JP5002007B2 - 導体路構造体を検査するセンサ素子、導体路構造体の検査装置、導体路構造体の検査方法、および、センサ素子の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、平面状支持体の上に形成された導体路構造体を検査するセンサ素子、特にスクリーン基板上に形成された導体路マトリクスを無接触で検査するセンサ素子、ならびに、相応の検査装置および検査方法に関する。本発明はさらに上述したセンサ素子の製造方法に関する。

液晶ディスプレイＬＣＤ（Liquid Crystall Display）の製造分野では、効率的かつ経済的な製造プロセスのために、ガラス基板上に形成された電気的なＴＦＴ電極（薄膜トランジスタ電極）の検査が必要である。これは場合によって存在する欠陥を液晶ディスプレイの製造プロセスのできるだけ早期に識別するためである。

米国特許第５９７４８６９号明細書から、金属ピックアップによってウェハ表面を無接触に走査するウェハの検査方法が公知である。ここでは、金属ピックアップとウェハ表面とのあいだの電位差が測定され、ここで当該の電位差は種々の材料に由来する電子の親和力に相当する。測定により、種々の材料のほか、腐食などの化学的変化またはトレンチ構造などについての表面の幾何学的変化が検出される。しかし、こうした検査方法には検査すべき表面を金属ピックアップに対して回転させなければならないという欠点が存在する。したがって当該の方法は平面状支持体の上に形成された導体路構造体の検査には適さない。

複雑な導体路構造体、すなわち多数のピクセルのマトリクスを許容可能な時間内に検査するためには、プロセスに高度の並列性が要求される。これは、１つの測定ヘッドが複数のセンサ電極を有し、導体路マトリクスにおいて同時に複数の測定ポイントを走査ないし検査できるようになっていなければならないことを意味する。

例えばこんにちの解像度１６００×１２００の２０ｉｎｃｈコンピュータスクリーンには５．７６Mioピクセルが存在している。また、公知の手法でカラーディスプレイの色混合を行うには１ピクセル当たり３つのサブピクセルが必要である。ここでのピクセルは典型的には携帯電話のディスプレイないしカメラのディスプレイでの約５０μｍから大画面のＬＣＤＴＶでの５００μｍまでのピクセル間隔を有する。

導体路構造体の検査を並列化する場合、特に容量性の測定方法では、強い距離依存性に基づいて、用いられる個々のセンサ電極が幾何学的に１平面内で数μｍ以内の距離に存在するように注意しなければならない。この条件が満足されると、マルチチャネルセンサ素子を、検査すべきＴＦＴマトリクスの上方数１０μｍの距離で案内することができる。

したがって、本発明の基礎とする課題は、簡単に製造でき、しかも１平面に配置された複数のセンサ電極によってマルチチャネルで精確な測定を行えるセンサ素子ないし検査装置を提供することである。また、本発明は、液晶ディスプレイのようにピクセル数が多く複雑な導体路構造体であっても僅かな時間で検査できる導体路構造体の検査方法を提供することも課題としている。さらに、本発明は、前述したセンサ素子を製造する特に有利な製造方法を提供することも課題としている。

この課題は独立請求項に記載されている特徴により解決される。本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。

本発明は平面状支持体の上に形成された導体路構造体を検査するセンサ素子、特にスクリーン基板の上に形成された導体路マトリクスを無接触で検査するセンサ素子に関する。本発明の請求項１記載のセンサ素子は、（ａ）機械的にパターニングされ、高部領域および低部領域ならびにこれら２つの領域を接続する段状移行部を有する基板と、（ｂ）高部領域の上に形成された複数のセンサ電極と、（ｃ）該複数のセンサ電極を電気的に接続する複数の接続線路とを有しており、ここで、各センサ素子は各センサ電極から低部領域まで延在する各接続線路に配属ないし接続されていることを特徴とする。

前述したセンサ素子は、段状に構成された基板を用いて、個々のセンサ電極の電気コンタクトに必要なワイヤをセンサ電極の設けられた上方領域から下方領域へ省スペースに接続するという知識を基礎としている。これにより、コンパクトなマルチチャネルセンサ素子を実現することができる。ここで各センサ電極は個々の測定チャネルを定義している。有利には２のｎ乗個［ｎは整数］のセンサ素子が用いられる。こうして、２，４，８，１６，３２，６４，１２８，２５６，５１２，１０２４のチャネルのセンサ素子が省スペースに実現される。

基板の段状構造によって全てのセンサ電極が個々にコンタクトされ、これにより個々のセンサ電極を個別に駆動することができる。このように、平坦な領域に形成された唯一のセンサ電極、複数のセンサ電極または全てのセンサ電極のいずれによっても測定を行えるため、前述したセンサ素子は種々の方式で利用することができる。

前述したセンサ素子は特に、導体路マトリクスとして多数の薄膜トランジスタを有する中間製品としての平面スクリーン基板の検査に適している。本発明はさらに導体路構造体の検査方法に関している。本発明の検査方法は、（ａ）センサ素子を位置決め装置により導体路構造体に対して所定の測定距離に位置決めするステップ、（ｂ）センサ電極と導体路構造体とのあいだに電圧を印加するステップ、（ｃ）平面スクリーン基板に対して位置決め装置を相応に駆動することによりセンサ電極を導体路構造体に対して平行な平面において運動させるステップ、（ｄ）センサ電極に接続された少なくとも１つの接続線路を通る電流を測定するステップ、および、（ｅ）当該の電流強度から導体路構造体の少なくとも１つの部分領域の局所的な電圧状態を検出するステップを有することを特徴とする。

本発明の有利な実施形態によれば、高部領域は平坦な表面を有している。これにより、全てのセンサ電極の形状を同一とし、全てのセンサ電極の先端をほぼ自動的に１平面内に位置決めすることができる。各センサ素子を検査すべき導体路構造体に対して平行に配向する場合、複数の測定ポイントを同時に走査できる。ここで、各センサ電極に対して、導体路構造体と電極の先端とのあいだに同一の測定距離が定められる。

以下に云う「平坦である」とは、上方領域の高さの変動ないし厚さの変動が最大±２μｍ、有利には最大±１μｍ、特に有利には最大で±０．５μｍとなることである。もちろん、必要な平坦性はそれぞれの測定の目的によって、特に測定信号に必要な精度ないし感度によって異なる。

本発明の別の有利な実施形態によれば、センサ電極および／または接続線路は薄膜形成技術および／または微細パターニング技術により製造されている。これにより、個々のセンサ電極を例えば半導体製造技術から公知の方法ステップによって共通に製造でき、個々のセンサ電極を均等かつ精密に成形することができる。微細パターニング技術とは、特に半導体素子またはマイクロメカニカル素子の製造分野で用いられているマイクロリソグラフィプロセスなどのことであると理解されたい。マイクロリソグラフィプロセスを用いることにより、複数のセンサ素子が再現可能かつ高精度に製造される。

有利には、センサ電極および／または接続線路は機械的にプレパターニングされた基板上に形成される。ここで低部領域は例えば研磨または熱処理により形成されている。基板の高部領域はほぼ未処理のまま残され、もとの高さの基板表面において上方領域の高度の平坦性ないし個々のセンサ電極の高度の平坦性が自動的に保証される。

本発明の別の有利な実施形態によれば、センサ素子は、付加的に、接続線路からの電磁放射および／または接続線路への電磁放射を少なくとも低減する遮蔽部を有する。有利には、遮蔽部は薄膜形成技術により前述したセンサ素子に被着される金属層を有している。

本発明の別の有利な実施形態によれば、基板は薄膜ガラスである。薄膜ガラスを用いることにより、公知の精密研磨プロセスによって段状のセンサ素子のプレパターニングを簡単に行うことができる。こうしたセンサ素子に特に適しているのは、Schott AG, Hattenbergstr.10, D-55122 Mainzのボロシリケートガラスである。薄膜ガラスを出発材料として用いることにより、さらに、特に高度に平坦な、つまり高さの変動ないし厚さの変動が最大±０．５μｍ以内の基板を簡単に実現することができる。

本発明の別の有利な実施形態によれば、基板はシリコンウェハである。これにより、前述したセンサ素子を製造する際に、適切な処理ないしプロセスが既知となっている半導体製造技術から公知の基板材料を用いることができる。少なくとも１つの段ないし少なくとも１つの凹部を設ける相応のプレパターニングについては、特にウェットケミカルエッチングプロセスが適している。また、ドライエッチングプロセスも利用可能である。

本発明の別の有利な実施形態によれば、センサ素子は付加的にコンタクトのために低部領域に複数の電気端子面を有しており、各端子面は各センサ電極に配属されかつ相応の接続線路に電気的に接続されている。

有利には、端子面はいわゆるボンディング部を形成するのに適している。こうして個々のセンサ電極をＡＣＦボンディングプロセス（異方性導電フィルムボンディングプロセス）を介して可撓性の配線板に効率的にコンタクトすることができる。このとき全てのボンディング部を含めて可撓性の配線板はきわめて平坦に実現され、２００μｍほどのきわめて浅い凹部を下方領域に設けるのみでも可撓性の配線板はセンサ電極を超えて突出しない。ここではセンサ電極の頂部が前述したセンサ素子の高部領域となる。

平面ボンディング技術に代えて、いわゆるワイヤボンディングをセンサ素子のコンタクトに利用してもよい。ＩＣ接続技術のワイヤボンディングは良く知られているので、前述したセンサ素子の製造に既知のコンタクトプロセスを利用することができる。

本発明の別の有利な実施形態によれば、センサ素子は付加的に複数の駆動線路を備えた可撓性の配線板を有しており、ここで各駆動線路は電気端子面に接続されている。いわゆるフレックスワイヤを用いることにより、前述したセンサ素子を簡単にかつ信頼性高くコンタクトできるという利点が得られる。また、センサ素子は種々の測定目的に対して最適化された種々の測定装置において利用できる。したがって、前述したセンサ素子の汎用性はきわめて高い。

本発明の別の有利な実施形態によれば、可撓性の配線板は少なくとも１つの平面状の遮蔽部を有する。これにより、接続線路の遮蔽部は可撓性の配線板ないしフレックスワイヤにまで延在する。

本発明の別の有利な実施形態によれば、高部領域および／または低部領域と移行部とのあいだは浅い角度をなしている。ここで云う「浅い角度」とは相応の移行部の角度が９０°より小さいことを意味する。これにより、接続線路にシャープなエッジを成形しなくて済むので、接続線路の被着が簡単化される。移行部の角度は有利には９０°より格段に小さく、例えば５°である。

ここでは、移行部にエッジを設けず、例えば角を丸めることによってほぼ連続的に形成してもよいことに注意されたい。

本発明の別の有利な実施形態によれば、センサ電極は一列に配置されている。これにより、特に実現が簡単となるほか、前述したセンサ素子が線形のセンサセルとなり、個々のセンサ電極が等間隔に並ぶので有利である。検査すべき基板に対してセンサ素子を線形に運動させることにより、センサ電極の幅または間隔ないしセンサ電極の数に基づいて測定面を走査することができる。

ここでは、各センサ電極が相互にシフトされ、少なくとも２列に配置されうることに注意されたい。このようにすると、前述したセンサ素子を種々の測定目的に対応させることができるという利点が得られる。特に、センサ素子を液晶ディスプレイの平面スクリーン基板の上に形成された薄膜トランジスタのいわゆるピッチ間隔（各部分間の距離）に適合させることができ、有利である。

本発明はさらに、平面状支持体の上に形成された導体路構造体の検査装置、特にスクリーン基板の上に形成された導体路マトリクスの無接触での検査装置に関する。当該の装置は、（ａ）台、（ｂ）平面状支持体の収容のために台に配置された収容部、（ｃ）導体路構造体を検査するための少なくとも１つのセンサ素子、および、（ｄ）センサ素子および／または収容部に結合されて台に配置された位置決め装置を有しており、ここでセンサ素子は平面状支持体に対して相対的に、導体路構造体に平行な平面において位置決めされることを特徴とする。

本発明の検査装置は、従来の精密位置決め装置を介して前述したセンサ素子を検査すべき導体路構造体に対して相対的に運動させ、導体路構造体を簡単に平面走査できるという知識に基づいている。こうした精密位置決め装置は特に電子部品の製造分野から公知であり、検査装置の実現のために公知の標準部品を利用することができる。このように本発明の検査装置は低コストに製造できる。

位置決め装置は平面状支持体に対してセンサ素子を２次元運動させるいわゆる平面位置決め装置であってよい。ここでは支持体を２次元で位置決めすることもセンサ素子を２次元で位置決めすることもできる。

位置決め装置は、支持体を第１の方向に沿って運動させ、センサ素子を第１の方向に対して垂直な角度で配向された第２の方向に沿って運動させるように形成されている。このようにすれば２つの線形運動が組み合わされ、導体路構造体の２次元の完全な走査が実現される。このことは、導体路構造体の面積が大きく、並べられた複数のセンサ電極によって定義されるセンサセルに対して垂直な方向に沿った１次元運動によるのみでは完全走査できない場合にも当てはまる。

もちろん、センサ素子を支持体に対して１次元で位置決めすることもできる。この場合にも、丈の長い測定セルを備えたセンサ素子が用いられるかまたは同時に複数のセンサ素子が用いられれば、平面走査が実現される。

本発明の別の有利な実施形態によれば、検査装置は付加的にセンサ素子によって形成された測定信号を評価する評価ユニットを有しており、この評価ユニットはセンサ素子に後置接続されている。

評価ユニットは例えば導体路構造体の所定の部分領域の局所的な電圧状態を評価して導体路構造体の品質を求めるように構成されている。ここで云う「導体路構造体の品質」とは、特に導体路構造体の平面的な幾何学的寸法に対する障害の有無のことであると理解されたい。例として短絡、狭窄化または導体破断などの欠陥が挙げられる。こうした欠陥はいずれの場合にも空間的な電圧分布を変化させるので、確実に識別することができる。

また、導体路構造体の品質は各センサ電極と導体路構造体とのあいだの容量に作用する誘電影響によっても変化する。誘電影響は例えば導体路構造体の化学的変化または望ましくない誘電性付着物によって生じる。

本発明はさらに、平面状支持体の上に形成された導体路構造体の検査方法、特にスクリーン基板の上に形成された導体路マトリクスの無接触での検査方法にも関する。本発明の検査方法は、（ａ）センサ素子を位置決め装置により導体路構造体に対して所定の測定距離に位置決めするステップ、（ｂ）センサ電極と導体路構造体とのあいだに電圧を印加するステップ、（ｃ）位置決め装置を平面状支持体に対して相対的に駆動することにより、センサ素子を導体路構造体に平行な平面において運動させるステップ、（ｄ）センサ素子に接続された少なくとも１つの接続線路を通る電流を測定するステップ、ならびに、（ｅ）導体路構造体の少なくとも１つの部分領域の局所的な電圧状態を検出するステップを有することを特徴とする。

本発明の方法は、個々のセンサ電極と導体路構造体の走査すべき部分領域とのあいだの電力線分布および電力線特性が局所的な電圧状態に基づいて変化するという知識に基づいている。電力線特性によりセンサ電極と走査すべき部分領域とのあいだの電気容量が定まる。電力線分布の変化にともなってセンサ電極と走査すべき部分領域とのあいだの容量が変化すると、電流Ｉがセンサ電極と導体路構造体とのあいだを通って流れる。ここで、Ｉ＝（Ｕ_ＡＣ＋Ｕ_ＤＣ）ｄＣ／ｄｔ＋ＣｄＵ_ＡＣ／ｄｔが成り立つ。

ここで、Ｕ_ＡＣは各センサ電極と導体路構造体とのあいだに印加される交流電圧、Ｕ_ＤＣは各センサ電極と導体路構造体とのあいだに印加される直流電圧である。Ｃはセンサ電極と導体路構造体とのあいだの容量である。ｄ／ｄｔは容量Ｃないし電圧Ｕ_ＡＣの時間微分である。電流Ｉは各センサ電極に配属された接続線路を通って流れ、相応の高感度の電流測定装置によって検出される。

ここで、本発明の実現には導体路構造体とセンサ素子との相対的な位置決めしか必要ないことに注意されたい。これは、センサ素子または平面状支持体のいずれかあるいは双方を少なくとも１つの位置決め装置を介して運動させればよいことを意味する。

本発明の方法は、公知の検査方法に比べて、導体路構造体の局所的な電圧状態を簡単かつ低コストな検出電子回路によって測定できるという利点を有する。こうして、種々のメーカから提供されている低コストな電気部品および機械部品を含む装置により、無接触での検査を行うことができる。

本発明の別の有利な実施形態によれば、センサ素子を格子状に運動させることにより導体路構造体が走査される。これにより、マトリクス状の導体路構造体を標準的な走査過程により密に測定することができる。ここで、センサ素子は検査すべき導体路構造体の上方を例えばミアンダ状に案内される。センサ素子と支持体とのあいだの相対運動を連続的に行うと有利である。また相対運動はステップ運動の形態で行ってもよい。

本発明の別の有利な実施形態によれば、センサ電極と導体路構造体とのあいだに振幅変調された電圧が印加される。これにより特に高感度の検査を行うことができ、導体路構造体のほぼ全ての欠陥を確実に識別することができる。

本発明はさらに平面状支持体の上に形成された導体路構造体を検査するセンサ素子の製造方法に関している。本発明の製造方法は、（ａ）少なくとも１つのトレンチ構造を出発基板内に形成してこの出発基板に高部領域および低部領域ならびにこれら２つの領域を相互に接続する移行部中間領域を形成するステップ、（ｂ）複数のセンサ電極を高部領域に形成するステップ、（ｃ）各センサ電極を高部領域から低部領域まで延在する各接続線路に配属するステップ、および、（ｄ）少なくとも１つのセンサ素子が切り出されるように出発基板を個別化するステップを有しており、ここで、センサ素子の高部領域は出発基板の高部領域に対応しており、センサ素子の低部領域は出発基板の低部領域に対応しており、センサ素子の移行部が出発基板の移行部中間領域に対応していることを特徴とする。

上述した製造方法は、同時に複数のセンサ素子を共通の出発基板を用いた共通の処理によって製造できるという知識を基礎としている。ここでセンサ電極および接続線路の全てを相応に形成した後、出発基板は適切に個別化される。出発基板はシリケートガラスなどのガラス基板またはシリコンウェハなどのウェハから成る。センサ電極および接続線路の形成は公知のリソグラフィプロセスないしフォトリソグラフィプロセスによって行われる。

本発明の有利な実施形態によれば、本発明の製造方法は付加的に、高部領域から低部領域まで延在する横方向遮蔽部を形成し、この横方向遮蔽部を接続線路に隣接して配置するステップを有する。

横方向遮蔽部を相応にコンタクトし、有利にアースすれば、相応に形成されたセンサ素子の駆動中、接続線路からの電磁放射および／または接続線路への電磁放射が著しく低減される。このようにしてセンサ素子の感度および信頼性を著しく増大することができる。

横方向遮蔽部は薄膜の金属層、例えば相応にパターニングされたアルミニウム層により実現される。層の厚さは２００ｎｍ〜５００ｎｍが有利であると判明している。アルミニウムのほか、例えば銅を含むアルミニウム合金（ＡｌＣｕ）やクロムないしクロム合金なども適している。

本発明の別の有利な実施形態によれば、本発明の製造方法は付加的に（ａ）第１のメタライゼーション層を形成して接続線路を露出させるステップ、（ｂ）絶縁層を被着するステップ、（ｃ）センサ電極および横方向遮蔽部を絶縁層から露出させるステップ、（ｄ）第２のメタライゼーション層を被着し、横方向遮蔽部および第２のメタライゼーション層を相互に電気的に接続するステップ、および、（ｅ）センサ電極を第２のメタライゼーション層から露出させるステップを有する。こうして、第２のメタライゼーション層により完全な遮蔽電極が形成される。つまり、本発明の製造方法によって形成されるセンサ電極の電磁的鋭敏性は著しく低減される。

絶縁層は例えばケイ素窒化物層である。ここでは層の厚さ２００ｎｍ〜８００ｎｍが有利であると判明している。絶縁層はケイ素酸化物（二酸化ケイ素）またはケイ素酸化窒化物から成ることに注意されたい。センサ電極および横方向遮蔽部の露出は有利には適切なリソグラフィプロセスにより行われる。第１のメタライゼーション層および／または第２のメタライゼーション層は２００ｎｍ〜５００ｎｍの厚さのアルミニウム層である。これは横方向遮蔽部を製造するための層に相当する。この場合、ＡｌＣｕまたはＣｒなどの他のメタライゼーション層を用いてもよい。

相応に接続線路を形成する前に下方のメタライゼーション層を出発基板上に形成しておき、当該の下方のメタライゼーション層に対して絶縁層を設け、接続線路から電気的に分離してもよい。このようにすれば下方のメタライゼーション層と横方向遮蔽部および上方のメタライゼーション層とが適切に接続され、接続線路を完全に包囲する遮蔽電極が形成される。この構成は接続線路のいっそう良好な遮蔽に寄与する。

本発明の別の有利な実施形態によれば、本発明の製造方法は付加的に可撓性の配線板を介して接続線路をコンタクトするステップを有する。ここで、接続線路のさらなるコンタクトは共通の出発基板から個々のセンサ素子を個別化した後に行われる。

こうして、可撓性の配線板を介したコンタクトにより、個々のセンサ素子を簡単にかつ信頼性高くコンタクトできるという利点が得られる。また、本発明のセンサ素子は種々の測定目的に合わせて最適化された測定装置に組み込むことができる。このため本発明のセンサ素子は汎用性が高い。

可撓性の配線板と接続線路とのコンタクトは、下方領域に形成された複数の電気端子面を介して行われる。各端子面は各センサ電極に対応し、相応の接続線路へ電気的に接続される。端子面の形成プロセスは前述した製造方法のステップに適切に組み合わせることができる。

上述したように、端子面はいわゆるボンディング部を形成するのに適している。個々のセンサ電極は平面ボンディングプロセスまたはワイヤボンディングプロセスを介して可撓性の配線板に効率的にコンタクトすることができるので有利である。

本発明の別の有利な実施形態によれば、（ａ）複数のセンサ素子が出発基板上に相互に隣接して一列に、トレンチ構造の長手軸線に対して平行に配置されるか、および／または、（ｂ）複数のセンサ素子がトレンチ構造の長手軸線に対して相互に対向する側に配置される。

こうして、出発基板上に個々のセンサ素子を効率的かつ省スペースに配置することができる。各センサ素子は出発基板の上部に高部領域を有し、下部に低部領域を有する。前述したように、センサ素子はセンサ電極の上部に成形され、センサ電極の下部はコンタクトのために用いられる。

本発明の製造方法はさらに、出発基板のレイアウトおよび大きさに関して、多数のセンサ素子を効率的に製造できるという利点を有する。

もちろん、出発基板には相互に平行に配向された複数のトレンチを形成することができる。このようにすれば、平面状の出発基板を本発明のセンサ素子の製造にほぼ完全に利用することができる。

本発明の他の利点および他の特徴は、以下に説明する有利な実施例から明らかである。図には本発明の実施例が概略的に示されている。

図１には平面スクリーン基板の上に配置された導体路マトリクスの無接触の検査装置の斜視図が示されている。図２のＡにはマルチチャネルセンサ素子の斜視図、Ｂにはその平面図が示されている。図３のＡには複数のマルチチャネルセンサ素子を製造するためにプレパターニングされた出発基板の平面図、Ｂにはその断面図、Ｃには出発基板でのマルチチャネルセンサ素子の空間的配置を表す概略図が示されている。図４Ａにはマルチチャネルセンサ素子の製造における中間製品の平面図が示されている。ここでセンサ基板上には第１のメタライゼーション層を介して、センサ電極、接続線路、端子面および遮蔽部が形成されている。図４Ｂには図４Ａの中間製品の斜視図が示されている。図４Ｃには図４Ａの中間製品のセンサ電極、接続線路、端子面および遮蔽部の拡大図が示されている。図５のＡにはマルチチャネルセンサ素子の完成製品の平面図、Ｂにはその斜視図が示されている。図６のＡには可撓性の配線板にコンタクトされたマルチチャネルセンサ素子の斜視図、Ｂにはその断面図が示されている。

図面において、互いに相応する要素の参照符号は図の番号を表す第１位の数字だけが異なっていることに注意されたい。

図１には平面状支持体１３０の上に形成された導体路構造体１３１を無接触で検査するための検査装置１００が示されている。図示の実施例によれば、平面状支持体は平面スクリーン基板１３０であり、その上には先行の製造ステップにおいて複数の薄膜トランジスタを接続する導体路マトリクス１３１を有するＬＣＤスクリーンが製造されている。

検査装置１００はフレームまたは台１０１を有しており、そこに収容部１０２が配置されている。収容部１０２は、図示の実施例によれば、平面スクリーン基板１３０の収容に用いられる固定テーブル１０２である。

台１０１には平行に配向された２つのガイド１０３が取り付けられている。２つのガイド１０３は横方向支持アーム１０４を支承している。横方向支持アーム１０４は支持部１０６をシフト運動可能に支承しているガイド１０５を有している。２つのガイド１０３はｙ方向に沿って延在しており、ガイド１０５はｘ方向に沿って延在している。

支持部１０６にはマルチチャネルセンサ素子１５０が配置されており、このマルチチャネルセンサ素子１５０は図示されない複数のセンサ電極を有している。ガイド１０３，支持アーム１０４，ガイド１０５および支持部１０６は図示されていない駆動モータとともに平面位置決め装置を形成している。駆動モータを相応に駆動することにより、マルチチャネルセンサ素子１５０は平面スクリーン基板１３０に対して平行に位置決めされる。ここでは、センサ電極と導体路マトリクスとのあいだに、つねに定められた数１０μｍの測定距離が維持される。

図２のＡには検査装置１００に用いられるマルチチャネルセンサ素子２５０が示されている。マルチチャネルセンサ素子２５０は段を付けられた基板２５１を有しており、この基板は薄膜ガラスまたはウェハからプレパターニングされている。したがって、センサ素子２５０は高部領域２６０および低部領域２８０を有しており、これらの領域は傾斜した移行部２７０を介して相互に接続されている。

高部領域２６０には一列に配置された複数のセンサ電極２６１が設けられている。高部領域２６０はきわめて高い平坦性を有しており、その表面２６２の非平坦度すなわち高さの変動は最大で±０．５μｍのみである。これは、全てのセンサ電極の形状を同一に設定でき、全てのセンサ電極２６１の頂部をほぼ自動的に１平面内に位置決めできることを意味する。

低部領域２８０には複数の端子面２８１が設けられている。各端子面２８１はカバー層によって覆われており、図示されていない接続線路を介してセンサ電極２６１に接続されている。

図２のＡから、中間領域２７０によって形成されている段ないし傾斜はきわめて浅い角度を有することが見て取れる。図示の実施例では、当該の角度は約５°である。接続線路はエッジのない平らな移行部を介して案内されており、公知のリソグラフィプロセスによって接続線路を製造する際に線路の破断がほとんど起こらない。

図２のＢにはマルチチャネルセンサ素子２５０の平面図が示されている。図示の実施例によれば、マルチチャネルセンサ素子２５０は全部で６４個のセンサ電極２６１を有している。センサ電極２６１の列に平行に、センサ素子２５０はｘ方向に沿って１２ｍｍの長さを有する。センサ素子２５０はさらにセンサ電極２６１の列に対して垂直に、ｙ方向に沿って幅１０ｍｍを有している。ここで高部領域２６０は幅４ｍｍ、中間領域２７０は幅２．３ｍｍ、低部領域２８０は幅３．７ｍｍを有する。もちろん、マルチチャネルセンサ素子２５０の空間寸法を別様に設定してもよい。

高部領域２６０にはさらにマルチチャネルセンサ素子２５０の製造の際に用いられる４個のセンタリングマーク２５２が存在している。これにより製造がいっそう精確に行われる。センタリングマーク２５２は例えばセンサ電極、接続線路および端子面の製造において、パターニングのためのマスクを空間的に精確に位置決めするために用いられる。

低部領域２８０には６４個の端子面２８１が形成されている。各端子面２８１は図示されていない接続線路を介して所定の各センサ電極２６１へ接続されている。ここで、接続線路にはそれぞれアース端子面２８２を介して共通にコンタクトされる遮蔽部が設けられている。当該の遮蔽部の形状については図４Ｃに則して後述する。

以下に複数のマルチチャネルセンサ素子の製造方法の実施例を図３〜図６に則して説明する。ここでは上述したマルチチャネルセンサ素子２５０の詳細なパターンについても説明する。

図３のＡには複数のマルチチャネルセンサ素子を製造するためにプレパターニングされた出発基板３９０の平面図が示されている。機械的研磨過程および／またはエッチング過程でのプレパターニングにより出発基板３９０内にトレンチ構造３９１が形成される。トレンチ構造により相互に間隔を置いた複数の下方の面領域３９１が形成される。下方の面領域３９１はｘ方向に沿って延在している。２つの下方の面領域のあいだにはそれぞれ１つずつ上方の面領域３９２が存在する。下方の面領域３９１は、長手方向に対して垂直に見て、すなわちｙ方向で見て、移行部中間領域３９３を介して上方の面領域３９２へ続いている。

図示の実施例によれば、下方の面領域３９１と上方の面領域３９２とは相互に平行に延在している。また、他の形状のトレンチ構造、例えばミアンダ状のトレンチ構造を構成してもよい。

図３のＢには出発基板３９０をｘ方向に対して垂直に切断した断面図が示されている。出発基板３９０の縁の近傍、外側の上方の面領域の幅はｙ方向に沿って約１３ｍｍである。内側の上方の面領域は幅８．３ｍｍである。下方の面領域３９１の幅は７．７ｍｍであり、隣接する移行部中間領域３９３の幅はそれぞれ約２．３ｍｍである。移行部中間領域３９３は上方の面領域３９２に対して約５°の角度を有する。上方の面領域３９２と下方の面領域３９１とのあいだのｚ方向の高さの差はおおよそ２００μｍである。もちろんマルチチャネルセンサ素子の製造に対して他の幾何学的寸法を用いることもできる。

図３のＣには複数のマルチチャネルセンサ素子３５０が出発基板３９０上に配置されている様子が示されている。個々のセンサ素子３５０はｘ方向に沿って相互に隣接して複数の列として配置されている。さらに、隣接する２つの列に対応する各センサ素子３５０は相互に対向するように配置されている。各センサ素子３５０は出発基板３９０の上部の高部領域３９２と下部の低部領域３９１とを有する。

上部は複数のセンサ電極の配置に用いられ、下部は各センサ素子３５０のコンタクトに用いられる。こうして、出発基板３９０を用いて、個々のセンサ素子３５０を効率的かつ省スペースで配置することができる。出発基板３９０のレイアウトおよび寸法を適切に選択することにより、多数のセンサ素子３５０を効率的に製造することができる。

図４Ａ，図４Ｂにはマルチチャネルセンサ素子４５０を製造する際の中間製品が示されている。図４Ａには中間製品の平面図、図４Ｂには中間製品の斜視図が示されている。

当該の中間製品は、センサ基板４５１上に例えばリソグラフィによってパターニングされた第１のメタライゼーション層を有している。パターニングにより、（ａ）高部領域４６０にセンサ電極４６１が定義され、（ｂ）低部領域４８０に端子面４８１が定義され、（ｃ）段状移行部４７０に接続線路４７１が定義される。ここで、接続線路４７１はｙ方向に沿って、一方側ではセンサ電極４６１へ、他方側では端子面４８１へ延在している。また、横方向遮蔽部４７５も接続線路４７１と同様に段状移行部に形成されている。各横方向遮蔽部は電気的に相互に接続され、アース端子面４８２を介してコンタクトされている。

図４Ｃには、接続線路４７１にコンタクトされ、横方向遮蔽部４７５によって電磁放射に対して遮蔽されたセンサ電極４６１の拡大図が示されている。

図５のＡ，Ｂにはマルチチャネルセンサ素子５５０の完成製品が示されている。図５のＡにはマルチチャネルセンサ素子５５０の平面図、Ｂにはマルチチャネルセンサ素子５５０の斜視図が示されている。

図４Ａ，図４Ｂに示されている中間製品から、次のような方法ステップによってマルチチャネルセンサ素子５５０の完成製品が製造される。１．アルミニウムから成る第１のメタライゼーション層を被着してパターニングする。２．絶縁層、例えばケイ素窒化物層を被着し、センサ電極５６１，横方向遮蔽部および端子面５８１が露出されるようにこの絶縁層をパターニングする。３．アルミニウムから成る第２のメタライゼーション層５７８を被着し、例えばフォトリソグラフィにより、センサ電極５６１および端子面５８１が露出されるようにこの第２のメタライゼーション層をパターニングする。

このようにして、第２のメタライゼーション層５７８により、接続線路に対し、全面にわたる遮蔽電極が形成される。結果として、基板５５１の高部領域はセンサフィールド５６０となり、全部で６４個のセンサ電極５６１が列状に配置され、これらのセンサ電極がそれぞれ遮蔽された接続線路を介して相応の端子面５８１へ接続される。端子面５８１は低部領域に位置するので、当該の低部領域をセンサ素子５５０の端子領域５８０とも称する。接続線路は移行部領域５７０にわたって延在している。

図６のＡ，Ｂには可撓性の配線板６８５にコンタクトされたマルチチャネルセンサ素子６５０が示されている。図６のＡにはコンタクトされたマルチチャネルセンサ素子６５０の斜視図、図６のＢにはコンタクトされたマルチチャネルセンサ素子６５０の側面図が示されている。

可撓性の配線板またはフレックスワイヤ６８５はきわめて平坦であり、低部領域６８０と高部領域６６０との差は２００μｍほどしかなく、可撓性の配線板６８５はセンサ電極を超えては突出しない。このことは、センサ電極の頂部がマルチチャネルセンサ素子６５０の高部領域に対応することを意味する。

可撓性の配線板６８５は例えばＡＣＦボンディングプロセス（異方性導電性フィルムボンディングプロセス）により相応の端子面へコンタクトされる。もちろん可撓性の配線板６８５を従来のワイヤボンディングプロセスにより端子面へコンタクトすることもできる。

本発明を実施例に則して説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。本発明の全ての特徴は単独でも任意に組み合わせても本発明の対象となりうる。これは当該の特徴ないしその組み合わせが本発明の実施例に明示的に挙げられていない場合にも当てはまる。

検査装置の斜視図である。 マルチチャネルセンサ素子の斜視図および平面図である。 出発基板の平面図、断面図および拡大平面図である。 マルチチャネルセンサ素子の中間製品の平面図である。 マルチチャネルセンサ素子の中間製品の斜視図である。 マルチチャネルセンサ素子の中間製品の拡大平面図である。 マルチチャネルセンサ素子の完成製品の平面図および斜視図である。 可撓性の配線板に接合されたマルチチャネルセンサ素子の斜視図および側面図である。

符号の説明

１００ 検査装置、 １０１ 台、 １０２ 収容部／固定テーブル、 １０３ ガイド（ｙガイド）、 １０４ 横方向支持アーム、 １０５ ガイド（ｘガイド）、 １０６ 支持部、 １１０ 評価ユニット、 １３０ 平面状支持体／スクリーン基板、 １３１ 導体路構造体／導体路マトリクス、 １５０ センサ素子、 ２５０，３５０，４５０，５５０，６５０ マルチチャネルセンサ素子、 ２５１，４５１，５５１，６５１ 基板／薄膜ガラス／ウェハ、 ２５２ センタリングマーク、 ２６０，４６０，５６０，６６０ 高部領域／センサ領域、 ２６１，４６１，５６１ センサ電極、 ２７０，４７０，５７０，６７０ 段状移行部、 ２８０，４８０，５８０，６８０ 低部領域／端子領域、 ２８１，４８１，５８１ 端子面、 ２８２，４８２，５８２ アース端子面、 ３５０ マルチチャネルセンサ素子、 ３９０ 出発基板、 ３９１ トレンチ構造体／低部領域、 ３９２ 高部領域、 ３９３ 移行部中間領域、 ４６０ 高部領域／センサ領域、 ４７１ 接続線路、 ４７５ 遮蔽部、 ５７８ メタライゼーション層、 ５８０ 低部領域／端子領域、 ６８５ 可撓性の配線板／フレックスワイヤ

Claims (26)

1. 平面状支持体（１３０）の上に形成された導体路構造体（１３１）を検査するセンサ素子において、
   当該のセンサ素子（２５０，３５０，４５０，５５０，６５０）は機械的にパターニングされた基板（２５１，４５１，５５１，６５１）を有しており、ここで基板（２５１）は高部領域（２６０，３６０，４６０，５６０，６６０）と低部領域（２８０，３８０，４８０，５８０，６８０）と該２つの領域を相互に接続する段状移行部（２７０，３７０，４７０，５７０，６７０）とを有しており、該高部領域の上に複数のセンサ電極（２６１，４６１，５６１）が形成されており、さらに、該複数のセンサ電極の電気コンタクトのために、各センサ電極から前記低部領域まで延在する複数の接続線路（４７１）が各センサ電極に対応して設けられている
   ことを特徴とするセンサ素子。
2. 前記高部領域（２６０，３６０，４６０，５６０，６６０）は平坦な表面（２６２）を有している、請求項１記載のセンサ素子。
3. 前記センサ電極（２６１，４６１，５６１）および／または前記接続線路（４７１）は薄膜形成技術および／または微細パターニング技術により製造されている、請求項１または２記載のセンサ素子。
4. 前記接続線路（４７１）からの電磁放射および／または前記接続線路（４７１）への電磁放射を少なくとも低減する遮蔽部（４７５）が付加的に設けられている、請求項１から３までのいずれか１項記載のセンサ素子。
5. 前記基板は薄膜ガラス（２５１，４５１，５５１，６５１）である、請求項１から４までのいずれか１項記載のセンサ素子。
6. 前記基板はウェハである、請求項１から４までのいずれか１項記載のセンサ素子。
7. 前記ウェハはシリコンウェハである、請求項６記載のセンサ素子。
8. 当該のセンサ素子のコンタクトのために前記低部領域（２８０，３８０，４８０，５８０，６８０）に複数の電気端子面（２８１，４８１，５８１）が付加的に設けられており、各端子面（２８１，４８１，５８１）は各センサ電極（２６１，４６１，５６１）に配属されておりかつ前記接続線路（４７１）に電気的に接続されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のセンサ素子。
9. 複数の駆動線路を備えた可撓性の配線板（６８５）が付加的に設けられており、ここで各駆動線路は前記電気端子面（２８１，４８１，５８１）に接続されている、請求項８記載のセンサ素子。
10. 前記可撓性の配線板（６８５）は少なくとも１つの平面状の遮蔽部を有する、請求項９記載のセンサ素子。
11. 前記段状移行部と前記高部領域および／または前記低部領域とのあいだは浅い角度をなしている、請求項１から１０までのいずれか１項記載のセンサ素子。
12. 前記センサ素子は、スクリーン基板（１３０）の上に形成された導体路マトリクス（１３１）を無接触で検査するセンサ素子である、請求項１から１１までのいずれか１項記載のセンサ素子。
13. 前記複数のセンサ電極は一列に配置されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載のセンサ素子。
14. 平面状支持体（１３０）の上に形成された導体路構造体（１３１）の検査装置において、
    当該の装置は、台（１０１）、平面状支持体（１３０）を収容するために該台に配置された収容部（１０２）、導体路構造体（１３１）を検査するための請求項１から１２までのいずれか１項記載の少なくとも１つのセンサ素子（１５０，２５０，３５０，４５０，５５０，６５０）、および、該センサ素子および／または前記収容部に結合されて前記台に配置された位置決め装置（１０３，１０４，１０５，１０６）が設けられており、前記センサ素子は前記平面状支持体に対して相対的に、前記導体路構造体に平行な平面において位置決めされることを特徴とする
    導体路構造体の検査装置。
15. 前記センサ素子によって形成された測定信号を評価する評価ユニット（１１０）が付加的に前記センサ素子に後置接続されている、請求項１４記載の検査装置。
16. 前記検査装置は、スクリーン基板（１３０）の上に形成された導体路マトリクス（１３１）を無接触で検査する装置である、請求項１４または１５記載の検査装置。
17. 平面状支持体（１３０）の上に形成された導体路構造体（１３１）の検査方法において、
    請求項１から１２までのいずれか１項記載のセンサ素子（１５０，２５０，３５０，４５０，５５０，６５０）を位置決め装置により導体路構造体に対して所定の測定距離に位置決めするステップ、
    センサ電極（２６１，４６１，５６１）と前記導体路構造体とのあいだに電圧を印加するステップ、
    前記平面状支持体に対して相対的に前記位置決め装置を駆動することにより、前記センサ素子を前記導体路構造体に平行な平面において運動させるステップ、
    前記センサ素子に接続された少なくとも１つの接続線路（４７１）を通る電流を測定するステップ、ならびに、
    前記導体路構造体の少なくとも１つの部分領域の局所的な電圧状態を検出するステップ
    を有する
    ことを特徴とする導体路構造体の検査方法。
18. 前記センサ素子を格子状に運動させることにより前記導体路構造体（１３１）を走査する、請求項１７記載の方法。
19. 前記センサ電極と前記導体路構造体とのあいだに振幅変調電圧が印加される、請求項１７または１８記載の方法。
20. 前記導体路構造体（１３１）はスクリーン基板（１３０）の上に形成された導体路マトリクス（１３１）であり、
    該導体路マトリクス（１３１）は無接触で検査される、請求項１７から１９までのいずれか１項記載の方法。
21. 平面状支持体（１３０）の上に形成された導体路構造体（１３１）を検査するセンサ素子の製造方法において、
    少なくとも１つのトレンチ構造（３９１）を出発基板（３９０）内に形成して該出発基板に高部領域および低部領域ならびにこれら２つの領域を接続する移行部中間領域（３９３）を形成するステップ、複数のセンサ電極を前記高部領域に形成するステップ、各センサ電極を各センサ電極から前記低部領域まで延在する接続線路（４７１）に対応させるステップ、および、請求項１から１２までのいずれか１項記載の少なくとも１つのセンサ素子が切り出されるように前記出発基板を個別化するステップを有しており、ここで、前記センサ素子の前記高部領域が前記出発基板の前記高部領域に対応しており、前記センサ素子の前記低部領域が前記出発基板（３９０）の前記低部領域に対応しており、前記センサ素子の移行部が前記出発基板の前記移行部中間領域に対応している
    ことを特徴とする製造方法。
22. 前記高部領域から前記低部領域まで延在する横方向遮蔽部（４７５）を前記接続線路に隣接して形成するステップを付加的に有する、請求項２１記載の製造方法。
23. 第１のメタライゼーション層を形成して接続線路を露出させるステップ、絶縁層を被着するステップ、センサ電極および横方向遮蔽部を絶縁層から露出させるステップ、第２のメタライゼーション層を被着して、横方向遮蔽部（４７５）および第２のメタライゼーション層（５７８）を相互に電気的に接続するステップ、ならびに、センサ電極を第２のメタライゼーション層（５７８）から露出させるステップを付加的に有する、請求項２２記載の製造方法。
24. 可撓性の配線板を介して接続線路をコンタクトするステップを付加的に有する、請求項２１から２３までのいずれか１項記載の製造方法。
25. 複数のセンサ素子を出発基板上に配置し、複数のセンサ素子を相互に隣接して一列に、トレンチ構造（３９１）の長手軸線に対して平行に配置するか、および／または、複数のセンサ素子をトレンチ構造の長手軸線に対して相互に対向する側に配置する、請求項２１から２４までのいずれか１項記載の製造方法。
26. 前記センサ素子は、スクリーン基板（１３０）の上に形成された導体路マトリクス（１３１）を無接触で検査するセンサ素子である、請求項２１から２５までのいずれか１項記載の製造方法。

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