JP3444015B2 - 電子回路基板上への液体材料の局所供給方法及びその装置 - Google Patents
電子回路基板上への液体材料の局所供給方法及びその装置Info
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Description
分に液体材料を局所供給する技術に係り、特に電子計算
機等の大規模電子機器に使用されるマルチチップモジュ
ール(MCM)基板の回路変更のための配線間の接続及
び切断、あるいはMCM基板や平面ディスプレイ基板配
線の製造工程中に発生するパターン欠落部を修正する技
術に関する。
は、その規模の拡大に伴い、使用される基板の大型化、
更に配線の多層化、微細化による高密度化が進み、開発
期においては開発期間の長期化、量産期においては歩留
まりの低下が避けられない。
板には、一般に製造プロセスに起因する配線の断線、短
絡等の不良の他に、設計ミスによる不良も多数発生す
る。これらの不良は、製造工程における外観検査、ある
いは完成後の特性評価により発見されるが、全て修正す
る必要がある。また、当初の設計通りにできたとして
も、設計変更が生じ、回路配線を変更する必要が生じる
場合もある。
する不良については、配線及び絶縁膜のパターン欠落欠
陥と余剰欠陥とに大きく分類されるが、それらを修正せ
ずに基板を製造した場合、基板の良品歩留まりを低下さ
せる原因となる。
は特開平5−206619による方法が出願されてい
る。即ち、予め基板上に回路変更用配線を用意してお
き、基板完成後に回路変更の必要が生じた場合、レーザ
による回路変更用配線上部の保護膜及び従来配線の除去
工程、超音波ボンディングによる接続用配線の接続工
程、及び配線接続部の再被覆工程により信頼性の高い回
路変更を実現するものである。
局所供給する手段として、特開平4−304881に出
願されている構成のインジェクション装置を用いること
により、図1に示す方法で容易に実現することができ
る。即ち、先端の内径を0.1〜10μmに成形したピ
ペット内に液体材料を充填し、他端からピペット内部に
不活性ガスをパルス状に供給することにより、ピペット
先端から液体材料の微量インジェクションを行うもので
ある。
2を充填したピペット11を基板13上の任意位置に位
置決めした後、図1(b)の如く一定の接触角θを維持
しつつピペット11を下降させ、基板13に接触させ
る。次に図1(c)の如く、ピペット11内部に窒素ガ
ス14をパルス状に供給し、その先端から液体材料12
を吐出させる。この時、液体材料12は基板13とピペ
ット11の両者それぞれに対して一定の濡れ広がり角θ
s及びθpを維持したまま基板13上を濡れ拡がる。そ
して、窒素ガス14の供給が終了した時点で図1(d)
の如く、ピペット11を上昇させ、基板13上に供給さ
れた液体材料12’とピペット11及びピペット11内
の液体材料12を分離させる。
せる場合は、ピペット11を基板13に接触させたまま
窒素ガス14のパルスを繰り返して供給する、あるいは
窒素ガス14の圧力あるいはパルスの印加時間を変化さ
せる。以上により、基板13上に液体材料12’の供給
が終了する。また、液体材料12’の供給量(体積)及
び接触角θsは、基板13上における液体材料12’の
形状を球体の一部として近似し、濡れ広がり径D及び最
大高さHを測定することにより、容易に求めることが可
能である。以上の方法により、基板上に液体材料12を
微量供給する場合、ピペット11内への窒素ガス14の
供給回数と、基板13上への液体材料12’の供給量と
の関係は、図2に示す如く比例関係となる。
体材料の局所供給に関する従来技術では、ピペット先端
と基板との接触を検知すること、及び液体材料の供給後
にピペットを上昇させる作業を作業者が手作業で行わね
ばならず、高度な熟練を要すると共に、作業の度にピペ
ット先端と基板との接触状態が異なるために供給量がば
らつき、更に作業ミスによってピペットを破損するとい
った問題がある。また、ピペット先端部と基板との接触
点近傍で生じる毛細管現象により、基板上の所望の領域
に正確に液体材料を供給することが難しいといった問題
もある。従ってそれを回路変更に関する従来技術に適用
した場合、配線接続部の被覆不足、あるいは不要な部分
に液体材料が余分に供給され、基板上の電極や接続端子
に付着し、電気的接続に影響を及ぼす問題もあった。
に所望の供給量だけ再現性よく供給する方法を提供する
ことにある。
の所望の領域のみに再現性よく供給する方法を提供する
ことにある。
おいて液体材料を高精度に自動供給する方法及びその装
置を提供することにある。
処理等の手段によりピペット先端と基板との接触を検知
することにより、両者の接触状態を常に一定に保つと共
に、供給終了から一定時間後にピペット先端と基板を隔
離させることにより達成される。
ト先端の初期位置と基板上に供給した液体材料の形状を
認識して両者の位置関係を比較、記憶し、その結果に基
づいて基板上におけるピペット先端の接触位置を決定す
ることにより達成される。
その位置決めを行う機構、電子回路基板表面を観察する
機構、液体材料を充填したピペットをハンドリングして
その位置決めを行う機構、ピペット先端と電子回路基板
表面との接触を検知する機能を有する液体材料の自動供
給装置により達成される。
搭載しその位置決めを行う機構、電子回路基板表面を観
察する機構、液体材料を充填したピペットをハンドリン
グしてその位置決めを行う機構、ピペット先端と電子回
路基板表面との接触を検知する機能、電子回路基板表面
及び供給した液体材料の形状を認識する機能を有する液
体材料の自動供給装置により達成される。
度に成形し、内部にUV硬化樹脂あるいはポリイミド等
の液体材料を充填したピペットを保持して、その先端を
観察光学系の視野中心に一致させる。その後ピペットを
下降させ、基板表面におけるピペット先端のシフトを画
像処理装置等の手段で検出することにより、ピペットと
基板との接触を検知する。あるいはピペット先端を予め
設定された位置に移動することによって所望の位置に配
置する。しかる後、ピペット他端から窒素ガスを例えば
300kPa、0.03sの条件でパルス状に供給す
る。
接触しており、窒素ガスの供給により、ピペット内部の
液体材料はピペット先端から1pl程度の分解能で微量
吐出される。そしてピペット内部への窒素ガスの供給が
終了した後、例えば0.10s後にピペットを上昇さ
せ、ピペット先端と基板とを隔離すことにより、基板上
における液体材料の供給量を高精度に制御する。
体材料の形状を認識し、その中心位置とピペットの先端
位置との間で生じるずれ量を予め求めることにより、基
板上の任意位置に正確に液体材料を供給する。
体材料の濡れ拡がり径を測定し、その結果に基づいてピ
ペット内への窒素ガスの供給条件を決定、最適化するも
のである。
て、本発明を実施するための装置の一例を示し、回路基
板上の配線修正部を再被覆する方法について説明する。
決めを行うためのステージ302と、MCM基板301
の表面を観察するための対物レンズ303及びCCDカ
メラ304と、照明光源305と、ハーフミラー306
と、モニタ307と、画像処理装置308と、UV硬化
樹脂を充填したピペット309と、ピペット309をM
CM基板301表面と45度で接触する角度で保持し、
その位置決めを行うマニピュレータ310と、ピペット
内に窒素ガスをパルス状に供給するための電磁弁311
と、MCM基板301上に供給したUV硬化樹脂を硬化
させるためのUV光源312と、UV光源からのUV光
をMCM基板301上に照射するためのUVライトガイ
ド313により構成されている。
mm、内径0.7mmのボロシリケート等の硬質ガラス
管を熱処理により成形し、その先端内径を5μmとした
もので、内部に充填されているUV硬化樹脂の粘度は1
5P(1.5N・s/m2)である。また、電磁弁31
1の一時側には圧力300kPaの窒素ガスが常に供給
されている。更に、ステージ302、画像処理装置30
8、マニピュレータ310、電磁弁311は図示しない
コントローラにより制御されている。
る窒素ガスの供給条件(以下インジェクション条件と称
す)の初期化について説明する。
ピュレータ310を駆動してピペット309の先端をモ
ニタ307の視野内に移動し、ピペット309先端に焦
点を合せると共にモニタ307上の基準点Aにピペット
309先端の位置決めを行い、その時のマニピュレータ
310の位置を初期位置としてコントローラに記憶す
る。その後ステージ302上からピペット309を退避
させ、ステージ302上にダミー基板301’を搭載
し、ステージ302を上下に移動してダミー基板表面に
焦点を合せる。ここでダミー基板301’は、インジェ
クション条件の設定のために用いる基板であり、MCM
基板表面と同様の材料を形成した基板を用いるのが望ま
しい。
ェクションの開始を指示する。コントローラはまず先に
記憶したマニピュレータ310の初期位置の情報に基づ
き、ピペット309の先端の平面座標のみをモニタ30
7内の基準点Aに復帰させる。但しこの際、ピペット3
09の先端はダミー基板301’表面から例えば100
μm上昇させたまま行われる。
1’の接触を検知するために、マニピュレータ310を
駆動してピペット309を下降させると共に、画像処理
装置308により画面を2値化し、ピペット309先端
位置を認識しつつ図4(b)(実際に両者が接触した状
態)から更に下降を続ける。その結果、図4(c)の如
く、ピペット309に弾性変形が生じ、モニタ307上
におけるピペット309の先端位置AがBにシフトす
る。ピペット309の材質にボロシリケート等の硬質ガ
ラスを用い、ピペット309とダミー基板301’との
接触角が30°程度である場合、このシフト量は基板上
において通常5〜10μm程度が最適である。この様
に、ピペット309の先端座標のシフトを画像処理によ
って画面を2値化することにより把握し、ピペット30
9とダミー基板301’の接触を検知する。
3sのみ開としてピペット309内部に、300kP
a、0.03sのインジェクション条件で窒素ガスを1
回供給した後、例えば0.10s後にピペット309を
例えば100μm上昇させ、図4(d)の如くダミー基
板301’上にUV硬化樹脂41’を供給する。そして
画像処理装置308による2値化像から、ダミー基板上
に供給したUV硬化樹脂41’の輪郭を認識することで
その濡れ拡がり径Dを測定し、それが例えば50μmと
なる様、ステージ302を移動してダミー基板301’
上におけるUV硬化樹脂の供給位置を変更すると共に、
電磁弁311の開放時間を調節して前述の手段で再度供
給を行い、電磁弁311の最適な開放時間を決定する。
1’の供給後例えば100μm程度上昇させることで対
物レンズ303の焦点深度から大きく外れ、画像処理装
置308によるダミー基板301’表面の観察に影響を
与えることはない。また、上記インジェクション条件で
ポリイミド基板上にUV硬化樹脂の供給を行った結果、
濡れ広がり径Dは約50μm、最大高さHは約1μmと
なり、その際のUV硬化樹脂41’の供給量は約1pl
となることが明らかになった。更にポリイミド上でのU
V硬化樹脂の接触角は7.5度であり、その角度は濡れ
広がり径D及び最大高さH、即ちUV硬化樹脂41’の
供給量によらず、常に一定であることを確認した。
てピペット309をステージ302上から退避させてダ
ミー基板301’を取り去り、MCM基板301を搭載
する。MCM基板301は、通常、セラミック基板上に
数層の薄膜配線層が形成されており、基板完成後に必要
となる回路変更に備えて、その薄膜配線層に予め接続用
配線及び切断用配線が準備されている。
図である。図5(a)において、Au、Al、Cu、N
i、W、Mo、Crあるいはそれらの複合膜からなる接
続用配線52、52’は、薄膜配線層の層間絶縁膜であ
るポリイミド薄膜50上に位置しており、エキシマレー
ザ等のエネルギビームにより、保護ポリイミド膜51の
一部分を除去して窓53が形成され、接続用配線52、
52’を露出させた後、Auあるいは接続用配線と同様
の材質からなる接続部材54の超音波ボンディングで、
電気的に接続されている。ここで接続用配線52、5
2’の接続手段としては、Pd錯体等の金属錯体やCu
ペースト等の金属ペースト等の液体材料を供給した後、
熱処理を施す方法で接続されていてもかまわない。
き、MCM基板301上の配線接続部55がモニタ30
7の視野内となる様、ステージ302を概略移動する。
しかる後、作業者は配線接続部55の窓53の領域をモ
ニタ307上で認識すると共に、その中央部Oがモニタ
307上の基準点Aと概ね一致する様に、ステージ30
2の位置の微調整を行った後、コントローラにインジェ
クションの開始を指示する。コントローラは初めに、マ
ニピュレータ311を駆動してピペット309先端の平
面座標のみをモニタ307上の基準点に復帰させる。
M基板301表面から例えば100μm上昇させたまま
行われる。そしてピペット309を下降させて前述の手
段でピペット309先端と接続部材54との接触を検知
した後、例えば300KPa、0.03sのインジェク
ション条件でピペット309内に窒素ガスを例えば2H
z程度の繰り返しで例えば30回供給した後、ピペット
309を100μm上昇させることにより、図5(b)
の如く配線接続部55を被覆する。ここでピペット30
9内部への窒素ガスの供給回数は予め最適化されている
ものとする。
ペット309をステージ302上から退避させ、UV光
源312を点灯させUVライトガイド313により、5
0mW/cm2の強度のUV光を30秒程度照射して供
給したUV硬化樹脂56を硬化させ、配線接続部55を
再被覆する。尚、配線接続部55においては、保護ポリ
イミド膜51上におけるUV硬化樹脂56の濡れ拡がり
を抑制しつつ接続部材54を完全に被覆する必要がある
ため、接続部材54が保護ポリイミド膜51表面より突
出しないことが望ましいことは自明である。
給することにより、ピペットと基板との接触の状態を常
に一定に保つことが可能となり、液体材料の供給量を高
精度且つ再現性よく制御可能となる効果がある。従っ
て、本技術をMCM基板の配線修正部の再被覆に適用し
た場合、配線接続部における被覆不足、あるいはUV硬
化樹脂を過剰に供給することにより、配線接続部近傍に
存在する電極やコネクタ等へのUV硬化樹脂の付着を防
ぐことができ、それらの接続性に影響を与えることを防
止する効果がある。また配線接続部を再被覆すること
で、その信頼性が確保される。
更部の再被覆方法について、配線接続部を例に説明した
が、配線切断部についても同様の方法で再被覆を施すこ
とにより、その信頼性を確保することができる。また、
再被覆のために供給する液体材料としては、UV硬化樹
脂に限定されず、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等の有
機高分子材料を用いても良く、その場合は供給した液体
材料を硬化させる手段として、ベーク炉、赤外線ラン
プ、レーザ、ホットプレート、ドライヤ等の加熱手段が
用いられる。但し、凹凸形状を有する配線接続部、ある
いは配線切断部における被覆性の観点から、再被覆材料
としては、硬化前後の体積収縮が無視できる程小さいU
V硬化樹脂が最も有利である。
の装置を用い、MCM基板の製造工程において生じる配
線パターンの欠落欠陥の修正方法を述べる。但し、本実
施例ではピペット309の先端内径は1μmで、その内
部には、トリフルオロ酢酸パラジウム(Pd(CF3C
OO)2)等の金属錯体とアセトニトリル及びN−メチ
ル−2−ピロリドンを混合した溶液(以下単にパラジウ
ム錯体と称す)が充填されている。
ピュレータ310を駆動してピペット309の先端をモ
ニタ307の視野内に移動し、ピペット309先端に焦
点を合せると共にモニタ307上の基準点Aにピペット
309先端の位置決めを行い、その時のマニピュレータ
310の位置を初期位置としてコントローラに記憶す
る。その後ステージ302上からピペット309を退避
させ、ステージ302上にダミー基板301’を搭載
し、ステージ302を上下に移動してダミー基板表面に
焦点を合せる。ここでダミー基板301’は、インジェ
クション条件の設定のために用いる基板であり、MCM
基板表面と同様の材料を形成した基板を用いるのが望ま
しい。
ェクションの開始を指示する。コントローラはまず先に
記憶したマニピュレータ310の初期位置の情報に基づ
き、ピペット309の先端の平面座標のみをモニタ30
7内の基準点Aに復帰させる。但しこの際、ピペット3
09の先端はダミー基板301’表面から例えば100
μm昇させたまま行われる。
とダミー基板301’の接触を画像処理を用いた前述の
手段よって検知する。更にその後、電磁弁311を例え
ば0.03sのみ開としてピペット309内部に、30
0kPa、0.03sのインジェクション条件で窒素ガ
スを1回供給した後、例えば0.10s後にピペット3
09を例えば100μm上昇させ、図6(c)の如くダ
ミー基板301’上にパラジウム錯体61を供給する。
れる際、ピペット309とダミー基板301’との接触
点近傍で生じる毛細管現象により、モニタ307上で認
識したピペットの座標Aと、供給されたパラジウム錯体
61の中心位置Oとの間で位置ずれSが発生する。そこ
でモニタ307上の画像を画像処理装置308で2値化
し、供給されたパラジウム錯体61の輪郭(濡れ拡がり
径)を把握すると共に、その重心O(中心座標)及びモ
ニタ上基準点Aと座標Oとの位置ずれ量Sを求めてコン
トローラに記憶する。そして供給したパラジウム錯体6
1の濡れ拡がり径が例えば20μmとなる様、ステージ
302を移動してダミー基板301’上におけるパラジ
ウム錯体の供給位置を変更すると共に、電磁弁311の
開放時間を調節して前述の手段で再度供給を行い、電磁
弁311の最適な開放時間を決定する。例えば、前記イ
ンジェクション条件でポリイミド基板上にパラジウム錯
体を供給した場合、濡れ拡がり径は20μm、座標Aと
座標Oとの位置ずれ量Sは5μm、パラジウム錯体の供
給量は0.1pl程度となる。
てピペット309をステージ302上から退避させてダ
ミー基板301’を取り去り、薄膜製造工程中で配線パ
ターンの欠落欠陥が発生したMCM基板301を搭載す
る。
おいて発生した配線パターン欠落欠陥の一例を示した説
明図であり、薄膜配線層の層間絶縁膜であるポリイミド
薄膜71上に、Au、Al、Cu、Ni、W、Mo、C
rあるいはそれらの複合膜からなる薄膜配線72の一部
に欠落が生じた様子を示している。ここでの薄膜配線7
2の幅Wは20μmである。
如く検査情報からのMCM基板301上の配線欠落部の
始点P1及び終点P2の両者がモニタ307の視野内と
なる様、ステージ302を概略移動する。しかる後、画
像処理装置308により、モニタ307視野内における
画像の輝度を検出することにより、配線パターン欠落部
を認識してステージ302の位置の微調整を行った後、
欠落部の始点P1から前述した位置ずれ量Sだけ離れた
座標にピペットの初期位置81’を設定する。そして、
マニピュレータ310を駆動してピペット309の先端
の平面座標を初期位置81’と一致させた後、ピペット
309を下降し、前述の手段で画像処理装置308によ
りピペット309とMCM基板表面の接触を検知する。
により窒素ガスを300KPa、0.10sのみパルス
状に供給することで、図8(b)の如く配線パターン欠
落部にパラジウム錯体81を供給し、窒素ガスの供給が
終了した時点から例えば0.10s後にピペット100
8を例えば10μm程度上昇させる。
リイミド薄膜71上で、配線72の幅と同等の濡れ拡が
り径となるインジェクション条件でパラジウム錯体81
を供給するものである。
0μmだけ離れた座標に、次に供給するパラジウム錯体
の中心位置Oを設定し、Oから位置ずれ量Sだけ離れた
座標に、ピペットの次の接触位置82’を設定する。こ
こで始点P1と位置Oとの距離は、配線72の幅の2分
の1程度が目安となる。そして、マニピュレータ310
を駆動してピペット309の先端を接触位置82’と一
致させ、ピペット309を下降しその接触を検知した
後、図8(c)の如く、パラジウム錯体82を供給す
る。以上の手段を繰り返し、図8(d)の如く配線パタ
ーン欠落部にパラジウム錯体81〜87を供給し、コン
トローラは供給したパラジウム錯体の中心位置Oが配線
欠落部の終点P2を超えたことを判断し処理を停止す
る。
ピペット309をステージ302上から退避させてMC
M基板を取り去り、図示しない加熱装置で供給したパラ
ジウム錯体を加熱し、最終的に溶媒の沸点以上の温度ま
で上昇させて溶媒のみを除去した後、更に錯体を熱分解
してパラジウム膜を析出させ、配線パターン欠落部を電
気的に接続する。より具体的には、1×104W/cm2
のパワー密度のArレーザ光をパラジウム錯体に1〜6
0秒間連続照射することにより、良好なパラジウム膜を
析出させることができる。
線ランプ等による局所加熱法と基板全体をベーク炉、ホ
ットプレート、ドライヤ等で加熱する方法があるが、基
板に影響の無い範囲で加熱し、金属膜を析出させるもの
が選択可能である。また、供給する液体材料としては、
Cu等の金属ペースト、あるいはAu等の金属超微粒子
をα−テルピネオール等の溶媒に分散させた金属超微粒
子分散液等の液体材料でも良い。
の装置を用い、MCM基板上の薄膜配線層における配線
パターン欠落欠陥部への液体材料の供給方法を説明す
る。
如く検査情報からのMCM基板301上の配線欠落部の
始点P1及び終点P2の両者がモニタ307の視野内と
なる様、ステージ302を概略移動する。
ニタ307視野内における画像の輝度を検出することに
より、配線パターン欠落部を認識してステージ302の
位置の微調整を行った後、欠落部の始点P1から前述し
た位置ずれ量Sだけ離れた座標にピペットの初期位置9
1を設定する。そして、マニピュレータ310を駆動し
てピペット309の先端の平面座標を初期位置91と一
致させ、ピペット309を下降し、前述の手段で画像処
理装置308によりピペット309とMCM基板表面の
接触を検知した後、電磁弁311を開とし、ピペット3
09内に300KPaの圧力で連続して窒素ガスの供給
を開始する。それと同時に、図9(b)の如く、ピペッ
ト309をポリイミド基板92と接触させたまま、終点
P2に向けて毎秒10μm程度の速度で移動させ、連続
的にパラジウム錯体93を供給する。
309の先端位置が終点P2に達したことを検知し、電
磁弁311を閉じ、窒素ガスの供給及びピペット309
の動作を停止した後、ピペット309を上昇させて、図
9(c)の如く配線パターン欠落部にパラジウム錯体を
供給する。あるいは、P1、P2間の距離だけピペット
309を走査したことをコントローラが判断し処理を停
止する。また、ピペット309を移動させるかわりに、
ステージ302を駆動させることにより、MCM基板3
01を移動しても良い。
309とポリイミド膜71の接触を検知した後、マニピ
ュレータ310を駆動しピペット309を一定量だけ上
昇させた後に窒素ガスの供給を開始することにより、ピ
ペット309とMCM基板表面を接触させることなく液
体材料を供給することも可能である。
望の領域のみに精度よく自動で微量供給することが可能
となる効果がある。また、本技術によってMCM基板の
薄膜配線のパターン欠落欠陥の修正を行うことにより、
いかなる配線パターンの欠落欠陥に対しても、真空装置
などを用いることなく、高精度且つ安価にそれを修正す
ることが可能となり、MCM基板の薄膜製造工程の歩留
まりを大幅に向上させる効果がある。
形成した金属膜上に、第1の実施例で示した方法により
UV硬化樹脂を供給して形成した金属膜被覆すること
も、容易に実施できることは言うまでもない。
いては、配線パターンの欠落欠陥を修正する場合につい
て示したが、本発明はこれに限られるものではなく、異
なる場所にある配線間を接続することも可能である。
例で述べたようにエキシマレーザなどのエネルギビーム
を照射して上層の保護膜を除去することにより配線部分
を露出させ、この露出させた配線部分に接続する金属膜
を第2または第3の実施例で述べた方法で形成し、更
に、この金属膜を接続すべき相手側の露出させた配線の
部分にまで延長して形成することにより、異なる部分に
ある配線間を接続することができる。更にこの新たに形
成した金属膜上に第1の実施例で述べたようにしてUV
硬化樹脂を供給してこの金属膜を被覆することにより、
この新たに形成した金属膜を保護することができる。
構成の装置を用いた、基板上への液体材料の微量供給方
法を説明する。尚、この場合に対象となる欠陥を有する
電子回路基板の構造を、図11に示す。
ay)の用途として多く用いられる、TFT(Thin Film T
ransistor)基板の製造工程で発生した配線の断線欠陥
の様子を示している。このTFT基板は、ガラス基板1
11上に幅約10μm、膜厚2000〜3000Åの薄
膜Al配線112が周期的に配列された構造となってい
る。これらの配線は、その製造工程では全ての配線が共
通電極114に接続されており、断線検査(電気的導通
試験)工程により配線の断線欠陥113が発見されるも
のである。
を搭載し位置決めを行うためのステージ1002と、T
FT基板1001の表面を観察するための対物レンズ1
003及びCCDカメラ1004と、照明光源1005
と、ハーフミラー1006と、モニタ1007と、パラ
ジウム錯体を充填したピペット1008と、ピペット1
008をTFT基板1001表面と45度で接触する角
度で保持し、その位置決めを行うマニピュレータ100
9と、ピペット1008内に窒素ガスをパルス状に供給
するための電磁弁1010と、ステージ1002上に配
置されTFT基板1001上の共通電極にW、Cu等の
材質からなるプローブ1011’を接触させるためのプ
ローブカード1011と、プローブ1011’を介して
TFT基板1001上の共通電極とピペット1008と
の間に電気信号を印加し、ピペット1008の先端とT
FT基板1001上の配線との接触を検知するためのテ
スタ1012から構成されている。
1.2mm、内径0.7mmのボロシリケート等の硬質
ガラス管を熱処理により成形し、その先端内径を1μm
としたもので、周囲にAu、Pt、Cr、C、Pd、A
l、Cu、Ni、W等の導電性膜をスパッタあるいはメ
ッキ等により形成し、内部にはトリフルオロ酢酸パラジ
ウム(Pd(CF3COO)2)とアセトニトリル及びN
−メチル−2−ピロリドンを35:32.5:32.5
の割合(重量比)で混合した溶液が充填されている。ま
た、電磁弁1010の1次側には圧力300KPaの窒
素ガスが常に供給されている。更に、ステージ100
2、マニピュレータ1009、電磁弁1010、プロー
ブカード1011、テスタ1012は図示しないコント
ローラにより制御されている。
するインジェクション条件の初期化について説明する。
してピペット1008をステージ1002上から退避さ
せると共に、プローブカード1011を図示しない移動
機構により駆動して上昇させた後、ステージ1002上
にダミー基板1001’を搭載し、モニタ1007を観
察しつつステージ1002を移動して焦点合わせを行
う。ここでダミー基板1001’は、インジェクション
条件の設定のために用いる基板であり、TFT基板表面
と同様の材料を形成した基板を用いるのが望ましい。
9を駆動して、ピペット1008の先端をモニタ100
7の視野内の基準点に一致させる。これによりモニタ1
007上におけるピペット1008の先端位置を校正
し、そのときのマニピュレータ1009の位置情報をそ
の基準位置としてコントローラに記憶する。そしてマニ
ピュレータ1009を駆動してピペット1008の先端
をダミー基板1001’表面に接触させると同時に電磁
弁1010を例えば0.10sのみ開としてピペット1
008内部に、300KPa、0.10sのインジェク
ション条件で窒素ガスを1回供給した後、ピペット10
08を上昇させ、ダミー基板1001’上にパラジウム
錯体を供給する。
錯体の濡れ拡がり径をモニタ1007上で測定し、それ
が例えば10μmとなる様、ステージ1002を移動し
てダミー基板1001’上におけるパラジウム錯体の供
給位置を変更すると共に、電磁弁1010の開放時間を
調節して前述の手段で再度供給を行い、電磁弁1010
の最適な開放時間を決定する。尚、ここでのピペット1
008先端とダミー基板1001’表面との接触の検知
は、モニタ1007を観察しながら作業者が判断する。
またピペット1008は、パラジウム錯体の供給後、例
えば100μm程度上昇させることで対物レンズ100
3の焦点深度から大きく外れ、ダミー基板1001’表
面の観察に影響を与えることはない。
してピペット1008をステージ1002上から退避さ
せてダミー基板1001’を取り去り、図11に示した
断線欠陥を有するTFT基板1001を搭載する。作業
者は図示しないコントローラに指示を与え、プローブカ
ード1011を図示しない移動機構によって降下させ、
プローブ1011’の先端をTFT基板1001上の配
線の共通電極に接触させる。ここでステージ1002上
でのプローブカード1011の配置は、ステージ100
2上でのTFT基板1001の搭載位置によって予め決
定されているものである。
に基づき、TFT基板1001上で発生した断線欠陥が
モニタ1007の視野内となる様、ステージ1002を
概略移動する。作業者は、モニタ1007を観察しつつ
ステージ1002を駆動して図12(a)に示すよう
に、断線欠陥の位置がモニタ1007のほぼ中央となる
様、ステージ1002の位置を微調整する。尚、図12
(a)における配線は、幅約10μm、膜厚2000〜
3000ÅのAl配線である。また、断線端部1200
の一端はTFT基板1001上の共通電極に接続されて
いる。
200、1200’間のそれぞれの配線上にパラジウム
錯体を供給する始点P1及び終点P2をカーソルあるい
はマウス等の手段によりモニタ1007上に入力した
後、コントローラにパラジウム錯体の供給開始を指示す
る。コントローラは、はじめにモニタ1007上に入力
された始点P1とモニタ1007上におけるピペット1
008の基準点P0を比較し、モニタ1007上の平面
的な座標情報から両者間の距離を測定する。そしてマニ
ピュレータ1009を駆動して、ピペット1008の先
端を先に校正したマニピュレータの基準位置(ピペット
1008の先端が基準点P0と一致する位置)から、モ
ニタ1007上で測定したP0−P1間の距離だけ移動
したところに位置決めし停止させる。
1008の先端がモニタ1007上の始点P1に一致す
る。但し、TFT基板1001を搭載した後からこの時
点までのマニピュレータの位置決めは平面的に行うのみ
であり、ピペット1008とTFT基板1001表面と
の距離は充分確保して(望ましくは100μm以上)行
うことが望ましい。
009を駆動してピペット1008を例えば5μm/s
の速度で降下させる。この時、断線端部1200とピペ
ット1008間には直流電圧が印加されており、更にピ
ペット1008の周囲には上述した導電性膜が形成され
ているため、ピペット1008の先端が断線端部120
0上に接触することにより、テスタ1012に微小電流
が検出される。そしてコントローラはテスタ1012に
よる微小電流の検出を認識し、マニピュレータ1009
の駆動を停止する。
08の先端とTFT基板1001表面の接触を検知する
と共に、その時のマニピュレータ1009の位置をその
下限点として記憶する。その後、コントローラは先に設
定した条件に基づき、電磁弁1010を例えば0.10
sのみ開とし、ピペット1008内に300KPa、
0.10sのインジェクション条件で窒素ガスを供給
し、窒素ガスの供給が終了した時点から例えば0.10
s後にピペット1008を例えば10μm程度上昇させ
る。これにより、図12(c)に示す如く、断線端部1
200近傍に濡れ広がり径約10μmのパラジウム錯体
1201が供給される。
09を駆動して図12(d)に示す如く、ピペット10
08の先端位置をχだけ移動させ、P3とする。ここで
χの値は予めコントローラに記憶されているものであ
り、パラジウム錯体の濡れ広がり径の2分の1程度、即
ち濡れ広がり径が10μmであればχは5μm程度であ
ることが望ましい。そしてマニピュレータ1009を駆
動しピペット1008を先にコントローラに記憶した下
限点(ピペット1008先端とTFT基板1001表面
が接触する点)まで降下させ、ピペット1008内に同
様の条件で窒素パルスを供給し、断線部にパラジウム錯
体1202を供給する。
での始点P1から終点P2までの距離とピペット100
8の移動量χを考慮し繰返し供給を行うことで、図12
(e)の如く断線端部1200、1200’間にパラジ
ウム錯体1201〜1208を連続的に形成し処理を停
止する。パラジウム錯体の供給回数は、次式を満足する
最小の整数により与えられる。
が36μm、パラジウム錯体の濡れ広がり径が10μ
m、ピペット1008の移動量χが5μmの場合、計8
回以上供給を行うことが望ましい。
ピペット1008をステージ1002上から退避させる
と共に、プローブカード1011を上昇させてTFT基
板1001を取り去り、図示しない加熱装置で供給した
パラジウム錯体を加熱し、最終的に溶媒の沸点以上の温
度まで上昇させて溶媒のみを除去した後、更に錯体を熱
分解してパラジウム膜を析出させ、断線部を電気的に接
続する。より具体的には、1×104W/cm2のパワー
密度のArレーザ光をパラジウム錯体に1〜60秒間連
続照射することにより、膜厚200〜300Å、比抵抗
100〜200μΩ・cmのパラジウム膜を析出させる
ことができ、30μmの断線を100〜200Ωの接続
抵抗で接続することができる。
ザ、赤外線ランプ等による局所加熱法と基板全体をベー
ク炉、ホットプレート、ドライヤ等で加熱する方法があ
るが、基板に影響の無い範囲で加熱し、金属膜を析出さ
せるものが選択可能である。また、供給する液体材料と
しては、Cu等の金属ペースト、あるいはAu等の金属
超微粒子をα−テルピネオール等の溶媒に分散させた金
属超微粒子分散液等の液体材料でも良い。更にこれま
で、使用するピペットの材質としては、ガラスピペット
の周囲にAu、Pt、Cr、C、Pd、Al、Cu、N
i、W等からなる導電性膜をスパッタあるいはメッキに
より形成したものを用いて説明してきたが、金属材料あ
るいは導電性材料自体で形成されたピペットについても
同様に使用可能である。
強度が時間的に変化する信号、例えば周波数100kH
z以上の高周波信号電圧を用いることも可能である。但
しこの場合、ピペット1008に信号電圧を印加する。
これによりピペット1008とTFT基板1001上の
配線間の静電容量を介して両者を電気的に結合させ、両
者間の距離に応じてテスタ1012に発生する電流波形
を検出し、両者間の距離あるいは両者の接触を検知する
ことも可能である。
トの間に電気信号を印加することにより、両者の接触を
確実に検知することができる効果がある。特に、ピペッ
トに高周波信号電圧を印加した場合は、配線とピペット
間の静電容量により両者が電気的に結合することで、テ
スタに検出される電流波形が変化するため、両者の距離
を高精度に把握できる効果もある。更に、画像処理装置
を必要としないため、装置価格を安価とする効果もあ
る。
を用いた、基板上への液体材料の微量供給方法を述べ
る。尚、この場合も図11に示したTFT基板を対象と
した場合について説明する。
を搭載し位置決めを行うためのステージ1302と、T
FT基板1301の表面を観察するための対物レンズ1
303及びCCDカメラ1304と、照明光源1305
と、ハーフミラー1306と、モニタ1307と、パラ
ジウム錯体を充填したピペット1308と、ピペット1
308をTFT基板1301表面と45度で接触する角
度で保持し、その位置決めを行うマニピュレータ130
9と、ピペット1308内に窒素ガスをパルス状に供給
するための電磁弁1310から構成されている。
1.2mm、内径0.7mmのボロシリケート等の硬質
ガラス管を熱処理により成形し、その先端内径を1μm
としたもので、内部にはトリフルオロ酢酸パラジウム
(Pd(CF3COO)2)とアセトニトリル及びN−メ
チル−2−ピロリドンを35:32.5:32.5の割
合(重量比)で混合した溶液が充填されている。また、
電磁弁1010の1次側には、圧力300KPaの窒素
ガスが常に供給されている。更に、ステージ1302、
マニピュレータ1309、電磁弁1310は図示しない
コントローラにより制御されている。
してピペット1308をステージ1302上から退避さ
せた後、ステージ1302上にダミー基板1301’を
搭載し、モニタ1307を観察しつつステージ1302
を移動して、焦点合わせを行う。ここでダミー基板13
01’は、インジェクション条件の設定のために用いる
基板であり、TFT基板表面と同様の材料を形成した基
板を用いるのが望ましい。しかる後、作業者はマニピュ
レータ1309を駆動して、ピペット1308の先端を
モニタ1307の視野内の基準点に一致させた地点でピ
ペット1308を下降し、ダミー基板1301’に接触
させる。
ペット1308の先端位置を校正すると共に、マニピュ
レータ1309の下限点を決定し、コントローラに記憶
する。即ち、ダミー基板1301’を用いてマニピュレ
ータ1309の下限点を初期決定することにより、ピペ
ット1308先端とTFT基板1301表面との接触を
検知することなく、マニピュレータ1309の位置決め
精度のみでピペット1308先端をTFT基板1301
表面に接触させ、パラジウム錯体を供給するものであ
る。以降、第4の実施例と同様の手順でTFT基板13
01上の断線欠陥部にパラジウム錯体を供給し、断線端
部間を接続する。
面との接触点をマニピュレータの下限点として初期設定
することで、画像処理装置を用いることなく液体材料を
基板上の所望の領域のみに精度よく自動で微量供給する
ことが可能となり、装置価格を安価とする効果がある。
また、これらの技術によってTFT基板の薄膜配線の断
線欠陥の修正を行うことにより、TFT基板の製造歩留
まりを大幅に向上させる効果がある。
板との接触を検知するための機構の説明図を、図14に
示す。
m、内径0.7mmのボロシリケート等の硬質ガラスか
ら形成され、熱処理によりその先端の内径を1μmとし
たピペット、142はピペット141内部への窒素ガス
供給用治具、143はピペット141内部への窒素ガス
供給用チューブ、144、144’はピペット141を
保持しその位置決めを行うためのマニピュレータ(図示
せず)のアーム、145はマニピュレータアーム14
4、144’に組み込まれた圧電素子、146は圧電素
子145の発生する電圧を検知するためのセンサであ
り、ピペット141内部には図示しない電子回路基板上
に供給するための液体材料が充填されている。また、マ
ニピュレータアーム144、144’は圧電素子145
を介して接続されている。
ピュレータによりピペット141先端を図示しない電子
回路基板上で位置決めした後、ピペット141を例えば
1〜5μm/s程度の速度で降下させる。そしてピペッ
ト141先端が図示しない電子回路基板表面に接触する
ことで圧電素子145に歪が生じ、圧電素子145はこ
の歪量に対応した電圧信号を出力する。センサ146は
圧電素子145からの電圧信号を検知し、それが予め決
定されたレベルに達したことを判断し図示しないマニピ
ュレータの動作を停止させると共に、ピペット141先
端と図示しない電子回路基板表面との接触を検知する。
面への導電性膜の形成を必要とせず、更に、絶縁膜上に
おいても確実にピペットと電子回路基板表面との接触を
検知することが可能となる、といった効果がある。
ト先端と基板との接触を検知することにより、両者の接
触状態を常に一定に保つことが可能となり、液体材料を
基板上に所望の供給量だけ再現性よく供給することが可
能となる効果がある。
位置と基板上に供給した液体材料の形状を認識して両者
の位置関係を比較、記憶し、その結果に基づいて液体材
料を供給することにより、液体材料を基板上の所望の領
域のみに正確且つ再現性よく供給するとが可能となる効
果がある。
の回路変更部に再被覆材料を供給した場合、供給量のば
らつきによる被覆不足の防止及び過剰供給による回路変
更部近傍に存在する電極やコネクタ等への再被覆材料の
付着を防ぐことができ、それらの接続性に影響を与える
ことを防止する効果がある。
の薄膜配線層の配線パターン欠落欠陥修正を行った場
合、真空装置などを用いることなく、高精度でそれを修
正することが可能となり、MCM基板の薄膜製造工程の
歩留まりを大幅に向上させる効果がある。
に電気信号を印加することにより、両者の接触を確実に
検知することができる効果がある。特に、ピペットに高
周波信号電圧を印加した場合は、配線とピペット間の静
電容量により両者が電気的に結合することで、両者の距
離を高精度に把握できる効果もある。更に、画像処理装
置を用いることなく、装置価格を安価とする効果もあ
る。
路基板表面との接触を検知することにより、画像処理や
ピペット表面への導電性膜の形成を必要とせず、更に絶
縁膜上においても確実にピペットと電子回路基板表面と
の接触を検知することが可能となるといった効果があ
る。
線の断線欠陥の修正を行うことにより、TFT基板の製
造歩留まりを大幅に向上させる効果がある。
図である。
樹脂の供給量の関係を説明する説明図である。
行う装置の略断面図である。
知する方法を示すピペットの断面図である。
接続部の断面図である。
位置とのシフト量を検知する方法を示すピペット先端部
の断面図である。
る。
落部の修正方法を示した配線パターン欠落部の平面図で
ある。
落部の修正方法を示した配線パターン欠落部の平面図で
ある。
を行う装置の略断面図である。
る。
落部の修正方法を示す、断線欠陥を有するTFT基板の
平面図である。
を行う装置の略断面図である。
構の略断面図である。
04・・・・CCDカメラ、307・・・・モニタ、 308・・
・・画像処理装置、 309・・・・ピペット、310・・・・マ
ニピュレータ、 311・・・・電磁弁、 312・・・・UV
光源、313・・・・UVライトガイド、 52・・・・接続用
配線、 53・・・・窓、54・・・・接続部材、 55・・・・配
線接続部、 72・・・・薄膜配線
Claims (15)
- 【請求項1】液体材料を充填したピペットを電子回路基
板表面に接触させ、ピペット内部に窒素ガスを供給しそ
の先端から液体材料を吐出させることによる、電子回路
基板上への液体材料の局所供給方法において、ピペット
先端と電子回路基板表面との接触を画像処理により認識
することを特徴とする、電子回路基板上への液体材料の
局所供給方法。 - 【請求項2】特許請求の範囲第1項に記載の液体材料の
供給方法において、基板上に供給した液体材料の濡れ広
がり径を画像処理により認識・把握し、その結果に基づ
いてピペット内への窒素ガスの供給条件を変更すること
で、ピペット内への窒素ガスの供給条件を最適化するこ
とを特徴とする、電子回路基板上への液体材料の局所供
給方法。 - 【請求項3】特許請求の範囲第1項に記載の液体材料の
供給方法において、ピペット先端の初期位置と基板に供
給した液体材料の中心位置との位置ずれ量を画像処理に
より認識・把握した後、基板上の任意位置に液体材料を
正確に供給することを特徴とする、電子回路基板上への
液体材料の局所供給方法。 - 【請求項4】特許請求の範囲第1項に記載の液体材料の
供給方法において、ピペットと基板との接触を検知した
後、予め設定した条件でピペット内に窒素ガスを供給
し、基板上に液体材料を供給することを特徴とする電子
回路基板上への液体材料の局所供給方法。 - 【請求項5】特許請求の範囲第4項に記載の液体材料の
供給方法において、ピペットと基板との接触を検知した
後、ピペットを走査して基板上に液体材料を供給するこ
とを特徴とする、電子回路基板上への液体材料の局所供
給方法。 - 【請求項6】特許請求の範囲第4項に記載の液体材料の
供給方法において、ピペットと基板との接触を検知した
後、ピペットを一定量上昇させて、ピペットと基板とを
接触させることなくピペットを走査して基板上に液体材
料を供給することを特徴とする、電子回路基板上への液
体材料の局所供給方法。 - 【請求項7】特許請求の範囲第1項に記載の液体材料の
供給方法において、ピペットと基板との間に電気信号を
印加することにより、両者が接触した際に発生する電流
を検出して両者の接触を検知することを特徴とする、電
子回路基板上への液体材料の局所供給方法。 - 【請求項8】特許請求の範囲第7項に記載の液体材料の
供給方法において、ピペットと基板との間に高周波電圧
を印加することにより、両者の間隔及び接触を高精度に
把握することを特徴とする、電子回路基板上への液体材
料の局所供給方法。 - 【請求項9】特許請求の範囲第7項及び第8項に記載の
液体材料の供給方法において、周囲に金属膜あるいは導
電性膜を形成したガラス製ピペットを使用することを特
徴とする、液体材料の局所供給方法。 - 【請求項10】特許請求の範囲第7項及び第8項に記載
の液体材料の供給方法において、金属材料あるいは導電
性材料で形成されたピペットを使用することを特徴とす
る、液体材料の局所供給方法。 - 【請求項11】電子回路基板を保持しその位置決めを行
う機構と、液体材料を充填したピペットを保持しその位
置決めを行う機構と、ピペット内部に窒素ガスを供給す
る手段と、電子回路基板表面を観察する手段と、ピペッ
トと基板との接触を検知する手段から構成される事を特
徴とする、電子回路基板上への液体材料の局所供給装
置。 - 【請求項12】特許請求の範囲第11項に記載の液体材
料の供給装置において、ピペットと基板との接触を検知
する手段として、画像処理を用いることを特徴とする、
電子回路基板上への液体材料の局所供給装置。 - 【請求項13】特許請求の範囲第11項に記載の液体材
料の供給装置において、ピペットと基板との接触を検知
する手段として、ピペットと基板との間に電気信号を印
加することを特徴とする、電子回路基板上への液体材料
の局所供給装置。 - 【請求項14】特許請求の範囲第11項に記載の液体材
料の供給装置において、ピペットと基板との接触を検知
する手段として、圧電素子を用いることを特徴とする、
電子回路基板上への液体材料の局所供給装置。 - 【請求項15】電子回路基板を保持し移動する機構と、
液体材料を充填したピペットを保持しその位置決めを行
う機構と、ピペット内部に窒素ガスを供給する手段と、
電子回路基板表面を観察する手段から構成される液体材
料の微量供給装置において、予めピペット先端が基板表
面と接触する位置を決定した後、ピペットの動作を自動
制御することを特徴とする、電子回路基板上への液体材
料の局所供給装置。
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JP6-82858 | 1994-04-21 | ||
JP09475595A JP3444015B2 (ja) | 1994-04-21 | 1995-04-20 | 電子回路基板上への液体材料の局所供給方法及びその装置 |
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1995
- 1995-04-20 JP JP09475595A patent/JP3444015B2/ja not_active Expired - Fee Related
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KR101403744B1 (ko) * | 2008-04-07 | 2014-06-03 | 엘지전자 주식회사 | 패터닝 장치 및 방법 |
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