JP2819488B2 - 電界センサの製造方法 - Google Patents
電界センサの製造方法Info
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用の電界センサの製造方法に関する。
接触で行う手段として、電気光学材料を電界測定のため
のセンサに用いる方法が知られている。すなわち、電界
によって複屈折率が変わるという材料の性質を利用する
もので、この材料にレーザ光を照射すると、電界の大き
さに応じて照射した光の直交する2つの方向の振動成分
の位相差、すなわち偏光状態が変化する。通常この偏光
変化は、ある適当な軸方向に設定された偏光板を通すこ
とによって、レーザ光の強度変化に変換できる。レーザ
光にパルス波を用いれば、時間的に変化する電界、すな
わちICの電極に電極に流れる電気信号の時間変化をパ
ルス幅に相当する分解能で測定でき、このことは電気光
学サンプリングと呼ばれている。中でも、図4に示すよ
うに、薄板状の電気光学材料5を被測定集積回路チップ
6に張り合わせて、その回路の金属配線7からの洩れ電
界をその材料に結合させ、この電界の強度変化に応じた
レーザ光8の反射光の偏光変化を検出する方法が最も汎
用的で簡便な方法である。
機非線形光学ポリマー(以後、ポールドポリマーと呼
ぶ)が、感度,擾乱,応答性などの点で注目され、活発
な研究が進められている。従来、このポールドポリマー
を用いた電界センサとしては、図5あるいは図6に示す
構造のものが代表的である(例えば、Electronics Lett
ers,Vol.27,No.11pp932-934,1991,Applied Physics Let
ters,Vol.59, No.10,pp.1159-1161 1991)。図5は、支
持材としてのフレキシブルなポリイミドフィルム9にポ
ールドポリマーを塗布してポリマー膜1を形成し、その
後、そのポリマー膜1のガラス転移点温度以上の環境温
度下で、電極4に挾んで高電場を印加することにより分
極処理することにより作成される。一方、図6では、ガ
ラス基板10上にポールドポリマーを塗布してポリマー
膜1を形成した後、その上に金属の薄膜電極4aを作
る。その後、ガラス転移点温度以上で、薄膜電極4a間
に電場を印加して同様に分極処理を行い、その後金属電
極をエッチングなどにより取り除く。上記のセンサは、
いずれもポリマー膜1側を集積回路に向けて張り付けて
使用される。
なされていたので、以下のような問題点を有していた。
まず第1に、集積回路表面に張り合わされる側のセンサ
表面が、製造工程の段階において、汚れや凹凸などの損
傷を受け易いことである。図5の方法では、電極4で挾
んで電場を印加する際に、電極4の表面凹凸がポリマー
膜1の表面に転写されることがある。通常、電場を印加
する場合には、ポリマー膜の温度をガラス転移点以上に
上昇させるため、ポリマー膜はかなり柔らかい状態にあ
り、圧着された電極の表面の影響を受け易い。
集積回路に適用するためには、分極処理後にウエットあ
るいはドライエッチングによって電極を取り除く必要が
あるが、完全に金属薄膜が除去できなかったり、ポリマ
ー表面がダメージを受けて凹凸を生じる可能性が高い。
このような凹凸があると、レーザ光を照射した場合に、
光が拡散され、反射光の光量が減少して感度が低下す
る。また、測定点によって、反射光の光量が変わるた
め、異なる測定点で得られたデータの比較が困難にな
る。更に、この凹凸によって、被測定集積回路とポリマ
ー膜との間隔が場所的に変化すると、ポリマー膜に結合
する信号電界の量が変化するため、上記同様に異なる測
定点で得られたデータの比較が困難になる。
電圧を印加する方法では、電極近傍ではポリマー膜表面
に垂直に分極処理がされ、電極間ではポリマー膜と平行
に分極処理がなされ、分極方向の場所的な不均一が生じ
ることが挙げられる。すなわち、電極近傍のポリマー膜
は、集積回路内の電界で集積回路基板と垂直な縦電界を
検出し、一方、電極間の領域は横電界を検出することに
なる。一般の集積回路の測定では、空間分解能を得るた
めに、縦方向の電界のみを検出することが不可欠であ
り、図6の方法による製造では、製造したセンサ領域の
一部しか使えない。
るためになされたものであり、電気光学サンプリングに
よる集積回路の回路試験用の電界センサにおいて、その
表面が凹凸がなく清浄で、集積回路内の縦電界を検出す
ることができるようにすることを目的とする。
性能が大きい有機高分子材料を含む機能膜を導電性を有
し表面が平らなシリコン基板上に形成する工程と、機能
膜上にこの機能膜を膜として保持するための支持材を形
成する工程と、機能膜と支持材が形成されたシリコン基
板を機能膜のガラス転移点以上の温度に加熱し、支持材
とシリコン基板の間に高い直流電圧を印加して、機能膜
を垂直方向に分極処理し、機能膜および支持材からなる
電界センサを形成する工程とを有することを特徴とす
る。また、機能膜をこの機能膜が剥がれ易くなるような
処理を表面に施したシリコン基板上に形成することを特
徴とする。
ま、電界センサを製造できる。
明する。図1から図3は、この発明の実施例を示す説明
図である。図において、1は以下の化1に示す有機非線
形光学材料であるアゾ化合物を高分子材料であるアクリ
ル酸エステル系樹脂に分散,結合させ合成した、以下の
化2に示す材料からなるポリマー膜、2はアクリル樹脂
からなる支持材、3はシランカップリング材で表面処理
したシリコン基板、4は高電圧を印加する金属の板から
なる電極板である。
示すようなアゾ化合物に限るものではなく、メチルニト
ロアミン(MNA)など2次光非線形性能が大きい材料
なら良い。
る。まず、図1に示すように、シリコン基板3上にポリ
マー膜1を膜厚20μm程度,支持材2を膜厚20〜3
0μm程度、それぞれスピンコート法で一様に塗布する
ことにより形成する。次に、図2に示すように、ポリマ
ー膜1と支持材2との膜が形成されたシリコン基板3を
電極板4で挾み、これらをポリマー膜1のガラス転移点
温度以上である120〜150℃に加熱し、電極4に2
000Vの直流電圧を印加して、ポリマー膜1の分極処
理を行う。この直流電圧はポリマー膜1の膜厚1μm当
たり50〜100Vに相当する。分極処理は、直流電圧
を印加した後、電圧を印加したままの状態で、加熱を停
止し室温下に放置して室温とすることで分極状態を凍結
させて終了とする。最後に、分極処理を終了したポリマ
ー膜1と基材2を、シリコン基板3から剥して電界セン
サとする。
て、被測定対象である集積回路チップ上に張り付け、こ
の上よりレーザ光を照射することにより、その集積回路
チップの評価および試験を行う。レーザ光は、集積回路
チップの測定したい配線電極上にスポット照射する。垂
直方向に分極処理がされているポリマー膜は、集積回路
チップの電極による縦方向の電界の変化に対して敏感に
複屈折率が変化するので、この複屈折率が変化した状態
を、照射したレーザ光の反射した光の偏光変化を検出す
ることにより、集積回路チップ内の電気信号の評価,試
験が可能となる。この電界センサを集積回路チップへ張
り付ける方法としては、例えば、紫外線硬化樹脂をポリ
マー膜表面に塗布し、これを集積回路チップ上に載置
し、この上をガラスなどで抑えながら位置決めをし、そ
の後ガラスを介して紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を
硬化させて固定する。
加する直流電圧を電極板4により印加したが、これに限
るものではなく、シリコン基板3の代わりに、平滑なガ
ラス基板に薄い金属膜を蒸着したものの上に、ポリマー
膜と支持材を形成し、この支持材の上に蒸着により金属
膜を形成して、これらを電極としても良い。これによ
り、電圧を印加する電極と支持材がより密着し、ポリマ
ー膜により均一に、かつ効果的に電場が印加できるよう
になり、感度の向上が期待でき、その感度を均一にする
ことができる。支持材の上に蒸着した電極は、分極処理
の後にエッチングにより取り除けば良い。図6に示した
従来例のように、非線形光学材料であるポリマー膜の表
面に電極を形成する場合に比較して、電極の残存やエッ
チングによる支持材表面のダメージは、測定上大きな問
題にはならない。
着剤でプラスチックやガラスなどの固い透明基板を張り
付け、電界センサを基板より剥してもよい。柔らかい電
界センサが固い透明基板に支持されていることで、電界
センサの取扱いが容易になり、被測定対象である集積回
路チップに電界センサを張り付ける作業が容易になる。
また、このように固い透明基板で電界センサを支持する
ことで、電界センサを集積回路チップに固定するとき
に、接着剤を使用せずに、光学用のオイル(イマージョ
ンオイルなど)を介して集積回路チップにおくだけで、
電界センサのポリマー膜表面と集積回路チップの回路面
とに均一な微小間隔を設けることが可能である。
で清浄な表面を有し、全ての領域で縦方向の電界を検出
することが可能な、電気光学サンプリングによる集積回
路試験用の電界センサが得られる。従って、電界センサ
の膜表面における光の散乱がなくなり、測定対象回路と
の密着性が良くなって回路の電極の電界がこの電界セン
サに効率よく結合するようになるので、感度が向上する
という効果がある。更に、空間的に一様な感度が得られ
るので、異なる測定点での測定結果の比較が可能とな
る。
の製品の断面を示す断面図である。
法の工程途中の製品の断面を示す断面図である。
法の工程途中の製品の断面を示す断面図である。
信号の試験状態を示す断面図である。
図である。
図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 2次非線形性能が大きい有機高分子材料
を含む機能膜を導電性を有し表面が平らなシリコン基板
上に形成する工程と、 前記機能膜上にこの機能膜を膜として保持するための透
明な支持材を形成する工程と、 前記機能膜と支持材が形成されたシリコン基板を前記機
能膜のガラス転移点以上の温度に加熱し、前記支持材と
シリコン基板の間に高い直流電圧を印加して、前記機能
膜を垂直方向に分極処理し、前記機能膜および前記支持
材からなる電界センサを形成する工程とを有することを
特徴とする電界センサの製造方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の電界センサの製造方法に
おいて、 前記機能膜をこの機能膜が剥がれ易くなるような処理を
表面に施した前記シリコン基板上に形成する工程を有す
ることを特徴とする電界センサの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4290918A JP2819488B2 (ja) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | 電界センサの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4290918A JP2819488B2 (ja) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | 電界センサの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06118107A JPH06118107A (ja) | 1994-04-28 |
JP2819488B2 true JP2819488B2 (ja) | 1998-10-30 |
Family
ID=17762199
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4290918A Expired - Lifetime JP2819488B2 (ja) | 1992-10-06 | 1992-10-06 | 電界センサの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2819488B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN103675481B (zh) * | 2013-10-18 | 2016-06-15 | 中国科学院电子学研究所 | 压电悬臂梁式微型电场传感器 |
CN113063995B (zh) * | 2021-03-16 | 2022-12-16 | 中国海洋大学 | 一种碳基导电聚合物膜水下电场传感器 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4801670A (en) * | 1987-11-16 | 1989-01-31 | Hoecast Celanese Corp. | Acrylic copolymers exhibiting nonlinear optical response |
DE68928746T2 (de) * | 1988-09-08 | 1999-03-11 | Akzo Nobel Nv | Integrierte optische Bauteile |
US5080764A (en) * | 1989-11-27 | 1992-01-14 | The Dow Chemical Company | Novel polymeric nonlinear optical materials from anisotropic dipolar monomers |
JPH047525A (ja) * | 1990-04-26 | 1992-01-10 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 非線形高分子材料の製造方法 |
-
1992
- 1992-10-06 JP JP4290918A patent/JP2819488B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Electronics Letters,Vol.27 No.11 pp.932−934 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06118107A (ja) | 1994-04-28 |
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