JP3628344B2 - 半導体検査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は発光半導体素子の検査に用いられる半導体検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体検査装置の一つとしてウェハープローバ装置が知られているが、発光半導体素子（以下、発光素子と記す）のウェハーの検査に用いられているウェハープローバ装置は、図１７のように電気的な特性を計るためのプローブカードと光学的な特性を計るための受光装置から構成されている。プローブカードは素子測定用の電源及び電流計、電圧計等からなる電気特性テスターに接続されており、所定の発光素子に電圧の印加／電流の注入を行ない、その時の電流値／電圧値を測定し発光素子の電気的な良否を判定するようになっている。
また、発光素子の光学的特性は、プローブカードを通して発光素子に所定の動作電流を注入し、その時の素子の発光量を受光装置で測光し、光・電気変換を行なったあと、光学特性テスターによって良否判定を行なっている。
【０００３】
この受光装置は一般にプローブカードに対して可動できる構造になっており、測定時以外には測定位置から退避しており、測定時に移動して測定位置にくるようになっている。その理由として、マニュアルプローバ及びセミオートプローバ、つまりプローブカードとウェハー上の発光素子の位置合わせ（アライメント）を手動で行なうタイプのウェハープローバでは、作業者がウェハーの垂直上方からプローブと発光素子の電極パッドの位置を実体顕微鏡等を見ながら合わせるために、図１８（ａ）のようにアライメント時には受光装置は発光素子直上の測定位置から退避させておかなければアライメントができないからである。そして測定時には図１８（ｂ）のように受光装置を素子直上の測定位置に移動させ光学特性の測定を行なう。そのため測定時には発光素子を直上から観察することはできなくなる。このことは、電気・光学的特性の測定と同時に発光状態をモニターし、画像処理等を用いて素子発光形状の良否を判定することや、作業者が測定状況をチェックすることを不可能にしている。
【０００４】
図１９は、従来のウェハープローバの発光素子及びプローブ周辺の拡大説明図である。プローブカード下面からウェハー表面までの距離（プローブの高さ）は一般に１〜３ｍｍ程度である。また、プローブカードの厚さは一般に２〜３ｍｍ程度である。そのため移動機構を設けた受光装置をプローブカードの下側に設けることは困難であり、一般に受光装置はプローブカードの上面側に設けられることになる。
そのために、ウェハー上の発光素子と受光装置の受光面との距離は、一般的に１０ｍｍ以上離れている。そのため発光素子の光を十分に受光するためには、受光面の面積を大きくとることが必要になる。ところが大きな受光面を持つ受光装置（一般的にはフォトダイオードや太陽電池が用いられている）では、発光素子以外からの外乱光の影響や、受光装置自体のダークカレント（暗電流）などのノイズが大きくなり、測定の精度が下がることになる。また受光装置に移動機構を設けているが、この機構の精度が悪いと測定毎に受光面と発光素子との相対位置が変わることになり、測定精度が低くなる。故にこの移動機構は精度の高いものが必要となり、そのため受光装置の寸法が大きくなり、設置が難しくなる、受光装置が高価になる等の問題が発生する。
【０００５】
また、従来の発光素子のウェハーの検査に用いられているウェハープローバ装置では、比較的距離の離れた発光素子から出た光を受光して測定するために、大きな受光面を持つ受光装置で発光素子から出た光束をできるだけ多く受光しなければならず、発光素子から出る光束の一部だけを詳細に測定し発光光の分布を取り、発光ムラの良否を判定することは困難であった。そのため発光ムラの測定には、撮像装置と画像処理装置を用いた高価な測定装置が必要となり、かつその測定は時間がかかるものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、本発明の請求項１から請求項８においては、発光素子の光出力を高精度、高信頼でかつ安価に測定できる発光素子用ウェハープローバからなる半導体検査装置を提供することを目的としている。
また、本発明の請求項９及び請求項１０においては、上記半導体検査装置において更に発光素子の発光分布を高速で安価に測定できる装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の要旨とするところは、請求項１においては、ウェハー上の発光素子に電圧印加、電流供給を行ない該発光素子の電圧測定及び電流測定を行なうためのプローブカードと、前記発光素子の光量測定を行なうための受光装置とを備えた発光素子用ウェハープローバ装置からなる半導体検査装置において、前記受光装置の受光面が前記プローブカードの下面の前記ウェハーと対向する位置に固定されており、かつ前記受光装置の受光面は前記ウェハー上の発光素子の発光部よりウェハーに対して垂直に出る光束を遮断しない位置に設置され、前記発光部から出る光のうち、前記ウェハーに対して垂直に出る光束を除いた角度成分の光を測定するように構成されていることである。
【０００８】
請求項２の半導体検査装置においては、請求項１における発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置が少なくともフォトダイオードから構成されていることにある。
請求項３の半導体検査装置においては、請求項１における発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置が少なくとも光ファイバー及びフォトダイオードから構成されていることにある。
請求項４の半導体検査装置においては、請求項１おける発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置が少なくともファイバープレート及びフォトダイオードから構成されていることにある。
【０００９】
請求項５の半導体検査装置においては、請求項１における発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置が少なくともセルフォックレンズアレイ（ＳＬＡ）及びフォトダイオードから構成されていることにある。
請求項６の半導体検査装置においては、請求項１における発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置が少なくともルーフミラーレンズアレイ（ＲＭＬＡ）及びフォトダイオードから構成されていることにある。
【００１０】
請求項７の半導体検査装置においては、請求項１における発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置が少なくとも反射鏡及びフォトダイオードから構成されていることにある。
請求項８の半導体検査装置においては、請求項１における発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置が少なくともプリズム及びフォトダイオードから構成されていることにある。
【００１１】
請求項９の半導体検査装置においては、請求項１における発光素子用ウェハープローバ装置のプロープカードに固定されている受光装置が少なくとも２個以上であることにある。
請求項１０の半導体検査装置においては、請求項９における発光素子用ウェハープローバ装置を用いて行なう発光素子の選別方法として、受光装置１から得られる光出力値（Ｌ１）と、受光装置２から得られる光出力値（Ｌ２），・・・ ，受光装置ｎから得られる光出力値（Ｌｎ）（ｎ＝１，２，・・・，ｎ：ｎ整数）に対して比（Ｌ２／Ｌ１），・・・，（Ｌｎ／Ｌ１）をとり、その値をあらかじめ設定した値と比較し、発光素子の光出力の判定に用いることを特徴とすることにある。
【００１２】
【作用】
したがって、本発明の請求項１の半導体検査装置によれば、発光素子用ウェハープローバ装置は、受光装置の受光面とウェハー上の発光素子の相対的位置関係を正確に保持でき、正確な測定が可能となる。また受光装置の構造を簡単にできるために、装置の小型化が可能となり、受光面を素子に接近させることが可能となる。そのため測定感度の向上が図れる。また受光装置の構造を簡単にできるために装置を安価に提供することが可能となる。
【００１３】
請求項２の半導体検査装置では、請求項１における発光素子用ウェハープローバ装置に用いる受光装置を小型で高感度、高精度かつ安価なものにすることが可能となる。
請求項３の半導体検査装置では、請求項１における発光素子用ウェハープローバ装置に用いる受光装置の受光面と光−電気変換部を離すことが可能となり、かつ受光面を発光素子に接近させることが可能となる。それにより、電気的特性の測定系との間のノイズの影響を少なくすることが可能となり測定の精度向上が図れる。
請求項４の半導体検査装置では、請求項１における発光素子用ウェハープローバ装置に用いる受光装置の受光面を発光素子と近接させかつ受光面の面積を広くできるようになるので、発光部の面積の大きな発光素子の光学特性の測定の精度向上が図れる。
【００１４】
請求項５の半導体検査装置では、請求項１における発光素子用ウェハープローバ装置に用いる受光装置の受光面を長尺化し、かつ受光面の面内感度の分布を軽減させることが可能となるため、アレイ光源などの長尺の発光素子の高精度な測定が可能となる。
請求項６の半導体検査装置では、請求項１における発光素子用ウェハープローバ装置に用いる受光装置の受光面を長尺化し、かつ受光面の面内感度の分布を軽減させることが可能となるため、アレイ光源などの長尺の発光素子の高精度な測定が可能となる。
【００１５】
請求項７の半導体検査装置では、請求項１における発光素子用ウェハープローバ装置に用いる受光装置において、反射鏡により発光素子からの発光光の光路を制御することが可能となるので、受光装置の小型化が可能となる。
請求項８の半導体検査装置では、請求項１における発光素子用ウェハープローバ装置に用いる受光装置において、プリズムにより発光素子からの発光光の光路を曲げることができるようになるので、複数の受光面からの光を合成し、光−電気変換を行なうことが可能となる。それにより微弱な光を高精度に測定することが可能となる。また光の光路を制御することが可能となるので、受光装置の小型化が可能となる。
【００１６】
請求項９の半導体検査装置では、請求項１における発光素子用ウェハープローバ装置が２個以上の受光装置を備えたことにより、複数の受光装置で発光素子の発光光を測定できるので、受光面を適宜配置することにより発光素子の発光分布を測定することが可能となる。
請求項１０の半導体検査装置では、請求項９における発光素子用ウェハープローバ装置において発光素子から出る光の発光分布の測定結果から、発光素子のプロセス工程で付着したダスト等による異常や素子形成異常による発光不良を、その不良原因と共に高速に検出することが可能となる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する。
［実施例１］
図１は請求項１の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置の説明図である。
図１に示す発光素子用ウェハープローバ装置では、プローブカードの下面の所定の位置に受光装置が固定されている。この場合は受光装置の受光面がプローブカードのプローブの先端の発光素子の発光部よりウェハーに対して垂直に出る光束を遮断しない位置で、かつ発光部から出る光のうちファーフィールドパターンの半値全角をなす光が受光面の法線となす角度の中の少なくともその一部が、発光部から出る光の波長において光が受光面の表面で全反射する場合の光と受光面の法線のなす角度より小さくなるような位置にくるように固定されている。
【００１８】
このように固定された受光装置は、素子のアライメント時や、測定時の素子状態の観察の時も、ウェハー垂直方向からの実体顕微鏡やモニターカメラによる素子観察を妨げることはない。また受光面とプローブ先端の相対的位置関係が固定されているために、プローブ先端と発光素子のアライメントを行なえば、自動的に受光面と発光素子とのアライメントも行なわれるため、発光素子と受光装置の受光面の位置ズレによる測光誤差は生じず、繰り返し測定を行なった場合に、繰り返し精度の高い測定が可能となる。
また、従来の発光素子用ウェハープローバのような受光装置の移動機構が必要ないのでウェハーブローバの簡易化、低価格化も可能になる。
【００１９】
図２は図１に示した請求項１による実施例の発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置付近の拡大図である。
図２において、プローブカードに固定された受光装置の受光面と測定するウェハー上の発光素子の間の距離は１ｍｍ程度である。この距離はプローブ先端と発光素子の電極パッドとのアライメントを行なえば、自動的に決定される距離となり、通常のプローバの性能や発光素子のサイズ等を考慮すると、その誤差は±０．１ｍｍ以内である。
また、この図から明らかなように、発光素子の状態や、発光素子とプローブ先端のアライメントの状態は、素子直上に設置された実体顕微鏡で観察することができるようになっている。それ故、マニュアルプローバやセミオートプローバのアライメント作業時やフルオートプローバの測定時の素子状態の観察が可能なことは明らかである。
【００２０】
［実施例２］
図３は請求項２の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置付近の説明図である。
本実施例では、プローブカードに固定された受光装置はフォトダイオード及び受光した発光素子からの光をフォトダイオードによって光−電流変換した電流を電圧変換・増幅するプリアンプ、そしてフォトダイオードとプリアンプを保持しプローブカードの所定の位置に固定できるようになっている外囲器から構成されている。
プリアンプからでる増幅された光出力信号は光学特性テスターに送られ計測及び処理がなされる。
【００２１】
フォトダイオードの受光面（図中のフォトダイオード内の網掛けで図示している部分）と発光素子の距離は約１ｍｍである。これにより受光面積の小さなフォトダイオードでも光電流は十分にとれるようになっている。
また、本実施例のような構成をとった受光装置では、発光素子の発光部から出る光の中で受光素子の受光面に入射する光の範囲を発光素子の発光部に対する受光装置の受光面の位置で決定できるので、受光面と発光素子の位置関係を適宜設定することにより発光素子から出た光の任意の角度成分の光を測定することが容易であることは明らかである。
それにより、特に発光光の放射角に分布のある発光素子、例えば通信用のＬＥＤやレーザー素子などの特定の光分布成分を測定することができる。
【００２２】
［実施例３］
図４は請求項３の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置の説明図である。
図４に示す発光素子用ウェハープローバ装置では、受光装置はプローブカードに先端を固定された光ファイバーと、その光ファイバーの反対の端に接続されているフォトダイオードから構成されている。
プローブカードに固定されている側の光ファイバーの先端近傍は固定治具によってファイバー先端が発光素子からの光を受光できる位置に調整固定されている。この光ファイバーの先端部分が本受光装置の受光面になる。
図５は本実施例の受光面付近の拡大図である。
【００２３】
このように光ファイバーの先端部（受光面）は固定治具によってプローブカードに固定されており、ファイバー先端部の開口面（受光面）がプローブカードのプローブの先端の発光素子の発光部よりウェハーに垂直に出る光束を遮断しない位置でかつ発光部から出る光のうちファーフィールドパターンの半値全角をなす光が光ファイバーの開口面の法線となす角度の中の少なくともその一部が、発光部から出る光の波長における光ファイバーの開口数から求められる光ファイバーの受光角の範囲内に入るように固定されている。また、ファイバー先端の受光面と発光素子の間の距離は０．５ｍｍ程度に保持されている。
【００２４】
このような構造をとることにより、電気的特性を測定するためのプローブの近傍に光−電流変換を行なうフォトダイオードやプリアンプなどを設ける必要がなくなるので、相互の電気的影響（ノイズ）がなくなり、電気的特性、光学的特性の両方の測定の精度の向上が図れる。
また、光ファイバーは一般的に知られているように、比較的狭い入力光の開口角をもっているので、本構成のような受光装置では発光素子からの光を主として受光し、外乱光等のノイズ光は受光を極力避けることが可能であるので、発光素子の光出力の高精度の測定が可能となる。
また、本実施例の受光装置は、前記実施例２の受光装置より狭い角度の発光素子からの光を選択的に測定できることは明らかである。
【００２５】
［実施例４］
図６は請求項４の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置付近の説明図である。
本実施例の受光装置は固定治具によってプローブカードに固定しているファイバープレートの発光素子と反対側の端に接続されているフォトダイオードから構成されている。
本実施例の受光装置の受光面はこのファイバープレートの発光素子側の端を用いることになるので、本実施例の受光装置は大きな面積の受光面を持つことができる。また、ファイバープレートは実施例３における光ファイバーと同様に比較的狭い入力光の開口角を持っているので、外乱光ノイズの影響の少ない測定をできることは明らかである。
故に、本実施例の受光装置を用いた発光素子用ウェハープローバは特に発光部の面積の大きな表示用ＬＥＤウェハーの測定に適している。
【００２６】
［実施例５］
図７は請求項５の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置付近の説明図である。
本実施例の受光装置は固定治具によってプローブカードに固定しているセルフォックレンズアレイ（ＳＬＡ）とＳＬＡの発光素子と反対側の端に接続されているフォトダイオードから構成されている。
本実施例の受光装置を用いた発光素子用ウェハープローバは特にアレイ発光素子用のウェハープローバに適している。アレイ発光素子は一般に数十個の発光部が１つの素子に集積されており、集積方向の長さが数ｍｍある長尺素子である。従って、受光する側も長尺の受光素子を用いるのが一般的である。
以下に発光ダイオードアレイ素子の発光光を長尺フォトダイオード素子で測定する場合の説明を行なう。
【００２７】
図８に示すように、発光ダイオードアレイの発光光を長尺フォトダイオードで測定する場合、フォトダイオードと発光ダイオードアレイの長さがおおよそ等しい場合には、発光ダイオードアレイの中央付近の発光部からの光と端部付近の発光部からの光ではフォトダイオードに入射する光の入射角が異なり、アレイ内の発光部の光出力が均一な場合でも中央付近にある発光部に比べて端部付近にある発光部は光出力が低いという測定結果になる。そのため、このような発光ダイオードアレイの発光光をフォトダイオードで測定する場合、フォトダイオードの長さを発光ダイオードアレイの長さより長くしなければならず、従来は通常フォトダイオードの長さを発光ダイオードアレイの長さの２倍以上にしていた。しかし、このようにフォトダイオードの長さを長く、つまりフォトダイオードの受光面積を大きくすることは、フォトダイオードの暗電流の増加や外乱ノイズ光の影響の増大などを招き、測定精度の低下の原因となっていた。
【００２８】
そこで図９に示すように、本実施例のような、フォトダイオードの前面にＳＬＡを設置しＳＬＡに入射する光のみフォトダイオードの入射光とするような構成をとれば、ＳＬＡは比較的狭い開口角（ＳＬＡ−２０で２０度）を持っているので、受光面と発光素子の距離が１ｍｍであれば両側に約０．４ｍｍ長いフォトダイオードを用いればよい。
これは長さ４ｍｍの発光ダイオードアレイの測定の時、ＳＬＡを用いなければ８ｍｍ以上の長さのフォトダイオードが必要であるのに対し、ＳＬＡを用いれば約５ｍｍの長さのフォトダイオードでよいことになる。それによりフォトダイオードの幅が同じ場合、ＳＬＡを用いればフォトダイオードの面積は６０％程度となり、それだけノイズ等による誤差が小さくなる。
【００２９】
図１０は本実施例によるウェハープローバを用いた測定結果の一例である。測定条件は発光ダイオードアレイの長さ約４ｍｍ、発光ドットは６４ドット／素子、フォトダイオードの寸法は受光面が約５ｍｍ×約１ｍｍ、ＳＬＡ−２０使用、発光ダイオードアレイと受光面の距離は約１ｍｍである。
図１０から見られるように、１素子内の６４ドットの光出力は１％以内という測定値が得られた。
図１１は、図１０と同様の発光ダイオードアレイとフォトダイオードを用い、ＳＬＡを使用しない場合である。この場合、発光ダイオードアレイとフォトダイオードの受光面の距離を１ｍｍとした。
図１１から見られるように、１素子内の６４ドット内で分布が見られ、端部に近づくほど光出力が低下するという測定結果が得られた。
これらの発光ダイオードアレイは本測定後に素子分離を行ない、その後、素子内各ドットの光出力を各ドット毎に詳細に測定しており、その測定結果から素子内の光出力のバラツキは１％以内であることを確認している。そのことから、本実施例の発光素子用ウェハープローバを用いることにより、発光ダイオードアレイウェハーの測定が、正確で高速かつ簡便に行なえることが実証された。
【００３０】
［実施例６］
図１２は請求項６の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置付近の説明図である。
本実施例の受光装置は固定治具によってプローブカードに固定しているルーフミラーレンズアレイ（ＲＭＬＡ）とＲＭＬＡの発光素子と反対側の端に接続されているフォトダイオードから構成されている。
ＲＭＬＡはＳＬＡと同様に比較的狭い入射光の開口角を持ったアレイ光学系なので、本実施例の受光装置を用いた発光素子用ウェハープローバは、実施例５と同様に特にアレイ発光素子用のウェハープローバに適している。
また、ＲＭＬＡはそのユニットの中に光路分離ミラーを持っているので、その光路分離ミラーを適宜設計することにより、入射光と出射光の光路の制御が可能であるので、フォトダイオードの配置を比較的自由に設計できるという特徴がある。
【００３１】
［実施例７］
図１３は請求項７の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置付近の説明図である。
本実施例の受光装置は固定治具によってプローブカードに固定している反射鏡と反射鏡を通して発光素子をのぞむ位置に設置されているフォトダイオードから構成されている。
本実施例に用いた受光装置は、プローブカードに設けた反射鏡とフォトダイオードの間の光路を確保するための開口部を広く開けておくことにより、反射鏡はあらかじめ固定治具にてプローブカードに固定しておき、フォトダイオードの位置をプローブカード上で移動させるだけでプローブカードとフォトダイオードの位置調整が簡便に行なえるという特徴を有している。
【００３２】
［実施例８］
図１４は請求項８の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置付近の説明図である。
本実施例の受光装置はプローブカードに固定しているプリズムとプリズムを通して発光素子をのぞむ位置に設置されているフォトダイオードから構成されている。
本実施例に用いた受光装置は、プローブカードに設けたプリズムとフォトダイオードの間の光路を確保するための開口部を広く開けておくことにより、プリズムはあらかじめ固定治具にてプローブカードに固定しておき、フォトダイオードの位置をプローブカード上で移動させるだけでプローブカードとフォトダイオードの位置調整が簡便に行なえるという特徴を有している。
さらに、プリズムとプローブカードとの固定に特殊な固定治具を用いず、プリズムをプローブカードに直接接着することができるので、受光装置の構成を簡易化できるという特徴を有している。
【００３３】
［実施例９］
図１５は請求項９の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置のプローブカードのプローブ付近の平面図である。
本実施例では図１５のようにプローブの先端を中心にして受光装置１，２，３，４を各々９０度づつ回転させた位置に配置している。発光素子の位置はほとんどプローブ先端位置と等しいので、これにより各受光装置１，２，３，４は発光素子から等距離で、かつ４方向から発光素子の発光を測定することになる。
このような受光装置の構成は従来の発光素子用ウェハープローバにおける方式では非常に大きな受光機構を必要とするため、非常に実現が困難である。
しかし本実施例のウェハープローバを用いれば、ウェハー状態で発光素子の発光分布を高速に測定することが可能である。
【００３４】
［実施例１０］
次に請求項１０による半導体検査装置の発光素子選別方法について説明する。実施例９における発光素子用ウェハープローバを用いて測定した発光素子ウェハーの測定の結果の一部を表１に示す。実施例９では４つの受光装置を搭載しているので、各受光装置１，２，３，４から得られた光出力をＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４としている。また光出力比の値はあらかじめ測定方向によるプローブの影の影響を補正してある。
【００３５】
【表１】
【００３６】
この結果から、発光状態に異常が見られないのは素子Ａ，Ｃ，Ｅであり、素子Ｂ，Ｄ，Ｆは何らかの発光状態の異常があると判断される。
図１６は素子Ｂ，Ｄ，Ｆの素子の状態を示す模式図である。
図１６（ａ）は素子Ｂの状態であるが、Ｌ２の光出力が他より小さい原因として、受光装置２の方向付近に工程中に付着したと思われるゴミのようなものが図のような位置に確認された。
図１６（ｂ）は素子Ｄの状態であるが、Ｌ１の光出力が他より小さい原因として、受光装置１の方向付近で発光部の電極のめくれが確認された。
図１６（ｃ）は素子Ｆの状態であるが、Ｌ３の光出力が他より小さい原因として、受光装置３の方向付近で工程中に付着したと思われるゴミのようなものが図のような位置に確認された。
このように、複数の受光装置を設置し、その光出力値の比をとり、その値を予め設定した値と比較し素子の光出力の判定に用いることにより、作成工程で発生したウェハー上の異物や電極形成異常などのある不良素子を容易に判別できる。そしてこのような、光出力比をあらかじめ設定しておいた正常な素子のとりうる光出力比の範囲と比較することにより素子の良否判定を高速で正確に行なうことが可能となる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置の受光面の位置精度が向上し、かつ受光面と発光素子の距離を接近させ、受光装置の小型化、低ノイズ化、高信頼化を図ることができるようになり、発光素子のウェハーの選別工程の高信頼化、低コスト化が可能となる。また、従来の装置では困難だった、不良原因の選別や、アレイ素子の選別の高精度化も果たすことができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置の説明図である。
【図２】図１に示した請求項１による実施例の発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置付近の拡大図である。
【図３】請求項２の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置付近の説明図である。
【図４】請求項３の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置の説明図である。
【図５】図４に示した請求項３による実施例の受光装置の受光面付近の拡大図である。
【図６】請求項４の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置付近の説明図である。
【図７】請求項５の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置付近の説明図である。
【図８】請求項５による実施例に対する従来技術による受光装置の例を示す図である。
【図９】請求項５による実施例の受光装置の原理図である。
【図１０】請求項５による実施例のウェハープローバを用いた測定結果の一例を示す図である。
【図１１】従来技術によるウェハープローバを用いた測定結果の一例を示す図である。
【図１２】請求項６の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置付近の説明図である。
【図１３】請求項７の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置付近の説明図である。
【図１４】請求項８の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置付近の説明図である。
【図１５】請求項９の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置のプローブカードのプローブ付近の平面図である。
【図１６】請求項１０による実施例の測定方法で測定した発光素子の状態を示す模式図である。
【図１７】従来技術によるウェハープローバ装置の説明図である。
【図１８】従来技術によるウェハープローバ装置の動作の説明図である。
【図１９】従来技術によるウェハープローバ装置の発光素子及びプローブ周辺の拡大説明図である。
【符号の説明】
【産業上の利用分野】
この発明は発光半導体素子の検査に用いられる半導体検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体検査装置の一つとしてウェハープローバ装置が知られているが、発光半導体素子（以下、発光素子と記す）のウェハーの検査に用いられているウェハープローバ装置は、図１７のように電気的な特性を計るためのプローブカードと光学的な特性を計るための受光装置から構成されている。プローブカードは素子測定用の電源及び電流計、電圧計等からなる電気特性テスターに接続されており、所定の発光素子に電圧の印加／電流の注入を行ない、その時の電流値／電圧値を測定し発光素子の電気的な良否を判定するようになっている。
また、発光素子の光学的特性は、プローブカードを通して発光素子に所定の動作電流を注入し、その時の素子の発光量を受光装置で測光し、光・電気変換を行なったあと、光学特性テスターによって良否判定を行なっている。
【０００３】
この受光装置は一般にプローブカードに対して可動できる構造になっており、測定時以外には測定位置から退避しており、測定時に移動して測定位置にくるようになっている。その理由として、マニュアルプローバ及びセミオートプローバ、つまりプローブカードとウェハー上の発光素子の位置合わせ（アライメント）を手動で行なうタイプのウェハープローバでは、作業者がウェハーの垂直上方からプローブと発光素子の電極パッドの位置を実体顕微鏡等を見ながら合わせるために、図１８（ａ）のようにアライメント時には受光装置は発光素子直上の測定位置から退避させておかなければアライメントができないからである。そして測定時には図１８（ｂ）のように受光装置を素子直上の測定位置に移動させ光学特性の測定を行なう。そのため測定時には発光素子を直上から観察することはできなくなる。このことは、電気・光学的特性の測定と同時に発光状態をモニターし、画像処理等を用いて素子発光形状の良否を判定することや、作業者が測定状況をチェックすることを不可能にしている。
【０００４】
図１９は、従来のウェハープローバの発光素子及びプローブ周辺の拡大説明図である。プローブカード下面からウェハー表面までの距離（プローブの高さ）は一般に１〜３ｍｍ程度である。また、プローブカードの厚さは一般に２〜３ｍｍ程度である。そのため移動機構を設けた受光装置をプローブカードの下側に設けることは困難であり、一般に受光装置はプローブカードの上面側に設けられることになる。
そのために、ウェハー上の発光素子と受光装置の受光面との距離は、一般的に１０ｍｍ以上離れている。そのため発光素子の光を十分に受光するためには、受光面の面積を大きくとることが必要になる。ところが大きな受光面を持つ受光装置（一般的にはフォトダイオードや太陽電池が用いられている）では、発光素子以外からの外乱光の影響や、受光装置自体のダークカレント（暗電流）などのノイズが大きくなり、測定の精度が下がることになる。また受光装置に移動機構を設けているが、この機構の精度が悪いと測定毎に受光面と発光素子との相対位置が変わることになり、測定精度が低くなる。故にこの移動機構は精度の高いものが必要となり、そのため受光装置の寸法が大きくなり、設置が難しくなる、受光装置が高価になる等の問題が発生する。
【０００５】
また、従来の発光素子のウェハーの検査に用いられているウェハープローバ装置では、比較的距離の離れた発光素子から出た光を受光して測定するために、大きな受光面を持つ受光装置で発光素子から出た光束をできるだけ多く受光しなければならず、発光素子から出る光束の一部だけを詳細に測定し発光光の分布を取り、発光ムラの良否を判定することは困難であった。そのため発光ムラの測定には、撮像装置と画像処理装置を用いた高価な測定装置が必要となり、かつその測定は時間がかかるものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、本発明の請求項１から請求項８においては、発光素子の光出力を高精度、高信頼でかつ安価に測定できる発光素子用ウェハープローバからなる半導体検査装置を提供することを目的としている。
また、本発明の請求項９及び請求項１０においては、上記半導体検査装置において更に発光素子の発光分布を高速で安価に測定できる装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明の要旨とするところは、請求項１においては、ウェハー上の発光素子に電圧印加、電流供給を行ない該発光素子の電圧測定及び電流測定を行なうためのプローブカードと、前記発光素子の光量測定を行なうための受光装置とを備えた発光素子用ウェハープローバ装置からなる半導体検査装置において、前記受光装置の受光面が前記プローブカードの下面の前記ウェハーと対向する位置に固定されており、かつ前記受光装置の受光面は前記ウェハー上の発光素子の発光部よりウェハーに対して垂直に出る光束を遮断しない位置に設置され、前記発光部から出る光のうち、前記ウェハーに対して垂直に出る光束を除いた角度成分の光を測定するように構成されていることである。
【０００８】
請求項２の半導体検査装置においては、請求項１における発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置が少なくともフォトダイオードから構成されていることにある。
請求項３の半導体検査装置においては、請求項１における発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置が少なくとも光ファイバー及びフォトダイオードから構成されていることにある。
請求項４の半導体検査装置においては、請求項１おける発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置が少なくともファイバープレート及びフォトダイオードから構成されていることにある。
【０００９】
請求項５の半導体検査装置においては、請求項１における発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置が少なくともセルフォックレンズアレイ（ＳＬＡ）及びフォトダイオードから構成されていることにある。
請求項６の半導体検査装置においては、請求項１における発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置が少なくともルーフミラーレンズアレイ（ＲＭＬＡ）及びフォトダイオードから構成されていることにある。
【００１０】
請求項７の半導体検査装置においては、請求項１における発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置が少なくとも反射鏡及びフォトダイオードから構成されていることにある。
請求項８の半導体検査装置においては、請求項１における発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置が少なくともプリズム及びフォトダイオードから構成されていることにある。
【００１１】
請求項９の半導体検査装置においては、請求項１における発光素子用ウェハープローバ装置のプロープカードに固定されている受光装置が少なくとも２個以上であることにある。
請求項１０の半導体検査装置においては、請求項９における発光素子用ウェハープローバ装置を用いて行なう発光素子の選別方法として、受光装置１から得られる光出力値（Ｌ１）と、受光装置２から得られる光出力値（Ｌ２），・・・ ，受光装置ｎから得られる光出力値（Ｌｎ）（ｎ＝１，２，・・・，ｎ：ｎ整数）に対して比（Ｌ２／Ｌ１），・・・，（Ｌｎ／Ｌ１）をとり、その値をあらかじめ設定した値と比較し、発光素子の光出力の判定に用いることを特徴とすることにある。
【００１２】
【作用】
したがって、本発明の請求項１の半導体検査装置によれば、発光素子用ウェハープローバ装置は、受光装置の受光面とウェハー上の発光素子の相対的位置関係を正確に保持でき、正確な測定が可能となる。また受光装置の構造を簡単にできるために、装置の小型化が可能となり、受光面を素子に接近させることが可能となる。そのため測定感度の向上が図れる。また受光装置の構造を簡単にできるために装置を安価に提供することが可能となる。
【００１３】
請求項２の半導体検査装置では、請求項１における発光素子用ウェハープローバ装置に用いる受光装置を小型で高感度、高精度かつ安価なものにすることが可能となる。
請求項３の半導体検査装置では、請求項１における発光素子用ウェハープローバ装置に用いる受光装置の受光面と光−電気変換部を離すことが可能となり、かつ受光面を発光素子に接近させることが可能となる。それにより、電気的特性の測定系との間のノイズの影響を少なくすることが可能となり測定の精度向上が図れる。
請求項４の半導体検査装置では、請求項１における発光素子用ウェハープローバ装置に用いる受光装置の受光面を発光素子と近接させかつ受光面の面積を広くできるようになるので、発光部の面積の大きな発光素子の光学特性の測定の精度向上が図れる。
【００１４】
請求項５の半導体検査装置では、請求項１における発光素子用ウェハープローバ装置に用いる受光装置の受光面を長尺化し、かつ受光面の面内感度の分布を軽減させることが可能となるため、アレイ光源などの長尺の発光素子の高精度な測定が可能となる。
請求項６の半導体検査装置では、請求項１における発光素子用ウェハープローバ装置に用いる受光装置の受光面を長尺化し、かつ受光面の面内感度の分布を軽減させることが可能となるため、アレイ光源などの長尺の発光素子の高精度な測定が可能となる。
【００１５】
請求項７の半導体検査装置では、請求項１における発光素子用ウェハープローバ装置に用いる受光装置において、反射鏡により発光素子からの発光光の光路を制御することが可能となるので、受光装置の小型化が可能となる。
請求項８の半導体検査装置では、請求項１における発光素子用ウェハープローバ装置に用いる受光装置において、プリズムにより発光素子からの発光光の光路を曲げることができるようになるので、複数の受光面からの光を合成し、光−電気変換を行なうことが可能となる。それにより微弱な光を高精度に測定することが可能となる。また光の光路を制御することが可能となるので、受光装置の小型化が可能となる。
【００１６】
請求項９の半導体検査装置では、請求項１における発光素子用ウェハープローバ装置が２個以上の受光装置を備えたことにより、複数の受光装置で発光素子の発光光を測定できるので、受光面を適宜配置することにより発光素子の発光分布を測定することが可能となる。
請求項１０の半導体検査装置では、請求項９における発光素子用ウェハープローバ装置において発光素子から出る光の発光分布の測定結果から、発光素子のプロセス工程で付着したダスト等による異常や素子形成異常による発光不良を、その不良原因と共に高速に検出することが可能となる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する。
［実施例１］
図１は請求項１の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置の説明図である。
図１に示す発光素子用ウェハープローバ装置では、プローブカードの下面の所定の位置に受光装置が固定されている。この場合は受光装置の受光面がプローブカードのプローブの先端の発光素子の発光部よりウェハーに対して垂直に出る光束を遮断しない位置で、かつ発光部から出る光のうちファーフィールドパターンの半値全角をなす光が受光面の法線となす角度の中の少なくともその一部が、発光部から出る光の波長において光が受光面の表面で全反射する場合の光と受光面の法線のなす角度より小さくなるような位置にくるように固定されている。
【００１８】
このように固定された受光装置は、素子のアライメント時や、測定時の素子状態の観察の時も、ウェハー垂直方向からの実体顕微鏡やモニターカメラによる素子観察を妨げることはない。また受光面とプローブ先端の相対的位置関係が固定されているために、プローブ先端と発光素子のアライメントを行なえば、自動的に受光面と発光素子とのアライメントも行なわれるため、発光素子と受光装置の受光面の位置ズレによる測光誤差は生じず、繰り返し測定を行なった場合に、繰り返し精度の高い測定が可能となる。
また、従来の発光素子用ウェハープローバのような受光装置の移動機構が必要ないのでウェハーブローバの簡易化、低価格化も可能になる。
【００１９】
図２は図１に示した請求項１による実施例の発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置付近の拡大図である。
図２において、プローブカードに固定された受光装置の受光面と測定するウェハー上の発光素子の間の距離は１ｍｍ程度である。この距離はプローブ先端と発光素子の電極パッドとのアライメントを行なえば、自動的に決定される距離となり、通常のプローバの性能や発光素子のサイズ等を考慮すると、その誤差は±０．１ｍｍ以内である。
また、この図から明らかなように、発光素子の状態や、発光素子とプローブ先端のアライメントの状態は、素子直上に設置された実体顕微鏡で観察することができるようになっている。それ故、マニュアルプローバやセミオートプローバのアライメント作業時やフルオートプローバの測定時の素子状態の観察が可能なことは明らかである。
【００２０】
［実施例２］
図３は請求項２の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置付近の説明図である。
本実施例では、プローブカードに固定された受光装置はフォトダイオード及び受光した発光素子からの光をフォトダイオードによって光−電流変換した電流を電圧変換・増幅するプリアンプ、そしてフォトダイオードとプリアンプを保持しプローブカードの所定の位置に固定できるようになっている外囲器から構成されている。
プリアンプからでる増幅された光出力信号は光学特性テスターに送られ計測及び処理がなされる。
【００２１】
フォトダイオードの受光面（図中のフォトダイオード内の網掛けで図示している部分）と発光素子の距離は約１ｍｍである。これにより受光面積の小さなフォトダイオードでも光電流は十分にとれるようになっている。
また、本実施例のような構成をとった受光装置では、発光素子の発光部から出る光の中で受光素子の受光面に入射する光の範囲を発光素子の発光部に対する受光装置の受光面の位置で決定できるので、受光面と発光素子の位置関係を適宜設定することにより発光素子から出た光の任意の角度成分の光を測定することが容易であることは明らかである。
それにより、特に発光光の放射角に分布のある発光素子、例えば通信用のＬＥＤやレーザー素子などの特定の光分布成分を測定することができる。
【００２２】
［実施例３］
図４は請求項３の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置の説明図である。
図４に示す発光素子用ウェハープローバ装置では、受光装置はプローブカードに先端を固定された光ファイバーと、その光ファイバーの反対の端に接続されているフォトダイオードから構成されている。
プローブカードに固定されている側の光ファイバーの先端近傍は固定治具によってファイバー先端が発光素子からの光を受光できる位置に調整固定されている。この光ファイバーの先端部分が本受光装置の受光面になる。
図５は本実施例の受光面付近の拡大図である。
【００２３】
このように光ファイバーの先端部（受光面）は固定治具によってプローブカードに固定されており、ファイバー先端部の開口面（受光面）がプローブカードのプローブの先端の発光素子の発光部よりウェハーに垂直に出る光束を遮断しない位置でかつ発光部から出る光のうちファーフィールドパターンの半値全角をなす光が光ファイバーの開口面の法線となす角度の中の少なくともその一部が、発光部から出る光の波長における光ファイバーの開口数から求められる光ファイバーの受光角の範囲内に入るように固定されている。また、ファイバー先端の受光面と発光素子の間の距離は０．５ｍｍ程度に保持されている。
【００２４】
このような構造をとることにより、電気的特性を測定するためのプローブの近傍に光−電流変換を行なうフォトダイオードやプリアンプなどを設ける必要がなくなるので、相互の電気的影響（ノイズ）がなくなり、電気的特性、光学的特性の両方の測定の精度の向上が図れる。
また、光ファイバーは一般的に知られているように、比較的狭い入力光の開口角をもっているので、本構成のような受光装置では発光素子からの光を主として受光し、外乱光等のノイズ光は受光を極力避けることが可能であるので、発光素子の光出力の高精度の測定が可能となる。
また、本実施例の受光装置は、前記実施例２の受光装置より狭い角度の発光素子からの光を選択的に測定できることは明らかである。
【００２５】
［実施例４］
図６は請求項４の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置付近の説明図である。
本実施例の受光装置は固定治具によってプローブカードに固定しているファイバープレートの発光素子と反対側の端に接続されているフォトダイオードから構成されている。
本実施例の受光装置の受光面はこのファイバープレートの発光素子側の端を用いることになるので、本実施例の受光装置は大きな面積の受光面を持つことができる。また、ファイバープレートは実施例３における光ファイバーと同様に比較的狭い入力光の開口角を持っているので、外乱光ノイズの影響の少ない測定をできることは明らかである。
故に、本実施例の受光装置を用いた発光素子用ウェハープローバは特に発光部の面積の大きな表示用ＬＥＤウェハーの測定に適している。
【００２６】
［実施例５］
図７は請求項５の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置付近の説明図である。
本実施例の受光装置は固定治具によってプローブカードに固定しているセルフォックレンズアレイ（ＳＬＡ）とＳＬＡの発光素子と反対側の端に接続されているフォトダイオードから構成されている。
本実施例の受光装置を用いた発光素子用ウェハープローバは特にアレイ発光素子用のウェハープローバに適している。アレイ発光素子は一般に数十個の発光部が１つの素子に集積されており、集積方向の長さが数ｍｍある長尺素子である。従って、受光する側も長尺の受光素子を用いるのが一般的である。
以下に発光ダイオードアレイ素子の発光光を長尺フォトダイオード素子で測定する場合の説明を行なう。
【００２７】
図８に示すように、発光ダイオードアレイの発光光を長尺フォトダイオードで測定する場合、フォトダイオードと発光ダイオードアレイの長さがおおよそ等しい場合には、発光ダイオードアレイの中央付近の発光部からの光と端部付近の発光部からの光ではフォトダイオードに入射する光の入射角が異なり、アレイ内の発光部の光出力が均一な場合でも中央付近にある発光部に比べて端部付近にある発光部は光出力が低いという測定結果になる。そのため、このような発光ダイオードアレイの発光光をフォトダイオードで測定する場合、フォトダイオードの長さを発光ダイオードアレイの長さより長くしなければならず、従来は通常フォトダイオードの長さを発光ダイオードアレイの長さの２倍以上にしていた。しかし、このようにフォトダイオードの長さを長く、つまりフォトダイオードの受光面積を大きくすることは、フォトダイオードの暗電流の増加や外乱ノイズ光の影響の増大などを招き、測定精度の低下の原因となっていた。
【００２８】
そこで図９に示すように、本実施例のような、フォトダイオードの前面にＳＬＡを設置しＳＬＡに入射する光のみフォトダイオードの入射光とするような構成をとれば、ＳＬＡは比較的狭い開口角（ＳＬＡ−２０で２０度）を持っているので、受光面と発光素子の距離が１ｍｍであれば両側に約０．４ｍｍ長いフォトダイオードを用いればよい。
これは長さ４ｍｍの発光ダイオードアレイの測定の時、ＳＬＡを用いなければ８ｍｍ以上の長さのフォトダイオードが必要であるのに対し、ＳＬＡを用いれば約５ｍｍの長さのフォトダイオードでよいことになる。それによりフォトダイオードの幅が同じ場合、ＳＬＡを用いればフォトダイオードの面積は６０％程度となり、それだけノイズ等による誤差が小さくなる。
【００２９】
図１０は本実施例によるウェハープローバを用いた測定結果の一例である。測定条件は発光ダイオードアレイの長さ約４ｍｍ、発光ドットは６４ドット／素子、フォトダイオードの寸法は受光面が約５ｍｍ×約１ｍｍ、ＳＬＡ−２０使用、発光ダイオードアレイと受光面の距離は約１ｍｍである。
図１０から見られるように、１素子内の６４ドットの光出力は１％以内という測定値が得られた。
図１１は、図１０と同様の発光ダイオードアレイとフォトダイオードを用い、ＳＬＡを使用しない場合である。この場合、発光ダイオードアレイとフォトダイオードの受光面の距離を１ｍｍとした。
図１１から見られるように、１素子内の６４ドット内で分布が見られ、端部に近づくほど光出力が低下するという測定結果が得られた。
これらの発光ダイオードアレイは本測定後に素子分離を行ない、その後、素子内各ドットの光出力を各ドット毎に詳細に測定しており、その測定結果から素子内の光出力のバラツキは１％以内であることを確認している。そのことから、本実施例の発光素子用ウェハープローバを用いることにより、発光ダイオードアレイウェハーの測定が、正確で高速かつ簡便に行なえることが実証された。
【００３０】
［実施例６］
図１２は請求項６の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置付近の説明図である。
本実施例の受光装置は固定治具によってプローブカードに固定しているルーフミラーレンズアレイ（ＲＭＬＡ）とＲＭＬＡの発光素子と反対側の端に接続されているフォトダイオードから構成されている。
ＲＭＬＡはＳＬＡと同様に比較的狭い入射光の開口角を持ったアレイ光学系なので、本実施例の受光装置を用いた発光素子用ウェハープローバは、実施例５と同様に特にアレイ発光素子用のウェハープローバに適している。
また、ＲＭＬＡはそのユニットの中に光路分離ミラーを持っているので、その光路分離ミラーを適宜設計することにより、入射光と出射光の光路の制御が可能であるので、フォトダイオードの配置を比較的自由に設計できるという特徴がある。
【００３１】
［実施例７］
図１３は請求項７の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置付近の説明図である。
本実施例の受光装置は固定治具によってプローブカードに固定している反射鏡と反射鏡を通して発光素子をのぞむ位置に設置されているフォトダイオードから構成されている。
本実施例に用いた受光装置は、プローブカードに設けた反射鏡とフォトダイオードの間の光路を確保するための開口部を広く開けておくことにより、反射鏡はあらかじめ固定治具にてプローブカードに固定しておき、フォトダイオードの位置をプローブカード上で移動させるだけでプローブカードとフォトダイオードの位置調整が簡便に行なえるという特徴を有している。
【００３２】
［実施例８］
図１４は請求項８の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置付近の説明図である。
本実施例の受光装置はプローブカードに固定しているプリズムとプリズムを通して発光素子をのぞむ位置に設置されているフォトダイオードから構成されている。
本実施例に用いた受光装置は、プローブカードに設けたプリズムとフォトダイオードの間の光路を確保するための開口部を広く開けておくことにより、プリズムはあらかじめ固定治具にてプローブカードに固定しておき、フォトダイオードの位置をプローブカード上で移動させるだけでプローブカードとフォトダイオードの位置調整が簡便に行なえるという特徴を有している。
さらに、プリズムとプローブカードとの固定に特殊な固定治具を用いず、プリズムをプローブカードに直接接着することができるので、受光装置の構成を簡易化できるという特徴を有している。
【００３３】
［実施例９］
図１５は請求項９の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置のプローブカードのプローブ付近の平面図である。
本実施例では図１５のようにプローブの先端を中心にして受光装置１，２，３，４を各々９０度づつ回転させた位置に配置している。発光素子の位置はほとんどプローブ先端位置と等しいので、これにより各受光装置１，２，３，４は発光素子から等距離で、かつ４方向から発光素子の発光を測定することになる。
このような受光装置の構成は従来の発光素子用ウェハープローバにおける方式では非常に大きな受光機構を必要とするため、非常に実現が困難である。
しかし本実施例のウェハープローバを用いれば、ウェハー状態で発光素子の発光分布を高速に測定することが可能である。
【００３４】
［実施例１０］
次に請求項１０による半導体検査装置の発光素子選別方法について説明する。実施例９における発光素子用ウェハープローバを用いて測定した発光素子ウェハーの測定の結果の一部を表１に示す。実施例９では４つの受光装置を搭載しているので、各受光装置１，２，３，４から得られた光出力をＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４としている。また光出力比の値はあらかじめ測定方向によるプローブの影の影響を補正してある。
【００３５】
【表１】
この結果から、発光状態に異常が見られないのは素子Ａ，Ｃ，Ｅであり、素子Ｂ，Ｄ，Ｆは何らかの発光状態の異常があると判断される。
図１６は素子Ｂ，Ｄ，Ｆの素子の状態を示す模式図である。
図１６（ａ）は素子Ｂの状態であるが、Ｌ２の光出力が他より小さい原因として、受光装置２の方向付近に工程中に付着したと思われるゴミのようなものが図のような位置に確認された。
図１６（ｂ）は素子Ｄの状態であるが、Ｌ１の光出力が他より小さい原因として、受光装置１の方向付近で発光部の電極のめくれが確認された。
図１６（ｃ）は素子Ｆの状態であるが、Ｌ３の光出力が他より小さい原因として、受光装置３の方向付近で工程中に付着したと思われるゴミのようなものが図のような位置に確認された。
このように、複数の受光装置を設置し、その光出力値の比をとり、その値を予め設定した値と比較し素子の光出力の判定に用いることにより、作成工程で発生したウェハー上の異物や電極形成異常などのある不良素子を容易に判別できる。そしてこのような、光出力比をあらかじめ設定しておいた正常な素子のとりうる光出力比の範囲と比較することにより素子の良否判定を高速で正確に行なうことが可能となる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置の受光面の位置精度が向上し、かつ受光面と発光素子の距離を接近させ、受光装置の小型化、低ノイズ化、高信頼化を図ることができるようになり、発光素子のウェハーの選別工程の高信頼化、低コスト化が可能となる。また、従来の装置では困難だった、不良原因の選別や、アレイ素子の選別の高精度化も果たすことができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置の説明図である。
【図２】図１に示した請求項１による実施例の発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置付近の拡大図である。
【図３】請求項２の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置付近の説明図である。
【図４】請求項３の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置の説明図である。
【図５】図４に示した請求項３による実施例の受光装置の受光面付近の拡大図である。
【図６】請求項４の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置付近の説明図である。
【図７】請求項５の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置付近の説明図である。
【図８】請求項５による実施例に対する従来技術による受光装置の例を示す図である。
【図９】請求項５による実施例の受光装置の原理図である。
【図１０】請求項５による実施例のウェハープローバを用いた測定結果の一例を示す図である。
【図１１】従来技術によるウェハープローバを用いた測定結果の一例を示す図である。
【図１２】請求項６の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置付近の説明図である。
【図１３】請求項７の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置付近の説明図である。
【図１４】請求項８の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置付近の説明図である。
【図１５】請求項９の実施例を示す発光素子用ウェハープローバ装置のプローブカードのプローブ付近の平面図である。
【図１６】請求項１０による実施例の測定方法で測定した発光素子の状態を示す模式図である。
【図１７】従来技術によるウェハープローバ装置の説明図である。
【図１８】従来技術によるウェハープローバ装置の動作の説明図である。
【図１９】従来技術によるウェハープローバ装置の発光素子及びプローブ周辺の拡大説明図である。
【符号の説明】
Claims (10)
- ウェハー上の発光半導体素子（以下、発光素子と記す）に電圧印加、電流供給を行ない該発光素子の電圧測定及び電流測定を行なうためのプローブカードと、前記発光素子の光量測定を行なうための受光装置とを備えた発光素子用ウェハープローバ装置からなる半導体検査装置において、
前記受光装置の受光面が前記プローブカードの下面の前記ウェハーと対向する位置に固定されており、かつ前記受光装置の受光面は前記ウェハー上の発光素子の発光部よりウェハーに対して垂直に出る光束を遮断しない位置に設置され、前記発光部から出る光のうち、前記ウェハーに対して垂直に出る光束を除いた角度成分の光を測定するように構成されていることを特徴とする半導体検査装置。 - 前記発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置が少なくともフォトダイオードから構成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体検査装置。
- 前記発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置が少なくとも光ファイバー及びフォトダイオードから構成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体検査装置。
- 前記発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置が少なくともファイバープレート及びフォトダイオードから構成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体検査装置。
- 前記発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置が少なくともセルフォックレンズアレイ（ＳＬＡ）及びフォトダイオードから構成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体検査装置。
- 前記発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置が少なくともルーフミラーレンズアレイ（ＲＭＬＡ）及びフォトダイオードから構成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体検査装置。
- 前記発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置が少なくとも反射鏡及びフォトダイオードから構成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体検査装置。
- 前記発光素子用ウェハープローバ装置の受光装置が少なくともプリズム及びフォトダイオードから構成されていることを特徴とする請求項１記載の半導体検査装置。
- 請求項１記載の半導体検査装置において、発光素子用ウェハープローバ装置のプロープカードに固定されている受光装置が少なくとも２個以上であることを特徴とする半導体検査装置。
- 請求項９記載の半導体検査装置において、発光素子用ウェハープローバ装置を用いて行なう発光素子の選別方法として、受光装置１から得られる光出力値(L1)と、受光装置２から得られる光出力値(L2)，・・・，受光装置ｎから得られる光出力値(Ln)（n=1,2,・・・,n：n整数）に対して比(L2/L1)，・・・，(Ln/L1)をとり、その値をあらかじめ設定した値と比較し、発光素子の光出力の判定に用いることを特徴とする半導体検査装置。
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