JPH08194036A - 電界測定用プローブおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電界測定用プローブの生産性を高くし、かつ
寿命を長くすることを目的とする。 【構成】 １辺が数１０μｍの正方形状で高さが１０μ
ｍ程度の凸部１ａが中央部に形成されている電気光学結
晶チップ１が、石英などからなる支持体３の先端に固定
されている。そして電気光学結晶チップ１表面には誘電
体多層膜からなる反射膜２が形成されている。以上のよ
うに構成される電界測定用プローブは、電気光学結晶チ
ップ１と支持体３との接合面が、１ｍｍ程度以上の大き
いものとなっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、電界により複屈折率
が変化する電気光学材料にレーザ光を照射することで、
集積回路の動作によって生ずる電界を測定してその回路
を試験する、集積回路の回路試験に用いる電界測定用プ
ローブおよびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】集積回路の評価および試験を非接触で行
う手段として、電気光学材料を電界測定のためのセンサ
ーに用いる方法が知られている。すなわち、電界によっ
て複屈折率が代わるというその電気光学材料の性質を利
用するものである。この電気光学材料にレーザ光を照射
すると、電界の大きさに応じて、照射した光の直交する
２つの方向の振動成分の位相、すなわち、偏光状態が変
化する。

【０００３】通常、この偏光変化は、ある程度適当な軸
方向に設定された偏光板を通すことによって、レーザ光
の強度変化に変換できる。そして、レーザ光にパルス波
を用いれば、時間的に変化する電界、すなわち電気信号
の時間変化をパルス幅に相当する分解能で測定すること
ができる。これは、電気光学サンプリングと呼ばれてい
る。図４は、上述した電気光学サンプリングの構成を示
す構成図である。同図において、４１は測定に用いる電
界測定用プローブであり、上述した電気光学材料からな
るチップ４２が石英などからなる支持体４３の先端に固
定され、その先端には誘電体多層膜からなる反射膜４４
が形成されている。

【０００４】この電界測定用プローブ４１をその先端が
測定対象の集積回路４５の配線４６上に所定の距離に接
近して配置し、支持体４３を介してチップ４２にレーザ
光４８を照射する。そして、反射膜４４で反射する光の
変化により配線４６からの漏れ電界４７を測定する。こ
れは、最も汎用的な測定方法であり、一般に、外部プロ
ーブ法と呼ばれている。このチップ４２の材料として
は、ＧａＡｓ，ＣｄＴｅ，ＬｉＴａＯ₃ ，ＫＴＰといっ
た結晶が代表的に用いられる。

【０００５】ここで、この外部プローブ法で用いられる
電界測定用プローブの作製方法について、その概略を説
明する。まず、上述した結晶を１００〜５００μｍ程度
の適当な厚さに両面研磨した後、これを棒状の支持体先
端に固定する。次いで、結晶表面に誘電体多層膜による
高反射率の反射膜を蒸着法などにより成膜形成する。そ
して、この先端を細くするため、先端部が数１０〜数１
００μｍ角のピラミッド状に研磨加工する。

【０００６】図５は、その電界測定用プローブの構成を
示す斜視図であり、所定の厚さに両面研磨され反射膜４
４が表面に形成された電気光学結晶からなるチップ４２
が、ピラミッド状の矩形に加工されて支持体４３の先端
に配置している。ここで、同図において、５１は先端を
研磨加工するときにチップ４２の端部に発生した欠け・
チッピング、５２は同様にチップ４２の端部に発生した
反射膜４４の剥がれである。なお、先端を同程度の大き
さの円錐状に切削加工したものも用いられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来は以上のように構
成されていたので、以下に示すような問題点があった。
まず、第１の問題点として、製造のスループットの低さ
がある。ＧａＡｓやＬｉＴａＯ₃ といった電気光学材料
（結晶）は、元来、異方性が強く、研磨や切削によって
微小片に加工する際、欠けやチッピングが生じやすく、
所望のサイズに精度良く仕上げることが難しい。

【０００８】その上、加工時に、結晶表面に誘電体多層
膜（反射膜）が形成してある場合には、結晶の欠けやチ
ッピングにともなってそれが剥がれてしまう場合が多
い。ＧａＡｓやＬｉＴａＯ₃ への誘電体薄膜の付着強度
は極めて低いため、研磨や切削にはより高度な技術が必
要とされる。このため、電界測定用プローブを１つ１つ
手作り加工しているのが現状であり、例えば、先端が図
５に示した状態となるように研磨加工する場合には、４
つの面を逐次磨くようにするので、かなりの製造時間を
要する。

【０００９】次に、第２の問題点として、繰り返し使用
に対して寿命が短いことがある。これは主に、誘電体多
層膜からなる反射膜の剥がれに起因している。外部プロ
ーブ法では、測定感度を上げるために、電界測定用プロ
ーブの先端を被測定回路に当てることもある。また、電
界測定用プローブと被測定集積回路との間に一定の距離
を設定するために、いったん電界測定用プローブを回路
に当ててから所定の距離だけ持ち上げて使用することが
多い。

【００１０】ところが、前述したように、チップ４２
（図５）は機械的な加工がされるので、これにともなう
ストレスが加わる。このため、誘電体多層膜からなる反
射膜４４とチップ４２との接着強度が弱まってしまう。
この状態で、上述したように、被測定回路面への接触回
数が増えるにしたがって、欠け・チッピング５１（図
５）のため最も剥がれやすくなっているチップ４２周辺
部から、形成してある誘電体膜が剥がれ、剥がれ５２が
増加していくケースが多い。誘電体多層膜の表面の数層
が剥がれるだけでも、反射率が大幅に減少するため、測
定感度の低下を引き起こし、使用不可能となる。

【００１１】この発明は、以上のような問題点を解消す
るためになされたものであり、電界測定用プローブの生
産性を高くし、かつ寿命を長くすることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明の電界測定用プ
ローブは、光が透過する支持体と、支持体の先端に固定
され、電界によって複屈折が変化する電気光学材料から
なるチップとから構成され、チップ表面中央部にはその
上面に反射膜が形成された凸部を有していることを特徴
とする。また、この発明の電界測定用プローブの形成方
法は、電界によって複屈折が変化する電気光学材料から
なる基板の主表面に上面に反射膜が形成された凸部を形
成する工程と、凸部を中心としたチップを基板より分離
する工程と、凸部が形成されていない面が接触するよう
に光が透過する支持体先端にそのチップを固定する工程
とを有することを特徴とする。そして、基板の主表面に
フォトレジストを塗布する工程と、フォトレジスト上に
選択的に光を照射して現像することで、フォトレジスト
からなるパターンを形成する工程と、そのパターンをマ
スクとして基板をエッチングして、基板主表面に凸部を
形成する工程と、エッチングのマスクとして用いたパタ
ーンを除去する工程とにより、凸部を形成することを特
徴とする。

【００１３】

【作用】支持体の先端をあまり細く加工することなく、
測定に直接用いる電気光学材料からなるチップ先端を微
細化できる。

【００１４】

【実施例】以下この発明の１実施例を図を参照して説明
する。 実施例１．図１は、この発明による電界測定用プローブ
の構成を示す斜視図である。同図において、１は１辺が
数１０μｍの正方形状で高さが１０μｍ程度の凸部１ａ
が中央部に形成されている電気光学結晶チップ、２は電
気光学結晶チップ１表面に形成されている誘電体多層膜
からなる反射膜、３は石英などからなる電気光学結晶チ
ップ１が先端に付けられる支持体である。この実施例に
おいては、電界測定用プローブを構成する電気光学結晶
チップ１と支持体３との接合面は、従来とは異なり、１
ｍｍ程度以上の大きいものとなっている。

【００１５】以下、上述したこの実施例１の電界測定用
プローブの製造方法について説明する。まず図２（ａ）
に示すように、両面を研磨して１００〜５００μｍ程度
の厚さにした電気光学結晶からなる基板２１の主表面
に、フォトリソグラフィ技術により、１辺が数１０μｍ
程度の正方形状のレジストパターン２２を形成する。次
いで、このレジストパターン２２をマスクとして、基板
２１を１０μｍ程度エッチングする。このエッチング
は、ケミカルエッチング，反応性イオンエッチング，Ｅ
ＣＲプラズマによるスパッタエッチングなどのエッチン
グ技術により行えばよい。なお、基板２１の大きさは、
プロセス中のハンドリングの容易さを考慮すると、少な
くとも数ｍｍ以上が好ましい。

【００１６】次に、図２（ｂ）に示すように、レジスト
パターン２２をアッシングなどにより除去し、基板２１
上に凸部２３が形成された状態とする。次いで、図２
（ｃ）に示すように、この上より誘電体多層膜を蒸着法
などにより成膜して高反射率の反射膜２４を形成する。
次に、図２（ｄ）に示すように、ダイシングソーなどに
より、基板２１を凸部２３を中心とした正方形状に切り
出し、電気光学結晶チップ２５を形成する。

【００１７】そして、この電気光学結晶チップ２５を、
予め先端部が加工されている石英などの支持体（図示し
ないが、図１の支持体３と同様）先端に光学用の接着剤
で固定すれば、図１に示したような、電界測定用プロー
ブが完成する。この支持体の先端部は、電気光学結晶チ
ップ２５に合わせた大きさとしておく。なお、図１にお
ける符号１，１ａ，２は図２において、それぞれ符号２
５，２３，２４に対応する。以上示したように、この実
施例によれば、電気光学結晶チップ２５を切り出すよう
にしているが、電界測定用プローブの先端部として機能
する部分は、凸部２３であり、この部分には何等応力が
加わらないので、切り出すときの問題が特性に影響せ
ず、反射膜２４の付着強度の劣化などが起こらない。

【００１８】実施例２．ところで、上記実施例では、図
２（ａ）〜（ｃ）に示すように、凸部２３を形成してか
ら、反射膜２４を形成するようにしたがこれに限るもの
ではない。図３は、この発明の第２の実施例である電界
測定用プローブの製造方法を示す断面図である。以下、
この実施例２における製造方法について説明する。ま
ず、図３（ａ）に示すように、両面を研磨して１００〜
５００μｍ程度の厚さにした電気光学結晶からなる基板
３１の主表面に、誘電体多層膜を蒸着法などにより成膜
して高反射率の反射膜３２を形成する。

【００１９】次いで、この上に、フォトリソグラフィ技
術により、１辺が数１０μｍ程度の正方形状のレジスト
パターン３３を形成し（図３（ｂ））、これをマスクと
して、基板３１を１０μｍ程度エッチングして凸部３４
を形成する（図３（ｃ））。このエッチングは、ケミカ
ルエッチング，反応性イオンエッチング，ＥＣＲプラズ
マによるスパッタエッチングなどのエッチング技術によ
り行えばよい。次いで、レジストパターン３３をアッシ
ングなどにより除去した後、図３（ｄ）に示すように、
ダイシングソーなどにより、基板３１を凸部３４を中心
とした正方形状に切り出し、電気光学結晶チップ３５を
形成する。

【００２０】そして、上記実施例と同様に、この電気光
学結晶チップ３５を、予め先端部が加工されている石英
などの支持体（図示せず）先端に光学用の接着剤で固定
すれば、電界測定用プローブが完成する。この実施例の
場合においても、電気光学結晶チップ３５を切り出すと
き、電界測定用プローブの先端部として機能する部分
は、凸部３４であり、切り出すときの問題が影響せず、
反射膜３２の付着強度の劣化などが起こらない。なお、
この実施例２においては、電気光学結晶チップ３５にお
いて、反射膜３２は凸部３４上面のみに形成された状態
となり、上記実施例１とは異なり、凸部３４の側面には
形成されないが、電界測定用プローブとしては何等問題
はない。

【００２１】ところで、上記実施例では、電気光学結晶
チップをダイシングソーで切り出すようにしていたが、
これに限るものではない。例えば、電気光学結晶からな
る基板を保護用のガラス板などの上に固持した状態で、
以下に示すようにすればよい。まず、上述のように反射
膜，凸部が形成された状態とし、この後、電気光学結晶
チップとして用いる領域を覆うように、フォトリソグラ
フィなどによりレジストパターンを形成する。

【００２２】そして、これをマスクとして基板をガラス
板までエッチングした後、レジストパターンを除去すれ
ば、上記実施例と同様に、電気光学結晶チップが形成さ
れる。このようにすることで、切削などによる異物付着
不良が発生することなく、また電気光学結晶チップに機
械加工にともなうストレスをほとんど与えることなく形
成できる。なお、上記実施例において、電気光学結晶チ
ップの支持体との接着面に無反射コーティングを施すよ
うにしても良い。電気光学結晶チップと支持体との屈折
率の違いによるこの境界面でのレーザの反射を低減でき
る。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、その表面に反射膜が形成された凸部を有する電気光
学材料からなるチップを支持体先端に配置するようにし
た。このため、この電界測定用プローブが、測定に用い
るその先端部に欠けやチッピングが生じることがない。
また、その先端部には機械加工によるストレスがかかる
ことなく、反射膜の付着強度の劣化を招くことがない。
このため、寿命を長くするという効果がある。

【００２４】また、この発明によれば、その凸部の形成
をフォトリソグラフィ技術により行うようにしたので、
電界測定用プローブの先端を、μｍオーダーのサイズま
で精度良く加工することができるという効果を有する。
そして、チップの形成を、ＬＳＩなどの半導体装置の製
造プロセスと同様に、ウエハレベルで行えるので、従来
１つ１つで行っていた電界測定用プローブ先端部の加工
が、例えば、１０００個以上の単位で一挙に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明による電界測定用プローブの構成を
示す斜視図である。

【図２】 実施例１の電界測定用プローブの製造方法に
ついて説明するための断面図である。

【図３】 この発明の第２の実施例である電界測定用プ
ローブの製造方法を示す断面図である。

【図４】 電気光学サンプリングの構成を示す構成図で
ある。

【図５】 従来の電界測定用プローブの構成を示す斜視
図である。

【符号の説明】

１…電気光学結晶チップ、１ａ…凸部、２…反射膜、３
…支持体。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光が透過する支持体と、 前記支持体の先端に固定され、電界によって複屈折が変
   化する電気光学材料からなるチップとから構成され、 前記チップ表面中央部にはその上面に反射膜が形成され
   た凸部を有していることを特徴とする電界測定用プロー
   ブ。
2. 【請求項２】 電界によって複屈折が変化する電気光学
   材料からなる基板の主表面に上面に反射膜が形成された
   凸部を形成する工程と、 前記凸部を中心としたチップを前記基板より分離する工
   程と、 前記凸部が形成されていない面が接触するように光が透
   過する支持体先端に前記チップを固定する工程とを有す
   ることを特徴とする電界測定用プローブの製造方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載の電界測定用プローブの製
   造方法において、 前記基板の主表面にフォトレジストを塗布する工程と、 前記フォトレジスト上に選択的に光を照射して現像する
   ことで、前記フォトレジストからなるパターンを形成す
   る工程と、 前記パターンをマスクとして前記基板をエッチングし
   て、前記基板主表面に凸部を形成する工程と、 前記パターンを除去する工程とにより、 前記凸部を形成することを特徴とする電界測定用プロー
   ブの製造方法。
4. 【請求項４】 請求項２または３記載の電界測定用プロ
   ーブの製造方法において、 前記基板表面に前記凸部を形成した後、前記反射膜を形
   成することを特徴とする電界測定用プローブの製造方
   法。
5. 【請求項５】 請求項２または３記載の電界測定用プロ
   ーブの製造方法において、 前記基板表面に前記反射膜を形成した後、前記凸部を形
   成することを特徴とする電界測定用プローブの製造方
   法。