JPH0936193A - 受光素子の出力特性測定方法および測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェハ状態においても各素子の出力測定を行
うことができる光電変換素子の出力特性測定方法および
装置を提供する。 【解決手段】 ウェハ載置台２にはシリコンウェハ５が
載置され、シリコンウェハ５には多数のフォトダイオー
ド６が形成されている。シリコンウェハ５の上方には光
源３が配置され、光源３からシリコンウェハ５に対し光
が発せられる。光源３とシリコンウェハ５との間に絞り
板８が配置され、絞り板８の中央に小孔９が形成されて
いる。光源３からの標準光が小孔９を通してシリコンウ
ェハ５における測定対象のフォトダイオード６に照射さ
れ、プローブ４を用いて受光に伴いフォトダイオード６
から発生する電流が測定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、フォトダイオー
ド等の受光素子の出力特性測定方法および測定装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、フォトダイオード等の受光素子に
おいて、出力特性を測定するためには、標準光を照射
し、変換された電流（光電流）を測定する必要がある。
このために、ウェハに多数の素子を形成し、ダイシング
カットして各チップに裁断した後に、チップ毎にハロゲ
ン光等の標準光を照射し、この光により発生する光電流
を測定することにより出力特性を決定していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、チップ
毎にしか出力測定ができないので、ウェハ状態で測定す
ることが望まれているが、以下の理由により実現されて
いない。つまり、ウェハ状態で光電流を測定しようとす
ると、図１２に示すように、多数のフォトダイオード３
５が形成されたシリコンウェハ３６に対し、光源３７か
らビーム状の光を照射し、受光に伴いフォトダイオード
から発生する光電流を測定することとなるが、ビーム径
ＤがチップサイズＷに比べて非常に大きいため（例え
ば、Ｄ＝４０ｍｍ、Ｗ＝２．２ｍｍ）、測定を行いたい
素子（チップ形成領域）以外にも光が照射され光電流が
発生してしまう。電流検出系ではこの電流をも含めた電
流を検出してしまうので、測定対象となった素子単体で
の光電流測定を行うことができなかった。

【０００４】又、多数の素子（チップ形成領域）に同時
に光を照射し、これにより発生する光電流を照射した素
子数（チップ形成領域数）で割ることにより、素子（チ
ップ形成領域）毎の出力特性を得ようとすると、個々の
素子の特性を正確に測定することができないばかりか、
ウェハ３６の中心部と周辺部の測定を行った場合、中心
部と周辺部では、ビーム内の素子数が違うために、発生
する光電流が違ってしまい正確な光電流測定をすること
ができない。

【０００５】そこで、この発明の目的は、ウェハ状態に
おいても各素子の出力測定を行うことができる受光素子
の出力特性測定方法および測定装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、光源からの標準光を、絞りを通して、多数の受光素
子が形成されたウェハにおける測定対象の受光素子に照
射し、この受光により発生する電流または電圧を測定す
るようにした受光素子の出力特性測定方法をその要旨と
する。

【０００７】請求項２に記載の発明は、多数の受光素子
が形成されたウェハを載置する載置台と、前記ウェハか
ら離間した位置において前記ウェハに対し光を発する光
源と、受光に伴い前記受光素子から発生する電流または
電圧を測定するためのプローブと、前記光源とウェハと
の間に配置され、前記光源からの光を絞って前記ウェハ
における測定対象となる特定の受光素子にのみ照射する
絞りとを備えた受光素子の出力特性測定装置をその要旨
とする。

【０００８】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の発明における前記プローブを支持するとともに、移動
して前記プローブを所定の測定対象の受光素子に接触さ
せるプローブ支持部材と、前記絞りを支持するととも
に、前記プローブ支持部材に固定され同プローブ支持部
材と共に移動する絞り支持部材とを備えた受光素子の出
力特性測定装置をその要旨とする。 （作用）請求項１に記載の発明によれば、光源からの標
準光を、絞りを通して、多数の受光素子が形成されたウ
ェハにおける測定対象の受光素子に照射し、この受光に
より発生する電流または電圧を測定する。つまり、絞り
により光源からの光が絞り込まれ、測定対象の受光素子
にのみ照射することができる。

【０００９】請求項２に記載の発明によれば、多数の受
光素子が形成されたウェハが載置台に載置され、光源か
らウェハへの光は、絞りにより絞り込まれてウェハにお
ける測定対象となる特定の受光素子にのみ照射される。
この受光に伴いプローブを用いて受光素子から発生する
電流または電圧を測定する。

【００１０】請求項３に記載の発明によれば、請求項２
に記載の発明の作用に加え、プローブ支持部材にてプロ
ーブが支持されるとともに、移動してプローブを所定の
測定対象の受光素子に接触させる。このとき、絞り支持
部材がプローブ支持部材と共に移動し絞りが移動され
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）以下、この発明の第１の実施の形
態を図面に従って説明する。

【００１２】図１は、受光素子としてのＳｉフォトダイ
オードの出力特性測定装置の概略を示す斜視図である。
出力特性測定装置１は、ウェハ載置台２と光源３とプロ
ーブ４とを備えている。ウェハ載置台２の上面には、シ
リコンウェハ５が載置および固定されている。シリコン
ウェハ５には多数のＳｉフォトダイオード６が形成され
ている。Ｓｉフォトダイオード６は裏面が負電極（カソ
ード）となるとともに、表面側には正電極（アノード）
が形成されている。

【００１３】ウェハ載置台２の上方においてシリコンウ
ェハ５から離間した位置に光源３が配置され、この光源
３からハロゲン光７がシリコンウェハ５に対し発せられ
る。このハロゲン光７はその断面が円形をなしている。
又、シリコンウェハ５の各ダイオード６においては、そ
の表面に正電極用パッド（図示略）が設けられ、このパ
ッドにプローブ４の先端が接触するようになっている。
プローブ４には電流計が接続され、受光に伴いフォトダ
イオード６から発生する光電流を測定することができる
ようになっている。

【００１４】前記光源３とシリコンウェハ５との間には
絞り板（遮光板）８が配置され、この絞り板８の中央部
に絞りとしての小孔（開口部）９が形成されている。小
孔９は円形をなしており、光源３からの光７を絞ってシ
リコンウェハ５における測定対象となる特定のフォトダ
イオード６にのみ照射する。

【００１５】次に、出力特性測定装置１を用いたフォト
ダイオードの光電流の測定手順について説明する。ま
ず、シリコンウェハ５をウェハ載置台２の上面にセット
する。さらに、プローブ４を測定対象となる特定のフォ
トダイオード６のパッドに接触させる。そして、その上
方に絞り板８を配置した状態で、光源３からシリコンウ
ェハ５に対し標準光としてのハロゲン光７を照射する。
この光はビーム径が４０ｍｍ程度であるが、絞り板８の
小孔９により絞られ、フォトダイオード６の大きさ（チ
ップ形成領域の大きさ）程度になる。さらに、絞られた
光（ビーム径の小さな光）は、シリコンウェハ５におけ
る測定対象となる特定のフォトダイオード６に照射され
る。

【００１６】この受光に伴い測定対象のフォトダイオー
ド６から光電流が発生する。この電流は、プローブ４を
通して電流計により測定される。このとき、特定のフォ
トダイオード６にのみ標準光が照射されるので、検出さ
れた電流値は測定対象となったフォトダイオード６から
の光電流によるものとなる。

【００１７】このようにしてウェハ状態で各フォトダイ
オード６に対する光電流の測定を行った後に、シリコン
ウェハ５をダイシングカットして各チップに裁断する。
図２には、チップサイズに応じた最適の小孔９の穴径φ
（図１に示す）を決定するために行った実験結果を示
す。図２において、横軸にチップサイズをとり、縦軸に
光電流をとっている。又、７種類の小孔９の穴径φの異
なるものを用いている（φ＝１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、
４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍ、７ｍｍ）。又、同図に、真値
（正しい値）を黒丸および実線にて示す。尚、シリコン
ウェハ５と小孔９との距離Ｌは２．０ｍｍとした。

【００１８】この図から、穴径φとして３〜４ｍｍのも
のが真値に近いことが分かる。そこで、チップサイズが
２ｍｍ、２．２ｍｍ、３．２ｍｍのものについて比例配
分による最適穴径を図３に示すようにプロットし、さら
に、プロット点を直線にて結んだ。

【００１９】この図３から次式が導出された。 Ｄ＝０．１７６・Ｗ＋３．３７ ただし、小孔の穴径；Ｄｍｍ チップサイズ；Ｗｍｍ このように本実施形態においては、光源３とシリコンウ
ェハ５との間に絞り板８を配置し、小孔９により光源３
からの光を絞ってシリコンウェハ５における測定対象と
なる特定のフォトダイオード６にのみ照射するようにし
た。よって、ウェハ状態で特性測定を行う際に、測定対
象のフォトダイオード６はその周りの影響を受けること
なく、測定対象のフォトダイオード６の光電流を正確に
測定できる。

【００２０】さらに、ウェハ状態で光電流の測定を行う
ことにより、ウェハ状態で良否判定ができる。そのた
め、不良品の後工程への流出を防止することができ、組
付けでの加工費の低減を図ることができる。又、チップ
化した後に特性測定を行うとチップ状態ということで非
常に作業性が悪く、また、取り扱いにも注意を払う必要
があったが、本構成によれば、そのようなことがなく、
作業性の向上が図られるとともに取り扱いが楽になる。 （第２の実施の形態）次に、第２の実施の形態を、第１
の実施の形態との相違点を中心に説明する。

【００２１】本実施の形態では、プローブを所定のフォ
トダイオードに対し移動させることができる自動検査装
置に具体化したものである。つまり、図４に示すよう
に、プローブ支持部材としてのプローブカード１０には
プローブ４ａ，４ｂが備えられ、プローブカード１０が
移動してプローブ４ａ，４ｂを所定のフォトダイオード
６ａに接触させるようにした装置に具体化したものであ
る。そして、このような装置に対し、絞り板８を支持す
る絞り板支持部材１１を、プローブカード１０に装着し
ている。

【００２２】以下、詳しく装置の構造を説明する。図５
は絞り板支持部材１１の平面図であり、図６は、プロー
ブカード１０と絞り板支持部材１１とを分解した状態を
示す。

【００２３】図６において、シリコンウェハ５が配置さ
れるウェハ載置台２の上方には、プローブカード１０が
配置され、プローブカード１０にプローブ４ａ，４ｂが
固定され、プローブカード１０の下面からプローブ４
ａ，４ｂが下方に突出している。そして、プローブカー
ド１０の移動によりプローブ４ａ，４ｂを所望のフォト
ダイオードにおけるパッドに接触させることができるよ
うになっている。又、プローブカード１０の上面には係
合突起２６が形成されている。

【００２４】一方、絞り板支持部材１１においてはベー
ス材１２を有し、そのベース材１２には下面が開口する
凹部１３が形成されている。そして、図４に示すよう
に、プローブカード１０の係合突起２６に絞り板支持部
材１１の凹部１３が嵌合している。

【００２５】又、絞り板支持部材１１のベース材１２の
中央部には貫通孔１４が形成されている。ベース材１２
の上面には支持プレート１５が配置され、前後位置合わ
せ用ツマミ１６により支持プレート１５を前後方向に位
置調整できるようになっている。さらに、支持プレート
１５の上面には支持プレート１７が配置され、長穴１８
と左右位置合わせ用ツマミ１９により支持プレート１７
を左右方向に位置調整できるようになっている。ここ
で、支持プレート１５には貫通孔２０が、又、支持プレ
ート１７には貫通孔２１が設けられている。

【００２６】さらに、支持プレート１７の上面には前記
貫通孔２１を塞ぐように長方形状の開閉プレート２２が
配置され、開閉プレート２２の一端部はピン２３により
回動可能に支持されている。そして、開閉ノブ２４によ
り開閉プレート２２を図７に示すように開け、開放状態
にすることができる。又、開閉プレート２２の中央部に
は貫通孔２５が設けられ、この貫通孔２５を塞ぐように
小孔９を有する絞り板８が固定されている。

【００２７】このように、絞り板支持部材１１は、プロ
ーブカード１０に固定され、プローブカード１０と共に
移動する。よって、測定時にはプローブ４ａ，４ｂと共
に絞り板支持部材１１が移動するので、フォトダイオー
ドでのパッドにプローブ４ａ，４ｂを合わせれば光の位
置もその測定したい素子にのみ照射できる。

【００２８】又、プローブ位置の調整時には、図８に示
すように、開閉プレート２７を開け、顕微鏡２７を用い
て貫通孔２１，２０，１４およびプローブカード１０の
貫通孔３４ａ，３４ｂを通してシリコンウェハ５とプロ
ーブ４ａ，４ｂの位置合わせが行われる。

【００２９】又、フォトダイオード６の光電流の測定の
際には、図４に示すように、光源３の発するハロゲン光
は小孔９を通過し、さらに、貫通孔２５，２１，２０，
１４，３４ａ，３４ｂを通って、測定しようとするフォ
トダイオード６に到達する。

【００３０】このように本実施形態においては、絞り板
８を支持する絞り板支持部材１１を、プローブカード１
０に固定して、プローブカード１０と共に絞り板支持部
材１１を移動させるようにしたので、容易に絞り板８を
移動させることができ、自動化を図ることができる。 （第３の実施の形態）次に、第３の実施の形態を、第１
の実施の形態との相違点を中心に説明する。

【００３１】図９に示すように、本装置においては、カ
メラにおける絞り機構と同様の構造を有する絞り機構２
８が備えられている。そして、調整ツマミ２９を回動操
作することにより、図１０に示すように穴径φ（開口面
積）を変えるようにしている。

【００３２】よって、各種のチップサイズのフォトダイ
オードに対してもビーム径を容易に変更することができ
る。 （第４の実施の形態）次に、第４の実施の形態を、第２
の実施の形態との相違点を中心に説明する。

【００３３】図１１に示すように、本形態では、小孔
（開口部）の代わりにレンズ３０を用いている。この場
合、レンズ３０の焦点距離ｆよりも僅かに近い位置にシ
リコンウェハ５を配置することとなる。

【００３４】又、図１１において、プローブカード１０
に脚部３１が立設され、この脚部３１にレンズ支持板３
２が支持され、レンズ支持板３２にレンズ３０が固定さ
れている。そして、上下位置調整ツマミ３３によりレン
ズ３０の上下方向への位置調整（焦点調整）ができるよ
うになっている。この上下位置の調整によりチップサイ
ズに応じたビーム径を設定できる。

【００３５】前述した各形態においては、受光素子とし
てフォトダイオードについて述べたが、この発明はフォ
トトランジスタやフォトコンダクタやＣＣＤなどの出力
特性の測定の際に利用できる。

【００３６】又、出力特性は電流検出ではなくて電圧検
出にて測定するようにしてもよい。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１に記載の発
明によれば、ウェハ状態においても各素子の出力測定を
行うことができる優れた効果を発揮する。

【００３８】請求項２に記載の発明によれば、ウェハ状
態においても各素子の出力測定を行うことができる優れ
た効果を発揮する。請求項３に記載の発明によれば、請
求項２に記載の発明の効果に加え、容易に絞りを移動さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態における出力特性測定装置の
概略を示す斜視図。

【図２】チップサイズと光電流の関係を示す図。

【図３】チップサイズと穴径の関係を示す図。

【図４】第２の実施の形態における出力特性測定装置の
側面図。

【図５】絞り板支持部材の平面図。

【図６】絞り板支持部材の分解図。

【図７】開閉プレートを開いた状態を示す図。

【図８】プローブの位置調整を説明するための図。

【図９】第３の実施の形態における出力特性測定装置の
平面図。

【図１０】第３の実施の形態における出力特性測定装置
の平面図。

【図１１】第４の実施の形態における出力特性測定装置
の側面図。

【図１２】従来技術を説明するための図

【符号の説明】

２…ウェハ載置台、３…光源、４…プローブ、４ａ…プ
ローブ、４ｂ…プローブ、５…シリコンウェハ、６…受
光素子としてのフォトダイオード、９…絞りとしての小
孔、１０…プローブ支持部材としてのプローブカード、
１１…絞り支持部材としての絞り板支持部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの標準光を、絞りを通して、多
   数の受光素子が形成されたウェハにおける測定対象の受
   光素子に照射し、この受光により発生する電流または電
   圧を測定するようにした受光素子の出力特性測定方法。
2. 【請求項２】 多数の受光素子が形成されたウェハを載
   置する載置台と、 前記ウェハから離間した位置において前記ウェハに対し
   光を発する光源と、 受光に伴い前記受光素子から発生する電流または電圧を
   測定するためのプローブと、 前記光源とウェハとの間に配置され、前記光源からの光
   を絞って前記ウェハにおける測定対象となる特定の受光
   素子にのみ照射する絞りとを備えたことを特徴とする受
   光素子の出力特性測定装置。
3. 【請求項３】 前記プローブを支持するとともに、移動
   して前記プローブを所定の測定対象の受光素子に接触さ
   せるプローブ支持部材と、 前記絞りを支持するとともに、前記プローブ支持部材に
   固定され同プローブ支持部材と共に移動する絞り支持部
   材とを備えた請求項２に記載の受光素子の出力特性測定
   装置。