JP5628410B2 - 欠陥検査方法、欠陥検査装置、及び基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶パネルや太陽電池パネル等、多数の配線が形成された配線基板の欠陥検出に好適な配線の欠陥検査方法及び欠陥検査装置に関するものである。

配線基板の一例として、例えば、液晶パネルの製造プロセスは、アレイ（ＴＦＴ）工程、セル（液晶）工程、モジュール工程に大別される。このうち、アレイ工程では、透明基板上に、ゲート電極、半導体膜、ソース・ドレイン電極、保護膜、透明電極が形成された後、アレイ検査が行なわれ、電極や配線等の配線の短絡や断線等の欠陥の有無が検査される。

通常、アレイ検査では、このような欠陥を、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や、隣接する配線間の電気抵抗、電気容量を測定することにより検出している。しかしながら、アレイ検査において、配線部の欠陥の有無を検出できても、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、欠陥の位置の特定する検査方法として、作業者が基板を顕微鏡で観察して特定する目視検査があるが、この検査方法は作業者の負担が大きく、また、目視では欠陥の判別が難しく、欠陥の位置を誤ることもあった。このため、基板を赤外カメラで撮影して画像処理を行い、欠陥位置を自動で特定する赤外検査が提案されている。

特許文献１は赤外検査に関するものであり、図６に示すように、薄膜トランジスタ基板の走査線６１と信号線６２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６１と信号線６２の間に電位差を与え、短絡の発生した走査線６１と信号線６２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６５を用い、走査線６１と信号線６２の端子部を破線６６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６３、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６３として特定される。また、短絡候補領域６３は、短絡画素番地の配線パターンを赤外顕微鏡６５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６３を特定する。これらにより短絡位置６３が特定され、レーザ６７等の配線修正法により短絡が修正される。

日本国公開特許公報「特開平４−７２５５２号公報（公開日：平成４年３月６日）」

しかしながら、従来の赤外検査では以下に示す問題がある。例えば、特許文献１の検査方法は、赤外画像検出器６５が微小領域の赤外光強度を検出するものであり、発熱部を検出するためには、基板上の走査線６１や信号線６２を走査しなければならなかった。したがって、大型液晶パネルや、複数の液晶パネルが形成されるマザー基板のように、検査領域が広範囲に至るほど、赤外検査に要する時間が長くなり、スループットを低下させる問題があった。

そこで本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、抵抗検査と赤外検査を効果的に組合わせることにより、欠陥個所を短時間で特定することができる配線の欠陥検査方法及び欠陥検査装置を提供することにある。

複数の配線基板が形成されたマザー基板の中から欠陥位置を検出するための欠陥検査方法であって、複数の配線基板をそれぞれ抵抗検査することにより、欠陥部を有する欠陥基板または欠陥部が含まれる欠陥ブロックを検出する工程と、欠陥基板または欠陥ブロックに電圧を印加し、欠陥部を発熱させる工程と、欠陥部が発熱した欠陥基板または欠陥ブロックを第１の赤外カメラで撮影する工程と、第１の赤外カメラで撮影した画像から欠陥部の位置をマクロ計測する工程とからなることを特徴とする。

また、本発明に係る別の欠陥検査方法は、複数の配線基板が形成されたマザー基板の中から配線の欠陥位置を検出するための欠陥検査方法であって、前記複数の配線基板をそれぞれ抵抗検査することにより、欠陥部を有する欠陥基板または前記欠陥部が含まれる欠陥ブロックを検出する工程と、前記欠陥基板または前記欠陥ブロックに電圧を印加し、前記欠陥部を発熱させる工程と、前記欠陥部が発熱した前記欠陥基板または前記欠陥ブロックを第１の赤外カメラで撮影する工程と、前記第１の赤外カメラで撮影した画像から前記欠陥部の位置を計測する工程と、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る、基板の製造方法は、基板上に、ゲート電極、ソース電極、および、ドレイン電極のうちの少なくとも１つの配線を形成して、複数の配線基板が形成されたマザー基板を形成する基板形成工程と、前記複数の配線基板をそれぞれ抵抗検査することにより、欠陥部を有する欠陥基板または前記欠陥部が含まれる欠陥ブロックを検出する工程と、前記欠陥基板または前記欠陥ブロックに電圧を印加し、前記欠陥部を発熱させる工程と、前記欠陥部が発熱した前記欠陥基板または前記欠陥ブロックを第１の赤外カメラで撮影する工程と、前記第１の赤外カメラで撮影した画像から前記欠陥部の位置をマクロ計測する工程と、を含むことを特徴とする。

また本発明に係る欠陥検査装置は、複数の配線基板が形成されたマザー基板の中から欠陥位置を検出するための欠陥検査装置であって、前記複数の配線基板をそれぞれ抵抗検査する抵抗測定部と、前記抵抗測定部による抵抗検査により欠陥を有すると判明した欠陥基板あるいは欠陥ブロックに電圧を印加する電圧印加部と、前記電圧印加部により電圧が印加された前記欠陥基板または前記欠陥ブロックを撮影する赤外カメラと、前記赤外カメラで撮影した画像から前記欠陥部の位置を計測する制御部と、を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、配線の欠陥個所を短時間に効率よく検出することができる。

本発明の欠陥検査装置の構成を示すブロック図である。 本発明の欠陥検査装置の構成を示す斜視図である。 液晶パネルとプローブの平面図である。 本発明の欠陥検査方法を示すフローチャートである。 画素部の欠陥を示す模式図である。 従来の欠陥検査方法を示す説明図である。

以下、図１から図５に示す図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施形態では、液晶パネルの欠陥検査に適用した例について説明するが、ＰＤＰ、有機ＥＬ等の他の表示パネルや太陽電池パネルなど、多数の配線が形成される配線基板について広く適用することが可能である。

図１は、実施例１の欠陥検査装置１００の構成を示すブロック図である。実施例１の欠陥検査装置１００は、マザー基板１上に形成された複数の液晶パネル２において配線等の欠陥を検査するものであり、液晶パネル２と導通させるためのプローブ３と、プローブ３を各液晶パネル２上に移動させるプローブ移動手段４と、赤外画像を取得するための赤外カメラ５と、赤外カメラ５を液晶パネル２上で移動させるカメラ移動手段６と、プローブ移動手段４とカメラ移動手段６を制御する主制御部７を備えている。

また、プローブ３には、液晶パネル２の配線間の抵抗を測定するための抵抗測定部８と、液晶パネル２の配線間に電圧を印加するための電圧印加部９が接続されており、抵抗測定部８と電圧印加部９は主制御部７により制御されるようになっている。

また、主制御部７は、配線間の抵抗値や画像データを記憶するデータ記憶部１０と接続されている。

図２は、実施例１の欠陥検査装置１００の構成を示す斜視図である。欠陥検査装置１００は、基台上にアライメントステージ１１が設置されており、アライメントステージ１１にはマザー基板１が載置され、プローブ移動手段４及びカメラ移動手段６のＸＹ座標軸と平行に位置調整される。また、アライメントステージ１１の上方には、マザー基板１の位置を確認するための光学カメラ１２が配置されている。

プローブ移動手段４は、アライメントステージ１１の外側に配置されたガイドレール１３ａにスライド可能に設置されている。また、プローブ移動手段４の本体側にもガイドレール１３ｂ、１３ｃが設けられており、マウント部１４ａがこれらのガイドレール１３に沿ってＸＹＺの各座標方向に移動できるように設けられている。このマウント部１４ａには、液晶パネル２に対応したプローブ３が搭載されている。

カメラ移動手段６は、プローブ移動手段４の外側に配置されたガイドレール１３ｄにスライド可能に設置されている。また、カメラ移動手段６の本体にもガイドレール１３ｅ、１３ｆが設けられており、３箇所のマウント部１４ｂ、１４ｃ、１４ｄがこれらのガイドレール１３に沿ってＸＹＺの各座標方向に別々に移動できるようになっている。

マウント部１４ｂと１４ｃには、欠陥部を計測する計測用のカメラが搭載されている。本実施形態では、マクロ計測用の第１の赤外カメラ５ａとミクロ計測用の第２の赤外カメラ５ｂが搭載され、また、マウント部１４ｄには、光学カメラ１６が搭載されている。

赤外カメラ５ａは、視野が５２０×４０５ｍｍ程度まで広げられたマクロ計測するための赤外カメラである。赤外カメラ５ａは、視野を広げるため、例えば、４台の赤外カメラを組合わせて構成されている。また、赤外カメラ５ｂは、視野が３２×２４ｍｍ程度と小さいが高分解能の撮影が行える、ミクロ計測するための赤外カメラである。

なお、カメラ移動手段５には、マウント部１４を追加して、欠陥個所を修正するためのレーザ照射装置を搭載することもできる。レーザ照射装置を搭載することにより、欠陥部の位置を特定した後、欠陥部にレーザ照射をして、欠陥修正を連続して行うことができる。

プローブ移動手段４とカメラ移動手段６は、別々のガイドレール１３ａ、１３ｄに設置されているため、アライメントステージ１３の上方をＸ座標方向に、互いに干渉されずに移動することができる。このため、液晶パネル２にプローブ３を接触させた状態で、さらに、液晶パネル２上に赤外カメラ５ａ、５ｂ、光学カメラ１６を移動させることができる。

図３（ａ）は、マザー基板１に形成される液晶パネル２の平面図である。液晶パネル２には、走査線と信号線が交差する各交点にＴＦＴが形成された画素部１７と、走査線と信号線をそれぞれ駆動する駆動回路部１８が形成されている。液晶パネル２の縁部には、端子部１９ａ〜１９ｄが設けられており、端子部１９ａ〜１９ｄは画素部１７や駆動回路部１８の各配線と繋がっている。

なお、この液晶パネル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、及び透明電極が形成されることで作製されている。

図３（ｂ）は、液晶パネル２に設けられた端子部１９ａ〜１９ｄと導通させるためのプローブ３の平面図である。プローブ３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なしており、端子部１９ａ〜１９ｄに対応した複数のプローブ針２１ａ〜２１ｄを備えている。複数のプローブ針２１ａ〜２１ｄは、図示しないスイッチングリレーを介して、プローブ針２１の一本づつを個別に、抵抗測定部８、電圧印加部９に接続できるようになっている。このため、プローブ３は、端子部１９ａ〜１９ｄにつな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ることができる。

また、プローブ３は、液晶パネル２とほぼ同じ大きさの枠状の形状をなしているため、端子部１９ａ〜１９ｄとプローブ針２１ａ〜２１ｄの位置を合わせる際に、プローブ３の枠部の内側から光学カメラ１６で確認することができる。

上記のように、実施例１の欠陥検査装置１００は、プローブ３と、プローブ３と接続された抵抗測定部８を備えており、プローブ３を液晶パネル２に導通させて、それぞれの配線の抵抗値や、隣接する配線間の抵抗値などを測定することができる。

また、実施例１の欠陥検査装置１００は、プローブ３と、プローブ３と接続された電圧印加部９と、赤外カメラ５ａ、５ｂとを備えており、プローブ３を介して液晶パネル２の配線や配線間に電圧を印加し、欠陥部に電流が流れることによる発熱を、赤外カメラ５ａ、５ｂで計測し、欠陥部の位置を特定することができる。

したがって、本発明の欠陥検査装置１００によれば、１台の検査装置により、抵抗検査と赤外検査を兼用して行なうことができる。

図４は、実施例１の欠陥検査装置１００を用いた欠陥検査方法のフローチャートである。本発明の欠陥検査方法は、図４に示すように、マザー基板１に形成された複数の液晶パネル２について、Ｓ１からＳ１０のステップにより、順次、欠陥検査が実施される。

ステップＳ１では、欠陥検査装置１００のアライメントステージ１１にマザー基板１が載置され、ＸＹ座標軸と平行になるよう基板の位置が調整される。

ステップＳ２では、プローブ移動手段９によりプローブ２が検査対象となる液晶パネル２の上部に移動され、プローブ針２１ａ〜２１ｄが液晶パネル２の端子部１９ａ〜１９ｄに接触される。

ステップＳ３では、各種欠陥のモードに対応して、抵抗検査するための配線や配線間が選択され、導通させるプローブ針２１の切り替えが行なわれる。

ステップＳ４では、抵抗検査が行なわれ、選択された配線や配線間の抵抗値が測定され、正常な抵抗値との比較により欠陥の有無が検査される。

図５は、一例として、画素部１７に生じる欠陥の位置を模式的に示している。図５（ａ）は、例えば、走査線と信号線のように、配線Ｘと配線Ｙが上下に交差する位置で短絡した欠陥２３を示している。このような欠陥２３は、導通させるプローブ針１９を、図３に示した１９ａと１９ｄ、若しくは、１９ｂと１９ｃに切り替えて、配線Ｘ１〜Ｘ１０と配線Ｙ１〜Ｙ１０について一対一で配線間の抵抗値を測定することにより、短絡の有無と位置を特定できる。

図５（ｂ）は、例えば、走査線と補助容量線のように、隣接する配線Ｘの配線間で短絡した欠陥２３を示している。このような欠陥２３は、導通させるプローブ針１９を、１９ｂの奇数番と１９ｄの偶数番に切り替えて、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、短絡の有る配線を特定できる。

図５（ｃ）は、例えば、信号線と補助容量線のように、隣接する配線Ｙの配線間で短絡した欠陥２３を示している。このような欠陥２３は、導通させるプローブ針１９を、１９ａの奇数番と１９ｃの偶数番に切り替えて、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、短絡の有る配線を特定できる。

ステップＳ５では、欠陥２３の有無と状態により赤外検査を行なうかどうか判断しており、欠陥２３が有る場合はステップ６の赤外検査を行ない、欠陥２３がない場合は赤外検査を行なわずにステップ９に移行する。例えば、図５（ａ）に示すように、配線Ｘと配線Ｙが交差する個所で短絡２３が生じる場合は、配線間の抵抗検査により、配線Ｘ４と配線Ｙ４に異常が検出されるので、短絡の位置まで特定することができるが、図５（ｂ）や図５（ｃ）のように、隣接する配線間で短絡２３生じる場合は、一対の配線、例えば、配線Ｘ３と配線Ｘ４の間に短絡が有ることは特定できるが、その配線の長さ方向においては短絡の位置を特定できないため、短絡位置を赤外検査により特定することが必要となる。

ステップＳ６では、赤外検査が行なわれるが、ここで、赤外カメラ５を走査する時間を短縮するため、赤外検査の範囲を欠陥ブロック２４に絞り込んでいる。この欠陥ブロック２４は、欠陥の有る配線とその周辺が赤外カメラの視野に収まるように設定される。

例えば、図５（ｂ）のような欠陥がある場合、抵抗検査の結果から、Ｘ３−Ｘ４間とＸ５−Ｘ６間の２つの配線間に短絡があることが判っているので、検査対象とする範囲を斜線で囲むＸ３からＸ６の欠陥ブロック２４に絞込み、この欠陥ブロック２４についてのみ赤外検査が行なわれる。もし、複数の短絡があって一つの視野内に収まらない場合は、別の欠陥ブロック２４に分かれて設定される。

ステップ７は、欠陥ブロック２４内の配線に印加する電圧値を設定している。配線に印加する電圧値は、電圧印加部１０によって調整され、通常、数十ボルト程度の電圧が印加される。

ステップ８は、欠陥部に電流が流れて発熱した欠陥ブロック２４を、赤外カメラ５で撮影し、欠陥部２３から放出される赤外光を検出している。ここで、欠陥ブロック２４の全体を視野内に収めることができるマクロ計測用の第１の赤外カメラ５ａを用いている。このため、赤外カメラ５ａを走査せずに欠陥ブロック２４の全体を計測することができ、赤外検査の時間を短縮することができる。計測された熱画像は、電流が流れる欠陥部２３とその配線の温度が周辺よりも高く表示されるので、欠陥部２３と配線の位置関係から欠陥位置が特定され、データ記憶部１０に記憶される。特に、欠陥部２３の抵抗値は配線よりも大きい場合が多く、発熱が欠陥部２３に集中し点状に見えるため、熱画像において欠陥位置を容易に特定することができる。

なお、ステップ８において、さらに、発熱部の周辺をミクロ計測用の第２の赤外カメラ５ｂで詳細に計測してもよい。マクロ計測用の第１の赤外カメラ５ａにより、発熱部の位置が特定されているため、ミクロ計測用の第２の赤外カメラ５ｂを、直接、発熱部に合わせることができ、欠陥部２３の修正に必要となる形状などの情報について、さらに詳細な計測を短時間で行なうことができる。

ステップ９は、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判断され、未検査の欠陥モードがあれば、スッテプＳ３に戻り、次の欠陥モードに合せてプローブ３の接続が切り替えられ、欠陥検査が繰り返される。

ステップ１０は、検査中のマザー基板１について、全ての液晶パネル２の欠陥検査が終了しているか判断され、未検査の液晶パネル２が残っていれば、スッテプＳ１に戻り、次の検査対象となる液晶パネル２にプローブが移動されて、欠陥検査が繰り返される。

本発明の欠陥検査方法によれば、抵抗検査により欠陥の有無を判断し、赤外検査の範囲を欠陥部が含まれる欠陥ブロック２４に絞込み、赤外カメラの視野内に収まるようにしているため、赤外カメラ５を基板全体に走査させる必要がなく、赤外検査の時間を短縮することができる。

また、赤外検査において、マクロ計測用の第１の赤外カメラ５ａとミクロ計測用の第２の赤外カメラ５ｂの２段階で行なうことにより、マクロ計測用の第１の赤外カメラ５ａで発熱部の位置を特定し、ミクロ計測用の第２の赤外カメラ５ｂを基板全体に走査させずに、直接、発熱部の位置に合わせることができ、欠陥部の詳細な計測を短時間で行うことができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施の形態にそれぞれ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の形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

例えば、別の抵抗検査装置により測定した抵抗値を、本発明の欠陥検査方法で用いて、赤外検査を行なう欠陥ブロックを絞り込んでもよい。

１ マザー基板
２ 液晶パネル
３ プローブ
４ プローブ移動手段
５、５ａ、５ｂ 赤外カメラ
６ カメラ移動手段
７ 主制御部
８ 抵抗測定部
９ 電圧印加部
１０ データ記憶部

Claims (7)

1. 複数の配線基板が形成されたマザー基板の中から欠陥位置を検出するための欠陥検査方法であって、
   前記複数の配線基板をそれぞれ抵抗検査することにより、欠陥部が含まれる欠陥ブロックを検出する工程と、
   前記欠陥ブロックに電圧を印加し、前記欠陥部を発熱させる工程と、
   前記欠陥部が発熱した前記欠陥ブロックを第１の赤外カメラで撮影する工程と、
   前記第１の赤外カメラで撮影した画像から前記欠陥部の位置をマクロ計測する工程とからなり、
   前記第１の赤外カメラは、前記マザー基板の大きさよりも狭い視野を持ち、
   前記欠陥ブロックは、前記第１の赤外カメラの前記視野内に収まる大きさであり、
   前記欠陥ブロックを検出する工程では、前記抵抗検査した全領域から前記欠陥ブロックに絞り込み、
   前記第１の赤外カメラで撮影する工程では、前記第１の赤外カメラを走査させることなく前記欠陥ブロックについてのみ撮影することを特徴とする欠陥検査方法。
2. 前記欠陥部の位置を、第２の赤外カメラで撮影する工程と、
   前記第２の赤外カメラで撮影した画像から前記欠陥部の位置をミクロ計測する工程とを含むことを特徴とする請求項１に記載の欠陥検査方法。
3. 複数の配線基板が形成されたマザー基板の中から配線の欠陥位置を検出するための欠陥検査方法であって、
   前記複数の配線基板をそれぞれ抵抗検査することにより、欠陥部が含まれる欠陥ブロックを検出する工程と、
   前記欠陥ブロックに電圧を印加し、前記欠陥部を発熱させる工程と、
   前記欠陥部が発熱した前記欠陥ブロックを第１の赤外カメラで撮影する工程と、
   前記第１の赤外カメラで撮影した画像から前記欠陥部の位置を計測する工程と、
   を含み、
   前記第１の赤外カメラは、前記マザー基板の大きさよりも狭い視野を持ち、
   前記欠陥ブロックは、前記第１の赤外カメラの前記視野内に収まる大きさであり、
   前記欠陥ブロックを検出する工程では、前記抵抗検査した全領域から前記欠陥ブロックに絞り込み、
   前記第１の赤外カメラで撮影する工程では、前記第１の赤外カメラを走査させることなく前記欠陥ブロックについてのみ撮影することを特徴とする欠陥検査方法。
4. 前記計測する工程は、マクロ計測工程であり、
   上記欠陥検査方法は、さらに、
   前記欠陥部の位置を、第２の赤外カメラで撮影する工程と、
   前記第２の赤外カメラで撮影した画像から前記欠陥部の位置をミクロ計測する工程と、
   を含むことを特徴とする請求項３に記載の欠陥検査方法。
5. 基板上に、ゲート電極、ソース電極、および、ドレイン電極のうちの少なくとも１つの配線を形成して、複数の配線基板が形成されたマザー基板を形成する基板形成工程と、
   前記複数の配線基板をそれぞれ抵抗検査することにより、欠陥部が含まれる欠陥ブロックを検出する工程と、
   前記欠陥ブロックに電圧を印加し、前記欠陥部を発熱させる工程と、
   前記欠陥部が発熱した前記欠陥ブロックを第１の赤外カメラで撮影する工程と、
   前記第１の赤外カメラで撮影した画像から前記欠陥部の位置をマクロ計測する工程と、
   を含み、
   前記欠陥ブロックを検出する工程では、抵抗検査することにより、前記第１の赤外カメラの前記視野内に収まる大きさの前記欠陥ブロックを、前記抵抗検査した全領域から絞り込み、
   前記第１の赤外カメラで撮影する工程では、前記欠陥ブロックを、前記第１の赤外カメラを走査させることなく撮影することを特徴とする基板の製造方法。
6. 複数の配線基板が形成されたマザー基板の中から欠陥位置を検出するための欠陥検査装置であって、
   前記複数の配線基板をそれぞれ抵抗検査する抵抗測定部と、
   前記抵抗測定部による抵抗検査により欠陥部を有すると判明した欠陥ブロックに電圧を印加する電圧印加部と、
   前記マザー基板の大きさよりも狭い視野を持ち、且つ、前記電圧印加部により電圧が印加された前記欠陥ブロックの全体を視野に収めることができ、当該欠陥ブロックを走査することなく撮影することができる第１の赤外カメラと、
   前記第１の赤外カメラで撮影した画像から前記欠陥部の位置を計測する制御部と、
   を備え、
   前記第１の赤外カメラは、前記抵抗検査した全領域から絞り込まれた前記欠陥ブロックについてのみ撮影することを特徴とする欠陥検査装置。
7. 前記欠陥部の位置を撮影する第２の赤外カメラを更に備え、
   上記第１の赤外カメラは、上記第２の赤外カメラよりも視野が広く、また、前記第２の赤外カメラは、上記第１の赤外カメラよりも分解能が高いことを特徴とする請求項６に記載の欠陥検査装置。

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