JP4181019B2 - 基板検査装置及び基板検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、被検査基板の表面に形成された配線パターンに紫外線レーザー光などの電磁波を照射して当該配線パターンの断線、短絡等を検査する基板検査装置及び基板検査方法に関する。尚、この発明は、プリント配線基板に限らず、例えば、フレキシブル基板、多層配線基板、及び半導体パッケージ用のパッケージ基板やフィルムキャリアなど種々の基板における電気的配線の検査に適用でき、この明細書では、それら種々の配線基板を総称して「基板」と称する。

従来、基板の表面に形成された配線パターンにレーザー光を照射した場合に、光電効果（コンプトン効果）によって、レーザー光が照射された配線パターンから電子が放出されることを利用して、配線パターンの検査を行う基板検査装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このような基板検査装置においては、予め良品の基板を用いて、各配線パターンについて、レーザー光が照射された配線パターンから放出される電子に基づき検出される電気信号を良否判定用の基準データとして測定しておき、基板の検査時には、検査対象基板の各配線パターンについて、レーザー光が照射された配線パターンから放出される電子に基づき検出される電気信号を、予め測定しておいた各配線パターンについての基準データと比較照合することにより、良否判定するようにされている。
米国特許第６，３６９，５９０ Ｂ１号公報

ところで、上述のような基板検査装置においては、予め良品基板を用いて基準データを測定しておく必要があるため、基準データを測定するための手間がかかるという不都合があった。

本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、被検査基板の表面に形成された配線パターンに電磁波を照射して当該配線パターンを検査する場合に、良否判定のための基準データ測定工数を削減することができる基板検査装置及び基板検査方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の第１の手段に係る基板検査装置は、検査位置に保持され、一方表面に複数の配線パターンが形成される基板の、前記配線パターンにおける検査点に、電磁波を照射することによって放出される電子に起因する電気信号を検出することにより、前記配線パターンの検査を行う基板検査装置において、前記電磁波を前記検査点に照射する光源部と、前記光源部から照射された電磁波によって前記検査点から放出された電子を捕捉する電極部と、前記電極部により捕捉された電子に起因する電気信号を検出する検出部と、前記検査点それぞれについて、前記検出部により検出される電気信号の有無を記憶する記憶部と、前記配線パターンそれぞれについて検査を行うために設定された検査点のうち一つを代表検査点とし、前記すべての代表検査点に対してそれぞれ前記光源部によって電磁波を照射させると共に前記検出部により検出される電気信号の有無を前記記憶部に記憶させた後、前記代表検査点以外の検査点に対してさらに前記光源部によって電磁波を照射させると共に前記検出部により検出される電気信号の有無をそれぞれ前記記憶部に記憶させる検査制御部と、前記検査制御部によって前記記憶部に記憶された、前記代表検査点を含む各検査点についての前記電気信号の有無に基づいて、当該基板の良否を判定する良否判定部とを備えることを特徴としている。

また、上述の基板検査装置において、前記良否判定部は、前記記憶部によって、前記代表検査点のすべてについて前記電気信号有りとして記憶されており、かつ、前記代表検査点以外のすべての検査点について前記電気信号無しとして記憶されている場合に、前記基板を良と判定する一方、前記記憶部によって、前記代表検査点のいずれかについて前記電気信号無しとして記憶されている場合又は、前記代表検査点以外のいずれかの検査点について前記電気信号有りとして記憶されている場合に、前記基板を不良と判定することを特徴としている。

そして、上述の基板検査装置において、前記良否判定部は、前記記憶部によって、前記代表検査点のいずれかについて前記電気信号無しとして記憶されている場合に、当該電気信号無しとして記憶されている代表検査点を有する配線パターンと、他の配線パターンとの間に短絡不良が生じていると判定することを特徴としている。

さらに、上述の基板検査装置において、前記良否判定部は、前記記憶部によって、前記代表検査点以外のいずれかの検査点について前記電気信号有りとして記憶されている場合に、当該電気信号有りとして記憶されている検査点を有する配線パターンにおいて、断線不良が生じていると判定することを特徴としている。

また、上述の基板検査装置において、前記基板上の配線パターンそれぞれについて、当該配線パターンに対し短絡不良を判定すべき他の配線パターンの情報を予め記憶する近接パターン記憶部と、前記良否判定部によって前記短絡不良が生じていると判定された配線パターンについて、当該配線パターンの代表検査点へ前記光源部によって電磁波を照射させた後、前記近接パターン記憶部の記憶している情報により特定される当該代表検査点を有する配線パターンと近接している各配線パターンに対して順次前記光源部によって電磁波を照射させた場合に、前記検出部により電気信号が検出されない配線パターンと、当該代表検査点を有する配線パターンとの間に短絡不良が生じていると判定する短絡箇所検出部とをさらに備えることを特徴としている。

そして、本発明の第２の手段に係る基板検査方法は、一方表面に複数の配線パターンが形成された基板を検査位置に保持し、前記配線パターンにおける検査点に、電磁波を照射することによって放出される電子に起因する電気信号を検出することにより、前記配線パターンの検査を行う基板検査方法において、前記配線パターンそれぞれについて検査を行うために設定された検査点のうち一つを代表検査点として、前記すべての代表検査点に対してそれぞれ前記電磁波を照射させることにより検出される電気信号の有無を第１の検出結果として記憶した後、前記代表検査点以外の検査点に対してさらにそれぞれ前記電磁波を照射させることにより検出される電気信号の有無を第２の検出結果として記憶し、前記記憶された第１の検出結果が、前記代表検査点のすべてについて前記電気信号が有ることを示すものであり、かつ、前記記憶された第２の検出結果が、前記代表検査点以外のすべての検査点について前記電気信号が無いことを示すものである場合に、前記基板を良と判定する一方、前記記憶された第１の検出結果が、前記代表検査点のいずれかについて前記電気信号が無いことを示すものである場合又は、前記記憶された第２の検出結果が、前記代表検査点以外のいずれかの検査点について前記電気信号が有ることを示すものである場合に、前記基板を不良と判定することを特徴としている。

このような構成の基板検査装置及び基板検査方法は、代表検査点を含む各検査点について、検出部により検出された電気信号の有無に基づいて、基板の良否を判定することができるので、良否判定のための基準データ測定工数を削減することができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態による基板検査装置１の構成の一例を説明するための概念図である。図１に示す基板２は、基板検査装置１の検査対象となる基板、例えばＢＧＡ（Ball Grid Array）パッケージに用いられるパッケージ基板で、図１に示す基板２は、その断面を模式的に示している。そして、基板２の、半導体チップが取り付けられる側の表面２１に、導体部Ｐ２と導体部Ｐ３とが互いに接続されてなる配線パターンＮ１と、導体部Ｐ４と導体部Ｐ５とが互いに接続されてなる配線パターンＮ２とが形成されている。また、基板２の表面２２に、配線２０６によって互いに接続されたパッド２０３とパッド２０４、及び例えば内層のベタ導体パターン等からなる配線２０７と接続されたパッド２０２が形成されている。さらに、基板２の表面２１に形成された導体部Ｐ１は、基板２の厚み方向に形成された配線２０５を介して基板２の表面２２に形成されたパッド２０１と接続されている。

また、基板２の表面２１上に形成された導体部Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５は、例えばフリップチップボンディングやワイヤボンディングによって半導体チップを接続するための導体部であり、微細なピッチで形成されている。そして、基板２の表面２２上に形成されたパッド２０１，２０２，２０３，２０４は、例えばはんだボールの端子をはんだ付けするためのパッドであり、はんだ付けを容易にするように、導体部Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５よりもピッチが大きくされている。配線パターンＮ１，Ｎ２は、その一部である導体部Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５がそれぞれ表面２１上に露出しており、導体部Ｐ２，Ｐ３間を接続する配線パターン及び、導体部Ｐ４，Ｐ５間を接続する配線パターンは、例えば、表面２１上に形成された配線パターンや、内部ビア、内層配線パターン等の接続配線により構成されている。同様に、配線２０５，２０６，２０７は、基板２の表面層に形成された配線パターンや、内部ビア、内層配線パターン等の接続配線である。

図２は、基板２を表面２１側から見た平面図である。図２に示す基板２には、例えば、配線パターンＮ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５，Ｎ６が形成されており、配線パターンＮ３の両端部に導体部Ｐ６，Ｐ７が、配線パターンＮ４の両端部に導体部Ｐ８，Ｐ９が、配線パターンＮ５の両端部に導体部Ｐ１０，Ｐ１１が、配線パターンＮ６の両端部に導体部Ｐ１２，Ｐ１３が、それぞれ形成されている。

また、例えば、配線パターンＮ１と、配線パターンＮ３における導体部Ｐ６との間には、短絡Ｘ１が生じており、短絡不良となっているものとする。さらに、配線パターンＮ３には、断線Ｙ１が生じており、導体部Ｐ６，Ｐ７間において断線不良となっているものとする。また、例えば、配線パターンＮ１と、配線パターンＮ４における導体部Ｐ８との間には、短絡Ｘ２が生じて短絡不良となっており、さらに、配線パターンＮ５には、断線Ｙ２が生じて導体部Ｐ１０，Ｐ１１間において断線不良となっているものとする。

また、図１に示す基板検査装置１は、レーザー装置３、ガルバノミラー４、チャンバー室５、多針状プローブ６、スイッチ７１，７２，７３，７４、直流電源７５、制御部８、表示部９、及び操作部１０を備える。レーザー装置３は、制御部８からの制御信号に応じて例えばビーム径１０μｍ、波長２６６ｎｍの紫外線レーザー光（電磁波）をガルバノミラー４へ出力する。ガルバノミラー４は、二枚のミラーを用いて構成された偏向器であり、制御部８からの制御信号に応じてミラーの角度を変更し、レーザー装置３から出力されたレーザー光を、各検査点等に焦点を合わせるための図略のｆθレンズ及びチャンバー室５を介して基板２へ照射する。

チャンバー室５は、例えば筒状の側壁と、側壁の上部開口を閉鎖する例えばガラス等の透明な板状部材５０のチャンバー室５内側の表面に透明な透明電極５１が形成され、側壁の下部開口端部に取り付けられた例えばゴム等の弾性部材からなるパッキン５２と、電子放出用の金属からなる電極５４とを備える。また、透明電極５１は、チャンバー室５内に設けられた電流計５３を介して直流電源７５の正極に接続されている。電流計５３は、透明電極５１により捕捉された電子に起因して流れる電流値Ｉを測定し、その測定した電流値Ｉを示すデータを、制御部８へ出力する。直流電源７５は、直流電圧Ｅを出力する直流電圧源であり、電圧Ｅは、例えば２５０Ｖにされている。また、電極５４は電流計５５を介して電源グラウンドに接続されている。そして、電流計５５は、電極５４にレーザー光が照射されることによって、電極５４から放出された電子に起因して流れる電流値Ｉを測定し、その測定した電流値Ｉを示すデータを制御部８へ出力する。

そして、チャンバー室５が図略の昇降機構により下降され、さらに基板２に圧接されることにより、チャンバー室５と基板２によって取り囲まれる気密閉空間ＳＰが形成されるようになっている。また、チャンバー室５には、図略の真空ポンプが接続されており、光電効果により発生した電子を透明電極５１で捕捉可能とする観点から、気密閉空間ＳＰを所定の気圧(１０^-2気圧程度が望ましい)の真空状態にすることができるようになっている。さらに、透明電極５１は、電流計５３を介して直流電源７５の正極に接続されている。なお、例えばチャンバー室５の側壁を金属で構成し、これを電流計５３を介して直流電源７５の正極に接続することにより、この金属を透明電極５１の代わりに用いても良い。

多針状プローブ６は、検査用の接触子６１，６２，６３，６４を一体に保持して多針状に構成されている。また、多針状プローブ６は、図略の昇降装置によって昇降可能にされている。そして、基板２が図略の基板ホルダーによって検査位置に保持された状態で、昇降装置によって多針状プローブ６が上昇されると、接触子６１，６２，６３，６４が、それぞれパッド２０１，２０２，２０３，２０４と接触する。なお、多針状プローブ６によって一体に保持される接触子は、基板２の表面２２に形成されたパッドの数に応じて適宜増減されるものであり、例えば、実用装置においては、数千本程度設けられている。スイッチ７１，７２，７３，７４は、制御部８からの制御信号に応じて接触子６１，６２，６３，６４と、直流電源７５の負極側（グラウンド）との間の接続をオンオフするスイッチである。

また、接触子６１，６２，６３，６４は、図略の切替スイッチによって、それぞれ制御部８からの制御信号に応じて図略の抵抗測定器に接続され、各接触子間の抵抗値が測定されるようになっている。

表示部９は、例えば液晶表示器等からなる表示装置であり、制御部８からの制御信号に応じて検査装置の動作状態や検査結果を表示する。操作部１０は、例えばキーボード等から構成されており、ユーザーが操作部１０を操作して入力した動作指示等を制御部８へ出力する。

制御部８は、基板検査装置１全体の動作を司るもので、例えば検査制御部８１、良否判定部８２、短絡箇所検出部８３、基板データ記憶部８４、検出結果記憶部８５、及び近接パターン記憶部８６を備える。また、制御部８は、例えば基板検査装置１の動作を制御するための検査制御プログラム、配線パターンの良否判定を行うための良否判定プログラム、短絡不良が検出された場合に短絡箇所を特定するための短絡箇所検出プログラム等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、プログラムの実行中や実行後に生じるデータを一時的に保管したり、基板データ記憶部８４、検出結果記憶部８５、及び近接パターン記憶部８６として用いられたりするＲＡＭ（Random Access Memory）、及び制御プログラム等をＲＯＭから読み出して実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成される。

そして、制御部８は、検査制御プログラムを実行することにより検査制御部８１として機能し、良否判定プログラムを実行することにより良否判定部８２として機能し、短絡箇所検出プログラムを実行することにより短絡箇所検出部８３として機能する。基板データ記憶部８４は、基板２の表面２１上に形成された導体部Ｐ１〜Ｐ１３の位置座標データ、および検査箇所とその検査方法を制御部８に指示するために検査指示データを予め記憶している。

また、基板データ記憶部８４は、配線パターンＮ１〜Ｎ６それぞれについて、検査を行うために設定された検査点である導体部Ｐ２〜Ｐ１３のうち一つを代表検査点として予め記憶している。例えば、配線パターンＮ１の代表検査点を導体部Ｐ２とし、配線パターンＮ２の代表検査点を導体部Ｐ４とし、配線パターンＮ３の代表検査点を導体部Ｐ６とし、配線パターンＮ４の代表検査点を導体部Ｐ８とし、配線パターンＮ５の代表検査点を導体部Ｐ１０とし、配線パターンＮ６の代表検査点を導体部Ｐ１２として記憶している。

検出結果記憶部８５は、検査対象配線パターンの検査点にレーザー光を照射した場合に、電流計５３により検出された電流の有無を記憶する記憶部である。

近接パターン記憶部８６は、配線パターンＮ１〜Ｎ６それぞれに対し短絡不良を判定すべき他の配線パターンの情報、例えば各配線パターンからの距離が近いために短絡不良が生じる可能性の高い所定の近接範囲にある近接配線パターンの情報を、予め記憶している。例えば、配線パターンＮ３の近接範囲２１１にある配線パターンＮ１，Ｎ２が、近接パターン記憶部８６によって、配線パターンＮ３の近接配線パターンとして記憶されている。

次に、図１に示す基板検査装置１の動作を説明する。図３は、図１に示す基板検査装置１による表面２１に形成された配線パターンＮ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５，Ｎ６についての検査を行う動作の一例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ１において、ユーザーが基板検査装置１に検査対象となる基板２をセットすることにより、図略の搬送機構により基板２が搬送され、図略の基板ホルダーに保持されると共に検査位置に位置決めされる。そして、制御部８からの制御信号に応じてチャンバー室５が下降されて基板２に圧接され、気密閉空間ＳＰが所定の真空状態にされる。一方、制御部８からの制御信号に応じて多針状プローブ６が上昇され、接触子６１，６２，６３，６４が、それぞれパッド２０１，２０２，２０３，２０４と接触する。

次に、ステップＳ２において、検査制御部８１からの制御信号に応じて、まず、スイッチ７１，７２，７３，７４がオンされる。これにより、接触子６１，６２，６３，６４と導通しているパッド２０１，２０２，２０３，２０４と、配線２０５，２０６，２０７と、導体部Ｐ１とが直流電源７５の負極側に接続され、グラウンド電位に安定化される。そして、電位が安定化されたこれらのパッドや配線等と、浮遊容量２０８，２０９，２１０等によって容量結合している、配線パターンＮ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５，Ｎ６の電位もまた、グラウンド電位に安定化される。

次に、ステップＳ３において、検査制御部８１からの制御信号に応じて、基板データ記憶部８４に代表検査点として記憶されている導体部Ｐ２，Ｐ４，Ｐ６，Ｐ８，Ｐ１０，Ｐ１２について、それぞれ検査対象としてレーザー光を照射することによって放出される電子に起因する電流Ｉが零になるまで、各代表検査点にレーザー光が照射される。具体的には、例えば導体部Ｐ２を検査対象とした場合、導体部Ｐ２の位置座標データに基づく制御部８からの制御信号に応じて、レーザー装置３から出力されたレーザー光がガルバノミラー４を介して導体部Ｐ２へ照射され、導体部Ｐ２から光電効果により電子が放出される。

そうすると、導体部Ｐ２はグラウンド電位にされているので、導体部Ｐ２と透明電極５１との間に直流電源７５による電圧Ｅが印加され、その電圧Ｅによって導体部Ｐ２から放出された電子が透明電極５１に引き寄せられ、捕捉される。透明電極５１に捕捉された電子は電流計５３を経由して直流電源７５の正極側に流れるので、レーザー光を照射することによって導体部Ｐ２から放出される電子に起因する電流値Ｉが、電流計５３によって測定される。他の代表検査点である導体部Ｐ４，Ｐ６，Ｐ８，Ｐ１０，Ｐ１２についても、導体部Ｐ２の場合と同様にして、レーザー光が照射され、電流Ｉが測定される。

図４は、導体部Ｐ２，Ｐ４，Ｐ６，Ｐ８，Ｐ１０，Ｐ１２にレーザー光が照射された場合に電流計５３によって測定される電流値Ｉの変化の一例を示すグラフである。図４に示すグラフにおいて、縦軸は電流値Ｉを示し、横軸はレーザー光の照射時間Ｔを示している。

まず、レーザー光が導体部Ｐ２へ照射されると、導体部Ｐ２から放出される電子に起因する電流値Ｉが電流計５３によって測定されると共に、導体部Ｐ２に生じるプラス電荷によって、配線パターンＮ１と他の配線パターンとの間の浮遊容量２０８，２０９，２１０が充電される。すなわち、電流値Ｉは、透明電極５１により捕捉された単位時間あたりの電荷量に相当する一方、この電荷量に相当するプラス電荷によって、浮遊容量２０８，２０９，２１０が充電され、導体部Ｐ２の電位が上昇すると共に導体部Ｐ２と透明電極５１との間の電位差が小さくなる結果、透明電極５１により捕捉される単位時間あたりの電荷量、すなわち電流値Ｉが減少する。

従って、電流値Ｉは、レーザー光の照射時間Ｔの経過に伴い減少する。そして、導体部Ｐ２と透明電極５１との間の電位差がほぼ零になったとき、すなわち浮遊容量２０８，２０９，２１０の充電電圧が、直流電源７５の出力電圧Ｅとほぼ等しくなったとき、導体部Ｐ２から放出される電子が透明電極５１により捕捉されなくなるために、電流Ｉが零になる。この場合、導体部Ｐ２を有する配線パターンＮ１は、配線パターンＮ３，Ｎ４との間で短絡しているため、配線パターンＮ３，Ｎ４のうち導体部Ｐ２と導通している部分に対する浮遊容量を含めて充電されることとなり、充電される浮遊容量が増加するため充電にかかる時間Ｔもまた増加する。

次に、レーザー光が導体部Ｐ４へ照射されると、上述のレーザー光が導体部Ｐ２へ照射された場合と同様にして、図４に示すＰ４の電流波形が得られ、配線パターンＮ２の電位が電圧Ｅとほぼ等しくなるまで充電される。

次に、レーザー光が導体部Ｐ６へ照射されると、導体部Ｐ６は、短絡Ｘ１により配線パターンＮ１と導通しているため、既に配線パターンＮ１と共に導体部Ｐ６もまた電圧Ｅとほぼ等しくなるまで充電された状態にあり、透明電極５１とほぼ同電位にされている。そうすると、レーザー光が照射されることにより、導体部Ｐ６から放出された電子は、導体部Ｐ６との間に電位差がないために透明電極５１へ引き寄せられることがなく、透明電極５１により捕捉されない結果、図４に示すＰ６の電流波形に示すように、電流Ｉが流れない。

次に、レーザー光が導体部Ｐ８へ照射されると、導体部Ｐ８は短絡Ｘ２により配線パターンＮ１と導通しているため、上述のレーザー光が導体部Ｐ６へ照射された場合と同様にして、図４に示すＰ８の電流波形に示すように、電流Ｉが流れない。

次に、レーザー光が導体部Ｐ１０へ照射されると、上述のレーザー光が導体部Ｐ２へ照射された場合と同様にして、図４に示すＰ１０の電流波形が得られ、配線パターンＮ５の電位が電圧Ｅとほぼ等しくなるまで充電される。この場合、導体部Ｐ１０を有する配線パターンＮ５は、断線Ｙ２により断線しているため、配線パターンＮ５のうち導体部Ｐ１０と導通している部分に生じる浮遊容量が減少し、レーザー光の照射により充電される浮遊容量が減少するため、充電にかかる時間Ｔもまた減少する。

次に、レーザー光が導体部Ｐ１２へ照射されると、上述のレーザー光が導体部Ｐ２へ照射された場合と同様にして、図４に示すＰ１２の電流波形が得られ、配線パターンＮ６の電位が電圧Ｅとほぼ等しくなるまで充電される。

そして、ステップＳ４において、代表検査点である導体部Ｐ２，Ｐ４，Ｐ６，Ｐ８，Ｐ１０，Ｐ１２についてレーザー光を照射した際の、電流計５３によって測定された電流値Ｉの有無が、検査制御部８１によって検出結果記憶部８５へ記憶される。具体的には、図４に示すように、レーザー光を照射した際に、電流計５３によって電流が流れたことが検出された導体部Ｐ２，Ｐ４，Ｐ１０，Ｐ１２について、検出結果記憶部８５によって、透明電極５１により捕捉された電子に起因する電気信号（以下、検出信号と称する）の検出有りとして記憶される。検出信号の有無は、例えば、電流計５３によって測定される電流値Ｉが実質的に零、すなわち零に対して誤差範囲内である場合に検出信号無しとされ、電流値Ｉが実質的に零ではない場合に検出信号有りとされる。一方、レーザー光を照射した際に、電流計５３によって電流が流れたことが検出されなかった導体部Ｐ６，Ｐ８について、検出結果記憶部８５によって、検出信号無しとして記憶される。

次に、ステップＳ５において、検査制御部８１からの制御信号に応じて、基板データ記憶部８４に代表検査点以外の導体部として記憶されている導体部Ｐ３，Ｐ５，Ｐ７，Ｐ９，Ｐ１１，Ｐ１３について、それぞれ検査対象としてレーザー光を照射することによって放出される電子に起因する電流Ｉが零になるまで、ステップＳ３と同様にして、レーザー光が照射される。図５は、導体部Ｐ３，Ｐ５，Ｐ７，Ｐ９，Ｐ１１，Ｐ１３にレーザー光が照射された場合に電流計５３によって測定される電流値Ｉの変化の一例を示すグラフである。図５に示すグラフにおいて、縦軸は電流値Ｉを示し、横軸はレーザー光の照射時間Ｔを示している。

まず、レーザー光が導体部Ｐ３へ照射されると、配線パターンＮ１は、すでに代表検査点である導体部Ｐ２にレーザー光が照射されることによって電圧Ｅとほぼ等しくなるまで充電された状態にあり、配線パターンＮ１は断線していないので、導体部Ｐ３もまた透明電極５１とほぼ同電位にされている。そうすると、レーザー光が照射されることにより、導体部Ｐ３から放出された電子は、導体部Ｐ３との間の電位差によって透明電極５１へ引き寄せられることがなく、透明電極５１により捕捉されない結果、図５に示すＰ３の電流波形に示すように、電流Ｉが流れない。

次に、レーザー光が導体部Ｐ５へ照射されると、上述のレーザー光が導体部Ｐ３へ照射された場合と同様にして、配線パターンＮ２は断線していないので、導体部Ｐ５もまた透明電極５１とほぼ同電位にされており、図５に示すＰ５の電流波形に示すように、電流Ｉが流れない。

次に、レーザー光が導体部Ｐ７へ照射されると、配線パターンＮ３は断線Ｙ１により断線しているため、配線パターンＮ３の代表検査点である導体部Ｐ６にレーザー光が照射されることによっても導体部Ｐ７が充電されることはない。そのため、導体部Ｐ７はグラウンド電位になっており、導体部Ｐ７と透明電極５１との間に直流電源７５による電圧Ｅが印加され、その電圧Ｅによって導体部Ｐ７から放出された電子が透明電極５１に引き寄せられ、捕捉される。透明電極５１に捕捉された電子は電流計５３を経由して直流電源７５の正極側に流れるので、レーザー光を照射することによって導体部Ｐ７から放出される電子に起因する電流値Ｉが、電流計５３によって測定され、図５に示すＰ７の電流波形が得られる。

次に、レーザー光が導体部Ｐ９へ照射されると、上述のレーザー光が導体部Ｐ３へ照射された場合と同様にして、配線パターンＮ４は断線していないので、導体部Ｐ９もまた透明電極５１とほぼ同電位にされており、図５に示すＰ９の電流波形に示すように、電流Ｉが流れない。

次に、レーザー光が導体部Ｐ１１へ照射されると、配線パターンＮ５は断線Ｙ２により断線しているため、上述のレーザー光が導体部Ｐ７へ照射された場合と同様にして、導体部Ｐ１１はグラウンド電位にされており、導体部Ｐ１１と透明電極５１との間に印加されている電圧Ｅによって導体部Ｐ１１から放出された電子が透明電極５１に引き寄せられ、捕捉されることにより、流れる電流が電流計５３によって測定され、図５に示すＰ１１の電流波形が得られる。

次に、レーザー光が導体部Ｐ１３へ照射されると、上述のレーザー光が導体部Ｐ３へ照射された場合と同様にして、配線パターンＮ６は断線していないので、導体部Ｐ１３もまた透明電極５１とほぼ同電位にされており、図５に示すＰ１３の電流波形に示すように、電流Ｉが流れない。

次に、ステップＳ６において、代表検査点以外の検査点である導体部Ｐ３，Ｐ５，Ｐ７，Ｐ９，Ｐ１１，Ｐ１３についてレーザー光を照射した際の、電流計５３によって測定された電流値Ｉの有無が、検査制御部８１によって検出結果記憶部８５へ記憶される。具体的には、図５に示すように、レーザー光を照射した際に、電流計５３によって電流が流れたことが検出された導体部Ｐ７，Ｐ１１について、検出結果記憶部８５によって、透明電極５１により捕捉された電子に起因する電気信号（以下、検出信号と称する）の検出有りとして記憶される。一方、レーザー光を照射した際に、電流計５３によって電流が流れたことが検出されなかった導体部Ｐ３，Ｐ５，Ｐ９，Ｐ１３について、検出結果記憶部８５によって、検出信号の検出無しとして記憶される。

次に、ステップＳ７において、良否判定部８２によって、検出結果記憶部８５により記憶された、導体部Ｐ２〜Ｐ１３についての検出信号の有無を示す情報に基づいて、当該基板２の良否が判定される。

図６は、ステップＳ７における良否判定部８２の動作の一例を示すフローチャートである。まず、良否判定部８２によって、検出結果記憶部８５から導体部Ｐ２〜Ｐ１３についての検出信号の有無を示す情報が読み出される（ステップＳ１０１）。そして、良否判定部８２によって、検出結果記憶部８５から読み出された情報に基づいて、代表検査点である導体部Ｐ２，Ｐ４，Ｐ６，Ｐ８，Ｐ１０，Ｐ１２のすべてについて検出信号有りとされ、かつ、代表検査点以外の検査点である導体部Ｐ３，Ｐ５，Ｐ７，Ｐ９，Ｐ１１，Ｐ１３のすべてについて検出信号無しとされている場合（ステップＳ１０２でＹＥＳ）、基板２は良品と判定され、その旨の表示が表示部９により表示される（ステップＳ１０３）一方、導体部Ｐ２，Ｐ４，Ｐ６，Ｐ８，Ｐ１０，Ｐ１２のいずれかについて検出信号無し、又は導体部Ｐ３，Ｐ５，Ｐ７，Ｐ９，Ｐ１１，Ｐ１３のいずれかについて検出信号有りとされている場合（ステップＳ１０２でＮＯ）、基板２は不良と判断され、さらに不良内容を詳しく調べるべくステップＳ１０４へ移行する。

今、導体部Ｐ６，Ｐ８について検出信号無し、導体部Ｐ７，Ｐ１１について検出信号有りとされているので、基板２は不良と判断され、ステップＳ１０４へ移行する。

以上、ステップＳ１〜Ｓ７、及びステップＳ１０１，Ｓ１０２の処理により、導体部Ｐ２〜Ｐ１３についての検出信号の有無を示す情報に基づいて基板２の良否を判定することができるので、配線パターンの良否判定のために基準データを予め測定する必要がなく、良否判定のための基準データ測定工数を削減することができる。

次に、ステップＳ１０４において、良否判定部８２によって、検出結果記憶部８５から読み出された情報に基づいて、代表検査点である導体部Ｐ２，Ｐ４，Ｐ６，Ｐ８，Ｐ１０，Ｐ１２のいずれかについて検出信号無しとされている場合（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、検出信号無しとされている代表検査点を有する配線パターンと、他の配線パターン間に短絡不良が生じていると判定され、その旨の表示が表示部９により表示される（ステップＳ１０５）一方、導体部Ｐ２，Ｐ４，Ｐ６，Ｐ８，Ｐ１０，Ｐ１２のすべてについて検出信号有りとされている場合（ステップＳ１０４でＮＯ）、配線パターン間の短絡不良は無いと判定され、ステップＳ１０６へ移行する。

今、導体部Ｐ６，Ｐ８について検出信号無しとされているので、ステップＳ１０５において、良否判定部８２によって、導体部Ｐ６を有する配線パターンＮ３と他の配線パターンの間、及び導体部Ｐ８を有する配線パターンＮ４と他の配線パターンの間に短絡不良が生じていると判定される。以上、ステップＳ１０４，Ｓ１０５の処理により、不良の内容が短絡不良であることを特定することができ、また短絡している一方の配線パターンを特定することができる。

次に、ステップＳ１０６において、良否判定部８２によって、検出結果記憶部８５から読み出された情報に基づいて、代表検査点以外の検査点である導体部Ｐ３，Ｐ５，Ｐ７，Ｐ９，Ｐ１１，Ｐ１３のいずれかについて検出信号有りとされている場合（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、検出信号有りとされている検査点を有する配線パターンに、断線不良が生じていると判定され、その旨の表示が表示部９により表示される（ステップＳ１０７）一方、導体部Ｐ３，Ｐ５，Ｐ７，Ｐ９，Ｐ１１，Ｐ１３のすべてについて検出信号無しとされている場合（ステップＳ１０６でＮＯ）、配線パターンの断線不良は無いと判定され、ステップＳ７における処理を終了する。

今、導体部Ｐ７，Ｐ１１について検出信号有りとされているので、ステップＳ１０７において、良否判定部８２によって、導体部Ｐ７を有する配線パターンＮ３に断線不良が生じていると判定されて断線Ｙ１が検出され、導体部Ｐ１１を有する配線パターンＮ５に断線不良が生じていると判定されて断線Ｙ２が検出される。以上、ステップＳ１０６，Ｓ１０７の処理により、不良の内容が短絡不良であることを特定することができ、また短絡している一方の配線パターンを特定することができる。

次に、ステップＳ１０５において良否判定部８２により短絡不良が検出された場合、短絡不良が生じている一方の配線パターンは特定されるが、他方の配線パターンは特定されない。そこで、短絡不良が生じている他方の配線パターンを特定するべく、以下の処理が行われる。図７は、短絡不良が生じている他方の配線パターンを特定するための基板検査装置１の動作を説明するための模式図である。また、図８は、短絡不良が生じている他方の配線パターンを特定するための基板検査装置１の動作の一例を示すフローチャートである。

まず、図３に示すステップＳ１〜Ｓ７における処理の終了後、導体部Ｐ２〜Ｐ１３は、透明電極５１とほぼ同電位になるまで充電された状態になっており、新たにレーザー光を照射しても、電流Ｉは流れない。そこで、まず導体部Ｐ２〜Ｐ１３を放電させるべく、以下の処理が行われる。

まず、ステップＳ２０１において、制御部８からの制御信号に応じて、スイッチ７２，７３，７４がオフされる。これにより、スイッチ７２，７３，７４によって生じる浮遊容量が、浮遊容量２０８等の表面２１上の配線パターンＮ１〜Ｎ６によって生じている浮遊容量から切り離される。

次に、ステップＳ２０２において、例えば予めＲＯＭに記憶されている位置座標データに基づいて、制御部８からの制御信号に応じて、レーザー装置３から出力されたレーザー光がガルバノミラー４を介して電極５４へ照射され、電極５４から光電効果により電子が放出される。そうすると、電極５４はグラウンド電位にされている一方、導体部Ｐ２〜Ｐ１３は電圧Ｅが印加された透明電極５１とほぼ等しい電位に充電されており、電極５４と導体部Ｐ２〜Ｐ１３との間にほぼ電圧Ｅの電位差が生じているので、この電位差によって電極５４から放出された電子が導体部Ｐ２〜Ｐ１３に引き寄せられ、捕捉されるこれにより、浮遊容量２０８，２０９，２１０等の配線パターンＮ１〜Ｎ６の浮遊容量に充電されているプラス電荷が放電される。

また、電極５４から放出された電子に起因する電流値Ｉｄが、電流計５５によって測定される。この場合、スイッチ７２，７３，７４がオフされていることにより、浮遊容量７７，７８，７９が、配線パターンＮ１との間の浮遊容量２０８，２０９から切り離されているので、電流値Ｉｄの測定精度を向上させることができる。なお、スイッチ７２，７３，７４は、必ずしもオフされている必要はなく、検査対象となる基板２や、検査対象配線パターンの特性に応じてスイッチ７２，７３，７４をオンさせても良い。

また、電流値Ｉｄは、配線パターンＮ１〜Ｎ６の浮遊容量に充電されているプラス電荷の放電が進むにつれて電極５４と導体部Ｐ２〜Ｐ１３との間の電位差が減少するために、この電位差により引き寄せられる電子も減少し、電流値Ｉｄもまた減少する。そして、制御部８からの制御信号に応じて、電流値Ｉｄが実質的に零になるまで電極５４にレーザー光が照射される。これにより、電極５４と導体部Ｐ２〜Ｐ１３との間の電位差がほぼ零になるまで、すなわち配線パターンＮ１〜Ｎ６の浮遊容量に充電されているプラス電荷がすべて放電されるまで、電極５４にレーザー光が照射される。

次に、ステップＳ２０３において、図６に示すステップＳ１０５で良否判定部８２によって短絡不良が生じていると判定された配線パターン、例えば配線パターンＮ３の代表検査点である導体部Ｐ６へ、短絡箇所検出部８３からの制御信号に応じてレーザー光が照射される。これにより、導体部Ｐ６が透明電極５１とほぼ等しい電位に充電される。

次に、短絡箇所検出部８３によって、近接パターン記憶部８６から、配線パターンＮ３の近接配線パターンとして記憶されている配線パターンＮ１，Ｎ２を示す情報が読み出される。そして、短絡箇所検出部８３からの制御信号に応じて、配線パターンＮ１，Ｎ２の検査点である導体部Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５に対して順次レーザー光が照射される（ステップＳ２０４）と共に、電流計５３により測定された電流値Ｉが実質的に零、すなわち検出信号が得られなかった導体部を有する配線パターンが、配線パターンＮ３の短絡相手先の配線パターンとして特定される（ステップＳ２０５）。

今、配線パターンＮ１と配線パターンＮ３とが短絡Ｘ１によって導通しているので、ステップＳ２０３において、導体部Ｐ６が透明電極５１とほぼ等しい電位に充電されると共に配線パターンＮ１の検査点である導体部Ｐ２，Ｐ３もまた透明電極５１とほぼ等しい電位に充電される結果、ステップＳ２０４において導体部Ｐ２，Ｐ３に対してレーザー光が照射された場合に導体部Ｐ２，Ｐ３から放出された電子が透明電極５１に引き寄せられることが無く、導体部Ｐ２，Ｐ３について検出信号が得られない。従って、ステップＳ２０５において、導体部Ｐ２，Ｐ３を有する配線パターン、すなわち配線パターンＮ１が、配線パターンＮ３の短絡相手先の配線パターンとして特定される。

次に、図６に示すステップＳ１０５で良否判定部８２によって短絡不良が生じていると判定されたもう一つの配線パターンＮ４についても、上述の配線パターンＮ３の場合と同様に、ステップＳ２０２〜Ｓ２０５の処理を繰り返すことによって、配線パターンＮ１が配線パターンＮ４の短絡相手先の配線パターンとして特定される。

以上、ステップＳ２０１〜Ｓ２０５の動作により、短絡不良が生じている配線パターンを特定することができる。また、短絡不良の相手先の配線パターンを特定するための処理（ステップＳ２０２〜Ｓ２０５）を、近接パターン記憶部８６に記憶されている近接配線パターンについてのみ実行することによって、短絡不良の相手先の配線パターンを特定することができるので、表面２１上のすべての配線パターンについて、ステップ２０２〜Ｓ２０５の処理を実行する場合よりも処理工数を低減することができる。

なお、多針状プローブ６を用いてパッド２０１，２０２，２０３，２０４をグラウンド電位に接続する例を示したが、多針状プローブ６を用いる例に限らない。例えば、グラウンド電位にされた導体板の上に基板２を載置することによって、基板２の電位を安定させる構成としても良い。あるいは、基板２を、周囲と電気的に絶縁された状態のまま、例えば基板２に一定の電圧を付与して基板２の電位を基板検査のための所定の電位レベルにさせた後、基板検査を行う構成としても良い。

本発明の一実施形態による基板検査装置の構成の一例を説明するための概念図である。 図１に示す被検査基板を上から見た平面図である。 図１に示す基板検査装置の動作の一例を示すフローチャートである。 代表検査点にレーザー光が照射された場合に電流計によって測定される電流値の変化の一例を示すグラフである。 代表検査点以外の検査点にレーザー光が照射された場合に電流計によって測定される電流値の変化の一例を示すグラフである。 図１に示す基板検査装置の動作の一例を示すフローチャートである。 短絡不良が生じている相手方の配線パターンを特定するための基板検査装置の動作を説明するための模式図である。 図１に示す基板検査装置の動作の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 基板検査装置
２ 基板
３ レーザー装置（光源部）
４ ガルバノミラー
５ チャンバー室
６ 多針状プローブ
８ 制御部
９ 表示部
１０ 操作部
２１，２２ 表面
５１ 透明電極（電極部）
５２ パッキン
５３ 電流計（検出部）
５４ 電極
５５ 電流計
７５ 直流電源
７７，７８，７９ 浮遊容量
８１ 検査制御部
８２ 良否判定部
８３ 短絡箇所検出部
８４ 基板データ記憶部
８５ 検出結果記憶部
８６ 近接パターン記憶部
２０１，２０２，２０３，２０４ パッド
２０５，２０６，２０７ 配線
２１１ 近接範囲
Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４，Ｎ５，Ｎ６ 配線パターン
Ｐ１〜Ｐ１３ 導体部（検査点）

Claims (6)

1. 検査位置に保持され、一方表面に複数の配線パターンが形成される基板の、前記配線パターンにおける検査点に、電磁波を照射することによって放出される電子に起因する電気信号を検出することにより、前記配線パターンの検査を行う基板検査装置において、
   前記電磁波を前記検査点に照射する光源部と、
   前記光源部から照射された電磁波によって前記検査点から放出された電子を捕捉する電極部と、
   前記電極部により捕捉された電子に起因する電気信号を検出する検出部と、
   前記検査点それぞれについて、前記検出部により検出される電気信号の有無を記憶する記憶部と、
   前記配線パターンそれぞれについて検査を行うために設定された検査点のうち一つを代表検査点とし、前記すべての代表検査点に対してそれぞれ前記光源部によって電磁波を照射させると共に前記検出部により検出される電気信号の有無を前記記憶部に記憶させた後、前記代表検査点以外の検査点に対してさらに前記光源部によって電磁波を照射させると共に前記検出部により検出される電気信号の有無をそれぞれ前記記憶部に記憶させる検査制御部と、
   前記検査制御部によって前記記憶部に記憶された、前記代表検査点を含む各検査点についての前記電気信号の有無に基づいて、当該基板の良否を判定する良否判定部とを備えることを特徴とする基板検査装置。
2. 前記良否判定部は、前記記憶部によって、前記代表検査点のすべてについて前記電気信号有りとして記憶されており、かつ、前記代表検査点以外のすべての検査点について前記電気信号無しとして記憶されている場合に、前記基板を良と判定する一方、前記記憶部によって、前記代表検査点のいずれかについて前記電気信号無しとして記憶されている場合又は、前記代表検査点以外のいずれかの検査点について前記電気信号有りとして記憶されている場合に、前記基板を不良と判定することを特徴とする請求項１記載の基板検査装置。
3. 前記良否判定部は、前記記憶部によって、前記代表検査点のいずれかについて前記電気信号無しとして記憶されている場合に、当該電気信号無しとして記憶されている代表検査点を有する配線パターンと、他の配線パターンとの間に短絡不良が生じていると判定することを特徴とする請求項２記載の基板検査装置。
4. 前記良否判定部は、前記記憶部によって、前記代表検査点以外のいずれかの検査点について前記電気信号有りとして記憶されている場合に、当該電気信号有りとして記憶されている検査点を有する配線パターンにおいて、断線不良が生じていると判定することを特徴とする請求項２記載の基板検査装置。
5. 前記基板上の配線パターンそれぞれについて、当該配線パターンに対し短絡不良を判定すべき他の配線パターンの情報を予め記憶する近接パターン記憶部と、
   前記良否判定部によって前記短絡不良が生じていると判定された配線パターンについて、当該配線パターンの代表検査点へ前記光源部によって電磁波を照射させた後、前記近接パターン記憶部の記憶している情報により特定される当該代表検査点を有する配線パターンと近接している各配線パターンに対して順次前記光源部によって電磁波を照射させた場合に、前記検出部により電気信号が検出されない配線パターンと、当該代表検査点を有する配線パターンとの間に短絡不良が生じていると判定する短絡箇所検出部とをさらに備えることを特徴とする請求項３記載の基板検査装置。
6. 一方表面に複数の配線パターンが形成された基板を検査位置に保持し、前記配線パターンにおける検査点に、電磁波を照射することによって放出される電子に起因する電気信号を検出することにより、前記配線パターンの検査を行う基板検査方法において、
   前記配線パターンそれぞれについて検査を行うために設定された検査点のうち一つを代表検査点として、前記すべての代表検査点に対してそれぞれ前記電磁波を照射させることにより検出される電気信号の有無を第１の検出結果として記憶した後、前記代表検査点以外の検査点に対してさらにそれぞれ前記電磁波を照射させることにより検出される電気信号の有無を第２の検出結果として記憶し、
   前記記憶された第１の検出結果が、前記代表検査点のすべてについて前記電気信号が有ることを示すものであり、かつ、前記記憶された第２の検出結果が、前記代表検査点以外のすべての検査点について前記電気信号が無いことを示すものである場合に、前記基板を良と判定する一方、前記記憶された第１の検出結果が、前記代表検査点のいずれかについて前記電気信号が無いことを示すものである場合又は、前記記憶された第２の検出結果が、前記代表検査点以外のいずれかの検査点について前記電気信号が有ることを示すものである場合に、前記基板を不良と判定することを特徴とする基板検査方法。

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