JP2006162427A - Ｌｅｄチップの検査方法及びｌｅｄチップの検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 凹凸状態の表面上に電極が形成されたＬＥＤチップにおいて、外観検査の自動化を図ることが可能なＬＥＤチップの検査方法及び検査装置を提供する。
【解決手段】 凹凸状態の表面上に電極が形成されたＬＥＤチップ１を所定位置に保持する工程と、前記ＬＥＤチップ１に、その裏面側より第１の光４ｂを照射し、前記ＬＥＤチップ１の表面側への透過光より第１の画像データを取得する工程と、前記第１の画像データを演算処理し、良否判定をする工程と、前記ＬＥＤチップ１に、その表面直上より第２の光５ｂを照射し、前記ＬＥＤチップ１表面からの正反射光より第２の画像データを取得する工程と、前記第２の画像データを演算処理し、良否判定をする工程と、前記ＬＥＤチップ１に、その斜め上部からの光を含む第３の光７ｂを照射し、前記ＬＥＤチップ１表面からの乱反射光より第３の画像データを取得する工程と、前記第３の画像データを演算処理し、良否判定をする工程を備える。
【選択図】 図1

Description

本発明は、特に凹凸状態の表面上に電極が形成されたＬＥＤチップの検査方法及び検査装置に関する。

近年、ＬＥＤ等の光半導体素子の外観検査において、検査の自動化が種々検討されており、形成された素子に光を照射し、その反射光を画像処理する等の手法が用いられている（例えば特許文献１参照）。

図１７に示すように、電極が形成・分離され、ステージ１０２上に載置されたチップ１０１に対して、上方の光源１０５ａより同軸光１０５ｂを照射すると、チップ表面からの反射光１０５ｂ’は、チップ表面と電極面の反射率が異なるため、上方のＣＣＤカメラ１０８により異なる輝度として画像認識される。従って、チップ形状、位置を認識するとともに、電極形状、位置についても画像認識され、例えば、基準画像との差分を取るなどの演算処理を行うことにより、チップ、電極夫々の形状不良の抽出の自動化を図ることができる。

近年、ＬＥＤ等の光半導体素子において、光取り出し面に凹凸を形成して発光効率の向上を図ったものが開発されている。図１８に示すような凹凸の形成された光取り出し面２２２側に電極２２３が形成されたＬＥＤチップ２０１において、上述のように同軸光を照射して外観検査を行うと、電極表面は鏡面であるため正反射し、形状検出することが可能であるが、光取り出し面は光が乱反射するため、反射光を検出することができず、位置・形状の検出ができない、という問題があった。このとき、光量を上げると乱反射部分の位置・形状検出が可能となるが、今度は電極表面の反射光によりＣＣＤカメラ側の感度が飽和し、ハレーションを起こすため、画像認識が困難となる。
特開２００２−３１６０４号公報

本発明は、凹凸状態の表面上に電極が形成されたＬＥＤチップにおいて、外観検査の自動化を図ることが可能なＬＥＤチップの検査方法及び検査装置を提供することを目的とするものである。

本発明の一態様によれば、凹凸状態の表面上に電極が形成されたＬＥＤチップを所定位置に保持する工程と、前記ＬＥＤチップに、その裏面側より第１の光を照射し、前記ＬＥＤチップの表面側への透過光より第１の画像データを取得する工程と、前記第１の画像データを演算処理し、良否判定をする工程と、前記ＬＥＤチップに、その表面直上より第２の光を照射し、前記ＬＥＤチップ表面からの正反射光より第２の画像データを取得する工程と、前記第２の画像データを演算処理し、良否判定をする工程と、前記ＬＥＤチップに、その斜め上部からの光を含む第３の光を照射し、前記ＬＥＤチップ表面からの乱反射光より第３の画像データを取得する工程と、前記第３の画像データを演算処理し、良否判定をする工程を備えることを特徴とするＬＥＤチップの検査方法が提供される。

また、本発明の一態様によれば、凹凸状態の表面上に電極が形成されたＬＥＤチップを所定位置に保持する保持手段と、前記ＬＥＤチップにその裏面側より第１の光を照射する第１の光源と、前記ＬＥＤチップにその表面直上より第２の光を照射する第２の光源と、前記ＬＥＤチップにその斜め上部からの光を含む第３の光を照射する第３の光源と、前記ＬＥＤチップの表面側上部で、第１の光の透過光による第１の画像データ、第２の光の正反射光による第２の画像データ、及び第３の光の乱反射光による第３の画像データを取得する手段と、夫々前記第１乃至第３の画像データを演算処理し、良否判定する手段を備えることを特徴とするＬＥＤチップの検査装置が提供される。

本発明の一実施態様によれば、凹凸状態の表面上に電極が形成されたＬＥＤチップにおいて、外観検査の自動化を図ることが可能となる。

以下本発明の実施形態について、図を参照して説明する。

（実施形態１）
図１に本実施形態におけるＬＥＤチップの検査装置を示す。図に示すように、凹凸状態の表面上に電極が形成された後、２００μｍ□程度のチップにダイシングされ、フィルム（図示せず）上に分離された複数の被検査ＬＥＤチップ１を保持するステージ２に、被検査ＬＥＤチップ１を所定位置に移動させるための駆動制御手段３が接続されている。

そして、ステージ２の下方には、被検査ＬＥＤチップ1の裏面から光を照射するバックライト照明４が設置されている。このバックライト照明４は、ステージ２及びフィルムを透過可能な、例えば２個の波長６５０〜７００ｎｍの赤色ＬＥＤからなる光源４ａと、光４ｂを伝達、照射する光ファイバー４ｄを備え、さらに、これを制御する制御手段４ｃ、上下に駆動する駆動手段４ｅが設けられている。

また、ステージ２の上方には、被検査ＬＥＤチップ1の直上から光を照射する同軸落射照明５が設置されている。この同軸落射照明５は、例えば５個の緑色ＬＥＤからなる光源５ａが、半透過鏡６を介して被検査ＬＥＤチップ1に光５ｂが照射されるように構成されており、制御手段５ｃと接続されている。

そして、ステージ2の斜め上方には、被検査ＬＥＤチップ1の斜め上方から光を照射するリング射光照明７が設置されている。このリング射光照明７は、図２に示すような例えば外径４８ｍｍ、内径３０ｍｍのリング７ｄ中に、例えば５０〜７０個の赤色ＬＥＤからなる光源７ａが環状に配置され、光源７ａから光７ｂがステージ２面の法線に対して６０°程度で照射されるように構成されており、これらは制御手段７ｃと接続されている。

さらに、ステージ２上方には、これらの光源４ａ、５ａ、７ａによる反射／透過光を、半透過鏡６を介して検知し、一視野（例えば１６ｐ）毎の画像データを取得するＣＣＤカメラ８が設置されており、取得された画像データを処理、演算する画像処理・演算手段９と接続されている。

このような検査装置を用いて、被検査ＬＥＤチップ１をステージ２上の検査位置に保持し、ＬＥＤチップの外観検査を行なう。

図３にフローチャートを示すように、最初に、バックライト照明を用いて取得されるシルエット画像データによる外形検査を行う。先ず、ステージ２下方より、被検査ＬＥＤチップ１の裏面側に、制御手段４ｄにより制御された光源４ａから、赤色光４ｂを、駆動手段４ｅにより所定の位置に設置された光ファイバー４ｃを介して照射する（ステップ１ａ）。次いで、ＣＣＤカメラ８において、ステージ２及びフィルムを透過した光４ｂ’を検出し（ステップ１ｂ）、シルエット画像（チップの外形）データを取得する。そして、図４に示すように、取得された画像データを二値化処理し（ステップ１ｃ）、二値化画像データ１１を取得し、チップの重心（不良除去位置）１２を算出（ステップ１ｄ）する。さらに、図５（ａ）に示すようなチップ外形（面積）の異常、図５（ｂ）に示すようなチップ整列の乱れ（チップ間隔の不均一）等の欠陥部を抽出し（ステップ１ｅ）、基準以上の欠陥部が抽出されたチップを不良チップとして検出する（ステップ１ｆ）。

次に、同軸落射照明を用いて取得される正反射画像データによる電極部検査を行う。今度はステージ２直上より、制御手段５ｃにより制御された光源５ａから、半透過鏡６を介して、緑色光５ｂを照射する（ステップ２ａ）。そして、ＣＣＤカメラ８において、光５ｂの正反射光５ｂ’を検出し（ステップ２ｂ）、図６に示すように、電極の形状データ（画像データ１３）を取得する。取得された画像データ１３を、図７に示すように、二値化、アフィン変換処理を行い（ステップ２ｃ）、二値化画像データ１４を得る。

一方、予め図８に示す基準画像データ１５を登録し、これを異なる輝度（濃度）により二値化処理を行い、図９に示す収縮画像データ１６、図１０に示す膨張画像データ１７の２つの基準二値化画像データを取得しておく。

そして、先ず図１１に示すように、二値化画像データ１４ａと、二値化収縮画像データ１６の差分を取ることにより、欠陥部１８を抽出し、次に図１２に示すように、二値化画像データ１４ｂと、二値化膨張画像データ１７との差分を取ることにより、欠陥部１９を抽出する（ステップ２ｄ）。さらに、図１３に示すように、基準以上の欠陥部が抽出されたチップを不良チップとして検出する（ステップ２ｅ）。ここで、図１３（ａ）は電極重心ずれ、（ｂ）は電極汚れ、（ｃ）は電極キズ、（ｄ）は電極欠損、（ｅ）は電極剥れ、（ｆ）は電極クワレ、（ｇ）は電極荒れ、（ｈ）はボイドによる欠陥である。

ここで、図１４に示すように、これまで求められた二値化画像データ１１、１４の和となる演算データ２０を取り、さらにこれを収縮処理することにより、チップ表面の電極部以外のエリア（検査エリア:黒色部分）２１を設定する（ステップ３）。

次に、同軸落射照明及びリング射光照明用いて取得される乱反射画像データによる電極部以外のエリア検査を行う。今度はステージ２直上の光源５ａからの緑色光５ｂに加えて、制御手段７ｃにより制御されたステージ２斜め上方の環状光源７ａから、赤色光７ｂを、被検査ＬＥＤチップ１の表面側に照射する（ステップ４ａ）。次いで、ＣＣＤカメラ８において、光５ｂ及び７ｂの乱反射光５ｂ”、７ｂ’を検出し（ステップ４ｂ）、図１５に示すように、先に得られた検査エリア２１内における画像データ２２を取得する。そして、画像データ２２において、輝度（濃度）が、予め設定した基準範囲を外れた領域を、欠陥部として抽出する（ステップ４ｃ）。さらに、図１６に示すように、欠陥部が抽出されたチップを不良チップとして検出する（ステップ４ｄ）。ここで、図１６（ａ）は異物付着、（ｂ）はペレット欠け、（ｃ）は糊残り、（ｄ）は金残り、（ｅ）はボイドによる欠陥である。

さらに、これら外観検査に引き続き、検出された不良チップを除去する。このとき、外観検査により検出された不良チップは、外形検査において算出された重心１２において、針状の抽出手段（図示せず）により押し上げられ、吸着手段（図示せず）により吸着・除去される（ステップ５）。

このようにして、凹凸状態の表面上に電極が形成されたＬＥＤチップにおいて、凹凸状態のチップ表面と、鏡面状態の電極内部の外観検査を同時に行うことが可能となる。そして、これにより、検査処理能力が向上し、検査コストダウンを図ることができる。

また、外形検査によりチップ重心位置を正確に算出することが可能となるため、不良チップの除去の際、隣接するチップに影響を与えることなく、該当チップを抽出し、吸着・除去することが可能となる。

本実施形態において、光源４ａにおいて、赤色ＬＥＤを用いたが、チップ形状を認識するために十分な光量が得られていれば特に限定されるものではなく、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ或いはこれらを混在して用いることも可能である。その場合、例えば赤色ＬＥＤを用いたときのチップ数を２とすると、緑色ＬＥＤでは４程度、青色ＬＥＤでは６程度というように、所定の光量が得られるように調整すれば良い。また、光源４ａより光ファイバー４ｃを介して光４ｂが照射されているが、これは、被検査ＬＥＤチップ１の検査位置移動の際、下方に移動させることを可能にするためであり、光ファイバーを用いることに限定されるものではない。また、直接照射することも可能である。

また、光源５ａにおいて、緑色ＬＥＤを用いたが、電極部の欠陥を確実に抽出するためには、発光波長５００ｎｍ以下で単波長のものを用いることが好ましく、紫外領域を含んでいても良い。また、検査領域直上（ステージ２面の法線上）から照射する必要があるが、±５°程度までであれば傾斜していても良い。

また、光源７ａにおいて、照射角度をステージ２面の法線に対して６０°程度としたが、ＣＣＤカメラ８において、乱反射光を効率よく検出するためには、６０°±１５°とすることが好ましい。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。その他要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

本発明の一態様におけるＬＥＤ検査装置を示す図。 本発明の一態様におけるリング射光照明を示す図。 本発明の一態様におけるフローチャートを示す図。 本発明の一態様におけるシルエット画像（チップの外形）を示す図。 本発明の一態様における不良チップを示す図。 本発明の一態様における電極の形状を示す図。 本発明の一態様における電極の形状の二値化画像を示す図。 本発明の一態様における基準画像を示す図。 本発明の一態様における二値化収縮画像を示す図。 本発明の一態様における二値化膨張画像を示す図。 本発明の一態様において抽出された欠陥部を示す図。 本発明の一態様において抽出された欠陥部を示す図。 本発明の一態様における不良チップを示す図。 本発明の一態様において設定される検査エリアを示す図。 本発明の一態様における検査エリア内の画像を示す図。 本発明の一態様における不良チップを示す図。 従来のＬＥＤチップの検査装置を示す図。 光取り出し面に凹凸を形成されたＬＥＤチップを示す図。

符号の説明

１、１０１、２０１ ＬＥＤチップ ２、１０２ ステージ ３ 駆動制御手段 ４ バックライト照明 ５、１０５ 同軸落射照明 ６ 半透過鏡 ７ リング射光照明 ８、１０８ ＣＣＤカメラ ９ 画像処理手段 １３、２２ 画像データ １１、１４ 二値化画像データ １２ チップの重心（不良除去位置） １５ 基準画像データ １６ 二値化収縮画像データ １７ 二値化膨張画像データ １８、１９ 欠陥部 ２０ 演算データ ２１ 検査エリア ２２２ 光取り出し面（凹凸） ２２３ 電極

Claims (5)

1. 凹凸状態の表面上に電極が形成されたＬＥＤチップを所定位置に保持する工程と、
   前記ＬＥＤチップに、その裏面側より第１の光を照射し、前記ＬＥＤチップの表面側への透過光より第１の画像データを取得する工程と、
   前記第１の画像データを演算処理し、良否判定をする工程と、
   前記ＬＥＤチップに、その表面直上より第２の光を照射し、前記ＬＥＤチップ表面からの正反射光より第２の画像データを取得する工程と、
   前記第２の画像データを演算処理し、良否判定をする工程と、
   前記ＬＥＤチップに、その斜め上部からの光を含む第３の光を照射し、前記ＬＥＤチップ表面からの乱反射光より第３の画像データを取得する工程と、
   前記第３の画像データを演算処理し、良否判定をする工程を備えることを特徴とするＬＥＤチップの検査方法。
2. 夫々の前記良否判定により不良と判断されたＬＥＤチップを除去する工程を備えることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤチップの検査方法。
3. 前記第２の光は、波長５００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤチップの検査方法。
4. 凹凸状態の表面上に電極が形成されたＬＥＤチップを所定位置に保持する保持手段と、
   前記ＬＥＤチップにその裏面側より第１の光を照射する第１の光源と、
   前記ＬＥＤチップにその表面直上より第２の光を照射する第２の光源と、
   前記ＬＥＤチップにその斜め上部からの光を含む第３の光を照射する第３の光源と、
   前記ＬＥＤチップの表面側上部で、第１の光の透過光による第１の画像データ、第２の光の正反射光による第２の画像データ、及び第３の光の乱反射光による第３の画像データを取得する手段と、
   夫々前記第１乃至第３の画像データを演算処理し、良否判定する手段を備えることを特徴とするＬＥＤチップの検査装置。
5. 前記良否判定により不良と判断されたＬＥＤチップを除去する手段を備えることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤチップの検査装置。