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WO2012073357A1 - 半導体発光素子用受光モジュール及び半導体発光素子用検査装置 - Google Patents

半導体発光素子用受光モジュール及び半導体発光素子用検査装置 Download PDF

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WO2012073357A1
WO2012073357A1 PCT/JP2010/071507 JP2010071507W WO2012073357A1 WO 2012073357 A1 WO2012073357 A1 WO 2012073357A1 JP 2010071507 W JP2010071507 W JP 2010071507W WO 2012073357 A1 WO2012073357 A1 WO 2012073357A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
emitting element
semiconductor light
led
receiving module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2010/071507
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
昭一 藤森
望月　学
浩義 廣田
美穂 市川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pioneer Corp
Pioneer FA Corp
Original Assignee
Pioneer Corp
Pioneer FA Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Pioneer Corp, Pioneer FA Corp filed Critical Pioneer Corp
Priority to JP2012502349A priority Critical patent/JP4975199B1/ja
Priority to PCT/JP2010/071507 priority patent/WO2012073357A1/ja
Priority to CN201080070423.0A priority patent/CN103370802B/zh
Publication of WO2012073357A1 publication Critical patent/WO2012073357A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/01—Manufacture or treatment
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/0407—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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    • G01R31/2607—Circuits therefor
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices
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    • H01L25/167—Assemblies consisting of a plurality of semiconductor or other solid state devices the devices being of types provided for in two or more different subclasses of H10B, H10D, H10F, H10H, H10K or H10N, e.g. forming hybrid circuits comprising optoelectronic devices, e.g. LED, photodiodes
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
    • H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
    • H10H20/80—Constructional details
    • H10H20/85—Packages
    • H10H20/855—Optical field-shaping means, e.g. lenses
    • H10H20/856—Reflecting means

Definitions

  • the present invention relates to a light-receiving module for a semiconductor light-emitting element that receives light from a semiconductor light-emitting element such as a chip and performs light quantity measurement, wavelength measurement, and the like, and a semiconductor light-emitting element inspection apparatus.
  • Patent Document 1 discloses a technique that enables inspection of a top-emitting LED and a bottom-emitting LED. Specifically, a technique is disclosed in which a light amount detector and a wavelength measuring fiber are provided not only above the probe needle but also below the stage.
  • Patent Document 2 discloses a technique in which an optical fiber input unit is vertically provided at the center of a light receiving surface of a photoelectric conversion device, and the received light amount and the emission spectrum are simultaneously measured for simultaneously measuring the emitted light amount and the emission spectrum.
  • Patent Document 3 discloses a technique for guiding light from a semiconductor light-emitting element using a spheroid mirror having an elliptical shape, and a technique for guiding light from a semiconductor light-emitting element using an optical waveguide having a truncated cone shape. It is disclosed.
  • Patent Document 1 it is possible to measure the amount of light only in the range of about ⁇ 10 ° of the light emission angle range of the LED, and it is difficult to accurately calculate the amount of light emitted by the LED.
  • an issue angle can be set in a wide angle range, but a special photoelectric conversion device is required.
  • the technique of guiding light from a semiconductor light emitting element using a spheroid mirror having an elliptical shape described in Patent Document 3 the light from the semiconductor light emitting element is concentrated at the focal point of the light receiving part, and the light receiving part is damaged. There is a fear.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an example of the object thereof is a light receiving module for a semiconductor light emitting element and an inspection apparatus for a semiconductor light emitting element capable of accurately calculating the amount of light emitted by the semiconductor light emitting element. Is to provide.
  • the light-receiving module for a semiconductor light-emitting element is disposed on the light-emission central axis of the semiconductor light-emitting element and opposed to the semiconductor light-emitting element, and receives light emitted from the semiconductor light-emitting element and measures the amount of light.
  • a light receiving portion, and a reflection portion that reflects the light emitted from the semiconductor light emitting element and guides it to the light receiving portion, and the reflection portion is disposed between the semiconductor light emitting element and the light receiving portion.
  • the inner surface is a rotating body with the light emission central axis as the central axis, and the inner diameter is small on the semiconductor light emitting element side, and the inner diameter is gradually increased as the light receiving part is approached.
  • a changing inner surface is formed.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a light emission state of the LED 101 according to the first embodiment of the present invention.
  • the LED 101 emits light from the light emitting surface 101a.
  • the LED 101 is an example of a light emitting element, and the same applies to other light emitting elements.
  • ⁇ is an angle from the normal direction of the light emitting surface 101a.
  • the LED 101 emits light for each angle ⁇ .
  • FIGS. 1B and 1C are light amount distribution diagrams of the LED 101 at an angle ⁇ .
  • FIG. 1B shows an example of the LED 101 (cos type) having the strongest light quantity when ⁇ is 0 °
  • FIG. 1C shows the LED 101 having the strongest light quantity when ⁇ is around 30 ° (doughnut). Type).
  • the LED 101 having the characteristics shown in FIG. 1B Even if an LED 101 having the characteristics shown in FIG. 1B is manufactured on the wafer of the LED 101, the LED 101 that has a peak at a position where ⁇ is not 0 ° as shown in FIG. 1C is manufactured. Will be.
  • the light receiving module 1 for light emitting element measures from the LED 101 having the characteristic (cos type characteristic) as shown in FIG. 1B to the LED 101 having the characteristic (doughnut type characteristic) as shown in FIG. Must.
  • a plurality of LEDs 101 were extracted from the manufactured LED 101 wafer, and each light quantity distribution was measured.
  • the peak position (angle) of the light intensity of the LED 101 was different depending on each LED 101.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the light amount ratio and the intensity difference ratio of the cos-type LED 101 and the donut-type LED 101.
  • the intensity difference ratio is calculated by the following formula.
  • Intensity difference ratio (cos type light quantity ratio ⁇ doughnut type light quantity ratio) / (cos type light quantity ratio + doughnut type light quantity ratio / 2) ⁇ 100
  • the light intensity can be measured with an error in the range of 10% or less.
  • the intensity difference ratio is preferably as small as possible, and it is more preferable to set the value of ⁇ to be measured to be larger than 60 ° and further reduce the intensity difference ratio to less than 10%.
  • setting the value of ⁇ to 90 ° means that all the light emitted by the LED 101 is received, which is not realistic.
  • a photodetector 105 Photo Detector
  • Another method is to increase the area of the photodetector 105.
  • a solar cell panel exceeding 100 mm is used.
  • such a method requires the photo detector 105 for investigating the light quantity of the LED 101. Performance (for example, response speed, etc.) cannot be satisfied.
  • a protective glass for protection is arranged on the surface of the photodetector 105, and the light incident on the photodetector 105 is reflected to some extent by the protective glass.
  • the intensity difference ratio can be kept at 10% or less.
  • the method of bringing the photo detector 105 (Photo Detector) that receives light emitted from the LED 101 as close as possible to the LED 101 may make it difficult to bring the photo detector 105 close to the LED 101 due to an arrangement problem or the like. Therefore, in the present embodiment, as will be described later, the light emitted from the LED 101 is guided to the photodetector 105 using the reflecting portion 123.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of the light-receiving module 1 for semiconductor light-emitting elements according to the first embodiment.
  • the light receiving module 1 for a semiconductor light emitting element includes a work 102 (sample mounting table), a photodetector 105, a holder 107, a signal line 111, a signal processing board 113, a communication line 115, and a spacer 117 in this embodiment.
  • a work 102 sample mounting table
  • a photodetector 105 photodetector 105
  • a holder 107 a signal line 111
  • a signal processing board 113 a communication line 115
  • a spacer 117 in this embodiment.
  • all of these are not indispensable components of the light receiving module 1 for light emitting elements, and it is sufficient to have at least the optical fiber 103, the photodetector 105, the holder 107, and the signal line 111.
  • the semiconductor light emitting element inspection apparatus 3 see also FIG.
  • LED101 is arrange
  • a holder 107 is disposed at a position facing the workpiece 102 with a space therebetween.
  • a photo detector 105 is disposed inside the holder 107.
  • the LED 101, the workpiece 102, and the photodetector 105 are arranged so as to be parallel to each other.
  • the probe needle 109 is in contact with the electrode of the LED 101 and applies a voltage to the LED 101 when measuring the light amount and measuring the electrical characteristics.
  • the probe needle 109 may move while the workpiece 102 and the LED 101 are fixed, and the probe needle 109 and the LED 101 may contact each other. Conversely, the workpiece 102 and the LED 101 may move while the probe needle 109 is fixed, and the probe needle 109 and the LED 101 may come into contact with each other.
  • the probe needle 109 is connected to the electrical characteristic measurement unit 119.
  • the probe needles 109 extend radially in a direction perpendicular to the normal line of the LED 101 substantially parallel to the light emitting surface 101 a of the LED 101.
  • the holder 107 has a shielding part 107a and a cylindrical side part 107b.
  • the photodetector 105 is disposed in a hollow space formed by the inner peripheral surface of the side surface portion 107b.
  • a circular opening 107c is formed in the central part of the shielding part 107a to form an upside-down inverted frustoconical hollow part. Due to the circular opening 107c, the photodetector 105 can receive the light emitted from the LED 101.
  • the hollow space formed by the inner peripheral surface of the shielding part 107a is formed by an inclined surface 107d.
  • the hollow space formed by the inclined surface 107d has a substantially truncated cone shape that is upside down. The diameter increases from the LED 101 side to the photodetector 105 side.
  • the reason why the substantially truncated cone shape is upside down is that a parabolic parabolic reflecting portion 123a is inserted into the hollow space, and strictly, the parabolic shape has a curvature.
  • the parabolic reflector 123a forming the reflector 123 has a shape of a rotating body obtained by rotating a parabola 360 ° around the light emission central axis. That is, the reflecting portion 123 has a parabolic shape in cross section.
  • the parabola is formed so that the LED 101 is at the focal position (or near the focal position). That is, it has such a shape that the diameter increases from the LED 101 side toward the photodetector 105 side.
  • the rotating body has a cut surface shape cut by a plane having the same direction as the light emission central axis on the LED 101 side as a normal line. The light from the LED 101 is introduced into the internal space of the parabolic reflector 123a from this cut surface.
  • the parabolic reflector 123a has a parabolic shape, and the LED 101 that emits light (emits light) is disposed at the focal point thereof. Therefore, the parabolic reflector 123a reflects the parabolic reflector due to the nature of the paraboloid. All the emitted light is guided parallel to the light emission center axis. Thereby, the light emitted from the LED 101 is received by the photodetector 105 without being excessively concentrated. That is, the photodetector 105 can receive light emitted from the LED 101 almost uniformly.
  • the light incident on the parabolic reflector 123a is guided parallel to the light emission central axis, so that the light does not concentrate on one point, and the photodetector 105 is deteriorated. There is an effect that damage hardly occurs.
  • the broken line in FIG. 3 is an example of the light path (light path) of the LED 101.
  • the light is concentrated at a point where the photodetector 105, which is a focal point, intersects with the light emission center axis. Therefore, when the position of the LED 101 is slightly shifted, the photo detector 105 intersects with the light emission center axis. There is a problem that light does not concentrate on the spot. However, in the embodiment of the present invention, since the technique is to disperse as much as possible, even if the position of the LED 101 is slightly deviated from the parabolic focus, the photodetector 105 can receive light without any problem. is there.
  • Patent Document 3 is a technology that uses a spheroid mirror having an elliptical shape and concentrates light at a point where the photodetector 105 as a focal point intersects the light emission central axis. The light is reflected once and reaches the photodetector 105. As described above, in Patent Document 3, the number of times of light reflection is approximately one. However, since it is desired to increase the amount of light received by the photodetector 105 to increase the measurement accuracy, ideally all light is reflected once. There is a desire to stay within the reflection.
  • Patent Document 3 describes that by using a spheroid mirror having an elliptical shape, most of the light received in the wide-angle range can be measured without attenuation, and the optical characteristics of the semiconductor light-emitting element can be accurately evaluated.
  • high reflectivity is essential and the material is also limited.
  • the number of reflections is one maximum, and the amount of light that directly reaches the photodetector 105 is larger than that in Patent Document 3.
  • the embodiment of the present invention is a configuration for estimating the total amount of light up to 90 ° from the amount of light incident on the parabolic reflector 123a and received by the photodetector 105, and the total amount of light (estimated from the measured value) It is configured for the purpose of reducing the error with respect to the true value of (value). For this reason, in the embodiment of the present invention, since the amount of incident light does not need to be evaluated as accurately as that in Patent Document 3, it is possible to use a material having a low reflectance. Specifically, it is sufficient that the parabolic reflector 123a has a reflectance of 40% or more. This point is greatly different from the technique of Patent Document 3 in which a spheroid mirror having a high reflectance must be used.
  • the parabolic reflector 123a is, for example, a silver-deposited resin film, a high reflectivity aluminum sheet (MIRO), a glass mirror, a rolled finish mirror surface aluminum, a chemically polished surface aluminum, a stainless steel mirror polished, a mirror deposition, chrome plating, nickel / chrome.
  • the reflection may be performed by plating or the like. That is, the light can be reflected by the member itself constituting the parabolic reflector 123a, or the light can be reflected by performing a treatment such as a reflection film on the surface of the member constituting the parabolic reflector 123a. good.
  • stainless steel mirror polishing is considerably inferior in reflectance of about 60%, but is superior in use because of its low cost and excellent weather resistance.
  • the embodiment of the present invention has a great effect in that it is possible to use stainless mirror polishing with such a low reflectance. Needless to say, it is easy to obtain a high reflectance by reflecting the light by performing a treatment such as a reflection film on the surface of the member constituting the parabolic reflecting portion 123a.
  • a needle holding mechanism 159a that also has the function of the electrical characteristic measurement unit 119 is formed outside the parabolic reflection unit 123a.
  • the needle holding mechanism 159 a has a function as a positioning unit 159 that holds the probe needle 109.
  • the needle holding mechanism 159a is electrically connected to an ESD unit 155 and an HV unit 153, which will be described later, and measures electrical characteristics using these. Further, when the probe needle 109 moves and contacts the LED 101, the needle holding mechanism 159a also has a function of moving and positioning the probe needle 109.
  • the needle holding mechanism 159a By arranging the needle holding mechanism 159a outside the parabolic reflector 123a, it becomes difficult for the needle holding mechanism 159a to get in the way to bring the parabolic reflector 123a close to the LED 101. Absent. That is, with such a configuration, the parabolic reflector 123a can be brought close to the LED 101.
  • the photodetector 105 receives the light from the LED 101 and outputs an electrical signal proportional to the amount of light as an analog value.
  • the analog value of the light quantity is output to the signal processing board 113 through the signal line 111.
  • the signal processing board 113 amplifies the analog value and A / D converts the analog value into a digital value. Then, the light amount information converted into the digital value is output to the tester 151 via the communication line (see also FIG. 4).
  • the signal processing board 113 is physically connected to the holder 107 through the spacer 117.
  • the tip of the optical fiber 103 (light guide 104) for guiding light may be located inside the parabolic reflector 123a.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of an outline of the semiconductor light emitting element inspection apparatus 3.
  • the light-emitting element inspection device 3 includes a light-emitting element light-receiving module 1, an electrical characteristic measuring unit 119, and a tester 151.
  • the light receiving module 1 for light emitting element includes a workpiece 102 (sample mounting table), an optical fiber 103, a photodetector 105, a holder 107, a signal line 111, a signal processing board 113, a communication line 115, a spacer 117, and a wavelength measuring unit. 121.
  • the electrical characteristic measurement unit 119 includes an HV unit 153, an ESD unit 155, a switching unit 157, and a positioning unit 159.
  • the photodetector 105 receives the light emitted from the LED 101 and outputs an electrical signal proportional to the amount of light to the signal processing board 113 as an analog signal.
  • the signal processing board 113 amplifies the analog signal and converts it into a digital signal.
  • the light amount information converted into a digital signal by the signal processing board 113 is output to the tester 151 via the communication line 115.
  • the optical fiber 103 as the light guide unit 104 guides the light emitted from the LED 101 to the wavelength measurement unit 121. Then, the wavelength measuring unit 121 measures the wavelength of the light emitted from the LED 101 and outputs this wavelength information to the tester 151 as a digital value.
  • the probe needle 109 has a function of applying a voltage for causing the LED 101 to emit light by physically contacting the surface of the LED 101.
  • the probe needle 109 is positioned and fixed by a positioning unit 159. If the positioning unit 159 is of a type in which the workpiece 102 moves, the positioning unit 159 has a function of holding the tip position of the probe needle 109 at a fixed position. Conversely, if the positioning unit 159 is of a type in which the probe needle 109 moves, the tip position of the probe needle 109 is moved to a predetermined position on the workpiece 102 on which the LED 101 is placed, and then the position is reached. Has the function of holding.
  • the HV unit 153 has a role of detecting various characteristics of the LED 101 with respect to the rated voltage by applying the rated voltage. Normally, the photodetector 105 and the wavelength measuring unit 121 measure the light emitted from the LED 101 in a state where the voltage from the HV unit 153 is applied. Various characteristic information detected by the HV unit 153 is output to the tester 151.
  • the ESD unit 155 is a unit that inspects whether or not the LED 101 is electrostatically discharged by applying a large voltage to the LED 101 for a moment to cause electrostatic discharge.
  • the electrostatic breakdown information detected by the ESD unit 155 is output to the tester 151.
  • the switching unit 157 switches between the HV unit 153 and the ESD unit 155. That is, the voltage applied to the LED 101 via the probe needle 109 is changed by the switching unit 157. And by this change, the inspection item of LED101 is each changed to the detection of the various characteristics in a rated voltage, or the presence or absence of an electrostatic breakdown.
  • the tester 151 receives input of light amount information detected by the signal processing board 113, wavelength information detected by the wavelength measurement unit 121, various electrical characteristic information detected by the HV unit 153, and electrostatic breakdown information detected by the ESD unit 155. Then, the tester 151 analyzes and sorts the characteristics of the LED 101 from this input. For example, the tester 151 performs the classification that the LED 101 that does not have a certain performance should be discarded. Further, the separation is performed for each light quantity and wavelength. The physical separation is performed in a step after the inspection by the light emitting element inspection apparatus 3.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of the second embodiment of the present invention.
  • the second embodiment of FIG. 5 is basically the same as the first embodiment, but differs in the following points.
  • a positioning unit 159 is formed from the probe card 159b.
  • the light in the parabolic reflector 123 a is guided by the optical fiber 103.
  • the positioning unit 159 may be a probe card 159b.
  • the probe card 159b By using the probe card 159b in this way, the probe needle 109 can be exchanged for each probe card 159b.
  • the optical fiber 103 whose tip is located in the path of the light emitted from the LED 101 formed inside the parabolic reflector 123a is arranged.
  • the optical fiber 103 is an example of the light guide unit 104.
  • the optical fiber 103 is arranged with an angle such that the incident angle ⁇ is about 45 °, for example.
  • the optical fiber 103 obliquely penetrates the parabolic reflector 123a on the LED 101 side so as to be close to the light emission center axis and away from the light emission center axis as it is away from the LED 101.
  • the portion penetrating the parabolic reflecting portion 123a may have a through hole shape or a slit shape.
  • the optical fiber 103 guides light to the wavelength measuring unit 121.
  • the front end surface 103 a that is the front end surface of the optical fiber 103 is formed with its normal line inclined with respect to the longitudinal direction of the optical fiber 103. And this inclination inclines to the workpiece
  • n the refractive index of the optical fiber 103 with respect to air. If the angle of the tip surface 103a and the angle of inclination of the optical fiber 103 are selected so as to satisfy this equation, light can be guided straight in the extending direction of the optical fiber 103. The light incident on the optical fiber 103 is guided straight, so that the light can be reliably guided to the wavelength measuring unit 121.
  • the optical fiber 103 has a distal end surface 103a formed at the distal end, and a side surface having the distal end surface 103a as a bottom surface.
  • the inside of the optical fiber 103 is formed by a core located at the center and a clad surrounding the core. Light propagates in the core.
  • the tip surface 103a is preferably subjected to APC (Angle Physical contact) polishing.
  • APC polishing is a polishing method in which an oblique convex spherical polishing surface is applied. By this APC polishing, reflection attenuation can be suppressed.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of the third embodiment of the present invention.
  • the third embodiment in FIG. 6 is basically the same as the second embodiment. It differs in the following points.
  • the holder 107 does not have the reflecting portion 123 and projects to the LED 101 side.
  • the front end surface 103a of the optical fiber 103 is not disposed in the optical path.
  • the optical fiber 103 is not inclined with respect to the light emission center axis but is orthogonal to the light emission center axis.
  • the holder 107 has a protruding portion 107e protruding toward the LED 101 side. And this protrusion part 107e is the inner side space, and the parabolic reflection surface 123b which is the reflection part 123 has the shape of a parabolic rotary body.
  • the protruding portion 107e has a truncated cone shape that tapers toward the LED 101 on the LED 101 side.
  • the parabolic reflecting surface 123b is subjected to various processes for reflecting light. Simply, the surface may be polished to prevent irregular reflection, or the surface may be deposited with silver or the like.
  • a partial reflection member 133 having an angle of 45 ° with respect to the light emission center axis and facing the distal end surface 103a of the optical fiber 103 is disposed in the protruding portion 107e.
  • the light emission central axis, the normal line of the partial reflection member 133, and the light guide direction of the optical fiber 103 are formed in the same plane.
  • the light emission central axis and the light guide direction of the optical fiber 103 have an angle of 90 °
  • the normal lines of the partial reflection members 133 are 45 ° to the light emission central axis and the optical fiber 103, respectively.
  • the partial reflection member 133 may be a parallel plate having a thickness of about 1 mm, or may be in the form of a prism.
  • the partial reflection member 133 does not need to have an angle of 45 ° with respect to the optical fiber 103 as a whole, and only the reflection portion 133a has an angle of 45 ° with respect to the optical fiber 103. It's enough. Furthermore, as long as it can enter the optical fiber 103, the partially reflecting member 133 does not necessarily need to be at an angle of 45 ° with the optical fiber 103. In addition, the optical fiber 103 does not need to have an angle of 90 ° with the light emission center axis, and may have various angles. Furthermore, the shape of the partial reflection member 133 is not necessarily a square shape, and may be a round shape and other shapes. This is because it is only necessary to reflect light to the optical fiber 103. Further, as shown in FIG.
  • the partial reflection member 133 does not need to cover the entire inside of the cylindrical portion, and may be formed only in a range necessary for irradiating the optical fiber 103.
  • the partial reflection member 133 may be any material as long as it is a transparent material. For example, it may be glass or plastic.
  • the partial reflection member reflection portion 133a is formed in the central portion of the partial reflection member 133 (the portion intersecting the light emission central axis) ( (See FIG. 6 (b)).
  • the partial reflecting member reflecting portion 133a is formed by vapor-depositing a metal such as aluminum or silver.
  • An optical fiber 103 is formed through the protruding portion 107e.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of the fourth embodiment of the present invention.
  • the reflecting portion 123 may be formed of a circular truncated cone-shaped reflecting portion 123 c that is hollow upside down. That is, the reflecting portion 123 is formed so that the cross-sectional shape is a linear shape. Thus, it becomes possible to produce the reflection part 123 more easily by setting it as truncated cone shape. In this case, the light emitted from the LED 101 by the reflecting portion 123 is reflected a plurality of times, but most of the light is received by the photodetector 105 with reflection within four times, so that the reflectance is 60% or more. It is possible to receive necessary light.
  • Patent Document 3 describes the use of a truncated cone-shaped optical waveguide and a circular elliptical mirror having an elliptical shape, so that those skilled in the art can easily conceive this fourth embodiment of the present invention. It seems to be possible.
  • the truncated cone-shaped optical waveguide is described as an example of a configuration in which almost all light is reflected on the side surface in order to accurately measure most of the light received in the wide-angle range without being attenuated.
  • a frustoconical optical waveguide it is necessary to make light incident on the material constituting the optical waveguide from the air, and light may be reflected at this incident stage and may not enter the optical waveguide.
  • the light emitted from the LED 101 is between 300 nm and 1500 nm. Since the transparent material in this wavelength range is limited to quartz and sapphire, the degree of freedom in design is limited and processing is easy. Not. On the other hand, when a circular elliptical mirror having an elliptical shape is used, there are problems as described in the first embodiment of the present invention.
  • the flaws of both are eliminated, and the truncated cone-shaped reflecting portion 123c is created by simplifying the structure as much as possible with respect to the parabolic shape of the present application. While this truncated cone-shaped reflecting portion 123c has an advantage of a simple structure, there is a limitation that the reflectance must be increased in order to reduce an error with respect to the true value of the total light amount (estimated value) estimated from the actually measured value. Will join. Therefore, in the fourth embodiment of the present invention, the reflectance is 60%, which is a reflectance higher than 40% of the first embodiment.
  • the reflecting portion 123 whose cross-sectional shape is formed in a linear shape is formed such that the angle between the inner surface of the cross-section and the light emission central axis is, for example, 10 ° to 30 °.
  • the photodetector 105 can receive the light emitted from the LED 101 with the photodetector 105 and the LED 101 spaced apart to some extent. .
  • the light-receiving module 1 for a semiconductor light-emitting element according to the present invention is disposed on the light-emission central axis of the LED 101 and facing the LED 101, receives a light emitted from the LED 101, and measures the amount of light. And a reflecting portion 123 that reflects the light to be guided to the photodetector 105.
  • the reflecting portion 123 is disposed between the LED 101 and the photodetector 105, and the inner surface thereof is a rotating body having the light emission central axis as a central axis, and the inner diameter is small on the LED 101 side, and the closer to the photodetector 105, the closer An inner surface that continuously changes so that the inner diameter gradually increases is formed.
  • the photodetector 105 If comprised in this way, it will become possible for the photodetector 105 to receive most of the light radiate
  • the semiconductor light emitting device in the present invention is the LED 101. That is, the semiconductor light emitting element may be any element that emits light. Here, the light is not limited to visible light, and may be, for example, infrared rays or ultraviolet rays.
  • An example of the light receiving unit in the present invention is the photodetector 105.
  • An example of the reflector 123 of the present invention is a parabolic reflector 123a, a parabolic reflector 123b, and a truncated cone reflector 123c.
  • the reflecting portion 123 may be any material as long as it can reflect light, and may be itself as long as the constituent member itself can reflect, or the reflecting member is formed by vapor deposition or the like. It may be what was done.
  • SYMBOLS 1 Light receiving module for semiconductor light emitting elements, 3 ... Inspection apparatus for semiconductor light emitting elements, 101 ... LED (semiconductor light emitting element), 101a ... Light emitting surface, 103 ... Optical fiber, 103a ... Tip surface, 104 ... Light guide part, 105 ... Photodetector (light receiving unit), 107 ... holder, 109 ... probe needle, 121 ... wavelength measuring unit, 123 ... reflecting unit, 123a ... parabolic reflecting unit, 123b ... parabolic reflecting surface, 123c ... frustoconical reflecting unit, 133 ... partial reflection member, 133a ... partial reflection member reflection part

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Abstract

　半導体発光素子が発光する光量を精度よく算出することが可能な半導体発光素子用受光モジュール及び半導体発光素子用検査装置を提供すること。　本発明の半導体発光素子用受光モジュール１は、ＬＥＤ１０１の発光中心軸上で、かつ、ＬＥＤ１０１に対向して配置され、ＬＥＤ１０１が発光する光を受光しその光量を測定するフォトディテクタ１０５と、ＬＥＤ１０１の発光する光を反射してフォトディテクタ１０５へ導く反射部１２３と、を有し、反射部１２３は、ＬＥＤ１０１とフォトディテクタ１０５との間に配置されるとともに、その内面が発光中心軸を中心軸とした回転体であり、かつ、ＬＥＤ１０１側ではその内径が小さく、フォトディテクタ１０５に近づくに従ってその内径が徐々に大きくなるにように連続的に変化する内面が形成されている。

Description

半導体発光素子用受光モジュール及び半導体発光素子用検査装置
　本発明は、チップなどの半導体発光素子からの光を受光して、光量測定、波長測定等をおこなう半導体発光素子用受光モジュール及び半導体発光素子用検査装置に関する。
　特許文献１には、上面発光ＬＥＤ及び下面発光ＬＥＤの検査も可能とする技術が開示されている。具体的には、プローブ針の上部ばかりではなくステージ下側にも、光量検出器、波長測定用ファイバを設けている技術が開示されている。
　特許文献２には、光電変換装置の受光面の中央に光ファイバ入力部を垂直に設け、発光光量と発光スペクトルを同時に測定する受光光量と発光スペクトルを同時に測定する技術が開示されている。
　特許文献３には、楕円形状を有する回転楕円鏡を用いて半導体発光素子からの光を導光する技術、円錐台形状を有する光導波路を用いて半導体発光素子からの光を導光する技術が開示されている。
特開２００７―１９２３７号公報 特開平９―１１３４１１号公報 特開２００４－２７３９４８号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の方法においては、ＬＥＤの発光角度範囲のうち±１０°程度の範囲でしか光量測定ができず、ＬＥＤが発光する光量を精度良く算出することが困難である。
　また、特許文献２に記載の方法では、発行角度を広角範囲で可能であるが、特殊な光電変換装置が必要となってしまう。
　特許文献３に記載された楕円形状を有する回転楕円鏡を用いて半導体発光素子からの光を導光する技術では、受光部の焦点に半導体発光素子からの光が集中し、受光部を破損する恐れがある。また、楕円形状を有する円形楕円鏡を形成することはその形状の特殊性から困難と思われる。
　さらに、特許文献３に記載された円錐台形状を有する光導波路を用いて半導体発光素子からの光を導光する技術では、現実に製作した場合には光導波路中で光導波路中から放射される光が存在してしまい。受光部が受光する光が減衰してしまうという問題点がある。
　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、半導体発光素子が発光する光量を精度よく算出することが可能な半導体発光素子用受光モジュール及び半導体発光素子用検査装置を提供することである。
　本発明の半導体発光素子用受光モジュールは、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が発光する光を受光しその光量を測定する受光部と、前記半導体発光素子の発光する光を反射して前記受光部へ導く反射部と、を有し、前記反射部は、前記半導体発光素子と前記受光部との間に配置されるとともに、その内面が前記発光中心軸を中心軸とした回転体であり、かつ、前記半導体発光素子側ではその内径が小さく、前記受光部に近づくに従ってその内径が徐々に大きくなるにように連続的に変化する内面が形成されている。
本発明の第１の実施形態におけるＬＥＤの発光状況の説明図である。 ｃｏｓ型のＬＥＤ及びドーナツ型のＬＥＤの光量比率及び強度差比率の説明図である。 第１の実施形態の半導体発光素子用受光モジュールの説明図である。 半導体発光素子用検査装置の概要の説明図である。 本発明の第２の実施形態の説明図である。 本発明の第３の実施形態の説明図である。 本発明の第４の実施形態の説明図である。
　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、ＬＥＤ１０１は発光面１０１ａから光を発光する。
　ここで、ＬＥＤ１０１は発光素子の一例であり、他の発光する素子であっても同様である。
　なお、θは、発光面１０１ａの法線方向からの角度である。
　ＬＥＤ１０１は、それぞれの角度θに対して光を放射している。
　図１（ｂ）及び図１（ｃ）は、角度θにおけるＬＥＤ１０１の光量分布図である。
　図１（ｂ）は、θが０°の場合に光量が最も強いＬＥＤ１０１（ｃｏｓ型）の例であり、図１（ｃ）は、θが３０°近傍の場合に光量が最も強いＬＥＤ１０１（ドーナツ型）の例である。
　多数のＬＥＤ１０１を製造する場合には、ある程度製造誤差が存在してしまう。
　仮に、ＬＥＤ１０１のウエハに、図１（ｂ）のような特性を持ったＬＥＤ１０１を製造しようとしても、図１（ｃ）のようにθが０°ではない位置においてピークができてしまうＬＥＤ１０１が製造されてしまう。
　しかし、発光素子用受光モジュール１は、図１（ｂ）のような特性（ｃｏｓ型の特性）を有するＬＥＤ１０１から、図１（ｂ）のような特性（ドーナツ型の特性）を有するＬＥＤ１０１まで測定しなければならない。
　実際の一例として、製造したＬＥＤ１０１のウエハから複数のＬＥＤ１０１を抜き取り、それぞれの光量分布の測定をした結果、ＬＥＤ１０１の光の強度のピークの位置（角度）はそれぞれのＬＥＤ１０１によって異なっていたものの、ピークの位置がθ＝３０°までのものにほぼ収まっていた。
　このことは、製造されるほぼ全てのＬＥＤ１０１の光量の強度のピークの位置（角度）は、θ＝０°からθ＝３０°までの範囲に収まることを意味する。
　つまり、ピークの位置がθ＝０°で±９０°の（立体的な）光量分布の断面がｃｏｓ型の特性を有するＬＥＤ１０１と、ピークの位置が最もずれたθ＝３０°でピークを有するドーナツ型の特性を有するＬＥＤ１０１は、同一のＬＥＤ１０１のウエハに製造される可能性のあるＬＥＤ１０１の両極端の製品であると仮定できることになる。
　そうすると、θ＝３０°でピークとなるＬＥＤ１０１とθ＝０°でピークとなるＬＥＤ１０１の両極端のＬＥＤ１０１を、一定の誤差の範囲で精度よく測定できれば、この一定の誤差よりもより少ない誤差で、この両極端の範囲内のＬＥＤ１０１（θが０°～３０°いない位置にピークを有するＬＥＤ１０１）を測定できることになる。
　このことは製造されうるＬＥＤ１０１のほぼ全てを、その誤差が一定の範囲で精度よく測定できることになる。
　これによって、本実施形態の課題である、ＬＥＤ１０１を精度よく測定することが可能となる。
　ｃｏｓ型の特性を有するＬＥＤ１０１から、ドーナツ型の特性を有するＬＥＤ１０１まで測定するための具体的な方法は、後述する図２についての説明部分にて説明する。
　図２は、ｃｏｓ型のＬＥＤ１０１及びドーナツ型のＬＥＤ１０１の光量比率及び強度差比率の説明図である。
　ここで、光量比率は、θ＝０°から図示した角度θまでの範囲について受光した場合の光量を示している。
　したがって、θ＝９０°となった場合の全面発光分に対する光量比率の値は１００％となる。
　また、ｃｏｓ型のＬＥＤ１０１の方がドーナツ型のＬＥＤ１０１よりも高い値を示している。なぜなら、ｃｏｓ型のＬＥＤ１０１は、θ＝０°が最も強度が高く（以下、必要に応じてピーク強度ともいう）θが大きくなるに従って、強度が低くなることから、θ＝０°時点でのピーク強度を持たないｃｏｓ型の強度よりも低い窪みを有するＬＥＤ１０１よりも早く光量比率の値が大きくなるからである。
　強度差比率は以下の式で計算される。
　強度差比率＝（ｃｏｓ型の光量比率－ドーナツ型の光量比率）／（ｃｏｓ型の光量比率＋ドーナツ型の光量比率／２）×１００
　この強度差比率は、図２のように、θ＝０°近傍で最大になっており、その後、徐々に減少している。
　そして、この強度差比率が１０％以下になるのは、θ＝約６０°以上の場合である。
　つまり、θ＝約６０°以上となるように光を受光すれば、たとえ、そのＬＥＤ１０１がドーナツ型でピークの位置が最も角度を有するθ＝３０°でピークを持つＬＥＤ１０１であろうと、ｃｏｓ型でピークが全くずれていないθ＝０°でピークを持つＬＥＤ１０１であろうと、１０％以下の範囲の誤差で光の強度の測定が可能ということになる。
　これによって、ｃｏｓ型でピークがθ＝３０°以下の位置にあるＬＥＤ１０１（＝製造されるほぼすべてのＬＥＤ１０１）を、１０％以下の精度で測定可能となる。
　なお、強度差比率はできるだけ小さいほうがよく、測定するθの値を６０°より大きく設定して、強度差比率を１０％よりもさらに小さくした方がより好適である。
　もっとも、測定するθの値を９０°にすることは、ＬＥＤ１０１が放射した光を全て受光するということであり現実的ではない。
　では、どのようにすれば、θが約６０°となる範囲（もしくはそれ以上）まで測定することが可能となるのか以下に説明する。
　具体的には、ＬＥＤ１０１から放射された光を受光するフォトディテクタ１０５（Ｐｈｏｔｏ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を、ＬＥＤ１０１にできるだけ近接させることである。
　また、他の方法は、フォトディテクタ１０５を大面積化させることである。
　しかし、フォトディテクタ１０５を大面積化するために、例えば、１００ｍｍを超えるような太陽電池パネルを使用する例も存在するが、このような方法では、ＬＥＤ１０１の光量を調査するためのフォトディテクタ１０５必要とする性能（例えば、応答速度等）を満たすことができていない。
　なお、現実には、フォトディテクタ１０５にはその表面に保護のための保護ガラスが配置されており、この保護ガラスによってフォトディテクタ１０５に入射した光はある程度反射されてしまう。
　しかし、この場合であってもθ＝７０°程度の範囲まで、フォトディテクタ１０５が受光することができれば、強度差比率を１０％以下に保つことが可能である。
　もっとも、このＬＥＤ１０１から放射された光を受光するフォトディテクタ１０５（Ｐｈｏｔｏ　Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を、ＬＥＤ１０１にできるだけ近接させる方法は、配置上の問題等からフォトディテクタ１０５をＬＥＤ１０１に近接させることが困難な場合も有る。
　そこで、本実施形態では、後述するように、反射部１２３を用いてＬＥＤ１０１から放射される光をフォトディテクタ１０５に導いている。
　図３は、第１の実施形態の半導体発光素子用受光モジュール１の説明図である。
　図３のように、半導体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）、フォトディテクタ１０５、ホルダ１０７、信号線１１１、信号処理基板１１３、通信線１１５及びスペーサ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、光ファイバ１０３、フォトディテクタ１０５、ホルダ１０７、信号線１１１を有していれば足りる。
　なお、半導体発光素子用検査装置３（図４も参照のこと）は、半導体発光素子用受光モジュール１に加え、ＬＥＤ１０１の電気特性を検査するためのプローブ針１０９及び電気特性計測部１１９及びテスタ１５１を有している。
　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、フォトディテクタ１０５が配置されている。
　ＬＥＤ１０１、ワーク１０２及びフォトディテクタ１０５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、光量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。
　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、遮蔽部１０７ａ、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の法線と同一である（以下この同一の軸を「発光中心軸」という）。
　側面部１０７ｂの内周面が形成する中空空間に、フォトディテクタ１０５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フォトディテクタ１０５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側からフォトディテクタ１０５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放物形状反射部１２３ａ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を形成する放物形状反射部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、フォトディテクタ１０５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。
　もっとも、この回転体はＬＥＤ１０１側で発光中心軸と同一の方向を法線に有する平面によって切断された切断面形状を有する。
　この切断面からＬＥＤ１０１の光が放物形状反射部１２３ａの内部空間に光が導入される。そして、この放物形状反射部１２３ａ内を光がフォトディテクタ１０５に導光される。
　ここで、放物形状反射部１２３ａは、放物形状を有し、その焦点に光を放射（発光）するＬＥＤ１０１を配置したことから、放物形状の性質によって、放物形状反射部１２３ａが反射した光は全て発光中心軸と平行に導光される。
　これによって、フォトディテクタ１０５には、ＬＥＤ１０１が放射した光が過度に集中する事無く、受光される。つまり、フォトディテクタ１０５は、ＬＥＤ１０１が放射した光をほぼ均一に受光することが可能となる。
　ところで、特許文献３では、楕円形状を有する回転楕円鏡を用い、楕円の一方の焦点にＬＥＤ１０１を近傍に配置し、他の焦点（＝フォトディテクタ１０５が発光中心軸と交わる点）にフォトディテクタ１０５を配置している。
　そのため、特許文献３では、フォトディテクタ１０５が発光中心軸と交わる点に光が集中してしまいフォトディテクタ１０５が劣化・破損するということが生じてしまう。
　それに対して、本発明の実施形態では、放物形状反射部１２３ａに入射した光は発光中心軸に平行に導光されることから、光が一点に集中することがなく、フォトディテクタ１０５の劣化・破損がほとんど生じないという効果がある。
　なお、図３における破線はＬＥＤ１０１の光の経路（光路）の一例である。
　また、特許文献３の技術では、焦点であるフォトディテクタ１０５が発光中心軸と交わる点に光を集中させるという技術であることから、ＬＥＤ１０１の位置が少しでもずれると、フォトディテクタ１０５が発光中心軸と交わる点に光が集中しないという問題点が有る。
　しかし、本発明の実施形態では、できるだけ分散化させるという技術であることから、たとえＬＥＤ１０１の位置が放物形状の焦点から多少ずれても、何ら問題なくフォトディテクタ１０５は光を受光する事が可能である。
　また、特許文献３は、楕円形状を有する回転楕円鏡を用い、焦点であるフォトディテクタ１０５が発光中心軸と交わる点に光を集中させるという技術であることから、ＬＥＤ１０１から出射された光は、ほぼ１回反射してフォトディテクタ１０５に到達することになる。
　このように、特許文献３では光の反射の回数はほぼ１回であるが、フォトディテクタ１０５が受光する光量を多くして測定精度を上げたいのであるから、理想的には全ての光を1回以内の反射にとどめたいとの要望がある。
　特許文献３では、楕円形状を有する回転楕円鏡を用いる構成にすることで、広角範囲に受光したほとんどの光を減衰させずに測定でき、半導体発光素子の光学特性を正確に評価できると記載されているが、正確な測定のためには、特許文献３には明記されていないものの、高反射率が必須となり、材料も限定される。
　さらに、反射率の経時変化に伴う低下も正確な測定の妨げになってしまうという問題点がある。
　一方、本発明の実施形態では反射の回数は１回が最大で、かつ、直接フォトディテクタ１０５に到達する光が特許文献３に比較して多い構成である。本発明の実施形態は、放物状反射部１２３ａに入射し、フォトディテクタ１０５が受光した光量から、θが９０°までの全光量を推測するための構成で、実測値から推計する全光量（推計値）の真の値に対する誤差低減を目的にして構成されている。
　そのため、本発明の実施形態では、入射光量は特許文献３ほどの正確な評価は不要なため、反射率が高くない材料をも使用することが可能となる。
　具体的には、放物形状反射部１２３ａは、４０％以上の反射率を有すれば足りる。この点が、高い反射率の回転楕円鏡を使用しなければならない特許文献３の技術とは大きく異なっている。
　放物形状反射部１２３ａは、例えば、銀蒸着樹脂フィルム、高反射率アルミシート（ＭＩＲＯ）、ガラス鏡、圧延仕上鏡面アルミ、化学研磨面アルミ、ステンレス鏡面研磨、ミラー蒸着、クロムメッキ、ニッケル・クロムメッキ等によって反射を行って良い。
　つまり、放物形状反射部１２３ａを構成する部材自体によって光を反射させることも、放物形状反射部１２３ａを構成する部材自体の表面に反射膜等の処理を行うことによって光を反射させても良い。
　特に、ステンレス鏡面研磨は、反射率が６０％程度とかなり劣るが、安価、耐候性に優れるため使用することに優位性がある。本発明の実施形態では、このような反射率が低いステンレス鏡面研磨を使用することが可能となる点で大きな効果を有している。
　なお、当然、放物形状反射部１２３ａを構成する部材自体の表面に反射膜等の処理を行うことによって光を反射させたほうが、高い反射率を得ることが容易に行えることは言うまでもない。
　放物形状反射部１２３ａの外部には、電気特性計測部１１９の機能をも有するニードル保持機構１５９ａが形成されている。
　このニードル保持機構１５９ａは、プローブ針１０９を保持する位置決めユニット１５９としての機能を有している。また、このニードル保持機構１５９ａは、後述するＥＳＤユニット１５５及びＨＶユニット１５３に電気的に接続されており、これらによって電気特性を計測する。
　また、プローブ針１０９が移動してＬＥＤ１０１と接触する場合には、ニードル保持機構１５９ａはプローブ針１０９を移動する機能及び位置決めする機能をも有している。
　このように、放物形状反射部１２３ａの外部にニードル保持機構１５９ａを配置したことによって、ニードル保持機構１５９ａが邪魔になって放物形状反射部１２３ａをＬＥＤ１０１に近接させることが困難となることがない。
　つまり、このような構成によって、放物形状反射部１２３ａをＬＥＤ１０１に近接させることが可能となる。
　フォトディテクタ１０５は、ＬＥＤ１０１からの光を受光してその光量に比例した電気信号をアナログ値として出力する。
　この光量のアナログ値は、信号線１１１を介して信号処理基板１１３に出力される。
　信号処理基板１１３は、このアナログ値を増幅し、アナログ値からデジタル値にＡ／Ｄ変換する。
　そして、デジタル値に変換された光量情報は、通信線を介してテスタ１５１に出力される（図４も参照のこと）。
　信号処理基板１１３はスペーサ１１７を介してホルダ１０７と物理的に接続している。
　なお、図３では図示していないが、放物形状反射部１２３ａ内部に、光を導光する光ファイバ１０３（導光部１０４）の先端が位置していても良い。
　図４は、半導体発光素子用検査装置３の概要の説明図である。
　発光素子用検査装置３は、発光素子用受光モジュール１、電気特性計測部１１９及びテスタ１５１を有している。
　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）、光ファイバ１０３、フォトディテクタ１０５、ホルダ１０７、信号線１１１、信号処理基板１１３、通信線１１５、スペーサ１１７、波長測定部１２１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、光ファイバ１０３、フォトディテクタ１０５、ホルダ１０７、信号線１１１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。
　フォトディテクタ１０５はＬＥＤ１０１から放射された光を受光して、その光量に比例する電気信号をアナログ信号として、信号処理基板１１３に出力する。
　信号処理基板１１３は、このアナログ信号を増幅し、デジタル信号に変換する。この信号処理基板１１３でデジタル信号に変換された光量情報は通信線１１５を介してテスタ１５１に出力される。
　導光部１０４としての光ファイバ１０３は、ＬＥＤ１０１によって放射された光を波長測定部１２１に導光する。
　そして、波長測定部１２１は、ＬＥＤ１０１から放射された光の波長を測定し、この波長情報をデジタル値としてテスタ１５１に出力する。
　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が発光する光をフォトディテクタ１０５及び波長測定部１２１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。
　テスタ１５１は、信号処理基板１１３が検出した光量情報、波長測定部１２１が検出した波長情報、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、この入力からＬＥＤ１０１の特性を分析・分別を行う。
　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分別を行う。さらに、光の光量、波長毎に分別を行う。
　なお、物理的な分別は、発光素子用検査装置３による検査の後の工程で行われる。
　図５は、本発明の第２の実施形態の説明図である。
　図５の第２の実施形態は、基本的に第１の実施形態と同様であるが、以下の点で異なっている。
　位置決めユニット１５９が、プローブカード１５９ｂから形成されている。
　放物形状反射部１２３ａ内の光が光ファイバ１０３によって導光される。
　図５のように、位置決めユニット１５９は、プローブカード１５９ｂであっても良い。
　このようにプローブカード１５９ｂを用いたことによって、プローブカード１５９ｂごと、プローブ針１０９を交換することが可能となる。
　図５のように、放物形状反射部１２３ａの内部に形成されるＬＥＤ１０１から放射された光の経路中にその先端が位置する光ファイバ１０３が配置される。
　なお、光ファイバ１０３は導光部１０４の一例である。
　光ファイバ１０３は、例えば入射角θが約４５°の角度となるような角度を有して配置されている。
　光ファイバ１０３は、ＬＥＤ１０１側では発光中心軸に近くＬＥＤ１０１から離れるに従って発光中心軸から離れるように、放物形状反射部１２３ａを斜めに貫通している。
　この放物形状反射部１２３ａを貫通する部分は、貫通穴形状であってもよいし、スリット形状であってもよい。
　光ファイバ１０３は、波長測定部１２１に光を導光している。
　光ファイバ１０３の先端の面である先端面１０３ａは、光ファイバ１０３の長手方向に対してその法線が傾斜して形成される。
　そして、この傾斜はＬＥＤ１０１を載置するワーク１０２側に傾斜している。つまり、光ファイバ１０３の長手方向が発光中心軸に対して直角（ＬＥＤ１０１の発光面１０１ａに対して平行）になる様に配置した場合、先端面１０３ａは、フォトディテクタ１０５側を向く。
　もっとも、図５に示す配置状態においては、光ファイバ１０３の傾斜はこの先端面１０３ａの傾斜よりも大きいため、先端面１０３ａはＬＥＤ１０１側を向いている。
　そして、入射角と屈折角を以下の式を満たすように形成するとより好適である。
　ｓｉｎ（入射角）＝ｎｓｉｎ（屈折角）
　ここで、ｎは光ファイバ１０３の空気に対する屈折率である。
　この式を満たすように先端面１０３ａの角度及び光ファイバ１０３の傾斜の角度を選択すれば、光ファイバ１０３の延在方向に光を真っ直ぐ導光する事ができる。
　そして、光ファイバ１０３に入射した光が真っ直ぐに導光される事によって、確実に光を波長測定部１２１に導光することができる。
　なお、光ファイバ１０３は先端に先端面１０３ａが形成され、かかる先端面１０３ａを底面とする側面が形成されている。
　そして、光ファイバ１０３の内部は中心に位置するコアとこのコアを取り囲むクラッドで形成されている。コア内を光は伝播する。
　先端面１０３ａは、ＡＰＣ（Ａｎｇｌｅ　Ｐｈｙｓｉｃａｌ　ｃｏｎｔａｃｔ）研磨を行うと好適である。
　ここで、ＡＰＣ研磨とは、斜め凸球面状研磨面を施した研磨方法である。このＡＰＣ研磨によって、反射減衰を抑えることが可能となる。
　図６は、本発明の第３の実施形態の説明図である。
　図６の第３の実施形態は、基本的に第２の実施形態と同様である。
　以下の点で異なっている。
　別部材として反射部１２３を有さず、ホルダ１０７がＬＥＤ１０１側に張り出している。
　光ファイバ１０３の先端面１０３ａは光路中に配置されていない。
　光ファイバ１０３は発光中心軸に対して傾斜しておらず、発光中心軸と直交している。
　ホルダ１０７は、ＬＥＤ１０１側に突出した突出部１０７ｅを有している。
　そして、この突出部１０７ｅはその内側空間であり、反射部１２３である放物形状反射面１２３ｂは、放物形状の回転体の形状を有している。
　突出部１０７ｅは、そのＬＥＤ１０１側にはＬＥＤ１０１側に行くに従い、先細となる円錐台形状となっている。
　放物形状反射面１２３ｂは、光を反射する各種の処理がなされている。単に、面を研磨処理して乱反射を防ぐような処理であってもよいし、表面に銀等を蒸着する処理等であっても良い。
　突出部１０７ｅ内に、発光中心軸に対して４５°の角度を有し、光ファイバ１０３の先端面１０３ａを向いた部分反射部材１３３が配置されている。発光中心軸、部分反射部材１３３の法線、光ファイバ１０３の導光方向とは同一の平面状に形成されている。
　そして、この平面上で発光中心軸と光ファイバ１０３の導光方向とは、９０°の角度を有し、部分反射部材１３３の法線は、発光中心軸と光ファイバ１０３とそれぞれ４５°の角度を有している。
　この部分反射部材１３３は、例えば、厚さ１ｍｍ程度の平行平板であってよいし、プリズム状であってもよい。また、部分反射部材１３３はその全体が、光ファイバ１０３に対して４５°の角度を有している必要はなく、反射部１３３ａのみが光ファイバ１０３に対して４５°の角度を有していれば足りる。
　さらに、光ファイバ１０３への入射可能であれば、部分反射部材１３３は、光ファイバ１０３と必ずしも４５°の角度である必要もない。
　加えて、光ファイバ１０３も発光中心軸と９０°の角度を有している必要はなく、様々な角度を有していてもよい。
　さらに、部分反射部材１３３の形状は四角形状である必然性はなく、丸型及びその他の形状であってよい。単に、光ファイバ１０３へ光を反射することができれば足りるからである。
　また、図６（ａ）のように部分反射部材１３３は、円筒部の内部の全部にかかっている必要はなく、光ファイバ１０３に照射するのに必要な範囲にのみ形成されていてもよい。
　この、部分反射部材１３３は、透明な材質であればどのようなものであっても利用可能である。例えば、ガラス、プラスチックであってよい。
　簡易な構成としては、部分反射部材１３３のみによって反射させる構成（１３３ａを有しない構成）とする。つまり、部分反射部材１３３の屈折率（反射率）によって光を光ファイバ１０３に反射させている。
　この反射は、部分反射部材１３３の材質等によって変化することになる。
　しかし、この部分反射部材１３３自体の反射によって反射量が十分ではない場合には、部分反射部材１３３の中央部（発光中心軸と交わる部分）に、部分反射部材反射部１３３ａが形成されている（図６（ｂ）を参照のこと）。
　この部分反射部材反射部１３３ａは、アルミニウムや銀などの金属を蒸着等させて形成される。
　突出部１０７ｅを貫通して光ファイバ１０３が形成されている。
　図７は、本発明の第４の実施形態の説明図である。
　図７のように、反射部１２３は中空である上下逆の円錐台形状の円錐台形状反射部１２３ｃで形成しても良い。つまり、反射部１２３を断面形状が直線形状に形成する。
　このように円錐台形状としたことによって、より容易に反射部１２３を作成することが可能となる。この場合には、反射部１２３によってＬＥＤ１０１から放射された光は複数回反射することになるが、ほとんどの光は４回以内の反射でフォトディテクタ１０５に受光されるため、反射率が６０％以上あれば必要な光を受光することが可能である。
　ところで、特許文献３には、円錐台形の光導波路を用いること、及び、楕円形状を有する円形楕円鏡が記載されていることから、この本発明の第４の実施形態に当業者が容易に想到しうるかにも思える。
　特許文献３において、円錐台形の光導波路は、広角範囲に受光したほとんどの光を減衰させずに正確に測定するために側面ではほぼ全ての光を反射する構成の例として記載している。
　しかし、円錐台形の光導波路を用いる場合には、空気中から光導波路を構成する物質に光を入射させる必要がありこの入射の段階で光が反射してしまい光導波路内に入射しないおそれがある、
　また、一度光導波路内に光が入射しても、円錐台形の側面においては入射光の角度の影響によりほぼ１００％の反射は不可能で、入射光は側面から出射してしまいフォトディテクタ１０５には受光しない光が多く生ずるため正確な測定はできない。
　さらに、ＬＥＤ１０１が放射する光は３００ｎｍ～１５００ｎｍまでの間であり、この波長範囲で透明な材料は、石英やサファイヤに限られているので、設計における自由度が限られてしまううえ、加工も容易では無い。
　他方、楕円形状を有する円形楕円鏡を用いる場合には、本発明の第１の実施形態のところで説明したような問題点を有する。
　そこで、本発明の第４の実施形態では、両者の欠点を解消し、さらに本願の放物形状に対し可能な限り構造を簡単にして円錐台形状反射部１２３ｃを創作したものである。
　この円錐台形状反射部１２３ｃは簡単な構造というメリットがある一方で、実測値から推計する全光量（推計値）の真の値に対する誤差を低くするため、反射率を上げなければならないという制限が加わることになる。
　そのため、本発明の第４の実施形態では、第１の実施形態の４０％よりも高い反射率である、６０％の反射率としている。
　ここで、断面形状が直線形状に形成する反射部１２３は、この断面の内面と発光中心軸との間の角度は例えば、１０°～３０°であるように形成される。
　このように、断面の内面と発光中心軸との間の角度を小さく構成したことによって、フォトディテクタ１０５とＬＥＤ１０１とをある程度離間した状態で、ＬＥＤ１０１から発光された光をフォトディテクタ１０５が受光することができる。
　本発明の半導体発光素子用受光モジュール１は、ＬＥＤ１０１の発光中心軸上で、かつ、ＬＥＤ１０１に対向して配置され、ＬＥＤ１０１が発光する光を受光しその光量を測定するフォトディテクタ１０５と、ＬＥＤ１０１の発光する光を反射してフォトディテクタ１０５へ導く反射部１２３と、を有している。
　反射部１２３は、ＬＥＤ１０１とフォトディテクタ１０５との間に配置されるとともに、その内面が発光中心軸を中心軸とした回転体であり、かつ、ＬＥＤ１０１側ではその内径が小さく、フォトディテクタ１０５に近づくに従ってその内径が徐々に大きくなるにように連続的に変化する内面が形成されている。
　このように構成すると、フォトディテクタ１０５とＬＥＤ１０１を近接させることなく、フォトディテクタ１０５にＬＥＤ１０１から出射された光の多くを受光させることが可能となる。
　その結果、様々な特性を有する（ドーナツ型でピーク位置が異なる特性を有する）複数のＬＥＤ１０１を精度良く測定することが可能となる。
　また、放物形状反射部１２３ａに入射した光は発光中心軸に平行に導光されることから、光が一点に集中することがなく、フォトディテクタ１０５の劣化・破損がほとんど生じないという効果がある。
　さらに、ＬＥＤ１０１の位置が放物形状の焦点から多少ずれても、何ら問題なくフォトディテクタ１０５は光を受光する事が可能であるという効果がある。
　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。
　本発明における半導体発光素子の一例がＬＥＤ１０１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。
　本発明における受光部の一例が、フォトディテクタ１０５である。
　本発明の反射部１２３の一例が、放物形状反射部１２３ａ、放物形状反射面１２３ｂ及び円錐台形状反射部１２３ｃ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、反射部材が蒸着等で形成されたものであっても良い。
　１…半導体発光素子用受光モジュール、３…半導体発光素子用検査装置、１０１…ＬＥＤ（半導体発光素子）、１０１ａ…発光面、１０３…光ファイバ、１０３ａ…先端面、１０４…導光部、１０５…フォトディテクタ（受光部）、１０７…ホルダ、１０９…プローブ針、１２１…波長測定部、１２３…反射部、１２３ａ…放物形状反射部、１２３ｂ…放物形状反射面、１２３ｃ…円錐台形状反射部、１３３…部分反射部材、１３３ａ…部分反射部材反射部

Claims (9)

  1. 　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が発光する光を受光しその光量を測定する受光部と、
    　前記半導体発光素子の発光する光を反射して前記受光部へ導く反射部と、を有し、
    　前記反射部は、前記半導体発光素子と前記受光部との間に配置されるとともに、その内面が前記発光中心軸を中心軸とした回転体であり、かつ、前記半導体発光素子側ではその内径が小さく、前記受光部に近づくに従ってその内径が徐々に大きくなるにように連続的に変化する内面が形成されている
    　半導体発光素子用受光モジュール。
  2. 　前記反射部は、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いる
    　請求項１に記載の半導体発光素子用受光モジュール。
  3. 　前記半導体発光素子は、前記反射部材の内面の放物線形状の曲率中心付近に配置される
    　請求項２に記載の半導体発光素子用受光モジュール。
  4. 　前記反射部は、その内面の反射率が４０％以上である
    　請求項２又は３に記載の半導体発光素子用受光モジュール。
  5. 　前記反射部は、前記発光中心軸上で切断した断面形状が直線形状に形成されている
    　請求項１に記載の半導体発光素子用受光モジュール。
  6. 　前記反射部は、前記発光中心軸上で切断した断面の内面と前記発光中心軸との間の角度が１０°～３０°であるとともに、その内面の反射率が６０％以上である
    　請求項５に記載の半導体発光素子用受光モジュール。
  7. 　前記反射部は、前記半導体発光素子から発光した光が通過して外部へ出射可能な貫通穴もしくはスリットを有する
    　請求項１～６いずれか１項に記載の半導体発光素子用受光モジュール。
  8. 　前記反射部は、前記受光部との間において前記半導体発光素子から発光される光の光路上に部分反射光学部材を有し、
    　前記反射部は、前記部分反射光学部材によって反射された光が前記反射部の外部へ出射可能な貫通穴を備える
    　請求項１～６いずれか１項に記載の半導体発光素子用受光モジュール。
  9. 　請求項１～８のいずれか１項に記載の半導体発光素子用受光モジュールと、
    　前記半導体発光素子の電極に接触して電気的特性の測定を行うプローブ針と、を有し、
    　前記プローブ針は、前記半導体発光素子用受光モジュールより外側で保持される
    　半導体発光素子用検査装置。
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