JP2011117925A - 回路パターンの欠陥検査装置およびその検査方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板に形成された回路パターンの一側にレーザービームを照射するレーザー部と、前記回路パターンの一側とビアを介して連結された他側に非接触方式で対向するキャパシタセンサーと、前記キャパシタセンサーに連結されて電圧を印加する電圧源と、前記キャパシタセンサーと連結され、前記キャパシタセンサーに生成されたインピーダンスの変化を感知する測定部とを含む、回路パターンの欠陥検査装置が提供される。
【選択図】図2
Description
一方、PCBの配線パターンが微細化するにつれて、配線パターンの断線(open)と短絡(short)が問題となっている。よって、PCBに形成された配線パターンの信頼性を確認するために、配線パターンの断線および短絡有無をテストする。
従来の回路パターン欠陥検査装置は、2つのピンプローブ(Pin Probe)1、2、電圧源3および電流計4を含む。
第1ピンプローブ1は、基板5の検査対象回路パターン6に接触して設置され、電圧源3から伝達された電圧を検査対象回路パターン6に入力する。よって、第1ピンプローブ1の円錐部は検査対象回路パターン6と連結され、第1ピンプローブ1の円錐部の反対側には電圧源3と導線が連結される。
第2ピンプローブ2は、検査対象回路パターン6との電気的連結を検査するための連結回路パターン7に接触して設置される。よって、第2ピンプローブ2の円錐部は連結回路パターン7と連結され、第2ピンプローブ2の円錐部の反対側には第1ピンプローブ1の導線が連結される。
電流計4は、閉回路に流れる電流を測定する部材であって、第1ピンプローブ1および第2ピンプローブ2と連結される導線に直列に設置される。
次に、従来の回路パターン欠陥検査方法について説明する。
これに対し、検査対象回路パターン6と連結回路パターン7とが正常的に連結されていない場合、閉回路に電流が流れなくなり、抵抗値は無限大になる。
よって、前記抵抗値を比較して回路パターンの欠陥有無を検査することができる。
ところが、前述したように、検査対象回路パターン6および連結回路パターン7に接触式ピンプローブ1、2を使用するとき、回路パターンが正常的に連結されていない場合でも、まるで前記ピンプローブ1、2の接触圧力によって回路パターンが正常的に連結されているかのように測定できる。すなわち、誤測定が発生する場合が多くなるという問題点がある。
その上、全ての単位回路パターンにピンプローブ1、2が接触して測定時間が増加するという問題点がある。
また、前記レーザー部はフェムト秒レーザーであることを特徴とする。
また、前記レーザー部は複数個からなることを特徴とする。
また、前記基板はプリント基板または半導体ウエハーであることを特徴とする。
また、前記キャパシタセンサーは金属薄板であることを特徴とする。
また、前記キャパシタセンサーは前記回路パターンの他側と平行に非接触方式で対向することを特徴とする。
また、前記(a)段階で、前記レーザー部は複数個からなることを特徴とする。
また、前記(a)段階で、前記基板はプリント基板または半導体ウエハーであることを特徴とする。
また、前記(a)段階で、前記キャパシタセンサーは前記回路パターンの他側と平行に非接触方式で対向することを特徴とする。
また、前記(d)段階で、前記インピーダンス変化の測定は、前記キャパシタセンサーで現れる電圧変化または電流変化を測定することにより実行されることを特徴とする。
また、前記(b)段階で交流電圧を印加し、前記(c)段階で前記レーザービームによって表面音響波が発生し、前記回路パターンの一側とビアを介して連結された前記回路パターンの他側に伝達され、前記(d)段階で前記交流電圧の周波数と前記表面音響波の周波数を介して前記キャパシタセンサーから発生するインピーダンスの変化を測定することを特徴とする。
これに先立ち、本明細書および請求の範囲に使用された用語または単語は、通常的かつ辞典的な意味で解釈されてはならず、発明者が自分の発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義することができるという原則に基づき、本発明の技術的思想に符合する意味と概念で解釈されなければならない。
また、本発明は、ピンプローブを使用する接触方式から発生する誤測定を回避することができる。
また、本発明に係る回路パターンの欠陥検査方法は、レーザー部とキャパシタセンサーを順次移動させていくか、或いは一度に多数の回路パターンに対するオープン/ショートを検査することができるため、検査時間が短縮される。
図2は本発明の好適な実施例に係る回路パターンの欠陥検査装置を欠陥の発生した(オープン)回路パターンに位置させて作動した状態を示す概略図、図3は本発明の好適な実施例に係る回路パターンの欠陥検査装置を欠陥のない回路パターンに位置させて作動した状態を示す概略図、図4および図5は図2および図3に示した回路パターンの欠陥検査装置に対する変形例である。
まず、これらの添付図を参照して本実施例に係る回路パターンの欠陥検査装置100(以下、検査装置と略する)について説明する。
図2に示すように、検査装置100は、基板10に形成された回路パターンの一側16上に位置するレーザー部20、前記回路パターンの他側17の下に位置するキャパシタセンサー30、キャパシタセンサー30に連結された電圧源40および測定部50を含み、回路パターンの欠陥(オープン/ショート)を測定する。
本発明に係る検査装置100は、図2に示すように、基板10に形成された回路パターンにおける外観上欠陥有無の判断が難しい回路パターンに対する欠陥を測定することに目的がある。基板10は、回路パターン欠陥検査装置100の検査対象として回路パターンを含み、絶縁層から構成されている。これはプリント基板だけでなく半導ウエハーを含む。
図2に示すように、レーザー部20は基板に形成された回路パターンの一側16にレーザービームを照射する。
レーザー部20は、回路パターンの一側16上に位置して回路パターンと非接触する。この際、レーザービームは、回路パターンの一側16に形成できるランド部に照射することが好ましい。
レーザー部20から照射したレーザービームは、回路パターンの表面に表面音響波を生成する。レーザービームが検査対象回路パターンの一側16に到達しながら、レーザービームの光学エネルギーが光音響エネルギーに変換され、回路パターンに表面音響波を生成する。ここで、生成される表面音響波は、進行波の形態ではなく定在波の形態になり、これによりグレーティング効果(Grating effect)が発生する。
この際、レーザー部20はフェムト秒(femtosecond laser)であることが好ましい。回路パターンの欠陥を正確に測定するために、レーザービームにより発生する表面音響波の強さが十分大きくなければならないが、レーザー部20が高出力レーザーを採用する場合、これを達成することができる。フェムト秒レーザーは約数フェムト秒以上のパルスを有し、増幅を行う場合、テラワットに該当する瞬間出力を出すことができて本発明に採用できる。
また、図2に示すように、レーザー部20は複数個から構成できる。図2にはレーザー部20が2つ採用されているものと示されているが、これは一つの例示に過ぎず、変形されて実施できる。
上述したように、回路パターンの一側16に高出力のレーザービームを照射するために高出力レーザーを使用し、或いは多少低いエネルギーのレーザービームを照射しても複数のレーザー部20を採用することにより、回路パターンに高出力のレーザービームを照射することができる。
図2に示すように、キャパシタセンサー30は、前記回路パターンの一側16とビア15を介して連結された他側17に非接触方式で対向する。キャパシタセンサー30がレーザー部20のように基板10に非接触することにより、本発明に係る検査装置100は完全な非接触方式で構成される。よって、非接触方式で設置されてピンプローブの消耗を減少させることができ、従来の接触式で現れる電極浮き上がりの防止による誤測定の頻度が低くなり、単位回路パターンに接触する必要がないため微細回路パターンにも正確な測定が可能になる。
キャパシタセンサー30は、金属からなる導電板であり、後述の電圧源40、測定部50と連結され、回路パターンの他側17に伝達される表面音響波が伝達される。ここで、回路パターンの他側17は、基板10の表面に形成されて回路パターンの他側17と連結された回路層と共に、キャパシタセンサー30に対応するキャパシタ導電板の機能を行う。
キャパシタセンサー30に表面音響波が伝達されると、キャパシタセンサー30のインピーダンスに影響を与える。表面音響波によるキャパシタセンサー30のインピーダンス変化は回路パターンの欠陥検査方法において説明する。
ここで、キャパシタセンサー30は金属薄膜であることが好ましい。金属薄膜で形成される場合、キャパシタセンサーは表面音響波に敏感に反応してインピーダンス変化の度合いが大きいので、回路パターンの欠陥有無を容易に測定することができる。
キャパシタセンサー30の面積は、欠陥測定対象となる回路パターンの他側17の面積より広いことが好ましい。これはキャパシタセンサー30に伝達される表面音響波の伝達を損失なく受けるためである。
図2に示すように、電圧源40は、キャパシタセンサー30と連結されて電圧を印加し、測定部50は、キャパシタセンサー30と連結され、前記キャパシタセンサー30に生成されたインピーダンスの変化を測定する。
電圧源40から電圧が印加されると、抵抗として作用するキャパシタセンサー30を介して電荷が移動し、測定部50では電流を測定する。この際、レーザー部20からレーザービームが照射されていない場合、キャパシタセンサー30には表面音響波が伝達されず、そのときの電流値(またはインピーダンス値)は基準電流値(または基準インピーダンス値)になる。
図2および図3は電圧源40から交流電圧を印加することを例として挙げている。図2に示すように回路パターンに欠陥がある場合、測定部50では交流電流値が測定され、このような交流電流値はレーザービームの照射されていない基準電流値と同一である。
図4に示すように回路パターンに欠陥がある場合、測定部50では定電流が測定され、このような電流値はレーザービームの照射されていない基準電流値と同一である。
一方、図5に示すように欠陥のない回路パターンにレーザービームが照射された場合、表面音響波がビア15を介して回路パターンの他側17に伝達され、他側17の表面に表面音響波が生成される。これにより、キャパシタを構成し且つ上部導電板の役割を果たす回路パターンの他側17の表面に表面音響波が伝達されるので、回路パターンの他側17の表面は、表面音響波による定在波の表面振動の影響により回路パターンの他側17の表面とキャパシタセンサー30間の距離が微小に経時的に変化してインピーダンスが変化するうえ、空気層を媒介体としてキャパシタセンサー30に伝達されるので、この影響により測定部50で測定される電流値は、基準電流値とは異なる。特に、定電流が測定されず、不規則な波形を有する電流値が測定される。
ここで、上述した測定部50は、キャパシタセンサー30と直列に連結されて電流値の変化を測定することにより、キャパシタセンサー30のインピーダンス変化を測定し、回路パターンの欠陥有無を判断したが、これはキャパシタセンサー30のインピーダンス変化を測定するための一つの例示に過ぎない。キャパシタセンサー30と並列に連結されてキャパシタセンサー30の電圧値の変化を測定することにより、キャパシタセンサー30のインピーダンス変化を測定することもできる。
まず、基板10に形成された測定対象となる回路パターンの一側16にレーザー部20を位置させ、前記回路パターンの一側16とビア15を介して連結された他側17に非接触方式で対向するようにキャパシタセンサー30を位置させる。この際、前記基板10はプリント基板または半導体ウエハーであってもよい。
キャパシタセンサー30が回路パターンの他側17に接触しないながら最大限近接して位置させることがインピーダンス値を大きくして感度を向上させ易い。
また、レーザー部20は、高出力レーザービームを回路パターンに照射するためにフェムト秒レーザーを採用し、或いは複数のレーザー部20を採用することが好ましい。特に、交差されたレーザービームを照射するために一対のレーザー部20から同時にレーザービームを照射することが好ましい。
また、前記キャパシタセンサー30は、回路パターンの他側17と平行に位置させることが好ましい。この場合、キャパシタセンサー30に伝達される表面音響波の影響によるインピーダンス変化の伝達を他の雑音要素(例えば、キャパシタセンサー電極間の非平行性など)なしで損失なく受けることができるようにする。
前記キャパシタセンサー30は金属薄板から構成されることが好ましい。金属薄板は、回路パターンの他側17を介して伝達される表面音響波の影響に敏感に反応し、キャパシタセンサー30から発生するインピーダンスの変化を容易に測定することができるためである。
ここで、キャパシタセンサー30に印加される電圧は、交流電圧および直流電圧のいずれか一つになれる。交流電圧が印加された場合には、基準電流値は正弦波の交流電流値を有し、直流電圧が印加された場合には、基準電流値は一定強さの直流電流値を有する。
レーザー部20からレーザービームを回路パターンの一側16に照射する。回路パターンの一側16に照射されたレーザービームは回路パターンの表面に表面音響波を生成する。生成された表面音響波はビア15を介して連結された回路パターンの他側17に移動する。
一方、回路パターンに欠陥が発生していない場合、表面音響波は最終的にキャパシタセンサー30に伝達される。
その後、キャパシタセンサー30から発生するインピーダンスの変化を測定する。このインピーダンスの変化は、レーザービームが回路パターンの一側16に照射された後、測定部50で測定される電流値の変化を検査することにより測定する。
回路パターンに欠陥が発生した場合、表面音響波がキャパシタセンサー30に伝達されないので、測定部50で測定される電流値は基準電流値と同一である。
特に、測定感度を高めるために交流電圧を印加し、回路パターンの一側16とビア15を介して連結された回路パターンの他側17に表面音響波が伝達され、交流電圧の周波数と表面音響波の周波数を介して、キャパシタセンサー30から発生するインピーダンスの変化を測定することが好ましい。
一般に抵抗(キャパシタセンサー)に現れる電流値は抵抗のインピーダンス値(レジスタンス値)と関係するが、回路パターンに欠陥がない場合、表面音響波の影響により、キャパシタセンサー30で測定される電流値が基準電流値とは異なる値であり、これはキャパシタセンサー30のインピーダンス値が変化したものと見られる。
例えば、電圧源から交流電圧が印加された場合、測定された電流値は、基準電流値とは振幅および周期の異なる交流電流値を有する。また、直流電圧が印加された場合、測定された電流値は基準電流値とは異なる強さの電流値を有し、或いは一定の電流値を有しない。これは上述したように表面音響波によってキャパシタセンサー30のインピーダンス値が影響を受けたためである。
また、本発明に係る回路パターンの欠陥検査方法は、レーザー部20とキャパシタセンサー30を移動させながら、多数の回路パターンに発生した欠陥を順次検査することができる。
一方、本発明は、記載された実施例に限定されず、本発明の思想および範囲から逸脱することなく多様に修正および変形を加え得るのは、当該技術分野における通常の知識を有する者には自明である。よって、それらの変形例または修正例は本発明の特許請求の範囲に属するべきであろう。
15 ビア
16 回路パターンの一側
17 回路パターンの他側(キャパシタの他側の導電板)
20 レーザー部
30 キャパシタセンサー
40、40’ 電圧源
50 測定部
100、100’ 回路パターン欠陥検査装置
Claims (14)
- 基板に形成された回路パターンの一側にレーザービームを照射するレーザー部と、
前記回路パターンの一側とビアを介して連結された他側に非接触方式で対向するキャパシタセンサーと、
前記キャパシタセンサーに連結されて電圧を印加する電圧源と、
前記キャパシタセンサーに連結され、前記キャパシタセンサーに生成されたインピーダンスの変化を感知する測定部とを含むことを特徴とする、回路パターンの欠陥検査装置。 - 前記レーザー部はフェムト秒レーザーであることを特徴とする、請求項1に記載の回路パターンの欠陥検査装置。
- 前記レーザー部は複数個からなることを特徴とする、請求項1に記載の回路パターンの欠陥検査装置。
- 前記基板はプリント基板または半導体ウエハーであることを特徴とする、請求項1に記載の回路パターンの欠陥検査装置。
- 前記キャパシタセンサーは金属薄板であることを特徴とする、請求項1に記載の回路パターンの欠陥検査装置。
- 前記キャパシタセンサーは前記回路パターンの他側と平行に非接触方式で対向することを特徴とする、請求項1に記載の回路パターンの欠陥検査装置。
- (a)基板に形成された回路パターンの一側にレーザー部を位置させ、前記回路パターンの一側とビアを介して連結された他側に非接触方式で対向するようにキャパシタセンサーを位置させる段階と、
(b)前記キャパシタセンサーに電圧を印加する段階と、
(c)前記レーザー部からレーザービームを前記回路パターンの一側に照射する段階と、
(d)前記キャパシタセンサーから発生するインピーダンスの変化を測定する段階とを含むことを特徴とする、回路パターンの欠陥検査方法。 - 前記(a)段階で、前記レーザー部はフェムト秒レーザーであることを特徴とする、請求項7に記載の回路パターンの欠陥検査方法。
- 前記(a)段階で、前記レーザー部は複数個からなることを特徴とする、請求項7に記載の回路パターンの欠陥検査方法。
- 前記(a)段階で、前記基板はプリント基板または半導体ウエハーであることを特徴とする、請求項7に記載の回路パターンの欠陥検査方法。
- 前記(a)段階で、前記キャパシタセンサーは前記回路パターンの他側と平行に非接触方式で対向することを特徴とする、請求項7に記載の回路パターンの欠陥検査方法。
- 前記(b)段階で、前記キャパシタセンサーは金属薄板であることを特徴とする、請求項7に記載の回路パターンの欠陥検査方法。
- 前記(d)段階で、前記インピーダンス変化の測定は、前記キャパシタセンサーで現れる電圧変化または電流変化を測定することにより実行されることを特徴とする、請求項7に記載の回路パターンの欠陥検査方法。
- 前記(b)段階で交流電圧を印加し、
前記(c)段階で前記レーザービームによって表面音響波が発生し、前記回路パターンの一側とビアを介して連結された前記回路パターンの他側に伝達され、
前記(d)段階で前記交流電圧の周波数と前記表面音響波の周波数を介して前記キャパシタセンサーから発生するインピーダンスの変化を測定することを特徴とする、請求項7に記載の回路パターンの欠陥検査方法。
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