JPH0258347A - 半導体装置の信号検出方法 - Google Patents
半導体装置の信号検出方法Info
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- JPH0258347A JPH0258347A JP63209877A JP20987788A JPH0258347A JP H0258347 A JPH0258347 A JP H0258347A JP 63209877 A JP63209877 A JP 63209877A JP 20987788 A JP20987788 A JP 20987788A JP H0258347 A JPH0258347 A JP H0258347A
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- JP
- Japan
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- wiring layer
- potential
- semiconductor device
- layer
- signal
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体装置内の信号を非接触で測定する半導
体装置の信号検出方法に係り、詳しくは、特に、半導体
装置内の信号変化の絶対値を容易で、かつ確実に求める
ことができる半導体装置の信号検出方法に関するもので
ある。
体装置の信号検出方法に係り、詳しくは、特に、半導体
装置内の信号変化の絶対値を容易で、かつ確実に求める
ことができる半導体装置の信号検出方法に関するもので
ある。
半導体装置の集積化が進むにつれ、半導体装置の動作解
析および故障解析のため、その半導体装置内部の各回路
の信号変化(電圧変化)を測定する必要が生じている。
析および故障解析のため、その半導体装置内部の各回路
の信号変化(電圧変化)を測定する必要が生じている。
半導体装置内部の信号変化を測定する際、その動作状態
を変化させないことが重要であり、動作状態を変化させ
ないことが可能な半導体装置の信号検出方法としては、
ニレクロンビームによるEBテスタ(electron
beam teseer)を用いる方法が挙げられる
。その他の方法としては、最近、ポッケルス効果を利用
した電気光サンプリング(電気−光計測、あるいはE1
0サンプリングとも言われる)によるものが注目されて
いる。これは例えばGaAs、InPのような異方性光
学結晶半導体での電界による屈折率変化を利用して、半
導体装置内の信号変化の絶対値を求めようというもので
ある。異方性光学結晶半導体は、電圧が印加されると結
晶方位で誘電率の差が生じ、屈折率が結晶方位で変化す
るという性質がある。
を変化させないことが重要であり、動作状態を変化させ
ないことが可能な半導体装置の信号検出方法としては、
ニレクロンビームによるEBテスタ(electron
beam teseer)を用いる方法が挙げられる
。その他の方法としては、最近、ポッケルス効果を利用
した電気光サンプリング(電気−光計測、あるいはE1
0サンプリングとも言われる)によるものが注目されて
いる。これは例えばGaAs、InPのような異方性光
学結晶半導体での電界による屈折率変化を利用して、半
導体装置内の信号変化の絶対値を求めようというもので
ある。異方性光学結晶半導体は、電圧が印加されると結
晶方位で誘電率の差が生じ、屈折率が結晶方位で変化す
るという性質がある。
具体的には例えばGaAsからなる異方性光学結晶半導
体を用いた半導体装置の場合、装置内に電圧が印加され
ると、配線層の信号変化により配線層下のGaAs中の
電界が変化し、結晶方位で誘電率の差が生じて屈折率が
結晶方位で変化する。
体を用いた半導体装置の場合、装置内に電圧が印加され
ると、配線層の信号変化により配線層下のGaAs中の
電界が変化し、結晶方位で誘電率の差が生じて屈折率が
結晶方位で変化する。
この屈折率が変化した結晶部分に光が透過すると、屈折
率変化に対応して偏光面がずれる。この偏光面のずれを
検出することにより、半導体装置内の電圧変化を求める
ことができるのである。
率変化に対応して偏光面がずれる。この偏光面のずれを
検出することにより、半導体装置内の電圧変化を求める
ことができるのである。
第4図(a)、(b)は従来の半導体装置の信号検出方
法を説明する図である。
法を説明する図である。
この図において、21は半導体装フ、22は例えばGa
As (InPでもよい)からなる異方性光学結晶半
導体で、光学的に異方性のある半導体として機能するも
のである。23a、23bは例えばAI!からなる配線
層で、電極として機能しうるちのである。24a、24
bはレーザ光である。
As (InPでもよい)からなる異方性光学結晶半
導体で、光学的に異方性のある半導体として機能するも
のである。23a、23bは例えばAI!からなる配線
層で、電極として機能しうるちのである。24a、24
bはレーザ光である。
従来の信号検出方法は、まず、第4図(a)に示すよう
に、電気光サンプリングのレーザ光24aを半導体装置
21の裏面から入射させて配線層23に到達させる。そ
して、配線層23aで反射された光を光検出器等で検出
することにより、配線層23aのまわりの電位変化を測
定することができる。
に、電気光サンプリングのレーザ光24aを半導体装置
21の裏面から入射させて配線層23に到達させる。そ
して、配線層23aで反射された光を光検出器等で検出
することにより、配線層23aのまわりの電位変化を測
定することができる。
また、その他の方法としては第4図(b)に示すように
、レーザ光24bを半導体装置21の表面から入射させ
て配線層23bに到達させる。そして、配線層23bで
反射された光を光検出器等で検出することにより、装置
内の電位変化を測定することができる。
、レーザ光24bを半導体装置21の表面から入射させ
て配線層23bに到達させる。そして、配線層23bで
反射された光を光検出器等で検出することにより、装置
内の電位変化を測定することができる。
これは、検出系の較正は原理的にできるが、例えばGa
Asからなる半導体層中の電界分布は、隣接する配線層
の配置(配線幅とか配線間の間隔)によって容易に変化
してしまうことによるものと考えられる。また、基阜電
位部分がないことや、第4図(b)に示すように、光(
レーザ光24b)を半導体装置21の表面から入射させ
る場合では、配線層23aにどれくらい近づけて光を入
射させるかによって、電気光サンプリングの信号強度が
大きく変わることによるものと考えられる。
Asからなる半導体層中の電界分布は、隣接する配線層
の配置(配線幅とか配線間の間隔)によって容易に変化
してしまうことによるものと考えられる。また、基阜電
位部分がないことや、第4図(b)に示すように、光(
レーザ光24b)を半導体装置21の表面から入射させ
る場合では、配線層23aにどれくらい近づけて光を入
射させるかによって、電気光サンプリングの信号強度が
大きく変わることによるものと考えられる。
そこで本発明は、半導体装置内の信号変化の絶対値を容
易で、かつ確実に求めるこきができる半導体装置の信号
検出方法を従供することを目的としている。
易で、かつ確実に求めるこきができる半導体装置の信号
検出方法を従供することを目的としている。
しかしながら、従来の半導体装置の信号検出方法にあっ
ては、半導体装置内の信号変化の絶対値を求めることは
困難であるという問題点があった。
ては、半導体装置内の信号変化の絶対値を求めることは
困難であるという問題点があった。
特に、微細化すればする程顕著になる傾向がある。
本発明による半導体装置の信号検出方法は上記目的達成
のため、半導体装置内のある一定の電位にある第1の配
線層と、該第1の配線層に隣接し、信号が伝わることに
より電位が変化する第2の配線層とに、それぞれ同期し
た2つの光パルスを前記半導体装置裏面より入射し、前
記第1の配線層及び前記第2の配線層より反射された光
パルスの、ポッケルス効果による偏光面の変化を検出し
、前記第1の配線層と前記第2の配線層の検出信号の差
を求めることにより、前記第2の配線層の電位の絶対値
を求めるものである。
のため、半導体装置内のある一定の電位にある第1の配
線層と、該第1の配線層に隣接し、信号が伝わることに
より電位が変化する第2の配線層とに、それぞれ同期し
た2つの光パルスを前記半導体装置裏面より入射し、前
記第1の配線層及び前記第2の配線層より反射された光
パルスの、ポッケルス効果による偏光面の変化を検出し
、前記第1の配線層と前記第2の配線層の検出信号の差
を求めることにより、前記第2の配線層の電位の絶対値
を求めるものである。
本発明は、半導体装置内のある一定の電位にある第1の
配線層と、第1の配線層に隣接し、信号が伝わることに
より電位の変化する第2の配線層とに、それぞれ同期し
た2つの光パルスが半導体装置裏面より入射され、第1
の配線層及び第2の配線層より反射された光パルスの、
ポッケルス効果による偏光面の変化が検出され、第1の
配″4jA層及び第2の配線層からの検出信号の差が求
められることにより、第2の配線層の電位の絶対、値が
求められる。
配線層と、第1の配線層に隣接し、信号が伝わることに
より電位の変化する第2の配線層とに、それぞれ同期し
た2つの光パルスが半導体装置裏面より入射され、第1
の配線層及び第2の配線層より反射された光パルスの、
ポッケルス効果による偏光面の変化が検出され、第1の
配″4jA層及び第2の配線層からの検出信号の差が求
められることにより、第2の配線層の電位の絶対、値が
求められる。
したがって、第2の配線層の電位の絶対値を容易でかつ
確実に求めることができるようになる。
確実に求めることができるようになる。
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第1図〜第3図は本発明に係る半導体装置の信号検出方
法の一実施例を説明する図であり、第1図は一実施例の
原理を説明する図、第2図(a)〜(C)は一実施例の
電位の関係を説明する図、第3図は一実施例の測定系を
説明する図である。
法の一実施例を説明する図であり、第1図は一実施例の
原理を説明する図、第2図(a)〜(C)は一実施例の
電位の関係を説明する図、第3図は一実施例の測定系を
説明する図である。
これらの図において、1は半導体装置、2は例えばGa
As (InPでもよい)からなる異方性光学結晶半
導体、3は第1の配線層、4は第2の配線層、5a、5
bは対物レンズ、6は波長板、7はプリズム、8はアナ
ライザ、9はハーフミラ、10は全反射ミラ、11は光
源で、波長が例えば1.06μmの例えばYAGレーザ
で構成されている。12a、12bはフォトダイオード
、13は差動増幅器、14は表示装置、15a、15b
は光入射経路、16は等電位線、17は電気力線である
。
As (InPでもよい)からなる異方性光学結晶半
導体、3は第1の配線層、4は第2の配線層、5a、5
bは対物レンズ、6は波長板、7はプリズム、8はアナ
ライザ、9はハーフミラ、10は全反射ミラ、11は光
源で、波長が例えば1.06μmの例えばYAGレーザ
で構成されている。12a、12bはフォトダイオード
、13は差動増幅器、14は表示装置、15a、15b
は光入射経路、16は等電位線、17は電気力線である
。
なお、ここで第1の配線層3及び第2の配線層4は電極
として機能しうるものであり、異方性光学結晶半導体2
上に設けられている。第1の配線層3は例えば接地(あ
るいは電源線)として、半導体装置1内のある一定の電
位に保たれており、第2の配線層4には測定すべき信号
が伝わるようになっている。
として機能しうるものであり、異方性光学結晶半導体2
上に設けられている。第1の配線層3は例えば接地(あ
るいは電源線)として、半導体装置1内のある一定の電
位に保たれており、第2の配線層4には測定すべき信号
が伝わるようになっている。
すなわち、上記実施例では、半導体装置1内のある一定
の電位にある第1の配線層3と、該第1の配線層3に隣
接し、信号が伝わることにより電位の変化する第2の配
線層4とに、それぞれ同期した2つの光パルス(光パル
ス幅は例えば1〜20psである)を半導体装置1裏面
より入射し、第1の配線層3及び第2の配線層4より反
射された光パルスの、ポッケルス効果による偏光面の変
化を検出して、第1の配線層3及び第2の配線層4から
の検出信号の差を求めることにより、第2の配線層4の
電位の絶対値を求めるようにしたので、半導体装置1内
の信号変化の絶対値を容易で、かつ確実に求めることが
できるようになる。
の電位にある第1の配線層3と、該第1の配線層3に隣
接し、信号が伝わることにより電位の変化する第2の配
線層4とに、それぞれ同期した2つの光パルス(光パル
ス幅は例えば1〜20psである)を半導体装置1裏面
より入射し、第1の配線層3及び第2の配線層4より反
射された光パルスの、ポッケルス効果による偏光面の変
化を検出して、第1の配線層3及び第2の配線層4から
の検出信号の差を求めることにより、第2の配線層4の
電位の絶対値を求めるようにしたので、半導体装置1内
の信号変化の絶対値を容易で、かつ確実に求めることが
できるようになる。
ここで、第2の配線層4と第1の配線層3があると、電
気力線17と等電位線16は第1図に示すように分布し
ており、第4図(a)、(b)で説明した従来法の1箇
所での電気光サンプリングでは等電位線16としては第
1の配線層3と第2の配線層4周辺の電圧に対して半分
位の電圧しか読むことができないが、上記実施例のよう
に、2箇所での電気光サンプリングにより第1の配線層
3と第2の配線層4周辺の電圧をほぼ完全に読むことが
できる。具体的には、第2図(a)〜(C)に示すよう
に、電位V! (t)、電位V、D)の比率は電気力
線17の間隔と幅によって変化するが、結局2箇所の電
気光サンプリングを行って、電位V、(t)、電位V、
(t)を求め、その和を求めることにより第2の配線層
4の電位V (t)は求められるのである。なお、電位
V、(t)は異方性光学結晶半導体2の第2の配線層4
下の部分の電位差であり、電位V、(t)は異方性光学
結晶半導体lの第1の配線層3下の部分の電位差である
。即ち、光入射経路15a及び光入射経路15bの2つ
の電気光サンプリングにより第2の配線層4の電位V
(t)を求めることができるのである。
気力線17と等電位線16は第1図に示すように分布し
ており、第4図(a)、(b)で説明した従来法の1箇
所での電気光サンプリングでは等電位線16としては第
1の配線層3と第2の配線層4周辺の電圧に対して半分
位の電圧しか読むことができないが、上記実施例のよう
に、2箇所での電気光サンプリングにより第1の配線層
3と第2の配線層4周辺の電圧をほぼ完全に読むことが
できる。具体的には、第2図(a)〜(C)に示すよう
に、電位V! (t)、電位V、D)の比率は電気力
線17の間隔と幅によって変化するが、結局2箇所の電
気光サンプリングを行って、電位V、(t)、電位V、
(t)を求め、その和を求めることにより第2の配線層
4の電位V (t)は求められるのである。なお、電位
V、(t)は異方性光学結晶半導体2の第2の配線層4
下の部分の電位差であり、電位V、(t)は異方性光学
結晶半導体lの第1の配線層3下の部分の電位差である
。即ち、光入射経路15a及び光入射経路15bの2つ
の電気光サンプリングにより第2の配線層4の電位V
(t)を求めることができるのである。
以下、更に具体的に電位Vz (t) 、V+ (
L)、V (t)の求め方について説明する。なお、電
位V、(t)、V□ (1)は偏光面のずれ量を検出す
ることにより求めることができ、これは光が結晶部分に
透過した際、屈折率変化に対応して偏光面がずれること
を利用するものである。
L)、V (t)の求め方について説明する。なお、電
位V、(t)、V□ (1)は偏光面のずれ量を検出す
ることにより求めることができ、これは光が結晶部分に
透過した際、屈折率変化に対応して偏光面がずれること
を利用するものである。
第2図に示すように、第2の配線層4の電位をV (t
) 、第1の配線層3の電位をOVとする。
) 、第1の配線層3の電位をOVとする。
光入射経路15aでは偏光面のずれ量(回転)は以下の
式のように表すことができる。
式のように表すことができる。
バ
ここで、Δφ2は偏光面のずれ量、λは光の波長、no
は異方性光学結晶半導体2の屈折率、γ4、は異方性光
学結晶半導体2特有の比例係数である。
は異方性光学結晶半導体2の屈折率、γ4、は異方性光
学結晶半導体2特有の比例係数である。
また、光入射経路15bでは偏光面のずれ量は以下の式
のように表すことができる。
のように表すことができる。
ス
ここで、Δφ1は偏光面のずれ量である。
したがって、第1の配線層3と第2の配線層4の検出信
号の差、即ち偏光面のずれ量の差Δφ1Δφ2を求める
ことにより、第2図(C)に示す v、(t)+L (t)=V (t)というように第
2の配線N4の電位V(L)を求めることができる。
号の差、即ち偏光面のずれ量の差Δφ1Δφ2を求める
ことにより、第2図(C)に示す v、(t)+L (t)=V (t)というように第
2の配線N4の電位V(L)を求めることができる。
具体的に、例えばγ41=1.2 xlQ−12(m/
v)、Il、 =3.44、λ=1.3 μm、Δφ
I =3.3 Xl0−’(ラジアン)、ΔφZ =−
1,4Xl0−’ (ラジアン)とすると、第2の配線
層4の電位V(t)は(1)、(2)弐より以下のよう
に求めることができる。
v)、Il、 =3.44、λ=1.3 μm、Δφ
I =3.3 Xl0−’(ラジアン)、ΔφZ =−
1,4Xl0−’ (ラジアン)とすると、第2の配線
層4の電位V(t)は(1)、(2)弐より以下のよう
に求めることができる。
V(t)=V、 (む ) +vz(t)λ
ス
= (3,3Xl0−’+
1.4 XlO4π no T s+ λ =1(V) この場合、異方性光学結晶半導体21!に面の電位が測
定中変化しても、差をとるため余分な電圧を測定するこ
とはない。
1.4 XlO4π no T s+ λ =1(V) この場合、異方性光学結晶半導体21!に面の電位が測
定中変化しても、差をとるため余分な電圧を測定するこ
とはない。
ここで測定系としては、第3図に示すような測定系で具
体化することができる。以下簡単に説明する。
体化することができる。以下簡単に説明する。
まず、光源11からのレーザ光をハーフミラ9に当てて
レーザ光を分割する。この時、分割された光は全反射ミ
ラ10で反射される。次いで、ハーフミラ9及び全反射
ミラ10を通った光はプリズム7、波長板6及び対物レ
ンズ5aを介して異方性光学結晶半導体2の裏面から入
射して第2の配線層4及び第1の配線層3に到達する。
レーザ光を分割する。この時、分割された光は全反射ミ
ラ10で反射される。次いで、ハーフミラ9及び全反射
ミラ10を通った光はプリズム7、波長板6及び対物レ
ンズ5aを介して異方性光学結晶半導体2の裏面から入
射して第2の配線層4及び第1の配線層3に到達する。
到達した光は第2の配線FJ4及び第1の配線層3で反
射し、この反射された光は対物レンズ5a、波長板6、
プリズム7、アナライザ8及び対物レンズ5bを介して
フォトダイオード12a、12bで検出される。そして
、この検出された信号が差動増幅器I3で増幅されて表
示装置14で表示される。
射し、この反射された光は対物レンズ5a、波長板6、
プリズム7、アナライザ8及び対物レンズ5bを介して
フォトダイオード12a、12bで検出される。そして
、この検出された信号が差動増幅器I3で増幅されて表
示装置14で表示される。
なお、上記実施例では、光′a11をYAGレーザで構
成する場合について説明したが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、半導体レーザで構成する場合であっ
てもよ(、好ましくはI nGaAsPからなる半導体
レーザであり、この場合、波長は1.3 am−1,5
am、光パルス幅は5〜5゜psのもので好ましく具体
化することができる。そして第3図に示すハーフミラ9
及び全反射ミラ■。
成する場合について説明したが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、半導体レーザで構成する場合であっ
てもよ(、好ましくはI nGaAsPからなる半導体
レーザであり、この場合、波長は1.3 am−1,5
am、光パルス幅は5〜5゜psのもので好ましく具体
化することができる。そして第3図に示すハーフミラ9
及び全反射ミラ■。
を用いずに2個の半導体レーザを用いてそれぞれ同期し
た信号で駆動させることができる。
た信号で駆動させることができる。
〔効果]
本発明によれば、半導体装置内の信号変化の絶対値を容
易で、かつ確実に求めることができるという効果がある
。
易で、かつ確実に求めることができるという効果がある
。
第1図〜第3図は本発明に係る半導体装置の信号検出方
法の一実施例を説明する図であり、第1図は一実施例の
原理を説明する図、第2図は一実施例の電位の関係を説
明する図、第3図は一実施例の測定系を説明する図、第
4図は従来の半導体装置の信号検出方法を説明する図で
ある。 1・・・・・・半導体装置、 2・・・・・・異方性光学結晶半導体、3・・・・・・
第1の配線層、 4・・・・・・第2の配線層、 15a、15b・・・・・・光入射経路。 第 図 一失先例の今哩2説明す口 第1図 −U列のtイ立5関係14し明t1コ 第2図 一災坊芭4四の側7定−余を説明でる図第3図
法の一実施例を説明する図であり、第1図は一実施例の
原理を説明する図、第2図は一実施例の電位の関係を説
明する図、第3図は一実施例の測定系を説明する図、第
4図は従来の半導体装置の信号検出方法を説明する図で
ある。 1・・・・・・半導体装置、 2・・・・・・異方性光学結晶半導体、3・・・・・・
第1の配線層、 4・・・・・・第2の配線層、 15a、15b・・・・・・光入射経路。 第 図 一失先例の今哩2説明す口 第1図 −U列のtイ立5関係14し明t1コ 第2図 一災坊芭4四の側7定−余を説明でる図第3図
Claims (1)
- 半導体装置内のある一定の電位にある第1の配線層と、
該第1の配線層に隣接し、信号が伝わることにより電位
が変化する第2の配線層とに、それぞれ同期した2つの
光パルスを前記半導体装置裏面より入射し、前記第1の
配線層及び前記第2の配線層より反射された光パルスの
、ポッケルス効果による偏光面の変化を検出し、前記第
1の配線層と前記第2の配線層の検出信号の差を求める
ことにより、前記第2の配線層の電位の絶対値を求める
ことを特徴とする半導体装置の信号検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63209877A JPH0258347A (ja) | 1988-08-24 | 1988-08-24 | 半導体装置の信号検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63209877A JPH0258347A (ja) | 1988-08-24 | 1988-08-24 | 半導体装置の信号検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0258347A true JPH0258347A (ja) | 1990-02-27 |
Family
ID=16580127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63209877A Pending JPH0258347A (ja) | 1988-08-24 | 1988-08-24 | 半導体装置の信号検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0258347A (ja) |
-
1988
- 1988-08-24 JP JP63209877A patent/JPH0258347A/ja active Pending
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