JP6169828B2 - 電気回路の検査システム及び検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動化された電気回路の検査に関する。

従来の電気回路の検査システムとしては、米国特許第５１２４６３５号明細書及び同第４９８３９１１号明細書に開示されたものが知られている。

米国特許第第５１２４６３５号明細書 米国特許第第号４９８３９１１明細書

しかし、従来の電気回路検査システムでは、欠陥位置の検出精度を向上させるためにキャリブレーションを行う必要がある。しかしながら、キャリブレーションを行う時間を有効に利用していないという問題があった。

そこで、本発明は、電気回路の自動検査のための改良されたシステムと方法を提供するものである。

本発明の実施の形態による電気回路検査システムは、欠陥検出サブシステムと、時間軸上で変化する電圧を検査対象の電気回路に印加し、前記電気回路上の様々な潜在的欠陥位置における電気的状態の違いを検出するように、検査時以外の時間帯で動作する付加サブシステムを有している。

前記付加サブシステムは、前記電気回路の欠陥位置を示すように動作するのが好ましい(好適例１)。好適例１に加え、あるいは好適例１とは別に、前記付加サブシステムは、前記電気回路に関して定義された座標システムを用いて欠陥位置の登録を行うように動作する(好適例２)。好適例２とは別に、あるいは好適例２に加え、前記付加サブシステムは、前記電気回路の検査結果の対比を改善するのに有用な出力を提供するように動作する。

本発明の実施の形態によれば、電気回路検査システムは、キャリブレーションモードと欠陥検出モードとを有するモジュレータを更に有し、前記モジュレータは、前記電気回路に前記電圧が印加された時に前記欠陥検出モードで動作する(好適例３)。好適例３に加え、前記キャリブレーションモードにおけるキャリブレーション動作中に前記電気回路の複数の潜在的欠陥位置に電圧を印加する。

前記欠陥検出サブシステムはカメラを有し、前記電気回路の様々な異なる潜在的欠陥位置に対応した前記モジュレータ上の異なる位置における光強度を検出するように動作するようにするのが好ましい(好適例４)。好適例４に加え、前記付加サブシステムは、前記カメラからの複数の電圧出力と前記モジュレータ上の異なる位置における検出光強度との関係を確立するように動作する。

本発明の実施の形態によれば、前記付加サブシステムは、前記モジュレータに電圧を印加し時の前記電気回路の様々な異なる位置に対応した前記モジュレータ上の異なる位置における光強度を検出することにより、更に当該モジュレータ上の異なる位置における検出光強度を比較することにより、前記気回路上の様々な異なる潜在的欠陥位置における欠陥位置を示す。

本発明の別の実施の形態では、キャリブレーションステップと、検査ステップとを有し、前記キャリブレーションステップでは、時間軸上で変動する電圧を検査対象の電気回路に印加し、前記電気回路上の様々な潜在的欠陥位置における電気的状態の違いを検出する電気回路検査方法を提供する。

前記検査ステップでは、所望の時間軸上で変動する電圧を前記電気回路に印加するのが好ましい(好適例５)。好適例５に加え、あるいは好適例５とは別に、前記キャリブレーションステップでは、前記電気回路の複数の位置に電圧を印加する(好適例６)。好適例６とは別に、あるいは好適例６に加え、前記検査ステップでは、前記電気回路の様々な異なる潜在的位置に対応した前記モジュレータ上の異なる位置における光強度を検出する。

本発明の実施の形態によれば、電気回路検査方法は、前記電気回路の欠陥位置を示す(好適例７)。好適例７に加え、あるいは好適例７とは別に、電気回路検査方法は、前記電気回路に関して定義された座標システムを用いて欠陥位置の登録を行う(好適例８)。好適例８とは別に、あるいは好適例８に加え、電気回路検査方法は、相互に対比しやすい検査出力を提供する。

電気回路検査方法は、前記カメラからの電圧出力と前記モジュレータ上の異なる位置における検出光強度との関係を確立するステップを更に有するのが好ましい。

本発明の実施の形態によれば、前記キャリブレーションステップでは、前記モジュレータに電圧を印加した時の前記電気回路の異なる位置に対応した前記モジュレータ上の異なる位置における光強度を検出することにより、更に当該モジュレータ上の異なる位置における検出光強度を比較することにより、前記気回路上の異なる潜在的欠陥位置における可能性のある欠陥位置を示す。

前記キャリブレーションステップでは、前記電気回路の様々な異なる潜在的位置に対応した前記モジュレータ上の異なる位置における光強度を検出するのが好ましい(好適例９)。好適例９に加え、電気回路検査方法は、前記カメラからの電圧出力と前記モジュレータ上の異なる位置における検出光強度との関係を確立するステップを更に有するのが好ましい(好適例１０)。好適例１０に加え、あるいは好適例１０とは別に、前記キャリブレーションステップでは、前記モジュレータに電圧を印加した時の前記電気回路の異なる位置に対応した前記モジュレータ上の異なる位置における光強度を検出することにより、更に当該モジュレータ上の異なる位置における検出光強度を比較することにより、前記気回路上の異なる潜在的欠陥位置における可能性のある欠陥位置を示す。

欠陥位置と非欠陥位置における演算されたゲインはより大きく異なり、欠陥位置と非欠陥位置の判定をより正確に行うことができる。このように、本発明においては、画期的に向上したＳ／Ｎ比を得ることができ、よって検出感度とコントラストを画期的に向上することができ、ひいては検出特性を向上することができる。

更に、本発明によれば、電気回路について定義された座標システムで潜在的な欠陥位置の登録をすることができる。

本発明の実施の形態による電気回路検査システムの構成と動作を説明するための、部分的拡大図，説明図を含む斜視図である。 本発明の実施の形態の動作説明のための簡略化したトレース(波形図）を示したものである。

図１は、本発明の実施の形態に関わる電気回路の検査システムの構成及び動作を説明するための物である。

図１に示すように、本発明の実施の形態に関わる電気回路検査システムは、ＡＣ４ＸＸＸ電気回路検査システムのシャーシー１００上に設けられている。ＡＣ４ＸＸＸ電気回路検査システムは、カリフォルニア州、サンジョゼに所在するフォトンダイナミックス社、オーボテック社から提供されている商品であり、商業的に入手可能なものである。このように、発明の実施の形態に関わる電気回路検査システムはＡＣ４ＸＸＸ電気回路検査システム上に搭載するのが好ましいが、このような構成に限定されるものではない。シャーシー１００は基板支持アセンブリ１０２を有するのが好ましく、この基板支持アセンブリ１０２で被検査電気回路１０４を支持する。被検査電気回路の例としては、フラットパネルディスプレイ基板などがある。移動台（ガントリー）１０６は、長手軸１０８に沿って移動可能であり、基板支持アセンブリ１０２及び被検査電気回路１０４対して任意の位置に位置決め可能である。電気−光学検査アセンブリ１１０が移動台１０６上に載置されており、長手軸１０８に沿って移動可能であると共に、長手軸１０８と直交する幅方向軸１１２に沿って移動可能であり、幅方向軸１１２上の任意の位置に位置決め可能となっている。尚、長手軸１０８と幅方向軸１１２とは必ずしも直交する関係になくともよい。

図１の拡大部Ａに示されているように、電気−光学検査アセンブリ１１０は、モジュレータ１２０を有している。ここで用いているモジュレータ１２０は、米国特許第５,１２４,６３５号明細書に開示があるので、その詳細については説明を省略する。モジュレータ１２０を用いるのが好ましいが、モジュレータ１２０を使わなくてもよい。モジュレータ１２０は、被検査電気回路１０４の上方一定距離の位置に固定され、その距離は通常５０ミクロンとされる。モジュレータ１２０の上方には照明源１２２が配設されており、照明源１２２からの光学エネルギーがビームエキスパンダ１２３及びビームスプリッタ１２４を介してモジュレータ１２０上に照射される。照明源１２２としては、ＬＥＤアレイ等が用いられる。モジュレータ１２０の上面には導伝性膜１２５が形成されており、この導電性膜１２５と電圧源１２６とが電気的に接続されている。被検査電気回路１０４上の様々な導体部は、各々の電圧源に接続されている。これらの電圧源をまとめて参照番号１２８で示す。モジュレータ１２０に照射された光の反射光は、ビームスプリッタ１２４で光路を略９０度変えてレンズを介してカメラ１３０に入射する。即ち、カメラ１３０はビームスプリッタ１２４からの光を受光可能な位置に配設されている。

図１の拡大部Ｂは、キャリブレーション手法の一例を示したものである。トレース（波形）Ａは、矩形波の電圧を示したものであり、電圧源１２６から印加される。ＶＲＭＳで示されているのがＲＭＳ電圧（二乗平均平方根電圧）となる。電圧源１２６で生成される電圧波形は矩形波以外の波形であってもよい。電圧ＶＲＭＳはバイアスポイントを設定するためのものであり、このバイアスポイントを基準に様々な電圧の測定が行われる。前述の米国特許第5，124，635号明細書に説明されているように、バイアスポイントは、電圧に対する光の変化が最大となるように選択された点におけるモジュレーショントランスファーファンクションの疑似線形領域内にとるのが普通である。

第２のキャリブレーション電圧＋ＶＣＡＬとして矩形波パルスが示されているが、他の再生可能な波形の電圧であってもよい。この第２のキャリブレーション電圧＋ＶＣＡＬはデューティサイクルの一部区間に電源電圧の矩形波に重畳された形で提供されている。具体的には、第２のキャリブレーション電圧＋ＶＣＡＬは、矩形波電圧が立ち上がった後で、矩形波電圧が立ち下がる十分前に立ち上がり、矩形波電圧の立ち下がりと同時に立ち下がっている。このように矩形波電圧に第２のキャリブレーション電圧＋ＶＣＡＬを重畳することにより、モジュレータ１２０が疑似安定化状態となる。Ｔ_Ｓ１で示される時間軸上の第１の時点で、モジュレータ１２０上の画像のサンプルがカメラ１３０により撮像される。その後のＴ_Ｓ２で示される第２の時点で、矩形波電圧がノミナル値である時若しくは矩形波電圧が第２のキャリブレーション電圧でバイアスされているとき，即ち、矩形波電圧が−ＶＣＡＬのレベルにあるときに、モジュレータ１２０上の第２の画像のサンプルがカメラ１３０により撮像される。

ゲインを判定するために対応するキャリブレーション電圧の差分の関数としてＳ１とＳ２に対応する光強度の比較が行われる。ゲインは距離、電圧、積層誘電体ミラー及びモジュレータ１２０の材料の局所的固有ゲインの関数である。ゲインは、各測定位置において、式ＧＡＩＮ＝（ΔＶＣＡＬ）／（Ｓ２ーＳ１）で求めることができる。

画像処理では、撮像した画像について全てのポイントで同時にこのゲインキャリブレーション関数を実行することができる。その後、バイアスポイントＢＰであるＶＲＭＳに対する差分電圧の測定値によって電圧の量子化を行う。

バイアスポイントに対する測定は、光強度の連続したサンプルにより行われる。バイアス源が（正の）安定した電圧値であり、被検査電気回路１０４間に電圧を印加する励起電圧源が（負の）安定した電圧値あるとき、第１の時点で光強度のサンプリングが最初に行われ、サンプルＳ１を得ることができる。同じくバイアス源が（正の）安定した電圧値であり、被検査電気回路１０４間に電圧を印加する励起電圧源が（負の）安定した電圧値であるとき、第２の時点で光強度のサンプリングが引き続いて行われる。バイアス源と励起電圧源から印加された電圧の差分は、第１の時点ではΔＶ１であり、第２の時点ではΔＶ２である。

任意のパネル画素ＸＹのおける測定電圧若しくはΔＶ１−２＝ＧＡＩＮ（Ｓ２―Ｓ１）はわからない。一次微分となるこの差分はオフセット誤差を除くものである。サンプルの測定の一つを回路のアースに対して行った場合、測定した電圧は不明な電圧となる。

モジュレータ１２０と被検査電気回路１０４の距離は制御される。この距離の制御は、ショート、熱移動、若しくは応力による機械的ひずみといった副反応を生じることがないような現実的な距離に近づけるように行う。この距離はＳ／Ｎ比を最大にするように設定する。ノイズは、隣接する電圧ポイントで発生する電界のクロストークに起因するためである。モジュレータ１２０と被検査電気回路１０４の間の距離を異なる位置にある被検査電気回路１０４間の距離よりも短くなるように被検査電気回路１０４に対してモジュレータ１２０を配置するというのが作業上のルールとなる。特に、ＬＣＤパネルについては、電圧源は画素領域として定義された領域の中に置かれる。この被検査電気回路１０４とモジュレータ１２０の間の距離は、好ましくは画素領域の直径のわずか３０％程度である。

図１の拡大部Ｂに示されているように、本発明の特徴は、時間軸上で変化する電圧（以下、「変動電圧」という）を、キャリブレーション中であり、かつ、カメラ１３０による撮像の前若しくは後に被検査電気回路１０４の少なくとも一つの位置に印加することにある。被検査電気回路１０４上の欠陥位置におけるこの変動電圧に対する応答は、非欠陥位置における応答とは異なる。これらの応答は、被検査電気回路１０４上のそれぞれの欠陥位置と非欠陥位置に対応したモジュレータ１２０上の反射位置からの異なる値の光強度として検出される。本実施の形態において、欠陥位置と非欠陥位置における演算されたゲインとの異なる程度は、キャリブレーション期間中被検査電気回路１０４に対して変動電圧を印加していない記米国特許第５１２４６３５号明細書に記載の発明と比べるとより大きくなる。

このことは図１に示されているトレース（波形）Ｃを考慮すれば理解できる。本実施の形態における非検査電気回路１０４上の欠陥位置で生じた光強度が実線で示されており、従来技術における欠陥位置で生じた光強度は点線で示されている。

このように、本発明の実施の形態では画期的に向上したＳ／Ｎ比を得ることができ、よって検出感度とコントラストを画期的に向上することができ、ひいては検出特性を向上することができる。更に、本発明の実施の形態では、電気回路について定義された座標システムで潜在的な欠陥位置の登録をすることができる。

図２は図１に示したトレース（波形）Ａ，Ｂ及びＣに基本的に対応するトレース（波形）を示したものである。図２において、トレースＡは図１に示したトレースＡと同じである.図２に示されているトレースＢは、変動電圧を被検査電気回路上の異なる導体部分に印加するものである。導体部分とは、例えば、ＬＣＤフラットパネルの場合にはデータ（Ｄ）とゲート（Ｇ）の部分である。図２に示されているトレースＣ１は、変動電圧の印加に対する被検査電気回路上の潜在的非欠陥位置からの応答を示したものであり、その位置とは，例えば、画素であり電圧を保持している。トレースＣ２は、変動電圧の印加に対する被検査電気回路上の潜在的欠陥位置からの応答を示したものである。トレースＣ２からわかるように、例えば、画素が電圧を喪失した場合、印加された電圧の極性に応じて欠陥位置がリークアップしている。

トレースＣ１とＣ２に現れる各位置の光強度は，各位置に対するゲインとして表され、潜在的欠陥位置を報告するために用いられるのが好ましい。この種の報告は修理機能のガイドのために用いるのが有用である。

本発明は以上説明した内容に限定されるものではなく、本発明は上記説明事項及び従来技術には属さない変形例のコンビネーション及びサブコンビネーションをも包含するものである。

１００：シャーシ、１０２：基板支持アセンブリ、１０４：被検査電気回路、１０６：移動台、１１０：電気−工学検査アセンブリ、１２４：ビームスプリッタ、１２５：モジュレータ、１２６:電圧源、１３０:カメラ

Claims (19)

1. 光源と、
   前記光源からの光を受信するモジュレータであって、検査対象の電気回路の様々な位置における電界に反応し、電界のパターンを定める前記モジュレータであって、前記モジュレータは前記光源からの光を前記電界のパターンに依存した光にして反射することで前記電界のパターンに対応した光学的なモジュレータ出力パターンを出力するモジュレータと、
   前記電気回路に電圧を供給する第１電圧供給源と、
   前記モジュレータに電圧を供給する第２電圧供給源と、
   前記光学的なモジュレータ出力パターンを受信する光受信手段と、
   前記光受信手段によって前記光学的なモジュレータ出力パターンが受信されることにより取得される複数の光強度を用いて前記電気回路上の複数の欠陥位置を検出可能な検査を行う欠陥検出サブシステムと、
   前記欠陥検出サブシステムによる前記検査を行っている時間以外であって、前記欠陥検出サブシステムにおいて前記光受信手段が前記光学的なモジュレータ出力パターンを受信する前または後において、前記欠陥検出サブシステムのキャリブレーションを行うと同時に、前記第１電圧供給源によって時間変化する電圧を前記電気回路に印加する付加サブシステムとを有し、
   前記付加サブシステムは、前記電気回路上における複数の欠陥位置を検出し、
   前記付加サブシステムによって検出される前記電気回路上の前記複数の欠陥位置は、前記時間変化する電圧に対して欠陥でない位置とは異なった応答をし、
   前記付加サブシステムによって検出される前記複数の欠陥位置は、当該異なった応答に起因した異なる複数の光強度として前記光受信手段により検出され、
   前記キャリブレーションは、前記第２電圧供給源によって印加された電圧の変動と、前記光受信手段によって受信された光強度の変化との関係を取得するためのものであり、
   前記欠陥検出サブシステムは、前記光受信手段が受け取った複数の光強度と、前記キャリブレーションによって取得された前記関係とに基づいて前記複数の欠陥位置を決定することを特徴とする電気回路検査システム。
2. 前記付加サブシステムは、前記電気回路に関して定義された座標システムを用いて前記複数の欠陥位置の登録を行うように動作することを特徴とする請求項１に記載の電気回路検査システム。
3. キャリブレーションにおいて、前記付加サブシステムは、前記電気回路の前記様々な潜在的欠陥位置に前記第１電圧供給源によって時間変化する電圧を印加することを特徴とする請求項１に記載の電気回路検査システム。
4. 前記欠陥検出サブシステムはカメラを有し、前記電気回路の前記様々な異なる潜在的欠陥位置に対応した前記モジュレータ上の異なる位置における光強度を検出するように動作することを特徴とする請求項３記載の電気回路検査システム。
5. 前記付加サブシステムは、前記カメラからの複数の電圧出力と前記モジュレータ上の前記異なる位置における検出光強度との関係を確立するように動作することを特徴とする請求項４に記載の電気回路検査システム。
6. 前記付加サブシステムは、前記第１電圧供給源を用いて前記電気回路に前記時間変化する電圧を印加した時に、前記電気回路の前記様々な異なる位置に対応した前記モジュレータ上の異なる位置における光強度を検出することにより、前記電気回路上の前記様々な異なる潜在的欠陥位置から前記複数の欠陥位置を検出することを特徴とする請求項３に記載の電気回路検査システム。
7. 前記光受信手段はカメラを有し、前記電気回路の前記様々な異なる潜在的欠陥位置に対応した前記モジュレータ上の異なる位置における光強度を検出するように動作することを特徴とする請求項１に記載の電気回路検査システム。
8. 前記付加サブシステムは、前記カメラからの複数の電圧出力と前記モジュレータ上の異なる位置における検出光強度との関係を確立するように動作することを特徴とする請求項７に記載の電気回路検査システム。
9. 前記付加サブシステムは、前記第１電圧供給源によって前記電気回路に前記時間変化する電圧を印加した時に、前記電気回路の前記様々な異なる位置に対応した前記モジュレータ上の異なる位置における光強度を検出することにより、前記電気回路上の前記様々な異なる潜在的欠陥位置から前記複数の欠陥位置を検出することを特徴とする請求項７に記載の電気回路検査システム。
10. 前記付加サブシステムは、前記第１電圧供給源によって前記電気回路に前記時間変化する電圧を印加した時に、前記電気回路の前記様々な異なる位置に対応した前記モジュレータ上の異なる位置における光強度を検出することにより、前記電気回路上の前記様々な異なる潜在的欠陥位置から前記複数の欠陥位置を検出することを特徴とする請求項１に記載の電気回路検査システム。
11. 光源と、
    前記光源からの光を受信するモジュレータであって、検査対象の電気回路の様々な位置における電界に反応し、電界のパターンを定める前記モジュレータであって、前記モジュレータは前記光源からの光を前記電界のパターンに依存した光にして反射することで前記電界のパターンに対応した光学的なモジュレータ出力パターンを出力するモジュレータと、
    前記電気回路に電圧を供給する第１電圧供給源と、
    前記モジュレータに電圧を供給する第２電圧供給源と、
    前記光学的なモジュレータ出力パターンを受信する光受信手段と、を用いた電気回路検査方法であって、前記検査方法は、
    キャリブレーションステップと、
    前記キャリブレーションステップと同時に行われる第１検査ステップと、
    第２検査ステップとを有し、
    前記第２検査ステップは、前記キャリブレーションステップと前記第１検査ステップとが行われる前または後に行われ前記光受信手段に前記光学的なモジュレータ出力パターンを受信させるステップを有し、
    前記第１検査ステップと前記キャリブレーションステップとが行われるときに、前記第１電圧供給源によって時間変化する電圧が前記電気回路に印加され、前記第２電圧供給源によって電圧が前記モジュレータに印加され、
    前記第１検査ステップは、前記光受信手段が受信した光に基づいて前記電気回路における潜在的欠陥位置から複数の欠陥位置を検出し、前記キャリブレーションステップは、前記光受信手段が受信した光に基づいて前記電気回路上の前記様々な位置における複数の局所的固有ゲインを取得し、
    前記複数の局所的固有ゲインにおける各局所的固有ゲインは、前記第２電圧供給源によって印加された電圧の変動と、前記光受信手段によって受信された光強度の変化との関係を示し、
    前記第２検査ステップは、さらに、前記光受信手段が受け取った複数の光強度と、前記キャリブレーションステップで取得された前記複数の局所的固有ゲインとに基づいて複数の欠陥位置を決定するステップを有することを特徴とする電気回路検査方法。
12. 前記キャリブレーションステップにおいて、前記電気回路の前記様々な潜在的欠陥位置に前記第１電圧供給源を用いて前記時間変化する電圧を印加することを特徴とする請求項１１に記載の電気回路検査方法。
13. 前記電気回路に関して定義された座標システムを用いて前記第１検査ステップまたは前記第２検査ステップで検出された前記複数の欠陥位置の登録を行うことを特徴とする請求項１１または１２に記載の電気回路検査方法。
14. 前記第２検査ステップでは、前記電気回路の前記様々な異なる前記潜在的欠陥位置に対応した前記モジュレータ上の異なる位置における光強度を検出することを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の電気回路検査方法。
15. 前記光受信手段に設けられたカメラからの電圧出力と前記モジュレータ上の異なる位置における検出光強度との関係を確立するステップを更に有することを特徴とする請求項１４に記載の電気回路検査方法。
16. 前記第１検査ステップでは、前記モジュレータに前記変化する電圧を印加した時に、前記電気回路の前記様々な異なる潜在的欠陥位置に対応した前記モジュレータ上の異なる位置における光強度を検出することにより、前記電気回路上の異なる潜在的欠陥位置から前記複数の欠陥位置を検出することを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の電気回路検査方法。
17. 前記キャリブレーションステップは、前記電気回路の前記様々な異なる潜在的欠陥位置に対応した前記モジュレータ上の異なる位置における光強度を検出するステップを有することを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれか一項に記載の電気回路検査方法。
18. 前記光受信手段に設けられたカメラからの電圧出力と前記モジュレータ上の異なる位置における検出光強度との関係を確立するステップを更に有することを特徴とする請求項１７に記載の電気回路検査方法。
19. 前記第１検査ステップは、前記モジュレータに電圧を印加した時に、前記電気回路の前記異なる位置に対応した前記モジュレータ上の前記異なる位置における光強度を検出することにより、前記電気回路上の異なる前記潜在的欠陥位置における前記複数の欠陥位置を検出するステップを有することを特徴とする請求項１７または１８に記載の電気回路の検査方法。
    

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