KR20210144682A - 검사 장치 및 검사 방법 - Google Patents

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도모노리 나카무라
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하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤
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Abstract

검사 장치는 제1 발광 소자 및 해당 제1 발광 소자의 주변에 배치된 제2 발광 소자를 포함하는 복수의 발광 소자가 형성된 샘플을 검사하는 검사 장치로서, 샘플에 조사되는 여기광을 생성하는 여기 광원과, 샘플로부터의 형광을 촬상하는 카메라와, 카메라에 의해서 촬상된 제1 발광 소자로부터의 형광 및 제2 발광 소자로부터의 형광에 기초하여, 제1 발광 소자로부터의 형광의 상대 휘도를 산출하고, 제1 발광 소자로부터의 형광의 절대 휘도 및 상대 휘도에 기초하는 산출값과 소정의 임계값을 비교함으로써, 제1 발광 소자의 양부 판정을 행하는 제어 장치의 판정부를 구비한다.

Description

검사 장치 및 검사 방법
본 발명의 일 양태는 검사 장치 및 검사 방법에 관한 것이다.
웨이퍼 상에 형성된 발광 소자 그룹의 양·불량을 판정하는 수법으로서, 발광 소자가 발생시키는 포토루미네선스를 관찰하고, 해당 포토루미네선스의 휘도에 기초하여 발광 소자의 양부 판정을 행하는 수법이 알려져 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조).
일본 특개 2015-148447호 공보
여기서, 예를 들면 프로세스 불균일(막 두께, 불순물 농도 등)에 의해서, 웨이퍼 상의 각 발광 소자의 휘도 분포가 완만해지는 경우가 있다. 이 경우에는, 휘도의 절대값에만 기초하여 발광 소자의 양부 판정을 고정밀도로 행하는 것이 어렵다.
상기 문제를 해결할 수 있는 수법으로서, 판정 대상의 발광 소자와 해당 발광 소자의 주변의 발광 소자를 포함하는 발광 소자 그룹의 평균 휘도에 대한 판정 대상의 발광 소자의 휘도 비율(즉 상대 휘도)에 기초하여 판정 대상의 발광 소자의 양부 판정을 행하는 수법이 생각된다. 그렇지만, 예를 들어 판정 대상의 발광 소자를 포함하는 발광 소자 그룹(판정 대상의 발광 소자 및 해당 발광 소자의 주변의 발광 소자)이 이물 등으로 덮여 암 영역으로 되어 있는 경우에는, 발광 소자 그룹에 포함되는 모든 발광 소자의 휘도값의 절대값이 극히 낮음에도 불구하고, 판정 대상의 발광 소자의 상대 휘도가 낮게 되지 않기 때문에, 판정 대상의 발광 소자가 양품으로서 판정되어 버릴 우려가 있다.
본 발명의 일 양태는 상기 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 포토루미네선스에 기초하는 발광 소자의 양부 판정을 고정밀도로 행하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에 따른 검사 장치는, 제1 발광 소자 및 해당 제1 발광 소자의 주변에 배치된 제2 발광 소자를 포함하는 복수의 발광 소자가 형성된 대상물을 검사하는 검사 장치로서, 대상물에 조사되는 여기광을 생성하는 여기 광원과, 대상물로부터의 형광을 촬상하는 촬상부와, 촬상부에 의해서 촬상된 제1 발광 소자로부터의 형광 및 제2 발광 소자로부터의 형광에 기초하여, 제1 발광 소자로부터의 형광의 상대 휘도를 산출하고, 제1 발광 소자로부터의 형광의 절대 휘도 및 상대 휘도에 기초하는 산출값과 소정의 임계값을 비교함으로써, 제1 발광 소자의 양부 판정을 행하는 판정부를 구비한다.
본 발명의 일 양태에 따른 검사 장치에서는, 여기광이 조사된 제1 발광 소자의 형광 및 제2 발광 소자의 형광에 기초하여 제1 발광 소자의 상대 휘도가 산출되고, 해당 상대 휘도 및 제1 발광 소자의 형광의 절대 휘도에 기초하는 산출값이 소정의 임계값과 비교되어, 제1 발광 소자의 양부 판정이 행해지고 있다. 예를 들면, 판정 대상의 발광 소자 및 해당 발광 소자의 주변의 발광 소자(발광 소자 그룹)가 이물 등으로 덮여 암 영역으로 되어 있는 경우에 있어서는, 발광 소자 그룹에 포함되는 모든 발광 소자의 형광의 절대 휘도가 극히 낮음(즉 불량품임)에도 불구하고, 판정 대상의 발광 소자의 상대 휘도가 낮게 되지 않기 때문에, 상대 휘도에 기초하여 양부 판정을 행하면, 판정 대상의 발광 소자가 양품으로서 판정되어 버릴 우려가 있다. 이 점, 본 발명의 일 양태에 따른 검사 장치에서는, 상대 휘도뿐만 아니라 절대 휘도가 고려되어, 절대 휘도 및 상대 휘도로부터 산출되는 산출값에 기초하여 발광 소자의 양부 판정이 행해지기 때문에, 상술한 바와 같이 발광 소자 그룹이 암 영역으로 되어 있는 것과 같은 경우에 있어서, 상대 휘도가 높아도 절대 휘도가 극히 낮은 발광 소자를 불량품으로 판정하는 것이 가능하게 된다. 즉, 본 발명의 일 양태에 따른 검사 장치에 의하면, 포토루미네선스에 기초하는 발광 소자의 양부 판정을 고정밀도로 행할 수 있다.
상기 검사 장치에 있어서, 판정부는 제1 발광 소자로부터의 형광의 절대 휘도 및 상대 휘도의 곱을 산출값으로서 산출하고, 해당 산출값이 임계값보다도 작은 경우에, 제1 발광 소자를 불량품으로 판정해도 된다. 절대 휘도 및 상대 휘도의 곱이 산출됨으로써, 절대 휘도가 극히 낮은(0에 가까운) 발광 소자의 산출값을 적절히 작은 값으로 하여, 해당 발광 소자를 적절히 불량품으로 판정할 수 있다.
상기 검사 장치에 있어서, 판정부는 제1 발광 소자로부터의 형광의 절대 휘도의 m승(m은 양의 수) 및 상대 휘도의 n승(n은 양의 수)의 곱을 산출값으로서 산출하고, 해당 산출값이 임계값보다도 작은 경우에, 제1 발광 소자를 불량품으로 판정해도 된다. 절대 휘도 및 상대 휘도의 거듭제곱의 곱이 산출됨으로써, 절대 휘도가 극히 낮은(0에 가까운) 발광 소자의 산출값을 보다 현저하게 작은 값으로 할 수 있어, 해당 발광 소자를 보다 적절히 불량품으로 판정할 수 있다.
상기 검사 장치는, 제1 발광 소자로부터의 형광에 대해서, 제1 발광 소자의 주변에 배치된 발광 소자로부터의 형광의 영향을 고려한 보정을 행하는 보정부를 더 구비하고 있어도 된다. 촬상부가 촬상한 제1 발광 소자의 형광은, 제1 발광 소자의 주변에 배치된 발광 소자로부터의 형광의 영향을 받고 있다고 생각된다. 이 점, 제1 발광 소자로부터의 형광에 대해서, 주변의 발광 소자로부터의 형광의 영향을 고려하여 보정이 이루어짐으로써, 제1 발광 소자로부터의 본래의 형광에 기초하여, 제1 발광 소자의 양부 판정을 보다 고정밀도로 행할 수 있다.
상기 검사 장치에 있어서, 판정부는 촬상부가 촬상한 대상물의 영역 중, 발광 소자의 가장자리부를 제외한 영역으로부터, 발광 소자로부터의 형광을 취득해도 된다. 일반적으로, 발광 소자는 대상물에 있어서 메사(mesa) 모양으로 형성되어, 가장자리부에 경사부를 가진다. 이와 같은 경사부는 광을 반사시키는 바, 해당 경사부를 포함해서 휘도를 산출하면 발광 소자로부터의 형광의 휘도를 적절히 산출하지 못할 우려가 있다. 이 점, 해당 경사부와 같은 가장자리부를 제외한 영역으로부터 형광(발광 소자로부터의 형광)을 취득함으로써, 경사부의 영향을 배제하여, 발광 소자로부터의 형광을 적절히 취득할 수 있다.
본 발명의 일 양태에 따른 검사 방법은, 제1 발광 소자 및 해당 제1 발광 소자의 주변에 배치된 제2 발광 소자를 포함하는 복수의 발광 소자가 형성된 대상물의 검사 방법으로서, 대상물에 여기광을 조사하는 조사 스텝과, 대상물로부터의 형광을 촬상하는 촬상 스텝과, 촬상 스텝에 있어서 촬상된 제1 발광 소자로부터의 형광 및 제2 발광 소자로부터의 형광에 기초하여, 제1 발광 소자로부터의 형광의 상대 휘도를 산출하는 상대 휘도 산출 스텝과, 제1 발광 소자로부터의 형광의 절대 휘도 및 상대 휘도에 기초하는 산출값과 소정의 임계값을 비교함으로써, 제1 발광 소자의 양부 판정을 행하는 판정 스텝을 포함한다.
상기 검사 방법의 판정 스텝에서는, 제1 발광 소자로부터의 형광의 절대 휘도 및 상대 휘도의 곱을 산출값으로서 산출하고, 해당 산출값이 임계값보다도 작은 경우에, 제1 발광 소자를 불량품으로 판정해도 된다.
상기 검사 방법의 판정 스텝에서는, 제1 발광 소자로부터의 형광의 절대 휘도의 m승(m은 양의 수) 및 상대 휘도의 n승(n은 양의 수)의 곱을 산출값으로서 산출하고, 해당 산출값이 임계값보다도 작은 경우에, 제1 발광 소자를 불량품으로 판정해도 된다.
상기 검사 방법은, 촬상 스텝 후, 그리고, 상대 휘도 산출 스텝 전에 있어서, 제1 발광 소자로부터의 형광에 대해서, 제1 발광 소자의 주변에 배치된 발광 소자로부터의 형광의 영향을 고려한 보정을 행하는 보정 스텝을 더 포함하고 있어도 된다.
상기 검사 방법의 상대 휘도 산출 스텝에서는, 촬상 스텝에 있어서 촬상된 대상물의 영역 중, 발광 소자의 가장자리부를 제외한 영역으로부터, 발광 소자로부터의 형광을 취득해도 된다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 포토루미네선스에 기초하는 발광 소자의 양부 판정을 고정밀도로 행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 검사 장치의 구성도이다.
도 2는 도 1의 검사 장치에 포함되는 제어 장치의 기능 블록도이다.
도 3은 계측 영역의 설정예를 설명하는 도면이다.
도 4는 에지 강조 처리에 대해서 설명하는 도면이다.
도 5는 산출값의 소트 결과를 나타내는 도면이다.
도 6은 검사 장치가 실행하는 검사 방법의 플로차트이다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일 또는 상당 부분에는 동일 부호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다.
도 1은 본 실시 형태에 따른 검사 장치(1)의 구성도이다. 검사 장치(1)는 샘플(S)(대상물)을 검사하는 장치이다. 샘플(S)은, 예를 들면, 웨이퍼 상에 복수의 발광 소자가 형성된 반도체 디바이스이다. 이하에서는, 샘플(S)의 복수의 발광 소자에는, 적어도, 제1 발광 소자와, 해당 제1 발광 소자의 주변에 배치(구체적으로는 제1 발광 소자에 인접해서 배치)된 복수의 제2 발광 소자가 포함되어 있는 것으로 하여 설명한다. 또한, 제1 발광 소자의 주변에 배치된 제2 발광 소자는, 복수가 아니라 1개여도 된다. 발광 소자는 예를 들면 μLED 등이다. 검사 장치(1)는, 샘플(S)에 있어서 형성되어 있는 복수의 발광 소자에 대해서, 포토루미네선스(구체적으로는 형광)을 관찰하고, 각 발광 소자에 대응하는 포토루미네선스의 휘도(구체적으로는 절대 휘도 및 상대 휘도)에 기초하여, 각 발광 소자의 양부 판정을 행한다. 발광 소자의 양부 판정은, 예를 들면 프로빙(probing)에 의해서(즉 전기적 특성에 기초하여) 행하는 것이 생각된다. 그렇지만, 예를 들어 μLED 등의 미세한 LED에 대해서는, 니들을 대고 계측을 행하는 프로빙이 물리적으로 어렵다. 이 점, 본 실시 형태에 따른 포토루미네선스에 기초하는 발광 소자의 양부 판정 방법은, 형광 화상을 취득함으로써 양부 판정을 행할 수 있으므로, 물리적인 제약에 얽매이는 일 없이, 대량의 발광 소자를 효율적으로 양부 판정할 수 있다. 이하에서는 절대 휘도에 대해서는 간단히 「휘도」로 기재하는 경우가 있다.
도 1에 도시되는 바와 같이, 검사 장치(1)는 척(chuck; 11)과, XY 스테이지(12)와, 여기 광원(20)과, 광학계(30)와, 다이크로익 미러(40)와, 대물 렌즈(51)와, Z 스테이지(52)와, 결상 렌즈(60)와, 카메라(70)(촬상부)와, 암상자(80)와, 제어 장치(90)와, 모니터(100)를 구비하고 있다. 암상자(80)는 상술한 구성 중 제어 장치(90) 및 모니터(100) 이외의 구성을 수용하고 있으며, 수용한 각 구성에 외부의 광의 영향이 미치는 것을 회피하기 위해 마련되어 있다. 또한, 암상자(80)에 수용되는 각 구성은, 카메라(70)에 있어서 촬상되는 화상의 질의 향상(화질의 향상 및 화상의 위치 어긋남 방지)을 도모하기 위해 제진대 상에 탑재되어 있어도 된다.
척(11)은 샘플(S)을 유지하는 유지 부재이다. 척(11)은 예를 들면 샘플(S)의 웨이퍼를 진공 흡착함으로써, 샘플(S)을 유지한다. XY 스테이지(12)는 샘플(S)을 유지하고 있는 척(11)을 XY 방향(전후·좌우 방향), 즉 척(11)에 있어서의 샘플(S)의 재치면을 따른 방향으로 이동시키는 스테이지이다. XY 스테이지(12)는, 제어 장치(90)의 제어에 따라서, 복수의 발광 소자의 각각이 순차적으로, 여기광의 조사 영역으로 되도록, 척(11)을 XY 방향으로 이동시킨다. 또한, 검사 장치(1)는 추가로 회전 스테이지(θ 스테이지. 미도시)를 구비하고 있어도 된다. 이와 같은 회전 스테이지는, 예를 들면 XY 스테이지(12) 위 그리고 척(11) 아래에 마련되어 있어도 되고, XY 스테이지(12)와 일체적으로 마련되어 있어도 된다. 회전 스테이지는 샘플(S)의 종횡의 위치를 정밀도 좋게 맞추기 위한 것이다. 회전 스테이지가 마련됨으로써, 위치 맞춤 등의 시간을 단축시켜, 데이터 처리의 토탈 시간을 단축시킬 수 있다.
여기 광원(20)은 샘플(S)에 조사되는 여기광을 생성하고, 해당 여기광을 샘플(S)에 조사하는 광원이다. 여기 광원(20)은 샘플(S)의 발광 소자를 여기시키는 파장을 포함하는 광을 생성 가능한 광원이면 되고, 예를 들면 레이저 광원, LED, SLD, 수은 램프, 할로겐 램프, 플라스마 광원 등이다. 또한, 검사 장치(1)는 여기 광원(20)으로부터 출사되는 여기광의 휘도를 일정하게 유지하기 위해, 조명 휘도를 모니터하는 센서를 더 구비하고 있어도 된다.
광학계(30)는 광파이버 케이블(31)과, 도광 렌즈(32)를 포함하여 구성되어 있다. 광파이버 케이블(31)은 여기 광원(20)에 접속된 도광용의 광파이버 케이블이다. 광파이버 케이블(31)로서는, 예를 들면, 편파 보존 파이버 또는 싱글 모드 파이버 등을 이용할 수 있다. 도광 렌즈(32)는 예를 들면 단독 또는 복합 볼록 렌즈로서, 광파이버 케이블(31)을 통해서 도달한 여기광을 다이크로익 미러(40) 방향으로 안내한다. 또한, 여기 광원(20)으로부터 출사되는 여기광의 파장이 경시적으로 변화하는 것을 막기 위해서, 검사 장치(1)는 여기 광원(20)과 다이크로익 미러(40) 사이에 밴드 패스 필터(미도시)를 구비하고 있어도 된다.
다이크로익 미러(40)는 특수한 광학 소재를 이용하여 작성된 미러로서, 특정 파장의 광을 반사시키는 것과 함께, 그 외의 파장의 광을 투과시킨다. 구체적으로는, 다이크로익 미러(40)는 여기광을 대물 렌즈(51) 방향으로 반사시키는 것과 함께, 여기광과는 다른 파장대의 광인 발광 소자로부터의 포토루미네선스(상세하게는 형광)를 결상 렌즈(60) 방향으로 투과시키도록 구성되어 있다.
대물 렌즈(51)는 샘플(S)을 관찰하기 위한 구성으로, 다이크로익 미러(40)에 의해서 안내된 여기광을 샘플(S)에 집광시킨다. Z 스테이지(52)는 대물 렌즈(51)를 Z 방향(상하 방향), 즉 척(11)에 있어서의 샘플(S)의 재치면과 교차하는 방향으로 이동시켜 포커스 조정을 행한다. 결상 렌즈(60)는 샘플(S)로부터의 형광을 결상시켜, 형광을 카메라(70)로 안내하는 렌즈이다.
카메라(70)는 샘플(S)로부터의 형광을 촬상하는 촬상부이다. 구체적으로는, 카메라(70)는 결상 렌즈(60)에 의해서 결상된 화상을 검출함으로써 형광을 촬상한다. 카메라(70)는 촬상 결과인 형광 화상을 제어 장치(90)에 출력한다. 카메라(70)는 예를 들면 CCD나 CMOS 등의 에어리어 이미지 센서이다. 또한, 촬상부는 카메라(70) 대신에, 라인 센서나 TDI(Time Delay Integration) 센서에 의해서 구성되어 있어도 된다.
제어 장치(90)는 XY 스테이지(12), 여기 광원(20), Z 스테이지(52), 및 카메라(70)를 제어한다. 구체적으로는, 제어 장치(90)는 XY 스테이지(12)를 제어함으로써 여기광의 조사 영역(샘플(S)에 있어서의 조사 영역)을 조정한다. 제어 장치(90)는 Z 스테이지(52)를 제어함으로써 여기광에 관한 포커스 조정을 행한다. 제어 장치(90)는 여기 광원(20)을 제어함으로써 여기광의 출사 조정 그리고 여기광의 파장 및 진폭 등의 조정을 행한다. 제어 장치(90)는 카메라(70)를 제어함으로써 형광 화상의 취득에 관한 조정을 행한다. 또한, 제어 장치(90)는 카메라(70)에 의해서 촬상된 형광 화상에 기초하여, 샘플(S)의 발광 소자의 양부 판정을 행한다(자세한 것은 후술). 또한, 제어 장치(90)는 컴퓨터로서, 물리적으로는, RAM, ROM 등의 메모리, CPU 등의 프로세서(연산 회로), 통신 인터페이스, 하드 디스크 등의 격납부를 구비하여 구성되어 있다. 이러한 제어 장치(90)로서는, 예를 들면 퍼스널 컴퓨터, 클라우드 서버, 스마트 디바이스(스마트폰, 태블릿 단말 등) 등을 들 수 있다. 제어 장치(90)는 메모리에 격납되는 프로그램을 컴퓨터 시스템의 CPU로 실행함으로써 기능한다. 모니터(100)는 계측 결과인 형광 화상을 표시하는 표시 장치이다.
다음으로, 발광 소자의 양부 판정에 관한 제어 장치(90)의 기능에 대해서, 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 도 1의 검사 장치(1)에 포함되는 제어 장치(90)의 기능 블록도이다. 또한, 도 2의 기능 블록은, 제어 장치(90)의 기능 중 발광 소자의 양부 판정에 관한 기능만을 나타내고 있다.
도 2에 도시되는 바와 같이, 제어 장치(90)는 발광 소자의 양부 판정에 관한 기능으로서, 판정부(91)와, 보정부(92)를 구비하고 있다.
판정부(91)는 발광 소자의 형광의 절대 휘도를 도출하는 휘도 도출 처리와, 보정부(92)에 의한 휘도 보정 후에 있어서 발광 소자의 양부 판정을 행하는 판정 처리를 행한다. 휘도 도출 처리에서는, 판정부(91)는, 카메라(70)에 의해서 촬상된 형광 화상에 기초하여, 여기광의 조사 영역에 포함되는 각 발광 소자의 형광의 휘도(절대 휘도)를 도출한다. 판정부(91)는, 우선, 형광 화상에 있어서의 각 영역의 휘도를 특정한다. 이 시점에서는, 각 휘도와 각 발광 소자는 연관되어 있지 않다. 그리고, 판정부(91)는, 예를 들면 패턴 인식 기술을 이용하여, 휘도와 발광 소자의 위치 정보를 연관짓는다. 이것에 의해, 판정부(91)는 각 발광 소자로부터의 형광의 휘도를 도출한다.
또한, 판정부(91)는 카메라(70)가 촬상한 샘플(S)의 영역 중, 발광 소자의 가장자리부를 제외한 영역으로부터 발광 소자의 형광을 취득해도 된다. 즉, 판정부(91)는 형광을 취득하는 영역(계측 영역)을, 발광 소자의 가장자리부를 포함하지 않도록 설정해도 된다. 발광 소자는 일반적으로 웨이퍼 상에 있어서 메사 모양으로 형성되어 있어, 가장자리부에 경사부를 가지고 있다. 이와 같은 경사부는 외부로부터의 발광을 반사시키기 쉽기 때문에, 해당 경사부를 포함해서 휘도를 산출하면 발광 소자로부터의 형광의 휘도를 적절히 도출하지 못할 우려가 있다. 이 점, 판정부(91)는, 상술한 바와 같은 경사부를 포함하지 않도록, 발광 소자로부터의 형광을 취득하는 영역(계측 영역)을 설정함으로써, 발광 소자로부터의 형광의 휘도를 적절히 취득할 수 있다. 도 3은 계측 영역의 설정예를 설명하는 도면이다. 도 3에 있어서는, 샘플(S)에 형성된 복수의 발광 소자가 도시되어 있다. 도 3에 나타내는 발광 소자 L1에 대해서는, 발광 소자 L1의 주변의 경사부도 포함한 영역 A1이 계측 영역으로 되어 있다. 이 경우에는, 상술한 바와 같이, 경사부에 있어서의 반사에 의해서 발광 소자 L1으로부터의 형광의 휘도를 적절히 도출하지 못할 우려가 있다. 이 점, 도 3에 나타내는 발광 소자 L2에 대해서는, 발광 소자 L2가 아닌 샘플(S)의 영역을 포함하지 않는 영역 A2가 계측 영역으로 되어 있다. 이 경우에는, 경사부에 있어서의 반사의 영향을 받지 않고 발광 소자 L2로부터의 형광의 휘도를 보다 정밀도 좋게 도출할 수 있다. 이상이 휘도 도출 처리이다. 판정부(91)의 판정 처리에 대해서는, 보정부(92)의 기능을 설명한 후에 설명한다.
보정부(92)는, 어느 발광 소자(제1 발광 소자)로부터의 형광에 대해서, 해당 발광 소자의 주변에 배치된 발광 소자로부터의 형광의 영향을 고려한 보정을 행한다. 발광 소자의 형광의 휘도 분포는, 주변에 배치된 발광 소자로부터의 형광의 영향을 받는다. 구체적으로는, 예를 들면 샘플(S)이, 사파이어 기판(웨이퍼) 상에 GaN μLED 칩을 형성한 반도체 디바이스인 것과 같은 경우에 있어서, 형광이 공간측만이 아니라 웨이퍼의 이면측에도 방사됨으로써, 해당 이면측으로부터의 재반사광이 카메라(70)에 찍혀, 발광 소자의 휘도 분포가, 주변의 발광 소자의 영향을 받아 본래(영향을 받고 있지 않은 경우)보다도 매끄럽게 되어 버리는 경우가 생각된다. 또한, 주변에 배치된 발광 소자의 영향을 받지 않는 에지 부분에 대해서는 본래보다도 어둡게 관찰되게 된다. 이것들을 해결하기 위해서, 보정부(92)는 이하의 에지 강조 처리를 행한다. 후술하는 판정부(91)의 판정 처리에 있어서는, 보정부(92)에 의한 에지 강조 처리 후의 휘도(절대 휘도)가 이용된다.
보정부(92)는, 예를 들면, 좌표 (i, j)의 발광 소자의 형광의 휘도의 계측값이 l(i, j)인 경우에 있어서, 해당 발광 소자가, 도 4의 (a)에 나타내지는 바와 같이, 주위 4 방향의 좌표 (i, j-1), (i, j+1), (i-1, j), (i+1, j)의 발광 소자로부터 각각의 휘도에 대해서 같은 비율 a만큼 영향을 받고(밝기가 일정량 섞여 듬), 반대로, 주위의 4 방향의 발광 소자에 대해서 자신의 휘도에 대해서 같은 비율 a만큼 영향을 주고 있다(밝기가 주위로 퍼져 줄어 듬)고 하면, (i, j)의 발광 소자의 형광의 휘도의 계측값 l(i, j)와, 주변에 배치된 발광 소자로부터의 형광의 영향을 고려한(즉 보정 후의) (i, j)의 발광 소자의 형광의 휘도의 산출값 l'(i, j)는 이하의 (1) 식으로 나타낸 관계가 된다.
l(i, j) = l'(i, j)(1-4 a) + a(l(i-1, j) + l(i+1, j) + l(i, j-1) + l(i, j+1)) … (1)
또한, 본래라면, a(l(i-1, j) + l(i+1, j) + l(i, j-1) + l(i, j+1))의 l도 l'로 해야 하지만, 해당 식에 있어서는 평균화가 행해져 있기 때문에, 큰 차이는 없다고 생각하여, 계측값인 l를 이용하고 있다.
상술한 예에서는 좌표 (i, j)의 발광 소자의 주변의 발광 소자가 대칭으로 배치되어 있어, 영향을 받는 휘도의 비율이 a로 일정하다고 했지만, 예를 들어 주변의 발광 소자가 비대칭으로 배치되어 있는 경우에는, 도 4의 (b)에 나타내지는 바와 같이, 영향을 받는 휘도의 비율은 a ~ d로 따로따로가 되어, (i, j)의 발광 소자의 형광의 휘도의 계측값 l(i, j)와, 주변에 배치된 발광 소자로부터의 형광의 영향을 고려한(즉 보정 후의) (i, j)의 발광 소자의 형광의 휘도의 산출값 l'(i, j)는 이하의 (2) 식으로 나타낸 관계가 된다.
l(i, j) = l'(i, j)(1-a-b-c-d) + a(l(i-1, j)) + b(l(i+1, j)) + c(l(i, j-1)) + d(l(i, j+1)) … (2)
판정부(91)는, 판정 처리에서는, 카메라(70)에 의해서 촬상된 발광 소자로부터의 형광에 기초하여, 판정 대상의 발광 소자의 양부 판정을 행한다. 구체적으로는, 판정부(91)는 제1 발광 소자로부터의 형광과, 해당 제1 발광 소자의 주변에 배치된 복수의 제2 발광 소자로부터의 형광에 기초하여, 제1 발광 소자로부터의 형광의 상대 휘도(발광 소자 그룹의 평균 휘도에 대한 제1 발광 소자의 휘도 비율)를 산출한다. 즉, 판정부(91)는 제1 발광 소자와 복수의 제2 발광 소자가 포함된 영역만을 추출하여(즉 마스크 처리를 행하여), 제1 발광 소자로부터의 형광의 휘도의 시프트량(마스크 내 휘도 평균으로부터의 시프트량)을 제1 발광 소자로부터의 형광의 상대 휘도로서 산출한다. 마스크에 포함되는 발광 소자의 수는, 예를 들면 5×5로 된다. 또한, 상술한 바와 같이, 판정 처리에 있어서의 휘도(절대 휘도)는, 보정부(92)에 의한 에지 강조 처리 후의 휘도이다.
판정부(91)는, 제1 발광 소자로부터의 형광의 절대 휘도 P 및 상대 휘도 Q에 기초하여, 산출값 L을 산출한다. 판정부(91)는, 예를 들면, 제1 발광 소자로부터의 형광의 절대 휘도 P 및 상대 휘도 Q의 곱을 산출값 L로서 산출해도 된다. 또한, 판정부(91)는 제1 발광 소자로부터의 형광의 절대 휘도 P의 m승(m은 양의 수) 및 상대 휘도 Q의 n승(n은 양의 수)의 곱을 산출값 L로서 산출해도 된다. 이 경우, 산출값 L은 이하의 (3) 식에 의해 산출된다. 또한, m의 값은 예를 들면 1, n의 값은 예를 들면 2로 설정되어도 된다.
L = Pm × Qn … (3)
판정부(91)는 동일 형광 화상에 포함되는 각 발광 소자 각각에 대해서 상술한 산출값 L의 산출을 행한다. 또한, 판정부(91)는 조사 영역을 변경함으로써 새로운 형광 화상을 취득하고, 해당 형광 화상에 포함되는 각 발광 소자 각각에 대해서 상술한 산출값 L의 산출을 행한다. 판정부(91)는 모든 발광 소자에 대해서 산출값 L을 산출하고, 해당 산출값 L의 크기순으로 소트(재정렬)를 행한다. 도 5는 산출값의 소트 결과를 나타내는 도면이다. 도 5에 있어서, 세로축은 산출값 L을 소정의 평가 지수로 변환한 값을 나타내고 있고, 횡축은 각 발광 소자의 산출값 L의 순위(상세하게는 산출값 L의 평가 지수의 순위)를 나타내고 있다. 도 5에 나타내지는 바와 같이, 산출값 L의 평가 지수는, 어느 점(변화점)을 경계로 급격하게 작아지고 있다. 판정부(91)는 예를 들면 이와 같은 변화점을 임계값으로 하여, 해당 임계값보다도 산출값 L(상세하게는 산출값 L의 평가 지수)이 작은 발광 소자(제1 발광 소자)를 불량품으로 판정해도 된다. 또한, 임계값은, 예를 들면, 사전에 임계값 결정용의 참조 반도체 디바이스를 이용하여, 형광(포토루미네선스)에 기초하는 발광 소자의 양부 판정 결과와, 프로빙에 기초하는 양부 판정 결과(전기적 특성에 기초하는 양부 판정 결과)를 비교하여 결정되어 있어도 된다.
다음으로, 도 6을 참조하여, 검사 장치(1)가 실행하는 검사 방법(발광 소자의 양부 판정)의 처리 순서에 대해서 설명한다. 도 6은 검사 장치(1)가 실행하는 검사 방법의 플로차트이다.
도 6에 나타내지는 바와 같이, 검사 장치(1)에서는, 처음에, 샘플(S)에 있어서의 조사 영역이 결정된다(스텝 S1). 구체적으로는, 제어 장치(90)는 XY 스테이지(12)를 제어함으로써 여기광의 조사 영역을 결정한다.
이어서, 제어 장치(90)의 제어에 따라서, 여기 광원(20)이 조사 영역에 여기광을 조사한다(스텝 S2. 조사 스텝). 여기 광원(20)은 샘플(S)의 발광 소자를 여기시키는 파장을 포함하는 광을 생성하여 출사한다. 여기광은 광학계(30)의 광파이버 케이블(31) 및 도광 렌즈(32)를 거쳐 다이크로익 미러(40)에 도달하고, 다이크로익 미러(40)에 있어서 반사되어, 대물 렌즈(51)를 거쳐 샘플(S)의 조사 영역에 집광 된다. 샘플(S)의 발광 소자는 여기광에 따라서 형광을 발생시킨다. 해당 형광은 다이크로익 미러(40)를 투과하여, 결상 렌즈(60)에 의해서 결상되어, 카메라(70)로 안내된다.
카메라(70)는 샘플(S)로부터의 형광을 촬상한다(스텝 S3. 촬상 스텝). 카메라(70)는 촬상 결과인 형광 화상을 제어 장치(90)에 출력한다.
이어서, 제어 장치(90)의 판정부(91)는, 형광 화상에 있어서의 각 영역의 절대 휘도를 도출한다(스텝 S4). 이어서, 판정부(91)는, 예를 들면 패턴 인식 기술을 이용하여, 절대 휘도와 발광 소자의 위치 정보를 연관짓는다(스텝 S5). 이것에 의해, 판정부(91)는 각 발광 소자로부터의 형광의 절대 휘도를 도출한다.
이어서, 제어 장치(90)의 보정부(92)는, 어느 발광 소자(제1 발광 소자)로부터의 형광에 대해서, 해당 발광 소자의 주변에 배치된 발광 소자로부터의 형광의 영향을 고려한 보정, 구체적으로는 에지 강조 처리를 실시한다(스텝 S6. 보정 스텝).
이어서, 제어 장치(90)의 판정부(91)는, 보정부(92)에 의한 보정 후의 형광의 절대 휘도에 기초하여, 각 발광 소자의 상대 휘도를 산출한다(스텝 S7. 상대 휘도 산출 스텝). 구체적으로는, 판정부(91)는 제1 발광 소자로부터의 형광과, 해당 제1 발광 소자의 주변에 배치된 복수의 제2 발광 소자로부터의 형광에 기초하여, 제1 발광 소자로부터의 형광의 상대 휘도를 산출한다. 즉, 판정부(91)는 제1 발광 소자와 복수의 제2 발광 소자가 포함된 영역만을 추출하여(즉 마스크 처리를 행하여), 제1 발광 소자로부터의 형광의 휘도의 시프트량(마스크 내 휘도 평균으로부터의 시프트량)을 제1 발광 소자로부터의 형광의 상대 휘도로서 산출한다.
이어서, 제어 장치(90)의 판정부(91)는, 제1 발광 소자로부터의 형광의 절대 휘도 P 및 상대 휘도 Q에 기초하여, 산출값 L을 산출한다(스텝 S8). 판정부(91)는, 예를 들면, 제1 발광 소자로부터의 형광의 절대 휘도 P 및 상대 휘도 Q의 곱을 산출값 L로서 산출해도 된다. 또한, 판정부(91)는 제1 발광 소자로부터의 형광의 절대 휘도 P의 m승(m은 양의 수) 및 상대 휘도 Q의 n승(n은 양의 수)의 곱을 산출값 L로서 산출해도 된다. 판정부(91)는, 형광 화상에 포함되는 각 발광 소자에 대해서, 산출값 L을 산출한다.
이어서, 제어 장치(90)의 판정부(91)는, 샘플(S)의 모든 발광 소자(판정 대상의 발광 소자)에 대해서, 상술한 산출값 L을 산출했는지 여부를 판정한다(스텝 S9). 스텝 S9에 있어서 산출값 L 산출 전의 발광 소자가 존재하는 경우에는, 제어 장치(90)는 해당 산출 전의 발광 소자가 조사 영역에 포함되도록 XY 스테이지(12)를 제어한다(스텝 S10). 그 후, 재차 스텝 S2 이후의 처리가 행해진다.
스텝 S9에 있어서 모든 발광 소자에 대해서 산출값 L이 산출 완료된 경우에는, 제어 장치(90)의 판정부(91)는, 산출값 L의 크기순으로 소트를 행하고(도 5 참조), 산출값 L과 소정의 임계값을 비교하여, 산출값 L이 임계값보다도 큰 발광 소자를 「양호」, 산출값 L이 임계값보다도 작은 발광 소자를 「불량」으로 판정한다(스텝 S11. 판정 스텝). 또한, 산출값 L이 임계값과 같은 발광 소자에 대해서는, 「양호」로 해도 되고 「불량」으로 해도 된다. 이상이, 검사 장치(1)가 실행하는 검사 방법의 플로차트이다.
다음으로, 본 실시 형태의 작용 효과에 대해서 설명한다.
본 실시 형태에 따른 검사 장치(1)는, 제1 발광 소자 및 해당 제1 발광 소자의 주변에 배치된 제2 발광 소자를 포함하는 복수의 발광 소자가 형성된 샘플(S)을 검사하는 검사 장치로서, 샘플(S)에 조사되는 여기광을 생성하는 여기 광원(20)과, 샘플(S)로부터의 형광을 촬상하는 카메라(70)와, 카메라(70)에 의해서 촬상된 제1 발광 소자로부터의 형광 및 제2 발광 소자로부터의 형광에 기초하여, 제1 발광 소자로부터의 형광의 상대 휘도를 산출하고, 제1 발광 소자로부터의 형광의 절대 휘도 및 상대 휘도에 기초하는 산출값과 소정의 임계값을 비교함으로써, 제1 발광 소자의 양부 판정을 행하는 제어 장치(90)의 판정부(91)를 구비한다.
검사 장치(1)에서는, 여기광이 조사된 제1 발광 소자의 형광 및 제2 발광 소자의 형광에 기초하여 제1 발광 소자의 상대 휘도가 산출되고, 해당 상대 휘도 및 제1 발광 소자의 형광의 절대 휘도에 기초하는 산출값이 소정의 임계값과 비교되어, 제1 발광 소자의 양부 판정이 행해지고 있다. 예를 들면, 판정 대상의 발광 소자 및 해당 발광 소자의 주변의 발광 소자(발광 소자 그룹)가 이물 등으로 덮여 암 영역으로 되어 있는 경우에 있어서는, 발광 소자 그룹에 포함되는 모든 발광 소자의 형광의 절대 휘도가 극히 낮음(즉 불량품임)에도 불구하고, 판정 대상의 발광 소자의 상대 휘도가 낮게 되지 않기 때문에, 상대 휘도에 기초하여 양부 판정을 행하면, 판정 대상의 발광 소자가 양품으로서 판정되어 버릴 우려가 있다. 이 점, 검사 장치(1)에서는, 상대 휘도뿐만 아니라 절대 휘도가 고려되어, 절대 휘도 및 상대 휘도로부터 산출되는 산출값에 기초하여 발광 소자의 양부 판정이 행해지기 때문에, 상술한 바와 같이 발광 소자 그룹이 암 영역으로 되어 있는 것과 같은 경우에 있어서, 상대 휘도가 높아도 절대 휘도가 극히 낮은 발광 소자를 불량품으로 판정하는 것이 가능하게 된다. 즉, 검사 장치(1)에 의하면, 포토루미네선스에 기초하는 발광 소자의 양부 판정을 고정밀도로 행할 수 있다.
검사 장치(1)에 있어서, 판정부(91)는 제1 발광 소자로부터의 형광의 절대 휘도 및 상대 휘도의 곱을 산출값으로서 산출하고, 해당 산출값이 임계값보다도 작은 경우에, 제1 발광 소자를 불량품으로 판정하고 있다. 절대 휘도 및 상대 휘도의 곱이 산출됨으로써, 절대 휘도가 극히 낮은(0에 가까운) 발광 소자의 산출값을 적절히 작은 값으로 하여, 해당 발광 소자를 적절히 불량품으로 판정할 수 있다.
검사 장치(1)에 있어서, 판정부(91)는 제1 발광 소자로부터의 형광의 절대 휘도의 m승(m은 양의 수) 및 상대 휘도의 n승(n은 양의 수)의 곱을 산출값으로서 산출하고, 해당 산출값이 임계값보다도 작은 경우에, 제1 발광 소자를 불량품으로 판정한다. 절대 휘도 및 상대 휘도의 거듭제곱의 곱이 산출됨으로써, 절대 휘도가 극히 낮은(0에 가까운) 발광 소자의 산출값을 보다 현저하게 작은 값으로 할 수 있어, 해당 발광 소자를 보다 적절히 불량품으로 판정할 수 있다.
검사 장치(1)의 제어 장치(90)는, 제1 발광 소자로부터의 형광에 대해서, 제1 발광 소자의 주변에 배치된 발광 소자로부터의 형광의 영향을 고려한 보정을 행하는 보정부(92)를 구비하고 있다. 카메라(70)가 촬상한 제1 발광 소자의 형광은, 제1 발광 소자의 주변에 배치된 발광 소자로부터의 형광의 영향을 받고 있는 것으로 생각된다. 이 점, 제1 발광 소자로부터의 형광에 대해서, 주변의 발광 소자로부터의 형광의 영향을 고려하여 보정이 이루어짐으로써, 제1 발광 소자로부터의 본래의 형광에 기초하여, 제1 발광 소자의 양부 판정을 보다 고정밀도로 행할 수 있다.
검사 장치(1)에 있어서, 판정부(91)는 카메라(70)가 촬상한 샘플(S)의 영역 중, 발광 소자의 가장자리부를 제외한 영역으로부터, 발광 소자로부터의 형광을 취득해도 된다. 일반적으로, 발광 소자는 샘플(S)에 있어서 메사 모양으로 형성되어, 가장자리부에 경사부를 가진다. 이와 같은 경사부는 광을 반사시키는 바, 해당 경사부를 포함해서 휘도를 산출하면 발광 소자로부터의 형광의 휘도를 적절히 산출하지 못할 우려가 있다. 이 점, 해당 경사부와 같은 가장자리부를 제외한 영역으로부터 형광(발광 소자로부터의 형광)을 취득함으로써, 경사부의 영향을 배제하여, 발광 소자로부터의 형광을 적절히 취득할 수 있다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상기 실시 형태로 한정되지 않는다. 예를 들면, 판정부(91)는 양부 판정에 있어서 임계값과 비교되는 산출값을, 상대 휘도 및 절대 휘도의 곱으로부터 도출하는 것으로 하여 설명했지만 이것으로 한정되지 않는다. 즉, 판정부(91)는 상대 휘도 및 절대 휘도 양방을 고려하여 산출값을 도출하면 되고, 곱 이외의 연산 등에 의해서 산출값을 도출해도 된다.
1…검사 장치 20…여기 광원
70…카메라(촬상부) 91…판정부
92…보정부

Claims (10)

  1. 제1 발광 소자 및 해당 제1 발광 소자의 주변에 배치된 제2 발광 소자를 포함하는 복수의 발광 소자가 형성된 대상물을 검사하는 검사 장치로서,
    상기 대상물에 조사되는 여기광을 생성하는 여기 광원과,
    상기 대상물로부터의 형광을 촬상하는 촬상부와,
    상기 촬상부에 의해서 촬상된 상기 제1 발광 소자로부터의 형광 및 상기 제2 발광 소자로부터의 형광에 기초하여, 상기 제1 발광 소자로부터의 형광의 상대 휘도를 산출하고, 상기 제1 발광 소자로부터의 형광의 절대 휘도 및 상대 휘도에 기초하는 산출값과 소정의 임계값을 비교함으로써, 상기 제1 발광 소자의 양부 판정을 행하는 판정부를 구비하는 검사 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 판정부는 상기 제1 발광 소자로부터의 형광의 절대 휘도 및 상대 휘도의 곱을 상기 산출값으로서 산출하고, 해당 산출값이 상기 임계값보다도 작은 경우에, 상기 제1 발광 소자를 불량품으로 판정하는 검사 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 판정부는 상기 제1 발광 소자로부터의 형광의 절대 휘도의 m승(m은 양의 수) 및 상대 휘도의 n승(n은 양의 수)의 곱을 상기 산출값으로서 산출하고, 해당 산출값이 상기 임계값보다도 작은 경우에, 상기 제1 발광 소자를 불량품으로 판정하는 검사 장치.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 발광 소자로부터의 형광에 대해서, 상기 제1 발광 소자의 주변에 배치된 발광 소자로부터의 형광의 영향을 고려한 보정을 행하는 보정부를 더 구비하는 검사 장치.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판정부는 상기 촬상부가 촬상한 상기 대상물의 영역 중, 발광 소자의 가장자리부를 제외한 영역으로부터, 발광 소자로부터의 형광을 취득하는 검사 장치.
  6. 제1 발광 소자 및 해당 제1 발광 소자의 주변에 배치된 제2 발광 소자를 포함하는 복수의 발광 소자가 형성된 대상물의 검사 방법으로서,
    상기 대상물에 여기광을 조사하는 조사 스텝과,
    상기 대상물로부터의 형광을 촬상하는 촬상 스텝과,
    상기 촬상 스텝에 있어서 촬상된 상기 제1 발광 소자로부터의 형광 및 상기 제2 발광 소자로부터의 형광에 기초하여, 상기 제1 발광 소자로부터의 형광의 상대 휘도를 산출하는 상대 휘도 산출 스텝과,
    상기 제1 발광 소자로부터의 형광의 절대 휘도 및 상대 휘도에 기초하는 산출값과 소정의 임계값을 비교함으로써, 상기 제1 발광 소자의 양부 판정을 행하는 판정 스텝을 포함하는 검사 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 판정 스텝에서는, 상기 제1 발광 소자로부터의 형광의 절대 휘도 및 상대 휘도의 곱을 상기 산출값으로서 산출하고, 해당 산출값이 상기 임계값보다도 작은 경우에, 상기 제1 발광 소자를 불량품으로 판정하는 검사 방법.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 판정 스텝에서는, 상기 제1 발광 소자로부터의 형광의 절대 휘도의 m승(m은 양의 수) 및 상대 휘도의 n승(n은 양의 수)의 곱을 상기 산출값으로서 산출하고, 해당 산출값이 상기 임계값보다도 작은 경우에, 상기 제1 발광 소자를 불량품으로 판정하는 검사 방법.
  9. 청구항 6 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 촬상 스텝 후, 그리고, 상기 상대 휘도 산출 스텝 전에 있어서, 상기 제1 발광 소자로부터의 형광에 대해서, 상기 제1 발광 소자의 주변에 배치된 발광 소자로부터의 형광의 영향을 고려한 보정을 행하는 보정 스텝을 더 포함하는 검사 방법.
  10. 청구항 6 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상대 휘도 산출 스텝에서는, 상기 촬상 스텝에 있어서 촬상된 상기 대상물의 영역 중, 발광 소자의 가장자리부를 제외한 영역으로부터, 발광 소자로부터의 형광을 취득하는 검사 방법.
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