KR20170136450A - 비접촉형 기판 검사 장치 및 그 검사 방법 - Google Patents

비접촉형 기판 검사 장치 및 그 검사 방법 Download PDF

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Abstract

비접촉형 기판 검사 장치 및 그 검사 방법은 분기 개소를 갖는 배선 패턴에 비접촉으로 함께 배치되는 기준 센서 및 신호 센서의 검출 신호를 증폭하는 게인 조정부를 구비하고, 게인이 조정된 각각의 검출 신호의 차를 차동 증폭기에 의해 증폭한 판정용 신호를 생성하고, 판정용 신호를 미리 정한 기준값으로 나누어 변화율을 구하고, 상기 변화율이 미리 설정된 역치와 비교하여 불량 판정을 행한다.

Description

비접촉형 기판 검사 장치 및 그 검사 방법{NON-CONTACT-TYPE SUBSTRATE INSPECTING APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 분기 개소를 갖는 배선 패턴에 대하여 비접촉으로 불량 검사를 행하는 비접촉형 기판 검사 장치에 관한 것이다.
종래, 기판 위에 형성된 복수의 배선 패턴에 대하여, 비접촉, 즉 배선 패턴에 근접하여 용량 결합하고, 교류의 검사 신호를 인가 및 검출하고, 그 배선 패턴의 단선이나 절연 불량을 검사하는 검사 장치가 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2000-019213호 공보에는 피검사 기판에 설치된 복수의 배선의 일단에 프로브를 접촉시켜, 검사 대상이 되는 배선 패턴을 선택적으로 전환하면서, 정현파 또는 펄스상의 파형을 갖는 검사 신호를 인가하고, 타단의 상방에 배치되어 용량 결합하는 센서에 의해, 전달된 검사 신호를 검출 신호로서 검출하고, 그 검출 신호의 크기에 기초하여, 단선 검사와 절연 검사를 행하는 검사 장치가 개시되어 있다.
전술한 특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2000-019213호 공보에 개시되는 검사 장치는 기판 위의 복수의 배선 패턴을 횡단하는 방향에서 근접하도록, 바 형상의 센서 전극이 설치되어 있다. 프로브에 의해 인가되고, 검사 대상의 배선 패턴이 전달된 검사 신호를 용량 결합에 의해 검출 신호로서 검출하고 있다. 검사 대상이 되는 배선 패턴이 분기 개소가 없는 단독 배선(단독 넷)이었던 경우에는, 검사 대상이 되는 배선의 양단에, 급전 전극이 되는 프로브와, 수전 전극이 되는 센서 전극을 각각 배치하여, 검사 신호가 전달되는지 여부로 불량을 판정할 수 있다.
이에 대해, 복수로 갈라지는 분기 개소를 갖는 배선 패턴(분기 넷)에 있어서는, 분기 후의 복수 중 1개의 배선 패턴에 단선 불량 등에 의한 검사 신호의 부전달의 상태였다고 해도, 분기 후의 다른 배선 패턴이 검사 신호를 전달해 버리기 때문에, 검출된 검사 신호가 양품과의 신호 레벨이 차가 적어, 적정한 불량 판정을 할 수 없다.
따라서 본 발명은 검사 대상이 되는 분기 개소를 갖는 배선 패턴에 대하여, 용량 결합에 의해 검출 신호를 검출하는 신호 센서 외에, 분기 후의 위치에 용량 결합하는 적어도 하나의 기준 센서를 배치하고, 각각의 검출 신호를 비교하여 불량 판정을 행하는 비접촉형 기판 검사 장치 및 그 검사 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 실시 형태의 비접촉형 기판 검사 장치는, 기판 위에 형성된, 도중에 적어도 하나의 분기 개소를 갖는 배선 패턴에, 교류 또는 펄스파의 검사 신호를 공급하는 전원 공급부와, 상기 배선 패턴의 상기 분기 후의 근방의 상방에 근접하여, 비접촉으로 용량 결합하는 기준 센서와, 상기 배선 패턴의 상기 분기 후에, 해당 배선 패턴의 단부 근방의 상방에 근접하여, 비접촉으로 용량 결합하는 신호 센서와, 상기 검사 신호가 공급되는 상기 배선 패턴으로부터 상기 기준 센서가 검출한 제1 검출 신호와, 상기 배선 패턴으로부터 상기 신호 센서가 검출한 제2 검출 신호의 각각의 피크값을 유지하고, 동일한 타이밍에 맞추어, 상기 제1 검출 신호와 상기 제2 검출 신호의 차를 취하고, 해당 차를 증폭하여, 판정용 신호로서 출력하는 검출 신호 처리부와, 상기 판정용 신호를 미리 정한 기준값으로 나누어 변화율을 구하고, 상기 변화율이 미리 설정된 역치와 비교하여 불량 판정을 행하는 결함 판정부를 구비한다.
또한, 본 발명에 따른 실시 형태의 기판 검사 방법은, 기판 위에 형성된, 도중에 적어도 하나의 분기 개소를 갖는 배선 패턴에 비접촉으로 함께 배치되는 기준 센서와 신호 센서를 사용하여 용량 결합에 의해 단선 불량 검사를 행하는 기판 검사 방법이며, 정상적인 배선 패턴에 대하여 상기 기준 센서와 상기 신호 센서의 출력이 동일한 피크값의 검출 신호를 출력하도록 게인이 조정되고, 상기 분기 개소의 분기 후의 근방의 배선 패턴 상방에 비접촉으로 배치되는 기준 센서로부터 제1 검출 신호를 검출하고, 상기 분기 후의 배선 패턴의 단부 근방의 상방에 비접촉으로 배치되는 신호 센서로부터 제2 검출 신호를 검출하고, 상기 제1 검출 신호 및 상기 제2 검출 신호의 각각의 피크값을 유지하고, 상기 피크값을 동일한 타이밍에서 출력시키고, 각각의 상기 피크값에 대하여 차 연산을 행하고, 산출된 전압차를 증폭하여 판정용 신호를 생성하고, 상기 판정용 신호를 미리 정한 기준값으로 나누어 변화율을 구하고, 상기 변화율이 미리 설정된 역치와 비교하여 불량 판정을 행한다.
도 1은 본 발명의 비접촉형 기판 검사 장치의 개념적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 제1 실시 형태에 관한 검출 신호 처리부의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 3은 정상적인 배선 패턴으로부터 센서에 의해 검출되는 출력 전압과 배선 패턴의 관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 단선 불량이 있는 배선 패턴으로부터 센서에 의해 검출되는 출력 전압과 배선 패턴의 관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 불량 판정의 공정을 개념적으로 나타내는 흐름도이다.
도 6은 제2 실시 형태에 관한 비접촉형 기판 검사 장치의 검출 신호 처리부의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 7은 도 6에 나타내는 게인 조정부의 구체적인 구성예를 나타내는 도면이다.
도 8은 게인 조정부에 의해 게인이 조정된 센서로부터 출력된 신호 레벨을 나타내는 도면이다.
도 9a는 검출 신호 처리부를 탑재한 경우의 차동 증폭기의 출력을 나타내는 도면이다.
도 9b는 검출 신호 처리부를 탑재하지 않은 경우의 차동 증폭기의 출력을 나타내는 도면이다.
도 10은 비접촉 검사를 실시하기 위한 조정에 대하여 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은 비접촉 검사의 수순에 대하여 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 관한 비접촉형 기판 검사 장치의 개념적인 구성을 나타내는 도면이다. 이 비접촉형 기판 검사 장치(1)(이하, 검사 장치라고 칭함)가 검사 대상으로 하는 기판(피검사 워크)은 프린트 배선 기판으로 한정되지 않고, 예를 들어 플렉시블 기판, 다층 배선 기판, 액정 패키지 기판 등의 다양한 전기적 배선의 검사에 적용할 수 있다. 이하의 설명에 있어서는, 이들을 총칭하여 「기판」이라고 칭하고 있다. 또한, 이들 기판(100) 위에 형성되는 배선 패턴은, 도 1에 나타낸 바와 같이 도중에 분기 개소를 갖고, 하나의 배선으로부터 복수의 배선으로 분기하는 배선 패턴(분기 넷이라 함)(102, 103)과, 분기 개소가 없는 배선 패턴(단독 넷이라 함)(101, 104)이 혼재하여 형성되는 배선 패턴(105)이다. 도 1에서는 배선 패턴으로서, 4분기의 분기 넷(102) 및 2분기의 분기 넷(103)을 예로서 나타내고 있지만, 분기수는 한정되는 것은 아니다.
검사 장치(1)는 기준 센서(2) 및 신호 센서(3)를 포함하는 센서부와, 기준 센서(2) 및 신호 센서(3)가 검출한 검출 신호(11, 12)로부터 판정용 신호(26(27))를 생성하는 검출 신호 처리부(4)와, 양호ㆍ불량 판정을 행하는 결함 판정부(5) 및 장치 전체를 제어하는 제어부(6)를 구비하는 연산 처리부(CPU)(7)와, 검사에 관한 조작 정보나 판정 결과를 표시하는 표시부(13)와, 검사 신호를 생성하는 전원부(8)와, 선택적으로 검사 대상의 배선 패턴에 검사 신호를 인가하는 검사 신호 공급부(9)를 구비한다. 또한, 연산 처리부(7)는, 도시하고 있지 않지만 판정을 행하기 위한 프로그램이나 기준값 및 설정값(게인 등) 등을 기억하는 메모리를 탑재하고 있는 것으로 한다. 그 외에도, 다양한 정보를 입력 및 설정하기 위해 키보드나 터치 패널 등의 입력 디바이스를 구비하고 있는 것으로 한다.
기준 센서(2)와 신호 센서(3)는 동일 사양, 즉, 동일한 금속 재료를 사용하고, 동일한 전극 면적이며 동일 바 형상으로 형성되고, 동일한 특성을 갖고 있다. 따라서, 기준 센서(2)와 신호 센서(3)는 대향 전극이 되는 배선 패턴에 동일한 간격(전극간 거리)으로 대향하면, 동일한 피크값의 검출 신호를 취득할 수 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 기준 센서(2)는 기판(100) 위의 분기 넷(102, 103)의 일단측에서 분기 개소(102a, 103a)로부터 분기 후의 배선 패턴 상방에 근접하여 용량 결합하도록 배치된다. 또한, 신호 센서(3)는 분기 넷(102, 103)의 타단측의 배선 패턴 상방에서 근접하여 용량 결합하도록 배치된다.
전원부(8)는, 예를 들어 20KHz 내지 1MHz 정도의 주파수 영역에 있는 교류 파, 또는 펄스파의 검사 신호를 생성한다. 본 발명에서는 용량 결합에 의해 신호의 검출을 행하기 때문에, 직류의 검사 신호는 사용하고 있지 않다. 검사 신호 공급부(9)는 다수의 프로브(14)를 갖고 있고, 전체 또는 검사 가능한 범위에서, 각각의 프로브(14)의 선단을 각 배선 패턴에 접촉시켜, 전기적으로 접속되어 있다. 제어부(6)의 지시에 따른 검사 신호 공급부(9) 내에 설치된 스위칭 기구에 의해, 선택적으로 검사 대상에 검사 신호가 인가된다.
이어서, 제1 실시 형태에 대하여 설명한다.
도 2에는 제1 실시 형태에 있어서의 검출 신호 처리부(4)의 상세한 구성예를 나타내고 있다. 이 검출 신호 처리부(4)는 피크 홀드 회로(21)와, 차동 증폭기(22)와, A/D 변환부(23)로 구성된다.
피크 홀드 회로(21)는 공지의 회로 구성이고, 기준 센서(2)로부터 출력된 교류 파형의 검출 신호(11) 및 신호 센서(3)로부터 출력된 교류 파형의 검출 신호(12)의 소정 기간 내에 있어서의 피크값을 홀드한다. 차동 증폭기(22)는 기준 센서(2) 및 신호 센서(3)가 각각 출력한 검출 신호의 차(전압차)를 구하는 차 연산을 행하여, 산출된 차를 증폭하고, 검출 신호(24)로서 출력한다. 이것은, 동일한 검출 신호이면, 차가 없기 때문에, 차동 증폭기는, 검출 신호는 0(V)을 출력한다. A/D 변환부(23)는 차동 증폭기(22)가 출력한 아날로그 파형의 검출 신호(24)를 디지털 신호로 변환하는 공지의 회로이다.
도 9a는 검출 신호 처리부(4)를 탑재한 경우의 차동 증폭기(22)의 출력과, 도 9b는 탑재하지 않은 경우의 차동 증폭기(22)의 출력 특성을 나타내고 있다. 차동 증폭기의 출력값 (1)은 설정되는 게인에 의해 결정된다.
차동 증폭기의 출력값＝{(기준 센서의 검출값)－(신호 센서의 검출값)}×차동 증폭기의 게인 …(1)
기준 센서(2) 및 신호 센서(3)가 각각 출력하는 검출 신호(11, 12)를 차동 증폭기(22)에 직접 입력하면, 항상, 신호의 시간(위상) 성분의 차를 증폭하여 검출 신호로서 출력된다. 이로 인해, 원래 일치하는 피크값의 타이밍에 어긋남이 발생하면, 그 차분을 증폭해 버리기 때문에, 요망하는 결과와는 다른 검출 신호(24)가 출력되어 버린다. 그래서, 예를 들어 피크 홀드 회로를 설치하여, 시간 성분을 제거한 검출 신호를 생성하는 것이 요구된다.
구체적으로는, 도 9a에 나타낸 바와 같이 펄스파의 검사 신호가 배선 패턴에 인가된 경우, 턴온이나 턴오프 등의 작용에 의해, 기준 센서(2)의 검출 신호(11)에 정부의 피크값 P11과, 신호 센서(3)의 검출 신호에 정부의 피크값 P12가 발생한다.
정상적인 배선 패턴의 경우, 피크값 P11과 피크값 P12는 거의 동일한 값이 되지만, 검출하는 타이밍에 약간의 시간차가 발생하는 경우가 있다. 차동 증폭기(22)는 이 시간차에 의해 발생하는 신호차를 증폭하게 되기 때문에, 출력 파형은 정부의 피크값을 갖는 안정되지 않은 파형이 되어 있다.
이에 대해, 도 9b에 나타낸 바와 같이, 피크 홀드 회로(21)를 탑재한 경우에는 기준 센서(2) 및 신호 센서(3)로부터 각각 출력된 검출 신호의 정의 피크값 P11, P12만이 홀드된다. 이로 인해, 입력 신호의 상승 시에, 시간차의 분만큼 차동 증폭기(22)의 출력이 발생하지만, 이후는 동일한 피크값이 되기 때문에, 차동 증폭기(22)의 출력은 0(V)이 되고, 시간 성분이 제거된다. 이 0(V)으로 안정되어 있는 기간을 데이터 취득 기간 T로서 검출 결과를 취득하면, 정확한 판정으로 이어지게 된다.
판정을 행하는 결함 판정부(5)는 변화율과 미리 설정한 역치를 비교하여, 배선 패턴의 양호ㆍ불량을 판정한다. 구체적으로는, 먼저, 조정용 배선 패턴, 또는 양품의 배선 패턴을 사용하여 검출된 검출값을, 기준값으로서 설정한다. 검출 신호 처리부(4)로부터 출력된 판정용 신호(26)를 전술한 기준값으로 나누고, 변화율 [변화율＝측정값/기준값]을 구한다. 이 변화율을 미리 설정한 역치와 비교하여, 판정 기준(변화율>역치)에 기초하여, 배선 패턴의 양호ㆍ불량을 판정한다.
또한, 역치는 설정된 기준값에 기초하여, 기준값을 중심으로 하여, 상한 레벨과 하한 레벨의 폭을 갖는 판정 폭이 설정된다. 취득되는 검출 신호가 미소한 신호이기 때문에, 외부로부터의 노이즈가 중첩되거나, 기준 센서(2) 및 신호 센서(3)에 대한 배선 패턴과의 거리에 차이가 있거나 한 경우에는, 변동이 발생한다. 역치는, 이 상하한은 변동을 고려한 값으로 설정되어 있다.
도 5에 나타내는 흐름도를 참조하여, 본 실시 형태에 있어서의 배선 패턴의 양호ㆍ불량 판정에 대하여 설명한다.
먼저, 검사 대상이 되는 회로 패턴(105)과 용량 결합한 기준 센서(2) 및 신호 센서(3)는 배선 패턴(105)에 흐르는 교류 또는 펄스파의 검사 신호로부터 검출 신호를 검출한다. 이들 검출 신호는 검출 신호 처리부(4)로 송출된다. 검출 신호 처리부(4)로부터 출력된 판정용 신호(26)(측정값)를 전술한 기준값으로 나누어 변화율을 구한다(스텝 S1).
검사 대상이 된 배선 패턴에 대하여, 이 변화율과 역치를 비교(변화율>역치)하여(스텝 S2), 변화율이 역치보다 동등 이하이면(아니오), 그 배선 패턴은 양품이라고 판정된다(스텝 S3).
연산 처리부(7) 내의 결함 판정부(5)는, 도 1에 나타내는 배선 패턴(105)이 정상적인 경우에는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 기준 센서(2) 및 신호 센서(3)가, 동일한 피크값이고 시간적으로 일치하는 검출 신호(11, 12)를 출력한다. 차동 증폭기(22)는 이들의 검출 신호(11, 12)에는 전압차가 없기 때문에, 0V(검출 신호(24))를 출력한다. 이로 인해, 전술한 변화율은 0이고, 미리 정한 역치 이하가 되고, 양품으로서 판정된다.
한편, 검출 신호(24)가 0V가 아니고, 변화율이 역치보다 크면(예), 단선 등을 포함하는 불량품이라고 판정된다(스텝 S4). 예를 들어, 배선 패턴(105)에서 분기 넷(102) 중 하나의 배선 패턴에 단선 개소(15)가 있던 경우에는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 기준 센서(2)의 검출 신호가 감소하고, 차전압이 발생한다. 차동 증폭기(22)는 이 전압차를 증폭하여 출력하기 때문에, 단독 넷(101, 104) 및 다른 분기 넷(103)으로부터 검출된 검출 신호의 값이 0V인 것에 대하여, 분기 넷(102)으로부터 취득된 검출 신호는 어떤 전압값을 갖고 있다. 이로 인해, 이 검출 신호를 기준값으로 나눈 변화율은, 0은 되지 않는다. 이 변화율이 역치를 초과하고 있으면, 불량이라고 판정된다. 이들 판정 결과는 표시부(13)에 표시된다(스텝 S5).
또한, 기준 센서(2) 및 신호 센서(3)로부터 검출 신호를 취득할 때에, 검사 대상 이외의 단독 넷 또는 분기 넷은 배선간의 부유 용량에 의한 검사 신호의 유입을 방지하기 위해, 접지 전위에 접속한 편이 바람직하다.
본 실시 형태는 검사 대상의 배선 패턴이 정상적이면, 기준 센서(2) 및 신호 센서(3)간의 출력차가 없기 때문에, 차동 증폭기(22)로부터 0의 검출 신호(24)가 출력되고, 구해진 변화율도 0이기 때문에, 정상적이라고 판정할 수 있다. 한편, 검사 대상의 배선 패턴에 단선 개소가 있으면, 기준 센서(2) 및 신호 센서(3)간의 출력차가 커지고, 그 차분을 차동 증폭기(22)가 증폭하여 검출 신호로서 출력하고, 0이 아닌 변화율이 구해지고, 이 변화율이 미리 설정되어 있는 역치를 초과하고 있으면, 불량이라고 판정할 수 있다.
본 실시 형태에 따르면, 차동 증폭기(22)는 검출된 2개의 검출 신호의 전압차만을 증폭하기 때문에, 게인을 크게 설정해도 출력은 포화되지 않고, 비접촉 센서에 의해 출력된 검출 신호의 차가 작아도 불량 검출할 수 있다.
또한, 차동 증폭기(22)를 사용하고 있기 때문에, 차 연산에 의한 동상 제거 기능에 의해 기준 센서(2) 및 신호 센서(3)에, 모두 중첩되는 외래 노이즈를 캔슬할 수 있다. 또한, 피크 홀드 회로를 구비하고 있기 때문에, 기준 센서(2) 및 신호 센서(3)의 출력을 동기하여 취득할 수 있고, 노이즈 내량이 있고, 외래하는 노이즈에 의한 검출 변동이 경감되어, 취득되는 검출 신호의 정밀도가 향상된다.
이어서, 도 1 및 도 6을 참조하여, 제2 실시 형태에 대하여 설명한다.
본 실시 형태는 검사 장치(1)의 검출 신호 처리부에, 차동 증폭기의 게인을 조정하는 게인 조정부 및 차동 증폭기 게인 설정부를 구비하는 구성이다. 본 실시 형태는 검출 신호 처리부 이외의 구성은 전술한 제1 실시 형태의 구성과 동등하고, 동일한 참조 부호를 부여하여, 그 상세한 설명은 생략한다.
도 6에 나타내는 검출 신호 처리부(20)는 게인 조정부(25)와, 피크 홀드 회로(21)와, 차동 증폭기(22)와, 차동 증폭기 게인 설정부(30)와, A/D 변환부(23)로 구성된다.
게인 조정부(25)는 센서마다 설치된 게인 조정용 증폭기로 구성된다. 본 실시 형태의 게인 조정용 증폭기는, 예를 들어 2개의 게인 가변 증폭기(VGA)(31, 32)를 사용하여, 기준 센서(2) 및 신호 센서(3)의 출력 조정을 행한다. 이들 게인 가변 증폭기(31, 32)는 연산 증폭기의 출력단측에 설치된 가변 저항(디지털 포텐셔) VR1, VR2의 값에 비례하는 게인을 얻을 수 있다. 게인 가변 증폭기(31, 32)는 기준 센서(2) 및 신호 센서(3)가 검출한 검출 신호(11, 12)를 각각 동일한 출력이 되도록 조정하여, 차동 증폭기(22)의 출력이 최소가 되도록 한다.
이들 게인 가변 증폭기(31, 32)에 의해 기준 센서(2) 및 신호 센서(3)가 출력한 검출 신호를 증폭하는 것은 외관상, 기준 센서(2) 및 신호 센서(3)의 감도가 올라가게 되고, 차동 증폭기(22)의 게인을 더욱 올릴 수 있기 때문에, 결과적으로 검출 감도가 올라가는 것과 동등하다. 이때, 제어부(6)에 의해, 차동 증폭기 게인 설정부(30)는 차동 증폭기(22)의 게인을 게인 가변 증폭기(31, 32)로부터의 출력값에 맞도록 전환 설정된다.
피크 홀드 회로(21)는 게인 조정부(25)로부터 출력된 검출 신호(11, 12)를 피크값을 유지하고, 연산 처리부(제어부)(7)의 제어에 의해 동일한 타이밍에서 차동 증폭기(22)에 출력된다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 단선 등의 결함이 없는 배선 패턴의 경우에는, 본래, 각 센서로부터 출력된 검출 신호(11, 12)는 대략 동일한 피크값을 갖고 있지만, 노이즈나 센서와 배선 패턴의 거리 등의 원인으로 다른 피크값의 검출 신호(11, 12)가 되는 경우가 있다. 예를 들어, 검출 신호(12)가 낮게 출력되고, 검출 신호(11)와의 사이에서 전압차가 발생하고 있던 경우에는, 차동 증폭기(22)로부터 출력되는 게인 조정 전의 출력은 검출 신호(24a)와 같이 어떤 전압값을 갖고 있다. 그러나 전술한 게인 조정을 행함으로써, 검출 신호(12)가 증폭되고, 검출 신호(11)와 동등한 피크값까지 증폭된다. 이 조정 후의 검출 신호(11, 12)를 차동 증폭기(22)에 입력하면, 대략 0(V)의 검출 신호(24)가 출력된다.
이어서, 도 1, 도 8, 도 9a 및 도 9b를 참조하여, 검사 전에 행하는, 게인 조정에 대하여 설명한다.
먼저, 프로브(14)로부터 설정을 위한 조정용 배선 패턴 또는 정상적인 배선 패턴(105)으로 교류 신호 또는 펄스파를 포함하는 검사 신호를 인가한다(스텝 S11).
이어서, 넷(101)으로부터 신호 센서(3)에 의해 검출된 검출 신호 Vsig를 게인 가변 증폭기(32)에 입력한다. 게인 가변 증폭기(32)는 게인을 가변 저항 VR2로 조정하고(스텝 S12), 증폭된 검출 신호 Vsig가 미리 결정된 기준값의 범위 내가 되었는지 여부를 판정한다(스텝 S13). 또한, 기준값의 범위란, 기준값±기준값 범위<역치를 의미하고, 기준값의 외측에 역치가 있다. 이 판정에서, 기준 전압의 범위 내이면(예), 조정한 넷(101)에 관련지어, 설정된 게인과 출력 전압을 연산 처리부(7) 내에 설치된 메모리에 기억한다(스텝 S14).
이어서, 프로브(14)로부터 설정을 위한 조정용 배선 패턴 또는 정상적인 배선 패턴(105)으로 교류 신호 또는 펄스파를 포함하는 검사 신호를 인가한다(스텝 S15). 넷(101)으로부터 기준 센서(2)에 의해 검출된 검출 신호를 게인 가변 증폭기(31)에 입력한다. 게인 가변 증폭기(31)는 차동 증폭기(22)의 출력 신호(Vdiff)의 값이 최소가 되도록 가변 저항 VR1을 조정하여, 게인을 가변한다(스텝 S16). 이 조정에서 차동 증폭기(22)의 출력 신호(Vdiff)의 값이 최소가 되었는지 여부를 판정한다(스텝 S17). 이 조정에서, 출력 전압(Vdiff)이 최솟값이면(예), 조정한 넷(101)에 관련지어, 설정된 게인과 출력 전압(Vdiff)의 최솟값을 연산 처리부(7) 내에 설치된 메모리에 기억한다(스텝 S18).
이 일련의 게인 조정의 동작을 모든 넷(101 내지 104)에 대하여 행하고, 모든 넷이 종료되면(스텝 S19), 조정 조작을 종료한다.
다음에 도 11에 나타내는 흐름도를 참조하여, 게인 조정된 검사 장치(1)에 의한 기판 검사에 대하여 설명한다.
검사 장치(1)에 검사 대상이 되는 기판(100)을 장착하고, 전술한 바와 같이, 프로브(14), 기준 센서(2) 및 신호 센서(3)를 배치한다. 이어서, 조정 시에 설정한 게인을 메모리로부터 판독하고, 게인 가변 증폭기(32)의 게인을 설정하고(스텝 S21), 게인 가변 증폭기(31)의 게인을 설정한다(스텝 S22).
이들의 설정 후, 프로브(14)로부터 검사 대상이 되는 배선 패턴(105)으로, 교류 또는 펄스파의 검사 신호를 인가한다(스텝 S23). 이후는, 전술한 도 5에 나타낸 수순과 마찬가지로, 회로 패턴과 용량 결합한 기준 센서(2) 및 신호 센서(3)가 배선 패턴으로부터 검출 신호(11, 12)를 검출한다. 이들 검출 신호(11, 12)는 검출 신호 처리부(20)로 송출된다.
검출 신호 처리부(20)에서는 전술한 게인 조정된 게인 가변 증폭기(31, 32)에 의해 증폭된 후, 피크 홀드 회로(21)를 통해, 타이밍이 맞추어진, 각각의 검출 신호(11, 12)의 피크값이 차동 증폭기(22)에 입력된다. 차동 증폭기(22)는 검출 신호(11)와 검출 신호(12)의 차를 증폭하고, 검출 신호(24)를 출력한다. 아날로그 신호의 검출 신호(Vdiff)(24)는 A/D 변환부(23)에 의해 디지털화 처리되고, 판정용 신호(26)로서 연산 처리부(7)에 출력된다. 또한, 피크 홀드 회로(21)로부터 출력된 검출 신호 Vsig는 차동 증폭기(22)에 입력되는 신호와 분기하여, 그대로 A/D 변환부(23)에 의해 디지털화 처리되고, 판정용 신호(27)로서 연산 처리부(7)에 출력된다. 이 판정용 신호(27)는 분기되어 있지 않은 단독 넷이 형성된 기판 검사에 있어서는, 기준 센서(2)를 사용하지 않아도 신호 센서(3)만을 사용하여 검사를 행할 수 있기 때문에, 병설하여 설치되어 있다. 실제의 제품 검사에서는 검사하는 배선 패턴에 맞추어, 이들 판정용 신호(26)와 판정용 신호(27)를 전환하여 사용한다.
이어서, 연산 처리부(7)에 있어서는, 검출 신호 처리부(20)로부터 출력된 판정용 신호(26)를 전술한 기준값으로 나누어 변화율을 구한다(스텝 S24). 검사 대상이 된 배선 패턴에 대하여, 이 변화율과 역치를 비교(변화율>역치)한다(스텝 S25). 이 판정에서, 변화율이 역치보다 동등 이하이면(아니오), 그 배선 패턴은 양품이라고 판정된다(스텝 S26). 한편, 검출 신호(24)가 0V가 아니고, 변화율이 역치보다 크면(예), 단선 등을 포함하는 불량품으로 판정된다(스텝 S27).
이 검출 및 판정을 넷마다 순차 행하고, 모든 넷의 검사가 종료될 때까지 반복해서 행해지고(스텝 S28), 모든 넷에 대한 판정이 종료된 후, 검사가 종료가 된다.
본 실시 형태에 따르면, 차동 증폭기(22)에 게인 설정을 설치하여 감도를 조정할 수 있도록 할 수 있다. 피크 홀드 회로에 의한 검파 회로를 설치하고, 신호의 시간(위상) 성분을 제거할 수 있다. 차동 증폭기(22)의 입력측에 설치한 게인 조정부는 종래의 검출 신호와 마찬가지이기 때문에, 종래 방법으로 단선ㆍ단락의 판정에 사용할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 도중에 배선 패턴을 복수로 분기하는 분기 개소를 갖는 분기 넷에 대해서도, 분기한 각각의 배선 패턴에 대하여, 단선 검사를 행할 수 있다.
또한, 제1, 제2 실시 형태는 이하의 작용 효과를 갖고 있다.
기준 센서와 신호 센서의 2개의 센서를 피검사 대상의 분기 후의 배선 패턴의 상방에 배치하고, 그들의 센서 출력의 차를 차동 증폭기로 검출한다. 피검사 대상의 배선이 정상적이면 센서간의 출력차가 없기 때문에 차동 증폭기로부터 출력되지 않고, 피검사 대상의 배선에 단선이 있으면 센서간의 출력차가 커지기 때문에 차동 증폭기로부터 출력된다.
센서 출력의 증폭과 조정을 하기 위해 센서 후단에 증폭기를 설치함으로써, 차동 증폭기의 게인을 크게 취할 수 있으므로, 센서간의 출력차가 작아도 불량 검출할 수 있다. 또한, 차동 증폭기를 사용하므로, 그 동상 제거 기능으로 센서의 검출 신호에 중첩되는 외래 노이즈를 캔슬할 수 있고, 2개의 센서의 출력을 동기하여 취득할 수 있으므로 노이즈 내량이 올라가 노이즈에 의한 측정 변동이 경감되므로 측정 정밀도가 향상된다.
또한, 전술한 제1, 제2 실시 형태에 있어서는, 도 1에 나타내는 1개의 분기 개소가 근접하여 배치되는 배선 패턴에 대하여, 하나의 기준 센서를 사용한 예에 대하여 설명했지만, 복수의 기준 센서를 구비함으로써, 1개의 배선 패턴에 2개 이상의 분기 개소가 존재하는 경우라도 대응하는 것이 가능하다. 또한, 기준 센서를 분기 후의 배선 패턴 상방에 배치한 예이지만, 배선 패턴에 있어서, 프로브(14)가 접한 위치로부터 분기 개소(102a, 103a) 전까지의 배선 패턴의 불량은 기준 센서(2)의 검출 신호가 0(V)의 출력이 되기 때문에, 불량 검출을 행할 수 있다.
본 발명에 따르면, 검사 대상이 되는 분기 개소를 갖는 배선 패턴에 대하여, 용량 결합에 의해 검출 신호를 검출하는 신호 센서 외에, 분기 후의 위치에 용량 결합하는 적어도 하나의 기준 센서를 배치하고, 각각의 검출 신호를 비교하여 불량 판정을 행하는 비접촉형 기판 검사 장치 및 그 검사 방법을 제공할 수 있다.

Claims (3)

  1. 기판 위에 형성된, 도중에 적어도 하나의 분기 개소를 갖는 배선 패턴에, 교류 또는 펄스파의 검사 신호를 공급하는 전원 공급부와,
    상기 배선 패턴의 분기 후의 근방의 상방에 근접하여, 비접촉으로 용량 결합하는 기준 센서와,
    상기 배선 패턴의 상기 분기 후에, 상기 배선 패턴의 단부 근방의 상방에 근접하여, 비접촉으로 용량 결합하는 신호 센서와,
    상기 검사 신호가 공급되는 상기 배선 패턴으로부터 상기 기준 센서가 검출한 제1 검출 신호와, 상기 배선 패턴으로부터 상기 신호 센서가 검출한 제2 검출 신호의 각각의 피크값을 유지하고, 동일한 타이밍에 맞추어, 상기 제1 검출 신호와 상기 제2 검출 신호의 차를 취하고, 해당 차를 증폭하여, 판정용 신호로서 출력하는 검출 신호 처리부와,
    상기 판정용 신호를 미리 정한 기준값으로 나누어 변화율을 구하고, 상기 변화율이 미리 설정된 역치와 비교하여 불량 판정을 행하는 결함 판정부를 구비하는 비접촉형 기판 검사 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 검출 신호 처리부는,
    2개의 게인 가변 증폭기를 구비하고, 결함 판정 전에, 정상적인 배선 패턴을 사용하여, 상기 제1 검출 신호 및 상기 제2 검출 신호의 각각을 증폭하여, 동일한 피크값이 되도록 조정하는 게인 조정부와,
    조정된 상기 제1 검출 신호 및 상기 제2 검출 신호의 각각의 피크값을 유지하는 피크 홀드 회로와,
    상기 피크 홀드 회로로부터 동일한 타이밍에서 출력된, 각각의 상기 피크값에 대하여 차 연산을 행하여, 산출된 전압차를 증폭하는 차동 증폭기와,
    상기 차동 증폭기의 출력을 디지털 신호로 변환하여 출력하는 A/D 변환부를 구비하고,
    상기 기준 센서와 상기 신호 센서의 출력값을 조정하는 비접촉형 기판 검사 장치.
  3. 기판 위에 형성된, 도중에 적어도 하나의 분기 개소를 갖는 배선 패턴에 비접촉으로 함께 배치되는 기준 센서와 신호 센서를 사용하여 용량 결합에 의해 단선 불량 검사를 행하는 기판 검사 방법이며,
    정상적인 배선 패턴에 대하여 상기 기준 센서와 상기 신호 센서의 출력이 동일한 피크값의 검출 신호를 출력하도록 게인이 조정되고,
    상기 분기 개소의 분기 후의 근방의 배선 패턴 상방에 비접촉으로 배치되는 기준 센서로부터 제1 검출 신호를 검출하고,
    상기 분기 후의 배선 패턴의 단부 근방의 상방에 비접촉으로 배치되는 신호 센서로부터 제2 검출 신호를 검출하고,
    상기 제1 검출 신호 및 상기 제2 검출 신호의 각각의 피크값을 유지하고,
    상기 피크값을 동일한 타이밍에서 출력시키고, 각각의 상기 피크값에 대하여 차 연산을 행하고, 산출된 전압차를 증폭하여 판정용 신호를 생성하고,
    상기 판정용 신호를 미리 정한 기준값으로 나누어 변화율을 구하고, 상기 변화율이 미리 설정된 역치와 비교하여 불량 판정을 행하는 검사 방법.
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