JP2018132308A - 分光測定装置および発光体の発光波長推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 分光測定器の観察視野よりも小さい発光体が、当該観察視野内に多数配列された状態であっても、特定の発光体から放出される光の波長成分を測定する手段を提供すること【解決手段】 蛍光発光特性を有する発光体から発せられる光の波長成分を測定する分光測定器と、蛍光発光特性を有する発光体に向けて励起光を照射する励起光照射部と、励起光照射部から照射される励起光の照射範囲を限定する励起光照射範囲限定部を備え、励起光照射範囲限定部では、分光測定器で測定できる測定範囲よりも、励起光の照射範囲の方が狭くなるように限定されることを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、分光測定装置およびその機能を備えた発光体の発光波長推定装置に関する。

（当該分野の説明）
蛍光灯，プラズマディスプレの背面板，ＬＥＤチップなどの蛍光（ルミネッセンス）特性を有する材料（つまり、蛍光発光体）や、ＬＥＤ照明や有機ＥＬなどの発光体など（つまり、狭義の発光体）や、白色バックライトと組合せ配置された液晶用カラーフィルタなど（つまり、広義の発光体）の発光波長を迅速に推定するために、波長透過特性の異なる２つの観察部を備え、これら観察部から出力された観察輝度比率と、予め登録しておいた波長推定関数とに基づいて、発光体から発せられる光の推定波長を算出する技術が提案されている。この技術によれば、ウエハーなどの基板上に多数の発光体が配列された状態で、一度に多数の発光体の発光波長を推定できる（例えば、特許文献１）。

また、波長推定関数を取得するために、発光体に向けて励起光を照射する励起光照明部と、蛍光発光した光の波長成分を測定する分光測定器とを備えた機器（蛍光分光測定装置、蛍光分光光度計、蛍光光度計、分光器などと呼ばれる）を用いて、発光体から発せられる光の波長成分を正確に取得する必要がある（例えば、特許文献２）。

特開２０１５−１０８３４号公報 特開２００６−３４９４８２号公報

特許文献１に開示されている技術を用いる場合、予め発光波長特性の異なる発光体を複数サンプリングして、波長推定関数（いわゆる、検量線）を算出する必要がある。

しかし、特許文献２に開示されている分光測定装置や一般的な分光測定器は、分光測定器の観察視野と同じかそれよりも広い範囲に励起光が照射され、観察視野内で平均化された発光波長が測定される。そのため、分光測定器の観察視野よりも小さい発光体が多数配列され、観察視野内にこれら発光体が含まれてしまう場合、これら発光体の発光波長特性が異なると、これら発光体から放出される光が混合（平均化とも言う）されてしまうため、精度良く波長推定関数を算出することが難しくなる。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、分光測定器の観察視野よりも小さい発光体が、当該観察視野内に多数配列された状態であっても、特定の発光体から放出される光の波長成分を測定する手段を提供することを目的としている。

以上の課題を解決するために、本発明に係る一態様は、
蛍光発光特性を有する発光体から発せられる光の波長成分を測定する分光測定器と、
蛍光発光特性を有する発光体に向けて励起光を照射する励起光照射部と、
励起光照射部から照射される励起光の照射範囲を限定する励起光照射範囲限定部を備え、
励起光照射範囲限定部では、分光測定器で測定できる測定範囲よりも、励起光の照射範囲の方が狭くなるように限定されることを特徴とする、分光測定装置である。

また、上記の課題を解決するために、本発明に係る別の一態様は、
蛍光発光特性を有する複数の発光体それぞれの発光波長を推定する発光波長推定装置において、
複数の発光体に向けて励起光を照射する励起光照射部と、
複数の発光体それぞれから発せられる光のうち、正常発光の判定基準となる第１の波長よりも長い波長の光を観察する第１観察部と、
複数の発光体それぞれから発せられる光のうち、正常発光の判定基準となる第２の波長よりも短い波長の光を観察する第２観察部と、
複数の発光体それぞれから発せられる光のうち、第１観察部で観察された特定部位の輝度を第１観察輝度値として出力する、第１観察輝度値出力部と、
複数の発光体それぞれから発せられる光のうち、第２観察部で観察された特定部位の輝度を第２観察輝度値として出力する、第２観察輝度値出力部と、
第１観察輝度値と第２観察輝度値との比率を観察輝度比率として算出する、観察輝度比率算出部と、
観察輝度比率に基づいて複数の発光体それぞれから発せられる光の波長を推定するための波長推定関数を登録する波長推定関数登録部と、
波長推定関数と観察輝度比率に基づいて複数の発光体それぞれから発せられる光の推定波長を算出する発光波長推定部と、
発光体から発せられる光の波長成分を測定する分光測定器と、
励起光照射部から照射される励起光が、第１観察部および第２観察部での観察対象とする複数の発光体に亘って照射されるか、分光測定器での測定対象とする特定の発光体に限定して照射されるかを切り替える、励起光照射範囲切替部を備えた
ことを特徴とする、発光体の発光波長推定装置である。

分光測定器の観察視野よりも小さい発光体が、当該観察視野内に多数配列された状態であっても、特定の発光体から放出される光の波長成分を測定することができ、精度良く波長推定関数を算出することが可能となる。

本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す概略図である。 本発明を具現化する形態の一例の要部を示す概略図である。 本発明を適用して波長推定を行う対象の一例を示す平面図である。 本発明を具現化する形態の一例の要部を示すフロー図である。 本発明を具現化する形態の別の一例を示す概略図である。 本発明を具現化する形態の別の一例の要部を示す概略図である。

以下、蛍光発光特性を有する発光体の一類型であるＬＥＤチップＣを例示し、ＬＥＤチップＣから発せられる発光波長を推定するための装置について、図を用いながら説明をする。ここでは、ＬＥＤチップＣがウエハーＷ上にマトリクス状に多数配列されて形成されている形態を例示する。また、ウエハーＷ上に形成された複数のＬＥＤチップＣそれぞれは、製造過程のばらつき等に起因して、波長４４０〜４５０ｎｍで正常に発光するものと、４４０ｎｍ以下の波長で発光するものと、４５０ｎｍ以上の波長で発光するものとが混在している状態のものを例示する。なお、各図において、ウエハーＷの表面をＸ，Ｙ方向（水平方向とも言う）とし、それに直交する厚み方向をＺ方向とし、Ｚ方向の矢印側を上方と表現する（以下、各図について同じ）。

図１は、本発明を具現化する形態の一例の全体構成を示す概略図である。図１には、本発明に係る発光体の発光波長推定装置の一類型である、ＬＥＤチップ検査装置１の概略図が示されている。

ＬＥＤチップ検査装置１は、複数のＬＥＤチップＣそれぞれの発光波長を推定するものであり、励起光照射部２と、第１観察部３Ａと、第２観察部３Ｂと、第１観察輝度値出力部４Ａと、第２観察輝度値出力部４Ｂと、観察輝度比率算出部５と、波長推定関数登録部６と、発光波長推定部７と、分光測定器８と、励起光照射範囲切替部９と、波長推定関数生成部１０等を備えている。

励起光照射部２は、複数のＬＥＤチップＣに向けて励起光Ｌ１を照射するものである。具体的には、励起光照射部２は、筐体２０の内部に光源２１、集光レンズ２２が備えられている。

光源２１は、励起光Ｌ０を放射するためのものである。具体的には、光源２１として、波長３６５ｎｍ付近の紫外光を発するＬＥＤやレーザダイオード等が例示できる。

集光レンズ２２は、光源２１から放射された励起光Ｌ０を平行光または所定の拡がり角で放出される光（つまり、励起光Ｌ１）として、複数のＬＥＤチップＣに向けて照射させるものである。具体的には、光源２１から放射された励起光Ｌ０は、集光レンズ２２を通過し、ＬＥＤチップＣを蛍光発光させるための励起光Ｌ１として複数のＬＥＤチップＣが含まれる照射範囲Ｒ１に向けて照射される。

また、励起光Ｌ１が照射された複数のＬＥＤチップＣは蛍光発光し、これらＬＥＤチップＣから放出される光の一部２６ａ，２６ｂが、それぞれレンズ３２，３７へ向けて放出される。

第１観察部３Ａと、第２観察部３Ｂとは、蛍光発光する複数のＬＥＤチップＣそれぞれを一度に観察するためのものであり、観察した画像を外部へ出力することができる構成をしている。なお、第１観察部３Ａは、複数のＬＥＤチップＣそれぞれから発せられる光のうち、正常発光の判定基準となる第１の波長よりも長い波長の光を観察するものである。一方、第２観察部３Ｂは、複数のＬＥＤチップＣそれぞれから発せられる光のうち、正常発光の判定基準となる第２の波長よりも短い波長の光を観察するものである。

具体的には、第１観察部３Ａは撮像カメラ３１とレンズ３２を備えて構成されており、複数のＬＥＤチップＣそれぞれから放出される光の一部２６ａを観察することができる。同様に、第２観察部３Ｂは、撮像カメラ３６とレンズ３７を備えて構成されており、複数のＬＥＤチップＣそれぞれから放出される光の一部２６ｂを観察することができる。

なお、撮像カメラ３１，３６は、エリアセンサやラインセンサと呼ばれる撮像素子３１Ｓ，３６Ｓを備え、励起光Ｌ１の照射範囲Ｒ１よりも内側に設定された所定の観察視野Ｆ１の像がレンズ３２，３７で結像され、当該観察視野Ｆ１内の複数のＬＥＤチップＣそれぞれから発せられる光の画像を撮像することができるよう、それぞれ配置されている。

また、第１観察部３Ａには、基準波長となる第１の波長よりも長い波長の光を透過させるための、ロングパスフィルタ３３が備えられている。つまり、撮像カメラ３１では、複数のＬＥＤチップＣそれぞれから放出される光の一部２６ａの内、ロングパスフィルタ３３を通過した光３９ａを観察できる。一方、第２観察部３Ｂは、基準波長となる第２の波長よりも長い波長の光を透過させるための、ショートパスフィルタ３８が備えられている。つまり、撮像カメラ３６では、複数のＬＥＤチップＣそれぞれから放出される光の一部２６ｂの内、ショートパスフィルタ３８を通過した光３９ｂを観察できる。

さらに、上記第１の波長は、上記第２の波長よりも短く設定されている。具体的には、第１の波長を４４０ｎｍ、第２の波長を４５０ｎｍとし、第１観察部３Ａのロングパスフィルタ３３は、波長４４０ｎｍ以上の光を透過させ、第２観察部３Ｂのショートパスフィルタ３８は、波長４５０ｎｍ以下の光を透過させるものを例示する。

第１観察輝度値出力部４Ａは、複数のＬＥＤチップＣそれぞれから発せられる光のうち、第１観察部３Ａで観察された特定部位の輝度を第１観察輝度値として出力するものである。同様に、第２観察輝度値出力部４Ｂは、複数のＬＥＤチップＣそれぞれから発せられる光のうち、第２観察部３Ｂで観察された特定部位の輝度を第２観察輝度値として出力するものである。

具体的には、第１観察輝度値出力部４Ａおよび第２観察輝度値出力部４Ｂは、ＬＥＤチップＣの特定部位について、第１観察部３Ａ，第２観察部３Ｂの撮像カメラ３１，３６から出力された画像信号（アナログ信号）をＡ／Ｄ変換するなどして輝度値として出力したり、当該撮像カメラから出力される輝度に対応したデータ値を出力したりするものが例示できる。

より具体的には、第１観察輝度値出力部４Ａおよび第２観察輝度値出力部４Ｂは、画像処理装置の一部にて構成することができる。

観察輝度比率算出部５は、第１観察輝度値と第２観察輝度値との比率を観察輝度比率Ｘとして算出するものである。

波長推定関数登録部６は、観察輝度比率Ｘに基づいて複数のＬＥＤチップＣそれぞれから発せられる光の波長を推定するための波長推定関数ｆを登録するものである。

なお、波長推定関数ｆは、後述する手順にて生成する。

発光波長推定部７は、波長推定関数ｆと観察輝度比率Ｘに基づいて複数のＬＥＤチップＣそれぞれから発せられる光の推定波長Ｙを算出するものである。

なお、観察輝度比率算出部５、発光波長推定部７は、画像処理装置ＧＰまたはコンピュータＣＮの一部にて構成することができる。また、波長推定関数登録部６は、画像処理装置またはコンピュータの記憶装置（レジスターやメモリー、ハードディスクなど）にて構成することができる。

分光測定器８は、ＬＥＤチップＣから発せられる光の波長成分を測定（いわゆる、分光測定）するものである。具体的には、分光測定器８は、所定の範囲の観察視野Ｆ２（不図示）から放射される光８１を受光し、これら光をプリズム（不図示）などで分光し、分光された波長毎のエネルギー強度（波長スペクトルとも言う）を測定し、測定結果を外部に出力するものである。より具体的には、分光測定器８が出力する測定結果としては、発光する光の波長についての平均値や中央値、最頻値、代表値などが例示できる。なお、分光測定器８の観察視野Ｆ２は、第１観察部３Ａと第２観察部３Ｂの撮像カメラ３１，３６の観察視野Ｆ１と同じでも良いし、同じでなくても良い。

励起光照射範囲切替部９は、励起光照射部２から照射される励起光が、第１観察部３Ａおよび第２観察部３Ｂでの観察対象とする複数のＬＥＤチップＣに亘って照射されるか、分光測定器８での測定対象とする特定のＬＥＤチップＣｘに限定して照射されるかを切り替えるものである。

図２は、本発明を具現化する形態の一例の要部を示す概略図であり、図２（ａ）（ｂ）には、励起光照射部２、励起光照射範囲切替部９、ウエハーＷに照射される励起光Ｌ１，Ｌ２の照射範囲Ｒ１，Ｒ２がそれぞれ例示されている。

具体的には、励起光照射範囲切替部９は、遮光板９１と、遮光板９１を矢印９５の方向に往復移動させる移動機構（不図示）が備えられている。

遮光板９１は、励起光照射部２から照射される励起光を遮り、外部に照射されないようにするものである。具体的には、遮光板９１は、アルミや鉄、ステンレスなどの耐熱性や放熱性のある金属や、耐熱性の高い樹脂等で構成されている。また、遮光板９１の励起光照射部２側の表面は、粗面で反射防止コーティングやつや消し塗装などが施されている。

さらに、遮光板９１には、微小径の開口部９２が設けられている。なお説明の便宜上、励起光照射部２から照射される励起光は、第１観察部３Ａおよび第２観察部３Ｂでの観察対象とする複数のＬＥＤチップＣに亘って照射されるものを励起光Ｌ１と呼び、分光測定器８での測定対象とする特定のＬＥＤチップＣｘに限定して照射されるものを励起光Ｌ２と呼ぶ。また、励起光Ｌ１を照射するモードを波長推定モード、励起光Ｌ２を照射するモードを分光測定モードと呼ぶ。

移動機構（不図示）は、回転モータとボールネジを組み合わせたもの、リニアモータ、ソレノイドアクチュエータ、エアシリンダーなどが例示できる。具体的には、この移動機構は、ＬＥＤチップ検査装置１に搭載されたコンピュータＣＮや制御ユニット等と接続されており、制御信号に基づいて移動制御される。

図２（ａ）には、波長推定を行う際（つまり、波長推定モード）の遮光板９１および開口部９２の位置が示されている。この波長推定モードでは、励起光Ｌ１を遮らない位置に遮光板９１がある（退避しているとも言う）ため、光軸２３を中心に第１観察部３Ａおよび第２観察部３Ｂでの観察対象とする複数のＬＥＤチップＣが含まれる、ウエハーＷ上の照射範囲Ｒ１に亘って励起光Ｌ１が照射される。

図２（ｂ）には、分光測定を行う際（つまり、分光測定モード）の遮光板９１および開口部９２の位置が示されている。この分光測定モードでは、励起光Ｌ１を遮る位置に遮光板９１があり、遮光板９１に設けられた開口部９２が光軸２３と交差した位置関係となるよう、遮光板９１が矢印９５の方向に移動される。そのため、開口部９２を通過した励起光Ｌ２が、特定のＬＥＤチップＣｘに限定される照射範囲Ｒ２に照射される。なお、特定のＬＥＤチップＣｘに限定される照射範囲Ｒ２とは、特定のＬＥＤチップＣｘの外形と同じ範囲かそれよりも狭い範囲（内側とも言う）を意味する。そのため、分光測定器８の観察視野Ｆ２に複数のＬＥＤチップＣが含まれる場合でも、特定のＬＥＤチップＣｘに向けて照射された励起光Ｌ２が照射された照射範囲Ｒ２（いわゆる、微小スポット）から放出される光（蛍光発光する光）のみを分光測定することができ、周囲のチップから放出される光との混合を防ぐことができる。

なお、ＬＥＤチップ検査装置１は、必要に応じて、ウエハーＷを載置する載置台Ｔを備えた構成としても良い（図１参照）。そうすれば、検査対象となるＬＥＤチップＣが、下述の様なウエハーＷに複数配置されいる場合、ＬＥＤチップ検査装置１は、ウエハーＷを所定の位置へ移動させて、ウエハーＷ上に配置された任意の位置のＬＥＤチップＣを第１観察部３Ａ及び第２観察部３Ｂで観察することができるからである。また、載置台Ｔは、水平方向にウエハーＷを移動できるような移動機構（いわゆる、ＸＹステージ機構）に取り付けて構成しても良い。

図３は、本発明を適用して波長推定を行う対象の一例を示す平面図である。
図３には、ウエハーＷ上に検査対象となるＬＥＤチップＣが複数配置された様子が示されいる。これらのＬＥＤチップＣは、最終製品に組み込むために個片化される前の状態、つまり製造工程中の半完成状態ではあるが、フォトルミネッセンス特性を有する状態にある。

ウエハーＷに配置されている複数のＬＥＤチップＣそれぞれは、外見上は良品／不良品の見分けが付かないが、製造工程中の成膜や材料比率のばらつきなどに起因して、少しではあるが発光波長特性が異なる。具体的には、これらＬＥＤチップＣは、励起光Ｌ１が照射されることによって、Ａ１の領域が波長４４０ｎｍ以下、Ａ２の領域が波長４４０〜４４３ｎｍ、Ａ３の領域が波長４４３〜４４７ｎｍ、Ａ４の領域が波長４４７〜４５０ｎｍ、Ａ５の領域が波長４５０ｎｍ以上でそれぞれ蛍光発光し、この蛍光発光特性は完成品の発光波長特性と一定の相関関係がある。なお、図３では説明のために、発光波長の違いをドットパターンの濃さの違いで表している。

また、図３には後述する波長推定関数ｆを生成するためのサンプリング対象部位Ｐ１〜Ｐ４５が示されている。このサンプリング対象部位Ｐ１〜Ｐ４５は、ＬＥＤチップＣの発光波長特性の異なる部位もしくは発光波長特性が異なると思われる部位を、予めサンプリング対象として複数箇所選択しておく。具体的には、図３に示す様に、ウエハーＷ上に４５点のサンプリング対象部位Ｐ１〜Ｐ４５を設定しておく。

＜波長推定関数の生成フロー＞
以下に、本発明を適用して、ＬＥＤチップＣを蛍光発光させて発光波長を推定するために用いる波長推定関数ｆを生成する手順について説明する。

図４は、本発明を具現化する形態の一例の要部を示すフロー図であり、波長推定関数ｆの生成フローが示されている。

先ず、励起光照射範囲切替部９を分光測定モード（図２（ｂ）参照）に切り替え（ステップｓ１）、波長推定関数ｆを生成するためのサンプリング対象部位Ｐ１へウエーハＷを移動させる（ステップｓ２）。

そして、サンプリング対象部位Ｐ１にある特定のＬＥＤチップＣｘに限定して励起光Ｌ２を照射し（ステップｓ３）、その位置（Ｐ１）で分光測定を行い（ステップｓ４）、特定のＬＥＤチップＣｘが蛍光発光した光の波長成分を特定する（ステップｓ５）。

続いて、励起光照射範囲切替部９を波長推定モード（図２（ａ）参照）に切り替え（ステップｓ６）、分光測定したサンプリング対象部位Ｐ１が第１観察部２Ａと第２観察部２Ｂで観察できる位置へウエーハＷを移動させる（ステップｓ１０）。そして、励起光Ｌ１を照射して第１観察部２Ａによる観察を行い（ステップｓ１１）、第１観察輝度値を出力する（ステップｓ１２）。また、励起光Ｌ１を照射している間に、第２観察部２Ｂによる観察も行い（ステップｓ２１）、第２観察輝度値を出力する（ステップｓ２２）。

続いて、第１観察輝度値と第２観察輝度値とから、観察輝度比率Ｘを算出する（ステップｓ３１）。

そして、全てのサンプリング対象部位Ｐ１〜Ｐ４５について、全ての観察が終了したかどうかを判断し（ステップｓ３２）、全ての観察が終了していなければ、次のサンプリング対象部位Ｐ２〜Ｐ４５のいずれかに移動して上記ステップｓ１〜ｓ３２を繰り返し、全ての観察が終了していれば、波長推定関数ｆを算出する（ステップｓ４１）。そして、算出された波長推定関数ｆを波長推定関数登録部６へ登録する（ステップｓ５１）。

なお、この波長推定関数ｆの生成は、上述の手順がプログラミングされたコンピュータの一部により具現化することができる。そして、それが本発明に係る波長推定関数生成部１０を構成する。

なお、各サンプリング対象部位Ｐ１〜Ｐ４５における、分光測定結果と観察輝度比率Ｘに基づく具体的な波長推定関数ｆの算出手順や、新たに波長推定を行うＬＥＤチップＣ（つまり、未知の部位）に対する波長推定フローについては、特許文献１に倣って行うことができるため、詳細な説明は省略する。

本発明に係るＬＥＤチップ検査装置１は、この様な構成をしているため、分光測定器８の観察視野Ｆ２よりも小さいＬＥＤチップＣが、当該観察視野Ｆ２内に多数配列された状態であっても、特定のＬＥＤチップＣｘから放出される光の波長成分を測定することができ、精度良く波長推定関数ｆを算出することが可能となる。そして、発光波長が未知のＬＥＤチップに対して速やかに検査（つまり、波長推定）を実施することができる。

さらに本発明は、分光測定器の観察視野Ｆ２よりも小さなＬＥＤチップが当該観察視野Ｆ２内に多数配置されるようなアプリケーション（例えば、μＬＥＤなど）に適用することが好ましく、複数のＬＥＤチップそれぞれに対して従来よりも精度良く波長推定を行うことができる。

また、本発明に係るＬＥＤチップ検査装置１は、分光測定器８、励起光照射範囲切替部９を備えているため、別段取りでサンプリング対象部位の発光波長を測定する必要が無く、一度ウエーハＷを載置すれば取り外し／載せ替えを要せずに波長推定関数の算出に必要なデータの取得（特定のＬＥＤチップＣｘが蛍光発光した光の波長成分の特定や、第１観察輝度値と第２観察輝度値の取得）をすることが出来る。また、波長推定関数算出のためのデータ取得時にウエーハの取り違えや位置ズレが生じる心配が無く、波長推定関数を算出するために紐付けるべきサンプリング対象チップが、ウエーハの取り違えや位置決め誤差に起因して正しく整合しない状態（いわゆる、紐付けエラーの発生）を防ぐことができる。そのため、迅速かつ、精度良く波長推定関数を算出することが可能となる。

［ＬＥＤチップ検査装置の変形例］
なお本発明は、上述したＬＥＤチップ検査装置１の構成に限らず、他の構成で具現化しても良い。

図５は、本発明を具現化する形態の別の一例を示す概略図である。図２には、本発明に係る発光体の発光波長推定装置の一類型である、ＬＥＤチップ検査装置１Ｂの概略図が示されている。

ＬＥＤチップ検査装置１Ｂは、複数のＬＥＤチップＣそれぞれの発光波長を推定するものであり、励起光照射部２と、第１観察部３Ａと、第２観察部３Ｂと、第１観察輝度値出力部４Ａと、第２観察輝度値出力部４Ｂと、観察輝度比率算出部５と、波長推定関数登録部６と、発光波長推定部７と、分光測定器８と、励起光照射範囲切替部９と、波長推定関数生成部１０等を備えている。さらに、ＬＥＤチップ検査装置１Ｂは鏡筒３０を備えている。

なお、第１観察部３Ａと第２観察部３Ｂは、レンズ構成や観察方向が上述したものとは異なるが、上述と同様の撮像カメラ３１，３６を備え、概ね上述したものと同様の機能を有している。また、ＬＥＤチップ検査装置１Ｂを構成する第１観察輝度値出力部４Ａ、第２観察輝度値出力部４Ｂ、観察輝度比率算出部５、波長推定関数登録部６、発光波長推定部７、分光測定器８、励起光照射範囲切替部９、波長推定関数生成部１０は、上述したＬＥＤチップ検査装置１を構成するそれらと同様の構成をしている。そのため、これらに関する詳細な説明は省略し、相違する構成について説明する。

鏡筒３０は、励起光照射部２と、第１観察部３Ａと、第２観察部３Ｂと、分光測定器８と、励起光照射範囲切替部９等を所定の位置関係を保った状態で装着する筒状のものであり、内部を光が通過できる構造をしている。具体的には、鏡筒３０は、略Ｔ字状をしており、鏡筒３０の端部には、撮像カメラ３１，３６や対物レンズ３７ａが取り付けられている。また、鏡筒３０の内部には、光学素子３４ａ〜ｃや結像レンズ３７ｂ，３７ｃが組み込まれており、鏡筒３０の側面には、励起光照射部２や分光測定器８、励起光照射範囲切替部９が取り付けられている。

光学素子３４ａは、励起光照射部２から照射される励起光Ｌ１，Ｌ２を反射させてウエーハＷに照射させつつ、ウエハーＷ上に形成された複数のＬＥＤチップＣや特定のＬＥＤチップＣｘから発せられた光２４を通過させるものである。具体的には、光学素子３４ａは、ダイクロイックミラーで構成されている。

光学素子３４ｂは、光学素子３４ａを通過した光２５を反射し、反射した光を分光測定器８へ導くものである。具体的には、光学素子３４ｂは、斜め４５度に取り付けたミラーを備え、当該ミラーを斜め４５度（図中の実線に示す状態）ないし垂直（図中の破線に示す状態）に回動させる回動機構（不図示）に取り付けられている。そして、この回動機構は、ＬＥＤチップ検査装置１Ｂに搭載されたコンピュータＣＮや制御ユニット等と接続されており、制御信号に基づいて回動制御される。より具体的には、この回動機構は、励起光照射範囲切替部９の遮蔽板９１を移動させる移動機構の移動と連動して回動させることができる。つまり、励起光Ｌ２を照射するモードでは光学素子３４ａを通過した光２５を反射させる位置（図中の実線に示す状態）にし、励起光Ｌ１を照射する波長推定モードでは当該光２５を反射させずにそのまま直進させる位置（図中の破線に示す状態）にする。

光学素子３４ｃは、光学素子３４ｂで反射されずに直進する光２６の一部を透過させて撮像カメラ３１へ導くとともに、当該光２６の一部を反射させて撮像カメラ３６へ導くものである。具体的には、光学素子３４ｃは、ハーフミラーやビームスプリッタなどで構成されており、概ね均等な光量（望ましくは５０％ずつ）に分岐できるような薄膜が透明なガラスや石英基材の表面や界面にコーティングされている。

なお、撮像カメラ３１の手前には結像レンズ３７ｂが配置されており、結像レンズ３７ｂの手前にはロングパスフィルタ３３が配置されている。そのため、撮像カメラ３１では、複数のＬＥＤチップＣそれぞれから放出される光の一部２６ａの内、ロングパスフィルタ３３を通過した光３９ａを観察できる。

一方、撮像カメラ３６の手前には結像レンズ３７ｃが配置されており、結像レンズ３７ｃの手前にはショートパスフィルタ３８が配置されている。そのため、撮像カメラ３６では、複数のＬＥＤチップＣそれぞれから放出される光の一部２６ｂの内、ショートパスフィルタ３８を通過した光３９ｂを観察できる。

なお、光学素子３４ｃから第１観察部３Ａ，第２観察部３Ｂまでの光路長は同じにしておくことが好ましい。また、それらの間に配置されるレンズ結像レンズ３７ｃの曲率や配置も同じにして、第１観察部３Ａ，第２観察部３Ｂで同じ場所を同じ観察倍率で観察できるようにしておくことが好ましい。

ＬＥＤチップ検査装置１Ｂは、この様な構成をしているため、第１観察部３Ａと第２観察部３Ｂで同時に観察することができるだけでなく、一度に観察する視野サイズも同じであり、両画像のマッチングのための変換処理などに要する時間を短縮できる。そのため、より迅速な観察・検査ができるようになるため、より好ましい。

［光学素子の変形例］
上述の光学素子３４ｂは、回動機構に取り付けられたミラーに代えて、ハーフミラーやビームスプリッタなどで構成しても良い。そうすることで、光学素子３４ａを通過した光２５の一部を反射させて当該反射した光を分光測定器８へ導くとともに、当該光２５の一部を通過させることができる。このとき、どれくらいの割合で当該光２５を反射／通過させるかは、当該光２５の強さと、分光測定器８や第１観察部３Ａ，第２観察部３Ｂで必要な光量等に応じて、適宜設定すれば良い。そうすることで、分光測定モードで測定している特定のＬＥＤチップＣｘの位置や発光状態が第１観察部３Ａや第２観察部３Ｂで観察できるため、好ましい。

［波長推定関数の生成フローの変形例］
上述では、波長推定関数ｆの生成の手順の一例として、各サンプリング対象部位Ｐ１〜Ｐ４５に対して、分光測定と波長推定とを続けて実施する例を示した。

しかし、当該生成の手順は上記に限定されず、適宜変更しても良い。例えば、先ず励起光照射範囲切替部９を分光測定モードに切り替えた後、励起光Ｌ２にて各サンプリング対象部位Ｐ１〜Ｐ４５に対して連続的に分光測定を行い、励起光照射範囲切替部９を波長推定モードに切り替えた後、励起光Ｌ１にて各サンプリング対象部位Ｐ１〜Ｐ４５のＬＥＤチップ（つまり、特定のＬＥＤチップＣｘ）に対して連続的に観察輝度値の取得と観察輝度比率Ｘの算出を行っても良い。

或いは、先に励起光照射範囲切替部９を波長推定モードに切り替え、励起光Ｌ１により特定のＬＥＤチップＣｘに対して観察輝度値の取得と観察輝度比率Ｘの算出を行い、後から励起光照射範囲切替部９を分光測定モードに切り替え、励起光Ｌ２により各サンプリング対象部位Ｐ１〜Ｐ４５に対して分光測定を行っても良い。

また、サンプリング対象部位の個数は、適宜変更することができる。

［励起光照射範囲限定部の変形例］
なお上述では、本発明に係る励起光照射範囲切替部９の具体例として遮光板９１に微小径の開口部９２が設けられた構成を例示したが、特定のＬＥＤチップＣｘの外形よりも狭い範囲（内側）に励起光Ｌ２を照射するものであれば良い。例えば、遮光板９１に集光レンズ２２と同じ位の開口部（不図示）を設け、その開口部に集光レンズ（不図示）を備え、集光レンズ２２を通過した光を集光させて励起光Ｌ２として特定のＬＥＤチップＣｘに照射する構成であっても良い。

また、上述の集光レンズの入光面側または出射面側にアパーチャ、マスク等と呼ばれる矩形や円形の遮光部材を配置しても良い。或いは、この遮光部材を集光レンズの出射面側（つまり、集光レンズとＬＥＤチップＣとの間）に配置し、遮光部材とウエーハＷとの間隔を一定に保ったまま、この集光レンズを光軸方向に移動（ジャストフォーカスないしデフォーカス）させても良い。そうすれば、特定のＬＥＤチップＣｘに照射される励起光Ｌ２のスポットサイズを一定に保ちつつ、当該励起光Ｌ２のパワーを調節することが出来る。

さらに、本発明に係る励起光照射範囲切替部は、次のような構成であっても良い。
図６は、本発明を具現化する形態の別の一例の要部を示す概略図であり、図６（ａ）（ｂ）には、励起光照射範囲切替部９Ｂ、ウエハーＷに照射される励起光Ｌ１，Ｌ２の照射範囲Ｒ１，Ｒ２がそれぞれ例示されている。

励起光照射範囲切替部９Ｂは、Ｌ字形の遮光板９３，９４を２枚一組で備え、これら遮光板９３，９４は互いに１８０度反転させた状態で、互いが重なり合う様に配置されている。さらに、励起光照射範囲切替部９Ｂは、これら遮光板９３，９４を矢印９５の方向に移動させる移動機構（不図示）を備えている。なお、開口部９６の中心は概ね光軸２３と一致している。

図６（ａ）には、波長推定モードでの遮蔽板９３，９４の位置関係が示されており、遮蔽板９３，９４が互いに重なり合っていない部分により開口部９６が構成されている。そして、波長推定モードでは、励起光Ｌ１が照射される照射範囲Ｒ１よりも外側に遮蔽板９３，９４が移動・静止して開口部９６が形成される。

また、図６（ｂ）には、分光測定モードの遮蔽板９３，９４の位置関係が示されており、遮蔽板９３，９４が互いに重なり合っていない部分により開口部９６が構成されている。そして、分光測定モードでは、特定のＬＥＤチップＣｘの外形よりも狭い範囲（内側）に励起光Ｌ２が照射されるように遮蔽板９３，９４が移動・静止して開口部９６が形成される。なお、開口部９６の中心は概ね光軸２３と一致していても良いし、特定のＬＥＤチップＣｘが光軸２３からずれた位置にあれば適宜遮光板９３，９４の位置を調整して特定の位置および範囲（つまり、照射範囲Ｒ２）に励起光Ｌ２が照射されるようにすれば良い。

励起光照射範囲切替部９Ｂは、この様な構成をしているため、光軸２３を中心に第１観察部３Ａおよび第２観察部３Ｂでの観察対象とする複数のＬＥＤチップＣが含まれるウエハーＷ上の照射範囲Ｒ１に亘って励起光Ｌ１を照射したり、特定のＬＥＤチップＣｘに限定される照射範囲Ｒ２に励起光Ｌ２を照射したりすることができる。

なお上述では、励起光照射範囲切替部９の遮光板９１やＢ励起光照射範囲切替部９Ｂの遮光板９３，９４の位置を移動・静止させて開口部９２，９６の位置や範囲を調節する構成を示した。この様な構成であれば、比較的広い範囲（つまり、照射範囲Ｒ１）に励起光Ｌ１を照射できる場合であっても、特定のＬＥＤチップＣｘに限定される照射範囲Ｒ２に励起光Ｌ２を照射するよう、照射範囲を切り替えることができる。

しかし上述の様な構成に限定されず、本発明に係る励起光照射部は、上記励起光Ｌ１の波長成分を含むレーザビームをレーザ発振器から出射し、当該レーザビームをガルバノスキャナにより比較的広い範囲（つまり、照射範囲Ｒ１）に照射する構成としても良い。この場合、本発明に係る励起光照射範囲切替部は、ガルバノスキャナの走査範囲を特定のＬＥＤチップＣｘに限定される照射範囲Ｒ２に励起光Ｌ２を照射する構成とすれば良い。

［第１観察部、第２観察部の変形例］
なお上述では、第１観察部３Ａと第２観察部３Ｂにおいて、正常発光の判定基準となる第１の波長および第２の波長とのオーバーラップ幅が１０ｎｍの場合を例示した。しかし、本発明の適用に当たり、第１の波長と第２の波長とは、上記範囲に限定されず、検査対象の発光波長特性（半値幅など）に応じて適宜設定すれば良く、第１の波長と第２の波長とのオーバーラップが無くても（同じ波長に設定しても）良いし、不感帯を設定（つまり、第１の波長が第２の波長より長波長側に設定）しても良い。

［その他の変形例］
なお上述では、載置台ＴをＸＹステージ機構等に取り付けて、水平方向にウエハーＷを移動できる構成を例示した。しかし、本発明を具現化するためには、この様な構成に限定されず、ウエハーＷを静止させたまま、励起光照射部２、第１観察部３Ａ、第２観察部３Ｂ、分光測定器８、励起光照射範囲切替部９等を一体的に移動させる構成であっても良い。また、ウエハーＷをＸ方向またはＹ方向に移動させ、励起光照射部２、第１観察部３Ａ、第２観察部３Ｂ、分光測定器８、励起光照射範囲切替部９等を一体的にＹ方向またはＸ方向に移動させる構成であっても良い。

なお上述では、分光測定モードで励起光Ｌ２を照射させる特定のＬＥＤチップＣｘとして、１チップに限定した例を示した。しかし、分光測定器８の観察視野Ｆ２に数十〜数百個の微小ＬＥＤチップが配列された状態で観察されるような場合、励起光Ｌ２の照射範囲Ｒ２は１チップに限定されず、２×２や３×３など特定範囲の近隣する複数チップに亘って照射しても良い。そうすることで、１チップから発せられる光が微弱であっても、近隣の複数チップから発せられる光を混合させることで、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。なお、近隣する複数チップの特定範囲をどの程度にするかは、概ね蛍光発光特性（具体的には、第１観察輝度値と第２観察輝度値との観察輝度比率が同程度の範囲）を参考にして設定すれば良い。

なお、本発明に係るＬＥＤチップ検査装置１，１Ｂを具現化する上で、波長推定関数生成部１０は必須の構成ではなく、装置外で波長推定関数を生成し、生成された波長推定関数を波長推定関数登録部６に登録する構成であっても良い。この様な構成であっても、一度ウエーハＷを載置すれば取り外し／載せ替えを要せずに波長推定関数の算出に必要なデータの取得（特定のＬＥＤチップＣｘが蛍光発光した光の波長成分の特定や、第１観察輝度値と第２観察輝度値の取得）をすることができ、紐付けエラーの発生を防ぐことができる。そのため、精度良く波長推定関数を算出することが可能となる。しかし、ＬＥＤチップ検査装置１，１Ｂに波長推定関数生成部１０が備えられていれば、自動的かつ迅速に波長推定関数を生成することができるので、より好ましい。

［別の形態］
なお上述では、蛍光発光特性を有する発光体の一類型であるＬＥＤチップＣを例示し、本発明を具現化する形態として、発光体の発光波長推定装置の一類型であるＬＥＤチップ検査装置１を例示して詳細な説明をした。しかし、本発明の適用対象は、ＬＥＤチップＣに限定されず、蛍光灯やプラズマディスプレの背面板、有機ＥＬの発光素子など、励起光を照射して蛍光発光する物質（つまり、蛍光発光特性を有する発光体）にも適用することができる。

［別の形態］
なお上述では、本発明を具現化する形態として、発光体の発光波長推定装置１，１Ｂについて説明した。しかし本発明は、上述の励起光照射部２と、分光測定器８と、励起光照射範囲限定部９とを備えた、分光測定装置にも適用することができる。このような形態であれば、上述の発光体の発光波長推定装置１，１Ｂと同様に、分光測定器８の観察視野Ｆ２よりも小さい発光体が、当該観察視野Ｆ２内に多数配列された状態であっても、特定の発光体から放出される光の波長成分を測定することができ、発光体の発光波長推定装置で用いる波長推定関数ｆを精度良く算出することが可能となり、上記課題を解決することができる。

１ ＬＥＤチップ検査装置（発光体の波長推定装置）
１Ｂ ＬＥＤチップ検査装置（発光体の波長推定装置）
２ 励起光照射部
３Ａ 第１観察部
３Ｂ 第２観察部
４Ａ 第１観察輝度値出力部
４Ｂ 第２観察輝度値出力部
５ 観察輝度比率出力部
６ 波長推定関数登録部
７ 発光波長推定部
８ 分光測定器
９ 励起光照射範囲切替部
１０ 波長推定関数生成部
２０ 筐体
２１ 光源
２２ 集光レンズ
２３ 光軸
２４ ＬＥＤチップＣ等から放出された光
２５ 光学素子３４ａを通過した光
２６ 光学素子３４ｂで反射されずに直進する光
２６ａ ＬＥＤチップＣから放出される光の一部
２６ｂ ＬＥＤチップＣから放出される光の一部
３０ 鏡筒
３１ 撮像カメラ
３１ｓ 撮像素子
３２ レンズ
３３ ロングパスフィルタ
３４ａ〜ｃ 光学素子
３６ 撮像カメラ
３６ｓ 撮像素子
３７ レンズ
３７ａ 対物レンズ
３７ｂ，ｃ 結像レンズ
３８ ショートパスフィルタ
３９ａ ロングパスフィルタを通過した光
３９ｂ ショートパスフィルタを通過した光
９１ 遮蔽板
９２ 開口部
９３，９４ 遮蔽板（Ｌ字形）
９５ 矢印
９６ 開口部
ｓ１ 分光測定モード切替ステップ
ｓ２ サンプリング対象部位移動ステップ
ｓ３ 励起光Ｌ２照射ステップ
ｓ４ 分光測定ステップ
ｓ５ 発光波長成分特定ステップ
ｓ６ 波長推定モード切替ステップ
ｓ１０ 観察位置移動ステップ
ｓ１１ 第１観察ステップ（特定ＬＥＤチップ）
ｓ１２ 第１観察輝度出力ステップ（特定ＬＥＤチップ）
ｓ２１ 第２観察ステップ（特定ＬＥＤチップ）
ｓ２２ 第２観察輝度出力ステップ（特定ＬＥＤチップ）
ｓ３１ 観察輝度比率出力ステップ（特定ＬＥＤチップ）
ｓ３２ 観察完了判断ステップ
ｓ４１ 波長推定関数算出ステップ
ｓ５１ 波長推定関数登録ステップ
ｆ 波長推定関数
Ｃ ＬＥＤチップ（発光体）
Ｃｘ 特定のＬＥＤチップ（発光体）
Ｌ０ 励起光（光源から発せられた光）
Ｌ１ 励起光（波長推定用）
Ｌ２ 励起光（分光測定用）
Ｒ１ 励起光Ｌ１の照射範囲
Ｒ２ 励起光Ｌ２の照射範囲
Ｆ１ 観察視野（波長推定用）
Ｆ２ 分光測定器の観察視野
Ａ１〜Ａ５ 領域
Ｐ１〜Ｐ４５ サンプリング対象部位
Ｔ 載置台
Ｗ ウエハー
Ｘ 観察輝度比率
Ｙ 推定波長

Claims (3)

1. 蛍光発光特性を有する発光体から発せられる光の波長成分を測定する分光測定器と、
   前記蛍光発光特性を有する発光体に向けて励起光を照射する励起光照射部と、
   前記励起光照射部から照射される前記励起光の照射範囲を限定する励起光照射範囲限定部を備え、
   前記励起光照射範囲限定部では、前記分光測定器で測定できる測定範囲よりも、前記励起光の照射範囲の方が狭くなるように限定される
   ことを特徴とする、分光測定装置。
2. 蛍光発光特性を有する複数の発光体それぞれの発光波長を推定する発光波長推定装置において、
   前記複数の発光体に向けて励起光を照射する励起光照射部と、
   前記複数の発光体それぞれから発せられる光のうち、正常発光の判定基準となる第１の波長よりも長い波長の光を観察する第１観察部と、
   前記複数の発光体それぞれから発せられる光のうち、正常発光の判定基準となる第２の波長よりも短い波長の光を観察する第２観察部と、
   前記複数の発光体それぞれから発せられる光のうち、第１観察部で観察された特定部位の輝度を第１観察輝度値として出力する、第１観察輝度値出力部と、
   前記複数の発光体それぞれから発せられる光のうち、第２観察部で観察された特定部位の輝度を第２観察輝度値として出力する、第２観察輝度値出力部と、
   前記第１観察輝度値と前記第２観察輝度値との比率を観察輝度比率として算出する、観察輝度比率算出部と、
   前記観察輝度比率に基づいて前記複数の発光体それぞれから発せられる光の波長を推定するための波長推定関数を登録する波長推定関数登録部と、
   前記波長推定関数と前記観察輝度比率に基づいて前記複数の発光体それぞれから発せられる光の推定波長を算出する発光波長推定部と、
   発光体から発せられる光の波長成分を測定する分光測定器と、
   前記励起光照射部から照射される励起光が、前記第１観察部および前記第２観察部での観察対象とする前記複数の発光体に亘って照射されるか、前記分光測定器での測定対象とする特定の発光体に限定して照射されるかを切り替える、励起光照射範囲切替部を備えた
   ことを特徴とする、発光体の発光波長推定装置。
3. 前記分光測定器での測定対象とされた前記特定の発光体から発せられる光の波長成分と、当該特定の発光体から発せられる光が前記第１観察部および前記第２観察部で観察されて前記特定部位の輝度としてそれぞれ出力された前記第１観察輝度値と前記第２観察輝度値から算出された前記観察輝度比率とに基づいて、前記波長推定関数を生成する波長推定関数生成部を備えた
   ことを特徴とする、請求項２に記載の発光体の発光波長推定装置。

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