JP3415035B2 - 基板検査用センサプローブおよびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の属する技術分野】本発明は、微細な配線パター
ンを有する回路基板を検査するのに用いられる基板検査
用センサプローブ並びにその製造方法に関する。 【従来の技術】微細パターンを有する回路基板を検査す
るには、従来では、多数のピンを検査対象の基板の各端
子に当てて、このピンに検査信号を印加していた。この
方法では、多数のピンを基板に当てるために、基板に負
荷がかかり、そのために負荷軽減を目的としてゴムを基
板に当てていた。このために、ゴムを押し当てた部分に
おいて接触不良の問題が発生していた。この問題を解消
するために、例えば、本出願人の出願になる特開平９−
２６４９１９号では、検査対象の配線パターンの幅より
も大きな大きさを有するプローブ（電極）を用いて非接
触式に信号を拾って、基板の不良を検査する方法が実施
されている。また、特開平８−２７８３４２号は、第１
図に示すように、検査信号を基板に向けて発生する電極
（スティミュレータ）１１Ａ，１１Ｂと、基板からの輻
射信号を受信するための複数の電極１２Ａ，１２Ｂ，１
２Ｃ…とを有するセンサを開示する。この特開平９−２
６４９１９号および特開平８−２７８３４２号に共通す
る発想は、複数のパターン線を覆う程度の大きさの電極
によりそのパターン線を一括で且つ非接触で検査を行う
ということである。 【発明が解決しようとする課題】この特開平９−２６４
９１９号および特開平８−２７８３４２号に用いられて
いるセンサプローブは、通常のプリント基板程度のピッ
チや大きさを有する回路パターンを検査することを目的
としており、集積度の点では低いものであり、それ故、
機械加工、簡易的なエッチングなどの方法によりセンサ
電極部分を形成することにより十分な精度を得られるも
のであった。これらの先行技術のセンサプローブは、高
い位置決め精度を不要とするために、複数のパターン線
を覆う程度の大きさの電極を用いるものであるから、た
とえば５０μｍ程度及び５０μm以下の回路パターンを
分解能高く検査することは不可能であり、また、パター
ンが途中で複数本に枝分かれするものである回路基板に
適用することは不可能であった。また、さらに、例え
ば、パターンが完全に断線とならずに一部に欠けが生じ
ているような不良状態を検査することも不可能であっ
た。本発明の目的は、微細な基板センサプローブを半導
体プロセスにより製造する方法、さらに、微細化に適し
た構造の回路基板センサプローブを提案する。 【課題を達成するための手段】上記課題を達成するため
に提案された請求項１にかかる基板検査用センサプロー
ブの製造方法は、珪素もしくは酸化珪素の平板ベース上
に、多数のセンサ電極からなる電極層と、外部に信号を
伝搬するために多数のリード線からなるリード線層と、
前記電極層とリード線層との間を繋ぐブリッジ層とが成
層化された基板検査用センサプローブの製造方法であっ
て、前記ベース上に、第１のマスクパターンに従って所
定の導体材料で成膜することにより多数のリード線から
なるリード線層を形成し、前記リード線層の個々のリー
ド線にそれぞれ接続しつつ前記ベースの垂直方向に伸び
るブリッジ線の各々を、所定の導体材料による成膜を前
記ベースの垂直方向に成長させて形成することにより、
前記ブリッジ層を形成し、成長した各々のブリッジ線か
ら各々水平方向に延び且つ所定の面積を有する多数のセ
ンサ電極を、第２のマスクパターンに従って所定の導体
材料で成膜することにより、前記電極層を形成すること
を特徴とする。センサ要素の各層を実質的に半導体プロ
セスを用いて形成するので、センサ要素に対する微細化
要求または電極部の形状の任意性要求に合致させること
ができる。また、請求項９にかかる基板検査用センサプ
ローブは、珪素もしくは酸化珪素の平板ベース上に、多
数のセンサ電極からなる電極層と、外部に信号を伝搬す
るために多数のリード線からなるリード線層と、前記電
極層とリード線層との間を繋ぐブリッジ層とが成層化さ
れた基板検査用センサプローブであって、各々が、前記
ベース上に形成されていると共に外部のパッドに接続さ
れた、複数のリード線を含むリード線層と、前記リード
線層の個々のリード線にそれぞれ接続し前記ベースの垂
直方向に伸びる複数のブリッジ線を含むブリッジ層と、
各々のブリッジ線から各々水平方向に延び且つ所定の面
積を有する多数のセンサ電極を含む電極層とを具備する
ことを特徴とする。個々のセンサ要素では、電極とブリ
ッジ線とは縦方向に配置されているので、多数のセンサ
要素がベースの面方向に配置されても、プローブ全体の
沖差は大きくならない。即ち、高集積化が果たされる。
本発明の好適な一態様である請求項１０に拠れば、前記
電極層はアルミニュームもしくは銅で成膜することによ
って面方向に形成される。面積を有することにより電極
機能を確保できる。本発明の好適な一態様である請求項
１１に拠れば、前記ブリッジ層はアルミニュームもしく
は銅を成長させることによって縦方向に形成される。ブ
リッジ線の細線化を確保できる。本発明の好適な一態様
である請求項１２に拠れば、前記リード線層はアルミニ
ュームもしくは銅を成膜もしくは成長させることによっ
て面方向に形成されている。微細化を進めると各センサ
間のクロストークもしくは他のセンサ出力からのノイズ
が問題となる。そこで、請求項２の方法または請求項１
３のプローブによれば、個々のブリッジ線の断面積は個
々の電極の面積よりも狭く設定され、個々のブリッジ線
に接触しないように、前記電極層と前記リード線層との
間に設けられた電気的シールド層を、前記ベースの平面
方向に伸びるようにように、第３のマスクパターンに従
って所定の導体材料で成膜することにより、形成する。
ノイズ対策に金属製のシールドを設けるためには、絶縁
が問題となる。そこで、本発明の好適な一態様である請
求項３の方法または請求項１４のプローブに拠れば、前
記電極層と前記リード線層との間に第１の絶縁層が設け
られ、前記ブリッジ層の個々のブリッジ線は前記第１の
絶縁層を貫通するように形成されている。ノイズ対策に
金属製のシールドを設けるためには、絶縁が問題とな
る。そこで、本発明の好適な一態様である請求項４の方
法または請求項１５のプローブに拠れば、前記電極層と
前記シールド層との間に第２の絶縁層が、前記シールド
層と前記リード線層との間に第３の絶縁層が形成され、
前記第２の絶縁層と前記第３の絶縁層とは、前記個々の
ブリッジ線の周囲で連通することにより、各々のブリッ
ジ線が前記シールド層のいずれとも電気的に接続してい
ないことが確保される。本発明の好適な一態様である請
求項５の方法または請求項１６のプローブに拠れば、電
極層の各々の電極は検査対象の回路基板の平面に水平に
おかれる。リード線も微細化しているために、外部に信
号を出力するためのパッドが必要となる。そこで、本発
明の好適な一態様である請求項６の方法または請求項１
８のプローブに拠れば、前記リード線層の各々のリード
線は、夫々のパッドに接続されている。本発明の好適な
一態様である請求項７の方法または請求項１８のプロー
ブに拠れば、前記所定の導体材料はアルミニュームもし
くは銅であることを特徴とする。微細化が進むと、セン
サ要素からの出力は微弱である。従って、信号処理はセ
ンサの近傍で行われることが望ましい。そこで、本発明
の好適な一態様である請求項８の方法または請求項１９
のプローブに拠れば、前記ベースに信号処理回路を形成
する。 【発明の実施の形態】以下添付図面を参照しながら本発
明の好適な実施形態を説明する。第２図は実施形態にか
かるセンサプローブボード２０の構成を説明する平面図
である。第２図は、本検査システムに用いられるエリア
型のセンサプローブボード２０の構成を下から見た底面
図、第３図はリニア型のセンサプローブボード５０を下
から見た底面図を示す。第２図に於いて、エリア型のセ
ンサプローブボード２０は、２次元状に等間隔で配置さ
れた多数のセンサ要素２１，２１…を有する。同じく、
第３図のリニア型のセンサプローブボード５０は一列の
配置された複数のセンサ要素２１，２１…を有する。第
２のセンサプローブボード２０においても、第３図のセ
ンサプローブボード５０においても、各センサ要素は他
のセンサ要素から離間し、その間は電磁波（電界または
磁界）のシールドによって隔成されている。１つのセン
サ要素の大きさは、検査対象の基板の回路パターンの線
幅によって決まる。不良個所を特定するためには、その
パターン線の線幅未満の大きさが好ましい。本実施形態
では、パターン線の線幅を、説明の便宜上、１／３とす
る。第４図は、個々のセンサ要素が各々対応するパッド
に接続される様子を説明する。センサ要素とパッドの間
はリード線で接続されている。全てのリード線はボード
２０（または５０）内に埋め込まれている。本センサプ
ローブボードは、半導体製造プロセスによって作成され
るほどに、微細な配線パターンを検査する。従って、パ
ッド間の間隔も狭いものとなる。従って、各パッドから
の信号を拾うためのリード線（不図示）はボンディング
によりパッドに接続される。第５図は、検査対象のパタ
ーン線に検査信号（交流成分を含む）を印加すると、そ
のパターン線の端部からの放射波が個々のセンサ要素２
１ａ，２１ｂに届く様子を説明する。第５図の例では、
パターン線はセンサ要素２１ｂまで延びていないので、
センサ要素２１ｂが受信する放射波は、センサ要素２１
ａが受信した信号に比して弱く、その信号の振幅は低い
ものとなる。第５図の例からもわかるように、本発明の
センサプローブは、個々のセンサ素子とパターン線の距
離に応じて受信信号の強度に変化がでるほどに、個々の
センサ素子の大きさが微細なものとなっている。第６図
は、１つのセンサ素子の断面形状の一例を説明する。最
下層の珪素( Si)ベース上に、二酸化珪素(SiO2)の絶縁
層３１が形成されている。第７図を参照すると、絶縁層
３１の上には、アルミニュームからなるブリッジ柱４１
が上方に向けて形成され、ブリッジ柱４１の頂上にセン
サ電極板４０が形成されている。ブリッジ柱４１と電極
板４０が１つのセンサ要素を形成する。ブリッジ柱４１
は、アルミまたは銅のリード線５０ｂ（第６図のリード
線５０）に接続されている。なお、第７図のリード線５
０ａは他のセンサ要素（不図示）からのリード線であ
る。なお、ブリッジ柱は、センサ要素の電極とリード線
との間を橋渡しするもので、柱状形状を有することによ
り、集積度の向上に役立たせることができる。第６図を
参照して、絶縁層３１の上には配線層が形成されてい
る。この配線層は、第７図に示すように、センサが検出
した信号をパッドにまで伝搬するリード線（５０，５０
ａ，５０ｂ）を含む層である。配線層５０の上には、シ
ールド層３３が形成されているが、シールド層３３と配
線層５０の間には、両者の絶縁目的のために、第１の絶
縁層３２が設けられている。この絶縁層はＳＯＧ(spin
ofglass)で形成されている。即ち、絶縁層３２の上にシ
ールド層３３が形成されている。シールド層３３の上に
は、絶縁層３４と３５とが形成されている。絶縁層３４
と３５はともにＳＯＧ(spin of glass)を含む。同じ材
料で形成された２つの絶縁層が存在するのは製造上の理
由（後述）による。ブリッジ柱４１の上には電極板４０
が設けられている。電極板４０は、検査対象の回路基板
の配線幅に応じた面積を有する。なお、電極板４０の断
面形状は、検査対象の配線パターンの断面形状に合わせ
て曲率を有するように設定させてもよい。シールド板３
３は、電極板４０が、他のセンサ要素が受信した信号
を、その信号が通るリード線（５０ｘとする）から拾う
のを防止する。即ち、シールド板３３は高いＳＮ比を保
証する。尚、ブリッジ柱４１は、シールド板３３と接触
しないように、絶縁層３４からのびたＳＯＧにより絶縁
されている。尚、上記のブリッジ柱１の形成は一例であ
って他の方法または行程によって得られることはいうま
でもない。第６図及び第７図により説明されたセンサプ
ローブボードは、個々のセンサ要素が微細なので、半導
体プロセスを用いて製造される。第８図ないし第１６図
は、本プローブセンサボード２０（５０）の製造プロセ
スの一例を説明する。なお、第８図乃至第１９図は、説
明の便宜上１つのセンサ要素の製造過程を示している
が、当然のように、全てのセンサ要素を半導体プロセス
により形成する過程が暗に示されている。第８図の行程
では、珪素ベース３０の表面を酸化することによって二
酸化珪素の絶縁層３１が形成される。酸化は、例えばＣ
ＶＤ装置（不図示）内に、ベース３０を置き、装置内に
酸素ガスを送って行う。二酸化珪素の絶縁層３１が形成
されたならば、配線層５０を形成する。即ち、絶縁層３
１の上にフォトレジストを塗布し、その塗布面上に、全
センサ要素のリード線のパターンを描くマスクパターン
により露光を行い、その後にレジスト層を除去して、ア
ルミ元素を含む反応ガスをＣＶＤチャンバに送って、第
９図に示すように、リード線のパターンを絶縁層３１の
上に形成する。次に、第１０図のように、絶縁層３２
を、少なくとも配線層５０のリード線を隠す高さになる
まで形成する。次に、絶縁層３２の上に、アルミ金属か
らなるシールド板層（３３）を第１１図に示すように形
成する。次に、シールド板層３３に、アルミを除去する
ことにより開口７０を形成する。開口７０の大きさは、
第６図において、ブリッジ柱４１がシールド板３３と接
触しないように、ブリッジ柱４１とシールド板３３との
間にＳＯＧが入り込む事ができる程度の大きさでよい。
即ち、開口７０はブリッジ柱４１の断面積よりも大き
い。開口７０は後にそこにブリッジ柱４１が形成される
ものであるから、その形成時点でブリッジ柱４１がリー
ド線５０ｂと接続することができるように、開口７０の
位置（即ち、開口７０を形成するマスクパターン）は作
成される。開口７０の形成は、開口７０が形成される位
置以外に不活性膜を塗布し、アルミを除去する反応ガス
をＣＶＤチャンバに導入する。この反応ガスはＳＯＧ層
３２と反応しないので、ＳＯＧより下の層は除去されな
い。次に、開口７０が形成されたシールド板層３３の上
に、第１３図に示すように、ＳＯＧからなる絶縁層３４
を形成する。この際に、ＳＯＧは開口７０の内部にまで
入り込んで絶縁膜を形成する。第１４図に示された行程
は、絶縁層３４の上に不活性膜を塗布する行程と、その
膜に開口８０を形成する行程と、第６図に示すような、
ブリッジ柱４１を形成する行程とを含む。開口８０は、
ブリッジ柱４１（第６図）を後に形成するためである。
前述のように、ブリッジ柱４１はシールド板３３と接触
してはならないから、開口８０の大きさは開口７０の大
きさよりも小さいが、ブリッジ柱４１の位置を規定する
開口８０の位置は、開口７０と同心円（または同心矩
形）位置であり、かつ、ブリッジ柱４１がリード線５０
ｂと接することとなるように、位置決めされるものの、
その大きさは開口７０よりも大きい。まず、絶縁層３４
の上に不活性膜を塗布する。露光により、開口８０が形
成される位置の不活性材を除去する。次に、絶縁層３４
のＳＯＧと開口部７０に入り込んだＳＯＧと絶縁層３２
のＳＯＧを除去するための活性ガスをＣＶＤチャンバに
導入して、ＳＯＧを除去する。この除去により形成され
た孔８１は、第１５図に示すように、絶縁層３４から配
線層５０にまで到達するはずである。次に、アルミを含
む活性ガスをチャンバに導入して、孔８１ないにアルミ
金属で成膜する。この成膜により、配線層５０のアルミ
に接続し、配線層５０から絶縁層３４の頂上にまで到達
するブリッジ柱４１が完成する。不活性膜は不要なの
で、第１６図のように、これを除去する。ブリッジ柱４
１の頂上は絶縁層３４の面と略一致する。第１７図は、
電極４０を形成する過程を説明する。まず、絶縁層３４
の上に不活性膜を塗布し、この不活性膜に、第１７図に
示すように、８３の位置の膜材料を除去して開口８３を
設ける。アルミ金属を含む反応ガスをチャンバ内に導入
してアルミで開口８３内に成膜し、その後に、不活性膜
を除去する。すると、第１８図のように、ブリッジ柱４
１の上に電極４０が形成されたことになる。なお、開口
８３は、その形状は問わないが、その位置はブリッジ柱
４１の位置（即ち、開口７０を形成するためのマスクパ
ターンの位置）に一致させる必要がある。最後に、絶縁
層３５を第１９図のように形成する。この絶縁層３５は
電極４０を絶縁すると共に、保護する機能も有する。か
くして、第６図の断面構成のセンサプローブボードが完
成する。なお、センサ表面の平坦性を確保するために研
磨行程を加えてもよい。なお、本願発明にかかるセンサ
ボードの製造工程は第８図乃至第１９図の行程順に限ら
れない。また、同図に示した方法は、ブリッジ柱４１を
形成するのは、絶縁層３４を形成し終えた後であった。
これは、ブリッジ柱４１を、孔４１内でアルミを一度に
縦方向に成膜させることにより、ブリッジ柱４１が曲が
って形成されるのを防止するためであった。しかしなが
ら、本発明のセンサは、ＩＣやＬＳＩなどの集積度は不
要であり、ブリッジ柱４１の若干の曲がりは問題とはな
らない。従って、そうを形成する毎にブリッジ柱４１を
形成するための孔を形成するようにプロセスを変形する
ことも可能である。 〈検査システム〉第２０図は、実施形態のセンサボード
２０を用いて、ある配線パターン線６０を検査するとき
の両者の位置関係を示す図である。第２０図に於いて、
（１，１）などはセンサ要素の位置を便宜的に表す座標
値である。同図に示すように、パターン線６０はセンサ
要素のたとえば約３つ分の大きさを有する。第２０図の
センサ要素の各々は、パターン線までの距離に応じた信
号を出力するはずである。第２１図は、第２０図に示し
たような、パターン線とセンサ要素との関係において得
られるであろう信号分布を示す。図中、センサ要素の位
置の上に示した０以上１００未満の数値は、受信信号の
相対強度を示し、印加した検査信号に対して最も強い受
信信号を１００としたときの個々のセンサ要素のおいて
検出された信号の相対値である。第２１図からわかるよ
うに、概ね、パターン線の金属部分の分布に沿った信号
強度の分布を示す。各センサ要素の出力の相対強度を輝
度変調してＣＲＴ等の表示装置に表示すると、第２２図
のようになる。即ち、ユーザは、ＣＲＴ表示装置に表示
された輝度分布を見るだけで、配線パターンを知ること
ができる。第２３図は、断線部分があるパターン線を検
査する場合を示す。第２４図は、第２３図のパターン線
を検査したときの信号強度の相対値の分布を、第２５図
はその信号の輝度分布表示を示す。ユーザは正常時の輝
度分布を知っているので、この輝度分布から断線位置或
いは短絡位置を知ることができる。 〈検査システム〉第２６図は本検査システムの構成を示
す。図中、２００は不図示の載置台上に置かれた検査対
象の回路基板を示す。回路基板２００の上には、回路基
板２００の特に検査を行いたい微細パターン領域の上空
にセンサボード２０が非接触で載置されている。センサ
プローブボード２０は、第４図に説明したように、各セ
ンサ要素の出力を取り出すパッド３０を有するが、第２
６図では簡略化のために、パッドを図示せずに、パッド
からの各信号線はケーブル２６にまとめられているもの
として図示する。回路基板２００の線幅の広いパターン
線部分には、個々のパターン線毎にプローブが接触され
ている。第２６図の例では、所定の発振器２１１からの
検査信号が、左側のプローブ群にはケーブル２０１を介
して、右側にプローブ群にはケーブル２０２を介して印
加される。２４０はマトリクスボードであり、内部には
少なくともコンタクトプローブの数だけのアナログスイ
ッチ若しくはリレイ２４１を内蔵する。個々のスイッチ
若しくはリレイの一方の端子はグランドに、他方の端子
は発振器２１１に接続されている。全てのスイッチ若し
くはリレイはコントローラ２２０によって制御される。
好ましくは、コントローラ２２０は、１つのスイッチ若
しくはリレイ２４１が発振器２１１側に接続され、他の
全てのスイッチ若しくはリレイは接地される、即ち、１
つのプローブ（１つのパターン線）のみに検査信号が入
力され、他のプローブ（他のパターン線）はアースされ
るように選択信号を出力する。センサプローブボード２
０上の全てのセンサ要素２１，…の出力信号はまとめて
コントローラ２２０に入力される。コントローラ２２０
の構成は第２７図に示される。コントローラ２２０は内
部にＣＰＵ２２１を内蔵する。ＣＰＵ２２１は、アナロ
グマルチプレクサ２２２、Ａ／Ｄコンバータ２２３、Ｉ
／Ｏポート２２４を制御する。即ち、信号ケーブル２６
内のセンサ要素からの信号は順にマルチプレクサ２２２
により選択され、Ａ／Ｄコンバータ２２３によりＡ／Ｄ
変換され、メモリ２２５に取り込まれる。 〈制御手順〉第２８図乃至第３０図により、本検査シス
テムの制御手順を説明する。第２８図は全体の制御手順
を示すフローチャートである。ステップＳ１２では、検
査対象の回路基板を位置決めする。この位置決めは、回
路基板に予め設けられた位置決め用マーカを画像処理な
どにより検出して、そのマーカが所定の座標値に一致す
るように同回路基板を位置決めするものである。ステッ
プＳ１４では、検査信号を印加すべきプローブの選択を
行う。選択されたプローブの番号をｉで表す。ステップ
Ｓ１６では、選択されたｉ以外のプローブをアースす
る。これらのプローブの選択は、コントローラ２２０
が、スイッチ選択信号２２９を設定して、プローブｉに
対応するスイッチ要素２４１が発振器２１１に接続され
るように、また、プローブｉ以外の全てのプローブに対
応するスイッチ素子２４１が接地端子を選択するように
する。かくして、回路基板のプローブｉに接続された配
線パターンには検査信号が印加され、プローブｉ以外の
プローブに接続された配線パターンは全て接地されてい
ることになる。ステップＳ２０〜ステップＳ２６での処
理は、センサプローブボード２０の全てのセンサ要素２
１…からの出力をＡ／Ｄ変換して取り込む処理である。
即ち、ステップＳ２０で、センサ要素カウンタｊを初期
化し（ｊ＝１）、ステップＳ２２で、センサ要素ｊの出
力をマルチプレクサ２２２で選択させる。この出力はＡ
／Ｄ変換器２２３でＡ／Ｄ変換されて、メモリ２２５に
書き込まれる（ステップＳ２３）。ステップＳ２４では
カウンタｊを１つインクリメントして、次のセンサ要素
を指定する。ステップＳ２２〜ステップＳ２４の処理操
作を全てのセンサ要素について繰り返す。ステップＳ２
６でＹＥＳの判断がなされたときは、センサプローブボ
ード２０の全てのセンサ要素についての信号値がメモり
２２５に取り込まれたことを意味する。メモリ２２５上
の信号出力に対して、ステップＳ２８で所定の画像処理
を施し、ステップＳ３０では輝度変調して、ステップＳ
３２でＣＲＴに表示する。このＣＲＴ表示により、ＣＲ
Ｔ装置２３０上には、例えば、第２２図或いは第２５図
のような表示が現れるであろう。ユーザは、この表示を
モニタして当該検査対象のプローブｉ（に接続された配
線パターン）についての判定を行う。ユーザは、他の配
線パターンを検査したいときは、例えばＣＲＴ２３０上
に表示されたアイコン（不図示ではあるが、例えば「NE
XT」ボタン）を押せば、制御手順はステップＳ３４から
ステップＳ１４に戻り、次のプローブｉ（ｉ＋１）を選
択する。そして、ステップＳ１６以下の処理を繰り返
す。尚、表示に際して、選択され検査されているプロー
ブと配線パターンのそれぞれの番号を例えば第２２図の
ように表示することが好ましい。配線パターンの番号
は、当該検査対象の回路基板の設計データ（ＣＡＤデー
タ）から容易に知ることができ、そのデータに基づい
て、パターン番号とプローブ番号とを対応づけることが
できる。この表示により、ユーザは、現在検査している
パターンの番号の良否を、接続先のプローブ番号で確認
しながら、判定することができる。 〈一括表示〉第２８図の制御手順は、個々のパターン線
毎にセンサ要素から得られた画像をＣＲＴに表示するも
のであり、パターン線の指定、即ち、次のパターン線を
表示するときはユーザがシステムに対して次のパターン
線を指定（ステップＳ１４）するものであった。第２９
図の制御手順は、第２８図の制御手順を一部変形し、そ
の変形部分に関わるフローチャートを示すもので、その
制御の特徴は、全てのパターン線についての画像を一括
して表示する点にある。第２９図のフローチャートは第
２８図のフローチャートのステップＳ２８〜ステップＳ
３４に代わるものである。第２８図の制御手順のステッ
プＳ２６で、１つのパターン線（プローブｉ）について
全てのセンサ要素からの信号をメモリ２２５に記憶した
ならば、第２９図のステップＳ４０に進み、ユーザが一
括表示を望んでいるか、それとも個々のパターン線毎に
表示を行うことを望んでいるかを確認する。一括表示を
望むか、パターン線毎に表示を望むかは、ＣＲＴ２３０
に表示されたアイコンボタン（図面には不図示）を用い
てユーザが別途指定する。パターン線毎の個別の表示を
ユーザが望んでいる場合には、ステップＳ５２で、メモ
リ２２５中の当該パターン線ｉについて得られたセンサ
要素からの画像を輝度変調して、ステップＳ５４でＣＲ
Ｔに表示する。ステップＳ５６では、ユーザが次のパタ
ーン線の表示を望んでいて、且つ、全てのパターンの表
示検査を終了していないことを確認した上で、ステップ
Ｓ５８でメモリ２２５の内容をクリア（重ね表示の防
止）して、ステップＳ１４に戻る。一方、ユーザが一括
表示を望んでいる場合には、ステップＳ４２に進み、今
回パターン線ｉについて得られたセンサ要素からの画像
Ｐi（ｊ）に、前回得られたパターン線ｉ−１について
得られたセンサ要素からの画像Ｐi-1（ｊ）を論路和演
算を施す。こうすることにより、ｉが１からｉまでの全
てのパターン線の画像がメモリ２２５に蓄えられる。ス
テップＳ４４では、全てのパターン線についての画像が
メモリ２２５に蓄えられたかを確認する。全てのパター
ン線についての画像がメモリ２２５に蓄えられ他なら
ば、その内容をＣＲＴ２３０に表示する。 〈正規化〉ステップＳ２８の画像処理は、対象の回路基
板に応じて変更できることが好ましい。画像処理の変形
例を第３０図に示す。第３０図は、センサ要素の出力値
毎に所定の色を割り付ける手法を説明する。ステップＳ
４０では、センサ要素からの出力信号を百分率で表すた
めの基準値を選択するよう、ユーザに促す。第２１図な
どに関連して説明したように、センサ要素からの出力信
号は、センサプローブボードと回路基板の距離等によっ
て変動するが、その変動は回路基板によって固定的であ
る。上記基準値は、センサ要素からの出力信号を、ＣＲ
Ｔ装置２５０のダイナミックレンジに合わせるための正
規化に用いられる。そこで、ステップＳ５２では、各セ
ンサ要素からの出力信号は選択された基準値により正規
化される。尚、ステップＳ５０での基準値の選択は、ユ
ーザが選択しなくとも、検査対象の回路基板がわかれば
システムが自動的に割り付けることも可能である。これ
によりユーザの操作性が向上する。システムが自動的に
基準値を割り付けるようにした上で、更に、ユーザが、
基準値を所定の範囲（例えば、±１０％の範囲）で変更
できるようにすると、隠れていた故障個所が表示される
場合も出てくる。ステップＳ５２で正規化された信号値
は、ステップＳ５４で、多値化される。ステップＳ５６
では、多値化された出力信号値に、その値毎に色を割り
付ける。値が“１００”はパターンが存在するから「黒
色」、値が“５０”はパターン断線の可能性もあるから
「赤色」、値が“００”はパターンが存在しないから
「白色」というように。このような色別の表示により不
良個所の識別性が向上する。 〈パターン認識〉第３１図は、不良個所の識別の更なる
向上を目指した制御手順に関わるフローチャートであ
り、第２８図のフローチャートのステップＳ２８〜ステ
ップＳ３２に代わる。まず、ステップＳ６０では、ステ
ップＳ６２で行われる二値化処理に用いら閾値をユーザ
に選択させる。ステップＳ６２では、この閾値を用いて
センサ要素の出力信号を二値化する。尚、この二値化
は、ステップＳ２３で得られたデジタル信号をそのまま
二値化してメモリに記憶するようにしてもよい。ステッ
プＳ６４では二値化信号をラベリングして、連続領域を
検出する。ステップＳ６６では、連続領域毎に特徴量を
抽出する。連続領域は一本のパターン線に対応するはず
である。そこで、本実施形態の特徴量としては、その連
続領域の長さ、その連続領域の長手方向に対する直交方
向の長さ（即ち、パターンの線幅＝既知）、その連続領
域の重心位置、その連続領域に存在する変曲点の位置、
その連続領域の骨格線の形状等がある。もし、一本のパ
ターン線について複数の連続領域が得られたならば、そ
れは、断線があったためであろうと考えられる。ステッ
プＳ６８では、配線パターンｉの基準特徴量（前もって
求まられ所定のメモリに記憶されている）を読出、ステ
ップＳ７０では、パターン線ｉについて実際に得られた
特徴量と、ステップＳ６８で読み出した基準特徴量と比
較してマッチングを行う。ステップＳ７２ではマッチン
グに基づいて不良個所を検出する。不良個所は、例え
ば、実測のパターン線の画像中の連続領域の長さが短く
なっている場合には、不良（断線）があると判断する。
長さは変わらないが、重心位置がずれている場合には、
一部の欠落があると判断する。また、連続領域の全長が
ゼロとなっている場合、或いは、長くなっており、変曲
点が増えている場合には、短絡があると判断する。異な
るパターン線で短絡があると、本計測システムの手法で
は、一方のパターン線はアースされているので、検査対
象のパターン線もアースされてしまい、全ての領域で連
続量が検出されなくなるからである。ステップＳ７４で
は、得られたパターン線の画像と、そのパターン線の基
準特徴量とを重ねて（或いは並列的に）表示する。重ね
て表示する場合には、得られたパターン線の画像と基準
特徴量の画像の色を異ならせ、ブレンド表示となるよう
にする。尚、この表示には、ステップＳ７２で得られた
不良個所を合わせて表示してもよい。以上説明した第３
１図の制御手順によれば、検査システムがパターンマッ
チングの手法を用いて不良個所を認識し、ユーザに表示
することができる。尚、上記実施形態では、検査信号を
入力するための電極（ターミナル）は、センサプローブ
ボードと干渉せず、且つ、プローブを接触させることが
できる程度の幅などを有すれば、任意の基板上の位置で
よい。しかし実際には、当該回路基板２００のターミナ
ル端子を用いることが好ましい。 〈実施形態の効果〉以上説明した実施形態にかかるセン
サボードの製造方法およびそのセンサボードによれば、 E-1： 半導体プロセスを用いたことにより、個々のセ
ンサ要素の大きさを微細化することができ、さらに微細
な配線パターンを有する回路基板を検査することができ
るようになった。 E-2： センサの形状は製造プロセスに用いるマスクパ
ターンにより任意に設定できる。換言すれば、検査対象
の回路基板の配線パターンが任意に自由な形状を有して
いても、その形状に対応させたマスクパターンを作成
し、それを使えば、そのような回路基板に最適な構造の
検査プローブを製造することができる。たとえば、真に
信号を発生するパターン線が存在する検査ワーク上の位
置にのみ選択的にセンサ要素を形成することができる。 E-3： 本発明のセンサを非接触センサに用いる場合に
は、センサの電極４０の面積が小さくなることにより、
受信信号強度はきわめて小さくなることが予想される。
このために、通常のＩＣメモリ回路などでは予想できな
い他のセル（センサ要素）からのクロストークの問題が
発生するが、上記実施形態では、電極層とリード線層と
の間にシールド層を設けているのでノイズが減り、受信
感度が向上する。 E-4： E-1，E-2，E-3の効果を有するセンサを用いるこ
とにより、検査対象のワーク基板を微細なレベルまで不
良検査を行うことができるようになった。 〈変形例〉 M-1： 本発明では、センサ要素は微細であればあるほ
ど分解能は増すが、センサボードの作成にコストと手間
がかかり、また、要素の出力強度は小さくなる。そこ
で、ボード上に個々のセンサ要素毎にプリアンプを設け
ることを提案する。この場合、プリアンプはトランジス
タで構成し、全センサ要素のトランジスタをアクティブ
マトリクス形式とする。 M-2： また、上述のセンサボード２０（または５０）
の各センサ要素の最上層絶縁層３５は、検査ワークとの
距離を短くしてセンサ感度を向上させるためにも、薄い
ことが好ましい。 M-3： また、実際の検査に際しては、電極４０とワー
クとの間には、空気層と絶縁層３５とが介在する。セン
サ感度を上げるためにも、絶縁層３５の誘電率は低い方
が好ましい。 M-4： 実施形態のセンサボードは、第６図に示すよう
に、珪素基板３０の上に形成されている。これは、珪素
基板の上にセンサ要素を形成しているために、センサボ
ード全体の平坦度が向上する効果があるからである。平
坦度が向上するということは、検査対象のワーク基板と
電極間の距離を一定するする事ができ、センサ要素間に
おける測定値のバラツキを小さくすることができる。こ
の点で、ブリッジ柱４１を下側に珪素基板３０まで（第
６図では二酸化珪素基板３１まで）のばしてもよい。ま
た、平坦度が不要であるならば、二酸化珪素基板３１の
上にセンサ要素を形成してもよい。 M-5： 上記実施形態のセンサボードは信号処理回路を
含めたワンボード化が好ましい。第３２図は、センサ部
と信号処理部とを同じ珪素(Si)基板上に形成した一例を
示す。４００と３００は同じ一枚の珪素(Si)基板であ
る。珪素基板４００上には、電子回路４０１，４０２，
４０３が形成されている。珪素基板４００の１端部には
コネクタ４０４が設けられている。これらの電子回路
は、ハイブリッド回路もしくはモノリシック回路により
構成され、４０１はプリアンプ（またはマルチプレク
サ）、４０２はアンプ、４０３はフィルタ（信号処理
用）である。珪素基板３００には、第６図と同じ多数の
センサ要素２１が形成され、即ち、センサプローブボー
ド２０が形成されている。第３２図では、センサボード
２０は、電極４０，ブリッジ柱４１などは紙面で裏方向
に成長されて形成されており、第３３図に、珪素基板３
００を裏返した状態を示す。即ち、第３３図では、セン
サボード２０の表面上に多数の丸状の電極４０が形成さ
れていることがわかる。第３２図を参照すると、個々の
センサ要素からの信号を伝搬する信号線３０１は、前述
のプリアンプ４０１に入力される。第３２図の珪素基板
４００は不図示の検査ユニットにコネクタ４０４により
装着される。このような一体型のセンサボードと信号処
理回路ボードとにより、ノイズの少ない安定した測定を
行うことができる。また、一体化することにより、小型
化が達成され、また、可搬性が増す。たとえば、ユニッ
トをワーク基板５００に近づけて検査することができ
る。 M-6： 上記実施形態では、CVD法を用いていたが蒸着や
スパッタリングによっても膜層を形成する可能である。 M-7： 上記実施形態では線層をアルミで形成したが、
アルミ(Al)の代わりに銅(Cu)あるいは銀(Ag)を用いても
よい。また、本発明は、線層の材料の種類には依存しな
いので、アルミ(Al)、銅(Cu)、銀(Ag)の他にも、将来、
半導体技術の進展に伴って使われるであろう他の導体材
料を本発明のセンサプローブの製造工程に適用すること
は容易である。 M-8： 第８図乃至第１９図の示した製造工程は一例に
過ぎず、本発明のセンサプローブは他の方法によっても
製造できる。 M-9： 上記実施形態では、絶縁物としてSOGを用いてい
たが、他の絶縁物、パッシベーションを用いてもよい。 【発明の効果】以上説明したように、本発明の基板検査
用センサプローブの製造方法によれば、半導体プロセス
を適用することにより微細なセンサを多数有する基板検
査用センサプローブを製造することができる。また、本
発明の基板検査用センサプローブの構造は、電極層とブ
リッジ層とリード線層とからなり、微細化に適した構造
となっている。

【図面の簡単な説明】 【図１】 従来例に係る検査装置のセンサプローブの構
成を示す図。 【図２】 実施形態にかかるエリア型のセンサプローブ
ボードの構成を説明する底面図。 【図３】 実施形態にかかるライン型のセンサプローブ
ボードの構成を説明する底面図。 【図４】 エリア型センサプローブボードにおける、パ
ッドとセンサ要素との配置関係を説明する図。 【図５】 基板上のパターンから輻射波がセンサ要素に
向けて放射される様子を説明する図。 【図６】 実施形態にかかるセンサ要素の構成を示す断
面図。 【図７】 センサ要素のおける電極、ブリッジ線、リー
ド線の配置を説明する図。 【図８】 図６のセンサ要素を半導体プロセスを用いて
形成する過程を説明する。 【図９】 図６のセンサ要素を半導体プロセスを用いて
形成する過程を説明する。 【図１０】 図６のセンサ要素を半導体プロセスを用い
て形成する過程を説明する。 【図１１】 図６のセンサ要素を半導体プロセスを用い
て形成する過程を説明する。 【図１２】 図６のセンサ要素を半導体プロセスを用い
て形成する過程を説明する。 【図１３】 図６のセンサ要素を半導体プロセスを用い
て形成する過程を説明する。 【図１４】 図６のセンサ要素を半導体プロセスを用い
て形成する過程を説明する。 【図１５】 図６のセンサ要素を半導体プロセスを用い
て形成する過程を説明する。 【図１６】 図６のセンサ要素を半導体プロセスを用い
て形成する過程を説明する。 【図１７】 図６のセンサ要素を半導体プロセスを用い
て形成する過程を説明する。 【図１８】 図６のセンサ要素を半導体プロセスを用い
て形成する過程を説明する。 【図１９】 図６のセンサ要素を半導体プロセスを用い
て形成する過程を説明する。 【図２０】 検査対象の正常な回路パターンと、センサ
プローブボードとの配置関係を説明する図。 【図２１】 図２０のセンサボードの各センサ要素から
の出力値の分布を示す図。 【図２２】 図２０のセンサボードの各センサ要素から
の出力値の分布を輝度変調して表示したときの表示態様
を示す図。 【図２３】 検査対象の不良部分を有する回路パターン
と、センサプローブボードとの配置関係を説明する図。 【図２４】 図２３のセンサボードの各センサ要素から
の出力値の分布を示す図。 【図２５】 図２３のセンサボードの各センサ要素から
の出力値の分布を輝度変調して表示したときの表示態様
を示す図。 【図２６】 実施形態の検査システムの構成を説明する
図。 【図２７】 実施形態のコントローラの構成を示す図。 【図２８】 実施形態に係る制御手順を説明するフロー
チャート。 【図２９】 表示に関する変形例に係る制御手順を説明
するフローチャート。 【図３０】 正規化に関する変形例に係る制御手順を説
明するフローチャート。 【図３１】 不良検出の自動化に関する変形例に係る制
御手順を説明するフローチャート。 【図３２】 本発明のセンサプローブの変形例にかかる
構成を説明する図。 【図３３】 図３２のプローブを電極側からみた斜視
図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 31/02 G01R 31/28 - 31/3193

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 絶縁材料で形成された平板ベース上にマ
   トリクス状に検出電極を形成してなる基板検査用センサ
   プローブの製造方法であって、 前記平板ベース上に、前記各検出電極での検出信号を外
   部に導出するための、各検出電極のそれぞれごとに独立
   してそれぞれの検出電極と互いに異なる前記平板ベース
   の端面とを結ぶそれぞれの前記検出電極ごとに独立して
   リード線を形成するリード層を形成するリード線形成工
   程と、 前記平板ベース上の前記検出電極との接続導電部分を形
   成するブリッジ形成部を除く前記リード線を覆う第１の
   絶縁層を形成する形成すると第１の絶縁層形成工程と、前記リード線層の上部に前記各検出電極とのブリッジ形
   成部近傍を除く全面に導電性薄膜層を形成して前記リー
   ド線層をシールドするシールド層を形成するシールド層
   形成工程と、 前記リード線形成工程で形成されたリード線と前記各検
   出電極とを接続するための前記平板 ベースの垂直方向に
   伸びる導電性材料からなるブリッジ線を形成するブリッ
   ジ線形成工程と、前記シールド層上面を含む前記各検出電極のブリッジ線
   以外の部分を覆う厚さを前記ブリッジ線の頂部とほぼ合
   わせた第２の絶縁層を形成する第２の絶縁層形成工程
   と、 前記第２の絶縁層上部に前記各ブリッジ線の頂部と接続
   して検出電極を形成する検出電極形成工程と、 前記検出電極を含む表面に第３の絶縁層を形成する第３
   の絶縁層形成工程とを有することを特徴とする基板検査
   用センサプローブの製造方法。