JP3220252B2 - Ｅｏプローブ - Google Patents
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
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- G01R1/02—General constructional details
- G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
- G01R1/067—Measuring probes
- G01R1/07—Non contact-making probes
- G01R1/071—Non contact-making probes containing electro-optic elements
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
- Tests Of Electronic Circuits (AREA)
- Surface Treatment Of Optical Elements (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被測定物から生じる電
界強度を検出することによって被測定物の電圧を非接触
で測定する電圧検出装置に適用されるＥＯプローブに関
し、空間分解能の向上を図ることができる構造を有する
ＥＯプローブに関するものである。
界強度を検出することによって被測定物の電圧を非接触
で測定する電圧検出装置に適用されるＥＯプローブに関
し、空間分解能の向上を図ることができる構造を有する
ＥＯプローブに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、かかるＥＯプローブを適用して非
接触で被測定物の電圧を検出する電圧検出装置として、
例えば、米国特許第４，６１８，８１９号等に開示され
たものが知られており、ＥＯプローブは、被測定物から
生じる電界の強度に応じて屈折率が変化する電気光学効
果を有するＬｉＴａＯ3 等の電気光学材料が使用されて
いる。
接触で被測定物の電圧を検出する電圧検出装置として、
例えば、米国特許第４，６１８，８１９号等に開示され
たものが知られており、ＥＯプローブは、被測定物から
生じる電界の強度に応じて屈折率が変化する電気光学効
果を有するＬｉＴａＯ3 等の電気光学材料が使用されて
いる。
【０００３】このような電圧検出装置の計測原理を図７
に基いて説明すると、ＥＯプローブは、先端部分に平坦
面を有する略四角錘状に形成された電気光学材料１と、
該平坦面に反射面を向けて設けられた反射鏡２を具備
し、反射鏡２側を被測定物３に近接させることによって
測定に供される。そして、電気光学材料１の他端側から
反射鏡２に向けて直線偏光、円偏光、又は楕円偏光等さ
れた入射ビームｈν１を入射させ、反射鏡２からの反射
光ｈν２を検光子によって光強度に変換し、更に光電変
換素子で光強度を測定するようになっている。ここで、
電気光学材料１は、被測定物１の電圧に起因する電界強
度に応じて屈折率が変化する特性を有しているので、反
射光ｈν２の偏光状態は入射された入射ビームｈν１と
異なり、この反射光ｈν２を検光子と光電変換素子で測
定することによって、被測定物３の電圧を検出すること
ができる。
に基いて説明すると、ＥＯプローブは、先端部分に平坦
面を有する略四角錘状に形成された電気光学材料１と、
該平坦面に反射面を向けて設けられた反射鏡２を具備
し、反射鏡２側を被測定物３に近接させることによって
測定に供される。そして、電気光学材料１の他端側から
反射鏡２に向けて直線偏光、円偏光、又は楕円偏光等さ
れた入射ビームｈν１を入射させ、反射鏡２からの反射
光ｈν２を検光子によって光強度に変換し、更に光電変
換素子で光強度を測定するようになっている。ここで、
電気光学材料１は、被測定物１の電圧に起因する電界強
度に応じて屈折率が変化する特性を有しているので、反
射光ｈν２の偏光状態は入射された入射ビームｈν１と
異なり、この反射光ｈν２を検光子と光電変換素子で測
定することによって、被測定物３の電圧を検出すること
ができる。
【０００４】このように、被測定物からの電界の強度に
基いて光学的に被測定物の電圧を計測するので非接触で
の計測を可能にし、特に半導体チップ内の各々の配線や
素子に生じる信号電圧を計測して、半導体チップの動作
特性を判断する場合等に優れた機能を発揮するものであ
る。
基いて光学的に被測定物の電圧を計測するので非接触で
の計測を可能にし、特に半導体チップ内の各々の配線や
素子に生じる信号電圧を計測して、半導体チップの動作
特性を判断する場合等に優れた機能を発揮するものであ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、半導
体集積回路技術の進歩に伴って高密度実装化が進み、配
線相互の間隔が極めて狭くなってきていることから、夫
々の配線の伝搬信号の電圧を夫々他方からの電界の影響
を受けることなく高精度で計測することができるよう
に、空間分解能の更なる向上を図ることが望まれてい
る。
体集積回路技術の進歩に伴って高密度実装化が進み、配
線相互の間隔が極めて狭くなってきていることから、夫
々の配線の伝搬信号の電圧を夫々他方からの電界の影響
を受けることなく高精度で計測することができるよう
に、空間分解能の更なる向上を図ることが望まれてい
る。
【０００６】ここで、半導体レーザ等から発生られた入
射ビームｈν１の波長がλ、集光のために使用される対
物レンズの開口数がＮＡであるとすると、反射鏡２に照
射される入射ビームｈν１の直径ａo は、ａo ＝（２・
λ）／（π・ＮＡ）の関係式を満足するので、入射ビー
ムｈν１の波長が短い程、直径ａo が小さくなって空間
分解能が高くなる。例えば、λ＝７８０ｎｍ、ＮＡ＝
０．４に設定した場合、ａo ＝１．２μｍとなり、半導
体チップ内の１．２μｍ以上の幅の配線等の電圧を非接
触で測定することができる。ここで、この値は理論的限
界であり、レンズ等の光学部品による収差、波面歪のた
めに、実際に得ることは困難であった。
射ビームｈν１の波長がλ、集光のために使用される対
物レンズの開口数がＮＡであるとすると、反射鏡２に照
射される入射ビームｈν１の直径ａo は、ａo ＝（２・
λ）／（π・ＮＡ）の関係式を満足するので、入射ビー
ムｈν１の波長が短い程、直径ａo が小さくなって空間
分解能が高くなる。例えば、λ＝７８０ｎｍ、ＮＡ＝
０．４に設定した場合、ａo ＝１．２μｍとなり、半導
体チップ内の１．２μｍ以上の幅の配線等の電圧を非接
触で測定することができる。ここで、この値は理論的限
界であり、レンズ等の光学部品による収差、波面歪のた
めに、実際に得ることは困難であった。
【０００７】このように、上記関係式から、最大の空間
分解能は約１μｍに止まり、近年の半導体微細加工技術
の進歩に対応し得る十分な空間分解能が得られないとい
う問題があった。
分解能は約１μｍに止まり、近年の半導体微細加工技術
の進歩に対応し得る十分な空間分解能が得られないとい
う問題があった。
【０００８】更に、電気光学材料１の厚さ（四角錘の高
さに相当する）については特別な考慮が払われておら
ず、比較的厚いものが適用されていた。ところが、被測
定物３の真上にＥＯプローブの電気光学材料１の先端部
分が来たときにのみ、被測定物３からの電界によって電
気光学材料１の先端部分のみが偏光状態の変化を生じる
のであれば、優れた空間分解能が得られるが、図８に示
すように、電気光学材料１の先端部分が被測定物３の真
上に来ていない状態であっても、電気光学材料１の他の
部分が被測定物３からの電界の影響を受けて全体として
偏光状態が変化してしまうので、優れた空間分解能が得
られないという問題があった。
さに相当する）については特別な考慮が払われておら
ず、比較的厚いものが適用されていた。ところが、被測
定物３の真上にＥＯプローブの電気光学材料１の先端部
分が来たときにのみ、被測定物３からの電界によって電
気光学材料１の先端部分のみが偏光状態の変化を生じる
のであれば、優れた空間分解能が得られるが、図８に示
すように、電気光学材料１の先端部分が被測定物３の真
上に来ていない状態であっても、電気光学材料１の他の
部分が被測定物３からの電界の影響を受けて全体として
偏光状態が変化してしまうので、優れた空間分解能が得
られないという問題があった。
【０００９】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みて成されたものであり、空間分解能の向上を図るこ
とのできるＥＯプローブを提供することを目的とする。
鑑みて成されたものであり、空間分解能の向上を図るこ
とのできるＥＯプローブを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、光を透過する基部と、該基部の被測
定物に対向する端面に固着され且つ被測定物からの電界
の強度に応じて屈折率が変化する電気光学材料と、該電
気光学材料の被測定物に対向する端面に固着され且つ上
記基部から電気光学材料を透過してくる入射ビームを反
射する反射面とを有するＥＯプローブにおいて、上記反
射面を、上記入射ビームのビーム径より小径な鏡面で形
成した。又、電気光学材料を極めて薄く形成することと
した。
るために本発明は、光を透過する基部と、該基部の被測
定物に対向する端面に固着され且つ被測定物からの電界
の強度に応じて屈折率が変化する電気光学材料と、該電
気光学材料の被測定物に対向する端面に固着され且つ上
記基部から電気光学材料を透過してくる入射ビームを反
射する反射面とを有するＥＯプローブにおいて、上記反
射面を、上記入射ビームのビーム径より小径な鏡面で形
成した。又、電気光学材料を極めて薄く形成することと
した。
【００１１】
【作用】このような構成を有する本発明によれば、上記
入射ビームの波長によって決まるビーム径では、所望の
空間分解能が得られない場合であっても、該ビーム径よ
り小径の反射面によって入射ビームを反射することとな
るので、実際の空間分解能は反射面の大きさによって決
まる。したがって、従来は、入射ビームに適用される光
の波長および光学部品の収差、波面歪に起因してビーム
径を小さくすることに限界があったために空間分解能の
向上を図ることができなかったが、ビーム径より小径の
反射面によって入射ビームを反射する本発明によれば、
この限界を越えて空間分解能の向上を図ることが可能と
なる。又、電気光学材料を極めて薄く形成することとし
たことにより、電気光学材料が被測定物の直下位置に来
るまで、被測定物からの電界の影響を受け難くなるの
で、空間分解能の向上が図られる。
入射ビームの波長によって決まるビーム径では、所望の
空間分解能が得られない場合であっても、該ビーム径よ
り小径の反射面によって入射ビームを反射することとな
るので、実際の空間分解能は反射面の大きさによって決
まる。したがって、従来は、入射ビームに適用される光
の波長および光学部品の収差、波面歪に起因してビーム
径を小さくすることに限界があったために空間分解能の
向上を図ることができなかったが、ビーム径より小径の
反射面によって入射ビームを反射する本発明によれば、
この限界を越えて空間分解能の向上を図ることが可能と
なる。又、電気光学材料を極めて薄く形成することとし
たことにより、電気光学材料が被測定物の直下位置に来
るまで、被測定物からの電界の影響を受け難くなるの
で、空間分解能の向上が図られる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面と共に説明す
る。まず、図１に基いて本発明のＥＯプローブが適用さ
れる非接触型電圧検出装置の構成例を説明すると、半導
体レーザ等の発光源４と発光源４に電力を供給するため
の駆動装置５が設けられ、発光源４から発生した光はコ
リメートレンズ６を介して偏光ビームスプリッタ７と波
長板８に順次入射される。したがって、入射された光
は、偏光ビームスプリッタ７で例えば直線偏光の光にさ
れ、更に波長板８によって円偏光、又は楕円偏光等の所
定の偏光の光となる。そして、この光が集光レンズ９で
絞られ、入射ビームとなってＥＯプローブ１０に入射さ
れる。ＥＯプローブ１０の被測定物１１に対向する部分
には後述する電気光学材料と反射面が設けられており、
例えば半導体集積回路の各部の電圧を測定する場合に
は、半導体集積回路に内蔵されている配線や半導体デバ
イス等の被測定物１１が発生する電界の強度によって上
記電気光学材料の屈折率が変化する。したがって、上記
反射面で反射された入射ビームはこの屈折率の変化に応
じて偏光状態が変化された反射ビームとなって、集光レ
ンズ９及び波長板８を通り、更に、偏光ビームスプリッ
タ７によって入射光と直交する偏光の光のみがフォトマ
ル等の光検出器１２に入射される。そして光検出器１２
が光電変換し、その光電変換信号をオシロスコープ等の
計測器１３が測定するようになっている。
る。まず、図１に基いて本発明のＥＯプローブが適用さ
れる非接触型電圧検出装置の構成例を説明すると、半導
体レーザ等の発光源４と発光源４に電力を供給するため
の駆動装置５が設けられ、発光源４から発生した光はコ
リメートレンズ６を介して偏光ビームスプリッタ７と波
長板８に順次入射される。したがって、入射された光
は、偏光ビームスプリッタ７で例えば直線偏光の光にさ
れ、更に波長板８によって円偏光、又は楕円偏光等の所
定の偏光の光となる。そして、この光が集光レンズ９で
絞られ、入射ビームとなってＥＯプローブ１０に入射さ
れる。ＥＯプローブ１０の被測定物１１に対向する部分
には後述する電気光学材料と反射面が設けられており、
例えば半導体集積回路の各部の電圧を測定する場合に
は、半導体集積回路に内蔵されている配線や半導体デバ
イス等の被測定物１１が発生する電界の強度によって上
記電気光学材料の屈折率が変化する。したがって、上記
反射面で反射された入射ビームはこの屈折率の変化に応
じて偏光状態が変化された反射ビームとなって、集光レ
ンズ９及び波長板８を通り、更に、偏光ビームスプリッ
タ７によって入射光と直交する偏光の光のみがフォトマ
ル等の光検出器１２に入射される。そして光検出器１２
が光電変換し、その光電変換信号をオシロスコープ等の
計測器１３が測定するようになっている。
【００１３】次に、ＥＯプローブ１０の一実施例の構造
を図２に基いて説明する。同図（ａ）において、ガラス
等の光透過性を有する材料で形成され且つ被測定物側が
微小平坦面１４となっている四角錘状の基部１５の該平
坦面１４に、薄板状の電気光学材料１６が固着されてい
る。更に、同図（ｂ）の縦断面図に示すように、電気光
学材料１６の先端面には、入射ビームｈν１の入射方向
に対向する対向面が反射面となっている微小な反射鏡１
７が固着され、反射鏡１７を除く電気光学材料１６の先
端面は、入射ビームｈν１の内、反射鏡１７の反射面外
に入射する光を吸収する光吸収層１８で被覆されてい
る。
を図２に基いて説明する。同図（ａ）において、ガラス
等の光透過性を有する材料で形成され且つ被測定物側が
微小平坦面１４となっている四角錘状の基部１５の該平
坦面１４に、薄板状の電気光学材料１６が固着されてい
る。更に、同図（ｂ）の縦断面図に示すように、電気光
学材料１６の先端面には、入射ビームｈν１の入射方向
に対向する対向面が反射面となっている微小な反射鏡１
７が固着され、反射鏡１７を除く電気光学材料１６の先
端面は、入射ビームｈν１の内、反射鏡１７の反射面外
に入射する光を吸収する光吸収層１８で被覆されてい
る。
【００１４】ここで、電気光学材料１６の先端面におけ
る入射ビームｈν１のビーム径（直径）ａo よりも、反
射鏡１７の反射面の直径ｗの方が小さく設計されてお
り、したがって、反射鏡１７で反射される反射ビームｈ
ν２のビーム径の方が入射ビームｈν１のビーム径より
も小さくなるようになっている。
る入射ビームｈν１のビーム径（直径）ａo よりも、反
射鏡１７の反射面の直径ｗの方が小さく設計されてお
り、したがって、反射鏡１７で反射される反射ビームｈ
ν２のビーム径の方が入射ビームｈν１のビーム径より
も小さくなるようになっている。
【００１５】このように、この実施例のＥＯプローブ１
０によれば、図１に示す非接触型電圧測定装置の光学系
で減衰されない波長の光を使用する結果、入射ビームｈ
ν１のビーム径ａo を１μｍ程度にしか絞れない場合で
あっても、該ビーム径ａo より小さな直径ｗの反射鏡１
７を適用することによって、電気光学材料１６で変調さ
れる反射ビームｈν２の直径を略ｗにすることができる
ので、従来、入射ビームｈν１のビーム径ａo より高い
空間分解能を設定することができなかったという限界を
越えて、更に空間分解能の向上を図ることができる。
０によれば、図１に示す非接触型電圧測定装置の光学系
で減衰されない波長の光を使用する結果、入射ビームｈ
ν１のビーム径ａo を１μｍ程度にしか絞れない場合で
あっても、該ビーム径ａo より小さな直径ｗの反射鏡１
７を適用することによって、電気光学材料１６で変調さ
れる反射ビームｈν２の直径を略ｗにすることができる
ので、従来、入射ビームｈν１のビーム径ａo より高い
空間分解能を設定することができなかったという限界を
越えて、更に空間分解能の向上を図ることができる。
【００１６】具体的な効果としては、近年の半導体微細
加工技術の向上に伴って半導体集積回路内に１μｍ以下
の間隔で形成される配線や内部デバイスの夫々の電圧を
非接触で検出することによって回路動作を解析したり、
電界集中等の異常を解析する等の応用において、１μｍ
より細かな空間解像度で検出することができることか
ら、今後の半導体技術に大きな貢献をもたらすことがで
きる。
加工技術の向上に伴って半導体集積回路内に１μｍ以下
の間隔で形成される配線や内部デバイスの夫々の電圧を
非接触で検出することによって回路動作を解析したり、
電界集中等の異常を解析する等の応用において、１μｍ
より細かな空間解像度で検出することができることか
ら、今後の半導体技術に大きな貢献をもたらすことがで
きる。
【００１７】次に、本発明の他の実施例を図３に基いて
説明する。尚、図３において、図２と同一又は相当する
部分を同一符号で示す。
説明する。尚、図３において、図２と同一又は相当する
部分を同一符号で示す。
【００１８】図３（ａ）において、ガラス等の光透過性
を有する材料で形成され且つ被測定物側が微小平坦面１
４となっている四角錘状の基部１５の該平坦面１４に、
薄板状の電気光学材料１６が固着されている。更に、同
図（ｂ）の縦断面図に示すように、電気光学材料１６の
先端面には、入射ビームｈν１の入射方向に対向する対
向部分に光を通過させる微小な開口部１９を有し且つ残
余の部分では光を吸収する光吸収層２０が塗布されてい
る。そして、光吸収層２０の電気光学材料１６の先端面
とは反対側の端面には、開口部１９の内径ｗより大きな
外径ｗm の反射鏡２１が、反射面を開口部１９側に向け
て固着されている。
を有する材料で形成され且つ被測定物側が微小平坦面１
４となっている四角錘状の基部１５の該平坦面１４に、
薄板状の電気光学材料１６が固着されている。更に、同
図（ｂ）の縦断面図に示すように、電気光学材料１６の
先端面には、入射ビームｈν１の入射方向に対向する対
向部分に光を通過させる微小な開口部１９を有し且つ残
余の部分では光を吸収する光吸収層２０が塗布されてい
る。そして、光吸収層２０の電気光学材料１６の先端面
とは反対側の端面には、開口部１９の内径ｗより大きな
外径ｗm の反射鏡２１が、反射面を開口部１９側に向け
て固着されている。
【００１９】ここで、電気光学材料１６の先端面におけ
る入射ビームｈν１のビーム径（直径）ａo よりも、開
口部１９の内径ｗの方が小さく設計されているので、反
射鏡２１の実質的な反射面の直径が略ｗと等しくなり、
この結果、該反射面で反射される反射ビームｈν２のビ
ーム径の方が入射ビームｈν１のビーム径よりも小さく
なるようになっている。更に、入射ビームｈν１の内、
該反射面の外に照射する光は、光吸収層２０で吸収され
る。
る入射ビームｈν１のビーム径（直径）ａo よりも、開
口部１９の内径ｗの方が小さく設計されているので、反
射鏡２１の実質的な反射面の直径が略ｗと等しくなり、
この結果、該反射面で反射される反射ビームｈν２のビ
ーム径の方が入射ビームｈν１のビーム径よりも小さく
なるようになっている。更に、入射ビームｈν１の内、
該反射面の外に照射する光は、光吸収層２０で吸収され
る。
【００２０】このように、この他の実施例のＥＯプロー
ブ１０によれば、図１に示す非接触型電圧測定装置にお
いて近赤外域の波長の光を使用する結果、入射ビームｈ
ν１のビーム径ａo を１μｍ程度にしか絞れない場合で
あっても、電気光学材料１６で変調される反射ビームｈ
ν２の直径を略ｗにすることができるので、従来、入射
ビームｈν１のビーム径ａo より高い空間分解能を設定
することができなかったという限界を越えて、更に空間
分解能の向上を図ることができる。
ブ１０によれば、図１に示す非接触型電圧測定装置にお
いて近赤外域の波長の光を使用する結果、入射ビームｈ
ν１のビーム径ａo を１μｍ程度にしか絞れない場合で
あっても、電気光学材料１６で変調される反射ビームｈ
ν２の直径を略ｗにすることができるので、従来、入射
ビームｈν１のビーム径ａo より高い空間分解能を設定
することができなかったという限界を越えて、更に空間
分解能の向上を図ることができる。
【００２１】尚、図２及び図３に示す反射鏡１７，２１
は周知のアルミ蒸着技術等の微細加工技術を適用するこ
とによって形成される。又、光吸収層１８，２０は半導
体製造技術における微細加工技術などを適用することに
よって形成される。
は周知のアルミ蒸着技術等の微細加工技術を適用するこ
とによって形成される。又、光吸収層１８，２０は半導
体製造技術における微細加工技術などを適用することに
よって形成される。
【００２２】次に、更に他の実施例を図４に基いて説明
する。尚、図４において、図２及び図３と同一又は相当
する部分を同一符号で示す。
する。尚、図４において、図２及び図３と同一又は相当
する部分を同一符号で示す。
【００２３】図４（ａ）において、ガラス等の光透過性
を有する材料で形成され且つ被測定物側が微小平坦面１
４となっている多角錘状（この実施例では四角錘状）の
基部１５の該平坦面１４に、平坦面１４の形状に合わせ
た薄板状の電気光学材料１６が固着されている。更に、
同図（ｂ）の縦断面図に示すように、電気光学材料１６
の先端面には、入射ビームｈν１の入射方向に対向して
入射ビームｈν１を反射させる微小な反射面２２を有し
且つ残余の部分では光を乱反射させる乱反射面２３を有
する反射鏡２４が固着されている。
を有する材料で形成され且つ被測定物側が微小平坦面１
４となっている多角錘状（この実施例では四角錘状）の
基部１５の該平坦面１４に、平坦面１４の形状に合わせ
た薄板状の電気光学材料１６が固着されている。更に、
同図（ｂ）の縦断面図に示すように、電気光学材料１６
の先端面には、入射ビームｈν１の入射方向に対向して
入射ビームｈν１を反射させる微小な反射面２２を有し
且つ残余の部分では光を乱反射させる乱反射面２３を有
する反射鏡２４が固着されている。
【００２４】ここで、電気光学材料１６の先端面におけ
る入射ビームｈν１のビーム径（直径）ａo よりも、反
射面２２の直径ｗの方が小さく設計されているので、入
射ビームｈν１の直径ａo よりも反射ビームｈν２のビ
ーム径ｗの方が小さくなる。更に、入射ビームｈν１の
内、該反射面２２の外に照射する光は、乱反射面２３で
乱反射されるので散乱してしまい、反射ビームｈν２に
関与しなくなる。
る入射ビームｈν１のビーム径（直径）ａo よりも、反
射面２２の直径ｗの方が小さく設計されているので、入
射ビームｈν１の直径ａo よりも反射ビームｈν２のビ
ーム径ｗの方が小さくなる。更に、入射ビームｈν１の
内、該反射面２２の外に照射する光は、乱反射面２３で
乱反射されるので散乱してしまい、反射ビームｈν２に
関与しなくなる。
【００２５】このように、図４に示す実施例のＥＯプロ
ーブ１０によれば、図１に示す非接触型電圧測定装置の
光学系で減衰されない波長の光を使用する結果、入射ビ
ームｈν１のビーム径ａo を１μｍ程度にしか絞れない
場合であっても、電気光学材料１６で変調される反射ビ
ームｈν２の直径を略ｗにすることができるので、従
来、入射ビームｈν１のビーム径ａo より高い空間分解
能を設定することができなかったという限界を越えて、
更に空間分解能の向上を図ることができる。尚、反射面
２２と乱反射面２３の分離形成は、予め電気光学材料１
６の反射面２２として残す部分以外の部分に対して、半
導体製造技術におけるスパッタエッチング技術等の微細
加工技術を適用することによって乱反射面２３を形成
し、その後全面にアルミ蒸着等で反射鏡２４を形成する
ことによって実現される。
ーブ１０によれば、図１に示す非接触型電圧測定装置の
光学系で減衰されない波長の光を使用する結果、入射ビ
ームｈν１のビーム径ａo を１μｍ程度にしか絞れない
場合であっても、電気光学材料１６で変調される反射ビ
ームｈν２の直径を略ｗにすることができるので、従
来、入射ビームｈν１のビーム径ａo より高い空間分解
能を設定することができなかったという限界を越えて、
更に空間分解能の向上を図ることができる。尚、反射面
２２と乱反射面２３の分離形成は、予め電気光学材料１
６の反射面２２として残す部分以外の部分に対して、半
導体製造技術におけるスパッタエッチング技術等の微細
加工技術を適用することによって乱反射面２３を形成
し、その後全面にアルミ蒸着等で反射鏡２４を形成する
ことによって実現される。
【００２６】又、図２〜図４に示すＥＯプローブ１０に
おいて、電気光学材料１６は可能な限り薄いものが適用
されている。このように、極めて薄い電気光学材料１６
を適用すると、図２のＥＯプローブ１０を代表して示す
図５のように、ＥＯプローブ１０の直下よりも横に位置
する被測定物１１の横方向からの電界の影響を受け難く
なり、被測定物１１がＥＯプローブ１０の略直下位置と
なると電気光学材料１６の屈折率が急激に変化するよう
になるので、更に空間分解能を向上させることができ
る。
おいて、電気光学材料１６は可能な限り薄いものが適用
されている。このように、極めて薄い電気光学材料１６
を適用すると、図２のＥＯプローブ１０を代表して示す
図５のように、ＥＯプローブ１０の直下よりも横に位置
する被測定物１１の横方向からの電界の影響を受け難く
なり、被測定物１１がＥＯプローブ１０の略直下位置と
なると電気光学材料１６の屈折率が急激に変化するよう
になるので、更に空間分解能を向上させることができ
る。
【００２７】図６は、電気光学材料１６が厚い場合と薄
い場合での空間分解能の差異を示す実験結果を示す。こ
の実験においては、図１に示す非接触型電圧検出装置の
光源４にＣＷ半導体レーザを適用し、集光レンズ９の倍
率を１０倍とし、被測定物１１を線幅Ｂ＝２３０μｍの
マイクロストリップ線路として所定電圧を印加し、電気
光学材料１６の入射ビームｈν１のビーム径を３．５μ
ｍに設定し、更に電気光学材料１６にＺｎＴｅ結晶を適
用して、被測定物１１からの電気光学材料１６の先端ま
での高さを一定に保持した状態で計測したものである。
更に、同図（ａ）は、電気光学材料１６の大きさを１ｍ
ｍ×１ｍｍ、厚さを１ｍｍとした場合の測定結果、同図
（ｂ）は、電気光学材料１６の大きさを１ｍｍ×１ｍ
ｍ、厚さを８８μｍとした場合の測定結果であり、夫々
の横軸は電気光学材料１６の直下位置（０点）から被測
定物１１の中心までの距離を示し、縦軸は光検出器１２
の検出レベルを正規化して示す。
い場合での空間分解能の差異を示す実験結果を示す。こ
の実験においては、図１に示す非接触型電圧検出装置の
光源４にＣＷ半導体レーザを適用し、集光レンズ９の倍
率を１０倍とし、被測定物１１を線幅Ｂ＝２３０μｍの
マイクロストリップ線路として所定電圧を印加し、電気
光学材料１６の入射ビームｈν１のビーム径を３．５μ
ｍに設定し、更に電気光学材料１６にＺｎＴｅ結晶を適
用して、被測定物１１からの電気光学材料１６の先端ま
での高さを一定に保持した状態で計測したものである。
更に、同図（ａ）は、電気光学材料１６の大きさを１ｍ
ｍ×１ｍｍ、厚さを１ｍｍとした場合の測定結果、同図
（ｂ）は、電気光学材料１６の大きさを１ｍｍ×１ｍ
ｍ、厚さを８８μｍとした場合の測定結果であり、夫々
の横軸は電気光学材料１６の直下位置（０点）から被測
定物１１の中心までの距離を示し、縦軸は光検出器１２
の検出レベルを正規化して示す。
【００２８】これらの実験結果から明らかなように、薄
い電気光学材料１６を適用した場合（同図（ｂ）参照）
の方が検出レベルが急峻に変化し、例えば、検出レベル
が５０パーセントとなったときの被測定物１１までの距
離Ｌ１，Ｌ２を比較すると、１ｍｍの厚さの電気光学材
料１６を適用した場合（同図（ａ）参照）の空間分解能
はＬ１＝６７μｍとなり、８８μｍの厚さの電気光学材
料１５を適用した場合（同図（ｂ）参照）の空間分解能
はＬ２＝２５μｍとなるので、明らかに電気光学材料１
６を薄くすることによって空間分解能を向上させること
ができる。
い電気光学材料１６を適用した場合（同図（ｂ）参照）
の方が検出レベルが急峻に変化し、例えば、検出レベル
が５０パーセントとなったときの被測定物１１までの距
離Ｌ１，Ｌ２を比較すると、１ｍｍの厚さの電気光学材
料１６を適用した場合（同図（ａ）参照）の空間分解能
はＬ１＝６７μｍとなり、８８μｍの厚さの電気光学材
料１５を適用した場合（同図（ｂ）参照）の空間分解能
はＬ２＝２５μｍとなるので、明らかに電気光学材料１
６を薄くすることによって空間分解能を向上させること
ができる。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、入
射ビームの波長によって決まるビーム径では所望の空間
分解能が得られない場合であっても、該ビーム径より小
径の反射面によって入射ビームを反射することとなるの
で、実際の空間分解能は反射面の大きさによって決ま
る。したがって、従来は、入射ビームに適用される光の
波長に起因してビーム径を小さくすることに限界があっ
たために空間分解能の向上を図ることができなかった
が、ビーム径より小径の反射面によって入射ビームを反
射する本発明によれば、この限界を越えて空間分解能の
向上を図ることが可能となる。又、電気光学材料を極め
て薄く形成することとしたことにより、電気光学材料が
被測定物の直下位置に来るまで、被測定物からの電界の
影響を受け難くなるので、空間分解能の向上が図れる。
射ビームの波長によって決まるビーム径では所望の空間
分解能が得られない場合であっても、該ビーム径より小
径の反射面によって入射ビームを反射することとなるの
で、実際の空間分解能は反射面の大きさによって決ま
る。したがって、従来は、入射ビームに適用される光の
波長に起因してビーム径を小さくすることに限界があっ
たために空間分解能の向上を図ることができなかった
が、ビーム径より小径の反射面によって入射ビームを反
射する本発明によれば、この限界を越えて空間分解能の
向上を図ることが可能となる。又、電気光学材料を極め
て薄く形成することとしたことにより、電気光学材料が
被測定物の直下位置に来るまで、被測定物からの電界の
影響を受け難くなるので、空間分解能の向上が図れる。
【図１】ＥＯプローブを適用する非接触型電圧検出装置
の構成例を示す構成図である。
の構成例を示す構成図である。
【図２】本発明によるＥＯプローブの一実施例の構造を
示す構造説明図である。
示す構造説明図である。
【図３】ＥＯプローブの他の実施例の構造を示す構造説
明図である。
明図である。
【図４】ＥＯプローブの更に他の実施例の構造を示す構
造説明図である。
造説明図である。
【図５】ＥＯプローブの構造を更に説明する構造説明図
である。
である。
【図６】実施例のＥＯプローブの構造によって得られる
特性を示す説明図である。
特性を示す説明図である。
【図７】従来のＥＯプローブの構造を説明する構造説明
図である。
図である。
【図８】従来のＥＯプローブの問題点を説明するための
説明図である。
説明図である。
１０…ＥＯプローブ、１４…基部の先端面、１５…基
部、１６…電気光学材料、１７…反射鏡、１８…光吸収
層、１９…開口部、２０…光吸収層、２１…反射鏡、２
２…反射面、２３…乱反射面、２４…反射鏡。
部、１６…電気光学材料、１７…反射鏡、１８…光吸収
層、１９…開口部、２０…光吸収層、２１…反射鏡、２
２…反射面、２３…乱反射面、２４…反射鏡。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01R 19/00 - 19/32 G02B 1/10 - 1/12 H01L 21/64 - 21/66
Claims (4)
- 【請求項１】 光を透過する基部と、該基部の被測定物
に対向する端面に固着され且つ被測定物からの電界の強
度に応じて屈折率が変化する電気光学材料と、該電気光
学材料の被測定物に対向する端面に固着され且つ上記基
部から電気光学材料を透過してくる入射ビームを反射す
る反射面とを有するＥＯプローブにおいて、 前記反射面は、前記入射ビームのビーム径より小径な鏡
面で形成されることを特徴とするＥＯプローブ。 - 【請求項２】 前記入射ビームのビーム径は適用される
光の波長に基いて得られる最小の絞り径と等しく、前記
鏡面は該ビーム径より小径であることを特徴とする請求
項１記載のＥＯプローブ。 - 【請求項３】 前記鏡面の周囲には、前記入射ビームの
内、該鏡面の外側に照射される光の反射を阻止する光吸
収層が設けられていることを特徴とする請求項１記載の
ＥＯプローブ。 - 【請求項４】 光を透過する基部と、該基部の被測定物
に対向する端面に固着され且つ被測定物からの電界の強
度に応じて屈折率が変化する電気光学材料と、該電気光
学材料の被測定物に対向する端面に固着され且つ上記基
部から電気光学材料を透過してくる入射ビームを反射す
る反射面とを有するＥＯプローブにおいて、 前記反射面には、前記入射ビームのビーム径より小径の
反射開口を残して入射ビームの反射を阻止する光吸収層
又は、前記入射ビームのビーム径より小径の反射開口を
残して入射ビームを乱反射させる層が設けられているこ
とを特徴とするＥＯプローブ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24213492A JP3220252B2 (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | Ｅｏプローブ |
| EP93307071A EP0587418B1 (en) | 1992-09-10 | 1993-09-08 | Electro-optic measuring apparatus |
| DE69329763T DE69329763T2 (de) | 1992-09-10 | 1993-09-08 | Elektrooptische Messeinrichtung |
| US08/118,257 US5500587A (en) | 1992-09-10 | 1993-09-09 | E-O probe |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24213492A JP3220252B2 (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | Ｅｏプローブ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0694760A JPH0694760A (ja) | 1994-04-08 |
| JP3220252B2 true JP3220252B2 (ja) | 2001-10-22 |
Family
ID=17084818
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24213492A Expired - Fee Related JP3220252B2 (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | Ｅｏプローブ |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5500587A (ja) |
| EP (1) | EP0587418B1 (ja) |
| JP (1) | JP3220252B2 (ja) |
| DE (1) | DE69329763T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06265574A (ja) * | 1993-03-15 | 1994-09-22 | Hamamatsu Photonics Kk | Ｅ−ｏプローブ |
| US5770946A (en) * | 1994-05-11 | 1998-06-23 | Patterson; Joseph M. | Photon assisted sub-tunneling electrical probe, probe tip, and probing method |
| WO2017065104A1 (ja) * | 2015-10-16 | 2017-04-20 | Ｊｘ金属株式会社 | 光変調素子および電界センサ |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4618819A (en) * | 1984-03-27 | 1986-10-21 | The University Of Rochester | Measurement of electrical signals with subpicosecond resolution |
| EP0293841B1 (en) * | 1987-05-31 | 1993-01-20 | Hamamatsu Photonics K.K. | Voltage detector |
| JPH0695111B2 (ja) * | 1987-06-05 | 1994-11-24 | 浜松ホトニクス株式会社 | 電圧検出装置 |
| JPH0830720B2 (ja) * | 1987-06-30 | 1996-03-27 | 浜松ホトニクス株式会社 | 電圧検出装置 |
| JPH0695114B2 (ja) * | 1987-07-13 | 1994-11-24 | 浜松ホトニクス株式会社 | 電圧検出装置 |
| JPS6446659A (en) * | 1987-08-17 | 1989-02-21 | Hamamatsu Photonics Kk | Voltage detector |
| US4873485A (en) * | 1988-07-13 | 1989-10-10 | The University Of Rochester | Electro-optic signal measurement |
| JP2631138B2 (ja) * | 1988-10-05 | 1997-07-16 | 浜松ホトニクス株式会社 | 電圧測定装置 |
| DE69232905T2 (de) * | 1991-08-05 | 2003-08-21 | Koninkl Philips Electronics Nv | Elektrooptische Messanordnung zum Messen eines elektrischen Signals in einem elektronischen Bauteil |
-
1992
- 1992-09-10 JP JP24213492A patent/JP3220252B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-09-08 DE DE69329763T patent/DE69329763T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-09-08 EP EP93307071A patent/EP0587418B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-09-09 US US08/118,257 patent/US5500587A/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69329763D1 (de) | 2001-01-25 |
| US5500587A (en) | 1996-03-19 |
| DE69329763T2 (de) | 2001-05-23 |
| EP0587418B1 (en) | 2000-12-20 |
| EP0587418A2 (en) | 1994-03-16 |
| EP0587418A3 (en) | 1995-02-01 |
| JPH0694760A (ja) | 1994-04-08 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |