KR20150111865A - 저항 측정 장치, 기판 검사 장치, 검사 방법, 및 검사용 지그의 메인터넌스 방법 - Google Patents

Abstract

(과제) 프로브의 양부를 판정하는 것이 용이한 저항 측정 장치, 기판 검사 장치, 검사 방법, 및 검사용 지그의 메인터넌스 방법을 제공한다.
(해결 수단) 도체 패턴 (M) 에 전류 프로브 (Pc1, Pc2), 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 를 접촉시키고, 전류 프로브 (Pc1, Pc2) 에 의해 도체 패턴 (M) 에 제 1 전류 (Ip) 를 흐르게 하였을 때에 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 에 의해 측정되는 제 1 전압 (Vp) 을 취득하고, 전류 프로브 (Pc1, Pc2) 에 의해 도체 패턴 (M) 에 제 1 전류 (Ip) 와는 역방향의 제 2 전류 (Im) 를 흐르게 하였을 때에 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 에 의해 측정되는 제 2 전압 (Vm) 을 취득하고, 전류 프로브 (Pc1, Pc2) 에 의해 도체 패턴 (M) 에 전류를 흐르게 하지 않은 상태에서, 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 에 의해 측정되는 제 3 전압 (Vo) 을 취득하고, 제 1 전압 (Vp), 제 2 전압 (Vm) 및 제 3 전압 (Vo) 에 기초하여 프로브에 관한 양부를 판정하도록 하였다.

Description

저항 측정 장치, 기판 검사 장치, 검사 방법, 및 검사용 지그의 메인터넌스 방법{RESISTANCE MEASURING APPARATUS, SUBSTRATE TEST APPARATUS, TEST METHOD AND METHOD OF MAINTAINING JIG FOR TEST}

본 발명은, 저항 측정을 실시하는 저항 측정 장치, 이 저항 측정 장치를 사용한 기판 검사 장치, 이들 장치에 사용되는 프로브에 관련된 검사 방법, 및 검사용 지그의 메인터넌스 방법에 관한 것이다.

종래부터, 프린트 배선 기판 등의 기판에 형성된 배선 패턴을 검사하기 위해, 배선 패턴의 저항값을 측정하는 것이 실시되고 있다. 배선 패턴의 검사로는, 단선의 유무의 검사는 물론이거니와, 배선 패턴의 폭이 가늘어지거나, 두께가 얇아지거나 하고 있는 단선에 이르지 않은 불량도 검출할 필요가 있다. 이와 같은 단선에 이르지 않은 불량을 검출하기 위해서는, 고정밀도의 저항 측정을 실시할 필요가 있다. 이와 같은 고정밀도의 저항 측정 방법으로서, 4 단자 측정법을 사용한 기판 검사 장치가 알려져 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조).

4 단자 측정법에서는, 저항 측정 지점에 저항 측정용 전류를 흐르게 하기 위한 2 개의 전류 프로브와, 저항 측정 지점의 전압을 측정하기 위한 2 개의 전압 프로브가 사용된다. 이로써, 저항 측정용 전류가 전압 프로브에 흐르지 않으므로, 전압 프로브 자체의 저항에 의한 전압 강하가 저감되어, 고정밀도의 저항 측정이 가능해진다.

일본 공개특허공보 2012-013590호

그런데, 시간의 경과와 함께, 상기 서술한 전압 프로브의 프로브 침이나, 프로브 침을 전압계에 접속시키기 위한 전극 등에 산화막이 형성되는 경우가 있다. 프로브 침이나 전극 등에 산화막이 형성되면, 정류 작용과 저항 성분이 발생한다. 그 때문에, 산화막이 형성된 전압 프로브를 사용하여 저항 측정을 실시하면, 저항값의 측정 정밀도가 저하된다. 그리고, 정밀도가 저하된 저항 측정값에 기초하여 기판 검사를 실시하면, 기판의 검사 정밀도가 저하된다. 그 때문에, 산화막이 형성된 전압 프로브는, 클리닝에 의해 산화막을 제거할 필요가 있다.

또, 전압 프로브에 발생하는 오차 요인으로는, 산화막 외에 제벡 효과에 의해 발생하는 기전력이 있다. 이 제벡 효과에 의한 기전력과 산화막에 의한 정류 작용은, 모두 극성을 갖고 있기 때문에 이들을 구별하는 것이 어렵다. 그 때문에, 전압 프로브에 산화막이 형성되는 불량이 발생하고 있는 것을 검지하는 것이 어렵다는 문제가 있었다.

본 발명의 목적은, 프로브의 양부를 판정하는 것이 용이한 저항 측정 장치, 이 저항 측정 장치를 사용한 기판 검사 장치, 프로브에 관련된 검사 방법, 및 검사용 지그의 메인터넌스 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 관련된 저항 측정 장치는, 도체의 저항값을 측정하기 위한 저항 측정 장치로서, 상기 도체에 접촉시키기 위한 제 1 및 제 2 프로브와, 상기 제 1 및 제 2 프로브에 의해 상기 도체에 소정의 제 1 전류를 흐르게 하였을 때에 상기 도체에 발생하는 제 1 전압을 취득하는 제 1 전압 취득부와, 상기 제 1 및 제 2 프로브에 의해 상기 도체에 상기 제 1 전류와는 역방향의 제 2 전류를 흐르게 하였을 때에 상기 도체에 발생하는 제 2 전압을 취득하는 제 2 전압 취득부와, 상기 제 1 및 제 2 프로브에 의해 상기 도체에 전류를 흐르게 하지 않는 상태에서, 상기 도체에 발생하는 제 3 전압을 상기 제 1 및 제 2 프로브에 의해 취득하는 제 3 전압 취득부와, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 전압에 기초하여 상기 제 1 및 제 2 프로브에 관한 양부를 판정하는 판정부를 구비한다.

또, 본 발명에 관련된 검사 방법은, 도체에 접촉되기 위한 제 1 및 제 2 프로브에 관한 불량을 검사하기 위한 검사 방법으로서, 상기 도체에 상기 제 1 및 제 2 프로브를 접촉시키고, 상기 도체에 소정의 제 1 전류를 흐르게 하였을 때에 상기 제 1 및 제 2 프로브에 의해 측정되는 제 1 전압을 취득하는 제 1 전압 취득 공정과, 상기 제 1 및 제 2 프로브에 의해 상기 도체에 상기 제 1 전류와는 역방향의 제 2 전류를 흐르게 하였을 때에 상기 제 1 및 제 2 프로브에 의해 측정되는 제 2 전압을 취득하는 제 2 전압 취득 공정과, 상기 제 1 및 제 2 프로브에 의해 상기 도체에 전류를 흐르게 하지 않는 상태에서, 상기 제 1 및 제 2 프로브에 의해 측정되는 제 3 전압을 취득하는 제 3 전압 취득 공정과, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 전압에 기초하여 상기 제 1 및 제 2 전압 프로브에 관한 양부를 판정하는 판정 공정을 포함한다.

또, 본 발명에 관련된 검사용 지그의 메인터넌스 방법은, 도체에 접촉되기 위한 제 1 및 제 2 프로브를 포함하는 검사용 지그의 메인터넌스 방법으로서, 상기 도체에 상기 제 1 및 제 2 프로브를 접촉시키고, 상기 도체에 소정의 제 1 전류를 흐르게 하였을 때에 상기 제 1 및 제 2 프로브에 의해 측정되는 제 1 전압을 취득하는 제 1 전압 취득 공정과, 상기 제 1 및 제 2 프로브에 의해 상기 도체에 상기 제 1 전류와는 역방향의 제 2 전류를 흐르게 하였을 때에 상기 제 1 및 제 2 프로브에 의해 측정되는 제 2 전압을 취득하는 제 2 전압 취득 공정과, 상기 제 1 및 제 2 프로브에 의해 상기 도체에 전류를 흐르게 하지 않는 상태에서, 상기 제 1 및 제 2 프로브에 의해 측정되는 제 3 전압을 취득하는 제 3 전압 취득 공정과, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 전압에 기초하여 상기 검사용 지그의 클리닝의 필요 여부를 판정하는 판정 공정을 포함한다.

이들 저항 측정 장치, 검사 방법, 및 검사용 지그의 메인터넌스 방법에 의하면, 저항을 측정하고자 하는 도체에 제 1 전류를 흐르게 하였을 때에 도체에 발생하는 제 1 전압과, 도체에 제 1 전류와는 역방향의 제 2 전류를 흐르게 하였을 때에 도체에 발생하는 제 2 전압과, 도체에 전류를 흐르게 하지 않는 상태에서 도체에 발생하는 제 3 전압이 제 1 및 제 2 프로브를 사용하여 취득된다. 이 제 1, 제 2 및 제 3 전압은, 제 1 및 제 2 프로브에 산화막이 형성되어 있지 않으면, 제 1 전압과 제 3 전압 사이의 관계와, 제 2 전압과 제 3 전압 사이의 관계가 대칭적인 특성을 나타낸다. 한편, 제 1 및 제 2 프로브에 산화막이 형성되어 불량 상태가 되면, 산화막의 정류 작용에 의해 제 1 전압과 제 3 전압 사이의 관계와, 제 2 전압과 제 3 전압 사이의 관계의 대칭성이 흐트러진다. 따라서, 제 1, 제 2 및 제 3 전압에 기초하여 제 1 및 제 2 프로브에 관한 양부를 용이하게 판정할 수 있다. 또, 제 1 및 제 2 프로브에 산화막이 형성되어 불량 상태가 된 경우, 제 1 및 제 2 프로브를 포함하는 검사용 지그를 클리닝할 필요가 있는 것으로 생각된다. 그래서, 판정부는, 제 1, 제 2 및 제 3 전압에 기초하여 검사용 지그의 클리닝의 필요 여부를 판정할 수 있다.

또, 상기 제 1 프로브는, 상기 도체에 전류를 흐르게 하기 위한 제 1 전류 프로브와, 상기 전류에 의해 상기 도체에 발생한 전압을 검출하기 위한 제 1 전압 프로브를 포함하고, 상기 제 2 프로브는, 상기 도체에 전류를 흐르게 하기 위한 제 2 전류 프로브와, 상기 전류에 의해 상기 도체에 발생한 전압을 검출하기 위한 제 2 전압 프로브를 포함하고, 상기 제 1 전압 취득부는, 상기 제 1 및 제 2 전류 프로브 사이에 상기 제 1 전류를 흐르게 하였을 때에 상기 제 1 및 제 2 전압 프로브에 의해 측정되는 상기 제 1 전압을 취득하고, 상기 제 2 전압 취득부는, 상기 제 1 및 제 2 전류 프로브 사이에 상기 제 1 전류와는 역방향의 제 2 전류를 흐르게 하였을 때에 상기 제 1 및 제 2 전압 프로브에 의해 측정되는 상기 제 2 전압을 취득하고, 상기 제 3 전압 취득부는, 상기 제 1 및 제 2 전류 프로브 사이에 전류를 흐르게 하지 않은 상태에서, 상기 제 1 및 제 2 전압 프로브에 의해 측정되는 상기 제 3 전압을 취득하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 제 1 및 제 2 전류 프로브와, 제 1 및 제 2 전압 프로브를 구비하고, 4 단자 측정법에 의한 저항 측정이 가능한 저항 측정 장치에 있어서, 제 1 및 제 2 전압 프로브에 관한 양부를 용이하게 판정할 수 있다.

또, 상기 판정부는, 상기 전류와 상기 전압을 파라미터로 하는 이차원 평면 상에서, 상기 제 1 전류 및 상기 제 1 전압에 의해 나타내는 제 1 점과, 상기 제 2 전류 및 상기 제 2 전압에 의해 나타내는 제 2 점과, 전류값 제로 및 상기 제 3 전압에 의해 나타내는 제 3 점이 대략 직선 상에 배치되지 않을 때, 상기 제 1 및 제 2 프로브에 관한 불량이 있는 것으로 판정하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 제 1, 제 2 및 제 3 전압은, 제 1 및 제 2 프로브에 산화막이 형성되어 있지 않으면, 전류와 전압을 파라미터로 하는 이차원 평면 상에서 직선 상에 배치된다. 한편, 제 1 및 제 2 프로브에 산화막이 형성되어 불량 상태가 되면, 산화막의 정류 작용에 의해 제 1, 제 2 및 제 3 점은 직선 상에 배치되지 않게 된다. 그래서, 판정부는, 제 1, 제 2 및 제 3 점이 대략 직선 상에 배치되지 않을 때, 용이하게 제 1 및 제 2 프로브에 관한 불량이 있는 것으로 판정할 수 있다.

또, 상기 제 1 전류와 상기 제 2 전류는, 전류값의 절대값이 서로 동등한 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 판정부에 의한 제 1 및 제 2 프로브에 관한 양부의 판정 처리를 간소화하는 것이 용이해진다.

또, 상기 판정부는, 상기 제 1 전압과 상기 제 3 전압의 차이인 제 1 차분값과, 상기 제 2 전압과 상기 제 3 전압의 차이인 제 2 차분값의 차이가 미리 설정된 판정 임계값을 초과하였을 때, 상기 제 1 및 제 2 프로브에 관한 불량이 있는 것으로 판정해도 된다.

이 구성에 의하면, 제 1 전류와 제 2 전류는, 절대값이 서로 동등하고 방향이 반대인 전류가 된다. 이 경우, 제 1, 제 2 및 제 3 점이 직선 상에 배치되어 있으면, 제 1 차분값과 제 2 차분값은 동등해진다. 따라서, 제 1 차분값과 제 2 차분값의 차이가 미리 설정된 판정 임계값을 초과하여 커졌을 때, 용이하게 제 1 및 제 2 프로브에 관한 불량이 있는 것으로 판정할 수 있다.

또, 본 발명에 관련된 기판 검사 장치는, 상기 서술한 저항 측정 장치와, 기판에 형성된 배선 패턴을 상기 도체로 하여 상기 제 1 및 제 2 프로브에 의해 측정된 전압에 기초하여, 상기 기판의 검사를 실시하는 기판 검사부를 구비한다.

이 구성에 의하면, 기판 검사에 사용하는 프로브의 양부를 용이하게 판정할 수 있다.

이와 같은 구성의 저항 측정 장치, 기판 검사 장치, 및 검사 방법은, 프로브의 양부를 용이하게 판정할 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 저항 측정 장치를 구비한 기판 검사 장치의 구성의 일례를 나타내는 블록도.
도 2 는, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 검사 방법을 사용한 기판 검사 장치의 동작의 일례를 나타내는 플로우 차트.
도 3 은, 전압 프로브에 발생하는 산화막을 설명하기 위한 등가 회로도.
도 4 는, 검사 방법을 설명하기 위한 타이밍 차트. (a) 는 전압 프로브 (P) 가 양품 (산화막이 형성되어 있지 않다) 인 경우를 나타내고, (b) 는 전압 프로브가 불량 (산화막이 형성되어 있다) 인 경우를 나타내고 있다.
도 5 는, 판정부에 의한 판정 방법을 설명하기 위한 설명도. (a) 는 전압 프로브 (P) 가 양품 (산화막이 형성되어 있지 않다) 인 경우를 나타내고, (b) 는 전압 프로브가 불량 (산화막이 형성되어 있다) 인 경우를 나타내고 있다.
도 6 은, 기판 검사 장치의 다른 예를 나타내는 블록도.

이하, 본 발명에 관련된 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서 동일한 부호를 부여한 구성은 동일한 구성인 것을 나타내고, 그 설명을 생략한다. 도 1 은, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 저항 측정 장치를 구비한 기판 검사 장치의 구성의 일례를 나타내는 블록도이다.

도 1 에 나타내는 기판 검사 장치 (1) 는, 정전류원 (2), 전류계 (3), 전압계 (4), 전류 프로브 (Pc1 (제 1 전류 프로브)), 전류 프로브 (Pc2 (제 2 전류 프로브)), 전압 프로브 (Pv1 (제 1 전압 프로브)), 전압 프로브 (Pv2 (제 2 전압 프로브)), 스위치 (A1, A2, B1, B2, C1, C2) 및 제어부 (5) 를 구비하고 있다. 기판 검사 장치 (1) 는, 4 단자 측정법에 의해 저항 측정을 실시하도록 되어 있다.

전류 프로브 (Pc1) 는, 프로브 침 (11), 접속 전극 (12) 및 케이블 (13) 을 구비하고 있다. 전류 프로브 (Pc2) 는, 프로브 침 (21), 접속 전극 (22) 및 케이블 (23) 을 구비하고 있다. 전압 프로브 (Pv1) 는, 프로브 침 (31), 접속 전극 (32) 및 케이블 (33) 을 구비하고 있다. 전압 프로브 (Pv2) 는, 프로브 침 (41), 접속 전극 (42) 및 케이블 (43) 을 구비하고 있다. 전류 프로브 (Pc1, Pc2) 및 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 는, 예를 들어 기판 검사 장치 (1) 나 저항 측정 장치에 대해 탈착 가능한 검사용 지그로서 구성되어 있다.

프로브 침 (11, 21, 31, 41) 은, 예를 들어 직경이 100 ㎛ ∼ 200 ㎛ 정도인 탄성 (가요성) 을 갖는 와이어상의 접촉자이다. 프로브 침 (11, 21, 31, 41) 은, 예를 들어 텅스텐, 하이스 강 (SKH), 베릴륨구리 (Be-Cu) 등의 금속과 그 밖의 도전체로 형성되어 있다.

프로브 침 (11, 31) 의 선단부는, 도체 패턴 (M) 의 일방 단부 (M1) 에 접촉된다. 프로브 침 (21, 41) 의 선단부는, 도체 패턴 (M) 의 타방 단부 (M2) 에 접촉된다. 도 1 에 있어서는, 도체 패턴 (M) 을 개념적으로 기재하고 있다. 도체 패턴 (M) 은, 검사 대상이 되는 기판의 배선 패턴이어도 되고, 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 를 검사하기 위한 검사용 도체여도 된다.

접속 전극 (12, 22, 32, 42) 은, 프로브 침 (11, 21, 31, 41) 을 케이블 (13, 23, 33, 43) 에 접속시키기 위한 전극이다. 프로브 침 (11, 21, 31, 41) 의 후단부는, 접속 전극 (12, 22, 32, 42) 에 맞닿아 접속 전극 (12, 22, 32, 42) 과 접촉하도록 되어 있다.

스위치 (A1, A2, B1, B2, C1, C2) 는, 예를 들어 트랜지스터 등의 반도체 스위치나, 릴레이 스위치 등, 여러 가지 스위칭 소자이다. 스위치 (A1, A2, B1, B2) 는, 전류 프로브 (Pc1, Pc2) 를 통하여 도체 패턴 (M) 에 흐르게 하는 전류의 방향을 전환하기 위한 전환 스위치이다. 스위치 (C1, C2) 는, 프로브 침 (31, 41) 의 전압계 (4) 에 대한 접속의 유무를 전환한다. 스위치 (A1, A2, B1, B2, C1, C2) 는, 제어부 (5) 로부터의 제어 신호에 따라 온, 오프가 된다.

정전류원 (2) 은, 도체 패턴 (M) 에 일정한 전류를 흐르게 하는 정전류 회로이다. 전류계 (3) 는, 정전류원 (2) 으로부터 도체 패턴 (M) 에 공급되는 전류값을 측정한다. 정전류원 (2) 은, 예를 들어 전류계 (3) 에 의해 측정되는 전류값이 미리 설정된 측정용 전류값 (Is) 이 되도록 출력 전류를 조절함으로써, 일정한 측정용 전류값 (Is) 의 측정용 전류를 출력한다. 측정용 전류값 (Is) 은, 예를 들어 20 ㎃ 로 되어 있다.

프로브 침 (11) 은, 접속 전극 (12), 케이블 (13) 및 스위치 (A1) 를 통하여 정전류원 (2) 의 일방의 출력 단자에 접속됨과 함께, 접속 전극 (12), 케이블 (13), 스위치 (B1) 및 전류계 (3) 를 통하여 정전류원 (2) 의 타방의 출력 단자에 접속되어 있다. 프로브 침 (21) 은, 접속 전극 (22), 케이블 (23) 및 스위치 (B2) 를 통하여 정전류원 (2) 의 일방의 출력 단자에 접속됨과 함께, 접속 전극 (22), 케이블 (23), 스위치 (A2) 및 전류계 (3) 를 통하여 정전류원 (2) 의 타방의 출력 단자에 접속되어 있다.

프로브 침 (31) 은, 접속 전극 (32), 케이블 (33) 및 스위치 (C1) 를 통하여 전압계 (4) 의 일방의 입력 단자에 접속되어 있다. 프로브 침 (41) 은, 접속 전극 (42), 케이블 (43) 및 스위치 (C2) 를 통하여 전압계 (4) 의 타방의 입력 단자에 접속되어 있다.

전압계 (4) 는, 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 에 의해 검출된 전압을 측정하고, 그 측정값을 제어부 (5) 에 출력한다.

제어부 (5) 는, 예를 들어, 소정의 연산 처리를 실행하는 CPU (Central Processing Unit), 데이터를 일시적으로 기억하는 RAM (Random Access Memory), 소정의 제어 프로그램을 기억하는 ROM (Read Only Memory) 이나 HDD (Hard Disk Drive) 등의 기억부, 및 이들의 주변 회로 등으로 구성되어 있다. 그리고, 제어부 (5) 는, 예를 들어 기억부에 기억된 제어 프로그램을 실행함으로써, 제 1 전압 취득부 (51), 제 2 전압 취득부 (52), 제 3 전압 취득부 (53), 판정부 (54), 저항 산출부 (55) 및 기판 검사부 (56) 로서 기능한다.

제 1 전압 취득부 (51) 는, 도체 패턴 (M) 에 전류 프로브 (Pc1) 로부터 전류 프로브 (Pc2) 로 향하는 방향의 제 1 전류 (Ip) 를 흐르게 하였을 때에 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 에 의해 측정되는 제 1 전압 (Vp) 을 취득한다. 제 1 전류 (Ip) 는, 예를 들어 20 ㎃ 로 할 수 있다.

제 2 전압 취득부 (52) 는, 도체 패턴 (M) 에 제 1 전류 (Ip) 와는 역방향의 전류 프로브 (Pc2) 로부터 전류 프로브 (Pc1) 로 향하는 방향으로, 제 2 전류 (Im) 를 흐르게 하였을 때에 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 에 의해 측정되는 제 2 전압 (Vm) 를 취득한다. 제 2 전류 (Im) 는, 예를 들어 제 1 전류 (Ip) 와 절대값이 동등하고, 극성이 반대인 -20 ㎃ 로 할 수 있다.

제 3 전압 취득부 (53) 는, 전류 프로브 (Pc1, Pc2) 사이에 전류를 흐르게 하지 않는 상태에서, 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 에 의해 측정되는 제 3 전압 (Vo) 을 취득한다.

판정부 (54) 는, 제 1 전압 (Vp) 과 제 3 전압 (Vo) 의 차이의 절대값인 제 1 차분값 (Vd1) 과, 제 2 전압 (Vm) 과 제 3 전압 (Vo) 의 차이의 절대값인 제 2 차분값 (Vd2) 의 차이인 차분값 (Vd (＝ Vd1 － Vd2)) 이 미리 설정된 판정 임계값 (Vth) 을 초과하였을 때, 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 에 관한 불량이 있는 것으로 판정한다.

또한, 판정부 (54) 는, 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 를 포함하는 검사 지그의 클리닝의 필요 여부를 판정해도 된다.

저항 산출부 (55) 는, 도체 패턴 (M) 의 저항값 (Rx) 을 제 1 전압 (Vp), 제 2 전압 (Vm), 제 1 전류 (Ip) 및 제 2 전압 (Vm) 에 기초하여 산출한다. 구체적으로는, 제 1 전류 (Ip) 와 제 2 전류 (Im) 의 절대값이 동등할 때, 그 전류값을 Ia 로 하면, 저항 산출부 (55) 는, 하기의 식 (1) 에 기초하여 저항값 (Rx) 을 산출할 수 있다.

Rx ＝ (Vp － Vm)/(Ia × 2) ＝ (Vp － Vm)/(20 ㎃ × 2)…(1)

또, 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 의 내부 저항 (Ri) 을 미리 정밀하게 측정해 두어, 저항 산출부 (55) 는 내부 저항 (Ri) 에 기초하여 저항값 (Rx) 을 보정하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 저항 산출부 (55) 는, 하기의 식 (2) 에 기초하여 저항값 (Rx) 을 산출해도 된다. 식 (2) 에 의하면, 저항값 (Rx) 의 산출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

Rx = {(Vp － Vm)/(Ia × 2)} － Ri…(2)

기판 검사부 (56) 는, 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 에 의해 측정된 제 1 전압 (Vp), 제 2 전압 (Vm) 에 기초하여 저항 산출부 (55) 가 산출한 저항값 (Rx) 에 기초하여, 도체 패턴 (M) 이 형성된 기판의 검사를 실시한다. 구체적으로는, 기판 검사부 (56) 는, 예를 들어, 저항값 (Rx) 과 미리 기억부에 기억된 기준값을 비교하여, 저항값 (Rx) 이 기준값을 초과하였을 때, 그 기판을 불량인 것으로 판정한다.

다음으로, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 검사 방법 또는 검사용 지그의 메인터넌스 방법을 실행하는 기판 검사 장치 (1) 의 동작에 대해 설명한다. 도 2 는, 본 발명의 일 실시형태에 관련된 검사 방법을 사용한 기판 검사 장치 (1) 의 동작의 일례를 나타내는 플로우 차트이다. 도 3 은, 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 에 발생하는 산화막을 설명하기 위한 등가 회로이다. 도 3 에 나타내는 등가 회로는, 예를 들어 프로브 침 (31) 의 프로브 후단부 (X1) 와 접속 전극 (32) 의 전극 표면 (X2) 의 접촉부에 산화막이 형성된 경우의 그 접촉 부분을 개념적으로 나타낸 등가 회로이다.

도 3 에 나타내는 바와 같이, 프로브 후단부 (X1) 와 전극 표면 (X2) 의 접촉부에 산화막이 형성되는 불량이 발생하면, 통상적인 접촉 저항 (Rc) 과, 제벡 효과에 의한 열기전력을 일으키는 전원 (Vc) 과 저항 (Rvc) 의 직렬 회로와, 산화막의 정류 작용에 의해 발생하는 다이오드 (Dc) 와 저항 (Rdc) 의 직렬 회로가 병렬로 접속된 등가 회로가 형성된다.

이와 같이, 산화막이 형성됨으로써 발생한 정류 작용은, 상기 서술한 식 (1), 식 (2) 에 의해서도 상쇄할 수 없기 때문에, 저항값 (Rx) 의 측정 정밀도가 저하된다. 또, 산화막은, 사후적으로 시간의 경과에 수반하여 형성되기 때문에, 산화막에 의해 발생한 저항 성분은, 미리 측정된 내부 저항 (Ri) 에는 포함되어 있지 않다. 따라서, 저항 산출부 (55) 는, 식 (2) 에 의해서도 산화막의 영향을 배제할 수 없다.

그래서, 기판 검사 장치 (1) 는, 이하의 검사 방법에 의해 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 에 산화막이 형성되는 불량이 발생하고 있는지의 여부를 검사한다. 이로써, 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 에 산화막이 형성되어 있는 것을 알면, 클리닝에 의해 산화막을 제거하는 것이 가능해진다.

도 4 는, 이 검사 방법 및 검사용 지그의 메인터넌스 방법을 설명하기 위한 타이밍 차트이다. (a) 는 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 가 양품 (산화막이 형성되어 있지 않다) 인 경우를 나타내고, (b) 는 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 가 불량 (산화막이 형성되어 있다) 인 경우를 나타내고 있다. 실선은 프로브 침 (31) 의 전위를 나타내고, 점선은 프로브 침 (41) 의 전위를 나타내고 있다. 이하, 도 4 를 참조하면서 도 2 에 나타내는 플로우 차트에 대해 설명한다.

먼저, 전류 프로브 (Pc1) 와 전압 프로브 (Pv1) 가 도체 패턴 (M) 의 일방 단부 (M1) 에 접촉되고, 전류 프로브 (Pc2) 와 전압 프로브 (Pv2) 가 도체 패턴 (M) 의 타방 단부 (M2) 에 접촉되어 있다.

그리고, 제 3 전압 취득부 (53) 는, 스위치 (A1, A2, B1, B2) 를 오프로 하여 정전류원 (2) 을 전류 프로브 (Pc1, Pc2) 로부터 떼어내고, 도체 패턴 (M) 에 전류가 흐르지 않도록 한다. 또한, 제 3 전압 취득부 (53) 는, 스위치 (C1, C2) 를 온으로 하여 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 를 전압계 (4) 에 접속시키고, 전압계 (4) 에 의해 제 3 전압 (Vo) 을 측정하게 한다 (스텝 S1 : 타이밍 T1). 이 때, 제 3 전압 (Vo) 으로서 제벡 효과에 의한 기전력이 측정되게 된다.

다음으로, 제 1 전압 취득부 (51) 는, 스위치 (A1, A2) 를 온, 스위치 (B1, B2) 를 오프로 하여 정전류원 (2) 을 전류 프로브 (Pc1, Pc2) 에 접속시키고, 정전류원 (2) 으로부터 전류 프로브 (Pc1, Pc2) 를 통하여 도체 패턴 (M) 에 제 1 전류 (Ip) 를 흐르게 한다 (타이밍 T2). 그리고, 제 1 전압 취득부 (51) 는, 스위치 (C1, C2) 를 온으로 하여 전압계 (4) 에 의해 제 1 전압 (Vp) 을 측정하게 한다 (스텝 S2 : 타이밍 T3).

다음으로, 제 2 전압 취득부 (52) 는, 스위치 (A1, A2) 를 오프, 스위치 (B1, B2) 를 온으로 하여 정전류원 (2) 를 역방향으로 전류 프로브 (Pc1, Pc2) 에 접속시키고, 정전류원 (2) 으로부터 전류 프로브 (Pc1, Pc2) 를 통하여 도체 패턴 (M) 에 제 1 전류 (Ip) 와는 역방향의 제 2 전류 (Im) 를 흐르게 한다 (타이밍 T4). 그리고, 제 2 전압 취득부 (52) 는, 스위치 (C1, C2) 를 온으로 하여 전압계 (4) 에 의해 제 2 전압 (Vm) 을 측정하게 한다 (스텝 S3 : 타이밍 T5).

다음으로, 판정부 (54) 는, 하기의 식 (3), (4), (5) 에 기초하여 차분값 (Vd) 을 산출한다 (스텝 S4).

Vd1 ＝ Vp － Vo …(3)

Vd2 ＝ Vo － Vm …(4)

Vd ＝｜Vd1 － Vd2｜ …(5)

도 5 는, 판정부 (54) 에 의한 판정 방법을 설명하기 위한 설명도이다. (a) 는 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 가 양품 (산화막이 형성되어 있지 않다) 인 경우를 나타내고, (b) 는 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 가 불량 (산화막이 형성되어 있다) 인 경우를 나타내고 있다. 도 5 에서는, 전류 (I) 를 가로축, 전압 (V) 을 세로축으로 하는 이차원 평면 상에, 제 1 전류 (Ip) 및 제 1 전압 (Vp) 에 의해 나타내는 제 1 점 (P1) 과, 제 2 전류 (Im) 및 제 2 전압 (Vm) 에 의해 나타내는 제 2 점 (P2) 과, 전류값 제로 및 제 3 전압 (Vo) 에 의해 나타내는 제 3 점 (P3) 이 플롯되어 있다.

전압 프로브 (Pv1, Pv2) 가 양품 (산화막이 형성되어 있지 않다) 일 때에는, 도 5(a) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 점 (P1), 제 2 점 (P2) 및 제 3 점 (P3) 이 대략 직선 (L) 상에 배치된다. 한편, 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 가 불량 (산화막이 형성되어 있다) 일 때에는, 도 5(b) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 점 (P1), 제 2 점 (P2) 및 제 3 점 (P3) 이 직선 상에 배치되지 않는다.

따라서, 판정부 (54) 는, 제 1 점 (P1), 제 2 점 (P2) 및 제 3 점 (P3) 이 대략 직선 상에 배치되는지의 여부를 확인하여, 제 1 점 (P1), 제 2 점 (P2) 및 제 3 점 (P3) 이 직선 상에 배치되지 않는 경우에 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 가, 산화막이 형성된 불량 상태인 것으로 판정할 수 있다.

여기서, 제 1 전류 (Ip) 와 제 2 전류 (Im) 의 절대값이 서로 동등한 값인 경우, 제 1 점 (P1), 제 2 점 (P2) 및 제 3 점 (P3) 이 직선 상에 배치되면, 도 5(a) 에 나타내는 바와 같이, 제 1 차분값 (Vd1) 과 제 2 차분값 (Vd2) 이 동등해진다. 제 1 차분값 (Vd1) 과 제 2 차분값 (Vd2) 이 동등하면, 식 (5) 로부터 차분값 (Vd) 은 제로가 된다.

그래서, 판정부 (54) 는, 차분값 (Vd) 과 미리 설정된 판정 임계값 (Vth) 을 비교하여 (스텝 S5), 차분값 (Vd) 이 판정 임계값 (Vth) 에 이르지 못하면 (스텝 S5 에서 예), 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 는 양품인 것으로 판정하고 (스텝 S6), 차분값 (Vd) 이 판정 임계값 (Vth) 이상이면 (스텝 S5 에서 아니오), 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 는 불량인 것으로 판정한다 (스텝 S7). 판정 임계값 (Vth) 은, 전압계 (4) 에 의한 전압 측정 정밀도나 정전류원 (2) 에 의한 출력 전류 정밀도를 고려하여 적절히 설정된다.

또한, 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 가 불량인 것으로 판정된 경우, 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 를 클리닝하여 산화막을 제거할 필요가 있는 것으로 생각된다. 그래서, 판정부 (54) 는, 차분값 (Vd) 과 미리 설정된 판정 임계값 (Vth) 을 비교하여 (스텝 S5), 차분값 (Vd) 이 판정 임계값 (Vth) 에 이르지 못하면 (스텝 S5 에서 예), 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 를 포함하는 검사 지그를 클리닝할 필요는 없는 것으로 판정하고 (스텝 S6), 차분값 (Vd) 이 판정 임계값 (Vth) 이상이면 (스텝 S5 에서 아니오), 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 를 클리닝할 필요가 있는 것으로 판정해도 된다.

그리고, 판정부 (54) 는, 그 판정 결과를 도시 생략한 표시 장치에 표시함으로써, 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 가 불량인 것으로 판정된 경우, 혹은 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 를 클리닝할 필요가 있는 것으로 판정된 경우, 사용자는 그 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 를 클리닝하여 산화막을 제거할 수 있으므로, 산화막에 의한 저항 측정 정밀도의 저하나 기판 검사 정밀도의 저하를 해소하는 것이 가능해진다.

또한, 제 1 전류 (Ip) 와 제 2 전류 (Im) 의 절대값은 서로 동등한 값이 아니어도 되며, 판정부 (54) 는, 제 1 점 (P1), 제 2 점 (P2) 및 제 3 점 (P3) 이 대략 직선 상에 배치되는지의 여부에 기초하여, 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 가, 산화막이 형성된 불량 상태인지의 여부를 판정하는 구성으로 해도 된다.

또한, 제 1 프로브로서 전류 프로브 (Pc1) 와 전압 프로브 (Pv1) 를 구비하고, 제 2 프로브로서 전류 프로브 (Pc2) 와 전압 프로브 (Pv2) 를 구비한 4 단자 측정법에 의한 저항 측정 장치의 예를 나타냈지만, 예를 들어 도 6 에 나타내는 바와 같이, 전류 프로브 (Pc1) 와 전압 프로브 (Pv1) 대신에 전류 공급과 전압 측정에 공용되는 제 1 프로브 (Pr1) 를 구비하고, 전류 프로브 (Pc2) 와 전압 프로브 (Pv2) 대신에 전류 공급과 전압 측정에 공용되는 제 2 프로브 (Pr2) 를 구비하는 구성으로 해도 된다.

또, 기판 검사 장치 (1, 1a) 는, 기판 검사부 (56) 를 구비하지 않고, 예를 들어 테스터 등의 저항 측정 장치로서 구성되어 있어도 된다. 또, 반드시 기판 검사 장치 (1, 1a) 나 저항 측정 장치에 제 1 전압 취득부 (51), 제 2 전압 취득부 (52), 제 3 전압 취득부 (53) 및 판정부 (54) 가 내장되는 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 전압 프로브 (Pv1, Pv2) 나 이들 프로브를 유지하는 검사 지그를 장치 본체로부터 떼어낼 수 있게 구성하여, 장치 본체로부터 떼어낸 프로브나 검사 지그를 상기 서술한 검사 방법에 의해 검사하도록 해도 된다.

1, 1a : 기판 검사 장치 (저항 측정 장치)
2 : 정전류원
3 : 전류계
4 : 전압계
5 : 제어부
11, 21, 31, 41 : 프로브 침
12, 22, 32, 42 : 접속 전극
13, 23, 33, 43 : 케이블
51 : 제 1 전압 취득부
52 : 제 2 전압 취득부
53 : 제 3 전압 취득부
54 : 판정부
55 : 저항 산출부
56 : 기판 검사부
A1, A2, B1, B2, C1, C2 : 스위치
Im : 제 2 전류
Ip : 제 1 전류
M : 도체 패턴 (도체)
M1 : 일방 단부
M2 : 타방 단부
P1 : 제 1 점
P2 : 제 2 점
P3 : 제 3 점
Pc1 : 전류 프로브 (제 1 전류 프로브)
Pc2 : 전류 프로브 (제 2 전류 프로브)
Pr1 : 제 1 프로브
Pr2 : 제 2 프로브
Pv1 : 전압 프로브 (제 1 전압 프로브)
Pv2 : 전압 프로브 (제 2 전압 프로브)
Rx : 저항값
Vd : 차분값
Vd1 : 제 1 차분값
Vd2 : 제 2 차분값
Vm : 제 2 전압
Vo : 제 3 전압
Vp : 제 1 전압
Vth : 판정 임계값

Claims (8)

1. 도체의 저항값을 측정하기 위한 저항 측정 장치로서,
   상기 도체에 접촉시키기 위한 제 1 및 제 2 프로브와,
   상기 제 1 및 제 2 프로브에 의해 상기 도체에 소정의 제 1 전류를 흐르게 하였을 때에 상기 도체에 발생하는 제 1 전압을 취득하는 제 1 전압 취득부와,
   상기 제 1 및 제 2 프로브에 의해 상기 도체에 상기 제 1 전류와는 역방향의 제 2 전류를 흐르게 하였을 때에 상기 도체에 발생하는 제 2 전압을 취득하는 제 2 전압 취득부와,
   상기 제 1 및 제 2 프로브에 의해 상기 도체에 전류를 흐르게 하지 않는 상태에서, 상기 도체에 발생하는 제 3 전압을 상기 제 1 및 제 2 프로브에 의해 취득하는 제 3 전압 취득부와,
   상기 제 1, 제 2 및 제 3 전압에 기초하여 상기 제 1 및 제 2 프로브에 관한 양부를 판정하는 판정부를 구비하는, 저항 측정 장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 프로브는,
   상기 도체에 전류를 흐르게 하기 위한 제 1 전류 프로브와,
   상기 전류에 의해 상기 도체에 발생한 전압을 검출하기 위한 제 1 전압 프로브를 포함하고,
   상기 제 2 프로브는,
   상기 도체에 전류를 흐르게 하기 위한 제 2 전류 프로브와,
   상기 전류에 의해 상기 도체에 발생한 전압을 검출하기 위한 제 2 전압 프로브를 포함하고,
   상기 제 1 전압 취득부는, 상기 제 1 및 제 2 전류 프로브 사이에 상기 제 1 전류를 흐르게 하였을 때에 상기 제 1 및 제 2 전압 프로브에 의해 측정되는 상기 제 1 전압을 취득하고,
   상기 제 2 전압 취득부는, 상기 제 1 및 제 2 전류 프로브 사이에 상기 제 1 전류와는 역방향의 제 2 전류를 흐르게 하였을 때에 상기 제 1 및 제 2 전압 프로브에 의해 측정되는 상기 제 2 전압을 취득하고,
   상기 제 3 전압 취득부는, 상기 제 1 및 제 2 전류 프로브 사이에 전류를 흐르게 하지 않은 상태에서, 상기 제 1 및 제 2 전압 프로브에 의해 측정되는 상기 제 3 전압을 취득하는, 저항 측정 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 판정부는, 상기 전류와 상기 전압을 파라미터로 하는 이차원 평면상에서, 상기 제 1 전류 및 상기 제 1 전압에 의해 나타내는 제 1 점과, 상기 제 2 전류 및 상기 제 2 전압에 의해 나타내는 제 2 점과, 전류값 제로 및 상기 제 3 전압에 의해 나타내는 제 3 점이 대략 직선 상에 배치되지 않을 때, 상기 제 1 및 제 2 프로브에 관한 불량이 있는 것으로 판정하는, 저항 측정 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1 전류와 상기 제 2 전류는, 전류값의 절대값이 서로 동등한, 저항 측정 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 판정부는, 상기 제 1 전압과 상기 제 3 전압의 차이인 제 1 차분값과, 상기 제 2 전압과 상기 제 3 전압의 차이인 제 2 차분값의 차이가 미리 설정된 판정 임계값을 초과하였을 때, 상기 제 1 및 제 2 프로브에 관한 불량이 있는 것으로 판정하는, 저항 측정 장치.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 저항 측정 장치와,
   기판에 형성된 배선 패턴을 상기 도체로 하여 상기 제 1 및 제 2 프로브에 의해 측정된 전압에 기초하여, 상기 기판의 검사를 실시하는 기판 검사부를 구비한, 기판 검사 장치.
7. 도체에 접촉되기 위한 제 1 및 제 2 프로브에 관한 불량을 검사하기 위한 검사 방법으로서,
   상기 도체에 상기 제 1 및 제 2 프로브를 접촉시키고, 상기 도체에 소정의 제 1 전류를 흐르게 하였을 때에 상기 제 1 및 제 2 프로브에 의해 측정되는 제 1 전압을 취득하는 제 1 전압 취득 공정과,
   상기 제 1 및 제 2 프로브에 의해 상기 도체에 상기 제 1 전류와는 역방향의 제 2 전류를 흐르게 하였을 때에 상기 제 1 및 제 2 프로브에 의해 측정되는 제 2 전압을 취득하는 제 2 전압 취득 공정과,
   상기 제 1 및 제 2 프로브에 의해 상기 도체에 전류를 흐르게 하지 않은 상태에서, 상기 제 1 및 제 2 프로브에 의해 측정되는 제 3 전압을 취득하는 제 3 전압 취득 공정과,
   상기 제 1, 제 2 및 제 3 전압에 기초하여 상기 제 1 및 제 2 전압 프로브에 관한 양부를 판정하는 판정 공정을 포함하는, 검사 방법.
8. 도체에 접촉되기 위한 제 1 및 제 2 프로브를 포함하는 검사용 지그의 메인터넌스 방법으로서,
   상기 도체에 상기 제 1 및 제 2 프로브를 접촉시키고, 상기 도체에 소정의 제 1 전류를 흐르게 하였을 때에 상기 제 1 및 제 2 프로브에 의해 측정되는 제 1 전압을 취득하는 제 1 전압 취득 공정과,
   상기 제 1 및 제 2 프로브에 의해 상기 도체에 상기 제 1 전류와는 역방향의 제 2 전류를 흐르게 하였을 때에 상기 제 1 및 제 2 프로브에 의해 측정되는 제 2 전압을 취득하는 제 2 전압 취득 공정과,
   상기 제 1 및 제 2 프로브에 의해 상기 도체에 전류를 흐르게 하지 않은 상태에서, 상기 제 1 및 제 2 프로브에 의해 측정되는 제 3 전압을 취득하는 제 3 전압 취득 공정과,
   상기 제 1, 제 2 및 제 3 전압에 기초하여 상기 검사용 지그의 클리닝의 필요 여부를 판정하는 판정 공정을 포함하는, 검사용 지그의 메인터넌스 방법.

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