JP5213147B2 - 半導体発光素子検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤなどの半導体発光素子からの光を受光してその発光状況からその半導体発光素子を検査する半導体発光素子検査装置に関する。

特許文献１及び特許文献２には、発光中心軸からの角度に応じた光の強度である配光強度の分布（配光強度分布）を測定するために、１か所ずつ測定する技術が開示されている。
また、特許文献３には、配光強度分布を測定するために、複数個所を同時に測定する技術が開示されている。

特開平５―１０７１０７号公報 特開平８―１１４４９８号公報 特開２００５―１７２６６５号公報

しかしながら、特許文献１、特許文献２及び特許文献３のいずれの方法においても球座標で立体的に半導体発光素子の発光の状況（以下、単に「発光状況」という）を測定し、この測定結果に応じて半導体発光素子を検査するためには、極めて多くの回数測定をしなければならないという不利益がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的の一例は、高速で半導体発光素子の発光状況を測定し、この測定結果に基づいてその半導体発光素子を検査することが可能な半導体発光素子検査装置を提供することにある。

本発明の半導体発光素子検査装置は、半導体発光素子が放射する光を受光して発光状況の検査を行う半導体発光素子検査装置であって、前記発光状況の検査とは、検査対象の前記半導体発光素子の配光強度を示す発光中心軸からの角度による光強度を測定することによって当該半導体発光素子の特性を判断する検査であり、前記半導体発光素子検査装置は、前記半導体発光素子の発光中心軸上で、かつ、前記半導体発光素子に対向して配置され、前記半導体発光素子から放射される光を受光し、面としての受光情報である画像情報を取得可能な撮像手段からなる受光手段と、前記半導体発光素子から放射される光であって、当該半導体発光素子の発光中心軸からの角度に応じた光を反射して前記受光手段へ導光する反射部と、前記受光手段が得た前記画像情報と比較するために、その比較の基準となる半導体発光素子の光強度を示す発光中心軸からの角度による光強度である基準画像情報を記憶する記憶手段と、前記基準画像情報と前記画像情報とを比較することにより前記配光強度を示す特性に関する検査を行う検査手段と、を有し、前記反射部は、前記半導体発光素子と前記受光手段との間に配置され、その内面が、前記半導体発光素子の前記発光中心軸を中心に放物線を回転させた回転放物面の形状に形成され、前記検査対象の半導体発光素子は、前記放物線の焦点近傍に配置され、前記半導体発光素子検査装置は、前記半導体発光素子から放射される光を集光させることなく前記受光手段に受光させ、前記受光手段は、前記半導体発光素子が発した光のうち前記反射部が反射した反射光と、前記反射部が反射を行わず直接に入射する直接光とを受光する。

本発明の第１の実施形態におけるＬＥＤ１０１の発光状況の説明図である。 配光強度分布についての説明図である。 ｃｏｓ型のＬＥＤについての平面配光強度分布の説明図である。 ドーナツ型のＬＥＤについての平面配光強度分布の説明図である。 第１の実施形態においてＬＥＤ１０１の検査行うための発光素子用受光モジュール１の第１の状態の説明図である。 図５（ｂ）の側面からの説明図である。 半導体発光素子検査装置の概要の説明図である。 ＣＣＤに入射する光の状況の説明図である。 図８をさらに補足する説明図である。 ｃｏｓ型のＬＥＤの光をＣＣＤが受光した場合に得られる受光情報（画像情報）の説明図である。 ドーナツ型のＬＥＤの光をＣＣＤが受光した場合に得られる受光情報（画像情報）の説明図である。 第２の実施形態を説明する説明図である。

＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態を、図１を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態におけるＬＥＤ１０１の発光状況の説明図である。

図１（ａ）に記載されているように、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）１０１は発光面１０１ａから光を発光する。このＬＥＤ１０１の発光面１０１ａの法線を発光中心軸（ＬＣＡ）という。また、発光面１０１ａを含む平面上の、一方向を基準軸（Ｘ軸）とした場合に、この平面上のＸ軸からの反時計回りの角度をφとする。
また、φを固定した場合における、発光中心軸となす角度をθと定義する。
ＬＥＤ１０１の発光面１０１ａから放射される光の強度は、発光中心軸からの角度θ等によって異なる（図２も参照のこと）。

ところで、今後、ＬＥＤ１０１の発光状況をより精密に測定し、これによってＬＥＤ１０１の分別をより高速で行う必要性がより高まることが予想される。そのような需要を満たすための半導体発光素子の検査装置を以下に説明する。
ＬＥＤ１０１は、θが同じ場合には同じ光の強度を示すことが通常であるという前提で検査工程が構築されている。
しかし、ＬＥＤ１０１によっては、θが同じでも、φが異なれば異なる光の強度となる場合もある。
そのような、光の強度を視覚的に表わすために、図１（ｂ）のような図が用いられる。
この図１（ｂ）において、Ｘ軸とＹ軸との交点部分がθ＝０°を表わしている。
そして、円上の各点がθ＝９０°の各φの位置をそれぞれ表わしている。
このような図において、光の強度に応じて濃淡をつけることによって、光の強度を表わしている。そして、この濃淡に基づいて、光の強度を視覚的に知ることが可能となる（図３及び図４参照のこと）。
なお、図１（ｃ）は、φの値が一定の位置における断面図である。
このような、図１において、ＬＥＤ１０１からの同一の距離における光の強度を配光強度と定義する。
製造されたＬＥＤ１０１のこの配光強度を測定することによって、そのＬＥＤ１０１の特性を判断することが可能である。
この特性の判断とは、例えば、全体としての配光強度が一定程度を満たさない、一定のθの位置における配光強度が一定程度を満たさない等の判断がなされる。
さらに、全体としての配光強度が一定程度を満し、かつ、一定のθの位置における配光強度が一定程度を満たしていても、その程度等に応じて、ランク分け等の判断がなされる。
なお、この判断によって、良品不良品の分別、良品の中でのランク分け等がなされる。

なお、以上の説明は、ＬＥＤ１０１から十分に遠い位置で測定したことによって、ＬＥＤ１０１がほぼ点として考えることができるとして記載している。
以後の説明も、特に記載のない限り、ＬＥＤ１０１がほぼ点であると仮定して記載している。なぜなら、ＬＥＤ１０１は通常ＣＣＤ１０５等（図５参照）と比較すると極めて小さいことから、このように仮定することができるからである。

図２は、配光強度分布についての説明図である。

図２（ａ）は、図１（ｃ）と同じ図である。図２（ａ）のように、ＬＥＤ１０１からの距離ｒが一定の位置において、一定のθの角度での、光の強度が配光強度である。
そして、この配光強度を各θの角度について測定して、これをグラフしたものが配光強度分布である。さらに、各θの角度及び各φの角度において測定し、球座標で表したものも配光強度分布という（以下、このような球座標における配光強度分布を球面配光強度分布という）。
この球面配光強度分布を求めることができれば、ＬＥＤ１０１の特性を精密に把握し分別等することが可能となる。
しかし、球面配光強度分布は球座標で表されているため、これを直接計測することは困難である。
さらに、本実施形態で求めているのは、球面配光強度分布の測定ではなく、ＬＥＤ１０１が一定の性能を満たしているか、満たしている場合にその程度等によって分別を可能とするような検査を行うことである。
したがって、精密な球面配光配光強度分布を求める必要はない。
その代り、一定の性能を満たしているＬＥＤ１０１が出射する光を受光したＣＣＤ１０５（Charge Coupled Device）が出力する受光情報（画像情報）を予め計測又は計算によって保持（この保持されている情報を基準情報という）しておき、この基準情報と検査対象のＬＥＤ１０１が出射した光を受光したＣＣＤ１０５から現実に出力された受光情報（画像情報）を比較する。
そして、比較の結果、基準情報との差異が一定の範囲内であるＬＥＤ１０１について、同じく一定の性能を満たしているとして分別を行う。
なお、基準情報は一定の性能を満たしたＬＥＤ１０１の情報だけではなく、一定の性能を満たしたうえでの分別を可能とするように、分別対象ごとに保持されている。
ここで、ＬＥＤ１０１の光を受光するＣＣＤ１０５を単に配置して、受光情報（画像情報）の出力を受けるのが通常であるが、単純にこのようにしてしまうと、ＣＣＤ１０５に直接入射する光の範囲の受光情報（画像情報）をより広範囲における情報を取得することができない。
そこで、本実施形態では、反射部１２３を用いることで、θが広範囲の受光情報（画像情報）を取得している。なお、基準情報は、反射部１２３が存在する状態で計測又は計算されている。

上述したように、本実施形態、最終的にＬＥＤ１０１を検査することが目的である。
しかし、検査対象のＬＥＤ１０１には様々な特性のＬＥＤ１０１が存在することが想定される。
そこで、このさまざまなＬＥＤ１０１の例として、図２（ｂ）のｃｏｓ型のＬＥＤ１０１及び図２（ｃ）のドーナツ型のＬＥＤ１０１を用いて、本実施形態は説明していく。
ｃｏｓ型及びドーナツ型のＬＥＤ１０１は、あくまで例であり、この２つの特性を有するＬＥＤ１０１を測定の対象に限定する趣旨ではない。もっとも、通常のＬＥＤ１０１は、光のピークがｃｏｓ型のＬＥＤ１０１とθ＝３０°に光の強度のピークをもつドーナツ型のＬＥＤ１０１の間の特性を持つことが多い。つまり、検査対象の通常のＬＥＤ１０１は、θが０°〜３０°の範囲に光の強度のピークがあることが多い。そこで、両極端の例として図２（ｂ）に示されるｃｏｓ型のＬＥＤ１０１とθ＝３０°のドーナツ型のＬＥＤ１０１を例に以下説明をするものである。

以下、本実施形態を理解するためにＬＥＤ１０１が出射する光の特性についてまず説明する。
ＬＥＤ１０１の本来の特性を示す、球面配光強度分布は球座標で示されているため、図示することが困難である。
そこで、後述する図３（ｂ）及び図４（ｂ）のような、平面にて表したもの（これを平面配光強度分布と以下いう。）を用いて視覚化して、人間の感覚においてとらえることを可能にしている。なお、この平面配光強度分布は、あくまでＬＥＤ１０１の特性を説明するために便宜的に用いているものであり、本実施形態において、これを算出（検出、測定）することは行っていない。
なお、図８（ａ）、図１０（ｃ）及び図１１（ｃ）においてもこの平面配光強度分布と類似する図が用いられているが、この図８（ａ）、図１０（ｃ）及び図１１（ｃ）と平面配光強度分布とは異なる図である。
この図８（ａ）、図１０（ｃ）及び図１１（ｃ）が、本実施形態において、ＣＣＤ１０５が現実に受光、出力する受光情報（画像情報）の図である。
この図８（ａ）、図１０（ｃ）及び図１１（ｃ）を得るために、図５〜図７の半導体発光素子検査装置３（光素子用受光モジュール１）が用いられる。
そして、この半導体発光素子検査装置３（光素子用受光モジュール１）によって、ＬＥＤ１０１が検査され、分別されることになる。

図２〜図４は、ＬＥＤ１０１が出射する光の特性を説明するための図であるが、以下図２〜図４について説明する
図２（ｂ）は、θが０°の場合に配光強度が最も強いＬＥＤ１０１（ｃｏｓ型）の例であり、図２（ｃ）は、θが３０°近傍の場合に配光強度が最も強いＬＥＤ１０１（ドーナツ型）の例である。
なお、通常は、θ＝９０°で配光強度はゼロになる。
また、この図２では、θの角度の最大値はθ＝９０°であるが、θの角度を９０°以上として配光強度を測定しても良い。例えば、θの角度を０°〜１３５°までの範囲で測定してもよい。なお、θの角度の測定範囲の最大値は当然ながら１８０°である。

前述したが、例えば、図２（ｂ）の様なｃｏｓ型のＬＥＤ１０１を製造しようとしても、製造誤差等が原因で、図２（ｃ）の様なドーナツ型のＬＥＤ１０１がどうしても製造されてしまう。
たとえ、一定のφの角度において、図２（ｂ）の様なｃｏｓ型の配光強度分布を有していたとしても、他のφの角度において、図２（ｃ）の様なドーナツ型の配光強度分布となっている可能性もある。
さらに、より複雑（不均一）な配光強度分布を有するＬＥＤ１０１も存在しえるため、このような配光強度分布を有するＬＥＤ１０１を高速で検査する必要が生じる。

図３は、ｃｏｓ型のＬＥＤ１０１についての平面配光強度分布の説明図である。

図３（ｂ）は、図３（ａ）のようなｃｏｓ型のＬＥＤ１０１の配光強度分布を、全てのφの角度について測定しこれを図１（ｂ）の様な方法によって、視覚化したものである。
図３（ｂ）のように、図３（ａ）のようなｃｏｓ型の配光強度分布を有するＬＥＤ１０１は、θの角度が０°の場合に配光強度が最も高く（濃度が薄く表現されている）、θの角度が大になるに従い、配光強度が低くなる（濃度が濃く表現されている）。

図４は、ドーナツ型のＬＥＤ１０１についての平面配光強度分布の説明図である。

図４（ｂ）は、図４（ａ）のようなドーナツ型のＬＥＤ１０１の配光強度分布を、全てのφの角度について測定しこれを図１（ｂ）の様な方法によって、視覚化した平面配光強度分布である。
図４（ｂ）のように、図３（ａ）のようなｃｏｓ型の配光強度分布を有するＬＥＤ１０１は、θの角度が０°の場合における配光強度よりも、θの角度が３０°付近で最も配光強度が高く（濃度が薄く表現されている）なっている。
そして、このθの角度３０°付近からさらにθの角度が大になるに従い、配光強度が低くなる（濃度が濃く表現されている）。

図５は、第１の実施形態においてＬＥＤ１０１の検査行うための発光素子用受光モジュール１の第１の状態の説明図である。

図５の発光素子用受光モジュール１は、ＬＥＤ１０１の検査を行うためのデータを得るために用いられている。
以下、図５の発光素子用受光モジュール１の構成を説明する。
図５（ａ）のように、発光素子用受光モジュール１は、本実施形態では、ワーク１０２（試料設置台）、ＣＣＤ１０５、ホルダ１０７、信号線１１１、画像処理部１１３、通信線１１５、スペーサ１１７、プローブ針１０９及び反射部１２３を有している。もっとも、この全てが発光素子用受光モジュール１の必須の構成ではなく、少なくとも、ＣＣＤ１０５を有していれば足りる。

ＬＥＤ１０１は水平に設置されているワーク１０２上に配置されている。
このワーク１０２と対向する位置に、ホルダ１０７が、空間を隔てて配置されている。
ホルダ１０７の内部には、ＣＣＤ１０５が配置されている。
ＬＥＤ１０１、ワーク１０２及びＣＣＤ１０５は互いに平行となる様に配置されている。
プローブ針１０９は、受光状況の測定及び電気特性測定時にはＬＥＤ１０１の電極に接触して、電圧をＬＥＤ１０１に印加する。
ワーク１０２及びＬＥＤ１０１が固定されている状態でプローブ針１０９が移動して、プローブ針１０９とＬＥＤ１０１とが接触してもよい。逆に、プローブ針１０９が固定されている状態でワーク１０２及びＬＥＤ１０１が移動して、プローブ針１０９とＬＥＤ１０１とが接触してもよい。
また、プローブ針１０９は、電気特性計測部１１９と接続されている。
プローブ針１０９は、ＬＥＤ１０１の発光面１０１ａとほぼ平行に、ＬＥＤ１０１の法線と直角方向に放射状に延在している。

ホルダ１０７は、円筒形状の側面部１０７ｂを有している。
側面部１０７ｂは円筒形状を有し、θ＝０°の方向に延在した形状を有している。
遮蔽部１０７ａ及び側面部１０７ｂの中心はθ＝０°の方向を有しており、ＬＥＤ１０１の発光面１０１ａの発光中心軸と同一である。
側面部１０７ｂの内周面が形成する中空空間に、ＣＣＤ１０５が配置されている。
遮蔽部１０７ａの中心部には、上下逆の円錐台形の中空部を形成する円形開口部１０７ｃが形成されている。この円形開口部１０７ｃがあることによって、ＬＥＤ１０１から放射された光をＣＣＤ１０５が受光可能となっている。
遮蔽部１０７ａの内周面によって形成される中空空間は、傾斜面１０７ｄから形成されている。
傾斜面１０７ｄによって形成される中空空間は、上下逆の略円錐台形状を有している。ＬＥＤ１０１側からＣＣＤ１０５側に行くに従い直径が大になる形状を有している。
なお、上下逆の略円錐台形状としたのは、中空空間には放物線形状の反射部１２３が挿入されるため、厳密には放物線の形状で曲率を有しているからである。

反射部１２３を形成する反射面１２３ａは、放物線を、発光中心軸を中心に３６０°回転させた回転体の形状を有している。つまり、反射部１２３は、断面形状が放物線形状を有している。
この放物線は、ＬＥＤ１０１が焦点位置（又は焦点位置の近傍）にくるように形成されている。つまり、ＬＥＤ１０１側から、ＣＣＤ１０５側に行くに従い直径が大になるような形状を有している。
このように、反射部１２３が放物線形状であり、かつ、ＬＥＤ１０１が放物線の焦点位置（又は焦点位置の近傍）に配置されていることから、反射部１２３によって反射された光は全て発光中心軸に平行に直進する。

なお、反射部１２３は、ステンレス、アルミ、銀等の金属材料等から構成されて、それ自体が反射を行うものであっても良い。さらに、これら反射をする材料又は反射しない材料の表面に、アルミ、銀等の反射材料をコーティングしてもよい。

また、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＬＥＤ１０１の近傍の拡大図である。
ワーク１０２は、円錐台形状を有しており、この円錐台の上面にＬＥＤ１０１は配置されている。
図５（ｂ）のように、反射部１２３は、ＬＥＤ１０１のＣＣＤ１０５側とは反対側位置にまで伸びて形成されている。
このように、反射部１２３がＬＥＤ１０１のＣＣＤ１０５側とは反対側位置にまで伸びて形成されていることによって、θの角度が９０°以上の範囲へ出射される光も、反射部１２３の反射面１２３ａによって反射させることが可能になる。
そして、θの角度が９０°以上の方向に出射されＬＥＤ１０１のＣＣＤ１０５側とは反対側位置の反射面１２３ａによって反射された光は、θの角度が９０°以下の方向に出射され反射面１２３ａによって反射した光と同様に、発光中心軸に対して平行に進む。

このように、構成したことから、ＣＣＤ１０５へは、ＬＥＤ１０１から放射されて反射面１２３ａに反射した後の光に加え、ＬＥＤ１０１から放射されて反射面１２３ａに反射しない光も入射する。

図６は、図５（ｂ）の側面からの説明図である。

この図６のように、反射部１２３はスリット部１２３ｂが形成されている。このスリット部１２３ｂ内に、プローブ針１０９が挿入され、ＬＥＤ１０１の表面に電圧等を加える。
このスリット部１２３ｂ及びプローブ針１０９は、比較的小さく形成されているため、ワーク１０２上に配置されているＬＥＤ１０１からの光を僅かしか阻害しない。

図７は、半導体発光素子検査装置３の概要の説明図である。

半導体発光素子検査装置３は、発光素子用受光モジュール１に加え、電気特性計測部１１９、記憶部１６１、表示部１６３及びテスタ１５１（比較部１６５）を有している。
なお、発光素子用受光モジュール１は、本実施形態では、ワーク１０２（試料設置台）、ＣＣＤ１０５、ホルダ１０７、信号線１１１、画像処理部１１３、通信線１１５、スペーサ１１７、を有している。
もっとも、この全てが発光素子用受光モジュール１の必須の構成ではなく、少なくとも、ＣＣＤ１０５を有していれば足りる。
電気特性計測部１１９は、ＨＶユニット１５３、ＥＳＤユニット１５５、切替えユニット１５７及び位置決めユニット１５９を有している。

ＣＣＤ１０５の各受光素子は、ＬＥＤ１０１から放射された光を受光する。
そして、その受光素子は受光した光の強度（情報）の電気信号をアナログ信号として、画像処理部１１３に出力する。
このＣＣＤ１０５が出力する光の情報は、Ｘ方向(横方向)及びＹ方向（縦方向）の位置が特定された情報であることから、面としての受光情報ということができる。
つまり、ＣＣＤ１０５が出力する情報は面としての受光情報であるから画像情報ということもできる。そのため、ＣＣＤ１０５は受光手段であるということができ、さらに特定的に表現すれば撮像手段であるということができる。
画像処理部１１３は、この受光情報（画像情報）をアナログ信号から、デジタル信号に変換する。さらに、画像処理部１１３は、テスタ１５１の比較部１６５が比較するのに適切な情報に変換（画像処理）する。
具体的には、受光情報（画像情報）を閾値に対して光の強度の高低に応じて白と黒の２値化してもよい。また、他の基準によって２値化しても良い。
さらに、画像処理部１１３は、受光情報（画像情報）を２５６階調化しても良い。

２値化した場合には、比較部１６５が処理する処理量が極めて少なくすることができるので、高速での処理が可能となるという利点がある。
他方、２５６階調化した場合には、ＬＥＤ１０１の発光状況をより高い分解能で把握することができることから、より、細かい比較が比較部１６５で可能となるという利点がある。さらに細分化された階調によって、階調化してもよい。
なお、この変換方法はあくまで一例であり、他の方法によって画像処理を行ってよい。
この画像処理部１１３でデジタル信号化、テスタ１５１の比較部１６５が比較するのに適切な情報に変換（画像処理）された画像情報は通信線１１５を介してテスタ１５１に出力される。

プローブ針１０９は、ＬＥＤ１０１の表面に物理的に接触してＬＥＤ１０１を発光させるための電圧を印加する機能を有している。
また、プローブ針１０９は位置決めユニット１５９によって位置決め固定されている。
この位置決めユニット１５９は、ワーク１０２が移動する形式のものであれば、プローブ針１０９の先端位置を一定の位置に保持する機能を有する。逆に、この位置決めユニット１５９は、プローブ針１０９が移動する形式のものであれば、プローブ針１０９の先端位置をＬＥＤ１０１が載置されるワーク１０２上の所定の位置に移動させ、その後その位置に保持する機能を有する。

ＨＶユニット１５３は、定格電圧を印加して、定格電圧に対するＬＥＤ１０１での各種特性を検出する役割を有している。
通常、このＨＶユニット１５３からの電圧の印加状態で、ＬＥＤ１０１が発光する光をＣＣＤ１０５が測定を行う。
ＨＶユニット１５３が検出した各種特性情報はテスタ１５１に出力される。

ＥＳＤユニット１５５は、ＬＥＤ１０１に一瞬の間大きな電圧をかけて静電気放電させ静電気破壊されないか等の検査を行うユニットである。
ＥＳＤユニット１５５が検出した静電破壊情報はテスタ１５１に出力される。

切替えユニット１５７は、ＨＶユニット１５３とＥＳＤユニット１５５との切替えを行う。
つまり、この切替えユニット１５７によって、プローブ針１０９を介してＬＥＤ１０１に印加される電圧が変更される。そして、この変更によって、ＬＥＤ１０１の検査項目が、定格電圧での各種特性を検出、又は、静電破壊の有無を検出にそれぞれ変更される。

記憶部１６１は、比較の基準となる基準情報を記憶している。
この基準情報は、ＣＣＤ１０５が得た受光情報（画像情報）との比較に用いられる。
なお、この基準情報は、前もって記憶しておくことも可能であるし、必要に応じて作成して記憶しておくことも可能である。
具体的には、例えば、ｃｏｓ型の受光情報（画像情報）、θが５°の位置にピークが形成されるドーナツ型のＬＥＤ１０１の受光情報（画像情報）、θが１０°の位置にピークが形成される受光情報（画像情報）、θが１５°の位置にピークが形成される受光情報（画像情報）、θが２０°の位置にピークが形成される受光情報（画像情報）、θが２５°の位置にピークが形成される受光情報（画像情報）、θが３０°の位置にピークが形成される受光情報（画像情報）等の複数の基準情報（基準画像情報）を予め計算又は測定して記憶部１６１で記憶しておく。

表示部１６３は、受光情報（画像情報）を表示する。さらに、後述するテスタ１５１による比較・検査の結果情報を表示しても良い。
なお、異なる実施形態では、この表示部１６３によって表示された情報に基づいて検査者がＬＥＤ１０１の良否、クラス分け等を判断することもできる。

テスタ１５１は、受光情報（画像情報）、ＨＶユニット１５３が検出した各種電気特性情報、ＥＳＤユニット１５５が検出した静電破壊情報の入力を受ける。
そして、テスタ１５１は、これらの入力からＬＥＤ１０１の特性を分析・分別を行う。
特に、本実施形態において、テスタ１５１は、画像処理部１１３が変換（画像処理）した画像情報の入力を受ける。
そして、記憶部１６１が記憶している基準情報（基準画像情報）とこの画像情報とをテスタ１５１内の比較部１６５において比較する。
その比較は、様々な方法をもちいて良いが、例えば、パターンマッチング等により比較することによって検査される。

より具体的には、上述の記憶部１６１についての説明ところで例示した複数の基準情報（ｃｏｓ型及び各θ値でピークを有するドーナツ型のＬＥＤ１０１の基準情報）を使用する場合であれば、受光情報（画像情報）とこの複数の基準情報（基準画像情報）とを比較し、その差が一定範囲の場合に、その基準情報と同じ特性を有すると判断する検査を行う。
なお、光の強度による検査である必要はなく、光学フィルタ等を利用した光の波長での検査等であっても良い。つまり、検査は何らかの基準情報（基準画像情報）との差異から、その一致不一致を検査して、それに基づいて良品不良品の分別、光の波長による分別等ができるものであれば、どのようなものであっても良い。

検査の結果に基づいて、テスタ１５１は個別のＬＥＤ１０１毎に分別を行う。
具体的には、例えば、テスタ１５１は、一定の性能を有しないＬＥＤ１０１は破棄するべき旨の判断する分別を行う。さらに、光の光量毎に分別を行う。
なお、テスタ１５１は、ＨＶユニット１５３が検出した各種電気特性情報、ＥＳＤユニット１５５が検出した静電破壊情報からも同様な分別を行う。
なお、物理的な分別は、半導体発光素子検査装置３による検査の後の工程で行われる。

図８は、ＣＣＤ１０５に入射する光の状況の説明図である。図９は、図８をさらに補足する説明図である。

図８（ｂ）のように、ＣＣＤ１０５には、反射部１２３によって反射されていない直接光と反射部１２３によって反射されている反射光の両方が複合された複合光が入射する。
ここで、Ａ地点への直接光がＤＬＡとして表され、Ａ地点への反射光がＲＬＡとして表わされる。なお、Ａ地点へのＲＬＡは、θが９０°以内の方向へ放射された光が反射したものである。
また、Ｂ地点への直接光がＤＬＢとして表わされ、Ｂ地点への反射光がＲＬＢとして表わされる。なお、Ｂ地点へのＲＬＢは、θが９０°以上の方向へ放射された光が反射したものである。
直接光は、θがθ１以内の範囲の光が直接光になり、反射光はθがθ１〜θ２の範囲の光が反射光となる。
ここで、θ１は、ＬＥＤ１０１の放射面からＣＣＤ１０５の最外周部へ引く直線のθの値である。
また、θ２は、円錐台形状のワーク１０２の側面の角度である。つまり、これ以上のθの角度では、ワーク１０２が光を遮蔽することから反射部１２３に光が入射せず、反射されないから、θ２以上の角度の光はＣＣＤ１０５が受光しない。その結果、θ２が測定可能最大範囲となる。

なお、反射部１２３は放物線形状を有することから、この反射部１２３で反射された光は全て発光中心軸に平行に直進する。その結果、直接光と反射光が重畳する以外は、異なるθの角度を有する光はＣＣＤ１０５の各受光素子へ入射することはない。
例えば、Ａ地点へ入射する光は、θがθＡ１の直接光とθがθＡ２の反射光のみであり、他のθの角度の光はＡ地点に入射することはない。
この放物線と焦点との間の性質を用いて、本実施形態では、ＣＣＤ１０５が受光した光の強度の情報から、各θの角度におけるＣＣＤ１０５が受光するであろう受光情報（画像情報）を算出することが可能である。

反射部１２３があることによって、ＣＣＤ１０５には、反射部１２３によって反射されていない直接光と反射部１２３によって反射されている反射光の両方が入射し、図８（ａ）のような強度の光が入射する。
なお、図８（ａ）において、濃度の濃い部分が光の強度が低く、濃度の薄い部分が光の強度が高いことを表わしている。なお、この図８（ａ）の図は、測定するＬＥＤ１０１がｃｏｓ型のＬＥＤ１０１である場合を想定している。
この図８（ａ）のＣ地点からＤ地点までの光の強度を現したのが図９（ａ）である。
図９（ａ）から分かるように、Ｃ地点から外部に進むに従い光の強度は低下する。しかし、Ｅ地点で不連続に光の強度が急激に上昇する。そして、Ｅ地点からＦ地点へ進むに従い急激に再度光の強度が低下する。その後、Ｆ値地点からＤ地点までは、徐々に光の強度が低下等している。
なお、Ｆ地点における反射光分の強度がゼロなのは、θ＝９０°の方向にはＬＥＤ１０１は光を出射していないからである。
また、ＣＣＤ１０５が受光する地点Ａ、Ｆ、Ｅにおける光が、反射部１２３によって反射されている位置がそれぞれＡ´、Ｆ´、Ｅ´に該当する。
また、Ｅ´は、反射部１２３のワーク１０２側と接する部分の位置である。

次に、ＬＥＤ１０１から出射された光がどのように、ＣＣＤ１０５に受光されるか説明する（特に、図９を参照のこと）。
まず、θが０°（Ｃ地点に該当）〜θ１（Ｄ地点に該当）まで増加すると、それに従い、ＣＣＤ１０５に直接光としてそれぞれの角度で受光される。さらに、θがθ１（Ｄ地点に）〜θ２（Ｅ地点に該当）まで増加すると、ＣＣＤ１０５に反射光としてそれぞれの角度で受光される。
つまり、θ＝０°〜θ１の範囲では、θの角度が増加するに従い、それぞれの角度の光の軌跡は、Ｃ地点からＥ１地点を経由してＤ１地点へ移動する。
次に、θ＝θ１〜θ２の範囲では、さらにθの角度が増加すると、それぞれの角度の光の軌跡は、Ｄ（Ｄ１、Ｄ２）地点で折り返して、Ｄ２地点からＥ２地点まで移動する。
したがって、Ｅ（Ｅ１、Ｅ２）地点までは直接光のみの光が受光されており、Ｅ（Ｅ１、Ｅ２）地点からは直接光と反射光の両方が受光されている。
なお、Ｆ地点では、θ＝９０°の反射光が入射するはずであるが、ＬＥＤ１０１は、θ＝９０°方向には光を出射しないため、反射光の量は０となっている。
その結果、例えば、Ａ地点では、θ＝θＡ１での直接光の強度Ｐａｄと、θ＝θＡ２での反射光の光の強度Ｐａｒとの合算した光の強度が検出されることになる。

このように、ＣＣＤ１０５が受光する受光状況を測定すると、ＣＣＤ１０５が受光する受光情報にはθが０°〜θ２の範囲の受光情報が全て含まれている。また、ＣＣＤ１０５は、面としての受光情報（画像情報）を有することから、φが０°〜３６０°の範囲の受光情報も全て含まれている。
このため、この受光情報（画像情報）を基準情報（基準画像情報）と比較することによって、その測定されているＬＥＤ１０１の検査が可能となる。
以下、どのような受光情報となるのかを具体例を示して説明する。

図１０は、ｃｏｓ型のＬＥＤ１０１の光をＣＣＤ１０５が受光した場合に得られる受光情報（画像情報）の説明図である。
図１１は、ドーナツ型のＬＥＤ１０１の光をＣＣＤ１０５が受光した場合に得られる受光情報（画像情報）の説明図である。

ｃｏｓ型のＬＥＤ１０１の光を図５のような発光素子用受光モジュール１で測定した場合には、図１０（ｃ）のような受光情報（画像情報）を得ることができる。
なお、この図１０（ｃ）は、光の強度が図９（ａ）となる場合における受光情報（画像情報）である。図１０（ｂ）は、図９（ａ）と同じ図である。
図１０（ａ）は、ｃｏｓ型のＬＥＤ１０１の配光強度である。もっとも、θが９０°以上の範囲（θが９０°〜θ２の範囲）についても測定可能であることから、θが９０°からθ２までの範囲についても記載している。

ドーナツ型のＬＥＤ１０１の光を図５のような発光素子用受光モジュール１で測定した場合には、図１１（ｃ）のような受光情報（画像情報）を得ることができる。
図１１（ｂ）は、ドーナツ型のＬＥＤ１０１における、ＣＣＤ１０５が受光する光の強度を現した図である。この図１１（ｂ）は、図１０（ｂ）と同じ方法で記載したものである。
図１１（ａ）は、ドーナツ型のＬＥＤ１０１の配光強度である。もっとも、θが９０°以上の範囲（θが９０°〜θ２の範囲）についても測定可能であることから、θが９０°からθ２までの範囲についても記載している。

図１０（ｃ）及び図１１（ｃ）を比較すれば分かるように、ＬＥＤ１０１の発光状況に応じて、受光情報（画像情報）はまったく異なる。
なお、以上の例では極端な例としてｃｏｓ型のＬＥＤ１０１とドーナツ型のＬＥＤ１０１途を比較したが、通常のＬＥＤ１０１はこの間にあり、それらもそれぞれに異なった受光情報（画像情報）を得ることができる。
そして、予め得ていた複数の基準情報（基準画像情報）と比較して分別する。
したがって、基準情報と比較することによって、ＬＥＤ１０１の不良品、ランク分け等が可能となる。

＜第２の実施形態＞
図１２は、第２の実施形態を説明する説明図である。

第１の実施形態のポイントは、短時間（高速で）でＬＥＤ１０１の発光状況を表わす受光情報（画像情報）を取得し処理することができることである。
したがって、複数のＬＥＤ１０１を連続的に処理することに適している。
そこで、図１２のようにウエハ１０２ｃ上に複数のＬＥＤ１０１が配置されており、これを連続的に測定する。
なお、この第２の実施形態では、反射部１２３は、θが６０°が反射するように形成されている。
そして、この第２の実施形態では、ＬＥＤ１０１が検査される際に、ＬＥＤ１０１が放物線形状の焦点付近に配置されるように移動ステージ１０２ｂを移動する制御手段を有している。

＜第３の実施形態＞
以上の実施形態では、反射部１２３は放物線形状の回転体であったが、例えば、ＣＣＤ１０５側に行くに従い直径が大となる円錐台形状等であっても良い。つまり、反射部１２３の放物線形状の回転体に限定する必要はない。
この場合であっても、基準情報だけあれば比較し、検査することが可能であるからである。
したがって、反射部１２３の形状は放物線を回転させた回転体形状である必要はない。
また、必ずしも放物線の焦点位置にＬＥＤ１０１を配置する必要もない。同じく、基準情報だけあれば比較し、検査することが可能であるからである。

＜実施形態の効果＞
本実施形態の半導体発光素子検査装置３は、ＬＥＤ１０１が放射する光を受光して発光状況の検査を行う半導体発光素子検査装置３であって、ＬＥＤ１０１の発光中心軸上で、かつ、ＬＥＤ１０１に対向して配置され、ＬＥＤ１０１から放射される光を受光し、受光した受光状況を複数地点毎に測定可能なＣＣＤ１０５と、を有する。
また、半導体発光素子検査装置３は、ＬＥＤ１０１から放射される光を反射してＣＣＤ１０５へ導光する反射部１２３を有する。
さらに、半導体発光素子検査装置３は、ＣＣＤ１０５が得た複数地点毎の受光状況に関する受光情報と比較するために、その比較の基準となる基準情報を記憶する記憶部１６１と、基準情報と前記受光情報とを比較検査を行うテスタ１５１と、を有する。
このような構成を有することから、半導体発光素子検査装置３は高速で半導体発光素子の発光状況を測定し、この測定結果に基づいてその半導体発光素子を検査することが可能となる。

ＣＣＤ１０５は、面としての受光情報である画像情報を取得可能なＣＣＤ１０５からなり、記憶部１６１が記憶する基準情報は、基準画像情報であり、テスタ１５１は、基準画像情報と画像情報と比較検査する。
このような構成を有することから、画像として受光情報を処理することが可能となり、より高速で半導体発光素子を検査することが可能となる。

ＣＣＤ１０５が撮像した画像情報を２値化してテスタ１５１に提供する画像処理部１１３を有する。
このような構成を有することから、テスタ１５１の比較部１６５が処理する値が２値しかないためより高速で半導体発光素子を検査することが可能となる。

ＣＣＤ１０５が撮像した画像情報を２５６階調化してテスタ１５１に提供する画像処理部１１３を有する。
このような構成を有することから、テスタ１５１の比較部１６５での処理を高速化しつつ、高精度で半導体発光素子を検査することが可能となる。

前記ＣＣＤ１０５によって取得された画像情報を表示部１６３に表示する。
このような構成を有することから、検査者が必要に応じて目視でのチェックをさらに加えることが可能となる。

ＬＥＤ１０１は、ウエハ１０２ｃ上に配置されており、ウエハ１０２ｃは移動ステージ１０２ｂに保持されており、ＬＥＤ１０１が検査される際に移動ステージ１０２ｂを移動する制御手段を有する。
このように構成されたことから、連続的にＬＥＤ１０１を検査することが可能となる。

反射部１２３は、ＬＥＤ１０１と前記受光部との間に配置され、その内面が前記発光中心軸を中心とした回転体であり、発光中心軸上で切断した断面形状が放物線形状に形成されている。
このような構成を有することで、基準情報をより容易に得ることが可能となる。

ＬＥＤ１０１は、ウエハ１０２ｃ上に配置されており、ウエハ１０２ｃは移動ステージ１０２ｂに保持されており、ＬＥＤ１０１が検査される際に、当該ＬＥＤ１０１が反射部１２３の放物線形状の焦点付近に配置されるように移動ステージ１０２ｂを移動する制御手段を有する。
このように構成されたことから、連続的にＬＥＤ１０１を検査することが可能となる。

また、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、様々な変化した構造、構成を行っていても良い。なお、本発明は、発光状況の検査を行う発光素子検査装置のみではなく、これを用いる方法であってもよい。
さらにまた、本実施形態では、光の波長の測定は行っていなかったが、光学フィルタ等を用いて波長を測定し、その波長毎に分別等することも当然に行ってよい。
加えて、各波長における光の強度を測定することによって分別等してもよい。

＜定義等＞
本発明において受光状況とは、受光した光の強度、光学フィルタ等を用いた光の波長等の光に含まれる全ての情報をいう。
本発明において発光情報とは、半導体発光素子が発生する光の状況の情報をいう。具体的には、各θの角度、φの角度等における半導体発光素子が出射する光の状況の情報である。
本発明において、受光情報とは、受光手段が受光した受光状況の情報をいう。
また、実施形態のＣＣＤ１０５は、本発明における受光手段の一例である。つまり、本発明における受光手段は、複数の受光素子を有して、光の強度を測定可能なものであればどのようなものであっても良い。また、実施形態のＣＣＤ１０５は、本発明における撮像手段の一例である。つまり、撮像手段とは面としての受光情報を取得可能なものであればどのようなものであっても良い。
また、ＬＥＤ１０１は、本発明における半導体発光素子の一例である。つまり、半導体発光素子とは、光を発光する素子であればどのようなものであっても良い。ここで、光は可視光に限定されるものではなく、例えば、赤外線、紫外線等であってよい。
さらに、反射部１２３は、本発明の反射部の一例である。つまり、反射部１２３は、光を反射可能であればどのようなものであってよく、構成部材自体が反射可能な材料であればそれ自体であってもよいし、反射部が蒸着等でコーティングによって形成されたものであっても良い。
本発明において発光中心軸は、半導体発光素子が光を発する際に光の中心となる軸をいう。
本発明において記憶手段とは、記憶可能なものであればどのようなものであっても良い。例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ等であってよい。
本発明において検査手段の一例が、実施形態のテスタ１５１である。より特定すると、本発明において検査手段の一例が、実施形態の比較部１６５である。

３ 半導体発光素子検査装置
１０１ ＬＥＤ（半導体発光素子）
１０２ｃ ウエハ
１０５ ＣＣＤ（受光手段、撮像手段）
１０９ プローブ針
１１３ 画像処理部
１２３ 反射部
１５１ テスタ（検査手段）
１６１ 記憶部
１６３ 表示部
１６５ 比較部（検査手段）

Claims (6)

1. 半導体発光素子が放射する光を受光して発光状況の検査を行う半導体発光素子検査装置であって、
   前記発光状況の検査とは、検査対象の前記半導体発光素子の配光強度を示す発光中心軸からの角度による光強度を測定することによって当該半導体発光素子の特性を判断する検査であり、
   前記半導体発光素子検査装置は、
   前記半導体発光素子の発光中心軸上で、かつ、前記半導体発光素子に対向して配置され、前記半導体発光素子から放射される光を受光し、面としての受光情報である画像情報を取得可能な撮像手段からなる受光手段と、
   前記半導体発光素子から放射される光であって、当該半導体発光素子の発光中心軸からの角度に応じた光を反射して前記受光手段へ導光する反射部と、
   前記受光手段が得た前記画像情報と比較するために、その比較の基準となる半導体発光素子の光強度を示す発光中心軸からの角度による光強度である基準画像情報を記憶する記憶手段と、
   前記基準画像情報と前記画像情報とを比較することにより前記配光強度を示す特性に関する検査を行う検査手段と、
   を有し、
   前記反射部は、
   前記半導体発光素子と前記受光手段との間に配置され、
   その内面が、前記半導体発光素子の前記発光中心軸を中心に放物線を回転させた回転放物面の形状に形成され、
   前記検査対象の半導体発光素子は、前記放物線の焦点近傍に配置され、
   前記半導体発光素子検査装置は、前記半導体発光素子から放射される光を集光させることなく前記受光手段に受光させ、
   前記受光手段は、前記半導体発光素子が発した光のうち前記反射部が反射した反射光と、前記反射部が反射を行わず直接に入射する直接光とを受光する
   半導体発光素子検査装置。
2. 前記反射部は、前記受光手段まで連続的に形成されている
   請求項１に記載の半導体発光素子検査装置。
3. 前記撮像手段が撮像した画像情報を２値化して検査手段に提供する画像処理部を有する
   請求項１に記載の半導体発光素子検査装置。
4. 前記撮像手段が撮像した画像情報を２５６階調化して検査手段に提供する画像処理部を有する
   請求項１に記載の半導体発光素子検査装置。
5. 前記撮像手段によって取得された前記画像情報を表示部に表示する
   請求項１〜４いずれか１項に記載の半導体発光素子検査装置。
6. 前記反射部は、
   その内面が前記発光中心軸を中心とした回転体であり、
   前記発光中心軸上で切断した断面形状が放物線形状に形成されており、
   前記反射部は、前記半導体発光素子側の端部が前記発光中心軸を法線とした平面で切断された形状を有し、
   前記端部と前記半導体発光素子との間に、前記半導体発光素子の電極に電圧を印加するためのプローブ針が配置されており、
   前記半導体発光素子は、ウエハ上に配置されており、
   前記ウエハは移動ステージに保持されており、
   前記半導体発光素子が検査される際に、前記移動ステージを移動する制御手段を有し、
   前記半導体発光素子が検査される際に、当該半導体発光素子が前記放物線形状の焦点付近に配置されるように前記移動ステージを移動する制御手段を有する
   請求項１に記載の半導体発光素子検査装置。