(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハ上に形成された被測定素子から出力される光を受光し、該受光した光を所定方向に屈折させるプリズムと、
複数の受光素子が縦横方向にそれぞれ配列され、上記プリズムで屈折された光を受ける２次元アレイセンサとからなるプリズムセンサユニットと、
上記プリズムセンサユニットを固定する支持基板とを備えたことを特徴とする光分布測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の光分布測定装置において、
上記プリズムセンサユニットと共に、上記被測定素子にその駆動電流を供給するためのプローブを上記支持基板上に固定することを特徴とする光分布測定装置。
【請求項３】
請求項２記載の光分布測定装置において、
上記プリズムセンサユニットと上記プローブとを、ウエハ上に形成される被測定素子のレイアウトパターンに対応して上記支持基板上にそれぞれ複数配置したことを特徴とする光分布測定装置。
【請求項４】
請求項２記載の光分布測定装置において、
上記プリズムセンサユニットを上記被測定素子に対して水平方向，垂直方向に微動させる微動変位手段を備えたことを特徴とする光分布測定装置。
【請求項５】
請求項１記載の光分布測定装置において、
上記複数のプリズムユニットを固着配置し、上記ウエハ上に形成される複数の被測定素子の，駆動電流を供給するための電極位置に対応した位置に設けられた開口部を有する第１の支持基板と、
上記第１の支持基板に設けられた複数の開口部に対応する位置に設けられたプローブを有する第２の支持基板とを有し、
上記第２の支持基板に設けられたプローブを上記第１の支持基板に設けられた開口部に挿通して、上記第１の支持基板と第２の支持基板とを組み合わせることを特徴とする光分布測定装置。
【請求項６】
請求項５記載の光分布測定装置において、
上記第１の支持基板を上記第２の支持基板に対して水平方向に大まかに変位させる水平方向粗動変位手段と、
上記第１の支持基板を上記第２の支持基板に対して水平方向に微動させる水平方向微動変位手段と、
上記第１の支持基板を上記第２の支持基板に対して垂直方向に微動させる垂直方向微動変位手段とを備えたことを特徴とする光分布測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は半導体レーザから出る光の強度分布を測定する光分布測定装置に関し、特にミラーとアレイセンサを用いてウエハ状態で測定するための光分布測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、製造した半導体レーザの特性を測定するには、半導体レーザをバーもしくはチップ状態に切り離してから、仮組立等を行い評価を行う方法があったが、このような方法では、測定までに行う工程が多く、コストが高くなるという問題点がある。そこで、例えば、ウエハ状態で半導体レーザの光の強度分布を測定する方法として、IEEE JOURNAL OF QUANTUM ELECTRONICS. Vol. 27. No.6. P1326 JUNE. 1991 Fig 15 に示されているように、ウエハ表面と平行に出射する光に対して、その光をウエハの上方に反射させるためのミラー面をウエハ上に形成し、このミラー面でウエハ上方に反射された光を検出器を用いて検知して、半導体レーザの光の強度分布を測定するという方法が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の光分布測定装置は以上のように構成されており、ウエハ状態で半導体レーザの評価を行うことが可能であるが、ウエハ上にミラー面を形成する工程が必要となり、製造工程が長くなり、その結果、価格が高くなる。またウエハ上にミラー面を形成するための面積を確保することが必要となり、一枚のウエハから製造できる半導体レーザの個数が少なくなってしまうという問題点があった。
【０００４】
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、評価用の要素を作成するための製造工程が増加することなく、かつ、１枚のウエハから製造できる半導体レーザの個数が減少することがない光分布測定装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明の請求項１に係る光分布測定装置は、ウエハ上に形成された被測定素子から出力される光を受光し、該受光した光を所定方向に屈折させるプリズムと、複数の受光素子が縦横方向にそれぞれ配列され、上記プリズムで屈折された光を受ける２次元アレイセンサとからなるプリズムセンサユニットと、上記プリズムセンサユニットを固定する支持基板とを備えたものである。
【０００６】
また、この発明の請求項２に係る光分布測定装置は、上記請求項１記載の光分布測定装置において、上記プリズムセンサユニットと共に、上記被測定素子にその駆動電流を供給するためのプローブを上記支持基板上に固定するものである。
【０００７】
また、この発明の請求項３に係る光分布測定装置は、上記請求項２記載の光分布測定装置において、上記プリズムセンサユニットと上記プローブとを、ウエハ上に形成される被測定素子のレイアウトパターンに対応して上記支持基板上にそれぞれ複数配置したものである。
【０００８】
また、この発明の請求項４に係る光分布測定装置は、上記請求項２記載の光分布測定装置において、上記プリズムセンサユニットを上記被測定素子に対して水平方向，垂直方向に微動させる微動変位手段を備えたものである。
【０００９】
また、この発明の請求項５に係る光分布測定装置は、上記請求項１記載の光分布測定装置において、上記複数のプリズムユニットを固着配置し、上記ウエハ上に形成される複数の被測定素子の，駆動電流を供給するための電極位置に対応した位置に設けられた開口部を有する第１の支持基板と、上記第１の支持基板に設けられた複数の開口部に対応する位置に設けられたプローブを有する第２の支持基板とを有し、上記第２の支持基板に設けられたプローブを上記第１の支持基板に設けられた開口部に挿通して、上記第１の支持基板と第２の支持基板とを組み合わせるようにしたものである。
【００１０】
また、この発明の請求項６に係る光分布測定装置は、上記請求項５記載の光分布測定装置において、上記第１の支持基板を上記第２の支持基板に対して水平方向に大まかに変位させる水平方向粗動変位手段と、上記第１の支持基板を上記第２の支持基板に対して水平方向に微動させる水平方向微動変位手段と、上記第１の支持基板を上記第２の支持基板に対して垂直方向に微動させる垂直方向微動変位手段とを備えたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は本実施の形態１に係る光分布測定装置を説明するための光分布測定装置の断面図、及びプリズムセンサユニットの斜視図であり、図において、１はその表面に複数のレーザダイオード（ＬＤ）２、及び該レーザダイオード１の出力をモニタするためのフォトダイオード（ＰＤ）３が形成されたウエハ、４はレーザダイオード２の電極、５はフォトダイオード３の電極、６は上記隣接して形成された１対のレーザダイオード２とフォトダイオード３の領域を他の領域と区画するためのチップ分割溝１ａ内に形成された反射防止膜であり、上記レーザダイオード２の共振器前端面２ａを覆うように形成されている。７はプリズム７０と２次元センサアレイ７１とからなるプリズムセンサユニットであり、プリズム７０の先端の入射面７０ａよりレーザ光２０が入射するよう形成されている。図１(a) に示すように、ウエハ１上に形成された半導体レーザダイオード２の共振器前端面２ａから出射したレーザ光２０を、プリズム７０の入射面７０ａから導入し、ミラー面で反射させて、反射した光を、２次元アレイセンサ７１で受光して光の強度分布を測定することができる。
【００１６】
次に以上のような構成を有する光分布測定装置を用いてウエハ状態での半導体レーザの評価を行う方法について説明する。図２は、図１に示した構成を有するプリズムセンサユニット７を用いて、ウエハ上に形成された半導体レーザを実際に測定する際の測定装置の具体的な構成を示し、図において、９は上記プリズムセンサユニット７を構成する２次元アレイセンサ７が接着された支持基板であり、この支持基板９には、半導体レーザ２に電力を供給するための電力供給用プローブ８も同時に取付けられている。給電用プローブ８は、プリズム７０のレーザ光２０の入射面７０ａが、半導体レーザダイオード２の共振器前端面２ａに当接した際に、該レーザダイオード２の電極４と当接するように配置されている。
【００１７】
以上のような構成を有するプローバ１０を用いてウエハ状態の半導体レーザダイオード２の光分布測定を行うには、測定対象となるレーザダイオード２の共振器前端面２ａにプリズム７０の入射面７０ａを当接させるとともに、該レーザダイオード２の電極に電力供給用プローブ８を当接させて駆動電流を供給する。すると、該駆動電流に応じた発振が起こり、共振器前端面２ａからレーザ光が射出され、これがプリズム７０のミラー面で反射されて、２次元アレイセンサ７１に入射し、光の強度分布が測定される。そして、以上のような動作を測定対象となる半導体レーザダイオードに対して個々に行うことにより、ウエハ１上に形成された各レーザチップの光強度分布の測定を行うことができる。
【００１８】
上記プリズム７０としては、その先端部分の厚みが１００μｍ以下程度に形成されており、上記半導体ウエハ１のチップ分割溝１ａの幅が約１００μｍ程度であるために、特に光分布測定のためにウエハを加工する必要はない。
【００１９】
このように、本実施の形態１によれば、プリズム７０と２次元アレイセンサ７１とからなるプリズムセンサユニット７を用いてウエハ状態の半導体レーザダイオード２の光分布測定を行うようにしたから、従来のように、ウエハ上にミラー面を形成する必要がなくなり、製造工程が非常に簡単になり、安価なレーザを得ることができ、また、１枚のウエハから製造できる半導体レーザの個数が大幅に減少することもない。
【００２０】
実施の形態２．
次に本発明の実施の形態２による光分布測定装置について説明する。図３において、３０は、支持基板３１に複数のプリズムセンサユニット７と給電用プローブ８とを配置したプローバである。
【００２１】
上記複数のプリズムセンサユニット７と給電用プローブ８を、ウエハ上に形成される複数の半導体レーザのパターンに合うように設けることにより、複数の半導体レーザの光の強度分布を同時に測定することができ、評価にかかる時間を短縮できる。この結果、さらに半導体レーザの価格を低減することができる。
【００２２】
実施の形態３．
次に本発明の実施の形態３による光分布測定装置について説明する。なお、ここでは半導体レーザダイオードとして電極を２つ有するものを測定の対象としている。図４において、４０は本実施の形態３によるプローバを示し、４１はその下方面に複数のプリズムセンサユニット７が所定の間隔を隔てて配列された第１の支持基板、４２はその下方面に８ａ，８ｂからなる複数の給電用プローブが所定の間隔を隔てて複数配列された第２の支持基板であり、上記第２の支持基板４２の給電用プローブ８ａ，８ｂは、第１の支持基板４１に形成された開口部４１ａを挿通して第１の支持基板４１の下方面に突出した状態で保持されるようになっている。そして上記給電用プローブ８ａ，８ｂは、プリズム７０の入射面７０ａがレーザダイオードの共振器前端面に当接した際に、その電極に当接することで各レーザダイオードに駆動電流を供給するようになっている。
【００２３】
このように本実施の形態３によれば、支持基板を、複数のプリズムセンサユニット７と２次元アレイセンサを設けた第１の支持基板４１と、複数の給電用プローブ８ａ，８ｂを設けた第２の支持基板４２とに分割し、第１の支持基板４１に設けられた開口部４１ａを挿通して上記第２の支持基板４２に設けられた給電用プローブ８ａ，８ｂが支持基板４１のプリズムセンサユニット７が設けられた面側に突出した状態で保持される構成としたから、測定時等において、何らかの原因でプリズムセンサユニット７が破損した場合には、第１の支持基板４１のみを交換することで再び測定を行うことができ、測定設備にかかるコストの低減を図ることができる。また、半導体レーザの電極数は、各レーザに対して一つのものもあれば、複数のものもあるが、以上のように構成することで、給電用プローバ８ａ，８ｂを設けた第２の支持基板４２のみを交換することにより、電極数が１つのものにも対応することができるため、本来なら測定対象となる半導体レーザダイオードのデザイン毎に準備する必要のある支持基板を、その給電用プローブが設けられた側の支持基板みを交換することで、プリズムセンサユニット７を搭載した基板はそのまま使用することができ、従って、少ない支持基板で多くの電極パターンに対応することができ、測定設備にかかるコストの低減を図ることができる。
【００２４】
実施の形態４．
次に本発明の実施の形態４による光分布測定装置について説明する。図５において、５０は本実施の形態４によるプローバを示し、支持基板９の開口部９ａ近傍の表面に設けられたＺ方向ピエゾ素子５３，Ｙ軸方向ピエゾ素子５２，Ｘ軸方向ピエゾ素子５１からなるブリッジ構造を介して、プリズムセンサユニット７が上記開口部９ａの内部に位置するように連結されている。
【００２５】
このように本実施の形態４によれば、プリズムセンサユニット７をウエハ１に対して、左右，上下方向に微動させるピエゾ素子（５１，５２，５３）を設けることにより、測定時に支持基板９とウエハ１に形成された半導体レーザパターンとのアライメント合わせを高精度かつ、容易に行うことができる。
【００２６】
実施の形態５．
次に本発明の実施の形態５による光分布測定装置について説明する。図６において、６０は本実施の形態５によるプローバを示し、６１は第２の支持基板４２に取り付けられたベースであり、このベースには、第１の支持基板４１を第２の支持基板４２に対して、左右（水平）方向に大まかに変位させるためのＸＹ粗動機構６２が設けられている。また、このＸＹ粗動機構６２には第１の支持基板４１を第２の支持基板４２に対して上下（垂直）方向に微動移動させるためのＺ方向ピエゾ素子６４が設けられ、また、このＸＹ騒動機構は、Ｚ方向ピエゾ素子６４，Ｙ方向ピエゾ素子６４，Ｘ方向ピエゾ素子６３からなるブリッジ機構を介して上記第１の支持基板４１に連結されている。
【００２７】
以上のような構成を有するプローバ６０を用いて、ウエハ１上に形成された半導体レーザパターンとのアライメント合わせを行うには、まず、第２の支持基板４２をウエハ１に対して固定した後、ＸＹ粗動機構６２を用いて第１の支持基板４１の水平方向の位置を大まかに調整したのち、Ｘ方向ピエゾ素子６３，Ｙ方向ピエゾ素子６４を用いて第１の支持基板４１の水平方向の位置を微調整するとともに、Ｚ軸方向ピエゾ素子６５を用いて第１の支持基板４１の垂直方向の位置を微調整する。
【００２８】
このように、本実施の形態５によれば、第２の支持基板４２に対して第１の支持基板４１を水平方向に大まかに変位させるＸＹ粗動機構６２と、第２の支持基板４２に対して第１の支持基板４１を水平方向に微動させるＸ方向ピエゾ素子６３，Ｙ方向ピエゾ素子６４、及び、第２の支持基板４２に対して第１の支持基板４１を垂直方向に微動させるＺ方向ピエゾ素子６５を設けることにより、プローバ６０とウエハ１の半導体レーザパターンとの位置合わせを容易、かつ迅速に行うことができ、測定時の作業効率を向上することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ウエハ状態の被測定素子から出力される光をプリズムで受光し、この受光した光を所定方向に屈折させて、複数の受光素子が縦横方向にそれぞれ配列されてなる２次元アレイセンサに入射させて上記被測定素子の光分布を測定するようにしたので、従来のように、ウエハ状態で被測定素子の光分布を測定するためのミラー面をウエハ面に形成する必要がなくなり、製造工程を簡略化でき、安価にレーザを製造することができ、また、１枚のウエハから製造できる半導体レーザの個数が減少することもないため、歩留まりを向上することができるという効果がある。
【００３０】
また、上記プリズムと２次元センサアレイとからなるプリズムセンサユニットと、上記被測定素子にその駆動電流を供給するためのプローブとを、ウエハ上に形成される被測定素子のレイアウトパターンに対応して、支持基板上に複数配置したので、被測定素子の光分布をウエハ状態で複数個同時に測定することができ、作業効率を向上することができるという効果がある。
【００３１】
また、上記プリズムセンサユニットを上記被測定素子に対して水平方向，垂直方向に微動させる微動変位手段を設けたので、プリズムセンサユニットとウエハパターンとのアライメント合わせを高精度に行うことができるという効果がある。
【００３２】
また、上記複数のプリズムユニットを固着配置し、上記ウエハ上に形成される複数の被測定素子の，駆動電流を供給するための電極位置に対応した位置に設けられた開口部を有する第１の支持基板と、上記第１の支持基板に設けられた複数の開口部に対応する位置に設けられたプローブを有する第２の支持基板とを準備し、上記ウエハ上に形成される複数の被測定素子の電極位置に対応する位置に上記プローブが形成された上記第２の支持基板を選択して用いて、上記複数の被測定素子の光分布を同時に測定するようにしたので、種々のウエハレイアウトパターンを有する被測定素子を容易に測定することができるという効果がある。
【００３３】
また、上記第１の支持基板を上記第２の支持基板に対して水平方向に大まかに変位させる水平方向粗動変位手段と、上記第１の支持基板を上記第２の支持基板に対して水平方向に微動させる水平方向微動変位手段と、上記第１の支持基板を上記第２の支持基板に対して垂直方向に微動させる垂直方向微動変位手段とを備えたものとしたので、プリズムセンサユニットとウエハパターンとのアライメント合わせを容易、かつ迅速に行うことができ、測定時の作業効率を向上することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１による光分布測定装置のプリズムセンサユニットを用いた測定時のプリズムセンサユニットを中心とした断面図、及び斜視図である。
【図２】  上記プリズムセンサユニットを備えた光分布測定装置の断面図である。
【図３】  この発明の実施の形態２による光分布測定装置の断面図である。
【図４】  この発明の実施の形態２による光分布測定装置の断面図である。
【図５】  この発明の実施の形態３による光分布測定装置の斜視図、及び断面図である。
【図６】  この発明の実施の形態４による光分布測定装置の断面図である。
【符号の説明】
１  半導体ウエハ、２  半導体レーザダイオード、２ａ  共振器前端面、３  フォトダイオード、４，５  電極、６  反射防止膜、７  プリズムセンサユニット、８  プローブ、９，３１  支持基板、１０，３０，４０，５０，６０  プローバ、４１  第１の支持基板、４２  第２の支持基板、５１，６３  Ｘ方向ピエゾ素子、５２，６４  Ｙ方向ピエゾ素子、５３，６５  Ｚ方向ピエゾ素子、６１ベース、６２  ＸＹ粗動機構。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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