JP3320835B2 - Distance control method and distance control device between optical probe and measured object, and electrical physical quantity measurement device - Google Patents
Distance control method and distance control device between optical probe and measured object, and electrical physical quantity measurement deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、集積回路などの電気物
理量測定(たとえば、内部ノード電圧の測定)に適用さ
れる光学プローブ・被測定対象間の距離制御方法および
装置ならびに電気物理量測定装置に係り、光学プローブ
と被測定対象との離間距離を正確に測定し、その測定値
をプローブの位置制御手段にフィードバックすることに
よって、該プローブと被測定対象との離間距離を高精度
に制御することができる上記方法および装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for controlling the distance between an optical probe and an object to be measured and an apparatus for measuring an electric physical quantity applied to the measurement of an electric physical quantity (for example, the measurement of an internal node voltage) of an integrated circuit or the like. In this regard, the distance between the optical probe and the object to be measured is accurately measured, and the measured value is fed back to the position control means of the probe to control the distance between the probe and the object to be measured with high accuracy. The method and apparatus described above.
【0002】[0002]
【技術背景】集積回路等の試験においては、たとえば、
特開平1−286431公報に開示されているように、
電気光学結晶(電気光学効果を有する結晶)を用いた非
接触型のプローブ(以下、「EOプローブ」と言う)を
被測定回路に近接させ、パルス幅の狭い光パルスを上記
結晶に照射し、該結晶内における偏光状態の変化を検出
することで、被測定回路の内部ノードの電圧を非接触、
無侵襲で超高速に試験する方法がある。2. Description of the Related Art In testing integrated circuits and the like, for example,
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-286431,
A non-contact type probe (hereinafter, referred to as an “EO probe”) using an electro-optic crystal (a crystal having an electro-optic effect) is brought close to a circuit to be measured, and a light pulse having a narrow pulse width is irradiated on the crystal. By detecting the change in the polarization state in the crystal, the voltage of the internal node of the circuit under test is brought into non-contact,
There is a non-invasive and ultra-fast test method.
【0003】この方法において、通常、測定感度は、E
Oプローブと被測定対象との離間距離に大きく依存し、
EOプローブと被測定対象との離間距離の制御精度が高
ければ高いほど、精度の高い電圧測定が可能になる。ま
た、被測定回路の配線の幅を数μmと考えたとき、回路
にゆう乱を与えず且つ十分な測定感度を得るためには、
EOプローブの先端面と被測定対象との離間距離を1μ
m程度に保つ必要がある。In this method, the measurement sensitivity is usually E
It greatly depends on the separation distance between the O probe and the object to be measured,
The higher the control accuracy of the separation distance between the EO probe and the object to be measured, the more accurate the voltage measurement becomes. When the width of the wiring of the circuit to be measured is considered to be several μm, in order to obtain sufficient measurement sensitivity without disturbing the circuit,
The distance between the tip of the EO probe and the object to be measured is 1μ.
m.
【0004】EOプローブを被測定回路に近接させるた
めの具体的な方法として、従来、(1)EOプローブを
被測定回路に一度接触させてから、所望の距離だけ離す
という作業により、EOプローブと被測定回路の離間距
離を決める方法(1992年電子情報通信学会秋季大会
講演予講集C−309)、(2)特開平2−23838
2公報に記されているように、二つの波長の光と、これ
らの二波長に対して光軸上色収差を有するレンズとを用
い、それぞれの波長の光をプローブ端面と被測定回路の
表面に焦点を結ばせることによってプローブを位置決め
する方法等が知られている。As a specific method for bringing the EO probe close to the circuit to be measured, conventionally, (1) the EO probe is brought into contact with the circuit to be measured once and then separated from the circuit by a desired distance. Method for determining the separation distance of the circuit to be measured (Preliminary lectures of the 1992 IEICE Autumn Meeting C-309), (2) Japanese Patent Laid-Open No. 23838/1990
As described in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2000-209, using light of two wavelengths and a lens having chromatic aberration on the optical axis for these two wavelengths, light of each wavelength is applied to the probe end face and the surface of the circuit to be measured. There is known a method of positioning a probe by focusing.
【0005】(1)の方法では、プローブを被測定回路
に接触させるという作業を伴うため、この接触の際にE
Oプローブや被測定回路が機械的に破壊される場合が生
ずる。[0005] The method (1) involves an operation of bringing the probe into contact with the circuit to be measured.
O-probes and circuits to be measured may be mechanically destroyed.
【0006】さらに、この種の離間距離制御において
は、上記離間距離を測定しその測定値によってEOプロ
ーブを制御するというフィードバック系がない場合に
は、外的な振動の影響は避けられない。ところが、
(1)に代表される従来の方法では、離間距離を測定で
きないか、離間距離を高い精度で測定できないため、上
記のフィードバック系を採用することはできない。した
がって、高精度な離間距離制御は難しいと考えられる。Further, in this type of separation distance control, if there is no feedback system for measuring the separation distance and controlling the EO probe based on the measured value, the influence of external vibration is inevitable. However,
In the conventional method represented by (1), the separation distance cannot be measured or the separation distance cannot be measured with high accuracy, so that the above feedback system cannot be adopted. Therefore, it is considered that highly accurate separation distance control is difficult.
【0007】また、(2)の方法では、焦点深度そのも
のが1μm程度存在するため、離間距離の設定値は数μ
mが限界と推察され、精度の高い離間距離測定は難しい
と考えられる。In the method (2), since the depth of focus itself is about 1 μm, the set value of the separation distance is several μm.
m is considered to be a limit, and it is considered that accurate measurement of the separation distance is difficult.
【0008】特に電圧の絶対値測定をする場合には、上
記離間距離に応じて電圧測定値を校正する必要があり、
このためには、離間距離を測定できること、および状況
に応じて任意に設定できることが望まれる。しかし、上
記(2)の方法では、離間距離は光学系設計の際に決定
されるため、これを電圧測定する際に任意に設定するこ
とはできない。In particular, when measuring the absolute value of the voltage, it is necessary to calibrate the measured voltage value in accordance with the distance.
For this purpose, it is desired that the separation distance can be measured and that it can be set arbitrarily according to the situation. However, in the above method (2), the separation distance is determined at the time of designing the optical system, and therefore cannot be arbitrarily set when measuring the voltage.
【0009】[0009]
【発明の目的】本発明は、非接触型の光学プローブ(E
Oプローブや磁気光学結晶プローブ(MOプローブ))
を被測定対象に近接させて、所定の電気物理量(たとえ
は、集積回路の内部ノード電圧、集積回路の配線を流れ
る電流)を測定する装置に適用される光学プローブ・被
測定対象間の距離制御方法および距離制御装置におい
て、光学プローブと被測定回路との離間距離を正確に測
定し、その測定値をプローブの位置制御手段にフィード
バックすることで、光学プローブと被測定対象との離間
距離を高精度に制御することを目的としている。An object of the present invention is to provide a non-contact type optical probe (E)
O probe and magneto-optic crystal probe (MO probe)
The distance between an optical probe and an object to be measured applied to an apparatus for measuring a predetermined electrical physical quantity (for example, an internal node voltage of an integrated circuit, a current flowing through wiring of the integrated circuit) by bringing the object close to the object to be measured In the method and the distance control device, the distance between the optical probe and the circuit to be measured is accurately measured, and the measured value is fed back to the position control means of the probe to increase the distance between the optical probe and the object to be measured. The purpose is to control the accuracy.
【0010】[0010]
【発明の概要】本発明の光学プローブ・被測定対象間の
距離制御方法および距離制御装置は、被測定対象表面の
電気物理量を測定する電気物理量測定装置に適用される
ものであり、前記距離制御方法は、(1)所定の波長帯
域を持つ距離測定用光を光学プローブ先端面および被測
定対象表面において反射させ、(2)光学プローブ先端
面における反射光と、被測定対象表面における反射光と
の位相差に基づいて、光学プローブ先端と被測定対象表
面との離間距離を測定し、(3)該測定値を光学プロー
ブの位置制御手段にフィードバックして、前記離間距離
を制御することを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION A distance control method and a distance control device between an optical probe and a measured object according to the present invention are applied to an electric physical quantity measuring device for measuring an electric physical quantity of a surface of a measured object, and the distance control is performed. The method comprises: (1) reflecting distance measurement light having a predetermined wavelength band on an optical probe tip surface and a surface to be measured; and (2) reflecting light reflected on the optical probe tip surface and light reflected on the surface to be measured. Measuring the distance between the tip of the optical probe and the surface to be measured based on the phase difference of (3), and (3) feeding back the measured value to the position control means of the optical probe to control the distance. And
【0011】距離制御装置は、(1)電気物理量測定用
光とは異なる波長帯域を持つ距離測定用光を生成するた
めの光源と、(2)光学プローブ先端面における反射光
と、被測定対象表面における反射光との位相差に基づい
て、光学プローブ先端と被測定対象表面との離間距離を
測定するための手段と、(3)該測定値を光学プローブ
の位置制御手段にフィードバックして、前記離間距離を
制御する手段と、を有してなることを特徴とする。The distance control device includes: (1) a light source for generating distance measurement light having a wavelength band different from that of the electric physical quantity measurement light; (2) reflected light at the tip surface of the optical probe; Means for measuring the separation distance between the tip of the optical probe and the surface to be measured based on the phase difference from the reflected light on the surface; and (3) feeding back the measured value to the position control means of the optical probe, Means for controlling the separation distance.
【0012】また、本発明の光学プローブ・被測定対象
間の距離制御方法および装置は、非接触型の光学プロー
ブの透明先端面にて、電気物理量測定用光を反射させ、
該反射光の光学プローブ内での偏光状態変化を検出する
ことにより、被測定対象表面の電気物理量(内部ノード
電圧値、配線を流れる電流)を測定する装置にも適用さ
れる。なお、上記電気物理量測定用光として、通常はレ
ーザビームが使用される。The method and apparatus for controlling the distance between an optical probe and an object to be measured according to the present invention reflect light for measuring an electric physical quantity at a transparent tip surface of a non-contact type optical probe.
The present invention is also applied to an apparatus for measuring an electric physical quantity (an internal node voltage value, a current flowing through a wiring) on the surface to be measured by detecting a change in the polarization state of the reflected light in the optical probe. Note that a laser beam is usually used as the electric physical quantity measurement light.
【0013】本発明において、距離測定用光として、波
長帯域が前記電気物理量測定用光の波長帯域とは異なる
光が用いられる。また、距離測定用光を生成するための
光源は、通常コヒーレンス長の短い白色光源(たとえ
ば、ハロゲンランプ,LED等)および複数の光学フィ
ルタ等により構成される。In the present invention, light having a wavelength band different from that of the electric physical quantity measuring light is used as the distance measuring light. Further, the light source for generating the light for distance measurement usually includes a white light source having a short coherence length (for example, a halogen lamp, an LED or the like), a plurality of optical filters, and the like.
【0014】本発明では、電気物理量測定用光の光路
に、該電気物理量測定用光とは異なる波長帯域を持つ距
離測定用光を入射する。この入射の手段として、通常ダ
イクロイックミラーが使用され、電気物理量測定用光,
距離測定用光の何れか一方を該ダイクロイックミラーに
透過させ、他方をダイクロイックミラーに反射させるこ
とで、上記入射を実現している。In the present invention, the distance measuring light having a wavelength band different from that of the electric physical quantity measuring light is incident on the optical path of the electric physical quantity measuring light. Normally, a dichroic mirror is used as a means for this incidence.
The above-mentioned incidence is realized by transmitting one of the distance measuring lights to the dichroic mirror and reflecting the other to the dichroic mirror.
【0015】また、光学プローブ先端面における反射光
と、被測定対象表面における反射光との位相差に基づい
て、前記光学プローブ先端と被測定対象表面との離間距
離を測定するための手段として、マイケルソン干渉計
(通常は、可動式ミラー,光強度検出器等から構成され
る)等の周知の光学的手段が使用される。Further, as means for measuring the separation distance between the tip of the optical probe and the surface of the object to be measured based on the phase difference between the reflected light on the surface of the optical probe and the light reflected on the surface of the object to be measured, Well-known optical means such as a Michelson interferometer (usually composed of a movable mirror, a light intensity detector and the like) are used.
【0016】さらに、離間距離の測定値を光学プローブ
の位置制御手段にフィードバックして、前記離間距離を
制御するために、ピエゾ素子が使用される。本発明で
は、フィードバック制御を施すことにより外的な振動の
影響を受けず、高精度に離間距離が保たれる。また、離
間距離は必要に応じて任意の値に設定される。Further, a piezo element is used to control the distance by feeding back the measured value of the distance to the position control means of the optical probe. In the present invention, by performing feedback control, the separation distance is maintained with high accuracy without being affected by external vibration. The separation distance is set to an arbitrary value as needed.
【0017】より具体的には、本発明では、前記距離測
定用光は前記電気物理量測定用光の波長帯域より短い波
長の所定帯域幅を持ち、該距離測定用光は前記光学プロ
ーブおよび光路長可変の反射ミラーに分路する。そし
て、前記反射ミラーからの反射光と、前記光学プローブ
先端面および前記被測定対象表面からの反射光とを干渉
させ、これらの反射光の位相差が変化することにより得
られる干渉出力に基づき前記離間距離を制御する。More specifically, according to the present invention, the distance measuring light has a predetermined bandwidth of a wavelength shorter than the wavelength band of the electric physical quantity measuring light, and the distance measuring light includes the optical probe and the optical path length. Shunt to a variable reflective mirror. Then, the reflected light from the reflecting mirror and the reflected light from the optical probe tip surface and the surface to be measured interfere with each other, and based on an interference output obtained by changing a phase difference between these reflected lights. Control the separation distance.
【0018】距離測定用光を、二つの光路に分路させる
ための手段として、ビームスプリッタが採用される。ま
た、反射ミラーにおいて反射された距離測定用光の光路
長を変化させるために、光路長増減手段が設けられる。
この光路長増減手段としては、代表的には反射ミラーと
一体に駆動するピエゾ素子が用いられる。A beam splitter is used as a means for shunting the distance measuring light into two optical paths. Further, in order to change the optical path length of the distance measuring light reflected by the reflecting mirror, an optical path length increasing / decreasing means is provided.
As this optical path length increasing / decreasing means, a piezo element which is driven integrally with a reflection mirror is typically used.
【0019】反射ミラーからの反射光と、前記光学プロ
ーブの先端面および被測定対象表面からの反射光とを干
渉させるための干渉手段として、通常は、上記ビームス
プリッタが併用される。すなわち、ビームスプリッタに
入射した距離測定用光は、前述したようにに一度は二路
に分路して出力されるが、これらの光は光学プローブの
先端面,被測定対象表面で反射され、および反射ミラー
により反射されて、ビームスプリッタに再び戻り、両反
射光はここで干渉される。なお、この干渉手段からの干
渉出力光は光検出器により受光されることになる。The beam splitter is usually used as interference means for interfering the reflected light from the reflecting mirror with the reflected light from the tip surface of the optical probe and the surface to be measured. That is, as described above, the distance measuring light incident on the beam splitter is divided into two paths and output once, but these lights are reflected by the distal end surface of the optical probe and the surface to be measured. And is reflected by the reflection mirror and returns to the beam splitter again, where the two reflected lights interfere with each other. The interference output light from the interference means is received by the photodetector.
【0020】そして、距離測定用光の干渉により得られ
る干渉ピークの位置から、光学プローブと被測定対象と
の離間距離を測定し、その測定値を光学プローブの位置
制御手段にフィードバックしながら光学プローブを被測
定対象に近接させるため、光源にハロゲンランプを用い
た場合、1μm以下まで距離測定を行いながら光学プロ
ーブを被測定対象に近づけることができる。また、その
際、フィードバック制御により0.1μm以下の位置決
め精度が実現可能と考えられる。Then, the distance between the optical probe and the object to be measured is measured from the position of the interference peak obtained by the interference of the distance measuring light, and the measured value is fed back to the position control means of the optical probe while the measured value is fed back. When a halogen lamp is used as the light source, the optical probe can be brought close to the object to be measured while measuring the distance to 1 μm or less. At that time, it is considered that positioning accuracy of 0.1 μm or less can be realized by feedback control.
【0021】なお、距離測定用光は光学プローブの先端
面および被測定対象表面において反射し、電気物理量測
定用光は光学プローブの先端面で反射され、同一光路を
伝搬する。電気物理量測定のためには、上記光路から電
気物理量測定用光を分離する必要がある。電気物理量測
定用光と距離測定用光とは、ダイクロイックミラー等に
より分離できるので、距離測定用光が電気物理量測定用
光に悪影響を及ぼすことはない。The light for measuring the distance is reflected on the distal end face of the optical probe and the surface to be measured, and the light for measuring the electric physical quantity is reflected on the distal end face of the optical probe and propagates along the same optical path. In order to measure the electric physical quantity, it is necessary to separate the light for measuring the electric physical quantity from the optical path. Since the electric physical quantity measuring light and the distance measuring light can be separated by a dichroic mirror or the like, the distance measuring light does not adversely affect the electric physical quantity measuring light.
【0022】また、本発明では、前記距離測定用光は前
記電気物理量測定用光の波長帯域より短い波長の所定帯
域幅を持ち、前記光学プローブ先端面および前記被測定
対象表面において前記距離測定用光を反射させる。そし
て、この反射光を二つの光路に分路させ、両光路に反射
ミラーを設け、そのうち一方の反射ミラーの光路長を変
化させ、両反射ミラーからの反射光を干渉させ、これら
の反射光の位相差が変化することにより得られる干渉出
力に基づき、前記離間距離を制御する。Further, in the present invention, the distance measuring light has a predetermined bandwidth of a wavelength shorter than a wavelength band of the electric physical quantity measuring light, and the distance measuring light has a predetermined bandwidth on the tip surface of the optical probe and the surface of the object to be measured. Reflect light. Then, the reflected light is shunted to two optical paths, and reflective mirrors are provided on both optical paths, the optical path length of one of the reflective mirrors is changed, and the reflected lights from both reflective mirrors interfere with each other. The separation distance is controlled based on the interference output obtained by changing the phase difference.
【0023】先に述べた具体的な例では、距離測定用光
をまず二つの光路に分路して、これらを電気光学結晶ブ
ローブ,被測定対象側と反射ミラー側に分路したが、こ
こでは距離測定用光は分路することなく電気光学結晶ブ
ローブ,被測定対象側に送られ、電気光学結晶ブローブ
の先端面および被測定対象表面で反射した光を、ビーム
スプリッタにより二つの光路に分路させている。In the specific example described above, the distance measuring light is first shunted to two optical paths, and these are shunted to the electro-optic crystal probe, the object to be measured, and the reflection mirror side. In this case, the light for distance measurement is sent to the electro-optic crystal probe and the object to be measured without shunting, and the light reflected by the tip surface of the electro-optic crystal probe and the surface to be measured is split into two optical paths by a beam splitter. Let it go.
【0024】そして、両光路に設けられた一対の反射ミ
ラー(そのうち一方が光路長を変化させ得る反射ミラ
ー)からの反射光を干渉手段により干渉させている。こ
の場合にも、光学プローブの先端面および被測定対象表
面からの反射光を二つの光路に分路するための手段とし
て、ビームスプリッタが採用される。また、干渉手段と
して該ビームスプリッタを用いることができる。Then, reflected light from a pair of reflecting mirrors provided on both optical paths (one of which is a reflecting mirror whose optical path length can be changed) is caused to interfere by interference means. Also in this case, a beam splitter is employed as a means for shunting the reflected light from the distal end surface of the optical probe and the surface to be measured into two optical paths. Further, the beam splitter can be used as an interference unit.
【0025】なお、光学プローブへ光を導くための手段
として光ファイバを用いることができる。さらに、ビー
ムスプリッタおよび干渉手段を光ファイバカップラによ
り構成し、各光路を光ファイバで構成することもでき
る。An optical fiber can be used as a means for guiding light to the optical probe. Further, the beam splitter and the interference unit may be constituted by an optical fiber coupler, and each optical path may be constituted by an optical fiber.
【0026】[0026]
〔第1実施例〕図1は、本発明の第1実施例を示す図で
あり、EOプローブ・被測定対象間の距離制御系全体を
示している。[First Embodiment] FIG. 1 is a view showing a first embodiment of the present invention, and shows an entire distance control system between an EO probe and an object to be measured.
【0027】同図において、白色光源1(ここでは、ハ
ロゲンランプ)から発せられた白色光は、集光レンズ
3,ピンホール4,コリメートレンズ5で構成されるコ
リメート光学系を通過し平行光とされる。また、上記白
色光の光路には、熱線吸収フィルタ2および色温度変換
フィルタ(同図では光学フィルタ6で示す)が設けられ
ており、熱線吸収フィルタ2は白色光源1の波長帯域を
可視光領域とするとともに、光学フィルタ6が距離測定
の分解能を向上させている。上記1〜6の符号で示され
る各構成要素により、距離測定用光を生成するための光
源が構成される。In FIG. 1, white light emitted from a white light source 1 (here, a halogen lamp) passes through a collimating optical system composed of a condenser lens 3, a pinhole 4, and a collimating lens 5, and becomes parallel light. Is done. In the optical path of the white light, a heat ray absorption filter 2 and a color temperature conversion filter (indicated by an optical filter 6 in the figure) are provided, and the heat ray absorption filter 2 sets the wavelength band of the white light source 1 in a visible light region. And the optical filter 6 improves the resolution of the distance measurement. A light source for generating the light for distance measurement is constituted by the components indicated by the reference numerals 1 to 6 above.
【0028】そして、上記光源からの光は、ビームスプ
リッタ7により二つの光路に分路される。これらの光路
のうち一方の光路には、ダイクロイックミラー8を介し
て非接触型のEOプローブ31が設けられており、EO
プローブ31の先端側には被測定対象(被測定回路3
2)が配置されている。また、上記二つの光路のうち、
他方の光路には色分散補償媒体24を介して光軸方向に
移動する反射ミラー10が設けられている。EOプロー
ブ31の先端面および被測定回路32の表面において反
射した距離測定用光、および反射ミラー10において反
射した距離測定用光は、ビームスプリッタ7で合成され
た後、集光レンズ9で集光され、光検出器33に受光さ
れてその強度が測定される。The light from the light source is shunted by the beam splitter 7 into two optical paths. In one of these optical paths, a non-contact EO probe 31 is provided via a dichroic mirror 8, and an EO probe is provided.
The object to be measured (circuit under test 3)
2) is arranged. Also, of the above two optical paths,
The other optical path is provided with a reflection mirror 10 that moves in the optical axis direction via a chromatic dispersion compensating medium 24. The distance measuring light reflected on the distal end surface of the EO probe 31 and the surface of the circuit under test 32 and the distance measuring light reflected on the reflecting mirror 10 are combined by the beam splitter 7 and then condensed by the condensing lens 9. The light is received by the photodetector 33 and its intensity is measured.
【0029】本実施例では、反射ミラー10はピエゾ素
子44で高精度に光軸に沿って走査される。この走査に
より、ビームスプリッタ7と反射ミラー10間の光路長
が連続的に変化し、光検出器33は反射ミラー10の位
置の関数としての干渉光強度を測定することができる。In this embodiment, the reflection mirror 10 is scanned by the piezo element 44 with high accuracy along the optical axis. With this scanning, the optical path length between the beam splitter 7 and the reflecting mirror 10 changes continuously, and the photodetector 33 can measure the interference light intensity as a function of the position of the reflecting mirror 10.
【0030】以下、白色光干渉に基づいた離間距離測定
の原理を簡単に説明する。ここでは、EOプローブ31
と被測定回路32との離間距離の測定が目的であるた
め、電気物理量測定用光は考慮しないものとする。Hereinafter, the principle of the separation distance measurement based on white light interference will be briefly described. Here, the EO probe 31
Since the purpose is to measure the separation distance between the circuit and the circuit 32 to be measured, the light for measuring the electric physical quantity is not considered.
【0031】図1においては、白色光源1としてコヒー
レンス長の短いハロゲンランプを用いており、反射ミラ
ー10を光軸にそって移動させた場合、ミラー位置がE
Oプローブ31側の二つの反射面(すなわち、該プロー
ブ31の先端面と被測定回路32の表面)の位置と光路
長で一致したときにのみ干渉出力が大きく現れる。In FIG. 1, a halogen lamp having a short coherence length is used as the white light source 1, and when the reflecting mirror 10 is moved along the optical axis, the mirror position becomes E.
A large interference output appears only when the position of the two reflection surfaces on the O probe 31 side (that is, the tip surface of the probe 31 and the surface of the circuit under test 32) coincides with the optical path length.
【0032】図1の光検出器33により測定される上記
干渉出力によるEOプローブ31の端面と被測定回路3
2表面との離間距離の測定の例を図2を参照しつつ説明
する。同図に示した二つのピークのうちI0はEOプロ
ーブ31の先端面からの反射光と反射ミラー10からの
反射光との干渉を、またI1は被測定回路32表面から
の反射光と反射ミラー10からの反射光との干渉を表し
ている。これら二つの干渉のピークの差(反射ミラー1
0の移動距離(移動方向をZで示す))から、EOプロ
ーブ31の端面と被測定回路32表面との離間距離dを
測定できる。The end face of the EO probe 31 and the circuit under test 3 due to the interference output measured by the photodetector 33 in FIG.
An example of measuring the separation distance from the two surfaces will be described with reference to FIG. Of the two peaks shown in the figure, I0 represents the interference between the reflected light from the end face of the EO probe 31 and the reflected light from the reflecting mirror 10, and I1 represents the reflected light from the surface of the circuit 32 to be measured and the reflecting mirror. 10 shows the interference with the reflected light from 10. The difference between these two interference peaks (reflection mirror 1
The distance d between the end surface of the EO probe 31 and the surface of the circuit under test 32 can be measured from the moving distance of 0 (the moving direction is indicated by Z).
【0033】この測定においては、距離分解能は一つの
干渉出力の包洛線(図2では破線で示す)の半値幅で決
まる。干渉出力は干渉に寄与する光のスペクトルとフー
リエ変換の関係にある。光のスペクトル分布をガウシア
ン分布と仮定したときの半値幅をΔλ、距離分解能をΔ
ζとすると、In this measurement, the distance resolution is determined by the half width of the envelope (shown by a broken line in FIG. 2) of one interference output. The interference output has a Fourier transform relationship with the spectrum of the light contributing to the interference. When the spectral distribution of light is assumed to be a Gaussian distribution, the half width is Δλ, and the distance resolution is Δ
ζ
【0034】[0034]
【数1】Δζ=(2・ln2/π)・{(λc 2−Δλ
2/4)/Δλ}Δ1 = (2 · ln2 / π) · {(λ c 2 −Δλ)
2/4) / Δλ}
【0035】なる関係があり、また、干渉のフリンジは
中心波長λcの1/2の周期で現れる。たとえば、λc
=0.6μm,Δλ=0.3μmであるとすると、Δζ
=0.5μmである。したがって、干渉出力のピークを
鋭くし、離間距離の分解能を高めるためには、干渉に寄
与する光のスペクトル分布を高帯域な分布とし、かつそ
の中心波長は短い方が良いことになる。また、今のよう
に二つの干渉ピークを分離して測定するためには、一方
の干渉ピークが他方に影響しないことが望まれるため、
フーリエ変換によりサイドローブが出ないような分布を
もつ光スペクトルを形成する必要がある。そのために
は、ガウシアン分布の光スペクトルであることが望まし
い。よって、図3に示すような可視光帯域のスペクトル
分布の光を図1において説明した光学フィルタ6によっ
て形成すれば良いことになる。このようなスペクトル帯
域を有する光を用いれば、1μm以下の離間距離分解能
を得ることができる。The fringe of the interference appears at a period of の of the center wavelength λc. For example, λ c
= 0.6 μm and Δλ = 0.3 μm, Δζ
= 0.5 μm. Therefore, in order to sharpen the peak of the interference output and increase the resolution of the separation distance, it is better that the spectral distribution of the light contributing to the interference be a high-bandwidth distribution and the central wavelength be short. Also, in order to separate and measure two interference peaks as in the present case, it is desired that one interference peak does not affect the other,
It is necessary to form an optical spectrum having a distribution such that side lobes do not appear due to Fourier transform. For that purpose, it is desirable that the light spectrum has a Gaussian distribution. Therefore, light having a spectral distribution in the visible light band as shown in FIG. 3 may be formed by the optical filter 6 described with reference to FIG. If light having such a spectral band is used, a separation distance resolution of 1 μm or less can be obtained.
【0036】こうして、図1に示したように、光検出器
33の出力から、信号処理回路43により離間距離dが
測定され、この測定値はフィードバック回路42を介し
てプローブ位置制御手段41にフィードバックされる。
そして、EOプローブ31と被測定回路32の離間距離
が所望の値になるようにEOプローブ31が制御され
る。In this way, as shown in FIG. 1, the separation distance d is measured by the signal processing circuit 43 from the output of the photodetector 33, and the measured value is fed back to the probe position control means 41 via the feedback circuit 42. Is done.
Then, the EO probe 31 is controlled such that the distance between the EO probe 31 and the circuit under measurement 32 becomes a desired value.
【0037】また、電気物理量測定用光(ここでは、電
圧測定用のレーザ光)には近赤外領域、すなわち1.3
μmまたは1.5μm帯の光を用いることにより、この
電気物理量測定用光と可視光領域の白色光である距離測
定用光とは波長帯域で十分分離される(図3参照)。な
お、電圧測定用光学系を図1に符号45で示す。The light for measuring the electric physical quantity (here, the laser beam for measuring the voltage) is in the near infrared region, that is, 1.3.
By using light in the μm or 1.5 μm band, the electric physical quantity measurement light and the distance measurement light, which is white light in the visible light region, are sufficiently separated in the wavelength band (see FIG. 3). The voltage measuring optical system is indicated by reference numeral 45 in FIG.
【0038】図1において、ダイクロイックミラー8
は、電気物理量測定用光の光路に距離測定用光を入射さ
せ、両測定用光をEOプローブ31に導き入れる一方、
EOプローブ31の先端面と被測定回路32の表面で反
射した光を、電気物理量測定用光と距離測定用光に分け
ている。なお、ダイクロイックミラー8および電圧測定
用光学系45は、必ずしもビームスプリッタ7とEOプ
ローブ31との間に配置する必要はなく、ビームスプリ
ッタ7の光源側に配置することもできる。In FIG. 1, a dichroic mirror 8
While the distance measuring light is incident on the optical path of the electric physical quantity measuring light, and both the measuring lights are guided to the EO probe 31.
The light reflected on the tip surface of the EO probe 31 and the surface of the circuit under test 32 is divided into light for measuring electric physical quantity and light for measuring distance. Note that the dichroic mirror 8 and the voltage measurement optical system 45 do not necessarily need to be arranged between the beam splitter 7 and the EO probe 31, and may be arranged on the light source side of the beam splitter 7.
【0039】ところで、ビームスプリッタ7により分路
した二つの光路において、色分散特性が等価でないと干
渉出力の包絡線が広がり、離間距離測定の分解能が低下
する。したがって、図1においては、反射ミラー10側
の光路中には石英ガラスや光ファイバなどの色分散補償
媒体24を挿入し、EOプローブ31側の光路に存在す
る色分散を補正している。By the way, in the two optical paths shunted by the beam splitter 7, if the chromatic dispersion characteristics are not equivalent, the envelope of the interference output is widened and the resolution of the distance measurement is reduced. Therefore, in FIG. 1, a chromatic dispersion compensating medium 24 such as quartz glass or an optical fiber is inserted into the optical path on the side of the reflection mirror 10 to correct the chromatic dispersion present on the optical path on the side of the EO probe 31.
【0040】〔第2実施例〕図4は、本発明の第2実施
例を示す図であり、EOプローブ・被測定対象間の距離
制御系全体を示している。[Second Embodiment] FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of the present invention, and shows the entire distance control system between the EO probe and the object to be measured.
【0041】白色光源1から発せられた距離測定用光
は、第1実施例と同様に熱線吸収フィルタ2および光学
フィルタ6を通り、かつ前述したコリメート光学系で平
行光とされた後、ハーフミラー12,ダイクロイックミ
ラー8を介してEOプローブ31と被測定回路32とに
導かれる。EOプローブ31の先端面と、被測定回路3
2の表面で反射された光は、ハーフミラー12を介して
ビームスプリッタ7に導かれる。The distance measuring light emitted from the white light source 1 passes through the heat ray absorbing filter 2 and the optical filter 6 as in the first embodiment, and is converted into parallel light by the above-described collimating optical system. 12. It is guided to the EO probe 31 and the circuit under measurement 32 via the dichroic mirror 8. The tip surface of the EO probe 31 and the circuit under test 3
The light reflected on the surface 2 is guided to the beam splitter 7 via the half mirror 12.
【0042】ビームスプリッタ7により分路された二つ
の光路には、同等な反射ミラー10,11が配置されて
おり、これら各ミラー10,11からの反射光は、ビー
ムスプリッタ7において干渉される。この干渉光は集光
レンズ9により集光され、さらに光検出器33に受光さ
れて光強度として検出される。ここでは、一方の反射ミ
ラー11は固定とされているが、他方の反射ミラー10
はピエゾ素子44で光軸方向に高精度に走査できるよう
に構成されている。この走査により、上記二つの光路の
光路差は連続的に変化することになる。In the two optical paths shunted by the beam splitter 7, equivalent reflecting mirrors 10 and 11 are arranged, and the reflected light from each of the mirrors 10 and 11 interferes in the beam splitter 7. This interference light is condensed by the condensing lens 9 and further received by the photodetector 33 and detected as light intensity. Here, one reflection mirror 11 is fixed, while the other reflection mirror 10 is fixed.
Is configured to be able to scan with high accuracy in the optical axis direction by the piezo element 44. By this scanning, the optical path difference between the two optical paths changes continuously.
【0043】反射ミラー10を光軸に沿って移動させる
と、第1実施例で説明した白色光干渉の原理に従って、
図5に示すような干渉出力が得られる。同図において、
ビームスプリッタ7から両反射ミラー10、11までの
光路長が一致するZ=0の位置で干渉出力が最大とな
り、その前後±dの対称な位置に干渉出力が現れる。こ
の離間距離dはEOプローブ31と被測定回路32の表
面との離間距離に相当するので、干渉出力から該離間距
離dを測定することができる。なお、図5において、包
絡線を破線で示す。When the reflecting mirror 10 is moved along the optical axis, according to the principle of white light interference described in the first embodiment,
An interference output as shown in FIG. 5 is obtained. In the figure,
The interference output becomes maximum at the position of Z = 0 where the optical path lengths from the beam splitter 7 to the two reflection mirrors 10 and 11 coincide with each other, and the interference output appears at symmetric positions ± d before and after the position. Since the distance d corresponds to the distance between the EO probe 31 and the surface of the circuit under test 32, the distance d can be measured from the interference output. In FIG. 5, the envelope is indicated by a broken line.
【0044】上記測定値は、第1実施例におけると同
様、信号処理回路43,フィードバック回路42を介し
てプローブ位置制御手段41にフィードバックされ、E
Oプローブ31の先端面と被測定回路32の表面の離間
距離dが所望の値となるようにEOプローブ31の位置
が制御される。また、電圧測定用のレーザ光は、第1実
施例の場合と同様に、ダイクロイックミラー8によりE
Oプローブ31に導かれる。The measured values are fed back to the probe position control means 41 via the signal processing circuit 43 and the feedback circuit 42, as in the first embodiment, and
The position of the EO probe 31 is controlled such that the distance d between the tip surface of the O-probe 31 and the surface of the circuit under test 32 becomes a desired value. Further, the laser beam for voltage measurement is emitted by the dichroic mirror 8 in the same manner as in the first embodiment.
It is led to the O probe 31.
【0045】この第2実施例では、ビームスプリッタ7
により分路された二つの光路において色分散特性は完全
に等価なので、色分散による離間距離分解能の低下はな
く、白色光のスペクトル分布で決まる距離分解能を得る
ことができる。In the second embodiment, the beam splitter 7
Since the chromatic dispersion characteristics are completely equivalent in the two optical paths shunted by, the distance resolution determined by the spectral distribution of white light can be obtained without a decrease in separation distance resolution due to chromatic dispersion.
【0046】〔第3実施例〕図1に示した距離制御系に
おいては、両端に集光レンズ13,14が設けられた光
ファイバ15を用いて、EOプローブ31に距離測定用
光や電気物理量測定用光を導入することができる(図6
参照)。この場合、被測定回路32に近接されるEOプ
ローブ31と、他の光学系が光ファイバ15によって分
離されるため、装置の発する振動やノイズに影響されな
いEOプローブ31と被測定回路32の表面との高精度
な離間距離制御が可能となる。また、EOプローブ31
に光を導く際のアラインメントが容易となる。[Third Embodiment] In the distance control system shown in FIG. 1, an EO probe 31 uses an optical fiber 15 provided with condensing lenses 13 and 14 at both ends, and a distance measuring light or an electric physical quantity is applied to the EO probe 31. Measurement light can be introduced (FIG. 6).
reference). In this case, since the EO probe 31 which is close to the circuit under measurement 32 and other optical systems are separated by the optical fiber 15, the EO probe 31 and the surface of the circuit under measurement 32 which are not affected by the vibration or noise generated by the device. , It is possible to perform highly accurate separation distance control. Also, the EO probe 31
Alignment when directing light to the light source is facilitated.
【0047】ただし、EOプローブ31がビームスプリ
ッタ7により分路された二つの光路のうちの一方の光路
に配置されているため、光ファイバ15によりEOプロ
ーブ31に距離測定用光を導く場合は、反射ミラー10
側の光路にも同じ特性かつ同じ長さの光ファイバを配置
することにより、上記した色分散を補償し分解能の低下
を避ける必要がある。However, since the EO probe 31 is disposed on one of the two optical paths shunted by the beam splitter 7, when the optical fiber 15 guides the distance measuring light to the EO probe 31, Reflection mirror 10
By disposing an optical fiber having the same characteristics and the same length in the optical path on the side, it is necessary to compensate for the chromatic dispersion described above and avoid a decrease in resolution.
【0048】反射ミラー10側の光路に光ファイバを用
いる場合、図7に示したピエゾリングアクチュエータ2
5で構成されるファイバ位相変調器23(ピエゾリング
に光ファイバが巻回されてなるピエゾ駆動装置46によ
り駆動する装置)により反射ミラー側の光路長を変化さ
せてもよい。この場合、反射ミラーのアラインメントの
必要がなくなるので、光路長を変化させる際の安定性が
向上する。When an optical fiber is used in the optical path on the side of the reflection mirror 10, the piezo ring actuator 2 shown in FIG.
The optical path length on the reflection mirror side may be changed by a fiber phase modulator 23 (device driven by a piezo driving device 46 in which an optical fiber is wound around a piezo ring) constituted by 5. In this case, since there is no need to align the reflection mirror, stability when changing the optical path length is improved.
【0049】〔第4実施例〕図2に示した距離制御系に
おいても、第3実施例と同様、光ファイバ15を用いて
EOプローブ31に距離測定用光や電気物理量測定用光
を導入することができる(図6参照)。この場合、第3
実施例で述べたと同様な効果が期待されることはもちろ
んである。[Fourth Embodiment] In the distance control system shown in FIG. 2, similarly to the third embodiment, the light for distance measurement and the light for electric physical quantity measurement are introduced into the EO probe 31 using the optical fiber 15. (See FIG. 6). In this case, the third
Needless to say, the same effect as that described in the embodiment is expected.
【0050】上記、図1,図4ではビームスプリッタ7
により干渉計を構成する場合を説明したが、ビームスプ
リッタ7を用いることなく、各光路を図8に示すような
光ファイバカップラ22で構成することもできる。ま
た、上記図4(第2実施例)では、ビームスプリッタ7
により分路した二つの光路のうち一方の光路長を反射ミ
ラー10により変化させる場合を示したが、本発明はこ
れに限らず、同図のハーフミラー12で取り出された光
を二つの光路に分路し、これら二つの光に光路差を与え
るものであれば、光路長を変化させる手段として他のも
のを採用することができる。In FIGS. 1 and 4, the beam splitter 7 is used.
Has been described, the respective optical paths may be configured by optical fiber couplers 22 as shown in FIG. 8 without using the beam splitter 7. In FIG. 4 (second embodiment), the beam splitter 7
Although the case where one of the two optical paths shunted by the optical path length is changed by the reflection mirror 10 has been described, the present invention is not limited to this, and the light extracted by the half mirror 12 in FIG. As long as it shunts and gives an optical path difference to these two lights, another means for changing the optical path length can be adopted.
【0051】たとえば、図9(A)に示すような二つの
偏光子18、20とウオラストンプリズム19で構成さ
れる偏光干渉計を用いることができる。このこの偏光干
渉計では、直角に偏光された二つの光の位相差が光軸に
垂直な一次元方向に変化するため、CCD34などのア
レイ状の光検出器を用いて、干渉出力を空間的に得、こ
れを信号処理回路43で処理することができる。For example, a polarization interferometer composed of two polarizers 18 and 20 and a Wollaston prism 19 as shown in FIG. 9A can be used. In this polarization interferometer, since the phase difference between two lights polarized at right angles changes in a one-dimensional direction perpendicular to the optical axis, the interference output is spatially reduced using an array-like photodetector such as a CCD. And this can be processed by the signal processing circuit 43.
【0052】また、図9(B)に示すように光ファイバ
カップラ21を用いて、同様の機能を構成することもで
きる。同図(B)では、集光レンズ16により光ファイ
バー17aの端面に集光されて距離測定用光は光ファイ
バカップラ21を介して二路に分路した光ファイバー1
7b,17bの端面からCCD34に照射される。CC
D34表面上の、両光ファイバー17bの照射口からの
距離が異なる点において干渉が生じる。信号処理回路4
3はCCD34からの空間的な干渉出力を処理すること
で図9(A)と同様の測定を行っている。Further, as shown in FIG. 9B, the same function can be configured by using the optical fiber coupler 21. In FIG. 7B, the light for distance measurement which is condensed on the end face of the optical fiber 17 a by the condenser lens 16 and shunted into two paths via the optical fiber coupler 21.
The CCD 34 is irradiated from the end faces of 7b and 17b. CC
Interference occurs at a point on the surface of D34 where the distances from the irradiation ports of both optical fibers 17b are different. Signal processing circuit 4
Numeral 3 processes the spatial interference output from the CCD 34 to perform the same measurement as in FIG.
【0053】このように、空間的に干渉出力を得る場
合、反射ミラー10などの機械的な走査に伴う振動など
の影響がなくなり、かつ電気的な走査により干渉出力が
得られるため、離間距離測定の速さが大幅に改善され
る。さらに、上記実施例においては白色光源1としてハ
ロゲンランプを仮定したが、EOプローブと被測定回路
との間に要求される離間距離に応じて、白色光源1は適
宜のものが選択される。たとえば、離間距離が10μm
程度であるならLEDが、また数10μmであるならS
LDなどの低コヒーレント光源が採用される。As described above, when the interference output is obtained spatially, the influence of the vibration caused by the mechanical scanning of the reflection mirror 10 and the like is eliminated, and the interference output is obtained by the electrical scanning. Speed is greatly improved. Further, in the above embodiment, a halogen lamp is assumed as the white light source 1, but an appropriate white light source 1 is selected according to a required separation distance between the EO probe and the circuit to be measured. For example, if the separation distance is 10 μm
LED if it is of the order, and S if it is several tens of μm.
A low coherent light source such as an LD is employed.
【0054】なお、ここでは被測定回路32の内部ノー
ドの電圧値を測定するEOプローブ31の位置決め方法
について記述したが、本発明は、ここで対象としたEO
プローブ31の位置決め方法のみに限定されるものでは
ない。すなわち、光を用いた物理量測定用のプローブを
被測定対象に対して1μmから数10μmの離間距離に
保つ必要がある場合において、プローブ材料が光源の光
に対して透明であるようなEOプローブ以外のプローブ
を該EOプローブに代えて用いた場合にも、本発明の離
間距離制御を行うことができる。Although the method of positioning the EO probe 31 for measuring the voltage value of the internal node of the circuit under test 32 has been described here, the present invention is not limited to the EO probe.
The method is not limited to only the method of positioning the probe 31. In other words, when it is necessary to keep the probe for measuring physical quantity using light at a distance of 1 μm to several tens of μm from the object to be measured, other than an EO probe whose probe material is transparent to the light of the light source The distance control according to the present invention can be performed also when the above-mentioned probe is used in place of the EO probe.
【0055】〔第5実施例〕たとえば、図10に示すよ
うな回路内部の非接触電流測定装置が考えられる。同図
の装置は、基板53上に形成された被測定回路52に、
先端が透明な磁気光学プローブ(MOプローブ)51を
近接して配置し、被測定回路52を流れる電流を測定す
るものである。すなわち、この装置は、回路内部の被測
定回路52を流れる電流によって形成される磁界(同図
において、磁力線を破線で示す)を、磁気光学効果を持
つ結晶により、電流測定用(レーザ)光の偏光面の回転
に置き換えて測定するもので、偏光面の回転角度を測定
することにより、電流値を得ることができる。この電流
測定装置に本発明のプローブ制御技術を適用すると、プ
ローブの制御が格段に向上する。なお、EOプローブに
代えて使用される上記のMOプローブの材質は、YAG
(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)、YAG
(イットリウム・鉄・ガーネット)である。Fifth Embodiment For example, a non-contact current measuring device inside a circuit as shown in FIG. 10 can be considered. The device shown in the figure includes a circuit under test 52 formed on a substrate 53,
A magneto-optical probe (MO probe) 51 having a transparent tip is disposed close to the probe, and a current flowing through the circuit under measurement 52 is measured. In other words, this device converts a magnetic field formed by a current flowing through the circuit under measurement 52 inside the circuit (in the figure, lines of magnetic force are indicated by broken lines) by using a crystal having a magneto-optical effect to generate current (laser) light for current measurement. The measurement is performed in place of the rotation of the polarization plane, and the current value can be obtained by measuring the rotation angle of the polarization plane. When the probe control technique of the present invention is applied to this current measuring device, the control of the probe is significantly improved. The material of the MO probe used in place of the EO probe is YAG
(Yttrium Aluminum Garnet), YAG
(Yttrium, iron, garnet).
【0056】前記EOプローブやMOプローブの実施例
から明かなように、透明な材質で端面を有する部材が被
測定部位と一定間隔を隔てて定位されるから、この部材
に固定されたその他のプローブも使用できる。As is clear from the above-described embodiments of the EO probe and the MO probe, a member having an end face made of a transparent material is located at a predetermined distance from a measured portion, and thus other probes fixed to this member are used. Can also be used.
【0057】なお、上記実施例では横方向の位置決めに
ついては説明しなかったが、これは従来と同様の方法に
より行われるため、説明を省略する。In the above embodiment, the positioning in the horizontal direction has not been described. However, since the positioning is performed in the same manner as in the related art, the description is omitted.
【0058】[0058]
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば以下
のような効果を奏することができる。 (1)光学プローブと被測定回路との離間距離を常に測
定しながら光学プローブを近接させるため、光学プロー
ブを被測定回路に接触させることがなく、かつ任意の離
間距離に設定することができる。さらに、離間距離の測
定値をプローブ位置制御手段にフィードバックすること
により、高精度且つ高安定に位置決めすることができ
る。As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained. (1) Since the distance between the optical probe and the circuit to be measured is always measured while the distance between the optical probe and the circuit to be measured is kept close, the distance between the optical probe and the circuit to be measured does not need to be brought into contact with the circuit to be measured. Further, by feeding back the measured value of the separation distance to the probe position control means, positioning can be performed with high accuracy and high stability.
【0059】(2)距離測定用光と、電気物理量測定用
光とを波長帯域で分離することができるので、距離測定
用光が電圧測定に悪影響を与えることはない。(2) The distance measuring light and the electric physical quantity measuring light can be separated in the wavelength band, so that the distance measuring light does not adversely affect the voltage measurement.
【0060】(3)光学プローブや光ファイバ内での色
分散の影響を考慮する必要がなくなり、干渉に寄与する
光のスペクトル帯域で決まる距離測定の分解能を得るこ
ともできる。(3) It is not necessary to consider the influence of chromatic dispersion in the optical probe or the optical fiber, and the resolution of distance measurement determined by the spectral band of light contributing to interference can be obtained.
【0061】(4)電気物理量の測定に用いる非接触型
の測定装置の信頼性が格段に向上し、被測定回路の内部
ノードの電圧値等の高精度な測定が可能となる。(4) The reliability of a non-contact type measuring device used for measuring an electric physical quantity is remarkably improved, and a highly accurate measurement of a voltage value of an internal node of a circuit under test becomes possible.
【図1】本発明の第1実施例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図2】図1の実施例において得られる干渉出力を説明
する図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an interference output obtained in the embodiment of FIG.
【図3】本発明における距離測定用光に要求されるスペ
クトル分布と、電気物理量測定用光との波長帯域での分
離の様子を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a spectrum distribution required for distance measuring light and a state of separation in an optical physical quantity measuring light in a wavelength band according to the present invention.
【図4】本発明の第2実施例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図5】図4の実施例において得られる干渉出力を説明
する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating an interference output obtained in the embodiment of FIG. 4;
【図6】本発明の距離制御装置において、光ファイバを
用いてEOプローブへ光を導く実施例を説明する図であ
る。FIG. 6 is a diagram illustrating an embodiment in which light is guided to an EO probe using an optical fiber in the distance control device of the present invention.
【図7】光路長の変化を、ファイバ位相変調器で構成し
た例を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example in which a change in optical path length is configured by a fiber phase modulator.
【図8】図1及び図4におけるビームスプリッタを光フ
ァイバカップラで構成した例を説明する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating an example in which the beam splitter in FIGS. 1 and 4 is configured by an optical fiber coupler.
【図9】(A)は偏光干渉計とCCDなどのアレイ状の
光検出器を用いて、干渉出力を空間的に得る一つの例を
示す図、(B)は光ファイバとCCDなどのアレイ状の
光検出器を用いて、干渉出力を空間的に得る一つの例を
示す図である。9A is a diagram showing one example of spatially obtaining an interference output by using a polarization interferometer and an array-like photodetector such as a CCD, and FIG. 9B is a diagram showing an optical fiber and an array such as a CCD; FIG. 7 is a diagram showing an example of spatially obtaining an interference output using a photodetector in a shape.
【図10】本発明の第5実施例を示す図であり、MOプ
ローブによる電流測定装置の説明図である。FIG. 10 is a view showing a fifth embodiment of the present invention, and is an explanatory view of a current measuring device using an MO probe.
1:白色光源 2:熱線吸収フィルタ 3,9,13,16:集光レンズ 4:ピンホール 5:コリメートレンズ 6:光学フィルタ 7:ビームスプリッタ 8:ダイクロイックミラー 10,11:反射ミラー 12:ハーフミラー 13,14:集光レンズ 15:光ファイバ 16:集光レンズ 18,20:偏光子 19:ウオラストンプリズム 21,22:光ファイバカップラ 23:光ファイバ位相変調器 24:色分散補償媒体 31:EOプローブ 32:被測定回路 33:光検出器 34:CCD 41:プローブ位置制御手段 42:フィードバック回路 43:信号処理回路 44:ピエゾ素子 45:電圧測定用光学系 46:ピエゾ駆動装置 51:MOプローブ 52:被測定回路 53:基板 1: White light source 2: Heat absorption filter 3, 9, 13, 16: Condensing lens 4: Pinhole 5: Collimating lens 6: Optical filter 7: Beam splitter 8: Dichroic mirror 10, 11: Reflection mirror 12: Half mirror 13, 14: condenser lens 15: optical fiber 16: condenser lens 18, 20: polarizer 19: wollaston prism 21, 22: optical fiber coupler 23: optical fiber phase modulator 24: chromatic dispersion compensating medium 31: EO probe 32: Circuit to be measured 33: Photodetector 34: CCD 41: Probe position control means 42: Feedback circuit 43: Signal processing circuit 44: Piezo element 45: Optical system for voltage measurement 46: Piezo drive 51: MO probe 52: Circuit to be measured 53: Substrate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (73)特許権者 399117121 395 Page Mill Road Palo Alto,Californ ia U.S.A. (56)参考文献 特開 平4−236377(JP,A) 特開 昭61−76902(JP,A) 特公 平4−23202(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 31/28 - 31/302 G01B 11/00 - 11/06 H01L 21/66 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (73) Patent owner 399117121 395 Page Mill Road Palo Alto, California U.S.A. S. A. (56) References JP-A-4-236377 (JP, A) JP-A-61-76902 (JP, A) JP-B-4-23202 (JP, B2) (58) Fields investigated (Int. . 7, DB name) G01R 31/28 - 31/302 G01B 11/00 - 11/06 H01L 21/66
Claims (7)
電気物理量測定装置に適用される光学プローブ・被測定
対象間の距離制御方法において、所定の波長帯域を持つ
距離測定用光を光学プローブの透明な先端面および被測
定対象表面において反射させ、前記光学プローブ先端面
における反射光と、前記被測定対象表面における反射光
との位相差に基づいて、前記光学プローブ先端と前記被
測定対象との離間距離を測定し、該測定値を前記光学プ
ローブの位置制御手段にフィードバックして前記離間距
離を制御する方法であって、前記距離測定用光は前記電気物理量測定用光の波長帯域
より短い波長の所定帯域幅を持ち、前記光学プローブ先
端面および前記被測定対象表面において前記距離測定用
光を反射させ、この反射光を二つの光路に分路させ、両
光路に反射ミラーを設け、そのうち一方の反射ミラーの
光路長を変化させ、両反射ミラーからの反射光を干渉さ
せ、これらの反射光の位相差が変化することにより得ら
れる干渉出力に基づき、前記離間距離を制御する ことを
特徴とする光学プローブ・被測定対象間の距離制御方
法。1. A method for controlling a distance between an optical probe and an object to be measured applied to an electric physical quantity measuring device for measuring an electric physical quantity of a surface of the object to be measured, wherein a distance measuring light having a predetermined wavelength band is transmitted to the optical probe. The light is reflected on the transparent tip surface and the surface to be measured, and the reflected light on the distal surface of the optical probe and the phase difference between the reflected light on the surface to be measured and the optical probe tip and the object to be measured. the distance is measured, a method for controlling the distance by feeding back the measured value to the position control means of the optical probe, the distance measuring light wavelength band of the electrical physical quantity measuring light
A predetermined bandwidth of shorter wavelength, and the optical probe tip
For measuring the distance on the end face and the surface to be measured
Reflects light, shunts the reflected light into two optical paths,
A reflection mirror is provided in the optical path, and one of the reflection mirrors
By changing the optical path length, the reflected light from both reflecting mirrors interferes.
And the phase difference between these reflected light changes.
Controlling the separation distance based on the interference output to be measured.
電気物理量測定装置に適用される光学プローブ・被測定
対象間の距離制御装置において、前記電気物理量測定用
光とは異なる波長帯域を持つ距離測定用光を生成するた
めの光源と、前記被測定対象との離間距離調節を行う位
置制御手段が設けられた前記光学プローブと、前記光学
プローブ先端面における反射光と、前記被測定対象表面
における反射光との位相差に基づいて、前記光学プロー
ブ先端と前記被測定対象との離間距離を測定するための
手段と、該測定値を光学プローブの位置制御手段にフィ
ードバックして前記離間距離を制御する手段とを有し、 前記距離測定用光は前記電気物理量測定用光の波長帯域
より短い波長の所定帯域幅を持ち、前記離間距離を測定
するための手段が、前記光学プローブの先端面および前
記被測定対象表面において反射された、反射光を二つの
光路に分路させるビームスプリッタと、両光路に設けら
れた一対の反射ミラーであって、そのうち一方が光路長
を変化させ得る反射ミラーと、両反射ミラーからの反射
光を干渉させるための干渉手段と、前記干渉手段からの
干渉出力光を受光してその強度を検出する光検出器と、
を有してなり、前記離間距離を制御する手段が、前記信
号処 理回路の出力を前記光学プローブの位置制御手段に
フィードバックして前記離間距離を制御するフィードバ
ック回路を有してなる、 ことを特徴とする光学プローブ・被測定対象間の距離制
御装置。2. A distance control device between an optical probe and an object to be measured applied to an electric physical quantity measurement device for measuring an electric physical quantity on a surface of an object to be measured, wherein the distance having a wavelength band different from that of the light for electric physical quantity measurement is provided. A light source for generating measurement light, the optical probe provided with position control means for adjusting a separation distance between the object to be measured, and reflected light on the tip surface of the optical probe, Means for measuring the distance between the tip of the optical probe and the object to be measured based on the phase difference with the reflected light, and the measured value is fed back to the position control means of the optical probe to control the distance. and means for, the distance measuring light wavelength band of the electrical physical quantity measuring light
Has a predetermined bandwidth of shorter wavelength and measures the separation distance
Means for moving the optical probe at the distal end face and the front face of the optical probe.
The reflected light reflected on the surface to be measured
A beam splitter for shunting to the optical path,
Pair of reflecting mirrors, one of which is the optical path length
Reflection mirror that can change the reflection and reflection from both reflection mirrors
Interfering means for interfering light, and
A photodetector that receives the interference output light and detects the intensity thereof;
Means for controlling the separation distance includes the signal
The output of No. processing circuit to the position control means of the optical probe
A feedback for controlling the distance by feedback.
A distance control device between an optical probe and an object to be measured , which comprises a lock circuit .
り、かつ前記距離測定用光は該電気物理量測定用光とは
異なる波長帯域を持つことを特徴とする請求項1に記載
の光学プローブ・被測定対象間の距離制御方法。3. The optical probe according to claim 1, wherein the electric physical quantity is a voltage or a current, and the distance measuring light has a wavelength band different from that of the electric physical quantity measuring light. A method for controlling the distance between measurement targets.
り、かつ前記距離測定用光の光源は該電気物理量測定用
光とは異なる波長帯域を持つ光を生成することを特徴と
する請求項2に記載の光学プローブ・被測定対象間の距
離制御装置。4. The method according to claim 2, wherein the electric physical quantity is a voltage or a current, and the light source for the distance measuring light generates light having a wavelength band different from that of the electric physical quantity measuring light. The distance control device between the optical probe and the object to be measured as described in the above.
用光の波長帯域より短い波長の所定帯域幅を持ち、該距
離測定用光は前記光学プローブおよび光路長可変の反射
ミラーに分路し、前記反射ミラーからの反射光と、前記
光学プローブ先端面および前記被測定対象表面からの反
射光とを干渉させ、これらの反射光の位相差が変化する
ことにより得られる干渉出力に基づき前記離間距離を制
御することを特徴とする請求項1,3に記載の光学プロ
ーブ・被測定対象間の距離制御方法。5. The distance measuring light has a predetermined bandwidth of a wavelength shorter than the wavelength band of the electric physical quantity measuring light, and the distance measuring light is shunted to the optical probe and a reflecting mirror having a variable optical path length. The reflected light from the reflecting mirror interferes with the reflected light from the optical probe tip surface and the surface to be measured, and the separation based on the interference output obtained by changing the phase difference between these reflected lights. 4. The distance control method according to claim 1, wherein the distance is controlled.
用光の波長帯域より短い波長の所定帯域幅を持ち、前記
離間距離を測定するための手段が、該距離測定用光を前
記光学プローブおよび光路長可変の反射ミラーに分路さ
せるためのビームスプリッタと、前記反射ミラーの光路
長を変化させる光路長増減手段と、前記反射ミラーから
の反射光と、前記光学プローブ先端面および前記被測定
対象表面からの反射光とを干渉させるための干渉手段
と、前記干渉手段からの干渉出力光を受光してその強度
を検出する光検出器と、前記光検出器の出力を信号処理
し、前記光学プローブ先端と前記被測定対象との離間距
離を測定する信号処理回路と、を有してなり、前記離間
距離を制御する手段が、前記信号処理回路の出力を前記
光学プローブの位置制御手段にフィードバックして前記
離間距離を制御するフィードバック回路を有してなる、
ことを特徴とする請求項2,4に記載の光学プローブ・
被測定対象間の距離制御装置。6. The distance measuring light has a predetermined bandwidth of a wavelength shorter than a wavelength band of the electric physical quantity measuring light, and the means for measuring the separation distance uses the distance measuring light with the optical probe. A beam splitter for shunting the light to a reflection mirror having a variable optical path length, an optical path length increasing / decreasing means for changing an optical path length of the reflection mirror, light reflected from the reflection mirror, a tip end surface of the optical probe and the object to be measured. Interfering means for interfering with reflected light from the target surface, a photodetector that receives the interference output light from the interfering means and detects the intensity thereof, and performs signal processing on the output of the photodetector, A signal processing circuit for measuring a separation distance between the tip of the optical probe and the object to be measured, wherein the means for controlling the separation distance controls the output of the signal processing circuit to control the position of the optical probe. A feedback circuit that controls the separation distance by feeding back to control means,
The optical probe according to claim 2, wherein:
A distance control device between objects to be measured.
装置が設けられてなる電気物理量測定装置であって、前
記光学プローブ内での電気物理量測定用光の偏光状態変
化を検出することで、被測定配線の電圧または電流を求
めることを特徴とする電気物理量測定装置。7. The electrical physical quantity measuring device distance control device is provided according to claim 2, 4 or 6, detecting the polarization state change of the electric physical quantity measuring light in said optical probe Wherein the voltage or current of the wiring to be measured is obtained.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP13691593A JP3320835B2 (en) | 1993-05-15 | 1993-05-15 | Distance control method and distance control device between optical probe and measured object, and electrical physical quantity measurement device |
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JPH06331712A JPH06331712A (en) | 1994-12-02 |
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