平面内で照明光ビームの位置をセットすることにより光ビームの照明角度を選択することを含むことができる

その方法はさらに、検出光に対する検出場所を選択することを含むことができる。

発明は、例として役立つ実施形態に基づき、以下において、より詳細に説明される。図面において：

図１は例として役立つ一実施形態に従う装置のブロック線図を示す。 図２−図５は、さまざまな例として役立つ実施形態に従う装置に対する照明経路を示す。 図２−図５は、さまざまな例として役立つ実施形態に従う装置に対する照明経路を示す。 図２−図５は、さまざまな例として役立つ実施形態に従う装置に対する照明経路を示す。 図２−図５は、さまざまな例として役立つ実施形態に従う装置に対する照明経路を示す。 図６−図９は、異なる検出経路を有するさまざまな例として役立つ実施形態に従う装置を示す。 図６−図９は、異なる検出経路を有するさまざまな例として役立つ実施形態に従う装置を示す。 図６−図９は、異なる検出経路を有するさまざまな例として役立つ実施形態に従う装置を示す。 図６−図９は、異なる検出経路を有するさまざまな例として役立つ実施形態に従う装置を示す。 図６−図９は、異なる検出経路を有するさまざまな例として役立つ実施形態に従う装置を示す。 図１０と図１１は、さまざまな例として役立つ実施形態に従うサンプルとサンプルホルダを示す。 図１０と図１１は、さまざまな例として役立つ実施形態に従うサンプルとサンプルホルダを示す。 図１０と図１１は、さまざまな例として役立つ実施形態に従うサンプルとサンプルホルダを示す。 図１０と図１１は、さまざまな例として役立つ実施形態に従うサンプルとサンプルホルダを示す。 図１２は例として役立つ一実施形態に従う方法を明らかにするためのフローチャートを示す。

発明は、さまざまな例として役立つ実施形態に基づき以下において詳細に説明されるであろう。これら例として役立つ実施形態は、説明的な目的に役立つのみであり、限定として解釈されるべきではないことに注意すべきである。また、光をフォトニック集積回路内にカップリングするための経路（照明経路）と、フォトニック集積回路から来る光を検出するための経路（検出経路）は、以下で説明される装置の異なる変形（ｖａｒｉａｎｔｓ）を参照して切り離して議論されるであろうことに注意すべきである。これらエキサイテーション（ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）及び検出経路は、実質的に希望どおりに組み合わせられることができる。

加えて、説明される光学構成部分に加えて他の光学構成部分が与えられることができる。例えば、光経路（照明又は検出経路）は、例えば、よりコンパクトな可能な構造を作るべく、１又は２以上のミラーによって実現される１又は２以上の角度を提示することができる。説明されるレンズは単に例として役立つに過ぎず、各々の光学要素の本質的な機能が維持される限り、レンズのグループ及び／又は、例えば回折性の要素のような他のビーム形成要素（ｂｅａｍ−ｓｈａｐｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔｓ）として実現されることもできる。

図１は、例として役立つ一実施形態に従う装置のブロック線図を示す。図１の装置は光ビーム１５（より簡単な呼称のために、光ビームの呼称がここにおいて用いられ、複数の部分的光ビーム及び／又はビーム束の可能性を含む。）を生成するための光源１０を含む。例として役立つ好ましい一実施形態において、光源１０はレーザ光源である。いくらかの例として役立つ実施形態において、光源１０は、偏光光（ｐｏｌａｒｉｚｅｄ ｌｉｇｈｔ）でフォトニック集積回路１２を照明するために、例えば偏光子（ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）を用いて偏光光を生成することができる。

図１の装置はさらに、それによってフォトニック集積回路１２上の光ビームの位置１４が変更されることができる走査デバイス１１を含む。この目的のために、走査デバイス１１は特に、１又は２以上の可動走査ミラー（ｍｏｖａｂｌｅ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｍｉｒｒｏｒｓ）及び／又は空間光モジュレータを有することができる。ここにおいて、先行技術において必須であるようなグラスファイバ又は他の光ガイドファイバ（ｌｉｇｈｔ−ｇｕｉｄｉｎｇ ｆｉｂｅｒｓ）の位置決めをすることなく位置１４を正確にセットすることは、可能な走査デバイス１１の使用である。

好ましくは、走査デバイス１１は、また、光ビーム１５がフォトニック集積回路１２上に入射する角度の可能なセッティングをなし、その結果、例えばフォトニック集積回路１２の導波路構造に対する適切な入力カップリング角度を選択することができる。以下においてより詳細に説明されるであろうとおり、これは特に、それを用いて光ビーム１５が走査デバイス１１の光学ユニットの瞳平面内で動かされるような瞳選択デバイスを用いて行うことができる。言い換えれば、例えば用いられる対物系（ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ）全体の瞳が利用されるわけではなく、その結果として、光ビーム１５の（すなわち、その部分的光ビームの）角度スペクトルと入射角が特定の制限内でセット可能である。このことは、後により詳しく説明されるであろう。

図１の装置はさらに、それを用いて、フォトニック集積回路１２から来る光、特に、フォトニック集積回路１２の導波路構造からの光を検出することができる検出デバイス１３を含む。この検出は、例えばカメラ又は別の２Ｄセンサを用いて、又は空間分解的な様式で、例えばさらなる走査デバイスを用いて、全体のフォトニック集積回路１２に対して同時にもたらすことができる。

光ビーム１５によってフォトニック集積回路１２を照明するために役立つ走査デバイス１１と光源１０とを有する光経路は、また、以下において照明経路として言及され、検出デバイス１３による検出のための光経路は、検出経路として言及されるであろう。照明経路と検出経路の実施のためのさまざまな例として役立つ実施形態が、図２−９を参照して説明されるであろう。ここにおいて照明経路に対する可能な実施は図２−５を参照して説明され、検出経路に対する可能な実施は図６−９を参照して説明されるであろう。反復を避けるために、図２−９において互いに対応する要素は同じ参照符号を持ち、１回を超えては説明されないであろう。一部分、記載される照明及び検出経路は、レーザ走査型顕微鏡検査（ＬＳＭ：ｌａｓｅｒ ｓｃａｎｎｉｎｇ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）から知られる原理を用い、それらを、フォトニック集積回路のテストへと移す。その理由から、図面において示されないが、レーザ走査型顕微鏡において伝統的に用いられる他の要素を、本発明の例として役立つ実施形態において用いることもできる。

図２は、例として役立つ実施形態に従うフォトニック集積回路２９をテストするための装置の照明経路を示す。図２における装置は、フォトニック集積回路２９を照明するのに役立ち、特にフォトニック集積回路２９の導波路カップリングされる照明光ビーム２１２を生成するためのレーザ２４を含む。レーザ２０はここにおいて、望まれる偏光を有する光を生成することができ、その端に対して、偏光子（図示されていない）又は偏光回転要素（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ｒｏｔａｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔｓ）を与えることもできる。

レーザ２０から発する光ビームは、開口絞り２１によってその開口（ａｐｅｒｔｕｒｅ）に関してセットされ（ｄｅｌｉｍｉｔｅｄ：限界を定められ）、そして、ミラー２３，２４を有するビームウォークデバイス（ｂｅａｍｗａｌｋ ｄｅｖｉｃｅ）２２へと進み、その機能はより詳しく以下で説明されるであろう。照明ビーム２１２はビームウォークデバイス２２から可動、特に傾斜可能である走査ミラー２５へと進み、その結果として、フォトニック集積回路２９上の、又はフォトニック集積回路２９における光ビーム２１２の位置をセットすることが可能である。開口２１の代わりに、例えば望遠鏡設備（ｔｅｌｅｓｃｏｐｅ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）と類似のビーム拡大／ビーム制限設備（ｂｅａｍ ｅｘｐａｎｓｉｏｎ／ｂｅａｍ ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）を与えることも可能である。走査ミラー２５を、例えばガルバニックミラー（ｇａｌｖａｎｉｃ ｍｉｒｒｏｒ）、１又は２以上のマイクロメカニカル（微小機械的）ミラー又は空間光モジュレータとして、異なる方法で実現することができる。一般に、可能な光ビーム２１２の制御可能なディフレクションをもたらすいかなる要素も、走査ミラー２５として用いることができる。

照明光ビーム２１２は走査ミラー２５から走査レンズ２６、チューブレンズ（ｔｕｂｅ ｌｅｎｓ）２７、及び対物レンズ２８を経てフォトニック集積回路２９上に結像され（ｉｍａｇｅｄ）、ここにおいて図２の例として役立つ実施形態におけるフォトニック集積回路２９はレンズ２６，２７及び２８によって形成される光学配列の焦点に配置される。この光学配列は単にレンズ配列の例であるとして理解されるべきであり、他のレンズ配列、例えばレーザ走査型顕微鏡において伝統的に用いられる他のレンズ配列を用いることができる。参照符号２１０は対物レンズ２８の「周辺光線（ｍａｒｇｉｎａｌ ｒａｙｓ）」を示す。

既に説明したとおり、走査ミラー２５経由で、照明光ビーム２１２の位置をフォトニック集積回路２９上にセットすることが可能である。今、説明されるであろうとおり、フォトニック集積回路２９上の光ビーム２１２の入射の角度を、ビームウォークデバイス２２経由でセットすることが追加的に可能である、

開口絞り２１経由での開口の制限のため、光ビーム２１２は瞳平面２１１の一部のみを満たし、ここにおいて走査ミラー２５は瞳平面内に配置される。ここでレンズ２６，２７は、対物レンズ２８の瞳平面を走査ミラー２５の場所へと、いわば「再配置（ｒｅｌｏｃａｔｅ）」するために役立つ。ビームウォークデバイス２２は、ミラー２３と２４とを含み、ここにおいて、図２の例として役立つ実施形態において、ミラー２３と２４とは、二軸傾斜可能（ｂｉａｘｉａｌｌｙ ｔｉｌｔａｂｌｅ）である。ミラー２３，２４の他の移動オプション又は傾斜オプションが、同様に実現可能である。ミラー２３及び／又は２４を動かすことにより、瞳平面２１１内で光ビーム２１２を移動させることができる。これは、フォトニック集積回路２９上の光ビーム２１２の入射角度を変更する。それゆえに、このやり方で、また、瞳平面の一部のみを利用することにより光ビーム１２のフォトニック集積回路上の入射角度を変えることが可能である。ここにおいて開口絞り２１は調節可能なものであってよい。このようにして、光ビーム２１２がフォトニック集積回路２９上に入射する角度範囲又は「角度スペクトル（ａｎｇｕｌａｒ ｓｐｅｃｔｒｕｍ）」を選択することが可能である。

走査ミラー２５を動かすことにより、ここにおいて特に光ビーム２１２にとって、フォトニック集積回路２９の入力カップリング場所、例えば入力カップリング格子に向けられることが可能である。

図３は、開口絞り２１とビームウォークデバイス２２を与えることに対する代案を示す。これら要素の代わりに、図３における例として役立つ実施形態において、空間光モジュレータ３１と共にミラー３０が与えられる。空間光モジュレータ（ＳＬＭ）３１は、例えば、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ： ｄｉｇｉｔａｌ ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ ｄｅｖｉｃｅ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：ｌｉｑｕｉｄ−ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）、又はＬＣｏＳ（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ ｓｉｌｉｃｏｎ）の形をとることができる。空間光モジュレータ３１を、レーザ２０によって出される光ビーム光ビーム２１２の一部を選択するために用いることができ、その結果、再び、瞳２１１の選択可能な部分のみが用いられ、照明角度がセット可能である。

いくらかの空間光モジュレータ、例えばＬＣＤ及びＬＣｏＳモジュレータは、追加的に、光ビームの位相をセットすることを可能とし、その結果としてビーム形成（ｂｅａｍ−ｓｈａｐｉｎｇ）における大きな自由、例えば多重ビーム配置（ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｂｅａｍ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓ）又はベッセルビーム（Ｂｅｓｓｅｌ ｂｅａｍｓ）を可能とし、それらはフォトニック集積回路のいくらかの試験及びテストにとって有益である。

図３の例として役立つ実施形態の変形が図４に描かれている。図４において、レンズ４０，４１は空間光モジュレータ３１と走査ミラー２５との間に配置されており、当該レンズ４０，４１は追加的なビーム形成を可能としている。後者は、照明経路内に配置することができる追加的な光学要素の例を構成する。

図５は、いくつかのポイントにおいてフォトニック集積回路２９を照明するための図３の例として役立つ実施形態の可能な使用を示す。ここにおいて、空間光モジュレータ３１は瞳２１１の異なるサイト（ｓｉｔｅｓ）における２つの照明光ビーム２１２Ａ，２１２Ｂを生成するために用いられ、それは結果として２つの異なる場所におけるフォトニック集積回路の照明という結果をもたらす。このようにして、光を平行に（ｉｎ ｐａｒａｌｌｅｌ）フォトニック集積回路２９内へと複数の場所においてカップリングすることができ、追加的なテストオプションが与えられる。２つの別個の照明光ビームの数は例にすぎず、空間光モジュレータ３１を経由して２つを超えるビームを生成できることに注意すべきである。

次に、図６−９（９Ａ及び９Ｂ）を参照して、発する検出光の照明に対する反応としてのフォトニック集積回路２９からの検出のためのさまざまなオプションが説明されるであろう。図２の照明経路は図６−９において照明経路の例として用いられる。しかしながら、他の例として役立つ実施形態において、図３−５の例として役立つ実施形態の１つの照明経路を用いることが同様に可能である。一般に、検出経路は照明経路のように角度と、ことによると偏光に関してそのような厳しいカップリング要求を満たすことを要求されない。

図６の例として役立つ実施形態において、２Ｄ検出器６２、すなわちイメージセンサ、例えばＣＣＤイメージセンサ又はＣＭＯＳイメージセンサのような表面検出器（ｓｕｒｆａｃｅ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）が、広視野（ｌａｒｇｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ； ｌａｒｇｅ ＦＯＶ）内における検出を実行するために用いられる。この目的のために、図６の例として役立つ実施形態において、照明経路からのフォトニック集積回路２９から来る検出光６３をカップリングするビームスプリッタ６０が与えられる。検出光６３は、そして、カメラレンズ６１経由で（それは今度は、例としてのみ役立ち、いくつかの構成部分から作られるカメラ対物系（ｃａｍｅｒａ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ）であってもよい）表面検出器６２上へと結像される。検出器６２はここにおいて、フォトニック集積回路２９又はその一部の表面を観測するために、レンズ２８と６１により形成される対物系の像平面内に配置される。ビームスプリッタ６１のサイズは、とりわけ、ここにおいて視野を決定する。表面検出器を用い、広視野を有するそのような検出は、特に、フォトニック集積回路上の異なる位置に置かれるフォトニック集積回路の試験される導波路の異なる出力カップリングポートが同時に観測されるときに、特に、それらが、照明光ビーム２１２がカップルイン（ｃｏｕｐｌｅｄ ｉｎ）される入力ポートから距離をおいて配置されている時に有益である。図６における検出は、用いられる波長に対して適切な表面検出器６２が与えられることをあらかじめ仮定することに注意すべきであり、それはいくらかの赤外線波長に対しては困難であるとわかることがある。図６の装置を用いたテスト測定は、特に品質測定（ｑｕａｌｉｔｙ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓ）に対して、例えばフォトニック集積回路２９における光学信号経路が正しく動作するかをチェックするために適切である。

さらなる可能性は、「デスキャンされた（ｄｅｓｃａｎｎｅｄ）」検出として知られるものであり、それにおいては、光がフォトニック集積回路２９から走査デバイスへと進む。検出は、それから、フォトダイオード、アバランシェフォトダイオード（ａｖａｌａｎｃｈｅ ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）、光電子増倍管のようなポイント検出器（ｐｏｉｎｔ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）、又は、時間ドメインにおいて動作する光学反射率計又は分光計のような別の測定システム経由で実行される。２つの可能性がここで与えられる。第１のアプローチにおいて、検出光は、照明光ビームがフォトニック集積回路上に入射する位置において検出され、この場合において、１つのみの走査デバイス、例えば走査ミラーが照明経路に対してと検出経路に対してとの両方に用いられる。第２のアプローチにおいて、場所は異なり、そしてそれゆえに、別個の走査デバイスがこの場合において用いられる。第１の場合は、図７及び８を参照して以下で説明され、一方で第２の場合は、図９Ａ及び９Ｂを参照して説明されるであろう。

図７の例として役立つ実施形態において、ビームウォークデバイス２２と開口絞り２１との間に配置されているのがビームスプリッタ７０であり、照明経路からのフォトニック集積回路２９から来る検出光６３をレンズ７１に対して結像（ｉｍａｇｅ）し、レンズ７１は検出光６３をピンホール７２上へと結像する。光ビームは、それから、ポイント検出器７３によって検出される。

図８の例として役立つ実施形態において、レンズ８１がレンズ７１、ピンホール７２及び検出器７３に取って代わり、そのレンズ８１は出力カップリングされた（ｏｕｔｐｕｔ ｃｏｕｐｌｅｄ）検出光６３を測定システム８０、例えば上記のように時間ドメインで動作する光学反射率計又は分光計の入り口上に結像する。

図７及び８のアプローチは、照明光ビーム２１２によって照明される入力ポートにおいて、又は照明光ビーム２１２がそこの中へとカップリングされるような導波路構造内で反射される又は散乱される光を分析することを可能とする。図７の検出器を用いて実質的に単純な強度検出が可能となる一方、測定システム８０のような測定システムは更なる情報、例えば、分光計の場合における光のスペクトル分布、又は、時間ドメインで動作する反射率計を経由して導波路構造内の伝播時間のような時間依存の現象の分析を与えることができる。これにより、導波路（例えばビームスプリッタ、カプラ及び、反射を引き起こす他の要素）の内部構造に関する、そして、フォトニック集積回路内の導波路構造の機能性に関する結果に至ることを可能とすることができる。

図９Ａ及び９Ｂは、フォトニック集積回路２９から来る光が、照明光ビーム２１２が向けられるフォトニック集積回路２９上の場所から異なる場所で検出されるような場合のための可能性を示す。これら異なる場所は、特に、図９Ａ及び９Ｂにおいて、追加的に図解された、フォトニック集積回路２９、対物レンズ２８及びそれらの間に位置する光ビームの部分の拡大された描写において明らかである。

図９Ａ及び９Ｂの例として役立つ実施形態において、ビームスプリッタ９０は対物レンズ２８とチューブレンズ２７との間に与えられ、そのビームスプリッタ９０は、照明経路から、フォトニック集積回路２９から来る光をカップリングする。光ビーム６２は更なるチューブレンズ９１及び走査レンズ９２を経て更なる走査ミラー９３又は他の走査デバイスへと誘導され、それ（それら）を経由して、フォトニック集積回路２９上の検出場所を変更することができる。走査ミラー９３は、例えば走査ミラー２５に対して既に説明された異なる可能性に従って設計されることができる。

図９Ａの例として役立つ実施形態において、光はそれから、更なる走査ミラー９３からレンズ７１とピンホール７２（既に説明された）との組み合わせを経て検出器７３（同様に説明される。）へと向けられる。図９Ｂの例として役立つ実施形態において、対照的に、図８の例として役立つ実施形態におけるように、図８を参照して既に説明されたとおり設計することが可能である測定システム８０とレンズ８１が与えられる。図９Ａ及び９Ｂの装置を用いて、それゆえ、自由に選択可能な入力および出力（走査ミラー２９及び更なる走査ミラー９３を経て選択可能）を有する、いかなる望まれる導波路経路をもテストすることが可能である。

テスト測定を実行するための上述の装置と共に用いることができるフォトニック集積回路のためのサンプルホルダ及びカップリング構造は、図１０及び１１を参照して以下に説明されるであろう。

図１０は、対物レンズ２８、照明ビーム経路２１２及び検出ビーム６３と共にフォトニック集積回路２９の横断的な図を示し、そして図１０Ｂは、フォトニック集積回路２９の平面図を示す。図１０Ａ及び１０Ｂの例におけるフォトニック集積回路２９は、フォトニック集積回路のさらなる光学構成部分（図示されない）にカップリングされる導波路構造１０２を含む。カップリング格子１００と出力カップリング格子１０１は、照明光ビーム２１２と検出ビーム６３とがそれぞれ、導波路構造１０２内へと、そして導波路構造１０２から、カップリングされることを可能とするために与えられる。さまざまな入力カップリング格子１００と、必要であるならば、またさまざまな出力カップリング格子１０１が、したがってテスト測定を可能とするために、スキャナデバイス（ｓｃａｎｎｅｒ ｄｅｖｉｃｅｓ）を与えることのおかげで、上述の装置を用いて正確に「目標とされる（ｔａｒｇｅｔｅｄ）」ことができる。カップリング格子１００，１０１は、フォトニック集積回路２９の表面に対して、ほとんど垂直な導波路１０２の平面内で（ｉｎ）及び当該平面から（ｏｕｔ ｏｆ）光をカップリングする。このタイプのカップリング格子は、ウェーハレベルにおいて（ウェーハのダイシング（ｄｉｃｉｎｇ）の前）及び区分後の両方での異なる構成部分に対してそれらを用いることができるという利点を有する。代わりの選択は、チップ端の近くの斜めの（ｂｅｖｅｌｅｄ）導波路からなるエッジカプラ（ｅｄｇｅ ｃｏｕｐｌｅｒｓ）である。しかしながら、これは、シンギュレーションされた（ｓｉｎｇｕｌａｔｅｄ）チップ（これらチップの外縁（ｐｅｒｉｐｈｅｒｉｅｓ）（端面（ｅｎｄ ｆａｃｅｔｓ））がアクセス可能な場合）及び既にダイシングされた（ｄｉｃｅｄ）ウェーハのために用いることができるのみである。

追加的に、チップの端面内へのカップリングはさらに難しい。図２−９に示されるフォトニック集積回路の方向づけ（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）の場合、それらは直接にはアクセス可能ではないからである。いくらかの例として役立つ実施形態において、フォトニック集積回路を「垂直に（ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒｌｙ）」、すなわち光学構造に面している外縁を有して配置することができ、ここでこの場合において、外縁の１つの側のみが一度にアクセス可能である。好ましい例として役立つ実施形態において、これに対する代わりの選択として、特定のサンプルホルダが与えられ、それは図１１Ａ及び１１Ｂを参照して説明されるであろう。ここで図１１Ａは、対物レンズ２８、照明ビーム経路２１２及び検出光６３と共にフォトニック集積回路２９、そしてサンプルホルダ１１１の横断的な図を示し、図１１Ｂは、対応する平面図を示す。図１１の例として役立つ実施形態において、サンプルホルダ１１１は光を図２−９のテスト装置から、およそ９０°だけディフレクトし、そしてそれを導波路構造１１０内へとカップリングするミラー又はプリズムのフレームを含む。そのミラーのフレームは、フォトニック集積回路２９のためのレセプタクルのまわりに配置されるビームディフレクションデバイスの例である。フォトニック集積回路２９は、この目的のために、ダイシング及び、ことによっては端面の磨きの後に、フレーム内に位置付けられ、その結果、光を導波路構造内で、そして導波路構造からカップリングすることができる。図１１Ｂの平面図において明らかなとおり、上記（すなわちプリズム又はミラー構造における）外縁上における走査デバイスを用いての出力カップリングのための場所１１３と入力カップリングのための場所１１２を、導波路構造１１０内へと光を選択的にカップリングし、既に議論したテストを実行するように、それを選択的に受けるために、それから選択することができる。

図１２は例として役立つ実施形態に従う方法を説明するためのフローチャートを示す。図１２における方法はステップの連続として描かれているが、これは限定であると解釈されるべきではない。描かれるステップは、部分的に、代わりに、同時に又は異なる連続中において（特にステップ１２０及び１２１）起こることができるからである。図１２の方法は図１−９の装置を参照して以下に説明されるであろうし、そして上記装置経由で実行する、又はそれから独立に用いることができる。装置に対して説明された変形及び変更、そして詳細もまた、図１２の方法に対して、それ相応に適用可能でもある。

ステップ１２０において、フォトニック集積回路上の照明光のためのカップリング場所が、走査デバイス、例えば図１における走査デバイス１１又は図２−９の走査ミラー２５を用いて選択される。追加的に、ステップ１２１において、例えば、図２のビームウォークデバイス２２又は図３の空間光モジュレータ３１に対して説明されたとおり、照明光ビームに対する瞳を選択することにより入力カップリング角度を選択することがオプションである。

方法は、それから、さらに、ステップ１２２において、フォトニック集積回路からの出される光（検出光）の検出を含み、ここにおいてこれは、図６−９の装置に対して同様に説明されたとおりエリア的に又は空間分解的な様式で行うことができる。

多くの異なる、説明された変形と例として役立つ実施形態を考慮して、それらが例としてのみ役立ち、限定であると解釈されるべきではないことが明らかである。

図２は、例として役立つ実施形態に従うフォトニック集積回路２９をテストするための装置の照明経路を示す。図２における装置は、フォトニック集積回路２９を照明するのに役立ち、特にフォトニック集積回路２９の導波路内にカップリングされる照明光ビーム２１２を生成するためのレーザ２４を含む。レーザ２０はここにおいて、望まれる偏光を有する光を生成することができ、その端に対して、偏光子（図示されていない）又は偏光回転要素（ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ−ｒｏｔａｔｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎｔｓ）を与えることもできる。

図３は、開口絞り２１とビームウォークデバイス２２を与えることに対する代案を示す。これら要素の代わりに、図３における例として役立つ実施形態において、空間光モジュレータ３１と共にミラー３０が与えられる。空間光モジュレータ（ＳＬＭ）３１は、例えば、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ： ｄｉｇｉｔａｌ ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ ｄｅｖｉｃｅ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：ｌｉｑｕｉｄ−ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）、又はＬＣｏＳ（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ ｓｉｌｉｃｏｎ）の形をとることができる。空間光モジュレータ３１を、光ビーム２１２としてレーザ２０によって出される光ビームの一部を選択するために用いることができ、その結果、再び、瞳２１１の選択可能な部分のみが用いられ、照明角度がセット可能である。

図１０Ａは、対物レンズ２８、照明ビーム経路２１２及び検出ビーム６３と共にフォトニック集積回路２９の横断的な図を示し、そして図１０Ｂは、フォトニック集積回路２９の平面図を示す。図１０Ａ及び１０Ｂの例におけるフォトニック集積回路２９は、フォトニック集積回路のさらなる光学構成部分（図示されない）にカップリングされる導波路構造１０２を含む。カップリング格子１００と出力カップリング格子１０１は、照明光ビーム２１２と検出ビーム６３とがそれぞれ、導波路構造１０２内へと、そして導波路構造１０２から、カップリングされることを可能とするために与えられる。さまざまな入力カップリング格子１００と、必要であるならば、またさまざまな出力カップリング格子１０１が、したがってテスト測定を可能とするために、スキャナデバイス（ｓｃａｎｎｅｒ ｄｅｖｉｃｅｓ）を与えることのおかげで、上述の装置を用いて正確に「目標とされる（ｔａｒｇｅｔｅｄ）」ことができる。カップリング格子１００，１０１は、フォトニック集積回路２９の表面に対して、ほとんど垂直な導波路１０２の平面内で（ｉｎ）及び当該平面から（ｏｕｔ ｏｆ）光をカップリングする。このタイプのカップリング格子は、ウェーハレベルにおいて（ウェーハのダイシング（ｄｉｃｉｎｇ）の前）及び区分後の両方での異なる構成部分に対してそれらを用いることができるという利点を有する。代わりの選択は、チップ端の近くの斜めの（ｂｅｖｅｌｅｄ）導波路からなるエッジカプラ（ｅｄｇｅ ｃｏｕｐｌｅｒｓ）である。しかしながら、これは、シンギュレーションされた（ｓｉｎｇｕｌａｔｅｄ）チップ（これらチップの外縁（ｐｅｒｉｐｈｅｒｉｅｓ）（端面（ｅｎｄ ｆａｃｅｔｓ））がアクセス可能な場合）及び既にダイシングされた（ｄｉｃｅｄ）ウェーハのために用いることができるのみである。

Claims (17)

1. フォトニック集積回路（１２）をテストするための装置であって、
   照明光ビーム（２１２）を生成するための光源（１０；２０）と、
   前記照明光ビームをフォトニック集積回路（２９）上に導くための照明経路であって、照明場所（１４）を選択するための走査デバイス（１１；２５）を含む照明経路と、
   前記フォトニック集積回路（１２）から来る光（６３）を照明光ビーム（２１２）に対する反応として検出するための検出経路を有する検出デバイス（１３）と
   を含む、装置。
2. 前記照明経路の瞳平面（２１１）における前記照明光ビーム（２１２）の位置を定めるための瞳選択デバイス（２２，３１）を更に含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記瞳選択デバイス（２２）が第１の調整可能ミラーデバイス（２３）と第２の調整可能ミラーデバイス（２４）とを含む、請求項２に記載の装置。
4. 前記瞳選択デバイス（２２，３１）が空間光モジュレータ（３１）を含む、請求項２又は３に記載の装置。
5. 前記空間光モジュレータ（３１）は少なくとも２つの照明光ビーム（２１２Ａ，２１２Ｂ）を生成するようにセットアップされる、請求項４に記載の装置。
6. 前記検出デバイスが２Ｄ検出器（６２）を含む、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記２Ｄ検出器（６２）はイメージセンサを含む、請求項６に記載の装置。
8. 前記検出デバイス（１３）はポイント検出器（７３）を含む、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記検出デバイス（１３）は時間ドメインで動作する光学反射率計及び／又は分光計（８０）を含む、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記検出経路は前記走査デバイスを含む、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記検出経路は更なる走査デバイス（９３）を含む、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の装置のためのサンプルホルダ（１１１）であって、前記フォトニック集積回路（２９）のためのレセプタクルと、該レセプタクルのまわりに配置された、該装置へ、又は該装置から光ビームをディフレクトするためのビームディフレクションデバイスとを含む、サンプルホルダ（１１１）。
13. 前記ビームディフレクションデバイスはプリズム又はミラーを含む、請求項１２に記載のサンプルホルダ（１１１）。
14. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の装置とともに用いるためのフォトニック集積回路（２９）であって、少なくとも１つの導波路平面と、該導波路平面に関して平行な該フォトニック集積回路（２９）の表面に配置される少なくとも１つのカップリング格子（１００，１０１）とを含む、フォトニック集積回路（２９）。
15. フォトニック集積回路をテストするための方法であって、
    走査デバイスを用いて前記フォトニック集積回路（２９）を照明するための照明光ビーム（２１２）の照明場所を選択することと、
    前記フォトニック集積回路から来る検出光を検出することと
    を含む方法。
16. 前記照明光ビーム（２１２）に対する照明経路の瞳平面（２１１）内で前記照明光ビーム（２１２）の位置をセットすることにより前記光ビームの入力カップリング角度を選択することを更に含む、請求項１５に記載の方法。
17. 前記検出光（６３）に対する検出場所を選択することを更に含む、請求項１５又は１６に記載の方法。

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