JP2607798B2 - 集積回路の電圧信号測定方法および測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、集積回路の試験診断装
置において、電気光学効果とレーザ光を利用して集積回
路の電圧信号を測定する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電界によって複屈折率が変化する電気光
学材料を集積回路の動作によって生じる電界中に置き、
この材料にレーザ光を入射すると、その複屈折率変化に
よりレーザ光の偏光が変化する。この偏光変化を受けた
レーザ光をポラライザを用いた偏光検出光学系に通す
と、レーザ光の偏光変化をレーザ光の強度変化に変換で
きる。このレーザ光の強度変化（以後、光強度変化とす
る）を測定することにより電気光学材料に結合した電
界、つまり測定点での電圧信号が測定できる。

【０００３】以上の集積回路の電圧信号測定技術を電気
光学サンプリングと呼んでいる。この電気光学サンプリ
ングはプローブと被測定回路の間隔（以後、離間距離と
する）によって電気光学材料と電界の結合量が異なるの
で、検出される光強度変化は離間距離に強く依存する。

【０００４】しかし、この離間距離を定めるためのプロ
ーブ位置決めに関する従来技術はなく、これまでは電圧
信号を測定するに十分なＳ／Ｎが得られるまでプローブ
を被測定回路に近づけるか、あるいは接触した状態で測
定していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の集積回路の
電圧信号測定法では、プローブの繰り返し位置決めに対
して離間距離にばらつきがあり測定の再現性が悪く、ま
た、電圧波形間の相対的な時間遅れや波形の立上り時
間、立下り時間などの時間情報は得られていたが、アナ
ログ回路測定に特に重要な波形の振幅や絶対電圧の測定
は行われていなかった。

【０００６】本発明は上述した従来技術の問題点を解消
して、測定の再現性を向上させ、波形の比較に必要な絶
対電圧や波形振幅の測定が可能となる集積回路の電圧信
号測定方法および測定装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による集積回路の
電圧信号測定装置の構成は、プローブと被測定回路の離
間距離を定めるために両者を微動機構により接触するま
で近づけ、その接触点を基準に両者を所望の距離だけ離
してプローブを位置決めする手段を備え、高精度に位置
決めするためにプローブと被測定回路とのわずかな接触
を高感度に検出する手段を備え、その接触時にプローブ
と被測定回路に与えるダメージを緩和する手段を備える
ことを特徴とするものである。

【０００８】また、本発明による集積回路の電圧信号測
定方法は、まず、被測定回路を動作させず、回路の入出
力あるいは電源用端子に既知の低周波の電圧信号を入力
して、その端子に接続された配線にプローブを接触した
状態で、プローブにレーザ光を照射して測定した光強度
変化と、同じ測定点でプローブを被測定回路から所望の
距離だけ離した状態でプローブにレーザ光を照射して測
定した光強度変化とを用い、通常の使用状態の高周波で
動作している被測定回路の任意の測定点で、プローブを
被測定回路から所望の距離だけ離した状態でプローブに
レーザ光を照射して測定した光強度変化からその測定点
での絶対電圧を求めることを特徴とするものである。

【０００９】また、本発明による集積回路の電圧信号測
定装置は、プローブに用いる電気光学材料は配線直上の
縦方向の電界を検出することを特徴とするものである。

【００１０】

【作用】プローブと被測定回路を微動機構により接触す
るまで近づけ。その接触点を基準に両者を所望の距離だ
け離して位置決めする。これによりプローブと被測定回
路の間隔を容易かつ高精度に定めることができる。

【００１１】さらに、以上のプローブと被測定回路を接
触させてから両者を離すという機構を利用して低周波信
号で光強度変化の離間距離依存性を測定することによ
り、通常の使用状態の高周波で動作している被測定回路
の任意の測定点で、かつ任意の離間距離で絶対電圧を求
めることができる。

【００１２】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１３】図１は本発明に係わる集積回路の電圧信号
測定装置の一般構成を示すものである。以下、この集積
回路の電圧信号測定装置の構成と、この装置を用いた電
圧信号測定方法を説明する。

【００１４】図１において、１は透明な材料の先端に電
気光学材料が固定されている電界測定用のプローブ、２
はプローブホルダ、３はプローブホルダ２を高精度に上
下微動できる第一上下微動機構、４は接続部、５は被測
定回路Ｘを高精度に上下微動できる第二上下微動機構、
８はレーザ光源、９はレーザ光検出装置、１０はミラ
ー、１２は接触検出部である。被測定回路Ｘは第二上下
微動機構５にセットされ、その上方に第一上下微動機構
３にセットしたプローブホルダ２を配置し、レーザ光源
８はレーザ光がプローブ１に入射し、プローブ１から反
射したレーザ光がミラー１０により光路を変えられレー
ザ光検出装置９に入るように配慮してある。

【００１５】プローブ１は、より詳細には電気光学材料
を透明な材料で固定し先端を集積回路測定用に針状に加
工したものである。プローブ１に用いる電気光学材料は
配線直上の縦方向の電界を検出するものであり、たとえ
ばＧａＡｓ、ＫＤ^* Ｐ、ＺｎＴｅ、ＣｄＴｅなどの結晶
や縦電界に感度を持つように生成した有機光学材料など
を用いる。

【００１６】第一および第二上下微動機構３，５にはエ
ピゾアクチュエータ、電磁コイル、ステッピングモータ
等を用いる。

【００１７】接続部４はプローブホルダ２を含むプロー
ブ１の実効重量を減らしプローブ接触時にプローブ１と
被測定回路Ｘへのダメージを緩和するもので、たとえば
天秤、バネ、磁石、空気圧などの機構を利用する。

【００１８】接触検出器１２はプローブ１と被測定回路
Ｘの接触によって生じるプローブ１あるいはプローブホ
ルダ２の変位を検出するもので、たとえば画像処理装
置、レーザ変位計、うず電源検出センサ、容量検出セン
サを用いる。

【００１９】レーザ光検出装置９はプローブ１内で偏光
変化を受けたレーザ光をポラライザにより光強度変化に
変換し、その光強度変化を測定するものである。

【００２０】レーザ光源８にはＹＡＧレーザ、ＹＬＦレ
ーザ、半導体レーザなどの短パルスが発生可能なレーザ
を用い、被測定電圧信号の帯域や電気光学材料の波長特
性からレーザ光源を選択する。

【００２１】本発明による集積回路の電圧信号測定方法
では、上記構成の測定装置を用いて、プローブ１と被測
定回路Ｘの離間距離を定めるために両者を第一および第
二微動機構３，５により接触するまで近づけ、その接触
点を基準に両者を所望の距離だけ離してプローブ１を高
精度に位置決めするためにプローブ１と被測定回路Ｘと
のわずかな接触を高感度に接触検出部１２で検出する。

【００２２】このような接触点を基準として用いる手順
によりプローブ１と被測定回路Ｘとを高精度に位置決め
することが出来る。。

【００２３】また、接続部４の機能によりプローブ接触
時にプローブ１と被測定回路Ｘに与えるダメージを緩和
することが出来る。

【００２４】また、本発明により集積回路の電圧信号測
定方法では、上記位置決め方法を利用して、まず、被測
定回路を動作させず、回路の入出力あるいは電源用端子
に既知の低周波の電圧信号を入力して、その端子に接続
された配線にプローブを接触した状態で、プローブにレ
ーザ光を照射して測定した光強度変化と、同じ測定点で
プローブを被測定回路から所望の距離だけ離した状態で
プローブにレーザ光を照射して測定した光強度変化とを
用いて、通常の使用状態の高周波で動作している被測定
回路の任意の測定点で、プローブを被測定回路から所望
の距離だけ離した状態でプローブにレーザ光を照射して
測定した光強度変化からその測定点での絶対電圧を求め
ることが可能となる。

【００２５】以下、図面に基づいて本発明のより具体的
な実施例を詳細に説明する。

【００２６】図２は本発明の第１実施例に係わる集積回
路の電圧信号測定装置である。この装置は重量が極めて
小さいプローブを用いた場合に特に適用している。以
下、この集積回路の電圧信号測定装置の構成と、この装
置を用いた電圧信号測定方法を説明する。

【００２７】図２において、１は透明な材料の先端に電
気光学材料が固定されている電界測定用のプローブ、２
はプローブホルダ、３はプローブホルダ２を高精度に上
下微動できる第一上下微動機構、５は被測定回路Ｘを高
精度に上下微動できる第二上下微動機構、６はカメラ、
７は画像処理装置、８はレーザ光源、９はレーザ光検出
装置、１０はミラー、１１はダイクロイックミラーであ
る。被測定回路Ｘは第二上下微動機構にセットされ、そ
の上方に第一上下動機構３にセットしたプローブホルダ
２を配置し、プローブホルダ２に乗ったプローブ１を撮
影できるようにカメラ６を配置し、レーザ光源８はレー
ザ光がプローブに入射し、プローブ１から反射したレー
ザ光がミラー１０により光路を変えられレーザ光検出装
置９に入るように配置してある。

【００２８】プローブ１は電気光学材料を透明な材料で
固定し先端を集積回路測定用に針状に加工したものであ
り、上部に鍔１４を形成してある。

【００２９】プローブホルダ２は、図３に示すようにプ
ローブ１の先端（下部）が被測定回路Ｘに接触して上方
向に力を受けた場合にプローブ１が容易に動ける状態に
あるようにプローブ１を支えるものである。本実施例で
はプローブホルダ２には、プローブ１が鍔１Ａでひっか
かる程度にゆるく貫通できる孔２Ａを形成し、この孔２
Ａにプローブ１を挿入してある。

【００３０】このようにプローブ１を上方向の力で容易
に動くことができるようにプローブホルダ２に乗せる構
造には、下記（１）〜（３）の利点がある。

【００３１】（１）０．１ｇ〜０．３ｇ程度の重量のプ
ローブ１を製作することは可能であり、このような極め
て軽量のプローブ１を用いれば、プローブ１が被測定回
路Ｘに接触しても両者に与えるダメージはほとんどな
い。

【００３２】（２）わずかな接触に対してプローブ１が
変位しやすいため、高感度に接触を検出することができ
る。

【００３３】（３）接触点を高感度に検出できれば、接
触時のプローブ１のずれは極めてわずかであるため無視
でき、繰り返しプローブ位置決めに対して測定の再現性
が保たれる。

【００３４】カメラ６と画像処理装置７は接触点を検出
するために用いるものである。すなわち、プローブ１を
カメラで観察し、接触前後のプローブの観察像のわずか
なずれをダイクロイックミラー１１を介して画像処理装
置７で検出することにより接触点を求める。

【００３５】次に図４、図５、図６、図７、図８を参照
して第１実施例の装置を用いた本発明の集積回路の電圧
信号測定方法を説明する。

【００３６】この電圧信号測定方法は配線直上の縦電界
に感度を持つ電気光学材料を用いる電気光学サンプリン
グの次の性質を利用するものである。

【００３７】（１）プローブ１と配線が接触した状態で
測定する光強度変化は配線幅などの形状によらず一定で
あり、絶対電圧を測定することに相当する。

【００３８】（２）光強度変化はプローブ１と被測定回
路Ｘの離間距離に強く依存し、離間距離の増大により単
純に減少する。

【００３９】（３）プローブ１と被測定回路Ｘの離間距
離を一定とするならば、光強度変化と被測定電圧は比例
関係にある。

【００４０】はじめに以下の理由より、図４のＳ１の状
況において低周波信号を用いて被測定回路の信号の入出
力端子あるいは電源用端子に接続された配線上で光強度
変化を測定する。

【００４１】（１）低周波信号ならば、入出力または電
源端子に印加した時、その端子に接続されている配線上
で振幅は変わらないので、その配線上のどの点で測定し
てもよい。

【００４２】（２）ここで用いる低周波信号から、回路
が動作している時の高周波信号まで、周波数特性がフラ
ットな電気光学材料を用いるので、低周波信号の測定結
果を高周波の測定結果に適用できる。

【００４３】（３）低周波信号ならば発熱がないのでプ
ローブ１を配線に接触させても問題はない。また、低周
波信号ならば接触による擾乱の問題もない。

【００４４】（４）外部から既知の電圧信号を直接印加
できるのは入出力、電源端子に接続されている配線上の
測定点のみである。

【００４５】低周波信号測定において、まず被測定回路
Ｘの信号の入出力端子あるいは電源用端子に接続された
配線に対してプローブ１を以下の手順で接触させさる。

【００４６】まずプローブ１を測定すべき配線の上方に
配置し、第一上下微動機構３は固定しておき、被測定回
路Ｘのみ第二上下微動機構５により徐々に上昇させる。
すると図３に示すように、ある位置でプローブ１と被測
定回路Ｘとが接触し、プローブ１が変位する。このわず
かな変位をカメラ６を介して画像処理装置７によって検
出し、この時点で第二上下微動機構５を停止させる。

【００４７】次に被測定回路Ｘは動作させず、接触した
配線に端子から既知の低周波信号（電圧Ｖ₀ ）を印加す
る。そしてプローブ１にレーザ光を照射してレーザ光の
光強度変化ΔＩ₀ （図５の状態Ａ）を得る。プローブ１
には配線直上の縦電界のみに感度を持つ電気光学材料を
用いているので、ここで得られたデータは配線の絶対電
圧に相当する。

【００４８】また、この接触した状態の測定データは配
線幅などのパタンに依存しないので集積回路回路内の端
子や接触用の別のパタン、あるは回路内に接触させて測
定する場所がなければ、図４のＳ３の状況において別の
チップ上のパタンＹで測定してもよい。

【００４９】次に同じ測定点でプローブ１と被測定回路
Ｘが接触した上記状態から、第二上下微動機構５により
被測定回路Ｘを下降させて、接触点を基準にプローブ１
と被測定回路Ｘとを所望の距離ｈ₁ 、ｈ₂ だけ離し、プ
ローブ１にレーサー光を照射してレーザ光の光強度変化
ΔＩ₁ 、ΔＩ₂ （図５の状態Ｂおよび状態Ｃ）を得る。

【００５０】図６に示すように光強度変化は離間距離ｈ
が大きくなるとともに単調に減少することから、簡単な
関数、たとえば二次関数で近似できる。そこで実際の集
積回路の測定においては離間距離ｈを変えて何点かデー
タをとり、図７のように二次関数でフィッティングして
おけば、任意の離間距離ｈに対する光強度変化を知るこ
とができる。

【００５１】また、図６からもわかるように、一般にｈ
＝０近傍での変化は極めて急激となるためｈ≠０の値か
らｈ＝０の値を推定するのは困難であり、推定したとし
ても精度が悪くなる。逆にｈ＝０での値がわかれば、ｈ
≠０でのデータ数はあまり必要ないのでフィッティング
の精度を向上させるためにｈ＝０の測定は不可欠であ
る。

【００５２】次に図４のＳ２の状況において通常の使用
状態の高周波で動作している被測定回路Ｘの回路部Ｘ_c
内の任意の測定点で光強度変化を測定する。ここで高周
波で動作している回路にプローブ１を接触したまま光強
度変化を測定すると、回路からの発熱のプローブ１への
影響や容量的な回路への擾乱（負荷）の影響があるた
め、ある一定の距離だけプローブ１を離して測定しなけ
ればならない。

【００５３】そこで、まず、感度、擾乱、熱的効果の相
反する条件の中から、測定者が最も適当とする離間距離
ｈｍを決定する。次に、図７の光強度の離間距離依存性
から離間距離がｈｍの場合の基準電圧Ｖ₀ に対応する光
強度変化ΔＩ₃ を求める。

【００５４】ここで、光強度変化は離間距離が一定なら
ば被測定電圧に比例するので、電圧Ｖと光強度変化ΔＩ
の関係は図８に示す直線として求められる。最後にこの
図８をもとに高周波で動作する回路の絶対電圧を求め
る。

【００５５】測定においては測定点（接触点）の上方に
プローブ１を配置し、第一上下微動機構３は固定してお
き、被測定回路Ｘのみ第二上下微動機構５により徐々に
上昇させる。すると図３に示すように、ある位置でプロ
ーブ１と被測定回路Ｘとが接触し、プローブ１が変化す
る。

【００５６】この変位の開始をカメラ６からの観察像の
わずかな変化から画像処理装置７が検出すると、この時
点で第二上下微動機構５を停止させる。

【００５７】この接触状態から、第二上下微動機構５に
より被測定回路Ｘを下降させて、接触点を基準にプロー
ブ１と被測定回路４とを所望の離間距離ｈｍだけ離し、
プローブ１にレーザ光を照射してレーザ光の光強度変化
ΔＩｍ（図５の状態Ｄ）測定する。

【００５８】その結果、図８に示される電圧Ｖと光強度
変化ΔＩの関係からΔＩｍに対応する電圧Ｖが求まる。
これが高周波で動作する被測定回路の測定点で絶対電圧
となる。

【００５９】尚、上記説明では第二上下微動機構５のみ
を用いて離間距離を定めていたが、下記（１）〜（３）
のようにしても良い。

【００６０】（１）まず、第二上下微動機構５を固定
し、第一上下微動機構３によりプローブ１を徐々に下降
させ、プローブ１の変位からプローブ１と被測定回路Ｘ
との接触を検出した時点で第一上下微動機構３を停止さ
せる。次に所望の間隔まで第一上下微動機構３によりプ
ローブ１を上昇させて、プローブ１と被測定回路Ｘとの
間隔を決め、プローブ位置決めを行う。

【００６１】（２）まず、第一上下微動機構３を固定
し、第二上下微動機構５により被測定回路Ｘを徐々に上
昇させ、プローブ１の変位からプローブ１と被測定回路
Ｘとの接触を検出した時点で第二上下微動機構５を停止
させる。次に所望の間隔まで第一上下微動機構３により
プローブ１を上昇させて、プローブ１と被測定回路Ｘと
の間隔を決め、プローブ位置決めを行う。

【００６２】（３）まず、第二上下微動機構５を固定
し、第一上下微動機構３によりプローブ１を徐々に下降
させ、プローブ１の変位からプローブ１と被測定回路Ｘ
との接触を検出した時点で第一上下微動機構３を停止さ
せる。次に所望の間隔まで第二上下微動機構５により被
測定回路Ｘを下降させて、プローブ１と被測定回路Ｘと
の間隔を決め、プローブ位置決めを行う。

【００６３】図９は本発明の第２実施例に係わる集積回
路の電圧信号測定装置である。この装置は実効的にプロ
ーブの重量が小さくなる機構でプローブを保持するよう
にしたものであり、軽いプローブだけでなく、数グラム
以上の重いプローブを位置決めする場合に特に有用であ
る。以下、この集積回路の電圧信号測定装置の構成と、
この装置を用いた電圧信号測定方法を説明する。

【００６４】図９において、１は透明な材料の先端に電
気光学材料が固定さている電界測定用のプローブ、２´
はプローブホルダ、３´は天秤機構１３を高精度に上下
微動できる第一上下微動機構、５は被測定回路Ｘを高精
度に上下微動できる第二上下微動機構５、８はレーザ光
源、９はレーザ光検出装置、１０はミラー、１３はＦを
支点とする天秤機構、１４はバランサ、１５は天秤機構
１３のＥ点の位置変化を高感度に検出する変位計であ
る。変位計１５としては、たとえばレーザ光の反射を利
用した市販の光学式変位計を用いることができる。

【００６５】被測定回路Ｘは第二上下微動機構５にセッ
トされ、その上方に天秤機構１３にセットしたプローブ
ホルダ２´を配置してある。

【００６６】本実施例のプローブホルダ２´は、前述の
第１の実施例とは異なり、プローブ１を固定して保持す
るものである。その代りに、プローブホルダ２´は支点
Ｆを挟んでバランサ１４とは反対側で天秤機構１３に接
続してある。バランサ１４は位置が移動できよるように
天秤機構１３に接続してある。天秤機構１３はプローブ
１側への傾を制限するストッパ１６を備える。

【００６７】このように、天秤機構１３とバランサ１４
を用いてプローブ１を保持することにより、下記（１）
〜（３）の利点がある。

【００６８】（１）バランサ１４の位置を調節すること
により任意のプローブ実効重量が得られるから、第１実
施例に関して説明した０．１〜０．３グラム程度の軽量
プローブだけでなく、数グラム以上の重いプローブの場
合でも、接触によるプローブ１や被測定回路Ｘへのダメ
ージが無視できるまでプローブ実効重量を小さくするこ
とができる。

【００６９】（２）また、プローブ実効重量が小さくな
ることにより、わずかな接触に対しても、天秤機構１３
の支点Ｆを中心にプローブ１が高感度に回転変位する。

【００７０】（３）更に、支点Ｆからプローブ１の先端
までの長さにＬ₂ に対して、支点Ｆから観測点Ｅまでの
長さＬ₁ を長くすれば、接触によるプローブ１の微小な
変位を増加して観測点Ｅの大きな変位にできるので、接
触点検出の高感度化が実現する。

【００７１】次に、図４、図５、図６、図７、図８を参
照して第２実施例の装置を用いた本発明の集積回路の電
圧信号測定方法を説明する。

【００７２】はじめに図４のＳ１の状況において被測定
回路の信号の入出力端子あるいは電源用端子に接続され
た配線上で低周波信号を用いて光強度変化を測定する。

【００７３】低周波信号測定において、まず被測定回路
Ｘの信号の入出力端子あるいは電源用端子に接続された
配線に対してプローブ１を以下の手順で接触させる。

【００７４】プローブ１を測定すべき配線の上方に配置
し、第一上下微動機構３´は固定しておき、被測定回路
４Ｘのみ第二上下微動機構５により徐々に上昇させる。
すると図１０に示すように、ある位置でプローブ１と被
測定回路Ｘとが接触し、天秤機構１３が水平状態から傾
斜状態になる。すなわち、接触によりプローブ１が変位
し、その変位が天秤機構１３により観測点Ｅの変位とな
る。この観測点Ｅの変位を高感度な変位計１５で検出
し、その時点で第二上下微動機構５を停止させる。 こ
のとき被測定回路Ｘは動作せず、接触した配線に端子か
ら既知の低周波信号（電圧Ｖ₀ ）を印加する。そしてプ
ローブ１にレーザ光を照射してレーザ光の光強度変化Δ
Ｉ₀ （図５の状態Ａ）を測定する。

【００７５】次に、第１実施例と同様に、同じ測定点で
プローブ１と被測定回路Ｘが接触した上記状態から、第
二上下微動機構５により被測定回路Ｘを下降させて、接
触点を基準にプローブ１と被測定回路Ｘとを所望の距離
ｈ1 ，ｈ2 だけ離し、プローブ１にレーザ光を照射して
レーザ光の光強度変化ΔＩ₁ 、Δ₂ （図５の状態Ｂおよ
びＣ）を測定する。

【００７６】以上の測定結果から光強度変化の離間距離
依存性を求め、図７のように二次関数でフィッティング
しておく。

【００７７】次に、図４のＳ２の状況において通常の使
用状態の高周波で動作している被測定回路Ｘの回路部Ｘ
_c 内の任意の測定点で光強度変化を測定する。

【００７８】第１実施例と同様に適当な離間距離ｈｍを
決定し、図７の光強度の離間距離依存性から離間距離が
ｈｍの場合の基準電圧Ｖ₀ に対応する光強度変化ΔＩ₃
を求め、図８に示す電圧Ｖと光強度変化ΔＩの関係を求
める。

【００７９】測定においては測定点（接触点）の上方に
プローブを配置し、第一上下微動機構３´は固定してお
き、被測定回路Ｘのみ第二上下微動機構５により徐々に
上昇させる。すると図１０に示すように、ある位置でプ
ローブ１と被測定回路Ｘとが接触し、天秤機構１３が水
平状態から傾斜状態になる。すなわち、接触によりプロ
ーブ１が変位し、その変位が天秤機構１３により観測点
Ｅの変位となる。

【００８０】この観測点Ｅの変位開始を高感度な変位計
１５で検出し、その時点で第二上下微動機構５を停止さ
せる。

【００８１】この接触状態から、第二上下微動機構５に
より被測定回路Ｘを下降させて、接触点を基準にしプロ
ーブ１と被測定回路Ｘとを離間距離ｈｍだけ離し、プロ
ーブ１にレーザ光を照射してレーザ光の光強度変化ΔＩ
ｍ（図５の状態Ｄ）を測定する。

【００８２】その結果、図８に示される電圧Ｖと光強度
変化ΔＩの関係からΔＩｍに対応する電圧Ｖが求まる。

【００８３】尚、上記説明では第二上下微動機構５のみ
を用いて離間距離を定めていたが、下記（１）〜（３）
のようにしても良い。

【００８４】（１）まず、第二上下微動機構５を固定
し、第一上下微動機構３´によりプローブ１を徐々に下
降させ、プローブ１の変位からプローブ１と被測定回路
Ｘとの接触を検出した時点で第一上下微動機構３´を停
止させる。次に所望の間隔まで第一上下微動機構３´に
よりプローブ１を上昇させて、プローブ１と被測定回路
Ｘとの間隔を決め、プローブ位置決めを行う。

【００８５】（２）まず、第一上下微動機構３´を固定
し、第二上下微動機構５により被測定回路Ｘを徐々に上
昇させ、プローブ１の変位からプローブ１と被測定回路
Ｘとの接触を検出した時点で第二上下微動機構５を停止
さされる。次に所望の間隔まで第一上下微動機構３´に
よりプローブ１を上昇させて、プローブ１と被測定回路
Ｘとの間隔を決め、プローブ位置決めを行う。

【００８６】（３）まず、第二上下微動機構５を固定
し、第一上下微動機構３´によりプローブ１を徐々に下
降させ、プローブ１の変位からプローブ１と被測定回路
Ｘとの接触を検出した時点で第一上下微動機構３´を停
止させる。次に所望の間隔まで第二上下微動機構５によ
り被測定回路Ｘを下降させて、プローブ１と被測定回路
Ｘとの間隔を決め、プローブ位置決めを行う。

【００８７】図１１、図１２、図１３、図１４に、本発
明の電圧信号測定装置の第一上下微動機構、接続部、接
触検出部に関する他の実施例を示す。

【００８８】図１１の構成では、第一上下微動機構はプ
ローブホルダ２を支持しているフレーム２１上に配置さ
れたピエゾアクチュエータ２３によって実現されてい
る。又、接続部はプローブホルダ２とフレーム２１の間
に配置された磁石２４による斥力によって実現されてい
る。更に、接触検出部はプローブホルダ２とフレーム２
１の間に配置された渦電流変位センサ２２の渦電流の変
化の検知により実現されている。

【００８９】図１２の構成では、第一上下微動機構はプ
ローブホルダ２を支持しているフレーム２１上に配置さ
れたピエゾアクチュエータ２３によって実現されてい
る。又、接触部はプローブホルダ２に対して入射される
空気圧機構３４からの空気による揚力によって実現され
ている。更に、接触検知部はプローブホルダ２とフレー
ム２１の間に配置された容量変位センサ３２の容量の変
化の検知により実現されている。

【００９０】図１３の構成では、第一上下微動機構はプ
ローブホルダ２を支持しているフレーム２１上に配置さ
れた電磁コイル３３によって実現されている。又、接続
部はプローブホルダ２を支持している板バネ４４によっ
て実現されている。更に、接触検出部はプローブホルダ
２とフレーム２１の間に配置された電気接触センサ４２
の電気導通の有無の検知により実現されている。

【００９１】図１４の構成では、第一上下微動機構はプ
ローブホルダ２を支持しているフレーム２１上に配置さ
れたピエゾアクチュエータ２３によって実現されてい
る。又、接続部はプローブホルダ２とフレーム２１の間
に配置されたスプリング５４によって実現されている。
更に、接触検出部はプローブホルダ２とフレーム２１の
間に配置された渦電流変位センサ２２の渦電流の変化の
検知により実現されている。

【００９２】尚、上述の実施例では触れなかったが、被
測定回路Ｘ上の任意の測定点を設定する必要があるの
で、第一および第二上下微動機構３、５のほかに、前後
左右に移動機構を用いてプローブ１又は被測定回路Ｘを
前後左右に移動し、測定点を設定する。

【００９３】また、接触のための第一上下微動機構３の
下降動作あるいは第二上下微動機構５の上昇動作、これ
に続く画像処理装置７又は変位計１５による接触点の検
出および検出時の上下微動機構３または５の停止、接触
検出後の所望間隔までの第一上下微動機構３の上昇動作
あるいは第二上下微動機構５の下降動作、更にはプロー
ブ位置決め後の電圧信号測定、これら一連の動作を自動
的に行うに必要な制御機能を適宜な装置に持たせてもよ
い。

【００９４】また、本発明における絶対電圧の測定とは
普遍的な電圧基準を決定することを意味するのではなく
電圧校正を行うことを意味するものである。

【００９５】

【発明の効果】本発明によれば、回路に擾乱を与えず、
回路からの発熱のプローブへの影響なしに、集積回路の
任意の測定点で再現性よく絶対電圧が測定できる。その
結果アナログ回路で必要となる振幅の情報が得られ、同
一被測定回路内での波形比較、あるいは他の被測定回路
間での振幅の比較が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電圧信号測定装置の一般構成を示す
図。

【図２】本発明の第１実施例の電圧信号測定装置の構成
を示す図。

【図３】第１実施例の電圧信号測定装置におけるプロー
ブと被測定回路の接触時の状態を示す図。

【図４】本発明の電圧信号測定方法におけるプローブ配
置位置の状況を示す図。

【図５】本発明の電圧信号測定方法における測定状態の
推移を示す図。

【図６】電気光学サンプリングにおける光強度変化と離
間距離の関係を示す図。

【図７】本発明の電圧信号測定方法において求められる
低周波信号入力時の光強度変化と離間距離の関係を示
す。

【図８】本発明の電圧信号測定方法において求められる
高周波信号入力時の光強度変化と被測定回路の測定点の
絶対電圧の関係を示す図。

【図９】本発明の第２実施例の電圧信号測定装置の構成
を示す図。

【図１０】第２実施例の電圧信号測定装置におけるプロ
ーブと被測定回路の接触時の状態を示す図。

【図１１】本発明の電圧信号測定装置の要部の他の構成
例を示す図。

【図１２】本発明の電圧信号測定装置の要部の他の構成
例を示す図。

【図１３】本発明の電圧信号測定装置の要部の他の構成
例を示す図。

【図１４】本発明の電圧信号測定装置の要部の他の構成
例を示す図。

【符号の説明】

１ プローブ ２ プローブホルダ ３ 第一上下微動機構 ４ 接続部 ５ 第二上下微動機構 ６ カメラ ７ 画像処理装置 ８ レーザ光源 ９ レーザ光検出装置 １０ ミラー １１ ダイクロッイックミラー １２ 接触検出部 １３ 天秤機構 １４ バランサ １５ 変位計 １６ ストッパ ２１ フレーム ２２ 渦電流変位センサ ２３ ピエゾアクチュエータ ２４ 磁石 ３２ 容量変位センサ ３３ 電磁コイル ３４ 空気圧機構 ４２ 電気接触センサ ４４ 板バネ ５４ スプリング Ｘ 被測定回路

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電界によって複屈折率が変化する電気光
   学材料を透明な材料で固定したプローブを被測定回路に
   近づけ、レーザ光を該プローブに照射し、被測定回路の
   動作により発生する電界によって該レーザ光の偏光が変
   化し、偏光変化を受けた該レーザ光をポラライザによっ
   て光の強度変化に変換し、該強度変化を測定することに
   より被測定回路の電圧信号を測定する方法において、 （ａ）被測定回路の端子に接続され電圧信号が直接供給
   可能な配線上の測定点で既知の電圧の低周波信号を該端
   子に印加し、レーザ光をプローブに照射して光強度変化
   を測定し、 （ｂ）上記（ａ）で測定した光強度変化と、測定で用い
   たプローブと被測定回路との離間距離との関係を前記低
   周波信号の既知の電圧について求め、 （ｃ）上記（ｂ）で求めた関係に基づいて、光強度変化
   と絶対電圧との比例関係を所望の離間距離について求
   め、 （ｄ）被測定回路内の所望の測定点で、高周波信号を用
   いて所望の離間距離をおいてレーザ光をプローブに照射
   して光強度変化を測定し、 （ｅ）上記（ｄ）で測定した光強度変化と上記（ｃ）で
   求めた比例関係に基づいて所望の測定点の絶対電圧を求
   める、 ことを特徴とする集積回路の電圧信号測定方法。
2. 【請求項２】 前記（ａ）において、光強度変化の測定
   は、まずプローブと被測定回路を接触させて行い、その
   後所定の離間距離を設けてから更に行うことを特徴とす
   る請求項１記載の集積回路の電圧信号測定方法。
3. 【請求項３】 前記（ａ）および（ｄ）において、光強
   度変化の測定は、まずプローブと被測定回路を接触させ
   て接触点を検知し、次に検知された接触点を基準として
   プローブと被測定回路を必要な離間距離だけ離すことに
   より設定した所望の離間距離をおいて行うことを特徴と
   する請求項１記載の集積回路の電圧信号測定方法。
4. 【請求項４】 電界によって複屈折率が変化する電気光
   学材料を有するプローブと、 該プローブと被測定回路を相対的に移動させる手段と、 該プローブにレーザ光を照射するレーザ光源と、 該プローブから反射される被測定回路の電界によって偏
   光変化を受けたレーザ光から光強度変化を測定する手段
   と、 該プローブと被測定回路との接触点を検知する手段とを
   備え、 該プローブは該検知する手段が検知した接触点を基に該
   移動させる手段を用いて位置決めされ、該測定する手段
   は被測定回路の端子に既知の電圧の低周波信号が印加さ
   れた状態と高周波信号が印加された状態の両方で光強度
   変化を測定することにより被測定回路の電圧信号を測定
   するものであることを特徴とする集積回路の電圧信号測
   定装置。
5. 【請求項５】 前記プローブが被測定回路に接触した時
   の該プローブおよび被測定回路に対するダメージを緩和
   する手段として、該プローブが被測定回路に接触して上
   方向に力を受けた時に該プローブが自由に動ける状態に
   該プローブを支持するプローブホルダを更に備えたこと
   を特徴とする請求項４記載の集積回路の電圧信号測定装
   置。
6. 【請求項６】 前記プローブが被測定回路に接触した時
   の該プローブおよび被測定回路に対するダメージを緩和
   する手段として、該プローブの実効重量を軽減する手段
   を更に備えたことを特徴とする請求項４記載の集積回路
   の電圧信号測定装置。
7. 【請求項７】 前記移動させる手段は、前記プローブと
   被測定回路とを前記検知する手段が接触点を検知するま
   で近接させ、該検知する手段が検知した接触点を基に所
   望の量だけ該プローブと被測定回路とを離間させて該プ
   ローブを位置決めするものであることを特徴とする請求
   項４記載の集積回路の電圧信号測定装置。