JP4644342B2

JP4644342B2 - 集積回路デバイスの波形による精査のための二パルス利用型光干渉計

Info

Publication number: JP4644342B2
Application number: JP2000288647A
Authority: JP
Inventors: アール．ウィルシャーケネス; ケイ．ローウィリアム
Original assignee: シュルンベルジェテクノロジーズ，インコーポレーテッド
Priority date: 1999-09-24
Filing date: 2000-09-22
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2020-09-22
Also published as: JP2001159665A; DE10047136A1; KR20010050610A; US6496261B1; TW571108B

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体集積回路デバイスの光学式試験に関し、とくに集積回路の電気的活動度の光干渉計式の精査に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
半導体集積回路内部の電気的活動度は、半導体ダイオード接合におけるバイアス電圧変動およびキャリア密度に誘発される屈折率および吸収係数の変化を精査することによって光学的に監視できる。例えば、半導体材料の屈折率および吸収係数の変化はダイオード接合で反射される光ビームの強度の変化で明確に示される。
【０００３】
ここに参照してこの明細書に組み入れるPanicciaほか名義の米国特許第５，８７２，３６０号は半導体集積回路の活性化領域における電界の検出を記載している。一つの実施例では、シリコンなどの半導体のバンドギャップ近傍の波長のレーザビームを生じさせる。このレーザビームを例えばＭＯＳトランジスタのドレーン領域などのＰ−Ｎ（ダイオード）接合に半導体基板の裏側から集束させる。そのビームはその接合を透過し、酸化物界面および接合の背後の金属層で反射し、接合を経てシリコン表面に戻る。接合内の電界に変調をかけると、電気駆動による吸収および屈折によって上記反射光に振幅変調成分が生ずる。
【０００４】
ここに参照してこの明細書に組み入れるWilsherほか名義の米国特許第5,905,577号は集積回路のデュアルレーザビーム精査を記載している。検査対象の集積回路デバイス（ＤＵＴ）への波形をそのＤＵＴに加えるテストパターン信号の各サイクル期間ごとにサンプリングするのにプローブビームを用いる。そのプローブビームによるサンプリングの対象と同じ物理的位置でＤＵＴをサンプルするのに基準レーザビームも併せて用いる。この基準レーザビームによるサンプリング測定を上記テストパターンに対し固定の時間位置で行い、そのサンプリング測定でテストパターンを等価時間サンプリングと垂直になるように行い波形を再構成できるようにする。各検査サイクルについて、雑音によるプローブ測定値の変動を減らすようにプローブ測定値対基準測定値比をとる。
【０００５】
ＤＵＴ内部の電気的活動度による屈折率および吸収係数の変動はＤＵＴ内部の透過光線又は反射光線の位相変調でも明示される。位相変調の精査のほうが反射率の精査よりもＤＵＴ内の電気的活動度に対する感度が高い。ここに参照してこの明細書に組み入れるHeinrichほか名義の米国特許第4,758,092号は活性状態の半導体デバイスによる光ビームの位相変調の干渉計式の測定方法を記載している。光ビームを二つに分割してＤＵＴに集束させる。片方のビームを活性領域に集束させ屈折率変調に伴う位相変調にかけ、他方のビームを基準提供のために非活性領域に集束させる。これらビームの反射出力を再び合流させて干渉させる。この干渉出力の強度変調は精査対象における電気的活動度によるプローブビームの位相変調に起因する。
【０００６】
通常、この干渉計式の方法は機械的振動および温度変化に極めて影響されやすい。上記米国特許第4,578,092号の方法では、互いに干渉する二つのビームの間の相対位相はＤＵＴの機械的振動およびビーム軸沿いの温度誘発の動きには通常影響されにくい。しかし、高密度集積回路デバイスでは、基準ビームをあてるのに適当な点を見出すことは難しい。しかも、レーザビームの軸と垂直な方向の動きには影響されやすい。
【０００７】
したがって、ＤＵＴの機械的振動および温度誘発の動きに影響されずしかもＤＵＴ上の活性領域近傍で適当な基準点を見出す必要のない集積回路デバイスの波形プローブのための干渉計式の方法が求められている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
半導体デバイスの内部の電気的活動度の検出をそのデバイスに反復的な電気的テストパターン信号を加えながら行う方法であって、前記電気的テストパターン信号の各反復の期間の中で選ばれた時間位置で第１のプローブ光パルスを生ずる過程と、前記電気的テストパターン信号の各反復の期間の中であって前記第１のプローブ光パルスを生じた前記選ばれた時間位置からずれた時間位置で第１の基準光パルスを生ずる過程とを含む検出方法をこの発明は提供する。前記第１のプローブ光パルスおよび前記第１の基準光パルスを、少なくとも第２のプローブ光パルスおよび第２の基準光パルスを生ずるようにそれぞれ分割する。これら第１のプローブ光パルスおよび第１の基準光パルスを前記半導体デバイスの一つの領域に導く。
【０００９】
前記第１のプローブ光パルスと前記第１の基準光パルスとが半導体デバイスと相互作用したあと、第１のプローブ光パルスと第２のプローブ光パルスとを両者が空間的および時間的に重なるように合成し、第１の基準光パルスと第２の基準光パルスとを両者が空間的および時間的に重なるように合成する。このように重ね合わせたプローブ光パルスを検出してプローブ干渉信号を生じ、同様に重ね合わせた基準光パルスを検出して基準干渉信号を生ずる。上記選ばれた時間位置は電気的テストパターンの反復とともに変化させる。プローブ干渉信号と基準干渉信号との比は電気的テストパターンの中の複数の選ばれた時間位置で算定する。
【００１０】
この発明に伴う装置には、第１のプローブ光パルスの供給源、第１の基準光パルスの供給源、ビームスプリッタ、半導体デバイスの支持体、ビーム合成器、検出器システムおよび前記プローブ干渉信号と前記基準干渉信号との比を算定するプロセッサなどがある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
半導体集積回路の精査を光干渉計を用いて行う。検査対象の半導体集積回路デバイス（ＤＵＴ）に繰り返し印加する電気的テストパターン信号の各反復サイクル期間中に、プローブ光パルスおよび基準光パルスを供給して、ＤＵＴ上の電気的波形をサンプリングするように同一光路を導く。これらプローブパルスのパルス幅は上記テストパターンの最大周波数成分信号の周期に比べて短くし、テストパターン波形の広帯域計測ができるようにする。基準パルスのパルス幅はプローブパルスよりも通常長くしてある。基準パルスをテストパターンに対して固定の時間位置で供給する。一連のテストパターンサイクルの期間中にテストパターンのプローブパルスによる走査をＤＵＴ波形の再構成のために等価時間サンプリングと垂直になるように行う。
【００１２】
これらプローブパルスの各々および基準パルスの各々の一部を分割し検出して、ＤＵＴへの入射パルスのエネルギーを特徴づけられるようにする。また、プローブパルスを干渉計で分割して少なくとも第１のプローブパルスおよび第２のプローブパルスを生じ、干渉パルスを干渉計で分割して少なくとも第１の基準パルスおよび第２の基準パルスを生ずる。これら第１のプローブパルスおよび第１の基準パルスで、ＤＵＴ上の空間的には同一の物理的位置であり時間的にはプローブパルスによるテストパターンの走査に伴い変動する遅延分だけずれた位置で、ＤＵＴ上の波形をサンプリングする。上記第２のプローブパルスおよび第２の基準パルスは干渉計の遅延アームの中の互いに同一の経路を進行する。
【００１３】
第１のプローブパルスはＤＵＴとの相互作用ののち第２のプローブパルスと再合成されて検出器でプローブ干渉信号を生ずる。同様に、第１の基準パルスはＤＵＴとの相互作用ののち第２の基準パルスと再合成されて検出器で基準干渉信号を生ずる。このプローブ干渉信号は、プローブパルスが時間領域でテストパターンを走査するに伴いＤＵＴ内部の電気的活動度の時間的変動により時間的に変動し、第１のプローブパルスがＤＵＴと相互作用する際に第１のプローブパルスの光位相を変調する。プローブ干渉信号はＤＵＴの機械的変形、温度変動、および振動に起因する雑音、およびプローブパルス光源出力の変動に起因する入射プローブパルスの振幅雑音によっても時間変動する。基準干渉信号はＤＵＴの機械的変形、温度変動および機械的動きに起因する雑音、および入射基準光パルスへの振幅雑音によって時間変動する。基準パルスはテストパターンに対して固定した時間位置で供給されるので、基準干渉信号にはＤＵＴ内の電気的活動に起因する時間変動はない。
【００１４】
基準干渉信号は、機械的振動または変形に起因するＤＵＴの光軸沿いの動きを補償するように干渉計の遅延アームの光路長を高速調節することによって、安定化される（ほぼ一定になる）。第２のプローブパルスと第２の基準パルスはともに干渉計の遅延アーム沿いの同じ光軸を通るので、干渉計遅延アームの光路長を基準干渉光安定化達成のために調節すると、ＤＵＴの光軸沿いの動きに起因するプローブ干渉信号の雑音も消去される。
【００１５】
入射プローブパルスの振幅雑音に起因するプローブ干渉信号の雑音は、入射プローブパルスエネルギー測定値によるプローブ干渉信号の正規化、例えばプローブ反射率比の算出によって消去される。入射プローブパルスの振幅雑音は反射率比で消去される。入射プローブパルスの振幅雑音は反射率比で消去される。すなわち、振幅雑音はプローブ干渉信号にも入射プローブパルスエネルギー測定にも等しく含まれるからである。同様に、入射基準パルスの雑音に起因する基準干渉信号中の雑音は、基準反射率比を生ずるように入射基準パルスエネルギーにより基準干渉信号を正規化することによって消去される。
【００１６】
ＤＵＴの光軸を横切る方向の温度変化および動きはプローブ反射率比および基準反射率比に等しく影響を与える。供給源からの雑音はプローブ反射率比および基準反射率比の比を算出することによって消去される。プローブ反射率比および基準反射率比の比の残余の変動分がＤＵＴ内の電気的活動度を表す。
【００１７】
図１は２パルス光干渉計システム６００の概略図である。慣用のレーザ取付台６０４の上に配置したモード同期レーザ６０２がレーザパルス列６０６を出力する。一つの実施例では、このモード同期レーザはLightwave Electronics社製１３１−２００型モード同期Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、すなわちパルス幅３５ピコ秒（ｐｓ）以下、繰返し周波数１００MHz、波長１０６４ｎｍの光パルス列を生ずるレーザで構成する。レーザパルス列６０６は光変調器６０８を透過し、この光変調器６０８がＤＵＴに反復的に加えられるテストパターンの各サイクルにつき６１０に示すとおりパルス列６０６からプローブパルス６０９を選択する。光変調器６０８は、例えばConoptics社製３６０−８０型電気光学変調器とConoptics社製２５Ｄ型駆動装置との組合せで構成できるが、音響光学素子など上記以外の光変調器も使用できる。一つの実施例では、光変調器６０８はパルス列中の不要パルスをより完全に抑止するように互いに直列に配置した二つの光変調器を備える。
【００１８】
レーザ取付台６０４に同様に配置した連続波レーザ６１２は連続振幅レーザビーム６１４を光変調器６１６に出力する。一つの実施例では、この連続波レーザ６１２はCoherent, Inc.製Compass１０６４−５００型連続波Ｎｄ：ＹＡＧレーザ、すなわち波長１０６４ｎｍの連続波レーザ光を生ずるレーザで構成する。光変調器６１６もConoptics３６０−８０型電気光学変調器で構成できるが、それ以外の光変調器も採用できる。一つの実施例では、光変調器６１６は互いに直列に配置した二つの光変調器を備える。光変調器６１６は、ＤＵＴに印加されるテストパターンの各サイクルにつき幅１０ｎｓもの幅狭の基準パルス６１８を生ずるようにビーム６１４を変調する。一つの実施例では、基準パルスは幅１５０ナノ秒（ｎｓ）であり、基準パルスとプローブパルスとはＤＵＴへの電気的テストパターンに応じて約１．５マイクロ秒（μｓ）乃至約１ミリ秒（ｍｓ）の遅延時間だけ時間的に隔てられている。
【００１９】
これらプローブパルスおよび基準パルスを、必要に応じて反射鏡６２２など偏向光学系を用いCVI Laser Corporation製ＢＳ１−１０６４−１０−１０２５−４５Ｐ型高エネルギービームスプリッタなどで構成したビーム合成器６２０に導く。ビーム合成器６２０はこれらプローブパルスおよび基準パルスを偏光器６２３から光ファイバカップラ６２４、すなわち上記プローブパルスおよび基準パルスを偏光維持可能な単一モード光ファイバ６２６に結合するカップラ６２４に至る同一線上の光路沿いに導く。ビーム合成器６２０の分割比は、この合成器６２０によりプローブパルス光路および基準パルス光路を同一線状にしたのち基準パルスのエネルギーがプローブパルスのエネルギーにほぼ等しくなるように選択する。偏光器６２３はプローブパルスおよび基準パルスを同一偏光状態にする。
【００２０】
上記プローブパルスおよび基準パルスの両方を単一のモード同期レーザなど同じ光源から供給することもできる。一つの実施例では、一つの出力パルスをビームスプリッタでプローブパルスと基準パルスとに分割する。可変長光遅延線でプローブパルスと基準パルスとの間に遅延を生じさせる。もう一つの実施例では、プローブパルスと基準パルスとを同一レーザの別々の光パルス出力から抽出する。モード同期レーザ以外のレーザや発光ダイオードほかの非コヒーレント光源もプローブパルスおよび基準パルス供給用の光源として他の実施例では用いる。
【００２１】
光ファイバ６２６はプローブパルスおよび基準パルスを光ファイバカップラ６２８に導き、このカップラ６２８はこれら光パルスを走査システム６３０に結合し、この走査システム６３０で偏光ビームスプリッタ６３２に入射させる。光ファイバ６２６はそれ自体に本来備わっている機能によりプローブパルスおよび基準パルスを空間的にフィルタ処理し、これらパルスの空間的モード構成をほぼ整合させる。プローブパルスおよび基準パルスの各々の直線偏光部分は偏光ビームスプリッタ６３２経由でビーム分割光学系６３４に伝達され、この光学系６３４からこれら光パルスを干渉計６９９に導く。干渉計６９９に至るパルス光路を光ビーム６３５で示す。一つの実施例では、走査システム６３０は検査対象の半導体デバイスの画像化にも用いる共焦点レーザ走査顕微鏡で構成する。
【００２２】
図２は干渉計６９９とそれに伴う制御用電子回路とを詳細に示す。干渉計６９９は反射鏡７０５、四分の一波長板７１０、開口７１２、レンズ７１５および反射鏡７２０で形成される遅延アームと、四分の一波長板６３９、対物レンズ６３６およびＤＵＴ６４０を含むＤＵＴアームとを備える。一つの実施例では、ＤＵＴ６４０を慣用のｘ−ｙステージで支持し、固定のＤＵＴに対して動かす。光ビーム６３５の中のプローブパルス６０９および基準パルス６１８を無偏光ビームスプリッタ７０１に入射させ、これによって各入射光パルスを二つのパルスに分割する。ビームスプリッタ７０１によってＤＵＴアームを透過してきた各プローブパルス６０９部分をこの明細書では第１のプローブパルス６０９ａと呼び、干渉計６９９の遅延アームに光路変更された各プローブパルス部分は第２のプローブパルス６０９ｂと呼ぶ。同様に、ビームスプリッタ７０１によってＤＵＴアームを透過してきた各基準パルス６１８部分を第１の基準パルス６１８ａと呼び、干渉計６９９の遅延アームに光路変更された各基準パルス部分は第２の基準パルス６１８ｂと呼ぶ。
【００２３】
第１のプローブパルス６０９ａおよび第１の基準パルス６１８ａは四分の一波長板、すなわち通常はパルスの偏光を直線偏光から円偏光に変換する向きに保持してある四分の一波長板を透過する。円偏光となった第１のプローブパルス６０９ａと基準パルス６１８ａとを対物レンズ６３６によってＤＵＴ６４０の活性化領域６３８の共通点に集束させる。これらパルスの各々の一部はＤＵＴで反射して対物レンズ６３６に戻り、このレンズ６３６で再び平行光線化されて四分の一波長板６３９に導かれる。四分の一波長板６３９はこれらパルスの偏光を円偏光からもとの直線偏光に垂直な直線偏光に変換する。四分の一版長板６３９を透過したのち、第１のプローブパルスおよび第１の基準パルスの上記反射成分の各々の一部はビームスプリッタ７０１を透過し、ビーム光路６３５経由で走査システム６３０に入射する。
【００２４】
第２のプローブパルス６０９ｂおよび第２の基準パルス６１８ｂはビームスプリッタ７０１によりシャッタ７０３および干渉計遅延アームビーム光路７０４の方向に分けられる。シャッタ７０３はこのシステムに干渉計測定動作をさせるときに開く。第２のプローブパルス６０９ｂおよび第２の基準パルス６１８ｂは四分の一波長板７１０および開口７１２を通過してレンズ７１５に到達し、このレンズ７１５によってこれらパルス光を反射鏡７２０に集束させる。圧電アクチュエータ７２５に取り付けた反射鏡７２０の位置を、上記パルス光の入射光路沿いに反射させるように調節する。反射されたパルスはレンズ７１５、開口７１２、および四分の一波長板７１０を経て反射鏡７０５に戻り、この反射鏡７０５によって光パルスをシャッタ７０３経由でビームスプリッタ７０１に戻す。四分の一波長板７１０は、上記反射パルスが四分の一波長板７１０を２回透過したのちもとの偏光方向と垂直で第１のプローブパルスおよび第１の基準パルスの反射成分と同じ方向の直線偏光を受けるような向きに保持してある。開口７１２はＤＵＴアームの中のプローブビームおよび基準ビームの反射成分の直径に整合するように遅延アームの中のプローブビームおよび基準ビームの反射成分の直径を調節する。
【００２５】
第２のプローブパルスおよび第２の基準パルスの反射成分の各々の一部はビームスプリッタ２０１により分割されて、ビーム光路６５沿いに第１のプローブパルスの反射成分および第１の基準パルスの反射成分の一部とともに走査システム６３０に戻る。すなわち、ビームスプリッタ７０１はビーム合成器としても作用する。一つの実施例では、ビームスプリッタ７０１の分割比を、ＤＵＴ６４０からの通常の反射信号について第１の基準パルスの反射成分（ＤＵＴ６４０から反射）と第２の基準パルスの反射成分（反射鏡７２０から反射）とのエネルギー比が干渉計からの出射点で約１：３になるように選ぶ。さらにもう一つの実施例では、基準パルス反射成分のエネルギー比を遅延アーム光路に中性密度フィルタなどの電力減衰器を挿入することにより調節する。
【００２６】
反射鏡７２０の位置を、第１のプローブパルスおよび第２のプローブパルスの反射成分がビーム光路６３５沿いに走査システム６３０に戻る際に空間的にも時間的にも重なるように、調節する。したがって、第１および第２の基準パルスの反射成分もビーム光路６３５沿いに走査システム６３０に戻る際に空間的および時間的に重なる。プローブパルスはごく短い（幅狭、すなわち３５ピコ秒（ｐｓ）以下）ので、干渉計遅延アームの長さ（遅延光路長）は上記パルスの重なりを達成するには干渉計ＤＵＴの長さを等しく、またはほぼ等しくしなければならない。一つの実施例では、反射鏡７２０、圧電アクチュエータ７２５およびレンズ７１５を遅延光路長粗調整用の滑動部に取り付ける。
【００２７】
図１を再び参照すると、反射したパルスビームは光路６３５沿いにビーム分割光学系６３４に戻り、この光学系６３４によって反射光ビームを偏光ビーム分割器６３２に導く。これら反射したパルスは当初の直線偏光と垂直な方向の直線偏光を伴って偏光ビームスプリッタ６３２により反射鏡６４２に導かれ、この反射鏡６４２により反射パルスを光ファイバカップラ６４４に向けて反射させる。光ファイバカップラ６４４は反射したパルスをマルチモード光ファイバ６４６に導き、この光ファイバ６４６により光パルスを光ファイバカップラ６４８に導く。光ファイバカップラ６４８は反射した光パルスを信号処理サブシステム６５２の中の反射ビーム光検出器６５０にも結合する。
【００２８】
反射してきた第１および第２のプローブパルスは上述のとおり空間的にも時間的にも重なっており、光検出器６５０内に干渉電気信号、すなわちこれら二つのプローブパルスの間の光位相差で定まる振幅を有する干渉電気信号を同様に発生する。光検出器６５０は、反射したプローブパルス対の各々および反射した基準パルス対の各々につき、インピーダンス変換増幅器６５４の入力端子に電流パルスを出力する。
【００２９】
インピーダンス変換増幅器６５４は光検出器６５０からのこの電流パルスを出力電圧パルスに変換し、この出力電圧パルスを高速作動スイッチ６５６によりプローブパルス干渉信号用エネルギー分析器６５８および基準パルス干渉信号用エネルギー分析器６６０に交互に供給する。プローブ光パルスおよび基準光パルスは、互いに区別できるように、インピーダンス変換増幅器６５４の限られた帯域幅に起因する通常６００ｎｓのパルス幅の出力電圧パルスについて時間的に十分に分離されている。出力電圧パルスの電圧時間積分は対応の干渉信号のエネルギーの尺度である。エネルギー分析器６５８および６６０の各々は通常積分器およびＡ−Ｄ変換器を備え、プローブ干渉信号および基準干渉信号としてエネルギーの１４ビットディジタル表示をそれぞれ出力する。
【００３０】
光ファイバ６２６および光ファイバカップラ６２８から走査システム６３０に入射する入射プローブパルスおよび入射基準パルスの一部は偏光ビームスプリッタ６３２により反射鏡６６２に導き、この反射鏡６６２によりこれら光パルスを光ファイバカップラ６６４に導く。光ファイバカップラ６６４は光パルスをマルチモード光ファイバ６６６に結合し、この光ファイバ６６６は光パルスを光ファイバカップラ６６８に導く。光ファイバカップラ６６８は入射光パルスを信号処理サブシステム６５２内の入射ビーム光検出器６７０に結合する。
【００３１】
光検出器６７０は検出した入射光の各々につきインピーダンス変換増幅器６７２の入力端子に電流パルスを出力する。インピーダンス変換増幅器６７２は光検出器６７０からの電流パルスを出力電圧パルスに変換し、それら電圧パルスは高速作動スイッチ６７４により入射プローブパルス信号用のエネルギー分析器６７６および入射基準パルス信号用のエネルギー分析器６７８に結合される。これらエネルギー分析器６７６および６７８は通常は積分器およびＡ−Ｄ変換器を含み、プローブパルスの検出出力と基準パルスの検出出力との中のエネルギーの１４ビットディジタル表示をそれぞれ出力する。
【００３２】
一つの実施例では、光検出器６５０および６７０はFermionics社製ＦＤ３００型インジウムガリウム砒素（InGaAs）ＰＩＮフォトダイオードで構成し、インピーダンス変換増幅器６５４および６７２、高速スイッチ６５６および６７４、並びにパルスエネルギー分析器６５８、６６０、６７６および６７８は上記米国特許第5,907,577号明細書記載のとおり構成する。
【００３３】
タイミング信号発生器６８０は２パルス光干渉計システム６００の動作のタイミングを制御する。タイミング信号発生器６８０は試験ベクトル源６８２、モード同期レーザ６０２、光変調器６０８、光変調器６１６、信号処理システム６５２、干渉計６９９、およびデータ処理および制御装置６９７に接続してある。一つの実施例では、タイミング信号発生器６８０はデュアルレーザプローブシステムのタイミング信号制御用の上記米国特許第5,905,577号明細書記載のタイミング信号発生器で構成する。
【００３４】
データ処理および制御装置６９７はデータ表示装置および慣用の高速データ捕捉・ディジタル信号処理回路ボード付きのプログラム可能な汎用ディジタルコンピュータで通常構成する。
【００３５】
一つの実施例では、試験ベクトル源６８２はSchlumberger社製ＩＴＳ９０００型ロジック試験システムで構成する。単純なデータ発生器など上記以外の試験ベクトル源もクロックが十分に高精度であり安定であれば採用できる。試験ベクトル源６８２は試験ベクトル系列（テストパターン）を複合配線６８４経由でＤＵＴ６４０に繰返し出力する。テストパターンは継続して反復する。すなわち、試験ベクトル源６８２はテストパターンの最後のベクトルを送出すると最初のベクトルにループバックし、そのテストパターンを再び送出し始める。テストパターンの長さは通常数マイクロ秒から数ミリ秒である。
【００３６】
一つの実施例では、モード同期レーザ６０２の出力パルス列６０６と試験ベクトル源６８２からのテストパターンループとは位相同期している。これは個々のレーザパルスの光の位相のことを述べているのではなく、周期的パルス列の周期的テストパターンループの位相に対する位相を述べていることはもちろんである。パルス列とテストパターンループとを位相同期させるには、一つのテストパターンループ期間がモード同期レーザパルス周期の整数倍でなければならない。例えば、モード同期レーザパルス繰返し周波数１００MHzの場合は、テストパターンループ期間が１０ｎｓ周期の整数倍でなければならない。
【００３７】
一つの実施例では、タイミング信号発生器６８０は試験ベクトル源６８２からクロック信号６８８を受け、周知の位相同期ループ手法により正しい周波数のクロック信号６８９を抽出し、そのクロック信号６８９をテストパターンループに位相同期したモード同期レーザ６０２の駆動用とする。代わりの手法では、タイミング信号発生器６８０によって、モード同期レーザ６０２へのクロック信号６８９および試験ベクトル源６８２へのクロック信号６８８の両方を発生して供給する。
【００３８】
ベクトル源６８２はテストパターンループの各サイクルの初めに配線６８６にスタート信号を出力する。配線６８６上のスタート信号はタイミング信号発生器６８０でタイミング系列を開始するのに用いる。配線６８６上で開始パルスを受けて所定時間経過した時点でタイミング信号発生器６８０は制御信号を配線６９３経由で光変調器６１６に送る。光変調器６１６は配線６９３にこの制御信号を受けると、連続波レーザ６１２からの連続振幅ビーム６１４を約１５０ｎｓ通過させることによって基準光パルス６１８を区画する。同様に、タイミング信号発生器６８０は配線６８６に開始パルスを受けて所定時間経過した時点で制御信号を配線６９５経由で光変調器６０８に送る。光変調器６０８は配線６９５にこの制御信号を受けると、パルス列６０６の中のパルス１個を通過させることによってプローブ光パルス６１０を区画する。また、開始パルスを配線６８６に受けて所定時間経過した時点でタイミング信号発生器６８０は制御信号を配線６９１経由で信号処理サブシステム６５２に送り、高速スイッチ６５６および６７６がそれに応答して適切に切換を行いインピーダンス変換増幅器６５４および６７２の出力端子からの電圧パルスを上述のとおりパルスエネルギー分析器６５８、６６０、６７６および６７８に導くようにする。配線６８９、６９１、６９３および６９５への制御信号のタイミングは、通常利用者のプログラムしたデータ処理および制御装置により設定し、配線６９０上の制御信号でタイミング信号発生器６８０に伝達する。
【００３９】
信号処理サブシステム６５２からの四つの１４ビットディジタル出力信号をデータ処理および制御装置６９７に送る。すなわち、テストパターンの各サイクルについてデータ処理および制御装置６９７は入射プローブパルスエネルギー、入射基準パルスエネルギー、プローブ干渉信号エネルギーおよび基準干渉信号エネルギーをそれぞれ表す四つのデータ入力信号を受ける。
【００４０】
データ処理および制御装置６９７は、配線６８６上の開始信号に対して一定の時間位置に基準パルスを維持する一方、プローブパルスを等価的時間サンプリングの手法で配線６８６上の開始パルスに対して一連の固定時位置を通じて動かしながら上記四つのパルスエネルギー分析器からのデータを集めることによってＤＵＴ６４０上で電気信号を取り込む。通常は５００もの互いに異なるタイミング位置を用いる。プローブ反射率比および基準反射率比の比をプローブタイミング位置の各々について算出し、テストパターン波形対応のＤＵＴ６４０上の電圧変化を表すものと解釈する。
【００４１】
一つの実施例では、一連のタイミング位置を通じたプローブパルスの反復を１回だけ行う。この反復の期間中にプローブパルスはテストパターン数千サイクルにわたり各タイミング位置に留まり、収集データの平均化ほかの処理により波形雑音の低減ができるようにする。もう一つの実施例では、一連のタイミング位置を通じた約１０乃至約１０００反復を行う。これら反復の期間中プローブパルスはテストパターンの約１０乃至約１００サイクルにわたり各タイミング位置に留まる。
【００４２】
光変調器６０８はモード同期レーザ出力パルス列６０６の中の不要パルスを完全には阻止しない。残留モード同期パルスが光変調器６０８から漏洩し、光検出器６５０および６７０にオフセット信号を生ずる。一つの実施例では上記米国特許第5,905,577号記載の方法、すなわちオフセット信号の大きさを算定してプローブ干渉信号および基準干渉信号から減算する方法を用いる。
【００４３】
プローブ干渉信号および基準干渉信号の大きさは干渉計６９９の中のＤＵＴアームと遅延アームとの間の光路長の差に非常に影響されやすい。したがって、干渉信号は入射プローブパルスおよび基準パルスで定まる光軸沿いのＤＵＴ６４０の位置に非常に影響されやすい。光軸沿いのＤＵＴ６４０の位置をこの明細書ではＤＵＴ６４０のＺ位置と呼ぶ。
【００４４】
ＤＵＴ６４０のＺ位置に対する干渉信号の感度を次の例で示す。ＤＵＴ６４０で反射した基準パルスビーム、すなわち第１の基準パルスの反射成分を検討の対象としそれをビームＡと呼ぶ。また、干渉計遅延アーム反射鏡７２０から反射してきた基準パルスのビーム、すなわち反射した第２の基準パルスを検討の対象としそれをビームＢと呼ぶ。反射鏡７２０の位置を、反射してきた第１の基準パルスおよび第２の基準パルスの対の光検出器６５０における時間的および空間的重なりを最大にするように調節したものと仮定する。ビームＡの電力はＤＵＴ６４０のＺ位置によって変化せずビームＢの電力は反射鏡７２０の位置によっては変化しないとすると、ＤＵＴ６４０のＺ位置が光の四分の一波長の距離を動くに伴い、光検出器６５０が干渉信号の中で検出する電力の総計はビームＡおよびＢの電力値の和を中心として変動する。基礎光学理論から、Ｚ位置の範囲内で強め合う干渉条件および弱め合う干渉条件にそれぞれ対応する電力最大値および電力最小値はそれぞれ（Ａ１／２＋Ｂ１／２）２および（Ａ１／２−Ｂ１／２）２で与えられる。電力平均値はＡ＋Ｂである。例えば、ビームＡの電力が１マイクロワット（μＷ）であって、ビームＢの電力が３μＷである場合は、検出電力最大値は７．４６μＷ、最小値は０．５３６μＷ、平均値は４μＷである。光パルスの波長を１０６４ｎｍとしたときのＺ位置沿いの光検出器出力の変動を図３に正弦曲線８３０で示す。例えばＤＵＴ６４０の小さい振幅変動に対応する１ミクロンのＺ位置変動が電力検出値に非常に大きい変動を生じさせることがこの図から理解されよう。
【００４５】
図２に示した実施例では、ＤＵＴ６４０のＺ位置によって干渉信号が大きく変動する傾向は反射鏡７２０の位置に閉ループ制御を施すことによって改善される。反射鏡７２０の位置はＤＵＴ６４０の動きに伴う光検出器６５０における基準干渉信号をほぼ一定に保つように制御する。代替の実施例では、例えば支持ステージ６４１の一部として高速アクチュエータをＤＵＴ６４０に同様に設け、ＤＵＴ６４０の動きをその源で消去するように制御する。
【００４６】
図１および図２を参照すると、画像上の干渉パターン阻止のためにシャッタ７０３を閉じた状態でＤＵＴ６４０全体をビーム操作光学系６３４でプローブビームまたは基準ビームによりラスタ走査してＤＵＴ６４０を画像化する。次に、プローブパルスおよび基準パルスの入射ビームをビーム操作光学系６３４によりＤＵＴ６４０上の対象領域に位置合わせしてシャッタ７０３およびスイッチ７４０を開く。データ処理および制御装置６９７は制御信号を配線６８５経由でＤ−Ａ変換器７４５に送り、これによってＤ−Ａ変換器７４５はその出力端子に電圧を生じそれによって抵抗器７８５に電流を生ずる。増幅器７３５は抵抗器７８５および７９０から入力端子への電流の和に比例する電圧を出力端子に生ずる。増幅器７３５の出力電圧は反射鏡７２０に取り付けた圧電アクチュエータ７２５に供給する。アクチュエータ７２５は増幅器７３５の出力電圧の変動約１００ボルトに対して約６ミクロンの範囲にわたって反射鏡７２０を動かす。
【００４７】
スイッチ７４０が開いた状態では抵抗器７９０を通る電流は零であり、増幅器７３５の出力信号はＤ−Ａ変換器７４５の出力信号で制御される。データ処理および制御装置６９７はＤ−Ａ変換器７４５の出力端子の一連の電圧をセットし、これによってアクチュエータ７２５に反射鏡７２０を駆動させるとともに遅延アームの光路長を変動させ、パルスエネルギー分析器６６０のディジタル出力の表す基準干渉信号を記録する。
【００４８】
ＤＵＴ６４０の任意のＺ位置について反射鏡７２０の位置は半波長範囲に、すなわち光検出器６５０における基準干渉信号電力検出値を基準干渉信号電力範囲の中心に与える半波長範囲に見出される。上述の例では、この電力レベルは４μＷである。この中心点電力を表す電圧はデータ処理および制御装置６９７によりＤ−Ａ変換器７７５の出力にセットされ、差増幅器７７０への基準入力として使われる。パルスエネルギー分析器６６０で発生し基準干渉信号の大きさを表すアナログ信号６６１は差増幅器７７０へのもう一つの入力として使われる。データ処理および制御装置６９７は、Ｄ−Ａ変換器７４５の出力信号を増幅器７３５の出力を約５０ボルトにセットする中間目盛りにセットする。
【００４９】
次に、データ処理および制御装置６９７はスイッチ７４０を閉じて積分増幅器７５０の出力端子からの電流を抵抗器７９０経由で増幅器７３５の入力端子に通す。ＤＡＣ７７５からの基準信号とパルスエネルギー分析器６６０からのアナログ出力信号６６１との差が差増幅器７７０の出力端子に現れる。タイミング信号発生器６８０は制御信号を配線６９３経由で単安定回路７８０に送るとともに、上述のとおり光変調器６１６に送る。単安定回路７８０は約１００μｓよりも長い間隔で約５μｓにわたりスイッチ７６５を閉じる。差増幅器７７０の出力信号がスイッチ閉の状態で０ボルトでない場合は、電流を抵抗器７６０経由で積分増幅器７５０に送り、増幅器７５０の出力端子の電圧および抵抗器７９０経由の電流を増幅器７３５および圧電アクチュエータ経由で変化させ、反射鏡７２０の位置を変える。
【００５０】
増幅器７７０、７５０および７２５は反射鏡７２０の位置を制御する負帰還ループを形成する。ＤＵＴ６４０のＺ位置の変動に伴い、この負帰還ループは基準干渉信号の検出出力をその電力範囲の中心（上述の例では４μＷ）に維持するように反射鏡７２０の位置を変える。反射鏡７２０は質量が小さいので、上記負帰還ループはＤＣから約２００Hz以上の周波数範囲にわたってＤＵＴ６４０の振動に追従できる。反射鏡７２０の位置は圧電アクチュエータ７２５またはムービングコイル式電磁デバイスで制御できる。上述のとおり、このフィードバックをＤＵＴ６４０上の類似のアクチュエータにかけて振動発生源に対処することもできる。しかし、この手法はＤＵＴ６４０の質量が反射鏡７２０よりも通常大きいのでより難しい。
【００５１】
干渉計ＤＵＴアームと干渉計遅延アームとの間の光路長不整合の関数としての基準干渉信号電力も図３のグラフの曲線８３０で示す。Ｄ−Ａ変換器７７５の発生する基準レベルは線８０５で示してある。帰還ループがイネーブルされた状態で、基準干渉信号電力８３０が基準レベル８０５に等しい反射鏡安定位置（負帰還）および反射鏡不安定位置（正帰還）がいくつかあることがこの図から理解されよう。これらの位置は図３の点８１０、８２０、８４０および８５０で示してある。ＤＵＴ６４０に振動がない場合は、反射鏡７２０の位置は不安定点から離れた安定点の一つに向かうように駆動され、安定点の一つにほぼ正確に落ち着く。これら安定点および不安定点の位置を逆にできるように帰還ループの利得を反転する電子回路を設けることもできる。通常のＤＵＴ振動がある場合に動作点をこの安定点の近傍に維持するのに十分な効果を帰還系が発揮することが重要であり、その効果が不十分な場合は帰還系は新たな安定動作点をサーチし続ける。この技術分野で周知のとおり、帰還系の効果は部分的に増幅器７３５、７５０および７７０の利得および帯域幅で定まり、また、反射鏡７２０を取り付けた圧電アクチュエータの応答時間および増幅器７７０の出力にしたがってアナログ信号６６１のサンプリングのためのスイッチ７６５の閉じる周波数によっても定まる。
【００５２】
一つの実施例では、タイミング信号発生器６８０を、試験ベクトル源６８２からのテストパターン出力の各サイクルにつき１回以上配線６９３に制御信号を出力するように変形する。このようにして基準パルス６１８を確定し、スイッチ７６５をテストパターン１サイクルあたり２回以上閉じて帰還系によるアナログ信号６６１のサンプリングの繰返し周波数を高める。
【００５３】
プローブ光パルスと基準光パルスとの間の波長差はプローブ干渉パターンと基準干渉パターンを変化させる。プローブ光パルス源のレーザの出力光波長が例えば基準光パルス源のレーザの出力光波長よりも短い場合は、ＤＵＴアームと遅延アームとの間の光路長の不整合の関数としてのプローブ干渉信号検出出力は図３の曲線８３０と同じ波形で短い波長の正弦曲線で表される。したがって、上記光路長の不整合が十分に大きい場合は、ＤＵＴ６４０の動きに起因するプローブ干渉信号の変動は、基準干渉信号の安定化をもたらす反射鏡７２０の動きでは補償されない。規格波長１０６４ｎｍのレーザの波長が例えば約０．５ｎｍだけ異なると、ＤＵＴアームと遅延アームとの間の光路差の不整合は約５０μｍ以下になろう。
【００５４】
ＤＵＴ６４０にプローブパルスおよび基準パルスのビームを導くのに共焦点顕微鏡を用いた場合は、ＤＵＴ６４０の振動が反射パルスの振動だけでなく光波位相をも変化させ得る。したがって、反射鏡７２０の動きの一部を反射光の位相変化でなく反射光の振幅変化の補償に用いる。ＤＵＴ６４０は対物レンズ６３６の焦点に位置づけてあるので、これらの振幅変化は対象の焦点範囲にわたり通常±１０％以下で十分に小さいと予測され、反射鏡のごく小さい動きだけで補償できる。
【００５５】
入射基準パルスの振幅変動は反射鏡７２０に誤った補償用の動きを生じさせ得る。一つの実施例では、そのような誤った動きは帰還ループを基準パルス干渉信号でなく基準パルス反射率比で駆動することによって回避する。しかし、基準パルス振幅変動は通常５％以下であり、したがって反射鏡７２０の誤った動きに起因する誤差は無視できるほど小さくなる。
【００５６】
上述の説明は例示を意図するものであって限定を意図するものではない。この明細書の記載から上記以外の変形が当業者には自明であり、それら変形は添付特許請求の範囲の請求項に含めることを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例の装置の概略図。
【図２】図１の装置の一部を詳細に示す図。
【図３】図１の装置の動作を説明する干渉信号の図。
【符号の説明】
６００２パルス光干渉計システム
６０２モード同期レーザ
６０４レーザ取付台
６０６レーザパルス列
６０８，６１６光変調器
６０９プローブパルス
６１０光変調出力
６１２連続波レーザ
６１４連続振幅レーザビーム
６１８基準パルス
６２０ビーム合成器
６２２反射鏡
６２３偏光器
６２４，６２８カップラ
６２６単一モード光ファイバ
６３０走査システム
６３２偏光ビームスプリッタ
６３４ビーム分割光学系
６３５光ビーム
６３６対物レンズ（プローブ形成光学系）
６３８活性化領域
６３９四分の一波長板
６４０検査対象の半導体デバイス（ＤＵＴ）
６４１ｘ−ｙステージ
６４２，６６２反射鏡
６４４，６４８，６６４，６６８光ファイバカップラ
６４６，６６６マルチモード光ファイバ
６５０反射ビーム光検出器
６５２信号処理サブシステム
６５４，６７２インピーダンス変換増幅器
６５６，６７４スイッチ
６５８，６６０，６７６，６７８パルスエネルギー分析器
６７０入射ビーム光検出器
６８０タイミング信号発生器
６８２試験ベクトル源
６８４複合配線
６９７データ処理および制御装置
６９９光干渉計
７０１ビームスプリッタ
７０３シャッタ
７０５，７２０反射鏡
７２５圧電アクチュエータ
７３０ビームダンプ
７３５，７５０，７７０増幅器
７４５Ｄ−Ａ変換器
７７５基準信号Ｄ−Ａ変換器
８０５基準レベル
８３０基準干渉信号電力

Claims

半導体デバイスの内部の電気的活動度をその半導体デバイスに反復的な電気的テストパターンを加えながら検出する方法であって、
前記電気的テストパターンの反復の各々の期間の中で選ばれた時間位置で第１のプローブ光パルスを生じその第１のプローブ光パルスを分割して少なくとも第２のプローブ光パルスを生ずる過程と、
前記電気的テストパターンの反復の各々の期間の中であって前記第１のプローブ光パルスの生ずる前記選ばれた時間位置からずれた時間位置で第１の基準光パルスを生じその第１の基準光パルスを分割して少なくとも第２の基準光パルスを生ずる過程と、
前記第１のプローブ光パルスおよび前記第１の基準光パルスを前記半導体デバイスに導く過程と、
前記第１のプローブ光パルスおよび前記第１の基準光パルスの前記半導体デバイスとの相互作用のあと、前記第１のプローブ光パルスと前記第２のプローブ光パルスとの合成および前記第１の基準光パルスと前記第２の基準光パルスとの合成を、前記第１のプローブ光パルスおよび前記第２のプローブ光パルスが空間的および時間的に重なり前記第１の基準光パルスおよび前記第２の基準パルスが空間的および時間的に重なるように行う過程と、
プローブ干渉信号を生ずるように前記重なったプローブ光パルスを検出する過程と、
基準干渉信号を生ずるように前記重なった基準光パルスを検出する過程と、
前記プローブ干渉信号および前記基準干渉信号の関数を算定する過程と
を含む方法。
前記プローブ干渉信号および前記基準干渉信号の前記関数を前記電気的テストパターンの期間内の複数の前記選ばれた時間位置で算定するように、前記選ばれた時間位置を前記電気的テストパターンの反復とともに変動させる過程をさらに含む請求項１記載の方法。
前記第１のプローブ光パルスがレーザ光パルスである請求項１記載の方法。
モード同期レーザ光パルスのパルス列から前記レーザ光パルスを選ぶ過程をさらに含む請求項３記載の方法。
前記モード同期レーザ光パルスのパルス列と前記電気的テストパターンの反復とを位相同期させる過程をさらに含む請求項４記載の方法。
前記第１の基準光パルスがレーザ光パルスである請求項１記載の方法。
前記レーザ光パルスを生ずるようにレーザビームを変調する過程をさらに含む請求項６記載の方法。
前記プローブ光パルスおよび前記基準光パルスが実質的に等しい波長を有する請求項１記載の方法。
前記電気的テストパターンの反復の各々の期間中に前記第１の基準光パルスを生ずる時間位置を前記テストパターンについて固定する過程をさらに含む請求項１記載の方法。
前記第１のプローブ光パルスおよび前記第１の基準光パルスを同一光路経由で前記半導体デバイスに導く過程をさらに含む請求項１記載の方法。
前記第２のプローブ光パルスが前記第１のプローブ光パルスと合成され前記第２の基準光パルスが前記第１の基準光パルスと合成される前に前記第２のプローブ光パルスおよび前記第２の基準光パルスを遅延光路沿いに導く過程をさらに含む請求項１記載の方法。
前記半導体デバイスの動きを補償するように前記遅延光路の長さを制御する帰還制御を施す過程をさらに含む請求項１１記載の方法。
前記帰還制御を施す過程が前記基準干渉信号を安定化させる請求項１２記載の方法。
前記プローブ干渉信号を増幅する過程と、前記プローブ干渉信号を積分する過程と、前記プローブ干渉信号をディジタル化する過程とをさらに含む請求項１記載の方法。
前記基準干渉信号を増幅する過程と、前記基準干渉信号を積分する過程と、前記基準干渉信号をディジタル化する過程とをさらに含む請求項１記載の方法。
前記重なったプローブ光パルスを検出することおよび前記重なった基準光パルスを検出することが、検出信号を生ずるように前記重なったプローブ光パルスおよび前記重なった基準光パルスを検出することと、プローブ干渉信号を生ずるように前記検出器信号の一部を積分するとともにディジタル化すること、基準干渉信号を生ずるように前記検出器信号の一部を積分するとともにディジタル化することとを含む請求項１記載の方法。
前記プローブ干渉信号および前記基準干渉信号の振幅雑音を消去する過程をさらに含む請求項１記載の方法。
前記振幅雑音を消去する過程が、プローブ光パルスエネルギーの一部を検出することと、基準光パルスエネルギーの一部を検出することと、前記プローブ干渉信号を前記プローブ光パルスエネルギーの前記一部で正規化することと、前記基準干渉信号を前記基準光パルスエネルギーの前記一部で正規化することとを含む請求項１７記載の方法。
半導体デバイスの内部の電気的活動度をその半導体デバイスに反復的な電気的テストパターンを加えながら検出する装置であって、
前記電気的テストパターンの反復の各々の期間の中で選ばれた時間位置で第１のプローブ光パルスを出力する第１のプローブ光パルス源と、
前記第１のプローブ光パルスの生ずる前記選ばれた時間位置からずれた時間位置で第１の基準光パルスを出力する第１の基準光パルス源と、
前記第１のプローブ光パルスおよび前記第１の基準光パルスの入射を受け、少なくとも第２のプローブ光パルスおよび第２の基準光パルスを生ずるビームスプリッタと、
前記第１のプローブ光パルスおよび前記第１の基準光パルスの入射を受ける前記半導体デバイスを支持する支持体と、
前記第１のプローブ光パルスおよび前記第１の基準光パルスの前記半導体デバイスとの相互作用のあと、前記第１のプローブ光パルスと前記第２のプローブ光パルスとの合成および前記第１の基準光パルスと前記第２の基準光パルスとの合成を行うように配置したビーム合成器と、
プローブ干渉信号を出力するように前記第１のプローブ光パルスおよび前記第２のプローブ光パルスを検出するとともに、基準干渉信号を出力するように前記第１の基準光パルスおよび前記第２の基準光パルスを検出するように配置した検出器と、
前記プローブ干渉信号および前記基準干渉信号の関数を算定するように前記検出器に接続したプロセッサと
を含む装置。
前記プローブ干渉信号および前記基準干渉信号の関数を前記電気的テストパターンの中の複数の前記選ばれた時間位置で算定するように、前記選ばれた時間位置を前記電気的テストパターンの反復とともに変動させる請求項１９記載の装置。
前記第１のプローブ光パルスの供給源が第１のレーザを含み、前記第１の基準光パルスの供給源が第２のレーザを含む請求項１９記載の装置。
前記第１のプローブ光パルスの供給源と前記第１の基準光パルスの供給源とが同一のレーザを含む請求項１９記載の装置。
前記第１のプローブ光パルスの供給源がレーザである請求項１９記載の装置。
前記レーザがモード同期レーザであり、そのモード同期レーザからの出力光パルス列から前記第１のプローブ光パルス列を選ぶように配置した光変調器をさらに含む請求項２３記載の装置。
前記モード同期レーザ光パルスのパルス列と前記電気的テストパターンの反復とを位相同期させてある請求項２４記載の装置。
前記第１の基準光パルスの供給源がレーザである請求項１９記載の装置。
光変調器をさらに含み、前記第１の基準光パルスを生ずるようにレーザの出力ビームをその光変調器で変調する請求項２６記載の装置。
前記プローブ光パルスおよび前記基準光パルスが実質的に等しい波長を有する請求項１９記載の装置。
前記電気的テストパターンの反復の各々の期間中に前記第１の基準光パルスを生ずる時間位置を前記テストパターンについて固定してある請求項１９記載の装置。
前記第１のプローブ光パルスおよび前記第１の基準光パルスを同一光路経由で前記半導体デバイスに導く請求項１９記載の装置。
前記第２のプローブ光パルスおよび前記第２の基準光パルスを導く遅延光路をさらに含む請求項１９記載の装置。
前記遅延光路に結合した帰還ループをさらに含み、前記半導体デバイスの動きを補償するように前記遅延光路の長さを制御する請求項３１記載の装置。
前記帰還ループが前記基準干渉信号を安定化させる請求項３２記載の装置。
前記検出器が、前記第１のプローブ光パルスおよび前記第２のプローブ光パルスを検出しプローブ干渉信号を出力するように配置した光検出器と、前記プローブ干渉信号を受けるように結合した増幅器と、増幅された前記プローブ干渉信号を受けるように結合された積分器と、積分された前記プローブ干渉信号を受けるように結合されたディジタル化回路とを含む請求項１９記載の装置。
前記検出器が、前記第１の基準光パルスおよび前記第２の基準光パルスを検出し基準干渉信号を出力するように配置した光検出器と、前記基準干渉信号を受けるように結合した増幅器と、増幅された前記基準干渉信号を受けるように結合された積分器と、積分された前記基準干渉信号を受けるように結合されたディジタル化回路とを含む請求項１９記載の装置。
プローブ光パルスの一部を光路変更するように配置したビームスプリッタと、前記プローブ光パルスの前記一部を検出して光検出器信号を出力するように配置した光検出器と、前記光検出器信号を受けるように結合した増幅器と、増幅された前記光検出器信号を受けるように結合した積分器と、積分された前記光検出器信号を受けるように結合したディジタル化回路とをさらに含む請求項１９記載の装置。
基準光パルスの一部を光路変更するように配置したビームスプリッタと、前記基準光パルスの前記一部を検出して光検出器信号を出力するように配置した光検出器と、前記光検出器信号を受けるように結合した増幅器と、増幅された前記光検出器信号を受けるように結合した積分器と、積分された前記光検出器信号を受けるように結合したディジタル化回路とをさらに含む請求項１９記載の装置。