JP2742143B2 - 電界測定用プローブの製造方法 - Google Patents

電界測定用プローブの製造方法

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JP2742143B2 JP3035887A JP3588791A JP2742143B2 JP 2742143 B2 JP2742143 B2 JP 2742143B2 JP 3035887 A JP3035887 A JP 3035887A JP 3588791 A JP3588791 A JP 3588791A JP 2742143 B2 JP2742143 B2 JP 2742143B2
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忠夫 永妻
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【従来の技術】集積回路の評価および試験を非接触で行
なう手段として、電界によって複屈折率が変わるという
性質を有する電気光学結晶を電界測定のためのプローブ
に用いる方法が知られている。すなわち、該結晶を被測
定回路の近傍(通常、数マイクロメートル程度の離間距
離)に配置し、被測定回路からの電界を電気光学結晶に
結合させ、該結晶にパルスレーザ光をサンプリング光と
して照射すると、電界の大きさに応じて、照射した光の
偏光状態が変化するという原理を利用するもので、電気
光学サンプリングと呼ばれている。電気光学サンプリン
グの詳しい情報は、例えば、アイ イー イー イー ジ
ャーナル オブ クォンタム エレクトロニクスIEEE
Journal of Quantum Elect
ronics、1988年2月、198−220頁、
K.J.Weingarten等による論文からも知る
ことができる。このためのプローブとして、従来、図3
に示すように、長さ5−10ミリメートル、一辺あるい
は直径、数ミリメートルの角柱あるいは円柱状の透明支
持体(材料は例えば石英)の一端に、表面に誘電体反射
膜を蒸着した電気光学結晶を貼り付け、先端側面を数十
マイクロメートル角のピラミッド状に研磨加工したもの
を用いている。これらの棒状のプローブは図4に示すよ
うな板バネや、図5に示すような円形あるいは角形のホ
ールの開いたプローブ支持用治具に固定し、該支持用治
具を上下微動させてプローブと被測定回路との離間距離
hを制御している。しかしながら、従来の構造のもので
は次に述べるような問題があり、その解決を要する課題
があった。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】図3に示した構造のプ
ローブおよび図4から図5に示した該プローブ支持の方
法においては、主として以下に述べるような大きな問題
点を有している。まず第1の問題点は、電気光学結晶を
有するプローブ先端の加工精度が出し難い構造となって
いることである。すなわち、従来の構造のプローブの製
作においては、先端側面を一面ずつ研磨していくために
各研磨工程での加工誤差(角度や寸法)が最終的に、先
端電気光学結晶面の形状、寸法ならびに位置のずれ(軸
ずれ)を生じる。特に、軸ずれは重要な問題であり、プ
ローブ先端面は、プローブへのレーザ光の入射やプロー
ブ自身の被測定回路への位置決めのために、図4あるい
は図5に示すように、対物レンズの中心に配置すること
が必要である。したがって、上記軸ずれを有したプロー
ブの場合、プローブ支持用治具に上下微動機構に加えて
軸ずれを調整するための微動機構を具備しなければなら
ず、プローブ支持機構の複雑化を招く。ところが、従来
のプローブ構造において、プローブ加工精度を数マイク
ロメートル内に抑えて軸ずれや寸法誤差の少ないものを
製作するためには、一般に高度のNC工作機械を要す
る。第2の問題点は、プローブ先端の電気光学結晶表面
と被測定回路との平行度をとるための支持が困難な構造
となっていることである。通常プローブは十分な測定感
度を得るために被測定回路基板表面に対して数マイクロ
メートル程度まで近づけて使用する。両者の平行度が悪
いと結晶端部を被測定回路に接触させ回路を破壊する危
険性がある。しかしながら、従来の棒状構造のプローブ
の場合、例えば図4に示すように、板バネをプローブ側
面で固定して保持したり、図5のように、支持用治具の
ホールにプローブを挿入し、プローブ側面とホール側面
とを固定するため、プローブに傾きを生じ易く、上記平
行度を得るのが極めて困難である。さらに、第3の問題
点として、従来の構造のプローブの製作においては、多
面の逐次研磨加工を行うため、多大な加工時間を要し、
大量生産に適しておらず経済化が困難であった。
【0003】本発明は電気光学サンプリングによる集積
回路の電界信号検出用のプローブにおいて、以上の問題
点を解決し、加工精度が得やすく、支持が容易で、且つ
加工が簡単なため量産化に適した構造のプローブを提供
することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、円盤状の基板部の一方の面の中央部に円
柱状の突起部を設けてなる透明支持体の前記突起部の先
端に電気光学結晶を貼り付け、前記電気光学結晶の表面
が円形の微小領域となるように、前記突起部の先端と前
記電気光学結晶とを円錐状に側面加工することを特徴と
する電界測定用プローブの製造方法を提供する。
【0005】
【作用】プローブ先端部が円錐状になっているため、例
えば切削加工による側面の一体加工成形を可能にし、そ
の結果、従来の逐次研磨加工に比べて加工時間が低減さ
れプローブの量産化をもたらす。また同時に、回転式の
切削工具が適用できる構造であるため、先端面の中心出
しが高精度に行える。さらに、プローブを支持するため
の基板部位と一体加工できる構造であるので、これによ
り、先端の電気光学結晶表面と該基板部位の表面との平
行度を精度良く出すことが可能となる。その結果、本プ
ローブが通常のレンズやミラーを固定するホルダーと同
様の治具で固定できる構造となっていることと相まっ
て、プローブ結晶表面を極めて水平な状態に固定するこ
とができ、測定の際プローブを被測定回路に近接させて
も接触して両者を破壊する危険性はなくなる。
【0006】
【実施例】図1は、本発明の実施例図を示す。また図2
は本発明のプローブの使用例図を示す。図において、1
は電気光学結晶、2は透明支持体、3は透明基板、4は
反射防止膜、5は高反射膜、6はプローブ、7は対物レ
ンズ、8はプローブホルダー支持体、9はプローブホル
ダー、10はプローブ固定キャップ、11は被測定回
路、12はステージである。
【0007】電気光学結晶1は、例えばニオブ酸リチウ
ム(LiNbO3)、タンタル酸リチウム(LiTa
3)、GaAsで、その厚さは数十マイクロから数百
マイクロメートル程度である。透明支持体2は、全体と
して薄い円盤状の基板の一方の面の中央部に円柱状の突
起部を設けた構造となっており、該支持体の材料は例え
ば合成石英である。円柱状の突起部の先端は、上記電気
光学結晶1が貼り付けられ、該結晶面が数マイクロメー
トルから数十マイクロメートル径の円形となるように円
錐状に側面加工されている。また、該電気結晶表面に
は、使用するレーザ光の波長に合わせた、高反射膜5が
施されている。プローブを支持するための円盤状の基板
部位から先端までを一体加工できることから、先端の電
気光学結晶表面と該基板部位の表面との平行度を精度良
く出すことができる。また、プローブ先端の側面部を切
削により一体加工できることから、量産化が可能とな
る。さらに、回転式の切削工具を適用すれば、先端の電
気光学結晶が上記円盤状の基板に対して真ん中になるよ
う精度良く位置合わせでき、いわゆる軸ずれのない高精
度のプローブの製作が可能となる。上記透明支持体2の
円盤状の基板部にはこれと同じ透明材料からなる円盤状
の透明基板3が貼り合わされている。そしてこの透明基
板の他方の面には反射防止膜4が蒸着されている。該反
射防止膜は透明支持体2の円盤状の基板表面に直接施す
ことも可能である。しかし、生産性の点では、使用レー
ザの波長に依存する高反射膜5と反射防止膜4を有する
部分(1および3)と、依存しない部分(2)を分けた
方が良い。あらかじめ、いくつかの波長に対応して反射
膜および反射防止膜の蒸着を施した部分1および3を用
意しておき、透明支持体2に張り合わせて加工すれば良
い。すなわち、膜蒸着の工程と切削や研磨等の機械加工
工程とを完全に分離できるため、両工程を繰り返す必要
がなくなり、生産の効率化が図られる。なお、反射防止
膜は、レーザ光が透明基板3に入射する際、またはこの
入射光が高反射膜5で反射して透明基板3から出射する
際に反射による損失を生じないよう防止するためのもの
で、プローブを高感度にする上でこれを設けることが好
ましい。
【0008】図2は、本プローブの使用例である。本プ
ローブは、支持体の円盤状の基板部を通常のレンズやミ
ラー用のホルダーと同じような構造の治具で固定するこ
とが可能で、取り付け、取り外しが極めて容易に行え
る。また、同様の治具を用いれば、プローブ先端と平行
な基板部位の表面とプローブホルダー9の表面で固定さ
れるため、プローブの先端にある電気光学結晶表面を被
測定回路11あるいはステージ12に対して平行に設定
すること容易となる。また、該電気光学結晶を対物レン
ズ7あるいは光学系の中心に設定することが容易である
ことは言うまでもない。より実際的な使用上の具体例と
しては、プローブ6をプローブホルダー9に挿入してプ
ローブ固定キャップ10で固定し、該プローブホルダー
をプローブ上下機構を有するプローブホルダー支持体8
に固定して用いる。
【0009】また、上記の実施例はひとつの例示であっ
て、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変更あるい
は改良を行ないうることは言うまでもない。例えば、電
気光学結晶の透明基板に固定される側の面には、該透明
基板と電気光学結晶の屈折率の違いによる界面でのレー
ザ光の反射を防ぐための、反射防止膜を施しても良い。
また、透明支持体の円盤状の基板部は、ホルダーに固定
時に電気光学結晶の結晶軸方向を誤らないために一部を
切り落としたり、ホルダーへの挿入を容易にするために
角を落とす等の様々な形状変更を行っても良い。
【0010】
【発明の効果】本発明により、プローブ先端の電気光学
結晶をプローブを固定するための基板部位の中心に設定
することができるため、プローブへのレーザ光の入射や
被測定回路へのプローブの位置決めが容易となる。また
該結晶表面と該基板部位の表面とを平行に設定できるた
め、プローブ結晶表面を極めて水平な状態に固定するこ
とができ、被測定回路を破壊することなくプローブを近
接させることが可能となり、測定の感度、再現性の向上
が図られる。また、プローブの加工自体が簡単化させる
とともに、製作工程が簡素化されるため、プローブの量
産化が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例図
【図2】本発明のプローブの使用例図
【図3】従来のプローブ構造図
【図4】従来のプローブの一使用例図
【図5】従来のプローブの他の使用例図
【符号の説明】
1…電気光学結晶 2…透明支持体 3…透明基板 4…反射防止膜 5…高反射膜 6…プローブ 7…対物レンズ 8…プローブホルダー
支持体 9…プローブホルダー 10…プローブ固定キャ
ップ 11…被測定回路 12…ステージ 13…板バネ 14…プローブ支持用
治具

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】円盤状の基板部の一方の面の中央部に円柱
    状の突起部を設けてなる透明支持体の前記突起部の先端
    に電気光学結晶を貼り付け、前記電気光学結晶の表面が
    円形の微小領域となるように、前記突起部の先端と前記
    電気光学結晶とを円錐状に側面加工することを特徴とす
    る電界測定用プローブの製造方法。
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JP2655716B2 (ja) * 1989-03-13 1997-09-24 日本電信電話株式会社 プローブと被測定回路との位置決め方法

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