電測技術介紹
傳統的電性檢測設備大多是利用探針接觸待測物並施予電壓，檢驗待測物的電性狀況，如短路、斷路等，常見使用接觸式探針電性檢測設備的領域為半導體晶粒製程的探針卡測試設備和PCB 板製程探針檢測設備。隨著製程的演進，若使用探針卡的方式做檢測，勢必受到探針物理尺寸的限制，有其檢測極限，且探針卡製作費用也相當昂貴。由於製作的面積增大，對應檢測的速度要求越來越快，如面板Array段、薄膜太陽電池、觸控面板和軟性顯示器的檢測，利用探針接觸的方式量測電性的抽檢逐漸不符合製作廠商的需求。於是Photon Dynamics Inc.針對LCD TFT Array 的電性檢測需求於1992 年發表一系列的專利，其中美國專利案號5097201和5170127揭露非接觸電性量測的方法，如圖二及圖三所示，將電光調製器和待測物之間保持一定的距離，分別施予正負電壓，形成電容效應，產生感應電場，並藉由感應電壓驅動電光調製器，由CCD 記錄電光調製器的感應電壓影像，藉由電壓影像的灰階強度變化，可檢測蝕刻圖案製程後，缺陷對電性的影響和導電膜的殘留量，確定製程是否將導電物質蝕刻完全，或表面瑕疵對導電圖案介質的電性影響，後續並發表其他相關的專利，提升此方法的性能，包括增大量測面積、降低驅動電壓和增加對比等方法。
圖一、雷射圖案化製程後， ITO 殘留與未殘留檢測影像
電測技術量測原理
電測技術量測的原理是將電光調製器和待測物緊密接觸或間隔空隙，使待測物上的導電膜圖案與電光調製器形成電容狀態而產生感應電場，驅動電光調製器，待測物的導電膜圖案間接呈現於電光調製器上。再將光源投射於電光調製器上，擷取電光調製器上的感應電壓影像，藉由電壓影像的灰階強度，檢測圖案蝕刻製程後的導電膜殘留狀態，確定是否將導電膜完全蝕刻。同理，製程中產生的Defect ，也可使用此方法檢測Defect 是否會對ITO 線路產生電性的影響。
實際量測結果
本文所提的新電性檢測架構可檢測的標的物為經圖案化製程過後的導電膜。目前我們經由合作單位提供的ITO 軟性顯示試片和合作廠商提供的觸控面板做為實測的試片。ITO 軟性顯示試片有些許殘留時，二維影像完全無法判斷ITO 線路是否短路或斷路，加上ITO 線路越做越小，線路越來越密集，傳統使用探針量測電性的方式不適合運用於此。除了量測蝕刻製程的ITO 殘留量之外，在製程中如果產生缺陷，如刮傷、灰塵或碰撞等對ITO 線路的電性影響，也可利用本文提出的檢測方法一併檢測。觸控面板的導電膜圖案之穿透率極高，擷取的外觀影像對比將會相當低，但使用本文所提方法取得的電壓影像，可加強影像的對比度，並直接反應導電膜電性狀況。
1. ITO 軟性顯示試片的測試結果
圖八為使用本技術量測所得的電壓影像結果。亮區為ITO 線路區，暗區為ITO蝕刻處，經本技術量測得到的影像灰階度明顯不同，故可利用灰階來判斷ITO 的殘留狀況。圖九為量測有刮痕的ITO 導電圖案的結果，圖九(a)為二維影像檢查系統拍攝的結果，雖然有看到刮痕，但是並無法判斷對電性的影響，經由本技術檢測後，圖九(b)為檢測結果，電壓影像亮度不同是因為電壓未均勻導通所造成，電極供電的方式如圖所示，故同一長方形ITO 圖案的電壓會一樣，電壓影像的灰階呈現一致，但框線內觀察到刮痕使ITO 形成斷路狀態，刮痕已使ITO 磨損並影響導電性。
圖十、使用本技術量測觸控面板上的ITO 圖案，以肉眼就可觀察量測結果：(a)未量測時的影像；(b)量測開始，可直接觀察觸控面板的圖案
2. 觸控面板的測試結果
以本技術量測的產品中，目前最熱門的為觸控面板，由於觸控面板的穿透率極高，面板上的導電膜圖案對比低，故對後續的影像處理將是極大的挑戰且容易產生誤判的狀況。圖十為使用本技術量測觸控面板導電膜圖案的結果，利用肉眼就可觀察導電膜圖案的電性，不需經由後續的電性測試得知電性狀況，藉由電場影像可直接判斷透明導電膜的短/ 斷路狀況。圖十一為使用CCD 拍攝的結果，導電膜圖案和圖案間的連接部分也可以清楚分辨，解決現有光學系統拍攝低對比度導電膜圖案的問題，又可以準確標記出導電膜電性缺陷處……以上內容為重點摘錄，如欲詳全文請見原文
作者：鄒永桐、王浩偉、黃卯生 / 工研院量測中心
★本文節錄自「工業材料雜誌294期」，更多資料請見：https://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=9409