JP2916871B2 - Characteristic measurement system - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ＤＵＴ（被測定デバイ
ス）の電気的特性等を測定する光測定システムに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical measurement system for measuring the electrical characteristics of a DUT (device under test).

【０００２】[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。2. Description of the Related Art In a light measurement system for measuring the characteristics of a DUT, a material is used which affects the light characteristics such as light irradiation, incidence or transmission characteristics of the material. In such a material, since the refractive index of light changes in accordance with the change in the characteristics of the material, the characteristics of light passing through the material also change. The change in the refractive index changes the phase of light passing through the material or light reflected on the surface of the material. This change in phase can be measured by detecting a change in the polarization state of the light.

【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。[0003] One example of such an optical measurement system is an electro-optical measurement system. In an electro-optical measurement system, such an optical material is arranged close to a device to be measured. For example, a gallium arsenide device to be measured has electro-optical properties and functions as an electro-optical material. An electric field (physical quantity representing electrical properties) based on the electrical effect of the device under test changes the optical properties of the electro-optic material. The electro-optic material is irradiated with a measuring beam, and the optical properties of the resulting beam are affected by the electro-optic material. The change in the optical characteristics of the light beam is detected and converted into an electric signal representing a change in the electric field inside or near the electro-optic material. This electrical signal also represents a change in the electrical characteristics of the device under test.

【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。[0004] In the electro-optical measurement system, it is necessary to precisely control the position of the electro-optical material with respect to the device to be measured. In addition, the position and arrangement of the optical components with respect to the measurement light beam must be precisely controlled. Most work in electro-optical measurement systems has been to solve these problems, i.e. the problem of keeping the position of the device under test and the optics fixed relative to the measuring beam for a considerable time.

【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。On an engineering or manufacturing floor,
From an economic point of view, there is often a demand to test the properties of a very large number of devices under test at once. In such a site, the existing electrical contact test system moves the device under test between test stations at high speed. The test station has a probe arm used for two purposes. One purpose is to apply a test electrical signal to the device under test, and another purpose is to move the probe to contact a portion of the device under test, and to determine the electrical characteristics (such as voltage or current). ) Is to measure.

【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。There is a need for convenient use of electro-optic measurement systems in engineering or manufacturing sites. Electro-optical measurement systems have various important advantages over electrical contact-type systems. When the probe is brought into electrical contact with the device under test, the electrical characteristics to be measured change. This is a hindrance when measuring minute voltages, currents and high frequency signals with an electrical contact type measurement system. In an electro-optical measurement system, such a problem does not occur because there is no electrical contact with the device under test. The electro-optical measurement system has a wide band characteristic and measures electrical characteristics such as a high-speed signal generated on the order of femtoseconds (10 −15 s) and a high-frequency signal on the order of terahertz (10 -12 Hz). You can do it.

【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。現場では、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。[0007] Electro-optical measurement systems developed during the research process have provided various problems for application in engineering and manufacturing sites. In the field, electro-optical systems
The electro-optic material must often be moved three-dimensionally on the order of one centimeter (cm) relative to the device under test. In operation, a typical separation between the electro-optic material and the device under test is on the order of 1 to 5 micrometers (μm). Because the probe must be moved on the order of centimeters, and the distance between the probe and the electro-optical material must be maintained at a few micrometers during operation, the user must understand what the device under test and the electro-optical measurement system are. Times and tend to damage the electro-optic material.

【０００８】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。[0008] In an engineering or manufacturing environment, more requirements are imposed to move the electro-optic material layer relative to the device under test. In an engineering environment, it is common to have to test a variety of different types of devices under test. In a shop floor environment, one type of product may need to be tested in large quantities, while many more different types of products may need to be tested. In such various environments, the electro-optic material layer must be easily and quickly movable with respect to a test stage for fixing the device under test. The electro-optical measurement system developed during the research process did not have such a demand, nor did it have the ability to move so quickly. This is because the position control is usually a manual or mechanical mechanism, and if the mutual positional relationship is moved, the alignment between the optical components is easily broken. Realigning the alignment between the optics was a time consuming task, even for optical technicians, and a difficult task for ordinary people. The person who operates the electro-optic measurement system at the engineering or manufacturing site is usually not an optical engineer. Thus, the electro-optic measurement system should be designed such that performing the necessary probe movements on the engineering or manufacturing floor does not require realignment of the optical system.

【０００９】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。In addition, the electro-optic material layer must be small and easily moveable in the vicinity of the relatively complex device under test, either at the engineer's or manufacturing site. For example, the movement of the probe between the lead wires of the integrated circuit or the hybrid circuit or around the pattern becomes a problem. Most electro-optic measurement systems developed for research use microscope objectives, which are too large for the device under test and difficult to handle, so that the probe tip can be inserted into the desired location. Have difficulty. Similar electro-optical measurement systems developed for research purposes have limited ability to easily perform precise position control, and as required on the engineering or manufacturing floor,
There is also a limitation on the operation of frequently and significantly moving the position.

【００１０】電気光学測定システムを更に広く応用する
際の別の問題は、測定光線を発生するレーザーの出力パ
ワーの変動及び被測定デバイスの特性等の情報を含む光
線の強度の変動が測定結果に及ぼす影響を調整するのが
現実に困難だということである。電気光学測定システム
で測定すべき電圧は、数ボルトからミリボルトのオーダ
ーであり、測定光線に対して電気光学材料により与えら
れる偏光変調も極めて小さく、例えば、１０の３乗〜６
乗分の１のオーダーである。このため、測定光線を発生
するレーザーの強度の変動に起因するノイズから変調信
号を抽出するためのロックイン同期検波技法が広く使わ
れるようになってきた。このロックイン同期検波技法で
は、測定対象の電気的特性を有する被測定デバイスに供
給する刺激信号をロックイン周波数で変調しなければな
らない。この条件を満たすのは面倒であるばかりでな
く、エンジニアリング又は製造現場において電気光学測
定システムの基本的試験を行う多くのデジタル回路にと
って、不可能なこともある。Another problem in applying the electro-optic measurement system more widely is that fluctuations in the output power of the laser that generates the measurement light beam and fluctuations in the light intensity that include information such as the characteristics of the device under test cause a change in the measurement result. The effect is actually difficult to adjust. The voltage to be measured by the electro-optical measurement system is on the order of a few volts to millivolts, and the polarization modulation imparted by the electro-optical material to the measuring light beam is very small, for example, 10 3 to 6
It is an order of the power of one. For this reason, a lock-in synchronous detection technique for extracting a modulation signal from noise caused by a fluctuation in the intensity of a laser that generates a measurement light beam has been widely used. In this lock-in synchronous detection technique, a stimulus signal to be supplied to a device under test having electrical characteristics to be measured must be modulated at a lock-in frequency. Meeting this requirement is not only tedious, but may not be possible for many digital circuits that perform basic testing of electro-optic measurement systems at the engineering or manufacturing floor.

【００１１】このロックイン技法を使用することから発
生する別の問題は、被測定デバイスの電気的応答波形を
測定走査することの困難性である。測定光線の発生源と
して頻繁に使用されるレーザー光源の基本周波数は、被
測定デバイスの動作周波数（すなわち、試験に適した周
波数）とは関係がないのが普通である。固定周波数のス
トローブ発生器を有する従来の同期サンプリング・シス
テムでは、被測定デバイスの周波数はサンプリング周波
数の整数倍でなければならない。このため、被測定デバ
イスへの刺激信号の周波数は、被測定デバイスの動作周
波数ではなく測定光線又はストローブ発振器の周波数に
設定しなければならない。更に、従来のシステムでは、
ユーザーが被測定デバイスの応答をサンプリングする際
の自由度を制限する。レーザー光源の基本周波数は、任
意の有効周波数範囲に亘って自由に走査することは出来
ないのが普通なので、従来の技法では、光学的遅延経路
を変化させたり、レーザー光源の周波数と刺激信号の周
波数とを僅かにずらしたりして、測定光線パルスの周波
数を光学的に走査していた。これらの従来の解決方法は
煩雑であり、被測定デバイスの特性をサンプリングする
際のユーザーの自由度を制限してしまう。Another problem arising from the use of this lock-in technique is the difficulty in measuring and scanning the electrical response waveform of the device under test. The fundamental frequency of a laser light source that is frequently used as a source of measurement light is usually independent of the operating frequency of the device under test (ie, a frequency suitable for testing). In a conventional synchronous sampling system having a fixed frequency strobe generator, the frequency of the device under test must be an integer multiple of the sampling frequency. Therefore, the frequency of the stimulus signal to the device under test must be set to the frequency of the measurement light beam or the strobe oscillator, not the operating frequency of the device under test. Furthermore, in conventional systems,
Limit the degree of freedom for the user to sample the response of the device under test. Since the fundamental frequency of the laser source cannot usually be freely scanned over any effective frequency range, conventional techniques vary the optical delay path or the frequency of the laser source and the stimulus signal. The frequency of the measurement light pulse was optically scanned by slightly shifting the frequency. These conventional solutions are complicated and limit the user's flexibility in sampling the characteristics of the device under test.

【００１２】これらの全ての作用により、電気光学測定
をどのように実行するかについて、測定光線を発生する
レーザー光源が「マスタ」となり、被測定デバイスが
「スレーブ」となる主従関係が生じる。このような役割
の変移が生じることにより、被測定デバイスが予定の動
作を予定の周波数で実行している時、被測定デバイスの
特性を試験しようとするユーザーの能力が制限されるこ
とになる。これは深刻な不都合であり、予定周波数以外
の他の周波数で被測定デバイスの電気的特性を測定する
と、予定周波数の動作で発生する問題を測定できず、被
測定デバイスが予定周波数で動作しているときには発生
することがないはずの他の問題となる特性を測定してし
まう結果となる。All of these actions result in a master-slave relationship in how the electro-optic measurement is performed, with the laser light source generating the measurement beam acting as the "master" and the device under test as the "slave". This shift in role limits the ability of the user to test the characteristics of the device under test when the device under test is performing a predetermined operation at a predetermined frequency. This is a serious inconvenience.If the electrical characteristics of the device under test are measured at a frequency other than the predetermined frequency, the problem that occurs at the operation of the predetermined frequency cannot be measured. This will result in the measurement of other problematic properties that should not occur when you are.

【００１３】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。As described above, conventional electro-optical measurement systems developed for research purposes do not have sufficient functions required.

【００１４】本発明の目的は、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の位置を広範囲に且つ頻
繁に変化させることが可能な特性測定システムを提供す
ることである。An object of the present invention is to provide a characteristic measuring system capable of changing the position of an electro-optic material layer at the tip of a probe in a wide range and frequently with respect to a device to be measured.

【００１５】本発明の他の目的は、従来のロックイン検
波技法を用いることなく、電気光学的効果を測定できる
特性測定システムを提供することである。Another object of the present invention is to provide a characteristic measuring system capable of measuring an electro-optical effect without using a conventional lock-in detection technique.

【００１６】本発明の別の目的は、被測定デバイスの予
定の動作周波数又は予定の診断テストで決まる周波数で
その被測定デバイスの特性を測定可能な特性測定システ
ムを提供することである。Another object of the present invention is to provide a characteristic measuring system capable of measuring characteristics of a device under test at a predetermined operating frequency of the device under test or a frequency determined by a predetermined diagnostic test.

【００１７】[0017]

【課題を解決する為の手段】本発明は、光ビームを用い
て被測定デバイスの特定領域の種々の特性を測定するシ
ステムを提供する。この特性測定システムは、プローブ
が固定され、移動可能なプローブ・アームと、このプロ
ーブ・アームの位置を調整し、上記プローブの先端位置
を被測定デバイスの所定領域の近傍に調整する位置調整
器と、プローブの先端付近に配置され、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、
該材料に測定ビームが照射され、該測定ビームと上記材
料との作用により情報伝搬ビームを発生する測定手段
と、プローブ・アームに固定され、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、測定光学系は、測定動
作中に上記プローブ・アームが移動しても光伝搬経路が
変化しないことを特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a system for measuring various characteristics of a specific region of a device under test using a light beam. The characteristic measuring system includes a probe arm to which a probe is fixed and movable, a position adjuster that adjusts a position of the probe arm, and adjusts a position of a tip of the probe near a predetermined region of a device under test. Includes a material arranged near the tip of the probe, the refractive index of which changes in accordance with a change in the characteristics of the device under test,
A measuring beam for irradiating the material with a measurement beam and generating an information propagation beam by the action of the measurement beam and the material; and an optical device fixed to a probe arm for receiving the information propagation beam, A measurement optical system for generating a measurement signal representing characteristics, wherein the measurement optical system is characterized in that the light propagation path does not change even if the probe arm moves during the measurement operation.

【００１８】また、本発明の特性測定システムは、被測
定デバイスの特性の変化に応じて屈折率の変化する材料
と測定ビームとの相互作用により、上記被測定デバイス
の特性変化情報を表す情報伝搬ビームを発生し、上記被
測定デバイスの特性を測定するものであって、被測定デ
バイスに供給する刺激信号の周波数及び位相と、上記測
定ビームの周波数及び位相との関係を制御する制御信号
を発生する制御手段と、上記制御信号に応じて、相互に
所望の周波数及び位相関係を有する上記測定ビーム及び
刺激信号を発生する信号発生手段とを具えることを特徴
とする。Further, the characteristic measuring system according to the present invention is characterized in that the information propagation representing the characteristic change information of the device under test is performed by the interaction between the material whose refractive index changes according to the change in the characteristic of the device under test and the measuring beam. Generating a beam and measuring characteristics of the device under test, and generating a control signal for controlling a relationship between a frequency and a phase of a stimulus signal supplied to the device under test and a frequency and a phase of the measurement beam. And a signal generator for generating the measurement beam and the stimulus signal having a desired frequency and phase relationship with each other according to the control signal.

【００１９】[0019]

【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（図８〜図１１参照）として使用
される。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of an electro-optical measurement system 10 according to the present invention. The electro-optical measurement system 10 includes a device under test 14 (for example,
An electrical characteristic of a selected region 12 (on the surface 13) of an integrated circuit or a hybrid circuit device is measured. The device under test 14 receives a stimulus signal 16, which is a test signal, from a stimulus signal source 20 via an electrical probe contact 18. In FIG. 1, the stimulus signal source 20 is shown as a part of the signal synchronization unit 19. However, the stimulus signal source 20 may be provided on the device under measurement 14. For example, a clock generator and other signal sources may be arranged on the device under test 14 and operate with the power supplied to the device under test 14 via the contact 18. In such cases, the device clock signal
DEVCLK is supplied from the device under test 14 to the signal synchronization unit 19 via the line 18a, and the device under test 1
4 is used as a clock signal CLK (see FIGS. 8 to 11) instead of a signal from the clock 95 located at a position distant from 4.

【００２０】図１〜図５及び図８〜図１１に示している
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１２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。In the embodiments shown in FIGS. 1-5 and 8-11, the stimulus signal 16 affects the electrical characteristics of the device under test 14. Electro-optical measurement system 10
Is to measure electrical properties in or near the region 12 in response to the stimulus signal 16. The measurement system 10 converts a stimulus signal 16 into a device under test 14
To detect the electric field generated by the application to the. The system 10 reduces the distance between the region 12 and the device under test 14 to perform this measurement, and ideally, the region 12 and the electro-optic material at the tip of the probe so as not to affect the electrical characteristics to be measured. The distance from the layer 27 is set to about 1 to 5 μm. Although the measurement system 10 is designed to be able to operate without physically touching the vicinity of the region 12 of the device under measurement 14, in principle, even if the system 10 contacts the device 14 Can be executed.

【００２１】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。System 10 includes a lens and probe assembly 21. This assembly 21 includes a lens mount 22 and a probe tip mount 24 supported on a probe arm 26. lens·
The mount 22 and the probe tip mount 24
The inside is transparent, and if possible, the part other than the part supporting the parts described later is hollow.

【００２２】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。The probe tip mount 24 has gallium arsenide (GaAs), lithium tantalate (LiTaO3), and lithium niobate (LiNbO3) at one end.
Is supported. Gallium arsenide is suitable for measuring the electrical characteristics of the device under test 14. The reason is that the pyroelectric effect of gallium arsenide is
This is because the temperature is much lower than lithium tantalate or lithium niobate, and the effect of the temperature change of the electro-optical material layer 27 hardly causes a problem.

【００２３】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。The arm 26 is supported by a probe position adjuster 28 and is movable in any direction with respect to the device under test 14. The probe position adjuster 28 is fixed to a support (not shown) holding the device under test 14. The probe position adjuster 28 moves the electro-optic material layer 27 to an arbitrary position near the surface 13.

【００２４】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。The position adjuster 28 is operated by a movement signal 30 supplied from a controller 34 via a signal path 32 to move the arm 26 with respect to the device under test 14. The controller 34 generates a movement signal 3 in response to a command signal 36 on a command path 38 from a position indicating operation lever (joystick) 40 operated by the user 41.
Outputs 0.

【００２５】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。The measurement beam source 42, which is a laser light source,
A measurement beam 44 is generated and sent to measurement optics 48 via a flexible optical fiber path 46. The measurement optical system 48 reflects the measurement beam 44 on a mirror 49, passes through the lens mount 22 and the probe tip mount 24, and supplies the electro-optic material layer 27.
The path 46 of the measurement beam 44 is
It is a flexible optical fiber that transmits light in two polarization states (for example, linear polarization state). This light path 46
An optical fiber that polarizes the light and outputs the measurement beam 44 in a single polarization state may be used. The measurement beam source 42
It is part of the signal and synchronization unit 19.

【００２６】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。The electro-optic material layer 27 is applied to the detected electric field, that is, the device under test 14 in accordance with the measurement beam 44.
An information-propagating beam 124 having optical characteristics representing the electrical characteristics is generated. The information propagation beam 124 is sent to the measurement optical system 48 via the probe tip mount 24 and the lens mount 22, and becomes an electric or optical measurement signal 50 representing information of the beam 124. This measurement signal 50 is supplied to a measurement signal acquisition unit 54 via a measurement signal path 52. This measurement signal acquisition unit 54 is a part of the signal and synchronization unit 19. The measurement signal acquisition circuit 54 supplies a measurement signal 57 to the controller 34 via a signal path 56. The measurement signal 57 is the measurement signal 50
, That is, the measurement results of the characteristics of the device under test 14. The controller 34 generates a measurement display signal 58 representing the information of the measurement signal 50 based on the information from the signal path 56, and supplies the display signal 58 to the display 60 via the signal path 59. The display 60 displays information of the measurement signal 50, that is, a measurement signal display image or a waveform 62 representing the electrical characteristics of the measurement region 12.

【００２７】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７４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。An observation beam source 64 (see FIG. 2) generates an observation beam 66. Observation beam 66 passes through lens mount 22 and electro-optic material layer 27 and illuminates a portion 68 of surface 13. This portion 68 typically includes region 12, but need not. The light beam 69 output from the irradiation part 68 is transmitted to the lens mount 2
2 and the probe tip mount 24, and becomes a light pattern image signal 70 representing information of the portion 68. This light pattern image signal 70 passes through a filter 71 (see FIG. 2) fixed to the probe arm 26. Preferably, the filter 71 is also fixed to the video camera 72. Video camera 72 receives the output light of filter 71 and generates a video camera output signal 74 representing the light pattern. Observation signal path or via a flexible electrical cable 76 observed signal 7 4 is sent to the controller 34. The controller 34 generates an observation display signal 78 from the observation signal 74. The display 60 receives the observation display signal 78 via the display signal path 59 and displays the observation signal, that is, the observation display representing the optical characteristics of the portion 68, on the screen.

【００２８】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。A position sensor 82 mounted on the position adjuster 28 generates a position electric signal 84 and supplies this signal to the controller 34 via a flexible electric signal path 86. A force sensor 88 is also provided on the position adjuster 28 to generate a force signal 90 and send this signal 90 to the controller 34 via a signal path 92. The position signal 84 indicates the position of the probe arm 26 with respect to the device under test 14. The force signal 90 indicates the force applied to the arm 26, such as the probe tip mount 24 or layer 2
7 shows a torsional force or the like caused by the contact between the device 7 and the device 14 to be measured. The controller 34 outputs the movement signal 30 using the force signal 90.

【００２９】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。メモリ８１は、被測定デバ
イス１４が刺激信号１６を受けた時の領域１２の電気的
応答の予測値についての情報（予測電圧又は電流波形）
も含んでいる。メモリ８１は、更に、これらの情報を計
算する為のインストラクションも含んでいる。メモリ８
１は、コントローラ３４が被測定デバイス１４に対して
電気的概略位置、物理的位置又は電気光学材料層２７の
位置等を判断できるようなマップ情報も含んでいる。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２
７の位置（プローブ先端位置）を決定する。The controller 34 includes a memory 81 for storing information such as an electrical outline of the device 14 and a physical state of the surface 13. The memory 81 stores information (predicted voltage or current waveform) on a predicted value of the electrical response of the region 12 when the device under measurement 14 receives the stimulus signal 16.
Also included. The memory 81 further includes instructions for calculating such information. Memory 8
1 also includes map information that allows the controller 34 to determine an electrical approximate position, a physical position, the position of the electro-optic material layer 27, and the like with respect to the device under test 14. The controller 34 uses the position signal 84 and the appropriate initial information to
7 (probe tip position) is determined.

【００３０】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１
２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。The controller 34 sends the following signals to the display 60 via the display signal path 59. These signals are the area 1 when the device 14 receives the stimulus signal 16
2, a signal 58M representing the expected voltage or current waveform, a signal 78M representing the approximate electrical position of the electro-optic material layer 27 at the probe tip relative to the device 14, and a signal representing the physical location of the probe tip layer 27 relative to the device 14. 79M
It is. The display 60 is visible to the user 41,
As a predicted response, a predicted voltage or current waveform 62M, an electrical approximate position 80M, and a physical position 81M are displayed. Thus, the user 41 can compare the actual response 62 with the predicted response 62M and compare the image 80 of the portion 68 of the surface 13 including the region 12 with the electrical schematic predicted position image 80M and the physical predicted position image 81M. .

【００３１】従って、システム１０は、表示器６０に複
数のウインドウを表示し、各ウインドウに被測定デバイ
ス１４の種々の情報を表示する。これらのウインドウの
中には、表示６２及び８０のように、実際のデバイス１
４に関する測定情報を表示するものと、表示６２Ｍ、８
０Ｍ及び８１Ｍのように予測情報を表示するものとがあ
る。Accordingly, the system 10 displays a plurality of windows on the display 60, and displays various information of the device under test 14 in each window. In these windows, the actual device 1
And display 62M, 8 for displaying measurement information on
Some display prediction information, such as 0M and 81M.

【００３２】ユーザー４１は、領域１２を選択し、デバ
イス１４の電気的特性を測定するためのそのデバイスの
ノードを決定し、その領域の近傍にプローブの先端の電
気光学材料層２７を配置する。ユーザー４１は、操作レ
バー４０を操作し、電気的概略位置８０Ｍ及び物理的位
置８１Ｍのある１点を指示し、その点をコントローラ３
４に指示するためにクリック操作を行い、プローブ先端
の電気光学材料層２７の位置を移動させるべき点を指示
する。その後、コントローラ３４は、適当な移動信号３
０を発生し、位置調整器２８を動作させ、ユーザー４１
がクリック操作で指定した位置に対応する位置までプロ
ーブ先端の電気光学材料層２７を移動させる。The user 41 selects the region 12, determines a node of the device 14 for measuring the electrical characteristics of the device 14, and places the electro-optic material layer 27 at the tip of the probe near the region. User 41 operates the operating lever 4 0, indicates the point with electrical schematic positions 80M and physical locations 81M, the controller 3 that point
A click operation is performed to instruct the position of the electro-optic material layer 27 at the tip of the probe. Thereafter, the controller 34 sends the appropriate movement signal 3
0, activate the position adjuster 28, and
Moves the electro-optic material layer 27 at the tip of the probe to a position corresponding to the position specified by the click operation.

【００３３】位置調整器２８は、プローブ・アーム２６
及びこれに固定した部品をＸ、Ｙ及びＺの各方向に移動
させるためのステッパー・モーター（図示せず）を含ん
でいる。このステッパー・モーターに供給される各パル
ス毎に０．１μｍずつアームが移動する。コントローラ
３４は、プローブ先端を前の位置からユーザーが指定し
た所望位置まで移動させるためのパルス列を各ステッパ
ー・モーターに供給する。コントローラ３４は、被測定
デバイス１４に対してプローブの先端位置がユーザーの
決めた位置に追従させるために、ステッパー・モーター
に供給するパルス列を決定し、それをモーターに供給す
るようにプログラムされている。The position adjuster 28 is connected to the probe arm 26.
And a stepper motor (not shown) for moving parts fixed thereto in the X, Y and Z directions. The arm moves by 0.1 μm for each pulse supplied to the stepper motor. The controller 34 supplies a pulse train to each stepper motor for moving the probe tip from a previous position to a desired position specified by the user. The controller 34 is programmed to determine a pulse train to be supplied to the stepper motor and supply it to the motor in order to cause the probe position to follow the position determined by the user with respect to the device under measurement 14. .

【００３４】コントローラ３４が適切なパルス列をステ
ッパー・モーターに供給するために、ユーザー４１は、
被測定デバイス１４に対するプローブの電気光学材料層
２７の位置を初期化する設定段階を実行する。例えば、
この設定段階において、ユーザー４１は、被測定デバイ
ス１４又は複数のデバイスを含むウエハ上の固定基準位
置（図示せず）にプローブ先端の電気光学材料層２７の
位置を合わせても良い。この基準位置及び表面１３上の
部品の相対的位置の情報は、コントローラ３４が認識で
きるフォーマットでメモリ８１に最初に記憶されてい
る。例えば、表面１３上の部品の物理的配置及び固定基
準位置は、標準形式であるガーバー（Gerber）フォーマ
ットで記憶される。固定基準位置は、ＸＹＺ直交座標を
含んでいる。層２７と領域６８との間のＺ軸方向の距離
も上述のプロセスで設定される。In order for the controller 34 to provide the appropriate pulse train to the stepper motor, the user 41
A setting step for initializing the position of the electro-optic material layer 27 of the probe with respect to the device under test 14 is performed. For example,
In this setting stage , the user 41 may align the position of the electro-optic material layer 27 at the probe tip with a fixed reference position (not shown) on the wafer including the device under test 14 or a plurality of devices. The information on the reference position and the relative position of the component on the surface 13 is first stored in the memory 81 in a format that can be recognized by the controller 34. For example, the physical placement and fixed reference positions of the components on the surface 13 are stored in a standard format, the Gerber format. The fixed reference position includes XYZ rectangular coordinates. The distance in the Z-axis direction between the layer 27 and the region 68 is also set in the above-described process.

【００３５】位置調整器２８は、周知の技法で、表面１
３に平行なＸＹ平面上でアーム２６を動かす。位置調整
器２８がアーム２６をＺ軸方向（垂直方向）に動かすた
めに、位置センサ８２は、層２７と表面１３との間の距
離を示す位置信号８４を発生する容量性センサ（図示せ
ず）か、又は、表面１３に層２７が接触したことを示す
力信号９０を発生するセンサの何れかを含んでいる。容
量性センサを使用した場合には、アーム２６が表面１３
から所定距離にきた時に、アーム２６の自動垂直移動が
停止される。その後、ユーザー４１は、操作レバー４０
によりコントローラ３４に命令を送り、力信号９０が層
２７と表面１３との接触を指示するか、又は領域６８の
画像の焦点が合うまで層２７と表面１３との間の距離を
減少させていく。力センサからの力信号９０を用いて層
２７と表面１３との間の接触を検出した場合には、接触
の検出後層２７を自動的に所定距離だけＺ軸方向に領域
６８から離すように移動させる。The position adjuster 28 may be mounted on the surface 1 in a known manner.
The arm 26 is moved on the XY plane parallel to 3. For the position adjuster 28 to move the arm 26 in the Z axis direction (vertical direction), the position sensor 82 includes a capacitive sensor (not shown) that generates a position signal 84 indicating the distance between the layer 27 and the surface 13. ) Or a sensor that generates a force signal 90 indicating that the layer 27 has contacted the surface 13. When a capacitive sensor is used, the arm 26 is
, The automatic vertical movement of the arm 26 is stopped. Thereafter, the user 41 operates the operation lever 40
Sends a command to the controller 34 so that the force signal 90 indicates contact between the layer 27 and the surface 13 or decreases the distance between the layer 27 and the surface 13 until the image in the area 68 is in focus. . When the contact between the layer 27 and the surface 13 is detected using the force signal 90 from the force sensor, the layer 27 is automatically separated from the region 68 in the Z-axis direction by a predetermined distance after the detection of the contact. Move.

【００３６】表面１３の平坦性に関する情報もセットア
ップ即ち、初期化の際にコントローラ３４に入力してお
くことが望ましい。被測定デバイス１４は、位置調整器
２８により位置調整されるＸＹ平面とある角度をなす載
置台の上に配置されているかも知れない。コントローラ
３４は、所定位置（例えば、デバイス１４の４隅）にお
けるＺ軸座標の読取り値を用いて、アーム２６のＺ軸位
置を適切に調整しても良いし、又は正確性は劣るが、表
面１３の中心のＺ軸方向の座標の補間計算をすることに
よりアーム２６の位置を調整しても良い。表面１３が平
坦な面から偏差のある状態の面である場合、その表面情
報（ＸＹ平面の位置及び基準点に対するＺ軸方向の高さ
等の情報）をメモリ８１にロードし、コントローラ３４
は、プローブの先端の層２７の位置を表面１３に衝突し
ないようにＺ軸方向に調整する。力センサ８８は、プロ
ーブ先端が表面１３の上側部分と衝突するような望まし
くない状態を検出すると、コントローラ３４は、それに
従ってプローブ先端の層２７の動きを適切に調整する。
または、コントローラ３４は、ＸＹ平面における移動を
実行する前に表面１３上の安全な高さの位置までプロー
ブ先端の層２７の位置を持ち上げるように制御しても良
い。It is desirable that information regarding the flatness of the surface 13 is also input to the controller 34 during setup, ie, initialization. The device under test 14 may be placed on a mounting table that makes an angle with the XY plane whose position is adjusted by the position adjuster 28. The controller 34 may use the Z-axis coordinate readings at predetermined locations (eg, at the four corners of the device 14) to appropriately adjust the Z-axis position of the arm 26, or to a lesser degree, The position of the arm 26 may be adjusted by performing interpolation calculation of the coordinates of the center of the thirteen in the Z-axis direction. If the front surface 13 is a surface having a deviation from the flat surface, the surface information (information such as the position on the XY plane and the height in the Z-axis direction with respect to the reference point) is loaded into the memory 81 and the controller 34.
Adjusts the position of the layer 27 at the tip of the probe in the Z-axis direction so as not to collide with the surface 13. When the force sensor 88 detects an undesired condition such that the probe tip collides with the upper portion of the surface 13, the controller 34 appropriately adjusts the movement of the probe tip layer 27 accordingly.
Or, the controller 34 may be controlled to lift the position of the probe tip of the layer 27 to the position of the safe height above the surface 13 before executing the move in the XY plane.

【００３７】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も受けるが、この信号Ｎについては、図１６〜図１
８を参照して後述する。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。The signal synchronization unit 19 includes a device for synchronizing and controlling the relative phases and frequencies of the stimulation signal 16 and the measurement beam 44. These devices include a time base unit 94 and a clock generator 95. The signal synchronization unit 19 receives a controller signal or a phase control signal 98 from the controller 34 via a time base signal path 96. This phase control signal indicates the desired relationship between the frequency and phase of the stimulus signal 16 and the frequency and phase of the measurement beam 44. The signal synchronizing unit 19 also receives a signal N from the controller 34 via a signal path 99.
8 will be described later. As described later, the operation of the signal synchronization unit 19 causes the stimulus signal source 20 to generate the stimulus signal 16.
And the measurement beam source 42, which is an optical pulse generator, generates a measurement beam 44. The frequency and phase relationship between these two signals is controlled by the phase signal 98 and is known.

【００３８】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。しかし、図１５〜図１８について後述するよう
に、信号５７を形成する時に必ずしも測定信号５０を使
用するとは限らない。The signal synchronizing unit 19 includes a measuring beam 44
Measurement signal 5 having a predetermined frequency and phase relationship with
0 is also captured. In the preferred embodiment, measurement signal acquisition unit 54 captures measurement signal 50 synchronized to measurement beam 44. However, as described below with reference to FIGS. 15 to 18, the measurement signal 50 is not always used when forming the signal 57.

【００３９】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、位相制御信号９
８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。The stimulus signal source 20, the measurement beam source 42, and the measurement signal acquisition unit 54 operate in synchronization with each other to generate the measurement beam 44 and the stimulus signal 16 and the measurement signal 50.
Take in. Clock generator 95 generates a clock signal for controlling the synchronous operation. Clock generator 95
May be provided outside these units and the time base unit 94, or may be provided inside these devices. The time base unit 94 controls the phase control signal 9
According to 8, the frequency and phase relationship between the stimulus signal 16 and the measurement beam 44 is properly maintained, so that the frequency and phase of the signal acquisition performed by the measurement signal acquisition unit 54 are also maintained in a constant relationship. . The time base unit 94 may be provided outside the stimulus signal source 20, the measurement beam source 42, and the measurement signal acquisition unit 54, or may be provided inside them.

【００４０】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。The phase control signal 98 is asynchronous with the stimulus signal 16 and the measurement beam 44 signals. The signal synchronizing unit 19 generates the stimulus signal 16 based on the phase control signal 98.
The relative frequency and phase between the and the measurement beam 44. Therefore, the controller 34 controls the phase control signal 98
Does not need to access the clock generator 95 to generate. However, the controller 34 need not be separate from the signal synchronization unit 19 or its components.

【００４１】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。FIG. 2 is a block diagram showing in detail the configuration of a part of the system 10 of FIG. For convenience of explanation, FIG.
Are omitted. An observation beam source or light emitting diode (LED) 64 is powered by connection 65 and produces an observation beam 66. It is desirable that the wavelength region of the observation beam 66 does not include the wavelength region of the measurement beam 44. The observation beam 66 passes through a simple collimating lens 109 and then through a 50 to 50 beam splitter 110 and is sent to a beam combiner 112, such as a diquick mirror. The beam combiner 112 reflects the beam in the wavelength region of the observation beam 66 and passes the beam in all other wavelength regions (except for the wavelength region of the measurement beam 44). The beam from the beam combiner 112 is supplied to the lens mount 22 via the beam reflector 49. The lens mount 22 holds the lens 114. Lens 114 focuses observation beam 66 at a focal point. It is desirable that the observation beam 66 is applied to the entire opening of the lens 114. At least a portion of the observation beam 66 passes through the electro-optic material layer 27 and the reflective coating 156 and illuminates a region 68.

【００４２】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。The lens 114 receives light 69 based on the observation beam 66 generated from the area 68 and passing through the layer 27,
A light pattern 70 is formed from this light. This light is reflected by the beam reflector 49, irradiates the beam combiner 112, is split by the beam splitter 110, and one split beam 116 is supplied to the observation optical system 72, and the other split beam (ignored) (Not shown because it is good) is supplied to the observation beam source 64. The split beam 116 passes through the filter 71. This filter 71 is used for measuring beam 4
The frequency component of No. 4 is attenuated to a degree to be described later, and the frequency component of the ambient light is cut off or greatly attenuated. Beam 1
The remaining part of 16 is used as the beam 120 as the observation optical system 7.
2 where an observation signal 74 is generated. Thus, lens 114 focuses an image of layer 27 or region 68 of the device under test on a video camera. Further focusing optics may be added with the video camera so that the state of the device under test can be seen through the layer 27 before the layer 27 at the probe tip approaches the surface 13 of the device under test 14. .

【００４３】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。The measurement beam 44 also enters the beam combiner 112 and passes through a path substantially common to the observation beam 66. This measurement beam 44 then passes through the beam reflector 49, the lens mount 22 and the lens 114 and irradiates the support material layer 122 of the layer 27. A part of the measurement beam 44 is lost in the beam combiner 112, but this part is
Ignore it here. Lens 114 focuses measurement beam 44 on layer 27 into a small spot. This spot is preferably close to the center of the layer 27. The layer 27 generates from the measurement beam 44 an information-propagating beam 124 of optical properties based on the electro-optical properties of the layer 27. This information propagation beam 124 passes through the support material layer 122 and
4 and reaches the beam reflector 49. All but a portion of this information-propagating beam 124 passes through beam combiner 112 and is provided to measurement optics 48 where it is converted to a measurement signal.

【００４４】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。A part of the information propagation beam 124 that has not passed through the beam combiner 112 is reflected there, propagates almost in common with the light pattern 70, and is supplied to the beam splitter 110. Here, the beam is split, and one split beam is supplied to the observation optical system 72 along a path substantially common to the beam 116, and the other split beam (not shown because it can be ignored) is sent to the observation beam source 64. Can be The light traveling toward the observation optical system 72 passes through the filter 71, and the passing portion reaches the observation optical system (video camera) 72.

【００４５】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（図５）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６
８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。The filter 71, the beam combiner 112 and the beam splitter 110 are selected and cooperated with the video camera 72 to appropriately adjust the intensity of the beam derived from the information propagation beam 124. That is, the intensity of the beam is measured by the video camera 72 when the measurement beam 44 illuminates the layer 27 and the reflective coating 156 (FIG. 5).
Is strong enough to form an image of the spot and to display the position on the display image 80.
The intensity is such that the response of the video camera 72 does not exceed the allowable range of the video camera 72 so that the image 8 is white-out. As a result,
By viewing the image of the area 68 in the display image 80, the user 41 can observe a spot corresponding to a point immediately below the spot of the measurement beam 44 that irradiates the layer 27 and the reflective coating 156.

【００４６】測定ビーム４４の波長領域は、観測ビーム
６６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。The wavelength region of the measuring beam 44 is a region out of the wavelength region of the observation beam 6 6. This includes a beam combiner 112, a beam splitter 110, a filter 7
1 to achieve the above-mentioned function by facilitating the use of 1. Without such a filtering operation, the component of the beam 116 derived from the measurement beam 44 exceeds the response range of the observation optical system (video camera) 72, so that the observation signal 74 accurately representing the information of the area 68 is generated. You will not be able to do it. For the same reason, the wavelength range of the observation beam 66 is set so as to be out of the wavelength range of the ambient light beam existing at the place where the system 10 is used. This observation beam 66 is also set to a wavelength range and intensity that do not affect the electrical characteristics of the device under test 14.

【００４７】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
と、図３を参照して後述するフィルタ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。In one embodiment, a diode-driven YLF (yttrium lanthanum fluoride) mode-locked laser in the measurement beam source 42 produces an output beam with an average power of 100 mW and a wavelength of about 1047 nm. The observation beam source 64 is a HE-8811 light emitting diode manufactured by Hitachi, the wavelength of the peak component of the output is about 820 nm, and the half width of the wavelength of the spectrum is about 50 nm.
The average power is about 30 mW. Video camera 72
Is a CCD camera that captures an image according to the wavelengths of the measurement beam 44 and the observation beam 66 and responds to light having a wavelength of up to 1100 nm. This camera fits the probe arm 26 because it is a sufficiently small device, such as the Panasonic Model GPMS112. Filter 71
And filters 140 and 142 described later with reference to FIG.
Is made of Scott RG-715 glass, 2 mm thick and has photoelectric converters 144 and 146 for beams 136 and 138.
Is about 2 mW.

【００４８】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、ビーム反射器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。Measurement beam 44 and information propagation beam 124
(Measuring optics 48, beam combiner 112, beam reflector 49, lens 114, support material layer 122, electro-optic material layer 27) that affect the Connected by As a result, moving any of these parts using the arm 26 does not affect the optical alignment of each other,
The length of the optical propagation path of the measurement beam 44 and the information propagation beam 124 is not affected. Additional optics (observation beam source 64, lens 109, beam
Splitter 110, filter 71, and observation optical system 72)
Are also fixed to optical components (beam reflector 49, lens 114, layer 122, layer 27) that affect the observation beam 66, the information propagation beam 124, the measurement beam 44, and the light pattern 70. Therefore, movement of either of these by the arm 26 does not affect the optical length of these beams. Preferably, measurement beam 44
Each position of the optical component that affects the information propagation beam 124 is fixed with respect to the arm 26 during normal operation, similarly to the optical component that affects the observation beam 66 and the light pattern 70.

【００４９】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。The lens mount 22 and the probe tip mount 24 are fixed to an end 125 of the arm 26 at an adjustable angle φ. As described for the probe tip mount application, the lens mount 22 and the probe tip mount 24 are rotatable about an axis substantially parallel to the path of the measurement beam 44 and the observation beam 66 therein. Structure. These components are adjusted, and the measurement beam 44 and the observation beam 66 are adjusted.
Other optical components that affect the optical path of the
4) is fixed. After completing these adjustments, the system 10 is operated,
Test / measure the characteristics of the device under test 14.

【００５０】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光作用を補償する。測定ビ
ーム４４は、図２について説明したように伝搬する。FIG. 3 is a plan view of an embodiment of the present invention with portions of the system 10 of FIGS. 1 and 2 omitted for convenience. In particular, it shows the first conversion subunit 162 used in the preferred embodiment of the present invention. One end of the optical fiber which becomes the propagation path 46 of the measurement beam 44 is mirror-finished,
It is connected to a standard fiber optic connector ferrule 126 secured to the probe arm 26. Such a ferrule 126 is manufactured precisely and can fix a flexible optical fiber accurately and at low cost. Therefore, this part of the optical fiber is fixed to the arm 26, and of course, other optical components are also fixed to the arm 26. Measurement beam 44 passes through lens 128. This lens 128 is a simple aspheric lens (Corning's 350080). Thereafter, the measurement beam 44 passes through a wave plate (bias adjusting device) 130 that controls the polarization state. The wavelength plate 130, the polarization state of the measurement beam 44 is set to the maximum sensitivity, to compensate for the polarization effects of the remaining portion of the light path toward the layer 27. The measurement beam 44 propagates as described for FIG.

【００５１】オプションとして任意に設けられるビーム
・スプリッタ１３１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。この技法
については、１９９１年１２月１０日発行のペッパー
（Pepper）等の米国特許第５０７２１４０号「干渉計及
び位相感度検出器の自動利得制御（Automatic Gain Con
trol for Interferometers and Phase Sensitive Detec
tors）」（対応日本出願：特開平４−２３１８８１号
「位相検出器用利得制御回路」）に記載されている。ま
た、この取り出した信号を３ビーム信号取込技法（米国
特許第４８４１２３４号「電気光学材料の光プローブを
用いた電圧検出器（Voltage Detector Utilizing an Op
tical Probeof Electro-optic Material）：１９８９年
６月２０日」）の基準信号としても使用できる。更に、
この取り出した信号は、測定ビーム源４２に帰還するビ
ームとして使用し、測定ビーム４４を安定化させたり、
又は測定ビーム４４のノイズ・レベルを制御するように
しても良い。この取り出した部分ビーム信号４４′は、
適当な柔軟な信号路を介して適当な電子回路に供給し、
上述の技法で利用できる。An optional beam splitter 131 may extract a portion of the measurement beam 44 and use this partial signal as a reference signal in an interferometer or phase sensitivity detection signal acquisition technique. This technique is described in US Pat. No. 5,072,140 to Pepper et al., Issued Dec. 10, 1991, entitled "Automatic Gain Control for Interferometers and Phase Sensitivity Detectors."
trol for Interferometers and Phase Sensitive Detec
tors) "(corresponding Japanese application: Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-231881," Gain control circuit for phase detector "). In addition, the extracted signal is used for a three-beam signal acquisition technique (US Pat. No. 4,841,234, entitled "Voltage Detector Utilizing an Op.
tical Probe of Electro-optic Material): June 20, 1989 "). Furthermore,
The extracted signal is used as a beam returning to the measurement beam source 42 to stabilize the measurement beam 44,
Alternatively, the noise level of the measurement beam 44 may be controlled. The extracted partial beam signal 44 'is
Feeding the appropriate electronic circuits via suitable flexible signal paths,
It can be used with the techniques described above.

【００５２】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。It is desirable to adjust the wave plate 130 or select the thickness of the electro-optic material layer 27 so that the measurement beam 44 has a single polarization state. That is, it is desirable that the measurement beam 44 be linearly polarized when it reaches the layer 27. In principle, this adjustment can only be made by selecting the thickness of the layer 27;
It is desirable to provide 30. The plane of polarization of the measurement beam 44 at the position of the layer 27 and the electro-optic axis 180 of the layer 27
The angle with respect to FIG. 5 is preferably 45 degrees in order to maximize the sensitivity of the information propagation beam 124 to the electric field of the layer 27.

【００５３】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。The lenses 128 and 114 are compact
Corning aspheric lenses designed for disks are preferred. These lenses are small, inexpensive, and have a high numerical aperture. The numerical aperture determines the size of the focused spot of the measurement beam 44 on the layer 28,
The degree of separation between the upper measurement beam 44 and the information propagation beam 124 is determined. A higher numerical aperture is desirable for the electro-optic system 10 because the focal spot is smaller and the beam separation is higher.

【００５４】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２７の
厚さｓは、適当に選択され、電気光学材料層２７に印加
される電界がゼロの際に、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１
３６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（比検波）を行う場合（図６、図７
参照）、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。As described with reference to FIG. 2, the information propagation beam 124 is output from the beam combiner 112 and enters the measuring optical system 48. The measurement optics 48 includes a beam reflector 132 and a beam splitter 134 that functions as a stimulated beam generator / polarizer. The beam splitter 134 separates the information propagation beam 124 into first and second guided beams 136 and 138. These two stimulating beams are mutually orthogonal linearly polarized lights and have independent intensities. <br/> thickness s of the bias wave plate 130 and the layer 2 7 is selected appropriately, applied to the electro-optical material layer 27
When the beam 124 reaches the beam splitter 112 when the applied electric field is zero, the power of the beams 136 and 138 becomes equal. As a result, the beam 124 is in a circularly polarized state. Adjustment beam 1 of such an optical bias
This is effective when the differential detection technique is used for the analysis of 36 and 138. When performing ratio detection (ratio detection) (FIGS. 6 and 7)
This adjustment of the optical bias improves the linearity of the system 10 and allows a better measurement of the effect of the electro-optic material layer 27 on the optical properties of the measurement beam 44 and the information propagation beam 124.

【００５５】誘導ビーム１３６及び１３８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１
３６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 ５ＤＰ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１４９及び１５
０を介して第２変換器サブユニット１６４（図６）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。第１変換器サブユニ
ット１６２は、偏光ビーム・スプリッタ１３４、フィル
タ１４０、及び１４２、変換器１４４及び１４６並びに
信号路１４９及び１５０を含んでいる。The guide beams 136 and 138 pass through filters 140 and 142, respectively. These filters block components of wavelengths other than the wavelength of the measurement beam 44. After passing through filters 140 and 142, beam 1
The remaining components of 36 and 138 are the first
And the second receivers 144 and 146, respectively.
As these receivers, for example, a UDT 5DP converter manufactured by United Detector Technology is suitable. These photoelectric converters generate first and second electrical signals 147 and 148 representing the intensities of the stimulating beams 136 and 138, respectively. These electric signals 147 and 148 constitute the test signal 50. The signals 147 and 148 are connected to the connection lines 149 and 15 of the test signal path 50.
0 to the second converter subunit 164 (FIG. 6). Accordingly, signals 147 and 148 in test signal 50 represent the amplitudes of the two components of the independent linear polarization state of information propagation beam 124. The first converter subunit 162 includes a polarizing beam splitter 134, filters 140 and 142, converters 144 and 146, and signal paths 149 and 150.

【００５６】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を第２変換器サブユニットの第２実
施例１６４′に供給する。この第２変換器サブユニット
１６４′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。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。第１変換器サブユニット１６２′は、フィルタ１４
０及び１４２、レンズ１４４Ａ及び１４６Ａ、コネクタ
・フェルール１４９Ａ及び１５０Ａ及び柔軟な光接続線
１４９Ｂ及び１５０Ｂを含んでいる。FIG. 4 is a diagram showing the structure of a first converter subunit 162 'as another embodiment. This converter sub-unit 162 'analyzes the information-carrying beam 124 used in the embodiment of the present invention. In FIG. 4, beam 1
36 and 138 pass through filters 140 and 142. The components that have passed through these filters are the beam 147A
And 148A, pass through lenses 144A and 146A, respectively, and connect to connector ferrules 149A and 149A, respectively.
It is sent to flexible optical connection lines 149B and 150B through OA. These connection lines 149B and 150B are connected to beam 1
47A and 148A are supplied to a second embodiment 164 'of the second converter subunit. This second transducer subunit 164 'is not fixed to the probe arm 26 or other optical components associated with the measurement beam 44, the observation beam 66, the light pattern 70 or the information propagation beam 124. Test signal 50 'includes beams 147A and 148A, and connection 52' includes connection 149B and 150B. The first converter subunit 162 '
0 and 142, lenses 144A and 146A, connector ferrules 149A and 150A, and flexible optical connection lines 149B and 150B.

【００５７】図５は、図１〜図３における、領域１２、
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。FIG. 5 is a sectional view of the region 12 in FIG.
It is sectional drawing which abbreviate | omitted the part of the part 68, the layer 27, the support layer 122, and the lens 114 for convenience. Support layer 122
Supports the layer 27, the measurement beam 44 and the observation beam 6
6 is transparent to the wavelengths included. The first surface 152 of the layer 27 is bonded to the support layer 122 and the second surface 154
Is located between the first surface 152 and the device under test 14. The provision of the coating surface 156 reflects the measurement beam 44 with high efficiency and allows the observation beam 66 to pass. Thus, measurement beam 44 is reflected off coating surface 156 after being affected by the electro-optic material of
24. Since the measurement beam 44 is reflected without being supplied to the device under measurement 14, it does not affect the electrical characteristics of the device 14 during measurement. However, at least a portion of the observation beam 66 passes through the layer 27 and the coating surface 156 and illuminates a portion 68 of the device under test 14. Light rays 69 output therefrom pass through coating 156, layer 27 and support layer 122 to form light pattern 70. A preferred value for the thickness of layer 27 is about 50 μm.
m (for example, 27, 38 or 50 μm), and a preferable value of the thickness of the support layer 122 is about 1.2 mm.
With layer 27, support layer 122 and coating 156,
A probe tip 158 is configured.

【００５８】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。The support layer 122 includes the beams 44, 66, 70
And 124 act as a thin parallel plate,
Images formed from these beams exhibit spherical aberration. Lens 114 is designed to compensate for such spherical aberration. As an example of the lens 114, a commercially available product for a compact disc such as a Corning aspheric lens 350160 manufactured by Corning Incorporated may be used. Lenses for compact discs are manufactured to correct for spherical aberration caused by the thin parallel plates of a standard compact disc, for example, with a thickness of 1.2 mm and 1.5
The aberration caused by the plate having the refractive index of 7 is corrected. Such correction is performed when the thickness of the support layer 122 is 1.2 m.
m and the support layer 1 for the wavelengths of the beams 44 and 66.
It is convenient if the refractive index of 22 is the same as that of typical glass. The spherical aberration caused by this thin parallel plate is substantially independent of the refractive index of the glass. Measuring beam 44
Is the laser generated by the measurement beam source 42,
The wavelength range of the measurement beam 44 is in a very narrow wavelength range (about several angstroms). Observation beam 66
However, it is desirable that the wavelength range be sufficiently narrow that the chromatic aberration associated with the observation beam 66 need not be considered when designing the system 10. When the observation beam source 64 is a light emitting diode, the wavelength range of the observation beam 66 is about 30 to 60 nm, which sufficiently satisfies most conditions for realizing the system 10. Accordingly, the support layer 122 of the measurement beam 44 and the information propagation beam 124
Is negligible. In addition, layer 27
Depending on the thickness of the support layer 122, it does not cause a significant aberration, and may be ignored for the purpose of adjusting the aberration.

【００５９】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。If the support material layer 122 is formed of glass or other material having a much higher or lower index of refraction as compared to that of a typical glass, its thickness t may be selected appropriately. Support layer 12 for beams 44 and 66
The refractive index of 2 should allow the lens 114 to correct for spherical aberration caused by the support layer 122. This is because of Warren J. Smit
h) “Modern Optical Engineering (Moder)
n Optical Engineering): McGraw-Hill Book Co., New
The thickness t is determined by the first equation on page 84 of York, 1966. This equation is as follows.

【００６０】[0060]

【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、上述のプローブ・チップ・マウントの説明のよう
に、調整可能である。(Equation 1) Where t is the calculated thickness, N is the refractive index of the support material layer 122, and U and u are
And the tilt angle with respect to the lens 114. The spherical aberration is designed to be corrected by the lens 114. As another example, lens 114 should be manufactured to correct for spherical aberration due to support layer 122 having a predetermined index of refraction and thickness t. However, compact ...
It is economical to use a disk lens as the lens 114. Layer 27 has an optical axis 180, which is adjustable, as described above for the probe tip mount.

【００６１】情報伝搬ビーム１２４の強度は、測定ビー
ム４４の強度及びこれらのビームの経路の部品の光学的
特性で決まる。従って、情報伝搬ビーム１２４の強度
は、測定ビーム源４２で使用されるレーザー光源の出力
パワーの変動によって影響される。好適実施例では、測
定ビーム源４２は、上述のように、ダイオード駆動型Ｙ
ＬＦ（イットリウム・フッ化ランタン）モードロック・
レーザーを含み、その出力パルスのパルス幅は、半値幅
で３ピコ秒未満である。このようなレーザーは、小型で
あるが、後述するノーマライザ又はＡＧＣ比検出器（比
検波器）１６６により、そのノイズ特性を排除しない限
り、許容値を超えるノイズを発生する。情報伝搬ビーム
１２４の強度は、ライン（光ファイバ）４６の曲げや振
動、温度変化や経年変化に起因する測定ビーム源４２の
出力パワーの変動等の長期的な変化によっても変動す
る。ロックイン技法により、測定ビーム４４の短期的変
動の影響を排除できるが、測定ビーム４４の長期的な変
動の影響を低減することはできない。しかし、情報伝搬
ビーム１２４に含まれた電界についての情報は、そのビ
ームの偏光状態が変化しても依然として残っているの
で、情報伝搬ビーム１２４の強度の変化に影響を受けな
い装置によってその情報を引き出すことができる。The intensity of the information-propagating beam 124 depends on the intensity of the measuring beam 44 and the optical properties of the components in the path of these beams. Accordingly, the intensity of the information-propagating beam 124 is affected by variations in the output power of the laser light source used in the measurement beam source 42. In the preferred embodiment, measurement beam source 42 is a diode-driven Y, as described above.
LF (yttrium / lanthanum fluoride) mode lock
The pulse width of the output pulse including the laser is less than 3 picoseconds in half width. Such a laser is small, but has a normalizer or an AGC ratio detector (to be described later).
The detector 166 generates noise exceeding an allowable value unless the noise characteristic is eliminated. The intensity of the information-propagating beam 124 also fluctuates due to long-term changes such as the bending and vibration of the line (optical fiber) 46, the output power of the measurement beam source 42 due to temperature change and aging, and the like. The lock-in technique can eliminate the effects of short-term fluctuations of the measurement beam 44, but cannot reduce the effects of long-term fluctuations of the measurement beam 44. However, the information about the electric field included in the information propagation beam 124 remains even when the polarization state of the beam changes, so that the information is transmitted by a device that is not affected by the change in the intensity of the information propagation beam 124. Can be withdrawn.

【００６２】システム１０の中の光電変換器は、情報伝
搬ビーム１２４からそのビームの強度とは無関係に電気
的特性の情報を引き出すように作用する。第１実施例で
は、この光電変換器は、第１変換器サブユニット１６２
（図３）と第２変換器サブユニット１６４（図６）を含
んでいる。第２実施例では、第１変換器サブユニット１
６２′（図４）と第２変換器サブユニット１６４′（図
７）がある。The photoelectric converters in system 10 operate to extract electrical property information from information-propagating beam 124 independent of the intensity of the beam. In the first embodiment, the photoelectric converter includes a first converter subunit 162
(FIG. 3) and a second converter subunit 164 (FIG. 6). In the second embodiment, the first converter subunit 1
62 '(FIG. 4) and a second converter subunit 164' (FIG. 7).

【００６３】図３において、電気信号１４７及び１４８
は、第１変換器サブユニット１６２から互いに直交する
直線偏光成分ビーム１３６及び１３８の強度に関する情
報を出力する。これら２つの直線偏光成分ビーム１３６
及び１３８は、情報伝搬ビーム１２４を解析するビーム
・スプリッタ１３４が発生する。In FIG. 3, electric signals 147 and 148
Outputs information about the intensities of the linearly polarized component beams 136 and 138 orthogonal to each other from the first converter subunit 162. These two linearly polarized component beams 136
, 138 are generated by a beam splitter 134 that analyzes the information propagation beam 124.

【００６４】図６は、第２変換器サブユニット１６４の
構成を示す回路図である。信号１４７及び１４８を受
け、出力電流信号Ｉ1及びＩ2を発生する。この出力電流
信号の値は、情報伝搬ビーム１２４の強度とは略無関係
である。信号１４７及び１４８は、第１変換器サブユニ
ット１６２（図３）からノーマライザ、即ち、自動利得
制御（ＡＧＣ）比検出器１６６に入力される。このＡＧ
Ｃ比検出器１６６は、トランジスタ１６８、１７０、１
７２、１７４と、電流出力端子Ｉ1及びＩ2と、制御電流
源Ｉcとを含んでいる。FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of second converter subunit 164. It receives signals 147 and 148 and generates output current signals I1 and I2. The value of the output current signal is substantially independent of the intensity of the information propagation beam 124. The signals 147 and 148 are input from the first converter subunit 162 (FIG. 3) to a normalizer, ie, an automatic gain control (AGC) ratio detector 166. This AG
C ratio detector 166 includes transistors 168, 170, 1
72, 174, current output terminals I1 and I2, and a control current source Ic.

【００６５】トランジスタのベース・エミッタ間電圧Ｖ
beは、Ｖbe＝（kT/q）ｌｎ（(Ｉe＋Ｉo)／Ｉo）で与え
られる。ここで、Ｉoは、逆方向飽和電流である。トラ
ンジスタ１６８及び１７４のベースからエミッタのルー
プにキルヒホッフの法則を適用すると、Ｖ1−Ｖbe1＝Ｖ
c＝Ｖ2−Ｖbe2となる。ここで、Ｖbe1及びＶbe2は、ト
ランジスタ１６８及び１７４のベース・エミッタ間電圧
降下である。これらの関係から以下の式が得られる。Transistor base-emitter voltage V
be is given by Vbe = (kT / q) ln ((Ie + Io) / Io). Here, Io is a reverse saturation current. Applying Kirchhoff's law to the base-emitter loop of transistors 168 and 174, V1-Vbe1 = V
c = V2-Vbe2. Here, Vbe1 and Vbe2 are the base-emitter voltage drops of the transistors 168 and 174. The following equation is obtained from these relationships.

【００６６】ｌｎ（ｉ1/Ｉo）−ｌｎ（Ｉ1／Ｉo）＝ｌ
ｎ（ｉ2/Ｉo）−ｌｎ（Ｉ2／Ｉo） 従って、 ｉ1／Ｉ1 ＝ ｉ2／Ｉ2 差動モードの電流に関して以下の式が成立する。 Ｉd ＝ Ｉ1 − Ｉ2， ｉd ＝ ｉ1 − ｉ2 また、コモン・モードの電流に関して以下の式が成立す
る。 Ｉc ＝ Ｉ1 ＋ Ｉ2， ｉc ＝ ｉ1 ＋ ｉ2， Ｉd／Ｉc
＝ｉd／ｉc 故に、 Ｉ1 − Ｉ2 ＝ Ｉc（ｉ1 − ｉ2）／（ｉ1 ＋ ｉ2） となる。ｉ1及びｉ2は、情報伝搬ビーム１２４の合計輝
度（ｉ1＋ｉ2）に比例しているので、（Ｉ1−Ｉ2）は、
そのビーム強度とは独立である。Ln (i1 / Io) -ln (I1 / Io) = 1
n (i2 / Io) -ln (I2 / Io) Therefore, the following equation holds for the current in the differential mode: i1 / I1 = i2 / I2. Id = I1−I2, id = i1−i2 Further, the following equation holds for the common mode current. Ic = I1 + I2, ic = i1 + i2, Id / Ic
= Id / ic, therefore, I1-I2 = Ic (i1-i2) / (i1 + i2). Since i1 and i2 are proportional to the total luminance (i1 + i2) of the information propagation beam 124, (I1−I2) becomes
It is independent of its beam intensity.

【００６７】上述の式では、ａ＝１及びＩoが略０とい
う理想的な場合を想定していたが、実際には、次式のよ
うな誤差項が存在する。 Ｉd＝（ｉd／ｉc）Ｉc＋２（Ｉc／ｉc）｛（Ｉo−(１−
ａ)Ｉc／２）｝ ここで、「ａ」は、コレクタ・エミッタ間の電流比であ
り、この周波数依存性は、そのトランジスタの帯域幅の
限界を決定する。この誤差項の第１項（Ｉo）は、トラ
ンジスタの逆方向飽和電流と呼ばれ、単純な加算オフセ
ットであるが、他の電流と比較して無視しても良い。次
の項（(１−ａ)Ｉc／２）は、ＡＧＣ比検出器１６６の
帯域幅の限界を定義する。しかし、この回路のブレーク
周波数は、電流Ｉcを電流ｉcよりも低く選択することに
より、トランジスタのｆt（ａ＝０．５となる周波数）
より高くし得る。従って、利得は、入力電流に対して出
力電流を減少させて帯域幅との関係を調整しても良い。
この結果、帯域幅は、トランジスタの特性よりも利得に
よって制限される。In the above equation, an ideal case where a = 1 and Io is approximately 0 has been assumed. However, in practice, an error term such as the following equation exists. Id = (id / ic) Ic + 2 (Ic / ic) ｛(Io− (1-
a) Ic / 2)｝ where “a” is the current ratio between the collector and the emitter, and this frequency dependence determines the bandwidth limit of the transistor. The first term (Io) of this error term is called a reverse saturation current of the transistor and is a simple addition offset, but may be ignored as compared with other currents. The next term ((1-a) Ic / 2) defines the bandwidth limit of AGC ratio detector 166. However, the break frequency of this circuit can be adjusted by selecting the current Ic lower than the current ic, so that the transistor ft (the frequency at which a = 0.5) is obtained.
Can be higher. Thus, the gain may adjust the relationship with the bandwidth by reducing the output current relative to the input current.
As a result, the bandwidth is more limited by gain than by transistor characteristics.

【００６８】従って、この変換器は、位相感応検出器の
自動利得制御（ＡＧＣ）を行っており、情報伝搬ビーム
１２４から得た１対の電流をＡＧＣ比検出器１６６に入
力し、その１対の出力電流の合計値に対する各出力電流
の比を得ることによって、情報伝搬ビーム１２４の強度
の変動に対する感度を低減している。ＡＧＣ比検出器１
６６は、電流ｉ1及びｉ2が無信号時に等しくない場合で
あっても、これらの電流ｉ1及びｉ2から得た情報に対し
て等しい感度を有するという利点がある。そのような電
流の不均衡は、Ｉ1−Ｉ2の値にＤＣオフセットを与える
だけである。このようなＤＣオフセットは、当業者には
周知の差動信号処理技法により、容易に排除することが
可能である。このように、１対の測定結果に対して等し
い感度を有するということは、差動検出技法において大
きな利点である。差動検出技法では、電流ｉ1及びｉ2の
間の不均衡の程度に対して測定量の感度が反比例して変
化するからである。実施例では、ＡＧＣ比検出器１６６
にとって、ビーム１３６及び１３８の振幅が等しい必要
は全く無い。Therefore, this converter performs automatic gain control (AGC) of the phase-sensitive detector, and inputs a pair of currents obtained from the information propagation beam 124 to the AGC ratio detector 166, and the pair By obtaining the ratio of each output current to the total value of the output currents, the sensitivity to the fluctuation of the intensity of the information propagation beam 124 is reduced. AGC ratio detector 1
66 has the advantage of having equal sensitivity to the information obtained from these currents i1 and i2, even if the currents i1 and i2 are not equal when there is no signal. Such current imbalance only provides a DC offset to the value of I1-I2. Such DC offsets can be easily eliminated by differential signal processing techniques well known to those skilled in the art. Thus, having equal sensitivity to a pair of measurement results is a significant advantage in differential detection techniques. This is because, in the differential detection technique, the sensitivity of the measurand varies inversely with the degree of imbalance between the currents i1 and i2. In the embodiment, the AGC ratio detector 166 is used.
, The amplitudes of beams 136 and 138 need not be equal at all.

【００６９】図７は、第２実施例の第１変換器サブユニ
ット１６２′（図４）について使用する第２変換器サブ
ユニット１６４′の実施例を示す回路図である。この第
２変換器サブユニット１６４′は、第１変換器サブユニ
ット１６２′から光信号１４７Ａ、１４８Ａを受ける。
光電変換器１４４′及び１４６′は、夫々光信号１４７
Ａ及び１４８Ａを受け、電流信号ｉ1（１４７′）及び
ｉ2（１４８′）に変換する。これらの電流信号は、Ａ
ＧＣ比検出器１６６に入力される。第２変換器サブユニ
ット１６２′は、領域１２の電気的特性に関する情報を
含む出力電流信号Ｉ1及びＩ2を発生する。この情報は、
情報伝搬ビーム１２４に含まれていたものであり、Ｉ1
−Ｉ2を計算することによって得られる。この情報は、
情報伝搬ビーム１２４の振幅強度とは略独立である。FIG. 7 is a circuit diagram showing an embodiment of the second converter subunit 164 'used for the first converter subunit 162' (FIG. 4) of the second embodiment. The second converter subunit 164 'receives the optical signals 147A, 148A from the first converter subunit 162'.
The photoelectric converters 144 ′ and 146 ′ output optical signals 147, respectively.
A and 148A are received and converted into current signals i1 (147 ') and i2 (148'). These current signals are A
It is input to the GC ratio detector 166. The second converter sub-unit 162 'generates output current signals I1 and I2 containing information about the electrical characteristics of the region 12. This information
I1 included in the information propagation beam 124
Obtained by calculating -I2. This information
The amplitude intensity of the information propagation beam 124 is substantially independent.

【００７０】従って、この変換器は、単一の情報伝搬ビ
ーム１２４から位相変化情報を引き出している。このビ
ームから引き出された情報は、測定ビーム４４又は情報
伝搬ビーム１２４の振幅強度とは略独立の関係にある。
この点は、従来のロックイン技法より確実に一歩進んで
いる。別の実施例として、システム１０は、米国特許第
５０７２１４０号「干渉計及び位相感応検出器のための
自動利得制御（Automatic Gain Control for Interfero
meters and Phase Sensitive Detectors）」に記載され
た干渉計の技法を採用しても良い。更に、ＡＧＣ比検出
器１６６は、同期検出又はロックイン技法等と共に使用
して有意義である。Accordingly, this converter derives phase change information from a single information propagation beam 124. The information extracted from this beam is substantially independent of the amplitude intensity of the measurement beam 44 or the information propagation beam 124.
This is a step ahead of conventional lock-in techniques. As another example, system 10 is disclosed in U.S. Pat. No. 5,072,140 entitled "Automatic Gain Control for Interferometer and Phase Sensitive Detector".
meters and Phase Sensitive Detectors). Further, the AGC ratio detector 166 is meaningful for use with synchronization detection or lock-in techniques and the like.

【００７１】図８は、信号同期ユニット１９の好適実施
例のブロック図である。クロック発生器９５は、クロッ
ク信号ＣＬＫをライン１６８を介して刺激信号源２０に
供給する。クロック発生器９５は、刺激信号源２０、測
定ビーム源４２、測定信号取込ユニット５４又はコント
ローラ３４の何れかの内部に設けても良い。クロック発
生器９５は、これらの装置の外部に設けても良いことは
勿論である。上述のように、クロック発生器９５は、被
測定デバイス１４の回路の内部クロック発生器として設
けたものでも良い。クロック発生器９５をどこに設けた
としても、刺激信号１６と測定ビーム４４とを互いに同
期させるためのクロック信号が発生される。測定信号取
込ユニット５４は、測定ビーム４４の発生と略同時に測
定信号５０をサンプリングする。従って、クロック発生
器９５は、カストマが提供した刺激信号源の内部クロッ
ク信号でも良い。また、ユーザーが提供した刺激信号源
２０にクロックを帰還させ、信号源の内部クロックの代
わりに用いても良い。FIG. 8 is a block diagram of a preferred embodiment of the signal synchronization unit 19. Clock generator 95 provides clock signal CLK to stimulus signal source 20 via line 168. The clock generator 95 may be provided inside the stimulus signal source 20, the measurement beam source 42, the measurement signal acquisition unit 54 or the controller 34. The clock generator 95 may of course be provided outside these devices. As described above, the clock generator 95 may be provided as an internal clock generator of the circuit of the device under test 14. No matter where the clock generator 95 is located, a clock signal is generated to synchronize the stimulus signal 16 and the measurement beam 44 with each other. The measurement signal acquisition unit 54 samples the measurement signal 50 substantially simultaneously with the generation of the measurement beam 44. Thus, the clock generator 95 may be an internal clock signal of a stimulus signal source provided by the customer. Further, the clock may be fed back to the stimulus signal source 20 provided by the user and used instead of the internal clock of the signal source.

【００７２】刺激信号源２０は、刺激信号１６と同期し
ている信号１７０も発生し、この信号１７０をライン１
７２を介してタイム・ベース・ユニット９４に供給す
る。このタイム・ベース・ユニット９４は、米国特許第
５０５７７７１号「電気光学サンプリングのための位相
ロック・タイム・ベース（Phase-Locked Timepase forE
lectro-Optic Sampling）」に記載されたオフセット型
位相ロック・ループ・タイム・ベース装置でも良い。タ
イム・ベース・ユニット９４は、刺激信号１６との位相
及び周波数の関係が位相制御信号９８で制御された測定
ビーム制御信号１０４を発生する。測定ビーム源４２が
発生する測定ビーム４４は、測定ビーム制御信号１０４
と同期している。測定ビーム源４２は、測定ビーム４４
と同期した信号５５も発生する。この信号５５は、経路
５３を通って測定信号取込ユニット５４に供給される。The stimulus signal source 20 also generates a signal 170 that is synchronized with the stimulus signal 16 and passes this signal 170 to line 1.
It supplies to the time base unit 94 via 72. The time base unit 94 is disclosed in U.S. Pat. No. 5,057,771 entitled "Phase-Locked Timepase for E-Optical Sampling.
(Electro-Optic Sampling). The time base unit 94 generates a measurement beam control signal 104 whose phase and frequency relationship with the stimulus signal 16 is controlled by a phase control signal 98. The measurement beam 44 generated by the measurement beam source 42 is
Is synchronized with The measurement beam source 42 includes a measurement beam 44
A signal 55 synchronized with the above is also generated. This signal 55 is supplied to the measurement signal acquisition unit 54 via the path 53.

【００７３】図９は、他の実施例である信号同期ユニッ
ト１９′の構成を示すブロック図である。クロック発生
器９５は、ライン１７４を介してクロック信号ＣＬＫを
測定ビーム源４２に供給する。測定ビーム源４２は、ラ
イン１７８を介して信号１７６をタイム・ベース・ユニ
ット９４に供給する。タイム・ベース・ユニット９４
は、信号１７６及び位相制御信号９８から刺激制御信号
１８０を発生し、ライン１８２を介して刺激信号源２０
に供給する。刺激信号源２０は、刺激制御信号１８０に
同期した刺激信号１６を発生する。FIG. 9 is a block diagram showing the structure of a signal synchronization unit 19 'according to another embodiment. Clock generator 95 provides clock signal CLK to measurement beam source 42 via line 174. Measurement beam source 42 provides signal 176 to time base unit 94 via line 178. Time base unit 94
Generates a stimulus control signal 180 from the signal 176 and the phase control signal 98 and outputs the stimulus signal
To supply. The stimulus signal source 20 generates the stimulus signal 16 synchronized with the stimulus control signal 180.

【００７４】図１０は、更に別の実施例である信号同期
ユニット１９′′のブロック図である。クロック発生器
９５は、クロック信号ＣＬＫをライン１８４を介してタ
イム・ベース・ユニット９４に供給する。タイム・ベー
ス・ユニット９４は、コントローラ３４から位相制御信
号９８も受け、信号１０４及び１８０を発生する。これ
らの信号は、コントローラ３４からの命令に基づき、刺
激信号１６と測定ビーム４４との相対的周波数及び位相
を制御する。信号１０４及び１８０は、ライン１０３及
び１８２を介して刺激信号源２０及び測定ビーム源４２
に夫々供給される。これらの装置は、信号１８０及び１
０４に同期して夫々刺激信号１６及び測定ビーム４４を
発生し、これらの信号とクロック信号ＣＬＫとの間の周
波数及び位相の関係も信号１０４及び１８０で制御され
る。FIG. 10 is a block diagram of a signal synchronization unit 19 '' according to still another embodiment. Clock generator 95 provides clock signal CLK to time base unit 94 via line 184. Time base unit 94 also receives a phase control signal 98 from controller 34 and generates signals 104 and 180. These signals control the relative frequency and phase of the stimulus signal 16 and the measurement beam 44 based on commands from the controller 34. Signals 104 and 180 are coupled to stimulus signal source 20 and measurement beam source 42 via lines 103 and 182, respectively.
Respectively. These devices provide signals 180 and 1
The stimulus signal 16 and the measurement beam 44 are generated in synchronization with 04, respectively, and the frequency and phase relationship between these signals and the clock signal CLK is also controlled by signals 104 and 180.

【００７５】図１１は、更に他の実施例である信号同期
ユニット１９′′′のブロック図である。クロック発生
器９５は、クロック信号ＣＬＫをライン１９０を介して
刺激信号源２０及び測定ビーム源４２に供給する。信号
９８は、信号９８Ａ及び９８Ｂを含み、これらの信号は
夫々ライン９６Ａ及び９６Ｂを介して刺激信号源２０及
び測定ビーム源４２に直接供給される。刺激信号源２０
は、クロック信号ＣＬＫに対して信号９８Ａで制御され
た周波数及び位相の関係にある刺激信号１６を発生す
る。測定ビーム源４２は、クロック信号ＣＬＫに対して
信号９８Ｂで制御された周波数及び位相の関係にある測
定ビーム４４を発生する。刺激信号１６と測定ビーム４
４とは、信号９８Ａ及び９８Ｂによって相対的な周波数
及び位相の関係が制御される。刺激信号１６及び測定ビ
ーム４４は、クロック信号ＣＬＫに同期している。FIG. 11 is a block diagram of a signal synchronizing unit 19 '''according to still another embodiment. Clock generator 95 provides clock signal CLK to stimulus signal source 20 and measurement beam source 42 via line 190. Signal 98 comprises a signal 98A and 98B, these signals are directly supplied to the stimulus signal source 20 and the measurement beam source 42 through a respective line 9 6 A and 9 6 B. Stimulus signal source 20
Generates a stimulus signal 16 having a frequency and phase relationship controlled by signal 98A with respect to clock signal CLK. The measurement beam source 42 generates a measurement beam 44 having a frequency and phase relationship controlled by the signal 98B with respect to the clock signal CLK. Stimulation signal 16 and measurement beam 4
4, the relative frequency and phase relationship is controlled by the signals 98A and 98B. Stimulation signal 16 and measurement beam 44 are synchronized with clock signal CLK.

【００７６】測定ビーム４４の周波数は、１００ＭＨｚ
のオーダーであり、図８〜図１１のクロック信号ＣＬＫ
のような１０ＭＨｚの信号に同期している。１０ＭＨｚ
の基準信号は、パルス発生器、ＲＦ発生器、波形発生器
等の多くの装置で得られるので、システム１０とエンジ
ニアリング及び製造環境との間の実用的な互換性があ
る。コントローラの位相制御信号９８を介して測定ビー
ム４４と刺激信号１６との相対的な位相をデジタル的に
設定することにより、測定ビーム４４のパルス列のパル
ス群を刺激信号１６に対する１０ｎｓｅｃのタイム・ウ
インドウの最小範囲内に入れることができる。このタイ
ム・ウインドウは、被測定デバイス１４の電気的特性の
測定時間精度に対応する。このようなデジタル的な測定
時間精度の設定により、測定の汎用性が格段に向上す
る。システム１０は、長いタイム・ウインドウを高速に
掃引可能であり、もっと微小な分解能及び低ノイズで、
短いタイム・ウインドウ内をズーム測定することができ
る。このように、測定対象を絞って測定走査すること
は、従来の周波数オフセット型走査技法では不可能であ
った。The frequency of the measuring beam 44 is 100 MHz
And the clock signal CLK shown in FIGS.
Is synchronized with a 10 MHz signal. 10MHz
Is available in many devices, such as pulse generators, RF generators, waveform generators, etc., so that there is practical compatibility between system 10 and the engineering and manufacturing environment. By digitally setting the relative phases of the measurement beam 44 and the stimulus signal 16 via the controller's phase control signal 98, the pulse train of the pulse train of the measurement beam 44 can be set to a 10 nsec time window for the stimulus signal 16. It can be within the minimum range. This time window corresponds to the measurement time accuracy of the electrical characteristics of the device under test 14. Such digital setting of the measurement time accuracy greatly improves the versatility of the measurement. The system 10 can sweep a long time window at high speed, with finer resolution and lower noise,
Zoom measurement can be performed within a short time window. As described above, it is impossible to perform measurement scanning by narrowing down the measurement target by the conventional frequency offset type scanning technique.

【００７７】図８〜図１１に示した実施例の間の選択
は、測定ビーム源４２と、刺激信号源２０及び被測定デ
バイス１４のシステムとの応答性に依存する。測定ビー
ム源４２の方が非同期の制御信号９８に容易に応答して
測定ビーム４４の周波数及び位相を変化させる場合に
は、図８に示した実施例のシステムが好適である。刺激
信号源２０と被測定デバイス１４のシステムの方が非同
期制御信号９８に容易に応答し、デバイス１４の特性の
周波数と位相を変化させる場合には、図９の実施例のシ
ステムの方が好適である。The choice between the embodiments shown in FIGS. 8-11 depends on the responsiveness of the measurement beam source 42 to the stimulus signal source 20 and system of the device under test 14. If the measurement beam source 42 changes the frequency and phase of the measurement beam 44 more easily in response to the asynchronous control signal 98, then the system of the embodiment shown in FIG. 8 is preferred. If the system of the stimulus signal source 20 and the device under test 14 more easily responds to the asynchronous control signal 98 and changes the frequency and phase of the characteristics of the device 14, then the system of the embodiment of FIG. 9 is preferred. It is.

【００７８】第２変換器サブユニット１６４又は１６
４′の出力は、特定の瞬間における被測定デバイス１４
の領域１２の電気的特性を表しており、これらの特性は
測定ビーム４４によりサンプリングされる。この出力信
号を測定表示信号５８に変換する際に、以下に説明する
ように、測定信号５０を同期切り替えすることにより、
システム１０のタイム・ウインドウを拡大する技法を使
用することが望ましい。この技法により、システム１０
は、測定ビーム源４２として固定周波数の光パルス発生
器を使用できる。このような光パルス発生器としては、
例えば、可変周波数信号発生器より安定性、パルス特性
の優れたモード・ロック型レーザーが好適である。更
に、ユーザー４１は、システム１０を用いて測定ビーム
４４のストローブ周期より長い任意のタイム・ウインド
ウについて測定することが可能である。Second converter subunit 164 or 16
4 'is the output of device under test 14 at a particular moment.
Of the region 12 are sampled by the measurement beam 44. When converting this output signal into the measurement display signal 58, as described below, by synchronously switching the measurement signal 50,
It is desirable to use a technique that extends the time window of the system 10. This technique allows the system 10
Can use a fixed frequency optical pulse generator as the measurement beam source. As such an optical pulse generator,
For example, a mode-locked laser having better stability and pulse characteristics than a variable frequency signal generator is preferable. In addition, the user 41 can use the system 10 to measure for any time window longer than the strobe period of the measurement beam 44.

【００７９】図１２は、サンプリング・パルス列１９２
と被測定信号１９４とを示す簡略タイミング図である。
ここで、サンプリング周波数ｆsampleと被測定信号の周
波数ｆsignalとは、等しく、ｆsample＝ｆsignal＝１／
Ｔである。被測定信号１９４及びサンプリング・パルス
列１９２は互いに同期しているが、一方を他方に対して
任意に遅延させることができる。よって、信号１９４
は、適当に遅延させたサンプリング・パルス列１９２に
基づいてその周期のタイム・ウインドウＴにわたって誤
差の無い測定が行える。この信号１９４の周波数がサン
プリング周波数の整数倍（ｆsignal＝Ｎ＊ｆsample：Ｎ
は整数）である場合には、タイム・ウインドウＴ／Ｎに
わたってサンプリング・パルス列１９２を遅延させれ
ば、Ｔ／Ｎの周期にわたって信号１９４を十分正確に測
定できる。FIG. 12 shows the sampling pulse train 192
FIG. 4 is a simplified timing chart showing a signal under test and a signal under test 194.
Here, the sampling frequency fsample is equal to the frequency fsignal of the signal under measurement, and fsample = fsignal = 1 /
T. The signal under test 194 and the sampling pulse train 192 are synchronized with each other, but one can be arbitrarily delayed with respect to the other. Therefore, the signal 194
Can perform error-free measurement over a time window T of the period based on the sampling pulse train 192 appropriately delayed. The frequency of this signal 194 is an integral multiple of the sampling frequency (fsignal = N * fsample: N
Is an integer), delaying sampling pulse train 192 over a time window T / N allows signal 194 to be measured accurately over a period of T / N.

【００８０】図１３は、サンプリング・パルス列１９２
よりも被測定信号１９６の方が周波数が低い場合の関係
を示すタイミング図である。図１３では、被測定信号の
周波数がサンプリング周波数の２分の１（ｆsignal＝ｆ
sample／２）という関係にあり、もっと一般的な関係と
しては、（ｆsignal＝ｆsample／Ｎ：Ｎは整数）とな
る。 図１３に示すように、期間２Ｔ内の遅延に対し、
サンプリング・パルス列１９２は、信号１９６上の２つ
の離散した点をサンプリングする。このサンプリング過
程では、信号１９６のサンプリング結果は、誤差が大き
く、満足できる結果が得られない。FIG. 13 shows a sampling pulse train 192.
FIG. 13 is a timing chart showing a relationship when the frequency of the signal under measurement 196 is lower than that of the signal under measurement 196. In FIG. 13, the frequency of the signal under measurement is one half of the sampling frequency (fsignal = f
The relationship is (sample / 2), and a more general relationship is (fsignal = fsample / N: N is an integer). As shown in FIG. 13, with respect to the delay within the period 2T,
Sampling pulse train 192 samples two discrete points on signal 196. In this sampling process, the sampling result of the signal 196 has a large error, and a satisfactory result cannot be obtained.

【００８１】図１４及び図１５は、周波数ｆsampleのサ
ンプリング・パルス列でより低周波数（ｆsignal＝ｆsa
mple／Ｎ：Ｎは１を超える整数）の繰り返し信号２００
を高精度にサンプリングする場合のタイミング図であ
る。図１４の第１の方法では、周波数ｆsample＝１／Ｔ
の元のサンプリング・パルス列１９８により信号２００
をサンプリングし、１つおきにパルスを遮断（ゲート）
してゲーテッド・サンプリング・パルス列２０２を発生
している。この結果、サンプリング出力は、ゲート動作
を行わず、元のサンプリング・パルス列の周波数ｆsamp
le＝１／２Ｔとした場合と同じになる（図１２参照）。
サンプリング・パルス列を１つおきに用いることは、有
効サンプリング周波数を半分に低下させ、信号周波数と
サンプリング周波数を同じにすることを意味する。この
ゲート処理は、サンプリング・パルス列１９８により信
号２００をサンプリングした結果のサンプル列を１つお
きに採ることにより行っても良い。もっと一般的に言え
ば、ｆsignal＝ｆsample／Ｎの場合、（Ｎ−１）個のサ
ンプルをＮ＊Ｔの長さの繰り返しタイム・ウインドウ中
で遮断し、サンプリング周波数を低減し、信号周波数と
サンプリング周波数を等しく（ｆsample＝１／Ｎ＊Ｔ＝
ｆsignal）する。この操作は、サンプリング・パルス列
を一部遮断する方法でも良いし、元のサンプリング・パ
ルス列１９８でサンプリングした結果の一部を除去する
方法のどちらで行っても良い。元のサンプリング・パル
ス列１９８又はゲーテッド・サンプリング・パルス列２
０２の何れかの相対的位相をタイム・ウインドウＮ＊Ｔ
の範囲内の信号２００に対してシフトし、その結果得ら
れた出力を記録することにより、信号２００を正確に測
定できる。FIGS. 14 and 15 show sampling pulse trains having a frequency fsample and lower frequencies (fsignal = fsa).
mple / N: N is an integer greater than 1) repeated signal 200
FIG. 6 is a timing chart when sampling is performed with high accuracy. In the first method of FIG. 14, the frequency fsample = 1 / T
From the original sampling pulse train 198
Sample and block every other pulse (gate)
As a result, a gated sampling pulse train 202 is generated. As a result, the sampling output does not perform the gate operation, and the frequency fsamp of the original sampling pulse train is used.
This is the same as the case where le = １ ／ T (see FIG. 12).
Using every other sampling pulse train means reducing the effective sampling frequency by half and making the signal frequency and the sampling frequency the same. This gate processing may be performed by taking every other sample train as a result of sampling the signal 200 by the sampling pulse train 198. More generally, if fsignal = fsample / N, (N-1) samples are cut off in a repetition time window of length N * T, reducing the sampling frequency, signal frequency and sampling. Equal frequency (fsample = 1 / N * T =
fsignal). This operation may be performed by a method of partially cutting off the sampling pulse train or a method of removing a part of the result of sampling by the original sampling pulse train 198. Original sampling pulse train 198 or gated sampling pulse train 2
02 relative time window N * T
The signal 200 can be accurately measured by shifting the signal 200 within the range of and recording the resulting output.

【００８２】上述のゲート処理方法は、サンプリング・
パルスのエネルギの大きな割合Ｆ＝（Ｎ−１）／Ｎの部
分を使用していないので、効率的な方法ではない。図１
５は、ｆsample＝ｆsignal＊２という特定の場合に適用
した別の方法を示すタイミング図である。この場合、周
波数ｆsample＝１／Ｔの元のサンプリング・パルス列で
周波数ｆsignal＝１／２Ｔの繰り返し信号２００をサン
プリングする。この結果得られるサンプル列を別々のサ
ンプル列グループＡ及びＢに入れる。これら別々のサン
プル列グループＡ及びＢは、夫々元のサンプリング・パ
ルス列１９８の１つおきのパルス群から得られたグルー
プである。サンプル列グループＡ及びＢの周波数は、ｆ
sample＝１／２Ｔ＝ｆsignalであるが、互いに時間Ｔだ
け遅延されている。元のサンプリング・パルス列１９８
の位相は、時間間隔Ｔの間では、信号２００に対してシ
フトされている。これら２つの分離したサンプリング出
力は、夫々隣合う２つのタイム・ウインドウ（間隔Ｔ）
の中の信号を表している。これら２つの隣接タイム・ウ
インドウから得たデータを記録し、これらのデータを総
合して期間２Ｔ中の全期間の信号５０を再現させる。も
っと一般的に言えば、上述の操作は、元のサンプリング
・パルス列をＮ個ずつのサンプリング・パルス列のグル
ープ（周波数ｆsample／Ｎ）に分割し、各グループが隣
のグループから遅延時間Ｔだけ遅延している場合と見る
ことが出来る。周波数ｆsample＝１／Ｔの元のサンプリ
ング・パルス列をタイム・ウインドウＴだけ遅延させる
と、低周波数の各サンプリング・パルス列のグループが
タイム・ウインドウＴの期間中に信号をサンプリングす
る。これらＮ個の測定結果（各時間長Ｔ）を総合して、
期間Ｎ＊Ｔの全期間にわたり、信号を再生することがで
きる。The gate processing method described above employs a sampling
This is not an efficient method because a portion of the pulse energy F = (N-1) / N is not used. FIG.
FIG. 5 is a timing chart showing another method applied to the specific case of fsample = fsignal * 2. In this case, the repetition signal 200 having the frequency fsignal = 1 / 2T is sampled by the original sampling pulse train having the frequency fsample = 1 / T. The resulting sample columns are put into separate sample column groups A and B. These separate sample train groups A and B are groups obtained from every other pulse group of the original sampling pulse train 198, respectively. The frequency of sample column groups A and B is f
sample = １ ／ T = fsignal, but delayed by time T from each other. Original sampling pulse train 198
Are shifted with respect to the signal 200 during the time interval T. These two separated sampling outputs are each separated by two adjacent time windows (interval T).
Represents the signal in. The data obtained from these two adjacent time windows is recorded, and these data are combined to reproduce the signal 50 of the entire period 2T. More generally, the above operation divides the original sampling pulse train into groups of N sampling pulse trains (frequency fsample / N), each group being delayed from the next group by a delay time T. You can see if you have. If the original sampling pulse train at frequency fsample = 1 / T is delayed by a time window T, each group of low frequency sampling pulse trains will sample the signal during the time window T. By combining these N measurement results (each time length T),
The signal can be reproduced over the entire period N * T.

【００８３】図１６は、測定信号取込ユニット５４の実
施例を示すブロック図である。この回路は、高速ゲート
動作を用い、低速アナログ・デジタル変換を行うもので
ある。図１及び図１２〜図１５において、測定ビーム４
４は、図１２〜図１５のサンプリング・パルス列として
作用する。刺激信号１６によって電気光学材料層２７の
光学的特性与える電界の影響は、図１２〜図１５の被サ
ンプリング繰り返し信号で表される。図８〜図１１に示
したように、測定ビーム４４は、刺激信号１６と同期し
ている。測定信号５０は、測定信号取込ユニット５４に
入力され、第２変換器サブユニット１６４又は１６４′
に入力される。第２変換器サブユニット１６４又は１６
４′の出力電流Ｉ1及びＩ2は、信号変換器２０４に供給
され、ここで、強度振幅に独立な量（Ｉ1−Ｉ2）を表す
出力信号２０６に変換され、ライン２０８を介してゲー
ト２１０に供給される。第２変換器サブユニット１６４
又は１６４′及び信号変換器２０４は、測定動作に関し
て十分に高速で且つ十分な帯域幅を有している。[0083] Figure 16 is a block diagram showing an actual <br/>施例measurement signal capturing unit 4. This circuit performs low-speed analog-to-digital conversion using a high-speed gate operation. 1 and 12 to 15, the measurement beam 4
4 acts as the sampling pulse train of FIGS. The effect of the electric field on the optical characteristics of the electro-optical material layer 27 by the stimulus signal 16 is represented by the repetitive signals to be sampled in FIGS. As shown in FIGS. 8 to 11, the measurement beam 44 is synchronized with the stimulus signal 16. The measurement signal 50 is <br/> input to the measuring signal accepting unit 4, a second converter subunit 164 or 164 '
Is input to Second converter subunit 164 or 16
The 4 'output currents I1 and I2 are provided to a signal converter 204, where they are converted to an output signal 206 representing a magnitude-independent quantity (I1-I2) and provided to gate 210 via line 208. Is done. Second converter subunit 164
Or 164 'and the signal converter 204 are sufficiently fast and have sufficient bandwidth for the measurement operation.

【００８４】信号２０６がゲート２１０を通過するの
は、ゲート２１０がＮ分周ユニット２１４の出力により
イネーブルされた時のみである。Ｎ分周ユニット２１４
は、測定ビーム源４２から信号５５を受ける。この信号
５５は、測定ビーム４４の周波数ｆsample＝１／Ｔに対
応している。Ｎ分周ユニット２１４は、この周波数の信
号を、コントローラ３４から供給された選択可能な整数
Ｎで分周し、周波数ｆsample／Ｎの信号２１２を発生す
る。この信号２１２は、信号５５及び測定ビーム４４と
同期している。Ｎの値は、ユーザー４１が選択可能であ
り、その選択した値がコントローラ３４に送られるか、
又はコントローラ３４自身がＮの値を選択する。信号２
１２は、ゲート２１０をイネーブルすると、ゲート２１
０は、信号の周波数に等しい周波数（ｆsignal＝ｆsamp
le／Ｎ）のサンプル列２２０を出力する。信号２２０
は、ライン２２２を介してアナログ平均化フィルタ２２
４に供給される。この平均化フィルタ２２４の出力２２
６は、ライン２２８を介して低速アナログ・デジタル変
換器２３０に供給され、デジタイズされ、デジタル信号
５７としてライン５６を介してコントローラ３４に送ら
れる。Signal 206 passes through gate 210 only when gate 210 is enabled by the output of divide-by-N unit 214. N dividing unit 214
Receives a signal 55 from the measurement beam source 42. This signal 55 corresponds to the frequency fsample = 1 / T of the measurement beam 44. The N dividing unit 214 divides the signal of this frequency by the selectable integer N supplied from the controller 34, and generates a signal 212 of the frequency fsample / N. This signal 212 is synchronized with the signal 55 and the measurement beam 44. The value of N is selectable by the user 41 and the selected value is sent to the controller 34 or
Alternatively, the controller 34 itself selects the value of N. Signal 2
12 enables the gate 21 when the gate 210 is enabled.
0 is a frequency equal to the frequency of the signal (fsignal = fsamp)
le / N) is output. Signal 220
The analog averaging filter 22 via line 222
4 is supplied. Output 22 of this averaging filter 224
6 is supplied via line 228 to a low-speed analog-to-digital converter 230, digitized and sent as digital signal 57 to controller 34 via line 56.

【００８５】図１６の回路は、可変デジタル遅延入力を
掃引し、その掃引中のデジタイズ信号を受けることによ
り、電気光学材料層２７の刺激信号による電界に対する
応答信号をサンプリングする。The circuit of FIG. 16 sweeps the variable digital delay input and receives the digitized signal during the sweep, thereby sampling a response signal to the electric field due to the stimulus signal of the electro-optic material layer 27.

【００８６】図１７は、別の実施例である測定信号取込
ユニット５４′の構成を示すブロック図である。この実
施例では、高速アナログ切り替え及び低速アナログ・デ
ジタル変換を採用している。信号変換器２０４の出力
は、アナログ・デマルチプレクサ２３２に供給される。
信号５５は、ライン５３を介してＮ分周アドレス発生器
２３４に供給される。このアドレス発生器２３４は、コ
ントローラ３４からライン９９を介して値Ｎを受け、信
号５５に応じてＮ個のアドレス２３６を発生する。ライ
ン２３８を介して信号２３６はデマルチプレクサ２３２
に供給される。デマルチプレクサ２３２は、各アドレス
に応じて入力信号２０６の各値２０６i（ｉ＝１，・・・
・，Ｎ）をＮ個の出力ライン２４０iの１つに出力値２４
０iとしてＮ倍の時間間隔で接続する。デマルチプレク
サ２３２は、サンプリングした出力列２０６のパルスを
何れの出力に接続するのに十分な帯域幅を有している。
各出力２４２iは、アナログ平均化回路２４４iに供給さ
れ、ここで平均化された出力２４６iは、アナログ・デ
ジタル変換器２４８に送られてデジタイズされる。アナ
ログ・デジタル変換器２４８は、ライン２３８を介して
アドレス信号２３６も受け、このアドレス信号を用いて
コントローラ３４へのライン５６の適当な出力ラインへ
Ｎ個の平均化出力を出力する。従って、サンプル列２０
６の分割は、アドレス発生器２３４を用いてデマルチプ
レクサ２３２により繰り返しＮ個のパルス２４２iを適
当なアナログ平均化回路２４４iに出力することにより
実行される。コントローラ３４は、Ｎ個のデジタル・デ
ータを組み合わせてＮ＊Ｔの期間にわたる信号２０６を
再生する。FIG. 17 is a block diagram showing the configuration of a measurement signal acquisition unit 54 ' according to another embodiment. In this embodiment, high-speed analog switching and low-speed analog-to-digital conversion are employed. The output of the signal converter 204 is supplied to an analog demultiplexer 232.
The signal 55 is supplied via a line 53 to a divide-by-N address generator 234. The address generator 234 receives the value N from the controller 34 via a line 99 and generates N addresses 236 in response to the signal 55. Signal 236 via line 238 is coupled to demultiplexer 232
Supplied to The demultiplexer 232 outputs each value 206i (i = 1,...) Of the input signal 206 according to each address.
., N) is output to one of the N output lines 240i.
0i is connected at N time intervals. Demultiplexer 232 has sufficient bandwidth to connect the sampled pulses of output train 206 to any output.
Each output 242i is provided to an analog averaging circuit 244i, where the averaged output 246i is sent to an analog to digital converter 248 for digitization. The analog-to-digital converter 248 also receives an address signal 236 via line 238 and uses this address signal to output the N averaged outputs to the appropriate output lines on line 56 to controller 34. Therefore, the sample sequence 20
The division of 6 is performed by repeatedly outputting N pulses 242i to an appropriate analog averaging circuit 244i by the demultiplexer 232 using the address generator 234. Controller 34 combines the N digital data to regenerate signal 206 over a period of N * T.

【００８７】図１８は、更に別の実施例である測定信号
取込ユニット５４′′のブロック図である。この実施例
は、高速アナログ・デジタル変換器２５０とデジタル・
デマルチプレクサ２５６を採用している。この回路の動
作は、図１７の実施例５４′の動作と類似している。異
なる点は、信号２０６がライン２０８を介して高速アナ
ログ・デジタル変換器２５０に供給され、ここで、信号
２０６の各パルスが直接デジタル化されることである。
このアナログ・デジタル変換器２５０のデジタル出力
は、ライン２５２を介して高速デジタル・デマルチプレ
クサ２５６に送られ、デジタル値２５２iが繰り返し出
力される。これらのデジタル値２５２iは、出力ライン
２５８iを介して夫々デジタル記憶素子２６０i（ｉ＝
１，・・・・，Ｎ）に記憶される。デジタル記憶素子２６０
iでは、従来のデジタル平均化技法が用いられる。デジ
タル記憶素子２６０iに記憶されたＮ個のデータがデジ
タル信号路５６を介してコントローラ３４に送られる。
コントローラ３４は、これらのデータを組み合わせて期
間Ｎ＊Ｔにわたる信号２０６を再生する。FIG. 18 is a block diagram of a measurement signal acquisition unit 54 ″ according to still another embodiment. This embodiment includes a high speed analog to digital converter 250 and a digital to digital converter.
A demultiplexer 256 is employed. The operation of this circuit is similar to the operation of the embodiment 54 'in FIG. The difference signal 206 is supplied to the high speed analog-to-digital converter 250 via line 208, where is that each pulse of the signal 206 is directly digitized.
The digital output of the analog-to-digital converter 250 is sent to the high-speed digital demultiplexer 256 via line 252, and the digital value 252i is repeatedly output. These digital values 252i are provided via output lines 258i, respectively, to digital storage elements 260i (i =
1,..., N). Digital storage element 260
For i, a conventional digital averaging technique is used. The N data stored in the digital storage element 260i is sent to the controller 34 via the digital signal path 56.
Controller 34 combines these data to regenerate signal 206 over period N * T.

【００８８】一実施例として、信号変換器２０４（図１
６）では、電流路Ｉ1及びＩ2の間に接続された第１及び
第２抵抗器と、共通基準電位源と、電流路Ｉ1及び第１
抵抗器の間の接続点と、電流路Ｉ2及び第２抵抗器の間
の接続点との間に接続されたコンデンサから成る平均化
回路２２４（図１６）とを有する。このコンデンサの各
端子は、アナログ・デジタル変換器２３０の差動入力端
に接続されている。図１６のゲート２１０のゲート動作
は、制御電流ＩcをＮ分周ユニット２１４の制御で減少
させ、第２変換器ユニット１６４又は１６４′が出力電
流Ｉ1及びＩ2をゼロ又は無視できる程度の値まで低減さ
せることにより、達成される。As one embodiment, the signal converter 204 (FIG. 1)
In 6), the first and second resistors connected between the current paths I1 and I2, the common reference potential source, and the current path I1 and the first
It has an averaging circuit 224 (FIG. 16) consisting of a capacitor connected between the junction between the resistors and the junction between the current path I2 and the second resistor. Each terminal of the capacitor is connected to a differential input terminal of the analog / digital converter 230. The gate operation of the gate 210 of FIG. 16 reduces the control current Ic under the control of the divide-by-N unit 214 such that the second converter unit 164 or 164 'reduces the output currents I1 and I2 to zero or negligible values. This is achieved by

【００８９】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。The system 10 can be applied so that characteristics other than the electrical characteristics of the device under test 14 can be measured. System 10 operates as described above with a change in the refractive index (complex number) of layer 27 in response to a change in the electric field. Layer 27
In response to the measurement beam 44, the information contained in the information propagation beam 124 is separated. Layer 27 can separate that information because the complex index of refraction changes according to the characteristics of device 14. It is well known that the propagation of a plane wave inside a medium is expressed by the following equation. E = Eoexp (i2πνt) exp ｛(− i2πx / c)
(n−ik)｝ Here, n−ik = n ′ is a complex refractive index, and includes not only the phase change of n of the real term but also information of the amount of attenuation of −ima of the imaginary term.

【００９０】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、光検出器（光
電変換器）１４４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１
２４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。The system 10 can detect both phase change and attenuation information separated by the layer 27. AG
The output (I1-I2) of the C-ratio detector 166 responds to the phase change. However, information about the amount of attenuation, the optical detector (light
(Electrical converters) 144 and 146 (FIG. 3). Therefore, the system 10 is capable of transmitting the information propagation beam 1
The differential phase or polarization information of the beam 124 can be identified from the attenuation information for 24 or its components 136 or 138.

【００９１】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。It is known from experience that the refractive index of various materials changes as a result of changes in the parameters of the material. In an electro-optic material, the refractive index changes when the applied electric field changes. Electro-optic materials can be used to measure changes in magnetic properties by detecting changes in electric field in response to changes in magnetic properties due to the unitary nature of the electromagnetic field. Other materials are known in which the index of refraction changes in response to changes in the magnetic field of interest. By using such a magneto-optical material as the layer 27, the magnetic properties can also be measured directly. Pyroelectric (py
roelectric) materials change refractive index in response to temperature changes. Therefore, as described above, by using an electro-optical material, a magneto-optical material, a pyroelectric material, or the like as the material of the layer 27, not only the electrical characteristics of the device under measurement 14 but also
Magnetic properties and temperature can also be measured. Layers 27 of these materials may be incorporated into the probe tip along with the lens assembly. In system 10,
By using the micro-position adjuster 28 for adjusting the position of the layer 27, the layer 27 is adjusted to a desired position, and the distance to the region 12 of the device under measurement 14 is adjusted optimally, or suitable for non-destructive contact. It is possible to adjust the position.

【００９２】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。By using the pyroelectric material described above as the material for layer 27, system 10 can provide a value for the actual environment with respect to the heat generated and consumed by further integrated microprocessors and other circuits. The temperature characteristics of the device under test can be measured. For example, by detecting the temperature characteristic of the region 12, damage or malfunction due to inappropriate heat generation of a circuit element in the device 14 may be detected.

【００９３】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。Examples of materials that exhibit a pyroelectric effect, that is, materials that can be used as the material of the layer 27 include lithium tantalate and lithium niobate. Since such a material also shows electro-optical properties, it is important to separate the change due to the change in the electrical properties from the change due to the temperature in the change response of the refractive index.

【００９４】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。Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to only the embodiments described herein, and various modifications and alterations may be made without departing from the spirit of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that changes may be made.

【００９５】[0095]

【発明の効果】本発明の特性測定システムは、被測定デ
バイスの近傍に配置した特定の材料の屈折率の変化を光
学的に検出するので、被測定デバイスに殆ど影響を与え
ずに特性を測定できる。測定光学系は測定中にプローブ
・アームが移動しても光伝搬経路に変化が生じないので
測定位置を変更しても高い測定精度を実現できる。被試
験デバイスに供給する刺激信号と材料の屈折率の変化を
測定するための測定ビームとを所望の周波数及び位相関
係で発生するので極めて高精度に特性を測定可能であ
る。プローブ・チップの材料を選択することにより、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。The characteristic measuring system of the present invention optically detects a change in the refractive index of a specific material disposed in the vicinity of a device to be measured, so that the characteristics can be measured without substantially affecting the device to be measured. it can. Since the measurement optical system does not change the light propagation path even if the probe arm moves during the measurement, high measurement accuracy can be realized even if the measurement position is changed. Since the stimulation signal supplied to the device under test and the measurement beam for measuring the change in the refractive index of the material are generated at a desired frequency and phase relationship, the characteristics can be measured with extremely high accuracy. By selecting the material of the probe tip, various measurements such as not only electrical characteristics but also magnetic characteristics and temperature characteristics can be performed.

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

【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。FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of an embodiment of the present invention.

【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。FIG. 2 is a block diagram in which a part of the embodiment of FIG. 1 is omitted and the configuration of a specific part is shown in more detail;

【図３】図１の実施例の一部分を省略した平面図であ
る。FIG. 3 is a plan view in which a part of the embodiment of FIG. 1 is omitted.

【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。FIG. 4 is a block diagram showing another embodiment of the conversion subunit of the embodiment of FIG. 3;

【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。FIG. 5 is a sectional view showing a detailed configuration of a device to be measured and a probe tip.

【図６】第２変換サブユニットの一実施例を示す回路図
である。FIG. 6 is a circuit diagram showing one embodiment of a second conversion subunit.

【図７】第２変換サブユニットの他の実施例を示す回路
図である。FIG. 7 is a circuit diagram showing another embodiment of the second conversion subunit.

【図８】図１の信号同期回路の一実施例を示すブロック
図である。FIG. 8 is a block diagram showing one embodiment of the signal synchronization circuit of FIG. 1;

【図９】図１の信号同期回路の他の実施例を示すブロッ
ク図である。FIG. 9 is a block diagram showing another embodiment of the signal synchronization circuit of FIG. 1;

【図１０】図１の信号同期回路の別の実施例を示すブロ
ック図である。FIG. 10 is a block diagram showing another embodiment of the signal synchronization circuit of FIG. 1;

【図１１】図１の信号同期回路の更に別の実施例を示す
ブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing still another embodiment of the signal synchronization circuit of FIG. 1;

【図１２】サンプリング・パルス列と被測定信号の一例
を示す簡略タイミング図である。FIG. 12 is a simplified timing chart showing an example of a sampling pulse train and a signal under measurement.

【図１３】サンプリング・パルス列と被測定信号の他の
例を示す簡略タイミング図である。FIG. 13 is a simplified timing chart showing another example of a sampling pulse train and a signal under measurement.

【図１４】サンプリング・パルス列と被測定信号の別の
例を示す簡略タイミング図である。FIG. 14 is a simplified timing diagram showing another example of a sampling pulse train and a signal under measurement.

【図１５】サンプリング・パルス列と被測定信号の更に
別の例を示す簡略タイミング図である。FIG. 15 is a simplified timing diagram showing still another example of a sampling pulse train and a signal under measurement.

【図１６】図１の測定信号取込ユニットの一実施例を示
すブロック図である。FIG. 16 is a block diagram showing one embodiment of a measurement signal acquisition unit of FIG. 1;

【図１７】図１の測定信号取込ユニットの他の実施例を
示すブロック図である。FIG. 17 is a block diagram showing another embodiment of the measurement signal acquisition unit of FIG. 1;

【図１８】図１の測定信号取込ユニットの更に別の実施
例を示すブロック図である。FIG. 18 is a block diagram showing still another embodiment of the measurement signal acquisition unit of FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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 Reference Signs List 14 Device under test 16 Stimulus signal 19 Signal synchronization unit 20 Stimulation signal source 21 Probe 26 Probe arm 27 Electro-optic material layer 28 Position adjuster 34 Controller (control means) 42 Measurement beam source 44 Measurement beam 48 Measurement optical system 124 Information propagation beam

───────────────────────────────────────────────────── 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 (56)参考文献 特開 平４−29344（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−298871（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−296166（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01R 31/302 H01L 21/66 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Michael Dee Jones 97221 Oregon, United States of America Portland South West Tunnelwood 4429 (72) Inventor Stephen H. Pepper 97229 Oregon, United States of America 97229 Portland Northwest Wanhan Dread Fourteens 710 (56) Reference JP-A-4-29344 (JP, A) JP-A-2-298871 (JP, A) JP-A-2-296166 (JP, A) (58) Fields investigated Int.Cl. ⁶ , DB name) G01R 31/302 H01L 21/66

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項１】 プローブが固定され、移動可能なプロー
ブ・アームと、 該プローブ・アームの位置を調整し、上記プローブの先
端位置を被測定デバイスの所定領域の近傍に調整する位
置調整器と、上記被測定デバイスに刺激信号を供給する刺激信号源
と、 上記プローブの先端付近に配置され、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
材料に光の測定ビームが照射され、該測定ビームと上記
材料との作用により光の情報伝搬ビームを発生する測定
手段と、 上記プローブ・アームに固定されて該プローブ・アーム
が移動しても光伝搬経路が変化せず、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、上記プローブ・アームの位置を求め、求めた位置を表す
位置信号を発生する位置センサと、 上記被測定デバイスの情報を蓄積したメモリと、 上記刺激信号源、上記位置センサ及び上記メモリと結合
し、上記位置センサからの上記位置信号及び上記メモリ
に蓄積された上記情報に応答して、上記被測定デバイス
及び上記プローブ・アーム間の相対的な実際の位置関係
及び所定位置関係を表す表示信号を発生すると共に、上
記刺激信号源が発生する上記刺激信号、上記位置センサ
からの上記位置信号及び上記メモリに蓄積された上記情
報に応答して、上記求めた位置における上記被測定デバ
イスの予測特性信号を発生するコントローラと、 該コントローラと結合し、上記被測定デバイスの実際の
位置及び所定位置並びに上記予測特性信号を表示する表
示器と を具えた 特性測定システム。A probe arm to which a probe is fixed and movable; a position adjuster that adjusts a position of the probe arm and adjusts a position of a tip of the probe near a predetermined region of a device to be measured; A stimulus signal source for supplying a stimulus signal to the device under test
And a material arranged near the tip of the probe and having a refractive index that changes in accordance with a change in the characteristics of the device under test, the material being irradiated with a measurement beam of light, and the action of the measurement beam and the material. Measuring means for generating an information-propagating beam of light by means of said probe arm, said probe arm being fixed to said probe arm
The light propagation path does not change even if the probe moves , and the position of the probe arm and the measurement optical system that receives the information propagation beam and generates a measurement signal representing the optical characteristics of the information propagation beam are determined. Represents the position
A position sensor for generating a position signal, a memory storing information on the device under test , and a combination of the stimulus signal source, the position sensor, and the memory
And the position signal from the position sensor and the memory
In response to the information stored in the
And relative actual positional relationship between the probe arms
And a display signal indicating a predetermined positional relationship is generated.
The stimulus signal generated by the stimulus signal source, the position sensor
And the information stored in the memory.
The measured device at the determined position in response to the
A controller for generating a predicted characteristic signal of a chair; and a controller coupled to the controller for realizing the actual characteristics of the device under test.
A table for displaying the position, the predetermined position, and the predicted characteristic signal.
A characteristic measurement system including an indicator . 【請求項２】 被測定デバイスの特性の変化に応じて屈
折率の変化する材料と、光の測定ビームとの相互作用に
より、上記被測定デバイスの特性を表す位相特性を有す
る光の情報伝搬ビームを発生し、該情報伝達ビームから
上記被測定デバイスの特性を測定する特性測定システム
であって、上記情報伝達ビームに応答して、互いに独立な直交直線
偏光である第１及び第 ２誘導ビームを発生するビーム・
スプリッタと、 上記第１及び第２誘導ビームに夫々応答して、該第１及
び第２誘導ビームを夫々表す第１及び第２信号に変換す
る第１及び第２光電変換器と、 上記第１及び第２信号に応答して、上記情報伝搬ビーム
の強度に実質的に影響されないで、上記被測定デバイス
の特性を表す出力信号を発生するノーマライザと を具え
た 特性測定システム。2. A material that changes in refractive index in response to changes in the characteristics of the device under test, the interaction between the measuring beam of light, having a phase characteristic that represents the characteristics of the measuring device
A characteristic measurement system for generating an information propagation beam of light , and measuring characteristics of the device under test from the information transmission beam , wherein orthogonal orthogonal straight lines independent of each other are responsive to the information transmission beam.
Beams for generating first and second stimulated beams that are polarized;
A first splitter and the first and second stimulating beams respectively responsive to the first and second stimulating beams.
And a first and a second signal respectively representing the first and second guided beams.
First and second photoelectric converters and the information propagation beam in response to the first and second signals.
The device under test is substantially unaffected by the intensity of the
Comprising a normalizer for generating an output signal representative of a characteristic
Characteristics measurement system.