JPH07174826A - オプチカル・モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電気光学材料層を交換しても光学部品の位置関
係を再調整する必要の無い特性測定システム用のオプチ
カル・モジュールを提供すること。 【構成】測定ビームを用いて被測定デバイスの所定領域
の特性を測定する特性測定システムの可動部品として、
通常動作するオプチカル・モジュールを提供する。この
モジュールは、被測定デバイスの特性変化に応じて屈折
率が変化する材料を含み、該材料に上記測定ビームが照
射され、該測定ビームと上記材料との相互作用により情
報伝搬ビームを発生する測定手段２７と、この測定手段
からの情報伝搬ビームを受け、該情報伝搬ビームの光学
的特性を表す測定信号を発生する測定光学系４８とを具
え、上記測定手段２７及び上記測定光学系４８は、互い
に固定的接続され、測定動作中に上記オプチカル・モジ
ュールが移動しても上記測定ビーム及び情報伝搬ビーム
の光伝搬経路の長さが変化しない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＤＵＴ（被測定デバイ
ス）の電気的特性等を測定する特性測定システムのオプ
チカル・モジュールに関する。

【０００２】

【従来技術及び発明が解決しようとする課題】ＤＵＴの
特性を測定する光測定システムでは、材料に対する光線
の照射、入射又は通過特性等の光特性に影響を与えるよ
うな材料を使用する。このような材料では、その材料の
特性の変化に応じて光の屈折率が変化するので、その材
料を通過する光の特性も変化する。屈折率の変化は、そ
の材料を通過する光や材料表面で反射する光の位相を変
化させる。この位相の変化は、その光の偏光状態の変化
を検出することにより測定することができる。

【０００３】このような光学的な測定システムの一例
は、電気光学測定システムである。電気光学測定システ
ムでは、このような光学材料を被測定デバイスに近接さ
せて配置する。例えば、ガリウム砒素の被測定デバイス
は、電気光学的性質があり、電気光学材料として機能す
る。被測定デバイスの電気的効果に基づく電界（電気的
性質を表す物理量）が電気光学材料の光学的性質を変化
させる。この電気光学材料に測定光線を照射し、生じる
光線の光学的特性は、電気光学材料の影響を受ける。こ
の光線の光学的特性の変化を検出し、電気光学材料の内
部又は近傍の電界の変化を表す電気信号に変換する。こ
の電気信号は、被測定デバイスの電気的特性の変化も表
している。

【０００４】電気光学測定システムでは、被測定デバイ
スに対して電気光学材料の位置を精密に制御する必要が
ある。また、測定光線に対する光学的部品の位置や配置
関係も精密に制御しなければならない。電気光学測定シ
ステムにおける殆どの仕事は、これらの問題、すなわ
ち、被測定デバイス及び光学部品の位置を測定光線に対
してかなりの時間固定させておくという問題を解決する
研究であった。

【０００５】エンジニアリング又は製造現場において、
経済的な観点から、極めて多くの被測定デバイスの特性
を一度に試験したいという要請がしばしば起こる。この
ような現場において、既存の電気接触試験システムで
は、テスト・ステーション間で被測定デバイスを高速で
移動させる。テスト・ステーションは、２つの目的で使
用されるプローブ・アームを備えている。１つの目的
は、被測定デバイスに試験用の電気信号を印加すること
であり、もう１つの目的は、被測定デバイスの一部分に
接触させるようにプローブを移動させ、電気的特性（電
圧又は電流等）を測定することである。

【０００６】エンジニアリング又は製造の現場におい
て、電気光学測定システムを便利に使用したいという要
請がある。電気光学測定システムは、電気接触型のシス
テムに比較して種々の重要な利点がある。被測定デバイ
スにプローブを電気的に接触させると、測定すべき電気
的特性が変化してしまう。これは、電気接触型測定シス
テムで微小な電圧、電流や高周波数信号を測定する場合
の障害となる。電気光学的測定システムでは、被測定デ
バイスとの電気的接触がないので、このような問題は起
こらない。電気光学測定システムは、広帯域特性を有
し、フェムト秒（１０の−１５乗秒）のオーダーで発生
する高速信号やテラヘルツ（１０の１２乗Ｈｚ）のオー
ダーの高周波信号等の電気的特性を測定できるものであ
る。

【０００７】研究過程で開発された電気光学測定システ
ムは、エンジニアリングや製造の現場に応用する際の様
々な問題を提供した。このような現場では、被測定デバ
イスに対してプローブ先端の電気光学材料層を移動させ
る必要性が研究過程の場合より遥かに高い。エンジニア
リング環境では、種々の異なる形式の被測定デバイスを
測定しなければならない。このような現場において、電
気光学システムは、被測定デバイスに対して電気光学材
料を１センチメートル（ｃｍ）のオーダーで３次元的に
しばしば移動させなければならない。動作中において、
電気光学材料と被測定デバイスとの間の代表的な離間距
離は、１〜５マイクロメートル（μｍ）程度である。セ
ンチメートルのオーダーでプローブを移動させたり、動
作中には電気光学材料との離間距離を数マイクロメート
ルに維持したりしなければならないので、使用者が被測
定デバイスと電気光学測定システムとを何回も接触さ
せ、電気光学材料を損傷し易いという傾向がある。

【０００８】研究過程で使用する目的で開発された電気
光学測定システムでは、損傷した電気光学材料を新しい
無損傷の材料と交換する為にマイクロ位置調整器が必要
になる。しかし、エンジニアリング及び製造環境では、
装置不足、光学技術者不足、時間不足等のために材料の
交換を行うのが困難である。その上、交換の必要な場合
に電気光学材料を損傷してしまう可能性は、研究環境の
場合よりもエンジニアリング及び製造の環境下での方が
高いかも知れない。従って、エンジニアリング及び製造
の現場環境でも電気光学材料を損傷することなく容易に
交換できるようにすべきである。その上、測定ビームに
関する光学部品の位置関係（アラインメ）も、システム
の動作の信頼性のためには重要であるが、その位置関係
の再調整には、相当の時間と専門性が必要である。従っ
て、光学部品の位置関係の再調整を行う必要のない測定
システムが望ましい。

【０００９】エンジニアリング又は製造の現場環境で
は、被測定デバイスに対して電気光学材料層を移動させ
る為には更に多くの要求が課されることになる。エンジ
ニアリングの環境では、種々の異なるタイプの被測定デ
バイスの試験をしなければならないのが普通である。製
造現場の環境では、１種類の製品を大量に試験しなけれ
ばならない場合もあれば、もっと多くの異なる種類の製
品の試験をする必要の生じることもある。このような種
々の環境では、被測定デバイスを固定する試験ステージ
に対して電気光学材料層を容易に且つ迅速に移動可能に
しなければならない。研究過程で開発された電気光学測
定システムでは、そのような要請もなかったし、そんな
に迅速に移動させる機能もなかった。何故なら、位置制
御が通常は手動式又は機械的な機構であったので、相互
の位置関係を動かせば光学部品間のアラインメントも簡
単に崩れてしまうものだったからである。光学部品間の
アラインメントを再度調整するのは、光学技術者にとっ
てさえ時間のかかる作業であり、普通の人間には困難な
仕事であった。エンジニアリングや製造の現場で電気光
学測定システムを操作する人間は、光学技術者でないの
が普通である。従って、電気光学測定システムは、エン
ジニアリングや製造の現場で必要なプローブの移動を実
行しても光学システムのアラインメントを再調整する必
要がないように設計されるべきである。

【００１０】その上、エンジニア又は製造の現場におい
て、電気光学材料層は小さく、比較的複雑な被測定デバ
イスの近傍で簡単に移動可能となるようにしなければな
らない。例えば、集積回路やハイブリッド回路のリード
線の間やパターンの周辺でのプローブの移動の場合が問
題となる。研究目的で開発された殆どの電気光学測定シ
ステムは顕微鏡の対物レンズを使用しているが、これ
は、被測定デバイスに対して大きすぎて扱い難く、目的
の位置にプローブ先端を挿入することが困難である。研
究目的で開発された同様な電気光学測定システムは、精
密な位置制御を簡単に実行する機能には制限があり、エ
ンジニアリング又は製造の現場で必要とされるように、
頻繁に且つ大幅に位置を移動させる操作にも制限があ
る。

【００１１】上述のように、研究目的で開発された従来
の電気光学測定システムは、必要となる機能を十分に備
えてはいない。必要な機能を備えた電気光学測定システ
ムの実現が要請されている。

【００１２】本発明の目的は、電気光学材料層を交換し
ても光学部品の位置関係を再調整する必要の無い特性測
定システム用のオプチカル・モジュールを提供すること
である。

【００１３】本発明の他の目的は、エンジニアリング及
び製造の現場環境で必要となる被測定デバイスに対する
プローブの移動を容易に行える特性測定システムのオプ
チカル・モジュールを提供することである。

【００１４】

【課題を解決する為の手段】本発明は、測定ビームを用
いて被測定デバイスの所定領域の特性を測定する特性測
定システムの可動部品として、通常動作するオプチカル
・モジュールを提供する。このモジュールは、被測定デ
バイスの特性変化に応じて屈折率が変化する材料を含
み、該材料に上記測定ビームが照射され、該測定ビーム
と上記材料との相互作用により情報伝搬ビームを発生す
る測定手段と、この測定手段からの情報伝搬ビームを受
け、該情報伝搬ビームの光学的特性を表す測定信号を発
生する測定光学系とを具え、上記測定手段及び上記測定
光学系は、互いに固定的に接続され、測定動作中に上記
オプチカル・モジュールが移動しても上記測定ビーム及
び情報伝搬ビームの光伝搬経路の長さが変化しないこと
を特徴とする。

【００１５】

【実施例】図１は、本発明に係る電気光学測定システム
１０の一実施例の構成を示すブロック図である。電気光
学測定システム１０は、被測定デバイス１４（例えば、
集積回路やハイブリッド回路デバイス）の選択された領
域１２（表面１３上）の電気的特性を測定する。被測定
デバイス１４は、刺激信号源２０から電気プローブ・コ
ンタクト１８を介してテスト信号である刺激信号１６を
受ける。図１において、刺激信号源２０は、信号同期ユ
ニット１９の中の一部として示している。しかし、この
刺激信号源２０は、被測定デバイス１４上に設置しても
良い。例えば、クロック発生器その他の信号源を被測定
デバイス１４上に配置し、コンタクト１８を介して被測
定デバイス１４に供給される電力で動作するようにして
も良い。そのような場合には、デバイス・クロック信号
DEVCLKが、被測定デバイス１４からライン１８ａを介し
て信号同期ユニット１９に供給され、被測定デバイス１
４から離れた位置にあるクロック９５からの信号の代わ
りにクロック信号CLKとして使用される。

【００１６】この実施例において、刺激信号１６は被測
定デバイス１４の電気的特性に影響を与える。電気光学
測定システム１０の目的は、刺激信号１６に応じて領域
１２の中又はその近傍における電気的特性を測定するこ
とである。この測定システム１０は、刺激信号１６を被
測定デバイス１４に印加したことによって発生した電界
を検出する。システム１０は、この測定を行う為に領域
１２と被測定デバイス１４との距離を接近させ、理想的
には、被測定電気特性に影響を与えないように、領域１
２とプローブ先端の電気光学材料層２７との間の距離を
１〜５μｍ程度にする。測定システム１０は、被測定デ
バイス１４の領域１２付近と物理的に接触しなくても動
作できるように設計されているが、原理的にはシステム
１０が被測定デバイス１４に接触しても測定動作を実行
できる。

【００１７】システム１０は、レンズ及びプローブ・ア
センブリ２１を含む。このアセンブリ２１は、プローブ
・アーム２６に支持されたレンズ・マウント２２及びプ
ローブ・チップ・マウント２４を含んでいる。レンズ・
マウント２２及びプローブ・チップ・マウント２４は、
内部が透明であり、出来れば、後述する部品を支持する
部分以外の部分が中空である。

【００１８】プローブ・チップ・マウント２４は、一方
の端部でガリウム砒素（ＧａＡＳ）、タンタル酸リチウ
ム（ＬｉＴａＯ3）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）
のような電気光学材料層２７を支持している。ガリウム
砒素は、被測定デバイス１４の電気的特性の測定に好適
である。その理由は、ガリウム砒素のピロ電気効果は、
タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムよりもずっと低
く、電気光学材料層２７の温度変化の影響が殆ど問題に
ならないからである。

【００１９】アーム２６は、プローブ位置調整器２８に
よって支持され、被測定デバイス１４に対して任意の方
向に移動可能である。プローブ位置調整器２８は、被測
定デバイス１４を保持している支持体（図示せず）に固
定されている。プローブ位置調整器２８は、電気光学材
料層２７を表面１３の近傍の任意の位置に移動させる。

【００２０】位置調整器２８は、コントローラ３４から
信号路３２を介して供給される移動信号３０によって動
作し、被測定デバイス１４に対してアーム２６を動か
す。コントローラ３４は、ユーザー４１が操作する位置
指示操作用レバー（ジョイスティック）４０からのコマ
ンド経路３８上のコマンド信号３６に応じて移動信号３
０を出力する。

【００２１】レーザー光源である測定ビーム源４２は、
測定ビーム４４を発生し、この信号４４を柔軟な光ファ
イバの経路４６を介して測定光学系４８に送る。この測
定光学系４８は、測定ビーム４４をミラー４９で反射さ
せ、レンズ・マウント２２及びプローブ・チップ・マウ
ント２４を通過させて電気光学材料層２７に供給する。
測定ビーム４４の経路４６は、その測定ビーム４４の１
つの偏光状態（例えば、直線偏光状態）の光を通過させ
るフレキシブル光ファイバである。この光経路４６は、
光を偏光させて単一の偏光状態の測定ビーム４４を出力
するような光ファイバでも良い。測定ビーム源４２は、
信号及び同期ユニット１９の中の一部である。

【００２２】電気光学材料層２７は、測定ビーム４４に
応じて、検出した電界、すなわち、被測定デバイス１４
の電気的特性を表す光特性の情報伝搬ビーム１２４を発
生する。この情報伝搬ビーム１２４は、プローブ・チッ
プ・マウント２４及びレンズ・マウント２２を介して測
定光学系４８に送られ、ビーム１２４の情報を表す電気
又は光の測定信号５０となる。この測定信号５０は、測
定信号路５２を介して測定信号取込ユニット５４に供給
される。この測定信号取込ユニット５４は、信号及び同
期ユニット１９の中の一部分である。測定信号取込回路
５４は、信号路５６を介して測定信号５７をコントロー
ラ３４に供給する。この測定信号５７は、測定信号５０
に含まれている情報、すなわち被測定デバイス１４の特
性の測定結果を表している。コントローラ３４は、信号
路５６からの情報に基づいて測定信号５０の情報を表す
測定表示信号５８を発生し、この表示信号５８を信号路
５９を介して表示器６０に供給する。表示器６０は、測
定信号５０の情報、すなわち測定領域１２の電気的特性
を表す測定信号表示画像又は波形６２を表示する。

【００２３】観測ビーム源６４（図２参照）は観測ビー
ム６６を発生する。観測ビーム６６は、レンズ・マウン
ト２２及び電気光学材料層２７を通過し、表面１３の一
部分６８に照射される。この一部分６８は、領域１２を
含むのが普通であるが、含まなくても良い。この照射部
分６８から出力される光線６９は、レンズ・マウント２
２及びプローブ・チップ・マウント２４を通過し、部分
６８の情報を表す光パターン画像信号７０となる。この
光パターン画像信号７０は、プローブ・アーム２６に固
定されたフィルタ７１（図２参照）を通過する。フィル
タ７１は、ビデオ・カメラ７２にも固定されていること
が望ましい。ビデオ・カメラ７２は、フィルタ７１の出
力光線を受け、光パターンを表すビデオ・カメラ出力信
号７４を発生する。観測信号路又はフレキシブル電気ケ
ーブル７６を介して観測信号７がコントローラ３４に送
られる。コントローラ３４は、この観測信号７４から観
測表示信号７８を発生する。表示器６０は、表示信号路
５９を介して観測表示信号７８を受け、観測信号、すな
わち部分６８の光学的特性を表す観測表示を画面上に表
示する。

【００２４】位置調整器２８に取り付けられた位置セン
サ８２は、位置電気信号８４を発生し、この信号をフレ
キシブル電気信号路８６を介してコントローラ３４に供
給する。力センサ８８も位置調整器２８に設けられてお
り、力信号９０を発生し、この信号９０を信号路９２を
介してコントローラ３４に送る。位置信号８４は、被測
定デバイス１４に対するプローブ・アーム２６の位置を
表している。力信号９０は、アーム２６に加えられた
力、例えば、プローブ・チップ・マウント２４又は層２
７と被測定デバイス１４との接触により生じる捻れの力
等を表している。コントローラ３４は、力信号９０を用
いて移動信号３０を出力する。

【００２５】コントローラ３４は、デバイス１４に関す
る電気的概略、表面１３の物理的状態等の情報を記憶す
るメモリ８１を含んでいる。コントローラ３４は、位置
信号８４及び適当な初期情報を使用して被測定デバイス
１４に対する電気光学材料層２７の位置（プローブ先端
位置）を決定する。詳細に後述するように、コントロー
ラ３４は、表示信号路５９を介して、以下の信号を表示
器６０に送る。これらの信号とは、デバイス１４が刺激
信号１６を受けたときの領域１２の予想電圧又は電流波
形を表す信号５８Ｍと、デバイス１４に対するプローブ
先端の電気光学材料層２７の電気的概略位置を表す信号
７８Ｍと、デバイス１４に対するプローブ先端の層２７
の物理的位置を表す信号７９Ｍである。表示器６０は、
ユーザー４１に見えるように、予測応答として予測電圧
又は予測電流波形６２Ｍと、電気的概略位置８０Ｍと、
物理的位置８１Ｍとを表示する。よって、ユーザー４１
は、実際の応答６２と予測応答６２Ｍとを比較し、領域
１２を含む表面１３の一部分６８の画像８０を電気的概
略の予測位置画像８０Ｍ及び物理的予測位置画像８１Ｍ
と比較できる。

【００２６】信号同期ユニット１９は、刺激信号１６及
び測定ビーム４４の相対的位相及び周波数を同期及び制
御する装置を含んでいる。これらの装置としては、タイ
ムベース・ユニット９４及びクロック発生器９５があ
る。信号同期ユニット１９は、コントローラ３４からタ
イムベース信号路９６を介してコントローラ信号又は位
相制御信号９８を受ける。この位相制御信号は、刺激信
号１６の周波数及び位相と、測定ビーム４４の周波数及
び位相との所望の関係を示している。 信号同期ユニッ
ト１９は、コントローラ３４から信号路９９を介して信
号Ｎも受ける。後述するように、信号同期ユニット１９
の動作により、刺激信号源２０が刺激信号１６を発生
し、光パルス発生器である測定ビーム源４２は測定ビー
ム４４を発生する。これら両信号間の周波数と位相の関
係は、位相信号９８により制御され、既知である。

【００２７】信号同期ユニット１９は、測定ビーム４４
と所定の周波数及び位相関係のある繰り返し測定信号５
０も捕捉する。好適実施例では、測定信号取込ユニット
５４は、測定ビーム４４に同期した測定信号５０を捕捉
する。

【００２８】刺激信号源２０、測定ビーム源４２及び測
定信号取込ユニット５４は、互いに同期して動作し、測
定ビーム４４及び刺激信号１６を発生し、測定信号５０
を取り込む。クロック発生器９５は、この同期動作を制
御するクロック信号を発生する。クロック発生器９５
は、これらのユニットやタイムベース・ユニット９４の
外部に設けても良いし、これらの装置の内部に設けても
良い。タイムベース・ユニット９４は、位相信号９８に
従って、刺激信号１６と測定ビーム４４との間の周波数
及び位相の関係を適正に維持するので、測定信号取込ユ
ニット５４により実行される信号捕捉の周波数及び位相
とも一定の関係が維持される。タイムベース・ユニット
９４は、刺激信号源２０、測定ビーム源４２及び測定信
号取込ユニット５４の外部に設けても、これらの内部に
設けてもどちらでも良い。

【００２９】位相制御信号９８は、刺激信号１６及び測
定ビーム４４の各信号と非同期である。信号同期ユニッ
ト１９は、位相制御信号９８に基づいて、刺激信号１６
と測定ビーム４４との間の相対的周波数及び位相を調整
する。よって、コントローラ３４は、位相制御信号９８
を発生するのにクロック発生器９５にアクセスする必要
がない。しかし、コントローラ３４は、信号同期ユニッ
ト１９またはそれらの構成要素から分離する必要もな
い。

【００３０】図２は、図１のシステム１０の一部分の構
成を詳細に示すブロック図である。説明の便宜上、図１
の構成要素の一部分を省略している。観測ビーム源すな
わち発光ダイオード（ＬＥＤ）６４は接続線６５から電
力供給を受け、観測ビーム６６を発生する。この観測ビ
ーム６６の波長領域は、測定ビーム４４の波長領域を含
んでいないことが望ましい。観測ビーム６６は、簡単な
コリメート・レンズ１０９を通過し、更に５０対５０の
ビーム・スプリッタ１１０を通過し、ダイクイック・ミ
ラーのようなビーム合成器１１２に送られる。このビー
ム合成器１１２は、観測ビーム６６の波長領域のビーム
を反射し、それ以外の全ての波長領域のビームを通過さ
せる（ただし、測定ビーム４４の波長領域部分を除
く）。このビーム合成器１１２からのビームは、ビーム
反射器４９を介してレンズ・マウント２２に供給され
る。レンズ・マウント２２は、レンズ１１４を保持して
いる。レンズ１１４は、観測ビーム６６を焦点に集束さ
せる。観測ビーム６６は、レンズ１１４の開口部分の全
体に照射されることが望ましい。観測ビーム６６の少な
くとも一部分は電気光学材料層２７及び反射コーティグ
１５６を通過し、領域６８を照射する。

【００３１】レンズ１１４は、領域６８から発生し、層
２７を通過した観測ビーム６６に基づく光６９を受け、
この光から光パターン７０を形成する。この光は、ビー
ム反射器４９で反射され、ビーム合成器１１２に照射さ
れ、ビーム・スプリッタ１１０で分割され、一方の分割
ビーム１１６は観測光学系７２に供給され、他方の分割
ビーム（無視して良いので図示していない）は、観測ビ
ーム源６４に供給される。分割ビーム１１６は、フィル
タ７１を通過する。このフィルタ７１は、測定ビーム４
４の周波数成分を後述する程度まで減衰させ、周囲光線
の周波数成分を遮断または大幅に減衰させる。ビーム１
１６の残りの部分は、ビーム１２０として観測光学系７
２に送られ、ここで観測信号７４が発生される。従っ
て、レンズ１１４は、層２７又は被測定デバイスの領域
６８の像をビデオ・カメラ上に結像させる。ビデオ・カ
メラと共に更に集束光学素子を追加して、プローブ先端
の層２７が被測定デバイス１４の表面１３に近づかない
うちに層２７を介して被測定デバイスの様子を見えるよ
うに構成しても良い。

【００３２】測定ビーム４４もビーム合成器１１２に入
射し、観測ビーム６６と略共通の経路を通過する。この
測定ビーム４４は、その後、ビーム反射器４９、レンズ
・マウント２２及びレンズ１１４を通過し、層２７の支
持材料層１２２に照射される。測定ビーム４４の一部
は、ビーム合成器１１２で失われるが、この一部分は、
ここでは無視する。レンズ１１４は、測定ビーム４４を
層２７上で小さなスポットに集束させる。このスポット
は、層２７の中心に近いことが望ましい。層２７は、測
定ビーム４４から層２７の電気光学的性質に基づく光特
性の情報伝搬ビーム１２４を生成する。この情報伝搬ビ
ーム１２４は、支持材料層１２２を通過し、レンズ１１
４を通過し、ビーム反射器４９に達する。この情報伝搬
ビーム１２４の一部分を除く全てのビームは、ビーム合
成器１１２を通過し、測定光学系４８に供給され、そこ
で測定信号に変換される。

【００３３】ビーム合成器１１２を通過しなかった情報
伝搬ビーム１２４の一部分は、そこで反射され、光パタ
ーン７０と略共通に伝搬しビーム・スプリッタ１１０に
供給される。ここでビームは分割され、一方の分割ビー
ムは、ビーム１１６と略共通の経路で観測光学系７２に
供給され、他方の分割ビーム（無視できるので図示して
いない）は、観測ビーム源６４に送られる。観測光学系
７２に向かう光はフィルタ７１を通過し、この通過した
部分が観測光学系（ビデオカメラ）７２に達する。

【００３４】フィルタ７１、ビーム合成器１１２及びビ
ーム・スプリッタ１１０を選択し、これらをビデオ・カ
メラ７２に対して協同させ、情報伝搬ビーム１２４から
導くビームの強度を適切に調整する。すなわち、そのビ
ームの強度は、ビデオ・カメラ７２が層２７及び反射コ
ーティング１５６に照射される測定ビーム４４のスポッ
トの像を形成可能で且つ表示像８０上にその位置を表示
できる程度の十分な強度であり、他方、領域６８の像が
ホワイトアウトする程にビデオ・カメラ７２の応答許容
範囲を超えない程度の強度である。この結果、ユーザー
４１は、表示像８０で領域６８の像を見ることにより、
層２７及び反射コーティング１５６上を照射する測定ビ
ーム４４のスポットの直下点に対応するスポットを観測
できる。

【００３５】測定ビーム４４の波長領域は、観測ビーム
６８の波長領域から外れた領域である。これは、ビーム
合成器１１２、ビーム・スプリッタ１１０、フィルタ７
１の使用を容易にして上述の機能を達成するためであ
る。このようなフィルタリング動作を行わないと、測定
ビーム４４から導いたビーム１１６の成分が観測光学系
（ビデオ・カメラ）７２の応答範囲を超えるので、領域
６８の情報を正確に表す観測信号７４を生成することが
出来なくなるのである。同様の理由により、観測ビーム
６６の波長領域は、システム１０を使用している場所に
存在する周囲光線の波長領域から外れるように設定す
る。この観測ビーム６６も、被測定デバイス１４の電気
的特性に影響を与えないような波長領域及び強度に設定
する。

【００３６】一実施例において、測定ビーム源４２内の
ダイオード駆動型ＹＬＦ（イットリウム・フッ化ランタ
ン）モードロック・レーザーが平均パワー１００ｍＷで
約１０４７ｎｍの波長の出力ビームを発生する。観測ビ
ーム源６４は、日立製のＨＥ−８８１１発光ダイオード
で、その出力のピーク成分の波長は約８２０ｎｍであ
り、スペクトラムの波長の半値幅は約５０ｎｍであり、
平均パワーは約３０ｍＷである。ビデオ・カメラ７２
は、測定ビーム４４及び観測ビーム６６の波長に応じて
撮像するもので、１１００ｎｍまでの波長の光まで応答
するＣＣＤカメラである。このカメラは、パナソニック
・モデルＧＰＭＳ１１２型のように十分小さい装置なの
でプローブ・アーム２６にも適合する。フィルタ７１、
１４０及び１４２は、スコットＲＧ−７１５ガラス製
で、厚さが２ｍｍでビーム１３６及び１３８の光電変換
器１４４及び１４６での平均パワーを約２ｍＷとする。

【００３７】測定ビーム４４及び情報伝搬ビーム１２４
に影響を与える光学部品（測定光学系４８、ビーム合成
器１１２、びーむ反射器４９、レンズ１１４、支持材料
層１２２、電気光学材料層２７）は、システム１０の通
常の動作中には互いに固定関係で接続されている。この
結果、アーム２６を使用してこれらの部品の何れかを動
かしても相互の光学的アラインメントに影響を与えず、
測定ビーム４４及び情報伝搬ビーム１２４の光学伝搬経
路の長さにも影響を与えないようになっている。観測ビ
ーム６６及び光パターン７０に影響するような更に別の
光学部品（観測ビーム源６４、レンズ１０９、ビーム・
スプリッタ１１０、フィルタ７１及び観測光学系７２）
も、観測ビーム６６、情報伝搬ビーム１２４、測定ビー
ム４４、光パターン７０に影響するような光学部品（ビ
ーム反射器４９、レンズ１１４、層１２２、層２７）に
対して固定されている。従って、アーム２６によりこれ
らの何れかが動いても、これらのビームの光学的長さに
影響を与えることがない。望ましくは、測定ビーム４４
及び情報伝搬ビーム１２４に影響するような光学部品の
各位置は、観測ビーム６６及び光パターン７０に影響す
る光学部品と同様に、通常動作中にアーム２６に対して
固定されている。

【００３８】レンズ・マウント２２及びプローブ・チッ
プ・マウント２４は、アーム２６の一端１２５に対して
調整可能な角度φで固定されている。プローブ・チップ
・マウントの応用について説明したように、レンズ・マ
ウント２２及びプローブ・チップ・マウント２４は、そ
れらの中の測定ビーム４４及び観測ビーム６６の経路に
略平行な軸の周りに回転可能な構造である。これらの各
部品の調整を行い、測定ビーム４４及び観測ビーム６６
の光学経路に影響する他の光学部品（被測定デバイス１
４以外）に対してこれらの部品の配置を固定させる。こ
れらの調整を完了してから、システム１０を動作させ、
被測定デバイス１４の特性の試験・測定を実行する。

【００３９】図３は、図１及び図２のシステム１０の一
部分を便宜上省略して示した本発明の実施例の平面図で
ある。特に、本発明の好適実施例で用いられる第１変換
サブユニット１６２を示している。測定ビーム４４の伝
搬経路４６となる光ファイバの一端は鏡面仕上げされ、
プローブ・アーム２６に固定された標準光ファイバ・コ
ネクタのフェルール１２６に接続されている。このよう
なフェルール１２６は、精密に製造されており、柔軟な
光ファイバを正確且つ安価に固定することができる。よ
って、光ファイバのこの部分は、アーム２６に対して固
定されており、勿論、他の光学部品もアーム２６に対し
て固定されている。測定ビーム４４は、レンズ１２８を
通過する。このレンズ１２８は、単純な非球面レンズ
（コーニング社の３５００８０）である。その後、測定
ビーム４４は、偏光状態を制御する波長板（バイアス調
整装置）１３０を通過する。この波長板１３０は、測定
ビーム４４の偏光状態を最大感度に設定し、層２７へ向
かう光経路の残りの部分の偏作用を補償する。測定ビー
ム４４は、図２について説明したように伝搬する。オプ
ションとして任意に設けられるビーム・スプリッタ１３
１は、測定ビーム４４の一部を取り出し、この部分信号
を干渉計又は位相感度検出信号の取込技法における基準
信号として使用しても良い。

【００４０】波長板１３０を調整し、又は、電気光学材
料層２７の厚さを選択して、測定ビーム４４が単一の偏
光状態となるようにすることが望ましい。すなわち、測
定ビーム４４が層２７に達する時に直線偏光となってい
ることが望ましい。原理的には、この調整は層２７の厚
さを選択することによってのみ可能であるが、波長板１
３０を設けることが望ましい。層２７の位置における測
定ビーム４４の偏光面と、層２７の電気光学軸１８０
（図５参照）との角度は、層２７の電界に対する情報伝
搬ビーム１２４の感度を最大にするために４５度にする
のが好適である。

【００４１】レンズ１２８及び１１４は、コンパクト・
ディスク用に設計されたコーニング社製の非球面レンズ
が好適である。これらのレンズは、小型で安価で、開口
数が高い。この開口数により、層２８上における測定ビ
ーム４４の集束スポットの大きさが決まり、アーム２６
上の測定ビーム４４と情報伝搬ビーム１２４との分離度
が決まる。この開口数が高ければ、集束焦点のスポット
も小さくなり、ビームの分離度も高くなるので、電気光
学システム１０にとって望ましい。

【００４２】図２について述べたように、情報伝搬ビー
ム１２４は、ビーム合成器１１２から出力され、測定光
学系４８に入射する。測定光学系４８は、ビーム反射器
１３２と、誘導ビーム発生器・偏光器として機能するビ
ーム・スプリッタ１３４を含んでいる。このビーム・ス
プリッタ１３４は、情報伝搬ビーム１２４を第１及び第
２誘導ビーム１３６及び１３８に分離する。これら２つ
の誘導ビームは、互いに独立な直交直線偏光であり、独
立の強度を有する。バイアス波長板１３０及び層２７０
の厚さｓは、適当に選択され、ビーム１２４がビーム・
スプリッタ１１２に達する時、ビーム１３６及び１３８
のパワーが等しくなり、電気光学材料層２７に印加され
る電界がゼロとなる。この結果、ビーム１２４は、円偏
光状態となる。このような光学的バイアスの調整ビーム
１３６及び１３８の解析に差動検出技法を使用する場合
に有効である。比検出を行う場合、このような光学的バ
イアスの調整により、システム１０の線形性が改善さ
れ、測定ビーム４４及び情報伝搬ビーム１２４の光学的
特性に対する電気光学材料層２７の影響を良好に測定で
きる。

【００４３】実施例において、誘導ビーム１３６及び１
３８は、夫々フィルタ１４０及び１４２を通過する。こ
れらのフィルタは、測定ビーム４４の波長以外の波長の
成分を遮断する。フィルタ１４０及び１４２を通過した
後、ビーム１３６及び１３８の残りの成分は、光電変換
器である第１及び第２レシーバ１４４及び１４６に夫々
供給される。これらのレシーバとしては、例えば、ユナ
イテッド・ディテクタ・テクノロジー社製のＵＤＴ ５
ＤＰコンバータが適している。これらの光電変換器は、
夫々誘導ビーム１３６及び１３８の強度を表す第１及び
第２電気信号１４７及び１４８を発生する。これら電気
信号１４７及び１４８は、テスト信号５０を構成する。
信号１４７及び１４８は、テスト信号路５０の接続線１
４９及び１５０を介して第２変換器サブユニット１６４
に送られる。従って、テスト信号５０の中の信号１４７
及び１４８は、情報伝搬ビーム１２４の独立な直線偏光
状態の２つの成分の振幅を表している。

【００４４】図４は、他の実施例としての第１変換器サ
ブユニット１６２′の構成を示す図である。この変換器
サブユニット１６２′は、本発明の実施例で用いる情報
伝搬ビーム１２４を解析する。図４において、ビーム１
３６及び１３８は、フィルタ１４０及び１４２を通過す
る。これらフィルタを通過した成分は、ビーム１４７Ａ
及び１４８Ａとして、レンズ１４４Ａ及び１４６Ａを夫
々通過し、夫々コネクタ・フェルール１４９Ａ及び１５
０Ａを通って柔軟光接続線１４９Ｂ及び１５０Ｂに送ら
れる。これら接続線１４９Ｂ及び１５０Ｂは、ビーム１
４７Ａ及び１４８Ａを更に解析回路に供給する。この解
析回路は、測定ビーム４４、観測ビーム６６、光パター
ン７０又は情報伝搬ビーム１２４に関連するプローブ・
アーム２６又は他の光学部品に固定されていない。この
解析回路は、図３に示したような形式の回路が望まし
く、ビーム１４７Ａ及び１４８Ａを受け、これらの強度
を表す電気信号に変換する光電気変換器である。テスト
信号５０′は、ビーム１４７Ａ及び１４８Ａを含み、接
続線５２′は、接続線１４９Ｂ及び１５０Ｂを含む。

【００４５】図５は、図１〜図３における、領域６８、
部分６８、層２７、支持層１２２及びレンズ１１４の部
分を便宜上一部省略した断面図である。支持層１２２
は、層２７を支持し、測定ビーム４４及び観測ビーム６
６に含まれる波長に対して透明である。層２７の第１表
面１５２は、支持層１２２に結合され、第２表面１５４
は、第１表面１５２と被測定デバイス１４との間に位置
する。コーティング表面１５６を設けることにより、測
定ビーム４４を高効率で反射し、観測ビーム６６を通過
させるようにしている。従って、測定ビーム４４は、層
２７の電気光学材料からの影響を受けた後にコーティン
グ表面１５６で反射され、層２７から情報伝搬ビーム１
２４として出力される。測定ビーム４４は、被測定デバ
イス１４に供給されずに反射されるので、測定中にデバ
イス１４の電気的特性に影響を与えない。しかし、少な
くとも観測ビーム６６の一部は、層２７及びコーティン
グ面１５６を通過し、被測定デバイス１４の一部６８を
照射する。ここから出力される光線６９は、コーティン
グ１５６、層２７及び支持層１２２を通過し、光パター
ン７０を形成する。層２７の厚さの好適値は、約５０μ
ｍ以下（例えば、２７、３８又は５０μｍ）であり、支
持層１２２の厚さの好適値は、約１．２ｍｍ程である。
層２７、支持層１２２及びコーティング１５６により、
プローブ・チップ１５８が構成される。

【００４６】支持層１２２は、ビーム４４、６６、７０
及び１２４に対して薄い平行平板として作用するので、
これらのビームから形成される像には、球面収差が現れ
る。レンズ１１４は、このような球面収差を補償するよ
うに設計されている。レンズ１１４の一例としては、コ
ーニング社製のコーニング非球面レンズ３５０１６０と
いうコンパクト・ディスク用の市販品でも良い。コンパ
クト・ディスク用レンズは、標準のコンパクト・ディス
クの薄い平行平板に起因する球面収差を補正するように
製造されており、例えば、１．２ｍｍの厚さ及び１．５
７の屈折率を有するプレートに起因する収差を補正す
る。このような補正は、支持層１２２の厚さが１．２ｍ
ｍであり、ビーム４４及び６６の波長に対して支持層１
２２の屈折率が代表的なガラスと同じ程度であれば都合
が良い。この薄い平行平板に起因する球面収差は、ガラ
スの屈折率とは実質的に無関係である。測定ビーム４４
が測定ビーム源４２で生成されたレーザーである場合、
測定ビーム４４の波長領域は、極めて狭い波長範囲（数
オングストローム程度）に入っている。観測ビーム６６
も、システム１０を設計する際に、観測ビーム６６に関
連する色収差を考慮する必要がない程、十分に狭い波長
範囲に入っていることが望ましい。観測ビーム源６４が
発光ダイオードである場合、観測ビーム６６の波長範囲
は、３０〜６０ｎｍ程度であり、システム１０を実現す
る殆どの場合の条件を十分に満たしている。従って、測
定ビーム４４及び情報伝搬ビーム１２４の支持層１２２
に起因する色収差は、無視できる。その上、層２７は、
支持層１２２に対する厚さによっては、それほど大きな
収差の原因とはならないので、収差を調整する目的のた
めには、これを無視しても良い。

【００４７】代表的なガラスの屈折率と比較してずっと
高いか、又はずっと低い屈折率を有するガラス又は他の
材料で支持材料層１２２を形成した場合、その厚さｔを
適切に選択し、ビーム４４及び６６に対する支持層１２
２の屈折率により、支持層１２２によって発生する球面
収差をレンズ１１４が補正するようにすべきである。こ
のことは、ワレン・ジェイ・スミス（Warren J. Smit
h）著「モダン・オプチカル・エンジニアリング（Moder
n Optical Engineering）：McGraw-Hill Book Co., New
York, 1966」の第８４頁の最初の式で厚さｔが決ま
る。この式は以下のとおりである。

【００４８】

【数１】 ここで、ｔは、計算される厚さであり、Ｎは、支持材料
層１２２の屈折率、Ｕ及びｕは、上述のビームが層２７
及びレンズ１１４に対してなす傾き角である。球面収差
は、レンズ１１４が補正するように設計されている。別
の実施例としては、レンズ１１４は、所定の屈折率及び
厚さｔを有する支持層１２２に起因する球面収差を補正
するように製造すべきである。しかし、コンパクト・・
ディスク用のレンズをレンズ１１４として使用するのが
経済的である。層２７は、光軸１８０を有し、この光軸
は、図６に関して説明するように、調整可能である。

【００４９】図６は、プローブ・アーム２６上のビーム
反射器４９付近に設けられたレンズ・マウント２２及び
プローブ・チップ・マウント２４の断面図である。プロ
ーブ・チップ・マウント２４は、プローブ・チップ１５
８及びプローブ・チップ・マウント・ベース１５９を含
んでいる。プローブ・チップ・マウント・ベース１５９
は、支持表面１５９Ｓを有する。支持層１２２のマウン
ト表面１２３は、プローブ・チップ・マウント・ベース
の支持表面１５９Ｓにより支持される。レンズ・マウン
ト２２、プローブ・チップ・マウント２４、支持層１２
２、及び電気光学材料層２７は、測定ビーム４４及び観
測ビーム６６の経路に略垂直な平面上の断面は円形にな
っている。

【００５０】レンズ・マウント２２は、ネジ山１６０及
び１６２の螺合によって、アーム２６に固定されてい
る。ネジ山１６０及び１６２の螺合により、測定ビーム
４４及び観測ビーム６６の経路に略平行な軸の周りにア
ーム２６に対してレンズ・マウント２２を回動させるこ
とが出来る。レンズ・マウント２２にハンドル１６４が
取り付けられており、ユーザーは容易にハンドルを持っ
てレンズ・マウントを回動させることができる。ネジ山
１６０及び１６２を螺合させることにより、アーム２６
上でレンズ・マウント２２を測定ビーム４４及び観測ビ
ーム６６に平行に容易にに取り付けることができる。ま
た、アーム２６にレンズ・マウント２２を保持させ、測
定ビームと平行にレンズ・マウント２２を動かさないで
レンズ・マウント２２を相対的に回転できるように構成
しても良い。

【００５１】レンズ・マウント２２のレンズ管の外側表
面のレンズ・アラインメント表面１６６は、プローブ・
チップ・マウント２４の上側の内側表面であるプローブ
・アラインメント表面１６８と合わさる。これら表面１
６６及び１６８により、レンズ１１４に対して層２７を
適正位置に容易に調整できる。また、両表面管に僅かな
間隙（クリアランス）１７０を形成して、レンズ１１４
から測定ビーム４４及び観測ビーム６６が層２７まで経
路１７５を通るように、中心軸の位置を適正に保持する
ように構成しても良い。表面１６６及び１６８間でレン
ズ・マウント２２及びアーム２６に対してプローブ・チ
ップ・マウント２４をスライド調整できる。

【００５２】プローブ・チップ・マウント２４は、レン
ズ・マウント２２に２つの方法の何れか又は両方の方法
で固定される。第１実施例では、レンズ・マウント２２
に形成されたネジ山１７４にプローブ・チップ・マウン
ト２４に形成したネジ山１７２を螺合させる。プローブ
・チップ・マウント２４とレンズ・マウント２２との相
対的な回転により、光経路１７５の長さに関わる距離１
７６を調整する。レンズ・マウント２２に対するプロー
ブ・チップ・マウント２４の相対的位置は、オとして設
けられるセット・ネジ１７８で固定させるようにしても
良い。このセット・ネジ１７８は、プローブ・チップ・
マウント２４を貫通し、レンズ・マウント２２に圧力接
触させる。別の実施例としては、ネジ山１７２及び１７
４を除去し、セット・ネジ１７８を設け、堅く締めるこ
とにより、プローブ・チップ・マウント２４とレンズ・
マウント２２との間の相対的維持を保持し、距離１７６
及び両者間の回転位置も固定する。何れの実施例でも、
ネジ山１６０及び１６２により、レンズ・マウント２２
とプローブ・チップ・マウント２４との間の回動接続が
可能であり、相互の相対的位置を固定したり、層２７の
配置（電気光学軸１８０：図５参照）を調整したりでき
る。ネジ山１６０及び１６２により、アーム２６とレン
ズ・マウント２２との相対的位置をビーム４４及び６６
の伝搬経路と略平行な方向に動かす場合、レンズ・マウ
ント２２をプローブ・チップ・マウント２４の周りに回
転させるとき、レンズ・マウント２２とプローブ・チッ
プ・マウント２４との位置調整を更に行う必要があるか
も知れない。表面１６６及び１６８の間に光経路１７５
と層２７との位置関係を調整するために、アラインメン
ト構体１７９Ａを設けている。ネジ山１７２及び１７４
又はセット・ネジ１７８並びに表面１６６及び１６８に
より、調整距離１７６の調整構体１７９Ｂが決まる。

【００５３】層２７を形成する材料は、光応答又は電気
光学軸を有し、この軸に沿って特定の強さで光応答を発
生する。層２７は、光軸が表面１５６に平行か又は垂直
になるように配置される。光軸１８０（図５参照）が表
面１５６と平行の場合、デバイス１４の電界に対して光
軸１８０の方向を合わせられるので、電気光学的作用を
最大にできるので、デバイス１４の電気的特性の測定に
有利である。被測定デバイス１４に対するプローブ・チ
ップ・マウント２４の方向を調整することにより、光軸
１８０の方向を変化させることができる。プローブ・チ
ップ・マウント２４の回動により、距離１７６、即ち、
層２７とレンズ１１４及びビーム反射器４９との距離が
変化すると、光線を適正に集束させる為に距離１７６を
再度調整する必要があるかも知れない。

【００５４】ネジ山１７２及び１７４を設けた場合、距
離１７６の微調整ができるが、間善意ぴったりと合わな
いという傾向がある。一般に、ネジ山は、仕上げ表面に
比較して機械的精度が低いので、レンズ１１４に対して
層２７の位置関係及び中心を適正に設定しようとする
と、表面１６６及び１６８の方の信頼性が高く、ネジ山
１７２及び１７４の方が低くなる。

【００５５】図７は、システム１０の一部の部品の断面
図を含む部分的な構成を示す図であり、光パターン７０
及び対応する測定ビーム４４を層２７上に集束させ、図
６のネジ山１７２及び１７４を除去し、レンズ・マウン
ト２２とプローブ・チップ・マウント２４との相対的位
置をセット・ネジ１７８で固定した場合を示している。
プローブ・チップ・マウント２４は、保護用出荷容器の
ような容器１８２で保持されている。図６の表面１６６
及び１６８の位置関係は、被測定デバイス１４を通常載
せている載置台の上に容器１８２を置く等により、良好
に調整されている。図１のように、ユーザー４１は、表
示装置６０の表示画像８０を見て、位置調整器２８を操
作してアーム２６及びそれに取り付けられたレンズ・マ
ウント２２を移動させる。この移動の方向は、例えば垂
直方向であり距離１７６を変化させる方向である。表示
画像８０上で層２７の画像の焦点が合った時、ユーザー
４１は、必要な微調整を行い、層２７の所望のレベル上
（例えば、反射コーティング１５６）に表示画像の焦点
を合わせる。所望の画像焦点が合った時、ユーザーは、
セット・ネジ１７８を締めてレンズ・マウント２２に対
してぷｒ・チップ・マウント２４を固定する。

【００５６】システム１０は、被測定デバイス１４の電
気的特性以外の特性も測定できるように応用できる。シ
ステム１０は、電界の変化に応じた層２７の屈折率（複
素数）の変化により上述のように動作する。層２７は、
測定ビーム４４に応答して、情報伝搬ビーム１２４に含
まれていた情報を分離する。層２７は、複素数の屈折率
がデバイス１４の特性に応じて変化するのでその情報を
分離できる。媒体内部の平面波の伝搬は次式で表される
ことは周知である。 Ｅ＝Ｅoｅｘｐ（ｉ２πνｔ）ｅｘｐ｛(−ｉ２πｘ/ｃ)
(ｎ−ｉｋ)｝ ここで、ｎ−ｉｋ＝ｎ′は、複素屈折率であり、実数項
のｎの位相変化だけでなく、虚数項の−ｉｋによる減衰
量の情報も含んでいる。

【００５７】システム１０は、層２７によって分離され
た位相変化及び減衰量の両方の情報を検出できる。ＡＧ
Ｃ比検出器１６６の出力（Ｉ1−Ｉ2）は、位相変化に応
答する。しかし、減衰量に関する情報は、ホト検出器１
４４及び１４６（図３）のような素子から得られる。従
って、システム１０は、情報伝搬ビーム１２４又はその
成分１３６又は１３８に関する減衰量の情報からそのビ
ーム１２４の差動位相又は偏光の情報を識別することが
できる。

【００５８】種々の材料において、その材料のパラメー
タの変化の結果として屈折率が変化するということが経
験上知られている。電気光学材料では、印加される電界
が変化すると、屈折率が変化する。電気光学材料は、電
磁界のユニタリ性により磁気的特性の変化に応じた電界
の変化を検出することにより、磁気的特性の変化を測定
するように使用できる。対象となる磁界の変化に応じて
屈折率が変化するような別の材料も既知である。そのよ
うな磁気光材料を層２７として使用することにより、磁
気的特性を直接測定することもできる。ピロ電気的（py
roelectric）材料は、温度変化に応じて屈折率が変化す
る。従って、層２７の材料として上述のように、電気光
学材料、磁気光材料、ピロ電気的材料等を使用すること
により、被測定デバイス１４の電気的特性のみならず、
磁気的特性や温度も測定することが可能になる。これら
の材料の層２７は、プローブ・チップの中にレンズ・ア
センブリと共に組み込んでも良い。システム１０では、
層２７の位置調整用にマイクロ位置調整器２８を使用す
ることにより、所望の位置に層２７を調整し、被測定デ
バイス１４の領域１２との距離を最適に調整したり、非
破壊接触に好適な位置調整をしたりすることが可能であ
る。

【００５９】層２７の材料として上述のピロ電気的材料
を使用することにより、システム１０は、更に集積化さ
れるマイクロプロセッサその他の回路で発生する熱や消
費する熱に関する実際の環境の値として、被測定デバイ
スの温度特性を測定できる。例えば、領域１２の温度特
性の検出により、デバイス１４内の回路素子の不適切な
熱の発生による破損や誤動作を検出できることもある。

【００６０】ピロ電気的効果を示す材料、すなわち、層
２７の材料として使用できる例としては、タンタル酸リ
チウム及びニオブ酸リチウムがある。このような材料
は、電気光学的性質も示すので、屈折率の変化応答にお
いて、電気的特性の変化によるものと、温度変化による
ものとを分離することが重要となる。

【００６１】以上本発明の好適実施例について説明した
が、本発明はここに説明した実施例のみに限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱することなく必要に応
じて種々の変形及び変更を実施し得ることは当業者には
明らかである。

【００６２】

【発明の効果】本発明のオプチカル・モジュールは、被
測定デバイスの特性変化に応じて屈折率が変化する材料
を含み、該材料に上記測定ビームが照射され、該測定ビ
ームと上記材料との相互作用により情報伝搬ビームを発
生する測定手段と、この測定手段からの情報伝搬ビーム
を受け、該情報伝搬ビームの光学的特性を表す測定信号
を発生する測定光学系とを互いに固定的に接続すること
により、測定動作中に上記オプチカル・モジュールが移
動しても測定ビーム及び情報伝搬ビームの光伝搬経路の
長さが変化しないので、材料を交換しても光学部品の位
置関係を再調整する必要がないので、エンジニアリング
環境や製造現場環境でも高精度かつ高信頼性を維持でき
る。また、材料の選択により、電気的特性のみならず、
磁気的特性や温度特性等種々の測定を行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の全体構成を示すブロック図
である。

【図２】図１の実施例の一部分を省略し、特定部分の構
成を更に詳細に示したブロック図である。

【図３】図１の実施例の一部分を省略した平面図であ
る。

【図４】図３の実施例の変換サブユニットの他の実施例
を示すブロック図である。

【図５】被測定デバイスとプローブ先端部との詳細な構
成を示す断面図である。

【図６】本発明の一実施例のプローブ部分を示す断面図
である。

【図７】本発明の他の実施例の要部を示す簡略図であ
る。

【符号の説明】 １４ 被測定デバイス １６ 刺激信号 １９ 信号同期ユニット ２０ 刺激信号源 ２１ プローブ ２６ プローブ・アーム ２７ 電気光学材料層 ２８ 位置調整器 ３４ コントローラ（制御手段） ４２ 測定ビーム源 ４４ 測定ビーム ４８ 測定光学系 １２４ 情報伝搬ビーム

フロントページの続き (72)発明者 マイケル・ディー・ジョーンズ アメリカ合衆国オレゴン州97221 ポート ランド サウス・ウェスト タネルウッド 4429 (72)発明者 スティーブン・エイチ・ペッパー アメリカ合衆国オレゴン州97229 ポート ランド ノース・ウェスト ワンハンドレ ッド・フォーティーンス 710

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定ビームを用いて被測定デバイスの所
   定領域の特性を測定する特性測定システムの可動部品と
   して、通常動作するオプチカル・モジュールであって、 上記被測定デバイスの特性変化に応じて屈折率が変化す
   る材料を含み、該材料に上記測定ビームが照射され、該
   測定ビームと上記材料との相互作用により情報伝搬ビー
   ムを発生する測定手段と、 上記情報伝搬ビームを受け、該情報伝搬ビームの光学的
   特性を表す測定信号を発生する測定光学系とを具え、 上記測定手段及び上記測定光学系は、互いに固定的に接
   続され、測定動作中に上記オプチカル・モジュールが移
   動しても上記測定ビーム及び情報伝搬ビームの光伝搬経
   路の長さが変化しないことを特徴とするオプチカル・モ
   ジュール。