(57)【要約】【課題】被検査デバイスの特性を比較的精度よく低コストで測定する。【解決手段】測定治具５０と測定部（端子接続のための各種部材や回路等）とを有する。測定治具５０は、被検査デバイス（ＤＵＴ１０）に照射する光を出射する発光素子１５１、一部が開口する反射部材１５４、および、発光素子１５１から出力し反射部材１５４の開口１５４Ａを通るモニタ光を受光し受光量に応じた出力を発生する受光デバイス（モニタＰＤ２２）を有する。測定部は、ＤＵＴ１０の特性を測定し、モニタＰＤ２２の出力に基づいて測定結果を校正することと、測定時におけるＤＵＴ１０への電源供給制御の少なくとも一方を行う。【選択図】図４
2007335651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査デバイスに照射する光を出射する発光素子、前記発光素子の前記被検査デバイスと反対側に設けられ一部が開口する反射部材、および、前記発光素子から出力し前記反射部材の前記開口を通るモニタ光を受光し当該モニタ光の受光量に応じた出力を発生する受光デバイスが固定されている測定治具と、
前記被検査デバイスの特性を測定し、前記受光デバイスからの出力に基づいて、当該測定結果を校正することと、前記測定時における前記被検査デバイスへの電源供給を制御することとの少なくとも一方を行う測定部と、
を有する光デバイス測定装置。
【請求項２】
前記測定部は、
前記発光素子に供給する駆動電流にＡＣ信号を重畳する高周波重畳回路と、
前記ＡＣ信号の周波数を変更して前記特性を測定するテスタと、
を含む
請求項１に記載の光デバイス測定装置。
【請求項３】
前記測定治具は、前記発光素子、前記反射部材および前記受光デバイスを覆う遮光カバーを有し、
前記遮光カバーを前記測定治具から取り外すことに連動して前記発光素子への電流供給が停止可能になっている
請求項１に記載の光デバイス測定装置。
【請求項４】
前記発光素子に電流を供給するためのケーブルのコネクタが、前記遮光カバーが固定される前記測定治具の基板に設けられ、かつ、当該コネクタが前記遮光カバーの固定手段を兼用する
請求項３に記載の光デバイス測定装置。
【請求項５】
被検査デバイスに照射する光を出射する発光素子と、
前記発光素子の前記被検査デバイスと反対側に設けられ一部が開口する反射部材と、
前記発光素子から出力し前記反射部材の前記開口を通るモニタ光を受光し当該モニタ光の受光量に応じた出力を発生する受光デバイスと
をベース基板に固定して形成されている
光デバイス測定治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光デバイス等の被検査デバイスに光を照射して、その特性を測定する光デバイス測定装置と光デバイス測定治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
受光デバイスは、組み立て後の最終製品の形態で、所定の光を照射したときの光学的特性（受光特性）を保証する必要がある。
ところが、半導体ウェハ状態の受光デバイスについて、その電気的特性（消費電流、暗電流等）を半導体ウェハ検査装置で測定し、電気的特性のみの良否を判定し、組立後の製品段階で受光特性（出力直流電圧、入射光電力等）を測定すると、電気的特性では良品と判定されたものが受光特性では不良品と判定されることがある。
このような、不良デバイスを組み立てることは、部材および工数のロスになるからコスト的に不利であり、また、開発段階の試作時には組立後に測定しなければ改善点が明確にならないことから、このことが開発期間を長くする要因となる。
【０００３】
半導体ウェハ状態で受光デバイスに光を照射し、その受光特性を測定する装置が知られている（たとえば特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載されているデバイス測定装置は、図１に示すように、ウェハ保持のためのステージ８１に設置された半導体ウェハ８３について、その１つの受光デバイス８３Ａの受光面に光ファイバー８２を通して光を照射し、受光デバイス８３Ａの電極に金属接触針（プローブ）８４を接触させて受光特性を測定するものである。
【特許文献１】特公平１−１７２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されているデバイス測定装置は、光ファイバー８２を用いるために、そのファイバーを曲げる角度とレーザ波長によっては、光パワーの一部が光ファイバー８２の外部にもれることがある。この場合、光ファイバー８２内の屈折率はレーザ波長によって変化することから光学的損失（光パワーのロス）が発生し、光パワーを入射し素子の出力レベルを測定する受光感度特性などを正確に測定できない。
また、外来光を遮断しないため、使用場所の環境により暗電流など測定値が変化しやすい。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、受光デバイスまたは受光部を有する被検査デバイスの光学特性（受光特性）の測定を比較的精度よく低コストで実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る光デバイス測定装置は、被検査デバイスに照射する光を出射する発光素子、前記発光素子の前記被検査デバイスと反対側に設けられ一部が開口する反射部材、および、前記発光素子から出力し前記反射部材の前記開口を通るモニタ光を受光し当該モニタ光の受光量に応じた出力を発生する受光デバイスが固定されている測定治具と、前記被検査デバイスの特性を測定し、前記受光デバイスからの出力に基づいて、当該測定結果を校正することと、前記測定時における前記被検査デバイスへの電源供給を制御することとの少なくとも一方を行う測定部と、を有する。
本発明では好適に、前記測定部は、前記発光素子に供給する駆動電流にＡＣ信号を重畳する高周波重畳回路と、前記ＡＣ信号の周波数を変更して前記特性を測定するテスタと、を含む。
本発明では好適に、前記測定治具は、前記発光素子、前記反射部材および前記受光デバイスを覆う遮光カバーを有し、前記遮光カバーを前記測定治具から取り外すことに連動して前記発光素子への電流供給が停止可能になっている。
さらに好適に、前記発光素子に電流を供給するためのケーブルのコネクタが、前記遮光カバーが固定される前記測定治具の基板に設けられ、かつ、当該コネクタが前記遮光カバーの固定手段を兼用する。
【０００８】
本発明に係る光デバイス測定治具は、被検査デバイスに照射する光を出射する発光素子と、前記発光素子の前記被検査デバイスと反対側に設けられ一部が開口する反射部材と、前記発光素子から出力し前記反射部材の前記開口を通るモニタ光を受光し当該モニタ光の受光量に応じた出力を発生する受光デバイスとをベース基板に固定して形成されている。
【０００９】
本発明によれば、被検査デバイス（光デバイス）に光を照射する光源として発光デバイスが設けられ、その被検査デバイスと反対の側に反射部材が設けられている。反射部材は、発光デバイスからの光を反射するため、効率よく被検査デバイスに光が入射する。
また反射部材の一部が開口し、それに対応して受光デバイスが設けられている。受光デバイスは光のモニタ用であり、測定部は、この受光デバイスからの光により発光デバイスの被検査デバイスへの入射光量をモニタ可能である。このとき受光デバイスの出力が、測定結果の校正、被検査デバイスへの入力パワー制御に用いられる。
この場合、被検査デバイスへの光照射と光量モニタを単一の光源で行うことができるが、そのとき光を被検査対象に向う向き以外に曲げる必要が無い。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、被検査デバイスの光学特性（受光特性）の測定を比較的精度よく低コストで実現できるという利点がある。また、装置の小型化が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１２】
［第１実施形態］
図２に、半導体ウェハ状態で受光デバイスを測定する光デバイス測定装置の構成概略を示す。
図解した光デバイス測定装置は、ＬＳＩテスタ１とプローバ装置５を有する。プローバ装置５内に、プローブを装備したプローブカード基板４、プローブカード基板４の多数のピンと電気的に接続されている測定回路が形成されているウェハ測定ボード２、ウェハ測定ボード２とプローブカード基板４とを接続するためのコンタクトリング８、および、ウェハ保持のためのステージ７を備える。ステージ７に、被検査デバイス（以下、「ＤＵＴ（Device Under Test）」と称する）を有する半導体ウェハ６が載置されている。ＬＳＩテスタ１とウェハ測定ボード２とは、インターフェースとしてのケーブル３ａおよびコネクタ３ｂを介して電気的に接続されている。
【００１３】
図３に、ウェハ測定ボード２とプローブカード基板４との組み立て図を示す。
ウェハ測定ボード２とプローブカード基板４間は、コンタクトリング８に形成されている複数のソケット（不図示）とピン４Ａにて電気的に接続され、それらの固定はネジ４Ｂによって行われる。プローブカード基板４がウェハ測定ボード２と一体となっていない理由は、プローブの寿命を考慮し、プローブカード基板４を交換する必要があるからである。
なお、ウェハ測定ボード２には、ＤＵＴを測定するための測定回路を構成する部品として、リレー、コンデンサ、抵抗など様々な電気部品が実装されている。ウェハ測定ボード２の先端部のカードエッジ２Ｂは、ＬＳＩテスタ１と電気的に接続するために、コネクタ３ｂ（図１参照）に差し込まれる部分である。
【００１４】
図４は、光デバイス測定装置のプローブカード基板４を中心とした部分を示す断面図である。半導体ウェハ６の１ペレットがＤＵＴ１０であり、図４は、そのＤＵＴ１０にプローブカード基板４のプローブを接触させている状態を示している。
図４において、プローブカード基板４は、ＤＵＴ１０の電極パッド（不図示）に各々接触しているプローブ１１と、プローブ１１を保持し、これをプローブカード基板４に固定するためのプローブ保持台１２とを備える。なお、図４において、図２および図３に示すウェハ測定ボード２、および、ウェハ測定ボード２とプローブカード基板４とを多数のピン４Ａにより電気的に接続するためのコンタクトリング８は図示を省略している。
【００１５】
プローブカード基板４のプローブ１１が固定された面と反対側に、後述する測定治具５０のベースとなる補助基板１３が設けられている。補助基板１３は、位置決めピン１４ａおよび１４ｂによってプローブカード基板４の所定の位置に対して位置決めされている。なお、実際には、プローブカード基板４と補助基板１３との間に、コンタクトリング８およびウェハ測定ボード２が介在する。
コンタクトリング８およびウェハ測定ボード２を介して行われる補助基板１３とプローブカード基板４との固定は、図４では省略しているネジなどによって行われる。つまり、まず、図３に示し既に説明したように、ウェハ測定ボード２に固定されているコンタクトリング８に対して、ネジによりプローブカード基板４を固定する。つぎに、ウェハ測定ボード２に対して、別のネジ（不図示）によって補助基板１３を固定する。このため、補助基板１３とプローブカード基板４は何れも、ウェハ測定ボード２に対して取り外し可能となっている。
【００１６】
プローブカード基板４上に測定治具５０が固定されている。
測定治具５０は、ＤＵＴ１０の光源としてのＬＥＤ１５、および、ＬＥＤ１５の光パワーをモニタする受光デバイス、たとえばフォトディテクタ（以下、「モニタＰＤ」という）２２を保持するためのものである。測定治具５０は、補助基板１３に多くの部材を固定することによって組み立てられている。
詳細は後述するが、測定治具５０はプローブカード基板４等に対して着脱でき、これによって受光デバイス測定機能を、一般的なプローブカードに付加することを可能にしている。
【００１７】
図５に、本実施形態で好適な反射型のＬＥＤ１５を示す。
反射型ＬＥＤとは、発光素子から放射された殆どの光を一旦後方にある反射面で受け、その反射面にて反射された後、その光を外部へ放射することが出来る構造を持つため、高い外部放射効率を得ることができるＬＥＤである。
本実施形態では、反射面を備える反射型のＬＥＤ１５を用いることが望ましいが、弾丸型のＬＥＤと反射部材を組み合わせて用いることも可能である。砲弾型ＬＥＤは、発光素子から放射された光の内、直接前方にある樹脂レンズに到達した光のみを外部へ放射するので、実質、発光素子から放射された光の１／３程度しか利用できないので効率が悪い。ただし、発光素子からの光の一部を側面や後方にも放射可能なＬＥＤ構造とし、そこに反射部材を設けてモニタ光量を高めることができる。
【００１８】
具体的に図５に示す反射型のＬＥＤ１５は、内部の発光素子１５１に電力を供給する１対のリード１５２ａ,１５２ｂのうち、一方のリード１５２ｂの面に導電性接着剤を介して発光素子１５１をマウントし、他方のリード１５２ａと発光素子２とをワイヤ１５３でボンディングして電気的接続を行っている。また、ＬＥＤ１５は、例えばアルミ板をプレス加工して形成される凹面状の反射部材１５４を、発光素子１５１の一方の側を半球状にほぼ覆うように取り付けている。そして、発光素子１５１、リード１５２ａ,１５２ｂ、ワイヤ１５３および反射部材１５４を、透明エポキシ樹脂１５５で封止している。同時に、発光素子１５１の背面側（反射部材１５４が取り付けられた側と反対側）において透明エポキシ樹脂１５５の一部が平板形状になっており、これにより放射部材１５６が形成されている。
【００１９】
なおＬＥＤ１５は、本発明の趣旨に逸脱しないかぎりどのような仕様（構造、形状、材質等）でも良い。
図５に示す反射型のＬＥＤ１５に組み入れている反射部材１５４に開口部１５４Ａが形成されている。開口部１５４Ａは発光素子１５１からの光の一部をモニタ光として外部に出射するためのもので、その役割が果たせる位置、大きさを有する。例えばリード１５２ｂにマウントされている発光素子１５１のほぼ真上に開口部１５４Ａが形成されている。このことは砲弾型ＬＥＤの場合でも同様であり、そのＬＥＤに対して固定される反射部材に、同じ役割を果たす開口部を形成する必要がある。
開口部１５４Ａの数は、受光デバイス（モニタＰＤ２２）の数、その受光部の数、位置関係に合わせて複数としてもよい。ただし、本実施形態ではモニタＰＤ２２の受光部は単一であるため開口部１５４Ａも１つ形成している。
【００２０】
図４に示すように、ＬＥＤ１５は補助基板１３の開口部１３Ａの周辺に、その放射部材１５６を開口部に位置させて固定されている。なお、実際にはＬＥＤ１５は不図示のハウジングを介して補助基板１３に固定されている。
また、補助基板１３に形成されている一方の電源供給配線（不図示）に対しリード１５２ａがワイヤ２４ａによって電気的に接続され、他方の電源供給配線（不図示）に対しリード１５２ｂがワイヤ２４ｂによって電気的に接続されている。ただし、これも電気的接続関係を示すもので、実際には不図示のハウジングの接続リード等を介して電気的接続が行われる。
ここで、補助基板１３はＬＥＤ１５から放射された光が、開口部１５４Ａ以外から回り込みによりモニタＰＤ２２に入らないように遮光機能も兼ねている。
【００２１】
ＬＥＤ１５の取り付け位置周囲に、補助基板１３から立設した立設部２０が設けられ、立設部２０に受光デバイスとしてのモニタＰＤ２２を保持するＰＤ配線基板２３が固定されている。
モニタＰＤ２２は、ウェハ状態のＤＵＴ１０と同じ品種等の受光デバイスを透明樹脂（もしくはガラス）によってパッケージングしたものであり、ＬＥＤ１５の光パワーをモニタするためにＰＤ配線基板２３の下面に実装されている。ＰＤ配線基板２３は、モニタＰＤ２２の端子に接続する内部配線（不図示）を有し、当該内部配線からケーブル２４ｃが引き出されて、これがコネクタ（不図示）を介して補助基板１３に接続されている。
【００２２】
モニタＰＤ２２は、ＬＥＤ１５から開口部１５４Ａを介して透過するする光のパワーをモニタするために、その受光部２２Ａの位置精度に多少の許容度を得るため、受光部２２Ａの受光面は透過窓の大きさに対し十分広いことが望ましい。
具体的には、開口部１５４Ａが小さすぎると通過する光パワーが小さく、このためにモニタ出力電圧が小さく測定精度が低下する可能性がある。また開口部１５４Ａが大きすぎるとＤＵＴ１０へ照射する光パワーがそれだけ小さくなり好ましくないことから、開口部１５４Ａの大きさは、開口部１５４Ａを通過する光パワーが、発光素子１５１が放射する全光パワーの凡そ１０分の１から５分の１程度になるように設定するとよい。
【００２３】
ここで、全放射光パワーはいったん凹面状の反射面の面で受けてその後反射するので、パワーの面内分布強度がＬＥＤ１５の放射（光パワー）レベルに対して変化しないと仮定すると、全放射光パワーに対し、開口部１５４Ａの面積に応じた光パワーの相対比は一定となる。
従って、モニタ用受光デバイスの出力を測定することにより、ＤＵＴへ照射される光パワーを算出することができる。
【００２４】
ＰＤ配線基板２３の実装面に符号“２９”により示す部品が実装されている。この部品２９は、モニタＰＤ２２は電流出力なので電圧出力とするための電流電圧変換回路を含む。
補助基板１３の実装面に符号“Ｒ２”により示す部品が実装されている。この部品Ｒ２は、インピーダンスマッチングのための部品（抵抗）である。
【００２５】
このように配置されているＬＥＤ１５およびモニタＰＤ２２と、ウェハ測定ボード２（不図示）とは、ケーブル２５および３１によって接続される。ＤＵＴ１０は、プローブ１１等を介してケーブル３２によりウェハ測定ボード２と電気的に接続される。
本例では、これらケーブルのコネクタとしてはＳＭＡ(Subminiature A)コネクタを用いている。より詳細には、補助基板１３にＳＭＡオス側のコネクタ２６と２７が実装され、プローブカード基板４にＳＭＡオス側のコネクタ４１が実装されている。そして、コネクタ２６に同軸ケーブル２５が、コネクタ２７に同軸ケーブル３１が、コネクタ４１に同軸ケーブル３２が、各ケーブルの一端に設けられているＳＭＡメス側のコネクタ２５Ａ,３１Ａ,３２Ａを介して接続されている。同軸ケーブル２５,３１,３２の図示していない他端も同様に、それぞれＳＭＡコネクタ対によってウェハ測定ボード２（不図示）に接続されている。
このうち同軸ケーブル２５は、ＬＥＤ１５を駆動する電流を供給するためのラインである。同軸ケーブル３１は、モニタＰＤ２２の出力のためのラインである。また、同軸ケーブル３２は、ＤＵＴ１０の出力のためのラインである。
【００２６】
補助基板１３からは、さらに電源電圧Ｖcc、基準電圧Ｖeeおよび接地電圧ＧＮＤを供給する電源供給ケーブル２８が引き出されている。電源供給ケーブル２８の先端にコネクタ（オス側）２８Ａが設けられている。なお、ウェハ測定ボード２にコネクタ（メス側）を設け、電源供給ケーブル２８を補助基板１３から取り外せるようにしてもよい。
【００２７】
図６に遮光カバー３０の上面図を、図７に遮光カバー３０の組み付け図を示す。
図６に示すように、遮光カバー３０の開放面（下面）端部に、その側面に対して外側に突出するフランジ部フランジ部３０Ａを備えている。フランジ部３０Ａの対抗する２箇所に耳部４０ａおよび４０ｂが設けられている。耳部４０ａおよび４０ｂは、それぞれＳＭＡコネクタ（オス側）を通すための円形の穴を備える。
【００２８】
図７に示すように、耳部４０ａおよび４０ｂは、それぞれ同軸ケーブル２５,３１に対応したＳＭＡオス側のコネクタ２６,２７に通され、その上から、同軸ケーブル２５,３１のＳＭＡメス側のコネクタ２５Ａ,３１Ａで締め付けられる。これにより、遮光カバー３０および同軸ケーブル２５,３１を同時に、補助基板１３に固定することができる。
【００２９】
同軸ケーブル２５,３１の先端に設けられているＳＭＡメス側のコネクタ２５Ａ,３１Ａを締め付け時とは逆に回すことによって、同軸ケーブル２５,３１を補助基板１３から外すことができる。これによって、遮光カバー３０の固定（圧着）が解除され、遮光カバー３０を補助基板１３から外すことができる。
この遮光カバー３０の取り付け構造によって、遮光カバー３０を外すと必ず同軸ケーブル２５が補助基板１３から離れて駆動電流がＬＥＤ１５に流れなくなり、発光が止まる。このため遮光カバー３０を外した時、ＬＥＤ１５の発光が停止することから、安全上好ましい。
【００３０】
なお、本実施の形態では、この遮光カバー３０と同軸ケーブル２５との同時着脱のための取り付け構造は望ましいが、必須ではない。この場合、別途安全上遮光カバー３０を外した時、ＬＥＤが発光を停止するような対策を施すことが好ましい。
また、補助基板１３とウェハ測定ボード２（不図示）の接続に各種同軸ケーブル２５,３１,３２を用い、また、電源供給ケーブル２８にもコネクタを使用したが、そのことも必須ではない。たとえば、補助基板１３とウェハ測定ボード２との接続を、両者を連結するコネクタとピンにより実現してもよい。
【００３１】
図８に、検査状態における光デバイス測定装置の電気的回路図を示す。
ＬＳＩテスタ１内に、定電流源５１、ＡＣ信号源５２およびその等価出力抵抗Ｒ１（たとえば５０オーム）、出力リレースイッチＳ１、電圧源５３,５４,５５,５６、ならびに、ＡＣ／ＤＣレベル測定のための電圧計（ＡＣ／ＤＣ電圧計）５７,５８が装備されている。定電流源５１と電圧源５３,５４,５５,５６の電圧値、および、ＡＣ信号源５２の周波数と出力振幅レベルは、ＬＳＩテスタ１の仕様の範囲内において任意に設定できる。
【００３２】
ウェハ測定ボード２と接続されているプローブカード基板４に、測定治具５０およびプローブ１１が装備されている。プローブ１１は、ＤＵＴ１０の電極パッド（図示せず）とコンタクトしている。
【００３３】
本例におけるＤＵＴ１０は、入射された光のパワーレベルに比例した電流が流れるフォトダイオード７０と、その電流を適切な電圧に変換する電流電圧変換回路７１とをチャンネル数分（本例では１チャンネル）内蔵している。
このフォトダイオード７０とその電流電圧変換回路７１からなる回路ブロックのチャンネル数は、ここでは１チャンネルとしているが、光の放射角度が比較的広いタイプ（広指向性）のＬＥＤを使用すれば複数チャンネル内蔵の受光デバイスにも対応できる。またフォトダイオード７０単体の構成でも測定が可能で、その場合、電流電圧変換回路７１は省略される。
【００３４】
本例における電流電圧変換回路７１は、差動アンプ７２と帰還抵抗Ｒ３を有する。差動アンプ７２の反転入力「−」と接地電圧との間にフォトダイオード７０が接続され、差動アンプ７２の反転入力「−」と出力との間に帰還抵抗Ｒ３が接続されている。差動アンプ７２に電源電圧Ｖccと基準電圧Ｖeeが供給され、その非反転入力「＋」は接地されている。
差動アンプ７２の出力はプローブ１１からＤＵＴ１０の外部に取り出され、さらに同軸ケーブル３２および６２を介してＬＳＩテスタ１のＡＣ／ＤＣ電圧計５７に接続されている。電源電圧Ｖccおよび基準電圧Ｖeeは、それぞれプローブ１１を介し、ＬＳＩテスタ１内の可変電圧源５５,５６から供給される。フォトダイオード７０への入射光パワーは測定治具５０内のＬＥＤ１５から付与される。
【００３５】
測定治具５０内に、光パワーを供給するＬＥＤ１５と、インピーダンスマッチングのための抵抗Ｒ２とが内蔵されている。なお、図８において参照符号「Ｓ２」により示すスイッチは、測定治具５０の遮光カバー３０を外すと（図５参照）、駆動電流を供給している同軸ケーブル２５が治具から離れて駆動電流の供給が停止し発光が止まることから、この作用を等価的なスイッチで表現したものである。
これら等価スイッチＳ２、抵抗Ｒ２およびＬＥＤ１５は、同軸ケーブル２５のコネクタ対２６,２５Ａと接地電圧との間に縦続接続されている。
【００３６】
モニタＰＤ２２は、ここではＤＵＴ１０と同様の品種を使用していることから回路構成がＤＵＴ１０と同一であり、フォトダイオード７０、差動アンプ７２および帰還抵抗Ｒ３を含む。
差動アンプ７２の出力はコネクタ対２７,３１Ａを通って同軸ケーブル３１および６３を介してＬＳＩテスタ１のＡＣ／ＤＣレベル測定のための電圧計５８に接続されている。電源電圧Ｖccおよび基準電圧Ｖeeは電源供給ケーブル２８、コネクタ２８Ａ、ケーブル６４を介し、ＬＳＩテスタ１内の可変電圧源５３,５４から供給される。
【００３７】
ウェハ測定ボード２内でＬＥＤの電源供給のための同軸ケーブル２５に高周波重畳回路６１が接続されている。高周波重畳回路６１は、ＬＳＩテスタ１からのＬＥＤ駆動のための定電流にＡＣ信号を重畳させる回路である。
高周波重畳回路６１のＤＣ入力と、ＬＳＩテスタ１内の源電圧Ｖddの供給線との間に定電流源５１が接続されている。高周波重畳回路６１のＡＣ入力と、ＬＳＩテスタ１内の接地電圧の供給線との間に、出力リレースイッチＳ１、等価出力抵抗Ｒ１およびＡＣ信号源５２が接続されている。
【００３８】
図９に、高周波重畳回路６１のＤＣ入力ノードＮａ、ＡＣ入力ノードＮｂ、出力ノードＮｃのライン構成を示す。これらの全てのノードに接続されるケーブルとして、信号線の周囲を接地電圧のラインでシールドした同軸ケーブルが用いられている。
【００３９】
図１０に、高周波重畳回路６１の回路例を示す。
高周波重畳回路６１は、ノイズ除去のためのコンデンサＣ１、ＤＣカットのためのカップリングコンデンサＣ２およびチョークコイルＬ１を有する。チョークコイルＬ１がＤＣ入力ノードＮａと出力ノードＮｃとの間に接続され、コンデンサＣ１がＤＣ入力ノードＮａと接地電圧との間に接続され、カップリングコンデンサＣ２がＡＣ入力ノードＮｂと出力ノードＮｃとの間に接続されている。
【００４０】
出力リレースイッチＳ１がオフのときは、ＬＳＩテスタ１内の定電流源５１からの定電流がＤＣ入力ノードＮａから高周波重畳回路６１内に供給され、チョークコイルＬ１をスルーしてそのまま出力ノードＮｃから出力される。このＤＣ的な動作では、チョークコイルＬ１のインピーダンス（ＤＣ抵抗）は、ほぼゼロであることから、ＬＳＩテスタ１からのＬＥＤ駆動電流のための定電流はそのまま（すなわち、殆ど損失することなく）チョークコイルＬ１をスルーし、ＬＥＤ１５に供給される。
【００４１】
出力リレースイッチＳ１がオンすると、ＡＣ信号はＬＳＩテスタ１内のＡＣ信号源５２から、等価出力抵抗Ｒ１、オン状態の出力リレースイッチＳ１を通ってＡＣ入力ノードＮｂに供給される。そして、ＤＣ入力ノードＮａ点から供給されている定電流に、カップリングコンデンサＣ２を介してＡＣ信号が重畳される。このＡＣ動作では、チョークコイルＬ１のインピーダンスがほぼ無限大となることから、ＬＥＤ１５の動作電圧値を一定と仮定した場合、ＡＣ信号源５２からのＡＣ信号（ＡＣ電流）は、等価出力抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２、およびＬＥＤ１５を通って、接地電圧のラインに流れる。よって高周波重畳されるＡＣ電流は、ＡＣ信号源５２の振幅を、等価出力抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２の抵抗値の和で割った値となる。つまり、ＡＣ電流の重畳レベルは、これらの抵抗値とＡＣ信号の振幅に応じて決められる。なお、抵抗Ｒ２はインピーダンスマッチング用で、ＬＥＤの駆動電流ラインのインピーダンスを同軸ケーブル２５のインピーダンスに合わせるために設けられている。
【００４２】
以上のように構成されている光デバイス測定装置を用いて具体的テスト方法を、主に図８を用いて説明する。
モニタＰＤ２２を測定治具５０に装着する前の事前準備として、モニタＰＤ２２に予め基準光パワーを入力し、この光パワーレベルも必要に応じ複数のレベルで変化しながら、モニタＰＤ２２のＤＣ出力データを繰り返し測定する。この測定結果から、モニタＰＤ２２のＤＣ受光感度特性、すなわち出力ＤＣ電圧と入射光パワーとの関係を求め、これを校正用として記録する。
同様に、高周波重畳された基準用光パワーを照射し、このときの周波数も必要に応じ複数の値で変化しながら、そのＡＣ出力データを繰り返し測定し、同様にモニタＰＤ２２のＡＣ受光感度特性を求め、これを校正用として記録する。
【００４３】
次に、予め別の手段で評価され、校正の取れているチップを有している基準ウェハをセットし、そのチップをＤＵＴとする。
ＬＥＤ１５に駆動電流を流し、上記ＤＵＴの受光面に光を照射する。そして、その受光面に照射されている光パワーがあるパワーレベル（例えば１００[μW]）となるように、ＤＵＴのＤＣ出力電圧（電圧計５７の測定値）を測定しながら、駆動電流を調整する。より詳細には、上記で予め求めておいたモニタＰＤ２２のＤＣ受光感度特性から、その受光面に入射される光パワーの絶対量を、モニタＰＤ２２の出力から知ることができ、この光パワーが上記パワーレベルになる出力が得られるように、駆動電流を調整する。
所定のパワーレベルとなった時、モニタ用受光デバイス２２の出力電圧を、ＡＣ／ＤＣ電圧計５８を介して測定する。これを校正用データとして記録する。
必要に応じ、光パワーを何点か変え、同様にして校正用データとして記録する。
【００４４】
次に高周波重畳された光を照射し、同時に周波数も必要に応じ何点か変え、そのＡＣ出力データを測定し、周波数特性を求めこれを校正用データとして記録する。このとき同様にして、予め求めておいたモニタＰＤ２２のＡＣ受光感度特性から光パワーの絶対量を知ることができ、その絶対量が所定の値となるように周波数や電流量を調整し校正を行う。
以上の校正後、ＤＵＴ１０を含む測定対象のウェハをセットし、以下の項目を順次測定する。
【００４５】
＜受光感度特性の測定＞
ステップ１：ＤＵＴ１０にプローブ１１を接触させる。この状態で、所定の駆動電流を、ＬＳＩテスタ１からウェハ測定ボード２の同軸ケーブル２５を介してＬＥＤ１５に流す。
このとき出力リレースイッチＳ１はオフとしておく。このためＡＣ信号源５２からのＡＣ信号は高周波重畳回路６１に入力されず、駆動電流に対し高周波重畳が行われない。
所定の駆動電流が流れるとＬＥＤ１５が発光し、ＤＵＴ１０とモニタＰＤ２２とにそれぞれ所定の割合（例えばＤＵＴ１０の受光パワーはモニタＰＤ２２のそれの数倍〜十数倍）で光が入射する。
このＤＵＴ１０の出力をＬＳＩテスタ１内のＡＣ／ＤＣ電圧計５７で測定し、記録する。
【００４６】
ステップ２：モニタＰＤ２２の出力をＬＳＩテスタ１内のＡＣ／ＤＣ電圧計５８で測定し、記録する。
【００４７】
必要に応じ上記ステップ１と２を、光パワーを何点か変えながら繰り返す。
以上の測定の結果を、記録されている校正用データと照合して校正することによって、正確なＤＣ受光感度特性を求める。
【００４８】
＜周波数特性の測定＞
ステップ１：所定の駆動電流をＬＳＩテスタ１の定電流源５１から高周波重畳回路６１に流す。また、記録されている校正用データと照合して校正することによって、正確なＤＣ出力リレースイッチＳ１をオンし、ＡＣ信号源５２からＡＣ信号を高周波重畳回路６１に与え、そのＡＣ信号を定電流源５１から駆動電流に重畳させる。そして、ＡＣ信号が重畳された駆動電流を、ウェハ測定ボード２の同軸ケーブル２５を介して、測定治具５０内のＬＥＤ１５に流す。
所定の駆動電流が流れるとＬＥＤ１５が発光し、ＤＵＴ１０とモニタＰＤ２２とにそれぞれ所定の割合（例えばＤＵＴ１０の受光パワーはモニタＰＤ２２のそれの数倍〜十数倍）で光が入射する。
このＤＵＴ１０の出力をＬＳＩテスタ１内のＡＣ／ＤＣ電圧計５７で測定し、記録する。
【００４９】
ステップ２：モニタＰＤ２２の出力をＬＳＩテスタ１内のＡＣ／ＤＣ電圧計５８で測定し、記録する。
【００５０】
必要に応じ上記ステップ１と２を、周波数及び／又は光パワーを何点か変えながら繰り返す。
以上の測定の結果を、記録されている校正用データと照合して校正することによって、正確なＡＣ受光感度特性を求める。
【００５１】
本実施の形態では、ＡＣ重畳時の受光感度特性を測定可能な構成と、その測定方法を説明したが、なお周波数特性を測定する必要がない場合、高周波重畳回路６１は不要となる。
また光源としてＬＥＤの代わりに半導体レーザを使用することもできる。その場合、半導体レーザに供給する駆動電流を閾値以下に設定すれば、ＬＥＤ光となるので、上記測定方法がそのまま適用できる。
【００５２】
［第２実施形態］
本実施形態が上記第１実施形態と異なる点は、検査対象を半導体ウェハではなく組立て品（チップをパッケージに収納した光デバイス）としたことである。
【００５３】
図１１は、第２実施形態における光デバイス測定装置の要部を示す断面図である。
図１１を図４と比較すると明らかなように、この光デバイス測定装置は、パッケージに収容された組み立て品（ＤＵＴ１０）を保持する検査治具９０と、検査治具９０上に補助基板１３および測定治具５０を保持するための保持台９１とを備えている。この検査治具９０は、図３および図４に示すプローブカード基板４を含むウェハ測定ボード２の機能を全て併せ持つものである。検査治具９０と測定治具５０との接続は、同軸ケーブル２５,３１および電源供給ケーブル２８により達成されている。なお、図４に示す同軸ケーブル３２の役割、すなわちＤＵＴ１０と検査治具９０との接続は、検査治具９０内の内部配線（不図示）により達成されている。
図１１と図４の比較において、上記以外の構成は前述した図４の場合と同じであり、同一符号を付して、その構成の説明を省略する。
【００５４】
図１１においては、光デバイス測定装置を構成するハンドラ、テストヘッド、ＤＵＴと検査治具と電気的に接続するコンタクトプローブ、および、機械的に固定するソケット、ＬＥＤのハウジングなどは図示していない。
図１に示す光デバイス測定装置を本実施形態に適用する場合、ウェハ測定ボード２、プローブカード基板４、半導体ウェハ６、ステージ７およびコンタクトリング８は省略され、図１１に示す検査治具９０がコネクタ３ｂに差し込まれて用いられる。このため、プローバ装置５の構成を簡素化し、小型化することができる。
なお、具体的テスト方法の例については、第１実施形態と共通であることから、その説明は省略する。
【００５５】
なお、本発明の実施形態における測定治具５０の構成、とくに光源である反射型ＬＥＤは、放射（照明）性能低下の検出付きＬＥＤ照明装置として、例えばＬＥＤパネル向けのバックライトや一般用照明灯、さらには、高輝度白色ＬＥＤを内蔵させて自動車のヘッドライトなどにも使用できる。
【００５６】
本実施形態の光デバイス測定装置および測定方法は、以下の利点がある。
第１に、モニタＰＤ２２により常時光パワーをモニタしているので、ＤＵＴ１０について精度の良い測定ができる。
第２に、レンズなど光学系部材を必要としないので、測定システムのローコスト化、小型化が可能である。
第３に、光源にＬＥＤを使用しているので、測定システムのローコスト化が可能である。また、ＬＥＤの交換も容易であり、メンテナンス性も高い。
【００５７】
更に、以下の利点もある。
遮光カバー３０を外した時、ＬＥＤが発光停止することから安全である。
遮光カバー３０および補助基板１３により、モニタＰＤ２２に入射する光において、ＬＥＤ１５からの光以外の外来光を遮断することから、使用場所の環境により測定値が変化するのを防ぐことができる。
なお、本実施形態の光デバイス測定装置および測定方法は、半導体ウェハの測定システムだけでなく、組み立て品の測定システムにも適用できる。また、ＬＥＤ１５に代えて、半導体レーザでも使用できる。
また、光源は照明性能低下の検出付きＬＥＤ照明装置として、例えばＬＥＤパネル用バックライトや一般用照明灯、さらには自動車用ヘッドライトなどにも使用できる。
【００５８】
とくにＬＥＤの場合、発光素子（チップ）自体の放射特性は長期使用しても殆ど低下しないが、チップを封止している樹脂などの材料が温度や光の放射エネルギーによって劣化する。よって所定の駆動電流を流しているにもかかわらず、光の透過率が低下し、光放射（照明）性能の低下が生じやすい。
従って本実施形態では、モニタＰＤ２２によって光パワーそのものをモニタすることから、劣化の度合いを把握できるため、上記性能低下による不利益、すなわち測定精度の低下がない。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】特許文献１に記載されている光デバイス測定装置の構成図である。
【図２】第１実施形態の光デバイス測定装置の構成図である。
【図３】ウェハ測定ボードとプローブカード基板との組み立て図である。
【図４】第１実施形態の光デバイス測定装置の要部断面図である。
【図５】反射型ＬＥＤ部分の拡大図である。
【図６】遮光カバーの上面図である。
【図７】測定治具における遮光カバーの組み付け図である。
【図８】検査状態における光デバイス測定装置の電気的回路図である。
【図９】高周波重畳回路の入出力ラインの構成を示す図である。
【図１０】高周波重畳回路の回路図である。
【図１１】第２実施形態の光デバイス測定装置の要部断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１…ＬＳＩテスタ、２…ウェハ測定ボード、４…プローブカード基板、５…プローバ装置、６…半導体ウェハ、７…ステージ、８…コンタクトリング、１０…ＤＵＴ、１１…プローブ、１２…プローブ保持台、１３…補助基板、１５…ＬＥＤ、１５１…発光素子、１５２ａ,１５２ｂ…リード、１５３…ワイヤ、１５４…反射部材、１５４Ａ…開口部、１５５…透明エポキシ樹脂、１５６…放射部材、２２…モニタＰＤ、２２Ａ…受光部、２３…ＰＤ配線基板、２４ａ,２４ｂ…ワイヤ、２４ｃ…ケーブル、２５,３１,３２…同軸ケーブル、２６,２７,４１…ＳＭＡオス側のコネクタ、２８…電源供給ケーブル、３０…遮光カバー、５１…定電流源、５２…ＡＣ信号源、５３〜５６…電圧源、５７,５８…ＡＣ／ＤＣ電圧計、６１…高周波重畳回路、７０…フォトダイオード、７１…電流電圧変換回路、７２…差動アンプ、Ｒ２…インピーダンスマッチング用の抵抗、Ｒ３…帰還抵抗、Ｓ１…出力リレースイッチ、Ｓ２…等価スイッチ、Ａ…アノード、Ｋ…カソード、Ｖcc…電源電圧、Ｖee…基準電圧
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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