JP2013250098A - 配線欠陥検出方法および配線欠陥検出装置、並びに配線基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】短絡欠陥の発生位置を正確に特定する配線欠陥検出方法および装置、並びに配線基板の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の一形態における配線欠陥検出方法は、配線基板の配線に電圧をかけた状態で赤外画像データを取得し、そのデータの輝度値が極大となる点の二次元座標を時間経過に沿って複数回算出し、近似直線を算出することにより、電圧印加経過時間がゼロであるところの座標を算出して当該座標を上記配線に生じた短絡欠陥の位置と特定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶表示装置に用いられるアクティブマトリクス基板や、太陽電池パネル等の半導体基板に形成された配線の欠陥検出に好適な配線欠陥検出方法および配線欠陥検出装置、並びに、配線が形成された配線基板の製造方法に関する。

液晶表示装置は、複数の配線、絵素電極およびスイッチング素子などが形成された一方基板部材であるアクティブマトリクス基板と、対向電極やカラーフィルタが形成された他方基板部材であるカラーフィルタ基板とを有する。液晶表示装置は、前記２枚の基板を間隔をあけて張合わせ、間隙に液晶材料を注入して液晶層を形成した後に、周辺回路部品を実装して製造する。

アクティブマトリクス基板は、その製造工程において、基板上の配線の断線や短絡などの欠陥が生じることがある。当該欠陥は液晶表示装置の表示欠陥の原因となる。液晶表示装置の表示欠陥などの不良を減少させるには、前述した液晶材料を注入する工程以前に、アクティブマトリクス基板の欠陥を検出して修正する必要がある。

通常、このような欠陥は、配線の端部にプローブを接触させ、配線両端における電気抵抗または隣接する配線間の電気抵抗および電気容量を測定することにより特定している。しかしながら、アレイ検出において、配線部の欠陥の有無を検出できたとしても、その欠陥の位置を特定するのは容易ではなかった。

例えば、上記の問題を改善し、欠陥の位置を特定する方法として、リーク欠陥基板に電圧を印加させて発熱させ、赤外線カメラによりリーク欠陥基板表面温度を撮像したものを用いて欠陥位置を特定する赤外線検出がある。

特許文献１は赤外線画像により基板の短絡欠陥を検出する赤外線検出に関するものである。図９は、特許文献１に開示されている配線パターンの検査装置である。特許文献１の検査装置は、基板５０上に形成されている配線パターン５３に通電電極６１により通電して、配線パターン５３の発熱により赤外線を発生させ、赤外線センサ６３でその赤外線画像を撮像し、撮像信号を画像処理して所定の基準画像データと対比することにより、配線パターン５３の良否を検査する。

また、図１０は、特許文献２に開示されているアクティブマトリクス基板の検査装置である。特許文献２の検査装置は、アクティブマトリクス基板の走査線８１〜８５と信号線９１〜９５との間に電圧を印加し、走査線８１〜８５と信号線９１〜９５の交差点で発生する短絡欠陥７３を検出している。正常な走査線８１〜８５と、信号線９１〜９５との間は絶縁されているため、走査線８１〜８５と信号線９１〜９５の短絡欠陥７３が存在した場合、この短絡欠陥７３部分を通して電流が流れ、短絡部および電流が流れた配線が発熱して赤外線を発生させる。赤外線画像を撮像して、撮像信号を画像処理して発熱領域を認識する。認識した発熱領域を更に画像処理して発熱配線経路を特定し、短絡欠陥部の位置を検出する。また、発熱領域を認識できない場合は、短絡欠陥が無い良品基板と判断する。

図１１は、特許文献３に開示されている赤外検査を示している。図１１に示すように、薄膜トランジスタ基板の走査線１６１と信号線１６２の、いずれも一方の端子を電気的に接続した状態で、従来の電気的検査方法と同様に導通検査がおこなわれた後、導通検査で不良と判定された基板を対象に短絡画素番地が特定される。短絡画素番地特定では、走査線１６１と信号線１６２の間に電位差を与え、短絡の発生した走査線１６１と信号線１６２に流れる電流による発熱を検出し、短絡位置６３を特定する。これには、１０〜３０μｍ程度の微小領域の発熱部から放射される赤外光の強度に応じた赤外顕微鏡１６５を用い、走査線１６１と信号線１６２の端子部を破線１６６に沿って走査し、発熱している配線を検出する。これにより、短絡位置１６３、または、短絡欠陥が発生している可能性がある短絡候補領域１６３として特定される。また、短絡候補領域１６３は、短絡画素番地の配線パターンを赤外顕微鏡１６５の視野内に順次位置決めし、その赤外画像を検出してその強度から短絡位置１６３を特定する。

特開平１１−３３７４５４号公報（平成１１年１２月１０日公開） 特開平６−５１０１１号公報（平成６年２月２５日公開） 特開平４−７２５５２号公報（平成４年３月６日公開）

しかしながら、特許文献１〜３のように、短絡部および配線を発熱させる場合、熱伝導によりその近傍の温度も上昇する。また、配線の線幅や引き回しの経路、抵抗値などにより発熱の仕方は異なる。従って、発熱の極大点は、短絡部および配線とその近傍領域に広がり、短絡部の正確な位置を特定できないという問題があった。

本発明は、短絡部を含む配線の時間的に連続した赤外線画像から、発熱源の位置を逆算し、短絡部の位置を正確に特定することを目的とする。

本発明に係る配線欠陥検出方法は、上記の課題を解決するために、
半導体基板に形成された配線に所定の電圧を印加する電圧印加工程と、
上記半導体基板の少なくとも一部の領域を、赤外線カメラを用いて一定時間連続的にまたは断続的に撮影する撮影工程と、
上記撮影工程により得られる、電圧印加開始から経過した経過時間がそれぞれ異なる複数の画像から、輝度値が極大となる点の二次元座標を、画像ごとに求める極大点算出工程と、
上記極大点算出工程により求めた複数の二次元座標と、上記経過時間との関係を表す近似直線を算出する近似直線算出工程と、
上記近似直線算出工程により算出された近似直線における、上記経過時間がゼロであるところの座標を算出して、当該座標を、上記配線に生じた短絡欠陥の位置と特定する位置特定工程と、を含むことを特徴としている。

上記の構成によれば、半導体基板上の配線の短絡に伴う欠陥を高精度に検出することができる。

半導体基板上の配線に短絡が在ると、当該配線に電圧をかけることによって、短絡部分が発熱するので、発熱を利用して短絡の有無を特定することができる。従来よりこの手法を用いた欠陥（短絡）検査がおこなわれている。短絡部分は最も発熱が大きいため、理想的には、電圧印加直後に電圧印加前と比較してわずかに温度が上がった箇所を検出すればその位置が短絡部分であるとすることができる。しかしながら、実際には、赤外線撮像では測定のばらつきが大きく、確実に短絡を検出するためには、わずかな温度上昇ではなく、ある程度大きな温度変化を必要とすることが本願発明者らによって解明されており、電圧印加時間を比較的長く設ける必要があることが解明されている。しかしその一方で、短絡部分で生じた熱は半導体基板や配線を伝って拡散していくため、徐々に発熱部分が拡大することになる。このとき、基板よりも金属である配線のほうが熱の伝わりが早いため、短絡部分近傍の配線状況（配線設計）により発熱の極大点の位置が変化することになる。その結果、電圧印加開始から長時間経った時点での発熱極大点の位置は必ずしも短絡位置とはならない場合があることを本願発明者らは見出した。そこで、本発明に係る配線欠陥検出装置は、上記の構成を具備している。これによれば、短絡部を含む配線が形成された領域の赤外画像データの輝度値が極大となる点が、時間経過とともに移動することを利用して、輝度値が極大となる点の二次元座標を、時間経過に沿って複数回算出し（極大点算出工程）、近似直線を算出する（近似直線算出工程）ことにより、電圧印加開始時点（経過時間がゼロ）であるところの座標を算出して、当該座標を上記配線に生じた短絡欠陥の位置と特定する（位置特定工程）ことができる。すなわち、短絡部を含む配線の時間的に連続した赤外線画像から、発熱源の位置を逆算し、短絡部の位置を正確に特定することができる。

また、本発明に係る配線欠陥検出方法は、上記の構成に加えて、
上記極大点算出工程では、上記撮影工程により得られる画像を、或る方向、および当該或る方向に対して垂直である方向のそれぞれへ投影して得られる投影結果に現れるピーク値を、上記輝度値が極大となる点の二次元座標とする、ことが好ましい。

これにより、極大点算出工程で上記輝度値が極大となる点の二次元座標を求めることができる。

また、本発明に係る配線欠陥検出方法は、上記の構成に加えて、
上記電圧印加工程では、上記配線の抵抗値を測定して、測定した抵抗値に基づいて特定された電圧を印加することが好ましい。

上記の構成によれば、抵抗検査によって事前に取得された抵抗値に基づいて特定された電圧を、半導体基板（リーク欠陥基板）に印加することにより、印加電圧が高すぎて短絡欠陥を含む配線を焼き切ってしまうことがない。

また本発明の係る配線欠陥検出装置は、上記の課題を解決するために、
半導体基板に形成された配線に所定の電圧を印加する電圧印加手段と、
上記半導体基板の少なくとも一部の領域を一定時間連続的にまたは断続的に撮影する赤外線カメラと、
上記赤外線カメラにより得られる、電圧印加開始から経過した経過時間がそれぞれ異なる複数の画像から、輝度値が極大となる点の二次元座標を、画像ごとに求める極大点算出手段と、
上記極大点算出手段により求めた複数の二次元座標と、上記経過時間との関係を表す近似直線を算出する近似直線算出手段と、
上記近似直線算出手段により算出された近似直線における、上記経過時間がゼロであるところの座標を算出して、当該座標を、上記配線に生じた短絡欠陥の位置と特定する位置特定手段と、を備え、
上記極大点算出手段、上記近似直線算出手段、および上記位置特定手段は、画像処理手段に備わっていることを特徴としている。

上記の構成によれば、半導体基板上の配線の短絡に伴う欠陥を高精度に検出することができる。

半導体基板上の配線に短絡が在ると、当該配線に電圧をかけることによって、短絡部分が発熱するので、発熱を利用して短絡の有無を特定することができる。従来よりこの手法を用いた欠陥（短絡）検査がおこなわれている。短絡部分は最も発熱が大きいため、理想的には、電圧印加直後に電圧印加前と比較してわずかに温度が上がった箇所を検出すればその位置が短絡部分であるとすることができる。しかしながら、実際には、赤外線撮像では測定のばらつきが大きく、確実に短絡を検出するためには、わずかな温度上昇ではなく、ある程度大きな温度変化を必要とすることが本願発明者らによって解明されており、電圧印加時間を比較的長く設ける必要があることが解明されている。しかしその一方で、短絡部分で生じた熱は半導体基板や配線を伝って拡散していくため、徐々に発熱部分が拡大することになる。このとき、基板よりも金属である配線のほうが熱の伝わりが早いため、短絡部分近傍の配線状況（配線設計）により発熱の極大点の位置が変化することになる。その結果、電圧印加開始から長時間経った時点での発熱極大点の位置は必ずしも短絡位置とはならない場合があることを本願発明者らは見出した。そこで、本発明に係る配線欠陥検出装置は、上記の構成を具備している。これによれば、短絡部を含む配線が形成された領域の赤外画像データの輝度値が極大となる点が、時間経過とともに移動することを利用して、極大点算出手段が、輝度値が極大となる点の二次元座標を時間経過に沿って複数回算出し、近似直線算出手段が、近似直線を算出することにより、電圧印加時点（経過時間がゼロ）であるところの座標を算出して、位置特定手段が、当該座標を上記配線に生じた短絡欠陥の位置と特定することができる。すなわち、短絡部を含む配線の時間的に連続した赤外線画像から、発熱源の位置を逆算し、短絡部の位置を正確に特定することができる。

また本発明に係る配線基板の製造方法は、
基板上に複数の配線が形成された配線基板を形成する配線基板形成工程と、
上記配線基板に設けられた上記複数の配線に設けられた端子のうちの少なくとも１組に所定の電圧を印加する電圧印加工程と、
上記配線基板の少なくとも一部の領域を、赤外線カメラを用いて一定時間連続的にまたは断続的に撮影する撮影工程と、
上記撮影工程により得られる、電圧印加開始から経過した経過時間がそれぞれ異なる複数の画像から、輝度値が極大となる点の二次元座標を、画像ごとに求める極大点算出工程と、
上記極大点算出工程により求めた複数の二次元座標と、上記経過時間との関係を表す近似直線を算出する近似直線算出工程と、
上記近似直線算出工程により算出された近似直線における、上記経過時間がゼロであるところの座標を算出して、当該座標を、上記配線に生じた短絡欠陥の位置と特定する位置特定工程と、を含むことを特徴としている。

以上のように、本発明に係る配線欠陥検出方法および配線欠陥検出装置により、短絡部を含む配線の時間的に連続した赤外線画像から、発熱源の位置を逆算し、短絡部の位置を正確に特定することができる。

本発明の実施形態に係る配線欠陥検出装置の構成を示す図である。 図１に示す配線欠陥検出装置に具備される画像処理手段の構成を示す図である。 本発明の実施形態に係る配線欠陥検出方法を示すフローチャートである。 図１に示す配線欠陥検出装置に具備されるプローブの平面図である。 本発明の実施形態に係る配線欠陥を示す模式図である。 発熱前後の赤外線画像を示す平面図である。 極大値の時間変化から近似直線を求めて短絡位置を特定する過程を説明する図である。 極大値の時間変化から近似直線を求めて短絡位置を特定する過程を説明する図である。 従来技術の図である。 従来技術の図である。 従来技術の図である。

本発明に係る配線欠陥検出装置および配線欠陥検出方法、ならびに配線基板の製造方法の一実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。

（１）配線欠陥検出装置の構成
本発明に係る配線欠陥検出装置は、半導体基板に形成された配線に所定の電圧を印加する電圧印加手段と、上記電圧印加手段により電圧印加された半導体基板の少なくとも一部の領域を一定時間連続的にまたは断続的に撮影する赤外線カメラと、上記赤外線カメラによって得られる画像から或る時点における輝度値が極大となる点の二次元座標を、時間変化に沿って複数回求める極大点算出手段と、上記極大点算出手段により求めた複数の二次元座標における時間変化の近似直線を算出する近似直線算出手段と、上記近似直線算出工程により算出された近似直線における、時間がゼロであるところの座標を算出して、当該座標を、上記配線に生じた短絡欠陥の位置と特定する位置特定手段と、を備え、極大点算出手段、近似直線算出手段、および位置特定手段は、画像処理手段に備わっている。

図１は、本実施形態の配線欠陥検出装置１の模式図である。本実施形態の配線欠陥検出装置１は、半導体基板に形成された配線に短絡欠陥が生じているか否かを検出する装置である。検出対象となる半導体基板としては、例えば、図１に示す液晶パネル２（半導体基板）があるが、本発明はこれに限定されるものではない。

本実施形態の配線欠陥検出装置１は、図１に示すように、アライメントステージ３、プローブ４（電圧印加手段）、電圧印加手段５、赤外線カメラ６、画像処理手段７、および、制御手段８を備えている。

液晶パネル２は、アライメントステージ３上に載置され、液晶パネル２の上にプローブ４が載置される。ここで、プローブ４の底面（液晶パネル２との当接面）には、電圧印加手段５に接続された複数の端子が設けられており、液晶パネル２の上にプローブ４が載置されることによって、プローブ４の端子が、液晶パネル２の周囲に設けられる、後述する複数の配線の端子に押付けられて接触する。欠陥検出時には、電圧印加手段５からプローブ４の端子を介して予め定められた電圧が、液晶パネル２に配された複数の配線に与えられる。

アライメントステージ３の上方には、撮像手段である赤外線カメラ６が設置され、所定の電圧が印加された状態の液晶パネル２の赤外線画像を撮像する。赤外線カメラ６は、たとえば液晶パネル２表面から放射される赤外線を捉えて時間的に連続な赤外線画像を形成する。

赤外線カメラ６は、図示しないカメラ移動手段によって、液晶パネル２上において位置が移動するように構成されている。カメラ移動手段を備える場合には、カメラ移動手段は制御手段８により制御することができる。なお、赤外線カメラ６をカメラ移動手段によって移動させるのではなく、アライメントステージ３に図示しない移動手段を設けて、アライメントステージ３を移動することによって、アライメントステージ３に載置した液晶パネル２のほうを移動させる構成であってもよい。

赤外線カメラ６の撮像視野は、液晶パネル２の撮像対象領域よりも狭く、例えば視野が３２×２４ｍｍ程度と小さい。しかしながら、この赤外線カメラ６は、高分解能の撮影を行うことができるミクロ計測が可能な赤外カメラである。

赤外線カメラ６で撮像された赤外線画像の画像データは、たとえばコンピュータに送信され、アナログ／デジタル変換回路を介して画像処理手段７に与えられる。

制御手段８は、上述の電圧印加、撮像、後述する画像処理を順次実行するように、電圧印加手段５および画像処理手段７を制御する。

なお、本実施形態では、ミクロ計測用の赤外線カメラだけを搭載しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、このミクロ計測用よりも撮像視野の広いマクロ計測用の赤外線カメラも搭載してもよい。このマクロ計測用の赤外線カメラは、例えば視野が５２０ｍｍ×４０５ｍｍ程度と広く、ミクロ計測用よりも分解能が低い赤外線カメラである。マクロ計測用の赤外線カメラの画像は、画像処理手段７とは別個の画像処理手段によってミクロ計測用カメラ（赤外線カメラ６）の移動量を算出するために用いることができ、制御手段８による制御を受ける。

さらに、マクロ計測用の赤外線カメラは、複数台にて１つの撮像対象を撮像するように構成されていてもよい。液晶パネル２の撮像対象領域よりも狭い撮像視野を有した各赤外線カメラを、それぞれの撮像視野を合わせることによって、合わせた撮像視野が液晶パネル２の撮像対象領域と等しいかそれよりも大きくなるように構成してもよい。

ここで、液晶パネルのような半導体基板上の配線に電圧をかけると、当該配線に短絡欠陥があれば短絡部分が発熱するため、発熱を利用して短絡の有無を特定することができ、この手法は従来より用いられている。上述のように、短絡部分は最も発熱が大きいものの、赤外線撮像での測定にばらつきが大きいことを考慮して、確実に短絡を検出ためには、電圧印加時間を比較的長く設ける必要がある。しかしその一方で、短絡部分で生じた熱は半導体基板や配線を伝って拡散していくため、発熱部分の拡大を招くことになる。このとき、基板よりも金属である配線のほうが熱の伝わりが早いため、短絡部分近傍の配線状況（配線設計）により発熱の極大点（発熱による温度上昇が最も大きい点）の位置が変化することになる。その結果、電圧印加開始から長時間経った時点での発熱極大点の位置は必ずしも短絡位置とはならない場合がある。そこで、本発明に係る配線欠陥検出装置は、この問題を解決するために、上述した極大点算出手段、近似直線算出手段、および位置特定手段を備えた画像処理手段を具備している。以下、図１に示す本実施形態の配線欠陥検出装置１に設けられた画像処理手段７について説明する。

図２は、上記画像処理手段７の構成図である。画像処理手段７は、赤外線カメラ６によって撮像された画像データに基づいて時間的に連続な赤外線画像を形成する赤外線画像形成部１１と、後述する画像の極大点の座標から、当該座標と電圧印加経過時間との関係を表す近似直線を求める近似直線算出部１２と、近似直線の切片（電圧印加経過時間がゼロである点）から短絡位置を特定する短絡位置特定部１３とを含んでいる。

赤外線画像形成部１１では、撮像された画像データから、赤外線の放射量に応じて画像コントラストを決定し、たとえば２５６諧調のグレースケール画像である赤外線画像を形成する。赤外線画像は、たとえば液晶パネル２の表面の任意の点から放出される赤外線の放射量が増加するほど、画像の輝度値が白に近づくような画像が、予め定められた時間間隔で複数形成される。

近似直線算出部１２では、赤外線画像形成部１１で形成された時間的に連続した赤外線画像から、輝度値の極大となる点を、電圧印加開始からの経過時間がそれぞれ異なる複数の画像からそれぞれ求め、経過時間と極大点の座標との関係を表す近似直線を算出する。

短絡位置特定部１３では、近似直線算出部１２で算出された近似直線を解析し、時間変化とともに移動する極大点の時間ゼロ（切片）、つまり電圧印加開始からの経過時間がゼロでの位置座標を求め、短絡欠陥の位置を特定する。

より具体的には、近似直線算出部１２は、極大点座標算出部１４と、時間変化量算出部１５と、近似直線算出部１６とを含む。極大点座標算出部１４は、赤外線画像形成部１１で形成された赤外線画像から輝度値の極大点を算出する。極大点座標算出部１４は、電圧印加開始からの経過時間がそれぞれ異なる複数の画像のそれぞれから、輝度値の極大となる点の座標を求める。求められた極大点の座標は、上記経過時間と対応付けられている。時間変化量算出部１５は、極大点座標算出部１４で算出された極大点について２次元平面（液晶パネル２）上のＸとＹそれぞれの軸の時間変化を算出する。近似直線算出部１６は、極大点の座標と時間の関係から近似直線を算出する。

また、短絡位置特定部１３は、近似直線算出部１６で算出された近似直線の時間的にゼロとなる切片およびこの切片の位置座標を算出する切片算出部１７を含む。

なお、本実施形態では、制御手段８とは異なる構成である画像処理手段７に、赤外線画像形成部１１と、近似直線算出部１２と、短絡位置特定部１３とが配された構成となっている。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、画像処理手段７の機能が、制御手段８に含まれても良い。あるいは、赤外線画像形成部１１、近似直線算出部１２、および短絡位置特定部１３のうちの少なくとも１つが、画像処理手段７ではなく制御手段８に含まれても良く、あるいは、近似直線算出部１２の極大点座標算出部１４、時間変化量算出部１５、および近似直線算出部１６の少なくとも１つ、および／または短絡位置特定部１３の切片算出部１７が、画像処理手段７ではなく制御手段８に含まれても良い。すなわち、本発明では、赤外線画像形成部１１と、近似直線算出部１２と、短絡位置特定部１３とが、配線欠陥検出装置の何処かに構成されていれば良い。

（２）配線欠陥検出方法
図３は、図２で示した画像処理手段７で実行される配線欠陥検出方法を示すフロー図である。図３の配線欠陥検出方法は、プログラム化して記録媒体に記録され、コンピュータ読取可能に保存されている。

本発明の配線検査方法は、半導体基板に形成された配線に所定の電圧を印加する電圧印加工程と、上記半導体基板の少なくとも一部の領域を、赤外線カメラを用いて一定時間連続的にまたは断続的に撮影する撮影工程と、上記撮影工程により得られる、電圧印加開始から経過した経過時間がそれぞれ異なる複数の画像から、輝度値が極大となる点の二次元座標を、画像ごとに求める極大点算出工程と、上記極大点算出工程により求めた複数の二次元座標と、上記経過時間との関係を表す近似直線を算出する近似直線算出工程と、上記近似直線算出工程により算出された近似直線における、上記経過時間がゼロであるところの座標を算出して、当該座標を、上記配線に生じた短絡欠陥の位置と特定する位置特定工程と、を含む。

本実施形態における配線欠陥検出装置１（図１）においておこなわれる配線検査方法は、プローブ４を用いて液晶パネル２の配線に電圧を印加して短絡部を発熱させる発熱工程２１（電圧印加工程）と、発熱工程２１で発熱した配線および短絡部を赤外線カメラ６で撮影して時間的に連続した赤外線画像を取得する画像取得工程２２（撮影工程）と、赤外線画像から極大点を求め（極大点算出工程）、時間ごとの極大点の座標から近似直線を算出する近似直線算出工程２３と、近似直線から切片を求め、短絡位置を特定する短絡位置特定工程２４（位置特定工程）とを含む。特に、短絡位置特定工程２４において、極大点の時間変化から、経過時間ゼロでの極大点の位置座標を逆算する。

図３に示す配線検査方法の各工程について以下で詳細に説明する。

（発熱工程）
発熱工程２１は、プローブ４に設けられた端子を、液晶パネル２の周囲に設けられた配線の端子に押付けて接続するステップＳ１と、電圧印加手段５からプローブ４の端子を介して液晶パネル２の配線や配線間に所定の電圧を印加するステップＳ２とを含む。

また、この発熱工程２１では、プローブ４に図示しない抵抗測定部を接続して、プローブ４を液晶パネル２に導通させて、配線の抵抗値および隣接する配線間の抵抗値などを測定することができる。

上記ステップＳ１では、プローブ４に設けられた複数の端子から、各種欠陥の検出モードに対応した端子を選択する。これは、検出モードとプローブ４の複数の端子のなかの特定の端子とが対応付けられたテーブルを用いて制御手段８が制御することができる。これにより、プローブ４に設けられた複数の端子のなかから、導通させる端子の切り替えを行うことができる。ここで、図４は、プローブ４（電圧印加手段）の平面図である。プローブ４は、液晶パネル２とほぼ同じ大きさの枠の形状を成している。そのため、液晶パネルの端子群と、プローブ針４４ａ〜４４ｄとの位置を合わせる際に、プローブ４の枠の内側から光学カメラを用いて該位置を確認してもよい。また、プローブ４は、液晶パネル２の大きさとほぼ同じ大きさの枠状の形状を成しており、液晶パネル２に設置された端子に対応した複数のプローブ針４４ａ〜４４ｄを備えている。複数のプローブ針４４ａ〜４４ｄは、スイッチングリレー（図示なし）を介して、プローブ針４４の一本ずつを個別に、図示しない抵抗測定部および電圧印加手段５に接続することができる。このため、プローブ４は、液晶パネルの端子群に繋がる複数の配線を選択的に接続させたり、複数の配線をまとめて接続させたりすることができる。

ここで、各種欠陥の検出モードについて、図５（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図５（ａ）〜（ｃ）では、一例として、生じる短絡部３９（配線短絡）の位置を模式的に示している。

図５（ａ）は、例えば、走査線および信号線のように、配線Ｘおよび配線Ｙが上下に交差する液晶パネルにおいて、当該交差部分において配線Ｘと配線Ｙとが短絡している短絡部３９を示している。導通させるプローブ針４４を、図４に示した４ａと４ｄとの組または４ｂと４ｃとの組に切り替え、配線Ｘ１〜Ｘ１０および配線Ｙ１〜Ｙ１０に関して１対１で配線間の抵抗値を測定することにより、短絡部３９の有無を特定することができる。

図５（ｂ）は、例えば、走査線および補助容量線のような、隣接する配線Ｘの配線間において短絡した短絡部３９を示している。このような短絡部３９は、導通させるプローブ針４４を、４ｂの奇数番と４ｄの偶数番との組に切り替えて、配線Ｘ１〜Ｘ１０の隣り合う配線間の抵抗値を測定することにより、短絡部３９の有る配線を特定することができる。

図５（ｃ）は、例えば、信号線および補助容量線のような、隣接する配線Ｙの配線間において短絡した短絡部３９を示している。このような短絡部３９は、導通させるプローブ針４４を、４ａの奇数番と４ｃの偶数番との組に切り替えて、配線Ｙ１〜Ｙ１０の隣り合う配線間の抵抗値を測定することにより、短絡部３９の有る配線を特定できる。

切り替えたプローブ針４４４を導通して、選択された配線または配線間の抵抗値を測定し、取得された抵抗値は、データ記憶部１０に記憶される。

続いて、取得された抵抗値と、欠陥が無いパネル（基準パネル）の配線または配線間の抵抗値とが比較される。欠陥が無いパネルの配線または配線間の抵抗値は、予めデータ記憶部に記憶しておけばよい。取得された抵抗値が欠陥が無いパネルの配線または配線間の抵抗値と同一である場合は、この検出モードにおいて欠陥は無いと特定することができる。

一方、取得された抵抗値が、欠陥が無いパネルの配線または配線間の抵抗値と同一でない場合、この検出モードにおいて配線または配線間に欠陥が存在する可能性が有ると特定することができる。欠陥が存在する可能性が有る場合、赤外線検出をおこなう必要がある。

そこで、赤外線検出をおこなう必要があると判定された場合には、液晶パネル２の配線に印加する電圧値が、上述においてデータ記憶部に記憶された抵抗値に基づいて設定される。

具体的には、取得された抵抗値の平方根に比例する印加電圧Ｖ（ボルト）を、液晶パネル２に印加する。すなわち、印加電圧Ｖ（ボルト）を以下の式（１）；

と設定する。

ここで、単位時間当たりの発熱量Ｊ（ジュール）は、以下の式（２）；

と表されるから、上記式（１）および（２）より、単位時間当たりの発熱量Ｊは以下の式（３）；

と表される。

すなわち、式（１）に基づいて、抵抗値の平方根に比例する印加電圧Ｖ（ボルト）を液晶パネル２に印加することにより、単位時間当たりの発熱量を一定にすることができる。

したがって、基板の種類または基板上における短絡部３９の発生場所等の短絡原因により、短絡部３９を含む短絡経路の抵抗値は大きく変動するが、単位時間当たりの発熱量を一定にすることができる。

例えば、本実施形態では、印加する所定の電圧として電圧値＝５０Ｖ（印加時間＝５秒）とすることができる。

（画像取得工程）
画像取得工程２２は、短絡部が発熱している液晶パネル２を赤外線カメラ６で撮影して赤外線画像を取得するステップＳ３と、撮影した赤外線画像をメモリ等の記録媒体に保存するステップＳ４とを含み、これをあらかじめ指定された時間間隔、たとえば１秒間隔で連続して行い、時間的に連続した赤外線画像を取得する。

図６は、液晶パネル２を撮影した赤外線画像の一例である。液晶パネル２は、Ｘ方向に形成された複数の配線Ｘと、Ｙ方向に形成された配線Ｙが、絶縁体を介して交差している。各交差箇所には、図示しないスイッチング素子として、たとえば薄膜トランジスタが形成されている。図６では、ｎ番目の配線Ｘｎとｍ番目の配線Ｙｍの交差部に短絡部３９が生じた事例を示している。そして、図６（ａ）は、配線間に通電する前の赤外線画像であり、図６（ｂ）は、配線間に通電後、短絡部３９からの発熱により生じた発熱領域４０、つまり通電時間を経ることにより短絡部３９に生じた熱が拡散して温度上昇領域が拡大した領域、を撮影した赤外線画像を示す。なお、図６は赤外線画像を示す図面だが、わかりやすくするために、赤外線画像に配線Ｘと配線Ｙを重ね合わせて表示している。

図６（ｂ）に示すように、発熱領域４０は、配線Ｘｎ−短絡部３９−配線Ｙｍの短絡経路に沿って形成され、発熱領域４０は短絡部３９の周辺へ広がり、その範囲は時間が進むにつれ大きくなり、同時に発熱の極大点４１も短絡部３９から移動する。

（近似直線算出工程）
近似直線算出工程２３は、撮影された赤外線画像から極大点４１の座標を算出するステップＳ５（極大点算出工程）と、１秒間隔で撮影された赤外線画像からステップＳ５によって求められた極大点４１について、縦軸を電圧印加開始からの経過時間として、横軸をＸ軸とする二次元平面内にプロットするとともに、縦軸を電圧印加開始からの経過時間として、横軸をＹ軸とする二次元平面内にもプロットするステップＳ６と、プロットされた極大点４１の座標の近似直線を算出するステップＳ７と、ステップＳ７で算出された近似直線の、時間軸がゼロのときの位置座標の切片を算出するステップＳ８とを含む。

ここで、撮影された赤外線画像から極大点４１の座標を算出するステップＳ５では、撮影された赤外線画像を、例えばある閾値で二値化する。次に二値化した画像のＸ軸およびＹ軸それぞれのヒストグラム（投影プロファイル）を求める。そして、Ｘ軸のヒストグラムのピーク値（投影ピーク値）（投影結果）となる座標をＸ座標とし、Ｙ軸のヒストグラムのピーク値となる座標をＹ座標とする点（Ｘ，Ｙ）が算出でき、これを極大点４１とする。

図７（ａ）は、縦軸を電圧印加開始からの経過時間として、横軸をＸ軸とする二次元平面内に極大点４１をプロットしたものである。それぞれの座標の時間変化から求めた近似直線は図７（ｂ）のようになり、図７（ｃ）に示すように、近似直線から時間ゼロのときの位置座標を算出する。なお、図７（ａ）〜図７（ｃ）では、縦軸を経過時間として、横軸をＸ軸の位置座標としているが、縦軸と横軸とは逆であってもよい。図８（ａ）〜図８（ｃ）は、横軸を電圧印加開始からの経過時間として、縦軸をＹ軸とする二次元平面内に極大点４１をプロットしたものである。

（短絡位置特定工程）
短絡位置特定工程２４では、最初にステップＳ９としてＸ軸、Ｙ軸それぞれについてステップＳ８で算出された切片から液晶パネル２上の位置座標を算出する。

次いで、短絡位置特定工程２４ではステップＳ１０として、Ｓ９で算出された位置座標から、液晶パネル２上の短絡部３９の欠陥位置を特定する。

以上により、短絡部３９または配線部の何れかは十分に発熱するため、撮影された赤外線画像において、電流が流れる短絡部３９または配線部の温度が周辺よりも高く表示される。これにより、容易に短絡部３９の位置が特定される。特定された該位置は、データ記憶部１０に記憶される。

最後に、検査中の液晶パネル２について、各種欠陥モードの全検査が終了しているか否かが判断され、未検査の欠陥モードがある場合は次の欠陥モードに合わせてプローブ４の接続が切り替えられ、欠陥検査が繰り返される。ここで、欠陥モードとは、図５に示したような短絡部３９の種類である。図５では、３つの欠陥モードを示している。すなわち、図５（ａ）の配線Ｘと配線Ｙとの短絡欠陥モード、図５（ｂ）の配線Ｘ間の短絡欠陥モード、図５（ｃ）の配線Ｙ間の短絡欠陥モードである。

そして、各種欠陥モードの全検査が終了すると、液晶パネル２の配線欠陥検出が終了する。

（３）液晶パネルの製造方法
本実施形態では、配線欠陥検出の検出対象となる半導体基板として液晶パネル（図１）２を用いている。

液晶パネル２は、透明基板上に、ゲート電極、半導体膜、ソース電極、ドレイン電極、保護膜、および透明電極が形成されることで作製されている。以下にこの液晶パネル２の具体的な製造方法について一例を挙げて説明する。

まず、透明基板全体に、スパッタリング法により、例えばチタン膜、アルミニウム膜およびチタン膜等の金属膜を順に成膜し、その後、フォトリソグラフィによりパターニングして、ゲート配線、ゲート電極および容量配線を例えば４０００Å程度の厚さで形成する。

続いて、ゲート配線、ゲート電極および容量配線が形成された基板全体に、例えばプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法により、窒化シリコン膜等を成膜し、ゲート絶縁膜を厚さ４０００Å程度に形成する。

さらに、ゲート絶縁膜が形成された基板全体に、プラズマＣＶＤ法により、真性アモルファスシリコン膜、および、リンがドープされたｎ＋アモルファスシリコン膜を連続して成膜する。その後、これらのシリコン膜をフォトリソグラフィによりゲート電極上に島状にパターニングして、厚さ２０００Å程度の真性アモルファスシリコン層、および厚さ５００Å程度のｎ＋アモルファスシリコン層が積層された半導体膜を形成する。

そして、上記半導体膜が形成された基板全体に、スパッタリング法により、アルミニウム膜およびチタン膜等を成膜した後に、フォトリソグラフィによりパターニングして、ソース配線、ソース電極、導電膜、ドレイン電極をそれぞれ厚さ２０００Å程度に形成する。

続いて、ソース電極およびドレイン電極をマスクとして上記半導体膜のｎ＋アモルファスシリコン層をエッチングすることにより、チャネル部をパターニングして、ＴＦＴを形成する。

さらに、ＴＦＴが形成された基板全体に、スピンコート法により、例えば、アクリル系の感光性樹脂を塗布し、その塗布された感光性樹脂をフォトマスクを介して露光する。その後、上記露光した感光性樹脂を現像することにより、ドレイン電極上に層間絶縁膜を厚さ２μｍ〜３μｍ程度に形成する。続いて、層間絶縁膜にコンタクトホールを各画素毎に形成する。

次に、層間絶縁膜上の基板全体に、スパッタリング法により、ＩＴＯ膜を成膜し、その後、フォトリソグラフィによりパターニングして、透明電極を厚さ１０００Å程度に形成する。

以上のようにして、液晶パネル２（半導体基板、配線基板）を形成した（配線基板形成工程）後に、上述した配線欠陥検査方法を実施して、欠陥が検出されたものについては欠陥の修復を行ない、必要に応じて再度配線欠陥検査方法を実施して欠陥の無い良品を製造し、欠陥が検出されなかったものについてはその時点で良品とする。欠陥修復は、例えばレーザを照射して短絡部分を切断する方法があるがこれに限定されるものではない。

なお、本実施形態では、液晶パネルを配線欠陥検出の検出対象となる半導体基板として用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、複数の液晶パネルを１つのマザー基板を用いて製造する態様の場合に、このマザー基板を配線欠陥検出の検出対象としてもよい。そして、上述した液晶パネルの製造方法の一例は、マザー基板１（半導体基板、配線基板）に対しても適用することができ、大型の透明基板を用いて、複数の液晶パネルが形成される領域に上述の各過程を適用してゲート電極などを形成し、透明電極を形成した後に、上述した配線欠陥検査方法を実施して、欠陥が検出されたものについては欠陥の修復を行ない、必要に応じて再度配線欠陥検査方法を実施して欠陥の無い良品を製造し、欠陥が検出されなかったものについてはその時点で良品とする。そして、例えば、その後工程として、各液晶パネルをマザー基板から分離して、１つの液晶パネルとして製造を完了することができる。

（４）本実施形態の作用効果
本実施形態によれば、半導体基板上の配線の短絡に伴う欠陥を高精度に検出することができる。本実施形態における配線欠陥検出装置および方法によれば、短絡部を含む配線が形成された領域の赤外画像データの輝度値が極大となる点が、時間経過とともに移動することを利用して、輝度値が極大となる点の二次元座標を時間経過に沿って複数回算出し（極大点算出工程）、近似直線を算出する（近似直線算出工程）ことにより、時間がゼロであるところの座標を算出して、当該座標を上記配線に生じた短絡欠陥の位置と特定する（位置特定工程）ことができる。すなわち、短絡部を含む配線の時間的に連続した赤外線画像から、発熱源の位置を逆算し、短絡部の位置を正確に特定することができる。

（５）変形例
本変形例では、上記実施形態における装置と同様の装置を用い、印加電圧Ｖ（ボルト）が実施形態と異なるよう、以下のように設定する。

上述の実施形態では、発熱工程において取得した抵抗値の平方根に比例する印加電圧Ｖ（ボルト）を液晶パネル２に印加する。これに対して、本変形例では、取得した抵抗値に比例する印加電圧Ｖ（ボルト）を、液晶パネル２（図１）に印加する。

具体的には、印加電圧Ｖ（ボルト）を以下の式（４）；

と設定する。ここで、電流Ｉ（アンペア）は次の式（５）；

となる。つまり、印加電圧を適切に定めることにより、電流を一定にすることができる。

ここで、基板に形成された配線の抵抗値Ｒは、次の式（６）；

であり、電気抵抗率ρおよび断面積Ａは、配線の種類および場所によって決まっている定数である。したがって、単位長さ当たりの配線の抵抗値Ｒ／Ｌ＝ρ／Ａも定数となる。すなわち、配線の種類および場所ごとに付与した番号をｉとすると、配線ｉの単位長さ当たりの抵抗値ｒ（ｉ）は、次の式（７）；

と表される。

したがって、配線ｉの単位長さ当たりの配線ｉの発熱量は、上記式（２）、（５）および（７）より、次の式（８）；

となる。

なお、配線の抵抗値に基づいて電圧を定めるには、制御手段８が上記式（１）ないしは式（４）を計算する処理をその都度実行すればよい。あるいは、抵抗値と電圧との関係を予めテーブルにして記憶しておき、制御手段８がこのテーブルをその都度参照して、抵抗値から電圧を定めればよい。

以上、本発明に係わる実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態および変形例に限定されるものではない。本請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明は、液晶パネルなどの配線を有する半導体基板の配線状態の検出に用いることができる。

１ 配線欠陥検出装置
２ 液晶パネル（半導体基板、配線基板）
３ アライメントステージ
４ プローブ（電圧印加手段）
４４、４４ａ〜４４ｄ プローブ針
５ 電圧印加手段
６ 赤外線カメラ
７ 画像処理手段
８ 制御手段
１０ データ記憶部
１１ 赤外線画像形成部
１２ 近似直線算出部
１３ 短絡位置特定部
１４ 極大点座標算出部
１５ 時間変化量算出部
１６ 近似直線算出部
１７ 切片算出部
３９ 短絡部
４０ 発熱領域
４１ 極大点

Claims (5)

1. 半導体基板に形成された配線に所定の電圧を印加する電圧印加工程と、
   上記半導体基板の少なくとも一部の領域を、赤外線カメラを用いて一定時間連続的にまたは断続的に撮影する撮影工程と、
   上記撮影工程により得られる、電圧印加開始から経過した経過時間がそれぞれ異なる複数の画像から、輝度値が極大となる点の二次元座標を、画像ごとに求める極大点算出工程と、
   上記極大点算出工程により求めた複数の二次元座標と、上記経過時間との関係を表す近似直線を算出する近似直線算出工程と、
   上記近似直線算出工程により算出された近似直線における、上記経過時間がゼロであるところの座標を算出して、当該座標を、上記配線に生じた短絡欠陥の位置と特定する位置特定工程と、を含むことを特徴とする配線欠陥検出方法。
2. 上記極大点算出工程では、上記撮影工程により得られる画像を、或る方向、および当該或る方向に対して垂直である方向のそれぞれへ投影して得られる投影結果に現れるピーク値を、上記輝度値が極大となる点の二次元座標とする、ことを特徴とする請求項１に記載の配線欠陥検出方法。
3. 上記電圧印加工程では、上記配線の抵抗値を測定して、測定した抵抗値に基づいて特定された電圧を印加することを特徴とする請求項１または２に記載の配線欠陥検出方法。
4. 半導体基板に形成された配線に所定の電圧を印加する電圧印加手段と、
   上記半導体基板の少なくとも一部の領域を一定時間連続的にまたは断続的に撮影する赤外線カメラと、
   上記赤外線カメラにより得られる、電圧印加開始から経過した経過時間がそれぞれ異なる複数の画像から、輝度値が極大となる点の二次元座標を、画像ごとに求める極大点算出手段と、
   上記極大点算出手段により求めた複数の二次元座標と、上記経過時間との関係を表す近似直線を算出する近似直線算出手段と、
   上記近似直線算出手段により算出された近似直線における、上記経過時間がゼロであるところの座標を算出して、当該座標を、上記配線に生じた短絡欠陥の位置と特定する位置特定手段と、を備え、
   上記極大点算出手段、上記近似直線算出手段、および上記位置特定手段は、画像処理手段に備わっていることを特徴とする配線欠陥検出装置。
5. 基板上に複数の配線が形成された配線基板を形成する配線基板形成工程と、
   上記配線基板に設けられた上記複数の配線に設けられた端子のうちの少なくとも１組に所定の電圧を印加する電圧印加工程と、
   上記配線基板の少なくとも一部の領域を、赤外線カメラを用いて一定時間連続的にまたは断続的に撮影する撮影工程と、
   上記撮影工程により得られる、電圧印加開始から経過した経過時間がそれぞれ異なる複数の画像から、輝度値が極大となる点の二次元座標を、画像ごとに求める極大点算出工程と、
   上記極大点算出工程により求めた複数の二次元座標と、上記経過時間との関係を表す近似直線を算出する近似直線算出工程と、
   上記近似直線算出工程により算出された近似直線における、上記経過時間がゼロであるところの座標を算出して、当該座標を、上記配線に生じた短絡欠陥の位置と特定する位置特定工程と、を含むことを特徴とする配線基板の製造方法。

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