JPH02185054A - 電子ビームを用いた基板検査装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電子ビームを用いた基板検査装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の技術としては、例えば、特公昭６２−３９９４２
号公報に示されているような、接続導体間の短絡を検出
する技術がある。

次に従来の電子ビームを用いた基板検査装置について図
面を参照して詳細に説明する。

第４図は従来の電子ビームを用いた基板検査装置の一例
を示すブロック図である。

第４図に示す電子ビームを用いた基板検査装置は、真空
槽２と、集束された電子ビーム１９を発生す電子光学鏡
筒１と、電子光学鏡筒１の電子ビーム制御部１０と、被
検査基板５を真空槽２内でＸ−Ｙ方向に移動するテーブ
ル３０と、テーブル３０の制御部３１と、被検査基板５
の上面全体にわたって均一に照射される電子ビームを発
生する電子銃２８と、被検査基板５の下面全体にわたっ
て均一に照射される電子ビームを発生する電子銃２９と
、被検査基板５に電子ビームをあてたときに発生する２
次電子を検出する２次電子検出器２０と、２次電子検出
器２０の信号を処理する信号処理部３２と全体を制御す
る制御部１１とを含んで構成される。

電子光学鏡筒１はブランキング発生装置２６、集束、偏
向系２７よりなり、被検査基板５の上面の任意の位置に
電子ビーム１９を偏向する。

第４図は被検査基板５の詳細を示す断面図である。

被検査基板５の内部に、金属の配線材料２２により、配
線パターンを形成し、上面の端子２１（以下パッドとい
う）およびコンタクトビン２３の相互接続された構造と
なっている。

次に、検査手順を説明する。

被検査基板５の下面のコンタクトビン２３と上面のパッ
ドＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄとの接続を検査する場合について述べ
る。

電子銃２９により、被検査基板５の下面に電子ビームを
照射する。すると、コンタクトビン２３は電子を注入さ
れるので、コンタクトビン２３に接続される配線パター
ンが負に帯電する。

次に、電子ビーム１９を偏向し、特定のパッドに電子を
照射する。このとき、パッドがコンタクトビン２３と接
続しているときは、パ・ソドは負に帯電しているので、
強い２次電子信号が２次電子検出器２０に現われる。

一方、パッドがコンタクトビン２３と接続していないと
きは、パッドは負に帯電していないので、強い２次電子
信号は発生しない。

そこで、上面のパッド群に順次電子ビーム１９を偏向し
、得られた２次電子検出信号が強いか否かと、あらかじ
めシステム制御部１１に記憶したコンタクトビン２３と
パッドとの接続情報を比較することにより、コンタクト
ビン２３とパッドの接続が正しく行なわれているかを検
査する。

パッド相互の導通検査をするときは、まず電子銃２８に
より被検査基板５の上面に電子ビームを照射する。続い
て電子銃２８の電子ビームを切り、電子ビーム１９をあ
らかじめシステム制御部１１に記憶したＩ；ｆｆ！序で
パッドに偏向する。

電子ビーム１９の加速電圧は、入射電流に比べて放出電
流が大きくなる条件に設定されているので、パッドに電
子が帯電しているときは、電子ビーム１９の照射により
、強い２次電子検出信号が得られるとともに、帯電電荷
が減少し無くなる。

そこで、例えば第４図の配線パターンＤのパッドＡとパ
ッドＢ、Ｃの接続状態を検査するときには、まずパッド
Ａに電子ビーム１９を照射する。

すると、配線パターンＤにおける電子銃２８による電子
の帯電は無くなる。

続いて、パッドＢに電子ビーム１９を照射すると、パッ
ドＡとパッドＢが接続しているときは、すでにパッドＢ
の帯電がないので、強い２次電子検出信号は得られない
、パッドＡとパッドＢが断線しているときは、パッドＢ
の帯電がなくなっていないので、強い２次電子検出信号
は得られる。

そこで、あらかじめ、システム制御部１１に記憶した適
当な順序により、パッドに電子ビーム１９を偏向するこ
とにより、パッド相互の導通検査をする。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の電子ビームを用いた基板検査装置は、読
み出しビームのパッドへの照射回数が、最低でパッドと
同数であり、パターン同志の短絡不良がある場合、その
位置を決定するには、再度書き込みの後、適当な順序で
読み出しビームの再照射を行なう必要がある。上記読み
出しビームの再照射回数は、不良数に依存する。したが
って、生産現場で基板の不良解析を行なう場合、基板毎
に検査時間が異なるため、大量に検査する場合、計画が
立てに＜＜、検査時間が冗長になるという欠点があった
。

また、短絡試験をする場合、一つのパターンに接続する
ずべてのパッドを順次読み出すが、基板が大きくパッド
が離れている場合、読み出しビムの偏向範囲に入りきら
ず、基板の機械的な移動が必要になる。したがって、基
板が大型になると機械的な移動回数が多くなり、その移
動速度は電子ヒー１１の偏向に比較して著しく遅いので
、高速な試験が妨げられるという欠点があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の電子ビームを用いた基板検査装置は、（＾）被
検査基板を収容する真空槽、 （Ｂ）前記真空槽に取付けられ、前記被検査基板上に偏
向、照射される電子ビームを発生する電子光学鏡筒、 （Ｃ）前記電子ビームの当る面の反対側で、前記被検査
基板に隣接して設置される導体板、（Ｄ）前記被検査基
板上面の電界分布を制御する制御電極、 （Ｅ）直配導体板に接続され、導通、断線検査に利用す
る利用信号を発生する信号発生部、（Ｆ）前記利用信号
にもとづいて、配線パターンの良否を判定する信号処理
部、 （Ｇ）前記電子光学鏡筒と前記信号処理部とを制御する
システム制御部、 とを含んで構成される。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。

第１図に示す電子ビームを用いた基板検査装置は、 （＾）被検査基板５を収容する真空槽２、（Ｂ）真空槽
２に取付けられ、被検査基板５上に偏向、照射される電
子ビームを発生する電子光学鏡筒１、 （Ｃ）前記電子ビームの当る面の反対側で、被検査基板
５に隣接して設置される導体板３、（Ｄ）被検査基板５
上面の電界分布を制御する制御電極４、 （Ｅ）導体板３に接続され、導通、断線検査に利用する
利用信号を発生する信号発生部８、（Ｆ）前記利用信号
にもとづいて、配線パターンの良否を判定する信号処理
部９、 （Ｇ）電子光学鏡筒１と信号処理部９とを制御するシス
テム制御部１１、 とを含んで構成される。

第２図は第１図に示す信号発生部８の詳細を示す回路図
である。

入力端子１２には抵抗器１４とコンデンサ１５が接続さ
れている。抵抗器１４はスイッチ１６によって電源１７
または電源１８のいづれかに接続される。

次に、測定の手順を示す。

被検査基板５を真空槽２に搬入し、真空引を行なった後
、検査したい配線パターンのパッドに電子ビーム１つを
偏向照射する。

スイッチ１６により電源１７の電圧を抵抗器１４に接続
する。

電子ビーム１９の加速電圧は、被検査基板５を構成する
絶縁物がひどく帯電しないように低い加速電圧を選ぶ。

電子ビーム１９がパッドに当ると、一部はパッドに吸収
されるが同時に２次電子が発生し、真空中に放出される
。吸収と放出との比は、加速電圧の関数であることが知
られている。

−度放出された２次電子は、導体板３および制御電極４
等の電位によって決まるパッド近傍の電界の分布によっ
て走行経路がｈ　’２Ｆされ、電界の方向にパッドが向
いているときは、引き戻されてパッドに再吸収される量
が増加する。

従って全体としてパッドに吸収される電子の量は、電子
ビーム１９入射時の吸収と、引き戻しによる再吸収の量
の和であり、この量が入射電子量より多いときはパッド
に電子が蓄積し、少ないときはパッドの電子が減少する
９ 電子ビーム１９を当てつづけると、上述の効果により、
パッドに電子が’４１４あるいは減少してくる。

電子が蓄積していく場合は、パッドが負に帯電するので
電子が反発されて、次第にパッドに再吸収される電子が
減少する。

電子が減少していく場合は、パッドが正に帯電するので
電子が引き戻されて次第にパッドに再吸収される電子が
増加する。

いづれの場合も、パッドに吸収および再吸収される電子
の相と、放出される電子が同じになるような電界分布に
なるでパッドに電子が蓄積または減少し、それ以後は電
子の量が変化しない平衡状態になる。

次に、スイッチ１６を切り換えて、電源１７を電源１８
にすることにより、はじめと違った電圧を導体板３に加
える。

すると、パッド近傍の電界分布が変化するので、再び電
子の′４積または減少が起って平衡状態に達する。

このとき、配線パターンと導体板３の間には静電容量が
あるので、静電結合を介して、パッド上の電荷量の変化
が導体板３に表れる。

パッド上の電荷量の変化は、配線パターンの面積によっ
て決まるので、スイッチ１６を切り換えた後の導体板３
に誘導される電荷量を検出すれば配線パターンの面積を
知ることができる。

配線パターンの面積は、予め設計かられかっているので
、電荷量の検出で求めた面積と比較することにより、導
通、Ｉｆｒ線が判定できる。

すなわち、検出した電荷量により求めた配線パターンの
面積が、設計値より大きいときは他の配線パターンとの
短絡、設計値より小さいときは途中の断線と判断する。

配線パターンの電荷量の変化を検出するには、導体板３
に流れ込む電流を積分すれば良い。従って、抵抗器１４
により電流値を検出し、これを信号処理部って積分して
電流値を求める。

コンデンサ】５は必ずしも必要でないが、導体板３と周
囲の筐体等ＧＮＤとの浮遊容量が必ず存在するので、こ
の不安定要素を除くためにつけることができる。

また、配線パターンの電荷量の変化の割合は、条件が一
定ならば同じになるので、抵抗器１４に電流が流れてい
る時間、あるいはある閾値に達する時間を計ることによ
っても、配線パターンの電荷の変化量を計算することが
できる。

また、図には省略しであるが、被検査基板５が大きく電
子ビーム１９の偏向範囲に入らない場合は、真空槽２内
に電子ビーム１９の光軸に垂直方向のＸ−Ｙテーブルを
設けることにより、導体板３を移動する。

なお、本実施例では信号発生の際に、導体板３の電圧を
スイッチ１６により切り換えているが、本質的には、導
体板３の表面の電界を変化させれば良いので、抵抗器１
４の端子をスイッチ１６に接続する代りにＧ　Ｎ　Ｄに
接続し、制御電極４の電圧を切り換えることによっても
、検査を実現できる。

〔発明の効果〕

本発明の電子ビームを用いた基板検査装置は、検査計画
が立て易く冗長な検査時間をなくすことができるという
効果がある。

本発明の電子ビームを用いた基板検査装置は、高速試験
ができるという効果がある。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
第１図に示す信号発生部８の詳細を示す回路図、第３図
は従来の一例を示すブロック図、第４図は被検査基板５
の詳細を示す断面図である。

１・・・・・・電子光学鏡筒、２・・・・・・真空槽、
３・・・・・・導体板、４・・・・・・制御電極、５・
・・・・・被検査基板、６・・・・・・基板ホルダー、
７・・・・・・制御電源、８・・・・・・信号発生部、
９・・・・・・信号処理部、１０・・・・・・電子ビ・
−ム制御部、１１・・・・・・システム制御部、】２・
・・・・・入力端子、１３・・・・・・出力端子、１４
・・・・・・抵抗器、１５・・・・・・コンデンサ、１
６・・・・・・スイッチ、１７．１８・・・・・・電源
、１９・・・・・・電子ビーム、２０・・・・・・２次
電子検出器、２１・・・・・・端子（パッド）、２２・
・・・・・配線パターン、２３・・・・・・コンタクト
ビン、２６・・・・・・ブランキング、２７・・・・・
・集束、ｉ自系、２８．２９・・・・・・電子銃、３０
・・・・・・Ｘ−Ｙテーブル、３１・・・・・・テーブ
ル制御部、３２・・・・・・信号処理部。

【図面の簡単な説明】

代理人　弁理士　　内　原　　晋 薦 因 篤

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （Ａ）被検査基板を収容する真空槽、 （Ｂ）前記真空槽に取付けられ、前記被検査基板上に偏
   向、照射される電子ビームを発生する電子光学鏡筒、 （Ｃ）前記電子ビームの当る面の反対側で、前記被検査
   基板に隣接して設置される導体板、 （Ｄ）前記被検査基板上面の電界分布を制御する制御電
   極、 （Ｅ）前記導体板に接続され、導通、断線検査に利用す
   る利用信号を発生する信号発生部、 （Ｆ）前記利用信号にもとづいて、配線パターンの良否
   を判定する信号処理部、 （Ｇ）前記電子光学鏡筒と前記信号処理部とを制御する
   システム制御部、 とを含むことを特徴とする電子ビームを用いた基板検査
   装置。