(57)【要約】【課題】ウェハに形成された受発光素子に対してオンウェハ状態で光学特性または温度依存特性をプロービング評価する。【解決手段】受発光素子評価用プローバ装置１００は、透明ガラス基板１１１、透明導電膜１１２および平行電極１１３，１１４を有する透明ガラスヒータ１１５と、透明ガラス基板１１１の上面に載置されるウェハ１０を固定する固定クランプ１３０と、透明ガラス基板１１１の下面側に配置され、透明ガラスヒータ１１５を透過させて受発光素子１１に光を照射する、または、受発光素子１１からの光を透明ガラスヒータ１１５を透過して受光する光照射器または光検出器１５０と、を備える。透明ガラスヒータ１１５と、固定クランプ１３０および可動クランプ１３１とは、ウェハチャックユニット１１０を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハに形成された受発光素子の電気的検査および光学特性の何れか一方または双方の温度依存性を計測するプローバ装置であって、
透光性加熱板と、
前記透光性加熱板の一方の面に載置される前記ウェハを固定する固定部と、
前記透光性加熱板の他方の面側に配置される光電変換装置と、
を備えることを特徴とするプローバ装置。
【請求項２】
ウェハに形成された受発光素子の特定部に電気的に接触させるプローブと、
前記プローブが接触する受発光素子と前記光電変換装置とが対向するように前記透光性加熱板を移動する移動ステージと
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のプローバ装置。
【請求項３】
ウェハに形成された受発光素子の特定部に電気的に接触させるプローブと前記光電変換装置とが対向したものであり、
前記ウェハが固定された前記透光性加熱板を、前記プローブに対して相対的に移動する移動ステージをさらに備える
ことを特徴とする請求項１に記載のプローバ装置。
【請求項４】
前記透光性加熱板は、透光性基板と、当該透光性基板に形成された透明導電膜と、当該透明導電膜に通電する電極とを有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のプローバ装置。
【請求項５】
前記固定部は、前記ウェハの外周部に当接する端面を備え、
前記端面は、前記透光性加熱板側に向いたテーパ面を有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載のプローバ装置。
【請求項６】
前記光電変換装置は、前記透光性加熱板に光を照射する光照射装置および前記透光性加熱板を透過した光を受光する受光装置の何れか一方である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載のプローバ装置。
【請求項７】
前記固定部は、
前記ウェハの外周部を第１の方向から固定する第１クランプと、当該ウェハの外周部を第２の方向から固定する第２クランプと、を備える
ことを特徴とする請求項５に記載のプローバ装置。
【請求項８】
前記第１クランプは、
前記ウェハの外周部に２点で当接する第１端面を備え、
前記第１端面は、前記透光性加熱板側に向いたテーパ面を有し、
前記第２クランプは、
前記ウェハの外周部に１点で当接する第２端面を備え、
前記第２端面は、前記透光性加熱板側に向いたテーパ面を有する
ことを特徴とする請求項７に記載のプローバ装置。
【請求項９】
前記第１クランプおよび前記第２クランプの一方は、
前記透光性加熱板の載置台に固定される固定クランプであり、
前記第１クランプおよび前記第２クランプの他方は、
前記透光性加熱板の上面に沿って可動する可動クランプである
ことを特徴とする請求項７または請求項８に記載のプローバ装置。
【請求項１０】
ウェハの温度特性試験に使用されるウェハチャックであって、
透光性基板と、当該透光性基板に形成された透明導電膜と、当該透明導電膜に通電する電極とを有する透光性加熱板と、
前記透光性基板の一方の面に載置される前記ウェハを固定する固定部と、
を備えることを特徴とするウェハチャック。
【請求項１１】
前記固定部は、
前記ウェハの外周部に当接する端面を備え、
前記端面は、前記透光性基板側に向いたテーパ面を有する
ことを特徴とする請求項１０に記載のウェハチャック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プローバ装置およびウェハチャックに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子の高性能化により、多くの産業機器、家電製品で電子制御が行われている。特に、携帯端末機器や、車載機器に搭載される半導体素子は、低温から高温まで、広範囲の温度域における安定動作が要求されており、半導体素子メーカは、ウェハレベルの温度特性試験を実施している。
この温度特性試験は、−９０℃ 〜 ＋４００℃の範囲で冷却・加熱されたステージに固定されたウェハに対して温度ストレスや、電気的ストレスを印加し、半導体素子の動作可能温度や特性の温度依存性について計測を行う。
【０００３】
ウェハの温度特性試験に使用される加熱冷却ステージ（以下、「ウェハチャック」という。）は、ヒータや冷却器を温度制御するための温度センサの温度と、ウェハ温度とを略等しくする必要がある。例えば、特許文献１は、ウェハチャック上に載置した高熱伝導性シート（カーボンシート）と、該高熱伝導性シート上に載置したウェハとを真空チャックで固定する技術を開示している。特許文献１の技術は、ウェハチャックとウェハとの温度差を低減させようとする。
【０００４】
一方、ＬＥＤ素子等の発光素子における光学特性の検査は、発光素子を点灯させ、発光素子の光を分光器等の光検出器で検出させることにより行われている。
特許文献２には、発光素子の電気測定および光学測定を行う検査装置が開示されている。特許文献２に記載の検査装置は、所定の方向に配列された複数のプローブと、前記複数のプローブにそれぞれ接触する複数の発光素子が置かれるステージと、前記プローブにより点灯される発光素子と対向する位置において前記発光素子の光を検出する光検出デバイスと、前記光検出デバイスを前記所定の方向に移動する移動機構と、を備え、前記光検出デバイスは、前記所定の方向に移動されるとともに前記所定の方向において点灯される複数の発光素子の光学測定を行う。
【０００５】
特許文献３には、ＬＣＤパネルが形成された基板を載置する載置台と、この載置台上のＬＣＤパネルを照明する多数の点光源からなる光源と、この光源からの照明光を拡散させる拡散板と、ＬＣＤパネルに点灯検査用の信号を印加するプローブカードと、このプローブカードに送る点灯検査用の信号を発生する信号発生器と、ＬＣＤパネルに上記信号を印加した状態でＬＣＤパネルを撮像する撮像手段と、載置台の載置面を加熱する加熱手段と、を備える検査装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２８８１０１号公報
【特許文献２】特開２０１５−２２６００８号公報
【特許文献３】特開２００４−２８７３６８号公報（段落００４３，００４４，図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１，２に記載の検査装置は、ウェハチャックが半導体素子の温度特性試験用であり、光学特性を考慮した構成ではなかったため、受発光素子の温度特性試験と受光試験等を同時に行うことはできなかった。このため、受発光素子の電気的試験や高温試験を行う場合には、それぞれ別々のプローバ装置を用いて試験を行わなければならず設備コストと試験コストがかかる課題がある。
また、特許文献３に記載の検査装置は、透明加熱板を用いることで、受光検査と高温検査を一台のプローブ装置で行うとされる。しかしながら、特許文献３に記載の検査装置は、ＬＣＤパネルが形成された基板を撮像して検査を行うものであり、受発光素子が形成されたウェハについて受発光素子の電気的試験や高温試験を行うものではない。したがって、ウェハチャックについては記載されておらず、用途が異なる。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、ウェハに形成された受発光素子に対してオンウェハ状態で光学特性または温度依存特性をプロービング評価することができるプローバ装置およびウェハチャックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明の一の手段は、ウェハに形成された受発光素子（光電変換素子）の電気的検査および光学特性の何れか一方または双方の温度依存性を計測するプローバ装置であって、透光性加熱板と、前記透光性加熱板の一方の面に載置される前記ウェハを固定する固定部（クランプ、真空チャック）と、前記透光性加熱板の他方の面側に配置される光電変換装置と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
この構成により、透光性加熱板の上面は、クランプと組み合わされてウェハをチャックするウェハチャック機能を有する。また、透明ガラスヒータは透明であることで、透明ガラス基板の他方の面側に配置された光電変換装置の光の透過を妨げることがない。ウェハに形成された受発光素子に対してオンウェハ状態で受発光素子の電気的検査、光学特性、または温度依存性を測定できる。
【００１１】
また、本発明の他の手段は、ウェハの温度特性試験に使用されるウェハチャックであって、透光性基板と、当該透光性基板に形成された透明導電膜と、当該透明導電膜に通電する電極とを有する透光性加熱板と、前記透光性基板の一方の面に載置される前記ウェハを固定する固定部と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
この構成により、オンウェハ状態で受発光素子の電気的検査、光学特性、または温度依存性を測定できるウェハチャックを実現することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ウェハに形成された受発光素子に対してオンウェハ状態で光学特性または温度依存特性をプロービング評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る受発光素子評価用プローバ装置の全体構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る受発光素子評価用プローバ装置のウェハチャックユニット周辺の平面図であり、図２（ａ）は、ウェハチャックユニット周辺の要部平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）の側面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る受発光素子評価用プローバ装置のウェハチャックユニット周辺の要部平面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る受発光素子評価用プローバ装置のウェハチャックユニットの構造を示す断面図であり、図４（ａ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図、図４（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図、図４（ｃ）は図２（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る受発光素子評価用プローバ装置のウェハチャックユニットの構造を示す断面図であり、図５（ａ）は、図４（ｂ）の破線丸印Ｄで囲んだ部分の要部拡大図、図５（ｂ）は、図４（ｂ）の破線丸印Ｅで囲んだ部分の要部拡大図である。
【図６】本発明の実施形態に係る受発光素子評価用プローバ装置の裏面入射型受光素子の受光試験を説明する図であり、図６（ａ）は高温試験、図６（ｂ）は高低温試験を示す図である。
【図７】本発明の実施形態に係る受発光素子評価用プローバ装置の裏面出射型発光素子の発光試験を説明する図であり、図７（ａ）は高温試験、図７（ｂ）は高低温試験を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態（以下、「本実施形態」と称する）につき詳細に説明する。なお、各図は、本実施形態を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。また、各図において、共通する構成要素や同様な構成要素については、同一の符号を付し、それらの重複する説明を省略する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係る受発光素子評価用プローバ装置の全体構成図である。図２（ａ）および図３は、受発光素子評価用プローバ装置のウェハチャックユニット周辺の要部平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）の側面図である。
受発光素子評価用プローバ装置１００は、ウェハに形成された受発光素子（光電変換素子）の電気的検査、光学特性、または温度依存性を検査する装置である。受発光素子評価用プローバ装置１００は、ウェハに形成された受発光素子（光電変換素子）の電気的検査および光学特性の何れか一方または双方の温度依存性を計測する。
図１に示すように、受発光素子評価用プローバ装置１００は、透明ガラスヒータ１１５（透光性加熱板）（図５参照）と、温度センサ１１８と、ベース１２０と、固定クランプ１３０（固定部，第１クランプ）および可動クランプ１３１（固定部，第２クランプ）と、加熱冷却ステージ１４０と、光照射器または光検出器１５０（光電変換装置）と、光電変換装置載置台１５５と、位置決めステージ１６０（移動ステージ）と、プローブ１７１を有するプローブカード１７０と、温度コントローラ１８０と、電子計測器１９０と、を備える。
上記透明ガラスヒータ１１５と、固定クランプ１３０および可動クランプ１３１とは、ウェハチャックユニット１１０（固定部）を構成する。
受発光素子評価用プローバ装置１００は、さらに冷却液循環透明ガラスジャケット２００（図６（ｂ），図７（ｂ）参照）を備える。
【００１７】
<ウェハ１０>
ウェハ１０は、複数の受発光素子１１が形成されている。受発光素子１１は、裏面入射型の受光素子（例えば、フォトダイオード(PD:Photodiode)、イメージセンサ(Image Sensor)等）や裏面出射型の発光素子（例えば、ＬＥＤ(light emitting diode)、ＶＣＳＥＬ(Vertical Cavity Surface Emitting LASER：垂直共振器面発光レーザ)等）等の光電変換素子である。受発光素子１１の周囲には受光試験（受光検査）用の信号を測定する電極、または発光試験（発光検査）用の信号を印加する電極が複数配置されている。この電極に、プローブ１７１を接触させて、オンウェハ状態で受発光素子１１の電気的検査、光学特性、および温度依存特性をプロービング評価する。
なお、説明の便宜上、ウェハ１０に形成された発光素子を受発光素子１１と呼称しているが、受発光素子１１は、ウェハ１０に形成された、裏面入射型受光素子および裏面出射型発光素子のいずれかである。例えば、後記図６は、裏面入射型受光素子１１Ａが形成されたウェハ１０を示し、後記図７は、裏面出射型発光素子１１Ｂが形成されたウェハ１０を示す。
裏面入射型受光素子１１Ａ（図６）の試験時には、該当裏面入射型受光素子１１Ａに試験（検査）用照明光が照射され、該当裏面入射型受光素子１１Ａのみが受光する。裏面入射型受光素子１１Ａは、試験用照明光に対応した電流が測定される。また、裏面出射型発光素子１１Ｂ（図７）の試験時には、該当裏面出射型発光素子１１Ｂに発光試験用の信号が印加され、該当裏面出射型発光素子１１Ｂのみが発光する。
【００１８】
<ウェハチャックユニット１１０>
ウェハチャックユニット１１０は、透明な発熱体かつ載置台である透明ガラスヒータ１１５（図５参照）と、ウェハ１０を透明ガラスヒータ１１５の上面にチャックさせる固定クランプ１３０および可動クランプ１３１と、を備える。
透明ガラスヒータ１１５は、上面視して正方形形状の載置台であり、その上面に載置されたウェハ１０を固定クランプ１３０および可動クランプ１３１を用いてチャックする。
透明ガラスヒータ１１５は、透明であり、試験時にはウェハ１０に形成された受発光素子１１の光を透過させる。
透明ガラスヒータ１１５は、発熱体であり、他のヒータの設置は不要である。
【００１９】
ウェハチャックユニット１１０は、上記透明ガラスヒータ１１５と組み合わされて用いられる固定クランプ１３０および可動クランプ１３１を備え、ウェハ１０を固定クランプ１３０および可動クランプ１３１を用いて透明ガラスヒータ１１５の上面に押し付けるようにチャックする。
ウェハチャックユニット１１０は、温度センサ１１８を備え、透明ガラス基板１１１（後記）の温度（ウェハ１０に加熱する温度）を測定する。さらに、ウェハチャックユニット１１０は、冷却液循環透明ガラスジャケット２００（図６（ｂ），図７（ｂ）参照）を備え、ウェハチャックユニット１１０の上面に固定されたウェハ１０を冷却する。
ウェハチャックユニット１１０の詳細な構成は、図３ないし図５で後記する。
なお、ウェハチャックユニット１１０は、載置台が透明ガラスヒータ１１５の上面であるとの観点から、透明ガラスヒータ１１５の上面をウェハチャックユニット１１０の上面と呼称してチャックを説明する。
【００２０】
<ベース１２０>
ベース１２０は、加熱冷却ステージ１４０の上面の矩形の開口部１４０ａを取り囲むように、加熱冷却ステージ１４０の上面に固定される。ベース１２０は、断面視してＬ字形状のフランジ部１２０ａを有し、フランジ部１２０ａ上にウェハチャックユニット１１０の両端部が懸架される。ベース１２０の上面１２０ｂからフランジ部１２０ａ上面までの深さは、ウェハチャックユニット１１０の厚さに揃えられており、ベース１２０にウェハチャックユニット１１０を載置すると、ウェハチャックユニット１１０の上面はベース１２０の上面１２０ｂに面一となる。これにより、ウェハチャックユニット１１０は、ベース１２０に隙間なく嵌まり込み、四隅が押さえ部１２２によって押さえられる。押さえ部１２２は、ベース１２０にネジ止め固定される。
【００２１】
<固定クランプ１３０および可動クランプ１３１>
固定クランプ１３０および可動クランプ１３１は、ウェハチャックユニット１１０上に載置されたウェハ１０を両側面から挟みつつ、ウェハチャックユニット１１０の上面（透明ガラスヒータ１１５の上面）に押し付けるようにしてウェハ１０をチャックする。図２および図３を参照してより詳細に述べる。
図２および図３に示すように、固定クランプ１３０は、略正方形状の板状の金属部材であり、ベース１２０一方の上面部にネジ止め固定される。
【００２２】
図５（ｂ）に示すように、固定クランプ１３０は、ウェハ１０に臨む端面（第１端面）が下方に傾斜したテーパ面１３０ａを有する。テーパ面１３０ａが形成された端面は、上面視して中央部がくびれたＶ字形状となっている（図３参照）。すなわち、固定クランプ１３０は、ウェハ１０に臨む端面がテーパ面１３０ａを有し、かつ当該テーパ面１３０ａは中央部がＶ字形状となっている。固定クランプ１３０は、このテーパ面１３０ａにウェハ１０の側端の角部を当接させる。下向きのテーパ面１３０ａにウェハ１０の側端の角部が押し当てられると、ウェハ１０を下方に向かわせる応力が生じ、ウェハ１０をウェハチャックユニット１１０の上面に押し付けるチャックとなる。
【００２３】
テーパ面１３０ａは、中央部がＶ字形状に形成されていることで、テーパ面１３０ａに当接したウェハ１０は、Ｖ字形状の中央部に向かって案内される。このため、ウェハ１０の寸法（ウェハ径）に合わせてウェハチャックユニット１１０の略中央部に載置される。ウェハチャックユニット１１０の中央位置は、通電によりウェハチャックユニット１１０を加熱したとき、面内の温度分布が最も高い熱量で安定する場所であり、温度依存特性のプロービング評価に適している。
【００２４】
図２（ａ）および図３に示すように、固定クランプ１３０は、平面視して中央長手方向に長孔１３０ｂが形成されており、長孔１３０ｂに皿ネジ１３０ｃが挿入されてベース１２０の上面部にネジ止め固定される。皿ネジ１３０ｃに対して長孔１３０ｂ位置を変えることで、ウェハ１０の寸法（ウェハ径）に合わせることができる。例えば、図２（ａ）に示すように、ウェハ１０の寸法（ウェハ径）が大きい場合、長孔１３０ｂの左端部で皿ネジ１３０ｃをネジ止め固定する。また、図３に示すように、ウェハ１０の寸法（ウェハ径）が小さい場合、長孔１３０ｂの右端部で皿ネジ１３０ｃをネジ止め固定する。他のウェハ１０の寸法（ウェハ径）の場合、皿ネジ１３０ｃに対して長孔１３０ｂ位置を変えることで、ウェハ１０がウェハチャックユニット１１０の略中央部で載置されるようにする。
【００２５】
一方、図２および図３に示すように、可動クランプ１３１は、略長方形状の板状の金属部材であり、ベース１２０の他方に設置されたクランプ機構１３２（後記）のシャフトガイド１３４の上面部にネジ止め固定される。可動クランプ１３１は、シャフトガイド１３４の上面部に固定されており、シャフトガイド１３４は、引張ばね１３６によって、ベース１２０の底部に固定した引張ばね取付部１３５方向に付勢されている。このため、可動クランプ１３１は、端面がウェハ１０の外周部に当接するように可動する。
【００２６】
図５（ａ）に示すように、可動クランプ１３１は、ウェハ１０に臨む端面（第２端面）が下方に傾斜したテーパ面１３１ａを有する。可動クランプ１３１は、このテーパ面１３１ａにウェハ１０の側端の角部を当接させる。下向きのテーパ面１３１ａにウェハ１０の側端の角部が押し当てられると、ウェハ１０を下方に向かわせる応力が生じ、ウェハ１０をウェハチャックユニット１１０の上面に押し付けるチャックとなる。なお、固定クランプ１３０のテーパ面１３０ａがＶ字形状に形成されていることで、ウェハ１０は、Ｖ字形状の中央部まで案内されている。このため、可動クランプ１３１は、テーパ面１３１ａをウェハチャックユニット１１０のＸ軸方向に可動させるだけでよい。
【００２７】
図２および図３に示すように、可動クランプ１３１は、平面視して長手方向に長孔１３１ｂが形成されており、長孔１３１ｂに皿ネジ１３１ｃが挿入されてシャフトガイド１３４の上面部にネジ止め固定される。皿ネジ１３１ｃに対して長孔１３１ｂ位置を変えることで、ウェハ１０の寸法（ウェハ径）に合わせることができる。例えば、図２（ａ）に示すように、ウェハ１０の寸法（ウェハ径）が大きい場合、長孔１３１ｂの右端部で皿ネジ１３１ｃをネジ止め固定する。また、図３に示すように、ウェハ１０の寸法（ウェハ径）が小さい場合、長孔１３１ｂの左端部で皿ネジ１３１ｃをネジ止め固定する。他のウェハ１０の寸法（ウェハ径）の場合、皿ネジ１３１ｃに対して長孔１３１ｂ位置を変えることで、ウェハ１０がウェハチャックユニット１１０の中央位置で載置されるようにする。
【００２８】
このように、固定クランプ１３０および可動クランプ１３１は、ウェハ１０の寸法（ウェハ径）の大小に拘わらず、ウェハチャックユニット１１０上に載置されたウェハ１０を、固定クランプ１３０のテーパ面１３０ａの２点（図２および図３のＰ１，Ｐ２）と、可動クランプ１３１のテーパ面１３１ａの１点（図２および図３のＰ３）との３点で両側面から挟みつつ、ウェハチャックユニット１１０の上面に押し付けるようにしてウェハ１０をチャックする。
【００２９】
クランプ１３０，１３１のテーパ面１３０ａ，１３１ａの傾斜角（水平面とテーパ面がなす角度）と引張ばね１３６の力について述べる。
本実施形態では、ウェハ１０の両端部を固定クランプ１３０のテーパ面１３０ａと可動クランプ１３１のテーパ面１３１ａにより所定の力で挟み込むことで、ウェハ１０にウェハチャックユニット１１０の上面へ移動させる力を発生させ、この力をウェハチャックとして用いる。したがって、クランプ１３０，１３１のテーパ面１３０ａ，１３１ａの傾斜角と引張ばね１３６の力（ウェハ１０の両端部を押圧する力）の調整が重要である。また、ウェハ１０の径が大きくなればなるほど、ウェハチャックユニット１１０に載置するウェハ１０の表面の反りや非平坦性の問題が顕著になる。
【００３０】
以上のことから、ウェハ１０は、その両端部への押圧を受けて変形しない適度な剛性（厚み）を持つことが前提となる。その上で、上記テーパ面１３０ａ，１３１ａの傾斜角を、例えば４０度から８５度に設定する。傾斜角が６０度の場合、ウェハ１０の両端部を押圧する力は、例えば４０ｇｆ（０．３９Ｎ）にすることが好ましいことが試験により確かめられた。かかる数値範囲は本発明者による試験等によりはじめて検証されたものである。
ここで、上記傾斜角を小さくし過ぎると、ウェハ１０の両端部を押圧する力は、固定クランプ１３０および可動クランプ１３１をウェハチャックユニット１１０の上面から浮かせる力に変換される。これを避けようとすると、固定クランプ１３０および可動クランプ１３１の構造を大きく・重く・厚くせざるを得ず好ましくない。なお、クランプ１３０，１３１のテーパ面１３０ａ，１３１ａの摩耗を防ぐため、固定クランプ１３０および可動クランプ１３１の端部に補強部材（例えばステライト（登録商標）蒸着）したものを用いてもよい。
【００３１】
<加熱冷却ステージ１４０>
加熱冷却ステージ１４０は、上面に装着されたベース１２０を介してウェハチャックユニット１１０を固定するとともに、下面（底面）が位置決めステージ１６０上に固定される。より詳細には、加熱冷却ステージ１４０は、側面視してフレーム形状に構成されており、フレーム上面にベース１２０を設置し、フレーム下面が位置決めステージ１６０上に固定される。なお、加熱冷却ステージ１４０は、フレーム下面が位置決めステージ１６０上に固定される門型であってもよい。
加熱冷却ステージ１４０は、フレーム形状または門型であり、フレーム形状の内側に光照射器または光検出器１５０および光電変換装置載置台１５５を配置する一方、ウェハチャックユニット１１０を上下左右方向に移動させても光照射器または光検出器１５０および光電変換装置載置台１５５に干渉することがないように構成される。
【００３２】
加熱冷却ステージ１４０は、上面に開口部１４０ａを有し、ベース１２０が装着され、ベース１２０を介してウェハチャックユニット１１０が固定される。ベース１２０にウェハチャックユニット１１０が固定されると、その上面に開口部１４０ａがウェハチャックユニット１１０によって塞がれる。
加熱冷却ステージ１４０の上面の裏面には、ベース１２０上の可動クランプ１３１を摺動可能に係止するクランプ機構１３２が設置される。クランプ機構１３２は、固定クランプ１３０方向に延出するシャフト１３３と、シャフト１３３の外周に設置され軸方向に摺動するシャフトガイド１３４と、ベース１２０の底部に固定された引張ばね取付部１３５と、シャフトガイド１３４を引張ばね取付部１３５方向に付勢する引張ばね１３６と、加熱冷却ステージ１４０の上面で、可動クランプ１３１をシャフトガイド１３４にねじ込み固定するねじ込み摘み部１３７と、を備える。
【００３３】
<光照射器または光検出器１５０>
光照射器または光検出器１５０は、ウェハ１０に形成された受光素子に光を照射する、またはウェハ１０に形成された発光素子からの光を受光する光電変換装置である。具体的には、ウェハ１０の受発光素子１１が、裏面入射型受光素子１１Ａ（図６参照）である場合、光照射器または光検出器１５０は、光照射器１５０Ａ（図６参照）である。ウェハ１０の受発光素子１１が、裏面出射型発光素子１１Ｂ（図７参照）の場合、光照射器または光検出器１５０は、光検出器１５０Ｂ（図７参照）である。光検出器１５０は、受発光素子１１が出射する全光束を測定するときは、積分球を使用しても構わない。
【００３４】
<光電変換装置載置台１５５>
光照射器または光検出器１５０は、光電変換装置載置台１５５に載置される。光電変換装置載置台１５５は、図示しない支柱（例えば四隅の支柱）に固定され、この支柱の上方にはプローブカード１７０等が固定される。このため、光照射器または光検出器１５０、光電変換装置載置台１５５、およびプローブカード１７０は、固定である。
ここで、光照射器または光検出器１５０および光電変換装置載置台１５５を取り囲むように、加熱冷却ステージ１４０が配置され、加熱冷却ステージ１４０は位置決めステージ１６０によりＸＹＺθ方向に移動する。また、光照射器または光検出器１５０および光電変換装置載置台１５５と加熱冷却ステージ１４０とは、干渉しない。したがって、固定された光照射器または光検出器１５０、およびプローブカード１７０に対して、加熱冷却ステージ１４０に取り付けたウェハチャックユニット１１０がＸＹＺθ方向に移動する。
【００３５】
なお、光電変換装置載置台１５５を上面視してエ字に窪んだブリッジ形状に形成し、このブリッジ形状の中央部に光照射器または光検出器１５０を取り付ける。そして、このエ字に窪んだブリッジ形状の外周を囲むように、フレーム形状の加熱冷却ステージ１４０を形成してもよい。このように構成すれば、加熱冷却ステージ１４０の軽量化と、受発光素子評価用プローバ装置１００全体のコンパクト化を図ることができる。
【００３６】
<位置決めステージ１６０>
位置決めステージ１６０は、加熱冷却ステージ１４０をＸＹＺθ方向に移動させることで、加熱冷却ステージ１４０に装着されたウェハチャックユニット１１０上のウェハ１０をＸＹＺθ方向に移動させる。
位置決めステージ１６０は、例えばプローブ１７１が接触する受発光素子１１と光照射器または光検出器１５０とが対向するように、ウェハチャックユニット１１０の透光性加熱板１１５を移動させる。
【００３７】
<プローブカード１７０>
プローブカード１７０は、プローブ１７１をウェハ１０の特定部に接触させて、電圧、電流を印加するとともに、該特定部の電圧、電流、位相などを測定する。本実施形態では、ウェハ１０の受発光素子１１の電圧、電流を検出する。
プローブカード１７０と電子計測器１９０とは、テストケーブル（図１一点鎖線参照）、および電流導入端子（図示せず）を介して接続される。プローブカード１７０は、マニピュレータ式であっても構わない。プローブカード１７０やマニピュレータ（図示せず）は、複数のプローブ１７１を備えている。プローブカード１７０は、ウェハ１０や発光素子の種類に応じて交換可能である。
【００３８】
<プローブ１７１>
プローブ１７１は、ウェハに形成された受発光素子の特定部に電気的に接触させる。プローブ１７１は、ウェハ１０に形成された受発光素子１１（裏面入射型受光素子１１Ａまたは裏面出射型発光素子１１Ｂ）に接触させられ、該受発光素子１１の電位や電流を測定するための探針である。
【００３９】
<温度センサ１１８>
温度センサ１１８は、シースタイプの熱電対（シース熱電対）である。温度センサ１１８は、ウェハチャックユニット１１０に接して配置し、ウェハチャックユニット１１０の透明ガラス基板１１１（後記）の温度（ウェハ１０の受発光素子１１に加熱する温度）を測定する。温度センサ１１８は、可動クランプ１３１の下方に配置することで、光照射器または光検出器１５０の照明光／透過光を避けつつ、透明ガラス基板１１１の温度を測定することができる。
【００４０】
<温度コントローラ１８０>
温度コントローラ１８０は、温度センサ１１８の検出温度に基づいて、ヒータ電源線（＋）１１６，ヒータ電源線（−）１１７（図１参照）への通電を制御し、透明ガラス基板１１１上の透明導電膜１１２の平行電極１１３，１１４に通電して高温試験時の温度（例えば、＋２００℃）に設定することができる。
【００４１】
<電子計測器１９０>
電子計測器１９０は、例えば、半導体パラメータアナライザや、インピーダンスアナライザであり、受発光素子１１の電気的検査、光学特性、および温度依存特性をプロービング評価する。なお、受発光素子１１以外の半導体素子の電流-電圧特性や、電圧-容量特性、インピーダンス特性を評価することができる。
【００４２】
<冷却液循環透明ガラスジャケット２００>
室温以下の低温試験が必要な場合については、ウェハチャックユニット１１０に冷却液循環透明ガラスジャケット２００を装着する。
図６（ｂ）および図７（ｂ）に示すように、冷却液循環透明ガラスジャケット２００は、透明ガラスチャンバーであり、冷却水（水、フロリナート等）の入力ポート２０１と、出力ポート２０２と、冷却水循環通路２０３と、を備える。冷却液循環透明ガラスジャケット２００は、ウェハチャックユニット１１０の正方形形状と同じ平坦部を有する直方体構造であり、ウェハチャックユニット１１０の下面のほぼ全面を覆うようにウェハチャックユニット１１０に密着して配置される。冷却液循環透明ガラスジャケット２００は、入力ポート２０１および出力ポート２０２から冷却水を冷却水循環通路２０３に循環させて、ウェハチャックユニット１１０を水冷する。冷却水循環通路２０３は、断面視して短冊形状であり、鉛直方向の光の屈折の影響を小さくする。
【００４３】
［ウェハチャックユニット１１０の構造］
図４および図５は、ウェハチャックユニット１１０の構造を示す断面図であり、図４（ａ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図、図４（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図、図４（ｃ）は図２（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。図５（ａ）は、図４（ｂ）の破線丸印Ｄで囲んだ部分の要部拡大図、図５（ｂ）は、図４（ｂ）の破線丸印Ｅで囲んだ部分の要部拡大図である。
図５に示すように、ウェハチャックユニット１１０は、光を透過する略正方形状の透明ガラス基板１１１（透光性基板）と、透明ガラス基板１１１の下面（光照射器または光検出器１５０側の面）に成膜された透明導電膜（例えば、ＩＴＯ(Indium Tin Oxide)膜）１１２と、略正方形状の透明導電膜１１２の対向する端部に平行に形成され、透明導電膜１１２に通電するための平行電極１１３，１１４と、を備える。上記透明ガラス基板１１１、透明導電膜１１２、および平行電極１１３，１１４は、透明ガラスヒータ１１５を構成する。
【００４４】
透明ガラス基板１１１は、ガラス基材として透明性、耐食性、耐熱性、耐歪性、に優れる石英ガラスを用いる。透明ガラス基板１１１は、ウェハチャックユニット１１０の支持基板としての機能を有する。このため、透明ガラス基板１１１は、ウェハチャック時の撓み応力に対抗できる所定厚み（例えば、２ｍｍ）を有する。
【００４５】
透明導電膜１１２は、透明ガラス基板１１１の下面を、例えばＳｎをドープしたＩｎ２Ｏ３（ＩＴＯ）膜を電子ビーム蒸着法、物理気相成長法、スパッタ蒸着法などを用いて成膜する。
平行電極１１３，１１４は、透明導電膜１１２の両端に、例えば銀ペーストにより設けられた電極である。平行電極１１３，１１４には、ヒータ電源線（＋）１１６，ヒータ電源線（−）１１７がそれぞれ接続される（図１参照）。
平行電極１１３，１１４に電圧を印加すると、透明導電膜１１２に電流が流れ、ジュール熱が発生する。発生したジュール熱によって透明ガラス基板１１１が均一に加熱される。
【００４６】
なお、平行電極１１３，１１４が形成された透明導電膜１１２の下面を覆うガラスカバーを設けてもよい。また、図示は省略するが、透明ガラス基板１１１の上面（ウェハ１０載置面）に透明導電膜１１２を設ける態様でもよく、この場合は透明導電膜１１２を保護するためにガラスカバーを設置する。
【００４７】
以下、上述のように構成された受発光素子評価用プローバ装置１００の動作について説明する。
［準備］
図６は、裏面入射型受光素子１１Ａの受光試験を説明する図であり、図６（ａ）は高温試験、図６（ｂ）は高低温試験を示す。
前記図１のウェハ１０の受発光素子１１は、図６では裏面入射型受光素子１１Ａである。また、前記図１の光照射器または光検出器１５０は、図６では光照射器１５０Ａである。
【００４８】
まず、受発光素子評価用プローバ装置１００（図１参照）は、ウェハ１０の径の大きさに合わせて固定クランプ１３０および可動クランプ１３１の位置を調整する。具体的には、前記図２（ａ）に示すように、ウェハ１０の寸法（ウェハ径）が大きい場合、固定クランプ１３０は、長孔１３０ｂの左端部で皿ネジ１３０ｃをネジ止め固定し、また可動クランプ１３１は、長孔１３１ｂの右端部で皿ネジ１３１ｃをネジ止め固定する。また、前記図３に示すように、ウェハ１０の寸法（ウェハ径）が小さい場合、固定クランプ１３０は、長孔１３０ｂの右端部で皿ネジ１３０ｃをネジ止め固定し、また可動クランプ１３１は、長孔１３１ｂの左端部で皿ネジ１３１ｃをネジ止め固定する。なお、ウェハ１０の寸法（ウェハ径）に変更がない場合は、このクランプ位置調整は省略できる。
【００４９】
ウェハ１０をウェハチャックユニット１１０の上面に載置する。詳細には、図６（ａ）に示すように、ウェハ１０の一方の端部を固定クランプ１３０のテーパ面１３０ａに合わせるようにして載置する。このとき、可動クランプ１３１は、ウェハ１０の他方の端部がウェハチャックユニット１１０の上面に載置できるよう、ウェハ１０の径分強をウェハチャックユニット１１０の外方に移動しておく。そして、ウェハ１０の他方の端部を載置し、可動クランプ１３１をリリースする。可動クランプ１３１は、シャフトガイド１３４を介して引張ばね１３６によって、ベース１２０の底部に固定した引張ばね取付部１３５方向に付勢されているので、可動クランプ１３１は、そのテーパ面１３１ａがウェハ１０の他方の端部をウェハチャックユニット１１０の中央方向に押し込む。
【００５０】
前記図２および図３に示すように、固定クランプ１３０および可動クランプ１３１は、ウェハ１０の寸法（ウェハ径）の大小に拘わらず、ウェハチャックユニット１１０上に載置されたウェハ１０を、固定クランプ１３０のテーパ面１３０ａの２点（図２および図３のＰ１，Ｐ２）と、可動クランプ１３１のテーパ面１３１ａの１点（図２および図３のＰ３）との３点で挟持する。一般に、３点支持は、一直線上にない３点で一つの平面を作るので、多点支持の場合のように重心が他の平面に移動することがなく安定であるとされる。本実施形態の場合、固定クランプ１３０および可動クランプ１３１は、ウェハ１０の外周部の３点（図２および図３のＰ１〜Ｐ３）でウェハ１０をウェハチャックユニット１１０の上面に押し付ける。ウェハ１０の外周の３点を用いて押し付けるので、安定したチャックを実現することができる。
【００５１】
図６（ａ）の矢印に示すように、固定クランプ１３０は、下向きのテーパ面１３０ａにウェハ１０の側端の角部が押し当てられると、ウェハ１０を下方に向かわせる応力が生じる。可動クランプ１３１についても同様に、下向きのテーパ面１３１ａにウェハ１０の側端の角部が押し当てられると、ウェハ１０を下方に向かわせる応力が生じる。このように、固定クランプ１３０のテーパ面１３０ａと可動クランプ１３１のテーパ面１３１ａが、ウェハ１０の端部を両側から押し込むと、ウェハ１０の両端部で、ウェハ１０をウェハチャックユニット１１０の上面に押し付けるチャックとなる。
【００５２】
ここで、前記図２および図３に示すように、固定クランプ１３０は、そのテーパ面１３０ａがＶ字形状に形成されていることで、ウェハ１０は、Ｖ字形状の中央部まで自律的に案内され、ウェハチャックユニット１１０の中央位置に載置することができる。
【００５３】
［受光試験］
<高温試験>
高温試験を行う場合には、温度コントローラ１８０（図１参照）は、ウェハチャックユニット１１０に取り付けた温度センサ１１８の検出温度に基づいて、ヒータ電源線（＋）１１６，ヒータ電源線（−）１１７（図１参照）への通電を制御する。温度コントローラ１８０は、ヒータ電源線（＋）１１６，ヒータ電源線（−）１１７を通して透明ガラス基板１１１上の透明導電膜１１２の平行電極１１３，１１４に通電して高温試験時の温度（例えば、＋２００℃）に設定し、この温度下で下記裏面入射型受光素子１１Ａの受光試験を行う。
【００５４】
図６（ａ）に示すように、裏面入射型受光素子１１Ａの高温試験時、光照射器１５０Ａに電源を投入する。光照射器１５０Ａは、ウェハ１０の裏面入射型受光素子１１Ａに試験用照明光１５１を照射する。光照射器１５０Ａは、加熱冷却ステージ１４０（図１参照）内部で試験用照明光１５１を照射する。
光照射器１５０Ａからの試験用照明光１５１は、透明ガラスヒータ１１５の透明導電膜１１２および透明ガラス基板１１１（図５参照）を透過し、透明ガラス基板１１１の上面に載置されたウェハ１０の該当裏面入射型受光素子１１Ａに照射する。この際、必要に応じて光照射器１５０Ａの電圧を適宜調整することにより試験用照明光１５１の照度を適宜制御する。
該当裏面入射型受光素子１１Ａは、この試験用照明光１５１を受光し、照明の明るさに応じた信号を受光素子の電極（図示せず）から出力すると、電子計測器１９０はプローブカード１７０のプローブ１７１を介して素子からの信号を検出して、オンウェハ状態で裏面入射型受光素子１１Ａの電気的検査、光学特性、および温度依存特性をプロービング評価する。
その後、位置決めステージ１６０は加熱冷却ステージ１４０をＸＹＺθ方向に移動させ、次の裏面入射型受光素子１１Ａの受光試験を順次行う。
【００５５】
なお、受光試験途中での高温試験の設定温度変更も可能である。
設定温度変更を行う場合には、温度コントローラ１８０は、目標温度を設定してヒータ電源線（＋）１１６，ヒータ電源線（−）１１７への通電を制御する。そして、温度センサ１１８の検出温度が目標温度に達したことを確認後、この温度下で上記裏面入射型受光素子１１Ａの受光試験を行う。透明ガラスヒータ１１５は、加温の応答性が良く、受光試験途中での設定温度変更に良好に対応することができる。
【００５６】
<高低温試験>
図６（ｂ）に示すように、室温以下の低温試験が必要な場合については、ウェハチャックユニット１１０に冷却液循環透明ガラスジャケット２００を備えた環境で高低温試験を行う。冷却液循環透明ガラスジャケット２００は、入力ポート２０１および出力ポート２０２から冷却水を冷却水循環通路２０３に循環させて、ウェハチャックユニット１１０を水冷する。
【００５７】
裏面入射型受光素子１１Ａの高温試験時には、冷却液循環透明ガラスジャケット２００への冷却水を循環させない。冷却液循環透明ガラスジャケット２００が設置されていても冷却水が循環しないので、冷却液循環透明ガラスジャケット２００の温度は、ウェハチャックユニット１１０の温度に熱的平衡状態で保たれ、高温試験を行うことができる。
【００５８】
裏面入射型受光素子１１Ａの低温試験時には、図示しないポンプを駆動して入力ポート２０１および出力ポート２０２から冷却水を冷却水循環通路２０３に循環させて、ウェハチャックユニット１１０を水冷する。ウェハチャックユニット１１０を冷却することで、透明ガラス基板１１１の上面に載置されたウェハ１０の裏面入射型受光素子１１Ａの低温試験を行うことができる。
【００５９】
低温試験を行う場合には、温度コントローラ１８０（図１参照）は、ウェハチャックユニット１１０に取り付けた温度センサ１１８の検出温度に基づいて、ヒータ電源線（＋）１１６，ヒータ電源線（−）１１７（図１参照）への通電を制御する。温度コントローラ１８０は、ヒータ電源線（＋）１１６，ヒータ電源線（−）１１７を通して透明ガラス基板１１１上の透明導電膜１１２の平行電極１１３，１１４に通電して低温試験時の温度（例えば、−４０℃）に設定し、この温度下で裏面入射型受光素子１１Ａの受光試験を行う。
【００６０】
図６（ｂ）に示すように、裏面入射型受光素子１１Ａの高低温試験時、光照射器１５０Ａに電源を投入する。光照射器１５０Ａは、ウェハ１０の裏面入射型受光素子１１Ａに試験用照明光１５１を照射する。
光照射器１５０Ａからの試験用照明光１５１は、冷却液循環透明ガラスジャケット２００、透明ガラスヒータ１１５の透明導電膜１１２および透明ガラス基板１１１（図５参照）を透過し、透明ガラス基板１１１の上面に載置されたウェハ１０の該当裏面入射型受光素子１１Ａに照射する。
【００６１】
該当裏面入射型受光素子１１Ａは、この試験用照明光１５１を受光し、照明の明るさに応じた信号を受光素子の電極（図示せず）から出力すると、電子計測器１９はプローブカード１７０のプローブ１７１を介して素子からの信号を検出して、オンウェハ状態で裏面入射型受光素子１１Ａの電気的検査、光学特性、および温度依存特性をプロービング評価する。
その後、位置決めステージ１６０は加熱冷却ステージ１４０をＸＹＺθ方向に移動させ、次の裏面入射型受光素子１１Ａの受光試験を順次行う。
【００６２】
なお、受光試験途中での設定温度変更も可能である。
例えば、低温試験から高温試験へ設定温度変更を行う場合には、冷却液循環透明ガラスジャケット２００への冷却水を循環を停止し、温度コントローラ１８０は、目標温度を設定してヒータ電源線（＋）１１６，ヒータ電源線（−）１１７への通電を制御する。そして、温度センサ１１８の検出温度が目標温度に達したことを確認後、この温度下で上記裏面入射型受光素子１１Ａの受光試験を行う。透明ガラスヒータ１１５は、加温の応答性が良く、受光試験途中での設定温度変更に良好に対応することができる。
【００６３】
［発光試験］
<高温試験>
図７は、裏面出射型発光素子１１Ｂの発光試験を説明する図であり、図７（ａ）は高温試験、図７（ｂ）は高低温試験を示す。
前記図１のウェハ１０の受発光素子１１は、図７では裏面出射型発光素子１１Ｂである。また、前記図１の光照射器または光検出器１５０は、図７では光検出器１５０Ｂである。
高温試験を行う場合には、温度コントローラ１８０（図１参照）は、ウェハチャックユニット１１０に取り付けた温度センサ１１８の検出温度に基づいて、ヒータ電源線（＋）１１６，ヒータ電源線（−）１１７（図１参照）への通電を制御する。温度コントローラ１８０は、ヒータ電源線（＋）１１６，ヒータ電源線（−）１１７を通して透明ガラス基板１１１上の透明導電膜１１２の平行電極１１３，１１４に通電して高温試験時の温度（例えば、＋２００℃）に設定し、この温度下で下記裏面出射型発光素子１１Ｂの発光試験を行う。
【００６４】
受発光素子評価用プローバ装置１００（図１参照）は、裏面出射型発光素子１１Ｂのドライバ、信号発生器（パターンジェネレータ）、およびこれらを制御する制御部（図示せず）を備える。あるいは、上記ドライバ、信号発生器、および制御部は、電子計測器１９０が備えるものでもよい。
プローブカード１７０（図１参照）の外周縁部上面には発光試験用の信号を印加するための接続端子が複数形成され、これらの接続端子にインターフェース（図示せず）を介して上記ドライバおよび信号発生器が順次接続されている。このパターンジェネレータは、制御部により制御される。制御部の制御下でパターンジェネレータは、各種の発光試験用の信号を発生する。これらの信号は、上記ドライバを介してプローブカード１７０からウェハ１０の裏面出射型発光素子１１Ｂに印加される。
【００６５】
裏面出射型発光素子１１Ｂの試験時には、該当裏面出射型発光素子１１Ｂに発光試験用の信号が印加され、該当裏面出射型発光素子１１Ｂのみが発光する。裏面出射型発光素子１１Ｂからの照明光１５２は、透明ガラスヒータ１１５の透明ガラス基板１１１（図５参照）および透明導電膜１１２を透過し、加熱冷却ステージ１４０（図１参照）内部の光検出器１５０Ｂで受光される。光検出器１５０Ｂは、加熱冷却ステージ１４０内部で試験用照明光１５２を受光する。
光検出器１５０Ｂは、この試験用照明光１５２を受光し、電子計測器１９０は、照明の明るさに応じた信号を検出して、オンウェハ状態で裏面出射型の発光素子１１Ｂの電気的検査、光学特性、および温度依存特性をプロービング評価する。
その後、位置決めステージ１６０は加熱冷却ステージ１４０をＸＹ移動させ、次の裏面出射型の発光素子１１Ｂの発光試験を順次行う。
【００６６】
<高低温試験>
図７（ｂ）に示すように、室温以下の低温試験が必要な場合については、ウェハチャックユニット１１０に冷却液循環透明ガラスジャケット２００を備えた環境で高低温試験を行う。
裏面出射型の発光素子１１Ｂの低温試験時には、図示しないポンプを駆動して入力ポート２０１および出力ポート２０２から冷却水を冷却水循環通路２０３に循環させて、ウェハチャックユニット１１０を水冷する。ウェハチャックユニット１１０を冷却することで、透明ガラス基板１１１の上面に載置されたウェハ１０の裏面出射型の発光素子１１Ｂの低温試験を行うことができる。
【００６７】
低温試験を行う場合には、温度コントローラ１８０（図１参照）は、ウェハチャックユニット１１０に取り付けた温度センサ１１８の検出温度に基づいて、ヒータ電源線（＋）１１６，ヒータ電源線（−）１１７（図１参照）への通電を制御する。温度コントローラ１８０は、ヒータ電源線（＋）１１６，ヒータ電源線（−）１１７を通して透明ガラス基板１１１上の透明導電膜１１２の平行電極１１３，１１４に通電して低温試験時の温度（例えば、−４０℃）に設定し、この温度下で裏面出射型の発光素子１１Ｂの発光試験を行う。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態の受発光素子評価用プローバ装置１００は、透明ガラス基板１１１、透明導電膜１１２および平行電極１１３，１１４を有する透明ガラスヒータ１１５と、透明ガラス基板１１１の上面に載置されるウェハ１０を固定する固定クランプ１３０と、透明ガラス基板１１１の下面側に配置され、透明ガラスヒータ１１５を透過させて受発光素子１１に光を照射する、または、受発光素子１１からの光を透明ガラスヒータ１１５を透過して受光する光照射器または光検出器１５０と、を備える。透明ガラスヒータ１１５と、固定クランプ１３０および可動クランプ１３１とは、ウェハチャックユニット１１０（ウェハチャック）を構成する。
【００６９】
この構成により、ウェハチャックユニット１１０は、透明ガラス基板１１１、透明導電膜１１２、および平行電極１１３，１１４からなる構造が、透明のまま発熱可能な透明ガラスヒータ１１５としての機能を有する一方、透明ガラス基板１１１の上面は、固定クランプ１３０および可動クランプ１３１と組み合わされてウェハ１０をチャックするウェハチャック機能を有する。さらに、ウェハチャックユニット１１０は、透明ガラス基板１１１および透明導電膜１１２の透明度が高い（ほぼ透明である）ことで、ウェハチャックユニット１１０の下方に配置された光照射器または光検出器１５０の光の透過を妨げることがない。すなわち、ウェハチャックユニット１１０は、ウェハ１０に形成された受発光素子１１に対してオンウェハ状態で受発光素子１１の電気的検査、光学特性、および温度依存特性を同時に測定できるウェハチャックを実現することができる。
【００７０】
受発光素子評価用プローバ装置１００は、透明でかつ発熱可能な透光性加熱板の一方の面において、ウェハチャックユニット１１０がウェハ１０をチャックする機能を有する。これにより、ウェハ１０に形成された受発光素子１１と光照射器または光検出器１５０（光電変換装置）とを対向させて、ウェハ１０に形成された受発光素子１１に対してオンウェハ状態で光学特性または温度依存特性をプロービング評価することができる。
【００７１】
また、本実施形態では、ウェハ１０に形成された受発光素子の特定部に電気的に接触させるプローブ１７１と、プローブ１７１が接触する受発光素子と光照射器または光検出器１５０とが対向するようにウェハチャックユニット１１０を移動する位置決めステージ１６０とを備える。
これによれば、位置決めステージ１６０を用いてウェハ１０を動かして、ウェハ１０に形成された受発光素子１１と光照射器または光検出器１５０とを対向させることができる。また、プローブ１７１と受発光素子１１の特定部とが接触しているので、オンウェハ状態で受発光素子の電気的検査、光学特性、および温度依存特性を同時に測定することができる。
【００７２】
また、本実施形態では、ウェハ１０に形成された受発光素子の特定部に電気的に接触させるプローブ１７１と光照射器または光検出器１５０とが対向したものであり、ウェハ１０が固定された透明ガラス基板１１１を、プローブ１７１に対して相対的に移動する位置決めステージ１６０を備える。
これによれば、プローブ１７１と光照射器または光検出器１５０とを対向させるとともに、プローブ１７１を受発光素子１１の特定部に接触させることができる。また、位置決めステージ１６０は、ウェハ１０が固定された透明ガラス基板１１１を、プローブ１７１に対して相対的に移動させることができ、受発光素子１１と光照射器または光検出器１５０とが対向させることができる。
【００７３】
また、本実施形態では、透光性加熱板は、透光性基板と、当該透光性基板に形成された透明導電膜と、当該透明導電膜に通電する電極とを有することで、透光性加熱板として、例えば、透明ガラス基板１１１、透明導電膜１１２、および平行電極１１３，１１４からなる透明ガラスヒータ１１５を用いることができる。
【００７４】
また、本実施形態では、ウェハチャックユニット１１０の固定クランプ１３０および可動クランプ１３１は、ウェハ１０の外周部に当接する端面を備え、端面は、透明ガラス基板１１１側に向いたテーパ面１３０ａ，１３１ａを有する。
これによれば、テーパ面１３０ａ，１３１ａにウェハ１０の側端の角部が押し当てられると、ウェハ１０を下方（透明ガラス基板１１１側）に向かわせる応力がウェハ１０に生じ、ウェハ１０を透明ガラス基板１１１の上面に押し付けるチャックとすることができる。
【００７５】
また、本実施形態では、光照射器または光検出器１５０は、透明ガラス基板１１１に光を照射する光照射装置および透明ガラス基板１１１を透過した光を受光する受光装置の何れか一方である。
これによれば、ウェハ１０に形成された受発光素子１１が、裏面入射型受光素子または裏面出射型発光素子のいずれであっても、オンウェハ状態で受発光素子１１の電気的検査、光学特性、および温度依存特性を同時に測定できる。
【００７６】
また、本実施形態では、ウェハチャックユニット１１０は、ウェハ１０の外周部を第１の方向から固定する固定クランプ１３０（第１クランプ）と、ウェハ１０の外周部を第２の方向から固定する可動クランプ１３１（第２クランプ）と、を備える。
これによれば、固定クランプ１３０および可動クランプ１３１は、ウェハチャックユニット１１０上に載置されたウェハ１０を両側面から挟みつつ、ウェハチャックユニット１１０の上面（透明ガラスヒータ１１５の上面）に押し付けるようにしてウェハ１０をチャックすることができる。
【００７７】
また、本実施形態では、固定クランプ１３０（第１クランプ）は、ウェハ１０の外周部に２点で当接する第１端面を備え、第１端面は、透明ガラス基板１１１側に向いたテーパ面を有し、可動クランプ１３１（第２クランプ）は、ウェハ１０の外周部に１点で当接する第２端面を備え、第２端面は、透明ガラス基板１１１側に向いたテーパ面を有する。
これによれば、固定クランプ１３０のテーパ面１３０ａは、中央部がＶ字形状に形成されていることで、テーパ面１３０ａに当接したウェハ１０は、Ｖ字形状の中央部まで案内される。このため、ウェハ１０の寸法（ウェハ径）の大小に拘わらず、ウェハ１０はウェハチャックユニット１１０の中央位置に載置される。ウェハチャックユニット１１０の中央位置は、通電によりウェハチャックユニット１１０を加熱したとき、面内の温度分布が最も高い熱量で安定する場所であり、温度依存特性のプロービング評価に適している。
【００７８】
また、本実施形態では、固定クランプ１３０（第１クランプ）および可動クランプ１３１（第２クランプ）の一方は、ウェハチャックユニット１１０の載置台に固定される固定クランプであり、固定クランプ１３０および可動クランプ１３１（第２クランプ）の他方は、透明ガラス基板１１１の上面に沿って可動する可動クランプである。
これによれば、固定クランプ１３０および可動クランプ１３１は、ウェハチャックユニット１１０上に載置されたウェハ１０を両側面から挟みつつ、ウェハチャックユニット１１０の上面（透明ガラスヒータ１１５の上面）に押し付けるようにしてウェハ１０をチャックすることができる。
【００７９】
本発明は上記の実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。
例えば、ある実施形態例の構成の一部を他の実施形態例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態例の構成に他の実施形態例の構成を加えることも可能である。また、各実施形態例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【００８０】
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【００８１】
（変形例）
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような種々の変形が可能である。
（１）ウェハに形成された受発光素子１１は、可視光線以外の光、例えば通信用赤外線（InGaAs on InP（受光用）、InGaAsP on InP（発光用））であっても構わない。
【００８２】
（２）本実施形態では、透明加熱板として、透明ガラスヒータを用いているが、ＩＴＯ以外の透明抵抗体膜を用いてもよい。また、透明ガラスヒータも透明ガラス基板には限定されない。例えば、１．１３[μｍ]以上の長波長であれば、Ｓｉ基板にn-ドープした半導体基板を用いてもよい。
【００８３】
（３）本実施形態では、ウェハ１０の両端部を固定クランプ１３０のテーパ面１３０ａと可動クランプ１３１のテーパ面１３１ａにより所定の力で挟み込むことで、ウェハ１０にウェハチャックユニット１１０の上面へ移動させる力を発生させ、この力をウェハチャックとして用いる。このため、真空吸着によるチャックに代えて用いることも可能であるが、併用も可能である。
【００８４】
（４）本実施形態の冷却液循環透明ガラスジャケット２００は、冷却液を用いていたが、冷却エアを通流させるものでもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１０  ウェハ
１１  受発光素子
１１Ａ  裏面入射型受光素子
１１Ｂ  裏面出射型発光素子
１００  受発光素子評価用プローバ装置
１１１  透明ガラス基板（透光性基板）
１１２  透明導電膜
１１３，１１４  平行電極
１１５  透明ガラスヒータ（透光性加熱板）
１１８  温度センサ
１２０  ベース
１３０  固定クランプ（固定部，第１クランプ）
１３０ａ，１３１ａ  テーパ面
１３１  可動クランプ（固定部，第２クランプ）
１４０  加熱冷却ステージ
１４０ａ  開口部
１５０  光照射器または光検出器（光電変換装置）
１５５  光電変換装置載置台
１６０  位置決めステージ（移動ステージ）
１７１  プローブ
１７０  プローブカード
１８０  温度コントローラ
１９０  電子計測器
１１０  ウェハチャックユニット（固定部）
２００  冷却液循環透明ガラスジャケット
【図１】
2019075434.tif 000003
【図２】
2019075434.tif 000004
【図３】
2019075434.tif 000005
【図４】
2019075434.tif 000006
【図５】
2019075434.tif 000007
【図６】
2019075434.tif 000008
【図７】
2019075434.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月26日(2018.3.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハに形成された発光素子の温度依存性を計測するプローバ装置であって、
透光性加熱板と、
前記透光性加熱板の一方の面に載置される前記ウェハを固定する固定部と、
前記透光性加熱板の他方の面側に配置される光検出器と、
を備えることを特徴とするプローバ装置。
【請求項２】
ウェハに形成された発光素子の温度依存性を計測するプローバ装置であって、
透光性加熱板と、
前記透光性加熱板の一方の面に載置される前記ウェハを固定する固定部と、
前記透光性加熱板の他方の面側に配置される光検出器と、
前記発光素子の特定部に電気的に接触させるプローブと、
前記プローブが接触する前記発光素子と前記光検出器とが対向するように前記透光性加熱板を移動する移動ステージと、
を備えることを特徴とするプローバ装置。
【請求項３】
ウェハに形成された発光素子の温度依存性を計測するプローバ装置であって、
透光性加熱板と、
前記透光性加熱板の一方の面に載置される前記ウェハを固定する固定部と、
前記透光性加熱板の他方の面側に配置される光検出器と、
前記発光素子の特定部に電気的に接触させるプローブと、
前記プローブに対して、前記透光性加熱板を相対的に移動する移動ステージとを備え、
前記プローブと前記光検出器とが対向したものである
ことを特徴とするプローバ装置。
【請求項４】
ウェハに形成された受光素子の温度依存性を計測するプローバ装置であって、
透光性加熱板と、
前記透光性加熱板の一方の面に載置される前記ウェハを固定する固定部と、
前記透光性加熱板の他方の面側に配置される光照射器と、を備え、
前記光照射器は、前記ウェハを部分的に照射する
ことを特徴とするプローバ装置。
【請求項５】
ウェハに形成された受光素子の温度依存性を計測するプローバ装置であって、
透光性加熱板と、
前記透光性加熱板の一方の面に載置される前記ウェハを固定する固定部と、
前記透光性加熱板の他方の面側に配置される光照射器と、
前記ウェハに形成された前記受光素子の特定部に電気的に接触させるプローブと、
前記プローブが接触する前記受光素子と前記光照射器とが対向するように前記透光性加熱板を移動する移動ステージとを備え、
前記光照射器は、前記ウェハを部分的に照射する
ことを特徴とするプローバ装置。
【請求項６】
ウェハに形成された受光素子の温度依存性を計測するプローバ装置であって、
透光性加熱板と、
前記透光性加熱板の一方の面に載置される前記ウェハを固定する固定部と、
前記透光性加熱板の他方の面側に配置される光照射器と、
前記受光素子の特定部に電気的に接触させるプローブと、
前記プローブに対して、前記ウェハが固定された前記透光性加熱板を相対的に移動する移動ステージとを備え、
前記プローブと前記光照射器とが対向したものであり、
前記光照射器は、前記ウェハを部分的に照射する
ことを特徴とするプローバ装置。
【請求項７】
前記透光性加熱板は、透光性基板と、当該透光性基板に形成された透明導電膜と、当該透明導電膜に通電する電極とを有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載のプローバ装置。
【請求項８】
前記固定部は、前記ウェハの外周部に当接する端面を備え、
前記端面は、前記透光性加熱板側に向いたテーパ面を有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載のプローバ装置。
【請求項９】
前記固定部は、
前記ウェハの外周部を第１の方向から固定する第１クランプと、当該ウェハの外周部を第２の方向から固定する第２クランプと、を備える
ことを特徴とする請求項７に記載のプローバ装置。
【請求項１０】
前記第１クランプは、
前記ウェハの外周部に２点で当接する第１端面を備え、
前記第１端面は、前記透光性加熱板側に向いたテーパ面を有し、
前記第２クランプは、
前記ウェハの外周部に１点で当接する第２端面を備え、
前記第２端面は、前記透光性加熱板側に向いたテーパ面を有する
ことを特徴とする請求項９に記載のプローバ装置。
【請求項１１】
前記第１クランプおよび前記第２クランプの一方は、
前記透光性加熱板の載置台に固定される固定クランプであり、
前記第１クランプおよび前記第２クランプの他方は、
前記透光性加熱板の上面に沿って可動する可動クランプである
ことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のプローバ装置。
【請求項１２】
ウェハの温度特性試験に使用されるウェハチャックであって、
透光性基板と、当該透光性基板に形成された透明導電膜と、当該透明導電膜に通電する電極とを有する透光性加熱板と、
前記透光性基板の一方の面に載置される前記ウェハを固定する固定部と、
を備えることを特徴とするウェハチャック。
【請求項１３】
前記固定部は、
前記ウェハの外周部に当接する端面を備え、
前記端面は、前記透光性基板側に向いたテーパ面を有する
ことを特徴とする請求項１２に記載のウェハチャック。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明の一の手段は、ウェハに形成された発光素子の温度依存性を計測するプローバ装置であって、透光性加熱板と、前記透光性加熱板の一方の面に載置される前記ウェハを固定する固定部と、前記透光性加熱板の他方の面側に配置される光検出器と、を備えることを特徴とする。
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月20日(2018.8.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハに形成された発光素子の温度依存性を計測するプローバ装置であって、
透光性加熱板と、
前記透光性加熱板の一方の面側に載置される前記ウェハを固定する固定部と、
前記透光性加熱板の他方の面側に配置される光検出器と、
を備え、
前記透光性加熱板は、前記光検出器の側に配設される透明ガラス板と、該透明ガラス板の前記発光素子の側に設けられた透明導電膜とを備える
ことを特徴とするプローバ装置。
【請求項２】
ウェハに形成された発光素子の温度依存性を計測するプローバ装置であって、
透光性加熱板と、
前記透光性加熱板の一方の面側に載置される前記ウェハを固定する固定部と、
前記透光性加熱板の他方の面側に配置される光検出器と、
前記発光素子の特定部に電気的に接触させるプローブと、
前記プローブが接触する前記発光素子と前記光検出器とが対向するように前記透光性加熱板を移動させる移動ステージと、
を備え、
前記透光性加熱板は、前記光検出器の側に配設される透明ガラス板と、該透明ガラス板の前記発光素子の側に設けられた透明導電膜とを備える
ことを特徴とするプローバ装置。
【請求項３】
ウェハに形成された発光素子の温度依存性を計測するプローバ装置であって、
透光性加熱板と、
前記透光性加熱板の一方の面に載置される前記ウェハを固定する固定部と、
前記透光性加熱板の他方の面側に配置される光検出器と、
前記発光素子の特定部に電気的に接触させるプローブと、
前記プローブに対して、前記透光性加熱板を相対的に移動させる移動ステージとを備え、
前記プローブと前記光検出器とが対向したものであり、
前記透光性加熱板は、前記光検出器の側に配設される透明ガラス板と、該透明ガラス板の前記発光素子の側に設けられた透明導電膜とを備える
ことを特徴とするプローバ装置。
【請求項４】
前記固定部との接触から前記該透明導電膜を保護するガラスカバーをさらに備える
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載のプローバ装置。
【請求項５】
ウェハに形成された受光素子の温度依存性を計測するプローバ装置であって、
透光性加熱板と、
前記透光性加熱板の一方の面に載置される前記ウェハを固定する固定部と、
前記透光性加熱板の他方の面側に配置される単一の光照射器と、
前記ウェハに形成された前記受光素子の特定部に電気的に接触させるプローブと、
前記プローブが接触する前記受光素子と前記光照射器とが対向するように前記透光性加熱板を移動させる移動ステージとを備え、
前記光照射器は、前記ウェハを部分的に照射する
ことを特徴とするプローバ装置。
【請求項６】
ウェハに形成された受光素子の温度依存性を計測するプローバ装置であって、
透光性加熱板と、
前記透光性加熱板の一方の面に載置される前記ウェハを固定する固定部と、
前記透光性加熱板の他方の面側に配置される単一の光照射器と、
前記受光素子の特定部に電気的に接触させるプローブと、
前記プローブに対して、前記ウェハが固定された前記透光性加熱板を相対的に移動させる移動ステージとを備え、
前記プローブと前記光照射器とが対向したものであり、
前記光照射器は、前記ウェハを部分的に照射する
ことを特徴とするプローバ装置。
【請求項７】
前記透光性加熱板は、透光性基板と、当該透光性基板に形成された透明導電膜と、当該透明導電膜に通電する電極とを有する
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載のプローバ装置。
【請求項８】
前記固定部は、前記ウェハの外周部に当接する端面を備え、
前記端面は、前記透光性加熱板側に向いたテーパ面を有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載のプローバ装置。
【請求項９】
前記固定部は、
前記ウェハの外周部を第１の方向から固定する第１クランプと、当該ウェハの外周部を第２の方向から固定する第２クランプと、を備える
ことを特徴とする請求項８に記載のプローバ装置。
【請求項１０】
前記第１クランプは、
前記ウェハの外周部に２点で当接する第１端面を備え、
前記第１端面は、前記透光性加熱板側に向いたテーパ面を有し、
前記第２クランプは、
前記ウェハの外周部に１点で当接する第２端面を備え、
前記第２端面は、前記透光性加熱板側に向いたテーパ面を有する
ことを特徴とする請求項９に記載のプローバ装置。
【請求項１１】
前記第１クランプおよび前記第２クランプの一方は、
前記透光性加熱板の載置台に固定される固定クランプであり、
前記第１クランプおよび前記第２クランプの他方は、
前記透光性加熱板の上面に沿って可動する可動クランプである
ことを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のプローバ装置。
【請求項１２】
ウェハの温度特性試験に使用されるウェハチャックであって、
透光性基板と、当該透光性基板に形成された透明導電膜と、当該透明導電膜に通電する電極とを有する透光性加熱板と、
前記透光性基板の一方の面に載置される前記ウェハを固定する固定部と、
を備え、
前記固定部は、
前記ウェハの外周部に当接する端面を備え、
前記端面は、前記透光性基板側に向いたテーパ面を有する
ことを特徴とするウェハチャック。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明の一の手段は、ウェハに形成された発光素子の温度依存性を計測するプローバ装置であって、透光性加熱板と、前記透光性加熱板の一方の面側に載置される前記ウェハを固定する固定部と、前記透光性加熱板の他方の面側に配置される光検出器と、備え、前記透光性加熱板は、前記光検出器の側に配設される透明ガラス板と、該透明ガラス板の前記発光素子の側に設けられた透明導電膜とを備えることを特徴とする。