特許 7537220 面発光レーザの測定方法、製造方法、測定装置、測定プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-13

(45)【発行日】2024-08-21

(54)【発明の名称】面発光レーザの測定方法、製造方法、測定装置、測定プログラム

(51)【国際特許分類】

   H01S 5/183 20060101AFI20240814BHJP

【ＦＩ】

H01S5/183

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020170767

(22)【出願日】2020-10-08

(65)【公開番号】P2022062624

(43)【公開日】2022-04-20

【審査請求日】2023-09-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110004370

【氏名又は名称】弁理士法人片山特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】久保田 良輔

【審査官】佐藤 美紗子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－２０９７１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０９８２７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２５１３２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１７２６６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－０５９８５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３２２７６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－２０７００８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｓ ５／００ － ５／５０

Ｈ０１Ｌ ３３／００ － ３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

面発光レーザを発光させる工程と、
前記面発光レーザの複数の位置のそれぞれに光学系の光軸を合わせ、前記複数の位置それぞれにおけるスペクトルを測定する工程と、
前記複数の位置における前記スペクトルに基づいて、前記複数の位置における光の波長ごとの発光強度を取得する工程と、を有する面発光レーザの測定方法。

【請求項2】

前記複数の位置は、前記面発光レーザのアパーチャの全体を含む請求項１に記載の面発光レーザの測定方法。

【請求項3】

前記発光強度に基づいて、前記面発光レーザの近視野像を生成する工程を有する請求項１に記載の面発光レーザの測定方法。

【請求項4】

前記面発光レーザを発光させる工程は、前記面発光レーザに電気信号を入力することで発光させる工程である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の面発光レーザの測定方法。

【請求項5】

前記スペクトルを測定する工程は、前記電気信号を変化させて複数の前記電気信号を生成し、前記複数の電気信号の各々ごとに、前記面発光レーザの複数の位置の各々におけるスペクトルを測定する工程である請求項４に記載の面発光レーザの測定方法。

【請求項6】

前記光学系は、前記スペクトルを測定する測定部、前記測定部に接続された光ファイバ、前記光ファイバと前記面発光レーザとの間に順に配置された第１レンズおよび第２レンズを有し、
前記第２レンズの開口数は前記第１レンズに比べて大きい請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の面発光レーザの測定方法。

【請求項7】

面発光レーザを形成する工程と、
前記面発光レーザに、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の測定方法を行う工程と、を有する面発光レーザの製造方法。

【請求項8】

面発光レーザを発光させる発光部と、
前記面発光レーザの複数の位置それぞれにおけるスペクトルを測定する測定部と、
前記複数の位置における前記スペクトルに基づいて、前記複数の位置における光の波長ごとの発光強度を取得する発光強度取得部と、を有する面発光レーザの測定装置。

【請求項9】

前記測定部に接続された光ファイバと、
前記光ファイバと前記面発光レーザとの間に順に配置された第１レンズおよび第２レンズと、を具備し、
前記第２レンズの開口数は前記第１レンズに比べて大きい請求項８に記載の面発光レーザの測定装置。

【請求項10】

コンピュータに、
面発光レーザを発光させる処理と、
前記面発光レーザの複数の位置のそれぞれに光学系の光軸を合わせ、前記複数の位置それぞれにおけるスペクトルを測定する処理と、
前記複数の位置における前記スペクトルに基づいて、前記複数の位置における光の波長ごとの発光強度を取得する処理と、を実行させる面発光レーザの測定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は面発光レーザの測定方法、製造方法、測定装置、測定プログラムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

面発光レーザ（垂直共振型面発光レーザ、ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）の特性の評価として、光のスペクトルを測定することがある（例えば特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０００－１２９６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

面発光レーザの特性を評価するためには、出射光の正確なスペクトルを測定することが重要である。面発光レーザは、端面発光レーザなどに比べて大きな光の出射面（アパーチャ）を有する。光は例えば複数の横モードを有し、アパーチャ内に分布する。このため正確なスペクトルを測定することは困難であった。そこで、面発光レーザの正確な光のスペクトルを測定することが可能な面発光レーザの測定方法、製造方法、測定装置、測定プログラム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】

【0005】

本開示に係る面発光レーザの測定方法は、面発光レーザを発光させる工程と、前記面発光レーザの複数の位置のそれぞれに光学系の光軸を合わせ、前記複数の位置それぞれにおけるスペクトルを測定する工程と、を有する。

【0007】

本開示に係る面発光レーザの製造方法は、面発光レーザを形成する工程と、前記面発光レーザに、上記の測定方法を行う工程と、を有する。
本開示に係る面発光レーザの測定装置は、面発光レーザを発光させる発光部と、前記面発光レーザの複数の位置におけるスペクトルを測定する測定部と、を有する。

【0008】

本開示に係る面発光レーザの測定プログラムは、コンピュータに、面発光レーザを発光させる処理と、前記面発光レーザの複数の位置のそれぞれに光学系の光軸を合わせ、前記複数の位置それぞれにおけるスペクトルを測定する処理と、を実行させるものである。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば面発光レーザの正確な光のスペクトルを測定することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1A】図１Ａは実施形態に係る測定装置を例示する模式図である。

【図1B】図１Ｂは制御部のハードウェア構成を示すブロック図である。

【図2】図２はウェハを例示する平面図である。

【図3A】図３Ａは面発光レーザを例示する平面図である。

【図3B】図３Ｂはアパーチャの拡大図である。

【図4】図４は面発光レーザの製造方法を例示するフローチャートである。

【図5】図５は特性の測定方法を例示するフローチャートである。

【図6A】図６Ａはスペクトルを例示する図である。

【図6B】図６Ｂはスペクトルを例示する図である。

【図6C】図６Ｃはスペクトルを例示する図である。

【図7A】図７ＡはＮＦＰを例示する図である。

【図7B】図７ＢはＮＦＰを例示する図である。

【図7C】図７ＣはＮＦＰを例示する図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施形態の内容を列記して説明する。

【0012】

本開示の一形態は、（１）面発光レーザを発光させる工程と、前記面発光レーザの複数の位置のそれぞれに光学系の光軸を合わせ、前記複数の位置それぞれにおけるスペクトルを測定する工程と、を有する面発光レーザの測定方法である。複数の位置ごとに測定を行うことで、面発光レーザの正確な光のスペクトルを測定することができる。
（２）前記複数の位置は、前記面発光レーザのアパーチャの全体を含んでもよい。アパーチャの出射光の全体から正確なスペクトルを測定することができる。
（３）前記複数の位置における前記スペクトルに基づいて、前記複数の位置における光の波長ごとの発光強度を取得する工程を有してもよい。波長分解された局所的な発光強度を取得することができる。
（４）前記発光強度に基づいて、前記面発光レーザの近視野像を生成する工程を有してもよい。近視野像により光の分布が認識しやすくなる。
（５）前記面発光レーザを発光させる工程は、前記面発光レーザに電気信号を入力することで発光させる工程でもよい。使用時に近い条件で面発光レーザを発光させることで、より正確なスペクトルを測定することができる。
（６）前記スペクトルを測定する工程は、前記電気信号を変化させ、複数の前記電気信号ごとに、前記面発光レーザの複数の位置におけるスペクトルを測定する工程でもよい。より正確なスペクトルを測定することができる。
（７）前記光学系は、前記スペクトルを測定する測定部、前記測定部に接続された光ファイバ、前記光ファイバと前記面発光レーザとの間に順に配置された第１レンズおよび第２レンズを有し、前記第２レンズの開口数は前記第１レンズに比べて大きくてもよい。第１レンズおよび第２レンズにより面発光レーザの位置ごとに光を集光し、面発光レーザの正確な光のスペクトルを測定することができる。
（８）面発光レーザを形成する工程と、前記面発光レーザに、上記の測定方法を行う工程と、を有する面発光レーザの製造方法である。複数の位置ごとに測定を行うことで、面発光レーザの正確な光のスペクトルを測定することができる。
（９）面発光レーザを発光させる発光部と、前記面発光レーザの複数の位置におけるスペクトルを測定する測定部と、を有する面発光レーザの測定装置である。複数の位置ごとに測定を行うことで、面発光レーザの正確な光のスペクトルを測定することができる。
（１０）前記測定部に接続された光ファイバと、前記光ファイバと前記面発光レーザとの間に順に配置された第１レンズおよび第２レンズと、を具備し、前記第２レンズの開口数は前記第１レンズに比べて大きくてもよい。第１レンズおよび第２レンズにより面発光レーザの位置ごとに光を集光し、面発光レーザの正確な光のスペクトルを測定することができる。
（１１）コンピュータに、面発光レーザを発光させる処理と、前記面発光レーザの複数の位置のそれぞれに光学系の光軸を合わせ、前記複数の位置それぞれにおけるスペクトルを測定する処理と、を実行させる面発光レーザの測定プログラムである。複数の位置ごとに測定を行うことで、面発光レーザの正確な光のスペクトルを測定することができる。

【0013】

［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態に係る面発光レーザの測定方法、製造方法、測定装置、測定プログラムの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【0014】

（測定装置）
図１Ａは実施形態に係る測定装置１００を例示する模式図である。図１Ａに示すように、測定装置１００は制御部１０、電流電圧源２０、ステージ２２、レンズ２４および２６、光ファイバ２７、および分光器２８（測定部）を備える。

【0015】

ステージ２２の主面はＸＹ平面内に位置する。ステージ２２の主面の法線方向はＺ軸方向である。Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向は互いに直交する。ステージ２２の主面にウェハ４０が配置されている。ステージ２２は可動式であり、ウェハ４０のＸＹ平面内の位置およびＺ軸方向の高さを変えることができる。ステージ２２はウェハ４０の温度を調節する機能を有してもよい。電流電圧源２０は不図示のプローブを通じてウェハ４０内の面発光レーザに電気信号（電流）を入力する。

【0016】

レンズ２４および２６、光ファイバ２７、分光器２８は、スペクトル測定のための光学系を形成する。レンズ２４および２６の光軸はＺ軸方向に延伸する。ウェハ４０からＺ軸方向に沿って、レンズ２４および２６、光ファイバ２７が順に配置されている。レンズ２４および２６は集光レンズである。レンズ２４は、レンズ２６に比べて高い開口数（ＮＡ：Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｐｅｒｔｕｒｅ）および高い空間分解能を有する。レンズ２６はレンズ２４に比べて低いＮＡおよび低い空間分解能を有する。レンズ２４のＮＡは例えば０．７～０．８である。レンズ２６のＮＡは例えば０．２である。

【0017】

光ファイバ２７は例えばコア径が２～８μｍのシングルモードファイバである。光ファイバ２７の一端はレンズ２６に対向し、他端は分光器２８に接続されている。分光器２８は、光ファイバ２７を通じて入力される光のスペクトルを測定する。分光器２８に代えてスペクトルアナライザを用いることもできる。分光器２８は１つのスペクトルの測定に１００ｍｓｅｃかかる。スペクトルアナライザは１つのスペクトルの測定に１秒かかる。

【0018】

図１Ｂは制御部１０のハードウェア構成を示すブロック図である。図１Ｂに示すように、制御部１０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ、中央演算処理装置）３０、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）３２、記憶装置３４、インターフェース３６を備える。ＣＰＵ３０、ＲＡＭ３２、記憶装置３４およびインターフェース３６は互いにバスなどで接続されている。ＲＡＭ３２はプログラムおよびデータなどを一時的に記憶する揮発性メモリである。記憶装置３４は例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリなどのソリッド・ステート・ドライブ（ＳＳＤ：Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ：Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）などである。記憶装置３４は、後述の測定プログラムなどを記憶する。

【0019】

ＣＰＵ３０がＲＡＭ３２に記憶されるプログラムを実行することにより、制御部１０に図１Ａの電気信号制御部１２、位置制御部１４、発光強度取得部１６、ＮＦＰ生成部１８などが実現される。制御部１０の各部は、回路などのハードウェアでもよい。電気信号制御部１２は電流電圧源２０を制御し、ウェハ４０に入力する電流のオン・オフ、電流の変化などを行う。位置制御部１４はステージ２２を制御し、ウェハ４０の位置を調整する。発光強度取得部１６は分光器２８が測定する光のスペクトルを取得し、スペクトルに基づいて面発光レーザ４１の発光強度を取得する。ＮＦＰ生成部１８は発光強度に基づいてＮＦＰ（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｐａｔｔｅｒｎ、近視野像）を生成する。

【0020】

図２はウェハ４０を例示する平面図である。ウェハ４０は例えば数万個の面発光レーザ４１を有する。図４で後述する特性の測定は、ウェハ４０内の１つの面発光レーザ４１ごとに行われる。

【0021】

図３Ａは面発光レーザ４１を例示する平面図である。図３Ａに示すように面発光レーザ４１はメサ４９、電極４４および４５、パッド４６および４８を備える。面発光レーザ４１は例えば化合物半導体で形成され、下側クラッド層、コア層および上側クラッド層が積層されたものである。下側クラッド層は例えばｎ型アルミニウムガリウム砒素（ｎ－ＡｌＧａＡｓ）で形成されている。上側クラッド層は例えばｐ－ＡｌＧａＡｓなどで形成されている。コア層はインジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）などで形成され、多重量子井戸構造（ＭＱＷ：Ｍｕｌｔｉ Ｑｕａｎｔｕｍ Ｗｅｌｌ）を有する。

【0022】

メサ４９には、光の出射部となるアパーチャ５０が形成される。ＸＹ平面内において、メサ４９の周囲には溝４２が設けられている。電極４４は溝４２の内側に設けられ、パッド４６および下側クラッド層に電気的に接続されている。電極４５はメサ４９の上に設けられ、パッド４８および上側クラッド層に電気的に接続されている。電極４４は例えばチタン、白金および金の積層体（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ）などで形成されている。電極４５は例えば金ゲルマニウム合金（Ａｕ－Ｇｅ合金）などで形成されている。パッド４６および４８は例えば金（Ａｕ）などの金属で形成されている。

【0023】

図３Ｂはアパーチャ５０の拡大図である。アパーチャ５０は例えば直径２０μｍの円形である。位置５２はスペクトルの測定の対象となる領域である。１つの位置５２は例えば正方形であり、一辺の長さは５００ｎｍである。Ｘ軸方向の一列に例えば４０個の位置５２が配置される。複数の位置５２はアパーチャ５０を含む。すなわち、複数の位置５２がアパーチャ５０の全体を埋め尽くす。複数の位置５２のうち、アパーチャ５０の外に位置するものがあってもよい。

【0024】

図１Ａの電流電圧源２０を面発光レーザ４１のパッド４６および４８に接続し、電気信号を入力する。面発光レーザ４１のコア層にキャリアが注入されることで、アパーチャ５０からＺ軸方向に例えば波長８００ｎｍ～１０００ｎｍの光が出射される。光は例えば複数の横モードを含み、アパーチャ５０内に分布する。場所などによって光の波長および発光強度に違いが生じる。本実施形態では、アパーチャ５０内の局所的なスペクトルを測定する。

【0025】

図１Ａに示す分光器２８は位置５２ごとの光のスペクトルを測定する。制御部１０の発光強度取得部１６は、スペクトルに基づいて位置５２ごとの発光強度を取得する。発光強度取得部１６は、出射光の全波長帯域（例えば８００ｎｍ～１０００ｎｍ）にわたる発光強度、および特定の波長における発光強度を取得する。ＮＦＰ生成部１８は、発光強度に基づいてＮＦＰを生成する。スペクトルの測定およびＮＦＰの生成については後述する。

【0026】

（製造方法、測定方法）
図４は面発光レーザの製造方法を例示するフローチャートである。図４に示すように、ウェハ４０に複数の面発光レーザ４１を形成する（ステップＳ１）。具体的には、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ：Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を行い、ウェハ４０に下側クラッド層、コア層および上側クラッド層などをエピタキシャル成長する。エッチングなどによってメサ４９などを形成する。例えばエッチングなどで、導電性の半導体層に溝を形成し、ウェハ４０内の複数の面発光レーザ４１を互いに電気的に分離する。レジストパターニングおよび蒸着などで、電極４４および４５、パッド４６および４８を形成する。面発光レーザ４１を形成した後、面発光レーザ４１の特性の評価を行う（ステップＳ２、図４）。評価の後、ウェハ４０にダイシングを行う（ステップＳ３）。

【0027】

図５は特性の測定方法を例示するフローチャートである。特性の測定は、図４のステップＳ２の工程であり、ウェハ４０に含まれる１つの面発光レーザ４１に対して行われる。図５に示すように、制御部１０の電気信号制御部１２は、電流電圧源２０を用いて面発光レーザ４１に電気信号を入力し、面発光レーザ４１を発光させる（ステップＳ１０）。位置制御部１４はステージ２２によってウェハ４０を移動させ、面発光レーザ４１とレンズ２４および２６との位置合わせを行う（ステップＳ１１）。具体的には、面発光レーザ４１の複数の位置５２のうち１つを、レンズ２４および２６の下に配置し、光軸との位置合わせをする。Ｚ軸方向においても、１つの位置５２とレンズ２４および２６との位置合わせを行う。レンズ２４の焦点を位置５２に合わせ、レンズ２６の焦点を光ファイバ２７に合わせる。

【0028】

１つの位置５２からの光をレンズ２４および２６で集光し、光ファイバ２７を通じて分光器２８に入力する。他の位置５２からの光は光ファイバ２７および分光器２８に入力されない。分光器２８は、位置５２から出射される光のスペクトルを測定し、制御部１０はスペクトルを取得する（ステップＳ１２）。

【0029】

制御部１０は複数の位置５２の全てにおいてスペクトルを取得したか否かを判定する（ステップＳ１４）。Ｎｏの場合、位置制御部１４はステージ２２を用いてウェハ４０を移動させ、複数の位置５２のうち、スペクトルを測定した位置５２とは別の領域と、レンズ２４および２６との位置合わせを行う（ステップＳ１６）。当該位置５２からの光を分光器２８に入力する。分光器２８はスペクトルを測定し、制御部１０はスペクトルを取得する（ステップＳ１２）。

【0030】

複数の位置５２の全てでスペクトルを取得した場合（ステップＳ１４でＹｅｓ）、電気信号制御部１２は、電気信号の全ステップにおいてスペクトルを取得したか否か判定する（ステップＳ１８）。Ｎｏの場合、電気信号制御部１２は電気信号を変更する（ステップＳ２０）。ステップＳ１１以降の処理が繰り返され、変更後の電気信号を印加した状態で、位置５２ごとのスペクトルを測定する。

【0031】

電気信号制御部１２は、例えば電流を１ｍＡから１０ｍＡまで、１ｍＡずつステップ状に電流を変化させる。電気信号の全ステップにおいてスペクトルを取得した後（ステップＳ１８でＹｅｓ）、発光強度取得部１６は、スペクトルに基づいて波長ごとの発光強度を取得し（ステップＳ２１）、波長帯域の全体における発光強度を取得する（ステップＳ２２）。ＮＦＰ生成部１８は発光強度に基づいてＮＦＰを生成する（ステップＳ２４）。以上で測定は終了する。

【0032】

ウェハ４０内の１つの面発光レーザ４１に図５の測定を行った後、他の面発光レーザ４１にも同様の測定を行う。例えばウェハ４０内の全ての面発光レーザ４１の特性を測定してもよいし、一部の面発光レーザ４１の特性を測定してもよい。測定後、図４に示すようにウェハ４０のダイシングを行う（ステップＳ３）。１つの面発光レーザ４１をチップとして形成してもよいし、複数の面発光レーザ４１を含むアレイチップを形成してもよい。

【0033】

図６Ａから図６Ｃはスペクトルを例示する図であり、いずれも面発光レーザ４１に電流Ｉ１の電流を入力した場合に測定されるスペクトルである。電流Ｉ１は例えば１ｍＡ、２ｍＡ・・・１０ｍＡのいずれかである。図６Ａは位置Ａで測定されるスペクトルである。図６Ｂは位置Ｂで測定されるスペクトルである。図６Ｃは位置Ｃで測定されるスペクトルである。位置Ａ～Ｃはそれぞれ複数の位置５２のうちの１つである。図６Ａ～図６Ｃの横軸は光の波長を表し、縦軸は光の強度を表す。波長λ１は８５２ｎｍより大きく、８５２．５ｎｍより小さい。波長λ２は８５２ｎｍより小さい。波長λ３は８５１．５ｎｍより大きく、波長λ２より小さい。

【0034】

図６Ａに示すスペクトルは、波長λ１に最大のピークを有し、波長λ２およびλ３に小さなピークを有する。図６Ｂに示すスペクトルは、波長λ２に最大のピークを有し、波長λ１に小さなピークを有し、波長λ３にピークを有さない。図６Ｃに示すスペクトルは、波長λ３に最大のピークを有し、波長λ１に小さなピークを有し、波長λ２にピークを有さない。測定装置１００は、複数の位置５２ごとに、図６Ａ～図６Ｃのようなスペクトルを測定する。

【0035】

図６Ａに斜線で示すように、発光強度取得部１６は、スペクトルのうち波長λ１近傍の部分を積分することで、波長λ１における領域ごとの発光強度を得る（図５のステップＳ２１）。λ１近傍とは、例えばλ１を中心とした±０．１ｎｍの範囲である。発光強度取得部１６は、波長λ２およびλ３においてもスペクトルのうち波長λ２およびλ３近傍の部分を積分し、発光強度を取得する。ＮＦＰ生成部１８は、発光強度を例えば明暗、色などで表現したＮＦＰを生成する（ステップＳ２４）。

【0036】

図７Ａから図７ＣはＮＦＰを例示する図である。図中の位置Ａ～Ｃはそれぞれ図６Ａ～図６Ｃのスペクトルを測定した位置である。図中の斜線の部分に光が分布する。図７Ａは領域ごとのスペクトルのうち波長λ１における強度から得られるＮＦＰである。図７Ａに示すように、波長λ１の光は面発光レーザ４１の中央に円形に分布する。図７Ｂは領域ごとのスペクトルのうち波長λ２における強度から得られるＮＦＰである。図７Ｂに示すように、波長λ２の光は図中の上下方向に分かれて分布し、位置Ｂに重なり、位置ＡおよびＣには重ならない。図７Ｃは領域ごとのスペクトルのうち波長λ３における強度から得られるＮＦＰである。図７Ｃに示すように、波長λ３の光は図中の左右方向に分かれて分布し、位置Ｃに重なり、位置ＡおよびＢには重ならない。

【0037】

発光強度取得部１６は、波長λ１～λ３以外の波長においてもスペクトルを積分し、波長ごとの発光強度を取得してもよい。ＮＦＰ生成部１８は、波長λ１～λ３以外の波長に対するＮＦＰを生成することもできる。発光強度取得部１６は、スペクトルを波長帯域の全体（例えば８００ｎｍから１０００ｎｍまでの帯域）で積分することで、波長帯域全体における発光強度を取得することもできる（ステップＳ２２）。ＮＦＰ生成部１８は、波長帯域全体における発光強度からＮＦＰを生成することもできる。測定装置１００は、電気信号を変化させ（図５のステップＳ２０）、図６Ａ～図７Ｃと同様にスペクトルおよびＮＦＰを取得する。

【0038】

本実施形態によれば、ウェハ４０を移動させ、面発光レーザ４１の複数の位置５２のそれぞれと光学系の光軸とを位置合わせする。複数の位置５２を走査し、位置５２ごとの局所的なスペクトルを測定する（図５のステップＳ１２、図６Ａ～図６Ｃ）。複数の横モードを含む出射光から正確なスペクトルを測定することができ、面発光レーザ４１を精度高く評価することが可能である。

【0039】

図３Ｂに示すように、複数の位置５２はアパーチャ５０の全体を含むことが好ましい。複数の位置５２においてスペクトルを測定することで、アパーチャ５０の出射光の全体から正確なスペクトルを取得することができる。位置５２の大きさおよび数は、例えばアパーチャ５０の大きさ、レンズの分解能および測定時間などに応じて定める。

【0040】

面発光レーザ４１と光ファイバ２７との間にレンズ２４および２６を配置する。レンズ２４は、レンズ２６に比べて高いＮＡおよび高い空間分解能を有するため、複数の位置５２のうち１つの位置５２からの出射光を集光することができる。レンズ２６は、測定対象の位置５２からの光を光ファイバ２７のコア径以下に絞り、かつ測定対象ではない位置５２からの光を光ファイバ２７の外側に集光させる。レンズ２４および２６により、位置５２ごとの出射光を光ファイバ２７に入射し、正確なスペクトルを測定することができる。１つの位置５２の出射光を入射し、余計な光を入射させないため、光ファイバ２７はシングルモードファイバであることが好ましい。レンズ２４および２６の焦点距離、面発光レーザ４１、レンズ２４および２６、光ファイバ２７それぞれの間のＺ軸方向の距離などは、１つの位置５２の出射光を光ファイバ２７に入射できるように、適切に定める。２つ以上のレンズを用いてもよいし、スリットなどを用いてもよい。

【0041】

複数の位置５２を走査せずにスペクトルを測定すると、正確なスペクトルを得ることは困難である。例えば高いＮＡのレンズと面発光レーザ４１との位置関係を固定すると、１つの位置５２の出射光のスペクトルを測定することができる。しかし他の位置のスペクトルを測定することは困難である。低いＮＡのレンズのみを用いると、レンズの空間分解能が低いため、局所的なスペクトルを測定することが難しい。集光できる範囲が面発光レーザ４１の出射光の広がる範囲より小さいため、正確なスペクトルの測定が困難である。

【0042】

本実施形態ではステージ２２を用いてウェハ４０を移動させることで、面発光レーザ４１とレンズ２４および２６との相対位置が変化する。複数の位置５２を走査して局所的なスペクトルを測定することができる。レンズ２４および２６、光ファイバ２７などの光学系を移動させてもよいが、光学系内で位置のずれが発生する恐れがあるため、ウェハ４０を移動させることが好ましい。

【0043】

発光強度取得部１６は、各位置５２における発光強度を取得する。例えば、発光強度取得部１６は、スペクトルを特定の波長近傍で積分することで、波長ごとの局所的な発光強度を取得する（ステップＳ２１）ＮＦＰ生成部１８は、発光強度に基づいてＮＦＰを生成する（ステップＳ２４）。図７Ａから図７Ｃに示すような波長分解したＮＦＰにより、波長ごとの発光強度が認識しやすくなり、面発光レーザ４１を評価することができる。

【0044】

発光強度取得部１６は、スペクトルを波長帯域全体で積分することで、波長帯域全体の発光強度を取得する（ステップＳ２２）。ＮＦＰ生成部１８は、波長帯域全体の発光強度をＮＦＰとして表してもよい。制御部１０は、例えば位置５２ごとのスペクトルを重ね合わせ、アパーチャ５０全体のスペクトルを生成することもできる。スペクトルおよびＮＦＰにより面発光レーザ４１を精度よく評価することができる。

【0045】

電流電圧源２０から面発光レーザ４１に電気信号を入力することで、面発光レーザ４１を発光させる（ステップＳ１０）。光励起による発光と比べて、面発光レーザ４１の実際の使用に近い条件で発光させ、測定を行う。このため、より正確なスペクトルを測定することができる。

【0046】

面発光レーザ４１に入力する電流の変化により、光の発振モードなどが変わることがある。例えば、電流をＩ１から変化させることで、スペクトルおよびＮＦＰが図６Ａ～図７Ｃの例から変わることがある。電気信号制御部１２は電流を例えば１ｍＡきざみでステップ状に変化させ、分光器２８は電流ごとにスペクトルを測定する。発光強度取得部１６は電流ごとに発光強度を取得し、ＮＦＰ生成部１８はＮＦＰを生成する。電気信号による光のモードの変化を測定することができる。

【0047】

レンズ２４とレンズ２６との間に偏光素子を設けてもよい。特定の偏波状態の光のみが偏光素子を透過し、分光器２８に入射することで、スペクトルおよび発光強度の偏光依存性を取得することができる。レンズ２４とレンズ２６との間にビームスプリッタを設けてもよい。ビームスプリッタで分岐する光の一方を分光器２８に入射し、他方を測定器に入射し、スペクトルとともに別の光学特性を測定することができる。

【0048】

別の実施形態として、面発光レーザ４１の特性の評価（図４のステップＳ２）を、ウェハ４０のダイシング（ステップＳ３）の後に行ってもよい。この場合、ダイシングにより形成された面発光レーザ４１のパッド４６および４８にワイヤをボンディングする工程を、評価の前に実施する。ステージ２２の主面に面発光レーザ４１のチップが配置される。電流電圧源２０はワイヤを通じて面発光レーザ４１に電気信号（電流）を入力する。図５のフローチャートに示す測定が当該チップに対して実行される。ダイシングによって、複数の面発光レーザ４１が連結されたアレイチップを形成し、アレイチップの特性を測定してもよい。

【0049】

以上、本開示の実施形態について詳述したが、本開示は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0050】

１０ 制御部
１２ 電気信号制御部
１４ 位置制御部
１６ 発光強度取得部
１８ ＮＦＰ生成部
２０ 電流電圧源
２２ ステージ
２４、２６ レンズ
２７ 光ファイバ
２８ 分光器
３０ ＣＰＵ
３２ ＲＡＭ
３４ 記憶装置
３６ インターフェース
４０ ウェハ
４１ 面発光レーザ
４２ 溝
４４、４５ 電極
４６、４８ パッド
４９ メサ
５０ アパーチャ
５２ 位置
１００ 測定装置

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7A】

【図7B】

【図7C】