JPS62105437A - 電子ビ−ムによる導通検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は電子ビームによる導通検査方法に係り、特に、
セラミック多層配線基板等に形成された微、。

細、高密度な回路パターンの導通を検査するに好・適な
電子ビームによる導通検査方法に関する。　・〔発明の
背景〕 従来の導通検査は、配線基板の回路パターンに・直接電
極側を接触させ、回路パターン電極間の電５気抵抗を測
定し、パターンの断線、短絡を検査す・る方法が採用さ
れていた。しかしこの方法では、・電極針の接触によっ
て回路パターンに損傷を与え。

たり、特に回路パターンが微細で高密度な場合、。

電極針に微細なものを必要とし、かつ極めて多ぐ、。

の電極針を同時に各電極に接触させることが必要。

となるため、すべての電極針の確実な接触が保証。

されず、信頼性の高い検査ができないという問題。

があった。

一方、非接触で回路動作状態を測定する方法と１、して
、例えば、日本学術振興金策１３２（荷電粒子。

ビームの工業への応用）委員会、第８９回研究合資。

料″対物レンズと一体化した電位検出器によるＥＢ。

（電子ビーム）テスタの高性能化゛、戸所、他２名。

昭和５９年月月、に記載されているような、電子ビ２゜
−ムテスタがあり、これによると、非接触で回路・パタ
ーンの電圧が測定でき、配線基板の導通検査・への応用
が考えられるか、しかし、電子ピームチ・スタにおいて
は、外部から接触側やコネクタを介・して接触方式で回
路に電圧をＩ−Ｊ、えることが前提と５なっていること
から、重連した接触式導通検査の・問題点を根本的には
解決できない。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、微細、高密度な回路パターン。

を有する配線基板の導通検査を、接触針やコネ外。

りを使わずに、完全に非接触方式で行うことので。

きる電子ビームによる導通検査方法を提供するこ。

とにある。

〔発明の概要〕

本発明では、上記目的を達成するために、１゜＋　真空
室内の配線基板に形成されている回路。

パターンの端子間導通状態を、端子位置に電子ビ。

−ムを照射して発生する２次電子量から検出する。

方法において、本来の配線接続関係とその端子位。

置情報を記憶して電子ビームが特定の端子位置を２゜・
　３　・ 照射するように制御する過程と、上記電子ビーム・照射
を高い加速電圧で行ってビーム照射位置に電・子を印加
する印加過程と、電子ビーム照射を低い・加速電圧で行
って発生する２次電子量から帯電の・有無を検出過程と
を含んでなる導通検査方法とす５る。

電気的な導通検査を実現するには、検査対象の・回路パ
ターンに電荷を与える手段と、回路パター。

ンの接続状態を判断するためにその電荷を検出す・る手
段が必要であり、そこで、本発明においては、。

これらをそれぞれ電子ビームにより非接触で行う。。

すなわち、電荷を与えるには、高い加速電圧（後。

述する２次電子放出効率が１（４）前記高加。

速電圧）で特定パッド（端子）に電子ビームを照。

射する電子印加によって行い、また検出は低い加、。

速電圧（２次電子放出効率がほぼ１になる加速電。

圧）で特定パッドに電子ビームを照射し、発生す。

る２次電子量によってそのパッドが帯電している。

か否かを判定することで行う。

さらに、特定配線ネット（一つの配線のつらな２゜・　
４　・ す）の接続状態を検査するには、（１）検出過程−（２
）・電子印加過程→（３）検出過程という３段階の過程
を・組合わせることによって行う。第１段階の検出器・
程ですでに帯電しているならば、検査済み配線ネ・ット
とブリッジ接続していることを知ることかで５き、（１
）の検出過程で帯電していないことを確認し・て（２）
→（３）と進み、この第３段階の検出過程におい・て、
自配線ネット内での断線の有無が検知できる。

からである。

さらに、第３段階の検出過程において印加パタ１゜ドの
検出電圧を基準に、配線ネット内の他のパタ。

ドの検出電圧を評価する方式とすれば、印加電子。

量の誤差を除くことができ、一層、高精度な検査。

が可能となる。

〔発明の実施例〕１゜ 以下、図面により本発明の詳細な説明する。。

第１図は本発明方法を実現する一実施例装置の。

ブロック構成図である。真空容器１の中の試料台。

２の上に被検査基板３が載置されている。真空容。

器１には、電子銃４、電子レンズ５、静電偏向器。。

６．２次電子検出器７、引込み電極８が収納され・てい
る。静電偏向器６は、Ｘ、Ｙの２軸方向任意位置に電子
ビームを偏向できるよう、Ｘ軸用、Ｙ軸・用の各偏向器
からなる。２次電子検出器７は例え・ばシンチレータと
光電子増倍管とからなる。引込５み電極８にはそのため
の電源が付いている。図示・は省略しであるが、真空容
器１には、真空排気系。

被検査基板３の出入口がある。

また、９は加速電圧切換回路、１０は電子レンズ。

制御回路、１１は偏向制御回路、１２は２次電子電流１
゜を電圧に変換する電流−電圧変換回路、１３は計算。

機、１４は設計情報を記憶しているメモリである。。

さらに、図示は省略されているが、計算機１３と９．。

１０、１］　、　１２との接続部にはＡ／ＤあるいはＤ
／Ａ変。

換器とインタフェイス回路が設けられ、計算機１３１５
には操作盤やＣＲ，Ｔ（陰極線管）ディスプレイ装置が
付属している。

第２図は被検査基板３の一例としてのセラミツ。

り多層基板の断面構造を示す図である。セラミツ。

り基板はアルミナ（Ａ、１２０３）などの絶縁材料１５
の曵。

をタングステン（Ｗ）などの配線イＡ料１６により、・
上面のパッド１７相互間あるいはパッド１７と下面の・
コネクタピン１８との間、すなわちパッド間、パラ・ビ
ーコネクタピン間が接続されている構造のもの・である
。

一方、電子ビーム照射の際の電子ビーム加速型・圧と、
発生する２次電子量との関係を示すのが第・３図である
。縦軸は２次電子放出効率で示されて。

いる。領域Ｂの高い加速電圧で電子ビームを照射。

すると、２次電子の放出効率はｌより小さい。す、。

なわち、照射電子ビームにより試料に加えられる。

電子量よりも放出される２次電子の量の方が小さ。

く、電子は試料に蓄積され、試料は帯電する。領。

域Ｂは材料に依存するが、通常５〜３０ｋＶの範囲。

である。領域Ａの低い加速電圧で電子ビームを照、。

射すると、２次電子の発生効率はほぼｌとなる。。

すなわち、照射電子ビームにより試料に加えられ。

る電子の量と、その結果試料から放出される２次。

電子の量がほぼ同じであり、試別に電子が蓄積さ。

れることかなく、試料は帯電しない。通常、領域、。

、７　・ Ａは０．５〜２に■の範囲である。

さらに、試料電荷と２次電子量との間には第４・図に示
す関係がある。すなわち、試料に電子が蓄・積されてい
るほど、多（の２次電子が発生する。・つまり、試料が
負に帯電していると明るく検出さ５れる。

以」二の特性を利用することにより、領域Ｂの加・速電
圧で被検査基板３の特定パッドにビームを照。

射すれば、そのパッドおよびこれに接続している。

パッドに電子が印加（負に帯電）される。また、１゜領
域Ａの加速電圧で被検査基板３の特定パッドに。

ビームを照射し、その時発生する２次岨子量を検。

出すれば、検出電子量の大小によりそのパッドが。

帯電しているかいないかを知ることができる。こ。

れを用いて、例えば第５図のパッドａＯとパッド”　＋
５に導通があるか否かは、ａｏに電子を印加し、ａｌで
。

帯電があるか否かを検出することで判定できるこ。

とになる。パッドａＯとａｌが本来導通していなけれ。

ばならないこと、およびａＯとａｌの基板３上での。

座標位置は設計情報としてメモリ１４にあらかじめ、。

・　８　・ 記憶されている。この設計情報を用い、ビームが・ａｏ
を照射するように偏向器６の条件を設定し、高・い加速
電圧で電子銃４よりビームを照則し、次に・ａｌを照射
するように偏向器６の条件を設定して低・い加速電圧で
電子銃４よりビームを照射し、発生５する２次電子を引
込み電極８により２次電子検出・器７に集め、検出電流
を電流−市川変換回路１２に・より電圧に変換し、計算
機１３に入力する。計算機。

１３では検出電圧があらかじめ設定されたしきい値・よ
り大きいか否かを比較し、大きければａＯとａｌ　ｌ。

は導通していると判断する。小さければａＯとａｌ　　
。

は断線していると判断する。

本発明による検査方法をより正確に行う場合の。

手順を説明する。第５図のパッドａｏとａｌが接続。

しており、他の回路と接続していないことを検査１゜す
るには次の手順による。まず、ａＯに領域Ａの低。

い加速電圧でビームを照射し、検出される２次電。

子量から求められる検出電圧をＶ、　ａｏとする。次に
。

ａ、に同じ（低い加速電圧でビームを照射し、同様、に
その検出電圧をＶ、ａ、とする。パッドａ。が設計。。

上さらにその他のパッドａ工と接続していれば、・それ
らのパッドについても検出電圧Ｖ、ａよをそれぞ・れ求
める。以下の説明はすべて１−１の場合について述べる
が、ｉ＝２．３．・・・ｎの場合は］−１と同じ・こと
をｎまで行うものとする。Ｖ、ａ、　、　Ｖ、　ａ、を
あら５かじめ設定したしきい値Ｖ、ｃと比較し、Ｖ、ａ
、また・はＶ、ａ、がＶ、ｃより大きければ、ａＯまた
はａ、は、・すでに検査ずみの他の配線とブリッジして
いる不。

良と判断する。Ｖ、ａｏ、　Ｖ、ａ、が共にＶ、ｃより
小さけ。

れば、ａＯ，ａ、が検査ずみの他の配線と接続してい１
゜ないことが確認されたとして、ａＯに高い加速電圧。

でビーム照射して電子を印加する。次に低い加速。

電圧でのビーム照射により、それぞれａＯ，ａ、の２゜
次電子を検出し、その検出電圧をＶ、、ａｏ、　Ｖ２Ｃ
，とす。

る。Ｖｚａｏがあらかじめ設定したしきい値Ｖ２Ｃより
、。

大きいことを確認した上でｌ　Ｖｚａｏ　Ｖ、、ａ冊く
ΔＶｃで。

あるか否かをチェックする。ＩＶ２　ａｏ　Ｖ２ａｔ　
ｌ　＜ΔＶｃで。

あれば、ａＯとａｌは接続している良品と判断し、次の
配線の検査に移る。ｌ　Ｖ２　ａｏ−Ｖ２Ｃｒ　ｌ　＞
ΔＶｃであれ。

ば、ａｏとａｌは断線している不良と判断する。上、。

記において、Ｖ、、ａｏがＶ２Ｃより小さい時は、ａ６
は電・源配線やアース配線など極めて容１１１：が大き
い配線・のパッドであるか、装置内でアースと接続して
い・る不良と判断する。

以上の手順の動作例を第６図〜第１０図に示す。）これ
らの図で矢印−は低い加速１−ｕ圧で電子ビーム・を照
射したことをへは高い加速電圧で電子ビー・電子量が多
く帯電があることを、（１１、（２＋　、　（３）は上
記。

動作の手順、すなわち、検出、印加、検出の手順。

を示している。

第６図はａｏとａｌが接続している良品の場合で、。

手順（１）で検出電圧■＋　ａｎ　、　Ｖｌ　ａｔが小
さく、手順（３）で。

検出電圧Ｖ２ａｏ、　Ｖ、、ａｎが大きい。第７図はａ
ｎとａｌが１゜断線している場合で、手順（１）では正
常であるが、。

手順（３）で検出電圧Ｖ２ａ、が小さい。第８図はすで
に。

検査を終了している配線１〕。−１〕１とブリッジして
い。

る場合である。ｂ、−ｂ、はすでに帯電しているので。

配線ａＯ−ａ、も帯電しており、手順（１）において検
出２゜・　１１・ 電圧Ｖ、ａｏ、　Ｖ、ａｎが大きいことで、ブリッジを
検出・することができる。第９図はすでに検査を終了し
・ている配線ｂｏ　　ｂ＋とａｌとかブリッジしており
、・ａ、とａｌとが断線している場合で、手順（１）で
検出・電圧Ｖ、ａ、が大きいことから不良と判断できる
。第５１０図はまだ検査していない配線Ｃ３−Ｃ，とブ
リッジ・している場合であり、この場合は手順（１）、
手順（３）・とも検出状態は第６図と同じになり、この
段階で。

はブリッジを検出できない。しかし、配線Ｃｏ　−ｃ、
・を検査する段階で、第８図と同様の状態となり、１０
ブリツジを検出することができる。

以上の説明で、電子印加後の帯電検出、すなわ。

ち手順（３）における帯電検出で、Ｖ２Ｃ，と■２ａｌ
の差の。

絶対値をしきい値■２Ｃと比較したが、これは、　、Ｖ
２Ｃ，、Ｖ２Ｃ，を各々独立にＶ２Ｃと比較しても良い
。１５ただし、差の絶対値をＶ２Ｃと比較する方かより
正。

確な検査が可能となる。なぜなら、電子の印加の。

量はその配線の容量に逆比例した一定値とするこ。

とが望ましく、このとき帯電電圧は一定となるが、しか
し現実にはパッドの表面状態が一定でないた２゜、１２
・ め、帯電電圧は一定にはならないからである。し”たが
って、Ｖ、、ａｏを基準にして、他の検出電圧がこ。

れに近いか否かを検査する方が良い。なお、帯電。

は時間経過と共に徐々に失ζわれでゆくが、本発゛明方
法での検査所要時間は、これより著しく短か５いことか
ら、問題ない。

なお、以」二の実施例説明では、印加はすべて電。

子ビームの照射で行うものとしてきたが、これは、・第
２図のコネクタピン１８に接続している配線ネツ・トに
ついては、あらかじめコネクタピンにコネク１０りを接
続しておき、外部から印加することも可能。

であり、あるいは逆にパッドに電子ビーム照射で。

印加し、コネクタピンから試料電流を検出するこ。

とによりパッドとコネクタピンとの接続状態を検。

査することもできる。しかし、すべてのパッドが１５コ
ネクタピンと接続しているわけではな（、一部。

でしかないため、その他のパッド間接続関係は、。

上記実施例のようになされなければならない。　　。

また、対象基板が静電偏向器６の作動範囲を越。

えて大きい場合は、第１図の試料台２を移動機構２０付
きとして基板を移動させることで検査すること。

ができる。

また、一般に電子ビームは加速電圧の高低によ。

す、光学系における色収差のように、収束位置が。

変化するが、これは計算機１３より電子レンズ制御５回
路１０に制御指令を与えることにより一定に保つ゛こと
ができる。

以」−の実施例はセラミック多層基板について例。

示したが、本発明はこれに限定されるものではな。

く、通常のプリント基板、フレキシブル基板、薄ｌＯ膜
基板など各種配線基板に対し有効である。

〔発明の効果〕

本発明によれば次のような効果を生じる。

（１）　　パッドに電極針をあてることなく、印加、・
検出を電子ビーム照射、２次電子検出により行う１５方
法であることから、（１）パッドを傷つけることが。

ない、（１１）電極針接触の方法より、印加、検出とも
。

信頼性が高い、（：ｉｉ）位置決めが偏向器で電気的に
な。

され、かつ、印加および検出も電気的になされる。

ので検査所要時間が短かいという効果がある。　　２０
（２）検出、印加、検出という手順により、高速。

な検査が可能である。仮に印加、検出という手順。

だけて検査しようとすると、被検査配線ネッ１−（−’
つの配線のつながり）かどごとブリッジしている゛か知
るためには全パッドを検出する必要がある。′いま、配
線ネット数を１１Ｌ、全パッド数をＮＰとす　゛ると、
この時ビーム照射回数はｎＴＪＩ検出回数はｎＬ’ｘＮ
ｐとなる。これに対し、本発明拳法では、ビー・ム照射
回数はｎＬと同一であるが、検出回数は、ネ。

ブト中の平均パッド数を’Ｐ　（＝　ＮＰ／ｎＬ　）と
すると１０２Ｘ　ｎｐ　Ｘ　ｎＬ＝　２　Ｘ　Ｎｐとな
り、ｎＬが大きい時、本・発明方法は検査時間の短縮に
極めて有効である。・（３）　　さらに、高い加速電圧
でビーム照射を行っ・て電子を印加して次に低い加速電
圧でビーム照射・を行って帯電検出を行う際に、印加パ
ッドの検出１９電圧ｖ２ａｏを基準にして被検査パッド
での検出型　・圧を評価する方法とすることにより、印
加電子量・の誤差を除くことができ、一層、高精度な検
査が・可能となる。

４、図面の簡単な説明　　　　　　　　　　　　２０・
　１５　・ 第１図は本発明方法により導通検査を行う一定。

施例装置のブロック構成図、第２図は検査対象基。

板の断面図の例、第３図はビーム加速電圧と２次・電子
放出効率との関係図、第４図は試料電荷と２・次電子量
との関係図、第５図はパッド接続を説明５する図、第６
図、第７図、第８図、第９図、第１０−図はそれぞれ本
発明検査方法が、各種配線接続状・態においてどのよう
に機能するかを説明する図で・ある。

符号の説明　　　　　　　　　　　　　　　　１０１・
・・真空容器　　　　　３・・・被検査基板４・・・電
子銃　　　　　　５・・・電子レンズ６・・・静電偏向
器　　　　７・・・２次電子検出器９・・・加速電圧切
換回路　１２・・・電流−電圧変換回路　。

１５・・・絶縁材料　　　　　１６・・・配線材料　　
　　　、。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）真空室内の配線基板に形成されている回路パター
   ンの端子間導通状態を、端子位置に電子ビームを照射し
   て発生する２次電子量から検出する方法において、本来
   の配線接続関係とその端子位置情報を記憶して電子ビー
   ムが特定の端子位置を照射するように制御する過程と、
   上記電子ビーム照射を高い加速電圧で行ってビーム照射
   位置に電子を印加する印加過程と、電子ビーム照射を低
   い加速電圧で行って発生する２次電子量から帯電の有無
   を検出する検出過程とを含むことを特徴とする電子ビー
   ムによる導通検査方法。
2. （２）前記印加過程と検出過程との組合わせが、試料面
   の特定配線上の端子に、まず低い加速電圧での検出過程
   により検査済み配線とブリッジしていないことを確認し
   、次に高い加速電圧での電子印加過程を行い、次に低い
   加速電圧での検出過程によりその配線内での断線の有無
   を検査する組合わせであることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の電子ビームによる導通検査方法。
3. （３）前記高い加速電圧での電子印加過程の次に行われ
   る低い加速電圧での検出過程が、電子を印加された端子
   での２次電子検出値を基準にして他の被検査端子での２
   次電子検出値を評価する過程であることを特徴とする特
   許請求の範囲第２項記載の電子ビームによる導通検査方
   法。
4. （４）前記高い加速電圧および低い加速電圧が、それぞ
   れ被検査基板材料での２次電子放出係数が１より小さく
   なる高い加速電圧および２次電子放出係数がほぼ１にな
   る低い加速電圧であることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項、第２項、第３項のいずれかに記載の電子ビーム
   による導通検査方法。