JP7471190B2

JP7471190B2 - 半導体素子特性検査装置

Info

Publication number: JP7471190B2
Application number: JP2020166162A
Authority: JP
Inventors: 祐輝岡本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-09-30
Filing date: 2020-09-30
Publication date: 2024-04-19
Anticipated expiration: 2040-09-30
Also published as: JP2022057755A

Description

本開示は、半導体素子の光学特性を検査する半導体素子特性検査装置に関する。

近年、レーザ加工機の高出力化に伴い、光源となる半導体レーザモジュールの開発においても高出力化が進められている。半導体レーザモジュールの光学特性は、搭載される半導体素子の光学特性に依存する。半導体レーザモジュールの光学特性の検査は、半導体素子がボンディングされた半導体レーザモジュールに対して実施される。

特許文献１は、半導体レーザモジュールの特性検査方法及び検査装置を開示している。特許文献１が開示している技術では、半導体素子から出射したレーザ光を光ファイバで受け取り、受け取られたレーザ光を測定系に伝搬させる。半導体レーザモジュールへの給電は、半導体素子のアノードとカソードとの各々に接続された５ピンコネクタを介して実施される。

国際公開第２００３／００４９８６号

従来の半導体素子の特性検査方法である特許文献１に記載されている方法では、ボンディング後の半導体レーザモジュールに対して特性検査を実施するため、半導体素子に不良が存在する場合、パッケージの組み立て後の特性検査工程まで不良を発見することができない。また、従来の方法では、不良を発見した場合、不良が半導体素子の不良であるのか、パッケージの組立工程の不良であるのかを容易に判断することができないため、従来の方法には、比較的多大なロスコストが発生するという課題がある。そのため、ボンディングすることなく接触方式にて半導体素子に給電する機構を開発する必要があるが、半導体レーザモジュールの駆動時と同等の出力で半導体素子の光学特性を検査すると半導体素子の焼損が課題となる。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、ボンディング前の半導体素子を焼損させることなく半導体素子の光学特性を検査する半導体素子特性検査装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る半導体素子特性検査装置は、半導体素子に給電して半導体素子の光学特性を検査する装置であって、半導体素子が載置される下側電極と、下側電極の半導体素子が載置される面と対向していて鉛直方向に移動する上側電極とを有する。下側電極及び上側電極は、下側電極に載置される半導体素子を挟持する。上側電極は、電極面を半導体素子に対して平行に倣わせる球面軸受け又はエアジャイロと、倣い動作に必要な押付け荷重を発生させる圧縮バネと、上側電極の全体の自重をキャンセルする引張バネとを有する。上側電極には、給電ケーブル及び給水チューブが接続される。給電ケーブル及び給水チューブから電極部に作用する張力についてのベクトルの関係において、給電ケーブルは、電極部における力のつり合いと電極部が回転しない条件とが成り立つ位置に接続される。

本開示に係る半導体素子特性検査装置は、ボンディング前の半導体素子を焼損させることなく半導体素子の光学特性を検査することができるという効果を奏する。

実施の形態１に係る半導体素子特性検査装置の構成を示す斜視図実施の形態１に係る半導体素子特性検査装置が有する上側電極の断面図実施の形態１に係る半導体素子特性検査装置が有する上側電極の電極面が半導体素子に対して倣う動作を説明するための図実施の形態１に係る半導体素子特性検査装置の上側電極が有する給電ケーブルの接続位置を説明するための斜視図実施の形態１に係る半導体素子特性検査装置の上側電極が有する給電ケーブルの接続位置を説明するための上面図実施の形態１に係る半導体素子特性検査装置が有する下側電極の構成を示す平面図実施の形態１に係る半導体素子特性検査装置が有する下側電極の構成を示す側面図実施の形態２に係る半導体素子特性検査装置の構成を示す斜視図実施の形態２に係る半導体素子特性検査装置が有するワーク供給部の構成を示す斜視図実施の形態３に係る半導体素子特性検査装置が有する上側電極の構成を示す断面図実施の形態３に係る半導体素子特性検査装置が有する上側電極の電極面が半導体素子に対して倣う動作を説明するための第１図実施の形態３に係る半導体素子特性検査装置が有する上側電極の電極面が半導体素子に対して倣う動作を説明するための第２図実施の形態４に係る半導体素子特性検査装置が有する上側電極の構成を示す断面図実施の形態４に係る半導体素子特性検査装置が有する上側電極の斜視図実施の形態４に係る半導体素子特性検査装置が有する上側電極の平面図実施の形態４に係る半導体素子特性検査装置の上側電極が有する下側スペーサの断面を示す図

以下に、実施の形態に係る半導体素子特性検査装置を図面に基づいて詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る半導体素子特性検査装置１の構成を示す斜視図である。図１は、半導体素子特性検査装置１の構成を模式的に示している。半導体素子特性検査装置１は、半導体素子９０に給電して半導体素子９０の光学特性を検査する装置であって、半導体素子９０が載置される下側電極２を有する。例えば、下側電極２は固定されている。例えば、半導体素子９０は人間の手によって下側電極２に載置される。半導体素子特性検査装置１は、Ｙ軸と平行な方向に移動する第１ステージ３を更に有する。図１には、Ｙ軸も示されている。図１における実線の矢印は、第１ステージ３がＹ軸と平行な方向に移動することを示している。

Ｙ軸と平行な方向は、下側電極２が有する複数の面のうちの半導体素子９０が載置される平面と直交する方向である。例えば、Ｙ軸と平行な方向は鉛直方向である。実施の形態１では、Ｙ軸と平行な方向が鉛直方向であることと、下側電極２が有する複数の面のうちの半導体素子９０が載置される平面がひとつの水平面であることとが想定されている。図１には、Ｘ軸及びＺ軸も示されている。Ｘ軸及びＺ軸はいずれもＹ軸と直交しており、Ｚ軸はＸ軸と直交している。

半導体素子特性検査装置１は、第１ステージ３に固定されている上側電極４を更に有する。上側電極４は、下側電極２と対向する。図１には、面Ａが示されている。面Ａは、Ｙ軸とＺ軸とを含む平面と平行な平面であって、上側電極４のひとつの断面を示している。半導体素子９０は、下側電極２の上側電極４と対向する平面に載置される。つまり、上側電極４は、下側電極２の半導体素子９０が載置される面と対向していて鉛直方向に移動する。更に言うと、下側電極２及び上側電極４は、下側電極２に載置される半導体素子９０を挟持する。

半導体素子９０が下側電極２の上側電極４と対向する面に載置された後に下側電極２と上側電極４とによって挟持されて電圧が下側電極２と上側電極４との間に印加されると、半導体素子９０はレーザ光を発振する。半導体素子９０が発振したレーザ光は、Ｚ軸の正の向きに直進する。図１における破線の矢印は、半導体素子９０が発振したレーザ光が進む向きを示している。

半導体素子特性検査装置１は、半導体素子９０が発振したレーザ光の光学特性を測定する測定系５を更に有する。例えば、測定系５は、パワーメータ、スペクトラムアナライザ及びカメラを有する。半導体素子特性検査装置１は、半導体素子９０が発振したレーザ光を測定系５に伝搬させる光学系６を更に有する。例えば、光学系６は、ミラー、レンズ、及びフィルタを有する。下側電極２、上側電極４、測定系５及び光学系６の各々は、実際には複数の部材によって構成されているが、図１では便宜上、直方体を示す形状で示されている。

図２は、実施の形態１に係る半導体素子特性検査装置１が有する上側電極４の断面図である。図２が示す断面は、図１の面Ａである。図２は、上側電極４の構成を模式的に示している。図２には、下側電極２、第１ステージ３、半導体素子９０、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸も示されている。図２において示されている複数の構成要素のうちの一部の構成要素には、便宜上、ハッチングが施されていない。

上側電極４は、半導体素子９０に接触するカソード電極４１と、カソード電極４１に電流を供給する給電ケーブル４２とを有する。上側電極４は、電極面の中心を摺動球面の中心とする球面軸受け４３を更に有する。電極面は、カソード電極４１の半導体素子９０と接触する面である。球面軸受け４３は、電極面を半導体素子９０に対して平行に倣わせる構成要素であって、ボール４３Ａとカップ４３Ｂとを有する。

上側電極４は、リニアブッシュ４４と、上側電極４と半導体素子９０との接触に伴いリニアブッシュ４４の内部をＹ軸と平行な方向に摺動するシャフト４５とを更に有する。上側電極４は、押し付けによる変位量を検知する変位センサ４６を更に有する。つまり、変位センサ４６はシャフト４５の変位量をセンシングする。上側電極４は、変位センサ４６を第１ステージ３に固定する変位センサホルダ４７を更に有する。

上側電極４は、倣い動作に必要な押付け荷重を発生させる圧縮バネ４８と、上側電極４の全体の自重をキャンセルする引張バネ４９と、上側スペーサ５０と、下側スペーサ５１とを更に有する。上側電極４は、上側電極４が有する複数の構成要素のうちのカソード電極４１以外の構成要素とカソード電極４１とを絶縁する絶縁スペーサ５２を更に有する。

カソード電極４１、上側スペーサ５０、下側スペーサ５１及び絶縁スペーサ５２は、Ｙ軸の負の向きに向かって、つまり鉛直下向きに向かって、絶縁スペーサ５２、上側スペーサ５０、下側スペーサ５１、カソード電極４１の順に配置されている。上側スペーサ５０と下側スペーサ５１とは、圧縮バネ４８によって接続されている。球面軸受け４３のカップ４３Ｂは、下側スペーサ５１の座ぐり部に圧入されており、球面軸受け４３のボール４３Ａと共にシャフト４５に貫通されている。

球面軸受け４３のボール４３Ａは、シャフト４５にねじで固定されている。球面軸受け４３のカップ４３Ｂは、中心部に穿通された孔の外縁と当該孔に位置するシャフト４５との間隙の分だけ、ボール４３Ａの上を摺動することできる。この際、引張バネ４９によるＹ軸の正の向きの力がボール４３Ａに作用し、圧縮バネ４８によるＹ軸の負の向きの力がカップ４３Ｂに作用するため、ボール４３Ａとカップ４３Ｂとは常に接触した状態で保持される。

シャフト４５は、第１ステージ３に固定されたリニアブッシュ４４の内部をＹ軸と平行な方向に摺動する。上側電極４は、シャフト４５の上部に固定されているゲージブロック５３を更に有する。ゲージブロック５３のＹ軸と平行な方向の変位は変位センサ４６によって検知される。つまり、変位センサ４６がシャフト４５のＹ軸と平行な方向の変位をセンシングするので、半導体素子９０に作用する荷重の管理が比較的容易になる。

図３は、実施の形態１に係る半導体素子特性検査装置１が有する上側電極４の電極面が半導体素子９０に対して倣う動作を説明するための図である。図３の矢印より左側の図は、倣い動作が行われる前の上側電極４の状態を示している。図３の矢印より右側の図は、倣い動作が行われた後の上側電極４の状態を示している。図３には、下側電極２、半導体素子９０、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸及び変化量ｄも示されている。図３の矢印より左側の図には、倣い前の圧縮バネ４８の反発力Ｆ_１と、回転中心Ｐとが示されている。

図３の右側の図に示されている倣い後の圧縮バネ４８の相対的に小さい反発力Ｆ_２と、倣い後の圧縮バネ４８の相対的に大きい反発力Ｆ_３と、球面軸受け４３のボール４３Ａからの抗力Ｆ_４と、半導体素子９０からの垂直抗力Ｎとのベクトルの関係において、下側スペーサ５１の力のつり合いと下側スペーサ５１が回転しない条件とが成り立ち、電極面と半導体素子９０とが平行に倣った状態で静止する。上側電極４が球面軸受け４３のボール４３Ａ及びカップ４３Ｂを有するので、カソード電極４１を半導体素子９０に対して倣わせ、カソード電極４１と半導体素子９０とが接触する面積を増大させることができる。下側スペーサ５１は、電極部の例である。

図４は、実施の形態１に係る半導体素子特性検査装置１の上側電極４が有する給電ケーブル４２の接続位置を説明するための斜視図である。図５は、実施の形態１に係る半導体素子特性検査装置１の上側電極４が有する給電ケーブル４２の接続位置を説明するための上面図である。図４及び図５には、第１ステージ３、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸も示されている。図５には、回転中心Ｐも示されている。給電ケーブル４２は、カソード電極４１をＸ軸と平行な方向に延長した余剰部において、カソード電極４１の上面における回転中心Ｐに対して点対称な位置に接続されている。実施の形態１では、カソード電極４１の上面は長方形であって、回転中心Ｐはカソード電極４１の上面における２本の対角線の交点である。図５では、２本の対角線は破線で示されている。

上述の通り４本の給電ケーブル４２がカソード電極４１の上面に固定されているので、カソード電極４１に作用する給電ケーブル４２からの張力の合力が軽減される。給電ケーブル４２の本数及び接続位置は、図４及び図５に示される例に限定されない。給電ケーブル４２の接続位置は、カソード電極４１の回転中心Ｐに対して点対称な位置であればよい。これにより、カソード電極４１は給電ケーブル４２から作用する張力によって半導体素子９０に対する倣い動作を阻害されにくくなる。

図６は、実施の形態１に係る半導体素子特性検査装置１が有する下側電極２の構成を示す平面図である。図７は、実施の形態１に係る半導体素子特性検査装置１が有する下側電極２の構成を示す側面図である。図６及び図７には、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸も示されている。下側電極２は、半導体素子９０に直接接触するアノード電極２１と、半導体素子９０を位置決めする絶縁体ブロック２２とを有する。絶縁体ブロック２２は、半導体素子９０の位置決め用の構成要素である。下側電極２は、絶縁体ブロック２２を位置決めする固定位置決めピン２３及び可動位置決めピン２４を更に有する。

絶縁体ブロック２２は、ねじ２５によってアノード電極２１に固定される。絶縁体ブロック２２は、半導体素子９０を位置決めするために直交する２つの当て面を有している。２つの当て面が交差する角部には、半導体素子９０の角部との干渉を避けるために逃げが設けられてもよい。図６及び図７は、２つの当て面が交差する角部に円弧状の逃げ２２Ａが設けられている例を示している。

絶縁体ブロック２２は、アノード電極２１に取り付けられた固定位置決めピン２３及び可動位置決めピン２４によって位置決めされる。更に言うと、絶縁体ブロック２２は、可動位置決めピン２４によって位置決めされた位置でアノード電極２１に固定される。可動位置決めピン２４は、すきまばめによってアノード電極２１の位置決めピン挿入穴２６に挿入される。可動位置決めピン２４と位置決めピン挿入穴２６とのはめあいをすきまばめにすることにより、ユーザは、搭載される半導体素子９０の大きさに対応して可動位置決めピン２４を挿入する穴を変更することができる。アノード電極２１が半導体素子９０の異物検査画像に映り込むことを避けるため、半導体素子９０の出射端面の直下に面取り部が設けられてもよい。絶縁体ブロック２２により、手による供給にて半導体素子９０をアノード電極２１の上に載置する際の作業性を改善することができる。

上述の通り、実施の形態１に係る半導体素子特性検査装置１は、半導体素子９０に給電して半導体素子９０の光学特性を検査する装置であって、半導体素子９０が載置される下側電極２と、下側電極２の半導体素子９０が載置される面と対向していて鉛直方向に移動する上側電極４とを有する。下側電極２及び上側電極４は、下側電極２に載置される半導体素子９０を挟持する。上側電極４は、電極面を半導体素子９０に対して平行に倣わせる球面軸受け４３と、倣い動作に必要な押付け荷重を発生させる圧縮バネ４８と、上側電極４の全体の自重をキャンセルする引張バネ４９とを有する。半導体素子特性検査装置１は、ボンディング前の半導体素子９０を焼損させることなく半導体素子９０の光学特性を検査することができる。半導体素子特性検査装置１は、半導体素子９０に対して上側電極４の電極面を倣わせて接触させることで、半導体素子９０から上側電極４への放熱性を向上させることができる。

実施の形態１に係る半導体素子特性検査装置１が有する上側電極４は、リニアブッシュ４４と、上側電極４と半導体素子９０との接触に伴いリニアブッシュ４４の内部を鉛直方向に摺動するシャフト４５と、シャフト４５の変位量をセンシングする変位センサ４６とを有する。半導体素子特性検査装置１は、シャフト４５の変位量を変位センサ４６でセンシングすることによって、上側電極４から半導体素子９０に作用する荷重を管理することができる。

下側電極２は、アノード電極２１と、半導体素子９０の位置決め用の絶縁体ブロック２２と、すきまばめによってアノード電極２１に挿入される可動位置決めピン２４とを有する。半導体素子特性検査装置１のユーザは、絶縁体ブロック２２の隣り合う二つの面に半導体素子９０を当てることにより、半導体素子９０を下側電極２に比較的高い位置精度で搭載することができる。ユーザは、可動位置決めピン２４を挿入する位置を変更することによって絶縁体ブロック２２の位置を調整し、大きさの異なる半導体素子９０を下側電極２に搭載することができる。すなわち、半導体素子特性検査装置１は、ユーザが下側電極２の適切な位置に半導体素子９０を配置することを支援することができる。

実施の形態２．
図８は、実施の形態２に係る半導体素子特性検査装置１Ａの構成を示す斜視図である。図８は、半導体素子特性検査装置１Ａの構成を模式的に示している。半導体素子特性検査装置１Ａは、実施の形態１に係る半導体素子特性検査装置１が有するすべての構成要素を有する。半導体素子特性検査装置１Ａは、エアシリンダ７及びワーク供給部８を更に有する。下側電極２、上側電極４、測定系５、光学系６、エアシリンダ７及びワーク供給部８の各々は、実際には複数の部材によって構成されているが、図８では便宜上、直方体を示す形状で示されている。図８には、半導体素子９０、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸、面Ａ、実線の矢印及び破線の矢印も示されている。実施の形態２では、実施の形態１との相違点を主に説明する。

エアシリンダ７は、Ｘ軸と平行な方向に移動する。図８において、エアシリンダ７の上に示されている矢印は、エアシリンダ７がＸ軸と平行な方向に移動することを示している。下側電極２は、エアシリンダ７の上面に固定されており、上側電極４の直下の位置とワーク供給部８の内部のある位置との間を移動することができる。以下では、上側電極４の直下の位置は「給電位置」と記載され、ワーク供給部８の内部のある位置は「ワーク供給位置」と記載される。

図９は、実施の形態２に係る半導体素子特性検査装置１Ａが有するワーク供給部８の構成を示す斜視図である。図９は、ワーク供給部８の構成を模式的に示している。図９には、下側電極２、半導体素子９０、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸も示されている。ワーク供給部８は、半導体素子９０が載置されるワーク載置台８１と、負圧を発生する負圧発生器８２と、半導体素子９０を保持する吸着ヘッド８３と、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各々方向に移動する第２ステージ８４とを有する。図９における三つの矢印は、第２ステージ８４がＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各々方向に移動することを示している。

ワーク供給部８は、ワーク載置台８１を撮影する載置台カメラ８５と、載置台カメラ８５を支持する載置台カメラホルダ８６と、ワーク供給位置に位置する下側電極２を撮影する下側電極カメラ８７と、下側電極カメラ８７を支持する下側電極カメラホルダ８８とを更に有する。

ワーク載置台８１には、半導体素子９０が比較的容易に位置決めされるために、半導体素子９０の大きさに対して十分な尤度を持つ矩形のくぼみが形成されていてもよい。負圧発生器８２は第２ステージ８４に固定されており、吸着ヘッド８３は負圧発生器８２に取り付けられている。ワーク載置台８１に載置されている半導体素子９０は、負圧発生器８２によって吸引され、吸着ヘッド８３によって保持される。負圧発生器８２及び吸着ヘッド８３は、半導体素子９０をワーク載置台８１からワーク供給位置に位置する下側電極２に運搬する。

載置台カメラ８５は、ワーク載置台８１を撮像することができる位置に載置台カメラホルダ８６によって配置されており、半導体素子９０がピックアップされるときの半導体素子９０及び吸着ヘッド８３の位置を画像認識によって取得する。これにより、第２ステージ８４の位置は吸着ヘッド８３が半導体素子９０をピックアップすることができるようフィードバック制御される。

下側電極カメラ８７は、ワーク供給位置を撮像することができる位置に下側電極カメラホルダ８８によって配置されており、半導体素子９０がワーク供給位置に載置されるときの半導体素子９０及び下側電極２の位置を画像認識によって取得する。これにより、第２ステージ８４の位置は、半導体素子９０が下側電極２のあらかじめ決められた位置に載置されるようフィードバック制御される。半導体素子特性検査装置１Ａは、エアシリンダ７及びワーク供給部８を有するので、半導体素子９０を下側電極２に載置する作業を人の手を必要とすることなく行うことができる。

半導体素子９０が下側電極２に載置された後、下側電極２はエアシリンダ７によってワーク供給位置から給電位置へと移動する。

実施の形態３．
実施の形態３に係る半導体素子特性検査装置は、実施の形態１に係る半導体素子特性検査装置１が有するすべての構成要素のうちの上側電極４以外の構成要素を有する。実施の形態３に係る半導体素子特性検査装置は、上側電極４の代わりに上側電極４Ａを有する。図１０は、実施の形態３に係る半導体素子特性検査装置が有する上側電極４Ａの構成を示す断面図である。図１０は、上側電極４Ａの構成を模式的に示している。図１０には、下側電極２、第１ステージ３、半導体素子９０、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸も示されている。図１０において示されている複数の構成要素のうちの一部の構成要素には、便宜上、ハッチングが施されていない。実施の形態３では、実施の形態１との相違点を主に説明する。

上側電極４Ａは、実施の形態１の上側電極４が有するすべての構成要素のうちの球面軸受け４３以外の構成要素を有する。上側電極４Ａは、球面軸受け４３の代わりに、電極面を半導体素子９０に対して平行に倣わせるエアジャイロ５４を有する。エアジャイロ５４は、相対的に鉛直上方に位置する固定部５４Ａと、相対的に鉛直下方に位置する可動部５４Ｂとを有する。上側電極４Ａは、第１ステージ３に固定されたリニアガイド５５を更に有する。リニアガイド５５は、Ｙ軸と平行な方向に動作する。図１０における矢印は、リニアガイド５５がＹ軸と平行な方向に動作することを示している。実施の形態３に係る半導体素子特性検査装置は、上側電極４Ａの電極面が半導体素子９０に対して倣う動作の精度を向上させる。

エアジャイロ５４は、第１ステージ３に固定されたリニアガイド５５の動作に伴って動作する。エアジャイロ５４の上面は、圧縮バネ４８を介して第１ステージ３に接続されている。つまり、固定部５４Ａは圧縮バネ４８を介して第１ステージ３に接続されている。エアジャイロ５４の下面は、絶縁スペーサ５２を介してカソード電極４１に接続されている。つまり、可動部５４Ｂは、絶縁スペーサ５２を介してカソード電極４１に接続されている。

エアジャイロ５４の上面には、シャフト４５が取り付けられている。つまり、固定部５４Ａの上面には、シャフト４５が取り付けられている。シャフト４５は、第１ステージ３の内部に固定されたリニアブッシュ４４の内部をＹ軸と平行な方向に摺動する。シャフト４５の上部にはゲージブロック５３が配置されており、ゲージブロック５３のＹ軸と平行な方向の変位は変位センサ４６によって検知される。つまり、変位センサ４６がシャフト４５のＹ軸と平行な方向の変位をセンシングする。変位センサ４６がシャフト４５のＹ軸と平行な方向の変位をセンシングするので、半導体素子９０に作用する荷重の管理が比較的容易になる。

図１１は、実施の形態３に係る半導体素子特性検査装置が有する上側電極４Ａの電極面が半導体素子９０に対して倣う動作を説明するための第１図である。図１２は、実施の形態３に係る半導体素子特性検査装置が有する上側電極４Ａの電極面が半導体素子９０に対して倣う動作を説明するための第２図である。図１１及び図１２には、下側電極２、第１ステージ３、半導体素子９０、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸も示されている。

図１１に示されるように、上側電極４Ａが半導体素子９０を下側電極２に押し付ける場合、圧縮空気による圧力Ｆ_５がエアジャイロ５４の可動部５４Ｂを固定部５４Ａに対して浮上させる方向に作用する。これにより、エアジャイロ５４の可動部５４Ｂは固定部５４Ａに対して比較的容易に摺動する状態になり、上側電極４Ａは半導体素子９０に対して平行に倣う。

図１２に示されるように、倣い動作が終了した後、圧縮空気の供給が停止されてエアジャイロ５４の可動部５４Ｂが固定部５４Ａに対して真空吸引され、これにより、エアジャイロ５４の姿勢を保持することができる。実施の形態３に係る半導体素子特性検査装置は、圧縮空気の供給と停止とを行うだけで、比較的高い精度で上側電極４Ａの電極面を半導体素子９０に対して倣わせることができる。

実施の形態４．
実施の形態４に係る半導体素子特性検査装置は、実施の形態１に係る半導体素子特性検査装置１が有するすべての構成要素のうちの上側電極４以外の構成要素を有する。実施の形態４に係る半導体素子特性検査装置は、上側電極４の代わりに上側電極４Ｂを有する。図１３は、実施の形態４に係る半導体素子特性検査装置が有する上側電極４Ｂの構成を示す断面図である。図１３は、上側電極４Ｂの構成を模式的に示している。図１３には、下側電極２、第１ステージ３、半導体素子９０、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸も示されている。図１３において示されている複数の構成要素のうちの一部の構成要素には、便宜上、ハッチングが施されていない。実施の形態４では、実施の形態１との相違点を主に説明する。

上側電極４Ｂは、実施の形態１の上側電極４が有するすべての構成要素のうちの下側スペーサ５１以外の構成要素を有する。上側電極４Ｂは、下側スペーサ５１の代わりに、下側スペーサ５１の形状と異なる形状を有する下側スペーサ５１Ｂを有する。下側スペーサ５１Ｂは、電極部の例である。下側スペーサ５１Ｂは、冷却用の水が流れる水路５１Ｃを内部に有する。

図１４は、実施の形態４に係る半導体素子特性検査装置が有する上側電極４Ｂの斜視図である。図１４は、上側電極４Ｂの構成を模式的に示している。図１４には、第１ステージ３、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸も示されている。図１５は、実施の形態４に係る半導体素子特性検査装置が有する上側電極４Ｂの平面図である。図１５は、上側電極４Ｂの構成を模式的に示している。図１５には、回転中心Ｐ、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸も示されている。

上述の通り下側スペーサ５１Ｂは冷却用の水路５１Ｃを内部に有しており、下側スペーサ５１Ｂの対向する二つの側面の各々における水路５１Ｃの端部には管継手５６が取り付けられ、二つの管継手５６の各々には給水チューブ５７が取り付けられる。図１４及び図１５は、給水チューブ５７の接続位置を説明するための図である。給水チューブ５７は、管継手５６を介して下側スペーサ５１Ｂに穿通された冷却用の水路５１Ｃに接続される。

下側スペーサ５１Ｂの対向する二つの側面において、二つの管継手５６の各々はカソード電極４１の回転中心Ｐに対して点対称な位置に取り付けられる。これにより、カソード電極４１に作用する給水チューブ５７からの張力の合力が軽減される。

実施の形態４に係る半導体素子特性検査装置では、下側スペーサ５１Ｂの水路５１Ｃを介して、二つの給水チューブ５７の一方から他方に向かって水が流れる。実施の形態４に係る半導体素子特性検査装置は、当該水により半導体素子９０からカソード電極４１への放熱性を向上させる。実施の形態４に係る半導体素子特性検査装置では、絶縁スペーサ５２は、例えばポリエーテルエーテルケトンといった樹脂材で形成されている構成要素でなく、放熱絶縁シートであってもよい。

なお、給水チューブ５７の本数及び接続位置は図１４及び図１５に示される例に限定されない。二つの給水チューブ５７の接続位置の各々は、カソード電極４１の回転中心Ｐに対して点対称な位置であればよい。これにより、カソード電極４１は給水チューブ５７から作用する張力によって半導体素子９０に対する倣い動作を阻害されにくくなる。

図１６は、実施の形態４に係る半導体素子特性検査装置の上側電極４Ｂが有する下側スペーサ５１Ｂの断面を示す図である。図１６は、図１４のＸＶＩ－ＸＶＩ線における断面を示している。図１６は、下側スペーサ５１Ｂに穿通された水路５１Ｃの形状を示している。図１６には、カソード電極４１、給電ケーブル４２、半導体素子９０、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸も示されている。図１６は、給電ケーブル４２からの発熱の影響を軽減する水路５１Ｃの形状を示している。半導体素子９０からあらかじめ決められた距離の範囲内のカソード電極４１の温度が上昇することを軽減するため、給電ケーブル４２の接続位置と半導体素子９０の載置される位置との間に水路５１Ｃが設けられている。

上述の通り、実施の形態４に係る半導体素子特性検査装置の上側電極４Ｂには、給電ケーブル４２及び給水チューブ５７が接続される。給電ケーブル４２及び給水チューブ５７から電極部に作用する張力についてのベクトルの関係において、給電ケーブル４２は、電極部における力のつり合いと電極部が回転しない条件とが成り立つ位置に接続される。電極部が半導体素子９０に倣う際、給電ケーブル４２及び給水チューブ５７からの張力によって倣い動作が阻害されにくくなる。

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略又は変更することも可能である。

１，１Ａ半導体素子特性検査装置、２下側電極、３第１ステージ、４，４Ａ，４Ｂ上側電極、５測定系、６光学系、７エアシリンダ、８ワーク供給部、２１アノード電極、２２絶縁体ブロック、２２Ａ逃げ、２３固定位置決めピン、２４可動位置決めピン、２５ねじ、２６位置決めピン挿入穴、４１カソード電極、４２給電ケーブル、４３球面軸受け、４３Ａボール、４３Ｂカップ、４４リニアブッシュ、４５シャフト、４６変位センサ、４７変位センサホルダ、４８圧縮バネ、４９引張バネ、５０上側スペーサ、５１，５１Ｂ下側スペーサ、５１Ｃ水路、５２絶縁スペーサ、５３ゲージブロック、５４エアジャイロ、５４Ａ固定部、５４Ｂ可動部、５５リニアガイド、５６管継手、５７給水チューブ、８１ワーク載置台、８２負圧発生器、８３吸着ヘッド、８４第２ステージ、８５載置台カメラ、８６載置台カメラホルダ、８７下側電極カメラ、８８下側電極カメラホルダ、９０半導体素子。

Claims

半導体素子に給電して前記半導体素子の光学特性を検査する半導体素子特性検査装置であって、
前記半導体素子が載置される下側電極と、
前記下側電極の前記半導体素子が載置される面と対向していて鉛直方向に移動する上側電極とを備え、
前記下側電極及び前記上側電極は、前記下側電極に載置される前記半導体素子を挟持し、
前記上側電極は、
電極面を前記半導体素子に対して平行に倣わせる球面軸受け又はエアジャイロと、
倣い動作に必要な押付け荷重を発生させる圧縮バネと、
前記上側電極の全体の自重をキャンセルする引張バネとを有し、
前記上側電極には、給電ケーブル及び給水チューブが接続され、
前記給電ケーブル及び前記給水チューブから電極部に作用する張力についてのベクトルの関係において、前記給電ケーブルは、前記電極部における力のつり合いと前記電極部が回転しない条件とが成り立つ位置に接続される
ことを特徴とする半導体素子特性検査装置。
前記上側電極は、
リニアブッシュと、
前記上側電極と前記半導体素子との接触に伴い前記リニアブッシュの内部を鉛直方向に摺動するシャフトと、
前記シャフトの変位量をセンシングする変位センサとを更に有する
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体素子特性検査装置。
前記下側電極は、
アノード電極と、
前記半導体素子の位置決め用の絶縁体ブロックと、
すきまばめによって前記アノード電極に挿入される可動位置決めピンとを有し、
前記絶縁体ブロックは、前記可動位置決めピンによって位置決めされた位置で前記アノード電極に固定される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体素子特性検査装置。