JP2010526314A - 試験システム及び試験される電気部材を揃える方法及び装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、回路（５）の表面にある導電部材（５ｃ）を位置測定する方法に関し、当該方法は、導電部材を試験または測定する装置内に配置する工程であって、装置は、ビーム（２）の少なくとも１つの光源（１ａ）と、ビームを回路の表面にある複数の衝突点に印加する制御ユニット（ＣＮＴＬ）と、を備える工程と、ビーム（２）を回路の表面にある複数の衝突点に印加し、ビームの衝突点における材料特性に応じた強度を有する粒子流を回路の表面に発生させる工程と、衝突点それぞれにおいて発生した粒子流の強度の変化量を非あっ櫛、回路の表面における導電部材の位置を導き出す工程と、を備える。本発明は、光電効果を用いて試験装置内にある回路を正確に位置測定することに適用される。

Description

本発明は、電気部材、特に導体または導体のグループと電気部品との特性を試験するまたは測定することに関する。

本発明は、例えばプリント回路のような相互配線補助部にある導電体の試験、並びに、集積回路、プラズマ、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）、ＯＬＥＤ（有機発光ダイオード）、ＬＣＯＳ（反射型液晶パネル(Liquid Crystal On Silicium)）など薄型スクリーンにある相互配線補助部にある導電体の試験に関する。

集積回路、薄型スクリーン及びプリント回路のような電気部品は、これらを商品化する前において、これらの製造プロセスに組み込まれた試験工程を受ける。実行される試験のうち、一部の試験は、導電体、さらに測定される回路に搭載された受動または能動部品における連続性、絶縁性、抵抗、特性インピーダンス（Ｚ０）、容量及び自己インダクタンスを判断することが可能である。試験される導電体は、通常、基板にある１以上の電気絶縁層間に配置された導電経路である。異なる絶縁層上に形成された導電経路は、絶縁層を貫通する「ビア」または「マイクロビア」と称されるメッキされた孔部によって連結されている。

電気部品の寸法は、減少しており、プリント回路における経路の密度は、著しく増大している。そのため、このような回路を試験することは、重大になっている。特に、導電経路に切断部が無いことまたは導電経路間に回路の短絡が無いことを確認することは、切断部または短絡部の数が数千に達することがあり、切断部または短絡部が数十層内に分布していることから、重要である。測定は、複数の点間で行われており、点間の距離は、最も密度の高い回路についての数十μｍ程度となっている。

従来の接触試験システムは、「インサーキットテスタ(bed of nails)」を必要としており、技術的及び経済的双方の観点からテスタの限界に達している。実際に、インサーキットテスタは、最も複雑な回路における試験点間の距離にもはや対応していない。インサーキットテスタは、テスタの小型化レベルと共にコストを指数関数的に増大させ、かつ、信頼性を同等に減少させている。

プリント基板の一部の製造ラインは、自動光学検査ＡＯＩを備えており、ＡＯＩは、制御スクリーンで導電経路の切断部または目に見える回路の短絡の存在を操作者が視認することを可能とする。しかしながら、この解決法は、回路の内側層に形成された経路を観察することと、ビアの完全性を確認することとができず、または、インピーダンス測定（抵抗、インダクタンスまたは容量の測定）のような他の測定を行うことができない。

これら欠点を補償するため、非接触で絶縁性及び連続性を試験する方法が開発されており、この方法において、試験される導電体の電位は、光電効果によって導電体から電子を取り出すのに十分なエネルギーを有するビームを用いて変更される。導電体から引き出された電子は、強電界（数千から数百万Ｖ／ｍ）によって加速される。導電体が銅、金、またはスズのリード線でスズメッキされた導電体であるとき、使用される光源は、紫外線レーザ光源のようなコヒーレントな短波長光源である。非コヒーレントな光源は、同様に使用されてもよい。また、少量の迅速な電子ビームを使用することにより、一次電子のエネルギーに応じて、導電体の電位を増大または減少させることができる。

特許文献１に記載されているように、いくつかの試験ツールは、ビームを使用しており、ビームは、電子を回収する電極のネットワークに、または、マイクロチップマトリクスもしくは異方性導電フィルムのような接触部を用いて電子を注入する手段であって試験される回路へ電流を注入することが可能な手段に、関連付けられている。また、特許文献２に記載されているように、光電効果は、試験される回路へ電子を注入するために使用される。

しかしながら、１以上のビームを必要とする試験ツールは、試験される回路に対する試験ツールの、またはその逆の正確な位置決めを必要とする。実際には、ビームは、試験される部材に正確に印加され、有効な測定結果が得られるようにしなければならない。

通常、位置決めは、カメラのような視覚的な位置測定装置を用いて実行されており、位置測定装置は、試験される回路に設けられたマークの位置を測定できる画像解析手段に関連付けられている。この解決法は、カメラと試験される回路の支持部との間における非常に安定した機械的な位置合せを必要とし、回路の支持部は、通常、部分的真空チャンバ(partial vacuum chamber)内に配置されている。この位置合せは、周辺の圧力を減少させることによって機械的な歪みが引き起こされるので、ポンプで真空引きし続けることが困難である。さらに、しばしば、真空チャンバを開けてカメラと試験される回路との機械的な基準を位置合わせする必要がある。部分的真空が再度確定すると、回路のその支持部に対する位置合わせが失われる。このため、得られた回路の位置決めは、ほとんど正確でない。他の試験ツールにおいて、レーザビームの光学案内システムは、試験される回路の画像を外部カメラに伝達させるために使用される。ここで、放射されるレーザビームの波長は、紫外線の領域にあり、光学システムは、一般に、レーザビームの波長について最適化されている一方、普通のカメラは、可視スペクトルの波長を受ける。このため、この解決法は、無彩色でない光学システムのコストよりもコストが高くなる無彩色の光学システムを設けることを必要とする。

さらに、基板が膨張／収縮する現象が観測されることがあり、この現象は、歪像である（軸に応じて異なる）。これら現象を勘案すると、レーザビームを位置決めするために回路における多数の点を考慮する必要がある。

国際公開第０１／３８８９２号パンフレット 国際公開第２００６／０８２２９４号パンフレット

したがって、試験される回路を位置検出する方法及び装置であって実施が容易でありかつ試験ツールの複雑さ及びコストを増大させない方法及び装置を提供することが望まれている。

本発明は、回収する電界があるところで光電効果によって引き出された電子数が、ビームを電気絶縁領域に印加するとほぼゼロであり、ビームを導電領域に正確に集中させると最大値に達するという観点に基づいている。このため、ビームは、例えば絶縁性及び電気連続性試験などの試験を実行すること、並びに試験される回路を試験ツールに対して位置測定すること及び必要なら回路を試験ツールに対して位置決めすること、に使用されてもよい。

より正確には、本発明は、回路の表面にある導電部材を位置測定する方法を提供する。一形態において、当該方法は、導電部材を試験または測定する装置内に回路を配置する工程であって、装置は、ビームの少なくとも１つの光源と、ビームを回路の表面における複数の衝突点に印加する制御ユニットと、を備える工程と、ビームを回路の表面における複数の衝突点に印加し、ビームの衝突点における材料特性に応じた強度を有する粒子流を回路の表面に発生させる工程と、衝突点それぞれにおいて発生した粒子流の強度の変化量を比較し、回路の表面における導電部材の位置を導き出す工程と、を備える。

一形態において、ビームは、回路の表面において蛍光流を発生させ、回路の表面における導電部材の位置は、発生した蛍光流の強度の変化量から推定される。

一形態において、ビームは、回路の表面において導電部材に入るまたは導電部材から出る電子流を発生させ、回路の表面における導電部材の位置は、発生した電子流の電子量の変化量から推定される。

一形態において、導電部材の位置は、発生した電子流の電子量が最大値に達する衝突点の位置から判断される。

一形態において、導電部材の位置は、隣接する複数の衝突点であって当該複数の衝突点間に電子流の電子量の最大変化量がある複数の衝突点から判断される。

一形態において、方法は、回路の表面近傍に、電子を回収する電極を配置する工程と、回路の表面における複数の点で測定を実行する工程であって、転移おける各測定は、回路の点を中心としてビームを印加する工程と、電極を用いて回路から放出された電子流の電子を回収する工程と、電極からの信号特性を測定する工程と、を備える工程と、回路の表面における導電部材の位置を各測定中に測定された信号特性にしたがって判断する工程と、を備える。

一形態において、方法は、少なくとも１つのビームショットからなる複数のショット列間で導電部材の電位をリセットする工程を備える。

一形態において、導電部材の電位をリセットする工程は、導電部材と電源との間の電気的接触または導電部材への電子の非接触な注入を確立する工程を備える。

一形態において、位置測定される導電部材は、金属製である。

回路の表面における衝突点は、マトリクス形状にしたがって分布されている。

一形態において、回路の表面における衝突点は、一定のピッチを有するマトリクス形状にしたがって分布されており、導電部材を位置測定することは、複数の測定工程であってそれぞれがマトリクス形状を用いる工程を備え、マトリクス形状は、２つの連続した測定工程間においてピッチが同一または減少している。

一形態において、ビームは、レーザビームである。

一形態において、レーザビームは、パルス状に放射され、２４０ｎｍ未満の波長を有する。

一形態において、当該方法は、回路の表面にビームを位置決めする位置決手段を補正する工程であって、当該工程中において、補正チャートが実行され、かつ、ルックアップテーブルが位置決手段とビームの衝突点の位置との間に供給される制御信号間に構成されている工程を備える。

一形態において、導電部材の判断された位置から回路の配置を判断する工程を備える。

また、本発明は、回路を位置合わせする方法に関し、当該方法は、上述で規定された方法にしたがって、回路の表面において少なくとも２つの導電部材の位置を判断する工程と、２つの導電部材の判断した位置を用いて回路の配置を判断する工程と、を備える。

一形態において、２つの導電部材は、互いに可能な限り離間するように選択されている。

一形態において、回路の配置を判断する工程は、基準軸に対する回路の回転角を判断する工程を備える。

一形態において、回路の配置を判断する工程は、基準軸に対する回路の導電部材の位置を判断するための補正係数を判断する工程を備える。

一形態において、当該方法は、基準軸に対する回路の位置を調節する工程を備える。

また、本発明は、回路を試験する方法に関し、当該方法は、回路の導電部材における第１位置にビームを印加する工程と、ビームを印加する影響下で電荷が開放される工程と、解放された電荷が回収電極によって回収される工程と、回収電極からの信号特性が測定される工程と、導電部材の電気特性が測定値から推定される工程と、を備える。一形態において、当該方法は、上述で規定された回路を位置合わせする方法にしたがって、回路の位置を判断する工程を備える。

また、本発明は、回路を製造する方法に関し、当該方法は、上述で規定された回路を試験する方法にしたがって、試験する工程を備える。

また、本発明は、回路の導電部材を試験または測定する装置内に関し、当該装置は、ビームの少なくとも１つの光源と、ビームを回路の表面における複数の衝突点に印加し、ビームの衝突点における材料特性に基づいた強度を有する粒子流を回路の表面に発生させる制御ユニットと、を備える。一形態において、制御ユニットは、衝突点それぞれにおいて発生した粒子流の強度の変化量を比較し、回路の表面における導電部材の位置を導き出すように構成されている。

一形態において、ビームは、回路の表面において蛍光を発生させ、試験する当該装置は、回路の表面における導電部材の位置を発生した蛍光の強度の変化量から推定するように構成されている。

一形態において、導電部材に入るまたは導電部材から出る電子流は、ビームによって回路の表面において発生し、試験する当該装置は、回路の表面における導電部材の位置を発生した電子流の電子量の変化量から推定するように構成されている。

一形態において、当該装置は、発生した電子流の電子量が最大値に達する衝突点の位置から導電部材の位置を判断するように構成されている。

一形態において、当該装置は、隣接する複数の衝突点であって当該複数の衝突点間に電子流の電子量の最大変化量がある複数の衝突点から導電部材の位置を判断するように構成されている。

一形態において、当該装置は、電子を回収する少なくとも１つの電極と、回路の表面における複数点で測定を実行する測定手段であって、測定点における各測定は、回路の点を中心としてビームを印加することと、電極を用いて回路から放出された電子流の電子を回収することと、電極からの信号の特性を測定することと、よりなる測定手段と、回路の表面における導電部材の位置を各測定中に測定された信号の特性にしたがって判断するように構成されている制御ユニットと、を備える。

一形態において、当該装置は、少なくとも１つのビームショットからなる複数のショット列間で導電部材の電位をリセットするように構成されている。

一形態において、導電部材の電位をリセットすることは、導電部材と電源との間の電気的接触または導電部材への電子の非接触な注入を確立することによって実行される。

一形態において、導電部材は、金属製である。

一形態において、当該装置は、回路の表面における複数の衝突点であってマトリクス状にしたがって分布された複数の衝突点にビームのショットを実行するように構成されている。

一形態において、当該装置は、回路の表面における複数の衝突点であって一定のピッチを有するマトリクス計上にしたがって分布された複数の衝突点にビームのショットを実行するように構成され、マトリクス形状は、２つの連続した測定工程間においてピッチが同一または減少している。

一形態において、ビームは、レーザビームである。

一形態において、レーザビームは、パルス状に放射され、２４０ｎｍ未満の波長を有する。

一形態において、当該装置は、補正チャートを用いて回路の表面にビームを位置決めする位置決手段を補正し、かつ、位置決手段とビームの衝突点の位置との間に供給される制御信号値間にルックアップテーブルを構成するように構成されている。

一形態において、当該装置は、導電部材の判断された位置から回路の八位を判断するように構成されている。

一形態において、当該装置は、回路の表面における２つの導電部材の位置を判断し、かつ２つの導電部材の判断した位置を用いて回路の位置を判断するように構成されている。

一形態において、当該装置は、２つの導電部材が互いに可能な限り離間するように選択するように構成されている。

一形態において、当該装置は、基準軸に対する回路の回転角を２つの導電部材の判断した位置から判断するように構成されている。

一形態において、当該装置は、基準軸に対する回路の導電部材の位置を判断することが可能な補正係数を判断するように構成されている。

また、本発明は、導電部材を試験または測定する装置内にある試験手段を用いて上述で規定した方法にしたがって回路の表面において導電部材を位置合わせする方法であって、装置は、ビームの少なくとも１つの光源と、ビームを回路の表面における複数の衝突点に印加する制御ユニットと、を備える。

本発明の例示的な形態は、添付の図面を参照して後述されるが、これに限定されない。

試験される回路の面にレーザビームを印加する試験装置を示す概略図である。 図１ａに示す試験装置の一部の変形例を示す概略図である。 試験される回路の２面にレーザビームを印加する試験装置を示す概略図である。 ハンダボールが搭載された貫通接続部を示す断面図であって、試験される回路の導電体に電子を注入する方法を示す断面図である。 試験装置の軸に対する試験される装置の構成を示す図である。 試験される回路の面にある導電体を位置測定する測定値の配置を示す図である。 試験装置の補正チャートを示す図である。

図１ａ、図１ｂ及び図２は、本発明における位置測定方法を実行する試験装置を示している。

図１ａに示す試験装置は、ここでは、「チップキャリア」または「ＩＣパッケージ基板」タイプの試験される回路５を収容する。バーストタイプの相互接続補助部は、約１ｍｍであるプリント回路のピッチにさせることが可能であり、半導体チップタイプの電気部品における相互接続ピッチは、接続部の密度が非常に高くなっている。回路５は、絶縁基板５ａ、基板５ａの上面に配置された導電経路、基板５ａの下面に配置された導電経路、及び、基板を貫通する経路５ｂ（「ビア」よりなる経路）を備えている。各経路は、基板の上面にある少なくとも１つの接触パッド５ｃ及び／または基板の下面にある少なくとも１つの接触パッド５ｄを備えている。パッド５ｃは、例えばＣ４タイプ（Controlled Collapsed Chip Connection）である、または金属層（金、ニッケル／金、パラジウム、リード有りのスズまたはリードなしのスズ、など）で覆われている。パッド５ｄは、例えばＢＧＡ（Ball Grid Array）タイプである。これらさまざまなパッドは、基板５ａの表面においてマトリクス状に配置されている。

試験装置は、例えば紫外線レーザビームのようなレーザビーム２を供給する装置１と、基板５の上方に配置されて電子を回収するプレート３と、導電パッドのネットワーク７と、パッド５ｄそれぞれをネットワーク７のパッド７ａそれぞれに接続することを実行する異方性導電シート６と、回収プレート３とネットワーク７との間に接続された測定器具装置４と、を備えている。装置１は、レーザビーム２を供給する光源１ａと、ビーム２を試験される回路５の領域に向ける偏向手段１ｂと、を備える。プレート３は、レーザビーム２をほぼ透過し、装置４に接続される導電領域３ａを備える。装置４は、電源４ａと、例えば電流計のような電気特性を測定する測定装置４ｂと、を備える。ネットワーク７は、パッド７ａが器具装置４で取り扱われかつ器具装置４に接続されることを可能とする。これらさまざまな構成部材は、試験される回路５における導電経路部の位置、ここではパッド５ｃにレーザビーム２を印加する制御装置ＣＮＴＬによって制御されている。

導電部材を試験する工程は、例えば、導電パッドのネットワーク７と異方性導電シート６とを用いて導電部材を所定電位に至らせる工程と、レーザビーム２を導電パッド５ｃに印加する工程と、を備える。電荷は、光電効果によって導電部材から引き出され、プレート３によって回収される。回収プレート３からの信号特性は、測定され、導電連続性または回路の他の導電体に対する電気的絶縁性のような導電部材の電気特性は、測定から推定される。

図１ｂに示す試験装置は、ネットワーク７及びシート６がプローブ６ａ（またはネイル）の組によって置換されている点で、上述の試験装置と異なる。各プローブ６ａは、一方で試験される回路５のパッド５ｄに接続され、他方で装置ＣＮＴＬによって制御されるスイッチ６ｂを介して器具装置４に接続されている。

図２に示す試験装置は、完全に光学的であり、試験される回路５に接触させること無く試験を実行することが可能である。試験装置は、一方でレーザビーム２Ｔを回路５の上面に印加する装置１Ｔと、上面と向かい合う回収プレート３Ｔと、を備え、他方で、レーザビーム２Ｂを回路５の下面に印加する装置１Ｂと、下面と向かい合う回収プレーと３Ｂと、を備える。器具装置４Ｔは、プレート３Ｔに接続されており、器具装置４Ｂは、プレート３Ｂに接続されている。プレート３Ｔ、３Ｂは、間隔８Ｔ、８Ｂだけ回路５の面から離間している。装置全体は、制御装置ＣＮＴＬによって駆動される。

図１ａ及び図２に示すレーザビーム２、２Ｔ、２Ｂは、同様に、特許文献２に教示されているように、試験される回路に電子を注入するために使用される。このような電子の注入は、図３に示されており、図３は、導電経路５ｂが試験される回路５を貫通しかつハンダボール５ｆを載置している上側接続パッド５ｃに下側接続パッド５ｄを接続することをより詳細に示している。回収プレート３は、回路５のパッド５ｃにおける電位よりも低い電位となっている。そして、レーザビーム２は、パッド５ｃに印加され、回収プレート３に向けて反射される。そして、反射ビームは、パッド５ｃに注入された電子を回収プレート（ここで放射された）から取り出す。注入された各電子の電荷ｄＱは、パッドの電位ｄＶを減少させる、ここで、ｄＱ＝ＣｄＶであり、Ｃは、パッドの環境に対するパッドの容量である。これにより、パッド５ｃの浮遊電位は、パッドに電子を注入することによって減少する。

レーザビーム２、２Ｔ、２Ｂを接続パッド５ｃ、ハンダボール５ｆまたは後面パッド５ｆに正確に印加することを可能とするため、試験される回路５は、レーザビーム２の運動軸に対して正確に位置しなければならない。

本発明の一実施形態において、接続パッドを形成することは、レーザビームが試験される回路の電気的絶縁領域に到達した場合において光電効果によって放出された電子数がほぼゼロであるという事実に基づいている。逆に、ビームが電気的導電パッド上に正確に集中される場合、光電効果によって放出された電子数は、最大にある。すなわち、放出される電子数は、レーザビームが覆う導電面と共に増大する。これにより、レーザビームを回路表面の数点に印加することによって、回路表面における導電領域の分布の画像を再構成できる。

図４は、この位置測定方法の例示的な実施形態を示している。ここで、この方法の目的は、試験される回路５をレーザビーム２の２つの運動軸Ｘ、Ｙに対して位置測定することであり、基点は、点Ｏであり、系ＯＸＹを形成する。図示の例において、ビームにさらされる試験される回路５の面は、マトリックス状に配置された、すなわち、軸Ｘ’、Ｙ’からなる系Ｏ’Ｘ’Ｙ’にしたがって位置測定された導電パッド１１、１２、１３を備えている。

最初には、試験される回路は、数百μｍの誤差マージンを有する既知の位置で配置されている。そのため、回路を位置測定するためにマークされるパターン（パッド、マークなど）は、数百μｍの幅をなす窓状をなす。２つのパターンが混合されることを回避するため、選択されたマークのパターンは、他の導電領域から十分に離れており、または、配置された導電体に対して導電体の密度が非常に高い領域の縁部に位置している。

回路５の位置を測定することは、ここでは、系ＯＸＹ内で２つの基準導電パッドを引き続いて位置測定する工程を備える。基準パッドは、例えばパッド１１及び１２（または１１及び１３、１１及び１４など）である。一方の基準パッドの中心、ここではパッド１１の中心は、試験される回路における系Ｏ’Ｘ’Ｙ’の基点Ｏ’を形成するとみなされている一方、他方の基準パッド１２の中心の点Ｏ’に対する位置は、軸Ｘ’、Ｙ’が検出されること、すなわち角度θが判断されることを可能とする。基準パッドは、位置測定される回路５が可能な限り正確とするために互いに十分に離間するように選択されてもよい。

各基準パッド１１、１２の中心は、例えばパッドがあると思われる探索領域内で連続的に測定することによって位置測定され、この領域は、試験される回路の地形データのおかげで既知となっており、かつ試験装置内における回路５の位置決め誤差を与える。

各測定は、回路５の点にレーザビームを印加する工程と、回収部３によって回収された信号の特性を測定する工程と、を備える。レーザビームは、各測定間で移動し、測定される信号特性が最大となる点の位置を測定する。これにより、位置測定された点は、探索された点に対応する。

部材を位置測定するために行われた測定は、例えば図５に示すように、探索領域を覆う測定点からなるマトリクス構造にしたがって分布されている。マトリクス構造は、水平線及び垂直線からなるグリッド状に示されており、水平線及び垂直線の交点は、測定点の位置を決定する。図示の例において、マトリックス構造は、座標（ｘｉ、ｙｊ）からなる８１の測定点を備えており、ｉ及びｊは、１から９まで変化する整数である。測定点は、Ｘ軸及びＹ軸にしたがって１０μｍから５０μｍだけ互いに離間しており、レーザビームは、５０μｍと１５０μｍとの間からなる直径を有し、導電パッドは、レーザビームの直径と同様のオーダーの規模からなる幅を有する。各ショット後において、レーザビームは、レーザビームの運動軸Ｘ、Ｙの一方及び／または他方にしたがって、一定ピッチ（２つの隣接する水平線または垂直線との間の距離に等しい）だけ移動される。

図５のマトリックス配置にしたがって測定を実行、処理することにより、領域３１、３２、３３を強調させることができ、領域３１、３２、３３では、測定値が近接しており、最高値が探索されるパッド５ｃの中心近傍の領域３３において得られる。

いくつかの原因（ノイズ、測定装置の精度、１回のショットと他のショットとの間のレーザエネルギーのバラツキなど）に由来する測定された信号の変化を考慮するため、導電パッドを位置合わせすることは、空間的に近接したショットによって得られた平均測定値に基づいて実行される。同一形態のショットにしたがって数回の測定を行うこと、及び、配置の各点について得られた測定の平均を計算すること、を考慮してもよい。

得られる画像の解像度は、測定点の数とレーザ点の広がりとによって制限されることを留意すべきである。実際には、使用されるレーザビームは、一般的に、Ｅ＝ｅｘｐ（−ａｄ^２）の形態からなるガウス分布を有し、ここで、Ｅは、直径ｄの考慮されている円におけるビームのエネルギー量を示ししており、一定である。ａｄが１の場合、円は、ビームのエネルギーの８７％を含む。回路の表面における導電領域の分布は、試験装置内へ導入された回路の地形データ（設計データ）のおかげで既知となっている。このため、適切なアルゴリズムは、場合によってはあいまいなである領域にレーザビームを送って、さらなる情報を回収してこの領域における画像の精度を高めることを可能とすることによって、導電領域の画像を求めるために実行される。

そして、より正確な位置測定は、レーザビームの２つの運動軸Ｘ、Ｙに沿うピッチを減少させたマトリクス形状を用いて、上記動作を繰り返すことによって行われる。このため、第１マトリクス形状は、９×９の点の寸法について例えば約５０μｍの粗いピッチを有し、回路の第１点（例えば点Ｏ’）を位置測定するために使用される。そして、第２のより細かいマトリクス形状は、例えば５×５の点の寸法について２５μｍのピッチを有し、第１点Ｏ’の位置をより正確に特定し、かつ２つの他の点（１２）及び（１３）を位置測定するために使用される。

マトリクスの測定パターンを必要としないが交差パターンを必要とする２分アルゴリズムのような他のアルゴリズムは、導電体を位置測定する必要がある測定数を低減するために使用されてもよい。測定交差パターンを適用することは、第１軸に沿ってレーザビームを移動させることによって第１の連続した測定を行う工程を備える。そして、最大測定値の位置は、第１軸にマークされる。次に、第２の連続した測定は、先にマークされた最大測定値の位置を通過しながら、第１軸に垂直な第２軸に沿って行われる。第２軸における最大測定値の位置は、導電体の探索した位置に対応している。

また、隣接する測定点間の変化量（測定された信号の空間微分）を計算することによって、導電パッドの外形の探索を実行するようにしてもよく、外形は、測定量の変化量が最大となる測定点に位置する。

一実施形態において、試験装置の補正、特に試験される回路の正確な点に向けてレーザビームを偏向することを実行するガルボ制御ミラー(galvo-controlled mirror)の制御の補正を実行することがもたらされる。そのために、補正チャートは、試験される回路の位置において試験装置内に配置されている。図６は、１６×１６の直径２００μｍの孔部であって１ｍｍ以上離間している孔部よりなる導電面を備える補正チャートの例を示す。チャートの点を位置測定するため、チャートの中心にある系Ｏｍ、Ｘｍ、Ｙｍが使用される。このため、チャートにおいて左下の角に位置する孔部Ａは、座標（−７．５、−７．５）を有する。

レーザビームの偏向を実行する検流計は、例えば−１０Ｖから＋１０Ｖの間よりなる電圧を用いて制御されている。検流計は、最初は、ゼロＶとなっている。そのため、レーザビームは、チャートの中心Ｏｍの近傍に印加される。そして、左下の角、右下の角、左上の角、右上の角にある孔部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの中心は、検流計に印加された電圧を−１０Ｖから＋１０Ｖに変化させながら位置測定される。孔部Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの中心における座標は、記憶されている。そして、他の孔部の位置におけるボルトの座標は、線形補間することによって見積もられる。ボルトで見積もられた座標から、チャートの孔部の中心におけるボルトの座標は、各孔部の周囲にレーザビームの射出を行うことによって判断される。このため、判断されたボルトの座標は、系Ｏｍ、Ｘｍ、Ｙ、の孔部の中心における座標と関連付けて補正テーブルに記憶される。したがって、構成されたテーブルは、検流計に印加されて系Ｏｍ、Ｘｍ、Ｙｍにおける既知の座標点にレーザビームを印加する電圧を補完することによって判断される。

そして、上述した位置測定方法は、試験される回路の基点Ｏ’の位置と軸Ｘ及びＹに対する基点Ｏ’の回転角θとを判断することを可能とする。

このため、図４の例において、連続するレーザビームのショットによって判断された点Ｏ’のボルトでの座標は、系ＯＸＹにおける点のｍｍでの座標が補正テーブルを用いて算出されることが可能である。そして、点Ｏ’の座標は、パッド１２、１３、１４の中心におけるｍｍ及びボルトでの座標の見積もりが算出されることが可能である。次に、パッド１２、１３、１４の中心座標は、レーザビームのショットを実行することによって正確になる。得られたボルトでの座標は、記憶され、見積もられた座標とレーザビームを照射した後に得られた正確な座標との間の差異Δｘ、Δｙを算出するために使用される。点ＯとＯ’との間の距離と差異Δｘ、Δｙとは、試験される回路の軸Ｘ、Ｙに対する回転角θが推定されることを可能とする。そして、補正テーブルは、試験される回路の表面における座標点であって試験される回路に関連する系Ｏ’Ｘ’Ｙ’に属する座標点と検流計に印加される電圧との間の対応を確立させることによってレーザビームがこれら点に到達するように補正テーブルから構成される。

導電パッドを位置測定している間、光電効果によって導電パッドから電子が引き出されるたびに、パッドが電源に接続されていないと、電子の電位は増大する。このパッドから引き出される電荷量が十分大きい場合、すなわち、このパッドの容量が大きい場合、各ショットにおいて引き出される電荷数に対するパッドの電位は、一のショットから別のショットまでにわずかに増大するのみである。一方、レーザビームがパッドの中央に集中している場合、各ショットで回収される電荷量は、次第に小さくなり、光電子の回収に起因する信号を漸進的に減少させる。パッドの電位が回収プレート３の電位の近傍である場合、実際に回収される電荷は、十分な測定量が得られるのに十分でない。この場合において、対象としているパッドの電位を再び低減させる必要がある。

そして、導電パッドの電位は、状況に応じて１以上のレーザビームを射出した後にリセットされる。回路がレーザビームのショットを受ける面にある高密度な接続パッドであって他方の面にある低密度な接続パッドに接続される高密度なパッドを備える場合、各ショット間で接続パッドをリセットすることは、低密度な接続パッドとの電気的接触を確立することによって実行される（図１ａまたは図１ｂに示す試験装置）。

試験装置が試験される回路との電気的接触を確立する手段を備える場合（図２の場合）、導電パッドの電位をリセットすることは、同様に、例えば特許文献２に記載されかつ図３に示すように、電荷を注入することによって実行されてもよい。そのために、回収プレート３は、接地されている。そして、レーザビームは、印加され、電気的に放電される導電体の近傍にある回収プレートの導電領域で反射し、かつ電位が設定されなければならない導電体によって回収される電子を回収プレートから引き出す。

導電パッドの電位をリセットすることは、図２の試験装置を用いた第２のレーザビームによって実行されてもよく、第１のレーザビームは、電荷を蓄積するショットのみを実行し、第２のレーザビームは、接地させるショットのみを実行する。この解決法は、貫通経路を有する回路であって、両方のビームが貫通経路に接続された複数のパッドであって回路のそれぞれの表面に形成された複数のパッドそれぞれに印加される回路に特に適用される。

一実施形態において、対象となる導電体は、好ましくは、少なくとも１つの端部を有する導電体であって寸法がビーム径と回路５に対する最大誤差との和を超えるまたは和と同等である導電体であるように選択される。第１のビーム２Ｔは、導電体のパッド５ｃにおける「電子放出」形態で使用され、導電体の位置測定をもたらす電荷を回収することを可能とし、レーザビームは、導電体の近傍に印加される。第２のビーム２Ｂは、導電体の別のパッド５ｂにおける「電子注入」形態で、第１のビーム２Ｔに対して同時またはわずかに遅れて使用される。ビーム２Ｂは、十分なエネルギーを有し、ビーム２Ｔによって回路の他面において引き出される電子とほぼ同等である多数の電子を注入することができる。このため、導電体の電位は、リセットされ、そして電荷を回収することに関わっている限り「コントラスト」が最大である状態で、別の電荷蓄積に備える。

回路の位置を測定するため、電子注入形態にあるビーム側にあるパッド５ｂであってビーム２のサイズよりも十分に大きい寸法を有するパッド５ｂを有する導電体が選択され、回路の位置合わせがずれていても、導電体へ体系的に射出してパッドのリセットを行う。

導電体の電位をリセットする操作を制限するため、導電体パッドの外形を探索することによって導電体パッドの位置を測定し、レーザビームのショットごとのパッドの電位の増大を最小化することを考慮してもよい。

いったん回路が試験装置によって位置測定されると、位置合わせを補正することは、レーザビームの運動軸Ｘ、Ｙに対して角度θだけ試験される回路を回転させることによって、またはレーザビームを位置決めするごとにレーザビームの運動に補正係数を適用することによって、機械的に実行される。補正チャートから得られる補正テーブルを使用することにより、レーザビームを位置決めするときにおけるドリフト、特に熱的なドリフトを考慮することが可能となる。

本発明における方法は、回路の位置をレーザビームの運動軸Ｘ、Ｙに対して判断することと、より複雑な補正をレーザビームの位置決めに適用することと、を可能とし、基板が膨張／収縮する現象であって歪像となりうる現象を考慮するために判断される。そのため、回路の表面にあるより多くの導電体の位置を判断する必要があり、また、レーザビームの位置を補正する式を開発することを考慮する必要がある。

回路の表面にレーザビームを位置決めする同様の手段が回路を位置測定しかつ試験するために使用されるように、本発明における方法は、同様に、回路の試験中または試験開始時に、試験装置を自己調整することができ、ビームのさまざまな位置決めドリフト（レーザの光学軸、ビームを偏向するガルボ制御ミラーを位置合わせする制御部のノイズ、これらミラーの位置の熱ドリフト）のすべてを回路に対するレーザビームの位置測定に組み入れる。このため、方法は、より高い射出精度、ひいては試験中に行われる測定精度が得られることを可能とする。

本発明がさまざまな他の実施形態及び用途を受け入れることができることは、当業者に明確である。特に、本発明は、この回路の２つの導電体の位置を測定することによって回路の位置を測定することに限られない。実際には、回路の幅または長さについて十分な部分に広がる導電経路のような回路の表面にある１つの導電部材から回路を位置測定して正確な位置測定を得ることは考えられる。

試験される回路から取り出された電子を回収する電極は、回路の近傍に配置されたプレートの形状をなす必要はない。例えば金属グリッドなど他の電極形状を考慮してもよい。

さらに、本発明は、電極から来る電流または電荷を測定することに限られない。電極から来る測定された信号特性は、試験装置のタイプに基づく。試験装置が図１ａまたは図１ｂのタイプの試験装置である場合、測定された特性は、電流振幅であってもよい。試験装置が試験される回路と接触しない場合、測定された特性は、むしろ電荷である。

導電部材の位置を測定するため、本発明の範囲を逸脱することなく、導電部材から電子を取り出さずにレーザビームのショットを受ける電極から導電体へ電子を注入することを考慮してもよい。電極及び導電体の電位は、電極からレーザビームによって引き出された電子が導電部材によって回収されるように調整されている。発生した電子流を回収可能な導電部材の近傍に電極が位置していない場合、取り出された電子は、電極に戻り、電極では、信号が検出されない。

以下の例において、使用されるビームは、波長が紫外線領域から選択されており、アブレーションによって材料または絶縁層を損傷させること無く、光電効果によって対象の導電材料から電子を取り出すことを可能とするのに十分に短い。主として、必要な波長は、２００ｎｍと３００ｎｍとの間よりなる。そのため、レーザビームの波長は、対象となる金属または合金に応じて、放出される電子数が十分得られるように、２００ｎｍと２４０ｎｍとの間よりなってもよい。レーザビームの威力は、試験される回路の表面にある材料のアブレーション閾値よりも小さい。また、レーザビームは、数ｎｓ程度の継続時間(duration)を有するパルス上に放射されてもよい。レーザビームは、２１３ｎｍに等しい波長を得るために波長が５倍とされた例えばＹＡＧレーザ源によって発生されてもよい。

しかしながら、本発明は、レーザビームを使用することに限られない。導電部材から電子を取り出せる他のビームは、本発明の範囲を逸脱することなく使用されてもよい。このため、非コヒーレント光の光源は、同様に使用されてもよい。

本発明における方法が、発生した電子流の電子量または隣接する２点間におけるこの電子量の変化量が最大となる領域を本発明における方法がくまなく探索するため、この電子量の相対的すなわち間接的な測定値が必要となる。回収電極の他に他の手段は、これら相対的な測定値を獲るために使用されてもよい。

このため、例えばレーザビームによって生成された蛍光は、放射された蛍光の波長に感応性のある光検出器を用いて検出されてもよく、生成した光の強度に応じて変化する電流を生成する。これにより、さまざまな材料は、これら材料にＵＶ光子が照射された場合に、蛍光性によって光を放射する。このため、ガラス及びセラミックスは、通常、非常に蛍光を発する。ポリマーは、蛍光性によってあまり光を放出しない。一方、金属は、実質的に蛍光によって光を放出しない。蛍光効果は、上述した試験装置で静養されているレーザビームの光の流動のような強い光の流動がある状態でより増幅される。

したがって、回路のレジストによって放出された蛍光の背景にあるブラック領域の位置を測定することによって回路の表面にある導電部材の位置を測定することが同様に可能である。蛍光が蛍光によって放出された光の波長範囲外の波長を有するため、蛍光が容易に強いビームの蛍光と区別されることに留意すべきである。

このため、本発明は、位置合わせする表面にある衝突点においてビームのショットによって発生した粒子流（電子または光子）を検出することに基づいている。

本発明における位置合わせ方法は、表面に印刷された金属銘刻を読むこと、または、電極の外形を視覚化して電極の存在及び形状を制御することのような他の用途を有してもよい。

１ａ 光源、１ｂ 位置決手段、２ ビーム、３ 電極、４ａ 電源、５ 回路、５ｃ，１１，１２ 導電部材、ＣＮＴＬ 制御ユニット、ＯＸ 基準軸、ｘｉ，ｙｊ 点、θ 回転角

Claims (42)

1. 回路（５）の表面において導電部材（５ｃ）を位置測定する方法であって、
   − 前記導電部材を試験または測定する装置内に前記回路（５）を配置する工程であって、前記装置は、ビーム（２）の少なくとも１つの光源（１ａ）と、前記ビームを前記回路の表面における複数の衝突点に印加する制御ユニット（ＣＮＴＬ）と、を備える工程と、
   − 前記ビーム（２）を前記回路（５）の表面における複数の衝突点に印加し、前記ビームの衝突点における材料特性に応じた強度を有する粒子流を前記回路の表面に発生させる工程と、
   − 衝突点それぞれにおいて発生した前記粒子流の強度の変化量を比較し、前記回路の表面における前記導電部材の位置を導き出す工程と、
   を備えることを特徴とする方法。
2. 前記ビーム（２）は、前記回路（５）の表面において蛍光流を発生させ、
   前記回路の表面における前記導電部材の位置は、発生した前記蛍光流の強度の変化量から推定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記ビーム（２）は、前記回路（５）の表面において前記導電部材（５ｃ）に入るまたは前記導電部材（５ｃ）から出る電子流を発生させ、
   前記回路の表面における前記導電部材の位置は、発生した電子流の電子量の変化量から推定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記導電部材（５ｃ）の位置は、発生した前記電子流の電子量が最大値に達する衝突点の位置から判断されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記導電部材（５ｃ）の位置は、隣接する複数の衝突点であって前記電子流の電子量の最大変化量が当該複数の衝突点間にある複数の衝突点から判断されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
6. − 前記回路（５）の表面近傍に、電子を回収する電極（３）を配置する工程と、
   − 前記回路の表面における複数の点（ｘｉ、ｙｊ）で測定を実行する工程であって、前記点における各測定は、前記回路の前記点を中心として前記ビーム（２）を印加する工程と、前記電極を用いて前記回路から放出された前記電子流の電子を回収する工程と、前記電極からの信号の特性を測定する工程と、を備える工程と、
   − 前記回路の表面における前記導電部材（５ｃ）の位置を各測定中に測定された前記信号の特性にしたがって判断する工程と、
   を備えることを特徴とする請求項３から５のいずれか１項に記載の方法。
7. 少なくとも１つのビームショットからなる複数のショット列間で前記導電部材（５ｃ）の電位をリセットする工程を備えることを特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記導電部材（５ｃ）の電位をリセットする工程は、前記導電部材と電源（４ａ）との間の電気的接触または前記導電部材への電子の非接触な注入を確立する工程を備えることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 位置測定される前記導電部材（５ｃ）は、金属製であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記回路（５）の表面における衝突点（ｘｉ、ｙｊ）は、マトリクス形状にしたがって分布されていることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記回路の表面における衝突点は、一定のピッチを有するマトリクス形状にしたがって分布されており、
    前記導電部材を位置測定することは、複数の測定工程であってそれぞれがマトリクス形状を用いる工程を備え、
    前記マトリクス形状は、２つの連続した測定工程間においてピッチが同一または減少していることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記ビーム（２）は、レーザビームであることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記レーザビームは、パルス状に放射され、２４０ｎｍ未満の波長を有することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
14. 前記回路の表面に前記ビームを位置決めする位置決手段（１ｂ）を補正する工程であって、当該工程中において、補正チャートが実行され、かつ、ルックアップテーブルが前記位置決手段（１ｂ）と前記ビーム（２）の衝突点の位置との間に供給される制御信号値間に構成されている工程を備えることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 前記導電部材（５ｃ）の判断された位置から前記回路（５）の配置を判断する工程を備えることを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 回路を位置測定する方法であって、当該方法は、
    請求項１から１５のいずれか１項に記載の方法にしたがって、前記回路（５）の表面において少なくとも２つの前記導電部材（１１、１２）の位置を判断する工程と、
    ２つの前記導電部材の判断した位置を用いて前記回路の配置を判断する工程と、
    を備えることを特徴とする方法。
17. ２つの前記導電部材（１１、１２）は、当該導電部材（１１、１２）が互いに可能な限り離間するように選択されていることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
18. 前記回路（５）の配置を判断する工程は、基準軸（ＯＸ）に対する前記回路の回転角（θ）を判断する工程を備えることを特徴とする請求項１６または１７に記載の方法。
19. 前記回路（５）の配置を判断する工程は、基準軸（ＯＸ）に対する前記回路の前記導電部材の位置を判断するための補正係数を判断する工程を備えることを特徴とする請求項１６から１８のいずれか１項に記載の方法。
20. 前記基準軸（ＯＸ）に対する前記回路（５）の位置を調節する工程を備えることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
21. 回路を試験する方法であって、
    − 前記回路の導電部材（５ｃ）における第１位置にビーム（２）を印加する工程と、
    − 前記ビームを印加する影響下で電荷が解放される工程と、
    − 解放された前記電荷が回収電極（３）によって回収される工程と、
    − 前記回収電極からの信号の特性が測定される工程と、
    − 前記導電部材（５ｃ）の電気特性が測定値から推定される工程と、
    を備え、
    当該方法は、請求項１６から２０のいずれか１項に記載の方法にしたがって、前記回路の位置を判断する工程を備えることを特徴とする方法。
22. 回路を製造する方法であって、
    請求項２１に記載された試験する工程を備えることを特徴とする方法。
23. 回路（５）の導電部材（５ｃ）を試験または測定する装置であって、
    − ビーム（２）の少なくとも１つの光源（１ａ）と、
    − 前記ビームを前記回路の表面における複数の衝突点に印加し、前記ビームの衝突点における材料特性に基づいた強度を有する粒子流を前記回路の表面に発生させる制御ユニット（ＣＮＴＬ）と、
    を備え、
    前記制御ユニットは、衝突点それぞれにおいて発生した前記粒子流の強度の変化量を比較し、前記回路の表面における前記導電部材（５ｃ）の位置を導き出すように構成されていることを特徴とする装置。
24. 前記ビーム（２）は、前記回路（５）の表面において蛍光を発生させ、
    試験する当該装置は、発生した蛍光の強度の変化量から前記回路の表面における前記導電部材（５ｃ）の位置を推定するように構成されていることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
25. 前記導電部材（５ｃ）に入るまたは前記導電部材（５ｃ）から出る電子流は、前記ビーム（２）によって前記回路（５）の表面において発生し、
    試験する当該装置は、発生した前記電子流の電子量の変化量から前記回路の表面における前記導電部材の位置を推定するように構成されていることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
26. 発生した前記電子流の電子量が最大値に達する衝突点の位置から前記導電部材（５ｃ）の位置を判断するように構成されていることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
27. 隣接する複数の衝突点であって当該複数の衝突点間に前記電子流の電子量の最大変化量がある複数の衝突点から前記導電部材（５ｃ）の位置を判断するように構成されていることを特徴とする請求項２５に記載の装置。
28. − 電子を回収する少なくとも１つの電極（３）と、
    − 前記回路（５）の表面における複数点で測定を実行する測定手段であって、測定点における各測定は、前記回路の前記点を中心として前記ビーム（２）を印加することと、前記電極を用いて前記回路から放出された前記電子流の電子を回収することと、前記電極からの信号の特性を測定することと、よりなる測定手段と、
    − 各測定中に測定された前記信号の特性にしたがって前記回路の表面における前記導電部材（５ｃ）の位置を判断するように構成されている制御ユニット（ＣＮＴＬ）と、
    を備えることを特徴とする請求項２５から２７のいずれか１項に記載の装置。
29. 少なくとも１つのビームショットからなる複数のショット列間で前記導電部材（５ｃ）の電位をリセットするように構成されていることを特徴とする請求項２５から２８のいずれか１項に記載の装置。
30. 前記導電部材（５ｃ）の電位をリセットすることは、前記導電部材と電源（４ａ）との間の電気的接触または前記導電部材への電子の非接触な注入を確立することによって実行されることを特徴とする請求項２９に記載の装置。
31. 位置合わせされる前記導電部材（５ｃ）は、金属製であることを特徴とする請求項２３から３０のいずれか１項に記載の装置。
32. 前記回路（５）の表面における複数の衝突点であってマトリクス形状にしたがって分布された複数の衝突点に前記ビーム（２）のショットを実行するように構成されていることを特徴とする請求項２３から３１のいずれか１項に記載の装置。
33. 前記回路の表面における複数の衝突点であって一定のピッチを有するマトリクス形状に従って分布された複数の衝突点に前記ビーム（２）のショットを実行するように構成され、
    前記マトリクス形状は、２つの連続した測定間においてピッチが同一または減少していることを特徴とする請求項２３から３２のいずれか１項に記載の装置。
34. 前記ビーム（２）は、レーザビームであることを特徴とする請求項２３から３３のいずれか１項に記載の装置。
35. 前記レーザビームは、パルス状に放射され、２４０ｎｍ未満の波長を有することを特徴とする請求項３４に記載の装置。
36. 補正チャートを用いて前記回路の表面に前記ビームを位置決めする位置決手段（１ｂ）を補正し、かつ、前記位置決手段と前記ビーム（２）の衝突点の位置との間に供給される制御信号値間にルックアップテーブルを構成するように構成されていることを特徴とする請求項２３から３５のいずれか１項に記載の試験装置。
37. 前記導電部材（５ｃ）の判断された位置から前記回路（５）の配置を判断するように構成されていることを特徴とする請求項２３から３６のいずれか１項に記載の装置。
38. 前記回路（５）の表面における２つの前記導電部材（１１、１２）の位置を判断し、かつ２つの前記導電部材の判断した位置を用いて前記回路の位置を判断するように構成されていることを特徴とする請求項２３から３７のいずれか１項に記載の装置。
39. ２つの前記導電部材（１１、１２）が互いに可能な限り離間するように選択するように構成されていることを特徴とする請求項３８に記載の装置。
40. 基準軸（ＯＸ）に対する前記回路の回転角（θ）を２つの前記導電部材（１１、１２）の判断した位置から判断するように構成されていることを特徴とする請求項２３から３９のいずれか１項に記載の装置。
41. 基準軸（ＯＸ）に対する前記回路の前記導電部材の位置を判断することが可能な補正係数を判断するように構成されていることを特徴とする請求項２３から４０のいずれか１項に記載の装置。
42. 導電部材を試験または測定する装置内にある試験手段（１、１Ｔ、１Ｂ）を用いて請求項１から２１のいずれか１項に記載の方法にしたがって回路（５）の表面において前記導電部材を位置合わせする方法であって、
    前記装置は、
    − ビーム（２）の少なくとも１つの光源（１ａ）と、
    − 前記ビームを前記回路の表面における複数の衝突点に印加する制御ユニット（ＣＮＴＬ）と、
    を備えることを特徴とする方法。

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