JPH06207914A - 欠陥検出方法と装置および赤外線検出方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 赤外線画像により基板の短絡欠陥を迅速に検
出して欠陥位置を特定し、さらに，基板表面の材質分析
を行うことのできる赤外線検出装置を提供する。 【構成】 赤外線放射源を設けて，通電により発熱する
基板の配線部と短絡欠陥部の赤外線画像を迅速に検出
し、線状，或は点状の発熱パタ−ンや欠陥の位置，欠陥
の数量などに応じて印加電圧，検出位置，レンズ，赤外
線検出器等を切り換え欠陥位置を特定し、さらに、位置
合わせ，焦点合わせ，材質分析等を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，基板の欠陥検出方法及
び装置に関わり，とくに赤外線画像から欠陥の位置検出
や材質分析などを行ない、さらに位置合わせ，焦点合わ
せ等を行なうことのできる赤外線検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の赤外線画像を用いた各種基板の欠
陥検出方法においては，欠陥部の発熱を観察して欠陥の
有無や位置を判定し、また，基板を加熱して発熱パター
ンを観察しやすくするようにしてしていた。特開平４−
７２５５２号公報には、薄膜トランジスタマトリックス
の走査線と信号線間の発熱部を検出してその欠陥部を検
出することが開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、欠陥部の抵抗，位置や印加電圧により欠陥部が発熱
せず配線や引出線が発熱したり，あるいはその逆になっ
たりして、欠陥部や発熱パタ−ン等を明瞭に検出できな
い場合が発生するという問題があった。また，基板によ
ってはこれを加熱できない場合があるため，発熱パター
ンを明瞭に検出することができなかった。本発明の目的
は、上記従来技術の問題点を改善した欠陥検出方法と装
置および赤外線検出方法と装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に， （１）基板に電圧を印加し，短絡欠陥を流れる電流によ
る引出線部，配線部，或は欠陥部の発熱状態に応じて印
加電圧，検出位置，レンズ，検出器等を切り換え，欠陥
位置を特定するようにする。 （２）短絡欠陥の通電による赤外画像強度，または電位
分布から，線状，または点状の一箇所，或は複数箇所の
欠陥の位置を特定するようにする。 （３）基板の短絡の位置に応じて，上記通電経路や印加
電圧またはその極性を切り換えるようにする。

【０００５】（４）低倍率対物レンズを用いて赤外線画
像内の欠陥欠陥位置を迅速に検索するようにする。 （５）上記短絡の位置，発熱状態等に応じて赤外線画像
検出用の対物レンズを切り換え，さらに，赤外線画像で
は検出できない欠陥を可視画像検出器により検出するよ
うにする。 （６）照度調整が可能な赤外線照明により，基板パター
ンの赤外線画像のコントラストを向上して位置検出，位
置合わせ，焦点合わせ，材質分析などを行うようにす
る。

【０００６】（７）さらに、上記赤外線を放射する照明
をθ，Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に任意移動する機構を設け、 （８）さらに、同照明の複数の赤外線源を赤外線検出器
の視野内に平行，或は照明中心に対する楕円周に接する
ように配置し、 （９）さらに、上記複数の赤外線源を赤外線検出器の視
野外に配置し、 （１０）さらに、上記赤外線を放射する照明と被検査対
象間に拡散板を設けて赤外線を均一に拡散，照明し、

【０００７】（１１）さらに、赤外線を放射する照明と
被検査対象間にシャッタを設けて赤外線を迅速に遮断で
きるようにする。 （１２）また、上記赤外線照明により，基板パターン材
質の違いを顕在化した赤外線画像を検出し，また上記赤
外線照明の有無に対応する赤外線画像の差，または商
（割合）よりパターン材質の違いを顕在化して、位置検
出，位置合わせ，焦点合わせ，材質分析等を行なう。

【０００８】

【作用】

（１）基板の通電により短絡欠陥部、引出線部，配線部
等の発熱状態を示す赤外線画像が検出され、上記赤外線
画像検出用のレンズの切替、通電電圧、通電経路や赤外
線検出器等の切り換えにより上記赤外線画像の線状，点
状等の画像強度や電位分布，位置等が変化する。 （２）低倍率対物レンズを用いると赤外線画像の視野範
囲が拡大する。 （３）上記可視画像検出器は赤外線画像では検出できな
い欠陥を検出する。

【０００９】（４）上記赤外線照明の照度調整により赤
外線画像のコントラストが変化する。 （５）上記赤外線照明機構のθ，Ｘ，Ｙ，Ｚ方向移動機
構により基板に対する赤外線照明位置を調整する。 （６）上記複数の赤外線源の配置により赤外線源が赤外
線検出器の視野外に置かれる。

【００１０】（７）上記赤外線照明機構の拡散板は赤外
線を均一に拡散して被検査対象に赤外線を均一に照明す
る。 （８）上記赤外線照明機構のシャッタは赤外線を迅速に
遮断する。 （９）また、上記赤外線照明により赤外線画像における
基板パターン材質の違いを顕在化する。また、上記赤外
線照明の有無に対応する赤外線画像の差，または商（割
合）より得られる画像は背景ノイズを消去してパターン
材質の違いを顕在化する。

【００１１】

【実施例】まず、本発明による赤外線画像方法の原理に
ついて説明する。赤外線検出器には検査対象基板からの
赤外線とその周辺部からの赤外線の双方が入射される。
また、基板とその周辺部の温度が等しい場合には赤外線
検出器は基板の発熱パタ−ンを全く検出することができ
ない。したがって、従来の赤外線画像検出方法において
は、検査対象とその周辺部の温度が等しい場合には、ヒ
−タにより検査対象を加熱してその温度を周辺部と異な
るようにして赤外線パターンを検出するようにしてい
た。

【００１２】しかし、ヒ−タを用いると加熱時間がかか
るうえ、基板等の検査対象を部分的に加熱することがで
きない。また、周辺部の温度が変わると周辺部が放射す
る赤外線の強度が変化するので赤外線パターンを検出す
ることができる。したがって、周辺部に赤外線源を設け
てその赤外線を検査対象に照射し実効的に周辺部の温度
を変えるようにする。この赤外線は迅速に照射し遮断す
ることができるので、短時間に赤外線を照射して赤外線
画像を検出し、赤外線照射が検査対象に与える影響を最
少に抑えることができる。

【００１３】一般に、赤外線画像の明るさは、検査対象
の赤外線放射率をε、その温度をＲ(Ｔ)、反射源の温度
をＲ(Ｔ')とすると、 赤外線画像の明るさ＝ε×Ｒ(Ｔ)＋(１−ε)×Ｒ(Ｔ') （１） で与えられる。なお、（１−ε）は検査対象の赤外線反
射率である。放射率εの値は例えばガラスでは１に近
く，クロムやアルミでは０に近い。したがって、上記Ｒ
(Ｔ)とＲ(Ｔ')が等しいと画像の明るさはＲ(Ｔ)になっ
て放射率εに無関係になる。

【００１３】また、Ｒ(Ｔ)とＲ(Ｔ')が場所により異な
ると，赤外線の明るさを識別でき、画像が見えるように
なる。同時に赤外線画像の明るさは放射率εの影響を受
けるようになる。

【００１４】〔実施例 １〕図１は本発明による薄膜ト
ランジスタ基板の欠陥検査・修正装置実施例の構成１で
ある。薄膜トランジスタ基板の欠陥を検出して補正する
場合には、機構系の誤差などを補正して配線パターンの
位置合わせを行い，また，基板のそり，厚み等の不均一
性に合わせて焦点調整を行なう必要がある。このため、
本装置は機構系，赤外線画像検出系，透過照明系，可視
画像検出兼レーザリペア系，電圧印加系等から構成され
ている。

【００１５】図１では，赤外線による薄膜トランジスタ
基板の欠陥などの発熱部を検出し，位置を特定するため
に位置検出，位置合わせ，焦点合わせ等を１台の欠陥検
査・修正装置で行なう。機構系は薄膜トランジスタ基板
４をθステージ３１，Ｚステージ３２，Ｘステージ３
３，Ｙステージ３４からなるステージ上に載置して赤外
線画像検出系や可視画像検出兼レーザリペア系の視野内
に位置決めする。また、Ｘステージ３３及びＹステージ
３４の位置は位置検出器３５，３６で検出される。

【００１６】赤外線画像検出系では高倍率、低倍率，中
間倍率の対物レンズ４１，４２、４４をレボルバ４３に
より切りかえて赤外線検出器５により薄膜トランジスタ
基板４上の発熱部から放射される赤外線（波長域：約３
〜５μｍ，或は８〜１３μｍ）や薄膜トランジスタ基板
４を透過する赤外線源６からの赤外線を検出する。高倍
率の対物レンズ４１を用いると１〜２０μｍ程度の微小
領域から放射される赤外線の強度を検出することができ
る。また、赤外線検出器５の赤外線画像信号は画像処理
部１０で処理する。

【００１７】透過照明系は，薄膜トランジスタ基板４の
下に放射量の制御可能な赤外線源（タングステン白熱電
球）６と，これをθ，Ｘ、Ｙ、Ｚの４方向に移動できる
赤外線源ステージ５１、５２、５３，５４，および拡散
板５５，シャッタ５６等から構成される。赤外線源６の
赤外線放射量は照明制御部９により制御する。可視画像
を検出する場合にはハクマクトランジスタ基板４を可視
画像検出兼レーザリペア系の下に移動する。

【００１８】可視画像検出兼レーザリペア系は，可視画
像検出器９５，対物レンズ９１，レーザ照射装置９６，
及びハーフミラー９７からなり，可視画像検出器９５に
より対物レンズ９１を介して薄膜トランジスタ基板４の
可視画像を検出する。また，レーザ照射装置９６が出力
するレーザ光をハーフミラー９７により薄膜トランジス
タ基板４に照射してその欠陥部を切断したりして欠陥を
修復する。また、電圧印加系はプローブ１０１，１０２
により電源１００の電圧を薄膜トランジスタ基板に印加
する。

【００１９】図２は薄膜トランジスタ基板４の電気的配
線図の一例である。ガラス基板上にＧ線１１〜１５とＤ
線２１〜２５が格子状に配置され各交点には薄膜トラン
ジスタ７と透明画素電極８が接続され全体で５×５画素
の配列の液晶表示装置が形成されている。この薄膜トラ
ンジスタ基板と共通電極基板を平行に配置してその間に
液晶が封入されている。また，薄膜トランジスタ基板の
製造工程では，Ｇ線の各引出線１１ｐ〜１５ｐの先端部
を共通線１ａにより共通に接続して静電破壊を防止する
ようにしている。Ｄ線についても同様である。

【００２０】上記電源１００の電圧は上記Ｇ線とＤ線間
やＤ線間に印加することができ，その極性を反転するこ
ともできる。電源制御装置１０５は電源１００の出力電
圧，同電流等を制御し、電流計１０４は電流値を測定す
る。図３は透過照明系の構成図である。赤外線源６は赤
外線検出器５の視野に対して平行で，視野には直接タン
グステンが入らないように配置し、または照明中心に対
して円周または楕円周に接するように配置する。また、
それぞれの放射量を独立に制御できるようにした４つの
白熱電球６ａ〜６ｄを含み、θ，Ｚ、Ｘ、Ｙ、の４方向
に移動できる５１、５２、５３，５４上に載置される。
また、赤外線源６にはハロゲンランプを用いるようにし
ても良い。

【００２１】赤外線源６からの赤外線は拡散板５５によ
って拡散し検査対象を透過照明する。また，シャッタ５
６は赤外線源６の放射光を素早く遮断できるので、白熱
電球の印加電圧を切り換える場合に比べて白熱電球の寿
命が長くすることができる。図４は他の赤外線源６の斜
視図である。赤外線源６をドーナツ状のタングステン６
ｅにより構成してＺ，Ｘ，Ｙ方向の赤外線源ステージ５
２ａ，５３ａ，５４ａ上に載置する。拡散板５５，シャ
ッタ５６等の働きは同様である。

【００２２】また，拡散板５５によりタングステン６ｅ
を覆って一体型にしてもよく，さらにシャッタも一体型
にすることもできる。また，シャッタと拡散板の配列を
逆にしてもよい。

【００２３】図５は上記透過照明の効果を説明する図で
ある。同図(a)の左側は透過照明をしない場合の薄膜ト
ランジスタ基板４の赤外線画像例であり、その右側は対
応する画像の強度分布７１である。同図(b)は透過照明
を行なった場合の同様の画像例とその強度分布７２であ
る。このように、透過照明を行なうと画像の強度分布は
７１から７２に変化するので、両赤外線画像の差，或は
商より同図(c)のような画像強度分布７３を求めれば，
外乱を除去してパターン材質の差異を顕在化した赤外線
画像を得ることができる。

【００２４】図６は上記赤外線画像の座標値算出や欠陥
検出方法を説明するパタ−ン図である。座標値は基本的
に同図（ｂ）に示す薄膜トランジスタ基板４の検出画像
を透過照明により予め検出しておいた基準画像(a)との
マッチングを調べて算出する。すなわち、検出画像の座
標値x,yに対する強度分布をf(x,y)，基準画像の強度分
布をg(x,y)として，式(1) P(Δx,Δy)の値を最小にする
Δx,Δyの値を求めるようにする。なお、Δx,Δyは−
２，−１，０，１，２などの値をとる。 P(Δx,Δy)=ΣΣ{f(x-Δx,y-Δy)-g(x,y)}×{f(x-Δx,y-Δy)-g(x,y)} （１）

【００２５】基準画像g(x,y)を例えばパターンの交差部
を含む領域の関数とすると，求めたΔx,Δyから検出画
像の交差部の位置がわかることになり，正確な位置測定
を行なうことができる。また図７に示すように、薄膜ト
ランジスタ基板４の端部を透過照明してその同図(a)に
示す基準画像を検出し、例えば端部に位置するＧ線１６
とＤ線２６の引出部の画像からＧ線１６とＤ線２６の交
点の位置を検知することもできる。

【００２６】このようにすると、引出部の画像強度がＧ
線、Ｄ線の中心に対して線対称であり、その強度分布が
比較的明瞭に得られるので、その交点の座標値を精度の
高い基準位置として利用することができる。膜厚等の微
妙な相違から薄膜トランジスタ基板４の検出画像強度は
基板毎に異なるので、上記のように引出部の画像を利用
すると基準座標の精度を高めることができるのである。
なお、基板上の周辺以外に存在する同様なパタ−ンを利
用するようにしてもよく、さらに、同様な方法は赤外線
画像に限らず，他の画像にも適用することができる。

【００２７】図８は本発明による焦点合わせの方法を説
明する波形図である。赤外線画像検出における焦点合わ
せは、図１のＺステージ３２を上下方向に数μｍづつ動
してそれぞれの赤外線画像強度の分散を画像処理部１０
にて算出し、分散が最少になる位置を求めるようにす
る。すなわち図８（ａ）に示すように、Ｚ位置対特性か
らコントラストのピ−ク部を同図（ｂ）のように切りだ
し、Ｚステージ３２を微小μｍづつ動してコントラスト
波形を正規分布近似して正規分布の中心を正しい焦点位
置とする。なお，二次曲線近似や曲線の重心検出等より
焦点位置を算出したり、グラフの対称性を利用して線対
称軸を検出するようにしてもよい。また、上記の方法は
赤外線画像以外の画像の焦点合わせにも適用することが
できる。

【００２８】図９は透過照明機構の調整方法を示すフロ
−チャ−トである。図２に示した白熱電球６ａ〜６ｄを
平行に設置して赤外線検出器の視野内に入らないようす
る。次いで、各白熱電球に約１Ｖの電圧を印加してその
ときの電流値を電流計１０４から読み取り各白熱電球の
抵抗値Ｒを算出する。次いで，式（２）にしたがって各
白熱電球の電流値を定め、各白熱電球の発熱量Ｑを一定
にして薄膜トランジスタ基板のパターンの存在しない位
置に透過照明する。 Ｑ＝ｉ²Ｒ＝一定 （２）

【００２９】次いでＸステージ５３，Ｙステージ５４，
Ｚステージ５２，θステージ５１を動かして検査すべき
パタ−ン部の赤外線画像が最も均一となる位置を画像処
理部１０により検出する。なお、白熱電球の制御は照明
制御部９が行う。図１０は上記本発明装置による薄膜ト
ランジスタ基板の欠陥検査・修正方法を説明する概念図
である。図１０はＧ線１３及びＤ線２３の交差部に短絡
３が発生した状態を示している。

【００３０】また、図１１はＤ線２３とＤ線２４間の短
絡３ｄが発生した状態、図１２はＧ線１３と透明画素電
極８ｓ間に短絡３ｓが発生した状態を示している。本発
明装置では上記のような欠陥部を表示不良として検出し
て修正し、薄膜トランジスタ基板の歩留りを向上する。
図１０において、短絡３により，Ｄ線共通線２ａ→引出
線２３ｐ→Ｄ線２３→短絡３→Ｇ線１３→引出線１３ｐ
→Ｇ線共通線１ａの経路に電流が流れるので，この経路
が発熱た赤外線画像が検出される。

【００３１】したがって、上記２ａと１ａ間に電圧を印
加する前と後の赤外線画像間の差を算出して上記短絡３
により発熱した経路を顕在化するようにする。欠陥が一
箇所であれば，発熱した引出線間の交点から短絡部の位
置を特定することができる。しかし，短絡がＮ箇所に存
在すると上記の方法では各短絡位置を特定できない。

【００３２】図１３は上記複数（Ｎ箇所）の短絡位置を
特定する方法の説明図である。例えばＤ線引出線２７ｐ
と２８ｐの発熱を検出した場合，対応するＤ線２７と２
８の画像強度を引出線側から走査して同図(e)，(f)を得
ると，その変化点がＤ線２７と２８と短絡しているＧ線
の位置に一致する。同様に、同図(b)，(c)，(d)に示す
Ｇ線１７〜１９の画像強度を引出線側から走査してその
発熱の変化点を検出すると、その位置がＤ線と短絡して
いる画素３ａ〜３ｃの位置を与える。以上のようにして
複数の短絡個所を特定することができる。

【００３３】また、上記の方法は同一のＤ線やＧ線上に
複数の短絡が存在する場合にも同様に適用することがで
きる。また，薄膜トランジスタ基板に限らず，マトリク
ス状の対象全般にも同様に適用でき，発熱により得られ
る画像以外の画像にも適用することができる。上記欠陥
検出において、短絡欠陥のの大きさや抵抗値、あるいは
位置、数量等により、また、配線抵抗値も画素部に比べ
て引出部の方が大きいので、赤外線画像の発熱量は欠陥
の発生状態におうじて異なってくる。短絡欠陥が一つで
ある場合においては、共通線１ａと２ａ，或は２ｂ間の
抵抗値に対するる赤外温度は例えば図１４は示すように
異なてくる。

【００３４】同図(a)は低倍率対物レンズを用いた場合
であり配線部の温度８１ａに比べて欠陥部の温度８２ａ
の大きさが低く検出されている。図１５(b)は高倍率対
物レンズで検出した場合であり、温度関係は上記（ａ）
の場合の逆になっている。この理由は発熱部の大きさと
検出するサンプリング間隔によりそれぞれの場合で検出
される温度が見かけ上異なってくるためである。実際の
場合、短絡欠陥の抵抗値の殆どを高倍率対物レンズによ
り検出することができる。

【００３５】同図(a)に示すように，欠陥部の抵抗値が
配線８１ａの抵抗値に比べて小さい場合には欠陥部の温
度８２ａは十分な精度で検出できない。また、逆の場合
には欠陥部８２ａは検出できるものの配線部の温度８１
ａは検出できない。同様に、図１５(b)の場合には配線
部８１ｂが検出困難になる。しかし，欠陥位置が共通線
に近いため配線抵抗が小さいときには検出可能である。

【００３６】また，低倍率対物レンズを用いる場合に
は、例えば図１５(a)のように引出部のみが検出された
り，或は同図(b)のように短絡欠陥のみが検出されたり
する。また，Ｇ線と透明画素電極間の短絡欠陥のみが検
出されたりする。また，同図（ｃ）のように短絡毎の見
え方が異なったりする。また、印加電圧が小さいと引出
部のみが検出できないので電圧値を上げて配線も検出で
きるようにすると電圧が高すぎて短絡している画素を焼
き切ったり、正常な薄膜トランジスタを損傷したりす
る。したがって、電圧を徐々に上げるようにする必要が
あり、電圧値が高い場合には検査時間がかかりすぎると
いう問題を派生する。

【００３７】このため、図１６に示す手順に従い、例え
ばＧ線とＤ線間の欠陥を検査、修正する。図１６におい
て、まず導通検査によりＧ線共通線１ａとＤ線共通線２
ａ，或は２ｂとの間の導通検査を行い，短絡欠陥を示す
導通がある場合には共通線間に電圧を印加し，低倍率対
物レンズ４２を用いて大画面の薄膜トランジスタ基板４
を大画面化してその短絡欠陥の位置を高速に検出する。
次いで，高倍率対物レンズ４１に切りかえ短絡欠陥部を
高精度に検出し，薄膜トランジスタ基板４を可視画像検
出兼レーザリペア系へ移動してレーザにより欠陥を補修
する。

【００３８】また，図１５で述べたように配線と欠陥部
の抵抗値のそういにより高倍率対物レンズでは欠陥が検
出できない場合には中間倍率対物レンズ４４を使用して
欠陥画素を特定するようにする。また，可視画像により
欠陥位置を検出してレーザにより補修することもでき
る。基本的には可視画像により検出した欠陥を一つづつ
レーザで修正していく。このようにすると、欠陥の修正
毎に電流の経路が変わって検出出来なかった微少な発熱
が検出できるようになるからである。

【００３９】低倍率対物レンズを用いると基板全面や大
きく分割した基板面を視野に収めることができる。図１
７は基板を４分割した場合の検査方法を説明するフロ−
チャ−トである。すなわち、図１８に示すように４つの
視野を設定して第１視野から検査する。電圧印加前後の
赤外線画像の差画像から発熱している引出線を検出し，
図１３の場合と同様にして欠陥位置を特定する。ただ
し，図１５（ａ）のように引出線１７ｐ，１８ｐ，１９
ｐ，２７ｐ，２８ｐのみが発熱し配線の発熱が検出でき
ない場合や，図１５(b)のように欠陥部のみが発熱して
いるような場合には引出線から欠陥を特定できないの
で、図１９に示す条件に従って電圧を上昇の是非を決定
する。

【００４０】上記電圧値は初期には低電圧である。欠陥
が特定できない場合には、薄膜トランジスタ基板の許容
最大パルス電圧、または徐々に昇圧すれば印加可能な高
電圧の何れかを選択して印加する。図２０は図１７に示
した分岐条件の決定ル−ル表であり、次の視野への移動
や高倍率対物レンズ４１による検出の是非を決定する。
例えば優先順位３は視野内に一つの短絡を特定した場合
には高倍率の対物レンズに分岐することを規定してい
る。

【００４１】しかし、隣の視野にも優先順位１番，或は
２番の短絡が存在するような場合には，高倍率対物レン
ズに分岐する前に，隣の視野を低倍率対物レンズ４２に
より発熱している引出線，配線，欠陥部等を効率よく検
査しておくようにする。低倍率対物レンズ４２では発熱
部をおおまかに検出し、高倍率対物レンズ４１でその位
置を精密に検査する。図２１は高倍率対物レンズ４１に
よる赤外線画像検査のフロ−チャ−トである。

【００４２】高倍率対物レンズを用いるときは視野が狭
いため、図８の場合と同様にして透過照明を用い，さら
にオートフォーカスをかけて配線の発熱を検出する。図
１５(b)に示したように通常、配線部は検出できないた
め，視野内の全体画像に重心計算，正規分布近似，放物
線近似等の演算処理を加えて発熱（短絡）位置を特定す
るようにする。また、配線を検出できる場合には，配線
から欠陥画素を特定したのち、その内部の発熱点を検出
する。

【００４３】上記高倍率対物レンズによる欠陥検査の次
には下記（ａ）〜（ｂ）の優先順位で次の処理を行な
う。 (a)短絡を特定できれば，短絡の位置を可視画像検出兼
レーザリペア系へ座標をわたす。 (b)短絡画素までのみ特定できれば，可視画像による検
査を行う。 (c)発熱が視野を横断していたなら，中間倍率対物レン
ズでの赤外線画像検査を行う。 (d)検出できない場合，低電圧ならば，高電圧に切り換
え，再検査し，高電圧でも検出できないときは，中間倍
率対物レンズでの赤外線画像検査を行う。

【００４４】図２２は中間倍率対物レンズによる赤外線
画像検査のフロ−チャ−トである。この検査は欠陥が高
倍率対物レンズでは検出できないときに行うため，電圧
値を高電圧に設定して欠陥部の発熱を増強しておくよう
にする。図２２の手順は高倍率対物レンズをもちいたた
場合とほぼ同様であるが、欠陥位置を高精度に検出でき
ないため図７で説明した位置合わせは不必要である。ま
た、中間倍率対物レンズでは欠陥画素までしか特定でき
ないため，検出欠陥画素の外観を可視画像検出器９５に
より検査し，これを正常な画素と比較して位置を特定す
る。以上がＧ線とＤ線間の短絡欠陥の検査方法である。

【００４５】次に短絡欠陥の修正方法について説明す
る。欠陥修正においてはステージを移動して、欠陥を修
正用レーザ光の下に移動して位置合わせを微調整し、可
視画像のフィードバックによりレーザのアパーチャの位
置合わせを微調整してレーザを照射し、欠陥（短絡）部
を切断して修正する。上記レーザアパーチャは、図１に
示したレーザ照射装置９６を可視光を切り換えて基板上
のアパーチャ可視画像を検出し調整する。

【００４６】低倍率対物レンズによる赤外線検査では，
検査時間の短縮，処理の単純化のために低倍率対物レン
ズが基板全面をカバーできるようにいたい。しかし，視
野が広いすぎると温度の検出能力が下がるので，基板全
面を分割する必要が生じる。このような問題は赤外線検
出器の性能向上により改善される。また、図１７では図
１８に示した第１視野から視野を順次移動して各視野を
順次検査することを行なわずに，欠陥検出後は直ちに高
倍率対物レンズ検査に移行して検査を高速化するように
した。

【００４７】このようにすると、比較的時間がかかる赤
外線検出器の赤外線画像検出時間の全検査時間に対する
比率が低まるので、全時間を短縮することができる、も
っとも、将来において赤外線画像をＳ／Ｎ比のよく高速
に検出できるようになればこの限りではない。次に、Ｄ
線間が短絡した場合の検査方法について説明する。図１
７に示したようにＤ線２３とＤ線２４間に短絡欠陥３ｄ
が存在すると，Ｄ線共通線２ａと２ｂ間の電圧により，
共通線２ａ→引出線２３ｐ→Ｄ線２３→短絡３ｄ→Ｄ線
２４→引出線２４ｐ→共通線２ｂの経路に電流が流れて
発熱する。

【００４８】そこで，Ｇ線とＤ線間の欠陥の場合と同様
にして電圧印加前後の赤外線画像の強度差を求めて発熱
を顕在化し，欠陥を検出する。図２３は上記Ｄ線間の欠
陥検査・修正手順図である。まず図１６と同様にして，
導通検査によって短絡欠陥の有無を判定し、短絡欠陥が
存在すればＤ線共通線２ａ，２ｂ間に電圧を印加して低
倍率対物レンズ４２により赤外線画像を検出する。配線
部は図２４のように直線状に検出される。低倍率対物レ
ンズを用いるとＤ線間の狭い間隔を分解できないため基
板上の１画素分の段差を検出できない。

【００４９】このとき、短絡欠陥の抵抗値が大きいとそ
の発熱部３ｅを検出できるものの、発熱部３ｅが小さい
と線上における位置が判定困難になる。また、このよう
な場合に高倍率対物レンズに切りかえて検査すると，位
置が不明確なため場合によっては数十枚の赤外線画像検
出が必要になり、処理時間が莫大になる。そこで図２５
に示すように，低倍率対物レンズの次に中間倍率対物レ
ンズによる赤外線画像検査を行なう。

【００５０】まず，低倍率対物レンズにより検出した発
熱Ｄ線１１０の端部１１１を中間倍率対物レンズによっ
て検査し，その視野内に欠陥があれば検出完了とする。
視野に欠陥がなければ，反対側の端部１１２を検査し、
その視野内に欠陥があれば同様に検出を完了する。欠陥
がなければ視野１１１と視野１１２の中間位置の視野１
１３を検査する。このとき、例えば視野１１１と同一の
Ｄ線を検出し，視野１１２から１画素分ずれていれば，
次に視野１１２と視野１１３の中間位置の視野１１４を
検査する。さらに，視野１１４で検出されるＤ線と視野
１１２，視野１１３で検出されるＤ線の位置を比較し，
異なるＤ線を検出する視野１１３との中間の視野１１５
を検査する。このようにして中間倍率対物レンズの視野
を順次移動して最終的に欠陥部を特定する。

【００５１】次に図１２に示したＧ線１３と透明画素電
極８ｓ間の短絡欠陥３ｓの検出方法について説明する。
Ｇ線とＤ線間の短絡検出ではＤ線側に正，Ｇ線側に負の
電圧を印加して薄膜トランジスタをオフ状態にするが，
上記のような場合には薄膜トランジスタを通電する必要
があるため、Ｇ線側を正，Ｄ線側を負とするようにす
る。しかし、この結果全配線に電流が流れるので、欠陥
のある配線の発熱は顕在化されず，短絡部の発熱が点欠
陥として現れる。このような発熱点を有する赤外線画像
を検出した後は図１５(b)の場合と同様にして欠陥位置
を検出する。

【００５２】また本発明では、電圧印加の前と後の赤外
線画像から欠陥部の発熱温度を求めることにより欠陥部
の抵抗値を算出することができる。このため検出温度と
抵抗値間の対応表を予め用意する。従来装置では複数の
欠陥が存在したときに，個々の欠陥の抵抗値を検出する
ことができなかった点を解決することができる。また、
上記本発明による欠陥検査・修正や位置検出，位置合わ
せ，焦点合わせ，抵抗値算出等の方法は、薄膜トランジ
スタ基板以外にも同様に適用することができる。同様に
赤外線画像以外の画像についても適用することができ
る。

【００５３】〔実施例 ２〕大型計算機用セラミック基
板の製作においては、基板のめっき工程にて基板上にガ
ラスが多いとめっき困難となるため，ガラスの分布を測
定している。図２６は本発明による上記ガラスの分布測
定が可能なセラミック基板用赤外線検出装置実施例の構
成図である。本装置は機構系，赤外線画像検出系，落射
照明系等からなり、機構系と赤外線検出系は図１に示し
た薄膜トランジスタ基板欠陥検査・修正装置のものと同
一である。

【００５４】落射照明系はタングステン６ｆ，６ｇ，チ
ルトステージ５０ｆ，５０ｇ，θステージ５１ｆ，５１
ｇ，Ｚステージ５２ｆ，５２ｇ，Ｘステージ５３ｆ，５
３ｇ，Ｙステージ５４ｆ，５４ｇを備え、照明制御部９
からなり照明の位置，照射角度を任意に換え，また，タ
ングステン６ｆ，６ｇの赤外線放射量を別々に制御する
ことができる。図２７は上記図２６の装置によるセラミ
ック基板の赤外線画像例である。(a)は落射照明をしな
い場合であり、落射照明をすると(b)に示すように赤外
線に対して反射率の高い金属部６１が反射率の低いガラ
ス６２から顕在化される。

【００５５】同図(c)は(a)と(b)の差，または商（割
合）を算出した画像であり、両画面に共通に存在する金
属部６１が外乱６３として除去され，ガラス６２のみが
顕在化される。したがって、これよりガラス６２の分布
を算出することができる。図２８は上記照明系実施例の
斜視図である。ドーナツ状のタングステン６ｉをチルト
ステージ５０ｉ，θステージ５１ｉ，Ｚステージ５２
ｉ，Ｘステージ５３ｉ，Ｙステージ５４ｉ上に載置し，
拡散板５５ｉ，シャッタ５６ｉを備えている。また，タ
ングステンを拡散板で覆っもよく、さらにシャッタも一
体型にするようにしてもよい。また，シャッタと拡散板
を逆に配置してもよい。

【００５６】図２９は赤外線画像検出系に照明系を組み
込んだ本発明装置の構成図である。赤外線検出器５と高
倍率対物レンズ４１または低倍率対物レンズ４２間にハ
ーフミラー４９を設け，チルトステージ５０ｈ，θステ
ージ５１ｈ，Ｚステージ５２ｈ，Ｘステージ５３ｈ，Ｙ
ステージ５４ｈ上に照明６１ｈを載置し，拡散板５５
ｈ，シャッタ５６ｈを通して照射するようにする。

【００５７】

【発明の効果】本発明装置により，赤外線放射源を設け
ることにより薄膜配線基板やその他の回路基板の赤外線
画像から短絡欠陥部の位置を迅速に検出することができ
る。また、検査する欠陥部に印加する電圧の大きさや極
性，或は赤外線検出感度を切り換えることにより配線部
や短絡欠陥の発熱状態を顕在化し、さらにレンズ倍率や
検出位置を変えることにより，複数の欠陥が存在しても
これらの短絡欠陥部の位置を精度良く検出することがで
きる。さらに、赤外線画像の位置合わせ，焦点合わせ，
短絡部の抵抗値検出や材質分析なども行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による薄膜トランジスタ基板欠陥検査・
修正装置の構成図である。

【図２】薄膜トランジスタ基板の部分平面図である。

【図３】本発明装置にもちいる赤外線透過照明系の平面
および側面図である。

【図４】図３における赤外線源の他の構成を示す斜視図
である。

【図５】本発明における薄膜トランジスタ基板の赤外線
画像とその強度分布図である。

【図６、７】本発明における赤外線画像の位置特定方法
を説明するパタ−ン図である。

【図８】本発明における焦点合わせの方法を説明するコ
ントラスト特性図である。

【図９】本発明の透過照明系の調整方法を説明する手順
図である。

【図１０、１１、１２】本発明による薄膜トランジスタ
基板の短絡検出方法を説明するパタ−ン図である。

【図１３】本発明による複数の短絡を検出する方法の説
明図である。

【図１４】レンズ倍率による赤外線画像温度の相違を示
す温度分布図である。

【図１５、２４】赤外線画像例である。

【図１６】本発明による薄膜トランジスタ基板のＧ線と
Ｄ線間短絡の検査・修正方法の手順図である。

【図１７】本発明による薄膜トランジスタ基板の分割し
て短絡を検出する方法の手順図である。

【図１８】薄膜トランジスタ基板の分割図である。

【図１９】図１７における低倍率対物レンズによる赤外
線画像例である。

【図２０】図１７における条件分岐を示す図である。

【図２１】本発明による高倍率対物レンズを用いた赤外
線画像検査方法の手順図である。

【図２２】本発明による中間倍率対物レンズを用いた赤
外線画像検査方法の手順図である。

【図２３】本発明による薄膜トランジスタ基板のＤ線間
短絡の検出・修正方法の手順図である。

【図２５】本発明による薄膜トランジスタ基板のＤ線間
短絡位置特定方法を説明する図である。

【図２６】本発明によるガラス基板の欠陥検査・修正装
置の構成図である。

【図２７】図２６の装置によるガラス基板の赤外線画像
例である。

【図２８】図２６の装置に用いる他の赤外線照明系の平
面および側面図である。

【図２９】図２６の装置の他の構成図である。

【符号の説明】

１ａ…Ｇ線共通線，２ａ，２ｂ…Ｄ線共通線，３，３ａ
〜３ｅ，３ｓ…短絡欠陥，４…薄膜トランジスタ基板，
５…赤外線検出器、６，６ａ〜６ｉ…赤外線源，７…薄
膜トランジスタ，８…透明画素電極，９…照明制御部，
１０…画像処理部，１１〜１６…Ｇ線，１１ｐ〜１５ｐ
…Ｇ線引出線，２１〜２６…Ｄ線，２１ｐ〜２５ｐ…Ｄ
線引出線，３１…θステージ，３２…Ｚステージ，３３
…Ｘステージ，３４…Ｙステージ，３５，３６…位置検
出器，４１…高倍率対物レンズ，４２…低倍率対物レン
ズ，４３…レボルバ，４４…中間倍率対物レンズ，４９
…ハーフミラー，５０ｆ〜５０ｉ…チルトステージ，５
１，５１ｆ〜５１ｉ…θステージ，５２，５２ａ，５２
ｆ〜５２ｉ…Ｚステージ，５３，５３ａ，５３ｆ〜５３
ｉ…Ｘステージ，５４，５４ａ，５４ｆ〜５４ｉ…Ｚス
テージ，５５，５５ｈ，５５ｉ…拡散板，５６，５６
ｈ，５６ｉ…シャッタ，６０…セラミック基板，６１…
金属部，６２…ガラス部，６３…外乱，９１…対物レン
ズ，９５…可視画像検出器，９６…レーザ照射装置，９
７…ハーフミラー，１００…直流電源，１０１，１０２
…プローブ，１０４…電流計，１０５…電源制御部。

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 赤外線による基板の欠陥検出方法におい
   て、通電により発熱する短絡欠陥への電気的配線部と短
   絡欠陥、および短絡欠陥の存在により発熱する部分等の
   発熱状態に応じて上記通電のための印加電圧，上記基板
   上の検出位置，赤外線検出用レンズ，赤外線検出器等を
   切り換えて欠陥位置を特定することを特徴とする欠陥検
   出方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、通電により検出され
   る赤外線画像の線状，或は点状の一つ，または複数の欠
   陥の強度分布からそれぞれの基板上の位置を特定するよ
   うにしたことを特徴とする赤外線による欠陥検出方法。
3. 【請求項３】 赤外線による基板の欠陥検出方法におい
   て、通電により発熱する赤外線画像の基準画像を上記基
   板の位置特定可能な場所から検出して，上記赤外線画像
   とマッチングすることにより，上記赤外線画像の位置検
   出，或は位置合わせをすることを特徴とする赤外線によ
   る欠陥検出方法。
4. 【請求項４】 赤外線検出装置において、赤外線を放射
   する照明機構を設け，赤外線画像の位置検出，位置合わ
   せ，焦点合わせ，或は被検査対象の材質分析をするよう
   にしたことを特徴とする赤外線検出装置。
5. 【請求項５】 欠陥検出装置において、赤外線画像検出
   系と可視画像検出系とレーザリペア系を設けたことを特
   徴とする欠陥検出検出装置。
6. 【請求項６】 請求項４または５において、検出した赤
   外線画像を参照して上記赤外線を放射する照明機構を調
   整する手段を設けたことを特徴とする赤外線検出装置。
7. 【請求項７】 請求項４ないし６のいずれかにおいて、
   上記赤外線を放射する照明をθ，Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に任意
   に移動する機構を設けたことを特徴とする赤外線検出装
   置。
8. 【請求項８】 請求項４ないし７のいずれかにおいて、
   上記赤外線を放射する照明を複数の赤外線源により構成
   し、上記複数の赤外線源を赤外線検出器の視野に平行，
   または照明中心に対して楕円周上に配置したことを特徴
   とする赤外線検出装置。
9. 【請求項９】 請求項４ないし８のいずれかにおいて、
   赤外線を放射する照明を赤外線検出器の視野に入らない
   位置に配置したことを特徴とする赤外線検出装置。
10. 【請求項１０】 請求項４ないし９のいずれかにおい
    て、上記赤外線を放射する照明と被検査対象との間に拡
    散板を設け，これにより赤外線を拡散して均一な赤外線
    照明を行うようにしたことを特徴とする赤外線検出装
    置。
11. 【請求項１１】 請求項４ないし１０のいずれかにおい
    て、赤外線を放射する照明と被検査対象との間にシャッ
    タを設け，赤外線を放射する場合と放射しない場合を切
    り換えるようにしたことを特徴とする赤外線検出装置。
12. 【請求項１２】 請求項４ないし１１のいずれかにおい
    て、上記赤外線照明により基板パターン材質の違いを顕
    在化した赤外線画像を検出したり，或は赤外線を照明す
    る前後で検出した赤外線画像の差，或は商（割合）によ
    って対象とするパターン材質の違いを顕在化する手段を
    備えたことを特徴とする赤外線検出装置。
13. 【請求項１３】 請求項４ないし１２のいずれかにおい
    て、上記照明の赤外線を放射する媒体として，タングス
    テン，またはハロゲンを使用するようにしたことを特徴
    とする赤外線検出装置。
14. 【請求項１４】 赤外線検出方法において被検査対象の
    赤外線放射率の違いよりガラスや金属などの材質分析を
    行うことを特徴とする赤外線検出方法。
15. 【請求項１５】 請求項４ないし１３のいずれかにおい
    て、上記赤外線を放射する照明の赤外線量を制御する手
    段を設けたことを特徴とする赤外線検出装置。
16. 【請求項１６】 請求項３において、上記赤外線画像の
    基準位置を配線部の赤外線画像強度の対称性から算出す
    るようにしたことを特徴とする欠陥検出方法。
17. 【請求項１７】 欠陥検出方法において、赤外線画像よ
    り検出した欠陥位置を可視画像検出兼レーザリペア系の
    視野内に移動し，リペア用レーザ光のスポットを可視画
    像の視野内に映して上記リペア用レーザ光のスポットの
    アパーチャを調整し、さらにその位置合わせを行うこと
    を特徴とする欠陥検出方法。
18. 【請求項１８】 請求項５において、対物レンズを低倍
    率対物レンズ，高倍率対物レンズ，または中間倍率対物
    レンズに切り換える機構を備えたことを特徴とする欠陥
    検出装置。
19. 【請求項１９】 請求項１において、基板の短絡の位置
    に応じて，上記電圧の印加位置，及び電圧の極性を切り
    換えるようにしたことを特徴とする欠陥検出方法。
20. 【請求項２０】 請求項１において、低倍率対物レンズ
    による赤外線画像の欠陥検査により欠陥位置を検索する
    ようにしたことを特徴とする欠陥検出方法。
21. 【請求項２１】 請求項１において、基板の短絡の位
    置，発熱状態に応じて，赤外線画像検出用対物レンズを
    切り換え，さらに，赤外線画像では検出できない欠陥を
    可視画像検出器により検出するようにしたことを特徴と
    する欠陥検出方法。
22. 【請求項２２】 請求項１において、位置を特定した欠
    陥部をレーザ光照射により切断して基板を修正するよう
    にしたことを特徴とする欠陥検出方法。
23. 【請求項２３】 請求項１において、基板の引出線部，
    配線部，或は欠陥部の赤外線画像から欠陥部の位置を特
    定するようにしたことを特徴とする欠陥検出方法。