JPH0244266A - 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し、特に
基板に設けられた配線パターンの導通試験を行い、断線
及び他の配線パターンとの短絡などによる不良箇所を検
査する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、電子機器などに用いられるプリント配線基板の中
の配線パターンの断線、及び他の配線パターンとの短絡
などによる不良箇所を検査するなめに、配線パターンの
導通検査が行われており、この導通検査の一例として、
電子ビームを用いて導体相互間の短絡を検出する方法（
特公昭６２３９９４２号公報）などがある。

第６図は従来の電子ビームを用いた基板検査装置のブロ
ック図である。

第６図の従来の電子ビームを用いた基板検査装置は、被
検査基板３をセットするＸ−Ｙテーブル９、Ｘ７Ｙテー
ブル９のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置制御を行うテーブ
ル制御部１４、被検査基板３の下部全面に電子ビームを
照射する電子銃２２、被検査基板３の上部全面に電子ビ
ームを照射する電子銃２１、被検査基板３上部の所定の
部位に電子ビーム１５を照射する電子光学鏡１！Ｊ２、
電子光学鏡筒２から被検査基板３に照射される電子ビー
ム１５の偏向制御を行う電子ビーム制御部１１、電子ビ
ーム１５の照射により被検査基板３から発生する２次電
子を検出して検出された２１次電子の量を示す電流信号
を出力する２次電子検出器５．２次電子検出器５から出
力される電流信号をディジタル信号に変換し出力する信
号処理部１２ｂ、被検査基板３の有する配線パターンの
位置情報をあらかじめ記憶し、電子銃２１と電子銃２２
とテーブル制御部１４と電子光学鏡筒２と電子ビーム制
御部１１とを制御し且つ、信号処理部１２ｂから出力さ
れるディジタル信号を受信して被検査基板３の配線パタ
ーンの導通及び絶縁状態を判定するシステム制御部６ｂ
、Ｘ−Ｙテーブルつと電子光学鏡筒２と２次電子検出器
５と電子銃２１と電子銃２２とを収容する真空槽１から
構成されている。

次に、動作の説明を行う。

第２図は検査の対象となる基板の構造を示す断面図であ
る。

第２図の被検査基板はセラミック板１６の内部に金属の
配線材１８ａ、１８ｂにより配線パターンを形成し、上
面のバッド１７ａ〜１７ｄ及びコンタクトビン１９の相
互接続された構造となっている。

被検査基板３の下部のコンタクトビン１９と上部のバッ
ド１７ｄとの間の導通を検査する場合は、まず、被検査
基板３を真空槽１の中のＸ−Ｙテーブル９にセットする
９そして電子銃２２により被検査基板３の下部全面に電
子ビームを照射する。電子ビームの照射によりコンタク
トビン１９は電子を注入されるので、コンタクトビン１
９に接続される配線パターンは負に帯電する。

次に、電子光学鏡筒２から発射された電子ビーム１５は
偏向部２１で偏向されて被検査基板３のバッド１７ｄに
照射される。バッド１７ｄはコンタクトビン１９と配線
材１８ｂにより接続されているので、バッド１７ｄも負
に帯電しており、電子ビーム１５の照射をうけたバッド
１７ｄからは２次電子を放出する。そして強い２次電子
流を検出したことを示す電流信号が２次電子検出器５か
ら出力される。パッド１７ｄがコンタクトビン１つと接
続されていなければ、パッド１７ｄは負に帯電していな
いので、強い２次電子流を検出したことを示す電流信号
は出力されない。

このように、被検査基板３の上部のバッド群に順次電子
ビーム１５を照射し、強い２次電子流が検出されるか否
かを調べ、その結果を、あらかじめシステム制御部６ｂ
に記憶しであるコンタクトピンとパッドとの間の接続情
報と照合することにより、被検査基板３のコンタクトピ
ンとパッドとの間の導通があるかどうかを順次検査して
いくことができる。

パッド１７ａ〜１７ｃ相互の導通検査をするときは、ま
ず、電子銃２１により被検査基板３の上部全面に電子ビ
ームを照射した後、あらかじめシステム制御部６ｂに記
憶した順序で電子光学鏡筒２から電子ビーム１５をパッ
ドに照射する。電子ビーム１５の入射電子加速電圧は、
パッドに入射される電子流に比べてパッドから放出され
る２次電子の電子流が強くなるような値に設定されてい
るので、パッドが帯電しているときは、電子ビーム１５
の照射により強い２次電子流が検出されるとともに、パ
ッドの帯電電荷が減少し無くなってしまう。

次に、パッド１７ａに電子光学鏡筒２から電子ビーム１
５を照射すると、電子銃２１により帯電したパッド１７
ａの電荷が無くなってしまう、続いて、パッド１７ｂに
電子ビーム１５を照射する。パッド１７ａとパッド１７
ｂが接続しているときは、すでにパッド１７ａが照射を
うけたとき配線材１８ａを介してパッド１７ｂに帯電し
ていた電荷も無くなっているので、強い２次電子の電子
流が検出されず、パッド１．７　ａとパッド１７ｂとが
断線しているときは、パッド１７ｂには電荷が残ってい
るので、強い２次電子流が検出される。

そこで、あらかじめシステム制御部６ｂに記憶しておい
た順序によって被検査基板３のパッドに電子ビーム１５
を照射することによりバッド相互の導通検査をすること
ができる。

〔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におい
ては、帯電電荷の有無を調べるための電子ビーム（読出
しビーム）がバ・ソドヘ照射される回数は、最低でパッ
ドと同数であり、パターン相互の短絡不良がある場合、
その位置を決定するには、再度バッドに電荷を帯電させ
るための電子ビームを照射した後、適当な順序で読出し
ビームの再照射を行う必要がある。このときの読出しビ
ームの再照射回数は短絡不良の箇所の数により異なる。

従って、生産現場で基板の検査を行う場合、基板ごとに
費やされる検査時間が異なるため、大量に検査する場合
、生産計画が立てにくい、又、基板が大きいときは、基
板が読出しビームの照射範囲に入りきらず、基板をセッ
トしたＸ−Ｙテーブル９を機械的に移動させることが必
要になる。このため、基板が大型のときは、Ｘ−Ｙテー
ブルの移動の回数が多くなり、その速度は、電子ビーム
の偏向速度に比較して著しく遅いので、高速な検査を行
う妨げとなるという問題点がある。

本発明の目的は、被検査基板への電子ビームの照射回数
が少なくて済み、又、これまで別手順で行われていた被
検査基板のパッドとコンタクトビンとの間の導通と、バ
ッド間の導通との判定を一度の電子ビーム照射で判定で
き、検査時間が短縮化される電子ビームを用いた基板検
査装置を提供することにある。

〔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、（Ａ）被
検査基板をセットするＸ−Ｙテーブル、（Ｂ）前記Ｘ−
ＹテーブルのＸ軸方向及びＹ軸方向の位置制御を行うテ
ーブル制御部、 （Ｃ）前記被検査基板上に電子ビームを照射する電子光
学鏡筒、 （Ｄ＞前記電子光学鏡筒から前記被検査基板上に照射さ
れる電子ビームの偏向制御を行う電子ビーム制御部、 （Ｅ）電子ビームの照射により前記被検査基板から発生
する２次電子を検出し、検出される２次電子の量を示す
電流信号を出力する２次電子検出器、 （Ｆ）前記２次電子検出器から出力される電流信号を電
圧信号に変換し出力する信号処理部、（Ｇ）前記被検査
基板が有する配線パターン上に帯電する電荷量を制御す
るグリッド、 （）ｆ）前記被検査基板に隣接して平行に設置される金
属板、 （Ｉ）前記金属板に一端を接続されるコイル、（Ｊ）前
記信号処理部から出力される電圧信号を増幅して前記コ
イルの他端に供給する電圧増幅器、 （Ｋ）前記コイルのインダクタンス、前記被検査基板が
有する配線パターンと前記金属板との間の静電容量、前
記２次電子検出器、前記信号処理部から構成される回路
を前記電圧増幅器の帰還路とする発振回路の発振周波数
を計数して計数値を出力する周波数計数部、 （［、）前記被検査基板の有する配線パターンの位置情
報をあらかじめ記憶し、前記配線パターンの位置情報に
もとづいて前記被検査基板の所定の配線パターンに電子
ビームを照射するために、前記テーブル制御部と電子光
学鏡筒と電子ビームｆｉｌＪ御部とを制御し、前記被検
査基板の配線パターンに電子ビームが照射されるとき、
前記信号処理部から出力される電圧信号の周波数を計数
するために前記周波数計数部を制御し、前記周波数計数
部から出力される計数値を受信し、あらかじめ記憶して
いる正常な配線パターンと異常な配線パターンとに対応
する周波数計数値と、前記周波数計数部から受信した計
数値とを照合して前記被検査基板の配線パターンの導通
及び絶縁状態を判定するシステム制御部、 （Ｍ＞前記Ｘ−Ｙテーブルと前記電子光学鏡筒と前記２
次電子検出器と前記グリッドと前記金属板とを収容する
真空槽、 を備えて構成されている。

〔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のブロック図であるゆ 第１図の電子ビームを用いた基板検査装置は、被検査基
板３をセットするＸ−Ｙテーブル９、Ｘ−Ｙテーブル９
のＸ軸方向及びＹ軸方向の位置制御を行うテーブル制御
部１４、被検査基板３に電子ビーム１５を照射する電子
光学Ｍ筒２、電子光学鏡筒２から被検査基板３に照射さ
れる電子ビーム１５の偏向制御を行う電子ビーム制御部
１１、電子ビーム１５の照射により被検査基板３から発
生する２次電子を検出して検出される２次電子の量を示
す電流信号を出力する２次電子検出器５．２次電子検出
器５から出力される電流信号を電圧信号に変換上出力す
る信号処理部１２ａ、被検査基板３が有する配線パター
ン上に帯電する電荷量を制御するグリッド１０、被検査
基板３に隣接して平行に設置される金属板４、金属板４
に一端を接続されるコイル７、信号処理部１２ａから出
力される電圧信号を増幅してコイル７の他端に供給する
電圧増幅器８、信号処理部１２ａから出力される電圧信
号の周波数を計数し計数値を出力する周波数計数部１３
、被検査基板３の有する配線パターンの位置情報をあら
かじめ記憶して配線パターンに電子ビーム１５を照射す
るためテーブル制御部１４と電子光学鏡筒２と電子ビー
ム制御部１１とを′Ｍ御し、信号処理部１２ａから出力
される電圧信号の周波数を計数するために周波数計数部
１３を制御し、周波数計数部１３から出力される計数値
を受信して被検査基板３の配線パターンの導通及び絶縁
状態を判定するシステム制御部６ａ、Ｘ−Ｙテーブル９
と電子光学鏡筒２と２次電子検出器５とグリッド１０と
金属板４とを収容する真空槽１から構成されている。

次に、動作を説明する。

第３図は入射電子量と２次電子量との比で表わされる２
次電子放出率と電子ビーム１５の入射電子加速電圧との
関係を示す説明図である。

一般に入射した電子ビーム１５の電子量に対して、２次
電子の量は、加速電圧の関数であり、低加速電圧（数ｋ
Ｖ以下）における加速電圧と２次電子放出率（入射した
電子の量に対する２次電子の量の割合）の関係は、第３
図に示される。２次電子放出率と入射電子加速電圧によ
り表わされる曲線は、２次電子放出率が１より大きい領
域第３図のａ及び１より小さい領域Ｃ１及びＣ２に分か
れ、２点す、及びｂ２で２次電子放出率が１となってい
る。この２点の間で２次電子放出率が最大値となる入射
電子加速電圧がある。

第４図は電子ビーム１５の入射電子加速電圧とグリッド
１０の２次電子捕集効率との関係を示す説明図である。

グリッド１０に適切な電圧を外部から印加すると、発生
した２次電子のうち一部がグリッド１０に捕集される０
発生した２次電子のうち、どれだけがグリッド１０に捕
集されるかが第４図に示される。第４図のｄで示した捕
集効率は、発生した２次電子をすべて捕集することを表
わし、ｅで示した１より小さい領域は、発生した２次電
子のすべてがグリッド１０に捕集されずに一部が配線パ
ターンに追い戻され、配線パターンに電子が帯電するこ
とを表わしている。

第５図は電子ビーム１５の入射電子加速電圧とグリッド
１０の実行的な２次電子捕集効率との関係を示す説明図
である。

グリッド１０により追い戻されて帯電する効果も含めた
２次電子放出率は第３図と第４図とを重ねあわせた第５
図となる。電子ビーム１５の加速電圧を第５図の１２点
の値にとれば、配線パターンは正又は負に帯電して次に
示すように平衡状態を保たれる。

電子ビーム１５の加速電圧を第５図の１２点の値にとっ
た状態で金属板４に正の電圧を加えると、配線パターン
には、配線パターンと金属板４との間の静電容量（以下
パターン容量という）を介して、正の電圧が現われる。

これにより、実行的に加速電圧が大きくなったように見
えるので、２次電子放出率が１より小さくなる。このた
め、配線パターンに電子が追い戻されることになるので
電子が蓄積され、配線パターンに負電圧が発生する。こ
の負電圧と、金属板４に加えた正電圧が釣合ったところ
で平衡状態を回復する。逆に、平衡状態で金属に負電圧
を加えると配線パターンには負電圧が現われるので、２
次電子放出率が１より大きくなり、配線パターンに正電
圧が発生して平衡状態を回復する。

ここで２次電子検出器５に加えられている正の電圧を適
切に設定すると、グリッド１０に捕集される２次電子の
一部を一定の割合で２次電子検出器５にとりこむことが
できる。２次電子検出器５にとりこまれる２吹雪子量信
号は、グリッド１０に捕集される２次電子量に比例して
おり、グリッド１０に捕集される２次電子量は、配線パ
ターンの電圧を反映している。従って、金属板４にコイ
ル７の一方の端子を接続し、コイル７の他方の端子に電
圧増幅器８を接続し、電圧増幅器８の入力に２次電子検
出器５の出力電圧を加えるとパターン容量とコイル７に
よる発振回路が形成される。コイル７のインダクタンス
の値は既知なので、発振周波数が分かれば、パターン容
量を計算することができる。そしてパターン容量により
導通状態を判定することができる。

パターン容量により導億状態を判定する方法は以下によ
る。

配線パターンが途中で断線をおこしている場合は、電子
ビーム１５を照射しているパッドに接続されている配線
の長さが短くなるので、パターン容量は正常な場合に比
べて小さくなる。配線パターンが他の配線パターンと短
絡をおこしている場合は、電子ビーム１５を照射してい
るパッドに接続されている配線の長さが長くなるので、
パターン容量は正常な場合に比べて大きくなる。正常な
場合のパターン容量を正常な配線パターンの寸法からあ
らかじめ計算し、システム制御部６ａに記憶しておき、
上記に述べた方法により測定したパターン容量の値を正
常な場合のパターン容量と照合することにより、パター
ン容量の値から導通状態を判定することができる。

且つ、従来別手順で行われていた被検査基板３のパッド
とコンタクトビンとの間の導通と、パッド間の導通の判
定を一度の電子ビーム１５の照射で判定でき、検査時間
を短縮することができる。

なお、本実施例においては、配線パターンと金属板４と
の間゛の静電容量をパターン容量として利用しているが
、金属板４の代わりに被検査基板３の中の接地配線パタ
ーン又は電源配線パターンといった面積の大きい配線パ
ターンにコイル７を接続し、信号配線パターンと上記面
積の大きい接地配線パターン又は電源配線パターンとの
間の静電容量をパターン容量としても信号配線パターン
の導通状態を判定することができる。

又、従来技術では、配線パターンの各パッド間の導通を
検査するときに、各パッドに電子ビーム１５を順次照射
していく必要があるが、電子ビーム１５の偏向可能範囲
外にあるパッドを照射するときには、電子ビーム１５を
照射できるように、その都度、被検査基板３がセットさ
れたＸ−Ｙテーブル９をテーブル制御部１４により制御
して機械的に移動させなければならなかった。しかし、
本発明では、配線パターンの一つのパッドに一度電子ビ
ーム１５を照射するだけで他のすべてのパッドとの導通
の有無が判定できるので、電子ビーム１５の偏向可能範
囲外の位置にあるパッドに電子ビーム１５を照射するた
めに、Ｘ−Ｙテーブル９移動させなければならない回数
が、従来より少なくて済むようになる。

このように、本発明によれば、Ｘ−Ｙテーブル９の移動
回数及び電子ビーム１５の照射回数の低減ができ、検査
時間がそれだけ短縮できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、以下の効果を有する。

（［）導通検査において、電子ビームの偏向可能範囲外
にある被検査基板の部分に照射するため、被検査基板が
セットされているＸ−Ｙテーブルを機械的に移動させな
ければならない回数が、従来より少なくて済むので、検
査時間がそれだけ短縮できる。

（２）従来別手順で行われていた被検査基板のパッドと
コンタクトビンとの間の導通と、パッド間の導通の判定
を一度の電子ビームの照射で判定できるので検査時間が
短縮できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は検査
の対象となる基板の構造を示す断面図、第３図は入射電
子量と２次電子量との比で表わされる２次電子放出率と
電子ビーム１５の入射電子加速電圧との関係を示す説明
図、第４図は電子ビーム１５の入射電子加速電圧とグリ
ッド１ｏの２次電子捕集効率との関係を示す説明図、第
５図は電子ビーム１５の入射電子加速電圧とグリッド１
０の実行的な２次電子捕集効率との関係を示す説明図、
第６図は従来の電子ビームを用いた基板検査装置のブロ
ック図である。 １・・・・・・真空槽、２・・・・・・電子光学鏡筒、
３・・・・・・被検査基板、４・・・・・・金属板、５
・・・・・・２次電子検出器、６ａ、６ｂ・・・・・・
システム制御部、７・・・・・・コイル、８・・・・・
・電圧増幅器、９・・・・・・Ｘ−Ｙテーブル、１０・
・・・・・グリッド、１１・・・・・・電子ビーム制御
部、１２ａ、１２ｂ・・・・・・信号処理部、１３・・
曲・周波数計数部、１４・・・・・・テーブル制御部、
１５・・・・・・電子ビーム、１６・−・・・・セラミ
ック板、１７ａ〜１７ｄ・・・・・・パッド、１８ａ、
１８ｂ・・・・・・配線材、１９・・・・・・コンタク
トビン、２０・・・・・・偏向部、２１．２２・・・・
・・電子銃。 代理人　弁理士　　内　原　　晋 にＡ’ｆｆ１ ２；電子尤字鏡箇 に被挟亘基板 ４゛主箋扱 ５．２吹雪子挨比器 ６１１：　”ｙヌテ、Ｊｌｌｌｆ’ ７　コインし δ゛電圧増福器 第 Ｃ１：　Ｘ−Ｙ子−フル Ωニゲリッド′ １１：電子ビーＬＡ癩邦 １及：信セ匹理静 ｆ、３：！５波数社牧耶 １４：テーブノ請ｊ非 １５：電子ご−ム ７図 ａ　、２＆ｔ−）ｍ奏５凶）暫か　ノグパ哄田柾ｅ　２
女電÷誦集効孝・がｌより小さい傾城第 図 ９ｔ　、　ＦＺ　’実灯的θ゛？吹雪子放出率力ゞｌと
り゛る点第 図 １６、ｔうＥラフ沃 １’１ａ−１つ７．　　バ・ソト。 ａ〜１ｆ３ｂ　：配線ｕ ｌｑ：コフタフトビフ 篤　？　ａ α：２次電吹雪ｒ放まＡ障ブＩＪり大工４如或ｂｒ、　
ｂｚ：　Ｚ＆ｌ故土辛が７と句゛る点（、ｔ、Ｃｚ：　
２ウコ」−１）放汁屑とげ八より小さい慎域第　、、３
　図 γ：ＪＸ空槽 ？　電子光字焼目 ３　被挟責基板 ５．２久電−＆器 ６ｂ：シズテＡ＾ＩＩ’ Ｑ：Ｘ−Ｙテーブル ７１゛電子ビ一ム制御節 箋　６ 図 ７２ｂ佃号処狸址 １４　テーブノＵ歇τ １６・電−＋ｊ−ム ２０偏向舒 ２ブ、ｚｚ：ｉ石に−Ｆ！

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （Ａ）被検査基板をセットするＸ−Ｙテーブル、 （Ｂ）前記Ｘ−ＹテーブルのＸ軸方向及びＹ軸方向の位
   置制御を行うテーブル制御部、 （Ｃ）前記被検査基板上に電子ビームを照射する電子光
   学鏡筒、 （Ｄ）前記電子光学鏡筒から前記被検査基板上に照射さ
   れる電子ビームの偏向制御を行う電子ビーム制御部、 （Ｅ）電子ビームの照射により前記被検査基板から発生
   する２次電子を検出し、検出される２次電子の量を示す
   電流信号を出力する２次電子検出器、 （Ｆ）前記２次電子検出器から出力される電流信号を電
   圧信号に変換し出力する信号処理部、 （Ｇ）前記被検査基板が有する配線パターン上に帯電す
   る電荷量を制御するグリッド、 （Ｈ）前記被検査基板に隣接して平行に設置される金属
   板、 （Ｉ）前記金属板に一端を接続されるコイル、 （Ｊ）前記信号処理部から出力される電圧信号を増幅し
   て前記コイルの他端に供給する電圧増幅器、 （Ｋ）前記コイルのインダクタンス、前記被検査基板が
   有する配線パターンと前記金属板との間の静電容量、前
   記２次電子検出器、前記信号処理部から構成される回路
   を前記電圧増幅器の帰還路とする発振回路の発振周波数
   を計数して計数値を出力する周波数計数部、（Ｌ）前記
   被検査基板の有する配線パターンの位置情報をあらかじ
   め記憶し、前記配線パターンの位置情報にもとづいて前
   記被検査基板の所定の配線パターンに電子ビームを照射
   するために、前記テーブル制御部と電子光学鏡筒と電子
   ビーム制御部とを制御し、前記被検査基板の配線パター
   ンに電子ビームが照射されるとき、前記信号処理部から
   出力される電圧信号の周波数を計数するために前記周波
   数計数部を制御し、前記周波数計数部から出力される計
   数値を受信し、あらかじめ記憶している正常な配線パタ
   ーンと異常な配線パターンとに対応する周波数計数値と
   、前記周波数計数部から受信した計数値とを照合して前
   記被検査基板の配線パターンの導通及び絶縁状態を判定
   するシステム制御部、 （Ｍ）前記Ｘ−Ｙテーブルと前記電子光学鏡筒と前記２
   次電子検出器と前記グリッドと前記金属板とを収容する
   真空槽、 を備えたことを特徴とする電子ビームを用いた基板検査
   装置。