JP2006071641A - 高密度微細パターンの短絡導線位置検出のための磁気センサ - Google Patents

Abstract

【課題】平面型ディスプレイなどの各種基板上に形成された高密度集積導線間の短絡を、非接触で検出するセンサを提供する。
【解決手段】平面導体１０２の上部に磁気センサ１０１が形成されている。 平面導体１０２は、その磁気センサ１０１に対向する面が、磁気センサ１０１の平面導体１０２に対向する面より、その面積が広いことが好ましい。平面導体１０２は、磁気センサ１０１に流入される電界の信号を遮断しなければならないため、磁気センサ１０１の大きさに比べて、さらに大きく形成することによって、磁気センサ１０１に流入する電界信号を効果的に遮蔽することができる。製造工程の初期段階において金属パターンの不良を高速で検出及び修正することができるため、再作業によるコストアップを画期的に減少させるメリットがある。
【選択図】 図 ２

Description

本発明は、高密度微細パターンの短絡導線位置検出のための磁気センサに関し、特に磁気センサを使用して、平面型ディスプレイや印刷回路基板を含む各種基板上に形成された高密度集積導線間の短絡を、非接触の方法によって検出するセンサの製作に関する。

一般的に、磁気センサを使用する非破壊検査は、外部の衝撃や劣化による金属内部又は表面の微細な欠陥の可否を調査するために開発された方法であり、機械装置や構造物の定期的な安全検査などに有効に使用されることができる。このような磁界非破壊検査においては、金属物体の周辺に交流の磁界を造成して与えたとき、金属の境界面で誘導される渦電流による磁界の局所的変化量を測定する。

前記磁界の変化を感知するセンサとしては、主に磁気抵抗やコイル、フラックスゲートなどが使用され、特に、超伝導素子である超伝導量子干渉素子(SQUID)を使用する場合、極めて微細な金属の欠陥や表面から遠く隔離された部位における欠陥の検出が可能である。(Annu. Rev. Mater. Sci. 1999. 29:117-48,. Physica C 335 2000 179-183参照)

従来の渦電流を使用した前記磁界非破壊検査方法は、2次元的なスキャンによって得られた形状から欠陥の可否を判断する。このような方法においては、一定振幅の交流磁界を加えることになり、このとき、金属の表面や境界は、誘導された渦電流によって部分的に遮蔽され、磁界の振幅が減少される。従って、この変化量を検出して金属の実際形状に基づく渦電流形状を得ることにより、物体の欠陥がある場合、生じる局所的な渦電流形状が得られる。

この技術を実現するために従来の技術においては、磁界を検出するセンサと、交流(AC)の均一又は局所的な磁界を作るコイルと、信号発生器、さらにセンサからの信号に基づく実効値又はピーク−ピーク(Peak−Peak)値を測定する役割をなすロック−イン(lock-in)増幅器や、その他の方法によるピーク検出器を使用して、その出力を分析する方法を用いてきた。

一方、導体試料に電流を印加し、電流の流れによって形成される磁界を測定することによって、物体の欠陥を検出することも可能な方法である。しかし、この方法は、背景信号(background signal)対検出信号(target signal)の比が大でなく、試料にある程度、電流が流れることによって影響を受けるため、一般的に使用されていない。

また、平面型ディスプレイパネルにおいて、欠陥のない状態では導線間は開放の状態であり、導線間に短絡が発生する場合にのみ検査電流が流れるようにし、これによって発生する磁界を検出する方法がある。前記の方法は信号対背景信号の比が高いため、短絡欠陥の位置を検出することができる。(米国特許第5,073,754号)。

最近、平面型ディスプレイの技術開発は急速に進展している。前記平面型の場合、マトリックス方式のグリッドが形成され、グリッドパターニング(grid patterning)の工程が必ず必要である。この工程において発生する欠陥が、収率に多大な影響を及ぼす(例えば、PDP(Plasma Display Panel)の場合、IPC分類：HO1J−011／00、HO1J−011／02の富士通の特許参照、LCD（Liquid Crystal Display）の場合IPS（In Plane Switching）方式参照)。

従って、工程中の欠陥検査は、当該分野の製造コストを低減せしめる重要な役割を果たす。前記工程中の欠陥検査は、様々にある。平面型ディスプレイのように高密度の微細導線が集積されている場合、導線間の短絡を検出するべく磁界を検出する方法が一般的に使用されている。しかし、前記の方法の場合、電界の強度が磁界のそれよりはるかに大きいので、前記磁界を容易に検出することが困難であった。

本発明の目的は、前記のような問題を解決するべく案出された発明であって、特定構造の試料に対し、導線間の短絡によって発生する磁界信号を検出するための、性能の優れたセンサを提供することにある。

前記の目的を達成するために、本発明は、平面型ディスプレイなどの各種基板上に形成された高密度集積導線間の短絡を、非接触の方法で検出するセンサを提供するものであり、このセンサは、導体によって電界から遮蔽されることを特徴とする。

前記センサは、その表面が前記導体によって、所定の表面を除いて残りの部分が遮蔽されるのが好ましい。

前記センサは、前記導体の上部に形成されるのが好ましい。

また、前記導体の前記センサに対向する面が、前記センサの前記導体に対向する面よりその面積が広いことが好ましい。

前記センサは、前記導体をコアとして少なくとも1つのコイルの形態で形成され、コアとして前記導体を使用するのが好ましい。

さらに、前記導体は、アースされることが好ましい。

本発明によれば、平面型ディスプレイパネルのように、電界の誘導に因る起電力が磁気センサに誘導されるとき、磁界の検出を行う場合に、センサの検出性能を大幅に向上させ、短絡欠陥の検出能力を高めることによって、外部検査機器のような他の欠陥検査器と組合わせて、製造工程の初期段階において、金属パターンの不良を高速で検出及び修正することができるため、再作業のコストを画期的に減少させるメリットがある。

以下、本発明の好適な実施形態を添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の各図面の構成要素などに対する符号は、同一の構成要素に対しては他の図面においても可能な限り同一の符号を与え、また、本発明の要旨を混同させると判断される公知機能及び構成に対する詳細な説明はこれを省略する。

図１〜３は、本発明の実施形態による磁気センサの概略図である。
本実施形態において、磁気センサ１０１は、正六面体か又は直六面体、あるいはコイルの形態で形成される。又、本実施形態の図面は、前記磁気センサ１０１が導体１０２に形成される方法を概略的に示している。

図１の断面図によれば、正六面体形態の磁気センサ１０１外部の上部面を除く残りの面を、導体１０２によって遮蔽している。また、導体１０２は外部にアースされている。さらに磁気センサ１０１は上部の面のみ開放されているため、上部面のみに電界信号が形成される。

図２の斜視図によれば、平面導体１０２の上部に磁気センサ１０１が形成されている。 図２を参照すると、平面導体１０２は、その前記磁気センサ１０１に対向する面が、磁気センサ１０１の平面導体１０２に対向する面より、その面積が広いことが好ましい。

即ち、電界を遮蔽する平面導体１０２が、磁界の信号を検出する磁気センサ１０１の大きさより大きいことが好ましい。その理由は、平面導体１０２は、磁気センサ１０１に流入される電界の信号を遮断しなければならないため、磁気センサ１０１の大きさに比べて、さらに大きく形成することによって、磁気センサ１０１に流入する電界信号を効果的に遮蔽することができる。

平面導体１０２は、外部にアースされると共に、前記電界の信号は、平面導体１０２によって遮蔽され、前記平面導体の上部のみに形成される。

図３は、導体１０２をコアとして使用するコイルセンサ１０３を示している。このコイルセンサ１０３は、少なくとも1回以上、導体１０２に巻かれると共に、導体１０２もやはり外部にアースされている。

一般的に、磁気センサ１０１は、ただ磁界に感応する材料または構造(コイル)を単独で使用する。この場合、一般的な磁界を検出する時には何らの問題がない。また、素子のパッケージングの場合も、静磁界を検出する場合はセンサの保護のために硬い金属を使用するときの他は、一般的に伝導性物質を使用しない。又、周辺に金属がある場合、金属による遮蔽電流に起因して高周波の応答特性が悪くなるので、交流磁界の検出で問題が生ずる。現実には、大部分の磁気センサ１０１が低周波よりは高周波において感応度が良いため、実際には交流(AC)を使用する方法が直流(DC)を使用する方法より好ましい。従って、金属を排除するパッケージングをすることになる。

しかし、平面ディスプレイパネルの線間短絡検査のような場合には、パネルに交流の検査電圧を印加するとき、検出対象の全面に亘って交流の電圧が誘起されている状態であるため、磁気センサ１０１を通じて交流電流が交流電圧に結合(couple)され、センサ回路に流入する。

特に、観察しよとする磁界信号が非常に低く、高速応答特性を要求する微細欠陥検査の場合には、誘導される交流電界信号に比べて、交流磁界信号が非常に低くなる。さらに、交流電界信号が交流磁界信号より大きい場合には、センサと試料間の距離が機械的振動によって均一でない場合、電界のカップリング変化によって発生する信号が磁界信号より大きくなるため、磁気センサの信号対ノイズ(N/S)比は、信号検出が可能なレベル以下に悪化することもある。

したがって、適切に電界を遮蔽することによって、磁気センサ自体に電気誘導信号が流入されないようにバイパス遮蔽をする必要がある。図1〜３はこのような幾つかの方法を説明したものである。

上述のそれぞれの場合に、導体の厚さが厚い場合、遮蔽電流によって磁界もまた遮蔽されるか、又は、相殺されるので、交流の周波数に従って、表皮深度(skin depth)より数十倍薄い厚さの導体を使用するのが望ましい。

他の方法としては、低伝導度、非磁性の物質を使用することにより、厚くても表皮深度に比べて物質の厚さを効果的に小さくすることができる。

図４及び図５は、人為的に短絡を形成した平面型ディスプレイパネルに電圧を印加した時の、磁気センサの出力を説明する図であり、遮蔽前後に、磁気センサで平面型ディスプレイパネルをスキャンしている。 交流信号は、ロック−イン増幅器を使用して増幅させた。 遮蔽後の磁気センサの信号は、一見１０倍近く減少したように見えるが、磁界信号の絶対値の大きさ(振幅)は、ほとんど変化がない。

遮蔽を行わないときのスキャン方向距離によって得られた信号は、導線の形状や周辺物体による電界の変形によって形成されるものであって、システムを実行によって、まれに短絡による磁界信号を判別するときに障害を与える背景信号を誘発することもある。しかし、遮蔽後に全般的に信号のレベルは低下されているが、検出しようとする磁界信号はそのままであるため、結果的には信号対オフセット比は向上されている。

図５は、相対的な変化を見ることができるように、標準化された信号に変換して表したグラフである。
以上、本発明の好適な実施形態を通じて詳細に説明したが、当該分野の当業者であれば別添の特許請求範囲に記載された本発明の思想・領域から外れない範囲内で多様に修正・変更が可能であることは言うまでもなく、本願発明の範囲が本実施形態に限定されるものではない。

本発明の１実施形態による磁気センサの断面図である。 本発明の他の１実施形態による磁気センサの斜視図である。 本発明の又他の１実施形態による磁気センサの斜視図である。 本発明の１実施形態による、遮蔽前後における磁気センサの信号出力を表すグラフである。 本発明の１実施形態による遮蔽前後における磁気センサの信号出力を、特定位置において標準化し信号変化の差異を表したグラフである。

符号の説明

１０１・・・・・磁気センサ
１０２・・・・・導体
１０３・・・・・コイルセンサ

Claims (6)

1. 平面型ディスプレイなどの各種基板上に形成された高密度集積導線間の短絡を非接触の方法で検出するセンサーにおいて、
   前記センサーは、導体によって電界から遮蔽されることを特徴とする高密度微細パターンの短絡導線位置検出のための磁気センサー。
2. 前記センサーは、前記導体によって、所定の一表面を除く残りの部分が遮蔽されることを特徴とする請求項１記載の高密度微細パターンの短絡導線位置検出のための磁気センサー。
3. 前記センサーは、前記導体の上部に形成されることを特徴とする請求項１記載の高密度微細パターンの短絡導線位置検出のための磁気センサー。
4. 前記導体は、前記導体の前記センサーに対向する面が、前記センサーの前記導体に対向する面より、その面積が広いことを特徴とする請求項３記載の高密度微細パターンの短絡導線位置検出のための磁気センサー。
5. 前記センサーは、コアとして前記導体を使用する少なくとも１つ以上のコイルの形態で形成されることを特徴とする請求項１記載の高密度微細パターンの短絡導線位置検出のための磁気センサー。
6. 前記導体は、アースされることを特徴とする請求項１記載の高密度微細パターンの短絡導線位置検出のための磁気センサー。

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