DE19957236A1 - Elektro-Optische Abtast-Sondiervorrichtung - Google Patents
Elektro-Optische Abtast-SondiervorrichtungInfo
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Abstract
Eine elektro-optische Abtast-Sondiervorrichtung wird verwendet, um eine Wellenform eines zu messenden Signals, welches an einen Schaltkreis eines IC-Wafers (1) angelegt wird, zu messen. Dabei strahlt ein Laser (8) Laserstrahlen aus, welche mittels einer Lichtleitfaser (7) einem optischen Modul (6) zugeführt werden, welches einen optischen Isolator und Photodioden aufweist. Dann treten die Laserstrahlen durch ein optisches Wellenlängenfilter (5), um durch eine Abtastereinheit (4) fortzuschreiten. Die Laserstrahlen treffen auf ein elektro-optisches Element (2) auf, dessen Polarisationszustand sich in Abhängigkeit eines elektrischen Feldes, das durch das gemessene Signal verursacht wird, ändert. Die Laserstrahlen werden an einem Oberflächenspiegel des elektro-optischen Elements (2) reflektiert, so daß sich die reflektierten Strahlen rückwärts durch die Abtastereinheit (4) ausbreiten und durch das optische Wellenlängenfilter (5) zum optischen Modul (6) zurücklaufen. Während der Messung beobachtet eine Bedienungsperson ein Bild eines ausgewählten Abschnitts des IC-Wafers (1), der momentan unterhalb der Abtastereinheit (4) angeordnet ist, um die relative Position zwischen der Abtastereinheit (4) und dem IC-Wafer (1) einzustellen. Das Bild wird durch eine Infrarotkamera (10) erzeugt, welche mit einer Halogenlampe (9) und einem Monitor (10a) ausgerüstet ist. Im übrigen weist das optische Wellenlängenfilter (5) eine optische Kennlinie auf, so daß eine Mittenwellenlänge der ...
Description
Diese Erfindung betrifft eine elektro-optische Abtast-
Sondiervorrichtung, die unter Verwendung von elektro
optischen Kristallen zum Messen von Wellenformen von zu
messenden Signalen verwendet wird.
Diese Anmeldung basiert auf der in Japan eingereichten
Patentanmeldung Nr. Hei 10-340823, deren Inhalt durch
Bezugnahme hierin eingeschlossen ist.
Elektro-optische Abtast-Sondiervorrichtungen verwenden
elektro-optische Sonden, die wie folgt arbeiten:
Elektrische Felder, die durch die zu messenden Signale verursacht werden, wirken auf elektro-optische Kristalle ein, auf die wiederum Laserstrahlen, die in Abhängigkeit von Zeitgebungssignalen erzeugt werden, einfallen. Die Wellenformen der gemessenen Signale werden als Reaktion auf die Polarisationszustände des Laserstrahles zur Beobachtung gemessen, wobei sich die Polarisationszustände in Abhängigkeit von den elektrischen Feldern ändern. Indem die Laserstrahlen in einer pulsähnlichen Form zum Abtasten der gemessenen Signale verwendet werden, ist es hierbei möglich, die Wellenformen mit einer sehr hohen Auflösung in Bezug auf die Zeit zu messen.
Elektrische Felder, die durch die zu messenden Signale verursacht werden, wirken auf elektro-optische Kristalle ein, auf die wiederum Laserstrahlen, die in Abhängigkeit von Zeitgebungssignalen erzeugt werden, einfallen. Die Wellenformen der gemessenen Signale werden als Reaktion auf die Polarisationszustände des Laserstrahles zur Beobachtung gemessen, wobei sich die Polarisationszustände in Abhängigkeit von den elektrischen Feldern ändern. Indem die Laserstrahlen in einer pulsähnlichen Form zum Abtasten der gemessenen Signale verwendet werden, ist es hierbei möglich, die Wellenformen mit einer sehr hohen Auflösung in Bezug auf die Zeit zu messen.
Im Vergleich zu den herkömmlichen Sondiervorrichtungen, die
elektrische Sonden verwenden, ziehen die elektro-optischen
Abtast-Sondiervorrichtungen (abgekürzt durch "EOS-
Sondiervorrichtungen" (EOS = elektro-optic sampling)) eine
beträchtliche Aufmerksamkeit von Ingenieuren und
Wissenschaftlern aufgrund einiger folgender Vorteile auf
sich:
- 1. Bei der Messung von Signalen benötigen die EOS- Sondiervorrichtungen keine Erd- bzw. Masseleitungen. Daher ist es möglich, die Messung einfach auszuführen.
- 2. Die Kopfenden der EOS-Sondiervorrichtungen sind gegenüber der Schaltungsanordnung isoliert, so daß es möglich ist, eine hohe Eingangsimpedanz zu realisieren. Daher stören die EOS-Sondiervorrichtungen die Zustände der Meßpunkte nicht wesentlich.
- 3. Da die EOS-Sondiervorrichtungen optische Impulse zur Messung verwenden, ist es möglich, die Messung über ein breites Band auszuführen, wobei ein Frequenzbereich in der Größenordnung von Giga-Hertz (GHz) liegt.
- 4. Die EOS-Sondiervorrichtungen sind so ausgelegt, daß elektro-optische Kristalle mit Leitungen bzw. Leiterbahnen von integrierten Schaltungen auf Wafern in Kontakt gebracht werden, auf die Laserstrahlen fokussiert werden. Daher ist es mit den EOS-Sondiervorrichtungen möglich, Messungen bezüglich feiner Leitungen auszuführen, welche mit Metallnadeln nicht in "physikalischen" Kontakt gebracht werden können.
Aus Zweckmäßigkeitsgründen wird in der folgenden
Beschreibung eine spezifische Einheit von Nanometern (nm)
für die Dimension der Wellenlänge des Lichts verwendet.
Nun wird unter Bezugnahme auf Fig. 6 ein Beispiel eines
Aufbaus einer EOS-Sondiervorrichtung beschrieben. In Fig. 6
ist ein IC-Wafer 1 mit einer Außeneinheit (d. h., einer
Einrichtung oder einem System, die nicht dargestellt sind)
mittels Stromversorgungsleitungen und Signalleitungen
verbunden. Ein elektro-optisches Element 2 ist unter
Verwendung eines elektro-optischen Kristalls aufgebaut.
Eine Objektivlinse 3 konvergiert bzw. fokussiert Strahlen,
so daß sie auf das elektro-optische Element 2 einfallen.
Eine Abtastereinheit 4 ist mit einem dichroitischen Spiegel
4a, einem Halbspiegel 4b bzw. Strahlteiler und einem
Reflektionsspiegel bzw. Spiegel 4c ausgerüstet. Ein EOS-
Optikmodul (oder EOS-System) ist unter Verwendung von
Photodioden, Polarisationsstrahlteilern und
Wellenlängenplättchen bzw. Verzögerungsplättchen, die alle
nicht dargestellt sind, aufgebaut.
Eine Lichtleitfaser 7 ist an ihrem Endanschluß mit einem
Faserkollimator 7 ausgerüstet. Eine Lichtquelle 8 (d. h.
Laser) führt dem EOS-Optiksystem 6 Laserstrahlen zu. Hier
haben die Ausgangsstrahlen des Lasers 8 bei der maximalen
Intensität eine Wellenlänge von 1550 Nanometer (nm). Eine
Halogenlampe 9 beleuchtet den IC-Wafer 1, der Gegenstand
der Messung ist. Übrigens benötigt die EOS-
Sondiervorrichtung von Fig. 6 nicht notwendigerweise die
Halogenlampe 9 zum Beleuchten des IC-Wafers 1. D. h., es ist
möglich, andere Lampen, wie eine Xenonlampe oder eine
Wolframlampe, zu verwenden.
Eine Infrarotkamera 10 (oder IR-Kamera) dient der
Bestätigung der Positionierung der Konvergenz der Strahlen
auf dem IC-Wafer 1. Die durch die IR-Kamera 10 erzeugten
Bilder werden auf einem Bildschirm eines Monitors 10a
dargestellt. Die IR-Kamera 10 weist eine
Lichtempfangsempfindlichkeit in einem Wellenlängenbereich
zwischen 500 nm und 1800 nm auf. Ein Aufnahmetisch 11 nimmt
den IC-Wafer 1 auf, um ihn in Position zu fixieren. Der
Aufnahmetisch 11 ist in der Lage, kleine Bewegungen in x-
Achsen-, y-Achsen- und z-Achsen-Richtung zu machen, welche
zueinander senkrecht sind.
Als nächstes werden die optische Wege der Laserstrahlen,
die von dem Laser 8 ausgestrahlt werden, unter Bezugnahme
auf Fig. 6 beschrieben. In Fig. 6 sind optischen Wege der
Laserstrahlen in der Abtastereinheit 4 nacheinander mit
Bezugszeichen A, B und C bezeichnet.
Zuerst treten die aus dem Laser 8 ausgestrahlten
Laserstrahlen durch die Lichtleitfaser 7, in der sie durch
den Faserkollimator 7a zu parallelen Strahlen umgewandelt
werden. Die parallelen Strahlen treten durch das EOS-
Optiksystem 6 und werden dann in die Abtastereinheit 4 als
deren Eingangsstrahlen hineingeführt. In der
Abtastereinheit 4 breiten sich die eintretenden Strahlen
längs des optischen Weges A aus. Die eintretenden Strahlen
werden durch den Spiegel 4c reflektiert, wodurch ihre
Ausbreitungsrichtung um einen Winkel von 90° geändert wird.
Folglich breiten sich die reflektierten Strahlen längs des
optischen Weges B aus. Vorliegend ist der Spiegel 4c ein
Oberflächenspiegel mit 100% Reflexion, welcher durch
Abscheidung eines Aluminiummaterials auf einer
Glasoberfläche hergestellt wird.
Die reflektierten Strahlen, die den durch den Spiegel 4c
reflektierten Laserstrahlen entsprechen, werden durch den
dichroitischen Spiegel 4a weiter reflektiert, wobei deren
Ausbreitungsrichtung um einen Winkel von 90° geändert wird.
Die so durch den dichroitischen Spiegel 4a reflektierten
Strahlen breiten sich längs des optischen Weges C aus. Die
Objektivlinse 3 fokussiert die so weiter reflektierten
Strahlen auf eine gegenüberliegende Oberfläche des elektro
optischen Elements 2, die so angeordnet ist, daß sie einer
Oberfläche des IC-Wafers 1 gegenüberliegt, wobei das
elektro-optische Element 2 auf der Verdrahtung bzw. dem
Schaltkreis (oder den Leitungen) des IC-Wafers 1 angeordnet
ist. Fig. 7 zeigt ein Beispiel einer optischen Kennlinie
der Transmission des dichroitischen Spiegels 4a in
Abhängigkeit von der Wellenlänge, wobei eine horizontale
Achse die "Wellenlänge" darstellt, während eine vertikale
Achse den "Transmissionsfaktor" darstellt. Gemäß der in
Fig. 7 dargestellten optischen Kennlinie ermöglicht der
dichroitische Spiegel 4a die Transmission von nur 5% des
Lichts, während 95% des Lichts bei einer Wellenlänge von
1550 nm reflektiert wird. Aus diesem Grund werden 95% der
vom Laser 8 ausgestrahlten Laserstrahlen durch den
dichroitischen Spiegel 4a reflektiert, wobei deren
optischer Weg um einen Winkel von 90° geändert wird.
Ein dielektrischer Spiegel ist auf der Gegenseite des
elektro-optischen Elements 2 abgeschieden, welche dem IC-
Wafer 1 gegenüber steht. Die von dem dielektrischen Spiegel
reflektierten Laserstrahlen werden durch die Objektivlinse
3 in parallele Strahlen umgewandelt. Dann breiten sich die
parallelen Strahlen wiederum längs der optischen Wege C, B,
A rückwärts aus und kehren zum EOS-Optiksystem 6 zurück.
Diese Strahlen treffen innerhalb des EOS-Optiksystems 6 auf
Photodioden (nicht dargestellt) auf.
Als nächstes werden die Arbeitsvorgänge zur Positionierung
des IC-Wafers 1 in Verbindung mit der Halogenlampe 9 und
der TR-Kamera 10 beschrieben. Insbesondere erfolgt die
folgende Beschreibung bezüglich der optischen Wege für das
von der Halogenlampe 9 ausgestrahlte Licht und die
Positionierungsvorgänge des IC-Wafers 1. In Fig. 6 sind die
optischen Wege, entlang derer sich das Licht der
Halogenlampe 9 ausbreitet, nacheinander mit den
Bezugszeichen D, E und C bezeichnet.
Das von der Halogenlampe 9 ausgestrahlte Licht breitet sich
längs des optischen Weges D aus und fällt auf den
Halbspiegel 4b bzw. Strahlteiler. Der Halbspiegel 4b
reflektiert das Licht um einen Winkel von 90°, so daß das
reflektierte Licht sich längs des optischen Weges E
ausbreitet. Das reflektierte Licht breitet sich geradlinig
durch den dichroitischen Spiegel 4a längs des optischen
Weges C aus, so daß der IC-Wafer 1 beleuchtet wird. Hierbei
ist der Halbspiegel 4b so ausgelegt, daß das reflektierte
Licht und das transmittierte Licht mit ihrer jeweiligen
Intensität übereinander liegen.
Fig. 8 zeigt eine optische Kennlinie der Strahlung der
Halogenlampe 9 in Abhängigkeit von der Wellenlänge, wobei
eine horizontale Achse die "Wellenlänge" repräsentiert,
während eine vertikale Achse die "Lichtintensität"
repräsentiert. Fig. 8 zeigt, daß die Halogenlampe 9 Licht
in einem Wellenlängenbereich zwischen 400 nm und 1650 nm
ausstrahlt.
Die IR-Kamera 10 nimmt ein Infrarotbild in Bezug auf einen
Abschnitt des IC-Wafers 1 innerhalb eines durch die
Halogenlampe 9 beleuchteten Gesichtsfeldes der
Objektivlinse 3 auf. Ein solches Infrarotbild wird auf dem
Bildschirm des Monitors 10a dargestellt. Eine
Bedienungsperson kann den Aufnahmetisch 11 oder die
Abtastereinheit 4 leicht bewegen, während sie auf das am
Bildschirm des Monitors 10a dargestellte Bild schaut.
Folglich kann die Bedienungsperson die relative Position
zwischen dem Aufnahmetisch 11 und der Abtastereinheit 4
einstellen, so daß der Schaltkreis des IC-Wafers 1, welcher
Gegenstand der Messung ist, in das Gesichtsfeld gelangt.
Die Laserstrahlen, welche vom Laser 8 ausgestrahlt und in
die Abtastereinheit 4 eingeführt werden, werden durch die
Oberfläche des elektro-optischen Elements 2 oberhalb des
Schaltkreises des IC-Wafers 1 reflektiert. Dann werden die
reflektierten Strahlen (teilweise) durch den dichroitischen
Spiegel 4a transmittiert und in die IR-Kamera 10
eingegeben. Daher erzeugt die IR-Kamera 10 ein Bild, das
den transmittierten Strahlen des dichroitischen Spiegels 4a
entspricht. Durch Beobachten eines solchen Bildes bringt
die Bedienungsperson den Aufnahmetisch 11 oder die
Abtastereinheit 4 in Position, so daß die Laserstrahlen auf
einem Punkt auf der Oberfläche des elektro-optischen
Elements 2 oberhalb des Schaltkreises, welcher Gegenstand
der Messung ist, fokussiert wird. Wie oben beschrieben,
weist der dichroitische Spiegel 4a eine solche optische
Kennlinie auf, bei der 5% der Laserstrahlen, die die zuvor
genannte Wellenlänge aufweisen, durch ihn hindurch
transmittiert werden. Folglich ist es der Bedienungsperson
möglich, die Laserstrahlen mittels der IR-Kamera 10 zu
erkennen.
Als nächstes erfolgt eine Beschreibung bezüglich der
Bedienungsvorgänge zum Messen von Signalen unter Verwendung
der EOS-Sondiervorrichtung von Fig. 6.
Wenn die Spannungsversorgung an den Schaltkreis (oder die
Leitungen) des IC-Wafers 1 angelegt wird, tritt ein
elektrisches Feld auf, das am elektro-optischen Element 2
anliegt. Dies bewirkt einen Effekt, bei dem sich ein
Brechungsindex aufgrund des Pockels-Effekt ändert. Aufgrund
dieses Phänomens treten Änderungen in den
Polarisationszuständen zwischen den eintreffenden und
austretenden Strahlen im elektro-optischen Element 2 auf.
D. h., die vom Laser 8 ausgestrahlten Laserstrahlen breiten
sich längs bestimmter Pfade aus und treffen auf das
elektro-optische Element 2 als die eintretenden Strahlen
auf, so daß die eintretenden Strahlen durch die
gegenüberliegende Oberfläche, die dem IC-Wafer 1 gegenüber
liegt, reflektiert werden und längs der gleichen Wege als
die austretenden Strahlen zurückkehren, wobei deren
Polarisationszustand geändert ist. Solche austretenden
Strahlen, deren Polarisationszustände aufgrund des am
elektro-optischen Element 2 anliegenden elektrischen Feldes
verändert wurden, breiten sich längs der optischen Wege C,
B, A wieder rückwärts aus und werden dann in das EOS-
Optiksystem 6 eingegeben.
Im EOS-Optiksystem 6 werden beim Empfang der Strahlen,
deren Polarisationszustände sich verändert haben, die
Änderungen der Polarisationszustände in Änderungen der
Lichtintensitäten umgewandelt, welche durch die Photodioden
erfaßt werden, um elektrische Signale zu erzeugen. Dann
werden die elektrischen Signale durch einen
Signalverarbeitungsabschnitt (nicht dargestellt)
verarbeitet. Auf diese Weise ist es möglich, die an den
Schaltkreis des IC-Wafers 1 angelegten Signale zu messen.
Das zuvor genannte Beispiel der EOS-Sondiervorrichtung
benötigt Beleuchtungslicht, um den IC-Wafer 1 zu
beleuchten, welcher Gegenstand der Messung ist, um die
Positionierung des IC-Wafers 1 auszuführen. Hierbei wird
das Beleuchtungslicht für die Positionierung des IC-Wafers
1 verwendet, so daß es vorteilhaft ist, die Lichtquelle
(d. h., Halogenlampe 9) des Beleuchtungslichts während der
Messung anzuschalten.
Jedoch ist die vorgenannte EOS-Sondiervorrichtung so
ausgelegt, daß die optischen Wege des Lichts von der
Halogenlampe 9 mit den optischen Wegen der Laserstrahlen,
die zur Messung verwendet werden, zusammenfallen. In
manchen Fällen wird das Beleuchtungslicht in das EOS-
Optiksystem, welches die Messung ausführt, als optisches
Rauschen eingeleitet. Folglich besteht darin ein Problem,
daß ein solches optisches Rauschen das Signal-/Rausch-
Verhältnis bei der Messung der Signale verschlechtert.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine elektro-
optische Abtast-Sondiervorrichtung vorzusehen, bei der
verhindert wird, daß Beleuchtungslicht, welches optisches
Rauschen verursacht, auf Photodioden auftrifft, so daß das
Signal-/Rausch-Verhältnis verbessert wird.
Eine elektro-optische Abtast-Sondiervorrichtung gemäß
dieser Erfindung wird im wesentlichen dazu verwendet, eine
Wellenform eines zu messenden Signals, welches an einen
Schaltkreis eines IC-Wafers angelegt wird, zu messen. Dabei
strahlt ein Laser Laserstrahlen aus, die durch eine
Lichtleitfaser übertragen und durch einen Faserkollimator
in parallele Strahlen umgewandelt werden. Die parallelen
Strahlen werden in ein optisches Modul eingeleitet, welches
einen optischen Isolator bzw. optischen Einwegleiter und
Photodioden umfaßt. Dann treten die parallelen Strahlen
durch ein optisches Wellenlängenfilter, um durch eine
Abtastereinheit fortzuschreiten, welche einen Spiegel,
einen dichroitischen Spiegel und einen Halbspiegel
aufweist. Die parallelen Strahlen fallen mittels einer
Objektivlinse auf ein elektro-optisches Element ein.
Das elektro-optische Element ist auf dem IC-Wafer plaziert
und ändert seinen Polarisationszustand in Abhängigkeit von
einem elektrischen Feld, welches durch das zu messende bzw.
gemessene Signal verursacht wird. Die parallelen Strahlen
werden durch einen Oberflächenspiegel des elektro-optischen
Elements, der einer Oberfläche des IC-Wafers
gegenüberliegend angeordnet ist, reflektiert, so daß sich
die reflektierten Strahlen rücklaufend durch die
Abtastereinheit ausbreiten, um diese in das optische
Wellenlängenfilter einzugeben. Dabei hat das optische
Wellenlängenfilter eine solche Kennlinie, daß eine
Mittenwellenlänge der Transmission des Lichts mit einer
Wellenlänge der Laserstrahlen, bei der die Intensitäten
maximal sind, übereinstimmt, so daß es möglich ist, zu
verhindern, daß Anteile des Lichts, welche für eine Messung
nicht erforderlich sind, unnötigerweise in das optische
Modul zurückgeführt werden. Die durch das optische
Wellenlängenfilter getretenen, reflektierten Strahlen
werden in das optische Modul als rücklaufende Strahlen
eingeleitet, welche durch den optischen Isolator
ausgefiltert bzw. getrennt und in die Photodioden
eingeleitet werden, um elektrische Signale zu erzeugen.
Während der Messung beobachtet eine Bedienungsperson ein
Bild eines ausgewählten Abschnitts des IC-Wafers, der
momentan unter der Abtastereinheit plaziert ist, um die
relative Position zwischen der Abtastereinheit und dem IC-
Wafer einzustellen. Um dies vorzunehmen, ist die elektro-
optische Abtast-Sondiereinheit mit einer Halogenlampe,
einer Infrarotkamera und einem Monitor ausgestattet. Dabei
strahlt die Halogenlampe Beleuchtungslicht aus, welches
sich durch die Abtastereinheit ausbreitet und über die
Objektivlinse in das elektro-optische Element auf dem IC-
Wafer eintritt. Dann wird das Beleuchtungslicht durch den
Oberflächenspiegel des elektro-optischen Elements
reflektiert und der Infrarotkamera über die Abtastereinheit
zugeführt. Der dichroitische Spiegel hat übrigens eine
spezielle optische Kennlinie, so daß sich der
Transmissionsfaktor zwischen einer ersten und einer zweiten
Wellenlänge (d. h. 1330 nm und 1500 nm) stark ändert. D. h.,
daß der dichroitische Spiegel im wesentlichen Komponenten
des Lichts transmittiert, deren Wellenlängen kleiner als
die der ersten Wellenlänge sind und welche durch die
Infrarotkamera erfaßt werden, während im wesentlichen
verhindert wird, daß andere Komponenten des Lichts, deren
Wellenlängen größer sind als die zweite Wellenlänge, durch
diesen transmittiert werden.
Aufgrund der vorgenannten, optischen Kennlinie des
optischen Wellenlängenfilters und des dichroitischen
Spiegels ist es möglich, zu verhindern, daß Komponenten des
Lichts (d. h. Komponenten des Beleuchtungslichts), welche
für die Messung nicht benötigt werden, in das optische
Modul zurückgeleitet werden. Folglich erfassen die
Photodioden keine solchen "nicht notwendigen" Komponenten
des Lichts, so daß es möglich ist, das Signal-/Rausch-
Verhältnis bei der Messung zu verbessern.
Anhand der Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild mit einer schematischen
Darstellung, die einen Aufbau einer elektro-
optischen Abtast-Sondiervorrichtung gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung
darstellt,
Fig. 2 eine auseinandergezogene Aufrißdarstellung,
teilweise im Querschnitt, die einen Innenaufbau des
in Fig. 1 dargestellten EOS-Optiksystems zeigt,
Fig. 3 ein Diagramm, das eine optische Kennlinie der
Transmission des in Fig. 1 gezeigten optischen
Wellenlängenfilters in Abhängigkeit von der
Wellenlänge darstellt,
Fig. 4 ein Diagramm, das die Änderungen der Signalpegel in
Abhängigkeit von den Frequenzen in Verbindung mit
der in Fig. 6 dargestellten, elektro-optischen
Abtast-Sondiervorrichtung darstellt,
Fig. 5 ein Diagramm, das die Änderungen der Signalpegel in
Abhängigkeit von den Frequenzen im Zusammenhang mit
der in Fig. 1 dargestellten, elektro-optischen
Abtast-Sondiervorrichtung zeigt,
Fig. 6 ein Blockschaltbild mit einer schematischen
Darstellung, das ein Beispiel eines Aufbaus einer
elektro-optischen Abtast-Sondiervorrichtung
darstellt,
Fig. 7 ein Diagramm, das eine optische Kennlinie der
Transmission des in Fig. 6 gezeigten dichroitischen
Spiegels in Abhängigkeit der Wellenlänge ist, und
Fig. 8 ein Diagramm, das eine optische Kennlinie der
Strahlung der in Fig. 6 gezeigten Halogenlampe in
Abhängigkeit der Wellenlänge ist.
Diese Erfindung wird anhand von Beispielen in Verbindung
mit den beiliegenden Figuren detailliert beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen Aufbau einer elektro-optischen Abtast-
Sondiervorrichtung gemäß einem bevorzugten
Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei Teile, die denen
in Fig. 6 dargestellten entsprechen, mit den gleichen
Bezugszeichen bezeichnet sind, deren Beschreibung jedoch
entsprechend der Notwendigkeit ausgelassen wird.
Im Vergleich zu der oben beschriebenen, elektro-optischen
Abtast-Sondiervorrichtung von Fig. 6 ist die elektro-
optische Abtast-Sondiervorrichtung von Fig. 1 dadurch
gekennzeichnet, daß das EOS-Optiksystem 6 Installations-
/Demontage-Elemente 41 aufweist, welche mit einem optischen
Wellenlängenfilter 5 ausgerüstet sind.
Fig. 2 zeigt einen Innenaufbau des EOS-Optiksystems 6 im
Detail. Grundelemente des EOS-Optiksystems sind
Polarisationsstrahlteiler, Wellenlängenplatten bzw.
Verzögerungsplatten und Photodioden. Speziell zeigt Fig. 2
ein Beispiel des praktischen Aufbaus der Optik des EOS-
Optiksystems 6, welches so konstruiert ist, daß das
Rauschen verringert wird, während die Empfindlichkeit
erhöht wird. In Fig. 2 sind λ/2-Wellenlängenplatten 61, 64
(oder λ/2-Verzögerungsplatten) sowie eine λ/4-
Wellenlängeplatte 62 (oder λ/4-Verzögerungsplatte)
vorgesehen. Zusätzlich sind Polarisationsstrahlteiler 63,
66 sowie ein Faraday-Rotator 65 bzw. Faraday-Isolator
vorgesehen. Auf diese Weise wird ein optisches System, das
einem optischen Isolator 60 entspricht, mittels der λ/2-
Verzögerungsplatten 61, 64, der λ/4-Verzögerungsplatte 62,
der Polarisationsstrahlteiler 63, 66 und dem Faraday-
Rotator 65 aufgebaut. Neben den zuvor erwähnten Elementen
61 bis 66 des optischen Isolators 60 ist das EOS-
Optiksystem 6 weiterhin mit Photodioden 67, 68 ausgerüstet.
Das EOS-Optiksystem 6 kann in die Abtastereinheit 4
eingebaut und daraus entnommen wernen. Dabei wird das EOS-
Optiksystem 6 mittels der Installations-/Demontage-Elemente
41 an der Abtastereinheit 4 befestigt. Zusätzlich sind die
Installations-/Demontage-Elemente 41 mit dem optischen
Wellenlängenfilter 5 ausgerüstet. Dabei ist das optische
Wellenlängenfilter 5 an den Installations-/Demontage-
Elementen 41 befestigt, um einen abgedichteten Zustand der
Abtastereinheit 4 zu gewährleisten, wenn das EOS-
Optiksystem 6 aus der Abtastereinheit 4 entfernt wird.
Fig. 3 zeigt eine optische Kennlinie der Transmission des
optischen Wellenlängenfilters 5 in Abhängigkeit der
Wellenlänge, wobei eine horizontale Achse die "Wellenlänge"
darstellt, während eine vertikale Achse den
"Transmissionsfaktor" darstellt. Fig. 3 zeigt, daß die
Mittenwellenlänge des transmittierten Lichts, welches durch
das optische Wellenlängenfilter 5 transmittiert wird, 1550 nm
ist, während die Halbwertsbreite des Bandes 14 nm
beträgt. Die zuvor genannte Mittenwellenlänge überlappt mit
einer Wellenlänge der Laserstrahlen, bei welcher der Laser
8 mit maximaler Intensität ausstrahlt.
Die Halbwertsbreite des Bandes des optischen
Wellenlängenfilters 5 sollte ausreichend breiter als die
Halbwertsbreite der Wellenlänge der Laserstrahlen sein. Das
liegt daran, daß eine schmale Halbwertsbreite der
Wellenlänge der Laserstrahlen, welche schmaler ist als die
Halbwertsbreite des Bandes, dadurch Probleme verursacht,
daß optische Pulsbreiten verbreitert oder Pulsformen
verändert werden.
Als nächstes werden Meßvorgänge zum Messen von Signalen auf
dem IC-Wafer 1 unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2
beschrieben.
Als erstes werden Laserstrahlen, die vom Laser 8
ausgestrahlt werden, durch die Lichtleitfaser 7
transmittiert und durch den Faserkollimator 7a zu
parallelen Strahlen umgewandelt.
Dann breiten sich die parallelen Strahlen geradlinig durch
den optischen Isolator 60 aus, so daß die parallelen
Strahlen durch das optische Wellenlängenfilter 5
transmittiert werden. In diesem Fall hat das optische
Wellenlängenfilter 5 die in Fig. 3 dargestellte, optische
Kennlinie, bei der die Mittenwellenlänge mit der
Wellenlänge des Lasers übereinstimmt, bei der die
Intensitäten der Laserstrahlen maximal sind. Aus diesem
Grund transmittiert das optische Wellenlängenfilter 5
beinahe die gesamten Strahlen, welche sich geradlinig durch
den optischen Isolator 60 ausbreiten.
Danach treten die Laserstrahlen aus dem EOS-Optiksystem 6
aus und werden ins Innere der Abtastereinheit 4
eingeleitet. In der Abtastereinheit 4 reflektiert der.
Spiegel 4c die Laserstrahlen um einen Winkel von 90°, so
daß die reflektierten Strahlen in Richtung des
dichroitischen Spiegels 4a fortschreiten. Der dichroitische
Spiegel 4a reflektiert die Strahlen weiter um einen Winkel
von 90°, so daß die weiterreflektierten Strahlen in
Richtung der Objektivlinse 3 fortschreiten. Die
Objektivlinse 3 fokussiert die Strahlen auf die Oberfläche
des Schaltkreises (oder auf die Leitungen bzw.
Leiterbahnen) des IC-Wafers 1.
Eine bestimmte Spannung wird an den Schaltkreis des IC-
Wafers 1 angelegt, um ein elektrisches Feld zu bewirken,
welches sich ausbreitet und am elektro-optischen Element 2
anliegt. Das am elektro-optischen Element 2 anliegende
elektrische Feld bewirkt einen Effekt, bei dem sich ein
Brechungsindex aufgrund des Pockels-Effekt ändert. Aufgrund
eines solchen Effektes werden die Polarisationszustände der
eintreffenden Laserstrahlen während der Ausbreitung durch
das elektro-optische Element 2 verändert. Dann werden die
Laserstrahlen, deren Polarisationszustände verändert
wurden, durch einen Spiegel reflektiert, der einer
Oberfläche des elektro-optischen Elements 2 auf dem
Schaltkreis des IC-Wafers 1 entspricht. Folglich schreiten
die reflektierten Laserstrahlen längs der gleichen
optischen Wege zurück, längs der sich die eintreffenden
Laserstrahlen ausgebreitet haben und längs der sie auf das
elektro-optische Element 2 eingefallen sind. Danach werden
die reflektierten Laserstrahlen in das EOS-Optiksystem 6
als rücklaufende Laserstrahlen eingeführt. Im EOS-
Optiksystem 6 trennt der optische Isolator 60 die
rücklaufenden Laserstrahlen, welche auf die Photodioden 67,
68 auftreffen und in elektrische Signale umgewandelt
werden.
Begleitend zu den Änderungen der Spannung des Meßpunktes
(welcher auf dem Schaltkreis des IC-Wafers 1 liegt) werden
die Polarisationszustände des elektro-optischen Elements 2
entsprechend verändert. Änderungen der
Polarisationszustände werden durch Unterschiede zwischen
den Ausgangssignalen der Photodioden 67, 68 wiedergegeben.
Durch Erfassen solcher Ausgangssignaldifferenzen ist es
möglich, die an den Schaltkreis des IC-Wafers 1 angelegten
Signale zu messen.
Als nächstes wird eine Beschreibung bezüglich eines
optischen Weges des Beleuchtungslichts, welches von der
Halogenlampe 9 ausgestrahlt wird, gegeben. Wie zuvor
beschrieben, strahlt die Halogenlampe 9 das
Beleuchtungslicht, welches zu einem Wellenlängenbereich
zwischen 400 nm und 1650 nm gehört, aus. Das
Beleuchtungslicht mit einem solchen Wellenlängenbereich
wird auf den Halbspiegel 4b bzw. Strahlteiler gestrahlt.
Der Halbspiegel 4b reflektiert das Beleuchtungslicht um
einen Winkel von 90°, so daß das reflektierte Licht in
Richtung des dichroitischen Spiegels 4a fortschreitet.
Dabei hat der dichroitische Spiegel 4a die zuvor genannte,
in Fig. 7 dargestellte optische Kennlinie. D. h., der
dichroitische Spiegel 4a weist bezüglich des Lichts, dessen
Wellenlänge über 1500 nm liegt, einen Transmissionsfaktor
von 5% auf. Ausgehend von 1500 nm nimmt der
Transmissionsfaktor mit abnehmender Wellenlänge des Lichts
allmählich zu. Dabei erhört sich der Transmissionsfaktor
bezüglich des Lichts, dessen Wellenlänge unter 1330 nm
liegt, auf 95%. Innerhalb des reflektierten Lichts, das im
wesentlichen dem Beleuchtungslicht entspricht, welches
durch die Oberfläche des elektro-optischen Elements 2 auf
dem IC-Wafer 1 reflektiert wird, wird daher ein Teil des
reflektierten Lichts, dessen Wellenlänge kürzer als 1330 nm
ist, durch den dichroitischen Spiegel 4a als rücklaufendes
Licht transmittiert. Dann breitet sich das rücklaufende
Licht, das durch den dichroitischen Spiegel 4a zurück
transmittiert wird, rückwärts in Richtung des Halbspiegels
4b aus. Dabei transmittiert der Halbspiegel 4b (einen Teil
des) rücklaufenden Lichts, welches durch die IR-Kamera 10.
erfaßt wird, um ein Bild zu erzeugen.
Wie zuvor beschrieben, ändert sich der Transmissionsfaktor
des dichroitischen Spiegels 4a von 95% zu 5% in Bezug auf
das rücklaufende Licht, dessen Wellenlängenbereich zwischen
1330 nm und 1500 nm innerhalb des Beleuchtungslichts,
welches durch die Oberfläche des elektro-optischen Elements
2 auf dem IC-Wafer 1 reflektiert wird, liegt. Mit anderen
Worten, die Abtastereinheit 4 ändert einen Reflexionsfaktor
(oder ein Reflexionsvermögen) zwischen 5% und 95% bezüglich
des Beleuchtungslichts. Daher reflektiert der dichroitische
Spiegel 4a einen Teil des rücklaufenden Lichts um einen
Winkel von 90°, so daß sich das reflektierte Licht in
Richtung des Spiegels 4c ausbreitet. Dann reflektiert der
Spiegel 4c das reflektierte Licht um einen Winkel von 90°,
so daß das weiterreflektierte Licht auf das optische
Wellenlängenfilter 5 einfällt.
Wie in Fig. 3 dargestellt, ermöglicht das optische
Wellenlängenfilter 5 die Transmission des Lichts bezüglich
eines speziellen Wellenlängenbereichs, dessen
Mittenwellenlänge 1550 nm ist. Daher hindert das optische
Wellenlängenfilter 5 andere Komponenten des Lichts, deren
Wellenlängen nicht zu dem zuvor genannten, spezifischen
Bereich der Wellenlängen gehören, daran, in das EOS-
Optiksystem einzutreten.
Innerhalb des "ursprünglichen" Beleuchtungslichts, das von
der Halogenlampe 9 ausgestrahlt wurde, gibt das EOS-
Optiksystem 6 einen Teil des Beleuchtungslichts ein, das
einen speziellen Wellenlängenbereich aufweist und dem das
optische Wellenlängenfilter 5 die Transmission ermöglicht .
hat. Der dichroitische Spiegel 4a hat jedoch einen kleinen
Transmissionsfaktor von 5% bezüglich eines solchen
spezifischen Wellenlängenbereichs des Lichts. Daher gibt
das EOS-Optiksystem nur einen kleinen Anteil des Lichts
ein, dessen Wellenlängenbereich dicht bei 1550 nm liegt,
wobei dieser 5% oder weniger einer ursprünglichen
Intensität des Beleuchtungslichts, welches von der
Halogenlampe 9 ausgestrahlt wird, entspricht.
Wie oben beschrieben, ist es möglich, einen Anteil des
Beleuchtungslichts, welches in das EOS-Optiksystem 6
eingeführt wird, durch das Vorsehen des optischen
Wellenlängenfilters 5 beträchtlich zu verringern.
Die Fig. 4 und 5 zeigen Diagramme betreffend die Signal-
/Rausch-Verhältnisse (S/N-Verhältnisse), die bezüglich der
EOS-Abtastvorrichtungen, die in Fig. 1 und 6 dargestellt
sind, gemessen werden, wobei eine horizontale Achse die
"Frequenz" darstellt, während eine vertikale Achse einen
"Signalpegel" darstellt. Speziell zeigt Fig. 4 das S/N-
Verhältnis bezüglich der EOS-Sondiervorrichtung von Fig. 6,
während Fig. 5 das S/N-Verhältnis bezüglich der EOS-
Sondiervorrichtung von Fig. 1 darstellt. Die Fig. 4 und 5
zeigen, daß es mit der EOS-Sondiervorrichtung von Fig. 1 im
Vergleich zu der EOS-Sondiervorrichtung von Fig. 6 möglich
ist, das S/N-Verhältnis um ca. 10 dB zu verbessern.
Wie oben beschrieben, ist die EOS-Sondiervorrichtung des
vorliegenden Ausführungsbeispiels so aufgebaut, daß das
optische Wellenlängenfilter 5 mittels der Installations-
/Demontage-Elemente 41 zwischen dem EOS-Optiksystem 6 und
der Abtastereinheit 4 angeordnet ist, so daß verhindert
wird, daß das Beleuchtungslicht unnötigerweise in die
Photodioden 67, 68 eingeführt wird. Folglich ist es
möglich, das S/N-Verhältnis bei der Messung zu verbessern.
Zusätzlich ist das optische Wellenlängenfilter 5 an den
Installations-/Demontage-Elementen 41 der Abtastereinheit 4
befestigt. Damit ist es möglich, den abgedichteten Zustand
der Abtastereinheit 4 zu gewährleisten, selbst wenn das
EOS-Optiksystem 6 aus der Abtastereinheit 4 entfernt wird.
Daher ist es möglich, zu verhindern, daß Staub und
dergleichen in die Abtastereinheit 4 eindringen. Damit wird
verhindert, daß die Kennwerte der optischen Teile, die an
den optischen Teilen innerhalb der Abtastereinheit 4
befestigt sind, aufgrund des Staubs oder dergleichen sich
verschlechtern.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das optische
Wellenlängenfilter 5 so angeordnet, daß es senkrecht zu
einer optischen Achse des durch das Filter transmittierten
Lichts ist. Jedoch ist es möglich, das vorliegende
Ausführungsbeispiel derart zu modifizieren, daß das
optische Wellenlängenfilter so angeordnet ist, daß es
gegenüber der optischen Achse des transmittierten Lichts
geneigt ist. Wie zuvor beschrieben, ist das optische
Wellenlängenfilter 5 so konzipiert, daß es die Transmission
von ausgewählten Komponenten des eintreffenden Lichts,
welches dorthin längs einer bestimmten optischen Achse
fortschreitet, ermöglicht, so daß es teilweise andere
Komponenten des eintreffenden Lichts an seiner Oberfläche
teilweise reflektieren kann. Die geneigte Anordnung des
optischen Wellenlängenfilters verhindert jedoch, daß
reflektiertes Licht, das den anderen Komponenten des
eintreffenden Lichts, welche durch die Oberfläche des
optischen Wellenlängenfilters reflektiert werden,
entspricht, rückwärts entlang der gleichen optischen Achse
zurückläuft. Zusätzlich kann das optische
Wellenlängenfilter 5 austretende Strahlen, die aus dem EOS-
Optiksystem längs eines bestimmten optischen Pfades
austreten, teilweise an seiner Oberfläche reflektieren, so
daß reflektierte, austretende Strahlen zurückkehren können
und auf die Photodioden 67, 68 auftreffen, wo sie Räuschen
verursachen. Jedoch verhindert die geneigte Anordnung des
optischen Wellenlängenfilters, daß die reflektierten,
austretenden Strahlen längs des gleichen optischen Weges
zurückkehren und auf die Photodioden 67, 68 auftreffen.
Die Fig. 1 und 2 zeigen, daß das optische
Wellenlängenfilter 5 an den Installations-/Demontage-
Elementen 41 befestigt ist, mittels derer das EOS-
Optiksystem 6 in der Abtastereinheit 4 installiert wird und
daraus entnommen wird. Mit anderen Worten: das vorliegende
Ausführungsbeispiel ist so konzipiert, daß das optische
Wellenlängenfilter 5 auf einer optischen Achse angeordnet
ist, die auf der Verbindung zwischen dem EOS-Optiksystem 6
und dem Spiegel 4c liegt. Es ist jedoch möglich, das
vorliegende Ausführungsbeispiel derart zu modifizieren, daß
das optische Wellenlängenfilter an irgendeiner Position auf
den optischen Achsen zwischen dem EOS-Optiksystem 6 und dem
dichroitischen Spiegel 4a liegt.
Wie hier zuvor beschrieben, hat diese Erfindung eine
Vielzahl von technischen Merkmalen und Wirkungen, welche
folgend zusammengefaßt sind:
- 1. Die elektro-optische Abtast-Sondiervorrichtung dieser Erfindung ist gekennzeichnet durch das Vorsehen eines optischen Wellenlängenfilters, welches auf einem optischen Weg angeordnet ist, wobei nur die Transmission der Laserstrahlen mit einem speziellen Wellenlängenbereich ermöglicht wird, während verhindert wird, daß Beleuchtungslicht unnötigerweise auf die Photodioden auftrifft. Folglich ist es möglich, die Rauschanteile des Lichts zu eliminieren und dabei ein S/N-Verhältnis bei der Messung zu verbessern.
- 2. Eine Mittenwellenlänge der Transmission des Lichts des optischen Wellenlängenfilters stimmt mit der Wellenlänge der Laserstrahlen bei ihrer maximalen Intensitäten überein. Folglich ist es dem optischen Wellenlängenfilter möglich, die Laserstrahlen effizient zu transmittieren. Zusätzlich ist es unabhängig von dem Vorsehen des optischen Wellenlängenfilters möglich, die Abschwächung des Lichts von Signalkomponenten zu vermeiden.
- 3. Das optische Wellenlängenfilter ist in Verbindung mit den Installations-/Demontage-Elementen angeordnet, durch welche das EOS-Optiksystem an der Abtastereinheit fixiert ist. Daher ist es möglich, den verschlossenen Zustand der Abtastereinheit beizubehalten, selbst wenn das EOS-Optiksystem aus der Abtastereinheit entfernt wird.
- 4. Das zuvor genannte Ausführungsbeispiel kann so modifiziert werden, daß das optische Wellenlängenfilter gegenüber der optischen Achse geneigt angeordnet ist. Folglich ist es möglich, das Auftreten von reflektiertem Licht, welches durch die Oberfläche des optischen Wellenlängenfilters reflektiert wird und nicht benötigt wird, zu vermeiden.
Claims (11)
1. Elektro-optische Abtast-Sondiervorrichtung mit:
einem Laser (8) zum Ausstrahlen von Laserstrahlen in Abhängigkeit von einem Steuersignal;
einem elektro-optischen Element (2), welches in Kontakt mit einem Schaltkreis des IC-Wafers (1), der Gegenstand der Messung ist, plaziert wird, wobei ein durch ein Meßsignal, welches an den Schaltkreis des IC-Wafers (1) angelegt wird, verursachtes elektrisches Feld an dem elektro-optischen Element (2) anliegt, wodurch dessen Eigenschaften geändert werden;
ein optisches Modul (6), welches Polarisationsstrahlteiler (63, 66), Verzögerungsplatten (61, 62, 64, 65) und Photodioden (67, 68) aufweist, wobei das optische Modul (6) reflektierte Strahlen trennt, welche durch die Reflexion der Laserstrahlen, die durch das elektro-optische Element (2) transmittiert werden und von einer Oberfläche des elektro-optischen Elements, die gegenüberliegend des IC-Waferschaltkreises plaziert ist, reflektiert werden, so daß das optische Modul (6) die reflektierten Strahlen in elektrische Signale umwandelt;
einer Lampe (9) zum Beleuchten des IC-Wafers (1) mit Beleuchtungslicht;
einer Abtastereinheit (4) zum Umschließen eines optischen Weges längs dem sich die Laserstrahlen ausbreiten und eines optischen Weges längs dem sich das Beleuchtungslicht ausbreitet;
einer Infrarotkamera (10) zum Erzeugen eines Bildes des IC-Wafers (1), der durch die Lampe (9) beleuchtet wird;
einem dichroitischen Spiegel (4a) zum Trennen der Laserstrahlen von dem Beleuchtungslicht und
einem optischen Wellenlängenfilter (5), welches auf einem optischen Weg auf der Verbindung zwischen dem dichroitischen Spiegel (4a) und den Photodioden (67, 68) angeordnet ist.
einem Laser (8) zum Ausstrahlen von Laserstrahlen in Abhängigkeit von einem Steuersignal;
einem elektro-optischen Element (2), welches in Kontakt mit einem Schaltkreis des IC-Wafers (1), der Gegenstand der Messung ist, plaziert wird, wobei ein durch ein Meßsignal, welches an den Schaltkreis des IC-Wafers (1) angelegt wird, verursachtes elektrisches Feld an dem elektro-optischen Element (2) anliegt, wodurch dessen Eigenschaften geändert werden;
ein optisches Modul (6), welches Polarisationsstrahlteiler (63, 66), Verzögerungsplatten (61, 62, 64, 65) und Photodioden (67, 68) aufweist, wobei das optische Modul (6) reflektierte Strahlen trennt, welche durch die Reflexion der Laserstrahlen, die durch das elektro-optische Element (2) transmittiert werden und von einer Oberfläche des elektro-optischen Elements, die gegenüberliegend des IC-Waferschaltkreises plaziert ist, reflektiert werden, so daß das optische Modul (6) die reflektierten Strahlen in elektrische Signale umwandelt;
einer Lampe (9) zum Beleuchten des IC-Wafers (1) mit Beleuchtungslicht;
einer Abtastereinheit (4) zum Umschließen eines optischen Weges längs dem sich die Laserstrahlen ausbreiten und eines optischen Weges längs dem sich das Beleuchtungslicht ausbreitet;
einer Infrarotkamera (10) zum Erzeugen eines Bildes des IC-Wafers (1), der durch die Lampe (9) beleuchtet wird;
einem dichroitischen Spiegel (4a) zum Trennen der Laserstrahlen von dem Beleuchtungslicht und
einem optischen Wellenlängenfilter (5), welches auf einem optischen Weg auf der Verbindung zwischen dem dichroitischen Spiegel (4a) und den Photodioden (67, 68) angeordnet ist.
2. Elektro-optische Abtast-Sondiervorrichtung gemäß
Anspruch 1, bei der eine Mittenwellenlänge der Transmission
des Lichts des optischen Wellenlängenfilters (5) mit einer
Wellenlänge der Laserstrahlen, bei der die Intensitäten
maximal sind, übereinstimmt.
3. Elektro-optische Abtast-Sondiervorrichtung gemäß
Anspruch 1 oder 2, bei der das optische Wellenlängenfilter
(5) an Installations-/Demontage-Elementen (41) befestigt
ist, durch welche das optische Modul (6) an der
Abtastereinheit (4) fixiert ist.
4. Elektro-optische Abtast-Sondiervorrichtung gemäß einem
der Ansprüche 1 bis 3, bei der das optische
Wellenlängenfilter (5) gegenüber einer optischen Achse des
Lichts, das durch das optische Wellenlängenfilter (5)
transmittiert wird, geneigt ist.
5. Elektro-optische Abtast-Sondiervorrichtung mit:
einem Laser (8) zum Ausstrahlen von Laserstrahlen in Abhängigkeit von einem Steuersignal;
einer Lichtleitfaser (7) zum Übertragen der Laserstrahlen;
einem Lichtleitfaser-Kollimator (7a) zum Umwandeln der durch die Lichtleitfaser (7) übertragenen Laserstrahlen in parallele Strahlen;
einem optischen Modul (6) zum Transmittieren der parallelen Laserstrahlen;
einem optischen Wellenlängenfilter (5), das die Transmission des Lichts bezüglich einem speziellen Wellenlängenbereich ermöglicht;
einer Abtastereinheit (4), in der sich die parallelen Strahlen ausbreiten, nachdem sie durch das optische Modul (6) und das optische Wellenlängenfilter (5) transmittiert wurden;
einer Objektivlinse (3) und
einem elektro-optischen Element (2), welches auf einem IC-Wafer (1) mit einem Schaltkreis, an den ein zu messendes Signal angelegt wird, um ein elektrisches Feld zu erzeugen, plaziert ist, so daß der Polarisationszustand des elektro- optischen Elements in Abhängigkeit des elektrischen Feldes geändert wird,
wobei sich die parallelen Strahlen längs eines optischen Weges durch die Abtastereinheit (4) ausbreiten und durch die Objektivlinse (3) auf das elektro-optische Element (2) auftreffen, und wobei die parallelen Strahlen durch einen Oberflächenspiegel des elektro-optischen Elements (2), der auf der gegenüberliegenden Seite einer Oberfläche des IC-Wafers (1) angeordnet ist, reflektiert werden, um reflektierte Strahlen zu erzeugen, die sich wiederum längs des optischen Weges rückwärts durch die Objektivlinse (3) und die Abtastereinheit (4) ausbreiten und durch das optische Wellenlängenfilter (5) als rücklaufende Strahlen in das optische Modul (6) eingeleitet werden, so daß das optische Modul (6) die rücklaufenden Strahlen in elektrische Signale umwandelt, durch welche eine Wellenform des zu messenden Signals erfaßt wird.
einem Laser (8) zum Ausstrahlen von Laserstrahlen in Abhängigkeit von einem Steuersignal;
einer Lichtleitfaser (7) zum Übertragen der Laserstrahlen;
einem Lichtleitfaser-Kollimator (7a) zum Umwandeln der durch die Lichtleitfaser (7) übertragenen Laserstrahlen in parallele Strahlen;
einem optischen Modul (6) zum Transmittieren der parallelen Laserstrahlen;
einem optischen Wellenlängenfilter (5), das die Transmission des Lichts bezüglich einem speziellen Wellenlängenbereich ermöglicht;
einer Abtastereinheit (4), in der sich die parallelen Strahlen ausbreiten, nachdem sie durch das optische Modul (6) und das optische Wellenlängenfilter (5) transmittiert wurden;
einer Objektivlinse (3) und
einem elektro-optischen Element (2), welches auf einem IC-Wafer (1) mit einem Schaltkreis, an den ein zu messendes Signal angelegt wird, um ein elektrisches Feld zu erzeugen, plaziert ist, so daß der Polarisationszustand des elektro- optischen Elements in Abhängigkeit des elektrischen Feldes geändert wird,
wobei sich die parallelen Strahlen längs eines optischen Weges durch die Abtastereinheit (4) ausbreiten und durch die Objektivlinse (3) auf das elektro-optische Element (2) auftreffen, und wobei die parallelen Strahlen durch einen Oberflächenspiegel des elektro-optischen Elements (2), der auf der gegenüberliegenden Seite einer Oberfläche des IC-Wafers (1) angeordnet ist, reflektiert werden, um reflektierte Strahlen zu erzeugen, die sich wiederum längs des optischen Weges rückwärts durch die Objektivlinse (3) und die Abtastereinheit (4) ausbreiten und durch das optische Wellenlängenfilter (5) als rücklaufende Strahlen in das optische Modul (6) eingeleitet werden, so daß das optische Modul (6) die rücklaufenden Strahlen in elektrische Signale umwandelt, durch welche eine Wellenform des zu messenden Signals erfaßt wird.
6. Elektro-optische Abtast-Sondiervorrichtung gemäß
Anspruch 5, bei der das optische Wellenlängenfilter (5)
eine optische Kennlinie aufweist, bei er eine
Mittenwellenlänge der Transmission des Lichts mit einer
Wellenlänge der Laserstrahlen, bei der deren Intensität
maximal sind, übereinstimmt.
7. Elektro-optische Abtast-Sondiervorrichtung gemäß
Anspruch 5, bei der das optische Modul (6) Photodioden (67,
68) und einen optischen Isolator (60), welcher die
rücklaufenden Strahlen von den parallelen Strahlen trennt,
aufweist, so daß die Photodioden (67, 68) die rücklaufenden
Strahlen in elektrische Signale umwandeln.
8. Elektro-optische Abtast-Sondiervorrichtung gemäß
Anspruch 7, bei der der optische Isolator (60)
Verzögerungsplatten (61, 62, 64, 65) und
Polarisationsstrahlteiler (63, 66) aufweist, durch welche
die rücklaufenden Strahlen nacheinander in die Photodioden
(67, 68) eingegeben werden.
9. Elektro-optische Abtast-Sondiervorrichtung gemäß
Anspruch 5, die weiterhin aufweist:
eine Halogenlampe (9) zum Erzeugen von Beleuchtungslicht, welches sich durch die Abtastereinheit (4) ausbreitet und durch die Objektivlinse (3) auf das elektro-optische Element (2) auftrifft, wobei das Beleuchtungslicht durch den Oberflächenspiegel des elektro- optischen Elements (2) reflektiert wird und sich als reflektiertes Licht rückwärts durch die Abtastereinheit (4) ausbreitet;
eine Infrarotkamera (10) zum Erfassen des reflektierten Lichts, um ein Bild zu erzeugen;
einen Monitor (10a) zum Wiedergeben des Bildes und
einen Aufnahmetisch(11) zum Darstellen des IC-Wafers (1) in einer fixierten Position, wobei der Aufnahmetisch (11) als Reaktion auf das Bild, das durch den Monitor (10a) dargestellt wird, in seiner Lage ausgerichtet wird.
eine Halogenlampe (9) zum Erzeugen von Beleuchtungslicht, welches sich durch die Abtastereinheit (4) ausbreitet und durch die Objektivlinse (3) auf das elektro-optische Element (2) auftrifft, wobei das Beleuchtungslicht durch den Oberflächenspiegel des elektro- optischen Elements (2) reflektiert wird und sich als reflektiertes Licht rückwärts durch die Abtastereinheit (4) ausbreitet;
eine Infrarotkamera (10) zum Erfassen des reflektierten Lichts, um ein Bild zu erzeugen;
einen Monitor (10a) zum Wiedergeben des Bildes und
einen Aufnahmetisch(11) zum Darstellen des IC-Wafers (1) in einer fixierten Position, wobei der Aufnahmetisch (11) als Reaktion auf das Bild, das durch den Monitor (10a) dargestellt wird, in seiner Lage ausgerichtet wird.
10. Elektro-optische Abtast-Sondiervorrichtung gemäß
Anspruch 9, bei der die Abtastereinheit (4) einen Spiegel
(4c), einen dichroitischen Spiegel (4a) und einen
Halbspiegel (4b) aufweist, so daß die parallelen Strahlen
durch den Spiegel (4c) reflektiert werden, um sich in
Richtung des dichroitischen Spiegels (4a) längs eines
ersten optischen Weges auszubreiten, wodurch die parallelen
Strahlen durch die Objektivlinse (3) auf das elektro-
optische Element (2) auftreffen, so daß sich die
reflektierten Strahlen rückwärts längs des ersten optischen
Wegs über den dichroitischen Spiegel (4a) und den Spiegel
(4c) ausbreiten und auf das optische Wellenlängenfilter (5)
auftreffen, während das Beleuchtungslicht durch den
Halbspiegel (4b) reflektiert wird, um sich in Richtung des
dichroitischen Spiegels (4a) längs eines zweiten optischen
Wegs auszubreiten, wodurch das Beleuchtungslicht durch die
Objektivlinse (3) auf das elektro-optische Element (2)
auftrifft, so daß sich das reflektierte Licht rückwärts
längs des zweiten optischen Wegs über den dichroitischen
Spiegel (4a) und den Halbspiegel (4b) ausbreitet und auf
die Infrarotkamera (10) auftrifft.
11. Elektro-optische Abtast-Sondiervorrichtung gemäß
Anspruch 10, bei der der dichroitische Spiegel (4a) eine
optische Kennlinie der Transmission des Lichts aufweist, so
daß sich ein Transmissionsfaktor zwischen einer ersten
Wellenlänge und einer zweiten Wellenlänge stark ändert, so
daß der dichroitische Spiegel (4a) im wesentlichen
Komponenten des Lichts transmittiert, deren Wellenlängen
kürzer sind als die erste Wellenlänge, während andere
Komponenten des Lichts, deren Wellenlängen größer sind als
die zweite Wellenlänge, im wesentlichen blockiert werden,
und bei der die erste Wellenlänge 1330 nm und die zweite
Wellenlänge 1500 nm ist.
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| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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