JPH06213976A - 磁気光学プローブ - Google Patents

磁気光学プローブ

Info

Publication number
JPH06213976A
JPH06213976A JP5248617A JP24861793A JPH06213976A JP H06213976 A JPH06213976 A JP H06213976A JP 5248617 A JP5248617 A JP 5248617A JP 24861793 A JP24861793 A JP 24861793A JP H06213976 A JPH06213976 A JP H06213976A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
magneto
measuring
integrated circuit
optical
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5248617A
Other languages
English (en)
Inventor
Mark R Freeman
ラッセル フリーマン マーク
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Publication of JPH06213976A publication Critical patent/JPH06213976A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/74—Record carriers characterised by the form, e.g. sheet shaped to wrap around a drum
    • G11B5/82—Disk carriers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/07—Non contact-making probes
    • G01R1/071—Non contact-making probes containing electro-optic elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/302—Contactless testing
    • G01R31/308—Contactless testing using non-ionising electromagnetic radiation, e.g. optical radiation
    • G01R31/311—Contactless testing using non-ionising electromagnetic radiation, e.g. optical radiation of integrated circuits
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
    • G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
    • G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
    • G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/84—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing record carriers
    • G11B5/855—Coating only part of a support with a magnetic layer

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Tests Of Electronic Circuits (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Measuring Instrument Details And Bridges, And Automatic Balancing Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】磁気光学プローブとそれによる集積回路内の電
流分布の測定方法を提供する。 【構成】高時間分解能で、集積回路内の電流分布を測定
する装置と方法で、磁気光学フィルム、線形に偏光され
た光のビーム、光のビームの磁気光学偏光回転を測定す
る手段及び集積回路内でテスト・パルスを同期させる回
路等によって編成されている。本発明は、電流分布を決
定する問題を、集積回路における時間と位置の関数とし
て克服し、その時間分解能は１ピコ秒、空間分解能は１
マイクロメータである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、磁気光学プローブ、
特に、集積回路のような近接する物質における空間的、
時間的電流分布を描くための磁気薄膜における磁気光学
偏光回転の測定に関連する。
【０００２】
【従来の技術】現在、集積回路は、集積回路チップの上
に提供された接点またはパッドに電気的接続を設け、電
気的信号を選択されたパッドに適用し、そして他の選択
されたパッドでその出力信号を監視することことによっ
て、テストされている。その集積回路上の電気的故障ま
たはその集積回路が通常の仕様に合わないという現象に
関して、その出力信号になる実電流および波形を、集積
回路内でつきとめるのが難しい。さらに、ある種の集積
回路は非常に高速度であり、そのパッドの電気容量が、
その集積回路の内部ノードで存在する高速度波形を帳消
しにする。したがって、集積回路チップの中でその電流
を監視するための新しい、非破壊的方法が望ましい。
【０００３】物質を透過する磁界は、異なる偏光ベクト
ルに対して屈折率の変化を生じ、偏光回転（ファラデ
ー、ケル効果）叉は強度変化（磁気吸収）をもたらす。
磁気光学物質の中で、これらの効果は、大変役に立つ。
磁気光学物質を透過する偏光ビームが、屈折率の変化に
従って、その偏光の明白な回転を起こす。その回転の大
きさが、その屈折率の変化の表示であり、そしてそれが
一方、その磁界の瞬間的振幅の表示となる。
【０００４】１９９０年９月１１日付け米国特許第４，
９５６，６０７号は、光のビームを偏光器及び磁気光学
素子を通して磁界の方向に導くことによって電力線中の
電流測定に関する光の偏光回転測定のための偏光器、磁
気光学素子、解析器および光感応素子を含む機器構成を
示している。磁気光学素子は、イットリウム・鉄・ガー
ネット（ＹＩＧ）物質または強磁性ガラスおよび鉛ガラ
スを含む。１９９０年８月７日付け米国特許第４，９４
７，１０７号は、ファラデー(Faraday)効果に基づい
た、導体を流れる電流の大きさを検知するセンサについ
て述べている。偏光ビームは、磁気光学素子の中を、そ
の中で素子が、光のビームと平行に連結した磁界に比例
して、入力ビームの偏光面を回転させる磁気光学素子内
での実質的内部反射なしで透過する。１９９０年６月１
２日付け米国特許第４，９３３，６２９号は、検知ヘッ
ドが交流電磁界に露出している場合のポッケル(Pockel)
及びファラデー効果による光検知ヘッドを通過し、そこ
で変調された光のビームに基づいた交流電界強度を測定
する方法と装置について述べている。偏光ビームは、光
学素子を透過し、そして次に、解析器および光感応素子
を透過する。
【０００５】１９８９年４月１８日付け米国特許第４，
８２３，０８３は、光の偏光における磁界の効果を使っ
た、磁界の測定ヘッドについて述べている。光のビーム
は、磁界に起因するファラデー効果によるその偏光面の
回転をするイットリウム・鉄・ガーネット（ＹＩＧ）を
始めとする強磁性体へ導かれる。大きく向上した磁気光
学光変調に関する物質のクラスが、１９６８年１２月２
４日付け米国特許第３、４１８、０３６号で述べられて
いる。これによれば、純粋のユーロピウム・カルコゲニ
ド叉は、他の希土類カルコゲニドとの固溶体が、一般的
に知られている物質よりも、遥かに大きなバーデット(V
erdet)定数を持っている。ユーロピウム・カルコゲニド
は、硫化ユーロピウム、セレン化ユーロピウム、酸化ユ
ーロピウム、テルル化ユーロピウムを含む。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】集積回路上の電気的故
障またはその集積回路が通常の仕様に合わないという現
象に関して、その出力信号になる実電流および波形を、
集積回路の中でつきとめるのが難しい。さらに、ある種
の集積回路は非常に高速度であり、そのパッドの電気容
量が、その集積回路の内部ノードで存在する高速度波形
を帳消しにする。したがって、集積回路チップの中でそ
の電流を監視するための新しい、非破壊的方法が望まし
い。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明において、集積回
路又は高時間分解能を要する物質における電流分布を測
定する方法及び装置が、強磁性フィルムのような磁気光
学物質を、集積回路内を流れる電流によって形成される
磁界内に存在するように置き、電気的パルスを集積回路
に入射し、強磁性フィルムの下側の面からレーザ・ビー
ムを反射させ、強磁気性フィルムによって返射したレー
ザ・ビームにおける磁気光学偏光回転を測定するステッ
プによって説明されている。本発明は更にレーザ・ビー
ムの反射と電気パルスの入射とを同期させ、電流が１ピ
コ秒の分解能で描かれるように電流の出力信号を瞬間的
に得るよう電気パルスの入射を繰り返す。
【０００８】集積回路や金属導体、超伝導体、或いは半
導体のような物質に関して非接触の方法で電流を測定す
ることが本発明の目的である。更に本発明の目的は、１
マイクロメータの分解能を有し、使用する光の波長に高
く依存する集積回路に関し、非接触の方法で電流を測定
することにある。更に本発明の目的は、硫化ユーロピウ
ム、ビスマスを添加したイットリウム・鉄・ガーネット
（ＹＩＧ），カルシウムを添加したイットリウム・鉄・
ガーネット，Ｙ3-x Ｃax Ｆe2 （Ｆe3-x Ｓix）Ｏ，
（ここでｘは２に近い数値）等の磁気光学物質の層を配
置することである。更にまた本発明の目的は、偏光ビー
ムを磁気光学フィルムに透過させ、ファラデーの効果を
使ってフィルム又は層における磁気の変化による偏光の
変化を検出することにある。
【０００９】更にまた本発明の目的は、磁気光学物質か
らの反射した光の偏光ビームを提供し、ケル（Ｋerr）
の効果を使って物質における磁界の作用としての光のビ
ームの偏光の変化を提供することである。更にまた本発
明の目的は、磁気光学物質からの反射した光のビームを
提供し、磁気吸収効果を使って、磁界の作用としての光
のビームの強度の変化を提供することである。更にまた
本発明の目的は、集積回路又は装置における電気的波形
と同期したパルス化した偏光ビームを提供することであ
る。更にまた本発明の目的は、一連の電流映像が、同期
した波形と同じか又は同期した波形に応じて変化した一
連の連続時間を表すような集積回路又はデバイスにおけ
る電気波形と同期する磁気光学物質による一連の電流映
像を提供することである。
【００１０】更にまた本発明の目的は、高感度偏光顕微
鏡を使って瞬間的電流分布のストロボ映像を提供し、磁
気薄膜に誘導された磁気光学回転のパターンを記録する
ことである。更にまた本発明の目的は、磁気光学物質を
割れ目を作ったオプチカル・ファイバ・ケーブルの端に
配置し、集積回路、デバイス、或いは他の物質を物理的
に走査し、オプチカル・ファイバの中の偏光ビームが磁
気光学物質から反射し、空間的分解能がオプチカル・フ
ァイバの直径と同じかそれより小さくすることである。
【００１１】
【実施例】図１は、高時間分解能で集積回路における電
流分布を測定するための磁気光学プローブのブロック・
ダイアグラムである。パルス発生器１２は、トリガ・パ
ルスを発生し、リード線１３を通してレーザ源１４へ入
力する。レーザ源１４は、例えばダイオード・レーザ，
チタン・サファイア・レーザであり、例えば２ワットの
出力で動作し、或いは色素レーザであり、１００ミリワ
ットで、５６０から６７０ナノメータの波長を有する。
その他の単色光源もレーザ源１４として適合可能であ
る。光のビームはレーザ源１４から矢印１５のように線
形変換器１６へ連結される。線形変換器１６は、レーザ
源１４からの光ビームの光経路長に対して０から１０ナ
ノ秒の時間的遅延を与えるように機能する。
【００１２】時間遅延制御器１７は、線形変換器１６に
対する機械的結合１８の方法で光の経路長を制御するよ
うに機能する。矢印１９で示す線形変換器からの光のビ
ームは、コリメータを通して線形変換器２１と連結して
いる。コリメータ２０は、矢印１９で示す入力光ビーム
を矢印２２で示す平行出力ビームになるように視準する
よう機能する。線形変換器２１は、矢印２２で示す入力
光ビームを偏光し、線形に偏光された光のビームをオプ
チカル・ファイバ・ケーブル２３を通してレンズ２４へ
供給するよう機能する。オプチカル・ファイバ２３は、
矢印２５で示す線形偏光器２１からの線形に偏光された
光のビームを扱うための単一モードのオプチカル・ファ
イバで良い。レンズ２４は、矢印２６で示す出力光ビー
ムを経路２７を通して磁気光学物質２８へ供給するよう
機能する。
【００１３】磁気光学物質２８は集積回路２９上に、磁
気光学物質２８が集積回路２９の導体の磁界の中に置か
れるように配置される。磁気光学物質２８は、室温以
下、或いは液体窒素の温度、７８℃以下といったよう
な、事前に設定した温度に冷却される。冷凍機３０は、
ダクト３１を通して小室３２への冷却剤の経路を形成す
るよう機能する。温度センサ３３は小室３２内に配置さ
れ、出力をリード線３４を通してサーモスタット３５の
入力へ連結している。サーモスタット３５は、小室３２
内の温度を制御し、その出力をリード線３６を通して冷
凍機３０へ連結し、磁気光学物質２８と小室３２を冷却
する。パルス発生器１２の出力は、リード線１３を通し
てテスト回路４０の入力へ連結される。テスト回路４０
はリード線１３上のトリガ・パルスに応答して、集積回
路２９の回路をテストするため波形を例えばリード線４
１及び４２を通して集積回路２９へ供給するよう機能す
る。
【００１４】リード線４１及び４２の波形は、集積回路
２９内の特定の導体に電流を発生させる。図１の装置に
おいて、トリガ・パルスがリード線１３に生成される
と、テスト回路４０が波形を発生し、集積回路２９内に
内部波形と内部電流を起こす。その波形は過渡現象が静
まるのを待って適当な時間をおいて繰り返される。リー
ド線１３はまた、時間遅延制御器１７の入力と連結さ
れ、例えば、時間遅延制御器１７が、いくらかのトリガ
・パルスがリード線１３に発生した後、遅延の増加がで
きるようにしている。この方法において、時間遅延制御
器１７は集積回路２９内の電流波形を走査する。リード
線１３はまた、記憶装置４６と連結している。遅延を示
す時間遅延制御器１７の電気的出力は、リード線４７を
通して記憶装置４６の入力と連結している。
【００１５】記憶装置４６は、リード線４７上の時間遅
延、リード線１３上のトリガ・パルスと共に、リード線
４８に現れる偏光回転信号を記憶するよう機能する。記
憶装置４６はその出力をリード線４９を通して表示装置
５０へ連結している。表示装置５０は、偏光回転信号を
時間の関数として表示するよう機能する。偏光回転信号
は、光ビームが磁気光学物質２８を透過後、経路５５を
通る矢印５４で示す光ビームによって生成される。矢印
５４で示す光ビームは、ビーム分岐器５６を透過する。
ビーム分岐器は、例えばトンプソンの分岐器で良く、矢
印５７及び５８で示す２本の光ビームを生成し、それぞ
れフォトダイオード５９及び６０へ供給する。
【００１６】フォトダイオード５９及び６０は、ビーム
分岐器５６から受信した偏光光の量を検出する。フォト
ダイオード５９の出力は、リード線６１を通して、サン
プリング及び保持回路６２へ連結される。サンプリング
及び保持回路６２は、フォトダイオード５９の出力を保
持し、リード線６３を通して出力を差動増幅器６４の入
力へ供給するよう機能する。フォトダイオード６０は、
リード線６５を通してサンプル及び保持回路６６と連結
している。サンプル及び保持回路６６の出力は、リード
線６７を通して差動増幅器６４の入力と連結している。
差動増幅器は、リード線６３及び６７のそれぞれの入力
の振幅に変化があったときリード線４８に出力信号を生
成するよう機能する。
【００１７】ビーム分岐器５６及びフォトダイオード５
９及び６０は、差動増幅器６４と組み合わせて、例えば
強磁性体フィルムである磁気光学物質を透過する光ビー
ムに含まれる磁気光学偏光回転を測定する手段を提供す
る。図２は、集積回路２９との関係における磁気光学物
質２８の概観図である。図２において、図１の装置と対
応する機能に関して同様の参照がなされている。矢印２
６で示す光のビームが経路２７を通って磁気光学物質２
８へ到達している。光のビームは磁気光学物質２８へ侵
入し、下側の面で反射し、磁気光学物質を通って矢印５
４のように出てくる。磁界による屈折率の変化に起因す
る偏光回転の変化はファラデーの効果として知られてい
る。
【００１８】もし矢印２６で示す光のビームが、磁気光
学物質の上側の面で反射すれば、磁界による偏光回転の
変化はケルの効果として知られている。ファラデー効
果、或いはケル効果の何れも、偏光された光のビームに
関する応答として使える。矢印２６で示す光のビーム
は、集積回路２９の導体を通過し、導体中の電流を検出
する磁気光学物質へ向けてみちびかれる。磁気光学物質
２８は基板上のフィルムであり、そのフィルムは導体７
０に近接して置かれる。別のやり方では、磁気光学物質
２８が、集積回路上で等角に形成される。もし必要な
ら、磁気光学物質が低抵抗の場合、短絡を防ぐため磁気
光学物質と集積回路の間に絶縁層を挿入しても良い。集
積回路上における磁気光学物質の等角のコーティング
は、導体７０の電流に関して最大の空間的分解能と感度
を提供する。
【００１９】図３は集積回路とその上の磁気光学物質の
断面図である。図３に示すように、磁気光学物質２８
は、矢印２６及び５４で示す光のビームに対して透明な
基板８０の上に形成される。光ビーム２６は基板８０を
透過し、磁気光学物質２８を透過して、磁気光学物質２
８の下側の面８１に到達する。下側の面８１は反射コー
ティング８２を有する。反射コーティング８２は、例え
ば厚さ３００Åのアルミニウムで、それは偏光ビームの
反射に充分であり、集積回路２９上の他の導体が導体７
０と短絡しないように酸化してある。基板８０は、その
上側の面８４上に、偏光ビームが面８４で反射するのを
防ぐため、四分の一波長非反射コーティングを施してあ
る。
【００２０】磁気光学物質２８と集積回路２９の上面８
６との間の間隔は、矢印８７で示すように０．１から１
０マイクロメータの範囲である。磁気光学物質の厚さ
は、矢印８８で示すように、１から１０マイクロメータ
の範囲である。磁気光学物質が上側の面８６に等角にコ
ーティングされている場合には、磁気光学物質の厚さ
は、磁気光学物質を透過する光の波長の四分の一に調節
できる。別のやり方では、磁気光学物質を超伝導物質、
金属又は半導体上に形成するか或いは配置しても良い。
図１に示すテスト回路４０は、検査するサンプルに渦電
流を誘導するため、或いはサンプルを、時間変化するか
又は一定の磁界にさらすため１個又は複数のコイルを有
する。更にテスト回路４０は、サンプルに対して時間変
化するか又は一定の電界をかけるための電極を有する。
【００２１】磁気光学物質２８は、例えば液体窒素の温
度すなわち７８℃以下に冷却した硫化ユーロピウムであ
る。磁気光学物質２８は、次の式で表されるカルシウム
を添加したイットリウム・鉄・ガーネットでも良い。
【００２２】Ｙ3-x Ｃａx Ｆｅ2（Ｆｅ3-x Ｓｉx）Ｏ，
ここでｘは２に近い数値。カルシウムを添加したイット
リウム・鉄・ガーネット（ＹＩＧ）は室温のすぐ下で強
磁性的に配列する。ガドリニウム・ガリウム・ガーネッ
ト（ＧＧＧ）は室温で常磁性体である。室温で高い磁化
率を有する磁気光学物質で高い感度が得られる。矢印２
６で示す光のビームは、０．５から１０ピコ秒の範囲の
パルスであり、可視光線又は赤外線の範囲の光のビーム
の波長に基づいて狭い点に集束される。磁気光学物質２
８に侵入し、透過し、下側の面８１に到達するスポット
の大きさは、直径１マイクロメータ程度である。図３に
おいて、磁力線７５から７８で示す磁界を光のビームが
透過するにつれて、磁気光学物質２８の屈折率が、物質
内の磁界によって変化し、光のビームの線形偏光に変化
を起こす。屈折率の変化による光の偏光の変化は、矢印
５４で示す光のビームに偏光における回転を起こさせ
る。
【００２３】磁界の方向において、磁気光学物質を透過
する光の成分は、その方向の屈折率の変化によって影響
を受ける。光のビームの線形偏光の明白な回転は、０か
ら５゜の範囲の回転で、ｃｍＴあたり４×１０6 度程度
の感度を有する。電流感度は、この場合１μｍの空間分
解能に対して１０μＡ／（Ｈｚ）1/2である。このよう
にして、光のビームの線形偏光の回転が、光のビームが
透過する瞬間的な磁界の振幅又は大きさを決定するのに
使われ、また一方、導体７０が導体７０上の磁気光学物
質２８に磁界を起こすように近接する唯一の導体である
導体７０内の電流の尺度となる。小室３２、冷凍機３
０、センサ３３、サーモスタット３５なしで、図１に示
す具体例を使って実験室テストが行われた。光のパルス
は１ピコ秒の長さであった。
【００２４】磁気光学物質は非導体であるＧＧＧであ
り、反射層として図３に示す具体例と同様３００Åのア
ルミニウムを使用し、非反射コーティング８５は使用し
なかった。集積回路及び磁気光学物質２８の編成は図２
及び図３に示す通りである。磁気光学物質の厚さは１０
マイクロメータであった。図４はリード線１３上のトリ
ガ・パルスに関して、偏光回転信号対時間のグラフであ
る。線形変換器１６は、図４に示すように１ピコ秒パル
スをー２０から９０ピコ秒まで動かした。図４におい
て、縦座標は単位なしの偏光回転信号を表し、横座標は
トリガ・パルスに関する時間を表す。テスト回路４０
は、約８０ピコ秒幅の矩形波パルスを導体７０に与え
た。
【００２５】図４の曲線９２は、１ピコ秒幅のパルスが
ー２０から９０ピコ秒まで走査した場合に、ー２０から
９０ピコ秒の範囲に関する図１のリード線４８の出力信
号を示している。磁気光学物質の温度は曲線９２に関す
るデータを取っている間３００℃であった。レーザ源
は、波長を５６０から６７０ｎｍの範囲に調整した色素
レーザであった。図４に示す偏光回転は５°を越えなか
った。図５は、本発明の別の具体例を示している。図５
において、図１から図３の装置と対応する機能に関して
同様の参照がなされている。オプチカル・ファイバ２３
は端９５で割れ目を作られ、磁気光学物質９６の層がそ
こへ形成されている。磁気光学物質９６は磁気光学物質
２８に使われた物質と同じである。
【００２６】ファイバは手で支持しても、或いは機械的
に支持しても良く、図１に示す集積回路の表面に対して
或いは表面に近接して適切に動かすか機械的に配置され
る。こうすると、矢印２６で示す光のビームと矢印５４
で示す反射した光のビームは、端９７でビームが連結さ
れて出力されるまでオプチカル・ファイバ２３内に止ま
る。オプチカル・ファイバ２３の端９７は、線形偏光光
線の光源と連結し、更に磁気光学物質９６を透過し返っ
てきた反射偏光の偏光回転を検出するためビーム分岐器
と連結している。図１に示すレーザ源１４とビーム分岐
器５６は適合される。
【００２７】反射層８２は磁気光学物質９６上に形成さ
れる。この例において、手持ちのファイバの場合に発生
する偏光シフトによる人為的創造を避けるため、磁気吸
収物質を使うことが望ましい。図６は、集積回路２９内
の瞬間的電流分布のストロボ映像を得るための装置であ
る。矢印５４で示す経路５５を通って来る反射光ビーム
を受信するため高感度偏光顕微鏡１００が使われてい
る。偏光顕微鏡１００は、磁気光学物質２８に誘導され
た磁気光学回転パターンを記録するよう機能する。遅延
されたプローブ・レーザ・ビームが矢印２６で示す経路
２７に沿って供給され、磁気光学物質２８全体或いはそ
の部分を照らす。磁気光学物質２８への連結は、一般に
ある程度パフォーマンスを変える。
【００２８】この問題が顕著な場合には、映像は小さな
区域を走査することによって得なければならない。磁気
光学物質２８は、ファラデーの効果又はケルの効果を示
すように操作される。図６において、図１から図３に示
す装置と対応する機能に関して同様の参照がなされてい
る。図７は集積回路２９と磁気光学物質２８の断面図で
ある。光のビーム１０６が、磁気光学物質２８の面１０
７に突き当たっていることを示している。面１０７は、
光のビーム１０６を光のビーム１０８として反射する。
光のビーム１０８は、磁気光学物質２８内の磁界に基づ
いてケル効果に起因する偏光回転を起こす。図７に示す
具体例に役立つ物質の１例は、インジウム・マガジン・
砒素（ＩｎＭｎＡｓ）である。
【００２９】図７において、図１から図３の装置に対応
する機能に関して同様の参照がなされている。本発明は
薄い常磁性体又は強磁性体のフィルムに誘導された磁気
光学偏光回転の測定によって１ピコ秒の時間分解能で集
積回路の電流分布を測定する方法と装置について述べて
いる。透明な基板の頂上に成長した硫化ユーロピウムの
薄いフィルムがフィルムを下にした状態で且つ７８℃以
下に冷却して集積回路上に置かれる。電気的パルスが光
感応的又は電気的トリガを使って、回路内にプローブ・
レーザ・パルスと同期して入射される。プローブ・パル
スは、パルスの電播中任意の瞬間で電流分布の映像化を
可能にする線形変換器のような機械的遅延線を使って、
電気パルスと比べて時間的に遅らされている。
【００３０】磁気光学物質の均一なフィルムでコーティ
ングされたスライド（slide）上に小さなレンズでプロ
ーブ・ビームを集束することによって、或いは割れ目を
つけた端に挿入された硫化ユーロピウム又はその他の物
質を持つ単一モードのオプチカル・ファイバで走査する
ことによって１ー２マイクロメータの空間的分解能が得
られる。検出器の電流感度は磁気光学フィルムの厚さで
決まる。可視光線が使われるとき、フィルムの厚さは電
流密度１０ｍＡ／（Ｈｚ）1/2に応じて１，０００Åの
オーダに限定される。もし赤外線が使われれば、フィル
ムの厚さは、空間分解能を下落させることなく、付随す
る感度１ｍＡ／（Ｈｚ）1/2のオーダに対して、１マイ
クロメータに増加する。この感度は、ＺｎＦｅＳｅのよ
うな強回転物質に対して１０μＡ／（Ｈｚ）1/2のオー
ダに増加し得る。磁気物質として硫化ユーロピウムが選
ばれれば、少なくとも液体窒素の温度への冷却が必要で
ある。
【００３１】集積回路の電流分布を高時間分解能で測定
するための磁気光学プローブについて説明し、図示して
きたが、この分野の技術知識を有する者にとって、特許
請求の範囲で限定される本発明の主旨を逸脱することな
く変更可能であることは明白である。
【００３２】
【発明の効果】集積回路上の電気的故障またはその集積
回路が通常の仕様に合わないという現象に関して、集積
回路の中の電流分布を反射光のビームの磁気偏光回転を
測定する方法で検出するため、非常に高速度な集積回路
に対しても、パッドの電気容量等に影響されることな
く、高い時間的及び空間的分解能で電流分布を測定でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１具体例に関するブロック・ダイアグ
ラム。
【図２】集積回路のテスト・セット及び磁気光学物質の
概観図。
【図３】集積回路及び磁気光学物質の断面図。
【図４】同期電流パルスによる偏光回転信号対磁気光学
物質を透過する光のサンプル・パルスの時間遅延のグラ
フ。
【図５】本発明の第１の代替え的具体例。
【図６】本発明の第２の代替え的具体例。
【図７】集積回路及び磁気光学物質の断面図。
【符号の説明】
１２ パルス発生器 １４ レーザ源 １６ 線形変換器 １７ 時間遅延制御器 ２０ コリメータ ２１ 線形偏光器 ２４ レンズ ２８ 磁気光学物質 ２９ 集積回路 ３０ 冷凍機 ３５ サーモスタット ４０ テスト回路 ４６ 記憶装置 ５０ 表示装置 ６４ 差動増幅器

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 磁気光学フィルムを集積回路内の電流に
    よって形成される磁界の中に存在するように、上記集積
    回路表面に近接して配置し、 電気的パルスを上記集積回路に入射し、 レーザ・ビームを上記磁気光学フィルムの下側の面で反
    射させ、 上記磁気光学フィルムによって反射された、上記レーザ
    ・ビーム内に誘導された磁気光学偏光回転を測定するス
    テップからなる、高時間分解能で集積回路内の電流分布
    を測定する方法。
  2. 【請求項２】 上記磁気光学フィルムが、硫化ユーロピ
    ウム（ＥｕＳ）を含む磁気光学フィルムである請求項１
    に記載の電流分布の測定方法。
  3. 【請求項３】 上記レーザ・ビームを反射させるステッ
    プが、上記電気パルスの入射と同期して、選ばれた時間
    間隔の後反射させるステップを含む請求項１に記載の電
    流分布の測定方法。
  4. 【請求項４】 上記レーザ・ビームを反射させるステッ
    プが、レーザ・ビームを上記磁気光学フィルム上の選ば
    れた区域に集束させるステップを含む請求項１に記載の
    電流分布の測定方法。
  5. 【請求項５】 上記レーザ・ビームを反射させるステッ
    プが、レーザ・ビームを単一モード・オプチカル・ファ
    イバから磁気光学フィルム上で走査させるステップを含
    む請求項１に記載の電流分布の測定方法。
  6. 【請求項６】 支持基板と、 上記支持基板上に形成した磁気光学フィルムと、 上記磁気光学フィルム上にレーザ・ビームを導く手段
    と、 上記磁気光学フィルムによって反射された上記レーザ・
    ビームの中に誘導された磁気光学偏光回転を測定する手
    段、とを備えた高時間分解能で集積回路内の電流分布を
    測定するための装置。
  7. 【請求項７】 上記磁気光学偏光回転を測定する手段
    が、偏光顕微鏡を含む請求項６に記載の電流分布の測定
    装置。
  8. 【請求項８】 端の面を有するオプチカル・ファイバ・
    ケーブルと、 磁界に応答して、反射光に対して磁気光学偏光回転を与
    える、上記端の面に形成されたフィルムと、 上記ケーブル内へレーザ・ビームを導く手段と、 上記フィルムによって反射された上記レーザ・ビームに
    誘導された磁気光学偏光回転を測定する手段と、を備え
    た電流経路を有するサンプルの電流分布を測定する装
    置。
  9. 【請求項９】 上記フィルムが、強磁性体である請求項
    ８に記載の電流分布の測定装置。
  10. 【請求項１０】 上記フィルムが、常磁性体である請求
    項８に記載の電流分布の測定装置。
JP5248617A 1992-10-30 1993-09-10 磁気光学プローブ Pending JPH06213976A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/968,719 US5451863A (en) 1992-10-30 1992-10-30 Fiber optic probe with a magneto-optic film on an end surface for detecting a current in an integrated circuit
US07/968,719 1992-10-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06213976A true JPH06213976A (ja) 1994-08-05

Family

ID=25514666

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5248617A Pending JPH06213976A (ja) 1992-10-30 1993-09-10 磁気光学プローブ

Country Status (3)

Country Link
US (2) US5451863A (ja)
EP (1) EP0604721A3 (ja)
JP (1) JPH06213976A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008521374A (ja) * 2004-11-18 2008-06-19 ドン・エナジー・セールス・アンド・ディストリビューション・アクティーゼルスカブ 簡潔な光ファイバ・ファラデー効果センサの補償
JP2013015437A (ja) * 2011-07-05 2013-01-24 Toyota Motor Corp 電流センサ
JP2016148553A (ja) * 2015-02-10 2016-08-18 浜松ホトニクス株式会社 検査方法及び検査装置
WO2017073166A1 (ja) * 2015-10-30 2017-05-04 浜松ホトニクス株式会社 画像生成方法、画像生成装置、画像生成プログラム及び記録媒体

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5612131A (en) * 1993-04-26 1997-03-18 International Business Machines Corporation Composite magneto-optic memory and media
US6084396A (en) * 1994-03-31 2000-07-04 Intel Corporation Method for performing quantitative measurement of DC and AC current flow in integrated circuit interconnects by the measurement of magnetic fields with a magneto optic laser probe
US6169408B1 (en) * 1996-09-30 2001-01-02 Motorola, Inc. Method and apparatus for testing an integrated circuit with a pulsed radiation beam
EP1151314A4 (en) * 1998-10-05 2010-01-13 Univ Maryland IMAGE FORMATION WITH ROOM IRRESTRIAL FILTERING AND MASKING
US6608494B1 (en) * 1998-12-04 2003-08-19 Advanced Micro Devices, Inc. Single point high resolution time resolved photoemission microscopy system and method
US6483327B1 (en) * 1999-09-30 2002-11-19 Advanced Micro Devices, Inc. Quadrant avalanche photodiode time-resolved detection
US6657446B1 (en) * 1999-09-30 2003-12-02 Advanced Micro Devices, Inc. Picosecond imaging circuit analysis probe and system
US6252222B1 (en) * 2000-01-13 2001-06-26 Schlumberger Technologies, Inc. Differential pulsed laser beam probing of integrated circuits
DE10005372A1 (de) * 2000-02-07 2001-08-23 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur linearen Strommessung über einen großen Meßbereich
US6469529B1 (en) * 2000-05-30 2002-10-22 Advanced Micro Devices, Inc. Time-resolved emission microscopy system
US6630819B2 (en) 2001-02-22 2003-10-07 The University Of Chicago Magneto-optic current sensor
US6608495B2 (en) 2001-03-19 2003-08-19 Applied Materials, Inc. Eddy-optic sensor for object inspection
US6966816B2 (en) * 2001-05-02 2005-11-22 Applied Materials, Inc. Integrated endpoint detection system with optical and eddy current monitoring
US7440479B2 (en) * 2001-09-06 2008-10-21 Brown University Magneto-optoelectronic switch and sensor
US6811466B1 (en) * 2001-12-28 2004-11-02 Applied Materials, Inc. System and method for in-line metal profile measurement
US6891363B2 (en) * 2002-09-03 2005-05-10 Credence Systems Corporation Apparatus and method for detecting photon emissions from transistors
US6943572B2 (en) * 2002-09-03 2005-09-13 Credence Systems Corporation Apparatus and method for detecting photon emissions from transistors
US6934068B2 (en) * 2003-02-10 2005-08-23 Lake Shore Cryotronics, Inc. Magnetic field and electrical current visualization system
US7068025B2 (en) * 2003-05-12 2006-06-27 Nesa A/S Compensation of simple fibre optic Faraday effect sensors
US6967491B2 (en) * 2003-07-11 2005-11-22 Credence Systems Corporation Spatial and temporal selective laser assisted fault localization
US8692539B2 (en) * 2006-11-30 2014-04-08 Powersense A/S Faraday effect current sensor
US8337278B2 (en) * 2007-09-24 2012-12-25 Applied Materials, Inc. Wafer edge characterization by successive radius measurements
US20100142028A1 (en) * 2008-12-10 2010-06-10 Fujitsu Limited Magneto-Optic Optical Modulator
US8659291B2 (en) * 2008-12-31 2014-02-25 Infinitum Solutions, Inc. Magneto-optical detection of a field produced by a sub-resolution magnetic structure
US8289818B2 (en) 2008-12-31 2012-10-16 Infinitum Solutions, Inc. Magneto-optic write-head characterization using the recording medium as a transducer layer
US8310230B2 (en) * 2010-03-23 2012-11-13 Max-Planck-Gesellschaft Zur Forderung Der Wissenschaften E.V. Method and device for sensing microwave magnetic field polarization components
US8427929B2 (en) 2010-09-08 2013-04-23 Infinitum Solutions, Inc. Sub-optical-resolution kerr signal detection for perpendicular write-head characterization
US9971000B2 (en) * 2012-03-23 2018-05-15 Universitat Basel Simple microwave field imaging device
CN106471140B (zh) * 2014-07-03 2019-02-05 新日铁住金株式会社 激光加工装置
KR102753939B1 (ko) * 2021-08-20 2025-01-14 한국전력공사 무전원 상시 통전 표시 장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6418071A (en) * 1987-07-13 1989-01-20 Hamamatsu Photonics Kk Detecting apparatus for voltage
JPH01217273A (ja) * 1988-02-26 1989-08-30 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 集積回路の回路試験方法
JPH02176479A (ja) * 1988-09-01 1990-07-09 Photon Dynamics Inc 電気光学式サンプリング装置のクロック・刺激パターン発生器
US5053704A (en) * 1990-01-11 1991-10-01 Pri Instrumentation, Inc. Flow imager for conductive materials
JPH04236377A (ja) * 1991-01-17 1992-08-25 Fujitsu Ltd 信号波形測定装置のプローブ高さ制御装置

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3418036A (en) * 1964-11-16 1968-12-24 Ibm Magneto-optical rotation device with europium chalcogenide magneto-optical elements
US3474428A (en) * 1965-01-29 1969-10-21 Magnavox Co Magneto-optical reproducer
US3488586A (en) * 1965-06-02 1970-01-06 Gen Electric Frequency modulated light coupled data link
US3516080A (en) * 1967-07-26 1970-06-02 Massachusetts Inst Technology Magneto-optical memory sensing using thermal modulation
CH512076A (de) * 1970-02-04 1971-08-31 Bbc Brown Boveri & Cie Magnetfeldsonde
US3680065A (en) * 1970-05-25 1972-07-25 Ibm Nonvolatile magneto-optical memory element and a method of writing thereon
US4147979A (en) * 1975-04-16 1979-04-03 Siemens Aktiengesellschaft Movable probe carrying optical waveguides with electro-optic or magneto-optic material for measuring electric or magnetic fields
FR2355299A1 (fr) * 1976-06-18 1978-01-13 Thomson Csf Appareil destine a mesurer un champ magnetique
US4246549A (en) * 1977-10-04 1981-01-20 Sperry Rand Limited Magneto-optical phase-modulating devices
US4222668A (en) * 1978-02-23 1980-09-16 Rockwell International Corporation Ferrimagnetic Faraday elements for ring lasers
US4242635A (en) * 1979-01-26 1980-12-30 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Apparatus and method for integrated circuit test analysis
SE417137B (sv) * 1979-05-31 1981-02-23 Asea Ab Optiskt metdon for metning av magnetiska och elektriska felt
DE2931096A1 (de) * 1979-07-31 1981-02-19 Eder Franz X Flaechendetektor einer einrichtung zum nachweis korpuskularer oder elektromagnetischer strahlung und verfahren zu seiner herstellung
FR2471608A1 (fr) * 1979-12-14 1981-06-19 Thomson Csf Tete de mesure pour magnetometre, et magnetometre comprenant une telle tete
FR2517831A2 (fr) * 1981-12-04 1983-06-10 Thomson Csf Tete de mesure pour magnetometre et magnetometre comprenant une telle tete
US4812767A (en) * 1982-04-18 1989-03-14 Susamu Taketomi Optical apparatus using anomalously strong magneto-birefringence of magnetic fluid
JPH0766044B2 (ja) * 1985-06-29 1995-07-19 株式会社東芝 磁界センサ
FR2603705B1 (fr) * 1986-09-05 1988-10-28 Thomson Csf Tete de mesure de champ magnetique integree et son procede de realisation
US4803429A (en) * 1986-09-15 1989-02-07 California Institute Of Technology Recovering polarization of light of arbitrary polarization propagating through distoring medium by phase conjugation reflection back through said medium
DE3683053D1 (de) * 1986-10-23 1992-01-30 Ibm Verfahren zur kontaktfreien pruefung von platinen fuer integrierte schaltungen unter atmosphaerischen bedingungen.
US4952014A (en) * 1987-10-19 1990-08-28 At&T Bell Laboratories Optical systems with thin film polarization rotators and method for fabricating such rotators
JPH01201848A (ja) * 1988-02-05 1989-08-14 Fuji Photo Film Co Ltd 磁気光学薄膜
JPH0668508B2 (ja) * 1988-03-03 1994-08-31 日本碍子株式会社 光電流・磁界計測方法及び装置
US4967152A (en) * 1988-03-11 1990-10-30 Ultra-Probe Apparatus including a focused UV light source for non-contact measurement and alteration of electrical properties of conductors
US4947107A (en) * 1988-06-28 1990-08-07 Sundstrand Corporation Magneto-optic current sensor
JPH0670651B2 (ja) * 1988-07-09 1994-09-07 日本碍子株式会社 光による電・磁気量測定方法及び装置
US4998063A (en) * 1989-07-31 1991-03-05 Abb Power T & D Company, Inc. Fiber optic coupled magneto-optic sensor having a concave reflective focusing surface
US4973899A (en) * 1989-08-24 1990-11-27 Sundstrand Corporation Current sensor and method utilizing multiple layers of thin film magneto-optic material and signal processing to make the output independent of system losses
DE4027049C2 (de) * 1989-09-07 1993-11-11 Siemens Ag Verfahren zum flächenhaften Überprüfen von Strompfaden in einem elektronischen oder elektrischen Bauteil
DE4021359A1 (de) * 1990-07-05 1992-01-09 Siemens Ag Verfahren zur detektion von in einem koerper verdeckt verlaufenden strompfaden sowie vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens
US5149962A (en) * 1991-06-03 1992-09-22 Simmonds Precision Products, Inc. Proximity detector using faraday effect and bidirectional transmission

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6418071A (en) * 1987-07-13 1989-01-20 Hamamatsu Photonics Kk Detecting apparatus for voltage
JPH01217273A (ja) * 1988-02-26 1989-08-30 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 集積回路の回路試験方法
JPH02176479A (ja) * 1988-09-01 1990-07-09 Photon Dynamics Inc 電気光学式サンプリング装置のクロック・刺激パターン発生器
US5053704A (en) * 1990-01-11 1991-10-01 Pri Instrumentation, Inc. Flow imager for conductive materials
JPH04236377A (ja) * 1991-01-17 1992-08-25 Fujitsu Ltd 信号波形測定装置のプローブ高さ制御装置

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008521374A (ja) * 2004-11-18 2008-06-19 ドン・エナジー・セールス・アンド・ディストリビューション・アクティーゼルスカブ 簡潔な光ファイバ・ファラデー効果センサの補償
JP4869245B2 (ja) * 2004-11-18 2012-02-08 パワーセンス・アクティーゼルスカブ 簡潔な光ファイバ・ファラデー効果センサの補償
JP2013015437A (ja) * 2011-07-05 2013-01-24 Toyota Motor Corp 電流センサ
JP2016148553A (ja) * 2015-02-10 2016-08-18 浜松ホトニクス株式会社 検査方法及び検査装置
US10698006B2 (en) 2015-02-10 2020-06-30 Hamamatsu Photonics K.K. Inspection method and inspection apparatus
WO2017073166A1 (ja) * 2015-10-30 2017-05-04 浜松ホトニクス株式会社 画像生成方法、画像生成装置、画像生成プログラム及び記録媒体
JP2017083384A (ja) * 2015-10-30 2017-05-18 浜松ホトニクス株式会社 画像生成方法、画像生成装置、画像生成プログラム及び記録媒体
US10656187B2 (en) 2015-10-30 2020-05-19 Hamamatsu Photonics K.K. Image generating method, image generating device, image generating program, and storage medium
US11009531B2 (en) 2015-10-30 2021-05-18 Hamamatsu Photonics K.K. Image generating method, image generating device, image generating program, and storage medium

Also Published As

Publication number Publication date
US5663652A (en) 1997-09-02
EP0604721A2 (en) 1994-07-06
EP0604721A3 (en) 1995-03-29
US5451863A (en) 1995-09-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5663652A (en) Method for measuring current distribution in an integrated circuit by detecting magneto-optic polarization rotation in an adjacent magneto-optic film
US6084396A (en) Method for performing quantitative measurement of DC and AC current flow in integrated circuit interconnects by the measurement of magnetic fields with a magneto optic laser probe
Elezzabi et al. Ultrafast magneto‐optic sampling of picosecond current pulses
US5574562A (en) Method and apparatus for evaluation of high temperature superconductors
Spielman et al. Test for nonreciprocal circular birefringence in YBa 2 Cu 3 O 7 thin films as evidence for broken time-reversal symmetry
JP7297306B2 (ja) テラヘルツ磁気光学センサ、これを用いた高性能非破壊検査装置及び方法、並びにこれに用いる磁気光学撮像センサ
CA1313223C (en) Electro-optic measurements of voltage waveforms on electrical conductors
US6833694B2 (en) Current measurement technique and current measurement apparatus
Freeman Picosecond pulsed‐field probes of magnetic systems
Freeman et al. Extremely high frequency pulse magnetic resonance by picosecond magneto‐optic sampling
Didosyan et al. Application of orthoferrites for light spot position measurements
JPH0545424A (ja) 半導体集積回路診断方法及びその装置
NL8403949A (nl) Werkwijze voor het inspekteren van de eigenschappen van een magnetische kop.
US4873485A (en) Electro-optic signal measurement
Freeman Picosecond studies of nonequilibrium flux dynamics in a superconductor
Kryder et al. A high speed magneto-optic camera system
JP3194838B2 (ja) 磁場測定方法および磁場測定装置
JP2912003B2 (ja) 超電導体の磁気特性測定方法
Oliver et al. Magnetic field measurements using magneto-optic Kerr effect sensors
Vlannes Optical probing of magnetostatic forward volume waves in thin film yttrium‐iron‐garnet
Sue et al. Development of an optical probe current sensor for local and narrow area measurement using magnetic domain reversal in Bi-substituted rare-earth iron garnet crystal
RU2022291C1 (ru) Способ определения параметра решетки магнитных вихрей в сверхпроводниках ii рода
KR920000565B1 (ko) 전도체 전기 신호의 전압 파형 측정 방법 및 그 장치
CN208109685U (zh) 一种高频磁光谱仪
JPH03167490A (ja) 実装プリント板試験装置