JP3201655B2 - 電界測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被測定物の電圧を光プ
ローブで測定する電界測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】集積回路などの被測定物の所定部分の電
圧によって生じる電界を非接触で測定する電界測定装置
が、例えば米国特許第４，６１８，８１９号明細書にお
いて知られている。この電界測定装置は、ＬｉＴａＯ₃
などの電気光学材料を用い、電界強度に応じた複屈折率
の変化を検出することで電界の測定がなされている。こ
の電界測定原理はつぎのようになっている。

【０００３】電気光学材料が取り付けられたプローブ先
端を被測定物の電界内に位置させてこのプローブ内に直
線偏光ビームを照射する。この光ビームは電気光学材料
の被測定物側の端面で反射され、検光素子によって光強
度変化に変換されて光検出器で受光される。電気光学材
料で反射された光ビームの偏光状態は、被測定物による
電気光学材料の電界強度に応じて変化するため、この検
出器出力を増幅することにより、被測定物の所定部分の
電圧が測定される。なお、ここでプローブ内に照射する
光ビームは直線偏光ビームに限定されず、円偏光，楕円
偏光ビームなどであっても良い。

【０００４】電界測定装置の検出感度は、プローブと被
測定物との間の距離（以下測定距離という）に大きく依
存しており、また、一般的にこの測定距離が短くなるほ
ど高い検出感度を得ることができる。このため、検出感
度を高くするとともに、測定時に良好な再現性を得るた
めには、測定距離をできるだけ短くするとともに、測定
距離を正確に制御することが必要である。

【０００５】測定距離を制御する手段が設けられていな
い場合には、測定の再現性が悪化するだけではなく、プ
ローブを被測定物に衝突させてこれを破壊してしまう恐
れがある。一方、この破壊を防止するために測定距離を
大きくすると、検出感度が低下するという問題が生じて
しまう。そこで、例えば、文献「特開平３−１８７８０
号公報」では特に測定距離を計測し制御することはせ
ず、プローブを被測定物にばねで押し付けて測定を行っ
ている。

【０００６】プローブを被測定物にばねで押し付けると
プローブ及び被測定物にダメージを与える可能性がおお
きい。そのため、これに対し、例えば、文献「J.Appl.
Phys. 66(9), 1989年」の4001〜4009ページに記載され
ている提案がある。図１２は、この従来の電界測定装置
の構成を示すブロック図である。

【０００７】２種類の異なる波長λ₁、λ₂の光を含む光
ビームＬは、ハーフミラー２を透過して２種類の焦点を
有する多重（２重）焦点レンズ４に入る。この多重焦点
レンズ４は、波長λ₁、λ₂に対してそれぞれ異なる焦点
距離ｆ₁、ｆ₂を有している。このため、光ビームＬはそ
れぞれ異なる焦点位置で焦点が合う。多重焦点レンズ４
を通過した光ビームＬは、それぞれの焦点で反射してハ
ーフミラー２に向かう。ここで反射した光ビームＬはテ
レビカメラ２４に検出されてモニタ２６で映像化され、
また、ビデオ信号分析器２８で分析される。これら映像
化や分析により、照射された光ビームＬの焦点が電気光
学材料１０および被測定物１８上に合っているかどうか
が監視される。支持体６に支持されたプローブヘッド８
の先端には電気光学材料１０が固定されており、支持体
６は、コントローラ１２によって制御されるピエゾ駆動
装置１４により矢印のように上下に駆動され、波長λ₂
の光が電気光学材料１０に焦点が合うように調整され
る。この支持体６の変位は、光変位センサ１６によって
検出される。集積回路などの被測定物１８はサンプルス
テージ２２上に設置されおり、ステージコントローラ２
０により上下に駆動され、波長λ₁の光を使って被測定
物１８の表面までの距離が焦点距離ｆ₁と一致するよう
に調整される。

【０００８】この時、電気光学材料１０と被測定物１８
との測定距離ｈ₀は焦点距離の差（ｆ₁−ｆ₂）となる。
この測定距離（ｆ₁−ｆ₂）を基準距離として、電気光学
材料１０の移動距離を光変位センサ１６で検出するとと
もに、上記基準距離から移動距離を増減することによ
り、測定距離ｈ₀が間接的に算出されている。このよう
にこの装置では、支持体６をピエゾ駆動装置１４により
駆動することによって、測定距離ｈ₀を計測し制御する
ことを可能としている。

【０００９】測定距離ｈ₀を計測し制御するものとし
て、この他に、文献「信学技報Vol.91No.234 p.33」が
ある。これは、天秤機構を用いて被測定物とプローブと
の距離を測定するもので、レーザービームの干渉により
プローブの変位を測定するものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の電界測
定装置では、電気光学材料１０及び被測定物１８へのダ
メージを抑えるため、被測定物１８への力を小さくする
必要がある。そして、被測定物１８と電気光学材料１０
との距離を非常に短くするために測定距離ｈ₀を検出し
制御している。そのため、測定距離ｈ₀の検出・制御系
は高い精度が要求され、機械的には全体として精密加工
を要求されるうえ電気的には高精度の検出回路が要求さ
れる。さらに、光変位センサ１６は、電気光学材料１０
と被測定物１８との間の測定距離ｈ₀を直接計測するこ
とができず、予め基準距離の設定操作が必要であるた
め、測定距離を制御する操作が複雑になっていた。

【００１１】このように、従来の電界測定装置では、単
に被測定物とプローブとの距離を非常に短くするために
複雑なものになっており、その割には操作性があまり良
いものではない。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の電界測定装置は、電界によって光学的性質
が変化する材料（例えば、ＬｉＮｂＯ₃、ＺｎＴｅ）を
有するプローブを備え、材料の光学的性質の変化を光強
度変化に変換して検出することによって被測定物の電界
を測定する電界測定装置において、被測定物へ移動が可
能な支柱と、支柱に対して枢支され、支点を中心に上方
に回転移動可能なアームとを有し、アームの先端にプロ
ーブが取り付けられており、支点近傍の支柱とアームと
の接点にピエゾ素子を配置し、ピエゾ素子によりアーム
を回転移動制御可能とし、プローブと被測定物とを接触
させて感度良く電界を測定する。

【００１３】プローブの位置を光によって検出するプロ
ーブ位置検出手段をさらに備えたことを特徴としても良
い。

【００１４】プローブ位置検出手段は、電界を測定する
光を用いることを特徴としても良く、より具体的には戻
り光強度変化に基づいて検出することを特徴としても良
い。また、プローブ先端の光ビーム径変化に基づいて検
出することを特徴としても良い。

【００１５】ピエゾ素子及びピエゾ素子と接点を共有す
るアームの一部の少なくとも一方は、半球状となってい
ることを特徴としても良い。

【００１６】ピエゾ素子の伸縮方向は、支点と接点とを
結ぶ直線と直角となっていることを特徴としても良い。

【００１７】プローブの被測定物との接触面の端部が、
角をとって丸くした構成であることを特徴としても良
い。

【００１８】支柱を被測定物へ移動する機構は、粗動機
構と微動機構とを有し、ピエゾ素子に加わる力を検知し
て粗動と微動とを切換えることを特徴としても良い。

【００１９】支柱を被測定物へ移動する機構は、粗動機
構と微動機構とを有し、接点には、さらに接触スイッチ
を有し、この接触スイッチの信号に基づいて、粗動と微
動とを切り換えることを特徴としても良い。

【００２０】プローブの側面及び上面の少なくとも一方
に透明電極が設けられていることを特徴としても良い。

【００２１】プローブの材料の透明電極が接地されてい
ることを特徴としても良い。

【００２２】アームおよび支柱の少なくとも一方は絶縁
体であることを特徴としても良い。

【００２３】

【作用】本発明の電界測定装置では、アームの先端には
プローブが取り付けられており、アームは支点を中心に
上方に回転可能に支柱に取り付けられており、支柱を下
方に移動し、プローブを被測定物に近付けることで被測
定物の電界によって材料の光学的性質が変化し、その変
化を検出することによって被測定物の近傍に生じる電界
が測定される。ここで、被測定物とプローブとの距離が
小さいほど、被測定物の近傍に生じる電界が大きく、材
料の光学的性質の変化が大きい。そのため、被測定物に
プローブを接触させるとより測定が良好なものになる。
この電界測定装置では、被測定物にプローブを接触さ
せ、かつ、プローブの位置変化を精度良く検出できる。
これによって、被測定物とプローブとの双方に力を加え
ることなくかつ位置精度良く接触させて、高感度計測を
可能にする。

【００２４】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
本発明の電界測定装置は、電気−光学（Ｅ−Ｏ）サンプ
リング測定法を利用して被測定デバイス１０１の電気信
号による電界を測定するもので、図１には第１の実施例
の構成が示されている。

【００２５】この装置の光学系は、レーザダイオードを
用いたＬＤパルス光源１３０，偏光子１２０ｃ，対物レ
ンズ１０４，電気光学結晶からなるプローブ１２２，ハ
ーフミラー１２０ｅ，ソレイユ・バビネ補償板１２０
ｄ，光検出部１４０で構成されている。

【００２６】プローブ１２２は、電界を検出するための
もので、対物レンズ１０４を固定するためのマウント１
０５に固着された支柱１２２ｄと、絶縁体でできた支持
体１２２ｃと、その先端の光プローブ１２２ａとで構成
される。図２に示すように、支持体１２２ｃが支点１２
２ｅを中心に図の上方に回転可能になった構造になって
いて、支点１２２ｅ近傍にはピエゾ素子１２３が設けら
れている。ピエゾ素子１２３は、位置制御部１６０の制
御信号に基づきピエゾ駆動部１２５で駆動し、ピエゾ駆
動部１２５から電圧が印加されるとピエゾ素子１２３が
伸びて、光プローブ１２２ａを上方に移動することがで
きる。また、図２（ａ）の円内の拡大図にあるように、
ピエゾ素子１２３の接触部分１２３ａは半球状となって
おり、支持体１２２ｃをスムーズに押すことができるよ
うになっている。そして、先端の光プローブ１２２ａの
設けられた部分には穴１２２ｆが開けられており（図２
（ｂ））、ここをストローブ光Ｐ_Sが通過する。また、
図３に示すように、ピエゾ素子１２３の伸縮方向が、支
点１２２ｃとピエゾ素子１２３の接点とを結ぶ直線に対
し、直角になるようにしても良い。このようにすれば、
接点の変化を小さくすることができ、より精密なアーム
の回転すなわち精密なプローブの位置制御をおこなうこ
とができる。

【００２７】光プローブ１２２ａは、１ｍｍ³程度の大
きさであり、図４にしめすようにガラスブロック１２２
ａ₁に１０μｍ×１０μｍ×１０μｍ〜１００μｍ×１
００μｍ×５０μｍ程度の大きさの、電気光学結晶（例
えば、ＬｉＮｂＯ₃）１２２ａ₂が取り付けられて構成さ
れている。電気光学結晶１２２ａ₂の底面にはストロー
ブ光Ｐ_Sを反射するための誘電体多層膜がコーティング
されている。他端にはＩＴＯの透明背面電極が設けら
れ、この電極に電圧を印加するための側面電極１２２ａ
₃が取り付けられている。

【００２８】光検出部１４０は、２つのＰＩＮフォトダ
イオード１４０ａ，１４０ｂと検光子１４０ｃ（例えば
偏光ビームスプリッタ）とを用いて構成され、被測定デ
バイス１０１からの反射光の直交偏光成分の相互の位相
差を差動的に検出するものである。ソレイユ・バビネ補
償板１２０ｄは反射光の直交偏光成分の初期位相差を変
化，調整するもので、直交偏光成分の初期位相差が１／
４波長になるように調整されている。

【００２９】この装置の測定・制御系は、駆動部１７
０，計測制御部１５０，計測部１５５，位置制御部１６
０、装置制御部１００、表示部１８０で構成される。デ
ィスプレイ１８２，キーボード１８５は表示部１８０の
マンマシンインターフェイスである。また、サンプルス
テージ２２は前述の従来例同様ステージコントローラで
制御されているが図では省略してある。プローブ用アク
チュエータ１９０は、位置制御部１６０の制御信号によ
り、ステージによる粗動と、ピエゾ素子の圧電効果を利
用した微動とにより、マウント１０５を上下に移動させ
る。

【００３０】駆動部１７０は被測定デバイス１０１へパ
ルス電気信号（正弦波電気信号、ロジック信号等）を与
えるもので、一例としてコムジェネレータ（ＨＰ社３３
００２Ａ）を用い、図５に示すようなインパルス状の測
定用の信号を与えている。また、計測制御部１５０は、
駆動部１７０を制御すると共に、ＬＤパルス光源１３０
から例えば図６のようなインパルス状のストローブ光Ｐ
_Sを出力させる。また、駆動部１７０の駆動タイミング
と同期しつつ、かつこのタイミングに対して、ストロー
ブ光Ｐ_Sが出力されるタイミングを変化させる。さら
に、参照信号を計測部１５５に出力する。計測部１５５
は、ロックインアンプを内蔵し、二つのフォトダイオー
ド１４０ａ，１４０ｂからの電気信号を差動増幅し、計
測制御部１５０からの参照信号によりロックイン増幅し
て検出する。

【００３１】この装置の動作について説明するとつぎの
ようになる。

【００３２】まず、位置制御部１６０の信号に基づきピ
エゾ駆動部１２５により、図７（ａ）のようにプローブ
１２２の先端を上げた状態を作る。

【００３３】次に、サンプルステージ２２を動かし、プ
ローブ１２２の直ぐ下に被測定デバイス１０１の測定点
がくるように位置合わせをする。位置制御部１６０の信
号に基づき、ピエゾ駆動部１２５により、図７（ｂ）の
ようにプローブ１２２の先端を下げる。この状態で、プ
ローブ１２２自体は図において、少し右に傾くようにあ
らかじめプローブ１２２をとりつけておく。位置制御部
１６０の信号に基づいてプローブ用アクチュエータ１９
０にてマウント１０５及びプローブ１２２を被測定デバ
イス１０１の方に移動させる。被測定デバイス１０１に
プローブ１２２内の光プローブ１２２ａが接触し、さら
に、被測定デバイス１０１におされて、プローブ１２２
の位置が変化していく状態を図８（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）に示す。このようにプローブ１２２は、位置変化
とともに傾きも変化する。

【００３４】このとき、計測制御部１５０からの信号に
基づき、ストローブ光Ｐ _S を照射すると、プローブ１２
２の傾きによって、反射方向が変化し、結果として、光
検出器１４０ａ、１４０ｂに到達する光強度が変化す
る。プローブ１２２上面の穴１２２ｆは光強度変化を大
きくするのに役立つ。最も効率良く、反射光が光検出器
１４０ａ、１４０ｂへ導かれるのは図８（ｂ）の状態で
ある。従って、光検出器１４０ａ、１４０ｂの少なくと
も一方の出力信号を利用して図８（ｂ）の状態を知るこ
とができる。あらかじめ、図８（ｂ）の状態が以後の計
測における最適状態、すなわち、ストローブ光Ｐ _S がプ
ローブ１２２の下端面で焦点を結ぶように調整しておく
ことにより、この状態が計測の準備が完了した状態とな
る。この時プローブ１２２および被測定デバイス１０１
には、ほとんど力が加わっていない状態であるので、プ
ローブ１２２および被測定デバイス１０１を破損するこ
とがない。

【００３５】また、仮に、突発的にプローブ１２２がい
きおいよく被測定デバイス１０１に接触するようなこと
があったとしても支点１２２ｅを中心にプローブ１２２
は上方への移動が自由におこなわれる状態にあるので、
やはりプローブ１２２や被測定デバイス１０１を破損す
るようなことにはならない。

【００３６】また、光プローブ１２２ａの形状を図１３
に示すように、被測定デバイス１０１との接触面の端部
が、角をとって丸くした構成であるとすれば、光プロー
ブ１２２ａが被測定デバイス１０１に接触、移動すると
きにスムーズに動くようになる。また、光プローブ１２
２ａ下端の光ビーム径を検知して、計測の準備を行って
も良い。

【００３７】ピエゾ素子１２３に、さらに図９に示すよ
うなスイッチ接点１２４および検出回路１２６を付加し
て用いても良い。この場合、スイッチ接点１２４の電極
１２４ａ，１２４ｂのオンオフの際のチャタリングの対
策を施しておく必要がある。

【００３８】この時、プローブ用アクチュエータ１９０
により、マウント１０５が被測定デバイス１０１に近づ
き、接触し始めると、スイッチ１２４が作動する。ここ
までは、プローブ用アクチュエータ１９０のステージに
よる駆動によりマウント１０５が移動される。スイッチ
１２４が作動すると、検出回路１２６が検知し、位置制
御部１６０への信号を送り、以後は、位置制御部１６０
からの信号に基づき、プローブ用アクチュエータ１９０
のピエゾ素子の圧電効果を利用した微動により、さらに
マウント１０５は下方へ移動し、前記手続きに基づき、
計測の準備を完了することができる。

【００３９】このように、被測定デバイス１０１と光プ
ローブ１２２ａとを接触させ、計測準備が完了した後、
つぎのようにして電界が測定される。

【００４０】ＬＤパルス光源１３０からストローブ光Ｐ
_Sが出力される。ＬＤパルス光源１３０からのストロー
ブ光Ｐ_Sは光プローブ１２２ａに導かれ、その先端で反
射して戻って行く。光プローブ１２２ａの先端には、被
測定デバイス１０１が接触しており、被測定デバイス１
０１上に電圧が加えられると、その電圧による電界に応
じて電気光学結晶１２２ａ₂の複屈折率が変化し、その
結果ストローブ光Ｐ_Sの偏光状態が変化する。このスト
ローブ光Ｐ_Sの偏光状態の変化が光検出部１４０で検出
光量の変化として検出される（光変調）。このストロー
ブ光Ｐ_Sにより光学系にて被測定デバイス１０１の電気
信号が検出されサンプリングされる。そして、計測部１
５５でロックイン増幅されて電界が測定される。波形を
計測するには、被測定デバイス１０１上の電気信号に対
してストローブ光Ｐ _S を出力するタイミングを少しずつ
ずらすことによって行う。ここで、被測定デバイス１０
１と光プローブ１２２ａとは接触した状態即ちそれらの
距離は零であるので、電気光学結晶１２２ａ₂の屈折率
の変化は大きく、検出感度の良好なものになっている。

【００４１】このように、前述の従来例と比較して被測
定デバイス１０１とプローブ１２２との距離を精密に検
出、制御する部分が簡素なものになっている。

【００４２】なお、この実施例においては、光源にレー
ザダイオードを用いて電気的に点灯させていることか
ら、点灯タイミングは電気的に制御されており、光遅延
のための光学系が不要で簡単なものになっている。この
装置で測定された電気信号波形に対しては、その時間分
解能はストローブ光Ｐ_Sのパルス幅程度である。詳しく
説明してきたように、サンプルステージの制御（図示せ
ず）、マウント１０５を上下させるプローブ用アクチュ
エータ１９０の制御およびマウント１０５を固定して光
プローブ１２２ａの上下移動を行うピエゾ素子１２３を
駆動するピエゾ駆動部１２５の制御は、位置制御部１６
０で行う。この時、一旦測定が開始され、被測定デバイ
ス１０１の上の異なる測定点の高さ位置が一定であれ
ば、ピエゾ駆動部１２５を制御するだけで、測定点の移
動を容易に行なうことが可能である。また、被測定デバ
イス１０１の異なる測定点の高さ位置が異なるときは、
測定点を移動した後、計測準備を完了するまでの過程を
行う時に、プローブ用アクチュエータ１９０の移動量を
検知すれば、それはそのまま測定点の高さ位置の差であ
って、高さ位置の変化、すなわち被測定デバイス１０１
の凸凹を同時に検出することが可能である。位置制御部
１６０と計測制御部１５０とは、装置制御部１００によ
って制御される。

【００４３】本実施形態では、実際の電圧計測を行なう
為に用いるストローブ光Ｐ _S をさらにプローブ１２２の
位置検出、制御に利用したものであり、プローブ１２２
の位置制御を容易にすると共に、最も高感度な電圧計測
を可能にすることができる。また、スイッチ１２４を配
置せずに、ピエゾ素子１２３に加わる力の変化を検知し
て、プローブ１２２の接触を検知するようにしても良
い。

【００４４】前述の第１の実施例は、被測定デバイス１
０１に電気信号を与えて測定を行うものであるが、被測
定デバイス１０１に何等かの電気信号発生手段があれ
ば、ストローブ光Ｐ_Sをトリガパルスとして電気信号の
発生を光で行うことが可能になる。図１０はその場合即
ち第２の実施例の構成の概略を示したものである。前述
の実施例と同一または同等のものについてはその説明を
簡略化し若しくは省略するものとする。この図において
は、プローブ１２２については簡略化し、計測制御部１
５０、位置制御部１６０、装置制御部１００は省略して
いる。

【００４５】この装置は、光検出のための手段として被
測定デバイス１０１上の予め所定の電圧（グランド電位
を含む）が与えられた電極１０１ｂと被測定対象の電極
１０１ｃとを半導体のもつ光電効果で短絡させることを
利用したものである。

【００４６】この装置では、光パルスに同期して被測定
電気信号が発生するので、光パルスを被測定電気信号に
同期させるためにＬＤを用いた前述の方法と異なり、よ
り短パルスの大型レーザを用いることができる。そのた
め、ＬＤパルス光源１３０にかえてＣＷモード同期レー
ザ１３０ｂ（例えば、ＣＰＭリング色素レーザ、ＣＰＭ
−ＬＤ、カーレンズモード同期Ｔｉ：サファイアレーザ
ー、ＬＤ励起のカーレンズモード同期Ｃｒ：ＬｉＳＡＦ
レーザー等）が用いられ、このＣＰＭレーザ１３０ｂか
らは、超短パルス光（例えば、繰り返しレート１００Ｍ
Ｈｚ，パルス幅７０ｆｓ）が出力される。ハーフミラー
１２０ｆは、ＣＰＭレーザ１３０ｂの超短パルス光をス
トローブ光Ｐ_Sとトリガ光Ｐ_tとに分離するもので、光デ
ィレイ１３５はトリガ光Ｐ_tの遅延時間を光路差にて調
節する。計測部１５５に新たに設けられた遅延量制御回
路１５５ｄは光ディレイ１３５の光路差を調節するもの
である。これらがこの装置の特徴的な点である。差動増
幅器１５５ａ，ロックインアンプ１５５ｂは前述の実施
例同様計測部１５５に設けられているもので、信号平均
化回路１５５ｃは、Ｓ／Ｎ比を向上させるのに必要に応
じて設けられるものである。

【００４７】この装置の動作は、トリガ光Ｐ_tによって
電極１０１ｂと被測定対象の電極１０１ｃとが短絡して
これが駆動パルスとして働く点が前述の実施例と動作の
異なる所であるが、そのほかの動作は略同じである。こ
の装置においても同じプローブ１２２を用いることで同
等の効果が得られる。

【００４８】前述の第１の実施例の光検出器１４０を高
速のＰＩＮフォトダイオードやストリークカメラ等の高
速光検出器を用いて構成することも可能である。図１１
はその場合の光学系の構成を示したものである。

【００４９】この実施例は、ＬＤパルス光源１３０にか
えてＣＷレーザ光源１３０ｃ（例えば、Ｈｅ−Ｎｅレー
ザ，レーザダイオード，Ｎｄ：ＹＡＧ固体レーザ，Ｃ
ｒ：ＬｉＳＡＦレーザー等）を用い、光検出器１４０に
ストリークカメラ１４０ｄを用いたものである。計測部
１５５はロックイン増幅が不要で、ストリークカメラ１
４０ｄからの波形がそのままディスプレイ１８２に表示
される、という簡単なものになっている。そのほかの動
作は同じであり、この装置においても同じプローブ１２
２を用いることで同等の効果が得られる。

【００５０】以上のようにすれば、スムーズにかつ短時
間に計測の準備を完了することができる。さらに、電気
光学結晶には、ＬｉＮｂＯ₃、ＺｎＴｅに限られず、Ｌ
ｉＴａＯ₃，ＧａＡｓ，ＢＳＯ，ＫＤＰなどももちいる
ことができ、電気光学結晶にかえて有機分子膜や分子薄
膜などの電気光学材料を用い得る。

【００５１】

【発明の効果】以上の通り本発明によれば、被測定物お
よびプローブに加わる力を小さくすることができ、双方
の破損防止が可能となると共に、被測定物とプローブと
の距離が非常に小さくなってより良好な測定が可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の構成図。

【図２】プローブの構成図。

【図３】接点の様子を示す図。

【図４】光プローブ１２２ａの先端の突出した部分の
図。

【図５】駆動パルスの波形図。

【図６】ストローブ光の波形図。

【図７】被測定デバイスと光プローブとが接触する様子
を示す図。

【図８】プローブの先端を示す図。

【図９】スイッチを付加した例をしめす図。

【図１０】第２実施例の構成図。

【図１１】第３実施例の構成図。

【図１２】従来例の構成図。

【図１３】プローブの一例を示す図。

【符号の説明】

１２２…プローブ，１２２ａ…光プローブ，１２２ｃ…
支持体，１２２ｄ…支柱，１２２ｅ…支点。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−167490（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−73266（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 15/00 - 17/22 G01R 29/00 - 29/26 G01R 31/28

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電界によって光学的性質が変化する材料
   を有するプローブを備え、前記材料の光学的性質の変化
   を光強度変化に変換して検出することによって被測定物
   の電界を測定する電界測定装置において、 前記被測定物へ移動が可能な支柱と、 前記支柱に対して枢支され、支点を中心に上方に回転移
   動可能なアームとを有し、前記 アームの先端に前記プローブが取り付けられてお
   り、前記支点近傍の前記支柱と前記アームとの接点にピ
   エゾ素子を配置し、前記ピエゾ素子により前記アームを
   回転移動制御可能とし、 前記プローブと前記被測定物とを接触させて感度良く電
   界を測定することが可能な電界測定装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記プローブの位置
   を光によって検出するプローブ位置検出手段をさらに備
   えたことを特徴とする電界測定装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、前記プローブ位置検
   出手段は、電界を測定する光を用いることを特徴とする
   電界測定装置。
4. 【請求項４】 請求項３において、前記プローブ位置検
   出手段は、戻り光強度変化に基づいて検出することを特
   徴とする電界測定装置。
5. 【請求項５】 請求項３において、前記プローブ位置検
   出手段は、前記プローブ先端の光ビーム径変化に基づい
   て検出することを特徴とする電界測定装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５の何れか一項におい
   て、前記ピエゾ素子及び前記ピエゾ素子と前記接点を共
   有する前記アームの一部の少なくとも一方は、半球状と
   なっていることを特徴とする電界測定装置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし５の何れか一項におい
   て、前記ピエゾ素子の伸縮方向は、前記支点と前記接点
   とを結ぶ直線と直角となっていることを特徴とする電界
   測定装置。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７の何れか一項におい
   て、前記プローブの前 記被測定物との接触面の端部が、
   角をとって丸くした構成であることを特徴とする電界測
   定装置。
9. 【請求項９】 請求項１ないし８の何れか一項におい
   て、前記支柱を前記被測定物へ移動する機構は、粗動機
   構と微動機構とを有し、 前記ピエゾ素子に加わる力を検知して粗動と微動とを切
   換えることを特徴とする電界測定装置。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし８の何れか一項におい
    て前記支柱を前記被測定物へ移動する機構は、粗動機構
    と微動機構とを有し、 前記接点には、さらに接触スイッチを有し、この接触ス
    イッチの信号に基づいて、粗動と微動とを切り換えるこ
    とを特徴とした電界測定装置。
11. 【請求項１１】 請求項１ないし１０の何れか一項にお
    いて、前記プローブの側面及び上面の少なくとも一方に
    透明電極が設けられていることを特徴とする電界測定装
    置。
12. 【請求項１２】 請求項１ないし１１の何れか一項にお
    いて、前記アームおよび前記支柱の少なくとも一方は絶
    縁体であることを特徴とする電界測定装置。