JP3778362B2 - Ｌｅｄ発光測定装置 - Google Patents

Description

本発明は発光ダイオード（以下ＬＥＤという）の光量及び波長特性を測定する発光測定装置に関する。

ＬＥＤの光量測定においては、発光量を平均的に捕らえるために、ＬＥＤの発光を光検出器で直接受光するのではなく、発光を一旦拡散板に当て、拡散した光を測定するのが一般的である。
拡散板としては反射型のものや透過型のものがある。
また、波長の測定は分光分布測定器（波長計）で行うが、その場合は直接入射光でも、また拡散板を経由した拡散光であってもよい。

また発光測定はＬＥＤ完成品についても行われるが、多数のＬＥＤチップが集積された半導体ウエハの状態でも行われることがある。
その場合、ウェハはチャックテーブル上に載置され、裏面からの吸引によって固定され、ウェハ上面から光量検出器及び分光分布測定器（波長計）によって各素子の光量及び波長を検出する。
従来、このチャックテーブルの材質としては、硬度を有し、汚染に強いステンレス等の金属が使用されるのが一般的である。
照明学会編「光の計測マニュアル」（１９９０年１１月３０日発行）

光の拡散板として表面に硫酸バリウムを塗布したものは、硫酸バリウム層が汚れ，酸化，機械的傷等により経時変化し、安定した光の拡散効果が継続しない。

また半導体ウェハ上にＬＥＤチップを集積したものを測定する場合において、従来の装置ではウェハの上面からのみしか測定できない。
近年例えばフリップチップ形と称する透明ウェハ上にＬＥＤを集積し、ウェハの両面へ発光させる形のＬＥＤがあるが、このようなウェハの光量及び波長分布を測定する場合は、上面側と裏面側の両面の測定が要求される。
ウェハをひっくり返して吸引取付けすることはできないので、裏面側の光を検出するにはチャックテーブルに光の透過性を有する材料を使用する必要がある。
しかし、チャックテーブルにはウェハ吸引吸着用の空気孔が設けられており、単に光の透過性を有するだけでは、この空気孔の影響を受けて場所によりむらを生ずるなど、実用に供することができない。

請求項１の発明は、透明か、透明に近いプラスチック素材に硫酸バリウムを混入し、成形したチャックテーブルの上下に、光量検出器を設けた、光量測定装置に関するものである。

請求項２の発明は、上記チャックテーブルの上下に、ＬＥＤの発光した光を波長計に導く光ファイバを設けた、波長特性測定装置に関するものである。

請求項１の発明によれば、透明ウェハ上に形成されたＬＥＤチップの発光量を表裏両面から同時に測定できるＬＥＤ光量測定装置を得ることができる。

請求項２の発明によれば、透明ウェハ上に形成されたＬＥＤチップの波長分布を表裏両面から同時に測定することが可能な波長特性測定装置を得ることができる。

以下図面に基づいて本発明の実施例を説明する。

図1は、ＬＥＤ発光測定装置の模式図である。
１は光量検出器で内部にはフォートダイオードのような光検出素子が内蔵されており、矢印で示した入射光側を覆うように、拡散板２が設けられている。
３ａは被検査ＬＥＤで、その上側発光は拡散板２に向かって矢印のように照射される。

拡散板２は素材を透明なプラスチックで構成し、その成形の過程で硫酸バリューム粒子を混在せしめるようにしたものである。
この拡散板を用いることにより非検査ＬＥＤ３ａの発光は、光量検出器１に直接照射されることはなく、拡散板の内部で硫酸バリューム粒子によって複数回の拡散を繰り返した後に光量検出器１に到達することになる。
また硫酸バリュームは拡散板内部に散在しているので、外気や物理的接触によって拡散機能に変化を生じさせることがなく、常に安定した性能を維持することが可能になる。

拡散板２は、拡散作用を有するのみでなく、良好な光の透過性能も有する必要がある。
従って、透明プラスチック素材に対する混入率が重要であり、一般的に使用される拡散板の厚み１ｍｍの場合、混入率は約１０％前後が最適である。
５％では散乱率が低下し、反対に２０％を超えると、光の透過率が低下して、光量検出の感度に悪影響が生じることが確かめられている。

４は透明又は半透明な半導体ウェハで、その表面には複数のＬＥＤチップ３ａ，３ｂ，・・・３ｎが集積されている。
５はチャックテーブルで、通常はステンレスのような硬い、耐腐食性のものが使用されている。
６はチャックテーブル内部に設けられている空気吸引孔で、空気を矢印の方向に吸引することにより、半導体ウェハ４をチャックテーブル上に吸引して固定させる。

従来の装置において、チャックテーブルは、ステンレスのような不透光素材で作られているので、フリップチップのような透明基板上に作られたＬＥＤチップの下（裏）側の発光を測定することはできない。

本発明のＬＥＤ発光測定装置においては、チャックテーブルの素材として透明なプラスチックを使用し、チャックテーブル成型の過程において硫酸バリュームの粒子を混入するようにしたものである。
それによりチャックテーブル２３は光拡散性を備えた材質となる。

そこでＬＥＤチップ３ａを発光させると、上面に発光した光は、拡散板２で拡散され、光量検出器１で上面側発光量を測定される。
それと同時に、下面に発光した光は、透明な半導体ウェハ４を通過し、チャックテーブル５の内部で拡散する。
従って、チャックテーブル下面に、光量検出器１と同様の、光量検出器７を置くと、ＬＥＤチップ３ａの下面発光量も測定することができる。
この場合、チャックテーブルに光の拡散性を持たせたことにより、チャックテーブルに吸引用空気孔があってもその影響を除外して測定することが可能である。
なお、光量検出器７には、光量検出器１に用いられている拡散板２は不要である。

光量検出器１の出力と、光量検出器７の出力を加算することにより、ＬＥＤチップ３ａの総合的出力を計測できるだけでなく、両出力を比較することによって、その特性を決定することができる。
またＬＥＤチップの上下（表裏）面の発光量を一回の測定で完了できるので、生産工程の簡略化を計ることができる。

チャックテーブル５の厚みは、機械的強度及び内部に空気吸引孔を設ける必要上、拡散板７の厚み約１ｍｍよりは厚く、約５ｍｍ程度となる。
この場合も、光の通過及び拡散のバランスを考慮すると、硫酸バリュームの混入量はプラスチック素材の１０％程度がもっとも好ましいことが実験的に確かめられた。
混入比率が５％以下となると、良好な拡散が得られず、２０％を超えると光の透過率が低下し、光量検出の感度に悪影響が生じることが確かめられている。

ＬＥＤの特性は受光量とともにその波長分布も重要な要素となっている。
以下図１に基づき波長分布の測定について説明する。
図１において８は上側の発光について波長分布を測定する波長計で、光ファイバー９によって光量検出器１の近辺において、披検査ＬＥＤ３ａの上側の発光を集光し、測定できるようになっている。

１０は下側の発光の波長分布を測定する波長計で光ファイバ１１によって、下側の光量検出器７の近辺において被検査ＬＥＤの下側の発光を集光し測定できるようになっている。
この場合、光はチャックテーブルの拡散層を通過したものとなるが、硫酸バリュームの混入率が１０％程度のチャックテーブルであれば、材質による波長依存特性がなく、波長分布に影響を与えることはない。

従来の装置においては、被検査ＬＥＤの下側の発光の波長分布は測定することができなかったが、本発明の装置においては、発光量と同様に下側の発光の波長分布を、上側と同時に測定できることになる。

ＬＥＤ発光測定装置の模式図

符号の説明

１・・・・・・・・・・・光量検出器
２・・・・・・・・・・・拡散板
３ａ，３ｂ，・・・３ｎ・・ＬＥＤチップ
４・・・・・・・・・・・半導体ウェハ
５・・・・・・・・・・・チャックテーブル
６・・・・・・・・・・・空気吸引孔
７・・・・・・・・・・・光量検出器
８・・・・・・・・・・・波長計
９・・・・・・・・・・・光ファイバー
１０・・・・・・・・・・波長計
１１・・・・・・・・・・光ファイバー

Claims (2)

1. 透明なプラスチック材料に、硫酸バリュームを混入して成型した、半導体ウエハのチャックテーブル、
   前記チャックテーブルの上方に配置された第１の光量検出器、
   前記チャックテーブルの下方に配置された第２の光量検出器、
   からなるＬＥＤ光量測定装置。
   
2. 透明なプラスチック材料に、硫酸バリュームを混入して成型した、半導体ウエハのチャックテーブル、
   前記チャックテーブルの上方に配置された第１の受光用ファイバー、
   前記チャックテーブルの下方に配置された第２の受光用ファイバー、
   前記第１，第２の受光用ファイバーによるＬＥＤ受光光の、波長分布（分光分布）を測定するための第１及び第２の分光分布測定器（波長計）、
   からなるＬＥＤ波長特性測定装置。

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