KR20060053842A - 기판 검사장치 및 기판 검사방법 - Google Patents

기판 검사장치 및 기판 검사방법 Download PDF

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KR20060053842A
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KR1020050064414A
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마사미 야마모토
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니혼덴산리드가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 프로브를 랜드에 접촉시키지 않고 배선 패턴의 단선이나 단락을 간편하게 검사할 수 있는 기판 검사 장치 및 기판 검사 방법에 관한 것으로서, 기판(2)에 형성된 복수의 배선 패턴(21) 중 검사 대상이 되는 하나의 배선 패턴(211)의 상면 패턴부(211a)에 레이저 어블레이션이 발생하는 강도의 레이저광을 조사하는 레이저광 조사 유니트(45)와, 상면 패턴부(211a)로부터 방출된 전자를 포착하는 전극부(442b)와 배선 패턴(211)의 하면 패턴부(211b)에 가압 접촉되는 접촉자(421)와의 사이에 전류계(77)를 통해 소정의 전압(V0)을 부여하는 직류 전원(76)을 구비하여 전류계(77)에 의해 측정된 전류값을 이용하여 배선 패턴(21)의 단선 및 단락 상태를 판정한다.
기판, 배선, 패턴, 검사, 레이저

Description

기판 검사장치 및 기판 검사방법 {SUBSTRATE INSPECTION APPARATUS AND METHOD}
도 1은 본 발명에 따른 기판 검사 장치의 일 실시형태를 보인 측단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 기판 검사 장치의 평면도이다.
도 3은 기판 검사 장치의 전기적 구성의 일 예를 보인 구성도이다.
도 4는 기판 검사 장치의 요부의 구성의 제1 실시형태를 보인 개념도이다.
도 5는 제어부의 기능 구성의 일 예를 보인 기능 구성도이다.
도 6은 기판 검사 장치의 동작의 일 예를 보인 순서도이다.
도 7은 도 6에 도시된 순서도의 단계 S109의 단선 검사 처리의 일 예를 보인 상세 순서도이다.
도 8은 도 6에 도시된 순서도의 단계 S111의 단락 검사 처리의 일 예를 보인 상세 순서도이다.
도 9는 도 6에 도시된 순서도의 단계 S111의 단락 검사 처리(단계 S109의 단선 검사 처리)의 동작의 일 예를 보인 타이밍 도이다.
도 10은 레이저광 조사 유니트에서 발광되는 레이저광의 강도(PW)와 전류계로 측정되는 전류값(AM)과의 관계의 일 예를 보인 도표이다.
도 11은 레이저광 조사 유니트에서 발광되는 레이저광의 강도(PW)와 전류계 로 측정되는 전류값(AM)과의 관계의 일 예를 보인 도표이다.
도 12는 기판 검사 장치의 주요부의 구성의 제2 실시 형태를 보인 개념도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 장치 본체 2: 기판
3: 반출입부 4D: 하부 검사 유니트
4U: 상부 검사 유니트 41: 검사 지그
42: 접촉자 43: 구동기구
44: 하우징 441: 상부벽
442: 측벽 442b: 전극부
44a: 폐공간
45: 레이저광 조사 유니트(레이저광 조사 수단의 일부)
451: 발광부 452: 주사부
71: 제어부 71a: 압력 설정부
71b: 감압부(감압 수단의 일부)
71c: 전극 설정부(전극 설정 수단)
71d: 전압 인가부(전압 인가 수단의 일부)
71e: 강도 설정부(강도 설정 수단)
71f: 레이저광 조사부(레이저광 조사 수단의 일부)
71g: 전류 검출부(전류 검출 수단의 일부)
71h: 판정부 72: 구동부
73: 테스터 콘트롤러 74: 스캐너
75: 감압 펌프(감압 수단의 일부)
76: 직류 전원(전원 인가 수단의 일부)
77: 전류계(전류 검출 수단의 일부)
본 발명은, 피검사 기판에 형성된 복수의 배선 패턴 중에서 하나의 배선 패턴을 순차적으로 선택하고, 선택된 배선 패턴 또는 그것과 인접하는 배선 패턴에 흐르는 전류의 값을 검출하여 단선 및 단락 상태 중 적어도 하나의 검사를 수행하는 기판 검사 장치 및 기판 검사 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은, 프린트 배선 기판에 한정되지 않고, 예를 들면, 플렉시블 기판, 다층 배선 기판, 액정 모니터나 플라즈마 디스플레이용 전극판, 및 반도체 패키지용 패키지 기판이나 필름 캐리어 등 다양한 기판에서 전기적 배선의 검사에 적용할 수 있으며, 본 명세서에서는 상기한 바와 같은 다양한 배선 기판들을 「기판」으로 총칭하기로 한다.
기판에는 복수의 배선 패턴이 형성되고 있으며 이러한 배선 패턴들이 설계한 대로 제조되어 있는지의 여부를 검사하기 위해 종래부터 수많은 종류의 기판 검사 장치가 제공되어 왔다. 특히, 최근에는 전자기기의 소형화 등과 더불어 기판의 배 선 패턴의 미세화가 진행되어 검사점이 되는 랜드가 증가됨과 동시에 협소화되고 있기 때문에 모든 검사점에 직접 프로브를 접촉시켜 배선 패턴의 단선이나 단락을 검사하는 것이 곤란한 경우가 발생하게 되었다. 이에, 프로브를 랜드에 접촉시키지 않고 배선 패턴의 단선이나 단락을 검사하는 기판 검사 장치가 제안되었다.
일 예로, 일본국 특허공개공보 평14-318258호에는 레이저광을 랜드에 조사시킴으로써 발생하는 전자를 이용하는 기판 검사 장치가 제안되어 있다. 상기 기판 검사 장치의 실시예로서는, 자외선 영역의 레이저광을 피검사 배선 패턴의 일단에 조사하고 여기에서 광전 효과에 의해 방출된 전자를 플러스 전극을 이용하여 포착하여 그에 의한 전류를 이용하여 기판을 검사하는 장치가 개시되어 있다.
상기의 방법을 이용하면, 프로브를 랜드에 접촉시키지 않고 배선 패턴의 단선이나 단락을 검사할 수 있게 된다. 그러나 상기 방법은 광전 효과를 이용하기 때문에 조사되는 레이저광의 파장의 범위가 소정값(한계 파장이라 함) 이하로 한정될 수 밖에 없고 따라서 기판 검사 장치의 제조 비용이 상승될 우려가 있다. 또한, 배선 패턴(랜드)을 구성하는 재료의 종류(금, 구리 등)에 따라 한계 파장이 다르기 때문에 랜드를 구성하는 재료에 따라 조사할 레이저광의 파장을 변경할 필요가 있어 작업성이 저하될 우려가 있다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 프로브를 랜드에 접촉시키지 않고 배선 패턴의 단선이나 단락을 간편하게 검사할 수 있는 기판 검사 장치 및 기판 검사 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
이를 위하여, 청구항 1항에 따른 본 발명의 기판 검사 장치는, 피검사 기판에 형성된 복수의 배선 패턴의 전기적 특성의 양부를 2개의 검사점 사이의 도통의 유무에 의해 검사하는 기판 검사 장치로서, 배선 패턴상의 제1 검사점에, 레이저 어블레이션 또는 이광자 흡수에 의해 하전입자를 방출시키는 강도의 레이저광을 조사하는 레이저광 조사 수단과, 상기 제1 검사점에서 방출된 하전입자를 포착하는 전극부와, 상기 전극부와 제2 검사점 사이에 소정 크기의 전압을 인가하는 전압 인가 수단과, 상기 전압 인가 수단에 직렬로 접속되어 전류의 값을 검출하는 전류 검출 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 따르면, 레이저광 조사 수단에 의해 배선 패턴 상의 제1 검사점에, 레이저 어블레이션 또는 이광자 흡수에 의해 하전입자를 방출시키는 강도의 레이저광이 조사되어 레이저 어블레이션 또는 이광자 흡수에 의해 하전입자가 방출된다. 그리고 전압 인가 수단에 의해 전극부와 제2 검사점 사이에 소정 크기의 전압이 인가되어 있으므로 제1 검사점에서 방출된 하전입자가 전극부에 포착된다. 그리고 전류 검출 수단에 의해, 하전입자가 전극부에 포착됨으로써 제1 및 제2 검사점 사이에 흐르는 전류의 값이 검출된다.
단선 상태를 판정하는 경우에는 복수의 배선 패턴 중에서 선택된 하나의 배선 패턴의 제1 및 제2 검사점 사이에 흐르는 전류가 미리 설정된 소정의 값보다 작을 경우 도통 불량(단선 등의 발생)으로 판정된다. 한편, 단락 상태를 판정할 경우에는 복수의 배선 패턴 중에서 선택된 하나의 배선 패턴의 제1 검사점과 하나의 배선 패턴에 인접하는 배선 패턴의 제2 검사점 사이에 흐르는 전류가 미리 설정된 소 정의 값보다 클 경우 단락 불량(단락 발생)으로 판정된다.
따라서 레이저 어블레이션 또는 이광자 흡수에 의해 방출되는 하전입자를 이용하여 전기적 특성의 양부가 판정되므로 조사되는 레이저광의 파장의 제약이 적고, 프로브를 랜드에 접촉시키지 않고 배선 패턴의 단선이나 단락이 간편하게 검사된다.
청구항 2항에 따른 본 발명의 기판 검사 장치는, 전기 레이저광 조사수단으로부터 조사되는 레이저광의 강도를 설정하는 강도 설정수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 따르면, 레이저광 조사수단으로부터 조사되는 레이저광의 강도가 강도 설정수단에 의해 설정되므로 레이저 어블레이션 또는 이광자 흡수를 발생시키기 위해 필요한 적정한 강도로 설정될 수 있다. 예를 들어, 높은 검사 정밀도가 요구될 경우에는 조사할 레이저광의 강도를 장치 또는 기판 손상 등의 한계의 최대값으로 설정하고, 반대로 기판의 손상을 최소한으로 억제시킬 경우에는 검출 가능한 한계의 최소값으로 설정할 수 있게 된다.
청구항 3항에 따른 본 발명의 기판 검사 장치는, 상기 전압 인가 수단에 의해 인가되는 전압을 설정하는 전압 설정수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 따르면, 전압 인가수단에 의해 인가되는 전압이 전압 설정수단에 의해 설정되므로 검출 정밀도를 확보하기 위해 필요한 적절한 전압으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 높은 검사 정밀도가 요구될 경우에는 인가할 전압을 장치의 손상 등의 한계의 최대값으로 설정하고, 반대로 장치의 손상 등을 최소한으로 억제시킬 경우에는 검출 가능한 한계의 최소값으로 설정할 수 있게 된다.
청구항 4항에 따른 본 발명의 기판 검사장치는, 상기 전압 인가수단이, 상기 전극부의 전위가 상기 제2 검사점의 전위보다 고전위가 되도록 전압을 인가하는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 따르면, 전압 인가수단에 의해, 전극부의 전위가 제2 검사점의 전위보다 고전위가 되도록 전압이 인가되므로 레이저 어블레이션에 의해 발생한 전자가 전극부에 포착된다. 따라서 레이저 어블레이션에 의해 생성된 양의 전하를 갖는 금속 이온은 배선 패턴의 제1 검사점에 정지되므로 레이저 어블레이션에 의한 배선 패턴의 손상이 억제된다.
청구항 5항에 따른 본 발명의 기판 검사장치는, 상기 제1 검사점을 포함하는 폐공간을 형성하는 하우징과, 상기 폐공간 내부를 감압하는 감압수단을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 따르면, 하우징에 의해 제1 검사점을 포함하는 폐공간이 형성되고, 하우징에 의해 형성된 폐공간 내부가 감압수단에 의해 감압되어 있다. 따라서, 레이저광이 조사되는 제1 검사점은 감압된 공간 내부가 되므로 공기의 존재에 의한 하전입자 및 전자의 산란이 억제되어 효율적으로 전극에 포착된다.
청구항 6항에 따른 본 발명의 기판 검사장치는, 상기 전극부가 상기 하우징의 측벽에 설치되고, 상기 하우징이 상부벽이 투명한 재료로 형성되고, 상기 레이저광 조사수단이 피검사 기판의 상방에서 투명한 상부벽을 투과하여 레이저광을 조사하는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 따르면, 하전입자를 포착하는 전극부가 하우징의 측벽에 설치됨과 아울러 하우징 상부벽이 투명한 재료로 형성되어 있어 레이저 조사 수단에 의해 피검사 기판의 상방에서 투명한 상부벽을 투과하여 레이저광이 조사된다. 따라서, 레이저광이 상방으로부터 조사되므로 레이저광이 조사되는 대상이 되는 랜드 등으로 이루어지는 제1 검사점에 대한 레이저광의 위치 결정이 용이해진다.
청구항 7항에 따른 본 발명의 기판 검사방법은, 피검사 기판에 형성된 복수의 배선 패턴의 전기적 특성의 양부를 2개의 검사점 사이의 도통의 유무에 의해 검사하는 기판 검사 방법으로서, 배선 패턴상의 제1 검사점에, 레이저 어블레이션 또는 이광자 흡수에 의해 하전입자를 방출시키는 강도의 레이저광을 조사하고, 전극부와 제2 검사점 사이에 소정 크기의 전압을 인가하고, 상기 전극부에서 상기 제1 검사점에서 방출된 하전입자를 포착하고, 상기 제1 및 제2 검사점 사이에 흐르는 전류의 값을 검출하는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에 따르면, 배선 패턴상의 제1 검사점에, 레이저 어블레이션 또는 이광자 흡수에 의해 하전입자를 방출시키는 강도의 레이저광이 조사되어 레이저 어블레이션 또는 이광자 흡수에 의해 하전입자가 방출된다. 그리고 전극부와 제2 검사점 사이에 소정 크기의 전압이 인가되어 있으므로 제1 검사점으로부터 방출된 하전입자가 전극부에 포착된다. 이와 같이 하전입자가 전극부에 포착됨으로써 전극부를 통하여 제1 및 제2 검사점 사이에 흐르는 전류의 값을 이용하여 전기적 특성의 양부가 판정된다.
단선 상태를 판정하는 경우에는 복수의 배선 패턴 중에서 선택된 하나의 배 선 패턴의 제1 및 제2 검사점 사이에 흐르는 전류가 미리 설정된 소정의 값보다 작을 경우 도통 불량(단선 등의 발생)으로 판정된다. 한편, 단락 상태를 판정할 경우에는 복수의 배선 패턴 중에서 선택된 하나의 배선 패턴의 제1 검사점과 하나의 배선 패턴에 인접하는 배선 패턴의 제2 검사점 사이에 흐르는 전류가 미리 설정된 소정의 값보다 클 경우 단락 불량(단락 발생)으로 판정된다.
따라서 레이저 어블레이션 또는 이광자 흡수에 의해 방출되는 하전입자를 이용하여 전기적 특성의 양부가 판정되므로 조사되는 레이저광의 파장의 제약이 적고, 프로브를 랜드에 접촉시키지 않고 배선 패턴의 단선이나 단락이 간편하게 검사된다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 검사 장치의 일 실시형태를 나타내는 측단면도이고, 도 2은 도 1의 기판 검사 장치의 평면도이다. 후술하는 각 도면의 방향관계를 명확히 하기 위해 Ｘ, Ｙ, Ｚ 직각 좌표축이 기재되어 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 기판 검사 장치는, 장치 전방측(-Ｙ측)에 장치 본체(1)에 대해 개폐 도어(11)가 개폐 가능하게 설치되어 있으며, 이 개폐 도어(11)를 개방한 상태에서 검사 대상인 배선 패턴이 형성된 프린트 기판 등의 기판(2)(피검사 기판에 상당한다)을 장치 전방측 중앙부에 마련되어진 반출입부(3)를 통해 장치 본체(1) 내로 반입할 수 있도록 되어 있다. 또한 이 반출입부(3)의 후방측(+Ｙ측)에는 검사 신호를 전송하는 복수개(예를 들면 200개)의 접촉자(42)를 마련하고, 기판(2)의 배선 패턴의 랜드(검사점)에 접촉자(42)를 맞닿게 하 기 위해 후술하는 검사 지그(41)를 이동시키는 검사부(4)가 마련되어 있다.
또한 상기 검사부(4)에 대해 접촉자(42)를 검사점에 맞닿게 하기 위해 이동시키는 지시 신호 및 접촉자(42)를 통해 검사점으로 출력하는 검사 신호 등을 출력함과 아울러 검사부(4)를 통해 검사 신호 등이 입력되어 검사 신호를 이용하여 기판의 양부 판정을 수행하는 스캐너(74)가 소정 위치(여기서는 장치 본체(1) 내의 상부)에 설치 되어 있다. 그리고, 검사부(4) 및 스캐너(74)에 의한 검사(즉, 양부 판정)가 종료된 기판(2)은 반출입부(3)로 귀환되고 개폐 도어(11)가 개방되어 조작자에 의해 반출가능하게 된다.
상기 기판 검사 장치의 경우에는 반출입부(3)와 검사부(4) 사이에서 기판(2)을 이송시키기 위해 이송 테이블(5)이 Y방향으로 이동 가능하게 설치되는 동시에 이송 테이블(5)은 이송 테이블 구동 기구(6)에 의해 Y방향으로 이동되어 위치가 결정되도록 구성되어 있다. 즉, 이송 테이블 구동 기구(6)에서는, Y방향으로 연장되는 2개의 가이드 레일(61)이 소정 간격만큼 X방향으로 이격되어 배치되고 이 가이드 레일(61)들을 따라 이송 테이블(5)이 슬라이드 가능하도록 되어 있다.
또한 상기 가이드 레일(61)들과 평행하게 볼나사(62)가 설치되고 이 볼나사(62)의 일측(-Ｙ측)단이 장치 본체(1)에 축지지되는 동시에 타측(+Ｙ측)단이 이송 테이블 구동용 모터(63)의 회전축(64)과 연결되어 있다. 또한 상기 볼나사(62)에는 이송 테이블(5)을 고정시킨 브래킷(65)이 나사 결합되어 후술하는 제어부(71)(도 3 참조)로부터의 명령에 따라 모터(63)가 회전 구동되면 그 회전량에 따라 이송 테이블(5)이 Y방향으로 이동하여 반출입부(3)와 검사부(4) 사이를 왕복 이동하게 된다.
도 2를 참조하면 이송 테이블(5)은 기판(2)을 올려놓기 위한 기판 재치부(51)를 구비하고 있다. 상기 기판 재치부(51)는 올려 놓인 기판(2)이 3개의 걸림핀(53)과 걸림결합되는 동시에 이 걸림핀(53)들과 대향하는 방향에서 기판(2)을 가압하는 가압 수단(미도시)에 의해 기판(2)이 걸림핀(53) 측으로 가압되어 기판 재치부(51)상에서 기판(2)이 유지될 수 있게 된다. 또한, 이와 같이 유지된 기판(2)의 하면에 형성된 배선 패턴에 후술하는 하부 검사 유니트((4D))의 접촉자(42)를 맞닿게 하기 위해 기판 재치부(51)에는 관통 개구(미도시)가 형성되어 있다.
검사부(4)는 이송 테이블(5)의 이동 경로를 사이에 두고 상방측(+Ｚ측)으로 기판(2)의 상면측에 형성된 배선 패턴을 비접촉식으로 검사하기 위한 상부 검사 유니트(4U)와, 하방측(-Ｚ측)으로 기판(2)의 하면측에 형성된 배선 패턴을 접촉자(42)를 가압 접촉시켜 검사하기 위한 하부 검사 유니트(4D)를 구비하고 있다. 검사 유니트(4U, 4D)는 이송 테이블(5)의 이동 경로를 사이에 두고 거의 대칭적으로 배치되어 있다. 상부 검사 유니트(4U)는 하면이 개방된 대략 직육면체 형태의 하우징(44)(도4참조)과, 하우징(44)을 구동하는 구동 기구(43)와, 레이저광을 출력하는 레이저광 조사 유니트(45)를 구비하며, 하부검사 유니트(4D)는 접촉자(42)를 다침(多針)형상으로 유지하는 검사 지그(41)(기판 검사용 지그에 해당함)와, 검사 지그(41)를 구동시키는 구동 기구(43)를 구비하고 있다.
도 3은 기판 검사 장치의 전기적 구성의 일 예가 도시된 구성도이다. 기판 검사 장치는, CPU, ROM, RAM, 모터 드라이버 등을 구비하여 ROM에 미리 기억되어 있는 프로그램을 따라 장치 전체를 제어하는 제어부(71)와, 제어부(71)로부터의 지시를 접수하여 구동 기구(43) 및 이송 테이블 구동 기구(6)에 대해 구동 명령을 출력하는 구동부(72)와, 테스터 콘트롤러(73)와, 스캐너(74)를 구비하고 있다.
테스터 콘트롤러(73)는 제어부(71)로부터의 검사 시작 명령을 받아 미리 기억된 프로그램에 따라 기판(2)의 하면측에 형성된 배선 패턴의 랜드에 맞닿은 하부 검사 유니트(4D)의 복수개의 접촉자(42) 중에서 검사해야 할 배선 패턴의 양단에 위치하는 2개의 랜드에 각각 접촉된 1개의 접촉자(42)를 순차적으로 선택하는 것이다. 또한, 테스터 콘트롤러(73)는, 선택한 1개의 접촉자(42)와, 레이저광 조사 유니트(45)로부터 조사된 레이저광이 조사되는 기판(2)의 상면 측에 형성된 배선 패턴의 랜드간의 검사를 수행시키도록 스캐너(74) 및 레이저광 조사 유니트(45)(주사부(452): 도 4 참조)로 스캔 명령을 출력하는 것이다.
한편, 구동 기구(43)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 장치 본체(1)에 대하여 X방향으로 검사 지그(41)(또는 하우징(44))를 이동시키는 Ｘ구동부(43X)와, X구동부(43X)에 연결되어 검사 지그(41)(또는 하우징(44))를 Y방향으로 이동시키는 Ｙ구동부(43Y)와, Y구동부(43Y)에 연결되어 검사 지그(41)(또는 하우징(44))를 Z축 둘레로 회전 이동시키는 θ구동부(43θ)과, θ구동부(43θ)에 연결되어 검사 지그(41)(또는 하우징(44))를 Z방향으로 이동시키는 Ｚ구동부(43Z)로 구성되고 있으며, 제어부(71)에 의해 검사 지그(41)(또는 하우징(44))를 이송 테이블(5)에 대해 상대적으로 위치 결정하거나, 검사 지그(41)(또는 하우징(44))를 상하 방향(Z방향)으로 승강시켜 접촉자(42)(또는 하우징(44))를 기판(2)에 형성된 배선 패턴에 대해 맞닿 게 하거나 이격시킬 수 있도록 구성되어 있다.
<제1 실시 형태>
도 4는, 기판 검사 장치의 요부의 구성의 제1 실시 형태를 보인 개념도이다. 기판(2)은, 베이스 기판(20)에 복수의 배선 패턴(21, 211, 212)이 형성되어 있다. 한편, 여기서는 편의상 3개의 배선 패턴을 도시했으나 실제 기판(2)에서는, 주지된 바와 같이 다수의 배선 패턴이 베이스 기판(20)의 상하면 및 내부 중 어느 하나 또는 모두에 형성되어 있다. 배선 패턴(21)은 각각, 베이스 기판(20)의 상면에 형성된 상면 패턴부(21a)와, 베이스 기판(20)의 하면에 형성된 하면 패턴부(2lb)와, 베이스 기판(20) 내에 형성된 홀(즉, 비어(Via))에 마련되어 상면 패턴부(21a)와 하면 패턴부(2lb)를 전기적으로 접속시키는 비어부(21c)로 구성되어 있다.
기판(2)의 하면측에 형성된 하면 패턴부(2lb)에는 구동 기구(43)에 의해 검사 지그(41)(미도시)에 지지된 접촉자(42)가 가압 접촉된다. 이 접촉자(42)는 각각 스캐너(74)를 구성하는 복수의 스위치 중 하나인 스위치(741)의 일단에 접속되어 있다. 스위치(741)의 타단은 전류계(77)(전류 검출 수단의 일부에 해당)를 통해 직류 전원(76)(전압 인가 수단에 해당)에 접속되어 있다. 여기서 직류 전원(76)은 제어부(71)(후술하는 전압 설정부(71c), 전압 인가부(71d))로부터의 지시에 따라 소정값의 전압을 생성하여(도 5 참조) 스캐너(74)를 통해 접촉자(42)와 하우징(44)에 형성된 전극부(442b) 사이로 인가한다(도 3 참조).
한편, 기판(2)의 상면측에는 구동 기구(43)에 의해 하우징(44)이 가압 접촉 된다. 이 하우징(44)은 투명한 재료(여기서는 유리)로 형성된 상부벽(441)과, 예를 들어 고무로 형성된 측벽(442)을 구비하여 기판(2) 상면의 소정 범위를 덮도록 덮개 형상으로 형성되어 있다. 한편 측벽(442)의 소정 위치에는 상면 패턴부(21a)로부터 방출되는 하전입자(여기서는 전자)를 포착하는 전극부(442b)가 형성되어 있다. 구동 기구(43)에 의해 하우징(44)이 기판(2)측에 가압 접촉되면 측벽(442)의 단부(442a)가 기판(2) 표면에 맞닿아 눌림으로써 변형되어 상기 단부(442a)가 패킹으로서 기능한다. 그 결과, 기판(2)의 표면 및 하우징(44)으로 둘러싸이는 기밀한 폐공간(44a)이 형성된다. 이 폐공간(44a) 내의 공기를 감압시키기 위해, 감압 펌프(75)에 접속된 배관 (751)이 하우징(44)의 소정 위치(여기서는 상부벽(441))를 관통하여 폐공간(44a)과 감압 펌프(75)(감압 수단의 일부에 해당) 사이에 접속되어 있다.
또한, 상부 검사 유니트(4U)(미도시)에는, 기판(2)에 형성된 복수의 배선 패턴(21) 중에서 검사 대상이 되는 하나의 배선 패턴(21)의 상면 패턴부(21a)의 검사점에 레이저광을 조사하는 레이저광 조사 유니트(45)가 설치되어 있다. 이 레이저광 조사 유니트(45)는 제어부(71)(후술하는 레이저광 조사부(71f))로부터의 동작 명령에 따라 레이저광(L)을 출사시키는 발광부(451)와, 발광부(451)로부터 출사된 레이저광(L)을 제어부(71)로부터의 동작 명령에 따라 기판(2) 상의 임의의 위치로 조사시키는 주사부(452)를 구비하고 있다. 여기서는 발광부(451)가, 파장(λ)이 266nm인 자외선 영역의 레이저광을 발광시키도록 구성되고 또한 조사된 배선 패턴(21)의 상면 패턴부(21a)의 검사점(제1 검사점에 해당)에서 레이저 어블레이션 또 는 이광자 흡수가 발생하는 강도(도 10 및 도 11 참조)의 레이저광을 발광시키는 것이다.
또한 상기 발광부(451)는, Q스위치 소자 등을 이용하여 펄스 구동이 가능하도록 구성되어 있다. 또한 레이저광(L)의 주사를 수행하는 주사부(452)는, 예를 들면 갈바노미러를 사용하여 구성되어 있다. 그리고, 여기서는 제어부(71)로부터의 동작 명령에 따라 갈바노미러를 구동시킴으로써 발광부(451)로부터 출사된 레이저광(L)을 기판(2) 상면의 원하는 위치(제어부(71)에 의해 선택된 배선 패턴(21)의 상면 패턴부(21a) 내에 설정된 검사점: 제1 검사점에 해당)로 정확하고 고속으로 조사할 수 있다.
또한 하우징(44)의 측벽(442)에 설치된 전극부(442b)와, 스캐너(74)의 스위치(741)를 통해 하면 패턴부(2lb)에 가압 접촉되는 접촉자(42) 사이에 전압을 부여하는 직류 전원(76)이 설치되어 있다. 직류 전원(76)은 제어부(71)(후술하는 전압 인가부(71d))로부터의 동작 명령에 따라 소정값의 전압을 발생시킨다. 여기서는 직류 전원(76)은, 하우징(44)의 측벽(442)에 설치된 전극부(442b)가 하면 패턴부(2lb)에 가압 접촉되는 접촉자(42)보다 고전위가 되도록 전압을 부여한다.
또한, 직류 전원(76)의 일측 단자로부터 하우징(44)의 전극부(442b) 및 검사 대상이 되는 배선 패턴(21)(여기에서는 배선 패턴(211))을 통해 직류 전원(76)의 타측 단자로 되돌아오는 도전 경로에 전류계(77)가 설치되어 있으며 이 도전 경로를 흐르는 전류의 전류값이 전류계(77)에 의해 검출된다. 구체적으로는, 직류 전원(76)의 플러스측 단자가 하우징(44)의 전극부(442b)와 전기적으로 접속되고, 직 류 전원(76)의 마이너스측 단자가 전류계(77)를 통해 스캐너(74)의 일측 단자에 접속되고, 스캐너(74)의 타측 단자는 각 배선 패턴(21)의 하면 패턴부(2lb)(제2 검사점에 해당)에 대응하도록 마련된 복수의 접촉자(42)에 접속되어 있다.
여기서, 상기와 같이 구성된 기판 검사 장치를 이용하여 단선 검사를 하는 방법에 대해 설명하면 다음과 같다. 제어부(71)로부터의 선택 지시에 따라 스캐너(74)를 구성하는 스위치(741)에 의해 하나의 배선 패턴(21)(여기서는 배선 패턴(211))이 선택되면 배선 패턴(211)의 상면 패턴부(211a)와 전극부(442b) 사이에 직류 전원(76)에 의해 전압이 인가되어 있으므로 배선 패턴(211)이 단선 상태에 있지 않을 경우(도통 상태에 있을 경우)에는 상면 패턴부(211a)와 전극부(442b) 사이에 전계가 발생한다. 또한 제어부(71)로부터의 동작 명령에 따라 레이저광 조사 유니트(45)로부터 배선 패턴(211)의 상면 패턴부(211a)로 레이저광(L)이 조사되면 상면 패턴부(211a)의 표면에서는 레이저 어블레이션이 일어나 플라즈마 상태가 되어 하전입자(전자, 및 정전하를 띤 금속입자)가 생성된다.
이와 같이 생성된 전자는 직류 전원(76)에 의해 형성되어 있는 전계에 의해 전극부(442b)측으로 집중된다. 이에 의해 배선 패턴(211)이 단선 상태에 있지 않을 경우(도통 상태에 있을 경우)에는 비어부(211c)를 통해 하면 패턴부(211b)와 도통 가능한 상면 패턴부(211a)의 표면에서 전자가 방출되어 전극부(442b)에 도달됨으로써 직류 전원(76)의 플러스측 단자로부터, 전극부(442b), 배선 패턴(211), 접촉자(421), 스캐너(74)(스위치(741)) 및 전류계(77)를 경유하여 직류 전원(76)의 마이너스측 단자에 이르는 도통 경로로 전류가 흐르게 되고 이 전류가 전류계(77) 에 의해 검출된다.
한편, 배선 패턴(211)이 단선 상태에 있을 경우(예를 들면 비어부(211c)의 일부가 결손되어 있어 비도통 부분이 있을 경우)에는, 상기 도통 경로가 형성되지 않으므로 전류계(77)에 의해 전류가 검출되지 않는다. 따라서 전류계(77)에 전류가 흐르는지의 여부를 통해 배선 패턴(21)의 단선 상태를 검사할 수 있게 되는 것이다.
이어서, 배선 패턴(21)의 단락 검사를 수행하는 방법에 대해 설명하고자 한다. 여기서는, 기판(2)의 거의 중앙에 마련된 배선 패턴(211)과, 기판(2)의 오른쪽에 마련된 배선 패턴(212)간의 단락 상태를 검사하는 경우에 대해 설명한다. 제어부(71)로부터의 선택 지시에 따라 스캐너(74)를 구성하는 스위치(741)에 의해 하나의 배선 패턴(211)이 선택되면, 배선 패턴(211)과 배선 패턴(212)이 단락 상태에 있을 경우에는 그 단락부를 통해 상면 패턴부(212a)와 전극부(442b) 사이에 전계가 발생한다. 또한, 제어부(71)로부터의 동작 명령에 따라 레이저광 조사 유니트(45)로부터 배선 패턴(212)의 상면 패턴부(212a)로 레이저광(L)이 조사되면 상면 패턴부(212a)의 표면에서는 레이저 어블레이션이 일어나 플라즈마 상태가 되어 하전입자(전자, 및 정전하를 띤 금속입자)가 생성된다.
이와 같이 생성된 전자는 직류 전원(76)에 의해 형성되어 있는 전계에 의해 전극부(442b)측으로 집중된다. 이와 같이 배선 패턴(211)과 배선 패턴(212)이 단락 상태에 있을 경우에는, 배선 패턴(211)의 하면 패턴부(211b)와 단락 상태에 있는 배선 패턴(212)의 상면 패턴부(212a)의 표면에서 전자가 방출되어 전극부(442b) 에 도달됨으로써 직류 전원(76)의 플러스측 단자로부터, 전극부(442b), 배선 패턴(212), 배선 패턴(211), 접촉자(421), 스캐너(74)(스위치(741)) 및 전류계(77)를 경유하여 직류 전원(76)의 마이너스측 단자에 이르는 도통 경로로 전류가 흐르게 되고 이 전류가 전류계(77)에 의해 검출된다.
한편, 배선 패턴(211)과 배선 패턴(212)이 단락 상태에 있지 않을 경우에는 상기 도통 경로가 형성되지 않으므로 전류계(77)에 의해 전류가 검출되지 않는다. 따라서, 전류계(77)에 전류가 흐르는지의 여부를 통해 배선 패턴(21)의 단락 상태를 검사할 수 있는 것이다.
도 5는 제어부(71)의 기능 구성의 일 예를 보인 기능 구성도이다. 제어부(71)는 예를 들면 퍼스널컴퓨터 등으로 이루어지고, 하우징(44)에 의해 형성되는 폐공간(44a) 내의 공기의 압력을 설정하는 압력설정부(71a)와, 압력설정부(71a)에 의해 설정된 압력이 되도록 폐공간(44a) 내부를 감압시키는 지시정보를 감압 펌프(75)에 대해 출력하는 감압부(71b)와, 후술하는 전압 인가부(71d)에 의해 직류 전원(76)으로 인가되는 전압을 설정하는 전압 설정부(71c)(전압 설정 수단에 해당)와, 전압 설정부(71c)에 의해 설정된 전압값의 직류 전압을 생성하기 위해 직류 전원(76)에 대해 지시 정보를 출력하는 전압 인가부(71d)(전압 인가 수단에 해당)와, 후술하는 레이저광 조사부(71f)에 대해 발광하는 레이저광의 강도를 설정하는 강도 설정부(71e) (강도설정 수단에 해당)와, 강도 설정부(71e)에 의해 설정된 강도의 레이저광을 발광시키기 위해 레이저광 조사 유니트(45)에 대해 지시 정보를 출력하는 레이저광 조사부(71f)(레이저광 조사 수단의 일부에 해당)와, 전류계(77)로부터 의 검출 신호를 수신하여 전류값을 얻는 전류 검출부(71g)(전류검출 수단의 일부에 해당)와, 전류 검출부(71g)에 의해 얻어진 전류값을 소정의 문턱값에 대해 대소를 비교함으로써 단선 상태 및 단락 상태의 판정을 수행하는 판정부(71h)를 구비하고 있다.
압력 설정부(71a)는 하우징(44)에 의해 형성되는 폐공간(44a) 내의 공기의 압력을 설정하는 것이다. 구체적으로는 검사시의 폐공간(44a) 내의 공기 압력은 10-2 기압 정도가 바람직하다. 이보다 압력이 높으면 레이저 어블레이션에 의해 발생하는 하전입자의 생성 효율이 좋지 않다. 압력을 낮게 할수록 하전입자의 생성 효율은 향상시킬 수 있으나 폐공간(44a) 내부를 원하는 압력이 되도록 할 때까지 소요되는 시간이 증가하여 검사 시간이 길어진다. 실험에 따르면 10-2 기압에서 충분한 하전입자의 생성 효율을 얻을 수 있었다. 또한 이러한 정도의 압력이라면 비교적 짧은 시간에 달성할 수 있다.
감압부(71b)는, 압력 설정부(71a)에 의해 설정된 압력이 되도록 폐공간(44a) 내부를 감압시키는 지시 정보를 감압 펌프(75)에 대해 출력하는 것이다. 구체적으로는, 소정 시간(예를 들어 1초)마다 폐공간(44a) 내의 압력의 측정값을 취득하여 압력의 측정 결과가 압력 설정부(71a)에 의해 설정된 압력보다 클 경우에는 감압 펌프(75)의 감압 동작이 계속되도록 하고 압력의 측정 결과가 압력설정부(71a)에 의해 설정된 압력 이하일 경우에는 감압 펌프(75)의 감압 동작을 정지시키는 것이다. 단, 폐공간(44a) 내의 압력을 측정하는 압력계가 하우징(44)의 소정 위치에 설치되어 있는 것을 사용한다.
전압 설정부(71c)는 전압 인가부(71d)에 의해 직류 전원(76)에 대해 인가되는 전압을 설정한다. 예를 들면, 직류 전원(76)에 대해 인가되는 전압(V0)을, 통상적으로는 200V로 설정하고 고정밀도의 측정을 수행할 경우에는 400V로 설정하는 것이다(도 10 참조). 전압 인가부(71d)는 전압 설정부(71c)에 의해 설정된 전압값의 직류 전압을 생성하기 위해 직류 전원(76)에 대해 지시 정보를 출력한다.
강도 설정부(71e)는 레이저광 조사부(71f)에 대해 발광하는 레이저광의 강도(PW)를 설정한다. 예를 들면, 레이저광 조사 유니트(45)를, 통상적으로는 40kW/cm2로 발광시키고 고정밀도의 측정을 수행할 경우에는 60kW/cm2로 발광시키며 배선 패턴의 손상을 최소한으로 할 경우에는 25kW/cm2로 발광시키는 것이다 (도 10 참조). 레이저광 조사부(71f)는 강도 설정부(71e)에 의해 설정된 강도의 레이저광을 발광시키기 위해 레이저광 조사 유니트(45)에 대해 지시 정보를 출력한다.
전류 검출부(71g)는 전류계(77)로부터의 검출 신호를 수신하여 전류값(AM)을 얻는다. 판정부(71h)는 전류 검출부(71g)에 의해 얻어진 전류값(AM)을 소정의 문턱값에 대해 대소 비교함으로써 단선 상태 및 단락 상태의 판정을 수행한다. 예를 들어 단락 검사를 수행할 경우에는 문턱값(SH1)은 2mA로 설정되어 있으며 단선 검사를 수행할 경우에는 문턱값(SH2)은 4mA로 설정된다.
즉, 판정부(71h)는 단락 검사를 수행할 경우에는 전류계(77)에 의해 측정된 전류값(AM)이 문턱값(SH1)보다 작을 경우에는 단락되어 있지 않은(양호한) 것으로 판정하고, 전류값(AM)이 문턱값(SH1) 이상일 경우에는 단락되어 있는(불량한) 것으로 판정하는 것이다. 또한, 판정부(71h)는 단선 검사를 수행할 경우에는 전류계(77)에 의해 측정된 전류값(AM)이 문턱값(SH2) 이상인 경우에는 도통하고 있는(양호한) 것으로 판정하고, 전류값(AM)이 문턱값(SH2) 미만일 경우에는 도통하고 있지 않은(불량한) 것으로 판정한다.
도 6은, 기판 검사 장치의 동작의 일 예를 보인 순서도이다. 제1 실시 형태에 따른 기판 검사 장치에서는, 반출입부(3) 위치에 위치되어 있는 기판 재치부(51)에 미검사의 기판(2)이 조작자의 수동 조작 등에 의해 반입된다(단계 S101). 그리고, 제어부(71)에 의해 장치의 각 부의 동작이 제어되어 이하의 단계 S103∼S117이 실행되어 기판(2)이 검사된다.
먼저, 기판 재치부(51)의 걸림핀(53)에 의해 기판(2)이 유지된 상태로 이송 테이블 구동 기구(6)에 의해 이송 테이블(5)의 기판 재치부(51)가 기판(2)의 검사를 수행하기 위한 검사 위치(검사부(4)의 위치)로 이동된다(단계 S105). 그리고, 구동 기구(43)에 의해 검사 유니트(4U, 4D)가 기판(2)을 향해 이동되어 기판(2)이 상하방에서 가압 접촉된다(단계 S107). 이 기판(2)으로의 하부 검사 유니트(4D)의 이동에 의해 도 4에 도시된 바와 같이 각 접촉자(42)의 선단부가 각각 대응하는 배선 패턴(21)의 하면 패턴부(2lb)에 가압 접촉되어 전기적으로 접속된다. 한편, 기판(2)으로의 상부 검사 유니트(4U)의 이동에 의해 도 4에 도시된 바와 같이 하우징(44)과 기판(2) 표면으로 둘러싸이는 폐공간(44a)이 형성된다.
이와 같이 기판(2)의 검사 준비가 완료되면 단선 검사(단계 S109) 및 단락 검사(단계 S111)가 실행된다. 한편, 단선 검사 및 단락 검사의 상세 순서도에 대해서는 도 7 및 도 8을 참조하여 후술하기로 한다. 그리고, 검사 종료와 함께 하부 검사 유니트(4D) 및 상부 검사 유니트(4U)가 기판(2)로부터 이격되는 방향으로 이동되어 기판(2)에 대한 가압 접촉이 해제되고(단계 S113), 이송 테이블(5)의 기판 재치부(51)가 반출입부(3)의 위치로 이동되어 기판(2)의 기판 재치부(51)의 걸림핀(53)에 의한 유지가 해제된다(단계 S115). 이후 검사가 완료된 기판(2)이 반출입부(3)를 통해 반출되었슴이 확인되면(단계 S117에서 '예'이면), 단계 S101로 돌아가 상기한 일련의 처리가 실행된다.
도 7은 도 6에 도시된 순서도의 단계 S109의 단선 검사 처리의 일 예를 보인 상세 순서도이다. 도 6에 도시된 단계 S107에서 형성된 폐공간(44a)에는 대기압과 동등한 기압의 공기가 가득차 있으며 이 상태에서 폐공간(44a) 내의, 예를 들면 도 4의 상면 패턴부(211a)로 레이저광을 조사하면 공기 분자의 방해에 의해 레이저 어블레이션에 의해 발생하는 전자가 상면 패턴부(211a) 표면에서 안정적으로 방출되지 않아 전류계(77)에 의해 전류를 측정하는 것이 어렵게 된다. 이에, 본 제1 실시형태에서는 감압부(71b)로부터의 동작 명령에 따라 하우징(44) 내부를 감압시키기 위해 감압 펌프(75)가 작동되어 10-2기압 정도까지 폐공간(44a) 내의 감압 처리가 이루어진다(단계 S201).
감압 처리가 완료되면, 전압 인가부(71d)에 의해 도 9에 도시된 바와 같이 소정 타이밍으로 하우징(44)의 전극부(442b)와 배선 패턴(21)(여기서는 배선 패턴 (211)) 사이에 전압(V0)이 인가된다(단계 S205). 이에 의해 배선 패턴(211)이 단선 상태에 있을 때 상면 패턴부(211a)와 전극부(442b) 사이에 전계가 발생한다. 그리고 레이저광(L)의 조사에 의해 발생하는 전자는 상면 패턴부(211a)로 되돌아가지 않고 전극부(442b)측으로 집중되므로 전류계(77)에 의해 정상적으로 전류값(AM)을 측정하는 것이 가능해진다.
전압 인가 후에는 제어부(71)로부터의 선택 명령에 따라 스캐너(74)가 작동되어 검사 대상이 되는 하나의 배선 패턴(211)이 직류 전원(76)의 마이너스측 출력 단자와 전기적으로 접속된다(단계 S205). 이와 같이, 검사 대상이 되는 배선 패턴이 선택되면(단계 S203) 도 9에 도시된 바와 같은 소정 타이밍으로 주사부(452)에 의해 조사 위치가 배선 패턴(211)의 상면 패턴부(211a)로 설정되고 레이저광 조사부(71f)로부터의 명령에 따라 레이저광 조사 유니트(45)로부터 자외선 영역의 펄스형태의 레이저광(L)이 조사된다(단계 S207).
레이저광(L)이 조사되고 있는 동안 전류 검출부(71g)에 의해 전류계(77)로부터의 전류값(AM)(도 9에 도시되는 측정 전류)이 얻어진다(단계 S209). 그리고 판정부(71h)에 의해 그 전류값(AM)과 문턱값(SH1)이 비교됨으로써 선택된 배선 패턴(211)이 도통되고 있는지의 여부가 판정된다(단계 S211). 그리고 검사 대상인 배선 패턴(21)의 선택(단계 S203)에서 도통 판정(단계 S211))까지의 일련의 처리는 단계 S213에서 모든 배선 패턴에 대해 검사가 완료된 것으로 판정될 때까지 반복 실행된다.
도 8은, 도 6에 도시된 순서도의 단계 S111의 단락 검사 처리의 일 예를 보 인 상세 순서도이다. 도 6에 도시된 단계 S107에서 형성된 폐공간(44a)에는 대기압과 동등한 기압의 공기가 가득차 있으므로 감압부(71b)로부터의 동작 명령에 따라 하우징(44) 내부를 감압시키기 위해 감압 펌프(75)가 작동되어 10-2기압 정도까지 폐공간(44a) 내의 감압 처리가 이루어진다(단계 S301).
감압 처리가 완료되면, 제어부(71)로부터의 선택 명령에 따라 스캐너(74) 및 주사부(452)가 작동되어 검사 대상이 되는 2개의 배선 패턴(211, 212)이 선택되고 배선 패턴(211)이 직류 전원(76)의 마이너스측 출력 단자와 전기적으로 접속된다(단계S303). 이어서 전압 인가부(71d)에 의해 도 9에 도시된 바와 같이 소정 타이밍으로 하우징(44)의 전극부(442b)와 배선 패턴(21)(여기서는 배선 패턴(211))과의 사이로 전압(V0)이 인가 된다(단계 S305). 이에 의해 배선 패턴(211)이 배선 패턴(212)과 단락 상태에 있을 때 상면 패턴부(212a)와 전극부(442b) 사이에 전계가 발생한다. 그리고 도 9에 도시된 바와 같은 소정의 타이밍으로 주사부(452)에 의해 조사 위치가 배선 패턴(212)의 상면 패턴부(212a)로 설정되고 레이저광 조사부(71f)로부터의 명령에 따라 레이저광 조사 유니트(45)로부터 자외선 영역의 펄스형태의 레이저광(L)이 조사된다(단계 S307).
레이저광(L)이 조사되고 있는 동안 전류 검출부(71g)에 의해 전류계(77)로부터의 전류값(AM)(도 9에 도시된 측정 전류)이 얻어진다(단계 S309). 그리고 판정부(71h)에 의해 상기 얻어진 전류값(AM)과 문턱값(SH2)이 비교됨으로써 선택된 배선 패턴(211)과 배선 패턴(212)이 단락되어 있는지의 여부가 판정된다(단계 S311). 그리고 검사 대상인 배선 패턴(21)의 선택(단계 S303)에서 단락 판정(단계 S311)까지의 일련의 처리는, 단계 S313에서 모든 배선 패턴의 조합에 대해 검사가 완료되었다고 판정될 때까지 반복 실행된다.
도 9은 도 6에 도시된 순서도의 단계 S111의 단락 검사 처리(단계9의 단선 검사 처리)의 동작의 일 예를 보인 타이밍 차트이다. 시간(T0)에서 하우징(44)의 전극부(442b)와 배선 패턴(21)(여기서는 배선 패턴(211)) 사이에 전압(V0)이 인가된다. 그리고 시간(T1)에서 시간(T2) 동안(기간(TL) 동안) 레이저광 조사 유니트(45)로부터 자외선영역의 펄스형태의 레이저광(L)이 배선 패턴(211)(또는 212)의 상면 패턴부(211a) (또는 212a)에 조사된다. 그리고 시간(T1)부터 레이저 어블레이션 현상이 일어나기 시작하여 전류계(77)에 의해 전류값(AM)이 측정된다. 레이저 어블레이션 현상에 의해 흐르는 전류값(AM)은 그 값이 안정될 때까지 소정의 시간을 필요로 하기 때문에 전류 검출부(71g)는 예를 들어 시간(T1)에서 소정 시간(TLM) 경과 후의 시간(TM)에서의 전류값(AM)을 얻는다.
도 10 및 도 11은 레이저광 조사 유니트(45)에서 발광되는 레이저광의 강도(PW)와 전류계(77)로 측정되는 전류값(AM)과의 관계의 일 예를 나타낸 도표이다. 도 10에서 가로축은 레이저광 조사 유니트(45)에서 발광되는 레이저광의 강도(PW)이며, 세로축은 전류계(77)로 측정되는 전류값(AM)이다. 3개의 그래프 G1, G2, G3은 각각 직류 전원(76)에 의해 인가되는 전압(V0)이 400, 200, 100V인 경우이다. 또한, 도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이, 레이저광의 강도(PW)가 20kW/cm2 이상인 경우에 상면 패턴부(21a)의 표면에서 레이저 어블레이션 현상이 발생한다. 단, 레이저광의 강도(PW)가 20kW/cm2 전후의 범위에서는 소위 이광자 흡수 현상이 발생하고 있다(미도시). 또한, 레이저광 조사 유니트(45)의 발광부(451)가 파장(λ)이 266nm인 레이저광(L)을 발광할 경우에는 레이저광의 강도(PW)가 20kW/cm2 미만인 경우에도 광전효과에 의해 미약한 전류가 흐른다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 레이저광의 강도(PW)가 20kW/cm2 이상인 경우에 상면 패턴부(21a)의 표면에서 레이저 어블레이션 현상(또는 이광자 흡수 현상)이 발생하여 전류계(77)로 측정되는 전류값(AM)이, 레이저광의 강도(PW) 및 직류 전원(76)에 의해 인가되는 전압(V0)이 클수록 커지게 된다. 따라서 검사 정밀도를 향상시키기 위해 전류계(77)로 측정되는 전류값(AM)을 크게 하기 위해서는 레이저광의 강도(PW) 및 직류 전원(76)에 의해 인가되는 전압(V0)의 적어도 어느 하나를 증대시키는 것이 좋다.
이와 같이 레이저 어블레이션(또는 이광자 흡수)에 의해 방출되는 하전입자(여기서는 전자)를 이용하여 단선 및 단락 상태가 판정되므로 조사할 레이저광(L)의 파장(λ) 제약이 적으며, 접촉자를 상면 패턴부(21a)에 접촉시키지 않고 배선 패턴(21)의 단선 및 단락이 간편하게 검사된다.
또한 강도 설정부(71e)에 의해 레이저광 조사 유니트(45)로부터 조사되는 레이저광의 강도(PW)가 설정되므로 레이저 어블레이션(또는 이광자 흡수)을 발생시키기 위해 필요한 적정한 강도(PW)로 설정될 수 있다. 예를 들면, 높은 검사 정밀도 가 요구될 경우에는 조사할 레이저광(L)의 강도(PW)를 장치 또는 기판(2) 손상 등의 한계의 최대값으로 설정하고 반대로 기판(2)의 손상을 최소한으로 억제시킬 경우에는 검출 가능한 한계의 최소값으로 설정할 수 있게 된다.
또한, 전압 인가부(71d)에 의해 직류 전원(76)의 양단으로 인가되는 전압(V0)이 설정되므로, 전압 설정부(71c)에 의해 검출 정밀도를 확보하기 위해 필요한 적절한 전압(V0)으로 설정될 수 있다. 예를 들면 높은 검사 정밀도가 요구될 경우에는 인가할 전압(V0)을 장치의 손상 등의 한계의 최대값으로 설정하고, 반대로 장치의 손상 등을 최소한으로 하고자 할 경우에는 검출 가능한 한계의 최소값으로 설정하는 것이 가능해진다.
아울러, 직류 전원(76)에 의해 전극부(442b)의 전위가 배선 패턴(21)(상면 패턴부(21a))의 전위보다 고전위가 되도록 전압(V0)이 인가되므로 레이저 어블레이션(또는 이광자 흡수)에 의해 발생한 전자가 전극부(442b)에 포착된다. 따라서, 레이저 어블레이션에 의해 생성된 양의 전하를 갖는 금속 이온은 배선 패턴(21)의 상면 패턴부(21a)에 정지되므로 레이저 어블레이션에 의한 배선 패턴(21)의 손상이 억제된다.
또한 하우징(44)에 의해 배선 패턴(21)의 상면 패턴부(21a)를 포함하는 폐공간(44a)이 형성되고 하우징(44)에 의해 형성된 폐공간(44a) 내부가 감압부(71b)(감압 펌프(75))에 의해 감압되어 있다. 따라서 레이저광(L)이 조사되는 배선 패턴(21)의 상면 패턴부(21a)는 감압된 공간 내부가 되므로 공기의 존재에 의한 하전입자 및 전자의 산란이 억제되어 효율적으로 전극부(442b)에 포착된다.
또한 하전입자(여기서는 전자)를 포착하는 전극부(442b)가 하우징(44)의 측벽(442)에 설치됨과 아울러 하우징(44)의 상부벽(441)이 투명한 재료(여기서는 유리)로 형성되어 있어 레이저광 조사 유니트(45)에 의해 기판(2) 상방에서 투명한 상부벽(441)을 투과하여 레이저광(L)이 조사된다. 따라서 레이저광(L)이 상방에서 조사되므로 레이저광(L)이 조사되는 대상이 되는 랜드 등으로 이루어지는 상면 패턴부(21a)에 대한 주사부(452)에 의한 레이저광(L)의 위치 결정이 용이하게 된다.
<제2 실시형태>
도 12는, 기판 검사 장치의 요부의 구성의 제2 실시형태를 보인 개념도이다. 여기서는 도 4에 도시된 제1 실시형태와 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 부호를 부가하고 이하에는 주로 제1 실시형태와 상이한 부분에 대해 설명하기로 한다. 본 제2 실시형태에 따른 검사 장치는 전압 인가용의 전극부(442b)를 생략하여 구성한 것으로서, 선택된 배선 패턴(211)과 배선 패턴(211) 주위에 설치되어 있는 모든 배선 패턴 혹은 일부의 배선 패턴과의 사이에 전압(V0')을 인가하여 레이저광(L)이 조사된 배선 패턴(211)으로부터의 전자 포착을 효율적으로 수행할 수 있도록 구성된 장치이다. 이러한 구성을 실현하기 위해 제2 실시형태에서는 직류 전원(76')의 플러스측 단자가 스캐너(74')의 일측 단자(b)에 접속되어 있는 동시에 직류 전원(76')의 마이너스측 단자가 전류계(77)를 통해 스캐너(74)의 타측 단자(a)에 접속되어 있다.
한편, 기판(2)의 상면측에는 구동 기구(43)에 의해 하우징(44')이 가압 접촉 된다. 이 하우징(44')은 투명한 재료(여기서는 유리)로 형성된 상부벽(441')과, 예를 들어 고무로 형성된 측벽(442')을 구비하여 기판(2) 상면의 소정 범위를 덮도록 덮개 상으로 형성되어 있다.
여기서, 일 예로 도 12에 도시된 바와 같이 스캐너(74')를 구성하는 복수의 스위치부 중 스위치(741') 만이 a단자측을 선택하고 나머지 스위치(742', 743')는 b단자측을 선택하고 있을 경우에 대해 설명한다. 이 경우 상기 스위치(741)에 연결되는 배선 패턴(211)이 검사 대상으로서 선택된 배선 패턴에 해당되므로 직류 전원(76')에 의해 스위치(742', 743')에 연결되는 배선 패턴(212, 21)에는 소정의 전압(V0')이 인가되고 상면 패턴부(21a)에 대해 레이저광(L)이 조사된다.
그리고 상기 배선 패턴(211)이 단선 상태에 있지 않은 경우(도통 상태에 있을 경우)에는, 배선 패턴(211)의 타단부(하면 패턴부(211b))와, 스위치(742', 743')에 연결되는 배선 패턴(212, 21)과의 사이에 전압이 인가되어 있으므로 상기 배선 패턴(212, 21)의 상면 패턴부(212a, 21a)와, 검사 대상의 배선 패턴(211)의 상면 패턴부(211a)와의 사이에 전계가 발생되어 있고, 이 전계에 의해, 레이저광(L)의 조사에 의한 레이저 어블레이션에 의해 검사 대상인 배선 패턴(211)의 상면 패턴부(211a)로부터 방출된 전자는 배선 패턴(212, 21)의 상면 패턴부(212a, 21a)로 집중된다. 따라서 검사 대상인 배선 패턴(211)이 단선 상태에 있지 않을 경우(도통 상태에 있을 경우)에는 직류 전원(76)으로부터 배선 패턴(212, 21) 및 검사 대상인 배선 패턴(211)을 경유하여 직류 전원(76')으로 되돌아가는 도전 경로가 형성되어 검사 대상인 배선 패턴(211)을 흐르는 전류값(AM)을 전류계(77')로 측정할 수 있다.
한편, 검사 대상인 배선 패턴(211)이 단선 등에 의해 단선 상태에 있을 경우(도통상태가 아닐 경우)에는 상기 도전 경로는 형성되지 않아 전류계(77')에 의해 검출되는 전류값(AM)은 제로(또는 단선 상태의 전류값(AM)보다 크게 저하된 값)가 된다. 따라서 검사 대상인 배선 패턴(211)을 흐르는 전류값을 검출함으로써, 검사 대상인 배선 패턴(211)의 단선 상태를 고정밀도로 안정적으로 판정하는 것이 가능해진다.
또한, 제2 실시형태의 경우에는 상술한 장치를 이용하여 단선 검사를 수행할 때에는 각 배선 패턴(21)(하면 패턴부(21b))간의 단락 검사를 사전에 수행할 필요가 있다. 각 하면 패턴부(21b)간에 단락 부분이 있을 경우에는 스캐너(74)의 절환 상태에 따라서는 전류가 흐르게 될 우려가 있기 때문이다. 각 하면 패턴부(21b) 측에서의 단락 검사에 대해서는 예전부터 다양한 방법이 알려져 왔으므로 여기서는 그 기재를 생략하기로 한다.
또한, 본 발명은 이하의 형태를 취할 수 있다.
(A)제1 및 제2 실시형태에서는, 레이저광 조사 유니트(45)(발광부(451))가 자외선영역의 레이저광(L)을 발광하는 경우에 대해 설명했지만, 레이저광 조사 유니트(45)(발광부(451))가 그 밖의 영역(예를 들면 가시광 영역, 적외선 영역)의 레이저광(L)을 발광하는 형태도 가능하다.
(B)제1 실시 형태에서는, 전극부(442b)가 하우징(44)의 측벽(442)에 설치되어 있는 경우에 대해 설명했으나 전극부(442b)가 하우징(44)의 상부벽(441)에 설치 되어 있는 형태도 가능하다.
(C)제1 실시형태에서는, 전극부(442b)가 하면 패턴부(2lb)에 가압 접촉되는 접촉자(42)보다 고전위가 되도록 직류 전원(76)이 전압을 부여하는 경우에 대해 설명했으나, 반대로, 전극부(442b)가 하면 패턴부(2lb)에 가압 접촉되는 접촉자(42)보다 저전위가 되도록 전압을 부여하는 형태도 가능하다. 이러한 경우에는 레이저 어블레이션에 의해 생성된 정전하를 띤 금속입자가 직류 전원(76)에 의해 부여된 전압에 의해 전극부(442b)로 이동함으로써 도전 경로가 형성된다.
(D)제1 및 제2 실시형태에서는, 기판(2)의 상면 및 하우징(44)으로 둘러싸이는 기밀한 폐공간(44a)이 감압 펌프(75)에 의해 감압되는 경우에 대해 설명했으나, 기판 검사 장치 전체가 감압된 공간내에 설치되어 있는 형태도 가능하다. 이러한 경우에는 하우징(44)에 의해 기밀한 폐공간(44a)을 형성할 필요가 없게 된다.
청구항 1항 및 7항에 따른 본 발명에 의하면, 레이저 어블레이션 또는 이광자 흡수에 의해 방출되는 하전입자를 이용하여 전기적 특성의 양부가 판정되므로 조사되는 레이저광의 파장의 제약이 적고, 프로브를 랜드에 접촉시키지 않고 배선 패턴의 단선이나 단락을 간편하게 검사할 수 있다.
청구항 2항에 따른 본 발명에 의하면, 강도 설정수단에 의해, 레이저광 조사 수단으로부터 조사되는 레이저광의 강도가 설정되므로 레이저 어블레이션 또는 이광자 흡수를 발생시키기 위해 필요한 적정한 강도로 설정할 수 있다.
청구항 3항에 따른 본 발명에 의하면, 전압 인가 수단에 의해 인가되는 전압 이 전압 설정 수단에 의해 설정되므로 검출 정밀도를 확보하기 위해 필요한 적절한 전압으로 설정할 수 있다.
청구항 4항에 따른 본 발명에 의하면, 레이저 어블레이션에 의해 생성된 양의 전하를 갖는 금속 이온은 배선 패턴의 제1 검사점에 정지되므로 레이저 어블레이션에 의한 배선 패턴의 손상을 억제할 수 있다.
청구항 5항에 따른 본 발명에 의하면, 레이저광이 조사되는 제1 검사점은 감압된 공간 내부가 되므로 공기의 존재에 의한 하전입자 및 전자의 산란이 억제되어 효율적으로 전극에 포착할 수 있다.
청구항 6항에 따른 본 발명에 의하면, 레이저광이 상방으로부터 조사되므로 레이저광이 조사되는 대상이 되는 랜드 등으로 이루어지는 제1 검사점에 대한 레이저광의 위치 결정을 용이화할 수 있다.

Claims (7)

  1. 피검사 기판에 형성된 복수의 배선 패턴의 전기적 특성의 양부를 2개의 검사점간의 도통의 유무에 의해 검사하는 기판 검사 장치에 있어서,
    배선 패턴상의 제1 검사점에, 레이저 어블레이션 또는 이광자 흡수에 의해 하전입자를 방출시키는 강도의 레이저광을 조사하는 레이저광 조사 수단과,
    상기 제1 검사점에서 방출된 하전입자를 포착하는 전극부와,
    상기 전극부와 제2 검사점 사이에 소정의 크기의 전압을 인가하는 전압 인가 수단과,
    상기 전압 인가 수단에 직렬로 접속되어 전류의 값을 검출하는 전류 검출 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 검사 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 레이저광 조사 수단으로부터 조사되는 레이저광의 강도를 설정하는 강도 설정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 검사 장치.
  3. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 전압 인가 수단에 의해 인가되는 전압을 설정하는 전압 설정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 기재의 기판 검사 장치.
  4. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 전압 인가 수단은, 상기 전극부의 전위가 상기 제2 검사점의 전위보다 고전위가 되도록 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 기판 검사 장치.
  5. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 제1 검사점을 포함하는 폐공간을 형성하는 하우징과,
    상기 폐공간 내부를 감압시키는 감압 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 검사 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 전극부는 상기 하우징의 측벽에 설치되고, 상기 하우징은 상부벽이 투명한 재료로 형성되고, 상기 레이저 조사 수단은 피검사 기판의 상방에서 투명한 상부벽을 투과하여 레이저광을 조사하는 것을 특징으로 하는 기판 검사 장치.
  7. 피검사 기판에 형성된 복수의 배선 패턴의 전기적 특성의 양부를 2개의 검사점간의 도통의 유무에 의해 검사하는 기판 검사 방법에 있어서,
    배선 패턴상의 제1 검사점에, 레이저 어블레이션 또는 이광자 흡수에 의해 하전입자를 방출시키는 강도의 레이저광을 조사하고,
    전극부와 제2 검사점 사이에 소정 크기의 전압을 인가하고,
    상기 전극부에서 상기 제1 검사점에서 방출된 하전입자를 포착하고,
    상기 제1 및 제2 검사점 사이에 흐르는 전류의 값을 검출하는 것을 특징으로 하는 기판 검사 방법.
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