WO2005096006A1 - センサ及び該センサを用いた検査装置 - Google Patents

センサ及び該センサを用いた検査装置 Download PDF

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electrode
inspection
mos
gate
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Inventor
Masashi Yoshinaga
Takeshii Tanaka
Shuji Yamaoka
Shogo Ishioka
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Oht Inc.
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/282—Testing of electronic circuits specially adapted for particular applications not provided for elsewhere
    • G01R31/2829—Testing of circuits in sensor or actuator systems

Definitions

  • the present invention relates to an inspection signal detection sensor capable of inspecting an inspection signal applied to a conductor and an inspection apparatus using the sensor, for example, a liquid crystal usable for a television receiver, a personal computer (personal computer), and the like.
  • the present invention relates to a sensor suitable for panel inspection and an inspection apparatus using the sensor.
  • Patent Document 1 Inspection of high-speed inspections is required as LCD panels become larger and higher definition. For this reason, the invention described in Patent Document 1 is tested with a potential sensor using a field-effect transistor, and the potential sensor described in Patent Document 1 is connected to a field-effect transistor 1 and a switch circuit as shown in FIG. 3 is a potential sensor that detects the voltage of the pixel electrode 2 in combination with the gate terminal of the field effect transistor 1 in the ON state according to the operation of turning off the switch circuit 3 and turning off the switch circuit 3.
  • the field-effect transistor 1 is operated by applying a source-to-source voltage, and in the OFF state, the switch circuit 3 is set to a high impedance state, and the field-effect transistor 1 is operated. Inspection of the disconnection or short-circuit state of the pixel electrode 2 was performed by detecting the signal of the pixel voltage 6 of 9 through the air gap 7.
  • the invention described in Patent Document 2 discloses a method in which a source electrode 24 and a semiconductor 2 are placed on an inspection substrate 21 so as to face pixel electrodes 5 arranged on a liquid crystal display substrate 1.
  • 3.Switch element consisting of drain electrode 25 The inspection substrate 21 is brought closer to the pixel electrode 5, and the pixel electrode 5 is used as a gate electrode of a field-effect transistor having the source electrode 24 and the drain electrode 25, and the source is applied by applying a normal voltage to the pixel electrode 5.
  • the conduction between the electrode 24 and the drain electrode 25 was detected, and this conduction was detected.
  • Patent document 1 Japanese Patent Publication
  • Vout ⁇ (C s) / (C i + C s) ⁇ XV
  • the present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to provide a sensor capable of reducing (C i / C s) and detecting a test signal efficiently and a test device using a flourishal difference. With the goal.
  • the present invention has, for example, the following configuration as one means for achieving the above-mentioned object. I can.
  • a sensor using a MOS transistor as a sensor detection element wherein the gate, source, and drain of the MOS transistor are electrically connected to form an antenna element.
  • the gate, the source, and the drain of the MOS transistor are electrically connected by a conductor, and at least a part of the conductor is disposed as an electrode so as to face and be positioned with respect to the inspection object.
  • the electrode includes a sensor electrode for detecting a test signal from the test object, and a gate electrode disposed at a position close to the gate of the MOS type device via an insulating layer, Further, a first connection conductor connecting the source of the MOS transistor and the sensor electrode, a second connection conductor connecting the drain of the MOS transistor and the sensor electrode, the gate electrode and the gate electrode, And a third connection conductor for connecting to the sensor electrode.
  • a lower electrode is provided between the sensor electrode and a surface of a MOS transistor at a position separated by a predetermined distance from the sensor electrode.
  • a ring-shaped electrode having a predetermined width is provided substantially in parallel with the outer periphery slightly separated from the sensor electrode and the lower electrode.
  • the ring-shaped electrodes are provided so as to be double with each other via an insulating layer.
  • a guard electrode having a predetermined width is provided substantially in parallel with the ring-shaped electrode around an outermost periphery slightly separated from the ring-shaped electrode, and the guard electrode is maintained at a ground level.
  • a feature is that a PZT layer is formed on the sensor electrode.
  • an inspection apparatus including the sensor described above is characterized.
  • a feature is that a plurality of the sensors are arranged in a row.
  • the present invention is characterized in that an inspection apparatus is provided in which any one of the above sensors is positioned close to the inspection object, and an AC inspection signal is applied to supply the inspection signal to the inspection object.
  • FIG. 1 is an equivalent circuit diagram for explaining the basic principle of a sensor unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing a circuit configuration of a sensor circuit including a sensor unit for detecting a test signal according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is an operation timing chart of the sensor circuit shown in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a plan view for explaining a configuration example of the antenna MOS of the sensor section of the present embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration example of the antenna MS of the sensor unit according to the present embodiment.
  • FIG. 6 is a graph showing the frequency-output voltage characteristics when the PZT film and the PVDF film of the present embodiment are formed by changing the film thickness under the condition of a film formation temperature of 200 ° C. .
  • FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a sensor according to a second embodiment of the present invention in a state of inspecting a conductor to be inspected.
  • FIG. 8 is a diagram showing an equivalent circuit configuration in a state of inspecting a conductor to be inspected by the sensor according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a graph showing frequency-output voltage characteristics in a case where the PZT film thickness of the second embodiment is changed and formed.
  • FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a conventional sensor unit for detecting an inspection signal from a conductor to be inspected.
  • FIG. 11 is a diagram showing another configuration of another sensor unit for detecting a test signal from a conventional conductor to be tested.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of an equivalent circuit of a conventional sensor unit for detecting an inspection signal from a conductor to be inspected.
  • FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a sensor unit for detecting a test signal from a test target conductor according to the present embodiment.
  • a feedback circuit is formed in the sensor to minimize the capacitance component (C i) of the sensor when a test signal is detected, as compared with the equivalent circuit of the conventional sensor shown in FIG.
  • the configuration is
  • Vout [1 ⁇ (C i ZC s) + 1 ⁇ ] XV
  • FIG. 2 shows the specific circuit of the inspection unit.
  • Fig. 2 shows the inspection signal of this embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a circuit configuration of a sensor that detects a signal.
  • reference numeral 1 denotes an antenna MOS, which will be described in detail later, and is constituted by a MOS type transistor, for example, a MOS FET (floating gate M ⁇ S FET).
  • the antenna MOS 1 is not used as a switching element, but is used as an antenna, so to speak, a feedback circuit configuration in which a gate, a source, and a drain are electrically connected is used. The effect of the impedance included in the transistor is reduced to obtain efficient power supply efficiency and detection results.
  • a PZT layer is formed on the surface. The purpose and advantages of providing the PZT layer will be described in detail in the second embodiment. The PZT layer is not necessarily provided, and it goes without saying that good detection can be performed without the PZT layer. Details of the antenna MOS will be described later.
  • Reference numerals 2, 3, and 4 denote MOSs constituting a switch circuit for determining whether or not to output the detection result of the antenna MOS 1 as an output signal, and when no address signal is input, the MOS 4 is in an operating state. And the output signal is kept in a state of not being output.
  • FIG. 3 shows an operation timing chart of the circuit of FIG. As shown in Fig. 3, the inspection signal of one sensor is detected by detecting the signal level for one cycle of the AC signal applied as the inspection signal, as shown in Fig. 3. It is possible to sufficiently detect whether or not the inspection has been performed, and it is possible to perform the inspection in a short time.
  • FIG. 4 is a plan view for explaining a configuration example of the antenna M ⁇ S of the sensor unit of the present embodiment
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration example of the antenna M ⁇ S of the sensor unit of the embodiment.
  • 10 is an antenna MOS main body
  • 20 is an antenna 1 ⁇ ⁇ 5 inner ring conductor formed around the main body
  • 30 is an outer ring formed around the outer periphery of the inner ring conductor 20.
  • the ring conductor 40 is a guard ring conductor formed outside the outer ring conductor 30 and maintained at a ground level to guard the influence from the adjacent sensor or conductor to be inspected.
  • Guard ring conductor 40 is connected to opposing lower guard ring conductor 42 by through hole 41, and is controlled to a ground level near both ends of the MOS transistor shown in the lower part of FIG.
  • the cross-sectional configuration has the configuration shown in FIG. 5 with respect to the surface pattern shown in FIG.
  • reference numeral 300 denotes a substrate to be inspected
  • 250 denotes a conductor to be inspected provided on the substrate to be inspected.
  • An inspection signal from an inspection signal supply unit (not shown) is applied to the conductor to be inspected.
  • the inner ring conductor 20 and the outer ring conductor 30 are a pair of floating conductors (20 and 22 and 30 and 32) which are arranged facing each other at a predetermined distance by an insulating layer. , And an insulating layer is formed between the conductors. This results in a configuration having capacitance between the conductors, and a configuration in which the conductors are connected by capacitance (capacitors) as shown in the equivalent circuit as shown in the figure.
  • the antenna MOS main body 10 and the guard ring between the conductor to be inspected and the guard ring conductor 40 when there are no ring conductors 20 and 30 are present.
  • the amount of leakage at the time of detection of an inspection signal due to electrical coupling between the conductors 50 can be greatly reduced.
  • the detection efficiency of the sensor main body 10 is improved, and a high-level and high-precision inspection signal can be detected.
  • both ends of the sensor conductive thin film (for example, formed of aluminum foil) 11 to receive an inspection signal from the conductor to be inspected 250.
  • Both ends of the lower conductive thin film 14 which are connected to the source layer 15 1 and the drain layer 15 2 of the MOS transistor by holes, and are provided substantially opposite to the sensor conductive thin film 11 via an insulating layer.
  • the portion is connected to the N + layer 153 outside the source layer 15 1 and the N + layer 154 outside the drain layer 15 2 of the MOS transistor.
  • a gate thin film 55 is provided adjacent to an N-well layer 150 that forms a gate layer between the source layer 151 and the drain layer 152, and has a floating gate structure. Further, a part of the gate thin film 55 is connected to the sensor conductive thin film 11 by a single hole.
  • the potential between the source layer 15 1 and the drain layer 15 2 of the MOS transistor portion and the gate thin film 55 can be controlled to be substantially the same.
  • the coupling capacitance between the gate thin film 55 and the gate layer of the MOS transistor (the opposing portion of the gate thin film 55 of the N-well layer 55) can be almost ignored without deteriorating the high-sensitivity characteristics. Can be suppressed.
  • a protective film and sensor electrodes are provided on the sensor surface.
  • a PVDF mold layer is formed to protect the conductive thin film, ceramic ferroelectric (PZT), and ring conductor, and form a multilayer film structure with ceramic ferroelectric ( ⁇ ⁇ ⁇ ).
  • the circuit configuration shown as the antenna MOS 1 in FIG. 2 is realized by electrically connecting the drain, source, and gate of the MOS transistor described above. (wiring) It facilitates impedance matching and realizes highly sensitive inspection signal detection.
  • the antenna MOS 1 has a size of, for example, a vertical length of 100 m and a horizontal width of 10 z m. Then, the required number of sensors are continuously arranged and manufactured according to the specifications of the inspection object.
  • FIG. 6 shows the frequency-output voltage characteristics when the PZT film and the PVDF film of the present embodiment are formed by changing the film thickness under the condition of a film formation temperature of 200 ° C.
  • FIG. 6 is a graph showing a frequency-output voltage characteristic when the PZT film and the PVDF film of the present embodiment are formed by changing the film thickness under the condition of a film formation temperature of 200 ° C.
  • FIG. 6 shows an example in which a PZT film thickness of 54 nm was formed at a film forming power of 100 W, and an example in which a film thickness of 90 nm was formed at 300 W. This is the detection result of the sensor electrode when the inspection signal of minus 10 V is supplied.
  • the inspection signal can be detected efficiently. According to the experiment, a voltage detection sensitivity of several ten times or more was confirmed.
  • a PVDF mold layer was formed as a protective layer on the sensor surface.
  • the present invention is not limited to the above example, and for example, only a PZT layer may be formed.
  • a ferroelectric layer for example, a PZT layer is formed on the sensor surface.
  • the configuration of the sensor unit can be exactly the same as that of the first embodiment described above, but is not limited to the above example, and the PZT layer is formed on the sensor surface. It is not limited to another configuration as long as it forms
  • PZT is a ceramic in which lead titanate (PbTi b3) and lead zirconate (PbZr03) are mixed, and is a ferroelectric material having a dielectric constant of about 200 [FZm at room temperature.
  • the Curie point is about 300 degrees C.
  • Ferroelectrics have a polarization effect at temperatures below the Curie point, and when heated to a temperature above one point and subjected to polarization treatment, have ferroelectric and pyroelectric properties. For this reason, it becomes a thin film layer having unique resonance characteristics, and if a signal near the resonance frequency of the TPZT layer is used as a test signal as a test signal, the PZT layer operates as a test signal resonance circuit.
  • the state of electrostatic coupling between the conductor to be inspected and the sensor becomes a state of direct connection via the resonance circuit.
  • FIG. 7 is a diagram showing the configuration of the sensor of the second embodiment in the inspection state of the conductor to be inspected
  • FIG. 8 is the configuration of the sensor of the second embodiment shown in FIG. 7 in the state of the inspection of the conductor to be inspected
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an equivalent circuit configuration.
  • the MOS transistor is used as an antenna, and the gate, the source and the drain are electrically connected to reduce the influence of the impedance included in the MOS transistor, thereby improving the efficiency. Good power supply efficiency and detection results.
  • a PZT layer is formed on the surface .
  • the thickness of the PZT layer can be about 100 nm as in the first embodiment.
  • 100 is a sensor electrode
  • 200 is a power supply electrode for supplying an inspection signal
  • 110 is a power supply electrode.
  • a PZT layer formed on the surface of the sensor electrode 100 and a PZT layer formed on the surface of the power supply electrode 200 are shown.
  • reference numeral 353 denotes a waveform shaping circuit
  • reference numeral 354 denotes an inspection device
  • reference numeral 350 denotes an inspection signal supply circuit for supplying an AC inspection signal.
  • the PZT layer 210 of the power supply electrode 200 is adhered or slightly attached near one end of the conductor wiring pattern 250 to be inspected disposed on the surface of the substrate 300 to be inspected. Place them apart.
  • test signal supply circuit 350 is started to supply an AC test signal to the power supply.
  • the supplied inspection signal reaches the sensor electrode 100 via the inspection object 250, and the inspection signal detected by the sensor electrode 100 is waveform-shaped by the waveform shaping circuit 353 to be inspected. Sent to 3 54.
  • FIG. 8 shows an equivalent circuit when the AC inspection signal is supplied in the configuration from the power supply electrode 200 to the sensor electrode 100 of the above inspection apparatus.
  • the same reference numerals are given to the equivalent circuits corresponding to the configuration in FIG. 7 to clarify the correspondence.
  • the sensor electrode 100 and the power supply electrode 200 are configured such that the source, drain and gate of the floating gate MOS transistor are connected and used as an antenna MOS, and the capacitance component of the MOS transistor This is the equivalent circuit shown in Fig. 8 in which is fed back by the feedback circuit.
  • R represents the internal resistance of the conductor 250 to be inspected
  • (Cs1, Cs2) represents the capacitance component of the conductor 250 to be inspected.
  • a PZT layer is formed on the (inspection target surface), and PZT
  • the equivalent circuit of the PZT layers 110 and 210 becomes the resonance circuit shown in FIG.
  • the resonance frequency (the maximum sensitivity at the sensor electrode 100) of such a resonance circuit is
  • the test signal supply circuit 350 is controlled so as to supply a signal of the resonance frequency as the supply test signal, the impedance of the PZT layers 110 and 210 becomes substantially negligible.
  • the characteristics can be obtained as if the sensor electrode 100 and the power supply electrode 200 were directly in contact with the conductor 250 to be inspected.
  • test signal of the resonance frequency of PZT If a test signal of the resonance frequency of PZT is supplied, it is possible to create a state as if it were directly connected to the conductor under test. This makes it possible to detect test signals with very high accuracy.
  • FIG. 9 is a graph showing the frequency-output voltage characteristics when the PZT film is formed by changing the film thickness at a film forming temperature of 200 ° C.
  • FIG. 9 shows an example in which the PZT film is formed by changing the film thickness under the condition of a film formation temperature of 200 ° C.
  • a film thickness of 54 nm was formed with a deposition power of 100 W
  • a film thickness of 90 nm was formed with 300 W
  • a film thickness of 102 This shows an example in which the sensor electrodes are detected when a test signal of sine waveform plus or minus 10 V is supplied.
  • the output voltage level is adjusted by an adjusting resistor, and the bias can be adjusted so that the output voltage becomes "0" at the point where the residual magnetism of the hysteresis characteristic becomes "0".
  • the sensor Since the output signal from the sensor having the ⁇ ⁇ layer depends on the hysteresis characteristic of the ⁇ ⁇ layer, the sensor is configured by applying a bias to the output from the sensor electrode 100 using a bias circuit.
  • the detection signal level from the electrode 100 and the level of the detection signal of the inspection part to be inspected can be associated with each other.
  • the film is brought into contact with the inspection area of the conductor pattern to be inspected, positioned so that there is no gap, and the inspection signal is set to the resonance frequency of
  • the characteristics can be obtained as if the sensor electrodes were in direct contact with the sensor electrodes, and a slight change in voltage of the inspection target could be detected. For this reason, even when the test object and the sensor electrode are opposed to each other via the insulating layer, a slight voltage change of the test object can be detected, and the resistance component of the test object can be detected.
  • the state of the inspection target can be detected with high accuracy while the sensor electrodes are not in contact with each other, and even a pattern of a liquid crystal display panel having low mechanical strength can be inspected without damaging the pattern.
  • the sensor which can detect the test

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Abstract

基板の検査に当たり、信頼性良くかつ効率の良い検査信号が検出できるセンサ及び検査装置を提供する。アンテナMOS1をアンテナとして用いるため、ゲートとソース及びドレインを電気的に接続してMOS型トランジスタが内包するインピーダンスの影響を低減している。2,3、4はアンテナMOS1の検出結果を出力信号として出力するか否かのスイッチ回路を構成するMOSであり、アドレス信号が入力されていない場合にはMOS4が動作状態であり、出力信号は出力されない状態に維持されている。アドレス信号が入力されるとMOS4のゲート入力が“0”レベルとなり、MOS4が非動作状態(オフ状態)に制御される。そして、MOS2,3のゲートには“1”レベルとなりそれぞれ動作状態(オン状態)となる。このため、アンテナMOS1も検出結果が出力信号として出力される。

Description

明細書 センサ及び該センサを用いた検査装置 技術分野
本発明は、 導電体に印加されている検査信号を検査可能な検査信号検 出センサ及び該センサを用いた検査装置に関し、 例えば、 テレビジョン 受像機、 パーソナルコンピュータ （パソコン） などに使用可能な液晶パ ネルの検査に適したセンサ及び該センサを用いた検査装置に関するもの である。 背景技術
液晶パネルの大型化、 高精細化に伴い検査の高速化が要求されている 。 このため、 特許文献 1記載の発明は、 電界効果型トランジスタを用い た電位センサで検査しており、 特許文献 1記載の電位センサは図 1 0に 示す様に、 電界効果型トランジスタ 1とスィッチ回路 3とを組み合わせ 、 画素電極 2の電圧を検出する電位センサであり、 スィッチ回路 3を〇 N、 O F Fする動作に応じて、 O Nの状態で、 電界効果型トランジスタ 1のゲ一ト端子へゲ一ト · ソース間電圧を印加して電界効果型トランジ スタ 1を動作させ、 O F Fの状態で、 スィッチ回路 3を高インピーダン スの状態とし電界効果型トランジスタ 1を動作させ、 検査対象物である 液晶パネル 9の画素電圧 6の信号をエアーギャップ 7を介して検出する ことで画素電極 2の断線または短絡状態の検査を行っていた。
また、 特許文献 2に記載の発明は、 図 1 1に示す様に、 液晶ディスプ レイ基板 1上に配列された画素電極 5に対向して検査基板 2 1上にソー ス電極 2 4、 半導体 2 3、 ドレイン電極 2 5からなるスィッチ素子を配 列し、 この検査基板 2 1を画素電極 5に接近させて画素電極 5をソース 電極 24、 ドレイン電極 2 5を有する電界効果トランジスタのゲート電 極とし、 画素電極 5への正常な電圧印加によりソース電極 24及びドレ イン電極 2 5間を導通させ、 この導通を検出していた。
特許文献 1 特開 2 0 0 1— 1 3 348 7
特許文献 2 特開平 1 0— 6 24 74号
しかしながら、 上述の特許文献 1、 2の方法における検査原理を等価 回路で示すと図 1 2に示す回路となっていた。 図 1 2において、 （V) は検査対象の導体に印加される検査信号、 （C s ) は検査対象導体とセ ンサの検出電極との静電結合容量、 （C i ) は電界効果型トランジスタ の有する容量、 （Vout) はセンサの検出電位である。
図 1 2の等価回路において、
(V - Vout) C s = C i - Vout
よって、
Vout= {(C s ) / (C i + C s )} XV
= 〔 1 C i /C s ) + 1 }) XV
となる。 従って、 センサにおける検出電位 （Vout) を大きくするため には （C i ) を小さくするか、 あるいは （C s ) を大きくすると （C i /C s ) が小さくなり、 検査対象導体に印加した検査信号電位 （V) に 近づく。 発明の開示
本発明は以上の点に着目してなされたもので、 （C i /C s ) を小さ くして効率の良い検査信号の検出が可能なセンサ及び凱旋差を用いた検 査装置を提供することを目的とする。
本発明は上述した目的を達成する一手段として例えば以下の構成を備 える。
即ち、 M O S型トランジスタをセンサ検出素子として用いるセンサで あって、 M O S型トランジス夕のゲートとソース及びドレインを電気的 に接続し、 アンテナ素子とすることを特徴とする。
そして例えば、 M〇 S型トランジスタのゲートとソース及びドレイン を導体で電気的に接続し、 前記導体の少なくとも一部を電極として検査 対象に対向して位置決め可能に配設することを特徴とする。
また例えば、 前記電極は、 前記検査対象よりの検査信号を検出するセ ンサ電極と、 前記 M O S型トライジス夕のゲ一卜と絶縁層を介して近接 位置に配設されたゲート電極とを含み、 更に、 前記 M O S型トランジス 夕のソースと前記センサ電極とを接続する第 1の接続導体と、 前記 M O S型トランジスタのドレインと前記センサ電極とを接続する第 2の接続 導体と、 前記ゲート電極と前記センサ電極とを接続する第 3の接続導体 とを有することを特徴とする。
また例えば、 更に、 前記センサ電極と M O S型トランジスタ表面間に 前記センサ電極と所定距離離間した位置に対向して下部電極を設けるこ とを特徴とする。
更に例えば、 前記センサ電極及び下部電極とやや離れた外側周囲にほ ぼ平行して所定幅のリング状電極を設けることを特徴とする。 あるいは 、 前記リング状電極は、 互いに絶縁層を介して 2重に設けられているこ とを特徴とする。
また例えば、 更に、 前記リング状電極にやや離れた最外側周囲に前記 リング状電極にほぼ平行して所定幅のガード電極を設け、 前記ガード電 極は接地レベルに維持されていることを特徴とする。 更に例えば、 前記 センサ電極の上部に P Z T層を形成することを特徵とする。
また、 以上に記載したセンサを備える検査装置とすることを特徴とす る。 更に、 例えば、 前記センサを複数連続して並べて配設することを特 徵とする。
更に、 以上のいずれかのセンサを前記検査対象に近接して位置決めし 、 交流検査信号を印加して前記検査対象に検査信号を供給する検査装置 とすることを特徴とする。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明に係る一発明の実施の形態例のセンサ部の基本原理 を説明するための等価回路図である。
第 2図は、 本実施の形態例の検査信号を検出するセンサ部を含むセン サ回路の回路構成を示す図である。
第 3図は、 図 2に示すセンサ回路の動作タイミングチャート図である 第 4図は、 本実施の形態例のセンサ部のアンテナ M O Sの構成例を説 明するための平面図である。
第 5図は、 本実施の形態例のセンサ部のアンテナ M〇 Sの構成例を模 式的に示した断面図である。
第 6図は、 本実施の形態例の P Z T膜及び P V D F膜を成膜温度 2 0 0度 Cの条件で膜厚を換えて形成した場合の周波数一出力電圧特性をグ ラフ表示した図である。
第 7図は、 本発明に係る第 2の実施の形態例のセンサによる検査対象 導体検査状態時の構成を示す図である。
第 8図は、 第 2の実施の形態例のセンサによる検査対象導体検査状態 時の等価回路構成を示す図である。
第 9図は、 第 2の実施の形態例の P Z T膜厚を換えて形成した場合の 周波数一出力電圧特性をグラフ表示した図である。 第 1 0図は、 従来の検査対象導体よりの検査信号を検出するセンサ部 の構成を示す図である。
第 1 1図は、 従来の検査対象導体よりの検査信号を検出する他のセン サ部の他の構成を示す図である。
第 1 2図は、 従来の検査対象導体よりの検査信号を検出するセンサ部 の等価回路の例を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 図面を参照して本発明に係る一実施の形態例を詳細に説明する 。
〔第 1の実施の形態例〕
まず図 1を参照して本発明が適用される検査対象導体よりの検査信号 を検出するセンサの検出原理を説明する。 図 1は本実施の形態例の検査 対象導体よりの検査信号を検出するセンサ部の等価回路図である。
図 1において、 （V) は検査対象の導体に印加される検査信号、 （C s
) は検査対象導体とセンサの検出電極との静電結合容量、 （C i ) は検 査信号を検出した場合におけるセンサの有する容量成分、 （Vout) はセ ンサの検出電位である。
図 1の等価回路においては、 図 1 0に示す従来のセンサの等価回路と 比較して、 センサにフィードバック回路を形成し、 検査信号を検出した 場合におけるセンサの有する容量成分 （C i ) を最小化する構成として いる。
よって、 Vout= 〔 1 {(C i ZC s ) + 1 }〕 XV
における C iが最小化され、 センサより高い検出電位 （Vout) を得ら れる構成としている。
具体的な検査部の回路を図 2に示す。 図 2は本実施の形態例の検査信 号を検出するセンサの回路構成を示す図である。
図 2において、 1は詳細を後述するアンテナ MO Sであり、 MO S型 トランジスタ、 例えば MO S F ET (フローティングゲート M〇 S F E T) で構成されている。 本実施の形態例では、 アンテナ MO S 1をスィ ツチング素子として用いるのではなく、 いわばアンテナとして用いるた め、 ゲー卜とソース及びドレインを電気的に接続したフィードバック回 路構成としており、 MO S型トランジスタが内包するィンピーダンスの 影響を低減し、 効率の良い給電効率及び検出結果を得ることとしている かつ本実施の形態例では表面に P Z T層を形成している。 この P Z T 層を設ける趣旨及び利点は第 2の実施の形態例で詳細に説明する。 この P Z T層は必ず備えなければならないものではなく、 P Z T層を備えな くとも良好な検出が行えることは勿論である。 アンテナ MO Sの詳細は 後述する。
2 , 3、 4はアンテナ MO S 1の検出結果を出力信号として出力する か否かのスィッチ回路を構成する MO Sであり、 アドレス信号が入力さ れていない場合には MO S 4が動作状態であり、 出力信号は出力されな い状態に維持されている。
ここで、 アドレス信号が入力されると M〇 S 4のゲート入力が " 0 " レベルとなり、 MO S 4が非動作状態 （オフ状態） に制御される。 そし て、 MO S 2， 3のゲートには " 1 " レベルとなりそれぞれ動作状態 （ オン状態） となる。 このため、 アンテナ MO S 1も検出結果が出力信号 として出力される。
この図 2の回路の動作タイミングチヤ一トを図 3に示す。 センサ 1個 の検査信号検出は、 図 3に示すように検査信号として印加される交流信 号の 1周期分の信号レベルを検出すれば、 検査対象導体に検査信号が流 れてきているか否かを十分に検出することが可能であり、 短時間での検 査が可能である。
次に図 2のアンテナ M O S 1の詳細構造を図 4及び図 5を参照して以 下に説明する。 図 4は本実施の形態例のセンサ部のアンテナ M〇 Sの構 成例を説明するための平面図、 図 5は本実施の形態例のセンサ部のアン テナ M〇 Sの構成例を模式的に示した断面図である。
図 4において、 1 0はアンテナ M O S本体部、 2 0はァンテナ1^〇 5 本体部 1 0の周囲に形成された内側リング導体、 3 0は内側リング導体 2 0の外側周囲に形成された外側リング導体、 4 0は外側リング導体 3 0の外側に形成された隣接するセンサあるいは検査対象導体よりの影響 をガ一ドする接地レベルに維持されたガードリング導体である。 ガード リング導体 4 0は、 スルーホール 4 1により対向する下側のガードリン グ導体 4 2と接続され、 更に図 5の下部に示す M O S型トランジスタ両 端部近傍において接地レベルに制御されている。
図 4に示す表面パターンに対して、 断面構成は図 5に示す構成を備え ている。 図 5において、 3 0 0は検査対象基板、 2 5 0は検査対象基板 上に配設された検査対象導体である。 検査対象導体には不図示の検査信 号供給部からの検査信号が印加されている。
また、 内側リング導体 2 0及び外側リング導体 3 0は絶縁層により所 定距離離間して対向して配設されたフローティング状態の一組の導体 （ 2 0と 2 2及び 3 0と 3 2 ) から構成されており、 各導体間には絶縁層 が形成されている。 これにより、 各導体間に静電容量を有する構成とな り、 図中に示すように等価回路で示すと各導体間を静電容量 （コンデン サ） で接続した構成としている。
従って、 この両リング導体 2 0 , 3 0がない場合における検査対象導 体とガードリング導体 4 0間、 アンテナ M O S本体部 1 0とガードリン グ導体 5 0間の電気的結合による検査信号検出時のリーク量を大幅に減 らすことができる。 これにより、 結果としてセンサ本体部 1 0での検出 効率が向上し、 高レベルのかつ高精度の検査信号が検出できる。
そしてセンサ本体部 1 0においては、 図 5に示すように、 検査対象導 体 2 5 0よりの検査信号を受電するため、 センサ導電薄膜 （例えばアル ミ箔で構成） 1 1の両端部をスルーホールで MO S型トランジスタのソ —ス層 1 5 1及びドレイン層 1 5 2に接続し、 該センサ導電薄膜 1 1と 絶縁層を介してほぼ対向して設けられた下部導電薄膜 1 4の両端部は M O S型トランジスタのソース層 1 5 1外側の N+層 1 5 3とドレイン層 1 5 2外側の N+層 1 54と接続している。
同じく、 ソース層 1 5 1とドレイン層 1 5 2間のゲート層を構成する N Well層 1 5 5に近接してゲート薄膜 5 5が配設されており、 フローテ ィングゲート構造としている。 更に、 このゲート薄膜 5 5の一部をスル 一ホールでセンサ導電薄膜 1 1と接続している。
これにより、 MO S トランジスタ部分のソース層 1 5 1及びドレイン 層 1 5 2とゲート薄膜 5 5との間をほぼ同電位に制御できる。 この結果 、 高感度な特性を損なうことなく、 ゲート薄膜 5 5と MO S トランジス 夕部分のゲート層 （N Well層 1 5 5のゲート薄膜 5 5対向部） 間のカツ プリング容量をほとんど無視できる程度に抑えることができる。
なお、 実装時においては、 センサ表面には保護膜とセンサ電極として
、 例えば PVD Fモールド層が形成されており、 導電薄膜やセラミック 強誘電体 （P Z T)、 リング導体を保護し、 セラミック強誘電体 （Ρ Ζ Τ) との多層膜構造を形成している。
本実施の形態例ではこのようにした MO S型トランジスタのドレイン 、 ソース、 ゲートをそれぞれ電気的に接続した状態として図 2のアンテ ナ MO S 1 として示す回路構成を実現して、 空間及び検査導体 （配線） とのインピーダンス整合を取りやすくし、 高感度の検査信号検出を実現 している。
このように、 M O S型トランジスタのドレイン、 ソース、 ゲートをそ れぞれ電気的に接続した状態として、 高インピーダンス状態を実現し、 検査導体より受信した電力を効率良く検出信号として出力できる。
なお、 実際の製品では、 アンテナ M O S 1の大きさとしては例えば、 縦長さ 1 0 0 0 m、 横幅 1 0 z mに構成している。 そしてこのセンサ を検査対象の仕様に従って必要数連続して並べて製作する。
本実施の形態例の P Z T膜及び P V D F膜を成膜温度 2 0 0度 Cの条 件で膜厚を換えて形成した場合の周波数一出力電圧特性を図 6に示す。 図 6は本実施の形態例の P Z T膜及び P V D F膜を成膜温度 2 0 0度 C の条件で膜厚を換えて形成した場合の周波数一出力電圧特性をグラフ表 示した図である。
図 6は、 成膜電力 1 0 0 Wで 5 4 n mの P Z T膜の膜厚を形成した例 、 3 0 0 Wで 9 0 n mの膜厚を形成した例を示しており、 サイン波形プ ラスマイナス 1 0 Vの検査信号を供給した場合のセンサ電極検出結果で ある。
図 6に示すように、 1 0 0 Wで 5 4 n mの膜厚を形成した例では、 共 振特性が顕著に生じ、 共振周波数で高い検出電圧が形成される。 これは 、 供給電力が少ない場合にはスパッ夕レートが落ち、 ゆっくりと成膜さ れるためであるとおもわれ、 P Z Tの結晶構造が揃った、 共振特性のよ い P Z Tとなることが確認できた。
以上説明したように本実施の形態例によれば、 センサ内部にフィ一ド バック回路を構成したため、 検査信号を効率よく検出することが可能と なった。 実験によれば、 数 1 0倍以上の電圧検出感度が確認できた。
(第 2の実施の形態例） 以上の説明においては、 センサ表面には保護層として P V D Fモール ド層を形成していた。 しかし、 本発明は以上の例に限定されるものでは なく、 例えば P Z T層のみを形成しても良い。
センサ表面に強誘電体層、 例えば P Z T層を形成した本発明に係る第 2の実施の形態例を説明する。 第 2の実施の形態例においても、 センサ 部の構成は上述した第 1の実施の形態例と全く同一のものを採用できる が、 以上の例に限定されるものではなく、 センサ表面に P Z T層を形成 しているものであれば他の構成に限定されない。
P Z Tは、 チタン酸鉛 （P b T i 〇3) とジルコン酸鉛 （P b Z r 0 3 ) を混合したセラミックスであり、 強誘電体で誘電率は室温で約 2 0 0 0 〔F Zm〕、 キュリー点は約 3 0 0度 Cである。
強誘電体はキュリー点以下の温度では分極作用があり、 キユリ一点以 上の温度に加熱して分極処理を行うと圧電性と焦電特性を有するものと なる。 このため、 固有の共振特性を備える薄膜層となり、 検査信号とし T P Z T層の共振周波数付近の信号を検査信号として用いると P Z T層 が検査信号の共振回路として動作する。
その結果、 被検査対象導体とセンサ間の静電結合状態が共振回路を介 した直接接続状態と成る。
第 2の実施の形態例の構成を図 7及び図 8を参照して以下に説明する 。 図 7は第 2の実施の形態例のセンサによる検査対象導体検査状態時の 構成を示す図、 図 8は図 7に示す第 2の実施の形態例のセンサによる検 査対象導体検査状態時の等価回路構成を示す図である。
第 2の実施の形態例においても、 M〇 S型トランジスタをアンテナと して用い、 ゲートとソース及びドレインを電気的に接続して M O S型ト ランジス夕が内包するインピーダンスの影響を低減し、 効率の良い給電 効率及び検出結果を得ている。 そして、 表面に P Z T層を形成している 。 P Z T層の厚さは第 1の実施の形態例と同様に約 l O O nmとできる 図 7において、 1 0 0がセンサ電極、 2 0 0が検査信号を給電する給 電電極、 1 1 0がセンサ電極 1 0 0の表面に形成された P Z T層、 2 1 0が給電電極 2 0 0の表面に形成された P Z T層である。
また、 3 5 3は波形整形回路、 3 5 4は検査装置、 3 5 0は交流検査 信号を供給する検査信号供給回路である。
検査対象基板 3 0 0の表面に配設された検査対象である導体配線パ夕 ーン 2 5 0の一方端部近傍に給電電極 2 0 0のP Z T層 2 1 0を密着あ るいはわずかに離間して配置する。
そして検査信号供給回路 3 5 0を起動して給電電力に交流検査信号を 供給する。 供給された検査信号は、 検査対象 2 5 0を介してセンサ電極 1 0 0に到達し、 センサ電極 1 0 0で検出された検査信号は波形整形回 路 3 5 3で波形整形されて検査装置 3 54に送られる。
以上の検査装置の給電電極 2 0 0〜センサ電極 1 0 0までの構成にお ける交流検査信号供給時の等価回路が図 8である。
図 8において、 図 7の構成に対応する等価回路には同一の参照番号を 付し対応関係を明確化している。 センサ電極 1 0 0及び給電電極 2 0 0 は、 上述したようにフローティングゲート MO S トランジスタのソース 、 ドレイン、 ゲートの各部を接続してアンテナ MO Sとして用いる構成 であり、 MO S トランジスタの有する容量成分をフィードバック回路で フィードバックした図 8に示す等価回路となる。
又、 Rは検査対象導体 2 5 0の内部抵抗値、 （C s 1， C s 2 ) は検 査対象導体 2 5 0の有する静電容量成分を表している。
第 2の実施の形態例では、 センサ電極 1 0 0と給電電極 2 0 0の表面
(検査対象面） には P Z T層が形成されており、 検査信号として P Z T 層の共振周波数の検査信号を提供した場合には、 P Z T層 1 1 0， 2 1 0の等価回路は図 8に示す共振回路となる。
例えばかかる共振回路の共振周波数 （センサ電極 1 0 0における最大 感度） は、
Figure imgf000014_0001
f p = 1 / { 2 %-Γ ( 1 /C l + l /C O))
となるため、 検査信号供給回路 3 5 0が供給検査信号としてかかる共振 周波数の信号を供給するように制御すれば、 P Z T層 1 1 0， 2 1 0の ィンピ一ダンスは実質上無視できる程度に軽減させることができ、 あた かもセンサ電極 1 0 0及び給電電極 2 0 0を直接検査対象導体 2 5 0に 接触させた場合に匹敵する検出感度を特性が得られる。
P Z Tの共振周波数の検査信号を供給すれば、 あたかも検査対象導体 に直接接続したかの状態を作り出ずことができる。 このため、 非常に高 精度での検査信号の検出が可能となる。
図 9は P Z T膜を成膜温度 2 0 0度 Cの条件で膜厚を換えて形成した 場合の周波数一出力電圧特性をグラフ表示した図である。
図 9の例では、 P Z T膜を成膜温度 2 0 0度 Cの条件で膜厚を換えて 形成した例を示している。 成膜電力 1 0 0 Wで 54 nmの膜厚を形成し た例、 3 0 0 Wで 9 0 nmの膜厚を形成した例、 5 0 0 ^¥で 1 0 2 1 111 の膜厚を形成した例を示しており、 サイン波形プラスマイナス 1 0 Vの 検査信号を供給した場合のセンサ電極検出結果である。
図 9に示すように、 1 0 0 Wで 54 nmの膜厚を形成した例、 3 0 0 Wで 9 0 nmの膜厚を形成した例では、 広帯域での検出が可能であり、 特に 1 0 0Wで 54 nmの膜厚を形成した場合には共振特性が顕著に生 じ、 共振周波数では非常に高い検出電圧が形成される。
このため、 検査対象導体に流れる電流値の概略も測定可能となり、 P Z T層を検査対象導体に密着させた状態では、 検査対象導体の断線のみ ならず、 検査対象導体の抵抗値まで測定可能となり、 検査対象導体の変 形なども検出可能となる。
更に、 Ρ Ζ Τ層を分極化した状態では、 Ρ Ζ Τ層がヒシテリシス特性 を備える様になる。 このため、 調整抵抗で出力電圧レベルを調整してヒ シテリシス特性の残留磁気が " 0 " となるポイントで出力電圧が " 0 " となるようにバイアス調整可能としている。
Ρ Ζ Τ層を有するセンサよりの出力信号は、 Ρ Ζ Τ層の有するヒシテ リシス特性に依存するため、 センサ電極 1 0 0よりの出力にバイアス回 路でバイアスを印加する構成を備えることによりセンサ電極 1 0 0より の検出信号レベルと検査対象の検査部位の検出信号のレベルとを対応付 けることができる。
実際の検査時においては、 検査対象導電体パターンの検査部位に Ρ Ζ Τ膜を接触させ、 ギャップがない状態に位置決めし、 検査信号を Ρ Ζ Τ の共振周波数とすることにより、 検査対象電極とセンサ電極とをあたか も接触させたかのごとき特性が得られ、 検査対象のわずかの電圧変化も 検出できる。 このため、 絶縁層を介して検査対象とセンサ電極を対向さ せた状態であるにもかかわらず検査対象のわずかの電圧変化も検出でき 、 検査対象の抵抗成分の検出までも可能となる。
これにより、 センサ電極が非接触でありながら検査対象の状態が高精 度で検出でき、 機械的強度の弱い液晶表示パネルのパターンであっても パターンを損傷することなく検査できる。
以上説明したように第 2の実施の形態例によれば、 より効率の良い検 査結果が得られる。 産業上の利用可能性
本発明によれば、 検査対象導電部に印加されている検査信号を高精度 かつ能率よく検出することができるセンサ及び該センサを用いた検査装 置を提供できる。

Claims

請求の範囲
1 M O S型トランジス夕をセンサ検出素子として用いるセンサであ つて、
M〇 S型トランジス夕のゲ一トとソース及びドレインを電気的に接続 し、 アンテナ素子とすることを特徴とするセンサ。
2 . M O S型トランジス夕のゲートとソース及びドレインを導体で電 気的に接続し、 前記導体の少なくとも一部を電極として検査対象に対向 して位置決め可能に配設することを特徴とする請求項 1記載のセンサ。
3 . 前記電極は、 前記検査対象よりの検査信号を検出するセンサ電極 と、 前記 M〇 S型トライジス夕のゲートと絶縁層を介して近接位置に配 設されたゲート電極とを含み、
更に、 前記 M〇 S型トランジスタのソースと前記センサ電極とを接続 する第 1の接続導体と、
前記 M O S型トランジスタのドレインと前記センサ電極とを接続する 第 2の接続導体と、
前記ゲート電極と前記センサ電極とを接続する第 3の接続導体とを有 することを特徴とする請求項 2記載のセンサ。
4 . 更に、 前記センサ電極と M O S型トランジスタ表面間に前記セン サ電極と所定距離離間した位置に対向して下部電極を設けることを特徴 とする請求項 3記載のセンサ。
5 . 前記センサ電極及び下部電極とやや離れた外側周囲にほぼ平行し て所定幅のリング状電極を設けることを特徴とする請求項 4記載のセン サ。
6 . 前記リング状電極は、 互いに絶縁層を介して 2重に設けられてい ることを特徴とする請求項 5記載のセンサ。
7 . 更に、 前記リング状電極にやや離れた最外側周囲に前記リング状 電極にほぼ平行して所定幅のガード電極を設け、 前記ガード電極は接地 レベルに維持されていることを特徴とする請求項 5又は請求項 6記載の センサ。
8 . 前記センサ電極の上部に P Z T層を形成することを特徴とする請 求項 3乃至請求項 7のいずれかに記載のセンサ。
9 . 請求項 1乃至請求項 8のいずれかのセンサを備えることを特徴と する検査装置。
1 0 . 前記センサを複数連続して並べて配設することを特徴とする請 求項 9記載の検査装置。
1 1 . 請求項 2乃至請求項 8のいずれかのセンサを前記検査対象に近 接して位置決めし、 交流検査信号を印加して前記検査対象に検査信号を 供給することを特徴とする請求項 9又は請求項 1 0記載の検査装置。
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