TWI827680B - 電容檢測區域感測器及具有該電容檢測區域感測器之導電圖案檢查裝置 - Google Patents

電容檢測區域感測器及具有該電容檢測區域感測器之導電圖案檢查裝置 Download PDF

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羽森寛
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Abstract

本發明之電容檢測區域感測器將複數個電容感測器元件配置成二維陣列狀，呈任意的形狀且與外部電極進行電容耦合。具有電位差之檢查信號被供電至外部電極。第1、第2感測器輸出信號相對於所選擇之要與外部電極進行電容耦合之電容感測器元件，在上述檢查信號之第1信號時與第2信號時之時序，自上述電容感測器元件所取得。生成取所取得之第1、第2感測器輸出信號之差分而得到之差分信號，並根據差分信號之位準，生成以不同顏色或不同灰階來表示外部電極之形狀的圖像。

Description

電容檢測區域感測器及具有該電容檢測區域感測器之導電圖案檢查裝置
本發明關於電容檢測區域感測器及具有該電容檢測區域感測器之導電圖案檢查裝置。
過去以來，被形成於基板之導電圖案之配線的短路或斷線的缺陷檢查，係以所供電之檢查信號之檢測之有無為基準來判斷。通常之圖案檢查裝置，使檢查部之供電端子接觸導電圖案之一端而輸入既定之檢查信號，並使檢查部之檢測端子接觸該導電圖案之另一端而檢測檢查信號。
由於近年來導電圖案之微細化，因此也必須要考慮到因檢查部之端子接觸所造成的損傷，例如亦提案有搭載專利文獻1：日本專利第4623887號公報所記載之利用電容耦合之非接觸型感測器的導電圖案檢查裝置。利用該非接觸型感測器所進行之檢查係藉由如下之方法來實施：使感測器電極接近導電圖案之配線，將導電圖案之配線作為與感測器電極對向之對向電極而加以利用，將感測器電極與對向電極進行電容耦合，並使對向電極自接地位準變化為既定之電壓位準，來測量藉由電容耦合而產生變化之感測器電極之電位。
被檢測出缺陷之電路基板，為了要提高製造時之產品的良率，來降低製造成本，而嘗試對缺陷部位進行雷射修復或藉由成膜所進行之修復。為了進行修復，必須特定出導電圖案上之配線之缺陷部位的位置。
然而，於一般之導電圖案中，不只有直線，經常會包含為了安裝電路零件而繞道的部位、以及以導電圖案不會交叉之方式彎曲的部位之情形。此外，亦混合而存在有在中途分支的部位或為了與安裝零件之導線端子連接而在中途結束之導電圖案。若導電圖案成為環狀，則亦存在有無法檢測出缺陷部位之情形。
又，於利用2個點之檢查位置所進行的檢測雖可檢測出缺陷之有無，但無法特定出位於圖案中途之缺陷部位的位置。因此，若為搭載有光學系統之觀察機器或攝像機器之電路檢查裝置，例如使必須將被判定為具有缺陷之導電圖案加以放大顯示，並藉由作業人員的目視來追蹤導電圖案直至缺陷部位為止。就缺陷部位之檢測所需要的時間而言，由於作業人員之能力或經驗程度之差異等人為的因素也很大，因此難以改善作業效率。
又，使用專利文獻1所記載之非接觸型感測器之檢查裝置雖可使用經二維陣列化之像素而進行提高空間解析度之檢測，但在完成將感測器電極重置為既定之電位之重置動作時因重置電晶體之導通電阻所產生之熱雜訊會被引入而殘留在感測器電極。該熱雜訊已知於每次重置動作完成時會隨機地產生變化，藉由該雜訊所產生之感測器電極之電位變化會與寄生於感測器電極之電容值之平方根成反比。其結果，若為了提高與檢測電極之電容耦合而降低寄生於感測器電極之電容，熱雜訊便會增加，而無法進行高感度之電容檢測。
又，空間解析度較高、高感度且具有高解析度之電容檢測區域感測器至今所未能實現，而且具有高之時間解析度之即時型電容檢測區域感測器亦未能實現。
因此，本發明提供一種電容檢測區域感測器，其將具有微小之檢測面積之電容感測器元件配置成二維陣列狀，作為圖像資訊而取得所檢測出之電容的分布。此外，提供一種導電圖案檢查裝置，其搭載本發明之電容檢測區域感測器，作為導電圖案的圖像資訊而取得被供電檢查信號之導電圖案之電壓的分布，從而對由圖案間之斷線及短路等所構成之缺陷進行檢測。
本發明一態樣之電容檢測區域感測器，其具備有：電容檢測區域感測器電路，其將複數個電容感測器元件配置成二維陣列狀，而該電容感測器元件包含有與具有電荷之檢測對象物進行電容耦合，而對隨著電容變化之電荷進行檢測的感測器電極、對該感測器電極之電荷進行蓄積的蓄電元件、及重置該蓄電元件之重置元件；感測器元件選擇電路，其對上述電容檢測區域感測器電路，以每列或每行依序地選擇要進行電容耦合之上述電容感測器元件；讀出電路，其自上述感測器電極取得第1電位之第1信號、及不同於上述第1電位之第2電位之第2信號；第1信號保存電路，其被設置於保存所讀出之上述第1信號的每一行；第2信號保存電路，其被設置於保存所讀出之上述第2信號的每一行；差分信號生成電路，其取所保存之上述第1信號與上述第2信號之差分，來生成差分信號；圖像處理電路，其根據來自上述差分信號生成電路之上述差分信號之位準，生成表示上述檢測對象物之形狀的圖像；以及控制部，其在針對所選擇之上述二維陣列之每列使上述電容檢測區域感測器電路之上述重置元件導通而進行重置並將上述感測器電極之電位設定為基準值之後，將上述重置元件設定為非導通，取得上述第1信號並保存於上述第1信號保存電路，在經過預先設定之期間後，取得上述第2信號並保存於上述第2信號保存電路，且在經過設定時間後，對自上述第1信號保存電路及上述第2信號保存電路所讀出之上述第1信號與上述第2信號之差分信號進行運算。
此外，具有本發明之實施形態之電容檢測區域感測器的導電圖案檢查裝置，其具備有：檢查信號供給部，其對被形成於基板上之檢查對象之導電圖案，供給具有電位差之第1電位與第2電位之檢查信號；電容檢測區域感測器，其將電容感測器元件配置成二維陣列狀，而該電容感測器元件具有與上述導電圖案進行電容耦合，對隨著電容變化之電荷進行檢測的感測器電極，且於對上述導電圖案進行供電之上述檢查信號之第1電位時與第2電位時的時序，自上述感測器電極取得第1感測器輸出信號與第2感測器輸出信號；感測器移動機構，其保持上述電容檢測區域感測器，將上述電容檢測區域感測器之上述感測器電極移動至上述導電圖案之檢查對象區域，而使上述感測器電極接近上述導電圖案；控制部，其搭載根據自上述電容檢測區域感測器所取得之感測器輸出信號來取差分而生成差分信號之差分信號生成電路；圖像處理部，其根據自上述控制部所輸出之上述差分信號的值來分配不同顏色或不同 灰階的圖像，而生成表示上述導電圖案之形狀之檢查導電圖案圖像；及比較判定部，其將所預先設定之成為上述導電圖案之比較基準之基準導電圖案圖像與藉由上述圖像處理部所生成之上述檢查導電圖案圖像進行比較，來判定因差異所產生之不良部位。
根據本發明，可提供一種電容檢測區域感測器，其將具有微小之檢測面積之電容感測器元件配置成二維陣列狀，作為圖像資訊而取得所檢測出之電容的分布。此外，可提供一種導電圖案檢查裝置，其搭載該電容檢測區域感測器，作為導電圖案的圖像資訊而取得被供電檢查信號之導電圖案之電位的分布，從而對圖案間之斷線及短路所構成之缺陷進行檢測。
1‧‧‧電容感測器元件
2‧‧‧感測器電極
3‧‧‧受電用電容器
4‧‧‧放大元件
5‧‧‧選擇開關元件
6‧‧‧重置元件
7、8‧‧‧保護元件
9‧‧‧檢查信號電源
9A‧‧‧開關
10‧‧‧外部電極
11‧‧‧感測器信號處理電路
12‧‧‧讀出電路
13‧‧‧差分信號生成電路
14‧‧‧圖像處理電路
15‧‧‧基板
16‧‧‧電路元件區域
17‧‧‧配線層
18‧‧‧電極配線
19‧‧‧取樣保持電路
20‧‧‧輸出切換電路
21‧‧‧取樣開關
22‧‧‧第1信號取得開關
23‧‧‧第2信號取得開關
24‧‧‧第1信號電容器
25‧‧‧第2信號電容器
26‧‧‧第1信號清除開關
27‧‧‧第2信號清除開關
28‧‧‧第1信號放大部
29‧‧‧第2信號放大部
30‧‧‧差分運算部
31‧‧‧類比數位轉換部
33‧‧‧第1信號輸出用電容器
34‧‧‧第2信號輸出用電容器
35‧‧‧控制電路
36‧‧‧取樣保持清除開關
37‧‧‧層間絕緣膜
41‧‧‧選擇信號線
42‧‧‧重置信號線
43‧‧‧感測器輸出線
44‧‧‧移位暫存器
46‧‧‧垂直移位暫存器
51‧‧‧導電圖案檢查裝置
55‧‧‧檢查信號電源
56‧‧‧感測器移動部
58‧‧‧儲存部
59‧‧‧比較判定部
61‧‧‧顯示部
62‧‧‧輸入部
63‧‧‧介面部
64‧‧‧控制部
65‧‧‧時序控制電路
71、M5‧‧‧屏蔽電極
72、M4‧‧‧內部配線
80‧‧‧區域感測器
81‧‧‧選擇器
82‧‧‧探針
83‧‧‧開關
91‧‧‧控制裝置
95‧‧‧顯示畫面
100‧‧‧電路基板
101、103、110、120、130、140、151‧‧‧導電圖案
101A‧‧‧基準導電圖案圖像
101B‧‧‧檢查導電圖案圖像
104‧‧‧電極墊
105、161‧‧‧短路部位
106、111‧‧‧斷線部位
121‧‧‧斷線不良部位
131‧‧‧缺損部位
132‧‧‧較細部位
141、152‧‧‧浮接圖案
153‧‧‧短路缺陷
160‧‧‧螺旋圖案
201、210‧‧‧對向電極
202‧‧‧對向電極開關
203‧‧‧可變電壓電源
204‧‧‧開關元件
205‧‧‧讀出電路
210a、210b‧‧‧細胞
211a、211b‧‧‧細胞圖像
220‧‧‧電解液
232‧‧‧固定層
233‧‧‧交聯劑
234‧‧‧適體
235‧‧‧抗原
300‧‧‧細胞尺寸檢測裝置
400‧‧‧抗原捕捉檢測裝置
AVDD‧‧‧電源電壓
AVSS、VHCLR、VVCLR‧‧‧基準電位
C0、Cx‧‧‧電容
M1、M2、M3‧‧‧金屬配線層
N、S‧‧‧切換開關
N1~Nn、S1~Sn‧‧‧輸出開關
P1‧‧‧第1連接點
P2‧‧‧第2連接點
S1‧‧‧對向電極用電源控制信號
S2‧‧‧對向電極用電壓控制信號
S1~S11、S21~S34‧‧‧步驟
SO‧‧‧感測器元件輸出
V1‧‧‧第1電位
V2‧‧‧第2電位
VR‧‧‧重置電壓
Figure 108133632-A0101-12-0040-71
G‧‧‧端子
Figure 108133632-A0101-12-0040-72
H‧‧‧水平移位暫存器時脈
Figure 108133632-A0101-12-0040-73
HR‧‧‧水平移位暫存器重置脈衝
Figure 108133632-A0101-12-0040-74
HS‧‧‧水平移位暫存器起始脈衝
Figure 108133632-A0101-12-0040-75
N‧‧‧第1信號取得信號
Figure 108133632-A0101-12-0040-76
R‧‧‧重置信號
Figure 108133632-A0101-12-0040-77
S‧‧‧第2信號取得信號
Figure 108133632-A0101-12-0040-78
X、
Figure 108133632-A0101-12-0040-79
X_INV‧‧‧選擇信號
Figure 108133632-A0101-12-0040-80
V‧‧‧垂直移位暫存器時脈
Figure 108133632-A0101-12-0040-81
VR‧‧‧垂直移位暫存器重置脈衝
Figure 108133632-A0101-12-0040-82
VS‧‧‧垂直移位暫存器起始脈衝
圖1係表示一態樣之電容感測器元件之電路構成的圖。
圖2係表示電容感測器元件之剖面構造之一例的圖。
圖3係概念性地表示感測器信號處理電路之電路構成的圖。
圖4A係表示重置信號
Figure 108133632-A0101-12-0005-27
R、選擇信號
Figure 108133632-A0101-12-0005-28
X、第1信號取得信號
Figure 108133632-A0101-12-0005-29
N、第2信號取得信號
Figure 108133632-A0101-12-0005-30
S、以及感測器信號處理電路之第1信號(N位準)及第2信號(S位準)之波形的圖。
圖4B係表示水平移位暫存器(HSR)之輸出時序的圖。
圖5係用以對電容感測器元件之檢查信號之檢測進行說明之流程圖。
圖6係表示被配置成二維陣列狀之電容檢測區域感測器之概念性之電路構成的圖。
圖7係表示自上側觀察區域感測器之外觀構成的圖。
圖8係表示構成區域感測器之1個電容感測器元件之剖面構造的圖。
圖9係表示將屏蔽電極作為外部電極使用之情形時之構成例的圖。
圖10係表示第1實施形態之搭載電容檢測區域感測器之導電圖案檢查裝置之概念性之構成的圖。
圖11A係表示根據判定基準所使用之正常之導電圖案資訊的導電圖案圖像之一例的圖。
圖11B係表示所檢測出之導電圖案圖像之一例的圖。
圖12A係表示直線之導電圖案的圖。
圖12B係表示環路之導電圖案的圖。
圖12C係表示直線且被平行配置之複數個導電圖案的圖。
圖12D係表示與浮接(floating)圖案接近地被配置之導電圖案的圖。
圖12E係表示被形成為螺旋圖案(coil)之導電體圖案的圖。
圖13係用以對第1實施形態之導電圖案檢查裝置之檢測動作進行說明的流程圖。
圖14係表示第2實施形態之搭載電容檢測區域感測器之細胞尺寸檢測裝置之概念性之構成的圖。
圖15A係用以對檢測細胞尺寸之動作進行說明的概念圖。
圖15B係用以對檢測細胞尺寸之動作進行說明的概念圖。
圖16A係概念性地表示存在於區域感測器上之細胞的圖。
圖16B係將圖16A加以圖像化而概念性地表示被顯示於顯示 畫面之細胞圖像的圖。
圖17係用以對第3實施形態之抗原捕捉檢測裝置之抗原捕捉動作進行說明的概念圖。
以下，參照圖式對本發明之實施形態詳細地進行說明。
首先，對本發明一態樣之電容檢測區域感測器之電容感測器元件之構造及電路進行說明。圖1表示一態樣之電容感測器元件之電路構成，而圖2表示電容感測器元件之剖面構造之一例。
如圖1所示，電容感測器元件1具備有感測器電極(電容檢測電極)2、受電用電容器3、放大元件4、選擇開關元件5、重置元件6、及放大元件4之故障防止用的保護元件7、8。該等電路元件如圖2所示，藉由積層構造被形成於基板15、例如矽半導體基板之電路元件區域16。又，外部電極10係檢查對象部位或檢查對象物。外部電極10會自檢查信號電源9(檢查信號供給部)被輸入檢查信號。
感測器電極2係由導電體、例如金屬膜所形成，接近(非接觸)於成為檢查對象之外部電極10，且與外部電極10進行電容耦合。又，為了耐磨性或耐腐蝕性之具有絕緣性之保護膜，亦可被形成於感測器電極2之金屬膜上。再者，若僅於感測器電極2上形成保護膜，則亦可使用導電性之保護膜。
如後述之第1實施形態般，感測器電極2與外部電極10藉由被配置為接近地對向而進行電容耦合。電容感測器元件1將感測器電極2與外部電極10之間之電容比之電荷量的變化，作 為例如電壓之變化而加以檢測出。
於藉由感測器電極2與檢查對象物以實質上非接觸地進行電容耦合來進行檢測之情形時，檢查信號電源9會對檢查對象物，施加電位會依時間序列產生變化、或具有振幅之交流信號或脈衝信號等之檢查信號。若檢查對象物具備有電極、例如外部電極10，檢查信號電源9便對外部電極10施加檢查信號。
於檢查對象物雖具有電性之電容，但如上述般無法直接地施加檢查信號之情形時，檢查信號電源9將檢查對象物夾於感測器電極2與另外之對向電極之間，而施加檢查信號。再者，亦存在有在使用對向電極時，檢查對象物會被浸漬於電解液等之具有導電性之介質物質中的情形。
又，於檢查對象物具有電性之電容(電荷)之情形時，電容感測器元件1亦可根據電容在使檢查對象物直接附著於感測器電極2之狀態下之變化來檢測電荷量之變化。再者，於本實施形態之電容感測器元件1中，對向電極如後所述般作為構成要件而並非必要者。
於圖1中，符號AVDD係電源電壓。符號AVSS係基準電位或接地電位，且例如為0V。再者，符號AV表示為類比信號。又，符號VR係重置電壓。又，符號VR係基準電位或既定之偏移電位。
受電用電容器3之一電極與感測器電極2連接，而另一電極被接地而成為接地電位(AVSS)。受電用電容器3係進行蓄電直至由受電用電容器3之電容、外部電極10與感測器電極2之靜電耦合之電容、以及外部電極10之第1電位與第2電位之電壓所 決定之電位的電容元件。此處，將於第1電位時所取得之信號設為第1信號，而將於電位不同於第1電位之第2電位時所取得之信號設為第2信號。例如，第1電位較第2電位高。放大元件4例如為被源極隨耦連接之電晶體。該電晶體之閘極被連接於受電用電容器3。放大元件4將自受電用電容器3所讀出之電壓加以放大，並生成感測器輸出信號。該感測器輸出信號相當於後述之第1信號(N位準)及第2信號(S位準)。
選擇開關元件5例如由電晶體所構成，藉由選擇信號
Figure 108133632-A0101-12-0009-32
X進行驅動，而讀出由放大元件4所放大之感測器輸出信號。重置元件6例如由電晶體所構成，且被連接於受電用電容器3。重置元件6於檢測信號之存儲前藉由重置信號
Figure 108133632-A0101-12-0009-33
R進行驅動，將自外部流入受電用電容器3之電荷或殘留之電荷釋放，並將受電用電容器3之電壓設定為重置電壓VR(基準電位或偏移電壓)。又，選擇開關元件5及重置元件6之電晶體只要形成於半導體基板上，則以容易形成之MOS(金氧半導體；Metal Oxide Semiconductor)電晶體(MOSFET(金氧半導體場效電晶體；Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)等)為佳。
保護元件7、8例如由二極體所構成，係從外部雜訊及靜電來保護電容感測器元件1之內部電路的元件。藉由設置該等保護元件7、8，電容感測器元件1可不超過極限電荷容量地進行動作。
作為一例，外部電極10係被形成於檢查對象之電路基板之由金屬配線所構成之導電圖案。又，檢查信號(第1電位或第2電位)自檢查信號電源9被施加於在導電圖案之端部所形成之 電極墊。
參照圖2，對一態樣之電容感測器元件1之剖面構造進行說明。圖2係概念性地表示電容感測器元件1之剖面構造的圖。
電容感測器元件1例如於矽半導體基板15之主表面上藉由積層構造而形成有圖1所示之各電路元件，而形成電路元件區域16。再者，各電路元件係前述之受電用電容器3、放大元件4、選擇開關元件5、重置元件6、及保護元件7、8等。此外，於電路元件區域16上，介隔層間絕緣膜37而形成有由被數條配線所構成之配線層17。配線層17將電路元件區域16之各電路元件電性地加以連接。前述之感測器電極2以於配線層17上介隔層間絕緣層37而露出於最上表面之方式所形成。電極配線18將感測器電極2與電路元件區域16電性連接。電極配線18相對於矽半導體基板15之主表面上被形成於鉛垂方向(與主表面正交之方向)。本實施形態之電容感測器元件1可利用作為攝像元件所使用之CMOS(互補金氧半導體；Complementary Metal Oxide Semiconductor)方式，來進行檢測信號之讀出。
參照圖3及圖4A，對具備有電容感測器元件1之電容感測器裝置所進行之根據電容感測器元件1之感測器輸出來生成圖像信號之信號處理進行說明。圖3係概念性地表示電容感測器裝置之電路構成的圖。如圖3所示，電容感測器裝置具備有電容感測器元件1、及感測器信號處理電路11。電容感測器元件1例如具有圖1及圖2所示之構成。此處，省略關於電容感測器元件1之說明。
感測器信號處理電路11具備有讀出電路12、差分信號生成電路13、圖像處理電路14、及控制電路35。控制電路35 分別控制讀出電路12、差分信號生成電路13、及圖像處理電路14。
讀出電路12具備有取樣保持電路19、及輸出切換電路20。取樣保持電路19自電容感測器元件1取得感測器輸出信號。輸出切換電路20對取樣保持電路19之輸出進行切換，加以放大，並將第1信號與第2信號輸出至差分信號生成電路13。
取樣保持電路19被配置於每一行。取樣保持電路19具備有取樣開關21、第1信號取得開關22(以下稱為第1開關22)、第2信號取得開關23(以下稱為第2開關23)、第1信號電容器24、第2信號電容器25、及信號清除開關36(以下稱為取樣保持清除開關36)。
於該取樣保持電路19中，電容感測器元件1之輸出端被連接於取樣開關21之一端、取樣保持清除開關36之一端、第1開關22之輸入端、及第2開關23之輸入端。第1開關22之輸出端、第1信號電容器24之一端、及取樣保持電路19之輸出之切換開關N之輸入端，在第1連接點P1被連接。同樣地，第2開關23之輸出端、第2信號電容器25之一端及取樣保持電路19之輸出之切換開關S之輸入端，在第2連接點P2被連接。
取樣開關21之輸入端被連接於電容感測器元件1之輸出端、第1開關22及第2開關23各自之輸入端，而輸出端被連接於負載(定電流電路)。取樣開關21藉由選擇信號
Figure 108133632-A0101-12-0011-34
X被切換而設定取樣期間。於該取樣期間中，取樣開關21將來自電容感測器元件1之感測器輸出信號，對第1開關22及第2開關23輸出。
第1開關22之輸入端被連接於電容感測器元件1之輸出端，而輸出端被連接於前述之第1連接點P1。第1開關22藉由第1信號取得信號(第1取樣保持信號)
Figure 108133632-A0305-02-0014-1
N被切換，而於取樣期間輸出第1信號(N位準)。
第2開關23之輸入端被連接於電容感測器元件1之輸出端，而輸出端被連接於前述之第2連接點P2。第2開關23藉由第2信號取得信號(第2取樣保持信號)
Figure 108133632-A0305-02-0014-2
S被切換，而於取樣期間輸出第2信號(S位準)。第1信號取得信號(或第1取樣保持信號)
Figure 108133632-A0305-02-0014-3
N與第2信號取得信號(或第2取樣保持信號)
Figure 108133632-A0305-02-0014-4
S係用以於取樣期間中連續地生成第1信號及第2信號之開關驅動信號。
第1信號電容器24對藉由第1開關22所生成之第1信號N進行蓄積。同樣地，第2信號電容器25對藉由第2開關23所生成之第2信號S進行蓄積。
又，取樣保持清除開關36於第1開關22與第2開關23進行動作之前，藉由作為選擇信號
Figure 108133632-A0305-02-0014-5
X之反轉信號的選擇信號
Figure 108133632-A0305-02-0014-6
X_INV被切換。此時，第1開關22與第2開關23進行動作，第1信號電容器24與第2信號電容器25均被設定為基準電位(VVCLR)。
其次，對輸出切換電路20進行說明。
輸出切換電路20由第1信號清除開關(以下稱為輸出電容器清除開關)26、第2信號清除開關(以下稱為輸出電容器清除開關)27、第1信號放大部28、第2信號放大部29、第1信號輸出用電容器33、第2信號輸出用電容器34及移位暫存器(HSR)44所構成。移位暫存器(HSR)44自N1、S1至Nn、Sn切換取樣保持電路輸出(P1、P2)之信號並加以驅動。
輸出切換電路20對分別被連接於各取樣保持電路19之開關H1、N1依序地進行切換，使第1信號電容器24及第2信號電容器25所保持之電荷移動至第1信號輸出用電容器33及第2信號輸出用電容器34。亦即，第1信號輸出用電容器33之一端經由輸出電容器重置開關26被連接於基準電位(VHCLR)，而第1信號輸出用電容器33之另一端被連接於基準電位(AVSS)。
第2信號輸出用電容器34之一端經由輸出電容器重置開關27被連接於基準電位(VHCLR)，而第2信號輸出用電容器34之另一端被連接於基準電位(AVSS)。當輸出電容器重置開關26及27被導通時，第1信號輸出用電容器33與第2信號輸出用電容器34便進行放電。第1信號放大部28將第1信號N加以放大。第2信號放大部29將第2信號S加以放大。
其次，差分信號生成電路13由差分運算部30及AD(類比數位；Analog-Digital)轉換部31所構成，將自讀出電路12所輸出之第1信號與第2信號之差放大並加以輸出。該差分信號生成電路13被構成為利用1個AD轉換部31對差分運算部30所輸出之差分信號進行數位轉換。或者，雖未圖示，但差分信號生成電路13亦可被構成為在利用2個A/D轉換部31對第1信號與第2信號進行數位轉換之後，利用軟體對該等經轉換後之輸出進行運算而取其差分。圖4B表示輸出切換電路20之輸出時序。電容感測器元件1自外部電極10被施加第1電位時，便輸出感測器輸出信號為既定位準、例如N位準之電壓。第1信號N係於外部電極10之第1電位時所取得之信號。第2信號S係於外部電極10之第2電位時所取得之信號。
圖像處理電路14生成與差分信號之位準對應的圖像信號。圖像處理電路14係進行γ校正、邊緣檢測、圖像匹配等之 圖像處理的電路。參照圖4A、圖4B所示之時序圖及圖5所示之流程圖，對利用電容感測器元件1所進行之電壓檢測及圖像處理進行說明。
圖4A表示重置信號
Figure 108133632-A0101-12-0014-41
R、選擇信號
Figure 108133632-A0101-12-0014-42
X、第1信號取得信號
Figure 108133632-A0101-12-0014-43
N、第2信號取得信號
Figure 108133632-A0101-12-0014-44
S、以及取樣保持電路19之第1信號(P1)及第2信號(P2)之輸出波形。圖4A係表示各動作之第1期間至第4期間的圖。再者，於以下說明之用語中，第1信號設為對外部電極10施加第1電位時會取得之信號。此處，係與受電用電容器3之重置電壓VR對應之信號。又，第2信號係對外部電極10施加第2電位時會取得之信號。此處，係重置電壓VR-Cs/(Cs+Cc)(第1電位-第2電位)。其中，設為Cs：外部電極10與感測器電極之電容、及Cc：受電用電容器之電容。
首先，感測器移動部56使感測器電極2與作為檢查對象之外部電極10接近(步驟S1)。其次，控制電路35自檢查信號電源55對外部電極10施加檢查信號之第1電位(步驟S2)。其後，控制電路35將重置信號
Figure 108133632-A0101-12-0014-45
R設為H(高；High)位準，並使重置元件6驅動(步驟S3)。此時，控制電路35將重置信號
Figure 108133632-A0101-12-0014-46
R設定為H位準，將選擇信號
Figure 108133632-A0101-12-0014-47
X設定為L(低；Low)位準，將第1信號取得信號
Figure 108133632-A0101-12-0014-48
N設定為H位準，並將第2信號取得信號
Figure 108133632-A0101-12-0014-49
S設定為H位準。經驅動之重置元件6將受電用電容器3設定為重置電壓VR(基準電位或偏置電壓)。其後，控制電路35將選擇信號
Figure 108133632-A0101-12-0014-50
X設定為H位準，並驅動選擇開關元件5。電容感測器元件1輸出相當於重置電壓VR之電壓的感測器元件輸出SO。步驟S2至S3係圖4A之第1期間(重置期間)。
其次，控制電路35將重置元件6設為非導通，對第1信號取得信號
Figure 108133632-A0101-12-0015-51
N按照L位準、H位準之順序依序地進行切換。又，控制電路35將第2信號取得信號
Figure 108133632-A0101-12-0015-52
S切換為L位準。第1開關22被輸入H位準之第1信號取得信號
Figure 108133632-A0101-12-0015-53
N而導通。藉由第1開關22之導通，第1信號被蓄積於第1信號電容器24(步驟S4)。步驟S4係圖4A之第2期間(第1信號取得期間)。
其次，控制電路35對外部電極10施加第2電位(步驟S5)。電容感測器元件1之受電用電容器3所保持之電位，成為由受電用電容器3之電容、外部電極10與感測器電極2之靜電耦合之電容、及外部電極10之第1電壓與第2電位之差所決定之電位。此時，選擇信號
Figure 108133632-A0101-12-0015-54
X係H位準。因此，選擇開關元件5維持導通狀態。因此，電容感測器元件1作為感測器元件輸出SO而輸出電容感測器元件1之受電用電容器3所保持之電壓的第2信號。其後，控制電路35對第2開關23輸入H位準之第2信號取得信號
Figure 108133632-A0101-12-0015-55
S使其導通。藉由第2開關23之導通，第2信號被蓄積於第2信號電容器25(步驟S6)。步驟S5至S6係圖4A之第3期間(第2信號取得期間)。
然後，取樣保持電路19藉由被設置於輸出切換電路20內之移位暫存器(HSR)，將輸出開關N1、S1至Nn、Sn依序地切換為導通。藉此，第1信號及第2信號自第1信號電容器24及第2信號電容器25被讀出。所讀出之第1信號及第2信號，以移動至第1信號輸出用電容器33及第2信號輸出用電容器34之方式被蓄積。
此外，控制電路35於相同之時序自第1信號輸出用 電容器33及第2信號輸出用電容器34讀出第1信號及第2信號。所讀出之第1信號及第2信號藉由第1、第2信號放大部28、29被任意地放大之後，被輸出至差分信號生成電路13。差分信號生成電路13輸出第1信號與第2信號之差分信號。該差分信號會在AD轉換部31被轉換為數位信號後被放進圖像處理電路14中(步驟S7)。步驟S7係圖4A之第4期間(信號調用期間)。輸出後之第1信號輸出用電容器33及第2信號輸出用電容器34藉由輸出電容器重置開關26、27之導通而被設定為基準電位。
其次，控制電路35對所取得之差分信號是否成為必需資料數進行判定(步驟S8)。於步驟S8之判定中，在差分信號未達到必需資料數之情形時(NO)，處理返回至步驟S2。此時，反覆進行自電容感測器元件1之感測器輸出信號之取得與差分信號之輸出，直至在步驟S8中差分信號成為必需資料數為止。於差分信號已達到必需資料數之情形時(YES)，控制電路35對所有檢測區域是否已結束進行判定(步驟S9)。若於步驟S9之判定中，所有檢測區域之檢測未結束(NO)，感測器移動部56便將感測器電極2與外部電極10分離，並使感測器電極2移動至下一個檢測區域(步驟S10)。其後，返回至前述之步驟S1，而進行檢測。另一方面，若於步驟S9之判定中，所有檢測區域之檢測結束(YES)，圖像處理電路14便進行圖像處理(步驟S11)。
其次，圖6係表示實施形態之電容感測器元件被配置成二維陣列狀之電容檢測區域感測器之概念性之電路構成的圖。再者，關於該電容檢測區域感測器之構成部位，對與前述之圖3所示之構成部同等之部位，標示相同之元件符號並省略說明。
電容檢測區域感測器電路(以下稱為區域感測器)80係複數個電容感測器元件1被配置成例如256行×256列之矩陣狀(二維陣列狀)。當然，區域感測器80並未被限定晶片尺寸及電容感測器元件1之個數。又，區域感測器80於形狀上，亦可對應於檢查對象之形狀而適當設定為正方形或長方形等。被矩陣配置之電容感測器元件1，分別被連接於由垂直移位暫存器(VSR)46與水平移位暫存器(HSR)44所構成之感測器元件選擇電路。
於各電容感測器元件1之選擇信號
Figure 108133632-A0101-12-0017-56
X之輸入端，分別配線有成為列配線之選擇信號(
Figure 108133632-A0101-12-0017-57
X)線41，而於重置信號
Figure 108133632-A0101-12-0017-58
R之輸入端配線有重置信號(
Figure 108133632-A0101-12-0017-59
R)線42，且作為行配線，於電容感測器元件1之輸出端配線有感測器輸出線43。選擇信號線41及重置信號線42被連接於垂直移位暫存器(VSR)46。感測器輸出線43被連接於取樣保持電路45。
又，作為驅動控制信號，例如垂直移位暫存器時脈
Figure 108133632-A0101-12-0017-60
V、垂直移位暫存器起始脈衝
Figure 108133632-A0101-12-0017-61
VS及垂直移位暫存器重置脈衝
Figure 108133632-A0101-12-0017-62
VR，被輸入至垂直移位暫存器46。
此外，水平移位暫存器(HSR)44作為驅動控制信號，例如輸入水平移位暫存器時脈
Figure 108133632-A0101-12-0017-63
H、水平移位暫存器起始脈衝
Figure 108133632-A0101-12-0017-64
HS及水平移位暫存器重置脈衝
Figure 108133632-A0101-12-0017-65
HR，並藉由開關切換來控制自取樣保持電路19之輸出的時序。
如前所述，分別自藉由選擇信號
Figure 108133632-A0101-12-0017-66
X而依序地被選擇之電容感測器元件1所讀出之感測器輸出信號，會暫時地被輸入至取樣保持電路19。取樣保持電路19根據第1信號取得信號
Figure 108133632-A0101-12-0017-67
N及第2取得信號
Figure 108133632-A0101-12-0017-68
S之時序，來保持感測器輸出信號。
藉由水平移位暫存器(HSR)44而自取樣保持電路19所讀出之感測器輸出信號，被輸出至前述之第1信號放大部28及第2信號放大部29。此外，藉由第1信號放大部28及第2信號放大部29所放大之第1信號及第2信號之差分信號，利用圖3所示之差分信號生成電路13所生成。差分信號藉由圖像處理電路14而被轉換為圖像信號。
圖7係表示自上側觀察區域感測器80之外觀構成的圖。又，圖8係表示構成區域感測器80之1個電容感測器元件1之剖面構造的圖。
於圖7所示之例子中，1個感測器電極2呈正方形。感測器電極2之一邊為十幾μm左右。又，如圖8所示，形成有為了絕緣而自感測器電極2之周圍略微地分離並以包圍之方式被嵌入之框形狀的屏蔽電極(M5)71。屏蔽電極71被連接於內部配線(M4)72。屏蔽電極71具有使因位於感測器電極2之斜上方向之電場或鄰接之感測器電極2所造成電容檢測之影響減少的功能。屏蔽電極71之電位係大致接地電位。又，如圖8所示，於矽半導體基板15上形成有包含圖1所示之電路元件等之電路元件區域16。此外，於電路元件區域16之上方，介隔著未圖示之絕緣層而形成有複數層之金屬配線層(M1、M2、M3)17及電極配線18。又，自電路元件區域16之上方所觀察之投影方向之面積，係小於感測器電極2之面積。又，由於電路元件區域16被配置於感測器電極2之下層，因此可使鄰接之感測器電極2接近地配置。因此，區域感測器80可實現較高之聚積度。
此外，區域感測器80可藉由利用讀出電路12及差分信號生成電路13所進行之相關性雙重取樣動作，而對外部電極AVSS之波動與重疊之雜訊，去除較取樣時間△t更長週期之成分。又，可藉由每次之重置操作而對重置電壓之波動及雜訊，去除被蓄積於電容感測器元件內之蓄電元件之波動與雜訊。可藉由每次之重置操作而對重置開關之導通電阻之熱雜訊，去除被蓄積於電容感測器元件內之蓄電元件之熱雜訊。可對作為單元放大器之第1、第2信號放大部28、29之閾值電壓之偏差，去除輸出電壓之直流成分的偏移。可對第1、第2信號放大部28、29之低頻雜訊，去除較取樣時間△t更長週期之成分。此外，可對行電流源之汲極電壓之動作點偏差，去除輸出電壓之直流成分之偏移。
於圖7中，屏蔽電極71之電位雖設為大致接地電位，但並非限定於此者。屏蔽電極71之電位亦可為前述之第1電位與第2電位之任一者。亦即，屏蔽電極71可作為外部電極10而使用。圖9係表示將屏蔽電極71作為外部電極10而使用之情形時之構成例的圖。於圖9之例子中，屏蔽電極71分別被形成於各感測器電極2之周圍。而且，於屏蔽電極71形成有端子
Figure 108133632-A0305-02-0021-7
G。端子
Figure 108133632-A0305-02-0021-8
G被連接於檢查信號電源9。圖9的例子之檢查信號電源9被構成為藉由開關9A之切換，而可將第1電位V1或第2電位V2經由端子
Figure 108133632-A0305-02-0021-9
G所施加於屏蔽電極71。若為如此之構成，便不需要外部電極10。
於圖7、圖9之例子中，屏蔽電極71具有包圍正方形之感測器電極2的框形狀。然而，屏蔽電極71亦可不一定要具有框形狀。例如，若感測器電極2呈長方形狀，則亦可相對於感測器電極2排列配置長方形狀之屏蔽電極71。又，若感測器電極2為梳狀電極，則屏蔽電極71亦可為以夾著該感測器電極2之方式所構成之梳狀電極。
[第1實施形態]
圖10係表示搭載電容檢測區域感測器之導電圖案檢查裝置之概念性之構成的圖。圖11係表示根據判定基準所使用之正常之導電圖案資訊的導電圖案圖像之一例的圖。圖12係成為檢查對象之導電圖案圖像，且係用以說明關於圖像匹配所產生之缺陷的有無及缺陷位置之檢測的圖。
導電圖案檢查裝置51具備有區域感測器(電容檢測區域感測器電路)80、差分信號生成電路13、圖像處理電路14、儲存部58、比較判定部59、缺陷位置資訊取得部60、顯示部61、輸入部62、介面部63、選擇器81、探針82、開關83、檢查信號電源55、感測器移動部(感測器移動機構)56、控制部64、及時序控制電路65。
區域感測器80等同於前述之圖6所示之區域感測器。區域感測器80實質上非接觸地被配置於與電路基板100之導電圖案101對向之位置。於區域感測器80之設置有電極等之表面，為了防止損傷與磨耗、或者防止污染，而以覆蓋整個面之方式設置有極薄之保護膜(絕緣膜)。因此，即便使區域感測器80接觸導電圖案101，實質上感測器電極2與作為外部電極之導電圖案亦未接觸。將該情況稱為實質上非接觸。
差分信號生成電路13接收來自區域感測器80之檢測信號而生成差分信號。差分信號生成電路13亦可被搭載於區域感測器80。圖像處理電路14根據差分信號來生成圖像資料。圖像處 理電路14對自控制部64所輸出之2值之差分信號進行圖像化處理，而生成為包含導電圖案101之導電圖案圖像。
儲存部58儲存檢查對象區域之位置資訊。通常，相對於電路基板100之導電圖案101之面積，區域感測器80之檢查區域(實效檢查面積)較小。因此，於電路基板之導電圖案101，設定有根據區域感測器80之檢查區域而被劃分之檢查對象區域。亦即，於檢查對象區域內存在有經分割之複數個導電圖案。檢查對象區域以於邊端彼此略微地有重疊之方式被分配。亦即，在將所取得之資料利用圖像處理加以圖像化時，檢查對象區域以包含成為圖像貼合時之黏貼部之共通圖像之方式被設定。
比較判定部59藉由利用圖像處理電路14所生成之導電圖案101的圖像資料與基準導電圖案圖像資料的圖像匹配，來判定導電圖案101之良否。基準導電圖案圖像資料係不存在斷線、短路、缺損等之缺陷之正常的導電圖案的圖像資料。
選擇器81對輸出檢查信號之探針82進行切換。選擇器81根據以檢查信號一次一個地被供給至電路基板100上之複數個獨立之導電圖案101之方式自時序控制電路65所供給之控制信號，來切換探針82。選擇器81可由例如多工器、多工解訊器等所構成。
探針82之前端分別接觸於作為電路基板100上之導電圖案101之一端的電極。各探針82分別對導電圖案101供給檢查信號。該等探針82於設置檢查開始時之電路基板100時，在檢查開始前同時地接觸電極。探針82經由開關83被連接於檢查信號電源55。於藉由自探針82所供給之檢查信號產生於導電圖案上之 第1電位與第2電位之輸出時自區域感測器所取得之第1信號與第2信號，作為檢測信號為而通過差分信號生成電路13與圖像處理電路14被輸出至控制部64。
開關83對被連接於探針82之檢查信號電源55進行切換。檢查信號電源55被構成為可供給第1電位及第2電位之檢查信號。藉由時序控制電路65所進行之開關83的切換，檢查信號電源55將第1電位或第2電位之檢查信號供給至導電圖案101。
感測器移動部56使區域感測器移動至電路基板(印刷配線板：PCB)之檢查位置。感測器移動部56使區域感測器80依序地移動至經分割之檢查對象區域，並反覆進行電路基板100之檢查。又，區域感測器80與導電圖案101之對向之間隔，較佳雖為0.02mm以下，但實際上亦可為0.5mm以下。
控制部64可使用控制裝置整體而進行檢查所需之指示或運算處理之例如個人電腦或CPU(中央處理單元；Central Processing Unit)(中央運算處理部)等。
時序控制電路65控制選擇器81之切換時序及檢查信號電源55之施加時序。時序控制電路65針對選擇器81，控制用於探針選擇之控制信號及賦予導體圖案之檢查電壓。時序控制電路65與供給至選擇器81之控制信號同步地，供給用以驅動區域感測器80之同步信號。
再者，雖假設在圖10所示之電路基板100中僅於單面側設置有導電圖案101之情形，但亦可於正面及背面兩面設置導電圖案101。於在兩面設置有導電圖案101之情形時，例如，以中間夾著電路基板之正面及背面之導電圖案101之形成面的方式，2 個區域感測器80被配置為各自之感測器面隔開間隔地與導電圖案101之形成面對向。若為如此之配置，便可同時地檢查正面及背面之導電圖案101。又，例如，亦可於導電圖案檢查裝置51設置基板翻轉機構。於該情形時，在正面之導電圖案之檢查結束後，電路基板100藉由基板翻轉機構被旋轉半圈而使正反面翻轉。其後，進行電路基板100之背面側之導電圖案的檢查。
於本實施形態中，電路基板100具備有自電極墊104延伸出並於中途分支之複數個具有直線狀之梳形的導電圖案101。此處，雖以梳形導電圖案為例而進行說明，但當然並非被限定於梳形者，亦可為用以安裝一般之電子零件的導電圖案。
圖11A、圖11B表示包含藉由圖像處理電路14所圖像化後之導電圖案101的導電圖案圖像之一例。圖11A表示成為不存在缺陷之判斷基準之正常導電圖案，而圖11B表示存在短路或斷線之缺陷之導電圖案的例子。此處，黑色區域表示導電圖案之配線，而白色區域表示未形成有配線之導電圖案基板本身的區域。
又，作為例子所表示之2色圖像，並非被限定於黑白顏色者，亦可為有色之2色以上的圖像、或以2種以上之灰階所顯示的圖像。再者，於圖11B中，以虛線來表示之配線106由於為檢查信號因斷線部位(斷線缺陷)而未被供電之導電圖案的區域，因此即便實際存在，於所形成之畫面上亦會以缺損狀態的白色來顯示。又，短路部位(短路缺陷)105由於檢查信號被供電，因此作為配線的圖像來顯示。
儲存部58儲存控制部64所使用之程式及應用程式。儲存部58進一步儲存成為比較判定部59之判定基準之根據圖11A 所示之正常導電圖案所生成之基準導電圖案圖像101A的圖像資訊。基準導電圖案圖像101A係針對圖案每個不同之檢查對象而被儲存。
比較判定部59藉由對如圖11B所示之自圖像處理電路14輸出之成為檢查結果之所取得之檢查導電圖案圖像101B、與如圖11A所示之自儲存部58讀出之基準導電圖案圖像101A進行圖案匹配處理而將其等加以比較，擷取成為特異部位之斷線部位106及短路部位105等，來進行良、不良判定。比較判定部59將判定結果儲存於儲存部58，並且使顯示部61顯示判定結果。
控制部64取得藉由比較判定部59所判定為有缺陷存在之部位的位置資訊或座標資訊，並與關於判定結果之資訊一起儲存於儲存部58。該位置資訊作為對成為後續步驟之導電圖案103進行修復處理時之位置資訊而使用於修復裝置。
顯示部61係液晶顯示器等之顯示裝置，其至少顯示關於利用控制部64所進行之導電圖案檢查的資訊、自圖像處理電路14所輸出之基準導電圖案圖像101A及檢查導電圖案圖像101B、以及良否判定結果。
此處，作為良否判定結果，較佳為使成為判斷基準之基準導電圖案圖像101A與檢查導電圖案圖像101B之雙方排列顯示於一個畫面上、或以不同顏色重疊地加以顯示。於在檢查導電圖案圖像101B產生有斷線部位之情形時，即便為實際存在之配線，檢查信號亦會因斷線而未被供電。因此，區域感測器80未檢測出檢查信號，而於檢查導電圖案圖像123中生成其配線缺損的圖像。因此，藉由使作為正常之基準圖像的基準導電圖案圖像113進行比 較顯示，可防止看漏缺陷部位之情形。
輸入部62由鍵盤或開關面板所構成。又，輸入部62亦可為被配置於顯示部61之顯示面板上的觸控面板。輸入部62輸入與導電圖案之檢查相關的資訊與選擇的設定。
介面部63具備有為了共有檢查資訊等，而用以由導電圖案檢查裝置51與例如修復裝置之伺服器，使用LAN(區域網路；Local Area Network)或網際網路等通信網路來進行通信之介面。
此處，參照圖12A至圖12E，對本實施形態之導電圖案檢查裝置可進行檢查之導電圖案的例子進行說明。
圖12A係直線之導電圖案110。於該例子中，顯示導電圖案110之一部分缺損的斷線部位111。由於斷線狀態與斷線之規模(缺損部位之長度等)可作為圖像而加以視覺辨識，因此亦可判斷是否能修復。
圖12B係於2個電極間有環狀之環路圖案存在的導電圖案120。該導電圖案120由於在電極間具有2個電流通路，因此即便一電流通路斷線，電流亦可於另一電流通路流通。因此，於習知之使檢查端子接觸並將檢查信號對2個電極間進行供電之檢查中，即便存在斷線之有無的差異，但檢測值之差小而無法檢測出斷線缺陷。
相對於此，於本實施形態中，若為在感測器電極對向之導電圖案中施加有檢查信號之狀態，則除了斷線部位以外，可從導電圖案而在感測器電極檢測出電位。因此，即便於環路圖案有斷線不良部位121存在，亦可作為圖像而檢測出。
圖12C係為直線且被平行配置之複數個導電圖案130。即便存在如此之導電圖案之較細部位132或缺損部位131，習 知之使用2電極間之檢查信號的檢查亦無法檢測出缺陷。又，亦存在有：即便被組裝成產品而於產品檢查之階段，亦未發現為缺陷之情形。例如，可能會產生因經時變化、尤其因熱應力或電流集中所導致之斷線或導電圖案自電路基板剝離(浮起)之事態。相對於此，於本實施形態中，由於導電圖案可作為圖像而加以取得，因此容易發現導電圖案之較細部位與缺損部位。
圖12D係與浮接圖案接近地被配置之導電圖案。導電圖案140及浮接圖案141電性地分離。此處，表示成為判定基準之良品之導電圖案140及浮接圖案141與已產生短路缺陷153之導電圖案151及浮接圖案152。該導電圖案151利用習知之使用2電極間之檢查信號的檢查並無法檢測出缺陷。為了檢測該短路缺陷，必須另外於浮接圖案152配置電極。
相對於此，於本實施形態中，可將導電圖案作為圖像而加以取得。因此，若於電極間電位亦被施加於電流通路以外處，由於可將導電圖案及浮接圖案作為圖像而加以取得，因此亦可容易地檢測出短路缺陷。
圖12E係被形成為螺旋圖案160之導電體圖案。螺旋圖案被使用於小型行動裝置等之天線，而被使用於電波之收發或電源供給。於該螺旋圖案160中，即便產生短路部位161，亦只是形成截短電流通路的旁通路。因此，2極間之檢查信號會正常地流動而無法檢測出短路缺陷。
相對於此，於本實施形態中，由於可將導電圖案作為圖像而加以取得，因此，亦可容易地檢測出螺旋間之短路缺陷。
其次，參照圖13所示之流程圖，對本實施形態之導 電圖案檢查裝置之檢測動作進行說明。
控制部64使用未圖示之基板搬送機構，將電路基板配置於檢查裝置之檢查台的基板安裝位置(步驟S21)。其次，控制部64在將電路基板之基準位置標記、或導電圖案之一部分且為預先所規定之部位規定為基準位置之後，將基準位置設為座標原點(x=0，y=0)，而進行座標設定(步驟S22)。此時，控制部64為了使區域感測器80接近導電圖案，亦將檢查台面或電路基板之導電圖案形成面設定為高度方向(Z方向)之座標原點(z=0)的基準。
如前所述般，相對於電路基板100之導電圖案的面積，區域感測器80之檢查區域(實效檢查面積)較小。因此，控制部64將電路基板100之導電圖案劃分為區域感測器80之檢查區域，並設定該等檢查區域之位置資訊(座標資訊)、及區域感測器80之移動路徑。
其次，控制部64使複數個電極墊之各者分別與各探針82之前端接觸而將電極墊與探針82電性地連接(步驟S23)。探針82為了不對導電圖案101造成因探針前端之接觸所導致的刮傷或凹陷等損傷，且降低接觸電阻以使檢測值不出現偏差，而具有藉由彈簧等所設定之賦能力會發揮作用之機構。
其次，感測器移動部56根據事先所決定之檢查順序與座標資訊(x、y座標)，使區域感測器80移動(x、y軸方向之移動)至檢查位置(步驟S24)。然後，到達檢查位置之區域感測器80藉由感測器移動部56，以使感測器電極2盡量接近檢查對象之導電圖案之方式下降(z軸方向之移動)，而使區域感測器80與檢查區域之導電圖案對向(步驟S25)。再者，若電路基板100因偏移等而不會朝 xy方向移動，則亦可設置為將感測器電極2之表面所形成之保護膜接觸於導電圖案之狀態。再者，即便於該情形時，感測器電極2之表面亦未直接接觸於導電圖案，但會成為電性地電容耦合之狀態。
其次，控制部64以檢查信號被供電至區域感測器80之感測器電極2對向之檢查對象區域內之劃分導電圖案之方式，選擇性地切換選擇器81(步驟S26)。此時，首先，導電圖案以第1電位之檢查信號被施加於開關83之方式被切換，然後開關83以第2電位之檢查信號被施加於導電圖案之方式被切換。然後，控制部64使根據前述之感測器輸出信號之差分信號(資料)輸出(步驟S27)。其次，控制部64判定區域感測器80是否已取得1個畫面量的資料(步驟S28)。於該步驟S28之判定中，在感測器電極2之檢查對象區域內已有未取得資料之導電圖案101存在之情形時(NO)，處理返回至步驟S26。於該情形時，控制部64將選擇器81切換至未被供電有檢查信號之導電圖案101，而使其供電檢查信號。另一方面，於步驟S28之判定中，在已自區域感測器80之感測器電極2對向之所有導電圖案101取得資料之情形時(YES)，感測器移動部56使區域感測器80上升，而使區域感測器80與作為此次之檢查對象之導電圖案101分離從而解除對向配置(步驟S29)。
其次，控制部64判定感測器輸出自藉由區域感測器之檢查區域所劃分之所有檢查對象區域之導電圖案之取得是否已完成(步驟S30)。於該步驟S30之判定中，在感測器輸出自所有檢查對象區域之導電圖案之取得尚未完成之情形時(NO)，處理返回至步驟S24。於該情形時，感測器移動部56使區域感測器80移動至下一個檢查對象區域。另一方面，於步驟S30之判定中，在資料自 所有檢查對象區域之取得已完成之情形時(YES)，圖像處理電路14將基於在每個檢查對象區域所取得之資料的圖像加以貼合，而製作(波形合成)檢查導電圖案圖像(步驟S31)。
其次，比較判定部59進行良、不良判定(步驟S32)。於良、不良判定中，比較判定部59將所製作之檢查導電圖案圖像，藉由圖像匹配處理而與自儲存部58所讀出之基準導電圖案圖像進行比較，從而抽取成為特異部位之缺陷、即斷線及短路等。比較判定部59算出在良、不良判定中被判定為有缺陷之部位的位置資訊或座標資訊(步驟S33)。比較判定部59將所算出之資訊與關於判定結果之資訊一起儲存於儲存部58(步驟S34)。藉此，結束一連串之檢查序列。與該判定結果相關之資訊中，包含有缺陷部之位置資訊(座標資訊)、缺陷圖像及檢查對象之電路基板的種類資訊等。
如以上所述般，根據本實施形態，即便成為檢查對象之導電圖案並非僅為直線而為為了安裝電路零件而繞道之部位及彎曲之部位、或者為在中途包含複數個分支之導電圖案，只要可將檢查信號加以供電，則亦可藉由電容耦合來檢測出檢查信號。
因此，可將導電圖案之形狀作為圖像來顯示，且容易進行缺陷部位之有無的確認與缺陷部位之位置的確認。又，於習知之檢查方法中，首先，藉由電性地檢查，在檢測出缺陷部位之有無後，拍攝缺陷部位來進行確認，即，需要2次不同的檢查。相對於此，本實施形態之導電圖案檢查裝置由於藉由1次的檢查，便可自導電圖案圖像檢測出缺陷部位之有無及其位置，因此不僅縮短檢查時間，且減輕施加於檢查員之作業負荷。
又，於良、不良判定後，由於不僅顯示缺陷部位之有無，且將已進行檢查之導電圖案作為圖像來顯示，因此可報告對檢查員而言容易理解缺陷部位之檢查結果。又，由於檢查結果伴隨著缺陷圖像同時取得其位置資訊(座標資訊)，因此藉由對於成為後續步驟之修復步驟提供缺陷部位之位置資訊，可謀求修復處理之作業之減輕與修復時間之縮短。
如以上所述般，根據本實施形態，即便成為檢查對象之導電圖案並非僅為直線，而為如平行圖案、環路圖案、螺旋圖案、梳齒圖案般之具有複數個分支的圖案等，只要可進行檢查信號之供電，且可使感測器電極對向，則亦可無關於導電圖案之形狀而進行檢測。例如可檢測出斷線缺陷、短路缺陷、圖案之較細缺陷及圖案之缺損缺陷等藉由習知之對電極間供電檢查信號並利用感測器電極進行檢測之電氣檢查所無法檢測出之各種缺陷。
[第2實施形態]
其次，對利用電容檢測區域感測器之細胞尺寸檢測裝置進行說明。
圖14係表示搭載電容檢測區域感測器之細胞尺寸檢測裝置300之概念性之構成的圖。圖15A、15B係用以對細胞尺寸檢測裝置300之檢測細胞的尺寸之動作進行說明的概念圖。圖16A係概念性地表示存在於區域感測器上之細胞的圖，而圖16B係將圖16A加以圖像化並概念性地表示被顯示於顯示畫面之細胞圖像的圖。再者，關於圖14所示之構成部位，對與前述之第1實施形態之構成部位同等之功能或作用之構成部位，標示相同之元件符號，並省略其詳細說明。
圖14所示之細胞尺寸檢測裝置300大致由對向電極210、區域感測器80、控制裝置91、及圖像處理電路14所構成。
對向電極部210具備有對向電極201、對向電極開關202、及可變電壓電源203。對向電極201與區域感測器80隔著填充其間之物質、例如隔著電解液220而對向。對向電極開關202藉由來自控制裝置91之對向電極用電源控制信號S1進行導通/斷開。可變電壓電源203藉由來自控制裝置91之對向電極用電壓控制信號S2，控制對對向電極201進行供電之檢查信號之電壓。
又，控制裝置91具備差分信號生成電路13(差分運算部30及AD轉換部31)、及時序控制電路65。時序控制電路65控制利用差分信號生成電路13取得自區域感測器80之輸出的時序。
於圖14中，代表性地對自2個電容感測器元件所輸出之感測器輸出信號之處理進行說明。然而，感測器輸出信號係自各電容感測器元件所輸出之信號，並非被限定於2個信號者。
差分信號被輸出至圖像處理電路14。圖像處理電路14生成與差分信號之位準對應的圖像信號。圖像信號藉由前述之圖10所示之顯示部61，顯示如後述之圖16B所示之細胞圖像211a、211b。再者，在檢測細胞尺寸時，於細胞由電解液等所浸漬之狀態下進行檢測。因此，收納區域感測器80之容器，係具有供配置區域感測器80之底面、及水密地被設置於其周圍之壁之容器、例如為被形成為托盤之形狀的容器。又，為了防止區域感測器80之感測器電極2因電解液之腐蝕所導致之劣化，亦可構成為於感測器電極2上形成具有既知電容之氮化膜或氧化膜而保護其免受電解液影響。
再者，本實施形態之電容感測器元件1之對向電極，作為構成要件並非必要者。例如，電容感測器元件1亦可不存在被施加電壓之對向電極，而在僅感測器電極2暴露於電解液中、大氣中、任意氣體之環境氣體中、或真空中之狀態下，可檢測出因在其等之中傳播而附著於感測器電極2之物質所引起之電容變化、或者因電荷或離子之帶電等所引起之電壓變化。例如，電容感測器元件1亦可根據電解液中之細胞附著於感測器電極之情形時之電容變化，來製作圖像。
其次，參照圖15A、15B，對細胞之尺寸檢測進行說明。
圖15A概念性地表示對向電極201及感測器電極2之構成。於感測器電極2，分別設置有開關元件(電晶體)204及由電容器所構成之讀出電路205。
於圖15A中，浸漬於電解液220之細胞210a、210b，被載置於區域感測器80之感測器電極2上。此外，在氣泡等不會進入電解液220之狀態下對向電極201被配置為與區域感測器80平行。其次，前述之檢查信號自可變電壓電源203被供電。此時，如圖15B所示般，將對向電極201與感測器電極2之間之電解液220之電容設為C0。又，於對向電極201與感測器電極2之間有細胞210a存在之情形時，設為細胞210a之電容Cx。
因此，於有細胞210a存在之情形時，對向電極201與感測器電極2之間之電容成為Cx1。通常，由於細胞210a之介電係數高於填充之物質之介電係數，因此電容C0<電容Cx。因此，由於有細胞210a、210b存在時會電荷會蓄電，因此所得到之檢測 信號值亦會變大。
如圖16A所示，細胞210a、210b其細胞尺寸越大，與細胞接觸之區域感測器80之感測器電極數便會越多。亦即，藉由與細胞接觸之區域感測器80，可檢測出細胞尺寸與形狀。若對該等感測器輸出信號進行圖像信號化之處理，如圖16B所示般，與細胞210a、210b之尺寸一致之細胞圖像211a、211b便會被顯示於顯示畫面95。
根據以上內容，本實施形態之細胞尺寸檢測裝置300可取得與載置或接觸於電容檢測區域感測器之細胞之尺寸或形狀對應之感測器檢測信號。因此，對於相同之細胞或不同之細胞，可容易地實現尺寸與形狀的比較。
此外，於細胞之尺寸與形狀會隨時間變化之情形時，隔開預先所設定之時間間隔連續地進行電容檢測，藉此可容易地實現觀察細胞之經時變化。又，於本實施形態中，由於區域感測器會於短時間內檢測出對向電極201與感測器電極2之間之電容變化並加以圖像化，因此即便在細胞210a、210b不於區域感測器上停滯而於電解液中等移動之狀態下亦可進行電容檢測，而檢測出複數個細胞之尺寸與形狀。
[第3實施形態]
其次，對利用電容檢測區域感測器之抗原捕捉檢測裝置進行說明。
圖17係用以對抗原捕捉檢測裝置400之抗原之捕捉動作進行說明的概念圖。再者，關於圖17所示之構成部位，對與 前述之第2實施形態之構成部位同等之功能或作用之構成部位，標示相同之元件符號並省略其詳細之說明。
本實施形態之抗原捕捉檢測裝置400搭載前述之電容檢測區域感測器，而即時地對利用適體(核酸適體等)234之抗原235之捕捉進行檢測。於本實施形態中，雖已對利用適體234進行抗原235之捕捉之例子進行說明，但亦可為與抗原235結合之抗體。
抗原捕捉檢測裝置400與前述之第2實施形態之細胞尺寸檢測裝置300之構成同等，作為不同之構成，於感測器電極2上積層形成有固定層232、交聯劑233及適體234。再者，亦可於感測器電極2與固定層232之間形成具有既知之電容之氮化膜或氧化膜來作為保護膜使用。
於本實施形態中，對因適體234捕捉抗原235並特異性地加以結合所產生之電容變化進行檢測，並將該電容變化作為圖像而加以顯示。於圖17所示之抗原捕捉檢測裝置400中，以不會形成氣泡等之方式在區域感測器80之感測器電極2與對向電極201之間充滿電解液220等。電解液之電容具有前述之電容C0。又，於電解液220內浮游之抗原235，例如為具有某電容Cx者。因此，與前述之第2實施形態同等地，於在感測器電極2與對向電極201之間不存在抗原235之情形時，會檢測出與電解液之電容C0對應之檢查信號。另一方面，於在感測器電極2與對向電極201之間有抗原235存在之情形時，會檢測出與抗原235之電容Cx對應之檢查信號。
於本實施形態中，未被適體234所捕捉之狀態之抗原235，由於浮游於電解液內，因此於每次檢測出電容時會取得不同 圖樣之構圖圖像。又，於抗原235被適體234所捕捉之情形時，由於抗原235之電容Cx固定，因此在藉由連續之電容檢測所生成之連續圖像中，會出現固定之圖樣。通常，隨著自檢測開始之時間的經過，固定之圖樣的面積會增加。檢查信號之供電亦可在每次進行電容檢測時進行供電。
於所生成的圖像中，在有抗原235存在之情形時，對向電極201與感測器電極2之間之電容成為Cx。通常，由於電容C0<電容Cx，且有抗原235存在時電荷會被蓄積，因此可得到之檢測信號值亦會變大。因此，作為判定結果，若將該等感測器輸出信號二值化並進行圖像信號化之處理，抗原235逐漸地被適體234捕捉之狀態便會被圖像化而被顯示於顯示畫面。
如以上所說明般，根據本實施形態，抗原隨著時間經過被適體234捕捉，使電荷於電解液中產生偏差，並將產生電容變化之狀態加以圖像化，藉此可利用視覺來確認其結合速度與分布等。
再者，本發明並非被限定於上述實施形態所記載者，亦可於不脫離其主旨之範圍內進行各種變形。此外，藉由對所揭示之複數個構成要件進行選擇或加以組合而提取解決上述問題之各種發明。
1‧‧‧電容感測器元件
2‧‧‧感測器電極
3‧‧‧受電用電容器
4‧‧‧放大元件
5‧‧‧選擇開關元件
6‧‧‧重置元件
7‧‧‧保護元件
8‧‧‧保護元件
9‧‧‧檢查信號電源
10‧‧‧外部電極

Claims (6)

  1. 一種電容檢測區域感測器，其具備有：電容檢測區域感測器電路，其將複數個電容感測器元件配置成二維陣列狀，而該電容感測器元件包含有與具有電荷之檢測對象物進行電容耦合，而對隨著電容變化之電荷進行檢測的感測器電極、對該感測器電極之電荷進行蓄積的蓄電元件、及重置該蓄電元件之重置元件；感測器元件選擇電路，其對上述電容檢測區域感測器電路，以每列或每行依序地選擇要進行電容耦合之上述電容感測器元件；讀出電路，其自上述感測器電極取得第1電位之第1信號、及不同於上述第1電位之第2電位之第2信號；第1信號保存電路，其被設置於保存所讀出之上述第1信號的每一行；第2信號保存電路，其被設置於保存所讀出之上述第2信號的每一行；差分信號生成電路，其取所保存之上述第1信號與上述第2信號之差分，來生成差分信號；圖像處理電路，其根據來自上述差分信號生成電路之上述差分信號之位準，生成表示上述檢測對象物之形狀的圖像；以及控制部，其在針對所選擇之上述二維陣列之每一列使上述電容檢測區域感測器電路之上述重置元件導通而進行重置並將上述感測器電極之電位設定為基準值之後，將上述重置元件設定為非導通，取得上述第1信號並保存於上述第1信號保存電路，在經過預先設定之期間後，取得上述第2信號並保存於上述第2信號保存電路， 且在經過設定時間後，對自上述第1信號保存電路及上述第2信號保存電路所讀出之上述第1信號與上述第2信號之差分信號進行運算。
  2. 如請求項1之電容檢測區域感測器，其中，其進一步具備有屏蔽電極，該屏蔽電極以將上述感測器電極與周圍絕緣之方式，與上述感測器電極分開地被配置，且上述第1電位或上述第2電位被施加於上述屏蔽電極。
  3. 一種導電圖案檢查裝置，其具備有：檢查信號供給部，其對被形成於基板上之檢查對象之導電圖案，供給具有電位差之第1電位與第2電位之檢查信號；電容檢測區域感測器，其將電容感測器元件配置成二維陣列狀，而該電容感測器元件具有與上述導電圖案進行電容耦合，對隨著電容變化之電荷進行檢測的感測器電極，且於對上述導電圖案進行供電之上述檢查信號之第1電位時與第2電位時的時序，自上述感測器電極取得第1感測器輸出信號與第2感測器輸出信號；感測器移動機構，其保持上述電容檢測區域感測器，將上述電容檢測區域感測器之上述感測器電極移動至上述導電圖案之檢查對象區域，而使上述感測器電極接近上述導電圖案；控制部，其搭載根據自上述電容檢測區域感測器所取得之感測器輸出信號來取差分並生成差分信號之差分信號生成電路；圖像處理部，其根據自上述控制部所輸出之上述差分信號的值來分配不同顏色或不同灰階的圖像，而生成表示上述導電圖案之形狀之檢查導電圖案圖像；及比較判定部，其將所預先設定之成為上述導電圖案之比較基準之 基準導電圖案圖像與藉由上述圖像處理部所生成之上述檢查導電圖案圖像進行比較，來判定因差異所產生之不良部位。
  4. 如請求項3之導電圖案檢查裝置，其中，於上述感測器電極上形成有由具有絕緣性之薄膜所構成的保護膜。
  5. 一種電容檢測區域感測器裝置，係具備有請求項1所記載之上述電容檢測區域感測器之裝置；其中，將電解液密封於外部電極與上述電容感測器元件之間，並使具有固有電容之至少1個受檢體流入上述電解液內，上述電容感測器元件對隨著與上述外部電極之間之電容變化之電荷量的電荷進行檢測，根據上述電荷量之變化，並藉由上述圖像處理電路，來生成表示上述受檢體之尺寸與形狀的圖像。
  6. 一種電容檢測區域感測器裝置，係具備有請求項1所記載之上述電容檢測區域感測器之裝置；其中，於上述電容感測器元件之上述感測器電極上積層形成固定層、交聯劑及適體，將電解液密封於外部電極與上述感測器電極之間，並使具有固有電容之至少1個抗原流入上述電解液內，對隨著伴隨著上述適體捕捉上述抗原之與外部電極之間之電容變化之電荷量的電荷進行檢測，根據上述電荷量之變化，並藉由圖像處理電路，來生成表示上述抗原被上述適體捕捉之狀態的連續圖像。
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