JPH09288131A - Method for measuring voltage waveform - Google Patents

Method for measuring voltage waveform

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JPH09288131A
JPH09288131A JP8102196A JP10219696A JPH09288131A JP H09288131 A JPH09288131 A JP H09288131A JP 8102196 A JP8102196 A JP 8102196A JP 10219696 A JP10219696 A JP 10219696A JP H09288131 A JPH09288131 A JP H09288131A
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JP
Japan
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voltage
voltage waveform
measured
measurement
probe
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Application number
JP8102196A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Wakana
伸一 若菜
Akinori Miyamoto
晶規 宮本
Soichi Hama
壮一 浜
Kazuyuki Ozaki
一幸 尾崎
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To automatically verify and monitor electric contact between a wiring layer and a probe by determining a voltage origin with voltage difference between both ends of a voltage transducer eliminated while the probe is electrically floated. SOLUTION: A transparent electrode 5 for applying reference voltage to one of main surfaces of an electro-optic crystal (voltage transducer) 4, while a probe 7 is attached to the other surface via a reflection electrode 6. The probe 7 is brought into contact with a wiring layer 17 provided on a substrate 16 such as an Si substrate for measuring a signal 18 to be measured applied to the wiring layer 17. In determining a voltage origin, while the probe 7 is electrically floated before it is brought into contact with the wiring layer 17, electric conductivity of the voltage transducer 4 is used to eliminate voltage difference between both ends of the transducer 4 for determining the voltage origin. Since the voltage origin can be thus determined without using a calibration pad, measurement of an absolute level of a voltage waveform is possible.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は電圧波形測定方法に
関するものであり、特に、電気光学効果を用いて半導体
大規模集積回路装置(LSI装置)内部の配線電圧波形
を自動的に測定するための電圧波形測定方法に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a voltage waveform measuring method, and more particularly to a method for automatically measuring a wiring voltage waveform inside a semiconductor large scale integrated circuit device (LSI device) using an electro-optical effect. The present invention relates to a voltage waveform measuring method.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体大規模集積回路等の半導体装置を
設計・製造する上で、半導体装置内部の配線に印加され
ている電圧波形を正確に捕らえておくことは必要不可欠
であるが、半導体装置の集積度の向上に伴って、配線層
幅は狭くなってきており、光学顕微鏡を用いて微細配線
層にプローバを接触させて電圧波形を測定する従来の方
法では対応が難しくなってきている。
2. Description of the Related Art In designing and manufacturing a semiconductor device such as a semiconductor large scale integrated circuit, it is indispensable to accurately grasp the voltage waveform applied to the wiring inside the semiconductor device. The width of the wiring layer is becoming narrower with the improvement of the integration degree, and it is becoming difficult to cope with the conventional method of measuring the voltage waveform by bringing the prober into contact with the fine wiring layer using an optical microscope.

【0003】この光学顕微鏡に代わる手段としては、A
FM(原子間力顕微鏡)或いはSTM(走査型トンネル
電子顕微鏡)等の微細構造の検出が可能な表面形状測定
装置を用い、電圧波形検出装置としては微細探針を配線
層に接触させて電圧波形を測定することが考案されてい
る。
As an alternative to this optical microscope, A
A surface shape measuring device capable of detecting a fine structure such as FM (atomic force microscope) or STM (scanning tunneling electron microscope) is used. As a voltage waveform detecting device, a fine probe is brought into contact with a wiring layer to form a voltage waveform. It is devised to measure.

【0004】この様な表面形状測定装置と電圧波形検出
装置を組み合わせて微細配線層に印加されている電圧波
形を測定する場合、表面形状測定装置としては、被測定
対象面が絶縁性であっても形状計測が可能なAFMが有
望視されている。
When the voltage waveform applied to the fine wiring layer is measured by combining such a surface shape measuring device and a voltage waveform detecting device, the surface shape measuring device has an insulating surface to be measured. AFM, which is capable of shape measurement, is considered promising.

【0005】また、電気的な測定方式では正確な測定が
困難になってきているため、電気光学結晶の電気光学効
果を利用することによって、微細な測定領域での高速信
号の測定を可能にする方法が提案されている(必要なら
ば、J.A.Valdmanis and G.Mou
rou,IEEE JOURNAL OF QUANT
UM ELECTRONICS,Vol.QE−22,
1986,pp.69−78参照)。
Further, since accurate measurement is becoming difficult with the electrical measurement method, it is possible to measure a high-speed signal in a fine measurement region by utilizing the electro-optic effect of the electro-optic crystal. A method has been proposed (if necessary, JA Valdmanis and G. Mou).
rou, IEEE JOURNAL OF QUANT
UM ELECTRONICS, Vol. QE-22,
1986, pp. 69-78).

【0006】図13参照 図13は、電気光学効果を用いた従来の電圧信号測定装
置の説明図であり、電気光学結晶4の一方の主面に参照
電圧を印加するための透明電極5を設けると共に、他方
の面に反射電極6を介して探針7を取り付け、この探針
7をSi基板等の基板16上に設けた配線層17に接触
させて配線層17に印加されている被測定信号18を測
定するものである。
FIG. 13 is an explanatory view of a conventional voltage signal measuring device using the electro-optic effect, in which a transparent electrode 5 for applying a reference voltage is provided on one main surface of the electro-optic crystal 4. At the same time, a probe 7 is attached to the other surface via the reflective electrode 6, and the probe 7 is brought into contact with a wiring layer 17 provided on a substrate 16 such as a Si substrate to be applied to the wiring layer 17. The signal 18 is measured.

【0007】そして、この電気光学結晶4に、位相板2
及びビームスプリッター3を介してレーザ光源1からレ
ーザ光を照射し、反射電極6からの反射光を偏光ビーム
スプリッター11及びミラー12を介して夫々光検出器
13,14で検出し、その検出出力を差動増幅器15に
入力しその差動出力Xを得る。
Then, a phase plate 2 is attached to the electro-optic crystal 4.
Laser light is emitted from the laser light source 1 through the beam splitter 3 and the beam splitter 3, and the reflected light from the reflective electrode 6 is detected by the photodetectors 13 and 14 via the polarization beam splitter 11 and the mirror 12, respectively, and the detection output is detected. It is input to the differential amplifier 15 and its differential output X is obtained.

【0008】この出力Xは、配線層17に印加されてい
る被測定信号Vに依存し、 V=a(X−b) で表され、係数aによって被測定信号の振幅が決定さ
れ、係数bによって0Vの位置が決定される。
This output X depends on the signal under measurement V applied to the wiring layer 17 and is represented by V = a (X-b). The amplitude of the signal under measurement is determined by the coefficient a and the coefficient b is determined. Determines the position of 0V.

【0009】この場合、配線層17に印加されている被
測定信号Vによって電気光学結晶4の屈折率がポッケル
ス効果によって変化し、この電気光学結晶4の内部を通
過するレーザ光の偏光状態が変化し、偏光ビームスプリ
ッター11を反射して光検出器13で検出される成分
と、偏光ビームスプリッター11を透過して光検出器1
4で検出される成分との比率が変化することを利用して
いる。
In this case, the measured signal V applied to the wiring layer 17 changes the refractive index of the electro-optical crystal 4 by the Pockels effect, and the polarization state of the laser light passing through the electro-optical crystal 4 changes. Then, the components reflected by the polarization beam splitter 11 and detected by the photodetector 13 and those transmitted by the polarization beam splitter 11 are detected by the photodetector 1.
The fact that the ratio with the component detected in 4 changes is used.

【0010】そして、この様な電気光学結晶を用いた電
圧波形測定装置において、電圧波形の絶対レベルを測定
するために、電圧原点、即ち、0Vを決定する係数bを
求める必要があるが、この係数bを求めるために、電圧
が既知の校正用パッドを用意しておき、そこに探針を接
触させて電圧Vと検出信号Xと対応を求める方法が提案
されている。
In the voltage waveform measuring device using such an electro-optic crystal, in order to measure the absolute level of the voltage waveform, it is necessary to obtain the voltage origin, that is, the coefficient b which determines 0V. In order to obtain the coefficient b, a method has been proposed in which a calibration pad having a known voltage is prepared and a probe is brought into contact with the pad to obtain the correspondence between the voltage V and the detection signal X.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】この従来の校正用パッ
ドを用いた係数bの決定方法では、電気光学効果(ポッ
ケルス効果)が小さいため、例えば、レーザ光の偏光状
態の変調率は0.1%程度と非常に小さいため、小さな
光軸の変化、信号処理系の変化により電圧波形測定は大
きな影響を受け、係数a,bを再測定する必要が生じ
る。
In the conventional method of determining the coefficient b using the calibration pad, the electro-optical effect (Pockels effect) is small, so that the modulation factor of the polarization state of the laser light is 0.1, for example. Since it is as small as about%, the voltage waveform measurement is greatly affected by a small change in the optical axis and a change in the signal processing system, and it becomes necessary to remeasure the coefficients a and b.

【0012】しかし、再測定のたびにEOプローブ(電
子光学プローブ)を校正用のパッドに移動していたので
は時間がかかるばかりではなく、校正用パッドから測定
点に移動することによって光軸がずれ、正確な測定がで
きない可能性がある。
However, if the EO probe (electro-optical probe) is moved to the calibration pad each time re-measurement is performed, it not only takes time, but also the optical axis is moved by moving from the calibration pad to the measurement point. There is a possibility that there will be a shift and accurate measurement will not be possible.

【0013】また、係数a,bの測定が正確に行うこと
ができても、電圧波形測定のために探針を配線層に正確
に接触させ、且つ、導通させることが必要であるが、半
導体装置内部の配線にはAlもしくはAl合金が利用さ
れているため、配線層表面の自然酸化膜を探針で突き破
り、電気的接触を確保する必要がある。
Further, even if the coefficients a and b can be accurately measured, it is necessary to bring the probe into accurate contact with the wiring layer and to make it conductive in order to measure the voltage waveform. Since Al or Al alloy is used for the wiring inside the device, it is necessary to break through the natural oxide film on the surface of the wiring layer with a probe to secure electrical contact.

【0014】そのために表面形状計測時と比較して大き
な荷重を探針に欠けることが必要になるが、配線層幅が
微細になるにしたがって配線層の厚さも薄くなり、配線
層を断線させずに電気的接触を確保するための最適荷重
の制御が困難になり、熟練したオペレータの技量に頼る
としても、電気的接触の確認に時間がかかるという欠点
がある。
Therefore, it is necessary to make the probe lack a large load as compared with the case of measuring the surface shape. However, as the width of the wiring layer becomes finer, the thickness of the wiring layer also becomes thinner and the wiring layer is not broken. In addition, it is difficult to control the optimum load for ensuring electrical contact, and even if the skill of an experienced operator is relied upon, it takes time to confirm the electrical contact.

【0015】また、配線層と探針との電気的接触が確認
されても、配線層幅が微細になると振動や熱的な膨張に
よる変位のため、所定の時間の間、良好な接触を確保し
続けることが困難になってきている。
Even if electrical contact between the wiring layer and the probe is confirmed, good contact is ensured for a predetermined time due to displacement due to vibration or thermal expansion when the wiring layer width becomes fine. It's getting harder to continue.

【0016】したがって、本発明は、電圧波形測定にお
いて、簡単な方法で電圧原点を決定すると共に、配線層
と探針との電気的接触を自動的に確認・監視することを
目的とする。
Therefore, it is an object of the present invention to determine the voltage origin by a simple method in voltage waveform measurement, and to automatically confirm and monitor the electrical contact between the wiring layer and the probe.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理的構
成の説明図であり、この図1を参照して本発明における
課題を解決するための手段を説明する。 図1参照 (1)本発明は、被測定対象に印加された電圧を光学的
に測定する接触型の電圧波形測定方法において、探針を
電圧トランスデューサの一方の面に取り付けると共に、
探針を電気的に浮かした状態で、電圧トランスデューサ
の電気伝導性により電圧トランスデューサ両端の電圧差
を解消して、電圧原点の決定を行うことを特徴とする。
FIG. 1 is an explanatory view of the principle configuration of the present invention, and means for solving the problems in the present invention will be described with reference to FIG. See FIG. 1. (1) The present invention is a contact-type voltage waveform measuring method for optically measuring a voltage applied to an object to be measured, and a probe is attached to one surface of a voltage transducer.
It is characterized in that the origin of the voltage is determined by eliminating the voltage difference across the voltage transducer due to the electrical conductivity of the voltage transducer while the probe is electrically floating.

【0018】電圧トランスデューサは、等価回路的には
探針を取り付けた一方の面と他方の面との間の抵抗Rと
容量Cとが並列した並列接続回路と見做せるので、の
工程として探針を電圧測定点に移動させたのち、の工
程として探針を電気的に浮かすことによって、RとCの
並列接続回路は時定数RCで放電し、放電により電圧ト
ランスデューサ両端の電圧差を解消したのちに、信号X
を測定することによって係数b、即ち、電圧原点を正確
に決定することができる。
The voltage transducer can be regarded as a parallel connection circuit in which a resistance R and a capacitance C between one surface and another surface on which the probe is attached are parallel to each other in terms of an equivalent circuit. After moving the needle to the voltage measurement point, the parallel connection circuit of R and C was discharged with a time constant RC by electrically floating the probe in the step of, and the voltage difference across the voltage transducer was eliminated by the discharge. Later, signal X
The coefficient b, that is, the voltage origin can be accurately determined by measuring

【0019】(2)また、本発明は、上記(1)におい
て、電圧トランスデューサとして光伝導性を有する電気
光学結晶を用い、この電気光学結晶に光を照射すること
によって電気光学結晶の電気伝導性を高めることを特徴
とする。
(2) According to the present invention, in the above (1), the electro-optic crystal having photoconductivity is used as the voltage transducer, and the electro-conductivity of the electro-optic crystal is irradiated by irradiating the electro-optic crystal with light. It is characterized by increasing.

【0020】この様に、電圧トランスデューサとして光
伝導性を有する電気光学結晶を用いた場合、の工程に
おいて光を照射することにより、電気光学結晶の電気伝
導性が高まり、Rが小さくなるので、より小さな時定数
で、即ち、より短時間で電圧トランスデューサ両端の電
圧を解消することができる。
As described above, when the electro-optic crystal having photoconductivity is used as the voltage transducer, the electric conductivity of the electro-optic crystal is increased and R is decreased by irradiating light in the step of, so It is possible to eliminate the voltage across the voltage transducer with a small time constant, that is, in a shorter time.

【0021】(3)また、本発明は、上記(1)におい
て、電圧トランスデューサとして電気光学結晶を用い、
この電気光学結晶の探針を取り付けた面と反対の面に周
期的電気信号を印加し、1周期の平均によって電圧原点
を決定することを特徴とする。
(3) Further, in the present invention according to the above (1), an electro-optic crystal is used as the voltage transducer,
It is characterized in that a periodic electric signal is applied to the surface of the electro-optic crystal opposite to the surface on which the probe is attached, and the voltage origin is determined by averaging one cycle.

【0022】この様に、の工程において、電気光学結
晶の探針を取り付けた面と反対の面に時定数RCに比べ
て速い周期の周期的電気信号を印加した場合には、結晶
両端の電位差は0Vではなく信号の周期で変動すること
になるが、1周期に渡って平均値をとって変動成分を打
ち消すことにより、その平均値は電圧V=0に対応する
ことになり、電圧原点を決定することができる。
As described above, in the step, when a periodic electric signal having a period faster than the time constant RC is applied to the surface of the electro-optic crystal opposite to the surface on which the probe is attached, the potential difference between both ends of the crystal is increased. Changes in the signal cycle instead of 0V, but by canceling the fluctuation component by taking the average value over one cycle, the average value corresponds to the voltage V = 0. You can decide.

【0023】(4)また、本発明は、電気光学結晶の有
するポッケルス効果を利用した光サンプリング方式によ
る電圧波形測定方法において、探針を電気光学結晶の一
方の面に取り付けると共に、電気光学結晶の他方の面に
参照電圧を印加するための参照電極を設け、この参照電
極に交流電圧を印加した状態で、この印加した交流電圧
に同期して光サンプリング法による電圧計測を行いなが
ら、被測定対象に探針を接近させ、検出した波形振幅の
変化を監視し、振幅変化が安定した点をもって、電気的
接触点とすることを特徴とする。
(4) Further, according to the present invention, in the voltage waveform measuring method by the optical sampling method utilizing the Pockels effect of the electro-optic crystal, the probe is attached to one surface of the electro-optic crystal, and A reference electrode for applying a reference voltage is provided on the other surface, and while the AC voltage is applied to the reference electrode, the object to be measured is measured in synchronization with the applied AC voltage by the optical sampling method. It is characterized in that the probe is brought close to the position, the change in the detected waveform amplitude is monitored, and the point where the amplitude change is stable is taken as the electrical contact point.

【0024】の工程で電圧原点を決定した後、の工
程として探針を被測定対象に接触させることになるが、
電気光学結晶の他方の面に設けた参照電極に交流電圧を
印加した状態で、この印加した交流電圧に同期して光サ
ンプリング法による電圧計測を行いながら、被測定対象
に探針を接近させ、検出した波形振幅の変化を監視する
ことによって、自動的に確実な電気的接触を取ることが
できる。
After the voltage origin is determined in the step, the probe is brought into contact with the object to be measured in the step.
While applying an AC voltage to the reference electrode provided on the other surface of the electro-optic crystal, while performing voltage measurement by the optical sampling method in synchronization with the applied AC voltage, bring the probe closer to the measured object, By monitoring changes in the detected waveform amplitude, reliable electrical contact can be made automatically.

【0025】(5)また、本発明は、上記(4)におい
て、電気的接触点の検出後、予め決定した所定量だけさ
らに探針を被測定対象に押しつけ、電気的接触を安定化
することを特徴とする。
(5) Further, in the present invention, in the above (4), after detecting the electrical contact point, the probe is further pressed against the object to be measured by a predetermined amount which is determined in advance to stabilize the electrical contact. Is characterized by.

【0026】この様に、電気的接触点の検出後、予め実
験的に確認した最適荷重となるように探針にさらに所定
量の荷重を加えることによって、電気的接触を安定化す
ることができる。
As described above, after the detection of the electric contact point, the electric contact can be stabilized by further applying a predetermined amount of load to the probe so that the optimum load is experimentally confirmed in advance. .

【0027】(6)また、本発明は、上記(4)または
(5)において、被測定対象に印加されている信号周波
数が参照電極に印加した交流電圧の信号周波数と合致す
る場合に、検出した信号のノイズレベルが加算平均処理
により低下しないことから周波数合致の発生を検出し、
参照電極に印加する交流電圧の信号周波数を変更するこ
とを特徴とする。
(6) Further, in the present invention, in the above (4) or (5), when the signal frequency applied to the object to be measured matches the signal frequency of the AC voltage applied to the reference electrode, detection is performed. The occurrence of frequency matching is detected because the noise level of the signal
It is characterized in that the signal frequency of the AC voltage applied to the reference electrode is changed.

【0028】この様に、被測定対象に印加されている信
号周波数が参照電極に印加した交流電圧の信号周波数と
合致する場合には、お互いの信号がキャンセルすること
になり検出した信号のノイズレベルが加算平均処理によ
り低下しないので、それを検知することによって周波数
合致の発生を検出し、参照電極に印加する交流電圧の信
号周波数を変更することによって、電気的接触を確実に
検知することができる。
As described above, when the signal frequency applied to the object to be measured matches the signal frequency of the AC voltage applied to the reference electrode, the mutual signals cancel each other, and the noise level of the detected signal is detected. Does not decrease due to the averaging process, so the occurrence of frequency matching can be detected by detecting it, and the electrical contact can be reliably detected by changing the signal frequency of the AC voltage applied to the reference electrode. .

【0029】(7)また、本発明は、上記(4)乃至
(6)のいずれかにおいて、被測定対象の電圧波形測定
中に、所定の周期で参照電極に印加した交流電圧の波形
測定を行い、電気的接触点の確認時に得られた振幅値を
所定の誤差範囲を越えて下回った場合に、被測定対象の
電圧波形測定を中断することを特徴とする。
(7) Further, in the present invention according to any one of the above (4) to (6), the waveform of the AC voltage applied to the reference electrode at a predetermined cycle is measured during the voltage waveform measurement of the object to be measured. If the amplitude value obtained at the time of confirming the electrical contact point falls below a predetermined error range, the voltage waveform measurement of the measured object is interrupted.

【0030】この様に、の被測定対象の電圧波形測定
中に、の工程として、所定の周期で参照電極に印加し
た交流電圧の波形測定を行い、電気的接触点の確認時に
得られた振幅値と比較することによって接触不良を判定
し、被測定対象の電圧波形測定を自動的に中断すること
によって誤測定を防止することができる。
As described above, during the measurement of the voltage waveform of the object to be measured, the waveform of the AC voltage applied to the reference electrode is measured at a predetermined cycle as the step, and the amplitude obtained at the time of confirming the electrical contact point is measured. By comparing the measured value with the value, it is possible to determine the contact failure and automatically stop the voltage waveform measurement of the measurement target to prevent erroneous measurement.

【0031】(8)また、本発明は、上記(4)乃至
(6)のいずれかにおいて、電気的接触点の確認後直ち
に、被測定対象に印加された電圧波形に同期して光サン
プリングを行い、検出した電圧波形の振幅値を保持し、
被測定対象の電圧波形測定中に、測定された電圧波形の
振幅値が保持している振幅値を所定の誤差範囲を越えて
下回った場合に、被測定対象の電圧波形測定を中断する
ことを特徴とする。
(8) Further, in the present invention according to any one of (4) to (6), the optical sampling is performed in synchronization with the voltage waveform applied to the object to be measured immediately after confirmation of the electrical contact point. Hold the amplitude value of the detected voltage waveform,
During measurement of the voltage waveform of the measured object, if the amplitude value of the measured voltage waveform falls below the held amplitude value by more than the specified error range, it is possible to interrupt the voltage waveform measurement of the measured object. Characterize.

【0032】この様に、の工程として、電気的接触点
の確認後直ちに、被測定対象に印加された電圧波形に同
期して光サンプリングを行い、検出した電圧波形の振幅
値を保持し、被測定対象の電圧波形測定中に、測定され
た電圧波形と比較することによって接触不良を判定し、
被測定対象の電圧波形測定を自動的に中断することによ
って誤測定を防止することができる。
As described above, in the step (1), immediately after confirmation of the electrical contact point, optical sampling is performed in synchronization with the voltage waveform applied to the object to be measured, the amplitude value of the detected voltage waveform is held, and While measuring the voltage waveform of the measurement target, determine the contact failure by comparing with the measured voltage waveform,
It is possible to prevent erroneous measurement by automatically interrupting the voltage waveform measurement of the measurement target.

【0033】(9)また、本発明は、上記(7)または
(8)において、被測定対象の電圧波形測定を中断した
後、改めて参照電極に交流電圧を印加して電気的接触点
の確認を行うことを特徴とする。
(9) Further, in the present invention according to the above (7) or (8), after interrupting the voltage waveform measurement of the object to be measured, an AC voltage is applied again to the reference electrode to confirm the electrical contact point. It is characterized by performing.

【0034】上記(7)または(8)において、被測定
対象の電圧波形測定を中断したのち、の工程の一環と
して上記(4)の方法によって、改めて電気的接触点の
確認を自動的に行うことによって、上記(8)のように
振幅変化があった場合であっても、被測定対象自体の破
壊と単なる探針の外れとを弁別できるため誤測定をする
ことなく、高速に、且つ、精度良く被測定対象の電圧波
形を測定することができる。
In (7) or (8), after the voltage waveform measurement of the object to be measured is interrupted, the electrical contact point is automatically confirmed again by the method of (4) as a part of the step. As a result, even when there is a change in amplitude as in the above (8), it is possible to distinguish between destruction of the object to be measured itself and mere misalignment of the probe, so that there is no erroneous measurement, and at high speed, It is possible to accurately measure the voltage waveform of the measurement target.

【0035】(10)また、本発明は、上記(7)また
は(8)において、被測定対象の電圧波形測定を中断し
た後、探針にかける荷重をさらに増加させることを特徴
とする。
(10) Further, the present invention is characterized in that, in the above (7) or (8), the load applied to the probe is further increased after the voltage waveform measurement of the object to be measured is interrupted.

【0036】この様に、被測定対象の電圧波形測定を中
断した後、の工程の代わりに、探針にかける荷重をさ
らに増加させるという簡単な操作によって、単純な接触
不良の場合には、異常を回復することができる。
As described above, after the voltage waveform measurement of the object to be measured is interrupted, a simple operation of further increasing the load applied to the probe instead of the step of Can be recovered.

【0037】(11)また、本発明は、被測定対象に印
加された電圧を光学的に測定する接触型の電圧波形測定
方法において、探針を電圧トランスデューサの一方の面
に取り付けると共に、電圧トランスデューサの一端より
パルス電圧を印加し、探針と被測定対象との接触部分に
おけるインピーダンス不整合によって発生する反射電圧
パルスの波形変化によって電気的接触状態の変化を検知
することを特徴とする。
(11) Further, the present invention is a contact-type voltage waveform measuring method for optically measuring a voltage applied to an object to be measured, wherein the probe is attached to one surface of the voltage transducer and A pulse voltage is applied from one end of and the change in the electrical contact state is detected by the change in the waveform of the reflected voltage pulse generated due to the impedance mismatch in the contact portion between the probe and the object to be measured.

【0038】また、及びの工程として、上記(4)
等における様に電気的接触の確認を光学的に行った場合
には、比較的時間がかかるため、電気的な手段によって
電気的接触の確認を行うことによって、高速で信頼性の
高い電気的接触の確認を行うことができる。
As the steps of and, the above (4)
Since it takes a relatively long time when the electrical contact is checked optically as in (1), etc., the electrical contact can be checked by an electrical means to ensure high-speed and reliable electrical contact. Can be confirmed.

【0039】(12)また、本発明は、上記(11)に
おいて、被測定対象の電圧波形の加算平均測定中に、測
定した電圧波形の分散値を、それ以前に測定した電圧波
形の分散値と比較することにより、電気的接触状態の変
化を検知することを特徴とする。
(12) Further, in the present invention according to the above (11), the dispersion value of the voltage waveform measured during the arithmetic mean measurement of the voltage waveform of the measurement object is changed to the dispersion value of the voltage waveform previously measured. It is characterized by detecting the change of the electrical contact state by comparing with.

【0040】(13)また、本発明は、上記(11)に
おいて、被測定対象の電圧波形の加算平均測定中に、測
定した電圧波形の電圧ヒストグラムを、それ以前に測定
した電圧波形の電圧ヒストグラムと比較することによ
り、電気的接触状態の変化を検知することを特徴とす
る。
(13) Further, in the present invention according to the above (11), the voltage histogram of the measured voltage waveform is changed to the voltage histogram of the previously measured voltage waveform during the arithmetic mean measurement of the voltage waveform of the object to be measured. It is characterized by detecting the change of the electrical contact state by comparing with.

【0041】(14)また、本発明は、上記(11)に
おいて、被測定対象の電圧波形の加算平均測定中に、測
定した電圧波形を、それ以前に測定した電圧波形と比較
することにより、電気的接触状態の変化を検知すること
を特徴とする。
(14) Further, in the present invention according to the above (11), by comparing the measured voltage waveform with the voltage waveform measured before during the averaging measurement of the voltage waveform of the object to be measured, It is characterized by detecting a change in an electrical contact state.

【0042】(15)また、本発明は、上記(14)に
おいて、被測定対象の電圧波形の加算平均測定中に、測
定した電圧波形とそれ以前に測定した電圧波形の差分演
算を行い、差分信号波形の平均値によって、電気的接触
状態の変化を検知することを特徴とする。
(15) In the present invention, in the above (14), the difference calculation between the measured voltage waveform and the voltage waveform measured before is performed during the arithmetic mean measurement of the voltage waveform of the object to be measured, and the difference is calculated. It is characterized in that the change in the electrical contact state is detected by the average value of the signal waveform.

【0043】(16)また、本発明は、上記(14)に
おいて、被測定対象の電圧波形の加算平均測定中に、測
定した電圧波形とそれ以前に測定した電圧波形の差分演
算を行い、差分信号波形の振幅値によって、電気的接触
状態の変化を検知することを特徴とする。
(16) Further, in the present invention according to the above (14), a difference operation between the measured voltage waveform and the voltage waveform measured before is performed during the arithmetic mean of the voltage waveform of the object to be measured, and the difference is calculated. It is characterized in that the change in the electrical contact state is detected by the amplitude value of the signal waveform.

【0044】この様に、測定した電圧波形の分散値、測
定した電圧波形の電圧ヒストグラム、測定した電圧波形
とそれ以前に測定した電圧波形との差分信号波形の平均
値、或いは、差分信号波形の振幅値を用いることによっ
て、電気的接触状態の維持確認を高速に、且つ、精度良
く行うことができる。
As described above, the dispersion value of the measured voltage waveform, the voltage histogram of the measured voltage waveform, the average value of the difference signal waveform between the measured voltage waveform and the voltage waveform measured before that, or the difference signal waveform By using the amplitude value, the maintenance confirmation of the electrical contact state can be performed at high speed and with high accuracy.

【0045】(17)また、本発明は、上記(11)乃
至(16)のいずれかにおいて、電圧トランスデューサ
としてポッケルス効果を有する電気光学結晶を用いたこ
とを特徴とする。
(17) Further, the present invention is characterized in that in any one of the above (11) to (16), an electro-optic crystal having a Pockels effect is used as the voltage transducer.

【0046】この様に、電圧トランスデューサとしてポ
ッケルス効果を有する電気光学結晶を用いることによっ
て、被測定対象の電圧波形を電気光学効果、即ち、ポッ
ケルス効果を利用することによって、正確に取得するこ
とができる。
As described above, by using the electro-optic crystal having the Pockels effect as the voltage transducer, the voltage waveform of the object to be measured can be accurately obtained by utilizing the electro-optic effect, that is, the Pockels effect. .

【0047】(18)また、本発明は、上記(11)乃
至(16)のいずれかにおいて、電圧トランスデューサ
として半導体光スイッチを用いたことを特徴とする。
(18) Further, the present invention is characterized in that, in any one of the above (11) to (16), a semiconductor optical switch is used as the voltage transducer.

【0048】この様に、電圧トランスデューサとして、
光導電素子等の半導体光スイッチを用いることによっ
て、被測定対象の電圧波形を電気的に取得することがで
きる。
In this way, as a voltage transducer,
By using a semiconductor optical switch such as a photoconductive element, the voltage waveform of the measured object can be electrically acquired.

【0049】[0049]

【発明の実施の形態】まず、ここで、図2を参照して本
発明の実施に用いる電圧波形測定装置の概略的構成を説
明する。 図2参照 本発明の実施に用いる電圧波形測定装置は、図13に示
した従来の電圧波形測定装置と略同様な構成であり、電
気光学結晶4の一方の主面に参照電圧を印加するための
透明電極5を設けると共に、他方の面に反射電極6を介
して探針7を取り付け、この探針7をSi基板等の基板
16上に設けた配線層17に接触させて配線層17に印
加されている被測定信号18を測定するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, a schematic configuration of a voltage waveform measuring apparatus used for implementing the present invention will be described with reference to FIG. See FIG. 2. The voltage waveform measuring apparatus used for carrying out the present invention has substantially the same configuration as the conventional voltage waveform measuring apparatus shown in FIG. 13, and applies a reference voltage to one main surface of the electro-optic crystal 4. The transparent electrode 5 is provided, and the probe 7 is attached to the other surface through the reflective electrode 6, and the probe 7 is brought into contact with the wiring layer 17 provided on the substrate 16 such as a Si substrate to form the wiring layer 17. The measured signal 18 being applied is measured.

【0050】なお、実際には、電気光学結晶4は透明電
極5側に取り付けたレーザ光を導く中空パイプを介して
平行板バネによって、被測定対象である配線層17に対
して探針7が鉛直に保持されている。
Actually, in the electro-optic crystal 4, the probe 7 is attached to the wiring layer 17 to be measured by a parallel leaf spring through a hollow pipe for guiding the laser beam attached to the transparent electrode 5 side. It is held vertically.

【0051】そして、この電気光学結晶4に、位相板2
及びビームスプリッター3を介してレーザ光源1からレ
ーザ光を照射し、反射電極6からの反射光を偏光ビーム
スプリッター11及びミラー12を介して夫々光検出器
13,14で検出し、その検出出力を差動増幅器15に
入力しその差動出力Xを得るものであるが、透明電極5
にスイッチ8を介して接地線9或いは低周波発振器10
に切り換え可能に接続した点で従来の電圧波形測定装置
と相違しており、スイッチ8をオープンにすることによ
って電圧原点の決定が可能になり、また、接地線9に接
続することによって被測定対象、即ち、配線層17に印
加されている被測定信号18の電圧波形の測定が可能に
なり、さらに、低周波発振器10に接続することによっ
て電気的接触の確認が可能になるものである。
Then, the phase plate 2 is added to the electro-optic crystal 4.
Laser light is emitted from the laser light source 1 through the beam splitter 3 and the beam splitter 3, and the reflected light from the reflective electrode 6 is detected by the photodetectors 13 and 14 via the polarization beam splitter 11 and the mirror 12, respectively, and the detection output is detected. The transparent electrode 5 is used to obtain the differential output X by inputting it to the differential amplifier 15.
To the ground wire 9 or the low frequency oscillator 10 via the switch 8.
It is different from the conventional voltage waveform measuring device in that it is switchably connected to the device. By opening the switch 8, it is possible to determine the voltage origin, and by connecting it to the ground line 9, the measured object can be measured. That is, the voltage waveform of the signal under measurement 18 applied to the wiring layer 17 can be measured, and the electrical contact can be confirmed by connecting to the low frequency oscillator 10.

【0052】なお、上記の説明における電圧検出のため
の光学系は、測定法の一例であり、他の光学系構成に対
しても本発明の適用が阻害されるものではない。
The optical system for voltage detection in the above description is an example of the measuring method, and the application of the present invention to other optical system configurations is not hindered.

【0053】次に、図3(a)を参照して、本発明の第
1の実施の形態である電圧原点の決定法を説明する。 図3(a)参照 電気光学結晶4の両端、即ち、透明電極5と反射電極6
との間の抵抗をRとし、容量をCとした場合、探針7を
配線層17(図示せず)に接触させる前に電気的に浮か
せた状態で時定数t=RCより十分長い時間維持する。
Next, referring to FIG. 3A, a method of determining the voltage origin according to the first embodiment of the present invention will be described. See FIG. 3A. Both ends of the electro-optic crystal 4, that is, the transparent electrode 5 and the reflective electrode 6.
If the resistance between the probe and the capacitor is R and the capacitance is C, the probe 7 is kept in an electrically floating state before coming into contact with the wiring layer 17 (not shown), and is maintained for a time sufficiently longer than the time constant t = RC. To do.

【0054】この時、電気光学結晶の両端に測定中のチ
ャージアップ等により電位差が生じていたとしても、電
気光学結晶4は等価回路的には抵抗Rと容量Cとの並列
回路と見做せるので、透明電極5を接地線9に接続した
状態で、探針7の初期状態の電位がV0 であっても、探
針7を電気的に浮かせることによって、容量Cの電荷が
抵抗Rによって放電され、時間t=RC後に、探針7の
電位はV0 /e(eは自然対数の底)となる。
At this time, even if a potential difference occurs at both ends of the electro-optical crystal due to charge-up during measurement or the like, the electro-optical crystal 4 can be regarded as a parallel circuit of a resistance R and a capacitance C in terms of an equivalent circuit. Therefore, even if the potential of the probe 7 in the initial state is V 0 in the state where the transparent electrode 5 is connected to the ground wire 9, the probe 7 is electrically floated, and the charge of the capacitance C is changed by the resistance R. After discharging and time t = RC, the potential of the probe 7 becomes V 0 / e (e is the base of natural logarithm).

【0055】したがって、t=RCより十分長い時間、
例えば、電気光学結晶両端の抵抗を10MΩ、容量を1
nFとすると、t=0.01秒となるので、1秒程度探
針7を浮かせたのち測定を行うことによって、電圧V=
0に対する信号Xの係数bを求めたことになる。
Therefore, a time sufficiently longer than t = RC,
For example, the resistance at both ends of the electro-optic crystal is 10 MΩ, and the capacitance is 1
If nF, t = 0.01 seconds, and therefore, the voltage V =
This means that the coefficient b of the signal X with respect to 0 is obtained.

【0056】この後、探針7を配線層17に電気的に接
触させて、配線層17に印加されている被測定信号18
の電圧波形を測定することによって、被測定信号18の
電圧の絶対値を正確に測定することができる。
After that, the probe 7 is brought into electrical contact with the wiring layer 17, and the measured signal 18 applied to the wiring layer 17 is applied.
By measuring the voltage waveform of, the absolute value of the voltage of the signal under measurement 18 can be accurately measured.

【0057】図4参照 図4は、本発明の第1の実施の形態における測定結果の
説明図であり、測定結果であるEO測定値は、予め他の
手段で測定しておいた被測定信号電圧と見事に対応して
おり、精度の高い測定を行うことができることが確認さ
れた。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the measurement result in the first embodiment of the present invention, in which the EO measurement value which is the measurement result is the measured signal previously measured by other means. It was confirmed that it corresponds to voltage brilliantly and can perform highly accurate measurement.

【0058】なお、透明電極5に直流的な電気信号が印
加されていても、探針を浮かすことによって、電気光学
結晶4の両端の電位差は時定数RC以上経過すると0V
になるので、問題は生じない。
Even if a direct current electric signal is applied to the transparent electrode 5, the potential difference between both ends of the electro-optic crystal 4 is 0 V when the time constant RC or more elapses by floating the probe.
, So there is no problem.

【0059】次に、図3(b)を参照して、本発明の第
2の実施の形態である、電気光学結晶4としてZnTe
等の光伝導性を有する結晶を用いた場合の電圧原点の決
定法を説明する。 図3(b)参照 この第2の実施の形態は、探針7を配線層17に接触さ
せる前に電気的に浮かせた状態で、ZnTe等の電気光
学結晶4に光19を照射するものであり、光19の照射
によって発生したフォトキャリアによって電気光学結晶
4の抵抗Rは大きく低減し、それに伴って、放電の時定
数RCも大幅に小さくなるので、電圧原点の決定に要す
る時間を大幅に短縮することができる。
Next, referring to FIG. 3B, ZnTe is used as the electro-optic crystal 4 according to the second embodiment of the present invention.
A method of determining the voltage origin when a crystal having photoconductivity such as is used will be described. See FIG. 3B. In the second embodiment, light 19 is applied to the electro-optic crystal 4 such as ZnTe in a state where the probe 7 is electrically floated before contacting the wiring layer 17. Therefore, the resistance R of the electro-optical crystal 4 is greatly reduced by the photocarriers generated by the irradiation of the light 19, and the time constant RC of the discharge is also significantly reduced accordingly, so that the time required for determining the voltage origin is significantly increased. It can be shortened.

【0060】次に、図5を参照して、本発明の第3の実
施の形態を説明する。 図5(a)及び(b)参照 この第3の実施の形態は、透明電極5に時定数RCより
も速い周期の信号、例えば、DCオフセットのない高周
波信号を高周波信号源20から印加した場合、結晶両端
の電位差は0Vではなく、高周波信号の周期によって変
動しているが、直流的には0Vであるので、測定された
信号Xを1周期に渡って平均を取り、変動分を打ち消す
ことによって、平均値は電圧V=0、即ち、電圧原点の
係数bを求めたことになる。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5A and 5B, in the third embodiment, a signal having a period faster than the time constant RC, for example, a high frequency signal without DC offset is applied from the high frequency signal source 20 to the transparent electrode 5. , The potential difference between both ends of the crystal is not 0V but fluctuates according to the cycle of the high frequency signal, but it is 0V in terms of direct current. Therefore, the measured signal X should be averaged over one cycle to cancel the fluctuation. Thus, the average value is obtained by obtaining the voltage V = 0, that is, the coefficient b of the voltage origin.

【0061】なお、図において破線で示す様に、透明電
極に直流の印加電圧21(V’)が印加されている状態
で、被測定対象の電圧波形測定を行った場合、電圧原点
は被測定対象の電位V’に対応することになる。
As shown by the broken line in the figure, when the voltage waveform of the object to be measured is measured with the direct current applied voltage 21 (V ') applied to the transparent electrode, the voltage origin is measured. It corresponds to the target potential V ′.

【0062】この様に、本発明の第1乃至第3の実施の
形態の形態においては、特別な校正用のパッドを用いる
ことなく、探針7を被測定点上に止めたままで電圧原点
の決定を行うので、電圧原点の決定に要する時間が短縮
され、且つ、電圧原点の決定と被測定対象、即ち、配線
層17に印加された被測定信号18の測定を連続して行
うので信頼性が向上する。
As described above, in the embodiments of the first to third embodiments of the present invention, the probe 7 is kept on the measured point without using the special calibration pad, and the voltage origin Since the determination is performed, the time required to determine the voltage origin is shortened, and the determination of the voltage origin and the measured object, that is, the measured signal 18 applied to the wiring layer 17 are continuously performed, so that the reliability is improved. Is improved.

【0063】上記の様に電圧原点を決定したのち、被測
定対象の電圧波形を測定することになるが、その際の探
針と被測定対象との間の電気的接触の確認が必須になる
が、この電気的接触を光学的に確認する自動的確認法に
関する本発明の第4の実施の形態を図6乃至図8を参照
して説明する。
After determining the voltage origin as described above, the voltage waveform of the object to be measured is measured. At that time, it is essential to confirm the electrical contact between the probe and the object to be measured. However, a fourth embodiment of the present invention relating to an automatic confirmation method for optically confirming this electrical contact will be described with reference to FIGS. 6 to 8.

【0064】図6(a)参照 図6(a)は、透明電極に低周波信号10を印加した状
態で探針を配線層に接近させた場合の等価回路を示すも
のであり、探針と配線層との間に電気的な接触ができて
いない場合には、探針と配線層との間は、探針−配線層
間容量22(C g )によって容量結合された状態とな
る。
See FIG. 6A. FIG. 6A shows a state in which the low frequency signal 10 is applied to the transparent electrode.
Shows an equivalent circuit when the probe is brought close to the wiring layer
Therefore, electrical contact can be made between the probe and the wiring layer.
If not, between the probe and the wiring layer, the probe-wiring layer
Inter-capacity 22 (C g) Is capacitively coupled
You.

【0065】即ち、半導体装置における配線層は、Al
もしくはAl合金を用いて形成されているので、その表
面には自然酸化膜が形成されており、AFMを用いて表
面形状測定したのち、配線層に探針を物理的に接触させ
ても、電気的には必ずしも接触しておらず、容量Cg
よって容量結合した状態となる。
That is, the wiring layer in the semiconductor device is made of Al.
Alternatively, since it is formed by using an Al alloy, a natural oxide film is formed on the surface, and even if the probe is physically contacted with the wiring layer after the surface shape is measured by using the AFM, the However, they are not necessarily in contact with each other and are capacitively coupled by the capacitance C g .

【0066】したがって、低周波発振器10からの低周
波信号Va は、容量Cg と電気光学結晶4の容量Cc
よって分圧することになり、レーザ光を低周波発振器1
0の周波数に同期して照射して光サンプリングする電圧
波形測定においては、電気光学結晶4に印加される電圧
c を測定することになる。
Therefore, the low-frequency signal V a from the low-frequency oscillator 10 is divided by the capacitance C g and the capacitance C c of the electro-optic crystal 4, and the laser light is emitted from the low-frequency oscillator 1
In the voltage waveform measurement in which irradiation is performed in synchronization with the frequency of 0 and optical sampling is performed, the voltage V c applied to the electro-optic crystal 4 is measured.

【0067】このVc は、Vc =Va ×Cg /(Cc
g )で表され、容量Cg は探針と配線層との間隔に反
比例するので、探針が配線層に接近するにしたがってV
c は徐々にVa に近づき、電圧波形は大きくなる。
This V c is V c = V a × C g / (C c +
C g ), and the capacitance C g is inversely proportional to the distance between the probe and the wiring layer. Therefore, as the probe approaches the wiring layer, V
c gradually approaches V a , and the voltage waveform increases.

【0068】図6(b)参照 図6(b)は、探針が配線層に接触する前に測定した、
低周波発振器10から透明電極を介してZnTeからな
る電気光学結晶4に印加されたステップ状の信号の電圧
波形を示すもので、Cg が小さい状態での測定であるの
で、Vc はVaよりかなり小さく、検出出力における振
幅も小さい。
See FIG. 6B. In FIG. 6B, the measurement is performed before the probe contacts the wiring layer.
The voltage waveform of a step-like signal applied to the electro-optic crystal 4 made of ZnTe from the low-frequency oscillator 10 via the transparent electrode is shown. Since V g is a measurement in a state where C g is small, V c is V a It is much smaller and the amplitude at the detection output is also smaller.

【0069】図6(c)参照 図6(c)は、探針が配線層と十分電気的に接触した場
合の等価回路を示すものであり、この場合には、探針接
触抵抗23(R)が直列接続された状態となるが、この
抵抗Rは容量Cg のインピーダンスに比べて十分小さい
ため、Vc ≒V a となり、電圧Va のほとんどが電気光
学結晶4に印加される。
See FIG. 6C. FIG. 6C shows the case where the probe is in sufficient electrical contact with the wiring layer.
Shows the equivalent circuit of the probe contact in this case.
The contact resistance 23 (R) is connected in series.
Resistance R is capacitance CgSmall enough compared to the impedance of
Therefore, Vc≒ V aAnd the voltage VaMost of it is electric light
It is applied to the learning crystal 4.

【0070】したがって、測定される電圧波形の振幅は
大きくなると共に、安定化し、それ以上探針に荷重をか
けても、電圧波形の振幅は変化しなくなるので、この変
化を読み取ることによって、電気的接触の確立を検知す
ることができる。
Therefore, the amplitude of the voltage waveform to be measured becomes large and is stabilized, and the amplitude of the voltage waveform does not change even if a load is further applied to the probe. The establishment of contact can be detected.

【0071】図6(d)参照 図6(d)は、探針が配線層に十分接触した状態におい
て測定した、低周波発振器10から透明電極を介してZ
nTeからなる電気光学結晶4に印加されたステップ状
の信号の電圧波形を示すもので、図6(b)に示す電気
的接触前の振幅の3倍以上の振幅の変化が見られる。
See FIG. 6 (d). FIG. 6 (d) shows Z from the low frequency oscillator 10 through the transparent electrode, measured with the probe in sufficient contact with the wiring layer.
FIG. 6 shows a voltage waveform of a step-like signal applied to the electro-optic crystal 4 made of nTe, in which a change in amplitude of three times or more of the amplitude before electrical contact shown in FIG. 6B is seen.

【0072】図7参照 図7はこの様な接触検出工程をまとめたフローチャート
であり、まず、図2におけるスイッチ8を低周波発振器
10側に接続し、透明電極5側に低周波発振器10から
交流電圧を印加したのち、探針7を被測定対象である配
線層17に接触させ、探針7に加える荷重を増しなが
ら、光サンプリング法によって交流電圧の電圧波形を計
測する。
FIG. 7 is a flowchart summarizing such a contact detection process. First, the switch 8 in FIG. 2 is connected to the low frequency oscillator 10 side, and the transparent electrode 5 side is connected to the AC from the low frequency oscillator 10. After applying the voltage, the probe 7 is brought into contact with the wiring layer 17 to be measured, and the voltage waveform of the AC voltage is measured by the optical sampling method while increasing the load applied to the probe 7.

【0073】この電圧波形の計測値が、接触直前の振幅
と、計測値のバラツキ(ノイズ)の標準偏差σの3倍
と、予め経験的に設定したマージンとの和より小さい場
合には、即ち、 計測値<接触直前の振幅+3σ+マージン の場合には、接触が確立していないものとして、更に荷
重を加えて探針を接近させ、再び振幅計測を行う。
When the measured value of this voltage waveform is smaller than the sum of the amplitude immediately before contact, three times the standard deviation σ of the variation (noise) of the measured value, and the margin set empirically in advance, that is, If the measured value <amplitude immediately before contact + 3σ + margin, it is assumed that contact has not been established, and further load is applied to bring the probe closer, and the amplitude is measured again.

【0074】また、電圧波形の計測値が、 計測値>接触直前の振幅+3σ+マージン の場合には、接触が確立したものとして、接触検出フラ
グをONにし、図2に示すスイッチ8を接地線9側に切
り替えて、参照電極となる透明電極5を接地して、配線
層17に印加されている被測定信号18の測定を開始す
る。
If the measured value of the voltage waveform is: measured value> amplitude immediately before contact + 3σ + margin, it is determined that contact has been established, the contact detection flag is turned on, and the switch 8 shown in FIG. Switching to the side, the transparent electrode 5 serving as the reference electrode is grounded, and the measurement of the signal under measurement 18 applied to the wiring layer 17 is started.

【0075】なお、上記の説明においては、計測値と
(接触直前の振幅+3σ+マージン)の比較を行ってい
るが、計測された電圧波形の振幅値を直前に計測した電
圧波形の振幅値と比較し、その比較値の安定化により接
触の確立を検しても良い。
In the above description, the measurement value is compared with (amplitude immediately before contact + 3σ + margin), but the amplitude value of the measured voltage waveform is compared with the amplitude value of the voltage waveform measured immediately before. However, establishment of contact may be detected by stabilizing the comparison value.

【0076】また、接触を安定に維持するために、接触
確立の検知後で、且つ、被測定対象の電圧波形の計測開
始前に、予め設定した荷重をさらに印加し、被測定対象
との接触を維持強化する必要があり、この荷重量は被測
定対象の振動量及び環境の振動量に依存するので、予め
実験等によって最適な荷重を決定しておく必要がある。
In order to maintain stable contact, a preset load is further applied after the contact establishment is detected and before the measurement of the voltage waveform of the measured object is started to make contact with the measured object. Must be maintained and strengthened. Since this load amount depends on the vibration amount of the object to be measured and the vibration amount of the environment, it is necessary to determine the optimum load in advance by experiments or the like.

【0077】この様に接触を確立したのち、被測定対象
の電圧波形の測定を開始することになるが、電圧波形の
測定中に、電気的接触が維持されているか否かの監視を
行うことが好適であり、この様な監視を行うことによっ
て、振動等により電気的接触が外れた場合の誤測定の発
生を防止することができる。
After the contact is established in this manner, the measurement of the voltage waveform of the object to be measured is started. During the measurement of the voltage waveform, it is necessary to monitor whether or not the electrical contact is maintained. Is preferable, and by performing such monitoring, it is possible to prevent erroneous measurement from occurring when electrical contact is lost due to vibration or the like.

【0078】この様な監視の方法としては、下記の2つ
の方法が好適であり、まず第1の方法としては、接触確
立後、透明電極を接地線に接続し、被測定対象の電圧波
形に同期してレーザ光を照射して波形測定を行う。
The following two methods are suitable as such a monitoring method. First, as the first method, after the contact is established, the transparent electrode is connected to the ground wire to obtain the voltage waveform of the object to be measured. Waveform measurement is performed by irradiating laser light in synchronization.

【0079】そして、その時点で得られた電圧波形の振
幅を参照振幅として記憶・保管し、以降、測定期間中に
被測定波形の振幅値が保管してある振幅値、即ち、保管
値に対して、予め計測値の統計的バラツキを考慮して決
定した設定マージンを下回った場合に、接触異常の可能
性があると判断して、測定を中止し、再び、接触確立検
出動作、即ち、接触点検出動作を行い、被測定対象に印
加されている電圧波形が異常であるか、即ち、被測定対
象の異常であるのか、或いは、接触が維持されていない
のかを判定する。
Then, the amplitude of the voltage waveform obtained at that time is stored and stored as a reference amplitude, and thereafter, the amplitude value of the measured waveform is stored during the measurement period, that is, with respect to the stored value. Then, if the preset margin is determined in consideration of the statistical variation of the measured values in advance, it is judged that there is a possibility of contact abnormality, the measurement is stopped, and the contact establishment detection operation, that is, contact The point detection operation is performed to determine whether the voltage waveform applied to the measurement target is abnormal, that is, whether the measurement target is abnormal or whether the contact is not maintained.

【0080】図8参照 図8は、接触維持確認法に関する第2の方法を示すフロ
ーチャートであり、まず、接触確立時に得られた低周波
信号の電圧波形の振幅値を参照振幅値として記憶保管し
たのち、タイマー(Timer)をスタートさせると同
時に被測定対象の電圧波形の測定を開始する。
FIG. 8 is a flow chart showing a second method relating to the contact maintenance confirmation method. First, the amplitude value of the voltage waveform of the low frequency signal obtained when the contact is established is stored and stored as the reference amplitude value. After that, the timer (Timer) is started and at the same time, the measurement of the voltage waveform of the measured object is started.

【0081】このタイマーが、予め設定した時間間隔よ
り小さい間は波形測定を継続し、予め設定した時間間隔
より大きくなった場合には、波形測定を中断し、透明電
極に低周波発振器より低周波の交流信号を印加し、この
時に計測された電圧波形の振幅値、即ち、計測振幅値が
保管してある振幅値、即ち、保管値に対して、予め計測
値の統計的バラツキを考慮して決定した設定マージンを
下回った場合に、接触異常であると判断して、測定を中
止し、接触検出要求フラグをONにして、図7で説明し
た接触点検出動作を改めて行う。
When this timer is smaller than a preset time interval, the waveform measurement is continued, and when it is larger than the preset time interval, the waveform measurement is interrupted and the transparent electrode is set to a lower frequency than the low frequency oscillator. , The amplitude value of the voltage waveform measured at this time, that is, the amplitude value in which the measured amplitude value is stored, that is, the stored value, in consideration of the statistical variation of the measured value in advance. When the set margin is less than the determined setting margin, it is determined that the contact is abnormal, the measurement is stopped, the contact detection request flag is turned on, and the contact point detection operation described in FIG. 7 is performed again.

【0082】また、振幅値が保管値に対して予め設定し
た設定マージンを上回った場合には、接触が維持されて
いると判断して、タイマーをリセットし、再び、電圧波
形の測定を開始する。
When the amplitude value exceeds the preset margin with respect to the stored value, it is determined that the contact is maintained, the timer is reset, and the voltage waveform measurement is started again. .

【0083】この様な監視方法は、2つ併用しても良い
ものであり、また、接触異常の可能性があると判定され
た場合には、接触点検出動作の代わりに、探針にかける
荷重を増加させることによって電気的接触を回復させて
も良い。
Two of these monitoring methods may be used in combination, and when it is determined that there is a possibility of contact abnormality, a probe is applied instead of the contact point detection operation. The electrical contact may be restored by increasing the load.

【0084】この様に、本発明の第4の実施の形態にお
いては、探針と被測定対象との電気的接触を再現性良
く、且つ、安定性高く確保することができ、さらに、電
気的接触維持の監視も簡便に行うことができ、信頼性の
高い電圧波形測定を行うことができる。
As described above, in the fourth embodiment of the present invention, electrical contact between the probe and the object to be measured can be ensured with high reproducibility and high stability, and further, electrical contact can be ensured. The contact maintenance can be easily monitored, and highly reliable voltage waveform measurement can be performed.

【0085】次に、図9乃至図12を参照して、探針と
被測定対象との電気的接触を電気的に確認し、且つ、電
気的接触維持の監視を電気的に行う本発明の第5の実施
の形態を説明する。
Next, referring to FIGS. 9 to 12, the electrical contact between the probe and the object to be measured is electrically confirmed, and the maintenance of the electrical contact is electrically monitored. A fifth embodiment will be described.

【0086】即ち、電気光学効果を用いた上記の第4の
実施の形態は、高インピーダンス、高帯域という特長を
有するものの、電気的測定法に比べて測定時間が長くな
るという欠点があり、電圧波形測定中に頻繁に接触確認
を行うと装置のスループットを低下させることになるの
で、この第5の実施の形態はより高速な電気的な測定方
法を提案するものである。
That is, although the fourth embodiment using the electro-optical effect has the characteristics of high impedance and high band, it has a drawback that the measurement time is longer than that of the electrical measurement method, and the voltage Frequent contact confirmation during waveform measurement lowers the throughput of the apparatus, so this fifth embodiment proposes a faster electrical measurement method.

【0087】図9参照 図9は、本発明の第5の実施の形態の概略的構成を示す
図であり、配線層17に印加されている被測定信号の電
圧波形の測定方法自体は、上記第4の実施の形態と同様
であり、電気光学結晶4からなる電圧トランスデューサ
に探針7を介して印加された配線層17の電圧をレーザ
光24を照射することによって光学的に測定するもので
ある。
FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration of the fifth embodiment of the present invention, and the measuring method itself of the voltage waveform of the signal under measurement applied to the wiring layer 17 is as described above. Similar to the fourth embodiment, the voltage of the wiring layer 17 applied via the probe 7 to the voltage transducer made of the electro-optic crystal 4 is optically measured by irradiating the laser light 24. is there.

【0088】また、探針7の接触確立検知及び電圧波形
測定中の接触維持監視のための手段は、高周波リレーか
らなるリレー25、リレー25及び方向性結合器27を
介して電気光学結晶4に急峻な、例えば、立ち上がり時
間100ps程度のパルス電圧を印加するパルス発生器
28、及び、探針7と配線層17との接触部のインピー
ダンス不整合によって発生する反射電圧パルスを検出す
る電圧計測器29から構成され、また、通常の電圧波形
測定中にはリレー25を介して参照電圧源26から透明
電極5に参照電圧が印加されるように構成されている。
Further, the means for detecting the contact establishment of the probe 7 and the contact maintenance monitoring during the voltage waveform measurement are connected to the electro-optic crystal 4 via the relay 25 composed of a high frequency relay, the relay 25 and the directional coupler 27. For example, a pulse generator 28 that applies a steep pulse voltage with a rise time of about 100 ps, and a voltage measuring device 29 that detects a reflected voltage pulse generated due to impedance mismatch at the contact portion between the probe 7 and the wiring layer 17. Further, the reference voltage source 26 applies a reference voltage to the transparent electrode 5 via the relay 25 during the normal voltage waveform measurement.

【0089】図10参照 図10は、第5の実施例における接触確立検知及び接触
維持監視のフローチャートを示すもので、まず、探針7
を配線層17に接触させたのち、リレー25を方向性結
合器24側に切り替えて、パルス発生器27よりパルス
電圧を透明電極5に印加し、インピーダンス不整合によ
って発生する反射電圧パルスをリレー25及び方向性結
合器27を介して電圧計測器29で測定することにな
る。
FIG. 10 shows a flow chart of contact establishment detection and contact maintenance monitoring in the fifth embodiment. First, the probe 7 is used.
After contacting the wiring layer 17 with the wiring layer 17, the relay 25 is switched to the directional coupler 24 side, a pulse voltage is applied from the pulse generator 27 to the transparent electrode 5, and the reflected voltage pulse generated by the impedance mismatch is transmitted to the relay 25. Also, the voltage is measured by the voltage measuring device 29 via the directional coupler 27.

【0090】そして、測定した反射電圧パルスの波形変
化、反射電圧パルスの到着時間の変化、或いは、反射電
圧パルスの波形を予め指定した時間において、予め指定
した電圧値と比較することによって接触状態の変化、即
ち、接触確立を検知する。
Then, a change in the waveform of the measured reflected voltage pulse, a change in the arrival time of the reflected voltage pulse, or a waveform of the reflected voltage pulse is compared with a predetermined voltage value at a predetermined time to determine the contact state. A change, that is, a contact establishment is detected.

【0091】ここで、図11を参照して、具体的な接触
検知方法を説明する。 図11(a)参照 図11(a)は、探針7と被測定対象である配線層17
との間の電気的接触の確認、即ち、電気的接触点の検出
法を説明する図であり、電圧トランスデューサ、即ち、
電気光学結晶4は高抵抗、低容量のディスクリート素子
と見做せるので、非接触状態にある探針7と配線層17
との間のインピーダンスを、容量Cg としてではなく、
10MΩ〜1GΩ程度の抵抗Rと見做し、接触状態の場
合には1Ω程度の抵抗と見做す。
Here, a specific contact detection method will be described with reference to FIG. See FIG. 11A. FIG. 11A shows the probe 7 and the wiring layer 17 to be measured.
It is a diagram for explaining the method of detecting the electrical contact, that is, the method of detecting the electrical contact point,
Since the electro-optic crystal 4 can be regarded as a discrete element having a high resistance and a low capacitance, the probe 7 and the wiring layer 17 in the non-contact state.
The impedance between, rather than as a capacitance C g,
It is regarded as a resistance R of about 10 MΩ to 1 GΩ, and in the case of a contact state, it is regarded as a resistance of about 1 Ω.

【0092】図11(b)参照 図11(b)は、この様な状態において透明電極5に方
向性結合器27及びリレー25を介してパルス発生器2
8よりパスル電圧を印加した場合に、電圧計測器29に
よって測定される反射電圧パルスの波形をシミュレーシ
ョンした場合の結果を示すものであり、抵抗Rが10M
Ωと大きい場合には、反射電圧パルスの立ち上がりがだ
れ、抵抗が1Ωの場合には立ち上がりが急峻になる。
See FIG. 11B. In FIG. 11B, in this state, the pulse generator 2 is connected to the transparent electrode 5 via the directional coupler 27 and the relay 25.
8 shows the result of simulating the waveform of the reflected voltage pulse measured by the voltage measuring device 29 when the pulse voltage is applied from 8 and the resistance R is 10M.
When it is as large as Ω, the rising edge of the reflected voltage pulse is dull, and when the resistance is 1 Ω, the rising edge is steep.

【0093】したがって、適切なタイミングで電圧波形
測定を行い、図において破線で示す予め設定したしきい
値と比較することによって、接触抵抗の値が被測定対象
の電圧波形の測定に適しているか否かを判定する。
Therefore, by measuring the voltage waveform at an appropriate timing and comparing it with a preset threshold value shown by a broken line in the figure, it is determined whether the value of the contact resistance is suitable for measuring the voltage waveform of the object to be measured. To determine.

【0094】なお、上述の様に、その他の判定法として
は、反射電圧パルスの波形変化、即ち、立ち上がりの急
峻度の変化を利用して判定しても良いし、或いは、反射
電圧パルスの到着時間の変化によって接触確立を判定し
ても良い。
As described above, as another determination method, the determination may be performed by utilizing the change in the waveform of the reflected voltage pulse, that is, the change in the steepness of the rising edge, or the arrival of the reflected voltage pulse. The establishment of contact may be determined by the change of time.

【0095】再び、図10参照 この様に接触確立を検知したのち、取得した反射電圧パ
ルスの電圧波形を記憶・格納し、リレー25を参照電圧
源26側に切替え、レーザ光24を照射することによっ
て光学的に配線層17に印加されている被測定信号の測
定を開始し、電圧波形を測定すると共に、測定した波形
データを格納しておく。
Referring again to FIG. 10, after detecting the establishment of contact as described above, the acquired voltage waveform of the reflected voltage pulse is stored / stored, the relay 25 is switched to the reference voltage source 26 side, and the laser beam 24 is irradiated. Then, the measurement of the signal under measurement optically applied to the wiring layer 17 is started, the voltage waveform is measured, and the measured waveform data is stored.

【0096】そして、電圧波形の加算平均測定中等に、
波形測定条件が変化しない場合には、直前に取得・格納
した波形データと新たに取得した波形データとを比較
し、両方の波形データが一致している場合には良好な接
触が維持されていると判断し、電圧波形測定を継続す
る。なお、その場合には、格納してある波形データを最
新の波形データと入れ換えておく。
Then, during the averaging measurement of the voltage waveform,
If the waveform measurement conditions do not change, compare the waveform data acquired / stored immediately before with the newly acquired waveform data, and if both waveform data match, good contact is maintained. Then, the voltage waveform measurement is continued. In that case, the stored waveform data is replaced with the latest waveform data.

【0097】一方、両方の波形データが一致しない場合
には、良好な接触が維持されていないか、或いは、測定
の最中に被測定対象が破損した可能性もあるので、測定
を中断し、改めて接触確立を検知する必要があり、ま
た、波形測定条件が変化した場合にも同じく改めて接触
確立を検知する必要がある。
On the other hand, if the two waveform data do not match, good contact may not have been maintained, or the object to be measured may have been damaged during the measurement. It is necessary to detect contact establishment again, and it is also necessary to detect contact establishment again when the waveform measurement conditions change.

【0098】この様に、改めて接触確立を検知する場合
には、リレー25を方向性結合器27側に切替え、パル
ス発生器28から再びパルス電圧を印加し、その反射電
圧パルスを電圧計測器29で反射波形データとして取得
する。
In this way, when the contact establishment is detected again, the relay 25 is switched to the directional coupler 27 side, the pulse voltage is applied again from the pulse generator 28, and the reflected voltage pulse is measured by the voltage measuring device 29. Is acquired as reflected waveform data.

【0099】この取得した反射波形データを最初の接触
確立検知工程において取得・格納した反射波形データと
比較し、両反射波形データが一致した場合には、接触が
維持されていると判断して、再び、リレー25を参照電
圧源26側に切り替えて測定を再開する。
The acquired reflection waveform data is compared with the reflection waveform data acquired / stored in the first contact establishment detecting step, and when both reflection waveform data match, it is judged that the contact is maintained, Again, the relay 25 is switched to the reference voltage source 26 side to restart the measurement.

【0100】一方、両方の反射波形データが一致しない
場合には、接触異常であると判定して、電圧波形測定を
中止し、改めて探針接触動作から始める。
On the other hand, when the two reflected waveform data do not match, it is determined that the contact is abnormal, the voltage waveform measurement is stopped, and the probe contact operation is started again.

【0101】次に、図12を参照して、電圧波形測定中
における波形データの具体的比較方法を説明する。 図12(a)参照 図12(a)は取得された被測定対象の電圧波形の変化
を示すものであり、この反射波形自体をそのまま比較す
ることによって接触維持を監視することができる。
Next, with reference to FIG. 12, a concrete comparison method of waveform data during voltage waveform measurement will be described. See FIG. 12 (a). FIG. 12 (a) shows changes in the acquired voltage waveform of the measured object, and the contact maintenance can be monitored by directly comparing the reflected waveform itself.

【0102】図12(b)乃至(c)参照 また、図12(b)は取得された電圧波形の電圧ヒスト
グラムを示すものであり、また、図12(c)は取得さ
れた電圧波形の分散値を示すものであり、この様な電圧
波形の電圧ヒストグラム、或いは、電圧波形の分散値を
用いても接触維持を監視することができ、電圧波形の分
散値を用いる方法が最も簡便である。
12B to 12C, FIG. 12B shows a voltage histogram of the acquired voltage waveform, and FIG. 12C shows the dispersion of the acquired voltage waveform. The contact maintenance can be monitored by using the voltage histogram of such a voltage waveform or the dispersion value of the voltage waveform, and the method using the dispersion value of the voltage waveform is the simplest.

【0103】図12(d)参照 図12(d)は取得された電圧波形と直前に取得した電
圧波形との差分演算を行って得た差分波形、その平均
値、及び、積分値を示すもので、この様な差分波形の振
幅値、平均値、或いは、積分値を用いることによっても
接触維持を監視することができ、その中で、積分値を用
いる方法は、積分器を用いれば良いので簡便である。
See FIG. 12 (d). FIG. 12 (d) shows a difference waveform obtained by performing a difference calculation between the obtained voltage waveform and the voltage waveform obtained immediately before, its average value, and the integrated value. The contact maintenance can be monitored by using the amplitude value, the average value, or the integral value of such a difference waveform. Among them, the method of using the integral value may use an integrator. It's simple.

【0104】なお、この第5の実施の形態の説明におい
ては、被測定対象の電圧波形を光学的に測定する電圧ト
ランスデューサとしてZnTe等の電気光学結晶を用い
ているが、光伝導素子等の光伝導性を有する半導体光ス
イッチを用いても良く、この場合には、半導体光スイッ
チにレーザ光を照射した場合に伝導性の増加により発生
する信号を電気的に検出することによって測定すること
も可能である。
In the description of the fifth embodiment, the electro-optic crystal such as ZnTe is used as the voltage transducer for optically measuring the voltage waveform of the object to be measured. A semiconductor optical switch having conductivity may be used, and in this case, it is also possible to measure by electrically detecting a signal generated by the increase in conductivity when the semiconductor optical switch is irradiated with laser light. Is.

【0105】この本発明の第5の実施の形態において
は、電気的手段によって接触確立検知及び接触維持確認
を行っているので、光学的手段を用いる第4の実施の形
態に比べて所要時間を短くすることができ、電圧波形測
定装置のスループットを向上することができる。
In the fifth embodiment of the present invention, since the contact establishment detection and the contact maintenance confirmation are performed by the electric means, the time required is longer than that in the fourth embodiment using the optical means. It can be shortened and the throughput of the voltage waveform measuring device can be improved.

【0106】但し、電気的手段を用いる場合には、通常
の光学的測定手段の他に、高周波リレー、方向性結合
器、パルス発生器、或いは、電圧計測器等の電気的測定
手段が必要になり、第4の実施の形態に比べて装置構成
が複雑化するという問題はある。
However, when using electrical means, in addition to the usual optical measuring means, electrical measuring means such as a high frequency relay, a directional coupler, a pulse generator, or a voltage measuring device is required. Therefore, there is a problem that the device configuration becomes complicated as compared with the fourth embodiment.

【0107】なお、上記の各実施の形態の説明において
は、電気光学結晶として光伝導性を有するZnTeを用
いているが、ZnTeに限られるものではなく、他にB
SO(Bi12SiO20)或いはBGO(Bi12Ge
20)等の電気光学結晶を用いても良いものである。
In the description of each of the above embodiments, ZnTe having photoconductivity is used as the electro-optic crystal, but it is not limited to ZnTe.
SO (Bi 12 SiO 20 ) or BGO (Bi 12 Ge)
It is also possible to use an electro-optic crystal such as O 20 ).

【0108】[0108]

【発明の効果】本発明によれば、電気光学効果を利用し
て電圧波形を測定する際に、校正用パッドを用いること
なく電圧原点を決定できるので、電圧波形の絶対レベル
測定が可能になり、また、探針と被測定対象との電気的
接触確立及び測定中の接触維持監視を自動的に行うこと
ができるので、半導体大規模集積回路装置の内部配線に
印加される電圧波形の測定を高速に、且つ、正確に行う
ことができる。
According to the present invention, when the voltage waveform is measured by utilizing the electro-optic effect, the voltage origin can be determined without using the calibration pad, so that the absolute level of the voltage waveform can be measured. Moreover, since it is possible to automatically establish the electrical contact between the probe and the object to be measured and monitor the contact maintenance during the measurement, it is possible to measure the voltage waveform applied to the internal wiring of the semiconductor large scale integrated circuit device. It can be performed at high speed and accurately.

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

【図1】本発明の原理的構成の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a principle configuration of the present invention.

【図2】本発明の実施に用いる電圧波形測定装置の説明
図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a voltage waveform measuring device used for implementing the present invention.

【図3】本発明の第1及び第2の実施の形態の説明図で
ある。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the first and second embodiments of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施の形態における測定結果の
説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of measurement results according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施の形態の説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram of a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第4の実施の形態の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第4の実施の形態における接触検出工
程の説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram of a contact detection step according to the fourth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第4の実施の形態における接触維持確
認工程の説明図である。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a contact maintenance confirmation step according to the fourth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第5の実施の形態の概略的構成の説明
図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a schematic configuration of a fifth embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第5の実施の形態における接触確認
工程の説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram of a contact confirmation step according to the fifth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第5の実施の形態における接触確認
方法の説明図である。
FIG. 11 is an explanatory diagram of a contact confirmation method according to the fifth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第5の実施の形態における電圧波形
比較方法の説明図である。
FIG. 12 is an explanatory diagram of a voltage waveform comparison method according to the fifth embodiment of the present invention.

【図13】従来の電圧波形測定装置の説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram of a conventional voltage waveform measuring device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 レーザ光源 2 位相板 3 ビームスプリッター 4 電気光学結晶 5 透明電極 6 反射電極 7 探針 8 スイッチ 9 接地線 10 低周波発振器 11 偏光ビームスプリッター 12 ミラー 13 光検出器 14 光検出器 15 差動増幅器 16 基板 17 配線層 18 被測定信号 19 光 20 高周波信号源 21 印加電位 22 探針−配線層間容量 23 探針接触抵抗 24 レーザ光 25 リレー 26 参照電圧源 27 方向性結合器 28 パルス発生器 29 電圧計測器 1 Laser Light Source 2 Phase Plate 3 Beam Splitter 4 Electro-Optical Crystal 5 Transparent Electrode 6 Reflective Electrode 7 Probe 8 Switch 9 Ground Wire 10 Low Frequency Oscillator 11 Polarized Beam Splitter 12 Mirror 13 Photodetector 14 Photodetector 15 Differential Amplifier 16 Substrate 17 Wiring layer 18 Signal to be measured 19 Light 20 High frequency signal source 21 Applied potential 22 Probe-wiring layer capacitance 23 Probe contact resistance 24 Laser light 25 Relay 26 Reference voltage source 27 Directional coupler 28 Pulse generator 29 Voltage measurement vessel

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/66 G01R 31/28 R (72)発明者 浜 壮一 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内 (72)発明者 尾崎 一幸 神奈川県川崎市中原区上小田中4丁目1番 1号 富士通株式会社内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Reference number within the agency FI Technical indication location H01L 21/66 G01R 31/28 R (72) Inventor Soichi Hama 4 Ueodachu, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Chome 1-1 1-1 Fujitsu Limited (72) Inventor Kazuyuki Ozaki 4-1-1 Kamiodachu Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Fujitsu 1-1

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被測定対象に印加された電圧を光学的に
測定する接触型の電圧波形測定方法において、探針を電
圧トランスデューサの一方の面に取り付けると共に、前
記探針を電気的に浮かした状態で、前記電圧トランスデ
ューサの電気伝導性により前記電圧トランスデューサ両
端の電圧差を解消して、電圧原点の決定を行うことを特
徴とする電圧波形測定方法。
1. A contact-type voltage waveform measuring method for optically measuring a voltage applied to an object to be measured, wherein the probe is attached to one surface of a voltage transducer and the probe is electrically floated. In this state, the voltage waveform measurement method is characterized in that the voltage origin is determined by eliminating the voltage difference across the voltage transducer due to the electrical conductivity of the voltage transducer.
【請求項2】 上記電圧トランスデューサとして光伝導
性を有する電気光学結晶を用い、前記電気光学結晶に光
を照射することによって前記電気光学結晶の電気伝導性
を高めることを特徴とする請求項1記載の電圧波形測定
方法。
2. The electro-optic crystal having photoconductivity is used as the voltage transducer, and the electro-conductivity of the electro-optic crystal is enhanced by irradiating the electro-optic crystal with light. Voltage waveform measurement method.
【請求項3】 上記電圧トランスデューサとして電気光
学結晶を用い、前記電気光学結晶の探針を取り付けた面
と反対の面に周期的電気信号を印加し、1周期の平均に
よって電圧原点を決定することを特徴とする請求項1記
載の電圧波形測定方法。
3. An electro-optic crystal is used as the voltage transducer, a periodic electric signal is applied to the surface of the electro-optic crystal opposite to the surface on which the probe is attached, and the voltage origin is determined by averaging one cycle. The voltage waveform measuring method according to claim 1, wherein
【請求項4】 電気光学結晶の有するポッケルス効果を
利用した光サンプリング方式による電圧波形測定方法に
おいて、探針を前記電気光学結晶の一方の面に取り付け
ると共に、前記電気光学結晶の他方の面に参照電圧を印
加するための参照電極を設け、前記参照電極に交流電圧
を印加した状態で、前記印加した交流電圧に同期して光
サンプリング法による電圧計測を行いながら、被測定対
象に前記探針を接近させ、検出した波形振幅の変化を監
視し、振幅変化が安定した点をもって、電気的接触点と
することを特徴とする電圧波形測定方法。
4. A voltage waveform measuring method using an optical sampling method utilizing the Pockels effect of an electro-optical crystal, wherein a probe is attached to one surface of the electro-optical crystal and the other surface of the electro-optical crystal is referred to. A reference electrode for applying a voltage is provided, and in the state where an AC voltage is applied to the reference electrode, while performing voltage measurement by an optical sampling method in synchronization with the applied AC voltage, the probe is attached to the object to be measured. A method for measuring a voltage waveform, which is characterized in that a change in the detected waveform amplitude is approached, and a point where the amplitude change is stable is set as an electrical contact point.
【請求項5】 上記電気的接触点の検出後に、予め決定
した所定量だけさらに上記探針を被測定対象に押しつ
け、電気的接触を安定化することを特徴とする請求項4
記載の電圧波形測定方法。
5. The electric contact is stabilized by further pressing the probe against the object to be measured by a predetermined amount determined after the detection of the electric contact point.
The described voltage waveform measurement method.
【請求項6】 上記被測定対象に印加されている信号周
波数が上記参照電極に印加した交流電圧の信号周波数と
合致する場合、検出した信号のノイズレベルが加算平均
処理により低下しないことから周波数合致の発生を検出
し、前記参照電極に印加する交流電圧の信号周波数を変
更することを特徴とする請求項4または5に記載の電圧
波形測定方法。
6. When the signal frequency applied to the object to be measured matches the signal frequency of the AC voltage applied to the reference electrode, the noise level of the detected signal does not decrease due to the averaging process, so the frequency matching is achieved. 6. The voltage waveform measuring method according to claim 4 or 5, wherein the occurrence of the occurrence is detected and the signal frequency of the AC voltage applied to the reference electrode is changed.
【請求項7】 上記被測定対象の電圧波形測定中に、所
定の周期で上記参照電極に印加した交流電圧の波形測定
を行い、測定された振幅値が上記電気的接触点の確認時
に得られた振幅値を所定の誤差範囲を越えて下回った場
合に、前記被測定対象の電圧波形測定を中断することを
特徴とする請求項4乃至6のいずれか1項に記載の電圧
波形測定方法。
7. The voltage waveform of the alternating voltage applied to the reference electrode is measured at a predetermined cycle during the voltage waveform measurement of the object to be measured, and the measured amplitude value is obtained at the time of confirming the electrical contact point. 7. The voltage waveform measuring method according to claim 4, wherein the voltage waveform measurement of the object to be measured is interrupted when the amplitude value falls below a predetermined error range.
【請求項8】 上記電気的接触点の確認後直ちに、上記
被測定対象に印加された電圧波形に同期して光サンプリ
ングを行い、検出した電圧波形の振幅値を保持し、前記
被測定対象の電圧波形測定中に、測定された電圧波形の
振幅値が前記保持している振幅値を所定の誤差範囲を越
えて下回った場合に、前記被測定対象の電圧波形測定を
中断することを特徴とする請求項4乃至6のいずれか1
項に記載の電圧波形測定方法。
8. Immediately after confirming the electrical contact point, optical sampling is performed in synchronism with the voltage waveform applied to the measured object, and the amplitude value of the detected voltage waveform is held to obtain the measured value of the measured object. During measurement of the voltage waveform, when the amplitude value of the measured voltage waveform falls below the held amplitude value by more than a predetermined error range, the voltage waveform measurement of the measurement target is interrupted. 7. Any one of claims 4 to 6
The voltage waveform measuring method described in the item.
【請求項9】 上記被測定対象の電圧波形測定を中断し
た後、改めて上記参照電極に交流電圧を印加して電気的
接触点の確認を行うことを特徴とする請求項7または8
に記載の電圧波形測定方法。
9. The method according to claim 7, wherein after the voltage waveform measurement of the object to be measured is interrupted, an AC voltage is applied to the reference electrode again to confirm the electrical contact point.
The voltage waveform measuring method described in.
【請求項10】 上記被測定対象の電圧波形測定を中断
した後、上記探針にかける荷重をさらに増加させること
を特徴とする請求項7または8に記載の電圧波形測定方
法。
10. The voltage waveform measuring method according to claim 7, wherein the load applied to the probe is further increased after the measurement of the voltage waveform of the object to be measured is interrupted.
【請求項11】 被測定対象に印加された電圧を光学的
に測定する接触型の電圧波形測定方法において、探針を
電圧トランスデューサの一方の面に取り付けると共に、
前記電圧トランスデューサの一端よりパルス電圧を印加
し、前記探針と被測定対象との接触部分におけるインピ
ーダンス不整合によって発生する反射電圧パルスの波形
変化によって電気的接触状態の変化を検知することを特
徴とする電圧波形測定方法。
11. A contact-type voltage waveform measuring method for optically measuring a voltage applied to an object to be measured, the probe being attached to one surface of a voltage transducer,
A pulse voltage is applied from one end of the voltage transducer, and a change in an electrical contact state is detected by a change in a waveform of a reflected voltage pulse generated by impedance mismatch in a contact portion between the probe and the object to be measured. Voltage waveform measurement method.
【請求項12】 上記被測定対象の電圧波形の加算平均
測定中に、測定した電圧波形の分散値を、それ以前に測
定した電圧波形の分散値と比較することにより、電気的
接触状態の変化を検知することを特徴とする請求項11
記載の電圧波形測定方法。
12. A change in an electrical contact state by comparing a variance value of a measured voltage waveform with a variance value of a previously measured voltage waveform during the arithmetic mean measurement of the voltage waveform of the measured object. Is detected.
The described voltage waveform measurement method.
【請求項13】 上記被測定対象の電圧波形の加算平均
測定中に、測定した電圧波形の電圧ヒストグラムを、そ
れ以前に測定した電圧波形の電圧ヒストグラムと比較す
ることにより、電気的接触状態の変化を検知することを
特徴とする請求項11記載の電圧波形測定方法。
13. A change in an electrical contact state by comparing a voltage histogram of a measured voltage waveform with a voltage histogram of a previously measured voltage waveform during the arithmetic mean measurement of the voltage waveform of the measured object. 12. The voltage waveform measuring method according to claim 11, wherein the voltage waveform is detected.
【請求項14】 上記被測定対象の電圧波形の加算平均
測定中に、測定した電圧波形を、それ以前に測定した電
圧波形と比較することにより、電気的接触状態の変化を
検知することを特徴とする請求項11記載の電圧波形測
定方法。
14. A change in electrical contact state is detected by comparing a measured voltage waveform with a previously measured voltage waveform during the averaging measurement of the voltage waveform of the object to be measured. The voltage waveform measuring method according to claim 11.
【請求項15】 上記被測定対象の電圧波形の加算平均
測定中に、測定した電圧波形とそれ以前に測定した電圧
波形の差分演算を行い、差分信号波形の平均値によっ
て、電気的接触状態の変化を検知することを特徴とする
請求項14記載の電圧波形測定方法。
15. The differential calculation between the measured voltage waveform and the voltage waveform measured before is performed during the averaging of the voltage waveform of the measured object, and the average value of the differential signal waveform is used to determine the electrical contact state. The method for measuring voltage waveform according to claim 14, wherein a change is detected.
【請求項16】 上記被測定対象の電圧波形の加算平均
測定中に、測定した電圧波形とそれ以前に測定した電圧
波形の差分演算を行い、差分信号波形の振幅値によっ
て、電気的接触状態の変化を検知することを特徴とする
請求項11記載の電圧波形測定方法。
16. A difference calculation between a measured voltage waveform and a voltage waveform measured before that is performed during the averaging of the voltage waveform of the object to be measured, and the electrical contact state is determined by the amplitude value of the difference signal waveform. The voltage waveform measuring method according to claim 11, wherein a change is detected.
【請求項17】 上記電圧トランスデューサとして、ポ
ッケルス効果を有する電気光学結晶を用いたことを特徴
とする請求項11乃至16のいずれか1項に記載の電圧
波形測定方法。
17. The voltage waveform measuring method according to claim 11, wherein an electro-optic crystal having a Pockels effect is used as the voltage transducer.
【請求項18】 上記電圧トランスデューサとして、半
導体光スイッチを用いたことを特徴とする請求項11乃
至16のいずれか1項に記載の電圧波形測定方法。
18. The voltage waveform measuring method according to claim 11, wherein a semiconductor optical switch is used as the voltage transducer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017091990A (en) * 2015-11-17 2017-05-25 セイコーインスツル株式会社 Battery charger inspection device and battery charger inspection method
JP2020086526A (en) * 2018-11-15 2020-06-04 株式会社メガチップス Information processor, program, and method for determining authenticity of determination target device

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