(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子がアレイ状に配置された発光素子アレイにおいて、不良の発光素子の有無を判定するための発光素子アレイの評価装置であって、
前記複数の発光素子の発光を受光するディテクターと、
前記ディテクターで受光された発光の発光強度を測定する光パワーメータと、
前記複数の発光素子の発光パターンを撮像する固体撮像装置と、
前記固体撮像装置で撮像された発光パターンを多値化処理する画像処理装置と、
を備え、
前記複数の発光素子を同時に発光させて、前記光パワーメータで前記複数の発光素子の発光強度を測定して前記発光素子の平均発光強度を求めるとともに、前記画像処理装置で個々の前記発光素子の発光パターンを多値化処理し、該各発光パターンの多値化画像の画素数と階調との積であるカウント数を求め、
基準となる発光素子アレイを用いて予め求められた発光素子の発光強度とカウント数との関係式から、前記平均発光強度に基づいてカウント数の許容範囲を求め、該カウント数の許容範囲と前記個々の発光素子のカウント数とを比較して、不良の発光素子の有無を判定することを特徴とする、発光素子アレイの評価装置。
【請求項２】
前記関係式は、前記基準となる発光素子アレイに設けられた個々の発光素子を順次発光させて、前記光パワーメータで個々の前記発光素子の発光強度を順次測定するとともに、前記画像処理装置で個々の前記発光素子の発光パターンを多値化処理し、該各発光パターンの多値化画像の画素数と階調との積であるカウント数を求め、単位発光強度あたりの平均カウント数を求めることによって得られたことを特徴とする、請求項１に記載の発光素子アレイの評価装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発光素子アレイの評価装置に関し、特にＬＥＤやＬＤ等の発光素子の検査選別などに用いられる発光素子アレイの評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の発光素子アレイの評価装置の概略を図５に示す。この従来の発光素子アレイの評価装置は主に電源部１１、スイッチング回路１２、受光素子などから成るディテクター１４から成り、電源１１は、スイッチング回路１２を介して電流もしくは電圧を試料１３に供給して発光させたい発光素子を選択し、これにより並列につながったアレイ状の発光素子（ＬＥＤアレイ）から成る試料１３の中から一つの発光素子を発光させる。
【０００３】
試料１３の上には、ディテクター１４が固定されており、各発光素子の発光をディテクター１４で受光してその発光強度をパワーメーター１５で測定する。
【０００４】
このような発光素子アレイの評価装置では、スイッチング回路１２を連続的に切り替えて、多数の発光素子を個別に選択して電流を流すことによって、発光素子を個別に発光させて各発光素子の発光強度を測定し、次いで全ての発光素子の発光強度の平均値を算出し、その平均値から所定値以上離れている発光素子がある試料１３を不良品と判定し、そのような発光素子がない試料１３、すなわち全ての発光素子の発光強度が平均値の所定値以内にあるものを良品と判定する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来の発光素子アレイの評価装置では、電圧やリーク電流などの電気的特性では多数の半導体素子はお互いが干渉することがないので、電源１１を並列に接続して全ての半導体素子のデータを一度に測定することができるが、光学素子ではどの発光素子から出た光出力かが判別できないため、スイッチング回路１２を連続的に切り替えて多数の発光素子を個別に選択して電流を流すことによって、各発光素子の発光強度を個別に測定することから、一つの試料１３を測定するためには、その試料１３に形成されている発光素子の個数回分測定する必要があり、試料１３の発光素子が高密度化すればするほど測定速度が遅くなり、スループットが悪くなるという問題があった。
【０００６】
【発明の目的】
本発明はこのような従来装置の問題点に鑑みてなされたものであり、試料の発光素子が高密度化すればするほど測定速度が遅くなるという従来の問題点を解消した発光素子アレイの評価装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するためになされたものであり、複数の発光素子がアレイ状に配置された発光素子アレイにおいて、不良の発光素子の有無を判定するための発光素子アレイの評価装置であって、前記複数の発光素子の発光を受光するディテクターと、前記ディテクターで受光された発光の発光強度を測定する光パワーメータと、前記複数の発光素子の発光パターンを撮像する固体撮像装置と、前記固体撮像装置で撮像された発光パターンを多値化処理する画像処理装置と、を備え、前記複数の発光素子を同時に発光させて、前記光パワーメータで前記複数の発光素子の発光強度を測定して前記発光素子の平均発光強度を求めるとともに、前記画像処理装置で個々の前記発光素子の発光パターンを多値化処理し、該各発光パターンの多値化画像の画素数と階調との積であるカウント数を求め、基準となる発光素子アレイを用いて予め求められた発光素子の発光強度とカウント数との関係式から、前記平均発光強度に基づいてカウント数の許容範囲を求め、該カウント数の許容範囲と前記個々の発光素子のカウント数とを比較して、不良の発光素子の有無を判定することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。図１は本発明に係る発光素子アレイの評価装置の一実施形態を示す概略図であり、１は電源、２はスイッチング回路、３はＬＥＤアレイから成る試料、４は受光素子から成るディテクター、４ａはＣＣＤから成る固体撮像装置、４ｂは画像処理装置、５は光パワーメータである。ディテクター４と光パワーメータ５で発光素子の発光強度を測定する。固体撮像装置４ａと画像処理装置４ｂで発光素子の発光パターンを測定する。
【０００９】
一つの試料３には数十ないし数百個のＬＥＤやＬＤなどの発光素子が形成されており、２のスイッチング回路とはマニピュレーターやプローブカードなどで接続されている。
【００１０】
スイッチング回路２は電源１から試料３内の複数の発光素子に同一の電流もしくは電圧が供給できるような構成になっている。
【００１１】
ディテクター４は試料３の上部に固定され、光パワーメーター５と接続されている。このディテクター４と光パワーメータ５は複数の発光素子の合計の発光強度を測定し、発光素子の数で割って、一つの試料３内の全ての発光素子の平均発光強度を算出したり、複数の発光素子の全体の発光強度を測定する。
【００１２】
固体撮像装置４ａも試料３の上部に固定されて画像処理装置４ｂと接続されている。この固体撮像装置４ａと画像処理装置４ｂは試料３内の各発光素子の発光パターンを撮像する。
【００１３】
図２は複数の発光素子ｐ１〜ｐｎを配列した図であり、図３は図２の発光素子ｐ１〜ｐｎを固体撮像装置４ａで撮像し、画像処理装置４ｂで多値化処理を施した例である。
【００１４】
本発明では、一つ目の試料３では個々の発光素子の発光強度を順次測定するが、二つ目以降の試料３では全体の発光素子の発光強度を測定するのみで、個々の発光素子の発光強度は測定しない。
【００１５】
まず、一つ目の試料３では、図２に示すような発光素子ｐ１〜ｐｎを順次点灯させてディテクター４で光を取り込み、光パワーメーター５で各発光素子ｐ１〜ｐｎの発光強度を計測する。このとき計測した発光強度ｐを例えばｐ１＝６０μＷ、ｐ２＝６２μＷ、ｐ３＝５９μＷ、・・・・・ ｐｎ＝６１μＷとする。
【００１６】
と同時に、固体撮像装置４ａで各発光素子ｐ１〜ｐｎの光を取り込み、画像処理装置４ｂで発光パターンを撮像し、各発光素子ｐ１〜ｐｎの多値化処理を行い、カウント数を求める。すなわち、発光素子ｐ１は例えば図３に示すｃ１の多値化処理が施され、発光素子ｐ２は例えば図３に示すｃ２の多値化処理が施され、発光素子ｐ３は例えば図３に示すｃ３の多値化処理が施され、発光素子ｐｎは例えば図３に示すｃｎの多値化処理が施される。このとき多値化画像の各発光素子ごとの画素の階調を１６階調とした場合、
カウント数ｃ＝画素数×階調
として各発光素子ｐ１〜ｐｎのカウント数ｃを求める。例えば発光素子ｐ１のカウント数ｃ１＝１２０、発光素子ｐ２のカウント数ｃ２＝１２４、発光素子ｐ３のカウント数ｃ３＝１１８、発光素子ｐｎのカウント数ｃｎ＝１２２となる。
【００１７】
光パワーメーター５による各発光素子ｐ１〜ｐｎの発光強度ｐの測定結果と画像処理装置４ｂによる各発光素子ｐ１〜ｐｎのカウント数ｃの測定結果から、発光強度ｐとカウント数ｃの関係は図４に示す通りとなる。このときの係数Ｋは、
Ｋ＝（ｃ１／ｐ１＋ｃ２／ｐ２＋・・・・・ ＋ｃｎ／ｐｎ）／ｎ
として求めることができる。この結果、１カウント当たりの基準とすべき発光強度が分かる。
【００１８】
この関係を求めた後は、スイッチング回路２の切り換えは行わず、ｎ個の発光素子ｐ１〜ｐｎを全て同時に発光させ、ディテクター４で全発光強度Σｐを測定し、発光素子数で割って平均発光強度ｐ（ａｖｇ）を求める。
【００１９】
このとき、図４に示すように、例えば個々の発光素子ｐ１〜ｐｎの発光バラツキを±１５％の規格としたい場合は、上述のカウント数ｃはＣｍａｘからＣｍｉｎの間のｄで示した許容範囲で個々の発光素子ｐ１〜ｐｎのカウント数が得られるかどうかで合否の判定を行うことができる。
【００２０】
このときには係数Ｋを用いて基本的に設定カウント数を決めるが、測定するチップの平均発光強度ｐ（ａｖｇ）の値によって合否のカウント数の範囲は変化するようにする。例えば平均発光強度ｐ（ａｖｇ）が６０μＷでＫ＝２のとき、ｃ（ｍｉｎ）＝１０２、ｃ（ａｖｇ）＝１２０、ｃ（ｍａｘ）＝１３８となり、１０２〜１３８のカウント数の範囲外の発光素子が存在しないときは合格、範囲外の発光素子が一つでも存在するときは不合格と判定する。
【００２１】
二つ目以降の試料３では、スイッチング回路２の切り換えは行わず、ｎ個の発光素子ｐ１〜ｐｎを全て同時に発光させ、ディテクター４で全発光強度Σｐを測定し、発光素子数で割って平均発光強度ｐ（ａｖｇ）を求める。すなわち、２個目以降の試料３は個々の発光素子ｐ１〜ｐｎを順次発光させる必要はない。
【００２２】
また、二つ目以降の試料３では、次いで固体撮像装置４ａと画像処理装置４ｂで一括して撮像した結果を図３に示す個々の発光素子ｐ１〜ｐｎ内を各エリアに分割して個々の発光素子ｐ１〜ｐｎ内のカウント数ｃを求める。このとき、図４に示すように、例えば個々の発光素子ｐ１〜ｐｎの発光バラツキを±１５％の規格としたい場合は、そのカウント数ｃはＣｍａｘからＣｍｉｎの間のｄで示した許容範囲で個々の発光素子ｐ１〜ｐｎのカウント数が得られるかどうかで合否の判定を行うことができる。
【００２３】
このときには係数Ｋを用いて基本的に設定カウント数を決めるが、測定するチップの平均発光強度ｐ（ａｖｇ）の値によって合否のカウント数の範囲は変化するようにする。例えば平均発光強度ｐ（ａｖｇ）が６０μＷでＫ＝２のとき、ｃ（ｍｉｎ）＝１０２、ｃ（ａｖｇ）＝１２０、ｃ（ｍａｘ）＝１３８となり、１０２〜１３８のカウント数の範囲外の発光素子が存在しないときは合格、範囲外の発光素子が一つでも存在するときは不合格と判定する。
【００２４】
三つ目以降の試料３でも、このような測定を繰り返して合否を判定する。この場合、試料３に撮像する発光素子ｐ１〜ｐｎが１２８個であれば、測定時間は従来の１／１２８とすることができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る発光素子アレイの評価装置では、複数の発光素子を同時に発光させて固体撮像装置で撮像して個々の発光素子の発光パターンを多値化処理した数値と複数の発光素子の平均発光強度で補正された基準数値とを比較して不良の発光素子の有無を判定することから、各発光素子の発光強度と発光強度のばらつき等を従来よりも短時間に正確に評価して判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体評価装置の一実施形態を示す図である。
【図２】発光素子の配列状態を示す図である。
【図３】図２の発光素子をＣＣＤカメラで撮像し、多値化画像装置で多値化画像処理を行った例を示す図である。
【図４】発光強度ｐとカウント数ｃの関係を示す図である。
【図５】従来の半導体評価装置を示す図である。
【符号の説明】
１・・・電源、２・・・スイッチング回路、３・・・発光素子から成る試料、４・・・ディテクター
【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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