JPH03272431A - 赤外線検出素子測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、冷却及び赤外光照射を必要とする赤外線検出
素子の測定装置に関する。

（従来の技術） 従来、動作温度が室温より極めて低い赤外線検出素子、
例えばＩｎＳｂ　ｐｎ接合ダイオードやショットキバリ
ア型赤外線イメージセンサのような素子のベレット状態
あるいはウェハ状態での評価には、第３図に示すような
赤外線検出素子測定装置が用いられてきた。同図は模式
的構造図である。被測定物をウェハとして説明する。被
測定ウェハ１７はコールドステージ８上に固定されてい
る。コールドステージ８は、Ｘ−Ｙステージ１０上に搭
載された容器９内に固定されている。測定針１１を具備
するプロブカード１２は、天板１４から断熱材を介して
突き出たプローブカード支持部１３に備え付けられてい
る。天板１４は上下動機構によって支持されている。天
板１４中夫には透明な窓１５があり、測定針１１の位置
調整の際に内部を覗いたり、赤外光を入射させることが
できる。黒体炉等の赤外光源７は支持機構に備え付けら
れており、被測定素子の赤外光入射時の評価を行なう場
合に窓１５上に光軸を持ってくることができる。黒体炉
等の赤外光源７の開口部前面に、赤外光を変調するチョ
ッパー及び赤外光を遮断するシャッターが備え付けられ
ている。

前記コールドステージ８は前記容器９内に満たした冷媒
１６、例えば液体窒素などにより冷却される。コールド
ステージ８は加熱用のヒータを内蔵しており、冷媒１６
の供給量との兼ね合いによりコールドステージ８上面温
度を冷媒１６の温度以上で任意に設定可能としている。

容器９内部は水分を除去した窒素ガス等で満たし、併せ
てその領域が常に陽圧となるように窒素ガス等を供給す
ることで、被測定ウェハ１７．コールドステージ８．プ
ローブカード１２、天板１４の窓１５等の表面に水分が
凝固するのを防止している。

測定に際しては、図中天板１４上方にセットされている
装置群の支持機構を操作してその装置群を移動させ、別
に天板１４上方に付加された顕微鏡で覗きながら前記Ｘ
−Ｙステージ１０の操作により前記被測定ウェハ１７の
位置調整をし、被測定素子を任意に選択した後、前記天
板１４が取り付けられている上下動機構を操作すること
によって前記プローブカード１２に配された測定針１１
を被測定素子の電極に接触させ、被測定素子を動作させ
る。前記装置群を移動させて再び第３図の状態にし、赤
外光を照射した場合、照射しない場合について評価する
。

上述したベレットあるいはウェハの表面から赤外光を入
射させるタイプの赤外線検出素子測定装置が主流である
が、本出願人は裏面照射型赤外線検出素子の評価を考慮
した裏面入射タイプの赤外線検出素子測定装置も開発し
た。第４図に模式的構造図を示す。表面入射タイプとは
コールドステージと容器２８の構造に大きな相違があり
、赤外光を裏面から入射させることができる。コールド
ステージは、コールドステージ透明上下板２５及び２６
と冷媒管２７とから構成されている。コールドステージ
透明上下板２５及び２６は冷媒管２７によって周囲を固
定されている。見方を換えると、コールドステージはコ
ールドステージ透明上下板２５及び２６により冷媒管２
７を挾み込んだ構造をしている。前記冷媒管２７に液体
窒素等の冷媒３６を満たし、さらに、コールドステージ
透明上下板２５及び２６の間に形成された空間に液体窒
素等の冷媒を気化させた低温ガス３７を送り込むことに
より、コールドステージ透明上下板２５及び２６が冷却
される。被測定ベレットあるいはウェハ３８は、コール
ドステージ透明上板２５上に固定され、冷却される。コ
ールドステージは容器２８内に固定されているが、この
容器２８の底面には透明底蓋２９が設けられている。黒
体炉等の赤外光源２４が透明底蓋２９下方に備え付けら
れており、赤外光は透明底蓋２９及びコールドステージ
透明上下板２５及び２６を通して被測定素子に入射する
。

（発明が解決しようとする課題） 赤外線検出素子の特性を引き出すためには、室温の外部
を見込む視野を制限して背景輻射による雑音を低減する
必要がある。実装においては、これを行なうのに赤外線
検出素子と同程度に冷却されたコールドアパーチャが用
いられるが、赤外線検出素子測定装置上のベレット状態
あるいはウェハ状態の赤外線検出素子にコールドアパー
チャを装着することはできない。第３図に示したような
従来の表面入射タイプの赤外線検出素子測定装置では、
視野は天板の窓で限定されるが、赤外線検出素子と測定
針との位置調整を行えるように窓の開口は大きく取られ
ている。一方、第４図に示したような裏面入射タイプの
赤外線検出素子測定装置では、天板の窓を完全に塞いだ
としても容器底に透明底蓋があり、しかも、ウェハ等の
どの位置へも赤外光を入射させられるように透明底蓋の
開口は大きく取られているので、こちらも非常に視野が
広い。第３．第４図の装置は両方ともコールドアパーチ
ャに相当するような背景輻射低減手段を有していないた
め、赤外線検出素子の評価において背景輻射の影響を大
きく受けてしまうという欠点がある。

特に、蓄積モードで動作させる赤外線イメージセンサを
評価する場合には、背景輻射によってセンサが飽和ある
いはそれに近い状態になり、全く評価不能か評価できて
もダイナミックレンジが僅かしかない状態での特性しか
得られない。さらに、背景輻射の効果を独立に測定する
ことができないという欠点もある。

また、黒体炉等の赤外光源７，２４の開口部を除くコー
ルドステージ対向面、チョッパーの回転羽根３９、４１
のコールドステージ対向面及びシャッター板４０、４２
のコールドステージ対向面は、周囲の物体からの赤外光
等の反射を避けるため、低反射率面になっているが、こ
れは同時に良好な室温の黒体光源になってしまうという
欠点がある。

（課題を解決するための手段） 本発明の赤外線検出素子測定装置は、赤外光源とコール
ドステージとの間に位置し内壁表面が高反射率面である
遮光管と、前記赤外光源の少なくとも最大開口状態にお
ける開口部以外をカバーし両面とも高反射率面である遮
光板とを有し、前記赤外光源の赤外光を変調するチョッ
パーの回転羽根両面及び赤外光を遮断するシャッター板
両面が高反射率面であることを特徴とする。

（作用） 高反射率面は室温においても赤外線の輻射が極めて少な
い。従って、本発明の赤外線検出素子測定装置において
は、前記遮光管と遮光板とで赤外線検出素子の前記視野
を塞ぐことによって、背景輻射の入射をほとんど零にす
ることができる。この状態で前記シャッターを閉じるこ
とにより赤外線検出素子が高反射率面で覆われた状態、
すなわち暗状態を作ることができ、逆に前記シャッター
を開くことにより黒体炉等の赤外光源の開口以外からは
赤外光の入射がほとんどなく、開口のみからの赤外光入
射状態を実現できる。これは同時に、開口のみからの背
景輻射状態も造りだすこともできることを意味する。こ
のように本発明の赤外線検出素子測定装置では、背景輻
射の影響なしに、ペレット状態あるいはウェハ状態での
赤外線検出素子評価を行なうことができるとともに、独
立に背景輻射の効果を測定することもできる。

（実施例） 第１図は、本発明の第一の実施例を説明するための模式
的構造図である。本実施例は表面入射タイプである。

遮光板２は中央に赤外光源７の開口部と同寸法の穴を有
しており、シャッターよりコールドステージ８側に位置
し、赤外光源７に固定されている。遮光板２の材質とし
ては、両面とも高反射率となるように滑らかに仕上げら
れた金属、あるいはそれを下地金属として金や銀などの
コーティングを施したものとか、両面とも鏡面仕上げさ
れたガラスや石英などに金、銀、アルミなどをコーティ
ングしたもの等である。

遮光管１は窓１５より内径が大きい筒状のもので、遮光
板２と天板１４との間に位置している。遮光管１の固定
光は赤外光源７でも天板１４でもかまわないが、赤外線
検出素子と測定針１１との位置調整の際に遮光管１を天
板１４上から取り除けるようにした方が作業性が高いの
で、遮光管１は赤外光源７側に固定されている方がより
良い。遮光管ｌの材質は遮光板２と同様である。

第１図では、模式図であるため遮光板２−遮光管１間及
び遮光管１−天板１４間に隙間があるように描かれてい
るが、実際にはどちらも隙間がないよう密着しているか
、あるいは隙間があっても極く僅かである。遮光板２と
遮光管１が一体になっていてもよい。これらは、他の図
も同様である。

なお、赤外光源は開口部をアパーチャで絞って開口面積
をいろいろ変えて使うことが多いが、アパーチャは高反
射率なので、遮光板としては最低限赤外光源の最大開口
状態における開口部以外をカバーできるものであればよ
い。

シャッター板５及びチョッパーの回転羽根３は両面とも
高反射率面になっており、赤外光源７の輻射による昇温
か少なく、かつ、自身の赤外輻射も僅かになっている。

赤外線検出素子の測定に際しての本装置の操作は従来例
とほとんど同様である。ただし、第１図に示すセット状
態でシャッターを閉じることにより完全暗状態での評価
をし、同様の状態でシャッターを開けることにより背景
輻射なしで赤外光照射状態での評価を行なうことができ
る。

なお、本実施例で背景輻射の効果を調べるには、第１図
に示すセット状態でシャッター開とし、赤外光源をＯＦ
Ｆにして測定すればよいが、背景輻射状態と室温より高
温の赤外光照射状態との両方の評価を必要とし、かつ、
赤外光源として黒体炉のように設定温度への到達に長時
間を要するものを使う場合、本実施例では赤外光源が室
温から設定温度へ、あるいは設定温度から室温へ到達す
るまで待たなくてはならないという欠点をもつ。この欠
点は、本実施例に従来例の具備するシャッターと同様の
赤外光源対向面が高反射率面でコールドステージ対向面
が低反射率面のシャツ・ター板をシャッター板５とシリ
ーズに付加することで補うことができ、これが第二の実
施例である。

第２図は、本発明の第三の実施例の模式的構造図である
。本実施例は裏面入射タイプである。

遮光板１９、チョッパーの回転羽根２０及びシャッター
板２２は第一実施例と同様である。遮光管１８はコール
ドステージ側の内径が透明底蓋２９の可動範囲を覆う大
きさを持ち、赤外光源２４に固定されている。

第三実施例で遮光管１８のコールドステージ側の内径を
透明底蓋２９の開口と同径にして容器２８に固定し、遮
光板１９に遮光管１８の可動範囲を覆う広さを持たせ、
遮光管１８が遮光板１９上を動き回る方式のものも実現
可能である。動き回るためには遮光管１８と遮光板１９
の間に隙間が必要であるが、僅かな隙間であって、そこ
からの赤外光の漏れ込みが許容範囲内であればかまわな
い。また、Ｘ−Ｙステージ３０と赤外光源２４とが相対
的に上下動するようにしておけば、隙間をなくすことが
できる。

なお、第三実施例で背景輻射の効果を調べるには、第一
実施例と同様であり、背景輻射状態と室温より高温の赤
外光照射状態との両方の評価を必要とし、かつ、赤外光
源が黒体炉のように設定温度への到達に長時間を要する
ものの場合、−時期に全ての評価が行なえないという欠
点も同様である。従って、第三実施例に、従来例の具備
するシャッターと同様の赤外光源対向面が高反射率面で
コールドステージ対向面が低反射率面のシャ・ツタ−板
を有するシャッターを付加することで欠点をなくすこと
ができ、これが第四実施例となる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明の赤外線検出素子測定装置に
おいては、完全暗状態、背景輻射なしで任意の開口の赤
外光照射状態を実現でき、背景輻射の影響なしに、ペレ
ット状態あるいはウェハ状態での赤外線検出素子評価を
行なうことができる効果があるとともに、任意の開口の
背景輻射の効果も調べられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第一実施例の模式的構造図である。 第２図は、本発明の第三実施例の模式的構造図である。 第３図は、従来の赤外線検出素子測定装置のうち表面入
射タイプの模式的構造図である。 第４図は、従来の赤外線検出素子測定装置のうち裏面入
射タイプの模式的構造図である。 １．１８・・・遮光管、２，１９・・・遮光板、３，２
０・・・両面とも光反射字面の回転羽根、４，２１・・
・チョッパー駆動装置、５．２２・・・両面とも光反射
字面のシャッター板、６，２３・・・シャッター駆動装
置、７，２４・・・赤外光源、８・・・コールドステー
ジ、９，２８・・・容器、１０．３０・・・ｘ−ｙステ
ージ、１１、３１・・・測定針、１２．３２・・・プロ
ーブカード、１３．３３．・・プローブカード支持部、
１４．３４・・・天板、１５．３５・・・窓、１６、３
６・・・冷媒、１７．３８・・・被測定ペレットあるい
はウェハ、２５・・・コールドステージ透明上板、２６
・・・コールドステージ透明下板、２７・・・冷媒管、
２９・・・透明底蓋、３７・・・低温ガス、３９．４１
・・・赤外光源対向面が高反射率面でコールドステージ
対向面が低反射率面の回転羽根、４０．４２・、・赤外
光源対向面が高反射率面でコールドステージ対向面が低
反射率面のシャッター板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コールドステージを介して被測定赤外線検出素子あるい
   は被測定赤外線検出素子が複数形成ないし配置された基
   板を冷却し、前記赤外線検出素子上面に配置された電極
   に測定針を接触させる機構を有し、前記素子に赤外光を
   照射する赤外光源を備えた赤外線検出素子測定装置にお
   いて、前記赤外光源とコールドステージとの間に位置し
   内壁表面が高反射率面である遮光管と、前記赤外光源の
   少なくとも最大開口の状態における開口部以外をカバー
   し両面とも高反射率面である遮光板とを有し、前記赤外
   光源の赤外光を変調するチョッパーの回転羽根両面及び
   赤外光を遮断するシャッター板両面が高反射率面である
   ことを特徴とする赤外線検出素子測定装置。