JPH05107275A - Voltage detector - Google Patents

Voltage detector

Info

Publication number
JPH05107275A
JPH05107275A JP3266271A JP26627191A JPH05107275A JP H05107275 A JPH05107275 A JP H05107275A JP 3266271 A JP3266271 A JP 3266271A JP 26627191 A JP26627191 A JP 26627191A JP H05107275 A JPH05107275 A JP H05107275A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
measured
reflected
light source
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3266271A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hironori Takahashi
宏典 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hamamatsu Photonics KK
Original Assignee
Hamamatsu Photonics KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hamamatsu Photonics KK filed Critical Hamamatsu Photonics KK
Priority to JP3266271A priority Critical patent/JPH05107275A/en
Publication of JPH05107275A publication Critical patent/JPH05107275A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)

Abstract

PURPOSE:To obtain a voltage detector with a higher voltage detection sensitivity by measuring a measuring distance between the object to be measured and a light probe precisely to control in a voltage detector which measures the voltage of the object to be measured in a noncontact manner. CONSTITUTION:Parts of three light beams P emitted from a second light source 56 are reflected by a reflection means 40c to make the first reflected light P1 and the rest thereof is reflected on the surface of an object 42 to be measured separately to make the second reflected lights P2. Three interference light beams are generated by the two reflected lights. Then intensity of each interference light is detected by an interference light detection means 60. A measuring distance control means 67 and an inclination drive section 69 measure a measuring distance (d) between a light probe 40 and the object 42 to be measured and the inclination of the object 42 to be measured based on a detection signal to control.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、被測定物の電圧を光プ
ローブで測定する電圧検出装置に関し、特に被測定物と
光プローブとの間の測定距離を精密に計測して制御する
ことにより、電圧検出感度を向上させた電圧検出装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a voltage detecting device for measuring a voltage of an object to be measured with an optical probe, and more particularly, by precisely measuring and controlling a measuring distance between the object to be measured and the optical probe. The present invention relates to a voltage detection device having improved voltage detection sensitivity.

【0002】[0002]

【従来の技術】集積回路などの被測定物の所定部分の電
圧を非接触で測定する電圧検出装置が、例えば米国特許
第4,618,819号において知られている。この電
圧検出装置は、電界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 などの電気光学材料を使
った光プローブを使用している。
2. Description of the Related Art A voltage detecting device for contactlessly measuring a voltage of a predetermined portion of an object to be measured such as an integrated circuit is known, for example, in U.S. Pat. No. 4,618,819. This voltage detecting device uses an optical probe using an electro-optical material such as LiTaO 3 having an electro-optical effect in which the refractive index changes according to the electric field strength.

【0003】この電圧検出装置の電圧検出原理を以下に
説明する。電気光学材料が取り付けられた光プローブ先
端を被測定物の電界内に位置させてこの光プローブ内に
直線偏光ビームを照射する。この光ビームは電気光学材
料の被測定物側の端面で反射され、検光素子によって光
強度変化に変換されて光検出器で受光される。電気光学
材料で反射された光ビームの偏光状態は、被測定物によ
る電気光学材料の電界強度に応じて変化するため、この
検出器出力を増幅することにより、被測定物の所定部分
の電圧が測定される。なお、ここで光プローブ内に照射
する光ビームは直線偏光ビームに限定されず、円偏光,
楕円偏光ビームなどであっても良い。
The voltage detection principle of this voltage detection device will be described below. The tip of the optical probe to which the electro-optic material is attached is positioned in the electric field of the object to be measured, and a linearly polarized beam is irradiated into the optical probe. This light beam is reflected by the end surface of the electro-optical material on the side of the object to be measured, converted into a change in light intensity by the light detecting element, and received by the photodetector. Since the polarization state of the light beam reflected by the electro-optical material changes according to the electric field strength of the electro-optical material by the measured object, by amplifying the output of this detector, the voltage of a predetermined part of the measured object is increased. To be measured. The light beam irradiated into the optical probe here is not limited to a linearly polarized beam, but a circularly polarized beam,
It may be an elliptically polarized beam or the like.

【0004】電圧検出装置の検出感度は、光プローブと
被測定物との間の距離(以下測定距離という)に大きく
依存しており、また、一般的にこの測定距離が短くなる
ほど高い検出感度を得ることができる。このため、検出
感度を高くするとともに、測定時に良好な再現性を得る
ためには、測定距離をできるだけ短くするとともに、測
定距離を正確に制御することが必要である。
The detection sensitivity of the voltage detection device largely depends on the distance between the optical probe and the object to be measured (hereinafter referred to as the measurement distance), and generally, the shorter the measurement distance, the higher the detection sensitivity. Obtainable. Therefore, in order to increase the detection sensitivity and obtain good reproducibility during measurement, it is necessary to make the measurement distance as short as possible and accurately control the measurement distance.

【0005】測定距離の制御手段が設けられていない場
合には、測定の再現性が悪化するだけではなく、光プロ
ーブを被測定物に衝突させてこれを破壊してしまう恐れ
がある。一方、この破壊を防止するために測定距離を大
きくすると、検出感度が低下するという問題が生じてし
まう。
If the measuring distance control means is not provided, not only the reproducibility of measurement deteriorates, but also the optical probe may collide with the object to be measured and destroy it. On the other hand, if the measurement distance is increased to prevent this destruction, there arises a problem that the detection sensitivity decreases.

【0006】これらの課題を解決するために、例えば、
文献「J.Apple, Phys. 66(9), 1989年」の4001〜4009ペ
ージに記載されている、測定距離を正確に制御する電圧
検出装置が提案されている。
In order to solve these problems, for example,
A voltage detection device for accurately controlling the measurement distance is proposed, which is described on pages 4001 to 4009 of the document “J. Apple, Phys. 66 (9), 1989”.

【0007】図4は、この従来の電圧検出装置の構成を
示すブロック図である。2種類の異なる波長λ1 ,λ2
の光を含む光ビームLは、ハーフミラー2を透過して2
種類の焦点を有する多重(2重)焦点レンズ4に入る。
この多重焦点レンズ4は、波長λ1 ,λ2 に対してそれ
ぞれ異なる焦点距離f1 ,f2 を有している。このた
め、光ビームLはそれぞれ異なる焦点位置で焦点が合
う。多重焦点レンズ4を通過した光ビームLは、それぞ
れの焦点で反射してハーフミラー2に向かう。ここで反
射した光ビームLはテレビカメラ24に検出されてモニ
タ26で映像化され、また、ビデオ信号分析器28で分
析される。これら映像化や分析により、照射された光ビ
ームLの焦点が電気光学材料10および被測定物18上
に合っているかどうかが監視される。支持体6に支持さ
れたプローブヘッド8の先端には電気光学材料10が固
定されており、支持体6は、コントローラ12によって
制御されるピエゾ駆動装置14により矢印のように上下
に駆動され、波長λ2 の光が電気光学材料10に焦点が
合うように調整される。この支持体6の変位は、光変位
センサ16によって検出される。集積回路などの被測定
物18はサンプルステージ22上に設置されおり、ステ
ージコントローラ20により上下に駆動され、波長λ1
の光を使って被測定物18の表面までの距離が焦点距離
1 と一致するように調整される。
FIG. 4 is a block diagram showing the configuration of this conventional voltage detecting device. Two different wavelengths λ 1 and λ 2
The light beam L including the light of
Enters a multiple (double) focus lens 4 having different types of focus.
The multifocal lens 4 has different focal lengths f 1 and f 2 for wavelengths λ 1 and λ 2 , respectively. Therefore, the light beams L are focused at different focal positions. The light beams L that have passed through the multifocal lens 4 are reflected at their respective focal points and travel toward the half mirror 2. The light beam L reflected here is detected by the television camera 24, visualized on the monitor 26, and analyzed by the video signal analyzer 28. By these imaging and analysis, it is monitored whether the irradiated light beam L is focused on the electro-optical material 10 and the DUT 18. The electro-optic material 10 is fixed to the tip of the probe head 8 supported by the support body 6, and the support body 6 is vertically driven by a piezo drive device 14 controlled by a controller 12 as indicated by an arrow, and the wavelength The light of λ 2 is adjusted so as to be focused on the electro-optical material 10. The displacement of the support 6 is detected by the optical displacement sensor 16. An object to be measured 18 such as an integrated circuit is installed on a sample stage 22 and is driven up and down by a stage controller 20 to obtain a wavelength λ 1
Is used to adjust the distance to the surface of the DUT 18 to match the focal length f 1 .

【0008】この時、電気光学材料10と被測定物18
との測定距離h0 は焦点距離の差(f1 −f2 )とな
る。この測定距離(f1 −f2 )を基準距離として、電
気光学材料10の移動距離を光変位センサ16で検出す
るとともに、上記基準距離から移動距離を増減すること
により、測定距離h0 を間接的に算出できる。したがっ
て、支持体6を駆動することによって、測定距離h0
計測して制御することができる。
At this time, the electro-optical material 10 and the object to be measured 18 are
And the measured distance h 0 between them is the difference in focal length (f 1 −f 2 ). Using this measurement distance (f 1 −f 2 ) as a reference distance, the movement distance of the electro-optical material 10 is detected by the optical displacement sensor 16, and the measurement distance h 0 is indirectly determined by increasing or decreasing the movement distance from the reference distance. Can be calculated. Therefore, by driving the support 6, the measurement distance h 0 can be measured and controlled.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の電圧検出装置では、以下の問題があった。
However, the above-mentioned conventional voltage detecting device has the following problems.

【0010】第1に、測定距離を制御するときの精度
は、設定された基準距離の誤差や光変位センサの測定誤
差などに依存する。このため、これらの誤差よりも高い
精度で測定距離を制御できなかった。したがって、測定
距離を短くできないため、より高い検出感度を得られな
かった。
First, the accuracy in controlling the measurement distance depends on the error of the set reference distance, the measurement error of the optical displacement sensor, and the like. Therefore, the measurement distance cannot be controlled with higher accuracy than these errors. Therefore, since the measurement distance cannot be shortened, higher detection sensitivity cannot be obtained.

【0011】第2に、上記測定距離を1μm以下程度に
近づけたい場合、光プローブと被測定物との接触,衝突
を防止するために、被測定物と光プローブとの平行度を
制御して合致させる必要がある。しかし、従来は、上記
平行度の計測や制御ができないので、測定距離を短くす
ることは不可能であった。
Secondly, when it is desired to bring the measurement distance closer to about 1 μm or less, the parallelism between the object to be measured and the optical probe is controlled in order to prevent contact and collision between the optical probe and the object to be measured. Must match. However, conventionally, it is impossible to shorten the measurement distance because the parallelism cannot be measured or controlled.

【0012】第3に、光変位センサは、光プローブと被
測定物との間の測定距離を直接測定することができず、
予め基準距離の設定操作が必要であるため、測定距離を
制御する操作が複雑になっていた。
Thirdly, the optical displacement sensor cannot directly measure the measuring distance between the optical probe and the object to be measured,
Since it is necessary to set the reference distance in advance, the operation of controlling the measurement distance is complicated.

【0013】第4に、多重焦点レンズは特別に設計,製
作する必要があるため、高価であった。
Fourth, the multifocal lens is expensive because it needs to be specially designed and manufactured.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するためになされたもので、反射手段を一部通
過する光を出射する第2の光源と、この第2の光源から
出射されて電気光学材料を通過し反射手段で一部反射さ
れた第1反射光,並びに第2の光源から出射されて電気
光学材料および反射手段を通過し被測定物表面で反射さ
れた第2反射光によって発生する干渉光を検出する第2
の光検出手段と、この第2の光検出手段から出力される
検出信号に基づいて光プローブおよび被測定物間の距離
を制御する測定距離制御手段とを備え、上記の第2の光
源から3つ以上の光が出射されてこれら光のそれぞれが
反射手段の異なる位置に集光されるとともに、これら光
のそれぞれに対応して発生する干渉光が上記第2の光検
出手段によって検出されるものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and includes a second light source that emits light that partially passes through the reflecting means, and the second light source. The first reflected light that is emitted and passes through the electro-optical material and is partially reflected by the reflecting means, and the second reflected light that is emitted from the second light source and passes through the electro-optical material and the reflecting means and is reflected by the surface of the object to be measured. Second, which detects the interference light generated by the reflected light
And a measurement distance control means for controlling the distance between the optical probe and the object to be measured based on the detection signal output from the second light detection means. One or more lights are emitted, each of these lights is condensed at a different position of the reflecting means, and the interference light generated corresponding to each of these lights is detected by the second light detecting means. Is.

【0015】また、本発明は、上記の第2の光源,第2
の光検出手段,および測定距離制御手段を有し、第2の
光源から出射された光は反射手段の一部または全部に照
射され、第2の光検出手段は干渉光により生じる干渉縞
を観測する2次元光検出器で構成されるものである。こ
の場合、第2の光源は光の波長を可変して出力してもよ
い。
The present invention also provides the above second light source and second light source.
Light detecting means and measuring distance control means, and the light emitted from the second light source irradiates a part or all of the reflecting means, and the second light detecting means observes the interference fringes generated by the interference light. It comprises a two-dimensional photodetector. In this case, the second light source may change the wavelength of light and output it.

【0016】さらに、本発明は、被測定物の傾斜を制御
する傾斜制御手段を有するものである。
Further, the present invention has an inclination control means for controlling the inclination of the object to be measured.

【0017】[0017]

【作用】第2の光源から出力された光の一部は反射手段
で反射されて第1反射光となり、残りは、被測定物表面
で反射されて第2反射光となる。この2つの反射光によ
って干渉光が発生する。この干渉光は第2の光源から出
射される3つ以上の光のそれぞれに対応して発生する。
これら各干渉光は第2の光検出手段によって検出され、
検出信号として出力される。測定距離制御手段はこの検
出信号を入力し、光プローブおよび被測定物間の距離を
計測,制御する。ここで、干渉光は3つ以上発生してい
るので、光プローブに対する被測定物の傾きも計測され
る。
A part of the light output from the second light source is reflected by the reflecting means to become the first reflected light, and the rest is reflected at the surface of the object to be measured to become the second reflected light. Interference light is generated by these two reflected lights. This interference light is generated corresponding to each of the three or more lights emitted from the second light source.
Each of these interference lights is detected by the second light detecting means,
It is output as a detection signal. The measurement distance control means inputs this detection signal and measures and controls the distance between the optical probe and the object to be measured. Here, since three or more interference lights are generated, the inclination of the object to be measured with respect to the optical probe is also measured.

【0018】また、反射手段の一部または全部に照射さ
れた光によって、被測定物の傾斜に応じた干渉縞が発生
する。このため、2次元光検出器で構成される第2の光
検出手段で干渉縞を検出することによっても、被測定物
の傾斜が計測される。このとき、光の波長を可変させ、
被測定物の傾斜方向に応じて移動する干渉縞を検出する
ことにより、傾斜方向が検出される。
Moreover, the interference fringes corresponding to the inclination of the object to be measured are generated by the light applied to a part or all of the reflecting means. Therefore, the inclination of the object to be measured can also be measured by detecting the interference fringes by the second photodetection means including the two-dimensional photodetector. At this time, change the wavelength of the light,
The tilt direction is detected by detecting the interference fringes that move according to the tilt direction of the DUT.

【0019】さらに、傾斜制御手段は、計測された被測
定物の傾斜に基づいて被測定物の傾斜を制御する。この
結果、被測定物と光プローブとの平行度が制御される。
Further, the inclination control means controls the inclination of the measured object based on the measured inclination of the measured object. As a result, the parallelism between the object to be measured and the optical probe is controlled.

【0020】[0020]

【実施例】次に、本発明による電圧検出装置の一実施例
を図面を参照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the voltage detecting device according to the present invention will be described with reference to the drawings.

【0021】図1は本実施例による電圧検出装置の構成
を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the voltage detecting device according to this embodiment.

【0022】一点鎖線で示した部分が測定距離の計測,
制御を行う部分であって、本発明の特徴部分である。
The portion indicated by the alternate long and short dash line is the measurement of the measurement distance,
It is a part that performs control and is a characteristic part of the present invention.

【0023】まず、電圧検出原理について説明する。パ
ルス光源30から波長λ1 の光パルスLが出射される。
偏光子32は出射された光パルスLの特定の偏光成分だ
けを透過する。この偏光された光パルスをL1とする。
透過した光パルスL1はハーフミラー34およびダイク
ロイックミラー36を通過する。このダイクロイックミ
ラー36は波長λ1 の光に対して透明である。ダイクロ
イックミラー36を通過した光パルスL1は、対物レン
ズ38により、ガラス支持体40aおよびこれに支持さ
れた電気光学材料40bを透過して多層膜ミラー40c
上に集光される。 光プローブ40は、これらガラス支
持体40a,電気光学材料40b,および多層膜ミラー
40cを含んで構成されている。この光プローブ40は
集積回路などの被測定物42から測定距離dの位置にあ
る。被測定物42は被測定物制御回路44から電源や信
号を供給されて動作する。また、被測定物制御回路44
は制御部46に制御信号を送出し、制御部46はこの制
御信号を受けてパルス光源30の点燈タイミングを制御
する。また、制御部46はこれと同時に計測部52へ制
御信号を送出する。
First, the principle of voltage detection will be described. An optical pulse L having a wavelength λ 1 is emitted from the pulse light source 30.
The polarizer 32 transmits only a specific polarization component of the emitted light pulse L. Let this polarized light pulse be L1.
The transmitted light pulse L1 passes through the half mirror 34 and the dichroic mirror 36. The dichroic mirror 36 is transparent to light of wavelength λ 1 . The light pulse L1 that has passed through the dichroic mirror 36 passes through the glass support 40a and the electro-optic material 40b supported by the glass support 40a by the objective lens 38, and the multilayer film mirror 40c.
Focused on top. The optical probe 40 includes the glass support 40a, the electro-optic material 40b, and the multilayer mirror 40c. The optical probe 40 is located at a measurement distance d from an object to be measured 42 such as an integrated circuit. The device under test 42 operates by being supplied with power and signals from the device under test control circuit 44. In addition, the DUT control circuit 44
Sends a control signal to the control unit 46, and the control unit 46 receives the control signal and controls the lighting timing of the pulse light source 30. At the same time, the control unit 46 sends a control signal to the measuring unit 52.

【0024】多層膜ミラー40cに集光された光パルス
L1はこの多層膜ミラー40cで反射され、再び電気光
学材料40bを透過する。ここで、光パルスL1が透過
する電気光学材料40bの屈折率は、被測定物42の表
面で発生する電圧変化に対応して変化する。したがっ
て、光プローブ40に入力した光パルスL1の偏光成分
は、上記被測定物42の電圧変化に対応した変化を与え
られ、光プローブ40から入力時とは逆の方向に出力さ
れる。光プローブ40から逆方向に出力された光パルス
L1は、ハーフミラー34で反射されて検光子48に入
力される。この検光子48を光パルスL1が通過するこ
とによって、光パルスL1の特定の偏光成分のみが取り
出されて光検出器50に与えられる。この光検出器50
に与えられる光パルスをL2とする。光検出器50は、
与えられた光パルスL2の強度に応じた検出信号を計測
部52に出力する。計測部52は、制御部46からの制
御信号に基づき、この検出信号を増幅,検波することに
よって被測定物42の電圧を検出する。表示部54は、
検出された電圧のデータを受け取ってこれを表示する。
なお、波長λ1 の光を出射する光源はパルス光源だけに
限定されず、連続光源でもよい。
The light pulse L1 focused on the multilayer mirror 40c is reflected by the multilayer mirror 40c and again passes through the electro-optic material 40b. Here, the refractive index of the electro-optical material 40b through which the light pulse L1 passes changes according to the voltage change generated on the surface of the DUT 42. Therefore, the polarization component of the optical pulse L1 input to the optical probe 40 is given a change corresponding to the voltage change of the DUT 42, and is output from the optical probe 40 in the direction opposite to the input. The optical pulse L1 output in the opposite direction from the optical probe 40 is reflected by the half mirror 34 and input to the analyzer 48. When the light pulse L1 passes through the analyzer 48, only a specific polarization component of the light pulse L1 is extracted and given to the photodetector 50. This photo detector 50
The light pulse applied to the optical path is L2. The photodetector 50 is
The detection signal corresponding to the intensity of the given light pulse L2 is output to the measuring unit 52. The measuring section 52 detects the voltage of the DUT 42 by amplifying and detecting the detection signal based on the control signal from the control section 46. The display unit 54 is
It receives the data of the detected voltage and displays it.
The light source that emits light of wavelength λ 1 is not limited to the pulse light source, and may be a continuous light source.

【0025】次に、光プローブ40と被測定物42との
間の測定距離dの計測および制御の原理について説明す
る。第2の光源56からは、上記の第1のパルス光源3
0から出射される波長λ1 の光パルスLとは異なる波長
λ2 の光Pが後述するように3つ出力される。これら各
光Pは、ハーフミラー58を通過して、ダイクロイック
ミラー36で反射される。ここで、ダイクロイックミラ
ー36は波長λ2 の各光Pを直角に反射するようにでき
ている。反射された各光Pは対物レンズ38によって多
層膜ミラー40c上の異なる位置に後述するように集光
される。この多層膜ミラー40cは波長λ2 の各光Pの
一部を反射し、残りを透過する。多層膜ミラー40cで
一部反射された各光(第1反射光)を反射光P1とし、
多層膜ミラー40cを透過して被測定物42表面で反射
され、再び多層膜ミラー40cを通過する残りの各光
(第2反射光)を反射光P2とする。これら各反射光P
1,P2は、ダイクロイックミラー36およびハーフミ
ラー58で反射されて第2の光検出手段である干渉光検
出器60に与えられる。この干渉光検出器60は、対に
なった2つの反射光P1,P2によって生じる干渉光の
強度を干渉出力Iとして検出する。この干渉出力Iは第
2の光源56からの3つの出射光に対して3つ検出され
る。これら各干渉出力Iは上記測定距離dと一定の関係
にあり、sin2 (2d/λ2 )に比例する。処理部6
2は、干渉光検出器60から干渉出力Iを受け、上記関
係に基づいて測定距離dを演算する。
Next, the principle of measuring and controlling the measuring distance d between the optical probe 40 and the object 42 to be measured will be described. From the second light source 56, the first pulsed light source 3
Three light P having a wavelength λ 2 different from the light pulse L having a wavelength λ 1 emitted from 0 are output as described later. Each of these lights P passes through the half mirror 58 and is reflected by the dichroic mirror 36. Here, the dichroic mirror 36 is configured to reflect each light P having a wavelength λ 2 at a right angle. Each reflected light P is condensed by the objective lens 38 at different positions on the multilayer film mirror 40c as described later. The multilayer mirror 40c reflects a part of each light P having a wavelength λ 2 and transmits the rest. Each light (first reflected light) partially reflected by the multilayer film mirror 40c is defined as reflected light P1,
The remaining light (second reflected light) that passes through the multilayer film mirror 40c, is reflected by the surface of the DUT 42, and passes through the multilayer film mirror 40c again is referred to as reflected light P2. Each of these reflected lights P
1, P2 are reflected by the dichroic mirror 36 and the half mirror 58, and are given to the interference light detector 60 which is the second light detecting means. The interference light detector 60 detects, as an interference output I, the intensity of the interference light generated by the pair of two reflected lights P1 and P2. Three interference outputs I are detected for the three emitted lights from the second light source 56. Each of these interference outputs I has a fixed relationship with the measurement distance d and is proportional to sin 2 (2d / λ 2 ). Processing unit 6
2 receives the interference output I from the interference light detector 60 and calculates the measurement distance d based on the above relationship.

【0026】光プローブ40は支持体68によって支持
され、この支持体68は光プローブ駆動部64によって
駆動される。被測定物42は光プローブ40に対する傾
斜を可変する傾斜駆動部69に支持されている。この傾
斜駆動部69は、例えば、ゴニオメータなどによって構
成され、支持部70によって支持されている。この支持
部70は被測定物駆動部66によって駆動される。両駆
動部64,66は、モータやピエゾ素子などによって構
成されている。処理部62は、演算した測定距離dに基
づいて、光プローブ駆動部64および被測定物駆動部6
6にそれぞれ制御信号を与えることによって、光プロー
ブ40および被測定物42を駆動して測定距離dを制御
する。すなわち、処理部62,光プローブ駆動部64,
および被測定物駆動部66によって測定距離制御手段6
7が構成されている。また、処理部62は、光プローブ
40に対する被測定物42の傾斜を計測するとともに、
制御信号を傾斜駆動部69に与えてこれを駆動して、光
プローブ40と被測定物42との平行度を合致させるよ
うに制御する。すなわち、処理部62,被測定物駆動部
66,および傾斜駆動部69によって傾斜制御手段が構
成されている。
The optical probe 40 is supported by a support 68, and the support 68 is driven by an optical probe driving section 64. The DUT 42 is supported by a tilt drive unit 69 that changes the tilt with respect to the optical probe 40. The tilt drive unit 69 is composed of, for example, a goniometer and is supported by the support unit 70. The support 70 is driven by the DUT driving unit 66. Both drive units 64 and 66 are configured by a motor, a piezo element, or the like. The processing unit 62, based on the calculated measurement distance d, drives the optical probe driving unit 64 and the DUT driving unit 6.
By giving control signals to 6 respectively, the optical probe 40 and the DUT 42 are driven to control the measurement distance d. That is, the processing unit 62, the optical probe driving unit 64,
And the measured object drive unit 66 controls the measured distance control means 6
7 are configured. The processing unit 62 measures the inclination of the DUT 42 with respect to the optical probe 40, and
A control signal is given to the tilt drive unit 69 to drive it, and control is performed so that the parallelism between the optical probe 40 and the DUT 42 is matched. That is, the processing unit 62, the DUT driving unit 66, and the tilt driving unit 69 constitute tilt control means.

【0027】このような本実施例によれば、光プローブ
40と被測定物42との間の測定距離dを直接測定でき
るため、従来と違って、予め基準距離を設定する必要が
なく、測定距離を制御する動作が単純となる利点があ
る。また、測定距離を制御するときの精度は、光の干渉
を利用するため、光の波長に基づいた高い精度を得るこ
とができる。したがって、従来よりも測定距離を短くで
きるので、より高い検出感度を得られ、しかも、測定距
離の再現性にすぐれた制御をすることができる。
According to the present embodiment as described above, since the measurement distance d between the optical probe 40 and the object 42 to be measured can be directly measured, it is not necessary to set the reference distance in advance, unlike the conventional case, and the measurement can be performed. There is an advantage that the operation of controlling the distance is simple. In addition, since the accuracy of controlling the measurement distance uses the interference of light, it is possible to obtain high accuracy based on the wavelength of light. Therefore, the measuring distance can be made shorter than in the conventional case, so that higher detection sensitivity can be obtained, and moreover, control with excellent reproducibility of the measuring distance can be performed.

【0028】また、処理部62で算出された測定距離d
に関する情報は、計測部52に与えられる。この計測部
52は光検出器50から得た検出信号の補正を上記情報
に基づいて行い、測定電圧の補正を行う。被測定物42
の検出電圧はこのように得られた正確な測定距離に基づ
いて補正されるため、より正確な電圧を求めることが可
能となる。
Further, the measurement distance d calculated by the processing unit 62
The information regarding the is given to the measuring unit 52. The measuring unit 52 corrects the detection signal obtained from the photodetector 50 based on the above information, and corrects the measurement voltage. DUT 42
Since the detection voltage of is corrected based on the accurate measurement distance thus obtained, it is possible to obtain a more accurate voltage.

【0029】また、距離測定は対物レンズ38の視野幅
内で行われるため、従来のように外部に光変位センサを
取り付ける必要はない。さらに、従来と違って、高価な
多重焦点レンズは不要となる。従って、装置を安価に構
成できる。
Further, since the distance measurement is performed within the field width of the objective lens 38, it is not necessary to attach an optical displacement sensor to the outside as in the conventional case. Furthermore, unlike the prior art, an expensive multifocal lens is unnecessary. Therefore, the device can be constructed at low cost.

【0030】また、本実施例においては、図1に示す第
2の光源56は、前述したように3つの光を多層膜ミラ
ー40cに対して出射する。すなわち、第2の光源56
は、3つの光源を含んで構成されている。図2は、光プ
ローブ40の要部を示す図である。第2の光源56から
出力された光のそれぞれは、前述したように、多層膜ミ
ラー40c上の異なる位置A0 ,AX ,およびAY に集
光される。また、図示しないが、上記各光の一部は被測
定物42上の異なる位置に対してもそれぞれ照射され
る。これら各光のそれぞれに対応して前述したように干
渉光が発生する。これらの干渉光のそれぞれの強度は、
上記光のそれぞれを検出するように3つの光検出器を含
んで構成されている干渉光検出器60によって検出され
る。この結果、反射手段40c上の上記3つの位置
0 ,AX ,およびAY と、これらの位置と対応する被
測定物42上の位置のそれぞれとの間の測定距離が計測
される。このように、3つの異なる位置での測定距離を
求めることにより、光プローブ40に対する被測定物4
2の傾斜を計測できる。なお、傾斜を求めるためには、
少なくとも3つ以上の位置で測定距離を計測する必要が
ある。
Further, in the present embodiment, the second light source 56 shown in FIG. 1 emits three lights to the multilayer film mirror 40c as described above. That is, the second light source 56
Is configured to include three light sources. FIG. 2 is a diagram showing a main part of the optical probe 40. As described above, each of the lights output from the second light source 56 is collected at different positions A 0 , A X , and A Y on the multilayer mirror 40c. Although not shown, part of each of the lights is also applied to different positions on the DUT 42. Interference light is generated as described above corresponding to each of these lights. The intensity of each of these interference lights is
It is detected by an interfering photodetector 60, which is configured to include three photodetectors to detect each of the above lights. As a result, the measurement distances between the three positions A 0 , A X , and A Y on the reflecting means 40c and the respective positions on the DUT 42 corresponding to these positions are measured. As described above, by obtaining the measurement distances at three different positions, the object to be measured 4 with respect to the optical probe 40 is measured.
The inclination of 2 can be measured. In addition, in order to obtain the inclination,
It is necessary to measure the measurement distance at at least three positions.

【0031】このようにして計測した傾斜に基づいて、
図1に示す処理部62は、傾斜駆動部69に制御信号を
与えることにより、光プローブ40に対する被測定物4
2の傾斜を可変して、上記3つの位置での測定距離のそ
れぞれが互いに等しくなるように平行度を制御する。
Based on the tilt thus measured,
The processing unit 62 shown in FIG.
The inclination of 2 is varied to control the parallelism so that the measured distances at the three positions are equal to each other.

【0032】次に、本発明の第2実施例について説明す
る。この実施例においては、図1における第2の光源5
6からは波長λ2 の1つの光のみが出射される。出射さ
れた光は、光プローブ40の反射手段40c上の一部ま
たは全部の領域に対して均一に照射され、集光されな
い。これと同様に、被測定物42に対しても均一に光が
照射される。この結果、上記光に対応して発生する干渉
光により、光プローブ40に対する被測定物42の傾斜
の大きさに応じた数の干渉縞が生ずる。この干渉縞を検
出するためには、干渉光検出器60として、2次元光検
出装置,例えば、ビデオカメラなどを使用して上記干渉
光を映像として観察すればよい。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the second light source 5 in FIG.
Only one light of wavelength λ 2 is emitted from 6. The emitted light is evenly applied to a part or the whole area on the reflection means 40c of the optical probe 40 and is not condensed. Similarly, the object 42 to be measured is also uniformly irradiated with light. As a result, the interference light generated corresponding to the above-described light causes a number of interference fringes corresponding to the size of the inclination of the DUT 42 with respect to the optical probe 40. In order to detect the interference fringes, a two-dimensional photodetector such as a video camera may be used as the interference light detector 60 to observe the interference light as an image.

【0033】ビデオカメラなどで検出した上記干渉縞の
状態例を図3に示す。図3(a) は、傾斜が大きく干渉縞
の数が多い状態である。図3(b) は、傾斜が少なく干渉
縞の数が少ない状態である。図3(c) は、平行度が完全
に合致し干渉縞が1本もない状態である。すなわち、干
渉縞の状態を検出しながら、この干渉縞が図3(c) の状
態になるように、傾斜駆動部69によって被測定物42
の傾斜を制御することにより、光プローブ40に対する
被測定物42の平行度を合致させることができる。ただ
し、この第2実施例の場合、第1実施例と違って、反射
手段40cと被測定物42との間の間隔が、どの位置で
長く、どの位置で短くなっているのかという状態,すな
わち、傾斜方向を判別することはできない。したがっ
て、被測定物42を傾斜させて干渉縞の数が減る方向を
確認することによって上記傾斜方向を判別した後、被測
定物42の傾斜を制御して平行度を合わせることが必要
となる。なお、被測定物42の駆動制御は、上述した第
1実施例と同様に行う。
FIG. 3 shows an example of the state of the interference fringes detected by a video camera or the like. FIG. 3A shows a state in which the inclination is large and the number of interference fringes is large. FIG. 3B shows a state where the inclination is small and the number of interference fringes is small. FIG. 3 (c) shows a state in which the parallelism is perfectly matched and there is no interference fringe. That is, while the state of the interference fringes is being detected, the tilt drive section 69 causes the DUT 42 so that the interference fringes become the state of FIG.
The parallelism of the DUT 42 with respect to the optical probe 40 can be matched by controlling the inclination of the. However, in the case of the second embodiment, unlike the first embodiment, the state in which the position between the reflecting means 40c and the object to be measured 42 is long, and at which position it is short, that is, , The tilt direction cannot be determined. Therefore, it is necessary to tilt the device under test 42 and confirm the direction in which the number of interference fringes decreases to determine the tilt direction, and then control the tilt of the device under test 42 to adjust the parallelism. The drive control of the DUT 42 is performed in the same manner as in the first embodiment described above.

【0034】次に、本発明の第3実施例について説明す
る。この実施例においては、第2実施例と同様な構成で
第2の光源56から光の波長を可変して出力させる。こ
の場合、第2の光源56から出射される光の波長λ2
ある波長λA からこれよりも長い別の波長λB に可変す
ると、図3に示した干渉縞は、光プローブ40と被測定
物42との間隔が短い側から長い側に向かって移動する
という現象が生じる。この現象を検出すれば、上述した
傾斜方向を簡単に判定することができるので、被測定物
42の傾斜を制御する操作がより簡単になる効果が生ず
る。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the wavelength of the light is varied and output from the second light source 56 with the same configuration as the second embodiment. In this case, if the wavelength λ 2 of the light emitted from the second light source 56 is changed from one wavelength λ A to another wavelength λ B longer than this, the interference fringes shown in FIG. A phenomenon occurs in which the distance from the object to be measured 42 moves from the shorter side to the longer side. If this phenomenon is detected, it is possible to easily determine the above-described inclination direction, so that the operation of controlling the inclination of the DUT 42 is further simplified.

【0035】なお、第2の光源56の出力光波長λ2
可変する方法としては、例えば以下のものがある。すな
わち、光源として、半導体レーザ(LD)を使用し、こ
の半導体レーザに供給する注入電流を増減させることに
より、出力光波長λ2 を可変させることができる。具体
的にいえば、上記注入電流を増加させると、出力光波長
は長くなり、上記注入電流を減少させると、出力光波長
は短くなる。
As a method of varying the output light wavelength λ 2 of the second light source 56, there are the following methods, for example. That is, a semiconductor laser (LD) is used as a light source, and the output light wavelength λ 2 can be varied by increasing or decreasing the injection current supplied to this semiconductor laser. Specifically, when the injection current is increased, the output light wavelength becomes longer, and when the injection current is decreased, the output light wavelength becomes shorter.

【0036】上記第2実施例および第3実施例において
も、光プローブ40に対する被測定物42の傾斜状態を
検出,制御し、平行度を合わせることにより、この傾斜
に起因する光プローブと被測定物との接触,衝突を防止
することができる。したがって、測定距離を1μm以下
程度に近接させることができるので、極めて高い検出感
度を得ることができる
Also in the second and third embodiments described above, the inclination state of the object 42 to be measured with respect to the optical probe 40 is detected and controlled, and the parallelism is adjusted so that the optical probe and the object to be measured are caused by this inclination. It is possible to prevent contact and collision with objects. Therefore, the measurement distance can be made close to about 1 μm or less, so that extremely high detection sensitivity can be obtained.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電圧検出
装置は、以下の効果を有する。
As described above, the voltage detecting device of the present invention has the following effects.

【0038】第1に、測定距離を計測,制御するときの
精度は、光の干渉を利用するため、光の波長に基づいた
高い精度を得ることができる。したがって、従来よりも
測定距離を短くできるので、より高い検出感度を得ら
れ、しかも、測定距離の再現性にすぐれた制御をするこ
とができる。
Firstly, since the interference of light is used as the accuracy in measuring and controlling the measurement distance, a high accuracy based on the wavelength of light can be obtained. Therefore, the measuring distance can be made shorter than in the conventional case, so that higher detection sensitivity can be obtained, and moreover, control with excellent reproducibility of the measuring distance can be performed.

【0039】第2に、干渉光に基づいて、光プローブに
対する被測定物の傾斜状態を検出,制御し、平行度を合
わせることにより、上記傾斜に起因する光プローブと被
測定物との接触,衝突を防止することができる。したが
って、測定距離を1μm以下程度に制御することができ
るので、極めて高い検出感度を得ることができる。
Secondly, the tilted state of the object to be measured with respect to the optical probe is detected and controlled based on the interference light, and the parallelism is adjusted, so that the contact between the optical probe and the object to be measured caused by the tilt, Collisions can be prevented. Therefore, since the measurement distance can be controlled to about 1 μm or less, extremely high detection sensitivity can be obtained.

【0040】第3に、光プローブと被測定物との間の測
定距離を直接測定できるため、予め基準距離を設定する
必要がなく、測定距離を制御する動作が単純となる。
Thirdly, since the measurement distance between the optical probe and the object to be measured can be directly measured, it is not necessary to set the reference distance in advance, and the operation for controlling the measurement distance becomes simple.

【0041】第4に、得られた正確な測定距離に基づい
て被測定物の検出電圧を補正することによって、より正
確な電圧を求めることができる。
Fourth, a more accurate voltage can be obtained by correcting the detection voltage of the object to be measured based on the obtained accurate measurement distance.

【0042】第5に、特別に設計,製作していたために
高価であった多重焦点レンズと、光変位センサとは不要
となるため、従来と比較して安価に装置を構成できる。
Fifth, since the multifocal lens and the optical displacement sensor, which are expensive because they are specially designed and manufactured, are unnecessary, the device can be constructed at a lower cost than the conventional one.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例による電圧検出装置の構成
を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a voltage detection device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】上記第1実施例における光プローブの一部を示
す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a part of the optical probe in the first embodiment.

【図3】本発明の第2実施例における干渉光の干渉縞を
示す状態図である。
FIG. 3 is a state diagram showing interference fringes of interference light in the second embodiment of the present invention.

【図4】従来の電圧検出装置の構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a conventional voltage detection device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

40…光プローブ 40b…電気光学材料 40c…多層膜ミラー(反射手段) 42…被測定物 56…第2の光源 60…干渉光検出器(第2の光検出手段) 67…測定距離制御手段 69…傾斜駆動部 d…測定距離 P1…第1反射光 P2…第2反射光 40 ... Optical probe 40b ... Electro-optical material 40c ... Multilayer film mirror (reflecting means) 42 ... Object to be measured 56 ... Second light source 60 ... Interfering light detector (second light detecting means) 67 ... Measuring distance control means 69 ... Tilt drive part d ... Measuring distance P1 ... First reflected light P2 ... Second reflected light

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1の光源と、被測定物の電圧変化に対
応して屈折率が変化する電気光学材料および前記第1の
光源から出射された光を反射する反射手段からなる光プ
ローブと、前記第1の光源から出射されて前記電気光学
材料を通過し前記反射手段で反射された光を検出する第
1の光検出手段とを有し、この反射された光に基づいて
前記被測定物の電圧を検出する電圧検出装置において、 前記反射手段を一部通過する光を出射する第2の光源
と、 この第2の光源から出射されて前記電気光学材料を通過
し前記反射手段で一部反射された第1反射光,並びに前
記第2の光源から出射されて前記電気光学材料および前
記反射手段を通過し前記被測定物表面で反射された第2
反射光によって発生する干渉光を検出する第2の光検出
手段と、 この第2の光検出手段から出力される検出信号に基づい
て前記光プローブおよび前記被測定物間の距離を制御す
る測定距離制御手段とを備え、 前記第2の光源から3つ以上の光が出射されてこれら光
のそれぞれが前記反射手段の異なる位置に集光されると
ともに、これら光のそれぞれに対応して発生する前記干
渉光が前記第2の光検出手段によって検出されることを
特徴とする電圧検出装置。
1. An optical probe comprising a first light source, an electro-optical material whose refractive index changes in response to a change in the voltage of an object to be measured, and a reflection means for reflecting the light emitted from the first light source. A first light detecting means for detecting the light emitted from the first light source, passing through the electro-optical material, and reflected by the reflecting means, and the measured object based on the reflected light. In a voltage detection device for detecting the voltage of an object, a second light source that emits light that partially passes through the reflecting means, and a second light source that is emitted from the second light source and passes through the electro-optical material and is Partly reflected first reflected light, and second reflected light emitted from the second light source, passing through the electro-optical material and the reflecting means, and reflected by the surface of the object to be measured.
Second light detecting means for detecting the interference light generated by the reflected light, and a measuring distance for controlling the distance between the optical probe and the object to be measured based on the detection signal output from the second light detecting means. Control means, wherein three or more lights are emitted from the second light source, each of the lights is condensed at a different position of the reflecting means, and the lights are generated corresponding to each of the lights. A voltage detecting device, wherein the interference light is detected by the second light detecting means.
【請求項2】 第1の光源と、被測定物の電圧変化に対
応して屈折率が変化する電気光学材料および前記第1の
光源から出射された光を反射する反射手段からなる光プ
ローブと、前記第1の光源から出射されて前記電気光学
材料を通過し前記反射手段で反射された光を検出する第
1の光検出手段とを有し、この反射された光に基づいて
前記被測定物の電圧を検出する電圧検出装置において、 前記反射手段を一部通過する光を出射する第2の光源
と、 この第2の光源から出射されて前記電気光学材料を通過
し前記反射手段で一部反射された第1反射光,並びに前
記第2の光源から出射されて前記電気光学材料および前
記反射手段を通過し前記被測定物表面で反射された第2
反射光によって発生する干渉光を検出する第2の光検出
手段と、 この第2の光検出手段から出力される検出信号に基づい
て前記光プローブおよび前記被測定物間の距離を制御す
る測定距離制御手段とを備え、 前記第2の光源から出射された光は前記反射手段の一部
または全部に照射され、前記第2の光検出手段は前記干
渉光により生じる干渉縞を観測する2次元光検出器で構
成されていることを特徴とする電圧検出装置。
2. An optical probe comprising a first light source, an electro-optical material whose refractive index changes in response to a voltage change of an object to be measured, and a reflection means for reflecting the light emitted from the first light source. A first light detecting means for detecting the light emitted from the first light source, passing through the electro-optical material, and reflected by the reflecting means, and the measured object based on the reflected light. In a voltage detection device for detecting the voltage of an object, a second light source that emits light that partially passes through the reflecting means, and a second light source that is emitted from the second light source and passes through the electro-optical material and is Partly reflected first reflected light, and second reflected light emitted from the second light source, passing through the electro-optical material and the reflecting means, and reflected by the surface of the object to be measured.
Second light detecting means for detecting the interference light generated by the reflected light, and a measuring distance for controlling the distance between the optical probe and the object to be measured based on the detection signal output from the second light detecting means. A light emitted from the second light source is applied to a part or all of the reflecting means, and the second light detecting means observes an interference fringe generated by the interference light. A voltage detection device comprising a detector.
【請求項3】 第2の光源は光の波長を可変して出射す
ることを特徴とする請求項2記載の電圧検出装置。
3. The voltage detecting device according to claim 2, wherein the second light source variably emits the wavelength of light.
【請求項4】 被測定物の傾斜を制御する傾斜制御手段
を備えたことを特徴とする請求項1または請求項2また
は請求項3記載の電圧検出装置。
4. The voltage detecting device according to claim 1, further comprising an inclination control means for controlling the inclination of the object to be measured.
JP3266271A 1991-10-15 1991-10-15 Voltage detector Pending JPH05107275A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3266271A JPH05107275A (en) 1991-10-15 1991-10-15 Voltage detector

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3266271A JPH05107275A (en) 1991-10-15 1991-10-15 Voltage detector

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05107275A true JPH05107275A (en) 1993-04-27

Family

ID=17428651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3266271A Pending JPH05107275A (en) 1991-10-15 1991-10-15 Voltage detector

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05107275A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5159412A (en) Optical measurement device with enhanced sensitivity
US6992779B2 (en) Interferometer apparatus for both low and high coherence measurement and method thereof
US3768910A (en) Detecting the position of a surface by focus modulating the illuminating beam
CN110702614B (en) Ellipsometer device and detection method thereof
KR20030095049A (en) A concave ended interferometric Optical Fiber Sensor for Displacement measurement of Cantilever Probe of Atomic Force Microscope
JP4996043B2 (en) Lightwave distance measuring method and lightwave distance measuring apparatus
JP3343086B2 (en) Surface plasmon sensor
US4976543A (en) Method and apparatus for optical distance measurement
US5202740A (en) Method of and device for determining the position of a surface
WO2012170275A1 (en) Coupled multi-wavelength confocal systems for distance measurements
JP2000180353A (en) Surface plasmon sensor
JP3078133B2 (en) Method for inspecting alignment state of optical waveguide and optical waveguide
JP3122190B2 (en) Voltage detector
WO2003060589A1 (en) Auto focussing device and method
JPH10253892A (en) Phase interference microscope
JP2019178923A (en) Distance measuring unit and light irradiation device
JPH05107275A (en) Voltage detector
JPH05107276A (en) Voltage detector
JPH05107274A (en) Voltage detector
JPH05312538A (en) Three-dimensional shape measuring instrument
JP2966568B2 (en) Interferometer
JPH0875433A (en) Surface form measuring device
JP2573673B2 (en) Optical displacement measuring device of triangulation method
JPH06294638A (en) Surface profile measuring equipment
JPS61223604A (en) Gap measuring instrument